FI89206B

FI89206B - Load weight-measuring arrangement in a vehicle chassis

Info

Publication number: FI89206B
Application number: FI902980A
Authority: FI
Inventors: Jorma Ristiluoma
Original assignee: Jorma Ristiluoma
Priority date: 1990-06-14
Filing date: 1990-06-14
Publication date: 1993-05-14
Also published as: FI902980A0; FI89206C; FI902980A

Description

1 892061 89206

Kuorman painon mittaava laite ajoneuvon alustassaDevice for measuring the weight of a load on the chassis of a vehicle

Keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osan mukaiseen kuorman painon mittaavaan laitteeseen 5 ajoneuvon alustassa.The invention relates to a load weight measuring device 5 according to the preamble of claim 1 in a vehicle chassis.

Ajoneuvon kuorman painojen mittaukseen voidaan käyttää useita menetelmiä sen toteamiseksi, ylittyykö esim. ajoneuvon kuorman sallittu maksimipaino tai kuorman 10 aiheuttama maksimiakselipaino. Tällaista mittausta on yleisesti toteutettu erityisillä vaaoilla, joiden päälle ajoneuvo voidaan ajaa. Koska kyseinen tarkistus voidaan suorittaa ainoastaan tietyissä paikoissa, on toivottavaa, että vastaavia mittauksia voitaisiin 15 suorittaa haluttaessa koska tahansa, ja esim. ajoneuvon ajajan toimesta.Several methods can be used to measure the weights of a vehicle load in order to determine whether, for example, the maximum permissible weight of the vehicle load or the maximum axle weight caused by the load 10 is exceeded. Such a measurement is generally carried out on special scales on which the vehicle can be driven. Since this check can only be performed at certain locations, it is desirable that similar measurements could be performed at any time, if desired, and e.g. by the driver of the vehicle.

Itse ajoneuvoon asennettava kuorman painon tunteva mittauslaite on luonnollisesti eräs ratkaisu tähän 20 ongelmaan. Tällainen mittauslaite onkin esitetty US-patentissa 3,794,130. Kyseinen laite sijaitsee ajoneuvon jousistossa tai kipattavan lavan kippiakselin ja alustan runkopalkkien välissä ja toimii sillä periaatteella, että siihen kohdistuva puristuspaine on 25 verrannollinen kuorman aiheuttavaan paineeseen. Kyseinen mittauslaite käsittää sinänsä tunnetun, tätä puristusvoimaa mittaavan anturin. Tällainen anturi voi olla esim. venymäliuskaperiaatteella toimiva sähköinen anturi. Haittana em. US-patentin esittämässä 30 mittauslaitteessa on se, että se on jatkuvasti kyseiselle voimalle alttiina, jolloin varsinkin ajettaessa siihen kohdistuu suuria hetkellisiä iskuvoimia. Tämä vaatii hyvin paljon anturin kestävyydeltä, ja saattaa ajan mittaan käytettäessä samaa anturia heikentää .··*. 35 mittaustarkkuutta, ja jopa vahingoittaa anturia.A load sensing device to be installed in the vehicle itself is, of course, one solution to this problem. Such a measuring device is disclosed in U.S. Patent 3,794,130. This device is located in the suspension system of the vehicle or between the tipping axle of the tipping platform and the chassis frame beams and operates on the principle that the compressive pressure applied to it is proportional to the pressure causing the load. The measuring device in question comprises a sensor known per se for measuring this compressive force. Such a sensor can be, for example, an electrical sensor operating on the strain gauge principle. The disadvantage of the measuring device 30 disclosed in the above-mentioned U.S. patent is that it is constantly exposed to this force, in which case it is subjected to large momentary impact forces, especially when driving. This requires a great deal of sensor durability, and may weaken the same sensor over time. 35 measurement accuracy, and even damage the sensor.

2 892062 89206

Suomalaisesta patentista 71427 ja saksalaisesta patentista 459165 tunnetaan järjestelyitä, joilla kuorma voidaan nostaa toimielimellä irti anturista 5 ajoa varten. Tällöin kuorma täytyy pystyä jollain tavalla lukitsemaan yläasentoon, mikä monimutkaistaa toimielimen rakennetta.Arrangements are known from Finnish patent 71427 and German patent 459165, with which the load can be lifted off the sensor 5 by the actuator for driving. In this case, the load must be able to lock in the upper position in some way, which complicates the structure of the actuator.

