專利名稱:汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,它實(shí)時(shí)同步紀(jì)錄行駛過程中包括附加動(dòng)載荷在內(nèi)的實(shí)際負(fù)荷量。
背景技術(shù):
汽車主要零部件、特別是受力零部件設(shè)計(jì)最重要的依據(jù)是額定載重量。貨運(yùn)汽車的載重量是靜載,但由于路面凹凸不平,行駛時(shí)發(fā)生顛簸,車輛的裝載重量和部分自重必然產(chǎn)生附加的沖擊載荷,使車輛有可能出現(xiàn)瞬間大幅過載現(xiàn)象。因此,對(duì)于行駛中的貨運(yùn)汽車,考察其實(shí)際負(fù)荷量才是合適的,才能準(zhǔn)確地反映車輛的實(shí)際受力狀況。貨運(yùn)汽車嚴(yán)重超載,不但直接影響車輛使用壽命,而且威脅道路交通安全。因此準(zhǔn)確確定裝載量和行駛時(shí)的實(shí)際負(fù)荷量是必要的。但現(xiàn)在尚無既可以自動(dòng)檢測(cè)、顯示裝載量,又可以自動(dòng)檢測(cè)、顯示行駛時(shí)的實(shí)際負(fù)荷量的技術(shù)裝備,所以不能準(zhǔn)確確定裝載量,也難以及時(shí)發(fā)現(xiàn)超載車輛和準(zhǔn)確確定超載量。目前只能用汽車衡稱重來確定車輛的裝載量,由于汽車衡是一種固定設(shè)施,因此無法隨時(shí)隨地實(shí)現(xiàn)對(duì)貨運(yùn)汽車裝載量稱重。通常情況下,貨運(yùn)汽車裝載貨物時(shí),僅憑肉眼觀察鋼板彈簧的變形情況來推測(cè)是否超載;道路交通安全管理部門對(duì)貨運(yùn)汽車檢查時(shí),也以鋼板彈簧的變形來判斷是否超載和超載量的多少,這是無法準(zhǔn)確做到的;新車起始的1-2萬公里行程是磨合期,要求實(shí)際負(fù)荷量不超出額定載重量的50%,只憑觀察鋼板彈簧的變形是無法達(dá)到要求的;車輛的中修、大修、剩余壽命、報(bào)廢,依據(jù)的僅僅是行駛里程或使用年限,而未考察行駛狀況,包括行駛速度、實(shí)際負(fù)荷量、對(duì)應(yīng)的時(shí)間長(zhǎng)短等因素,因此得出的結(jié)論很難做到客觀、真實(shí)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有汽車無法實(shí)時(shí)提供汽車實(shí)際負(fù)荷量的不足。而提供一種用于汽車的儀器,將汽車的實(shí)際負(fù)荷量(包括因路面凹凸不平引起的附加載荷在內(nèi)的附加動(dòng)載荷)定量地?cái)?shù)字顯示于駕駛室;將貨運(yùn)汽車的實(shí)際負(fù)荷量與額定載重量的比較結(jié)果,以光信號(hào)的形式,定性地顯示于車頭或車尾的固定位置。
由于汽車箱置于大梁上,大梁與支承于后橋的鋼板彈簧連接,裝載貨物時(shí),上翹的鋼板彈簧受壓逐漸變平,即大梁相對(duì)于后橋產(chǎn)生位移,相對(duì)位置發(fā)生變化,相對(duì)位移量與車輛負(fù)荷量有著一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系。用位移傳感器測(cè)取大梁相對(duì)于后橋的位移量,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度,就可獲得車輛負(fù)荷量;也可以用位置傳感器確定大梁相對(duì)于后橋的位置關(guān)系,由位置量經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度,獲得車輛負(fù)荷量;還可以在大梁上設(shè)置壓縮彈簧,在后橋上設(shè)置負(fù)荷傳感器,壓縮彈簧與負(fù)荷傳感器常接觸(見圖1),并有一定的預(yù)壓縮量,大梁相對(duì)于后橋的位移量成為壓縮彈簧的壓縮量,彈簧力使負(fù)荷傳感器產(chǎn)生輸出信號(hào),經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、標(biāo)度,獲得貨運(yùn)汽車的負(fù)荷量。
