RU204570U1 - Device for measuring lateral reaction in the contact patch of a pneumatic tire with a supporting surface - Google Patents

Abstract

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью в процессе движения колесного транспортного средства. Для повышения точности измерений, достоверности и безопасности измерений боковой реакции в пятне контакта пневматической шины в процессе движения колесного транспортного средства устройство для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью включает раму 1 с пластинами 2, горизонтальную платформу 3 с соединительными уголками 4, четыре стальные полосы 5, две плоских упругих пластины 6, два датчика боковых усилий 7 и четыре шпильки 8 с коническими гайками, на которых смонтированы датчики боковых усилий 7. Две плоские упругие пластины выполнены в виде панелей прямоугольной формы с двумя поперечными вырезами в средней части, образующими чувствительные элементы 9. Для повышения чувствительности датчиков боковых усилий 7 чувствительные элементы 9 двух плоских упругих пластин 6 в верхней части соединяются при помощи шпилек 8 с коническими гайками с горизонтальной платформой 3, а в средней части с рамой 1. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.The utility model relates to measuring technology, namely to devices for determining the lateral reaction in the patch of contact of a pneumatic tire with a supporting surface during the movement of a wheeled vehicle. To increase the measurement accuracy, reliability and safety of measurements of the lateral reaction in the contact patch of a pneumatic tire during the movement of a wheeled vehicle, the device for measuring the lateral reaction in the contact patch of a pneumatic tire with a support surface includes a frame 1 with plates 2, a horizontal platform 3 with connecting corners 4, four steel strips 5, two flat elastic plates 6, two lateral force sensors 7 and four studs 8 with conical nuts, on which the lateral force sensors are mounted 7. Two flat elastic plates are made in the form of rectangular panels with two transverse cutouts in the middle part, forming sensitive elements 9. To increase the sensitivity of the lateral force sensors 7, the sensitive elements 9 of two flat elastic plates 6 in the upper part are connected by means of studs 8 with conical nuts with a horizontal platform 3, and in the middle part with a frame 1. 1 z.p. f-ly, 3 dwg

Description

Полезная модель относится к измерительной технике, а именно к устройствам для определения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью в процессе движения колесного транспортного средства.The utility model relates to measuring technology, namely to devices for determining the lateral reaction in the patch of contact of a pneumatic tire with a supporting surface during the movement of a wheeled vehicle.

Из предшествующего уровня техники известны устройства для измерения боковых сил на колесах транспортного средства, которые выполнены в виде ступицы колеса. При движении автомобиля под действием боковой силы в ступице возникают напряжения, пропорциональные боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с дорогой. Напряжения в ступице определяются с использованием тензометрических датчиков (см. SU №1730549 А1, МПК G01M 17/007, G01M 17/00, опубл. 30.04.1992; RU №271162 С1, МПК G01M 17/02, опубл. 27.12.2012).Devices for measuring lateral forces on the wheels of a vehicle are known from the prior art, which are designed as a wheel hub. When the vehicle moves under the action of a lateral force, stresses arise in the hub proportional to the lateral reaction in the contact patch of the pneumatic tire with the road. The stresses in the hub are determined using strain gauges (see SU No. 1730549 A1, IPC G01M 17/007, G01M 17/00, publ. 04/30/1992; RU No. 271162 C1, IPC G01M 17/02, publ. 27.12.2012) ...

Недостатком известных технических решений является ограниченность их использования только со строго определенным типоразмером шин. Использование шин других размеров требует проведения повторной процедуры тарировки измерительных систем данных устройств.The disadvantage of the known technical solutions is their limited use only with a strictly defined standard size of tires. The use of tires of other sizes requires a repeated calibration procedure for the measuring systems of these devices.