Keksinnön tarkoituksena on poistaa em. epäkohdat ja 10 esittää samalla mittauslaite, jossa voidaan käyttää herkempiä ja tarkempia antureita, jolloin mittaustarkkuus paranee. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on esittää laite, joka voidaan helposti sijoittaa jo esim. kuorma-autojen alustarakenteisiin tarvitsematta 15 tehdä suuria muutoksia. Em. tarkoituksen toteuttamiseksi keksinnön mukaiselle mittauslaitteelle on pääasiassa tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Laitteessa oleva tukielin, jonka ansiosta anturi voidaan pitää lepoasennossa ajon 20 aikana, on kuorman painon vastaanottava kannatin, ja toimielin, joka saattaa anturin kuormaan verrannollisen voiman alaiseksi mittaushetkellä, on toinen kahdesta toisiaan vasten puristuvasta mittausosasta, joiden välissä anturi sijaitsee.The object of the invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and at the same time to present a measuring device in which more sensitive and accurate sensors can be used, whereby the measurement accuracy is improved. Another object of the invention is to provide a device which can be easily placed, for example, on the chassis structures of trucks without having to make major changes. Em. In order to achieve this, the measuring device according to the invention is mainly characterized by what is set forth in the characterizing part of claim 1. The support member in the device, which allows the sensor to be kept in the rest position during the run 20, is a load receiving bracket, and the actuator which forces the sensor under a force proportional to the load at the time of measurement is one of two pressurized measuring parts between which the sensor is located.

2525

Oheisissa alivaatimuksissa on esitetty lisää eräitä keksinnön edullisia suoritusvaihtoehtoja. Laite voidaan sijoittaa ajoneuvon jousistoon rungon ja jousen välille kohtaan, jossa se ei vaikuta jousiston toimintaan 30 eikä myöskään jousiston toiminta pääse vaikuttamaan sen toimintaan mittausta haittaavasti.Some preferred embodiments of the invention are set out in the appended subclaims. The device can be placed in the suspension system of the vehicle between the frame and the spring at a point where it does not affect the operation of the suspension system 30, nor can the operation of the suspension system interfere with its operation.

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1 esittää laitteen sijoitusta ajoneuvon alustassa sivukuvantona, 35 3 89206 kuva 2 esittää laitetta yksityiskohtaisemmin sivukuvantona, ja kuva 3 esittää osaa, jonka tilalle mittauslaite 5 voidaan alustassa sijoittaa.The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, in which Figure 1 shows the position of the device on the vehicle chassis in a side view, Figure 3 shows the device in more detail in a side view, and Figure 3 shows a part to replace the measuring device 5 in the chassis.

Seuraavassa selostetaan kuvaan 2 viitaten keksinnön mukaisen laitteen toimintaperiaate. Mittauslaite 4 käsittää toisiinsa kohdassa 11 nivelöidyt osat 9 ja 10 10, jotka on järjestetty kääntyviksi toistensa suhteen tiettyjen liikerajojen puitteissa pystytasossa. Osat 9 ja 10 on järjestetty kiinnitettäväksi ajoneuvon alustassa olevan kahden sellaisen osan väliin, jotka ajoneuvon kuorman vaikutuksesta pystyvät saamaan 15 aikaan osien 9 ja 10 välisen puristuspaineen. Osat 9 ja 10 kannattavat kumpikin omaa mittausosaansa, vastaavasti 5 ja 6, jotka suuntautuvat toisiaan kohti osien 9 ja 10 välissä. Toiseen mittausosista, eli ylemmän osan 9 kannattamaan mittausosaan 5 on kiin-20 nitetty puristusvoimaa mittaava anturi 5a, joka joutuessaan kuorman painon vaikutuksesta kosketuksiin osan 6 kanssa pystyy mittaamaan kuorman painoon verrannollista voimaa.The operating principle of the device according to the invention will now be described with reference to Figure 2. The measuring device 4 comprises parts 9 and 10 10 articulated to each other at 11, which are arranged to pivot relative to each other within certain limits of movement in the vertical plane. The parts 9 and 10 are arranged to be fastened between two parts in the chassis of the vehicle which, due to the load of the vehicle, are able to produce a compressive pressure between the parts 9 and 10. Parts 9 and 10 each support their own measuring parts, 5 and 6, respectively, which face each other between parts 9 and 10. A compression force measuring sensor 5a is attached to one of the measuring parts, i.e. the measuring part 5 supported by the upper part 9, which is able to measure a force proportional to the weight of the load when it comes into contact with the part 6 under the influence of the load weight.

