特許 7097094 スケール上を移動する荷重の重量の検知方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-06-29

(45)【発行日】2022-07-07

(54)【発明の名称】スケール上を移動する荷重の重量の検知方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   G01G 19/03 20060101AFI20220630BHJP

【ＦＩ】

G01G19/03

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2020119961

(22)【出願日】2020-07-13

(62)【分割の表示】P 2019543017の分割

【原出願日】2017-11-24

(65)【公開番号】P2020173272

(43)【公開日】2020-10-22

【審査請求日】2020-07-13

(31)【優先権主張番号】01566/16

(32)【優先日】2016-11-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CH

(73)【特許権者】

【識別番号】519192625

【氏名又は名称】ディジ センス ホールディング アクツィエンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】ＤＩＧＩ ＳＥＮＳ ＨＯＬＤＩＮＧ ＡＧ

【住所又は居所原語表記】Ｆｒｅｉｂｕｒｇｓｔｒａｓｓｅ ５９ｂ，３２８０ Ｍｕｒｔｅｎ ＳＷＩＴＺＥＲＬＡＮＤ

(74)【代理人】

【識別番号】100194113

【弁理士】

【氏名又は名称】八木田 智

(72)【発明者】

【氏名】ルステンベルガー，マルティン

(72)【発明者】

【氏名】ストゥーカー，オリヴィエ

【審査官】谷垣 圭二

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－０９１３７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－０３５９２３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開昭５６－０４８５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５３－０８８７７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第０２６５０６５９（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特開平０６－１８６２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２７９４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｇ １９／０２－１９／０３

Ｇ０１Ｇ ２１／０２－２１／１２

Ｇ０１Ｐ ３／６４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スケール（１）上を移動する荷重の重量を計算する方法であって、
スケール（１）の荷重信号が、荷重の移動速度を用いて、ある期間平均化される方法において、
合計で荷重信号を生成する複数の部分荷重信号（ＴＬ１、ＴＬ２）が使用され、
第一部分荷重信号（ＴＬ１）が、スケール（１）の測定部分に荷重が完全に載せられると直ぐに最大値を示し、かつ、第二部分荷重信号（ＴＬ２）が、スケール（１）の測定部分から荷重が完全に下りると直ぐに最小値を示すか、又は、
第一部分荷重信号（ＴＬ１）が、前記スケール（１）の測定部分に荷重が達すると直ぐに最初の最小値を示し、かつ、第二部分荷重信号（ＴＬ２）が、スケール（１）の測定部分から下り始めると直ぐに最大値を示し、
荷重の移動速度が、これら部分荷重信号（ＴＬ１、ＴＬ２）から決められる
ことを特徴とする方法。

【請求項2】

荷重信号（Ｌ）の経時的平均化が、荷重信号（Ｌ）の経時的な積分及び荷重の移動速度による除算によって行われる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項3】

荷重信号（Ｌ）の平均化が、第一部分荷重信号（ＴＬ１）の初期上昇で既に開始される
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項4】

荷重信号（Ｌ）の平均化が、最後の部分荷重信号（ＴＬ２）がゼロ値に到達するまで終わらない
ことを特徴とする請求項３に記載の方法。

【請求項5】

スケール上を移動する荷重の移動速度が、関連する測定部分の長さｌに関して、
第一部分荷重信号（ＴＬ１）の最大値と、時間的に次の第二部分荷重信号（ＴＬ２）の最小値との間の時間差に基づいて決められるか、又は、
第一部分荷重信号（ＴＬ１）の最小値と、第二部分荷重信号（ＴＬ２）の時間的に次の最大値との間の時間差に基づいて決められる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項6】

スケール（１）の支持要素における、スケール上を移動する荷重の接触領域（Ａ～Ｃ及びＩ～ＩＶ）の長さが、
部分荷重信号（ＴＬ１、ＴＬ２）が、荷重に対する部分荷重信号を生成する総時間に関して、
部分荷重信号（ＴＬ１、ＴＬ２）が、
荷重がスケール（１）に丁度達するか、又は丁度降りることにより最小値を示し、かつ、
荷重がスケール（１）上に完全に位置するか、又はスケール（１）上に未だ位置している時に最大値を示す
範囲内の時間によって決められる
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項7】

二つの部分荷重信号（ＴＬ１、ＴＬ２）が合計で荷重信号（Ｌ）を生成し、かつ、
第一及び第二の部分荷重信号（ＴＬ１、ＴＬ２）が、同じ時間間隔制限内で開始及び終了し、かつ、その間隔内に最大値を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。

