CN111912484B - 快速测量汽车后备箱容积的装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种快速测量汽车后备箱容积的装置，其包括包括柔性且不透气的柔软气袋、充气机构、气压测量机构、压力传感器及控制器；所述充气机构为单向充气；所述充气机构对所述柔软气袋进行充气，并将充气次数信息传递给控制器；所述气压测量机构置于所述柔软气袋上，对柔软气袋进行气压监测；所述压力传感器置于后备箱不规则区域或角落，将采集到的压力数据传递给控制器；所述控制器与报警器连接，且该控制器内预存有充气次数与后备箱容积的矩阵表信息，能根据充气次数直接读取出后备箱容积大小。本发明还提供一种采用上述快速测量汽车后备箱容积的装置进行汽车后备箱容积测量的方法。本发明能准确、快速测量汽车后备箱容积。

Description

快速测量汽车后备箱容积的装置及方法

技术领域

本发明属于容积测试领域，具体涉及一种快速测量汽车后备箱容积的装置及方法。

背景技术

在汽车开发项目中，后备箱(行李箱)容积是汽车设计的一项核心参数，是汽车载物能力的重要体现，是用户非常重要的关注点，也是产品竞争力的重要体现。

目前汽车设计的项目开发，不管是基于目标的正向开发，还是基于竞品的逆向开发，都要获取竞品车型的目标值；而后备箱容积的目标确定，需要测量多辆竞品车型。目前，测量竞品车型后备箱容积有两种方法：第一种方法，按照GB/T 19514的规定，一块一块地来摆放实物砖块，一般一块砖块为1升，而通常后备箱容积都会达到400升以上，摆放和统计几百块砖块，是一个极其费时费力的工作，效率很低。第二种方法，对竞品车型进行逆向扫描，再进行数据处理，然后在3D数据中摆放3D数据砖块，工作量相对第一种方法，依然没有改进，同样费时费力。

公告号为CN204575162 U，专利名称为一种汽车后备箱容积的测量装置，该测量装置主要包括气泵、储气罐及气袋，其原理是首先从气泵充气到储气罐，然后从储气罐充气到气袋。过程复杂，同时该装置容易受气罐的大小限制或者高压气体的压强上限限制，在目标车型比较大的情况下，无法保证气袋充满后备箱，存在“假”充满情况，因此所测得的后备箱容积不够准确。

因此，我们迫切需要一种新的测量汽车后备箱容积的装置及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种快速测量汽车后备箱容积的装置及方法，该装置和方法能准确、快速测量汽车后备箱容积。

本发明所采用的技术方案是：

一种快速测量汽车后备箱容积的装置，其包括柔性且不透气的柔软气袋、充气机构、气压测量机构、压力传感器及控制器；所述充气机构为单向充气；所述充气机构对所述柔软气袋进行充气，并将充气次数信息传递给控制器；所述气压测量机构置于所述柔软气袋上，对柔软气袋进行气压监测；所述压力传感器置于后备箱不规则区域或角落，将采集到的压力数据传递给控制器；所述控制器与报警器连接，且该控制器内预存有充气次数与行李箱容积的矩阵表信息，能根据充气次数直接读取出后备箱容积大小。

按上述方案，所述柔软气袋上设有三个接口，第一个接口和气压测量机构相连，以监测所述柔软气袋内的气体气压；第二个接口和充气机构相连；第三个接口为备用接口，用于排尽柔软气袋内的空气；所述报警器为声音报警器、光报警器或声光报警器。

按上述方案，所述充气机构包括气缸、活塞、单向阀及充气次数计数器；所述单向阀设置在第二个接口处，以保证气体只能单向进入柔软气袋；所述充气次数计数器设置在气缸底部，因压力触发而计数，每当活塞完成一次充气时，即统计一次充气信息。

按上述方案，所述气缸的尾端的侧壁设有一条长圆孔，以确保每一次充气前的气压压强和体积恒定；活塞由气缸的长圆孔位置运动到气缸顶部位置为一次充气过程，如果此段运动距离为h且气缸内径为d，由此可知，一次充气进入柔软气袋的空气在常温常压下的气体体积为πd²h/4；假设充满后备箱为n次充气，则一共充入常温常压下的气体容积为n*πd²h/4。

