TWI280207B - Intelligent chassis mechanism with strain detecting - Google Patents

Description

1280207 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與車輛之人工智慧科技有關，更詳而言之是 指結合一種具應變感測功能之智慧型車架機構於車輛之微 電腦科技。 5 【先前技術】 車輛是已具有百年發展歷史之大眾化交通工具，其造 型及功能方面，隨著現代科技文明之進步，使得機械與微 電腦科技之結合，而朝向智慧化機械之發展；但是，車輛 10之車架為車身之主體結構，更為主要支撐強度之結構體， 卻一直沒有突破性之功效被發明出來。 就應變感測功能方面而言，如美國專利3,934,663 號’’Attachment device for a gauge”，係直接將感測器裝設於 座椅下，其僅是用以量測駕駛員的重量，或者裝置於量具 15上，用以量測車重，惟，此種習用技術皆未能精確的結合 車架特性，且不能充分發揮應力或應變感測器之量測功 效，更無法讓汽車產生智慧之功效。 因此如何配合人工智慧技術成為具高感觸能力之車 輛，用以快速反應並提供車輛在任何狀況下之應力 變化， 如車重、胎壓、衝擊、溫度、車輪定位等，實為車輛工業 界待研究的方向。 【發明内容】 因此，本發明之主要目的乃在於提供一種具應變感測 4 1280207 機1冓’可，微電腦人工智慧技術以判 又 /，彳足而獲得一種低成本的智慧型車架。 發/月之另主要目的乃在於提供一種結合微電腦人 =曰心技就人智慧車輛，可躺車輛所受力之應變方 =大小，並提供f訊給車輛所配備之微電腦，使人工智 慧車輛變成更有智慧。 糾/Ϊ以Ϊ成上述之目的，本發明所提供之一種具應變感 月<=*之9慧型車架機構，係具有_車架主體以及一個以 t之應力Τ'應變感測器，故可量測該車架主體於各該應 10 感測器所設置位置之受力應變方向及大小，使成 =成本的智慧型車架；因此本發明更提供—種裝置有微 ，腦之人工智慧車輛’可將所感測之應力應變數據傳送至 微電腦處理後以顯示器顯示，作為車輛狀況之分析判斷。 15【實施方式】 〆以下茲列舉本發明之較佳實施例，並配合下列圖式 泮細說明於後，其中： 為應 第-圖係本發明第—較佳實施狀結構側視圖 用於四輪車之具體實施例。 20 帛=圖係上述第一較佳實施例之結構上視圖。 第三圖係上述第-較佳實施例之裝置示意圖。 第四圖係上述第一較佳實施例之應力—應變感測器之 感測電路裝置示意圖。 第五圖係本發明第二較佳實施例之裝置示意圖。 5 1280207 第六圖係上述第二較佳實施例之應力一應變感測器之 感測電路裝置示意圖。 請參閱如第一及第二圖所示之，為本發明第一較佳實 5施例之人工智慧車輛1之機械結構，該車輛1係包覆有一 車架10，且該車架10上設有四個輪胎支撐架承座101、 102、103、104以供各輪胎支撐架2〇1、202、203、204設 置各個輪胎21、22、23、24，使各該輪胎21、22、23、24 經由各該輪胎支撐架承座201、202、203、204承受整車之 10重量，各該輪胎支撐架承座101、102、103、104上更對應 各設有一應力一應變感測器11、12、13、14，使該車架10 本身成為一個大型之應變感測元件，當該車架10於穩定狀 況下承受各該輪胎21、22、23、24所傳來之反作用力時， 各該應力一應變感測器11、12、13、14可快速的反應此穩 15定狀況時之應變量，請參閱第三圖所示，各該應力一應變 感測器11、12、13、14即以無線傳輸之方式傳遞應變數據 (XI、X2、X3、X4)給微電腦處理裝置30 ; 另請參閱第四圖所示，為該應力一應變感測器U之感 測電路110裝置示意圖，此電路形式為一般惠氏電橋 20 (Wheatstone Bridge)式電路之應用，包含有一應變計lu (strain meter)形成之可變電阻、一溫度補償應變計 形成之另一可變電阻及二固定電阻R1、R2，該溫度補償應 變計112係設於一塊與該車架1〇為相同材質之材料上，因 此該溫度補償應變計112可補償環境溫度對該感測電路11〇 6 1280207 該!