TWI576569B

TWI576569B - 車輛載重計量裝置

Info

Publication number: TWI576569B
Application number: TW104101785A
Authority: TW
Inventors: 徐孟飈; 徐泳龍
Original assignee: 金宙科技有限公司
Priority date: 2015-01-20
Filing date: 2015-01-20
Publication date: 2017-04-01
Also published as: TW201627639A

Description

車輛載重計量裝置

一種計重裝置，尤其是一種車輛載中計重裝置

現有車輛為避免過度承載重物而產生安全上的疑慮，會在車輛上透過人工方式裝設一可攜帶的地磅秤，藉以監測車輛的載重情形，然而，現有車輛僅能在靜止狀態進行載重偵測，而無法於行進中即時地提供車輛的載重變化情形，且於檢測後需在該地磅秤進行拆卸，因此，現有量測車輛載重的方式，不僅使用上較為不便，且無法及時地進行載重偵測，有其需要加以改進的地方。

本發明有鑑於現有車輛載重的方式於實際使用時的缺失及不足，經過不斷的試驗與研究，終於發展出一種能改進現有缺失之本發明，本發明車輛載重計量裝置，僅需安裝於車輛懸吊系統的彈性支撐裝置上，即可在不需人工量測的情況下，即時且自動地監測車輛的載重情形，並將其量測後的結果以信號傳遞的方式記錄於一行車紀錄器中，或者經由通訊網路將量測數據集中儲存於一資料中心，以便進行物流管理。

基於上述目的，本發明所運用的技術手段係在於提供一車輛載重計量裝置，其係裝設於一車輛懸吊系統的彈性支撐裝置上而介於兩支撐板間，該車輛載重計量裝置設有一位移傳感模組、一訊號處理/傳送模組及一訊號接收/處理模組，其中：該位移傳感模組設有數個分別與該車輛懸吊系統各彈性支撐裝置相結合的位移傳感器，各位移傳感器與相對應彈性支撐裝置的兩支撐板相結合，藉以感測相對應彈性支撐裝置兩支撐板上、下兩端的位移量；該訊號處理/傳送模組與該位移傳感模組相連接，將該位移傳感模組各位移傳感器所量測到位移量進行訊號處理及訊號的傳送；以及該訊號接收/處理模組與該訊號處理/傳送模組相連接，藉以將該訊號處理/傳送模組的訊號進行接收、處理與彙整。

如前述之車輛載重計量裝置，其中該訊號處理/傳送模組與該訊號接收/處理模組之間，以有線方式進行訊號的傳送及接收。

如前述之車輛載重計量裝置，其中該訊號處理/傳送模組與該訊號接收/處理模組之間，以無線方式進行訊號的傳送及接收。

如前述之車輛載重計量裝置，其中各位移傳感器設有一固定件、一活動件及一感測模組，該固定件與相對應彈性支撐裝置位於下方的下支撐板相結合，而該活動件與該相對應支撐裝置位於上方的上支撐板相結合，且可移動地與該固定件相結合，該感測模組則位於該固定件及該活動件之間，藉以感測該活動件相對該固定件移動的位移量。

如前述之車輛載重計量裝置，其中各位移傳感器為一壓力式位移傳感器，該固定件為一開口朝上的中空管體，該活動件為一開口朝下且套設於該固定件上的中空管體，該感測模組設有一壓力變送器、一儲油盒及一連接軟管，該壓力變送器固設於該固定件內，該儲油盒固設於該活動件內且儲存一油體，該連接軟管與該壓力變送器及該儲油盒相連接，當車輛載中產生變化時，其彈性支撐裝置會產生變形，使該壓力變送器對應該儲油盒之位置產生變化，從而產生一壓力的大小變化，經由該壓力的變化換算出該活動件相對該固定件的移動量。

