СТЕНД ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ УГЛОВ УСТАНОВКИ КОЛЕС ПЕРЕДНЕЙ ПОДВЕСКИ Российский патент 2001 года по МПК G01M17/06 

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к контрольно-измерительной технике по проверке и регулировке углов установки управляемых колес транспортного средства, и может быть использовано на автосборочных и авторемонтных заводах для регулировки углов установки колес полностью агрегатированной передней подвески до ее монтажа на автомобиле.

Известен стенд для измерения схождения и развала колес транспортного средства (см. а.с. N 1147947, МКИ G 01 M 17/06), состоящий из двух секций, каждая из которых содержит механизм перемещения, установленный на раме стенда, измерительное коромысло, выполненное в виде ступицы, установленной на шаровом шарнире крестовины с упорами, смонтированной на ступице через подшипник качения, мембраны, связывающей совместно с шаровым шарниром ступицу с фланцем механизма регулирования положения оси коромысла по высоте, а система измерения содержит бесконтактный выключатель, установленный на ступице, и четыре измерительных канала, каждый из которых включает датчик перемещения, выход которого электрически соединен с одним из входов устройства запоминания, другой вход которого соединен с бесконтактным выключателем, а выход устройства запоминания через сумматор соединен с показывающим прибором. Недостатком данного технического решения является то, что стенд имеет ограниченные функциональные возможности, то есть позволяет измерять и регулировать только углы сходимости и развала управляемых колес автомобиля, при этом не обеспечивается достаточная точность измерения из-за влияния выпуклостей и впадин на торцевой измерительной поверхности колеса. Кроме того, не автоматизирован процесс расчета величины коррекции углов установки колес, что не исключает ошибок при их регулировке, а также эти операции выполняются уже на собранном автомобиле и вынесены на главный сборочный конвейер, что приводит к дефициту времени на этих операциях при высоком темпе выпуска автомобилей и ведет, в конечном итоге, к снижению качества.

Известен также стенд для измерения схождения и развала колес транспортного средства (см. а. с. N 1746245, МКИ C 01 M 17/06), состоящий из двух секций, каждая из которых содержит установленный на раме стенда механизм перемещения с измерительным механизмом, связанным с механизмом перемещения через механизм регулирования по высоте, и включающий в себя систему измерения, функционально связанную с измерительным механизмом, при этом каждая секция снабжена механизмом захвата, выполненным с возможностью жесткого прикрепления к ободу колеса транспортного средства, а измерительный механизм включает в себя корпус, в котором размещена рамка с возможностью поворота в горизонтальной плоскости, подшипниковый корпус с валом вращения, закрепленный внутри рамки с возможностью поворота относительно ее в вертикальной плоскости, датчик угла развала, расположенный на рамке, и датчик величины схождения, расположенный на корпусе измерительного механизма.

Недостатком данного технического решения является то, что стенд имеет ограниченные функциональные возможности, то есть позволяет измерять и регулировать только углы сходимости и развала управляемых колес автомобиля, при этом не обеспечивается достаточная точность измерения из-за влияния торцевого биения обода колеса и конструктивной сложности измерительного механизма, имеющего большое количество промежуточных звеньев между объектом измерения и датчиками угла развала и схождения. Кроме того, не автоматизирован процесс расчета величины коррекции углов установки, что не исключает ошибок при их регулировке, а также эти операции выполняются уже на собранном автомобиле и вынесены на главный сборочный конвейер, что приводит к дефициту времени на этих операциях при высоком темпе выпуска автомобилей и ведет, в конечном итоге, к снижению качества.

Технической задачей, на решение которой направлено изобретение, является расширение функциональных возможностей, повышение точности измерения и регулировки, исключение ошибок субъективного характера, а также определение и регулировка углов установки колес полностью агрегатированной передней подвески до ее постановки на автомобиль с целью ликвидации дефицита времени при выполнении этих операций на главном конвейере сборки автомобилей в условиях высокого темпа производства.