【請求項8】

スケール（１）上を移動する荷重の重量を形成するスケール（１）であって、
支持要素及び計量構造を有するスケール（１）において、
計量構造（１８）が、複数の計量ユニット（１０，１１）を有し、
各計量ユニット（１０，１１）が、部分荷重信号を生成する変形センサ（７，１５）を有する曲げ変形要素（４，１２）を備え、
計量ユニット（１０，１１）が、荷重の移動方向に順番に配置され、
前記支持要素が、計量ユニットに跨り、重量を伝達し、その一端が第一計量ユニット（１０）の変形要素（４）に作用し、その他端が第二計量ユニット（１１）の変形要素（１２）に作用し、
前記支持要素が、支持プレート（２）として構成され、
計量ユニット（１０，１１）の曲げ変形要素（４，１２）が、本質的に、支持プレート（２）と平行に延び、かつ、荷重の移動方向において対向する両端部が地面（３）に置かれ、
曲げ変形要素（４，１２）が重量の影響下で曲がるように、複数の支持点間、好ましくは、複数の支持点の一つに隣接する支持点間に重量が作用するようにされ、
前記支持プレート（２）が、一つの支持点（２３）によって、その一端が、一方の曲げ変形要素（４）に直接作用し、別の支持点（２６）によって、その他端が他方の曲げ変形要素（１２）に直接作用する
ように構成されていることを特徴とするスケール。

【請求項9】

曲げ変形要素が、
横方向ビーム（５，１３）と、横方向ビーム（５，１３）の長手方向中心部分から内方に向けて延びる脚部（５，１３）とから成るＴ字状の外形を有し、
重量が、横方向ビーム（５，１３）の長さに亘って直線的に作用し、
変形センサ（７，１５）が脚部（６，１４）の範囲にある変形要素の曲げを検知する
ことを特徴とする請求項８に記載のスケール。

【請求項10】

変形要素が、重量が作用する位置で固定ベアリング（２４，２７）を用いて、かつ、その対向する端部で可動ベアリング（２５，２８）を用いて地面上に支持され、
重量が、振り子式ベアリング（２３，３６）を介して変形要素上に作用する
ようにしたことを特徴とする請求項８に記載のスケール。

【請求項11】

第一計量ユニット（１０）及び第二計量ユニット（１１）が、それらの変形要素が相互に隣接するように配置されている
ことを特徴とする請求項８に記載のスケール。

【請求項12】

計量ユニット（１０，１１）が、同じように構成され、それらの脚部が相互に向き合うように構成されている
ことを特徴とする請求項９及び１１に記載のスケール。

【請求項13】

計量ユニット（１０，１１）の変形センサが、振動ワイヤセンサとして構成されている
ことを特徴とする請求項８に記載のスケール。

【請求項14】

荷重の移動方向における長さが５０ｃｍより短い、好ましくは３０ｃｍである
ことを特徴とする請求項８に記載のスケール。

【請求項15】

その幅が１００ｃｍより短い、好ましくは、６０ｃｍである
ことを特徴とする請求項８に記載のスケール。

【請求項16】

請求項８に記載のスケール（１）の構造であって、
その支持要素が、支持プレート（２）として構成され、
車線内に配置され、かつ、相互に並べて配置された支持プレート（２）を有する複数のスケール（１）が前記車線に対して直角に配置され、
中央演算ユニットが、個々のスケールの変形センサの部分荷重信号を評価し、かつ、コンピュータユニットのインターフェイスで、スケール上を移動する車軸の速度、重量又は進行方向の値の少なくとも一つを決定する
ことを特徴とする構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１、８及び１７の前文に記載の方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

上記した種類のスケールは、とりわけ、支払いステーション又は管理所において、移動中の車両の重量を検出するために、産業上及び交通運輸業上、使用される。可能な限り早い速度、例えば、５０ｋｍ／ｈより高い速度を可能にすることが望ましい。１メートル以上の範囲の長さで、単一の車輪の重量、または適切な幅で、車軸の重量を検出するスケールが公知であり、このスケールでは、車両の車輪又は車軸の重量が合計され、車両の重量が得られる。

【0003】

このようなスケールの大きな寸法とは別に、特に、車両がスケール上に停止してなく、スケール上を走行している時に、検出された重量の精度に問題がある。スケールが、ロードセルのような変形センサを用いて測定すべき重量を検知していたとしても、例えば、車輪がスケールの支持プレート上を通る時、又は、トレッドパターンによって与えられる車輪の回転によって支持プレートに当たる時に、装置が振動したり、動いたりすることは避けることができない。スケールのセンサによって生成される荷重信号は干渉と重合し、速度の上昇に伴い、測定精度を著しく低下させる。

【0004】

従来技術において、スケール上での車両の滞留時間を延ばし、荷重信号を長くして、平均化して、測定の精度を改善することができるようにするために、可能な限り長い支持プレートが提供されていることが公知である。
平均は、例えば、次式で表すアルゴリズムを用いて行われる。式中、ｆ（ｔ）は、検出した重量の意味での荷重信号であり、ｔは時間であり、ｖは車両（又はスケール上を移動する荷重）の速度である。

