SE464374B - Kraftmaetaranordning foer maetning av vertikalkraftkomponenten verkande paa ett kopplingsdon mellan ett dragfordon och ett slaepfordon - Google Patents

Description

10 15 464 374 Uppfinningen förklaras närmare nedan med hänvisning till bifogade ritningar som åskådliggör ett utföringsexempel.

Fig. 1 visar i perspektivvy isärlagda delar av ett på ett dragfordon (ej visat) monterat kopplingsdon med en dragkula; Fig. 2 visar i större skala ett vertikalt tvärsnitt genom de i fig. 1 visade plattorna; Fig. 3a visar i planvy (i mindre skala) den vänstra av de mellanliggande plattorna i fig. 2, sedd från höger i fig. 2; Fig. 3b visar schematiskt en elektrisk givarkrets anbringad på plattan enligt fig. 3a; Fig. 4a visar i planvy en modifierad utföringsform av den i fig. 1 och 2 visade, mellanliggande plattan, vilken i detta fall är enkel och är försedd med en annan typ av givare; och Fig. 4b visar schematiskt en till plattan enligt fig. 4a hörande elektrisk givarkrets.

Det i fig, 1 visade kopplingsdonet 1 är monterat pà ett icke visat dragfordon och är försett med en dragkula 2, som är avsedd att lösbart kopplas till ett därtill anpassat kopplingsdon på ett icke heller visat släpfordon. Dragkulan 2 är medelst en hàllararm 3 fast förenad, lämpligen genom svetsning, med en rektangulär, första, styv hállarplatta 4. Denna hàllarplatta är tillsammans med en mellanliggande, plattformig sensoranordning 5 fästad vid en likaledes rektangulär, andra, styv hàllarplatta 6, vilken är monterad på dragfordonet medelst en hàllararm 7.

Plattorna 4, 5 och 6 har var och en tva genomgående hål 4a, 4b (4b ej synlig i figuren), 5a, Sb resp. Ga, 6b, genom vilka icke k visade dragbultar sträcker sig utmed respektive hálaxellinje A, B och är medelst muttrar àtdragna i monterat tillstànd, så att aa 10 15 20 25 30 35 464 374 plattorna anligger förspänt mot varandra (jämför fig. 2) under förmedling av distansorgan i form av lister 8a, Bb, 9a, Qb, 9c.

Hàlaxellinjerna A och B för dragbultarna ligger i ett horison- tellt symmetriplan för plattorna 4, 5, 6, varför de styva hállarplattorna 4 och 6 är begränsat svängbara relativt varandra (kring en horisontell axellinje som är vinkelrät mot axellinjer- na A och B) under inverkan av en vertikal kraftkomponent (pilen P i fig. 1) verkande pà dragkulan 2 och under böjning av en i sensoranordningen 5 ingående sensorplatta 10. I sensoranord~ ningen 5 enligt fig. 1 och 2 ingar även en direkt, d.v.s. utan förmedling av distansorgan, mot hàllarplattan 4 anliggande sensorplatta 11. Båda dessa sensorplattor 10, 11 består av ett material, som har väsentligt större elasticitet än de av stål framställda hàllarplattorna 4 och 6, nämligen av ett glasfiber- armerat epoxiplastlaminat, såsom normalt användes för kretskort. Även distanslisterna 8a, Bb, Qa, 9b och 9c består av sådant material och är fastlimmade vid sensorplattorna 10, 11.

På dragkulan 2 verkande horisontella dragkrafter (vinkelrätt mot pilen P i fig. 1) upptages däremot i huvudsak av de icke visade dragbultarna. Genom lämplig utformning av släpfordonets kopp- lingsdon kan de horisontellt verkande dragkraftkomponenterna fås att verka i det av axellinjerna A och B definierade horisontal- planet.

Distanslisterna Ba, 8b, Qa, Qb, 9c förlöper horisontellt (parallellt med planet genom axellinjerna A och B) och är så placerade, att då dragkulan utsättas för en nedàtriktad kraft, kommer den relativt elastiska sensorplattan 10 att utbojas i sin undre del, nedanför listen 9b, genom att listerna Bb och 9c trycker mot plattan fràn motsatta hall, sa att omradet i höjd med listen Bb närmar sig den ständigt plana sensorplattan 11 (vilken hàlles plan genom anliggningen mot den styva hållar- plattan 4). Samtidigt kommer sensorplattans 10 övre del, ovanför 464 374 listen Qb, att hållas väsentligen plan, eftersom listen Ba därvid släpper från hàllarplattan 6.