按上述方案，所述活塞为U形结构，与气缸过盈配合，保证在压缩活塞的过程中活塞与侧壁不会漏气，从而使气体进入柔软气袋中；同时保证在拔出活塞的过程中能吸入空气，顺利拔出。

按上述方案，所述压力传感器设定压力阈值；当压力传感器测量到柔软气袋内的压力达到设定阈值时，控制器启动相应的报警器报警。

按上述方案，所述充气次数与行李箱容积的矩阵表信息为：设定压力传感器的压力阈值为P’，同时充满行李箱容积的压强也为P’，以n次充气完成即触发目标压强P为例来进行说明，由于nRT为常量，所以充气前后的PV相等，即P*n*πd²h/4＝P’V’，所以目标行李箱容积V’＝n*πd²hP/4P’，这样直接得到了充气次数与后备箱容积的对应关系；依次类推，可建立适应所有不同车型\不同大小后备箱容积与该测量装置的气筒充气次数的矩阵表。

本发明还提供一种采用上述快速测量汽车后备箱容积的装置进行汽车后备箱容积测量的方法，其包括如下步骤：

第一，将充气次数与后备箱容积的矩阵表信息预存于控制器中；

第二，打开备用接口，排尽柔软气袋中的空气，当排尽空气时关闭备用接口；

第三，将压力传感器置于后备箱不规则区域或角落；

第四，将柔软气袋放入后备箱中，将气压测量仪和充气机构留在后备箱外；该柔软气袋的最大容积大于后备箱容积；

第五，通过充气机构充气，假定重复n次充气过程达到压力阈值，报警器报警，停止充气；此时，控制器根据达到压力阈值前的充气次数，即可在第一步预存的充气次数与后备箱容积的矩阵表中，快速得到后备箱容积的大小，并予以显示；

同时，气压测量机构实时监测柔软气袋中的气压，对压力阈值进行二次核准，确保最终测量结果准确可靠。

需要说明的是，充气次数对应的行李箱容积矩阵表：设定常温大气压为P，充气机构的n次充气的总充气量为V，则V＝n*πd²h/4，压力传感器的压力阈值为p’，相应地后备箱充满后的气体气压也为P’,充满后备箱后的气体容积为V’。根据公式PV＝nRT，得知在气压变化不大的前提下，温度基本不变，则PV＝P’V’，那么后备箱容积V’＝n*πd²h*P/4P’。也就是说，每一个充气次数n，都对应着一个相应的后备箱容积V’。

气压测量机构可实时监测柔软气袋中的气压，用于二次检测和确保气压达成压力阈值时的准确性。

本发明的有益效果在于：

采用柔软气袋、充气机构、气压测量机构、压力传感器、控制器，结构简单、方便实现且准确，且自动化程度高，还能提高工作效率，减少劳动力，降低试验成本。

采用柔软气袋、压力传感器能对任何一辆竞品车型进行后备箱容积的测量，而且快速且准确，大大提高工作效率。

通过数次充气，结合充气机构自身尺寸，即可快速对应到相应的后备箱的容积，并利用控制器预先存储和快速读取目标容积结果，测试方便、快捷。

根据后备箱的不规则程度来布置压力传感器的位置和数量，其目的是检测柔软气袋是否完全充满整个后备箱。利用气袋的体积增大，来触碰压力传感器，多个压力传感器都发出触发信号时，代表行李箱完全充满，从而确保测量的准确性。

本发明可应用于后备箱测量，但不局限于此，比如可以用于舱内乘坐空间或其他封闭空间容积的快速测量等。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是快速测量汽车后备箱容积的装置的结构示意图。