Технический результат достигается тем, что в предлагаемом стенде, содержащем станину, на которой в зоне измерения слева и справа установлены две секции:
- измерительная секция развала и схода, включающая в себя два измерительных механизма и два механизма перемещения измерительных механизмов, один из которых, предназначенный для измерения развала, состоит из вертикального кронштейна с упором и преобразователем линейных перемещений, установленных жестко внизу и вверху на кронштейне, вершины упора и измерительного штока преобразователя установлены в вертикальной плоскости на базовом расстоянии "U" друг от друга, а другой, предназначенный для измерения схода, состоит из горизонтального кронштейна с упором и преобразователем линейных перемещений, установленных жестко сзади и спереди на кронштейне, вершины упора и измерительного штока преобразователя установлены в горизонтальной плоскости на базовом расстоянии "G" друг от друга; и две одинаковые секции, находящиеся сзади:
- измерительная секция продольного угла наклона оси поворота колеса (кастера) включает в себя измерительный механизм и механизм перемещения измерительного механизма, состоящего из расположенного в вертикальной плоскости, и наклоненного к вертикали под углом, равным номинальному углу кастера, кронштейна с упором и преобразователем линейных перемещений, установленных жестко внизу и вверху на кронштейне, а вершины упора и измерительного штока преобразователя установлены на базовом расстоянии "W" друг от друга, измеренном в вертикальной плоскости, параллельной продольной плоскости симметрии подвески;
при этом
- механизмы перемещения измерительных механизмов каждой из секций состоят из двух параллельных скалок, связанных жестко с кронштейном измерительного механизма и установленных в направляющих втулках корпуса секции с возможностью осевого перемещения в направлении, перпендикулярном продольной плоскости симметрии подвески от пневмоцилиндра, расположенного между скалками в корпусе и соединенного своим штоком с кронштейном соосно упору,
- измерительная система включает в себя шесть индуктивных преобразователей линейных перемещений, выдающих аналоговые электрические сигналы, прямо пропорциональные изменению углов установки колес передней подвески, на промышленный компьютер, который вычисляет углы установки колес и количество регулировочных прокладок по формулам:
угол кастера
угол развала
угол схода
разница в количестве регулировочных прокладок, спереди и сзади для приведения угла кастера к номинальному значению

количество регулировочных прокладок, добавляемых или удаляемых для приведения угла развала к номинальному значению

где S_α; S_β; S_γ- отклонения, измеренные преобразователями линейных перемещений, от нулевых отметок, соответствующих нулевым значениям углов развала, схода и номинального угла кастера калибровочной рамы,
γ_н; α_н- номинальные углы кастера и развала,
U; G; W - базовые расстояния между преобразователем линейных перемещений и неподвижным упором измерительных головок развала, схода и кастера,
T_γ- величина изменения угла кастера при увеличении или уменьшении разницы в количестве прокладок спереди и сзади на одну прокладку,
T_α- величина изменения угла развала при добавлении или удалении спереди и сзади по одной прокладке.

Дополнительно введены:
- секция подачи подвески в рабочую зону включает в себя механизм продольной подачи, состоящий из направляющих, каретки и пневмоцилиндра, на каретке смонтирован механизм подъема, который содержит плиту подъемную, связанную с двумя вертикальными параллельными скалками, установленными в направляющих втулках каретки с возможностью вертикального перемещения от пневмоцилиндра, расположенного на каретке и соединенного своим штоком с подъемной плитой, на которой смонтированы ложемент и механизм фиксации с подпружиненным фиксатором;
- секция базирования в зоне измерения представляет собой установленную горизонтально на консоли стойки базовую плиту с обращенной вниз горизонтальной базовой плоскостью и установленными в ней базирующими пальцами, на плите смонтированы два одинаковых механизма зажима и фиксации, содержащие двуплечий рычаг, поворачивающийся при зажиме вокруг горизонтальной оси от пневмоцилиндра привода зажима, и клин, запирающий от раскрытия рычаг и имеющий привод от пневмоцилиндра привода фиксации;
- секция нагружения включает в себя технологический адаптер, имеющий в своей нижней части башмак, а также механизм нагружения, расположенный внутри станины, состоящий из пневмоцилиндра, качающегося в вертикальной плоскости, каретки, жестко связанной со штоком пневмоцилиндра и двумя параллельными оси штока скалками, имеющими возможность осевого перемещения в направляющих втулках, установленных в верхней крышке пневмоцилиндра. Каретка имеет ось, расположенную соосно пневмоцилиндру, на которой установлен на упорном подшипнике блок с двумя нажимными роликами, имеющий возможность поворота на ограниченный угол вокруг оси каретки. Ролики блока контактируют с наклонными плоскостями v-образного башмака адаптера.