力-應變感測器11能不受環境溫 二女:* ·里'·所叹位置處該車架10之變形量；當缺 5 X3 ，力—應變感測器〜2、"、Μ皆為相同之裝;； ^因此於各個不同位置㈣應產生應魏據（Μ、幻、 存之 、Χ4)，以提供該微電腦處理裝置％計算演化並記錄儲 故，當車輛位於穩定狀況時，各量測點會產生上述之 基準應變數據（X卜X2、χ3、X4)，此一基準應變值為起 始值，又當該車架10於另外不同的溫度及負載狀況下時， 1〇各量測點會產生另一應變值（χΓ、χ2,、χ3,、χ4，），該微 電腦處理裝置30即將接受到此組應變量之數據與預先=存 之基準應變值>料比對判定’就可以用來量測該車輛1於 任何狀況下之變化，並於顯示器40顯示狀況訊息予使用者； 若以某一造型機種車重變化為例，當該車架1〇之各該 15輪胎支撐架承座101、102、103、104傳送整車重量至各該 應力一應變感測器11、12、13、14時，即反應產生車重之 基準應變數據（XI、X2、X3、X4)，以此作為起始值，當 整車重量變動時，各量測點會立即反應產生不同的應變值 (X1’、X2’、X3’、X4’），這些值的變化量經由實驗記錄後， 就成為該·^造型機種的基本重S~^應變數據，再於該微電 腦處理裝置30建立此重量一應變數據表，如此就能成為一 種智慧型商品，故應用來顯示任何時候此一造型機種的車 重數據； 若以局部重量變化為例，當車身重量不是很平均的分 7 1280207 佈於各該輪胎21、22、23、24，而是偏向某一位置時，某 一量測點之變形量會很大，其餘各點會顯示不同比例變形 量之應變模式，藉由此種不同型態之應變模式能判斷重量 增加之分佈狀況，因此該車架10能被應用來量測車上各個 5不同位置之重量分佈；通常之應變感測器係具有量測方向 性，也就是說，各該應力一應變感測器11、12、13、η只 能正確量測出一個方位之應變量，為了更精確的量測出各 個方位之形變量，以各量測點能配合不同角度而安裝多個 之應力一應變感測器為最佳，故各該輪胎支撐架承座1〇1、 ίο 102、103、104上亦可同時設有三個應力—應變感測器，使 成為以直角座標系（Cartesian coordinate)之三個相互垂直 X、Y及Z方向設置之各應力一應變感測器，因此使該車架 10具有更為精確細緻之應變感測功能； 若以胎壓變化為例，當胎壓不足時，由於不同之各該 is輪胎21、22、23、24之胎壓變化會對各該輪胎支撐架承座 101、102、103、104產生不同之受力方向角度差，故各該 應力一應變感測器11、12、13、14能判斷胎壓值之變化， 因此使該車輛1能顯示胎壓不足之功能； 若以車輪定位功能為例，當車輪定位不平衡，也就是 2〇各該輪胎21、22、23、24定位有偏差時，該車架1〇兩側 會受到各該輪胎支撐架承座101、102、1〇3、1〇4傳來不對 稱之力，而產生某一程度之扭曲變形，如此即會在各量測 點產生另一種型態之應變模式，故藉由各該應力一應變感 測器11、12、13、14之多點量測，可偵測出該車架1〇之 8 1280207 左右車輪定位之不平衡量； 若以車身之受衝擊狀況為例，當車身某一側受到緩 之壓迫時，雖然類似局部車重增加的狀況，但由於有側ς 的車重方向分力存在，故各該應力—應變感測器u、η、 5 13、Η顯示的應變模式會不同於車重增加之應變模式，而 偵測出某一點受到壓迫之應變模式，當然若衝擊為瞬間之