Известен стенд для определения динамических нагрузок на автомобиль от дорожных неровностей и сил взаимодействия между колесами автомобиля и дорогой, содержащий металлическую платформу, на которой посредством стальных стержней, жестко закрепленных на полках боковых стенок платформы, подвешены ровные площадки и эталонные неровности. Процесс переезда автомобилем ровных площадок и неровностей сопровождается показаниями датчиков, расположенных на переднем и заднем динамометрических стержнях. На стержнях имеется по два электрических датчика омического типа, один из которых предназначен воспринимать вертикальные нагрузки, а второй продольные сопротивления движению автомобиля (см. SU №116953 А1, МПК G01M 17/007, опубл. 01.01.1958).Known stand for determining the dynamic loads on the car from road irregularities and forces of interaction between the wheels of the car and the road, containing a metal platform, on which, by means of steel rods rigidly fixed on the shelves of the side walls of the platform, are suspended flat platforms and reference irregularities. The process of moving the car on level surfaces and irregularities is accompanied by the readings of the sensors located on the front and rear torque rods. On the rods there are two ohmic-type electrical sensors, one of which is designed to perceive vertical loads, and the second longitudinal resistances to vehicle movement (see SU No. 116953 A1, IPC G01M 17/007, publ. 01.01.1958).

Недостатком известного стенда является невозможность измерения динамических нагрузок в боковом направлении, а также низкая точность измерения параметров из-за одновременного нагружения динамических стержней растягивающей силой и изгибающим моментом.The disadvantage of the known stand is the impossibility of measuring dynamic loads in the lateral direction, as well as the low accuracy of measuring the parameters due to the simultaneous loading of dynamic rods by tensile force and bending moment.

Наиболее близким к заявленной полезной модели по технической сущности является устройство для определения сил сопротивления качению колес транспортного средства, содержащее: горизонтальную подвижную в продольном направлении платформу, подвешенную к раме с помощью упругих плоских пластин, расположенных в поперечных плоскостях; чувствительный элемент, прикрепленный к нижней плоскости горизонтальной платформы и жестко соединенный со спицами, натянутыми на раме. При прокатывании колеса по горизонтальной платформе по деформации чувствительного элемента определяется сила сопротивления качению колеса (см. SU №1684611 А1, МПК G01M 17/013, МПК G01M 17/02, опубл. 15.10.1991).The closest to the claimed utility model in technical essence is a device for determining the rolling resistance forces of the wheels of a vehicle, comprising: a horizontal platform movable in the longitudinal direction, suspended from the frame by means of elastic flat plates located in the transverse planes; a sensitive element attached to the lower plane of the horizontal platform and rigidly connected to the spokes stretched on the frame. When rolling a wheel on a horizontal platform, the deformation of the sensor is used to determine the rolling resistance force of the wheel (see SU No. 1684611 A1, IPC G01M 17/013, IPC G01M 17/02, publ. 15.10.1991).

Недостатками известного устройства являются отсутствие возможности измерения боковой реакции в пятне контакта эластичной шины с опорной поверхностью, а также повышенные требования к чувствительности измерительного элемента, обусловленные высокой жесткостью упругих пластин.The disadvantages of the known device are the inability to measure the lateral reaction in the contact patch of the elastic tire with the supporting surface, as well as increased requirements for the sensitivity of the measuring element, due to the high rigidity of the elastic plates.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое техническое решение, является изменение функционала устройства в части измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью.The problem to be solved by the claimed technical solution is to change the functionality of the device in terms of measuring the lateral reaction in the contact patch of the pneumatic tire with the supporting surface.

Технический результат полезной модели заключается в повышении точности и достоверности измерений боковой реакций в пятне контакта пневматической шины в процессе движения колесного транспортного средства.The technical result of the utility model is to improve the accuracy and reliability of measurements of lateral reactions in the contact patch of a pneumatic tire during the movement of a wheeled vehicle.