Изобретение поясняется чертежами, где:
на фиг. 1 изображена фронтальная проекция общего вида стенда в рабочем положении измерения углов установки колес передней подвески;
на фиг. 2 показан вид сбоку на стенд, на котором показана секция измерения кастера и адаптер, установленный на ступице колеса подвески;
на фиг. 3 и на фиг. 4 изображена принципиальная схема фиксации рулевой трапеции подвески в нейтральном положении и схема измерения углов схода;
на фиг. 5 изображены механизм нагружения подвески и механизм измерительный кастера;
на фиг. 6 изображена принципиальная схема измерения кастера.

Стенд для измерения углов установки колес передней подвески содержит установленные на станине 1 слева и справа две одинаковые секции 2 измерения развала и схода, а также расположенные сзади них две одинаковые секции 3 измерения продольного угла наклона оси поворота колеса (кастера), в совокупности образующие шестиканальную измерительную систему 4. Кроме того, в состав стенда входят секция 5 подачи подвески в измерительную зону, секция 6 базирования подвески при измерении и две одинаковые секции 7 нагружения подвески, расположенные слева и справа стенда. Измерительная секция 2 развала и схода включает в себя два измерительных механизма 8 и два механизма 9 перемещения измерительных механизмов 8, один из которых, предназначенный для измерения развала, состоит из вертикального кронштейна 10 с упором 11 и преобразователем 12 линейных перемещений, установленными жестко внизу и вверху на кронштейне 10, при этом их оси перпендикулярны продольной плоскости симметрии подвески, а вершины упора 11 и измерительного штока преобразователя 12 контактирует при измерении с диаметрально противоположными точками торцевой плоскости тормозного диска подвески, находящимися в вертикальной плоскости на базовом расстоянии "U" друг от друга, а другой, предназначенный для измерения схода, состоит из горизонтального кронштейна 10 с упором 11 и преобразователем 12 линейных перемещений, установленными жестко сзади и спереди на кронштейне 10, при этом их оси перпендикулярны продольной плоскости симметрии подвески, а вершины упора 11 и измерительного штока преобразователя 12 контактирует при измерении с диаметрально противоположными точками торцевой плоскости тормозного диска подвески, находящимися в горизонтальной плоскости на базовом расстоянии "G" друг от друга. Каждый из механизмов 9 перемещения измерительных механизмов 8 состоит из двух параллельных скалок 13, связанных жестко с кронштейном 10 измерительного механизма 8 и установленных в направляющих втулках 14 корпуса 15 секции 2 с возможностью осевого перемещения в направлении, перпендикулярном продольной плоскости симметрии подвески от пневмоцилиндра 16, расположенного между скалками 13 в корпусе 14 и соединенного своим штоком с кронштейном 10 соосно упору 11.

Измерительная секция 3 измерения кастера включает в себя измерительный механизм 8 и механизм 9 перемещения измерительного механизма 8, состоящего из расположенного в вертикальной плоскости, параллельной продольной плоскости симметрии подвески и наклоненного к вертикали под углом, равным номинальному углу кастера, кронштейна 10 с упором 11 и преобразователем 12 линейных перемещений, установленных жестко внизу и вверху на кронштейне 10, при этом их оси параллельны продольной плоскости симметрии подвески и расположены под углом к горизонтальной плоскости, равным номинальному углу кастера, а вершины упора 11 и измерительного штока преобразователя 12 контактируют при измерении с головками нижнего и верхнего шарниров поворотного кулака подвески в точках, находящихся на базовом расстоянии "W" друг от друга, измеренном в вертикальной плоскости, параллельной продольной плоскости симметрии подвески. Измерительная система 4 включает в себя шесть индуктивных преобразователей 12 линейных перемещений, выдающих аналоговые электрические сигналы, прямо пропорциональные изменению углов установки колес передней подвески, на промышленный компьютер 17, который вычисляет углы установки колес и количество регулировочных прокладок по формулам:
угол кастера
угол развала
угол схода
разница в количестве регулировочных прокладок, спереди и сзади для приведения угла кастера к номинальному значению

