CN101133305B - 用于称量运输车辆载重量的结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量运输车辆载重量的方法，并且涉及一种运输车辆及转向架结构。利用传感器(19，24，27)来测量施加至运输车辆(1)车轮悬挂上的垂直负载，并且将测量数据传送至用于称量的计算单元(20)。此外，在附属于转向架结构(11)的水平臂(12)的侧表面上，设置有用于测量施加至水平臂(12)上的垂直载荷的传感器(24)。

Description

用于称量运输车辆载重量的结构

技术领域

本发明涉及一种用于测量运输车辆载重量的方法，所述车辆包括车身、荷载平台、多个车轮、用于将各车轮支承至车身上的车轮悬挂，并且，所述车轮悬挂包括至少一个转向加(bogie)结构，所述转向架结构包括至少两个轮轴，所述两个轮轴在车辆任一侧通过水平臂而彼此连接，所述水平臂通过垂直臂而连接至车身，并且，所述方法包括：在至少三个测量点处，测量施加至车轮悬挂上的垂直负载，各测量点均设置有至少一个传感器；将测量数据从传感器传送到至少一个称量计算单元；以及，基于从测量点得到的测量数据和计算单元的计算参数，在计算单元内确定负载的重量。

本发明还涉及一种运输车辆，其包括：车身、荷载平台、多个车轮、用于将各车轮支承至车身的车轮悬挂，所述车轮悬挂包括至少一个转向架结构，所述转向架机构包括至少两个轮轴，所述两个轮轴在车辆任一侧处通过水平臂彼此连接，所述水平臂通过垂直臂而连接至车身；用于测量施加至车轮悬挂上的车辆负载的至少三个测量点，其中所述测量通过位于各测量点的至少一个传感器来实现；以及至少一个称量计算单元，其被设置成基于从测量点获得的测量结果来确定所运输负载的重量。

本发明还涉及一种运输车辆转向架结构，所述转向架结构包括：至少一个第一轮轴和一个第二轮轴；至少一个第一水平臂和一个第二水平臂，它们用于在车辆的任一侧处将轮轴彼此连接在一起；以及至少一个第一垂直臂和至少一个第二垂直臂，第一垂直臂用于将第一水平臂连接至车身，第二垂直臂用于将第二水平臂连接至车身。

背景技术

超重型运输车辆在采矿和挖掘场合使用，用于运输石料，以便适当地管理作业场地，并且，通常需要了解控制材料运输量的地点的物料流量。因此，对车辆运输的负载的重量进行测量。称量过程可以通过驾驶运输车辆至现场过秤台来实现，然而，所述测量方式使得操作缓慢、繁琐。或者，各运输车辆可以设置特定的称量装置。在此种情况下，在装载和运输过程中可以进行称量。此外，车辆特定的称量操作可以防止过度负荷被施加至运输车辆之上，并且因此可以防止引起车辆损坏及防止过早磨损。通过测量荷载平台的抬升油缸内的压力，确定车辆负载的重量，这一技术是众所周知的。此外，有时测量施加至荷载平台的翻卸铰链上负载。然而，基于平台支承点的重量测量方法的一个缺点是，平台上负载的重心位置明显影响到测量结果的精度。此外，在整个称量期间，平台必须被抬升，停留在抬升油缸上，这意味着：只有当运输车辆静止时才能进行称量，这是因为当平台必须被抬升，停留在抬升油缸上时，车身承受重载，其和动态负载在一起可能损坏运输车辆的车身。因此，基于测量平台支承点的称量方式是不准确的，并且费时。此外，通过测量施加在车辆的车轮悬挂耳轴上的载荷确定运输车辆载重量，这也是众所周知的。在此情况下，同样也存在测量不精确的问题，这是因为测量结果依赖于车辆车轮旋转后所处的位置。为了使测量可靠，在测量期间，车轮需要总是旋转至预定位置。自然地，这使得称量过程缓慢，并且难以进行称量。总而言之，公知的称量方式具有一个这样的缺点：它们的测量精度不够高，并且称量过程缓慢，难以进行。

