CN102163370A - 在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器 - Google Patents

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Abstract

在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器，该传感器包含一个可以在轴向做有限运动的支撑轴、一个用于安装支撑轴的基座、至少一个给支撑轴提供复位力的复位弹簧和至少一个检测支撑轴位置变化并输出该变化信号的敏感元件；支撑轴活动安装在基座内、敏感元件安装在支撑轴的侧面并且无车轮压迫时，支撑轴在复位弹簧的作用下运动到上至点，敏感元件输出一个状态；当车轮压迫时，支撑轴运动到下至点，敏感元件输出另一个的状态。本发明克服了目前实际使用的称重传感器误判率高和使用寿命短的缺点，同时也克服了文献纪录的几种非称重传感器的轮轴识别器所表现的缺点，还具有零件加工精度要求低、装配简单、输出信号强的显著优点。

Description

在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器
技术领域
本发明涉及一种用于公路系统对过往车辆轮胎数或轴数进行检测的传感器，属于计量领域。
背景技术
公路治理超限和计重收费需要准确测量车辆的轮胎数或轴数，长期以来主要是使用于称重传感器，也有人曾尝试使用红外线传感器，但都因现场情况的多样性和随机性未见成功使用。
目前，测量轮胎数和轴数都是使用一组按一定间距排列的称重传感器，当有车轮压过传感器时，受压的传感器就会输出一个电压，通过放大比较处理，确定是否有车轮压过，通过被压的传感器个数可以判定是单轮胎还是双轮胎。
使用称重传感器的优点是传感器密封性较好，体积也较为紧凑。但是使用中也暴露出许多问题。首先，称重传感器的输出电压较低，一般为mV级，干扰造成的误判率较高。其二，称重传感器的敏感元件多为电阻应变计，为了跟随零点漂移，以便都采取模数转换，通过微处理机用软件进行跟踪和判断，系统较复杂。其三，传感器的使用寿命较短，称重传感器在公路上使用时必然要承担来自车轮的强大冲击力(甚至是轮胎所夹载的石块的撞击力)，所以实际使用寿命大都不长。
使用非称重传感器的轮轴识别器，有以下几种文献记载：CN200520017319.1、CN200320108298.5、CN200720190120.8。其中CN200720190120.8密封解决得较为彻底，但橡胶体的承重和无规则变形将使敏感元件无法精确检测，同时还极易损伤敏感元件；CN200520017319.1和CN200320108298.5的顶杆工作时相对密封圈作滑动，实际使用时会因缝隙处的沙粒作用而早期失效，其顶杆下部得导轴都很细，若遇到车轮夹带的石块撞击时，将会出现永久损伤。这几种非称重传感器的轮轴识别器由于存在上述缺陷，所以未见在实际中得到应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种用于公路收费系统的汽车衡上汽车轴数、轮胎数检测传感器。旨在克服目前实际使用的称重传感器误判率高和使用寿命短的缺点，同时也克服了文献纪录的几种非称重传感器的轮轴识别器所表现的缺点，还具有零件加工精度要求低、装配简单、输出信号强的显著优点。
本发明所述在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器，其特征是该传感器包含一个可以在轴向做有限运动的支撑轴、一个用于安装支撑轴的基座、至少一个给支撑轴提供复位力的复位弹簧和至少一个检测支撑轴位置变化并输出该变化信号的敏感元件；支撑轴活动安装在基座内、敏感元件安装在支撑轴的侧面并且无车轮压迫时，支撑轴在复位弹簧的作用下运动到上至点，敏感元件输出一个状态；当车轮压迫时，支撑轴运动到下至点，敏感元件输出另一个的状态。
本发明的主要技术要点：
1、敏感元件(10)的输出为开关量，敏感元件(10)可以采用光电开关、电感或电容式接近开关、干簧管、或长寿命微动开关或机械电触头等，但最好使用无触点的集成霍尔开关。与霍尔开关相配套的磁钢应选用温度适应范围大的材料，例如钐钴磁钢。直接输出开关量极大的简化了判别电路，抗干扰能力也较强；
2、当有重物压迫时，压力由钢制的支撑轴(1)和基座(2)承担，坚固的基座(2)和粗壮的支撑轴(1)允许传感器承受巨大的压力而不被损坏。
3、柔软、严密的橡胶密封圈(14)确保长砂、土、石、水、油等不会侵入传感器内部，使用寿命很长。橡胶密封圈(14)最好选用耐酸、耐碱、耐油、耐溶剂、耐紫外线的氟硅橡胶。
4、青铜制的轴套3、轴套5与支撑轴1之间充有润滑油，可以保证支撑轴1的运动灵活，动作准确；5、复位弹簧(4)是一个独立的元件，工作时并不承受来自车轮的绝大部分压力，它的作用是当车轮离开时使支撑轴(1)复位，所以其疲劳寿命甚长。另外还可根据检测轴数或轮胎数的不同用途选用不同的弹簧(4)。
6、采用高耐腐蚀、耐磨损的不锈钢或钛合金制成的压头(15)确保长时间在公路上使用。
上述设计与现有技术相比具有以下优点：
1、整体线路简洁，即使用一只霍尔开关，不需要使用微处理机和软件，也不需要外部比较电路和补偿电路，工作可靠性高、检测准确高，输出信号抗干扰能力强。只要支撑轴(1)被压下，敏感元件的输出电平就会直接反转，原来是高的就会变成低的或将原来的低变为高。
2、不存在称重传感器的零点跟踪问题，工作稳定可靠。
3、结构坚固，允许传感器承受巨大的压力而不被损坏；
4、密封严密，确保砂、土、水、油等不会侵入传感器内部。
5、所有零件都不需要精密加工，生产制造成本较低。
附图说明
图1是本发明所述传感器的结构示意图：
图中(1)为支撑轴、(2)为基座、(3)为上轴套、(4)为复位弹簧、(5)为下轴套、(6)键、(7)为紧钉螺定、(8)为开关座、(9)为电缆、(10)为敏感元件(霍尔开关)、(11)为磁钢、(12)为垫圈、(13)为挡圈、(14)为密封圈、(15)为压头。
图2是图1的局部放大图：
图中(10)为敏感元件(霍尔开关)、(11)为磁钢。
具体实施方式
本发明所述传感器的一种实施方案如图1、2所示。
基座(2)安装在汽车衡的一端或专门的支座上，其上表面与路面平齐；支撑轴(1)的中下部安装于基座(2)的内部；上轴套(3)和下轴套(5)的内孔与支撑轴(1)之间为间隙配合，轴套的内圆表面应开有导油槽；下轴套(5)的下端与基座(2)内腔的底部接触，且由紧钉螺定(7)固定；上轴套(3)由垫圈(12)和挡圈(13)在垂直方向固定；复位弹簧(4)的一端顶在下轴套(5)的上端，另一端顶在支撑轴(1)中部的突缘上；键(6)与下轴套(5)内圆上的键槽为间隙配合，作用是防止支撑轴(1)发生转动；敏感元件(霍尔开关)(10)安装在开关座(8)的端部与安装在支撑轴(1)中部突缘上的磁钢(11)相邻；电缆(9)、压头(15)紧配在支撑轴(1)的上端；密封圈(14)与压头(15)和基座(2)的内腔上边严密配合。
当没有车轮碾压时，支撑轴(1)在复位弹簧(4)的作用下被升起一个高度δ(δ通常在0.5mm～5mm，具体实际视敏感元件的灵敏度和分辨率来确定)，固定在基座上的集成霍尔开关器件轴线与固定在支撑轴上的磁钢的轴线也错开一段距离δ，霍尔元件输出开路或高电平。
反之，当车轮把支撑轴1压下时，支撑轴1的下端部直接与基座内腔的底部接触，固定在基座上2的集成霍尔开关器件10轴线与固定在支撑轴1上的磁钢11的轴线对齐，此时霍尔开关器件10输出短路或低电平。