麗迫更备易被偵測出來；至於行駛狀況中之路面衝擊時， 會產生瞬間快速變化之衝擊力，而部分車輪因為為懸空之 狀態而對該車架10產生拉力，因此產生一種特定型態之應 10變模式而被辨別出來； _另外對於溫度補償魏上，村如第五騎示本發明 第二較佳實施例之人工智慧車輛2，其結構係同於上述第一 較佳實施例，該車架1()於各該輪胎支據架承座⑼、102、 ⑽、104上設置有各應力—應變感測器51、52、53、54， 15且該車架1G上另單職有針對環境溫度影響而應變之一溫 度量測:應變感測計55，故各該應力—應變感測器5卜52、 53、54為不具溫度補償功能之感剛元件，請參閲第六圖所 =之其中一該應力—應變感測器51之感測電路510裝置示 =圖，此惠氏電橋式電路僅包含有一應變計511形成之可 2〇變電阻及三固定電阻R卜R2、R3，可反庳合時、、田产下之變 =應變量’當然糾三組之各該應力—應^；752、53、 亦為相同之裝置，因此各該應力-應變感測器51、52、 4即產生炎雜溫度效應之應變數據（XI”、χ2”、、 Χ4 )’至於該溫度量測—應變感測計55係用以補償計算環 9 1280207 境溫度變化對該車輛所產生之變形變化量，故產生另一溫 度補㈣之應變數據（X5)，因此藉由與該微電腦處理震置 30内已建立之標準數據比較，各該應力—應變感測器、 52、53、54便可忠實反應所設量測點之溫度變化對該車架 5 10之影響’進-步轉丨車身所受魏溫度影響之變化值。 因此使用者可隨時掌握任何時候之整車重量變化，或 某一方位側邊之局部重量變化，或某一輪胎之胎壓變化二 或車身某一侧之受壓迫（例如衝擊）狀況，或車輪定位不 平衡之狀況，及其車外溫度變化狀況等等；故本發明所提 10供^人工智慧車輛係可具有感測能力，並將所感測之數據 傳送至微電腦處理，作為車輛當時狀況之計算與判別，之 後以顯不器顯示，使得車輛成為更有智慧能力的機器。 上述所提及之該應變計1U亦可以壓電晶體 (piezoelectric crystal)製成之壓電計（pjez〇 meter)所取 15代，具有同樣感測應力與應變之功能；至於該微電腦處理 裝置30所用以接收應變數據的方式亦不限於無線傳輸，而 y用有線電路配置的連接達同樣之功效；當然本發明更不 ，限於車輛的種類，因為車架所裝設之應力一應變感測器 係針對各輪胎之應力偵測而發揮功效，故自單輪車至四輪 2〇車以至多輪之車輛，所有裝設有微電腦處理裝置的車種皆 可適用本發明之智慧型車架，使之成為高度智慧之人工智 慧車輛。 唯，以上所述者，僅為本發明之較佳可行實施例而已， 故舉凡應用本發明說明書及申請專利範圍所為之等效結構 1280207 變化，理應包含在本發明之專利範圍内。