发明内容

本发明的目的是提供一种新颖的、改进的用于称量运输车辆载重量的方法，并且提供一种新颖的、改进的运输车辆和转向架结构。

本发明的方法的特征在于，利用至少一个传感器测量垂直施加至水平臂上的应力；以及在计算单元内将水平臂作为一个测量点处理。

本发明的运输车辆的特征在于，转向架结构的水平臂的至少一侧表面包括至少一个传感器，所述传感器用于确定施加至水平臂上的垂直载荷；以及在载重被确定时，计算单元被设置成：将水平臂作为一个测量点处理。

本发明的转向架结构的特征在于，至少一个水平臂的至少一侧表面包括至少一个传感器，所述传感器用于确定施加至水平臂上的垂直载荷。

本发明的基本思想是，在附属于运输车辆转向架结构的水平臂的一个或多个侧表面上，设置一个或多个传感器，利用所述传感器，可以测量施加至水平臂上的垂直载荷。

本发明具有这样的优点：载荷的质心位置不会实质影响载重量的测量结果，这是因为在本发明中，是直接测量施加至车轮悬挂上的负载，而不是测量施加至平台装置上的负载。另外一个优点是：在称量期间，荷载平台可以处于较低的位置。此外，车轮的位置不会实质影响与转向架结构相关的测量结果，并且，在任何时间都可执行称量操作，而不需要任何特定的准备。

本发明的一个实施例的基本思想是，将测量元件固定至水平臂的至少一侧表面，其中所述测量元件为独立于水平臂的细长件。在测量元件的第一端和第二端设置有用于固定测量元件的装置。在固定装置之间的部分上设置有测量部分，将其连接至至少一个应变计。垂直载荷使转向架结构的水平臂产生变形，其同样也引起测量元件的测量部分的变形。利用应变计来检测测量部分的变形量。这种类型的测量元件被非常简单地固定于转向架结构的水平臂的侧表面，例如，利用螺栓、粘合剂或任何其他合适的方式固定。此外，如果测量元件损坏，则它易于快速更换。

本发明的一个实施例的基本思想是，在水平臂两垂直相对的侧表面上，设置有至少一个传感器，用于测量水平臂的变形。由于传感器设置于水平臂的任一侧，故通过比较传感器输出的测量结果，可以得出施加至水平臂的横向载荷。随后，当计算单元得知横向负载的大小时，可以消除它们对称量结果的影响。

本发明的一个实施例的基本思想是，计算单元包括用于对来自传感器的测量数据进行滤波的装置。因此，当车辆移动时可以进行称量。计算单元可以对测量数据进行滤波，使得可以消除由于车辆运动所引起的测量结果的变化以及其他动态误差。由于称量是在车辆正常行驶时进行，故称量不会使车辆减速，或者妨碍车辆的任何操作。

本发明的实施例的基本思想是，在运输车辆的前部，设置有两个或更多可转动的车轮，各车轮分别通过悬挂装置而与车身连接。各悬挂装置设置有液压部件，其能够调节悬挂装置的高度，以及在运输车辆相对侧上车轮的振动。位于运输车辆前部的悬挂装置的液压部件是液压相互连接的。在一个或多个连接液压部件的液压通道中，设置有一个或多个传感器，用以测量所述液压通道中的液压。从压力传感器获得的测量结果与负载的重量成正比。这种应用方式可以简单地确定施加至运输车辆的前部的垂直载荷。此外，车轮位置对测量结果没有影响。当这种结构用于测量施加至车辆前部的车轮悬挂上的垂直载荷，以及同时在车辆后部有装置测量施加至水平臂上的垂直载荷时，称量基本上与车轮的转动位置无关。

本发明的实施例的基本思想是，运输车辆包括一个或多个刚性轮轴，其通过中心回转接头而支承至车身上，以致轮轴能够根据行驶运动而相对于中心回转接头转动。与中心回转接头相连的还有一个或多个传感器，用其测量施加至刚性轴上的垂直载荷，即，施加至车辆前部的实际垂直载荷。因为传感器被设置成与中心回转接头相连，故轮轴的位置不会影响测量结果。