Технический результат достигается тем, что в устройстве для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью, включающем раму, горизонтальную платформу, две плоских упругих пластины с возможностью обеспечения подвижности горизонтальной платформы в боковом направлении, согласно полезном лютели две плоские упругие пластины выполнены в виде панелей прямоугольной формы с двумя поперечными вырезами в средней части, образующими чувствительные элементы, на которых установлены датчики боковых усилий, при этом сигналы датчиков суммируются с формированием выходного сигнала, пропорционального величине реализованной боковой реакции.The technical result is achieved by the fact that in the device for measuring the lateral reaction in the contact patch of the pneumatic tire with the support surface, including the frame, the horizontal platform, two flat elastic plates with the possibility of ensuring the horizontal platform mobility in the lateral direction, according to the useful lute, two flat elastic plates are made in in the form of rectangular panels with two transverse cutouts in the middle part, forming sensitive elements on which lateral force sensors are installed, while the sensor signals are added to form an output signal proportional to the value of the realized lateral reaction.

Технический результат достигается также тем, что в устройстве для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью по п. 1, согласно полезной модели чувствительные элементы двух плоских упругих пластин в верхней части соединены при помощи шпилек с коническими гайками с горизонтальной платформой, а в средней части с рамой.The technical result is also achieved by the fact that in the device for measuring the lateral reaction in the contact patch of the pneumatic tire with the support surface according to claim 1, according to the utility model, the sensitive elements of two flat elastic plates in the upper part are connected by means of studs with conical nuts with a horizontal platform, and in the middle with a frame.

Отличительными признаками полезной модели являются:Distinctive features of the utility model are:

- выполнение двух плоских упругих пластин в виде панелей прямоугольной формы с двумя поперечными вырезами в средней части, образующими чувствительные элементы, на которых установлены датчики боковых усилий, обеспечивает исключение влияния крутящего момента и продольных сил, действующих в плоскости контакта с опорной поверхностью, что позволит повысить точность измерения;- execution of two flat elastic plates in the form of rectangular panels with two transverse cutouts in the middle part, forming sensitive elements on which lateral force sensors are installed, ensures the elimination of the influence of the torque and longitudinal forces acting in the plane of contact with the supporting surface, which will increase measurement accuracy;

- суммирование сигналов двух датчиков боковых усилий с формированием выходного сигнала, пропорционального величине реализованной боковой реакции, обеспечивает повышение уровня сигнала, характеризующего величину измеряемой боковой реакции, что позволит повысить точность измерения;- the summation of the signals of the two lateral force sensors with the formation of an output signal proportional to the value of the realized lateral reaction, provides an increase in the signal level characterizing the value of the measured lateral reaction, which will improve the measurement accuracy;

- закрепление чувствительных элементов двух плоских упругих пластин при помощи шпилек с коническими гайками в верхней части с горизонтальной платформой, а в средней части с рамой обеспечивает повышение чувствительности датчиков боковых усилий, что позволит повысить точность измерения.- fixing the sensing elements of two flat elastic plates by means of studs with conical nuts in the upper part with a horizontal platform, and in the middle part with a frame provides an increase in the sensitivity of lateral force sensors, which will improve the measurement accuracy.

Полезная модель поясняется чертежами, на которых изображено:The utility model is illustrated by drawings, which show:

на фиг. 1 - общий вид устройства;in fig. 1 is a general view of the device;

на фиг. 2 - разрез фиг. 1 по линии А-А;in fig. 2 is a sectional view of FIG. 1 along the line A-A;

на фиг. 3 - форма плоской упругой пластины.in fig. 3 - the shape of a flat elastic plate.