图2是充气机构的剖面图。

图3是充气机构在充气过程中活塞处于不同位置的示意图；

图4是汽车后备箱容积测量方法的流程图。

图中，1-柔性气袋，2-气压测量机构，3-充气机构，4-备用接口，5-压力传感器，6-控制器，10-气缸，11-单向阀，12-活塞，13-充气把手，14-长圆孔，15-充气次数计数器，100-活塞初始位置，101-活塞开始充气位置，102-活塞充气结束位置，d-气缸内直径，h-气缸有效充气行程，P-常温大气压，V-常温大气压下，P’-行李箱充气后的压强阈值(触发压力传感器)，V’-行李箱容积，πd²h/4-气筒完成一次充气的容积计算公式。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1-图3，一种快速测量汽车后备箱容积的装置，其包括柔性且不透气的柔软气袋1、充气机构3、气压测量机构2、压力传感器5、控制器6。柔软气袋1上设有三个接口，第一个接口和气压测量机构2相连，以获知述柔软气袋1内的气体气压；第二个接口和充气机构3相连；第三个接口为备用接口4，用于排尽柔软气袋1内的空气。充气机构3为单向充气，包括气缸10、活塞12、充气把手13、单向阀11及充气次数计数器15；单向阀11设置在第二接口处，以保证气体只能单向进入柔软气袋1，而不会从柔软气袋1进入气缸10；充气次数计数器15设置与气缸底部，采用压力触发来采集充气次数，每当活塞12运动到底部时触发，并将充气次数信息输入给控制器6。气压测量机构2为气压测量仪，置于柔软气袋1上，对柔软气袋1内的气压进行气压监测。压力传感器5有1个或多个，粘贴后备箱不规则区域或角落，即充气不容易充满的区域，压力传感器5设定压力阈值P’(该值稍大于大气压强)，压力传感器5与控制器6相连，同时控制器6与声光报警器相连，当多个压力传感器5接触到柔软气袋1，并且均达到压力阈值P’时，控制器6启动声光报警器报警，此时表示柔软气袋1充满整个汽车后备箱，且达到了压力阈值P’。

参见图3，气缸10有效充气行程h；活塞12的三个位置，分别是活塞初始位置100，活塞开始充气位置101和活塞充气结束位置102。活塞12从活塞开始充气位置101到活塞充气结束位置102，即为有效充气过程，对应充气的容积为πd²h/4(常温大气压下)。同时，当活塞12运动到气缸10底部时，会触发底部所设置的充气次数计数器15，充气次数计数器15会将充气次数信息传递给控制器6。

本实施例中，活塞12为U形结构，与气缸10过盈配合，保证在充气过程中(充气把手13前推)不会从活塞12周边处漏气，同时保证在吸气的第一阶段(充气把手13后拉，但活塞12未经过长圆孔14)使外界空气进入，使活塞12能顺利拉出。气缸10的尾端的侧壁设有一条长圆孔14，保证在吸气的第二阶段(充气把手13后拉，活塞12经过了长圆孔)，使气缸10内气体的气压迅速恢复至大气压。活塞12由气缸10的长圆孔位置(活塞开始充气位置101)运动到气缸10顶部位置(活塞充气结束位置102)为一次充气过程，如果此段运动距离为h且气缸内径为d，由此可知，一次充气进入柔软气袋1的空气在常温常压下的气体体积为πd²h/4；假设充满后备箱为n次充气，则一共充入常温常压下的气体容积为n*πd²h/4。

表1后备箱容积与充气次数的对应关系矩阵

参见表1，为了准确测量和快速读取不同车型\不同大小后备箱容积，列出了其与充气次数的对应关系矩阵。其中，设定压力传感器的压力阈值为P’，同时充满行李箱容积的压强也为P’，该值稍大于大气压强P，且保证能顺利充满行李箱并能触发相应的压力传感器5，从而最终确保气体温度基本不变的前提下，能准确应用PV＝nRT的子公式PV＝常量。以n次充气完成即触发目标压强P为例来进行说明，由于nRT为常量，所以充气前后的PV相等，即P*n*πd²h/4＝P’V’，所以目标行李箱容积V’＝n*πd²hP/4P’，这样直接得到了充气次数与行李箱容积的对应关系；依次类推，可建立适应所有不同车型\不同大小行李箱容积与该测量装置的气筒充气次数的矩阵表。也就是说，只要已知充气次数，即可得知任何车型的行李箱容积大小。此外，将该矩阵信息存入控制器6中，由于控制器6会同时接受到压力传感器5所发送的柔软气袋1充满行李箱且压强达到阈值P’的信息、以及充气次数计数器15所发送的相应充气次数信息；控制器即可进行行李箱容积和充气次数矩阵信息的比对，直接输出相应的行李箱容积的具体大小。

