专利名称：半自动千斤顶式多功能汽车吨位仪的制作方法
(1)概述本发明公开了一种卡车称重的新方法和新型吨位仪产品。本发明是一种半自动称重传感器液压千斤顶组合式多功能汽车电子吨位仪。半发明的特征是把数个可半自动操作的称重传感器液压千斤顶(组合式)总成(注一般装三个，也可只在后轿两端装两个或只在前轿正中装一个此总成;或装三个液压千斤顶，其中只有后轿两个或前轿一个有称重传感器。)分别活动安装在前、后车轿上(可绕车轿回转，参看附图
一、二)，并配置一套半自动气控(或液控)操作装置、双作用气-液组合泵(或油泵及其传动装置)、称重显示器、锁定指示装置和轮胎板簧卸载保护装置等。称重时它类似汽车电子地中衡，使卡车具有可随时随地静态半自动迅速准确称重或边装货边称重;超载指示或报警;并使卡车具有重载时可随时随地(不用手动千斤顶)迅速进行轮胎半自动充气至最佳气压(有气压表显示轮胎气压值)，避免司机凭经验充气;重载卡车夜间停放时，轮胎、钢板弹簧(以下简称板簧)可半自动卸载保护;不用手动千斤顶进行快速修车、换胎、调刹车和卡车行驶途中打滑陷车时的迅速自救，使卡车的称重、运行、维修、轮胎板簧卸载保护等大为方便;能显著地提高卡车的行速和车轮、内胎、板簧、车轿的使用寿命等功能，产生显著的经济效益和社会效益，并能有效地减轻司机在途中充气、修车、换轮胎、调刹车时的劳累，解除司机的困难与苦脑。可适用于各类卡车。
为了维护好造价昂贵的高速公路，减少因卡车超载过多而易造成高速公路路面损坏、卡车另部件的异常损坏和交通事故的发生，必将对在高速公路上行驶的卡车进行严格的载重量检查。(在途中设检查站，先动载普查，再对超载车进行静载复查和严厉的超重处罚)。国外的高速公路就是这样管理的，因此卡车自动称重将显得更为重要。
自五十年代以来，国内外有许多机构和行家研制出多种多样的卡车自称重装置。如我国的专利号为(CN2034274U，CN2036273U、CN2038229、CN2045847U、CN2047367U、CN2061686U、CN2064050U和专利申请号86107195A、87201707、88217204·2及美国专利号V·S·Patent4·456·084等。但是卡车的自称重至今没有获得普遍的应用，尤其是在国内，其主要原因是各类吨位仪的传感器系统大都依赖于卡车自身的结构特性和构件特性。由于卡车这些构件大而粗糙，这些构件的材质、形状尺寸、热处理状态、新旧使用程度等的差异、地面不平、装载时的偏载、载重量的显著变化、卡车付簧工作时引起板簧刚度的突变、卡车工况多变、两付簧又不一定同时参加工作，板簧片间的摩擦力影响等多种因素的影响，使得其变化复杂而无规律。有的吨位仪传感器系统一装上车就始终处于工作(受力)状态等，因此各类吨位仪普遍存在着误差大，称重精度低，性能不稳定，寿命短，功能单一，造价高等缺点，特别是由于卡车结构紧凑，又是高速运行，受强烈震动和冲击，致使各类吨位仪大都在车上安装困难，有的还影响卡车自身另部件的装配和维修保养，需对卡车某些构件的局部结构形状进行更改-这对大批生产的卡车制造来说又是一件非常难办的事情，所以至今卡车称重仍然依赖少数固定的、昂贵的汽车地中衡(主要有机械式和电子式两种)，每回卡车要称重，须两次过地磅，有的需来回跑不少的路，有些地方还很难找到地磅称重，给卡车称重造成很大的麻烦和困难，费时费力增油耗。