將貨運(yùn)汽車的負(fù)荷量達(dá)到額定載重量時(shí)的傳感器信號(hào),設(shè)置為開關(guān)電路的閾值。當(dāng)由傳感器測(cè)定的車輛實(shí)際負(fù)荷量大于額定載重量時(shí),電路關(guān),指示紅燈亮,否則電路開,指示綠燈亮,以獲得是否超載的指示性光信號(hào)。
本發(fā)明自成獨(dú)立系統(tǒng),與車輛原有電器、線路、儀表分離,安裝時(shí)只需將傳感器、顯示器、指示燈夾持、固定在車輛的相應(yīng)部位即可,不需要改變車輛原有構(gòu)件的結(jié)構(gòu)、形狀或尺寸,因此無論對(duì)現(xiàn)有車輛,還是裝配過程中的新車輛,都易于實(shí)現(xiàn);將貨運(yùn)車輛的實(shí)際負(fù)荷量定量地?cái)?shù)字顯示于駕駛室,便于駕駛?cè)藛T掌握裝載量,同時(shí)便于道路交通安全管理部門執(zhí)法時(shí)核查;將貨運(yùn)汽車的實(shí)際負(fù)荷量與額定載重量的比較結(jié)果,以光信號(hào)的形式,定性地顯示于車頭、車尾的固定位置,便于道路交通安全管理部門執(zhí)法時(shí)監(jiān)察,及時(shí)發(fā)現(xiàn)超載貨運(yùn)汽車。
圖1所示是本發(fā)明實(shí)施原理圖。
圖2為圖1的A-A狀態(tài)剖視圖。
圖3所示是本發(fā)明實(shí)施時(shí),對(duì)貨運(yùn)汽車負(fù)荷量進(jìn)行標(biāo)度的原理圖。
圖4為圖3的B-B狀態(tài)剖視圖。
圖5所示是本發(fā)明實(shí)施步驟流程圖。
具體實(shí)施例方式
從圖1、圖2可知上墊板5、輔鋼板彈簧12、中墊板6、主鋼板彈簧4、下墊板7,通過夾板9、U形螺桿11、螺母10夾持于后橋8;負(fù)荷傳感器24置于下座20內(nèi),下座20襯以下墊片25后用螺釘26、固定環(huán)27固定于后橋8;壓頭21用彈簧18壓于負(fù)荷傳感器24;上座17襯以上墊片15后,用螺釘16固定于大梁1;上座17與下座20之間加密封圈19;負(fù)荷傳感器24的引線22引出后,引線口23密封;具有獨(dú)立開關(guān)的電阻加熱器14固定于大梁1,并用上墊片15密封其連接部分。
從圖3、圖4可知代用大梁28是僅包含安裝了主壓塊2、輔壓塊3的那部分大梁;代用后橋29的截面形狀、尺寸,與后橋8上U形螺桿11的夾持部分相同。代用后橋29置于液壓機(jī)工作臺(tái)30之上;專用壓頭31固定于液壓機(jī)滑塊32,其中心與主鋼板彈簧4、輔鋼板彈簧12的中心面一致,保證不偏載。液壓機(jī)滑塊32通過專用壓頭31施加力Fn時(shí),測(cè)取代用大梁28與代用后橋29之間相應(yīng)的距離Ln,再根據(jù)所用的傳感器類型和車輛的結(jié)構(gòu)尺寸,將Ln或Ln的增量ΔLn乙標(biāo)度為汽車的負(fù)荷量。
以下結(jié)合圖1、圖2、圖3、圖4、圖5,詳細(xì)說明本發(fā)明應(yīng)用負(fù)荷傳感器測(cè)取貨運(yùn)汽車負(fù)荷量時(shí)的實(shí)施方法和步驟。
首先,由貨運(yùn)汽車的結(jié)構(gòu)尺寸解算出負(fù)荷量為Qn時(shí),后橋8支承處所受的反力Fn’。只要貨物不嚴(yán)重偏載,則應(yīng)有Fn’=c1Qn,式中的由車輛結(jié)構(gòu)尺寸確定的負(fù)荷量分配系數(shù)c1即可視為常數(shù),于是就可獲得與Qn對(duì)應(yīng)的Fn’值。