如前述之車輛載重計量裝置，其中各位移傳感器為一壓力式位移傳感器，該固定件為一開口朝上的中空管體，該活動件為一開口朝下且套設於該固定件上的中空管體，該感測模組設有一壓力變送器、一波紋管、一連通導管及一壓桿頭，該壓力變送器固設於該固定件內，該波紋管設於該壓力變送器上且位於該固定件中，該連通導管設於該固定件中且與該壓力變送器相結合，該感測模組於波紋管及該連通導管間設有一油體，該壓桿頭固設於該活動件中且朝向該固定件並與該波紋管相抵靠，當車量載重產生變化時，該波紋管產生變形，使位於該波紋管及該連通導管間的油體產生流動，改變該連通導管中的油體液面高度，使該壓力變送器的測量數值產生變化，從而可換算出該活動件相對該固定件的移動量。

如前述之車輛載重計量裝置，其中各位移傳感器也可以為一超音波式位移傳感器，該固定件為一開口朝上的中空管體，該活動件為一開口朝下且套設於該固定件上的中空管體，該感測模組設有一超音波換能器及一反射鏡，該超音波換能器固設於該固定件內，該反射鏡固設於該活動件內且朝向該超音波換能器，該超音波換能器朝該反射鏡發射一超音波，並接收該反射鏡的反射超音波，經由該超音波換能器接收該反射鏡的反射超音波，換算出該活動件相對該固定件的移動量。

如前述之車輛載重計量裝置，其中各位移傳感器也可以為一磁致伸縮式位移傳感器，該固定件為一直立式的波導管，該波導管內設有一敏感元件，該活動件為一套設於該固定件上的中空磁環，該感測模組設有一磁致位移傳感器，其中該磁致位移傳感器固設於該固定件的底端，於感測時係利用磁致伸縮原理，該波導管因該磁致伸縮原理產生一應變機械波脈衝信號，透過測量該應變機械波脈衝信號的傳輸時間，測量出該活動件相對該固定件的移動量。

如前述之車輛載重計量裝置，其中各位移傳感器也可以為一差動感應線圈式位移傳感器，該固定件為一開口朝上的中空管體，該活動件為一伸入該固定件中的可動感應棒，該可動感應棒的頂端與該上支撐板相結合，該感測模組設有一套設管及數個感應線圈，其中該套設管套設於該可動感應棒的外部，而各感應線圈環繞設於該套設管的外部，該感測模組由該上支撐板朝該下支撐板方向依序於該套設管上設有三個感應線圈，其中位於中間的感應線圈係用以產生一激勵作用，藉以使上、下的感應線圈產生感應振盪。

如前述之車輛載重計量裝置，其中各位移傳感器也可以為一電容式位移傳感器，該固定件為一開口朝上的中空管體，該活動件為一伸入該固定件中的感應棒，該感應棒的頂端與該上支撐板相結合，該感應棒的外表面塗佈一絕緣膜，使該感應棒為一電容接地極，且該感應棒貫穿設有至少一電容接地極，該感測模組設有一上套設管、一下套設管及一電介質，其中該上、下套設管分別套設於該感應棒的外部且設有兩上、下排列的電容，而該電介質設於兩電容內且包覆該感應棒。

如前述之車輛載重計量裝置，其中各位移傳感器可進一步為一激光式位移傳感器、一霍爾式位移傳感器、一光電式位移傳感器、一磁敏式位移傳感器或一渦流式位移傳感器等形式，亦即能量測各彈性支撐裝置兩支撐板間位移量的位移傳感器，應屬於本發明揭示的技術特徵。

如前述之車輛載重計量裝置，其中該訊號處理/傳送模組與該訊號接收/處理模組之間，以有線或無線方式進行訊號的傳送及接收。

如前述之車輛載重計量裝置，其中該訊號處理/傳送模組與該位移傳感模組同組成一體或者由導線相連接。

如前述之車輛載重計量裝置，其中該訊號接收/處理模組為一車載儀、一儀表盒或者一車輛的全球定位系統。

藉由上述的技術手段，本發明的車輛載重計量裝置，在使用時僅需將該位移傳感模組的各位移傳感器，裝設於一車輛各彈性支撐裝置的兩支撐板之間，即可透過各位移傳感器量測兩相對應支撐板間的位移量，進一步透過所量測到的位移量推算出車輛的載重，再經由該訊號處理/傳送模組及該訊號接收/處理模組間訊號的傳送及接收，即可方便地讓駕駛、管控中心或物流管理資料中心，清楚且準確地取得該車輛的載重情形，再者，車輛於載重量測後不需再進行拆裝，使用上相對現有地磅秤來得方便，並且因不需進行拆裝，因此，使用者可即時且隨時地取得車輛的載重情形，提供一方便使用、即時監測及管理的車輛載重計量裝置。