(2)本发明(吨位仪)的原理(参看附图一、二、三、四，注图一、二中只画出一套装于前轿正中的四级气缸3和半自动千斤顶16等，图中A1-A7和B1-B7应分别与装于后轿的两套5、3、16相联接。)是在卡车前轿正中和后轿两端的板簧内侧分别安装可在驾驶室内进行半自动气控(或液控)操作，由卡车压缩空气推动双作用气-液组合泵(或由卡车传动轴等带动的油泵)输出的压力油驱动，对三个油缸进行拨销(或锁定)、回转、伸缩(或升降)等的半自动控制实现半自动称重的三个称重传感器和双作用两级伸缩缸式液压千斤顶(组合式)总成，每个千斤顶内装有压式称重传感器，可绕车轿由气(或液)控自动回转，另配置一套半自动操作系统和称重显示器，三个液压千斤顶可以迅速顶起前后车轿至相同高度，使四车轮迅速离地，然后关闭气动截止阀4(或使26分离)、关闭汽车发动机，即可称重。这时三个称重传感器所承受的压力总和等于卡车自重和货重总和。由称重显示器中的运算电路将三个传感器测量值求和去皮重放大，A/D模数转换和微机检测、修正等处理后，便把货物净重量在显示器中数显出来(或打印储存)。
该吨位仪的传感器系统类似汽车电子地中衡，不依赖于卡车自身的结构特性和构件的特性，不受卡车结构的影响，不需要改变卡车原有构件的形状结构、装配关系和装配要求，其称重精度主要取决于其传感器和其配套的称重显示器的精度，不受千斤顶内油缸压力和密封摩擦力的影响。并在设计中已充分考虑到并采取了有效措施，提高称重精度，如图五中件28、29、30、31的结构特征，尤其是称重传感器下承载头的SRA半球面和件30、31的SRA、SRB双半球面结构，且30和31之SRB半球面的球心是在30的SRA的半球表面与30的轴心线的交点上，这样就可有效地消除因地面不平整，31的歪斜而产生的称重传感器受偏心载荷而引起的称重误差。另外如(9)a)中所述，可有效地消除由于装货偏载而产生的称重误差，显著地提高了称重精度。该称重传感器不工作时不受力，确保其性能稳定、寿命长。这类称重传感器现在在国内已标准化、系列化大批量生产，其精度高、性能稳定、寿命长、价格低。该吨位仪在卡车上安装、调整、操作、维修均较简便，对车辆维修保养影响很小，对卡车的通过性、安全等无影响，尤其是它具有称重等十来种独特的实用功能，而且该吨位仪结构独特、制造容易、成本低，适用于各种类型的卡车，是一种理想的可普遍推广应用的高科技卡车配套新产品。
(3)本吨位仪的使用操作程序其操作程序属于本专业人员可根据本发明的原理和附图所能理解的范围内，故省略。
(4)本发明之吨位仪的主要组成部分(见图一至图六)，主要包括双作用四级伸缩式气缸(或油缸)3、气动截止阀4、3的锁定指示装置5、八路配气(或油)阀6、顺序配气(或油)阀7、气自控换向双作用气-液组合泵8，油泵8′、油箱9、限压阀10、二通换向阀11、单向阀11′、四通换向阀12、三路配油阀13、回转环总成14、传感器接线盒15、两级双作用伸缩油缸式液压千斤顶16(包括称重传感器和油缸外气缸)、车轮离地指示装置17、千斤顶底板锁定指示装置18、支架19、油泵轴X型轮20、滑动座外V形离合轮21、传动轴X形轮22、压簧25、活动座及弹性拉杆总成26、板簧轮胎卸载顶杆总成27、数字称重显示器28、(27图中未画出)、(注23卡车车架第四横梁、24卡车中间传动轴。图一是气刹车式卡车用多功能汽车吨位仪的原理图，图二、图三是油刹车式卡车用多功能汽车吨位仪的原理图、图四为本吨位仪部件3、5、16、17、18等的结构图和称重传感器的安装示意图、图五为部件16中的另件28、29、30、31等的结构放大图，图六为数字称重显示器的原理图。(也可用电磁换向阀和延时继电器组合自控换向8。)(5)本吨位仪称重的第二种方法本方法只需在卡车后轿两端安装两个(或只在卡车前轿的正中安装一个)称重传感器液压千斤顶组合式总成称重、或装三个液压千斤顶，其中只有后轿两个或前轿一个有称重传感器时(注因为传感器比较贵)也可称重，把传感器测得的电压信号经过一定的修正运算后显示出净重量，这些方法主要是对无规律的前后偏载造成的误差难以消除。可用在对称重精度要求较低的场合工作的卡车上。
