УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГИСТРАЦИИ АКСИАЛЬНОЙ СИЛЫ Российский патент 1996 года по МПК G01L5/13 

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения аксиальной силы и для зависящих от аксиальной силы целей управления или регулирования, например для зависящего от одноосного усилия управления тормозным давлением.

Известно устройство, регулирующее тормозное усилие транспортного средства в зависимости от его действительной нагрузки. Устройство содержит преобразователь для регулирования тормозного усилия отдельных блоков, являющихся составляющими частями транспортного средства, в зависимости от тягового и толкающего усилий, соответственно действующих на сцепку тягача с прицепом и в зависимости от реальной нагрузки [1]
В этом устройстве электрический контакт замыкается, когда упругий элемент-эластомер под воздействием аксиальной силы упруго деформирован на заданный размер или больше.

Известное устройство, таким образом, только сообщает, что вообще имеется аксиальная сила и что она достигла или превысила заданную величину.

Такого рода устройство не подходит для случаев применения, в которых на величину наступающей аксиальной силы необходимо реагировать согласованно.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является устройство для измерения аксиальной (тяговой) силы, передаваемой от одного передаточного выступа транспортного средства на передаточный выступ другого транспортного средства, содержащее тягу, связанную с опорной частью транспортного средства, и на которой расположен один из передаточных выступов и датчик давления [2]
Недостатком этого устройства является невозможность измерения этим устройством аксиального усилия в двух направлениях и недостаточная точность измерения.

Цель изобретения повышение точности регистрации аксиальной силы.

Цель достигается тем, что в устройство для регистрации аксиальной силы, передаваемой от одного передаточного выступа транспортного средства на передаточный выступ другого транспортного средства, содержащее тягу, связанную с опорной частью транспортного средства, на которой расположен один из передаточных выступов, введены по крайней мере один упругий эластомерный элемент и один датчик давления, на опорной части транспортного средства выполнен другой передаточный выступ, упругий эластомерный элемент размещен между передаточными выступами, а по крайней мере на одном передаточном выступе расположен датчик давления.

Кроме того, указанная цель достигается тем, что датчик давления размещен в пазу, который выполнен в соответствующем передаточном выступе и связан с упругим эластомерным элементом через передатчик давления, выполненный из материала, более мягкого, чем материал упругого эластомерного элемента.

Кроме того, для достижения цели устройство снабжено вычислительным устройством, к которому подключены выходы датчиков давления.

На чертеже представлено устройство, характеризующее одноосное соединение, используемое в автомобильной технике для соединения двух транспортных средств.

В тяге одноосное соединение должно передавать аксиальную силу, которая передается на него через изображенный только частично зев сцепного устройства тяговую серьгу 1 от одного транспортного средства на другое транспортное средство, которое представлено на чертеже посредством рамной траверсы 2 и опорных частей 3 и 4.

Функционально присоединенные к транспортному средству опорные части 3 и 4 образуют корпус.

Одноосное соединение содержит кроме тяговой серьги 1 соединенные с ней тяги 5 и 6 и упругие элементы-эластомеры 7 и 8. Последние в каждом случае могут быть монолитными или сборными. Во фланцах тяг 5 и 6 расположены два противоположно направленных передаточных выступа 9 и 10. Фланцевидное исполнение тяг может быть изготовлено в качестве самостоятельной детали и обычным способом соединено с тягами 5 и 6. Передаваемая от одноосного соединения аксиальная сила может быть силой тяги в направлении стрелки Z или силой перемещения в направлении стрелки S.

Если появляется сила тяги, то она через передаточный выступ 10 тяг 5 и 6 передается на присоединенный упругий элемент-эластомер 7 и от него на передаточный выступ 11 транспортного средства, который расположен на опорной части 3. Сила тяги при этом в упругом элементе-эластомере 7 преобразуется в давление, которое соответствует контактному напряжению между передаточным выступом 10 и упругим элементом-эластомером 7.

Для регистрации аксиальной силы в передаточном выступе 10 расположен утопленно сенсор давления 12. В пространстве между сенсором давления 12 и упругим элементом-эластомером 7, а точнее его присоединенной к передаточному выступу 10 поверхностью, расположен передатчик давления 13, который состоит из эластомера, который в сравнении с материалом упругого элемента-эластомера 7 настолько мягкий, что or практически давление в чистом виде или приближено в чистом виде передает на сенсор давления 12. Сенсор давления 12, таким образом, подвержен вызванному силой тяги в упругом элементе-эластомере 7 давлению и подает соответствующий этому давлению сигнал через один или несколько электрических проводов 14. Так как давление в упругом элементе-эластомере 7 пропорционально силе тяги, сигнал сенсора давления 12 может оцениваться и обозначаться как силовой сигнал.

Если вместо силы тяги устройство нагружается силой перемещения, то в этом случае также, как и в вышеописанном случае усилие передается через передаточный выступ 9 тяг 5 и 6, упругий элемент-эластомер 8, передаточный выступ 15 транспортного средства, на котором расположена другая опорная часть 4, сенсор давления 18 с его электрическим проводом 17 и передатчик давления 18.

Устройство для измерения силы, как это представлено, регистрирует как силу тяги, так и силу перемещения. Но оно также посредством опускания соответствующего сенсора давления 12 или 16 и/или соответствующего упругого элемента-эластомера 7 или 8, и/или, при необходимости, других деталей может быть сконструировано регистрирующим только силу тяги или только силу перемещения.

