CN220206670U - 一种场车坡度补偿测量装置及场车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种场车坡度补偿测量装置，所述补偿测量装置设置于所述车桥顶部，用于测量车架相对于车桥的倾角；所述补偿测量装置包括：底板、顶板、伸缩件和测量传感器，底板平行于车桥平面地固定连接于车桥上，伸缩件至少为三个，伸缩件的第一端与底板连接、第二端与顶板连接，且使底板水平时，顶板平行于底板；每个伸缩件均对应地设置有测量传感器，测量传感器设置于所述伸缩件的周围或本体上，测量传感器用于采集包含顶板相对于底板的倾角信息的伸缩件长度数据。本补偿测量装置能够测量车架相对于车桥的倾角，以校正车架与车桥间的倾角对实际坡度值造成的偏差，从而提高对实际坡度值的测量精度。

Description

一种场车坡度补偿测量装置及场车

技术领域

本实用新型涉及道路坡度估计技术领域，尤其涉及一种场车坡度补偿测量装置及场车。

背景技术

场车行驶道路的坡度是车辆控制与决策的重要参数，作为滚动阻力、坡道阻力等的主要来源，影响着场车的燃油效率和控制精确性，因此实时准确估计场车的行驶道路坡度对于提高场车的控制效果具有重要意义。

现有的道路坡度测量方法，通常将场车看作一个整体，再利用车载坡度仪直接测量坡度，或者利用传感器采集场车运行的各项参数，如车速、车辆加速度、发动机转速、转矩、整车质量等，通过动力学的方程计算得到场车所在坡道的坡度值。但在实际应用场景中，场车的车架通常是通过悬架设置在车桥上的，因而场车在坡道上实施上坡、下坡、转弯等行驶操作时，会在一定程度上使悬架产生变形，从而使车架与车桥之间产生倾角，也即，车架与坡面之间产生倾角。而车载坡度仪通常安装在车架上或车厢内，从而将车架与坡面间的倾角也计入坡度值中，从而影响对实际坡度值的测量精度。

实用新型内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本实用新型提供一种场车坡度补偿测量装置及场车，其解决了现有的车载坡度仪测量精度较低的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本实用新型采用的主要技术方案包括：

第一方面，本实用新型实施例提供一种场车坡度补偿测量装置，所述场车包括车架和车桥，所述车架连接于车桥顶部；还包括用于测量车架相对于车桥倾角的补偿测量装置，所述补偿测量装置设置于所述车桥顶部；所述补偿测量装置包括：底板、顶板、伸缩件和测量传感器，所述底板平行于车桥平面地固定连接于车桥上，所述伸缩件至少为三个，所述伸缩件的第一端与底板连接、第二端与顶板连接，且使底板水平时，顶板平行于底板；

每个所述伸缩件均对应地设置有测量传感器，所述测量传感器设置于所述伸缩件的周围或本体上，所述测量传感器用于采集包含顶板相对于底板的倾角信息的伸缩件长度数据。

可选地，所述测量传感器包括压力传感器、位移传感器中的任意一种。

可选地，所述测量传感器为压力传感器，所述压力传感器设置于伸缩件的第一端与底板之间，或者，所述压力传感器设置于伸缩件的第二端与顶板之间；所述压力传感器用于采集压力数据作为所述伸缩件长度数据。

可选地，所述测量传感器为位移传感器，所述位移传感器全部设置于顶板上，或者全部设置于底板上，所述位移传感器用于采集顶板与底板的垂直距离数据作为所述伸缩件长度数据。

可选地，所述补偿测量装置还包括壳体，所述底板、顶板、伸缩件和测量传感器设置于所述壳体内部。

可选地，所述伸缩件包括螺旋弹簧、空气弹簧、片簧中的一种或多种。

可选地，任意两个所述伸缩件间的距离相等。

可选地，所述伸缩件的个数为3-6个。

第二方面，本实用新型实施例还提供一种场车，所述场车包括车架和车桥，所述车架连接于车桥顶部，还包括补偿测量装置，所述补偿测量装置设置于所述车桥顶部，用于测量车架相对于车桥的倾角；所述补偿测量装置包括第一方面所述的场车坡度补偿测量装置。