本发明的实施例的基本思想是，计算单元包括至少一个处理器，其允许执行计算机程序，所述计算机程序基于测量结果和设置在计算单元内的计算参数，计算载重量，并且，当需要时，对测量及称量结果进行一次或多次滤波。

附图说明

下面，参照附图详细描述本发明的一些实施例，其中：

图1是根据本发明的运输车辆的示意图，其上设置有本发明用于称量载重量的装置，

图2是根据本发明的运输车辆中的车轮悬挂和与之相连的称量装置的示意图，

图3是根据本发明的另一运输车辆内的车轮悬挂和称量装置的示意性俯视图，

图4是运输车辆的转向架结构内布置传感器的可选方案的示意性俯视图，

图5是测量元件的示意性透视图，其能够固定至转向架结构的水平臂，以及

图6示意性地示出了来自一个测量垂直载荷的传感器的测量数据，以及通过对测量数据进行滤波后得到的结果。

为清晰起见，附图中以简单的方式示出本发明的一些实施例。附图中相同的附图标记表示相同的部件。

具体实施方式

图1示出了运输车辆1，其可被用于例如采矿、采石或挖掘场合，用于将爆破的岩石、石料或泥土从装载场地运输到卸载场地。运输车辆1可以包括车身2、驾驶室3、动力机组4和荷载平台5。运输车辆1还可以包括多个车轮，其中的至少一些车轮是转向轮，至少一些车轮是驱动轮。运输车辆1可以包括两个或更多的前转向轮，通过它们，运输车辆1可以转向。各前轮6可以通过特定的悬挂装置7而连接至车身2，使得前轮6可以遵循不规则及倾斜的行驶地面8垂直移动。或者，前轮6可以设置在刚性的前轮轴中，所述前轮轴可以根据转向运动而转动。运输车辆1还可以包括两个或更多的后轮9a至9b。运输车辆1可以包括两刚性后轴10a和10b，它们组成转向架结构11，后轮9a，9b固定至转向架结构11。转向架结构的后轴10a和10b可以通过转向架的水平臂12而相互连接。此外，水平臂12可以通过一个或多个垂直臂13而固定至车身2。转向架结构11可设置成能够转动，例如，使得后轴10b能够相对于轮轴10a转动。自然地，运输车辆1能够包括以串列和/或并联方式的多个前轮6，并且相应地，也能够包括以串列方式的多个后轴10和转向架结构11。位于附属于转向架结构的轮轴10a、10b的端部的车轮以及相应的前轮，可以是单个的车轮，或者，可选地，也可以是期望数量的多个平行布置的车轮。

图2示出了运输车辆1中的车轮悬挂和称量系统。在运输车辆1的前部，设置有第一悬挂装置7a和第二悬挂装置7b，它们被布置在运输车辆的相对两侧。悬挂装置7a、7b的上部14不可转动地支承至车身2。根据需要，通过悬挂及转向运动，悬挂装置7a、7b的下部15可以相对于上部14移动。连接至下部的还有车轮的轮毂16a、16b，前轮6a、6b被固定至这些轮毂16a、16b。因此，前轮6a、6b可以仅通过悬挂装置7a、7b而支承至车身2。悬挂装置7a、7b可以包括液压气动弹簧，其具有用于调整悬挂装置的高度的液压部件17和可以充当弹性元件的蓄压器。液压部件17可以通过一个或多个液压流体通道18而相互连接。在那种情况下，位于车辆相对侧的车轮6a、6b可以这样的方式振动，即，车轮6a、6b可以被紧紧地保持在行驶地面8上，即使行驶地面8将出现坡度也是如此。在振动过程中，位于车辆第一侧的车轮的垂直移动使得位于车辆第二侧的车轮倾向于往相反的垂直方向移动。由于振动、悬挂装置和液压空气弹簧系统的高度调节本身在本发明中没有涉及，故在此没有必要对其进行更详细的描述。

