CN113984165A - 一种应用于车辆的称重压力传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于车辆的称重压力传感器，包括有应变感应模块和支撑结构模块，应变感应模块为圆环形金属块，圆环形金属块的内壁上均匀分布有不少于四块的电阻应变片；支撑结构模块为上下贴合固定的两块盖板，应变感应模块设置在盖板上的凹槽中；本发明通过均匀设置在圆环形金属块内侧的电阻应变片实现了对车辆载重的精确检测，同时通过支撑结构模块，一方面能够对应变感应模块起到保护作用，另一方面对传统的传感器与车辆的连接做出了改进，避免了传统连接结构中可能会产生的行车安全问题。

Description

一种应用于车辆的称重压力传感器

技术领域

本发明涉及车辆传感器领域，特别涉及一种应用于车辆的称重压力传感器。

背景技术

目前车载称重传感器方案主要分为称重压力传感器和形变位移传感器两种。

现有的称重压力传感器，主要有悬臂梁称重传感器、轮辐式压力传感器、S型拉压传感器、张力传感器、微型传感器、膜盒式传感器、柱式传感器、挂式传感器、多维力传感器、静态扭矩传感器、动态扭矩传感器等等，以上传感器用于各行业工程领域，各种应用的被测量数据和精度都不同，需根据要求选用某种产品。

在车载称重***应用领域，因其安装空间狭小、振动冲击频繁、预紧力较大等因素，导致以上所列常规称重压力传感器产品无法适用于这个特定的工程应用。大量程压力传感器尺寸过大无法安装；尺寸较小的传感器，测量量程太小，不满足车载称重应用领域所需承载力的要求。

形变位移传感器检测车架或车轴的微形变量或位移量通过算法换算成重量，其缺点在于车架或车轴材料特性的不确定，由此采集的微形变量或位移量不可控，精度低，误差大。

针对这些问题本申请提出了一种解决方案。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种应用于车辆的称重压力传感器，能够对车辆的载重进行精准的检测，并且体积小、厚度薄、量程大以及精度高，同时安装便捷，不改变车辆原始结构，能够提高行车安全。

技术方案：本发明所述的一种应用于车辆的称重压力传感器，包括有应变感应模块和支撑结构模块，所述应变感应模块为圆环形金属块，所述圆环形金属块的内壁均匀设置有不少于四块的电阻应变片，所述电阻应变片组成桥式电路后与外部监测装置电气连接；

所述支撑结构模块上设置有用于与车辆固定连接的定位销穿孔，所述支撑结构模块上还设置有两个用于放置应变感应模块的第一凹槽。

作为优选，所述圆环形金属块的外圆上设置有两两对称的直边，外圆形状与第一凹槽尺寸相同，所述圆环形金属块的内圆中填充有硅胶，所述硅胶用于保护电阻应变片。

作为优选，所述支撑结构模块包括有上盖板、下盖板和定位销固定件，所述上盖板中心设置有第一定位销穿孔，所述第一凹槽对称设置在第一定位销穿孔两侧；所述下盖板中心设置有第二定位销穿孔，所述第二定位销穿孔和第一定位销穿孔尺寸相同；所述定位销固定件的顶部为与车辆中弹簧钢板底部凸出的螺帽头相匹配的第二凹槽，定位销固定件的底部为与车辆中车轴顶部平面中凹陷坑槽相匹配的凸起；所述上盖板与下盖板通过螺钉贴合连接，第一定位销穿孔与第二定位销穿孔位于同一垂直面内，所述定位销固定件贯穿设置在第一定位销孔与第二定位销孔内，并且定位销固定件的底部凸起穿过第二定位销孔。