Om à andra sidan dragkulan 2 utsättes för en uppàtriktad kraft, kommer sensorplattans 10 övre del pà motsvarande sätt att utböjas i området för listen Ba i riktning mot den ständigt plana sensorplattan 11, under det att dess undre del hàlles väsentligen plan och liggande på konstant avstånd fràn sensor- plattan 11.

För att erhålla en dylik utböjning vid uppåt- resp. nedàtriktade krafter pà dragkulan 2 är således distanslisterna så placerade, att de på ena sidan om den böjbara sensorplattan 10 (till höger i fig. 2) är belägna dels centralt utmed en rak linje i området för de icke visade dragbultarna och hàllararmens 3 infästning i hállarplattan 4 (listen Qb), dels utmed de motstàende, med nämnda raka linje parallella kantpartierna av sensorplattan 10 (listerna 9a och Qc), och att de pà andra sidan om den böjbara sensorplattan 10 (till vänster i fig. 2) är belägna i tva mellanliggande områden, lämpligen mitt emellan nämnda raka_linje och resp. kantparti (listerna 8a och Bb).

I en alternativ utföringsform är även mellanrummet mellan hàllarplattan 4 och sensorplattan 11 försett med två distans- lister helt analogt med de i fig. 2 avbildade listerna 8a,8b.

Härvid kommer båda sensorplattorna 10, 11 att böjas av en vertikal kraftkomponent verkande pá dragkulan. I övrigt kommer funktionen att vara likadan.

Utböjningsrörelsen hos sensorplattan 10 avkännes i det (1 fig. 1, 2, 3a, Bb) visade utföringsexemplet medelst kondensator- plattor 10a, 11a resp. 10b, 11b liggande mitt för varandra i respektive utböjningsomràde. Dessa kondensatorplattor utgörs av metallbeläggningar anbragta pa sensorplattorna 10 och 11 och är anslutna till en elektrisk givarkrets, som nu skall beskrivas med hänvisning till fig. 3a och 3b. .se 10 15 20 25 30 35 464 374 I fig. 3a visas sensorplattan 10 sedd från höger i fig. 2, ehuru i mindre skala. Kondensatorplattorna 10a, 10b bildar tillsammans med de motstående, på den ständigt plana sensorplattan 11 anbragta kondensatorplattorna 11å, 11b två kondensatorer Ci och C2, vilkas kapacitanser är beroende av det inbördes avståndet mellan resp. plattpar 10a, 11a och 10b, 11b. Kondensatorerna C1 och C2 är, såsom framgår av fig. 3b, inkopplade i serie med varandra i en elektrisk givarkrets, vars ledare och komponenter är anbragta på den även som kretskort tjänande sensorplattan 10 (förutom kondensatorplattorna 10a, 10b är endast komponenterna OP, RF och CF utritade i fig. 3a). Alternativt kan givetvis givarkretsens komponenter anbringas på den ständigt plana sensorplattan 11.

Givarkretsen enligt fig. 3b består väsentligen av en oscillator- krets 12, som innefattar kondensatorerna C1 och C2, en opera- tionsförstärkare OP, en resistor Rp och en kondensator CF, vilka är inbördes kopplade enligt figuren, samt en till operationsför- stärkarens OP utgång ansluten monostabil vippa eller Schmitt- trigger 13 och ett làgpassfilter 14. Med hjälp av denna givar- krets 12-14 erhålles på oscillatorns 12 utgång en signal med en medelhög frekvens (ex.vis av storleksordningen 500 kHz), varvid denna frekvens är beroende av kvoten mellan kapacitansvärdena' för C1 och C2 och således av resp. kondensators plattavstånd och därmed av vertikalkraftkomponentens storlek och riktning (uppåt eller nedåt). Som exempel kan nämnas, att kapacitansvärdena kan variera från ca 100 pF i obelastat tillstånd till ca 120-130 pF vid maximal utböjning (under minskning av plattavstándet från ca 0,5 mm till ca 0,2 mm).