(三)有益效果

本实用新型提供的补偿测量装置设置于车桥顶部，通过底板、顶板、以及连接在底板和顶板之间的伸缩件模拟车架相对于车桥的运动，通过测量传感器采集顶板倾角数据用于计算顶板相对于底板的倾角。本实用新型提供的补偿测量装置随场车一同运动，由于顶板相对于底板的运动过程与车架相对于车桥的运动过程相似，因而可以通过测量顶板相对于底板的倾角得到车叫相对于车桥的倾角，用于对现有车载坡度仪测得的坡度值的补偿，以校正车架与车桥间的倾角对实际坡度值造成的偏差，从而提高对实际坡度值的测量精度。

附图说明

图1为实施例中提供的一种补偿测量装置的结构示意图；

图2为场车沿坡道的下坡方向匀速行驶时的状态示意图；

图3为场车沿坡道的侧向匀速行驶时的状态示意图；

图4为实施例中提供的另一种补偿测量装置的结构示意图。

【附图标记说明】

100、车架；

200、车桥；

300、悬架；301、后侧悬架；302、前侧悬架；303、右侧悬架；304、左侧悬架；

400、补偿测量装置；401、底板；402、顶板；403、伸缩件；404、壳体。

具体实施方式

为了更好的解释本实用新型，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本实用新型作详细描述。

在实际应用场景中，场车的车架通常是通过悬架设置在车桥上的，在水平路面上车桥和车架均保持水平，但当场车在坡道上实施上坡、下坡、转弯等行驶操作时，会在一定程度上使悬架产生变形，从而使车架与车桥之间产生倾角，也即，车架与坡面之间产生倾角。

具体地，如图2所示，当场车沿坡度角为θ₂的坡道的下坡方向匀速行驶时，车架100在重力和车桥200的支持力的合力作用下而前倾，后侧悬架301的高度大于前侧悬架302的高度，即S₁＞S₂，使得车架100与车桥200(或者坡面)之间产生倾角θ_1,1，此时的车载坡度仪测得的坡度为θ_H＝θ_1,1+θ₂；或者，如图3所示，当场车沿坡度角为θ₂的坡道的侧向匀速行驶时，车架100在重力和车桥200的支持力的合力作用下右倾，左侧悬架304的高度大于右侧悬架303的高度，即S₄＞S₃，使得车架100与车桥200(或者坡面)之间产生倾角θ_1,2，此时的车载坡度仪测得的坡度为θ_C＝θ_1,2+θ₂。通过以上举例说明可以发现，由于车架100与车桥200间存在倾角，导致车载坡度仪测得的坡度角与实际坡度角之间存在误差。而本实用新型提出的补偿测量装置能够测得车架100与车桥200间的倾角，用于对车载坡度仪测得的坡度角数值进行补偿校正，以提高对实际坡度值的测量精度。

为了更好地理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施例。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型实施例提供一种场车坡度补偿测量装置，所述场车包括车架100、车桥200和用于测量车架100相对于车桥200倾角的补偿测量装置400，所述车架100连接于车桥200顶部，所述补偿测量装置400设置于所述车桥200顶部。

如图1所示，所述补偿测量装置400包括：底板401、顶板402、伸缩件403和测量传感器，所述底板401平行于车桥平面地固定连接于车桥200上，所述伸缩件403至少为三个，所述伸缩件403的第一端与底板401连接、第二端与顶板402连接，且使底板401水平时，顶板402平行于底板401；每个所述伸缩件403均对应地设置有测量传感器，所述测量传感器设置于所述伸缩件403的周围或本体上，所述测量传感器用于采集包含顶板402相对于底板401的倾角信息的伸缩件长度数据。

基于上述结构的补偿测量装置400可以得到伸缩件403的长度数据，进而确定每个伸缩件403第二端相对于底板401的位置。本领域公知的，三维空间内的任意三个点能够确定一个平面，因而能够根据至少三个上述伸缩件403的长度数据，以底板401朝向顶板402的一面作为基准面，确定伸缩件403第二端所连接的顶板402朝向底板401的一面的平面方程，进而确定顶板402相对于底板401的倾角，进而得到车架100与车桥200(或者坡面)的倾角，用于对车载坡度仪测得的坡度角数值进行补偿校正。

需要说明的，上述顶板402相对于底板401的倾角的计算过程本身可基于本领域的常规技术手段实现，本实施例不涉及任何计算机程序的改进和使用，仅仅提供的是补偿测量装置400的组件、位置和连接关系。