作为优选，所述下盖板上对应第一凹槽的位置设置有侧向穿线孔，所述侧向穿线孔内设置有应变感应模块与外部监测装置连接的线缆。

作为优选，所述圆环形金属块的高度在5-15mm之间，外径在20到60mm之间，内径在10到55mm之间，圆环形金属块的顶部高于矩形金属块的顶部。

作为优选，所述圆环形金属块采用强度高、冲击韧性强、高耐磨性的材料，如高强度锰钢或合金钢。

有益效果：

(1)、本发明通过应变感应模块的设置，提高了测量的精度，扩大了检测车载重量的量程；

(2)、本发明通过均匀设置在圆环形金属块内侧的电阻应变片实现了对车辆载重的精确检测，补偿了偏载带来的误差；

(3)、本发明通过支撑结构模块，一方面能够对应变感应模块起到保护作用，另一方面对传统的传感器与车辆的连接做出了改进，避免了传统连接结构上可能会产生的行车安全问题，同时也对采集数据的应变感应模块从正向以及侧向均提供了固定，避免了应变感应模块在使用过程中因受到外力影响产生位移。

附图说明

图1是本发明的俯视图；

图2是本发明的应变感应模块的俯视图图；

图3是本发明中支撑结构侧视图；

图4是本发明中下盖板俯视图；

图5是本发明中定位销固定件侧视图；

图6是本发明安装在车辆上时的侧面剖视图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步阐述。

如图1-5所示，为本发明的结构示意图，本发明包括有应变感应模块1和支撑结构模块2，在本实施例中，应变感应模块1为圆环形金属块3，高度为12mm，外径为59mm，内径为50mm，在圆环形金属块3的内侧均匀设置有八片电阻应变片4，电阻应变片4组成桥式电路后与外部监测装置电气连接，将检测信号传递到外部的检测装置上。

在本实施例中，考虑到本发明运用于对车辆载重的检测领域，安装在车辆弹簧钢板 5与车轴6的连接处，需要长期使用，同时也会随着工作时间的加长而面临较为恶劣的工作环境，因此圆环形金属块3采用60Si2Mn材质的锰钢，这类材质锰钢强度高，冲击韧性强，耐磨性高，具有一定的韧性和塑性，能够有效的延长本发明的使用寿命。

在本实施例中，支撑结构模块2包括有上盖板21、下盖板22和定位销固定件23，上盖板21中心设置有第一定位销穿孔24，第一凹槽25对称设置在第一定位销穿孔24 两侧，同样的，下盖板22中心设置有第二定位销穿孔26，第二定位销穿孔26和第一定位销穿孔24尺寸相同，上盖板21与下盖板22通过螺钉贴合连接，第一定位销穿孔24 与第二定位销穿孔26位于同一垂直面内。

定位销固定件23用于定位以及固定支撑结构模块2，定位销固定件23的顶部设置有第二凹槽27，底部设置有凸起28，定位销固定件23贯穿第一定位销孔24与第二定位销孔26，顶部的第二凹槽27与弹簧钢板5底部的螺帽头互相卡扣，底部的凸起28穿过第二定位销孔26后伸入车轴6顶部平面中凹陷的坑槽内，与坑槽互相卡扣，支撑结构模块 2通过定位销固定件23将整个装置固定在车辆的弹簧钢板5与车轴6之间。

在本实施例中，应变感应模块1中的圆环形金属块3的外圆上设置有两两对称的直边，外圆形状与第一凹槽25尺寸相同，便于圆环形金属块3设置在第一凹槽25内后，与第一凹槽25互相卡扣，同时圆环形金属块3高出第一凹槽25，在第一凹槽25对应的下盖板22上，设置有侧向穿线孔29，侧向穿线孔29内设置有应变感应模块1与外部监测装置连接的线缆，同时在圆环形金属块3的内圆中还填充有硅胶，用于保护应变感应模块1内的电阻感应片4。

如图6所示，为本发明安装在车辆弹簧钢板5与车轴6之间的侧面剖视图，图中A 部分为本发明，弹簧钢板5底部凸起的螺帽头伸入定位销固定件23顶部的第二凹槽27 中，定位销固定件23底部的凸起28伸入车轴6顶部平面的坑槽中，通过这样的结构，将本发明固定在弹簧钢板5与车轴6之间，确保了本发明在安装到车辆上后，在车辆的行驶过程中不会产生滑动，能够保证对车载重量检测的准确性，也能够确保行车过程中车辆的安全性。