Устройство для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью (см. фиг. 1, 2, 3) включает раму 1 с пластинами 2, горизонтальную платформу 3 с соединительными уголками 4, четыре стальные полосы 5, две плоских упругих пластины 6, два датчика боковых усилий 7 и четыре шпильки 8 с коническими гайками. Две плоские упругие пластины 6 изготовлены из пружинной листовой стали с возможностью обеспечения подвижности горизонтальной платформы 3 в боковом направлении и выполнены в виде панелей прямоугольной формы с двумя поперечными вырезами в средней части, образующими чувствительные элементы 9 (см. фиг. 3). Также на двух плоских упругих пластинах 6 выполнены отверстия, необходимые для сборки устройства. Рама 1 и горизонтальная платформа 3 выполнены в виде прямоугольных сварных конструкций из стального швеллера. В средней части продольных швеллеров рамы 1 закреплены стальные пластины 2. Верхняя часть горизонтальной платформы 3 покрыта стальным листом, а к нижней части ее внешних продольных швеллеров приварены стальные соединительные уголки 4. Использование в качестве чувствительных элементов 9 средних частей двух плоских упругих пластин 6, на которых установлены датчики боковых усилий 7, при этом сигналы с датчиков боковых усилий 7 суммируются с формированием выходного сигнала, пропорционального величине реализованной боковой реакции, что позволит исключить влияние крутящего момента и продольных сил, действующих в плоскости контакта с опорной поверхностью. Горизонтальная платформа 3 размещена внутри рамы 1 и подвешена к последней при помощи болтовых соединений через две плоских упругих пластины 6. Для получения зазора соединение между рамой 1 и двумя плоскими упругими пластинами 6 выполнено через четыре стальные полосы 5. Для повышения чувствительности датчиков боковых усилий 7 чувствительные элементы 9 двух плоских упругих пластин 6 в верхней части соединены при помощи шпилек 8 с коническими гайками с горизонтальной платформой 3, а в средней части с рамой 1. Продольное расположение двух упругих пластин 6 обеспечивает боковую податливость горизонтальной платформы 3 только в боковом направлении, что позволит измерять боковую составляющую реакции, возникающую в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью.A device for measuring lateral reaction in the contact patch of a pneumatic tire with a support surface (see Fig. 1, 2, 3) includes a frame 1 with plates 2, a horizontal platform 3 with connecting corners 4, four steel strips 5, two flat elastic plates 6, two lateral force sensors 7 and four studs 8 with tapered nuts. Two flat elastic plates 6 are made of spring steel sheet with the ability to ensure the horizontal platform 3 mobility in the lateral direction and are made in the form of rectangular panels with two transverse cutouts in the middle part, forming sensitive elements 9 (see Fig. 3). Also, holes are made on two flat elastic plates 6, which are necessary for assembling the device. Frame 1 and horizontal platform 3 are made in the form of rectangular welded structures from a steel channel. Steel plates 2 are fixed in the middle part of the longitudinal channels of the frame 1. The upper part of the horizontal platform 3 is covered with a steel sheet, and steel connecting corners are welded to the lower part of its external longitudinal channels 4. Using the middle parts of two flat elastic plates 6 as sensing elements 9, on of which the lateral force sensors 7 are installed, while the signals from the lateral force sensors 7 are summed up with the formation of an output signal proportional to the value of the realized lateral reaction, which will eliminate the influence of the torque and longitudinal forces acting in the plane of contact with the supporting surface. The horizontal platform 3 is located inside the frame 1 and is suspended from the latter by means of bolted connections through two flat elastic plates 6. To obtain a gap, the connection between the frame 1 and two flat elastic plates 6 is made through four steel strips 5. To increase the sensitivity of the lateral force sensors 7, sensitive elements 9 of two flat elastic plates 6 in the upper part are connected by means of studs 8 with conical nuts with a horizontal platform 3, and in the middle part with a frame 1. The longitudinal arrangement of two elastic plates 6 provides lateral compliance of the horizontal platform 3 only in the lateral direction, which will allow measure the lateral component of the reaction arising in the contact patch of the pneumatic tire with the supporting surface.