10‧‧‧位移傳感模組

11‧‧‧位移傳感器

12‧‧‧固定件

13‧‧‧活動件

14‧‧‧感測模組

12A‧‧‧固定件

13A‧‧‧活動件

14A‧‧‧感測模組

141A‧‧‧壓力變送器

142A‧‧‧儲油盒

143A‧‧‧連接軟管

12B‧‧‧固定件

13B‧‧‧活動件

14B‧‧‧感測模組

141B‧‧‧壓力變送器

142B‧‧‧波紋管

143B‧‧‧連通導管

144B‧‧‧壓桿頭

145B‧‧‧閥體

12C‧‧‧固定件

13C‧‧‧活動件

14C‧‧‧感測模組

141C‧‧‧超音波換能器

142C‧‧‧反射鏡

12D‧‧‧固定件

13D‧‧‧活動件

14D‧‧‧感測模組

12E‧‧‧固定件

13E‧‧‧活動件

14E‧‧‧感測模組

141E‧‧‧套設管

142E‧‧‧感應線圈

12F‧‧‧固定件

121F‧‧‧防撞件

13F‧‧‧活動件

14F‧‧‧感測模組

141F‧‧‧上套設管

142F‧‧‧電介質

143F‧‧‧電容

144F‧‧‧電容

145F‧‧‧下套設管

30‧‧‧訊號接收/處理模組

40‧‧‧彈性支撐裝置

41‧‧‧下支撐板

42‧‧‧上支撐板

121‧‧‧過渡支架

圖1是本發明車輛載重計量裝置裝設於一車輛懸吊裝置之彈性支撐裝置上的立體外觀示意圖。

圖2是本發明車輛載重計量裝置的第一較佳實施例的剖面側視圖。

圖3是本發明車輛載重計量裝置的第二較佳實施例的剖面側視圖。

圖4是本發明車輛載重計量裝置的第三較佳實施例的剖面側視圖。

圖5是本發明車輛載重計量裝置的第四較佳實施例的剖面側視圖。

圖6是本發明車輛載重計量裝置的第五較佳實施例的剖面側視圖。

圖7是本發明車輛載重計量裝置的第六較佳實施例的剖面側視圖。

圖8是本發明車輛載重計量裝置的第六較佳實施例的電路配置示意圖。

圖9是本發明車輛載重計量裝置第一較佳實施例的變化實施例的側視圖。

圖10是本發明車輛載重計量裝置第一較佳實施例的變化實施例的側視圖。

以下配合圖式及本發明之較佳實施例，進一步闡述本發明為達成預定發明目的所採取的技術手段，請配合參看如圖1所示，本發明所提供的車輛載重計量裝置，主要係裝設於一車輛懸吊系統的各彈性支撐裝置40上而介於兩支撐板41、42間，該車輛載重計量裝置設有一位移傳感模組10、一訊號處理/傳送模組(圖中未示)及一訊號接收/處理模組30，其中：前述之位移傳感模組10設有數個分別與該車輛懸吊系統各彈性支撐裝置40相結合的位移傳感器11，亦即該位移傳感模組10設有數量與該車輛吊系統彈性支撐裝置40數量相同的位移傳感器11，其中各位移傳感器11與相對應彈性支撐裝置40的兩支撐板41、42相結合，藉以感測相對應彈性支撐裝置40兩支撐板41、42上、下兩端的位移量。舉例說明，兩支撐板41、42間的距離可能介於200~350公厘(mm)之間，各位移傳感器11設有一固定件12、一活動件13及一感測模組14，該固定件12與該活動件13可相互移動結合，該固定件12與相對應彈性支撐裝置40位於下方的支撐板41(以下稱為下支撐板)相結合，而該活動件13與該相對應支撐裝置40位於上方的支撐板42(以下稱為上支撐板)相結合，且可移動地與該固定件12相結合，該感測模組14則位於該固定件12及該活動件13之間，藉以感測該活動件13相對該固定件12移動的位移量，以下就本發明位移傳感器11較佳實施例進行說明。