11 1280207 【圖式簡單說明】 第一圖係本發明第一較佳實施例之結構側視圖，為應 . 用於四輪車之具體實施例。 第二圖係上述第一較佳實施例之結構上視圖。 ' 5 第三圖係上述第一較佳實施例之裝置示意圖。 第四圖係上述第一較佳實施例之應力一應變感測器之 感測電路裝置示意圖。 • 第五圖係本發明第二較佳實施例之裝置示意圖。 第六圖係上述第二較佳實施例之應力一應變感測器之 10感測電路裝置示意圖。 12 1280207 【主要元件符號說明】 1人工智慧車輛 ίο車架 101、102、103、104輪胎支撐架承座 11、12、13、14應力一應變感測器 ^ 5 110感測電路 111應變計

Rl、R2固定電阻 112溫度補償應變計 • 2(U、202、203、204 輪胎支撐架 21、22、23、24 輪胎 ίο 30微電腦處理裝置 40顯示器 (XI、X2、X3、X4)應變數據 2人工智慧車輛 5卜52、53、54應力一應變感測器 510感測電路 511應變計 is Rl、R2、R3固定電阻 55溫度量測一應變感測計 ^ (ΧΓ，、X2”、X3”、X4”、X5)應變數據 13

Claims (1)

1280207 十、申請專利範圍： 1 ·一種具應變感測功能之智慧型車架機構，係具有： 一車架主體，係包含有一個以上之輪胎支撐架承座， ， 各該輪胎支撐架承座分別供以架設各輪胎，使各該輪胎經 由該輪胎支撐架承座承受整車之重量；以及， 5 一個以上之應力一應變感測器，係裝設於各該輪胎支 v 撐架承座，用以量測該車架主體於各該應力一應變感測器 所設置位置之受力應變方向及大小，並因此產生各該應 • 力一應變感測器所量測之應力應變數據。 2 ·依據申請專利範圍第1項所述之一種具應變感測 10功能之智慧型車架機構，其中該應力一應變感測器為一應 變計。 3·依據申請專利範圍第1項所述之一種具應變感測 功月b之智慧型車架機構，其中該應力一應變感測器為一壓 電計，係以壓電晶體所製成。 15 4 ·依據申請專利範圍第1項所述之一種具應變感測 m 功能之智慧型車架機構，其中各該應力一應變感測器為惠 - 氏電橋式電路所構成，且該惠氏電橋式電路中即包含一應 變計形成之可變電阻。 5 ·依據申請專利範圍第4項所述之一種具應變感測 2〇功能之智慧型車架機構，其中該惠氏電橋式電路中更包含 一溫度補償應變計形成之可變電阻，該溫度補償應變計係 設於一感測基座上，該感測基座則與該車架主體為相同之 材質。 6·依據申請專利範圍第1項所述之一種具應變感測 1280207 功能之智慧型車架機構，其中 測一應變感测計，以產吐切疮、±、於^_更裝叹有，皿度里 /皿度里f—應變感測計储於—感測基座上，該感測基座 則與该車架為相同之材質。 之、 7 ·依據申料利翻第w所述之 :尬之智f型車架機構，其中各該輪胎支撐架 有個以上之该應力一應變感測器。 /·依據_請專利範圍第7項所述之-種具應變感測 功此之智慧型車架機構’其中各該輪胎支撐座上裝設有三 麵應力-應變感測器，係為以直角座標系之三個相互垂 直方向设置之各該應力—應變感測器。 9 · 一種裝置有微電腦之人工智慧車輛，係具有·· 一車架； 一個以上之輪胎，設置於該車架上，使各該輪胎承受 15整車之重量；以及， 一個以上之應力一應變感測器，係對應於各該輪胎而 ，置於該車架上，用以量測該車架於各該應力—應變感測 器所設置位置之受力應變方向及大小，並將所感測之應力 應灸數據傳送至微電腦處理後以顯示器顯示，作為車輛狀 •20 況之分析判斷。 1 0 ·依據申請專利範圍第9項所述之人工智慧車 輛’其中各該應力一應變感測器為應變計。 1 1 ·依據申請專利範圍第9項所述之人工智慧車 輛’其中各該應力一應變感測器為壓電計，係以壓電晶體 15 1280207 所製成。 12 輛，其巾各賴狀人工智慧車 成，且該纽電料電橋式電路所構 阻。 飞4路中即包含一應變計形成之可變電 虹，2㈣依射請專利範圍第12項所述之人工智慧車 成之二ΐΓ氏電ί式電路中更包含—溫度補償應變計形 ^ 'r “a ’該溫度顺騎計係麟測基座上， 该感測基座則與該車架為相同之材質。 10 14·依據申請專利範圍第9項所述之人工智慧車 輛，其中該車架上更裝設有—溫度量測—應變感測計，以 產生溫度補償作用之應變數據，且該溫度量測一應變感測 計係設於一感測基座上，該感測基座則與該車架為相同之 材質。 15 1 5 ·依據申請專利範圍第9項所述之人工智慧車 輛，該應力一應變感測器之數量係相同或大於該輪胎數目。 1 6 ·依據申清專利範圍第15項所述之人工智慧車 輛’ d車架係對應於各該輪胎裝設各有三個該應力—應變 感測器’係為以直角座標系之三個相互垂直方向設置之各 20 該應力一應變感測器。 1 7 ·依據申請專利範圍第9項所述之人工智慧車 輛，其中該車架將感測之應力應變數據傳送至微電腦的方 式，係以無線傳輸之傳遞方式。 1 8 ·依據申請專利範圍第9項所述之人工智慧車 16 1280207 輛，其中該車架將感測之應力應變數據傳送至微電腦的方 式，係以有線電路傳輸之傳遞方式。

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