(6)本吨位仪称重的第三种方法本方法只需在卡车后轿两端安装两个带液压压力传感器的半自动压液千斤顶，把图一、二中的气自控换向双作用气-液组合泵8两端的出油管分，用两套四通换向阀单独对后轿两个液压千斤顶供高压油，各自顶起后轿的两车轮离地(两车轮的离地距离相同)至一定高度后，把截止阀4关闭(必须在液压千斤顶之大活塞未至下极限位置以前关闭4)，此时两个(千斤顶)油缸内的压强与千斤顶所承受的载重量成正比，可由液压压力传感器测得与载重量相对应的电压值，经显示器的求和修正运算等由显示器显示出货物净重量值。这种方法称重对货物(重心相对于车箱中心)前后方向上的无规律的偏载现象所造成的称重误差难以消除，适用于对称重精度要求不太高的场所使用的卡车。
(7)拖车称重的第一种方法对于带拖车的卡车，其拖车的称重可以用一个上(2)中的称重传感器液压千斤顶(组合式)总成(其油缸行程应小些)等，装于拖车的前轴(或后轴)的正中，按图一、二连接好各相应的气、油管道，便可与主车的三个称重传感器液压千斤顶总成同时称重除皮重，最后由显示器显示出主车和拖车中所载货物的总净重量，[详见(9)b)所述]。拖车的这种称重方法非常简便，这一方法的缺点是当拖车中货物分布不均，产生无规律的前后偏载而引起的称重误差难以消除，由于拖车车箱中心与前后轴对称，要做到拖车装货时不前后偏载是比较容易做到的，(或者使其前后偏载很小，可以忽略)，因此拖车的这种称重方法是很方便实用的，拖车的称重精度也可比主车低些。
(8)拖车称重的第二种方法对于带拖车的卡车，也可分别在拖车的前、后轴正中各装一个称重传感器液压千斤顶(组合式)总成四和五，按图一、二，从主车前轿的3、5、13、16、18的各气、油管路中接出管路至拖车的两套并联的3、5、13、16、18中，并在从12接出的两油管中接一个四通换向阀D，再从D的另两接口处分出两并联分油路，并在两分油路中各接一个二通换向阀E和F，在对主车称重前，先手动操作打开E，关阀F，然后让传感器四与主车中的三个称重传感器一起称重。称重后，手动使D换向，使千斤顶油缸上缩，再关闭E，打开F，再手动使D换向，让传感器五与主车中的三个称重传感器一起称重。由称重显示器对两次称重值求和去皮重后取平均值即为主车和拖车中货物的总净重量。这种方法可以消除拖车货物前后偏载产生的称重误差，但操作较麻烦些，多增加一套称重传感器液压千斤顶总成、一个四通换向阀和两个二通换向阀等。(先对传感器四、五的电压信号二倍放大，再加减后平均)。
(9)数字称重显示器的原理a)对主车称重显示(如附图六所示)，其运算电路的特征是在一个高精度的运算放大器的反相输入端输入各个传感器测得的电压信号，在其同相输入端输入主车自重电压等值信号，用这一只运算放大器实现求和去皮重运算，输出总电压信号，再经A/D模数转换器、存储器，送入8031微机检测和非线性校正等处理后由显示器显示主车货物的净重量值。在每次称重前，自动测定电源电压和零点自动跟踪，以克服由电源电压和环温等影响而产生的称重误差。在传感器电路中，对同一吨位仪的各个传感器采用加微调电阻或隔离电阻的方法，使各个传感器的S/R值相等(或相差很小)，这样就可有效地消除偏载而产生的称重误差。如果需要，还可以配制小型打印机将每次称重值打印并储存，免得管理失控，物资中途损失无证可查。