参见图4，本发明还提供一种采用上述快速测量汽车后备箱容积的装置进行汽车后备箱容积测量的方法，其包括如下步骤：

第一，将表1中的充气次数与后备箱(行李箱)容积的矩阵表信息预存于控制器6中；

第二，打开备用接口4，排尽柔软气袋1中的空气，当排尽空气时关闭备用接口4；

第三，将压力传感器5置于后备箱不规则区域或角落；

第四，将柔软气袋1放入后备箱中，将气压测量仪和充气机构留在后备箱外面，方便操作；柔软气袋的最大容积需选取大于后备箱容积；

第五，通过充气机构3充气，充气次数计数器15记录其充气次数并实时传递给控制器6；假定重复n次充气过程达到压力阈值，报警器发出信号，停止充气；此时，控制器根据达到压力阈值前的充气次数，即可在第一步所预存的充气次数与行李箱容积的矩阵表中，快速得到目标行李箱容积的大小，并予以显示；同时，气压测量机构2可实时监测柔软气袋1中的气压，可对压力阈值P’进行二次核准，确保最终测量结果准确可靠。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种快速测量汽车后备箱容积的装置，其特征在于：包括柔性且不透气的柔软气袋、充气机构、气压测量机构、压力传感器及控制器；所述充气机构为单向充气；所述充气机构对所述柔软气袋进行充气，并将充气次数信息传递给控制器；所述气压测量机构置于所述柔软气袋上，对柔软气袋进行气压监测；所述压力传感器置于后备箱不规则区域或角落，将采集到的压力数据传递给控制器；所述控制器与报警器连接，且该控制器内预存有充气次数与行李箱容积的矩阵表信息，能根据充气次数直接读取出后备箱容积大小；

所述充气次数与行李箱容积的矩阵表信息为：设定压力传感器的压力阈值为P’，同时充满行李箱容积的压强也为P’，以n次充气完成即触发目标压强P为例来进行说明，由于nRT为常量，所以充气前后的PV相等，即P*n*πd²h/4＝P’V’，其中，d是充气机构的内壁直径，h是充气机构的内壁有效高度，所以目标行李箱容积V’＝n*πd²hP/4P’，这样直接得到了充气次数与后备箱容积的对应关系；依次类推，建立适应所有不同车型\不同大小后备箱容积与该测量装置的气筒充气次数的矩阵表。

2.根据权利要求1所述的快速测量汽车后备箱容积的装置，其特征在于：所述柔软气袋上设有三个接口，第一个接口和气压测量机构相连，以监测所述柔软气袋内的气体气压；第二个接口和充气机构相连；第三个接口为备用接口，用于排尽柔软气袋内的空气；所述报警器为声音报警器、光报警器或声光报警器。

3.根据权利要求1或2所述的快速测量汽车后备箱容积的装置，其特征在于：所述充气机构包括气缸、活塞、单向阀及充气次数计数器；所述单向阀设置在第二个接口处，以保证气体只能单向进入柔软气袋；所述充气次数计数器设置在气缸底部，因压力触发而计数，当活塞完成一次充气时，统计一次充气信息。

4.根据权利要求3所述的快速测量汽车后备箱容积的装置，其特征在于：所述气缸的尾端的侧壁设有一条长圆孔，以确保每一次充气前的气压压强和体积恒定；所述活塞为U形结构，与气缸过盈配合，保证在压缩活塞的过程中活塞与侧壁不会漏气，从而使气体进入柔软气袋中；同时保证在拔出活塞的过程中能吸入空气，顺利拔出。

5.根据权利要求1所述的快速测量汽车后备箱容积的装置，其特征在于：所述压力传感器设定压力阈值；当压力传感器测量到柔软气袋内的压力达到设定阈值时，控制器启动相应的报警器报警。

6.一种采用权利要求1-5中任一所述的快速测量汽车后备箱容积的装置进行汽车后备箱容积测量的方法，其特征在于包括如下步骤：

第一，将充气次数与后备箱容积的矩阵表信息预存于控制器中；

第二，打开备用接口，排尽柔软气袋中的空气，当排尽空气时关闭备用接口；

第三，将压力传感器置于后备箱不规则区域或角落；

第四，将柔软气袋放入后备箱中，将气压测量仪和充气机构留在后备箱外；该柔软气袋的最大容积大于后备箱容积；

第五，通过充气机构充气，假定重复n次充气过程达到压力阈值，报警器报警，停止充气；此时，控制器根据达到压力阈值前的充气次数，即可在第一步预存的充气次数与行李箱容积的矩阵表中，快速得到后备箱容积的大小，并予以显示；

同时，气压测量机构实时监测柔软气袋中的气压，对压力阈值进行二次核准，确保最终测量结果准确可靠。

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