[發(fā)明專利]WIM力傳感器和用于這種WIM力傳感器的殼體輪廓

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011485746.8
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112985650B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: K·普夫魯格
• 申請（專利權(quán)）人: 基斯特勒控股公司
• 主分類號: G01L1/16
• 分類號: G01L1/16;G01G19/03
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 黃艷;謝強(qiáng)

本發(fā)明涉及一種WIM力傳感器和用于該WIM力傳感器的殼體輪廓。該WIM力傳感器具有殼體輪廓和壓電式測量裝置(5)；壓電式測量裝置在待測量的反作用力(K)作用下產(chǎn)生電極化電荷；殼體輪廓具有管部(2)和在管部內(nèi)部的空腔(22)；反作用力經(jīng)由殼體輪廓沿著力導(dǎo)入軸線(Y)作用在壓電式測量裝置上；壓電式測量裝置沿著力導(dǎo)入軸線在機(jī)械預(yù)緊(V)下安裝在空腔中；在管部上施加沿著安裝力軸線(X)作用的安裝力(M)，為了將壓電式測量裝置安裝在空腔中，管部通過所施加的安裝力沿著力導(dǎo)入軸線擴(kuò)張；管部在由力導(dǎo)入軸線和安裝力軸線張開的橫截面(XY)中為橢圓形的，該橢圓形具有沿著安裝力軸線的長半軸和沿著力導(dǎo)入軸線的短半軸。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種WIM力傳感器。本發(fā)明還涉及一種用于這種WIM力傳感器的殼體輪廓。

背景技術(shù)

力傳感器是眾所周知的。待測量的力作用在力傳感器上，力傳感器在力的作用下產(chǎn)生測量信號。

特別已知的是被稱為動態(tài)稱重(WIM)力傳感器的力傳感器。這種WIM力傳感器安裝在道路中，并且當(dāng)在道路上行駛的車輛駛過WIM力傳感器時測量來自車輛的反作用力。本申請人是WIM力傳感器的市場領(lǐng)導(dǎo)者，在WIM力傳感器中，壓電式測量裝置在反作用力的作用下產(chǎn)生電極化電荷形式的測量信號。電極化電荷由電極捕獲。電極化電荷的數(shù)量是與反作用力的大小成比例的。對反作用力的測量是動態(tài)的，即，該測量是在車輛從2km/h至200km/h和更大的速度下進(jìn)行的。可以從測量信號中確定多種交通信息，例如軸載荷、總重量、軸距、車輛長度、車輛速度等。

本申請人在專利文獻(xiàn)EP0654654A1中公開了一種這樣的WIM力傳感器。該WIM力傳感器具有一殼體輪廓，該殼體輪廓包括力導(dǎo)入法蘭、管部和力錨固法蘭。壓電式測量裝置布置在管部內(nèi)的空腔中。道路是沿著水平軸線延伸。力導(dǎo)入法蘭位于道路下方幾厘米處。待測量的反作用力沿著豎直軸線經(jīng)由殼體輪廓被傳送到壓電式測量裝置上。該豎直軸線也被稱為力導(dǎo)入軸線。WIM力傳感器通過力錨固法蘭被穩(wěn)定地機(jī)械緊固在道路的地基中。

管部具有壁。壁保護(hù)壓電式測量裝置免受有害的環(huán)境影響，例如污物、灰塵和濕氣。

管部具有兩個保持件。該保持件與壁是一體的。保持件在管部的內(nèi)部界定了用于壓電式測量裝置的空腔。

并且，保持件機(jī)械地預(yù)緊空腔中的壓電式測量裝置。通過該機(jī)械預(yù)緊，使得壓電式測量元件的表面和壓電式測量裝置的電極彼此力配合地疊置，從而不會出現(xiàn)導(dǎo)致電荷捕獲不完全的電性非接觸區(qū)域，并因此排除了所述表面上的粗糙度和不平整度，這使得WIM力傳感器3具有很高的測量可重復(fù)性和很高的線性度。測量可重復(fù)性表示在相同條件下重復(fù)測量的精度。線性度表明了電極化電荷的數(shù)量是如何恒定地隨著反作用力的增加而增加。

為了產(chǎn)生機(jī)械預(yù)緊，壓電式測量裝置在力導(dǎo)入軸線方向上的尺寸相對于空腔的尺寸過盈。為了將壓電式測量裝置安裝在空腔中，管部通過水平方向起作用的安裝力沿力導(dǎo)入軸線的方向彈性地?cái)U(kuò)張。該水平軸線也被稱為安裝力軸線。只要壓電式測量裝置被安裝在空腔中，就會釋放安裝力。因此，管部沿著力導(dǎo)入軸線的彈性擴(kuò)張被部分地反轉(zhuǎn)，并且由于過盈，機(jī)械預(yù)緊現(xiàn)在沿力導(dǎo)入軸線的方向起作用。

根據(jù)專利文獻(xiàn)EP0654654A1的教導(dǎo)，管部在由力導(dǎo)入軸線和安裝力軸線張開而成的橫截面中是圓形的，并且壁具有均勻的壁厚。

已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，必須高精度地制造保持件之間的空腔的尺寸。如果過盈太大，則必須施加更大的安裝力以使管部擴(kuò)張，這會帶來管部在安裝過程中發(fā)生部分塑性擴(kuò)張的風(fēng)險。在釋放安裝力之后，該部分塑性擴(kuò)張的管部會處于不能預(yù)先確定的形狀，從而只有太小的機(jī)械預(yù)緊起作用。并且如果過盈太小，則在釋放安裝力之后起作用的機(jī)械預(yù)緊會太低。

在這方面，專利文獻(xiàn)CN102928005A1公開了一種WIM力傳感器，其具有帶有壁的管部，該壁的壁厚隨著相對于保持件的距離的增加而恒定地增加。在安裝力沿著安裝力軸線作用到壁上的兩個安裝部位上，壁具有最大的壁厚。從保持件到安裝部位，壁厚以余弦形狀增加。這導(dǎo)致了巨大的菱形的管部。