25 Kuvan 2 esittämässä asennossa anturi 5a pysyy irti puristusvoimaa mittaavasta kontaktista osan 6 kanssa sen ansiosta, että alempaan osaan 10 on kiinnitetty siitä osaa 9 kohti suuntautuva tukielin 8, jonka yläpään varassa osa 9 lepää kuorman painon vaikutukses-30 ta. Laitteessa on lisäksi toimielin 6, joka liikkeensä * avulla saattaa osat 5 ja 6 puristuskontaktiin kes kenään, ts. asentoon, jossa anturi 5a joutuu kuorman painon alaiseksi. Tämä tapahtuu siten, että alempaan osaan 10 kiinnitetty osa 6 toimii tällaisena toimieli-35 menä, jolloin se nostaessaan kontaktissa osaa 5 vasten ylempää osaa 9 ylöspäin, nostaa samalla osan 9 irti tukielimestä 8. Näin tapahtuessa kuorman paino pääsee vaikuttamaan kokonaisuudessaan osien 5 ja 6 välissä 4 89206 olevaan mittausanturiin 5a. Lopetettaessa mittaus lasketaan toimielin 6 vastaavasti alas, jolloin ylempi osa 9 tulee taas tukielimen 8 kannatukselle. Toimielin 6 voi olla esim. hydraulisylinteri, jolloin hydrauli-5 nesteen letkut voidaan tuoda siihen ajoneuvosta. Sylinterillä tulee olla kyky saada aikaan riittävä paine, jotta se pystyy nostamaan osan 9 irti tukieli-mestä 8, ja sylinteri voidaan mitoittaa maksimikuorma huomioon ottaen riittävän vahvaksi.In the position shown in Fig. 2, the sensor 5a is kept out of contact with the part 6 measuring the compressive force due to the fact that a support member 8 facing the part 9 is attached to the lower part 10, on the upper end of which the part 9 rests under the weight of the load. The device also has an actuator 6 which, by its movement *, brings the parts 5 and 6 into compression contact with each other, i.e. in a position where the sensor 5a is subjected to the weight of the load. This is done in such a way that the part 6 attached to the lower part 10 acts as such an actuator 35, whereby when lifting the part 5 against the upper part 9, it lifts the part 9 away from the support member 8. In this case the load weight can be affected between the parts 5 and 6. 4 to the measuring sensor 5a in 89206. At the end of the measurement, the actuator 6 is lowered correspondingly, whereby the upper part 9 again comes to the support of the support member 8. The actuator 6 can be, for example, a hydraulic cylinder, in which case the hydraulic-5 fluid hoses can be brought into it from the vehicle. The cylinder must be able to provide sufficient pressure to be able to lift the part 9 off the support member 8, and the cylinder can be dimensioned to be sufficiently strong in view of the maximum load.

1010

Kuvassa 1 on esitetty kuvan 2 laitteen sijainti ajoneuvon alustassa. Mittauslaite 4 sijoitetaan ajoneuvon akselin 3 kannatuksella olevan lehtijousen 2 toiseen päähän jousen ja ajoneuvon rungon 1 väliin. 15 Ylempi osa 9 kiinnitetään tällöin kohtaan 7a runkoon ja alempi osa 10 kiinnitetään kohtaan 7b lehtijousen 2 päähän. Kuvassa 3 on esitetty varsi 7, joka normaalisti sijaitsee tässä kohdassa lehtijousen pään ja rungon välissä ollen kiinnitetty päistään mainit-20 tuihin kohtiin 7a ja 7b. Kuten kuvista näkyy, ei mittauslaite 4 muuta jousiston rakennetta tältä osin ratkaisevassa määrin. Mittauslaite toimii yhtä hyvin lehtijousen kiinnittimenä kuin varsi 7. Kuten kuvasta 2 näkyy, tukielin 8 sijaitsee edullisesti kohtien 7a 25 ja 7b välissä, eli ylemmän osan 9 kiinnityselimen 12a (kohta 7a) ja alemman osan 10 kiinnityselimen 12b (kohta 7b) välissä, jolloin se tällä kohtaa sijaites-saan toimii periaatteessa varren 7 korvikkeena. Tukielin 8 voi kuitenkin olla myös sivussa em. kohdas-30 ta, mikäli laitteen tukevuus ei siitä kärsi.Figure 1 shows the location of the device of Figure 2 on the vehicle chassis. The measuring device 4 is placed at one end of the leaf spring 2 supported by the vehicle axle 3 between the spring and the vehicle body 1. The upper part 9 is then fixed at 7a to the frame and the lower part 10 at 7b at the end of the leaf spring 2. Figure 3 shows an arm 7 normally located at this point between the end of the leaf spring and the body, attached at its ends to said points 7a and 7b. As can be seen from the figures, the measuring device 4 does not change the structure of the spring system to a decisive extent in this respect. The measuring device acts as a leaf spring holder as well as the arm 7. As shown in Fig. 2, the support member 8 is preferably located between the points 7a 25 and 7b, i.e. between the upper part 9 fastener 12a (point 7a) and the lower part 10 fastener 12b (point 7b). at this point the location-saan basically acts as a substitute for the arm 7. However, the support member 8 may also be on the side at the above-mentioned point 30, provided that the stability of the device is not affected.