количество регулировочных прокладок, добавляемых или удаляемых для приведения угла развала к номинальному значению

где S_α; S_β; S_γ- отклонения, измеренные преобразователями линейных перемещений, от нулевых отметок, соответствующих нулевым значениям углов развала, схода и номинального угла кастера калибровочной рамы,
γ_H; α_H- - номинальные углы кастера и развала,
U; G; W - базовые расстояния между преобразователем линейных перемещений и неподвижным упором измерительных головок развала, схода и кастера,
T_γ- величина изменения угла кастера при увеличении или уменьшении разницы в количестве прокладок спереди и сзади на одну прокладку,
T_α- величина изменения угла развала при добавлении или удалении спереди и сзади по одной прокладке.

Секция 5 подачи подвески в рабочую зону включает в себя механизм 18 продольной подачи, состоящий из направляющих 19, каретки 20 и пневмоцилиндра 21. На каретке 20 смонтирован механизм 22 подъема подвески, который содержит плиту 23 подъемную, связанную с двумя вертикальными параллельными скалками 24, установленными в направляющих втулках 25 каретки 20 с возможностью вертикального перемещения от пневмоцилиндра 26, расположенного на каретке 20 и соединенного своим штоком с подъемной плитой 23, на которой смонтированы ложемент 27 для предварительного базирования подвески и механизм 28 фиксации рулевой трапеции подвески в нейтральном положении за головку шарнира рычага поворотного рулевой трапеции, содержащий сектор 29 с пазом для захвата головки шарнира, имеющий возможность поворота вокруг вертикальной оси и подпружиненный фиксатор 30 для фиксации сектора 29 в нейтральном положении.

Секция 6 базирования подвески в зоне измерения представляет собой установленную горизонтально на консоли 31 стойки 32 базовую плиту 33 с обращенной вниз горизонтальной базовой плоскостью 34 и установленными в ней базирующими пальцами 35. На плите 33 смонтированы два одинаковых механизма 36 зажима и фиксации подвески на базовой плоскости 34, содержащие двуплечий рычаг 37, поворачивающийся при зажиме вокруг горизонтальной оси от пневмоцилиндра 38 привода зажима и клин 39, запирающий от раскрытия рычаг 37 и имеющий привод от пневмоцилиндра 40 привода фиксации.

Секция 7 нагружения подвески включает в себя технологический адаптер 41, закрепляемый на ступице колеса подвески и имеющий в своей нижней части башмак 42, а также механизм 43 нагружения, расположенный внутри станины, снизу от подвески в зоне измерения. Механизм 43 нагружения состоит из пневноцилиндра 44, качающегося в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии подвески, каретки 45, жестко связанной со штоком пневмоцилиндра 44 и двумя параллельными оси штока скалками 46, имеющими возможность осевого перемещения вместе с кареткой 45 в направляющих втулках 47, установленных в верхней крышке пневмоцилиндра 44. Каретка 45 имеет ось 48, расположенную соосно пневмоцилиндру 44, на которой установлен на упорном подшипнике 49 блок 50 с двумя нажимными роликами 51, имеющий возможность поворота на ограниченный угол вокруг оси 48 каретки 45. Ролики 51 блока 50 передают нагружающее усилие на подвеску через контакт с наклонными плоскостями v-образного башмака 42 адаптера 41.

