устройство для контроля контактного давления

Формула изобретения

1. Устройство для контроля контактного давления, содержащее чувствительный пружинный элемент, размещенный на силоизмерительном рычаге, один из концов которого находится в точке приложения контактного давления, а второй конец связан с одним из чувствительных элементов первого индуктивного датчика, подключенного к системе управления, отличающееся тем, что в него введены вспомогательный рычаг и второй индуктивный датчик, причем один из концов вспомогательного рычага находится в точке приложения контактного давления, и второй конец связан со вторым чувствительным элементом первого индуктивного датчика, при этом силоизмерительный и вспомогательный рычаги соединены шарниром, а второй индуктивный датчик, чувствительные элементы которого связаны соответственно с силоизмерительным и вспомогательным рычагами, размещен между точкой измерения контактного давления и шарнирным соединением.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что пружинный чувствительный элемент размещен между шарнирным соединением и первым индуктивным датчиком.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технике электрических изобретений механических величин и может быть использовано при контроле силовых воздействий, в частности для контроля контактного давления задних тормозов автомобилей ВАЗ.

Известно устройство [1] для измерения силы, содержащее чувствительный элемент в виде упругой площадки, на которой размещен индуктивный датчик, подключенный к системе управления. Под давлением измеряемой силы чувствительный элемент (площадка) изменяет свою геометрическую форму, и тем самым изменяется форма катушки индуктивного датчика, что фиксируется системой управления. Недостатком конструкции является необходимость совмещения площадки, воспринимающей воздействие силы с катушкой индуктивного датчика, что значительно повышает требования к конструкции устройства, снижает ее надежность и увеличивает стоимость.

Другая конструкция [2] устройства для измерения силы содержит чувствительный элемент, выполненный в виде цилиндрического корпуса с мембраной, которая воспринимает воздействие измеряемой силы. В конструкцию входит также индуктивный датчик, размещающийся через воздушный зазор рядом с мембраной, причем индуктивный датчик подключен к системе управления. К числу недостатков конструкции следует отнести сложность в изготовлении чувствительного элемента в виде мембраны, выполненной за одно целое с цилиндрическим корпусом, и невысокую стойкость мембранных преобразователей к воздействию измеряемой силы.

В качестве прототипа устройства по совокупности признаков выбран динамометрический ключ для контроля крутящего момента, который содержит чувствительный пружинный элемент и измерительное устройство, размещенные на силоизмерительном рычаге. Под действием силы, прилагаемой к силоизмерительному рычагу, чувствительный пружинный элемент деформируется и величина деформации измеряется измерительным устройством. Основным недостатком устройства является невозможность выполнить измерение силы в зоне контакта двух механических элементов с помощью одного силоизмерительного рычага и значительных габаритов устройства в целом.

Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Поставленная цель достигается тем, что в устройство для контроля контактного давления, содержащее пружинный чувствительный элемент, размещенный на силоизмерительном рычаге, один из концов которого находится в точке приложения контактного давления, а второй конец связан с одним из чувствительных элементов первого индуктивного датчика, подключенного к системе управления, введены вспомогательный рычаг и второй индуктивный датчик. Один из концов вспомогательного рычага находится в точке приложения контактного давления, а второй конец связан со вторым чувствительным элементом первого индуктивного датчика. Силоизмерительный и вспомогательный рычаги соединены шарниром. Второй индуктивный датчик, чувствительный элемент которого связан соответственно с силоизмерительным и вспомогательным рычагами, размещен между точкой приложения контактного давления и шарнирным соединением. Пружинный чувствительный элемент размещен между шарнирным соединением и первым индуктивным датчиком.

По совокупности заявленных признаков авторам не известно аналогичное устройство, используемое для решения рассматриваемой задачи.

На фиг.1 представлено устройство для измерения контактного давления. На фиг.2 - блок-схема системы управления для устройства контроля контактного давления.