在本实施例的一种较佳的实施方案中，所述伸缩件403包括螺旋弹簧、空气弹簧、片簧中的一种或多种，所述伸缩件403的个数为3-6个；较佳地，所述伸缩件403的个数为4个，所述顶板402和底板401为形状相同的矩形板且相对设置，所述伸缩件403的第一端和第二端分别连接于顶板402和底板401对应的直角处；更佳地，任意两个所述伸缩件403间的距离相等，从而使伸缩件403均匀地分布于顶板402和底板401之间，以使补偿测量装置400在各个方向上都能够灵敏检测到车架100相对于车桥200的倾角。此外，为了方便计算伸缩件403的第二端与底板401的距离，伸缩件403可垂直设置于底板401上。

在本实施例的另一种较佳的实施方案中，所述测量传感器包括压力传感器、位移传感器中的一种。

当所述测量传感器为压力传感器时，所述压力传感器设置于伸缩件403的第一端与底板401之间，或者，所述压力传感器设置于伸缩件403的第二端与顶板402之间；所述压力传感器用于采集压力数据作为伸缩件长度数据。本领域技术人员公知的，伸缩件403的长度与其所受压力成反比，即F＝-ks，其中，F表示伸缩件403所受轴向压力，k表示伸缩件403的弹性系数，其为已知常数，s表示伸缩件403在压力下的轴向形变。基于上述公式和伸缩件403的原始长度，可根据上述压力数据反推伸缩件403在当前压力下的长度。

当所述测量传感器为位移传感器时，所述位移传感器全部设置于顶板402上，或者全部设置于底板401上，所述位移传感器用于采集顶板402与底板401的垂直距离数据作为伸缩件长度数据。具体地，所述位移传感器可为激光测距仪、超声波测距仪、红外测距仪中的任意一种。

在本实施例的另一种较佳的实施方案中，如图4所示，所述补偿测量装置400还包括壳体404，所述底板401、顶板402、伸缩件403和测量传感器设置于所述壳体404内部，以防灰尘、泥水等外物进入补偿测量装置400内部，影响补偿测量装置400的正常工作。

此外，本实用新型实施例还提供一种场车，所述场车包括车架100和车桥200，所述车架100连接于车桥200顶部，还包括补偿测量装置400，所述补偿测量装置400设置于所述车桥200顶部，用于测量车架100相对于车桥200的倾角；所述补偿测量装置400包括上述的场车坡度补偿测量装置。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种场车坡度补偿测量装置，所述场车包括车架和车桥，所述车架连接于车桥顶部，其特征在于，还包括用于测量车架相对于车桥倾角的补偿测量装置，所述补偿测量装置设置于所述车桥顶部；所述补偿测量装置包括：底板、顶板、伸缩件和测量传感器，

所述底板平行于车桥平面地固定连接于车桥上，所述伸缩件至少为三个，所述伸缩件的第一端与底板连接、第二端与顶板连接，且使底板水平时，顶板平行于底板；

每个所述伸缩件均对应地设置有测量传感器，所述测量传感器设置于所述伸缩件的周围或本体上，所述测量传感器用于采集包含顶板相对于底板的倾角信息的伸缩件长度数据。

2.根据权利要求1所述的补偿测量装置，其特征在于，所述测量传感器包括压力传感器、位移传感器中的任意一种。

3.根据权利要求2所述的补偿测量装置，其特征在于，所述测量传感器为压力传感器，所述压力传感器设置于伸缩件的第一端与底板之间，或者，所述压力传感器设置于伸缩件的第二端与顶板之间；所述压力传感器用于采集压力数据作为所述伸缩件长度数据。

4.根据权利要求2所述的补偿测量装置，其特征在于，所述测量传感器为位移传感器，所述位移传感器全部设置于顶板上，或者全部设置于底板上，所述位移传感器用于采集顶板与底板的垂直距离数据作为所述伸缩件长度数据。

5.根据权利要求1-4任一项所述的补偿测量装置，其特征在于，所述补偿测量装置还包括壳体，所述底板、顶板、伸缩件和测量传感器设置于所述壳体内部。

6.根据权利要求1-4任一项所述的补偿测量装置，其特征在于，所述伸缩件包括螺旋弹簧、空气弹簧、片簧中的一种或多种。

7.根据权利要求1-4任一项所述的补偿测量装置，其特征在于，任意两个所述伸缩件间的距离相等。

8.根据权利要求1-4任一项所述的补偿测量装置，其特征在于，所述伸缩件的个数为3-6个。

9.一种场车，所述场车包括车架和车桥，所述车架连接于车桥顶部，其特征在于，还包括补偿测量装置，所述补偿测量装置设置于所述车桥顶部，用于测量车架相对于车桥的倾角；所述补偿测量装置包括权利要求1～8任一项所述的场车坡度补偿测量装置。