CN212458608U - 板式轴销称重传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种板式轴销称重传感器，包括承压板和底板，承压板的下表面设置有多根传力梁，每根传力梁下方的底板上设置有一支撑座，每个支撑座上设置有多个水平的销轴传感器，传力梁由销轴传感器进行支撑，且销轴传感器与支撑座之间具有间距；销轴传感器的侧壁设置有沉孔，沉孔的孔底竖直，且沉孔的孔底设置有剪切型应变片。多个销轴传感器作为承压板的支撑，整体刚度得到了提升，承压板不会出现很大幅度的变形，可以增加承压板的尺寸，提升有效测量时间，解决了有效测量时间与称重传感器刚度之间的矛盾，使得在获得充分的有效测量时间的同时，能够自由调节称重传感器的整体刚度及局部刚度，使得称重传感器的动态特性设计具有极强的灵活性。

Description

板式轴销称重传感器

技术领域

本实用新型涉及汽车称重技术领域，尤其是一种板式轴销称重传感器。

背景技术

动态称重传感器主要用于汽车在行驶过程中对车辆轴重和总重进行测量，实现车重数据自动采集以支撑交通智能管理规划、超载超限自动检测、支撑道路计重收费等功能。当然也可以用于其他动态设备的重量称量。

目前，汽车动态称重主流的方法包括以石英窄条称重传感器阵列为代表的间接测量方法和以平板气动动态衡、弯板汽车动态衡为代表的直接测量方法。

平板汽车动态衡常见机构如图1所示，弯板汽车动态衡常见结构如图2所示，通过在背面粘贴应变计，应变计检测切应变或弯曲应变输出信号，这两种动态衡具有以下不足：

1、难以做到较大的测量量程同时具有较好的可靠性。由于应变计通过专用粘接剂粘贴在承压板背面，较大的载荷意味着较大的结构变形量，极易导致应变计疲劳脱落失效。这一点也可以解释为难以做到输出灵敏度与刚度兼具。

2、难以做到较好的刚度同时具有较长的有效测量时间。车轮滚动通过板面的时间为弯板汽车动态衡的有效测量时间。板面越宽，有效测量时间越长，对于振动干扰信号特征的获取越有利，但板面越宽，结构限制其刚度越低，其动态特性越差，振动干扰越大。同时还可能存在致命的动态测量误差，即采集到的信号失真于真实的动态信号，使得振动误差的修正变得极其复杂。板面越窄，动态特性越好，但有效测试时间就越短，导致无法获得充分的振动干扰信号特征支持信号修正处理。所以弯板汽车动态衡一般应用于低速动态称重场景。

3.其测量原理决定了无法在承压板中间增加支撑结构以提高整体刚度，因为承压结构会分摊一部分重力，使得测量值偏小。如果采用柱式传感器等作为承压结构，形成一种复合式汽车动态衡，将使其数据处理变得极为复杂，复杂的计算过程往往难以保证可靠的称量结果，特别是在计量领域。

窄条石英动态称重传感器，其结构通过型材工艺一体制造，在结构的中部等距布置石英压电敏感元件。车轮压过传感器时，一体化结构承受固定比例载荷，剩余载荷压缩石英压电敏感元件，产生与载荷呈线性关系的电荷信号，电荷信号通过电荷放大器转换为电压信号，并通过后端AD转换转化为数字信号实现数据采集。具体可参照申请号为201820663349.7，名为“一种动态测量垂直力的称台”的专利。窄条动态称重传感器一般高度较小，在安装时，路面开槽将其镶嵌在路面中，上表面与地面齐平。由于车轮的触底长度小于传感器宽度，所以传感器的输出信号实际反映轮重或轴重的部分重量。车轮完全驶过传感器后，对传感器的输出信号进行积分，获得轮重或轴重数据，然后对所有的轮重或轴重数据进行求和，得到总重数据。

在使用窄条石英动态称重传感器时，需要将多个窄条石英动态称重传感器呈阵列式安装在地面上，且窄条石英动态称重传感器的长度方向垂直于汽车的行驶方向，具体可参考申请号为201822042008.0的实用新型专利、申请号为201420517183.X的实用新型专利等，由于各个窄条石英动态称重传感器分别安装在地面，每个窄条石英动态称重传感器安装时不可避免地存在安装误差，多个窄条石英动态称重传感器的误差叠加，导致最终的测量结果准确性较差。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种板式轴销称重传感器，具有较好的刚度和较长的有效测量时间，能够实现较宽的量程以及较宽的速度测量范围。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：板式轴销称重传感器，包括承压板和底板，所述承压板的下表面设置有多根传力梁，每根传力梁下方的底板上设置有一支撑座，每个支撑座上设置有多个水平的销轴传感器，所述传力梁由销轴传感器进行支撑，且销轴传感器与支撑座之间具有间距；所述销轴传感器的侧壁设置有沉孔，所述沉孔的孔底竖直，且沉孔的孔底设置有剪切型应变片。