Genom att kvoten (C1/C2) mätes erhålles den fördelen, att temperatur- och fuktvariationer inverkar likartat på de båda kondensatorerna utan att påverka kvotvärdet. Anordningen är således tämligen okänslig för yttre miljöpåverkan. 464 374 Den av vertikalkraftkomponenten beroende frekvensen omvandlas i trigg- och làgpassfilterkretsarna 13, 14 till en likspänning, vilken efter kalibrering (i efterföljande detektorkretsar i en i ll dragfordonet placerad elektronisk instrumentdel) motsvarar vertikalkraftkomponentens storlek och riktning och vilken kan uttagas fràn sensorplattans 10 anslutningskontakter (jord, signal och spänningsmatning) via en icke visad kabel ansluten mellan sensoranordningen 5 och dragfordonets elsystem (med tillhörande instrument för presentation av vertikalkraftvärdet).

Givetvis kan sensorplattorna och distaneorganen anordnas pá annat sätt än det visade, under förutsättning att erforderlig böjning eller svängning av den rörliga sensorplattan uppnås (eventuellt kan även tva eller flera rörliga plattor anordnas), företrädesvis symmetriskt för särskiljning av uppåt- och nedåt- riktade krafter. Det är även möjligt att placera hàllarplattorna 4 och 6 med den mellanliggande sensoranordningen 5 orienterade horisontellt i dragkraftplanet, varvid dock dragbultarna utsättes för skjuvkrafter och därför maste dimensioneras med hänsyn härtill.

En alternativ givarkonstruktion visas i fig. 4a och éb, varvid sensorplattan 5' är tänkt att ersätta de båda plattorna 10, 11 i fig. 2 (ehuru med pà motsvarande sätt placerade distanslister Éa, Bb, 9a, Qb, 9c för likadan utböjning av plattans 5' övre och undre delar under inverkan av vertikalkraftkomponenten). Sensor- plattan 5' består liksom i den föregående utföringsformen av ett kretskortlaminat av glasfiberarmerad epoxiplast och är försedd med resistiva motståndselement R1 och R2, vilka utgörs av direkt pà sensorplattan utetsade metallfolieslingor och ingar i en bryggkoppling (fig. 4b) för avgivande av en utspänning Vut.

Denna utspänning Vut beror av plattans 5' böjning i omradet för respektive motstàndselement R1, R2, eftersom de senare ändrar sin resistans vid av plattans böjning orsakad töjning i de vertikalt förlöpande partierna, vilka lämpligen ligger relativt 10 15 20 464 374 tätt invid varandra. Även i detta fall mätes ett kvotvärde, nämligen R1/R2, så att vertikalkraftkomponentens storlek och riktning (uppåt eller nedåt) kan indikeras tillförlitligt med hjälp av bryggkopplingen i fig. 4b och efterföljande detektorkretsar i dragfordonets instrumentdel.

I stället för de utetsade metallfolieslingorna kan givetvis konventionella tràdtöjningsgivare anbringas på den böjliga plattan 5' eller däremot svarande, separata plattor pà ömse sidor om det av axellinjerna A, B (fig. 1) definierade planet. Även i övrigt kan den beskrivna kraftmätanordningen modifieras av fackmannen inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempel- vis kan sensoranordningen placeras mellan tvà hàllarplattor pá det till släpfordonet hörande kopplingsdonet. För erhållande av önskad rörelse hos sensorplattan är det även tänkbart att kombinera styva och relativt mjukelastiska distansorgan, så att sensorplattan svänges under inverkan av vertikalkraftkomponen- ten. Härvid utnyttjas företrädesvis kapacitiv mätning, t.ex. motsvarande fig. 3a och 3b.

Claims (13)