本发明中应变感应模块1采用的圆环形金属块3力学上属于轴对称结构，圆环形金属块3在受力时属于压杆，其内应力分布亦为轴对称。圆环形金属块3内表面上各点处的应力状态为简单应力状态，贴在内表面不同地方的电阻应变片4的输出压应变值大小均相同，因此提高了测量精度。另外，由于圆环形金属块3的高度不高，仅为12mm，所以在受力时，不会产生压杆失稳的现象，进而扩大了对车辆载重测量的压力量程。

本发明通过支撑结构模块2的设计，能够避免车辆在行驶过程中受到外力作用力时，不会直接对应变感应模块1造成冲击，全方位保护了应变感应模块1，避免影响检测的准确性以及使用的寿命，同时将传统的用于穿线引线的孔洞设计在支撑结构模块2 中的下盖板22上，不会对应变感应模块1的强度以及疲劳造成影响，进一步延长了整体的使用寿命，最后将电阻应变片4均匀的设计在圆环形金属块3的内壁，这样能够保证圆环形金属块3顶部与车辆的接触面均为平面，而又不影响对车辆载重的检测。

Claims (6)

1.一种应用于车辆的称重压力传感器，其特征在于：包括有应变感应模块(1)和支撑结构模块(2)，所述应变感应模块(1)为圆环形金属块(3)，所述圆环形金属块(3)的内壁均匀设置有不少于四块的电阻应变片(4)，所述电阻应变片(4)组成桥式电路后与外部监测装置电气连接；

所述支撑结构模块(2)上设置有用于与车辆固定连接的定位销穿孔，所述支撑结构模块(2)上还设置有两个用于放置应变感应模块的第一凹槽(25)。

2.根据权利要求1所述的一种应用于车辆的称重压力传感器：所述圆环形金属块(3)的外圆上设置有两两对称的直边，外圆形状与第一凹槽(25)尺寸相同，所述圆环形金属块的内圆中填充有硅胶，所述硅胶用于保护电阻应变片(4)。

3.一种应用于车辆的称重压力传感器，其特征在于：所述支撑结构模块(2)包括有上盖板(21)、下盖板(22)和定位销固定件(23)，所述上盖板(21)中心设置有第一定位销穿孔(24)，所述第一凹槽(25)对称设置在第一定位销穿孔(24)两侧；所述下盖板(22)中心设置有第二定位销穿孔(26)，所述第二定位销穿孔(26)和第一定位销穿孔(24)尺寸相同；所述定位销固定件(23)的顶部为与车辆中弹簧钢板底部凸出的螺帽头相匹配的第二凹槽(27)，定位销固定件(23)的底部为与车辆中车轴顶部平面中凹陷坑槽相匹配的凸起(28)；所述上盖板(21)与下盖板(22)通过螺钉贴合连接，第一定位销穿孔(24)与第二定位销穿孔(26)位于同一垂直面内，所述定位销固定件(23)贯穿设置在第一定位销孔(24)与第二定位销孔(26)内，并且定位销固定件(23)的底部凸起(28)穿过第二定位销孔(26)。

4.根据权利要求1所述的一种应用于车辆的称重压力传感器，其特征在于：所述下盖板(22)上对应第一凹槽(25)的位置设置有侧向穿线孔(29)，所述侧向穿线孔(29)内设置有应变感应模块(1)与外部监测装置连接的线缆。

5.根据权利要求1所述的一种应用于车辆的称重压力传感器，其特征在于：所述圆环形金属块(3)的高度在5-15mm之间，外径在20到60mm之间，内径在10到55mm之间，圆环形金属块(3)的顶部高于上盖板(21)的顶部。

6.根据权利要求1所述的一种应用于车辆的称重压力传感器，其特征在于：所述圆环形金属块(3)采用强度高、冲击韧性强、高耐磨性的材料，如高强度锰钢或合金钢。

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