通过设置在液压流体通道18内的一个或多个压力传感器，可以确定施加至运输车辆1前部的垂直载荷。因为悬挂装置7a、7b是液压连接的，故液压流体通道18中压力的大小与施加至车辆1前轮6a、6b的垂直载荷成正比。压力传感器19测量液压流体通道18内的压力，并且通过数据传输线路将测量数据传送至称量计算单元20，在计算单元20内计算得到测量结果。在称量过程中，运输车辆1的前部可以作为一个测量点处理。除第一测量点21外，还需要至少两个另外的测量点，即，一共需要至少三个测量点。因此，设置有第二测量点22和第三测量点23与车辆1后部内的转向架结构11a、11b相连。在转向架结构的水平臂12a、12b至少一侧表面上，设置有一个或多个传感器24a、24b，它们用于测量施加至水平臂上的垂直载荷。传感器24a、24b可以是应变计或类似的器件，其被设置成检测水平臂12a、12b的变形，所述变形由施加在水平臂12a、12b上的垂直载荷F所导致，并且，其被设置成基于所述变形，确定施加至水平臂12a、12b上的负载。通过电气通信连接，测量结果从传感器24a、24b被传送至称量计算单元20，计算单元20基于所接收到的测量结果，确定在测量点21、22和23处的垂直载荷。计算单元20还可以基于测量点21、22和23处的垂直载荷，计算载重量，车辆1的自重及输入计算单元20的其他资料。

计算单元20可以是计算机、可编程逻辑器件或其他类似的装置，在它们的处理器中，可以执行计算称量结果的程序。计算单元20可以是单独的装置，或者，其可以集成至运输车辆1的控制单元中。可以在计算单元20内安装程序，并且所述程序的执行能够使计算单元以所要求的方式处理测量结果，例如，滤除测量结果中的误差。计算机程序可以从存储媒介、另一台计算机或网络来载入计算单元20的存储器。例如，计算单元20还可以被给定必要的测量参数和计算参数，比如车辆1的自重。

图3示了另一种可选的车轮悬挂。在此情况下，运输车辆1包括一个刚性的前轴25，在其端部处设置有前轮6a、6b。前轴25可以设置有中心回转接头26，其允许前轴根据转向运动而转动。还可以设置一个或多个传感器27，使它们与中心回转接头26相连，通过传感器可以测量通过中心回转接头26而从车身2传输至前轴25的垂直载荷。在此情况下，第一测量点21因此被设置成与刚性前轴25相连。第二测量点22和第三测量点23可以设置成与转向架结构11a和11b相连，测量点21、22和23可以布置成三角形28。

图4示出了一种布置，其中运输车辆1的前部包括两个顺序布置的刚性前轴25a、25b，它们可以相对于中心回转接头26a、26b转动。此外，可以设置传感器27a、27b，使它们与中心回转接头26a、26b相连，用于测量施加至前轴25a、25b的垂直载荷。在此情况下，第一测量点21包括前轴25a和25b，由此第一测量点21的垂直载荷为从传感器27a、27b测量得到的负载之和。

图4还示出了这种情况，即转向架结构11a、11b内的水平臂12的两垂直侧表面可以包括传感器24a、24a′以及相对应的24b、24b′。当传感器布置在水平臂12的两侧时，可以检测并记录施加至水平臂12的横向力，并且可以抵消它们对测量结果的影响。如果横向力施加至水平臂12，水平臂12将横向弯曲，那么在水平臂12不同侧的传感器24输出不同的测量结果。在最简单的情况下，通过假定传感器24a和24a′的输出值的合成为测量点22的测量结果，以及相应地假定传感器24b和24b′的输出值的合成为测量点23的测量结果，可以消除由横向力所引起的麻烦。