Так принято, что имеющейся в каждом случае упругий элемент-эластомер 7 или 8 или упругие элементы-эластомеры 7 и 8 устанавливать под предварительным напряжением. Тем самым предотвращается возникновение пиков усилия (ударов), которые могли бы повредить детали одноосного соединения и/или устройства для измерения силы и/или транспортного средства. Если в таком случае аксиальная сила должна регистрироваться только в одном направлении Z или S, то присоединенный сенсор давления 12 или 16 в подключенном устройстве должен выравниваться на ноль. Если в таком случае регистрирование аксиальной силы предусмотрено в обоих направлениях Z или S, как это представлено, то уравновешивание присоединенных в обоих направлениях сенсоров давления 12 или 16 в каждом случае само по себе едва возможно, так как посредством различного характера установки и/или неравных температур упругих элементов-эластомеров 7 и 8 произошел бы уход нуля. Поскольку оказывается, в частности, что одноосное соединение должно передавать преобладающе силу тяги, вследствие чего присоединенный к нему упругий элемент-эластомер 7 нагружается в среднем значительно сильнее, чем подчиненный силе перемещения упругий элемент-эластомер 8. Это влечет за собой сильно отличающейся характер установки обоих упругих элементов-эластомеров 7 и 8 с соответственно сильным уходом нуля сенсоров давления 12 и 16.

Для компенсации вышеупомянутых возмущающих воздействий служит вычислительное устройство 19, к которому через соответствующие провода 17 или 14 подводятся сигнал сенсора давления 12 или 16 в качестве "+" сигнала и сигнал другого сенсора давления 16 или 12 в качестве "-" сигнала. Вычислительное устройство 19 суммирует эти сигналы и подает сигнал, характеризующий результирующую аксиальную силу по величине и направлению на обозначенный 20 выход. Вследствие суммирования поступающих от сенсоров давления 12 или 16 сигналов вычислительное устройство 19 подает сигнал, в котором исключена погрешность, обусловленная возмущающими воздействиями, и который может использоваться в качестве силового сигнала.

Сенсоры давления вместо утопленных, как представлено на чертеже, могут быть расположены любым другим образом в соответствующем передаточном выступе 9 или 10 в тягах 5 и 6. Также могут быть расположены распределенно несколько сенсоров давления на соответствующем передаточном выступе 9 или 10. Передатчики давления 18 и 13 полностью заполняют в примере осуществления отведенное им пространство, но они могут быть только частично заполнять это пространство, выполняя ту же функцию.

Каждый сенсор давления независимо от другого или других может быть расположен не в передаточном выступе 9 или 10 тяги 5 и 6, а в повернутом к соответствующему упругому элементу-эластомеру 7 или 8 передаточном выступе транспортного средства. Такого рода передаточные выступы 11 или 15 показывает пример осуществления в одной опорной части 3 или в другой опорной части 4. Положение сенсора давления в этом исполнении в примере осуществления обозначено штрихпунктирными линиями со ссылкой на позицию 21.

Каждый сенсор давления независимо от другого или других может быть расположен также в присоединенном в каждом случае упругом элементе-эластомере 7 или 8, например, залитым. Такое положение сенсора давления в примере осуществления отмечено штрих-пунктирными линиями со ссылкой на позицию 22.

Конечно расположение сенсоров давления 16 или 12 в каждом случае в передаточном выступе 9 или 10 тяг 5 и 6 представляет собой предпочтительную форму осуществления, потому что при этом соответствующая аксиальная сила так плотно, как только можно регистрируется в положении входа силы и тем самым исключается незначительное возмущающее воздействие от трения упругого элемента-эластомера 7 и 8 в корпусе (второй опорной части 4) или на тяге 5 и 6.

Во всех упомянутых формах исполнения сенсоры давления 21, 16, 22 и 12 и упругие элементы-эластомеры 7 и 8 расположены в образованном опорными частями 3 и 4 корпусе и тем самым защищены от таких окружающих воздействий как загрязнение и влажность. Кроме того, корпус позволяет одноосное соединение и описанное устройство для регистрации переданной от него аксиальной силы в качестве самостоятельного узла изготавливать, настраивать, выравнивать, располагать в подшипниках и монтировать.

Сущность изобретения: устройство содержит тягу, связанную с опорной частью транспортного средства и имеющую один передаточным выступ. Другой передаточный выступ выполнен на опорной части транспортного средства. Между передаточными выступами размещен упругий эластомерный элемент, а по крайней мере на одном передаточном выступе расположен датчик давления. Датчик давления может быть размещен в пазу, выполненном в соответствующем передаточном выступе, и связан через передатчик давления с упругим эластомерным элементом. Передатчик давления выполнен из материала более мягкого, чем материал упругого эластомерного элемента. В устройстве возможно наличие вычислительного устройства, к которому подключены выходы датчиков давления. 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для регистрации аксиальной силы, передаваемой от передаточного выступа одного транспортного средства на передаточный выступ другого транспортного средства, содержащее тягу, связанную с опорной частью одного транспортного средства, причем один из передаточных выступов принадлежит тяге, отличающееся тем, что в него введены по крайней мере один упругий эластомерный элемент и один датчик давления, на опорной части одного транспортного средства выполнен дополнительный передаточный выступ, упругий эластомерный элемент размещен между передаточными выступами одного транспортного средства, а по крайней мере на одном передаточном выступе расположен датчик давления. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что датчик давления размещен в пазу, который выполнен в соответствующем передаточном выступе, и связан с упругим эластомерным элементом через передатчик давления, выполненный из материала, более мягкого, чем материал упругого эластомерного элемента. 3. Устройство по пп. 1 и 2, отличающееся тем, что оно снабжено вычислительным устройством, к которому подключены выходы датчиков давления.