一种车辆称重装置及其角度传感器安装结构的制作方法

1.本实用新型涉及一种车辆称重装置及其角度传感器安装结构，属于称重检测领域。


背景技术：

2.如图1所示，目前皮卡、货车、拖挂车、搅拌车等运输车辆的车身与车轮轴之间都采用板簧或者气囊等作为缓冲减振结构，如解放ca1091型汽车的前悬架结构。
3.根据不同悬挂结构，目前车辆采用的称重方式有很多种，很多人提出了很多不同的方案。
4.第一种方案如中国专利申请公开号cn112849015a公开了一种智能车载称重装置的安装方法，其通过在板簧上粘贴应变片来测量板簧变形量，从而换算得到汽车载重。然而这种方案在车辆长期行驶过程中，由于路面的颠簸致使板簧频繁变形，从而导致板簧上粘贴的应变片过早疲劳损坏，实用价值不高。
5.第二种方案是直接在货车箱体底部安装称重传感器，和电子秤差不多。如中国专利申请公开号cn111874492a公开了一种车载称重传感器，这种称重传感器一直没有得到推广的原因，也是因为车辆行驶过程中产生的颠簸，很容易使传感器过载损坏。传感器与称重传感器固定连接，会导致车辆的冲击、振动都会传递给传感器。传感器工作在一个非常恶劣的环境下，测量寿命不长，测量准确度不高。
6.第三种方案是通过测量车桥与车架之间的距离，如中国实用新型专利公告号cn212482662u公开了一种高精度车载称重实时监控装置，这是一种间接测量方式，载货越重，板簧变形量越大，车桥与车架之间的距离就越小。板簧为弹性元件，板簧变形量与载重呈一定的线性关系。所以可以通过测量车桥与车架距离来换算载重。以及中国发明专利公开号cn104359541a公开了一种简易车辆称重装置及称重方法，根据载重变化导致车架与车桥间距变化，弹簧拉伸量随之变化，进而弹簧力变化，力传感器（电子秤）感知到力的变化从而换算得到载重。
7.第四种方案是通过测量板簧变形量，间接换算载重，如中国实用新型专利公告号cn211468096u公开了一种挂车车载称重装置，通过传感器测量板簧的变形位移量来完成测量。
8.此外，中国实用新型专利cn206653981u公开了一种可拆装的车辆称重装置，载重增重时，车桥与车架间距会变小，第一根连杆会向上推动第二根连杆朝上旋转，角度传感器测量出第二根连杆的旋转角度从而换算得到车架车桥间距的变化，从而得到载重的变化。为了达到更好的减振效果，车架与车桥之间的缓冲距离非常大，缓冲距离大的可以达到70mm以上。第一根连杆的主要作用就是把这个距离传递给第二根连杆。通过第二根连杆的摆动将该直线距离转变为角度传感器可以测量的角度值。因为第一根连杆上下运动位移量可以达到70mm长，第二根连杆如果太短，会导致摆动角度过大，测量费线性也会随之恶化。第二根连杆如果太长，传感器整体结构不紧凑，安装空间需求大。同时因为第一根连杆的上
下运动幅度大，同时第二连杆摆动幅度也大，需要考虑更多的活动空间，不同的车型和安装位置需要考虑更多的的可能存在的干涉问题，这给安装增加了一定的麻烦。第一根连杆就是简单的把车桥车架距离传递给第二根连杆，通过第二根连杆摆动角度去折算这个距离。申请人经过研究发现该专利存在如下技术缺点：车桥与车架间距变化范围大（70mm以上），为了满足车桥车架间距大范围的变化，第二根连杆必须设置得较长一般也在70mm以上。由于车桥车架间距变化范围大，导致第二根连杆的摆动幅度很大。同时在安装时需要考虑第二根连杆的活动空间，避免干涉。此外，该专利并没有考虑车辆横向晃动的影响，车架与车桥直接的横向晃动，容易使连杆机构损坏，进而导致称重测量失效。


技术实现要素：

9.本实用新型旨在提供一种车辆称重装置及其角度传感器安装结构，主要解决现有技术存在的摆杆干涉以及角度传感器容易损坏的问题。
10.为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
11.一种角度传感器安装结构，其结构特点是，包括角度传感器、摆杆或转盘机构、拉绳和支座；所述角度传感器安装在安装座上，该角度传感器的输出轴上装有摆杆或转盘机构，该摆杆的另一端或转盘机构与拉绳的一端相连，该拉绳的另一端连接在支座上；所述拉绳与摆杆或转盘机构连接的一端的位置设有张紧机构。