进一步地，所述承压板为等强度梁结构。

进一步地，所述承压板和底板的两侧边之间设置有连接板，所述连接板的上端通过挠性结构与承压板相连。

进一步地，所述承压板、连接板和底板一体成型，所述连接板上设置有多个用于安装销轴传感器的工艺孔。

进一步地，所述支撑座包括两竖直的支撑板，两支撑板之间具有安装腔，所述传力梁位于安装腔内，所述支撑板上设置有水平的安装通孔，所述销轴传感器的两端安装于安装通孔，传力梁中部贯穿传力梁，且销轴传感器的一端设置有定位件。

进一步地，所述定位件为定位销，所述销轴传感器的一端设置有第一半销孔，安装通孔的内壁设置有第二半销孔，所述第一半销孔和第二半销孔围成销孔，所述定位销插接于销孔。

进一步地，所述定位销的外端面设置有拔销螺纹孔。

进一步地，所述定位销包括圆台段和圆柱段，所述圆台段的锥度小于1：10，用于轴销传感器的轴向锁紧。

进一步地，所述传力梁与两支撑板之间的销轴传感器外壁设置有隔离槽。

进一步地，所述沉孔位于支撑板的内侧面处。

本实用新型的有益效果是：1、现有直接安装于路面的窄条石英称重传感器测量时，车轮一部分载荷作用于路面，一部分作用于传感器，作用于路面的那部分载荷未知，属于间接测量。本实用新型中，轮重或轴重全部作用于承压板，承压板将全部载荷传递至销轴传感器，属于直接测量，测量数据的可靠程度高，且规避了窄条传感器在路面安装时与路面齐平度的较高安装精度要求。

2、由于在有效测试时间内，车辆车轮完全作用于承压板即称重面上，使得该汽车动态衡与路面安装齐平度要求远远低于窄条石英称重传感器直接安装于路面上，使其安装成本进一步降低。

3、多个销轴传感器作为承压板的支撑，与现有无中间支撑结构的平板汽车动态衡相比，整体刚度得到了提升，销轴传感器越密集，整体刚度越高，承压板不会出现很大幅度的变形，因此可以增加承压板的尺寸，提升有效测量时间，有效解决了有效测量时间与称重传感器刚度之间的矛盾，使得在获得充分的有效测量时间的同时，能够自由调节称重传感器的整体刚度及局部刚度，使得称重传感器的动态特性设计具有极强的灵活性。

附图说明

图1是现有平板汽车动态衡的示意图；

图2是现有弯板汽车动态衡的示意图；

图3是本实用新型的整体示意图；

图4是图3中A部分的放大示意图；

图5是本实用新型的侧视示意图；

图6是图5中B-B的剖视示意图；

图7是图6中C部分的放大示意图；

图8是销轴传感器的示意图；

附图标记：1—承压板；2—底板；3—传力梁；4—支撑座；5—销轴传感器；6—沉孔；7—剪切型应变片；8—连接板；9—挠性结构；10—工艺孔；11—定位件；12—第一半销孔；13—拔销螺纹孔；14—隔离槽。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本实用新型的板式轴销称重传感器，如图3至图8所示，包括承压板1和底板2，所述承压板1的下表面设置有多根传力梁3，每根传力梁3下方的底板2上设置有一支撑座4，每个支撑座4上设置有多个水平的销轴传感器5，所述传力梁3由销轴传感器5进行支撑，且销轴传感器5与支撑座4之间具有间距；所述销轴传感器5的侧壁设置有沉孔6，所述沉孔6的孔底竖直，且沉孔6的孔底设置有剪切型应变片7。

承压板1用于直接与车辆轮胎接触，可支撑车辆并将车辆的载荷通过传力梁3传递至销轴传感器5，传力梁3的断面呈矩形，传力梁3可与承压板一体成型。传力梁3只与销轴传感器5连接，不与支撑座4接触，且传力梁3变形后也不与支撑座4接触，保证将车辆的所有载荷都传递至销轴传感器5。底板2用于支撑多个销轴传感器5，确保销轴传感器5按照一定的方式呈阵列式稳定地安装，承压板1和底板2采用不锈钢板等高强度材质，以保证足够的强度。

销轴传感器5用于检测车辆的载荷，具体地，剪切型应变片7通过感应销轴传感器5的剪切应变来测量载荷，车辆经过承压板1时，重量通过承压板1的传力梁3传递至销轴传感器5，销轴传感器5产生剪切应变，剪切型应变片7感应到剪切应变并根据剪切应变的大小输出信号，将所有剪切型应变片7的输出信号相加即可得到总的载荷。