Lisäksi kuvassa 2 on esitetty vielä se, miten ylemmän osan 9 vapaa pää ulottuu alemman osan 10 alle, jolloin se muodostaa tässä kohtaa pidätyslaipan 9a, joka 35 rajoittaa osien 9 ja 10 kääntymistä liiaksi erilleen toisistaan. Laipan tilalla voidaan käyttää myös muita sopivia rajoitinelimiä.In addition, Fig. 2 shows how the free end of the upper part 9 extends below the lower part 10, whereby at this point it forms a retaining flange 9a which 35 restricts the turning of the parts 9 and 10 too far apart. Other suitable restrictor members may also be used in place of the flange.

5 892065 89206

Keksinnön mukaisia mittauslaitteita 4 voidaan sijoittaa yksi aina jokaisen akselin kohdalle ja kummallekin puolelle, jolloin ne mittaavat juuri tällä kohdalla anturiin kohdistuvaa kuorman painoa. Tällä järjes-5 telyllä voidaan mittaustietojen avulla laskea sekä kuorman painopisteen sijainti, kuorman kokonaispaino sekä yksittäiset akselipainot. Koska anturi 5a toimii elektronisesti, on mittaustietoja helppo sekä siirtää että käsitellä, jolloin ajoneuvon ohjaamossa voi olla 10 tietojenkäsittelylaite, jonka avulla saadaan laskettua sekä kuorman koko paino että yksittäiset akselipainot riittävän monista mittauspisteistä saatavien mittaus-tietojen perusteella. Nämä tiedot voivat näkyä ajoneuvon ohjaamossa näyttöruudulla. Tietojenkäsittely-15 laitteeseen voidaan yhdistää myös tulostin, jolla tiedot voidaan ottaa talteen paperille. Elektronisesti toimiva anturi voi olla juuri edellä mainittu venymä-liuskaperiaatteella kuormitusta mittaava anturi.The measuring devices 4 according to the invention can be placed one at each position and on each side, whereby at this point they measure the weight of the load applied to the sensor. With this arrangement, the location of the load center of gravity, the total weight of the load and the individual axle weights can be calculated using the measurement data. Because the sensor 5a operates electronically, the measurement data is easy to both transfer and process, so that the vehicle cab can be equipped with a data processing device 10 to calculate both the total load weight and the individual axle weights based on a sufficient number of measurement points. This information can be displayed on the display in the cab of the vehicle. A data processing device can also be connected to a data-15 device to recover the data on paper. The electronically operated sensor can be the above-mentioned strain-load sensor.

20 Mittauslaitteessa 4 käytettävä puristusvoimaa mittaava anturi voi olla pienemmälle kuormalle kalibroitu juuri sen ansiosta, että siihen ei kohdistu iskuvoimia ajettaessa. Lisäksi osat 9 ja 10 on nivel-öity toisiinsa siten, että mittausosista 5 ja 6 25 aiheutuu ainoastaan päittäisvoimia anturiin 5a ilman osien liukumista toistensa suhteen, jolloin mahdolliset liukukitkat eivät pääse haittaamaan mittausta.20 The compression force sensor used in the measuring device 4 can be calibrated for a lower load precisely because it is not subjected to impact forces while driving. In addition, the parts 9 and 10 are articulated to each other in such a way that the measuring parts 5 and 6 25 only cause end forces to the sensor 5a without the parts sliding relative to each other, whereby possible sliding frictions cannot interfere with the measurement.

