轴销传感器阵列汽车动态衡的制作方法

[0001]
本实用新型涉及汽车称重技术领域，尤其是一种轴销传感器阵列汽车动态衡。


背景技术：

[0002]
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。
[0003]
目前，汽车动态称重主流的方法包括以石英销轴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。
[0004]
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：
[0005]
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。
[0006]
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。
[0007]
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。


技术实现要素：

[0008]
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种轴销传感器阵列汽车动态衡，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。
[0009]
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：轴销传感器阵列汽车动态衡，包括上板、下板和多个阵列式分布的销轴称重传感器，所述销轴称重传感器的上端安装于上板，下端安装于下板。
[0010]
进一步地，所述销轴称重传感器包括传力柱、支撑座和销轴，所述支撑座安装于下板，每个销轴水平安装于一支撑座，所述传力柱的下部与销轴相连，传力柱与支撑座之间具有间距，传力柱的上部安装于上板，所述销轴的侧壁设置有剪切型应变计。
[0011]
进一步地，所述支撑座内设置有安装腔，所述传力柱的下部伸入安装腔内，支撑座
的侧壁设置有径向的安装孔，所述销轴的两端安装于安装孔，且销轴的中部贯穿传力柱。
[0012]
进一步地，所述销轴包括依次设置的螺纹段、圆台段以及圆柱段，螺纹段、圆台段以及圆柱段的外径依次增大，所述螺纹段上设置有紧固螺母，所述圆柱段远离圆台段的一端的圆周面上设置有防转凸台，所述圆柱段的侧壁设置有沉孔，所述剪切型应变计设置于沉孔的孔底；所述支撑座一侧的安装孔包括从外至内依次连接的第一直孔、锥孔和第二直孔，支撑座另一侧的安装孔包括从内到外依次设置的第三直孔和第四直孔，所述第三直孔的内径小于第四直孔的内径，所述第四直孔的内壁设置有定位槽，所述螺纹段穿过第一直孔并延伸至第一直孔之外，所述圆台段与锥孔配合，所述圆柱段的一端与第二直孔相配合，另一端贯穿第三直孔，所述防转凸台位于定位槽内并与定位槽滑动配合。
[0013]
进一步地，所述传力柱与支撑座内壁之间的销轴上设置有圆环形的隔离槽。
[0014]
进一步地，所述传力柱的顶部设置有连接盘，所述连接盘通过螺钉安装于上板。
[0015]
进一步地，所述连接盘与支撑座之间设置有密封圈。
[0016]
进一步地，所述支撑座通过螺栓与下板相连。
[0017]
进一步地，所述上板的上表面设置有金属网和耐磨层，所述耐磨层覆盖金属网。
[0018]
本实用新型的有益效果是：多个销轴称重传感器作为上板的支撑，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，上板不会出现很大幅度的变形，可以增加上板的尺寸，有效解决了有效测量时间与汽车动态衡刚度之间的矛盾，使得在获得充分的有效测量时间的同时，能够自由调节汽车动态衡的整体刚度及局部刚度，使得汽车动态衡的动态特性设计具有极强的灵活性。
附图说明
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图1是现有平板汽车动态衡的示意图；
[0020]
图2是现有弯板汽车动态衡的示意图；
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图3是本实用新型的整体示意图；
[0022]
图4是销轴称重传感器的主视剖视示意图；
[0023]
图5是销轴称重传感器的俯视剖视示意图；
[0024]
图6是销轴的示意图；
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附图标记：1—耐磨层；2—金属网；3—上板；4—销轴称重传感器；40—销轴；41—螺纹段；42—圆台段；43—圆柱段；44—紧固螺母；45—防转凸台；46—沉孔；47—隔离槽；5—下板；6—剪切型应变计；7—传力柱；8—支撑座；9—连接盘；10—密封圈。
具体实施方式
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下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
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如图3、图4、图5和图6所示，轴销传感器阵列汽车动态衡，包括上板3、下板5和多个阵列式分布的销轴称重传感器4，所述销轴称重传感器4的上端安装于上板3，下端安装于下板5。
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上板3可采用不锈钢板等高强度板材，用于承载车辆，当车辆经过上板3时，上板3会产生变形并将车辆的重力传递至销轴称重传感器4，销轴称重传感器4用于测量上板3受到的重力，且能够支撑上板3，防止上板3产生较大的变形，将多个窄条称重传感器4作为上
板3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，且销轴称重传感器4的密度越高，整个装置的刚性越高，上板3承受车辆载荷后不会出现很大幅度的变形，可以增加上板3的尺寸，有效解决了有效测量时间与汽车动态衡刚度之间的矛盾，使得在获得充分的有效测量时间的同时，能够自由调节汽车动态衡的整体刚度及局部刚度，使得汽车动态衡的动态特性设计具有极强的灵活性。此外，销轴称重传感器4是根据剪切应变测量载荷的，可减小车辆的横向力对轮重、轴重测量精度的影响，同时降低了偏载对轮重、轴重测量精度的影响。