b)对带有拖车的主车和拖车的称重显示(如图六所示)，当用一个称重传感器四液压千斤顶总成装于拖车的前轴(或后轴)正中进行称重时，当拖车车箱装货前后方向不偏载时，(或偏载很小，可忽略不计时)该传感器四所承受的载重量应为拖车总重量的一半(包括拖车的货重和自重)，在图六的虚线框内的同相放大器中，当两个R3数值相等时，即为同相二倍放大器，可完成对称重传感器四测量的电压值乘二的运算，再与主车的三个称重传感器所测得的各电压信号一起同时输入另一只运算放大器的反相输入端，并在其同相输入端输入主车和拖车的总自重等值电压信号，便可完成对主车和拖车的称重求和去皮重运算，再经A/D转换和8031微机处理后即可把主、拖车中货物的总净重量数显出来。(注对拖车称重的第二种方法的运算电路省略)。
(10)轮胎和板簧卸载保护、快速半自动充气、换胎、修车、自救等同前(2)所述，当三个油缸下伸至近下极限位置时，松开27，27自动下垂，操作6使油缸卸压，轮胎和板簧便全部卸载。按需要使13转至对应位置，便可单独顶起任一后轮或两前轮，进行重载时快速半自动充气、换胎、修理和自救等。
权利要求
1.一种卡车称重量的新方法和新型吨位仪产品，即一种半自动称重传感器液压千斤顶组合式多功能汽车电子吨位仪，本发明的特征是把数个(主车一般装三个，也可只在后轿装二个或只在前轿正中装一个称重，或在主车上装三个液压千斤顶，其中只有后轿两个或前轿一个千斤顶内有称重传感器称重，有拖车时，在拖车上装一个或二个)称重传感器液压千斤顶(组合式)总成分别活动安装在前后车轿上(可绕车轿回转)，并配置一套半自动气控(或液控)操作装置、双作用气-液组合泵(或油泵及其传动装置)、称重显示器、锁定指示装置和轮胎板簧卸载保护装置等，本发明的称重传感器系统不依赖于卡车自身的结构特性和卡车构件的特性，可不受千斤顶内油缸压力和密封摩擦力等的影响，并采取有效措施消除了称重时由于地面不平整或装货时的偏载对称重精度的影响。
2.根据权利要求1所述的称重传感器液压千斤顶(组合式)总成，其特征是液压千斤顶一般为二级双作用伸缩式油缸(根据不同卡车的需要选定)，称重传感器一般为圆筒压式电阻应变称重传感器，其上部承载头由一(中部有一上下支承凸台面的)双头螺栓与油缸内小活塞(下端中心的螺孔)相联接，传感器装在(与小活塞下端螺纹相联接的)导向套筒序号28内(序号二字以下省略)，其配合为H7/g6，导向套筒28的外径与小活塞的外径相同，传感器下端为一外SRA半球面承载头，与支承座30上端的内SRA半球面相联接，支承座的下端为一外SRB半球面，与千斤顶下底板31上面的内SRB半球面相联接，支承座和下底板之SRB球面的球心必须在SRA的球表面与支承座的轴心线的交点上，支承座由(与导向套筒下端螺纹联接的)螺套29活动联接，并由导向套筒28和螺套29导向，其配合为H7/g6，使支承座30可作轴向上下自由滑动，由橡胶盖和两端分别与29、31联接的拉簧联接，使下底板31可沿支承座30的SRB面中转动一定角度，千斤顶的上端与一安装在卡车前后轿上并可绕车轿回转的回转环总成相联接，千斤顶的外部为一单作用气缸。
3.根据权利要求1所述的一套半自动气控(或液控)操作装置，其特征是包括带动液压千斤顶自动翻转的四级双作用伸缩式气缸(或油缸)3、气动截止阀4、八路配气(或配油)阀6、顺序配气(或配油)阀7、油箱9、限压阀10、二通换向阀11、四通换向阀12、三路配油阀13等，该操作装置的功能是可半自动操作八路配气(或配油)阀6(三路配油阀13按需要先定位)，就可完成对四级气缸3的锁定指示装置5和千斤顶16的底板31的锁定指示装置的拨销、锁定和指示、四级气缸(或油缸)3和油缸外气缸的自动伸缩(或升降)、二通和四通换向阀11、12的自动换向、气-液组合泵8的自动供油与停止、液压千斤顶16的自动回转和升降等，并使该吨位仪的各部件动作协调准确无误地完成称重等的全过程。