請參看如圖2所示，本發明位移傳感器11第一較佳實施例為一壓力式位移傳感器，其中該固定件12A為一開口朝上的中空管體，該活動件13A為一開口朝下且套設於該固定件12A上的中空管體，該感測模組14A設有一壓力變送器141A、一儲油盒142A及一連接軟管143A，其中該壓力變送器141A固設於該固定件12A內，該儲油盒142A固設於該活動件13A內且儲存一油體，該連接軟管143A與該壓力變送器141A及該儲油盒142A相連接，於感測時當該彈性支撐裝置40的上支撐板42因車輛載重而相對該下支撐板41移動時，透過該活動件13A會隨著上支撐板42移動的方式，使該儲油盒142A隨著該活動件13A而相對該壓力變送器141A產生位移，使該壓力變送器141A對應該儲油盒142A之位置產生一壓力的大小變化，經由該壓力的變化可換算出該活動件13A相對該固定件12A的移動量，亦即該上支撐板42相對該下支撐板41的位移量，進而由感測到的位移量回推車輛的載重值，例如，當車輛重量增加時，降低該儲油盒142A的高度，使該壓力變送器141A感測到的該壓力較小；反之，當車輛重量減輕時，升高該儲油盒142A的高度，是該壓力變送器141A感測到的該壓力較大。

請參看如圖9所示，該位移傳感器11可不包含該活動件13A及該固定件12A，使該儲油盒142A直接與該上支撐板42連接，該壓力變送器141A直接與該下支撐板41連接，使該儲油盒142A及該壓力變送器141透過該連接軟管143A形成錯位連接，如此也可達到前述的感應功效。

請參看如圖10所示，該位移傳感器11進一步包含至少一過渡支架121，該儲油盒142A及/或該壓力變送器141A透過該過渡支架121與該上支撐板42及/或該下支撐板41連結，使該儲油盒142A及該壓力變送器141A具有安裝位置的可變化性，而非受限於該上支撐板42或該下支撐板41之位置。透過該過渡支架121使該儲油盒142A隨著該上支撐板42移動，使該儲油盒142A隨著該活動件13A而相對該壓力變送器141A產生位移。

請參看如圖3所示，本發明位移傳感器11第二較佳實施例為一壓力式位移傳感器，其中該固定件12B為一開口朝上的中空管體，該活動件13B為一開口朝下且套設於該固定件12B上的中空管體，該感測模組14B設有一壓力變送器141B、一波紋管142B、一連通導管143B及一壓桿頭144B，其中該壓力變送器141B固設於該固定件12B內，該波紋管142B設於該壓力變送器141B上且位於該固定件12B中，該連通導管143B設於該固定件12B中且與該壓力變送器141B相結合，該感測模組14B於波紋管142B及該連通導管143B間設有一油體，該連通導管143B在遠離該壓力變送器141B的一端設有一閥體145B，該壓桿頭144B固設於該活動件13B中且朝向該固定件12B並與該波紋管142B相抵靠，當該彈性支撐裝置40的上支撐板42因車輛載重而相對該下支撐板41移動時，透過該活動件13B會隨著上支撐板42移動的方式，會使該壓桿頭144B壓抵該波紋管142B，使該波紋管142B產生變形。當該波紋管142B產生變形時，位於該波紋管142B及該連通導管143B間的油體會產生流動，進而改變該連通導管143B中的油體液面高度，使該壓力變送器141B換算出該活動件13B相對該固定件12B的移動量，亦即該上支撐板42相對該下支撐板41的位移量，進而由感測到的位移量回推車輛的載重值。進一步地，該壓桿頭144B於該活動件13B可直接接觸該波紋管142B時，可省略該壓桿頭144B之使用。