Стенд работает следующим образом. Перед установкой передней подвески на стенд на левой, правой ступице подвески закрепляются адаптеры 41. Передняя подвеска устанавливается в зоне загрузки на ложемент 27 при опущенной плите 23 и выдвинутой каретке 20, при этом рулевая трапеция подвески фиксируется в нейтральном положении, соответствующим прямолинейному положению колес, за головку шарнира маятникового рычага рулевой трапеции подвески механизмом фиксации 28. При включении стенда каретка 20 с установленной на ней подвеской по направляющим 19 подается пневмоцилиндром 21 в рабочую зону. После этого подъемная плита 23 вместе с подвеской на скалках 24 поднимается вверх в направляющих втулках 25 каретки 20 с помощью механизма подъема 22 от пневмоцилиндра 26, при этом подвеска своими базовыми отверстиями садится на базирующие пальцы 35 плиты 33. Автоматически включается механизм зажима и фиксации 36, при этом происходит подтягивание к базовой плоскости 34 подвески, ее зажим от пневмоцилиндров 38 и запирание (фиксация) с помощью клиньев 39 и пневмоцилиндров 40. После чего включаются механизмы нагружения 43 подвески, воздействующие роликами 51 блока 50 на v-образные башмаки 42 адаптеров 41, закрепленных на ступицах подвески, и переводящие в строго регламентированное геометрическое положение рычаги и пружины подвески, при этом штоки пневмоцилиндров 46 выдвигаются, перемещая поступательно каретку 45 со скалками 46 и блоками 50, поворачивающимися на ограниченный угол вокруг осей 48 на упорных подшипниках 49, в конечное верхнее положение, отрегулированное в соответствии с необходимым геометрическим положением рычагов подвески, при этом пневмоцилиндры 44 поворачиваются в вертикальной плоскости, перпендикулярной плоскости симметрии подвески. Тем самым воспроизводится нагруженное состояние подвески, идентичное состоянию передней подвески, установленной на автомобиле.

После этого автоматически из левой и правой измерительных секций 2 развала и схода, а также из секции 3 измерения кастера от пневмоцилиндров механизмов перемещения 9 выдвигаются на скалках 13 измерительные механизмы 8 развала, схода и кастера, соответственно до касания неподвижными упорами 11 и измерительными штоками преобразователей 12 линейных перемещений соответствующих точек измерения на торцевых плоскостях левого и правого тормозных дисков подвески, а также точек на головках нижнего и верхнего шарниров левого и правого поворотных кулаков подвески. Информация об отклонениях, измеренных преобразователями линейных перемещений, от нулевых отметок, соответствующих нулевым значениям углов развала, схода и номинального угла кастера калибровочной рамы поступает по шести измерительным каналам в промышленный компьютер 17, который вычисляет углы установки колес и количество регулировочных прокладок по соответствующим формулам.

Данное изобретение позволяет расширить функциональные возможности за счет введения в состав стенда двух секций измерения кастера и конструктивной возможности измерения и регулировки углов установки колес полностью агрегатированной передней подвески до ее постановки на автомобиль, а также повысить точность измерения и регулировки за счет измерительных механизмов, включающих в себя преобразователи линейных перемещений, непосредственно контактирующих без промежуточных звеньев с торцевой поверхностью тормозных дисков, имеющих минимально возможное торцевое биение, и головками шарниров поворотного кулака. Включение в состав измерительной системы стенда промышленного компьютера, выполняющего расчеты по определению углов и количества регулировочных прокладок, позволяет исключить ошибки субъективного характера и запротоколировать результаты измерения. Измерение и регулировка углов установки колес полностью агрегатированной передней подвески на предлагаемом стенде с автоматизацией всего цикла измерения позволяет, в конечном итоге, повысить производительность и качество, а также вынести эти операции с главного конвейера и ликвидировать дефицит времени на их выполнение в условиях высокого темпа производства.