此外，在运输车辆1的前部，车辆的两侧可以设置二、四、六或任何其他偶数个单独的弹簧悬挂装置，例如，如图2中所示的方式，其上的液压部件被互连至位于车辆相对侧的悬挂装置的液压部件。在那种情况下，可以将从连接至液压流体通道的压力传感器处获得的测量结果相加，用于确定施加至车辆前部的垂直载荷。另一方面，与各悬挂装置相连，可以设置用于测量垂直载荷的特定传感器。例如，传感器可以设置在悬挂装置的上部，在位于悬挂装置和车身之间的连接点内，由此车轮的位置不会影响测量结果。由与各悬挂装置相连的传感器得到的测量结果可以相加，并且因此确定第一测量点处的垂直载荷。

图5示出了测量元件29，其可以固定至转向架结构的水平臂12的侧表面。测量元件29可以是细长件，其可以由例如钢、其他金属材料制成，或者，其可以由增强纤维和塑料材料组成复合结构。在测量元件29的第一端和第二端可以设置用于连接测量元件的固定装置30a、30b。固定装置30a、30b可以包括增大部分及孔31，通过它们，固定装置30a、30b可以利用例如螺栓而被不可移动地固定至水平臂12。或者，测量元件29可以用例如胶、形锁(shape-locking)或用快速夹紧装置连接。此外，位于固定装置30a、30b之间的部分上可以设置测量部分32，一个或多个应变计33或类似的器件可以连接至该测量部分32上。传感器33通常被连接至测量元件29的外侧表面。在测量部分32上，还可以设置一个或多个补偿传感器34，通过它们可以抵消温度造成的影响，以及抵消测量元件横向应变造成的影响。

图6示出从测量垂直载荷的传感器所获得的测量数据。从图中可看出，在测量结果中存在变化35，其可能是由于车辆移动时进行测量而导致的。例如，在那种情况下，引起所述变化的原因可能是不规则的行驶地面；车辆速度的变化，即加速和减速；以及由于行驶地面的坡度所造成的负载移动。如果需要，则称量计算单元20可以处理测量结果，例如，使得这类动态变化35可以被从测量结果中滤除。因此，计算单元20可以形成经过滤波后的测量结果36，随后基于所述测量结果36，可以确定载重量。

在某些场合，在此申请文件中所描述的特征可以同样使用，而与其他特征无关。另一方面，如有必要，则在本申请文件中描述的特征可以组合使用，以提供不同的组合形式。

附图及相关描述只是用于举例说明本发明的构思。本发明的细节部分可以在权利要求的范围内进行变化。

Claims (10)

1.一种用于称量运输车辆载重量的方法，

所述车辆包括车身(2)、荷载平台(5)、多个车轮(6，9)、用于支承各车轮(6，9)至车身(2)上的车轮悬挂，并且所述车轮悬挂包括至少一个转向架结构(11)，所述转向架结构(11)包括至少两个轮轴(10a，10b)，它们通过水平臂(12)在车辆的任一侧上彼此连接，所述水平臂通过垂直臂(13)而连接至车身(2)，

所述方法包括以下步骤：

至少在三个测量点(21，22，23)处测量施加至车轮悬挂的垂直载荷，各测量点均设置至少一个传感器(19，24，27)；

将测量数据从传感器(19，24，27)传送至至少一个称量计算单元(20)；以及

基于从测量点(21，22，23)获得的测量数据和计算单元(20)的计算参数，在计算单元(20)内确定载重量，

利用至少一个传感器(24)测量施加至水平臂(12)的垂直应力，

在计算单元(20)内将水平臂(12)作为一个测量点(22，23)处理，

其特征在于，

利用至少两个传感器(24)测量施加至水平臂(12)上的应力，

将传感器(24)设置在水平臂(12)的相对的且基本上垂直的侧表面上，以及

计算从位于水平臂(12)相对侧上的传感器(24)获得的测量结果的数值的总和，并将计算总值作为测量结果使用，由此将消除横向力的影响。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：