[0029]
销轴称重传感器4可以采用现有的各种销轴应变传感器的称重组件，优选的，所述销轴称重传感器4包括传力柱7、支撑座8和销轴40，所述支撑座8安装于下板5，每个销轴40水平安装于一支撑座8，所述传力柱7的下部与销轴40相连，传力柱7与支撑座8之间具有间距，传力柱7的上部安装于上板3，所述销轴40的侧壁设置有剪切型应变计6。传力柱7用于将上板3的载荷传递至销轴40，销轴40在载荷的作用下产生剪切应变，剪切型应变计6感应到剪切应变并根据剪切应变的大小输出信号。传力柱7只与销轴40相连，不与支撑座8接触，且上板3承受载荷变形后也不与底座8接触，保证将车辆的所有载荷都传递至销轴传感器4，提高测量的准确性。
[0030]
销轴40可采用一端固定在支撑座8上，另一端悬空的方式安装，或者采用其他的安装方式，为了简化销轴称重传感器4的结构，同时保证销轴40的稳定性，所述支撑座8内设置有安装腔，所述传力柱7的下部伸入安装腔内，支撑座8的侧壁设置有径向的安装孔，所述销轴40的两端安装于安装孔，且销轴40的中部贯穿传力柱7。具体地，传力柱7的断面可以是矩形，也可以是圆柱形，还可以是腰形等各种形状，支撑座8可以呈圆筒形，或者具有断面呈矩形、腰形等形状的安装腔，支撑座8的安装腔形状与传力柱7的外形一致，确保传力柱7伸入安装腔后，传力柱7外壁与安装腔侧壁之间具有适当的间距即可。
[0031]
安装孔可以径向贯穿支撑座8的通孔，销轴40的轴向定位和周向定位可以通过径向贯穿销轴40并与支撑座8插接的定位销来实现，作为优选的技术方案：所述销轴40包括依次设置的螺纹段41、圆台段42以及圆柱段43，螺纹段41、圆台段42以及圆柱段43的外径依次增大，螺纹段41、圆台段42以及圆柱段43一体成型。所述螺纹段41上设置有紧固螺母44，所述圆柱段43远离圆台段42的一端的圆周面上设置有防转凸台45，所述圆柱段43的侧壁设置有沉孔46，所述剪切型应变计6设置于沉孔46的孔底，将剪切型应变计9安装在沉孔15的孔底，可起到保护剪切型应变计9的作用，且避免剪切型应变计9影响销轴传感器7的安装。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15的孔底为竖直平面，确保剪切型应变计9充分感应到销轴传感器7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7的两侧各设置两个沉孔15，每个沉孔15的孔底设置一剪切型应变计9，即每个销轴传感器7上设置4个剪切型应变计9，这4个剪切型应变片9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。
[0032]
所述支撑座8一侧的安装孔包括从外至内依次连接的第一直孔、锥孔和第二直孔，支撑座8另一侧的安装孔包括从内到外依次设置的第三直孔和第四直孔，所述第三直孔的内径小于第四直孔的内径，所述第四直孔的内壁设置有定位槽，所述螺纹段41穿过第一直
孔并延伸至第一直孔之外，所述圆台段42与锥孔配合，所述圆柱段43的一端与第二直孔相配合，另一端贯穿第三直孔，所述防转凸台45位于定位槽内并与定位槽滑动配合。
[0033]
装配时，将销轴40插入第四直孔，直到销轴40的螺纹段41贯穿第一直孔，同时保证防转凸台45位于定位槽内，即可旋转紧固螺母44，将整个销轴40拉紧，紧固螺母44可起到轴向定位的作用，防转凸台45起到周向定位的作用，可保证销轴40的稳定安装。
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销轴40与传力柱7装配时，难以控制传力柱7在销轴40上的轴向位置，需要经过多次调整，导致装配效率低下。为解决这一问题，所述传力柱7与支撑座8内壁之间的销轴40上设置有圆环形的隔离槽47。销轴40上设置了两个隔离槽47，两隔离槽47之间的部分即为销轴40与传力柱7的部分，装配时，将隔离槽47作为参照，当传力柱7刚好位于两隔离槽16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40与传力柱7配合的统一性。此外，隔离槽47的宽度可等于传力柱7与支撑座8之间的间距，装配时可通过隔离槽47作为参照，确定传力柱7的位置。
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传力柱7的顶部可与上板3插接，优选的，所述传力柱7的顶部设置有连接盘9，连接盘9与传力柱7一体成型，所述连接盘9通过螺钉安装于上板3，拆装方便，以便于检修。
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所述连接盘9与支撑座8之间设置有密封圈10，密封圈10采用橡胶等弹性材料，可提高防尘防水效果。
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所述支撑座8通过螺栓与下板5相连，稳定性强，拆装方便。
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所述上板3的上表面设置有金属网2和耐磨层1，所述耐磨层1覆盖金属网2。金属网2可采用钢丝网，耐磨层1为液态固化耐磨材料，制造时，先将金属网2点焊在上板3上，然后浇筑耐磨层1。金属网2增强了耐磨层1在上板3上的附着强度，提高了适用可靠性。同时金属网2具有一定高度，在耐磨层1中起到一定加固和支撑作用，使得耐磨层1的刚度和抗裂性能得到提高。当长时间使用过程中，由于沉降或冲击等原因，汽车动态衡与周围地面发生较大的高度偏差时，能够通过磨平工艺对汽车动态衡与地面的相对安装位置进行调整。
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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。