4.根据权利要求1所述的双作用气-液组合泵，其特征是为一气自控换向、气-液组合扩力双作用柱塞式高压泵，并有两套组合式双单向阀构成，(也可用电磁换向阀和延时继电器组合自控换向)。
5.根据权利要求1所述的油泵及其传动装置，其特征是油泵为齿轮泵或其他结构的油泵8′，另外包括油泵轴X形轮20、滑动座V型离合轮21、传动轴X型轮22、压簧25、滑动座及弹性拉杆总成26，司机在驾驶室内操纵拉杆26即可启动(接合)或停止(分离)离合轮21，吨位仪系统不工作时，滑动座V形离合轮21在压簧25的作用下，与20、22自动分离，油泵不工作。
6.根据权利要求1所述的称重显示器，其特征是其运算电路在一高精度的运算放大器的反相输入端输入各个传感器测得的电压信号，在其同相输入端输入卡车自重电压等值信号，用这一只运算放大器实现求和及去皮重运算，输出净重量电压信号，再经A/D模数转换送入8031微机中进行检测和非线性校正等处理后由显示器显示出净重量数值，对同一吨位仪的各个传感器，采用加微调电阻或隔离电阻的方法，使各传感器的S/R值相等，当带有拖车时，拖车可使用一个传感器四千斤顶总成称重，把其称重后的电压信号经同相二倍放大器放大后再与主车三个传感器测得的电压信号一同送入另一放大器的反相输入端一起进行求和去皮重的运算，如果拖车上安装了两个称重传感器千斤顶总成称重，则可把两个传感器四、五分别与主车的三个称重传感器一起称重，再把两次称重值求和取平均值。(V4、V5先二倍放大)
7.根据权利要求1所述的锁定指示装置，其特征是包括锁定与指示四级气(或油)缸和液压千斤顶下底板31的两种双作用小气(或油)缸总成及安装在千斤顶外的车轮离地指示装置。
8.根据权利要求1所述的一种称重传感器液压千斤顶(组合式)总成，其特征是该称重传感器还包括圆筒式以外的其他形式的压式称重传感器，如轿式、双弯架式、压阻式碳膜传感器等与本发明的自动液压千斤顶组合的其他结构形式，传感器可固定在千斤顶上端盖与回转环总成间或安装在导向套筒28内。
9.根据权利要求1所述的称重传感器液压千斤顶(组合式)总成，其特征是该称重传感器还可用(液压)压力传感器与本发明的液压千斤顶组合称重，使用这种方法称重时，其气自控换向双作用气-液组合泵8两端的出口管分开，用两套四通换向阀单独对后轿两个液压千斤顶供高压油，各自顶起后轿的两车轮离地至同等的一定高度-须在液压千斤顶之大活塞未至下极限位置以前关闭气截止阀4，使8停止供油，此时两个液压(千斤顶)油缸内的压强与千斤顶所承受的载重量成正比。可由液压压力传感器测量并经显示器的求和修正等处理后数显货物净重量。
10.根据权利要求1和2所述的本吨位仪的特征是操作13、27、16至对应位置，便可实现后轿(或前后轿)的轮胎和板簧全部卸载，单独顶起任一后车轮或两前车轮，不用手动千斤顶便可进行重载时的快速半自动充气、换胎、修理和自救等。
全文摘要
本发明是一种称重传感器液压千斤顶组合式多功能汽车电子吨位仪。是把数个称重传感器液压千斤顶总成分别活动联接在前后车桥上，配制一套半自动气(或液)控操作驱动装置和称重显示器等，使卡车具有可随时随地静态半自动迅速准确称重、不用手动千斤顶实现重载车半自动快速充气、换胎、维修、打滑陷车时的自救，夜间停车时轮胎、板簧半自动卸载，显著提高行速和内外胎、板簧寿命等功能。适用于各类卡车。
文档编号G01G19/12GK1077926SQ93112318
公开日1993年11月3日 申请日期1993年1月14日 优先权日1993年1月14日
发明者姚信全, 姚波, 戴建平 申请人:姚信全