其次,由圖3、圖4所示試驗(yàn)裝置確定Fn’與Ln的對(duì)應(yīng)關(guān)系。液壓機(jī)滑塊32通過專用壓頭31施加壓力,液壓力Fn與后橋8支承處所受的反力Fn’數(shù)值相等,可由液壓機(jī)儀表讀取。Fn由小變大,就可依此獲得代用大梁28相對(duì)于代用后橋29之間的距離Ln,Ln的變化量ΔLn就是圖1中彈簧18的壓縮增量。彈簧18受壓變短,產(chǎn)生彈簧力fn;fn=c2·ΔLn(c2-彈簧18的剛度系數(shù),kgf/mm;ΔLn-裝載量為Qn時(shí),彈簧18的被壓縮量,mm)即為負(fù)荷傳感器24承受的力,負(fù)荷傳感器24輸出量qn就等于fn,于是就可將qn標(biāo)度為貨運(yùn)汽車相應(yīng)的負(fù)荷量Qn。負(fù)荷傳感器24的采樣頻率為50-100次/秒。實(shí)際應(yīng)用時(shí),由于可能存在偏載,應(yīng)取兩側(cè)傳感器輸出的平均值作為負(fù)荷量。車輛空載時(shí),彈簧18已有一定的預(yù)壓縮量,因此將車輛裝載前負(fù)荷傳感器24的輸出設(shè)為零點(diǎn),以消除彈簧18的預(yù)壓縮和車箱等預(yù)負(fù)荷帶來的影響。
條件許可的情況下,可在現(xiàn)場(chǎng)直接將負(fù)荷傳感器24的輸出量qn標(biāo)度為貨運(yùn)汽車的負(fù)荷量Qn。車廂13裝載貨物后(標(biāo)的載重量Qn,并依次增加)大梁1上的主壓塊2、輔壓塊3分別壓向主鋼板彈簧4和輔鋼板彈簧12,在主鋼板彈簧4和輔鋼板彈簧12變形的同時(shí),大梁1與后橋8發(fā)生相對(duì)位移,兩者之間的距離Ln變小,彈簧18受壓變短,產(chǎn)生彈簧力fn。同樣,fn=c2·ΔLn(c2-彈簧18的剛度系數(shù),kgf/mm;ΔLn-裝載量為Qn時(shí),彈簧18的被壓縮量,mm)即為負(fù)荷傳感器24承受的力,負(fù)荷傳感器24輸出量qn就等于fn,于是就可將qn標(biāo)度為貨運(yùn)汽車相應(yīng)的負(fù)荷量Qn。
上座17、下座20都以黃銅制造,以防銹蝕;上座17與下座20之間加密封圈19,引線口23密封,可防止灰塵、濕氣、油污過分侵入,改善負(fù)荷傳感器24的工作環(huán)境。負(fù)荷傳感器24選用工作溫度范圍大(最大為-20-+100℃)、全密封充氮、結(jié)構(gòu)中無運(yùn)動(dòng)部件的類型,這樣就可以不受腐蝕性氣體、灰塵、濕氣的影響,能夠承受側(cè)向載荷和較大的振動(dòng),使用壽命長(zhǎng),且精度長(zhǎng)期穩(wěn)定;如環(huán)境溫度過低,超出傳感器允許的工作溫度范圍,可單獨(dú)啟動(dòng)電阻加熱器14加熱。電阻加熱器14做成螺栓形式固定于大梁1,便于更換。
本發(fā)明的實(shí)施步驟流程圖如圖5所示。儀器所需電源由車輛電瓶提供。車輛裝載時(shí),負(fù)荷傳感器24測(cè)取的代用大梁28與代用后橋29之間的相對(duì)位移信號(hào),經(jīng)濾波、放大,A/D轉(zhuǎn)換并進(jìn)行標(biāo)度,得到汽車裝載量的數(shù)字信號(hào)。車輛行駛時(shí)產(chǎn)生顛簸,必然產(chǎn)生附加動(dòng)載荷,此時(shí)負(fù)荷傳感器24測(cè)取的,就是車輛承受的、包括附加動(dòng)載荷和載重量在內(nèi)的實(shí)際負(fù)荷量?,F(xiàn)以使用負(fù)荷傳感器為例,對(duì)車輛負(fù)荷量示值誤差分析如下負(fù)荷傳感器技術(shù)指標(biāo)為非線性誤差0.03%R.O.(R.O.-負(fù)荷傳感器額定輸出,下同)
滯后誤差0.02%R.O.
溫度引起的零點(diǎn)漂移0.02%R.O./10℃溫度靈敏度變化0.02%示值/10℃在負(fù)荷傳感器允許的工作溫度范圍內(nèi)(-20-+100℃),即使不進(jìn)行溫度補(bǔ)償,在最極端情況下,即-20℃進(jìn)行標(biāo)度,+100℃使用,或+100℃標(biāo)度,-20C使用,由零點(diǎn)漂移和靈敏度變化引起的誤差[(0.02%+0.02%)R.O./10℃]×120℃=0.48%R.O.