12.由此，本实用新型采用拉绳和摆杆配合，以板簧悬架为例，可以尽量保持拉绳横向布置，使得拉绳与板簧悬架的横向面的夹角尽可能的小，这样悬架的变形更容易按近似三角形的结构进行处理，与角度传感器的输出轴连接的摆杆就可以尽可能的短，便于使角度传感器本体采用紧凑型设计，方便安装。
13.本实用新型解决了摆杆干涉以及角度传感器容易损坏的问题，具有耐冲击、免维护、长寿命、易安装的特点。
14.根据本实用新型的实施例，还可以对本实用新型作进一步的优化，以下为优化后形成的技术方案：
15.为了进一步降减小横向布置的拉绳与悬架的横向面的夹角，在其中一个优选的实施例中，所述拉绳与摆杆的长度比大于5。更优选所述拉绳与摆杆的长度比大于10。
16.在其中一个优选的实施例中，所述张紧机构为弹簧；所述角度传感器的外壳上设有支撑座，所述弹簧的一端安装在所述支撑座上，另一端与拉绳的端部或者摆杆相连。这样，弹簧驱动摆杆摆动，使得拉绳时刻处于张紧状态，从而提高测量的精度和准确度。
17.在其中另一个优选的实施例中，为了具备更高的集成度，所述张紧机构为扭簧；所述扭簧的一端固定在角度传感器外壳上，另一端固定在拉绳端部或固定在摆杆上。这样，扭簧驱动摆杆摆动，可以始终保证拉绳处于张紧状态，从而提高测量的精度和准确度。此外，扭簧更容易实现角度传感器的整体式设计。
18.在其中一个替换的实施例中，所述张紧机构为包括弹簧和装在转盘机构上的张紧皮带或张紧绳；所述张紧皮带或张紧绳与所述拉绳之间通过弹簧相连。
19.在其中另一个替换的实施例中，所述张紧机构为包括弹簧、第一斜拉杆和第二斜拉杆；所述；所述摆杆的中心铰接在角度传感器的旋转轴o点上，该摆杆的一端与第一斜拉杆的一端铰接，摆杆的另一端与第二斜拉杆的一端铰接，第一斜拉杆的另一端与第二斜拉
杆的另一端铰接相连，且在该第一斜拉杆与第二斜拉杆的铰接点与拉绳之间通过弹簧相连。
20.在其中一个优选的实施例中，所述角度传感器、摆杆和张紧机构为一体结构。由此，将张紧机构（尤其是扭簧）、角度传感器、摆杆设计为一个整体式传感器，外接一个拉绳就可以测量悬架变形量，这样的产品结构紧凑且便于安装，易于大批量推广使用。
21.根据本实用新型的第一个实施例，所述安装座装在车架远离车辆中心线的一端上，所述支座安装在悬架靠近车辆中心线的位置。本实用新型所述的车辆中心线是指穿过所述悬架中心的竖直向上的中心线。或者根据本实用新型的第二个实施例，所述安装座装在悬架远离车辆中心线的一端上，所述支座安装在悬架靠近车辆中心线的位置。
22.根据本实用新型的第三个实施例，所述支座装在车架远离车辆中心线的一端上，所述安装座安装在悬架靠近车辆中心线的位置。或者根据本实用新型的第四个实施例，所述支座装在悬架远离车辆中心线的一端上，所述安装座安装在悬架靠近车辆中心线的位置。
23.基于同一个发明构思，本实用新型还提供了一种车辆称重装置，其包括车架和悬架，在所述车架与悬架之间、或在悬架上安装有所述的角度传感器安装结构。
24.由此，本实用新型的技术原理是测量悬架变形量，然后采用摆杆和拉绳来传递变形量。
25.在其中一个优选的实施例中，所述悬架为板簧悬架或空气悬架。根据本实用新型的优选实施例，所述板簧悬架的一端通过第一连接座安装在车架远离车辆中心线的一端上，该板簧悬架的另一端通过连接杆和第二连接座安装在车架远离车辆中心线的另一端上。
26.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
27.本实用新型的角度传感器耐冲击、免维护、长寿命、安装方便、所需空间小、不受车型限制。
28.此外，使用拉绳安装固定更为方便。拉绳可以固定在支座上，也可以根据现场情况直接无需支座固定在板簧的某个固定点上。
29.由于该机构的的最大特点是摆杆较短，摆杆摆幅小，在不同工况下弹簧的伸缩变化量小，弹簧不易疲劳损坏，有利于弹簧的长生命周期工作。
30.最后，拉绳不受车身横向晃动影响，不易损坏，工作可靠性高。
31.现对于cn206653981u而言，cn206653981u是将第一连杆的位移传递给第二连杆，进而转换成第二连杆的摆动角度，而本实用新型是将第一连杆的摆动等效第二连杆的摆动，通过测量第二连杆及角度，得到第一连杆角度，从而换算得到距离。本实用新型将悬架的变形等效为三角形的旋转，传感器本体可以做得更加紧凑。