将剪切型应变片7安装在沉孔6的孔底，可起到保护剪切型应变片7作用，且避免剪切型应变片7影响销轴传感器5的装配。由于车辆的重力是竖直向下的，对销轴传感器7造成的剪切应变也应当是竖直的，因此，沉孔6的孔底为竖直平面，确保剪切型应变片7充分感应到销轴传感器5的剪切应变，保证检测的准确性。

为了提高测量的灵敏度，在每个销轴传感器5的两侧各设置两个沉孔6，每个沉孔6的孔底设置一剪切型应变计7，即每个销轴传感器5上设置4个剪切型应变计7，这4个剪切型应变片7组成惠斯通电桥，可获得较大输出灵敏度。本实用新型采用差分测量原理，将每组惠斯通电桥的输出数字相加得到该窄条应变称重传感器的输出，能够在实现较大灵敏度的同时获得较高的精度。

由于本销轴传感器5的长度较短，当受到横向力或者竖向力时，产生的弯曲变形量均非常小，不影响剪切型应变计7对剪切应变的感应，从而保证测量精度。可以将剪切型应变计7设置在销轴传感器5的中间位置，即剪切型应变计7到销轴传感器5顶部和底部的距离相等，此处销轴传感器5的弯曲变形量最小，对剪切型应变计7的影响更小，可进一步地提高测量的准确性。

由于采用了多个销轴传感器5支撑传力梁3和承压板1，可有效地防止传力梁3和承压板1产生较大的变形，与现有无中间支撑结构的平板汽车动态衡相比，整体刚度得到了提升，且销轴传感器5越密集，整体刚度越高，承压板1不会出现很大幅度的变形，因此可以增加承压板1的尺寸，提升有效测量时间，有效解决了有效测量时间与称重传感器刚度之间的矛盾，使得在获得充分的有效测量时间的同时，能够自由调节称重传感器的整体刚度及局部刚度，使得称重传感器的动态特性设计具有极强的灵活性。此外，由于销轴传感器5变形量小，可有效防止粘贴的剪切型应变计7脱落。

承压板1可以是一块厚度均匀、形状规则的板材，优选的，所述承压板1为等强度梁结构。等强度梁的各横截面上的最大正应力都相等，载荷作用于承压板1的不同位置时都保证相同的应变值，一定程度上能够降低载荷作用点对称量结果的非线性干扰，从而提高本称重传感器对重量的线性度。且能够提高材料的利用率，降低自重，同时提高结构的承载力，使结构更加安全。

承压板1和底板2可以是两块独立的板，为了提高防尘防水效果，所述承压板1和底板2的两侧边之间设置有连接板8，所述连接板8的上端通过挠性结构9与承压板1相连。连接板8为薄壁板，可将承压板1和底板2的两侧边封闭，避免外界的灰尘、水分等通过承压板1和底板2的两侧进入内部空间，保证销轴传感器5的清洁和干燥，延长销轴传感器5的寿命。连接板8通过挠性结构9连接承压板1，使得车辆轮重、轴重等载荷不向连接板8上传递，而几乎全部由承压板1承受，降低两侧连接板8对称量数据的非线性干扰。

所述承压板1、连接板8和底板2一体成型，承压板1、连接板8、底板2、支撑座4和传力梁3为一体化框式结构，能够通过型材常规的挤压成型、铸造等工艺加工而成，且保持良好的加工一致性，易于各种规格的批量生产，降低加工成本。所述连接板8上设置有多个用于安装销轴传感器5的工艺孔10，工艺孔10用于装配销轴传感器5，装配完成后，将工艺孔10封堵，不影响密封性。

为了对销轴传感器5进行稳定地安装：所述支撑座4包括两竖直的支撑板，两支撑板之间具有安装腔，所述传力梁3位于安装腔内，所述支撑板上设置有水平的安装通孔，所述销轴传感器5的两端安装于安装通孔，传力梁3中部贯穿传力梁3，且销轴传感器5的一端设置有定位件11。销轴传感器5的两端由支撑板进行支撑，车辆的载荷通过传力梁3作用于销轴传感器5的中部，可保证销轴传感器5的安装稳定性。传力梁3与两支撑板之间具有间距，避免传力梁3与支撑板接触，确保车辆的全部载荷都能够传递至销轴传感器5，保证测量的准确性。定位件11起到定位的作用，防止销轴传感器5转动以及轴向移动，保证销轴传感器5的测量准确性。