Устройство для контроля контактного давления содержит пружинный чувствительный элемент 1, размещенный на силоизмерительном рычаге 2. Один из концов силоизмерительного рычага 2 находится в точке 3 приложения контактного давления. Второй конец силоизмерительного рычага 2 связан с одним из чувствительных элементов 4 первого индуктивного датчика 5, подключенного к системе управления 6. В устройство введен вспомогательный рычаг 7 и второй индуктивный датчик 8. Один из концов вспомогательного рычага 7 находится в точке 3 приложения контактного давления, а второй конец связан со вторым чувствительным элементом 9 первого индуктивного датчика 5. Силоизмерительный 2 и вспомогательный 7 рычаги соединены шарниром 10. Второй индуктивный датчик 8, чувствительные элементы которого 11 и 12 связаны соответственно с силоизмерительным 2 и вспомогательным 7 рычагами, размещены между точкой 3 приложения контактного давления и шарнирным соединением 10.

Пружинный чувствительный элемент 1 размещен между шарнирным соединением 10 и первым индуктивным датчиком 5.

Работа устройства поясняется на конкретном примере измерения контактного давления регулятора задних тормозов автомобилей ВАЗ, для которых предназначено заявляемое изобретение.

Регулятор задних тормозов на фиг.1 представлен тормозным цилиндром 13 со штоком 14, на который осуществляет давление подпружиненный рычаг 15. В точке 3 осуществляется контакт подпружиненного рычага 15 и штока 14.

Измерение давления оказываемым рычагом 15 на шток 14 в этих условиях требует наличия измерительного устройства в точке 3, где осуществляется контакт. Для уменьшения влияния размеров силоизмерительного рычага 2 на точность измерения его толщину, в зоне контакта, берем минимальной, и для заявленного устройства она не превышает, например, 2 мм.

Вспомогательный рычаг 7 также находится в зоне контакта, но в конечном исполнении указанный рычаг опирается на цилиндр 13, что обеспечивает надежное базирование устройства при измерении. Оператор рукой оказывает измерительное усилие F одновременно на силоизмерительный 2 и вспомогательный 7 рычаги. Пружинный чувствительный элемент 1 изгибается и чувствительные элементы 4 и 9 (взаимно составляющие якорь и сердечник) индуктивного датчика 5, перемещаясь, изменяют величину индуктивности, что преобразуется в изменении электрического сигнала на выходе промежуточного преобразователя 17. Электрический сигнал на выходе промежуточного преобразователя 17 пропорционален усилию F, которое через силоизмерительный рычаг 2 воздействует на подпружиненный рычаг 15.

Взаимное положение подпружиненного рычага 15 и штока 14 остается неизменным до момента, когда усилие F, примененное к силоизмерительному рычагу 2, окажется больше усилия Р, оказываемого подпружиненным рычагом 15 на шток 14. Если представить, что шарнирное соединение 10 делит силоизмерительный рычаг 2 в соотношении то предельное усилие Р определяется по формуле

где Р - предельное усилие;

l _F - плечо рычага от точки приложения усилия F до шарнирного соединения;

l_P - плечо рычага от точки приложения усилия Р до шарнирного соединения;

F - измерительное усилие.

В момент измерения, когда выполняется соотношение (1), второй индуктивный датчик 8 фиксирует перемещение силоизмерительного 4 рычага 2 и через промежуточный преобразователь 16 соответствующий электрический сигнал поступает в схему сравнения 18. На другой вход схемы сравнения с задатчика 19 поступает опорный сигнал. Величина опорного сигнала на практике должна соответствовать величине перемещения силоизмерительного рычага 2 от 5 до 10 мкм, чтобы измеряемое усилие было выполнено надежно в условиях воздействия различного рода помех.

При равенстве сигналов сравнивающее устройство 18 выдает на вход электронного ключа 20 сигнал, который размыкает электронный ключ 20 и запоминающее устройство 21, запоминающее сигнал, поступающий с преобразователя 17. На показывающем устройстве 22 отображается значение усилия, пересчитанного к точке контакта 3 заявленного устройства.

Список литературы

1. Патент DE 4420691. Динамометрический измерительный элемент. Каталог "Изобретения стран мира". Выпуск 082. Номер 20.

2. Патент 2148804. Индуктивный датчик силы. Каталог БИПМ №13 от 10.05.2000 г.