利用至少一个应变计测量水平臂(12)的变形。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：

在运输车辆(1)移动时测量垂直载荷，以及

在计算单元(20)内对测量结果进行至少一次滤波，由此去除测量结果中的由于运输车辆(1)的水平及垂直运动所导致的变化。

4.一种运输车辆，其包括：

车身(2)，

荷载平台(5)，

多个车轮(6，9)，

用于支承各车轮(6，9)至车身(2)上的车轮悬挂，所述车轮悬挂包括至少一个转向架结构(11)，所述转向架结构(11)包括至少两个轮轴(10a，10b)，它们通过水平臂(12)而在车辆的任一侧上彼此连接，所述水平臂通过垂直臂(13)而连接至车身(2)；

至少三个测量点(21，22，23)，用于利用位于各测量点(21，22，23)处的至少一个传感器(19，24，27)测量施加至车轮悬挂上的垂直载荷；以及

至少一个用于称量的计算单元(20)，其被设置成：基于从测量点(21，22，23)获得的测量结果，确定车辆所运输的载重量，

其特征在于：

转向架结构(11)包括至少两个传感器(24)，用于确定施加至水平臂(12)上的垂直载荷，

当载重量确定时，计算单元(20)设置为将水平臂(12)作为一个测量点(22，23)处理，

所述至少两个传感器(24)设置在水平臂(12)相对的且基本上垂直的侧表面上，由此检测施加至水平臂(12)上的横向力，以及

计算单元(20)被设置成计算从位于水平臂(12)相对侧表面上的传感器(24)获得的测量结果的数值的总和并将计算总值作为测量结果使用，由此消除横向力对测量结果的影响。

5.如权利要求4所述的运输车辆，其特征在于：

运输车辆(1)包括至少两个悬挂装置(7a、7b)，用于将转动的前轮(6a、6b)支承至车身(2)，

各悬挂装置(7a、7b)包括具有液压部件(17)的液压空气弹簧部件，

运输车辆(1)包括至少一个压力传感器(19)，用于测量悬挂装置(7a、7b)的液压部件(17)内的压力，以及

计算单元(20)被设置成：将从压力传感器(19)获得的数据作为一个测量点(21)处理。

6.如权利要求5所述的运输车辆，其特征在于：

至少两个悬挂装置(7a、7b)的液压部件(17)与至少一个液压流体通道(18)相互连通，以及

在液压流体通道(18)内，设置有至少一个压力传感器(19)，其测量结果与施加至液压连接的悬挂装置(7a、7b)上的垂直载荷直接成正比。

7.如权利要求4至6中任意一项所述的运输车辆，其特征在于：

单独的测量元件(29)可拆卸地连接至水平臂(12)的至少一个侧表面上，

测量元件(29)为细长件，在其端部处有固定装置(30a，30b)，且在端部之间有测量部分(32)，以及

在测量部分(32)上，连接有至少一个应变计(33)，其被设置成基于测量部分(32)的变形而确定施加至水平臂(12)上的垂直载荷。

8.如权利要求4至6中任意一项所述的运输车辆，其特征在于：

计算单元(20)包括至少一个处理器，在所述处理器内可以执行计算机程序，所述计算机程序用于基于从测量点(21，22，23)获得的测量结果和输入计算单元(20)内的计算参数，确定载重量。

9.如权利要求4至6中任意一项所述的运输车辆，其特征在于：

计算单元(20)被设置成对测量结果进行至少一次滤波。

10.一种运输车辆的转向架结构，所述转向架结构包括：

至少一个第一轮轴(10a)和一个第二轮轴(10b)，

至少一个第一水平臂(12)和一个第二水平臂(12)，它们用于在车辆的任一侧处将轮轴(10a，10b)相互连接在一起，以及

至少一个用于将第一水平臂(12)连接至车身(2)的第一垂直臂(13)和至少一个用于将第二水平臂(12)连接至车身(2)的第二垂直臂(13)，

其特征在于：

至少一个水平臂(12)，其包括至少一个传感器(24)，用于确定施加于水平臂(12)上的垂直载荷，

以及，至少两个传感器(24)设置在水平臂(12)的相对的且基本上垂直的侧表面上，由此利用传感器(24)来检测施加至水平臂(12)上的横向力。

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