Claims (7)

1.在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器，其特征是该传感器包含一个可以在轴向做有限运动的支撑轴(1)、一个用于安装支撑轴(1)的基座(2)、至少一个给支撑轴(1)提供复位力的复位弹簧(4)和至少一个检测支撑轴(1)位置变化并输出该变化信号的敏感元件(10)；支撑轴(1)活动安装在基座(2)内、敏感元件(10)安装在支撑轴(1)的侧面并且无车轮压迫时，支撑轴(1)在复位弹簧(4)的作用下运动到上至点，敏感元件输出一个状态；当车轮压迫时，支撑轴(1)运动到下至点，敏感元件输出另一个的状态。
2.根据权利要求1所述的在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器，其特征是敏感元件(10)采用输出为开关量的元器件，如光电开关、电感或电容式接近开关、干簧管、或长寿命微动开关或机械电触头以及无触点的集成霍尔开关中的任意一个。
3.根据权利要求2所述的在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器，其特征是敏感元件(10)优先推荐无触点的集成霍尔开关，同时与霍尔开关相配套的磁钢(11)安装在支撑轴(1)中部突缘上。
4.根据权利要求1所述的在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器，其特征是在支承轴(1)上部装有一个或一组能隔绝外部的砂、土、石、水、油类杂物侵入传感器内部的密封圈(14)。
5.根据权利要求1所述的在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器，其特征是在支承轴(1)上部套有上轴套(3)、支承轴(1)下部套有下轴套(5)，并且上轴套(3)、下轴套(5)与支撑轴(1)之间充有保证支撑轴(1)的运动灵活，动作准确的润滑油。
6.根据权利要求1所述的在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器，其特征是在支撑轴(1)的上端安装一个压头(15)。
7.根据权利要求1所述的在汽车衡上用于汽车轮胎数检测的传感器，其特征是基座(2)为机械强度较大的一体的铸钢件。
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