Kuorman painon muuttuessa mittauslaitteen asento, eli 30 kohtien 7a ja 7b välisen suoran asento muuttuu hieman. Vaikka tämä muutos ei aiheuta merkittäviä muutoksia mittaustulokseen, kompensoituu se automaattisesti kalibroitaessa anturi eri tunnetuilla kuormituksilla, esim pienellä ja suurella kuormituksella. Tämän 35 kalibroinnin avulla voidaan laatia ohjelma, jolla painot voidaan laskea anturien antamien tietojen perusteella. Lisäksi ajoneuvoon voidaan liittää sen kaltevuuden tunnistava elin, jolloin myös tämä tieto 6 89206 voidaan ottaa huomioon ohjelmassa lopullisia arvoja laskettaessa, ja luotettavia mittauksia voidaan tällöin suorittaa myös ajoneuvon ollessa kaltevalla alustalla.As the weight of the load changes, the position of the measuring device, i.e. the position of the line between points 7a and 7b, 30 changes slightly. Although this change does not cause significant changes to the measurement result, it is automatically compensated for when the sensor is calibrated with different known loads, e.g. low and high loads. With this calibration, a program can be created to calculate the weights based on the data provided by the sensors. In addition, a device for detecting its inclination can be connected to the vehicle, so that this information 6 89206 can also be taken into account in the program when calculating the final values, and reliable measurements can then be made even when the vehicle is on an inclined surface.

5 Keksintöä ei ole edellä rajoitettu ainoastaan kuvissa ja selityksessä mainittuun suoritusmuotoon, vaan sitä voidaan muunnella patenttivaatimusten esittämän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa. Esimerkiksi vastakkain olevat mittausosat 5 ja 6 ja tukielin 8 10 voivat sijaita myös muissa kohdissa, esimerkiksi tukielin 8 voi joissakin malleissa olla kauempana nivelestä 11 kuin osat 5 ja 6. Lisäksi mittauslaitteen 4 sijoitus alustaan voi olla toisenlainen kuin kuvassa 1, esim. teliajoneuvoissa se voi olla jousen toisen 15 pään ja telin keinun välissä.The invention is not limited above only to the embodiment mentioned in the figures and the description, but can be modified within the scope of the inventive idea set forth in the claims. For example, the opposing measuring parts 5 and 6 and the support member 8 10 may also be located at other points, for example in some models the support member 8 may be farther from the joint 11 than the parts 5 and 6. In addition, the measuring device 4 may be placed on the base differently than in Fig. 1. be between the other 15 ends of the spring and the bogie swing.

Claims

A load weight measuring device at a vehicle chassis comprising a transducer (5a) measuring the weight of the load caused by the load 5 and arranged between each other with a force-proportional measuring force (5, 6), the device comprising a support member (8) arranged to keep the parts (5, 6) out of mutual pressure contact caused by the weight of the load and an actuator (6) arranged to bring the parts (5, 6) into this pressure contact, characterized in that the supporting means (8) is a carrier arranged to receive the supporting parts (9, 10) supporting the compressive force proportional to the weight of the load parts (5, 6), and the actuator (6) is one of the measuring parts (5, 6). and is arranged to act, by means of its movement, between the parts (9, 10) for releasing the support member (8) from the pressing force and for bringing about the transducer (6) and the second part (5) (5a) under the compressive force.

Device according to claim 1, characterized in that it is located between the spring (2) of the vehicle and the body (1).

Device according to claim 2, characterized in that it is in place of an arm (7) located between the end of the body (1) and the end of the spring (2), each part (9, 10) being fixed to a of the arm (7) fastening points (7a, 7b).

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the support means (8) are located immediately. . Proximity of the line between the attachment points (7a, 7b) of the arm (7), preferably on the line. 10 89206

Device according to any of the preceding claims, characterized in that the measuring parts supporting parts (9, 10) are pivotally fastened together (11) for pivoting relative to each other. 5

Device according to claim 5, characterized in that the device comprises a limiter (9a) for the pivotal movement of the measuring parts (5, 6) supporting the parts.