附图说明
32.图1是现有车辆的板簧悬架和车架的位置示意图；
33.图2是本实用新型一种实施例的结构原理图；
34.图3是本实用新型另一种实施例的结构原理图；
35.图4是本实用新型又一种实施例的结构原理图；
36.图5是重载状态下车辆板簧悬架及角度传感器的位置示意图；
37.图6是轻载状态下车辆板簧悬架及角度传感器的位置示意图；
38.图7是轻载状态到重载状态下车辆板簧悬架及角度传感器的位置示意图；
39.图8是本实用新型角度传感器安装结构的原理图；
40.图9是拉绳传感器的测量原理图；
41.图10是本实用新型替代方案一的原理图；
42.图11是本实用新型替代方案二的原理图。
43.在图中
44.1-车架；2-车桥；3-板簧悬架；4-连接杆；5-角度传感器；6-支座；8-摆杆；9-弹簧；10-拉绳；11-第一连接座；12-第二连接座；13-第一斜拉杆；14-第二斜拉杆；15-张紧皮带或张紧绳；16转盘机构。
具体实施方式
45.以下将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。为叙述方便，下文中如出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用。
46.一种角度传感器安装结构，如图5-7所示，包括角度传感器5、摆杆8、拉绳10，支座6这四个部件。所述支座6固定在悬架上，拉绳10的一端相连支座6上且可以绕b点旋转，拉绳10的另一端连接在摆杆8的一端上。在一些实施例中，角度传感器5外壳上装有支撑座，支撑座与拉绳10端部或摆杆8之间通过弹簧9相连，从而始终保持拉绳处于张紧状态。在另一些实施例中，也可以用扭簧取代弹簧9，所述扭簧的一端固定在角度传感器5外壳上，另一端固定在拉绳10端部或摆杆8上。由此，摆杆8的另一端装在角度传感器5的输出轴上且可以绕o点旋转，摆杆绕o点旋转角度可以通过角度传感器5测量得到。其中摆杆8即oa段，拉绳10即ab段。
47.采用扭簧方案的好处在于，所述角度传感器5、摆杆8和扭簧可以更好地设计成一体结构。因为扭簧具备更高的集成度，可以将扭簧、角度传感器、摆杆设计为一个整体式传感器，外接一个拉绳就可以测量板簧变形量，这种产品结构紧凑且便于安装，易于大批量推广使用。
48.本实施例的悬架可以是板簧悬架，也可以是空气悬架，为了方便描述，本实施例以板簧为例进行详细介绍。
49.在一个实施例中，角度传感器5固定在板簧悬架3上，角度传感器5的输出轴连接摆杆8的o端，即摆杆8可绕o点旋转。角度传感器5通过测量摆杆8相对角度传感器5本体旋转的角度来换算板簧悬架3变形量，具体换算为成熟技术。
50.具体测量原理分析：如图5所示，在重载情况下，板簧悬架3被压得比较平。如图6所示，在轻载情况下，板簧悬架3翘曲程度高一些。如图7所示，从重载到轻载，板簧悬架3虽然有变形，但是总体ob之间的距离基本可认为不变。拉绳10、摆杆8、以及ob连线构成的三角形结构尺寸基本不变。如图8所示，板簧悬架3从重载到轻载变形产生的角度∠bob就与∠aoa相等。∠aoa就是摆杆8从重载到轻载变化时相对角度传感器5转过的角度，这个角度是可以
通过角度传感器5测量出来的。
51.ob和ob代表板簧悬架3变形后的两个位置。当拉绳10足够长，一般拉绳10与摆杆8的长度比大于5，最好是大于10，保证ab与板簧悬架3所在的连线ob足够贴近，即ab与ob的夹角足够小，板簧悬架3变形时可认为ob和ob长度基本相等，三角形aob和三角形aob为相同或近似三角形，只是绕o点发生了相应的旋转，且旋转角度∠bob =∠aoa，该角度与板簧悬架3形变量呈对应的线性或曲线关系，该角度可以通过角度传感器5测得，主要是测摆杆ao相对传感器本体旋转的角度。
52.本实施例的摆杆角度测量方式的好处在于：
53.1、摆杆8的长度可以设置为很短，比如20mm以内，角度传感器5可以做得非常紧凑。
54.2、板簧悬架3变形时，摆杆8旋转角度一般很小，一般在15
°