請參看如圖4所示，本發明位移傳感器11第三較佳實施例為一超音波式位移傳感器，其中該固定件12C為一開口朝上的中空管體，該活動件13C為一開口朝下且套設於該固定件12C上的中空管體，該感測模組14C設有一超音波換能器141C及一反射鏡142C，其中該超音波換能器141C固設於該固定件12C內，該反射鏡142C固設於該活動件13C內且朝向該超音波換能器141C，於感測時該超音波換能器141C朝該反射鏡142C發射一超音波，當該彈性支撐裝置40的上支撐板42因車輛載重而相對該下支撐板41移動時，透過該活動件13C會隨著上支撐板42移動的方式，使該反射鏡142C隨著該活動件13C而相對該超音波換能器141C產生位移，經由該超音波換能器141C接收該反射鏡142C的反射超音波，可換算出該活動件13C相對該固定件12C的移動量，亦即該上支撐板42相對該下支撐板41的位移量，進而由感測到的位移量回推車輛的載重值。本實施例之該超音波換能器141C可相應置換為光輸出形式的距離位移傳感器，透過感應光線行經路徑的長度改變，換算位移量。

請參看如圖5所示，本發明位移傳感器11第四較佳實施例為一磁致伸縮式位移傳感器，其中該固定件12D為一直立式的波導管，該波導管內設有一敏感元件，該敏感元件由一特殊的磁致伸縮材料所製成，該活動件13D為一套設於該固定件12D上的中空磁環，該感測模組14D設有一磁致位移傳感器，其中該磁致位移傳感器固設於該固定件12D的底端，於感測時係利用磁致伸縮原理，通過兩個不同磁場相交產生一個應變脈衝信號的方式進行量測，其中該磁致位移傳感器會產生一電流脈衝，該電流脈衝會在該波導管內傳輸，進而在該波導管外產生一個圓周磁場，當該彈性支撐裝置40的上支撐板42因車輛載重而相對該下支撐板41移動時，透過該磁環會隨著上支撐板42移動的方式，由於磁致伸縮的作用，波導管內會產生一個應變機械波脈衝信號，這個應變機械波脈衝信號以固定的聲音速度傳輸，會被該磁致位移傳感器偵測到，其中由於該應變機械波脈衝信號在波導管內的傳輸時間和該磁環與磁致位移傳感器之間的距離成正比，因此透過測量一傳輸時間，即可精確地量測該活動件相對該固定件12D的移動量，亦即該上支撐板42相對該下支撐板41的位移量，進而由感測到的位移量回推車輛的載重值。

請參看如圖6所示，本發明位移傳感器11第五較佳實施例為一差動感應線圈式位移傳感器，其中該固定件12E為一開口朝上的中空管體，較佳的，該中空管體12E於頂部及底部分別設有一橡膠材質的防撞件121E，該活動件13E為一伸入該固定件12E中的可動感應棒，該可動感應棒的頂端與該上支撐板42相結合，該感測模組14E設有一套設管141E及數個感應線圈142E，其中該套設管141E套設於該可動感應棒的外部，而各感應線圈142E環繞設於該套設管141E的外部，進一步，該感測模組14E由該上支撐板42朝該下支撐板41方向依序於該套設管141E上設有三個感應線圈142E，其中位於中間的感應線圈142E係用以產生一激勵作用，藉以使上、下的感應線圈142E產生感應振盪，於感測時當該彈性支撐裝置40的上支撐板42因車輛載重而相對該下支撐板移動時，透過該活動件13E會隨著上支撐板42移動的方式，使該可動感應棒相對該套設管141E外部的感應線圈142E產生位移，經由上、下感應線圈142E產生線圈感應量的差值，可換算出該活動件13E相對該固定件12E的移動量，亦即該上支撐板42相對該下支撐板41的位移量，進而由感測到的位移量回推車輛的載重值。