Работает устройство для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью следующим образом. В опорной поверхности дороги, на траектории движения колес транспортного средства, устраивается ниша, в которой размещается устройство и закрепляется за раму 1, таким образом, чтобы верхняя часть горизонтальной платформы 3 находилась в одном уровне с горизонтальной плоскостью дорожного полотна. Продольные оси двух плоских упругих пластин 6 должны быть расположены вдоль направления движения колес транспортного средства. Транспортное средство проезжает своими колесами по горизонтальной платформе 3. Возникающие в пятне контакта пневматической шины и опорной поверхности боковые силы вызывают смещение горизонтальной платформы 3, которые измеряются при помощи двух датчиков боковых усилий 7. Сигналы двух датчиков боковых усилий 7 суммируются и формируют выходной сигнал, пропорциональный величине реализованной боковой реакции. Благодаря устранению влияния на деформацию чувствительного элемента 9 плоских упругих пластин 6 крутящего момента и продольных сил, действующих в плоскости контакта колеса с опорной поверхностью горизонтальной платформы 3, повышается точность определения боковой реакции колеса транспортного средства.A device for measuring lateral reaction in the contact patch of a pneumatic tire with a supporting surface operates as follows. In the supporting surface of the road, on the trajectory of the vehicle wheels, a niche is arranged in which the device is placed and fixed to the frame 1, so that the upper part of the horizontal platform 3 is flush with the horizontal plane of the roadway. The longitudinal axes of the two flat elastic plates 6 must be located along the direction of movement of the wheels of the vehicle. The vehicle drives its wheels on a horizontal platform 3. The lateral forces arising in the contact patch of the pneumatic tire and the supporting surface cause displacement of the horizontal platform 3, which are measured using two lateral force sensors 7. The signals of the two lateral force sensors 7 are summed and form an output signal proportional to the value of the realized side reaction. By eliminating the influence on the deformation of the sensitive element 9 of the flat elastic plates 6 of the torque and longitudinal forces acting in the plane of contact of the wheel with the supporting surface of the horizontal platform 3, the accuracy of determining the lateral reaction of the vehicle wheel is increased.

Предлагаемая полезная модель «Устройство для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью» по сравнению с прототипом «Устройством для определения сил сопротивления качению колес транспортного средства» (см. SU №164611 А1, МПК G01M 17/013, МПК G01M 17/02, опубл. 15.10.1991) позволяет:The proposed utility model "Device for measuring lateral reaction in the patch of contact of a pneumatic tire with a supporting surface" in comparison with the prototype "Device for determining rolling resistance forces of vehicle wheels" (see SU No. 164611 A1, IPC G01M 17/013, IPC G01M 17 / 02, publ. 10.15.1991) allows:

- измерять боковую составляющую реакции, возникающую в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью;- to measure the lateral component of the reaction arising in the contact patch of the pneumatic tire with the supporting surface;

- выполнять измерения с более высокой точностью за счет применения двух датчиков боковых сил.- perform measurements with higher accuracy due to the use of two lateral force sensors.

Заявленное техническое решение может быть использовано на предприятиях, осуществляющих технический осмотр автотранспортных средств или в организациях, проводящих полигонные испытания устойчивости движения автотранспортных средств.The claimed technical solution can be used at enterprises carrying out technical inspection of vehicles or in organizations conducting field tests of stability of movement of vehicles.

Claims (2)

1. Устройство для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью, включающее раму, горизонтальную платформу, две плоских упругих пластины с возможностью обеспечения подвижности горизонтальной платформы в боковом направлении, отличающееся тем, что две плоские упругие пластины выполнены в виде панелей прямоугольной формы с двумя поперечными вырезами в средней части, образующими чувствительные элементы, на которых установлены датчики боковых усилий, при этом сигналы датчиков суммируются формированием выходного сигнала, пропорционального величине реализованной боковой реакции.1. A device for measuring the lateral reaction in the contact patch of a pneumatic tire with a support surface, including a frame, a horizontal platform, two flat elastic plates with the ability to ensure the horizontal platform mobility in the lateral direction, characterized in that the two flat elastic plates are made in the form of rectangular panels with two transverse cutouts in the middle part, forming sensitive elements on which lateral force sensors are installed, while the sensor signals are summed up to form an output signal proportional to the value of the realized lateral reaction. 2. Устройство для измерения боковой реакции в пятне контакта пневматической шины с опорной поверхностью по п. 1, отличающееся тем, что упругие элементы двух плоских упругих пластин в верхней части соединены при помощи шпилек с коническими гайками с горизонтальной платформой, а в средней части - с рамой.2. A device for measuring lateral reaction in the contact patch of a pneumatic tire with a support surface according to claim 1, characterized in that the elastic elements of two flat elastic plates in the upper part are connected by means of studs with conical nuts with a horizontal platform, and in the middle part - with frame.

Images