以一般要求設(shè)定的其它技術(shù)指標(biāo)為A/D轉(zhuǎn)換精度0.1%定標(biāo)精度0.5%因此使用負(fù)荷傳感器時(shí),車輛負(fù)荷量示值極限誤差ΔJ=±(0.03+0.02+0.48+0.1+0.5)%R.O.=±1.13%R.O.,而均方誤差為ΔF=±(0.032+0.022+0.482+0.12+0.52)1/2=±0.70%R.O.。使用其它傳感器時(shí)的情況與此相類似。由此可見,作為非商業(yè)計(jì)量,用傳感器檢測(cè)貨運(yùn)車輛的實(shí)際負(fù)荷量,即使在最不利、最嚴(yán)酷的情況下使用,其精確度仍然是足夠的。
需要說明的是對(duì)于所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,在不違反本發(fā)明原理的前提下還可以對(duì)本發(fā)明作出若干改進(jìn)和變形,這同樣屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,它包括一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器、一個(gè)定量負(fù)荷數(shù)字顯示器、和/或一個(gè)閾值電路及一個(gè)定性負(fù)荷指示燈;其特征在于它還包括一個(gè)提供汽車負(fù)荷的傳感器信號(hào)盒;汽車負(fù)荷的傳感器信號(hào)盒提供的汽車負(fù)荷信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后定量顯示于駕駛室負(fù)荷數(shù)字顯示器;和/或?qū)⒔?jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的負(fù)荷信號(hào)通過閾值電路,以光信號(hào)形式定性地顯示于負(fù)荷指示燈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,其特征在于汽車負(fù)荷的傳感器信號(hào)盒與A/D轉(zhuǎn)換器之間有一個(gè)濾波器和一個(gè)放大器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,其特征在于提供汽車負(fù)荷的傳感器信號(hào)盒是位移傳感器信號(hào)盒或位置傳感器信號(hào)盒。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,其特征在于提供汽車負(fù)荷的傳感器信號(hào)盒是負(fù)荷傳感器信號(hào)盒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,其特征在于負(fù)荷傳感器信號(hào)盒是位于后橋(8)和大梁(1)之間;由負(fù)荷傳感器(24)置于下座(20)內(nèi),下座(20)襯以下墊片(25)后用螺釘(26)、固定環(huán)(27)固定于后橋(8),壓頭(21)用彈簧(18)壓于負(fù)荷傳感器(24),上座(17)襯以上墊片(15)后,用螺釘(16)固定于大梁(1),上座(17)與下座(20)之間加密封圈(19),負(fù)荷傳感器(24)的引線(22)引出后,引線口(23)密封。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,其特征在于負(fù)荷傳感器(24)的頻率為50-100次/秒。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,其特征在于上座(17)、下座(20)都以黃銅制造。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,其特征在于負(fù)荷傳感器(24)選用工作溫度范圍為-20-+100℃、全密封充氮、結(jié)構(gòu)中無運(yùn)動(dòng)部件的類型。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,其特征在于它還有一個(gè)可單獨(dú)啟動(dòng)的能夠給負(fù)荷傳感器信號(hào)盒加熱的電阻加熱器(14),電阻加熱器(14)做成螺栓形式固定于大梁(1)。
全文摘要
汽車負(fù)荷量自動(dòng)監(jiān)測(cè)顯示裝置,是一種定性、定量顯示貨運(yùn)車輛負(fù)荷量的儀器。儀器以傳感器自動(dòng)監(jiān)測(cè)車輛裝載、行駛過程中大梁與后橋之間的相對(duì)位移量或其模擬量,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換、定標(biāo)后獲得車輛負(fù)荷量的數(shù)字量。數(shù)字量一路經(jīng)電路判別是否超載,結(jié)果以光信號(hào)定性顯示于車頭或車尾,另一路定量顯示于駕駛室。使交通管理部門能及時(shí)發(fā)現(xiàn)超載貨運(yùn)車輛,準(zhǔn)確核查超載量,同時(shí)駕駛員根據(jù)行駛負(fù)荷狀況為貨運(yùn)車輛年檢、保險(xiǎn)、保養(yǎng)、剩余壽命估計(jì)、報(bào)廢等提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本發(fā)明裝置可廣泛實(shí)用于各種汽車使用。
文檔編號(hào)G01G23/18GK1401974SQ0213909
公開日2003年3月12日 申請(qǐng)日期2002年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月24日
發(fā)明者邢思明, 熊昌侖, 吳功平 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)