[发明专利]一种用于感知支承元件中支承力的测压元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于检测支承元件中支承力的测压元件，特别是针对在起重车辆、移动式提升绞车、移动式钻井平台、自驱式炮架或类似设备中的应用。

背景技术

图1中示意性示出了一台起重车辆，置于支脚a上，支脚a用作支承元件，以确保运行过程中的直立。支承元件a通常配置在固定于车辆底座c上的伸缩式支承臂b的端部。在起重机所在之处，整个车辆在支承元件协助下被以液压方式提起。车轮与地面不接触。

当作用力通过支承元件垂向传递至地面时，重力分布可以被确定，由此车辆重心、特别是在提升载荷时的重心也可以被确定，这又可用于确定起重机的倾倒临界点。

测量支承力的一种可能方式是将测压元件置于每一支承元件的作用力流中。所述测压元件此时会以诸如上述的方式发送一个对应于被评价的相应支承力的信号。

在由支承元件托举起车辆时，以及在提升起载荷、车辆构架时，伸缩式支承臂和支承元件会发生变形，使得立于地面上的支承元件的端部或支脚倾向于沿水平方向d相互分离，如图2所示。然而这种移动被地面与支脚a之间存在的大于零的摩擦系数所部分阻止。由此，在支承元件之间将形成水平的反作用力，该反作用力会在作用力流所通过的所有组件中生成弯矩。

测量方面的问题在于，任何实际的测压元件不会仅在其设计的作用力方向作出反应，还会对作用于同一元件的沿其他所有方向的力和力矩作出或多或少的反应。例如，为了检测支承元件所支承的车辆或起重机的重心位置，只有垂向力即支承力与之相关。

上述应用中，在单个支承元件处出现的水平力最高可以达到被测垂向力的20％。

测压元件与地面上支脚端部的距离越远，由于被加载零件内弯矩的路径原因，弯矩增加就越多。因此，合理的做法是将测压元件尽可能接近支承元件的地面一侧布置。在此区域内支承元件的污染特别严重，可能会损坏敏感测量仪表。

发明内容

本发明的目的是提出一种用于支承元件的耐用的测压元件，所述测压元件提供对应于支承元件所承受载荷(即支承力)的信号。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种针对支承元件(a)的测压元件，用于检测所述支承元件为支承载荷而传递的支承力，其特征为，所述测压元件

构成所述支承元件的一个测量部分(p)，所述测量部分在支承力和横向力作用下以偏离支承力的方向发生变形；且

包括布置在所述测量部分的多个薄膜电阻器(h1、h2、h3、h4)，所述薄膜电阻器呈现出一个正比于应变的反应和多个正比于横向力且相互间抵消的反应。

本发明的优选配置在权利要求子项中示出。

根据本发明，测压元件的设计使之能够很容易地安装到支脚的端部，受横向力和力矩影响很小，且能够耐受潮湿和灰尘等环境影响。

另外，由于本文所述的应用是涉及安全性方面的应用，还有重要的要求，即测压元件的测量特性应在较长的时间段内保持恒定，且须满足功能安全性的最低要求。

此外，配有支脚的车辆通常在室外作业。在此情况下，例如，车辆的一侧可能处于阳光照射下，因此该侧的支脚会变热，而另一侧的支脚则处于阴影中。因此可能出现相当大的温差，由此使测压元件所测得的电阻值(即作用力)发生歪曲。

有利的是，测压元件可以装载附加的热敏电阻器，可直接对测压元件的温度进行补偿。当带有载荷测量电阻器的传感器还带有与之紧邻的测温电阻器时，这一方式特别有利。有多种不同的车辆带有需要使用支脚的附件。由此，在支脚处还预期存在并可检测到不同的最大垂向载荷。为了能够通过相应的标称载荷范围进行准确的测量，测压元件的设计应使之在可能条件下被调整为发送在整个标称载荷范围内均匀变化的信号。

为避免贮存分别针对其相应标称载荷范围而调整的多个不同的传感器，有利的方式是：采用同一个标准传感器，且测压元件的变形件的几何形状按照测量任务即标称载荷范围进行调整。这种通过变形件配置进行的调整可以被精确地计算和加工，因为优选方式是对旋转件的直径(圆柱直径)进行调整，这种调整可以很容易且精确地实施。

附图说明

下文将参照示意图对本发明的实施方式进行详细说明，其中：

图1以正视图和侧视图示出了由支承元件托举的车载起重机；

图2示意性示出了出现的变形；

图3示出了作为支承元件一个测量部分的变形件；

图4示出了一个需焊接在图3的变形件上的承载件，包括其上的薄膜电阻器；

图5示出了一个薄膜电阻器的示例电路；

图6为示出变形件细节的剖视图；