以内，加之摆杆8长度很短，摆杆8的摆动幅度很小，因此完全不用过多考虑oa的运动干涉问题。
55.3、正是因为摆杆8摆动幅度小，而且长度短，可以将角度传感器5与摆杆8做成一体式设计，即所述角度传感器5和摆杆8为一体结构。
56.如图9所示，传统的拉绳式长度传感器，与本实用新型看上去具备类似的结构，但是将传统的拉绳式长度传感器横向安装时，悬架变形使得拉绳远端由b点运动到d点，传统拉绳长度传感器是不敏感的，因为拉绳测角度的绕线圆盘不会产生旋转运动，也就测不出角度变化，得不到长度变化。对于传统拉绳长度传感器，顺着绳子的方向拉动时，绕线圆盘产生角度变化，这时就可以测得拉绳的移动长度。总体而论，对于传统拉绳长度传感器，也仅仅适用于竖向安装测量。对于横向安装，得不到明显的长度变化，无法实现本应用场景的悬架变形量测量。然而竖向安装测量，拉绳伸缩长度变化量大，导致绕线盘内部卷簧容易过劳损坏。车辆的冲击载荷更是会使此类传感器出现早期故障。
57.另外，本实施例采用拉绳连接，能够彻底防止车辆侧倾、左右晃动对角度传感器造成的损伤。
58.如图2-4所示，本实施例的车辆称重装置包括车架1和板簧悬架3，所述板簧悬架3的一端通过第一连接座11安装在车架1远离车辆中心线的一端上，该板簧悬架3的另一端通过连接杆4和第二连接座12安装在车架1远离车辆中心线的另一端上；其特征在于，在所述车架1与板簧悬架3之间、或在板簧悬架3上安装有所述的角度传感器安装结构。所述安装座装在车架1远离车辆中心线的一端上，所述支座6安装在板簧悬架3靠近车辆中心线的位置。
59.如图2所示，一个实施例的方案是将所述安装座装在板簧悬架3远离车辆中心线的一端上，将所述支座6安装在板簧悬架3靠近车辆中心线的位置。
60.如图3所示，另一个实施例的方案是将所述支座6装在板簧悬架3远离车辆中心线的一端上，将所述安装座安装在板簧悬架3靠近车辆中心线的位置。
61.如图4所示，又一个实施例的方案是将所述安装座装在车架1远离车辆中心线的一端上，将所述支座6安装在板簧悬架3靠近车辆中心线的位置。
62.当然，在一些实施例中，也可以根据需要将所述安装座装在车架1靠近车辆中心线的位置，所述支座6安装在板簧悬架3远离车辆中心线的一端上。在另一些实施例中，也可以将所述支座6装在车架1靠近车辆中心线的位置，将所述安装座安装在板簧悬架3远离车辆中心线的一端上。
63.在工程实际应用过程中，也有可能采用另外一些近似方案来实施，但是原理是相
通的。
64.替代方案一：
65.如图10所示，旋转角度传感器5的旋转轴上设置一异型连杆结构。异型连杆结构可以绕角度传感器旋转轴o点旋转。旋转角度传感器5可以测出该旋转角度。异型连杆机构包括摆杆8、第一斜拉杆13和第二斜拉杆14；其中，摆杆8的中心铰接在角度传感器旋转轴o点上，摆杆8的一端与第一斜拉杆13的一端铰接，摆杆8的另一端与第二斜拉杆14的一端铰接，第一斜拉杆13的另一端与第二斜拉杆14的另一端铰接相连，且在该铰接点与拉绳10之间通过弹簧9相连。
66.弹簧9和拉绳10一端连接支座6，弹簧9用于将拉绳10绷紧，这样可使得拉绳10的摆动角度能够转换为异型连杆机构绕o点的旋转角度，从而按照本实用新型阐述的原理实施车辆的称重测量。
67.替代方案二：
68.如图11所示，旋转角度传感器5的旋转轴上设置一转盘机构16。转盘机构16可以绕角度传感器5的旋转轴o点旋转。旋转角度传感器5可以测出该旋转角度。转盘机构16通过张紧皮带或张紧绳15连接于弹簧9和拉绳机构10的一端。弹簧9和拉绳机构10的另一端连接支座6。弹簧9用于将拉绳10、张紧皮带或张紧绳15绷紧，这样拉绳10、张紧皮带或张紧绳15等效为刚形体，这样可使得拉绳10的摆动角度能够转换为转盘机构16绕o点的旋转角度，从而按照本实用新型阐述的原理实施车辆的称重测量。
69.上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本实用新型，而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实施例的各种等价形式的修改均落入本实用新型所附权利要求所限定的范围。