LU Lys 20 25 464 374 P A T E N T K R A V

1. Kraftmätanordning för mätning av vertikalkraftkomponenten (P) verkande pà ett kopplingsdon (1) mellan ett dragfordon och ett släpfordon, i synnerhet ett släpfordon med en enda hjulaxel, I) vilket kopplingsdon omfattar en kopplingsdel, såsom en dragkula (2), som är fast förenad med en första, styv hàllarplatta (4), vilken medelst fästorgan är fästad vid en motsvarande andra, likaledes styv hàllarplatta (6), som är monterad på drag- eller släpfordonet, företrädesvis på dragfordonet, k ä n n e - t e c k n a d a v att fästorganen mellan de bàda hållar- plattorna är placerade utmed en rak linje, och att en sensor- anordning (5) med minst en sensorplatta (10,11), företrädesvis av elastiskt material, är insatt mellan hàllarplattorna (4,6) med mellanliggande distansorgan (8a,8b,9a,9b,9c), vilka är så placerade, att hàllarplattorna (4,6) är begränsat inbördes elastiskt svängbara kring nämnda raka linje under inverkan av nämnda vertikalkraftkomponent och minst en sensorplatta (10) böjes eller svänges då hàllarplattorna svänges inbördes, varvid elektriska givarorgan (10a-11a,10b-11b) är anordnade att avkänna sensorplattans (10) böjning eller svängning för avgivande av en elektrisk signal motsvarande nämnda vertikalkraftkomponent.

2. Kraftmätanordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda raka linje gàr genom omradet för kopplingsdelens (2,3) infästning i nämnda första hàllarplatta (4).

3. Kraftmätanordning enligt krav 2,. k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda raka linje går genom en väsentligen horisontell symmetrilinje för de båda hàllarplattorna (4,6).

4. Kraftmätanordning enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d a v att de båda hàllarplattorna (4,6) är orienterade i ett väsentligen vertikalt plan. 10 15 20 25 30 35 464 374

5. Kraftmätanordning enligt något av kraven 1-4, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda raka linje förlöper väsentligen horisontellt mellan tvà motstàende kantpartier hos vardera hàllarplattan (4,6), sà att sensorplattan (10) pà respektive sida om nämnda raka linje utböjes eller utsvänges i beroende av huruvida vertikalkraftkomponenten (P) är uppåt- eller nedàtriktad.

6. Kraftmätanordning enligt krav 5, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda givarorgan (10a-11a,10b-11b;R1,R2) är placerade på ömse sidor om nämnda raka linje och att nämnda elektriska signal beror av kvoten mellan de av givarorganen avkända storheterna.

7. Kraftmätanordning enligt krav 5 eller 6, k ä n n e - t e c k n a d a v att distansorganen är placerade på vardera sidan om nämnda sensorplatta eller -plattor (10), nämligen pà så sätt, att pà ena sidan är första distansorgan (9a,9b,9c) belägna dels i området för nämnda raka linje, dels i området för nämnda kantpartier, och pà andra sidan är andra distansorgan (8a,8b) belägna i tva mellanliggande områden mellan den raka linjen och respektive kantparti.

8. Kraftmätanordning enligt något av föregående krav, k ä n-n e t e c k n a d a v att nämnda sensoranordning (5) omfattar dels minst en mot den ena hállarplattan (4) anliggande och således orörlig sensorplatta (11), dels minst en genom böjning eller svängning rörlig sensorplatta (10) som hàlles på avstånd från den orörliga sensorplattan (11) och från den andra hàllarplattan (6) medelst nämnda distansorgan (8a,8b,9a,9b,9c), varvid de mot varandra vända sidorna hos de rörliga och orörliga sensorplattorna (10,11) är försedda med kondensatorplattor, (10a-11a,10b-11b), vilkas inbördes avstånd varierar med nämnda vertikalkraftkomponent (P) och vilka utgör nämnda givarorgan. 464 374 10

9. Kraftmätanordning enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda kondensatorplattor (10a,10b,11a,11b) utgörs av metallbeläggningar på nämnda sensorplattor (10,11).

10. Kraftmätanordning enligt nagot av kraven 1-7, k ä n n e t e c k n a d a v att minst en sensorplatta (5') är böjlig och är försedd med minst ett resistivt motstándselement (R1,R2), som utgör nämnda givarorgan och som fungerar såsom töjningsgivare under böjpàkänning av sensorplattan.

11. Kraftmätanordning enligt krav 10, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda motstàndselement sensorplattan (5') utetsad metallfolieslinga.

12. Kraftmätanordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a d a v att nämnda minst en sensorplatta och/eller nämnda distansorgan består av ett fiberarmerat epoxiplastlaminat.

13. Kraftmätanordning enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c_k n a d a v att minst en i sensoranordningen ingående sensorplatta även tjänar som kretskort för elektriska kretsorgan anslutna till nämnda elektriska givarorgan.