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к контрольно-измерительной технике по проверке и регулировке углов установки управляемых колес транспортного средства, и может быть использовано на автосборочных и авторемонтных заводах для регулировки углов установки колес полностью агрегатированной передней подвески до ее монтажа на автомобиле. Стенд содержит станину, на которой в зоне измерения слева и справа установлены две секции: измерительная секция развала и схода включает в себя два измерительных механизма и два механизма перемещения измерительных механизмов, измерительная секция продольного угла наклона оси поворота колеса (кастера) включает в себя измерительный механизм и механизм перемещения измерительного механизма. Механизмы перемещения измерительных механизмов каждой из секций состоят из двух параллельных скалок, связанных жестко с кронштейном измерительного механизма и установленных в направляющих втулках корпуса секции с возможностью осевого перемещения в направлении, перпендикулярном продольной плоскости симметрии подвески от пневмоцилиндра, расположенного между скалками в корпусе и соединенного своим штоком с кронштейном соосно упору. Техническим результатом является расширение функциональных возможностей, повышение точности измерения и регулировки, исключение ошибок субъективного характера. 6 ил.

Стенд для измерения углов установки колес передней подвески, содержащий станину, на которой установлены слева и справа две секции, каждая из которых содержит механизмы перемещения, связанные с измерительными механизмами развала и схода, и систему измерения, функционально связанную с измерительными механизмами, отличающийся тем, что на станине сзади установлены две секции измерения продольного угла наклона оси поворота колеса (кастера), включающие в себя механизм перемещения, связанный с измерительным механизмом, состоящим из расположенного в вертикальной плоскости и наклоненного к вертикале под углом кронштейна с упором и преобразователем линейных перемещений, закрепленными внизу и вверху и расположенными под углом к горизонтальной плоскости, а вершины упора и измерительного штока преобразователя установлены на базовом расстоянии W друг от друга, измерительный механизм развала состоит из закрепленных внизу и вверху на вертикальном кронштейне упора и преобразователя линейных перемещений, при этом вершины упора и измерительного штока преобразователя расположены в вертикальной плоскости на базовом расстоянии U друг от друга, измерительный механизм схода состоит из закрепленных сзади и спереди на горизонтальном кронштейне упора и преобразователя линейных перемещений, при этом вершины упора и измерительного штока преобразователя расположены в горизонтальной плоскости на базовом расстоянии G друг от друга, измерительная система включает в себя шесть преобразователей линейных перемещений, выдающих аналоговые электрические сигналы на промышленный компьютер, который вычисляет углы установки колес и количество регулировочных прокладок по формулам
угол кастера

угол развала

угол схода

разница в количестве регулировочных прокладок спереди и сзади для приведения угла кастера к номинальному значению

количество регулировочных прокладок, добавляемых или удаляемых для приведения угла развала к номинальному значению:

где S_α, S_β, S_γ - отклонения, измеренные преобразователями линейных перемещений от нулевых отметок, соответствующих нулевым значениям углов развала, схода и номинального угла кастера калибровочной рамы;
γ_н, α_н - номинальные углы кастера и развала;
U, G, W - базовые расстояния между преобразователем линейных перемещений и неподвижным упором измерительных головок развала, схода и кастера;
T_γ - величина изменения угла кастера при увеличении или уменьшении разницы в количестве прокладок спереди и сзади на одну прокладку;
T_α - величина изменения угла развала при добавлении или удалении спереди и сзади по одной прокладке,
в состав стенда введены секция подачи, включающая механизм продольной подачи, на каретке которого смонтирован механизм подъема, содержащий плиту с закрепленным на ней ложементом, секция базирования, выполненная в виде установленной горизонтально на консоли стойки базовой плиты с обращенной вниз плоскостью и закрепленными в плите базирующими пальцами и двух одинаковых механизмов зажима и фиксации, содержащих двуплечий рычаг, поворачивающийся вокруг горизонтальной оси, и запирающий клин, две секции нагружения, состоящие из технологического адаптера и расположенного в его нижней части башмака, а также смонтированного внутри станины механизма нагружения, состоящего из пневмоцилиндра, качающегося в вертикальной плоскости, и перемещающейся соосно ему каретки, на оси которой на упорном подшипнике установлен с возможностью поворота на ограниченный угол блок с двумя нажимными роликами, контактирующими с наклонными плоскостями башмака адаптера.