定位件11可以是与销轴传感器5端部螺纹配合的螺母等，优选的，所述定位件11为定位销，所述销轴传感器5的一端设置有第一半销孔12，安装通孔的内壁设置有第二半销孔，所述第一半销孔12和第二半销孔围成销孔，所述定位销插接于销孔。销孔一半设置在销轴传感器5上，另一半设置在支撑板上，且销孔的轴向平行于销轴传感器5的轴向，装配后，定位销可有效防止销轴传感器5转动。所述定位销包括圆台段和圆柱段，所述圆台段的锥度小于1：10，用于轴销传感器的轴向锁紧。孔的形状与定位销的形状适配，将定位销敲入销孔后，因为圆台段的锥度较小，定位销的形变引起定位销与销孔之间较大的摩擦力，从而实现销轴传感器5的轴向定位。此外，为了保证测量的准确性，沉孔6的孔底应当处于竖直状态，但由于销轴传感器5为圆柱体，装配时难以及进行周向定位，通过设置上述第一半销孔12和第二半销孔，可对销轴传感器5进行周向定位，第一半销孔12和第二半销孔准确围成销孔时，沉孔6的孔底即处于竖直状态。

为了便于拆卸时拔出定位销，所述定位销的外端面设置有拔销螺纹孔13，需要拔出定位销时，将螺钉拧入拔销螺纹孔13，再对螺钉施加拉力，即可将定位销拔出。

销轴传感器5与传力梁3装配时，难以控制销轴传感器5的轴向位置，需要经过多次调整，导致装配效率低下。为解决这一问题，所述传力梁3与两支撑板之间的销轴传感器5外壁设置有隔离槽14。销轴传感器5上设置了两个隔离槽14，两隔离槽14之间的部分即为销轴传感器5与传力梁3配合的部分，装配时，将隔离槽14作为参照，当传力梁3刚好位于两隔离槽14之间时即装配到位，基本能够一次性装配到位，不需要多次调整，可提高装配效率，且保证每个销轴传感器5与传力梁3配合的统一性。此外，隔离槽14的宽度可等于传力梁3与支撑板之间的间距，装配时可通过隔离槽14作为参照，确定传力梁3的位置。

销轴传感器5承受载荷后，弯曲变形量最大的位置位于中心处，因此，所述沉孔6位于支撑板的内侧面处，此处弯曲变形量基本为0，可更进一步地削弱弯曲变形对剪切应变的影响，提高测量的准确性。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.板式轴销称重传感器，其特征在于，包括承压板(1)和底板(2)，所述承压板(1)的下表面设置有多根传力梁(3)，每根传力梁(3)下方的底板(2)上设置有一支撑座(4)，每个支撑座(4)上设置有多个水平的销轴传感器(5)，所述传力梁(3)由销轴传感器(5)进行支撑，且销轴传感器(5)与支撑座(4)之间具有间距；所述销轴传感器(5)的侧壁设置有沉孔(6)，所述沉孔(6)的孔底竖直，且沉孔(6)的孔底设置有剪切型应变片(7)。

2.如权利要求1所述的板式轴销称重传感器，其特征在于：所述承压板(1)为等强度梁结构。

3.如权利要求1所述的板式轴销称重传感器，其特征在于：所述承压板(1)和底板(2)的两侧边之间设置有连接板(8)，所述连接板(8)的上端通过挠性结构(9)与承压板(1)相连。

4.如权利要求3所述的板式轴销称重传感器，其特征在于：所述承压板(1)、连接板(8)和底板(2)一体成型，所述连接板(8)上设置有多个用于安装销轴传感器(5)的工艺孔(10)。

5.如权利要求1所述的板式轴销称重传感器，其特征在于：所述支撑座(4)包括两竖直的支撑板，两支撑板之间具有安装腔，所述传力梁(3)位于安装腔内，所述支撑板上设置有水平的安装通孔，所述销轴传感器(5)的两端安装于安装通孔，传力梁(3)中部贯穿传力梁(3)，且销轴传感器(5)的一端设置有定位件(11)。

6.如权利要求5所述的板式轴销称重传感器，其特征在于：所述定位件(11)为定位销，所述销轴传感器(5)的一端设置有第一半销孔(12)，安装通孔的内壁设置有第二半销孔，所述第一半销孔(12)和第二半销孔围成销孔，所述定位销插接于销孔。

7.如权利要求6所述的板式轴销称重传感器，其特征在于：所述定位销的外端面设置有拔销螺纹孔(13)。

8.如权利要求6所述的板式轴销称重传感器，其特征在于：所述定位销包括圆台段和圆柱段，所述圆台段的锥度小于1：10，用于轴销传感器的轴向锁紧。

9.如权利要求5所述的板式轴销称重传感器，其特征在于：所述传力梁(3)与两支撑板之间的销轴传感器(5)外壁设置有隔离槽(14)。

10.如权利要求5所述的板式轴销称重传感器，其特征在于：所述沉孔(6)位于支撑板的内侧面处。

Images