請參看如圖7所示，本發明位移傳感器11第六較佳實施例為一電容式位移傳感器，其中該固定件12F為一開口朝上的中空管體，較佳的，該中空管體於頂部及底部分別設有一橡膠材質的防撞件121F，該活動件13F為一伸入該固定件12F中的感應棒，該感應棒的頂端與該上支撐板42相結合，該感應棒的外表面塗佈一絕緣膜，且該感應棒貫穿設有至少一電容接地極，該感測模組14F設有一上套設管141F、一下套設管145F及一電介質142F，其中該上套設管141F及下套設管145F套設於該感應棒的外部且分別位於該絕緣膜的上、下兩側，該電介質142F設於該上套設管141F、該下套設管145F與該感應棒之間，使兩套設管141F、145F與該感應棒形成上、下排列的電容143F、144F，於感測時當該彈性支撐裝置40的上支撐板42因車輛載重而相對該下支撐板41移動時，透過該活動件13F會隨著上支撐板42移動的方式，使該感應棒相對上、下套設管141F、145F產生位移，該電介質142F經由該活動件13F之穿孔而於兩電容143F、144F構造間流動，可使兩電容143F、144F的電容值產生變化，而透過該變化的電容值，可換算出該活動件13F相對該固定件12F的移動量，亦即該上支撐板42相對該下支撐板41的位移量，進而由感測到的位移量回推車輛的載重值，其中圖8所示為量測兩電容143F、144F間的電容值差異之等效電路圖。其中，該電容143F與該電容144F串聯，藉以測量兩個電容、電感、電阻變化的差值推測前述的位移量。本電路利用兩個電阻構成半橋，另半橋則是電容；下面測量電感的變化也可以用這個橋路，其中半橋為電阻，另半橋則是電感，可以抵消許多環境因素變化而引起的變化，降低感測誤差。

上述較佳實施例僅為本發明所列舉之位移傳感器形式，因此不限制其他類型，各位移傳感器11可為一激光式位移傳感器、一霍爾式位移傳感器、一光電式位移傳感器、一磁敏式位移傳感器或一渦流式位移傳感器等，亦即能量測各彈性支撐裝置兩支撐板間位移量的位移傳感器，應屬於本發明揭示的技術特徵。

前述之訊號處理/傳送模組與該位移傳感模組10相連接，將該位移傳感模組10各位移傳感器11所量測到位移量進行訊號處理及訊號的傳送，其中該訊號處理/傳送模組設有數個分別與該位移傳感模組10各位移傳感器11相連接的訊號處理/傳送器。其中，各訊號處理/傳送器的訊號傳送可為有線的電訊號傳遞，或為以無線訊號進行傳遞，例如藍牙、紅外線或無線網路訊號等。

前述之訊號接收/處理模組30與該訊號處理/傳送模組相連接，藉以將該訊號處理/傳送模組的訊號進行接收、處理與彙整，其中該訊號處理/傳送模組與該訊號接收/處理模組30之間，可以有線或無線(藍芽)的方式進行訊號的傳送及接收，進一步，該訊號接收/處理模組30可為一車載儀、一儀表盒或者車輛的全球定位系統(Global Positioning System；GPS)，或甚至是電話、行動裝置或安裝於汽車內的行車電腦等。其中該車載儀具有顯示幕、操作按鈕，且具有短信通訊功能，並且可把測量資料傳送給一資料中心。該訊號接收/處理模組30接受相關訊號後，可對應感應結果予以計算，提供駕駛或使用者對應的警示。

藉由上述的技術手段，本發明的車輛載重計量裝置，在使用時僅需將該位移傳感模組10的各位移傳感器11，裝設於一車輛各彈性支撐裝置40的兩支撐板41、42之間，即可透過各位移傳感器11量測兩相對應支撐板41、42間的位移量，進一步透過所量測到的位移量推算出車輛的載重，再經由該訊號處理 /傳送模組及該訊號接收/處理模組30間訊號的傳送及接收，即可方便地讓駕駛、管控中心或物流管理資料中心，清楚且準確地取得該車輛的載重情形，再者，車輛於載重量測後不需再進行拆裝，使用上相對現有地磅秤來得方便，並且因不需進行拆裝，因此，使用者可即時且隨時地取得車輛的載重情形，提供一方便使用、即時監測及管理的車輛載重計量裝置。本發明所提供之技術，也可提供駕駛即時監控車況，例如汽車行進時如果有物品掉落，駕駛即可接獲通知訊號，而可即時做出反應而降低損失或危害。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明作任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術方案的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，並且未脫離本發明的技術方案內容，均仍屬於本發明技術方案的範圍內。