【数1】

積算は、荷重信号が上昇すると直ぐに実行され（ｔ１）、荷重信号が再び下降すると終了する（ｔ２）。ここで、平均化の質、即ち、重量検出の精度は、荷重信号の持続時間の長さに伴って増加するので、その結果、概して、非常に長いスケールが、進行方向に構築される。

【0005】

このようなスケールの欠点は、重力測定の許容可能な精度を得るために支持プレートを可能な限り長くしなければならないこと、又は、逆に、重力測定のために許容可能な速度を非常に低くすることにあり、その結果、満足のいく解決手段（例えば、１メールより短いスケールの支持プレートの長さで８０ｋｍ／ｈを許容する解決手段）が提供されない。加えて、このようなスケールは、速度も別のステーションで検知しなければならず、各重量測定をする車軸の正確な速度を知るために、速度測定は車軸毎に行う必要があるので、高価である。そうでなければ、例えば、スケールの範囲において重量物搭載車両が加速又は減速した時に、その速度が一回しか検出されないので、重量検出の精度は著し失われる。各車軸が支持プレート上に位置する瞬間に、速度測定を一致させることは、やはり費用がかかる。

【発明の概要】

【0006】

従って、本発明の目的は、その上を移動する荷重の重量を検知する改良されたスケールを提供することにある。

【0007】

この目的は、請求項１の特徴部分を有する方法によって、請求項７の特徴部分を有するスケールによって、又は、請求項１６の特徴を有する構造によって達成される。

【0008】

荷重信号が、部分荷重信号の形態で検出され、部分荷重信号が処理されるという事実のために、荷重、即ち、車両の速度は、関連のある瞬間、即ち、各車輪又は各車軸の重量検知の瞬間に決定され得る。加えて、部分荷重信号を別々に検出することによって、荷重がスケール上に載り始める時点、及び／又は負荷がスケールから完全に離れる時点をはるかに正確に検出することができ、ひいては、重量測定の精度を向上させ、かつ、最終的に荷重の高い速度が許容される。

【0009】

スケールが、複数の重量測定ユニットを備え、それらに支持要素が跨っているという事実のために、スケールを移動する荷重の速度の検知に役立ち、かつ、高い速度で、高い精度を持って荷重の計算を可能にする部分荷重信号が生成され得る。

【0010】

スケールが一緒にグループ化できるという事実のために車両の走行車線に、その上を走行する車両の重さを測定するための構造体が設けられ得、車両の重量、速度及び走行方向を自動的に検知することが可能になる。

【0011】

上記した問題とは別に、本発明によれば、長さ３０ｃｍ、幅６０ｃｍ、高さ４ｃｍの範囲のコンパクトなスケールを製造することができ、これにより、８０ｋｍ／ｈの速度と１０ｔ以上の車軸荷重で、実際の重量の5％未満の測定精度を可能にする。

【0012】

好ましい実施例は、従属項の特徴を有する。

【0013】

以下、図面を参照して、本発明をより詳細に説明していく。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】設置の準備をした本発明によるスケールを示している。

【図2】支持プレートを外した図１のスケールを示している。

【図3】図１のスケールの横断面図を示している。

【図4a】図３のスケール１の横断面図の支持点２３及び２４の部分の詳細を示している。

【図4b】図３のスケール１の横断面図の支持点２５及び２８の部分の詳細を示している。

【図5】スケールを車輪が横切る時に図１のスケールによって生成される荷重信号のグラフを示している。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、本発明によるスケール１の一実施例を示しており、このスケール１は、荷重を受ける支持プレート２として構成された支持要素と、ベースプレート３とを備えている。スケール１は、例えば、道路の表面、又は、例えば、工業用の他のコンベアトラックに、支持プレート２の表面が、道路表面又はコンベアトラックの表面と連続するように埋め込まれ得、例えば、スケール上を長手方向（長さＩの方向）に走行する車両又はスケール１上を移動する荷重が、支持プレート２によって妨げられたり、妨害されたりしないようにしている。移動方向（長さＩの方向）から見て、支持プレート２は、前縁２'及び後縁２''を有する。

【0016】

この図面には、道路表面に埋め込まれたスケール１の支持プレート２上を転動するタイヤの接触領域Ａ、Ｂ及びＣも示されている。長さＩの方向に転動するタイヤ自体、例えば、重量物運搬車のタイヤは、図面を明瞭化するために省略されている。接触領域Ａは、タイヤが、未だ、周囲の路面に位置しているが、支持プレート２の上に載り始める瞬間を示しており、その結果、支持プレート２の前縁２'は、既に、タイヤの重量によって荷重を受けている。接触領域Bは、タイヤが完全に支持プレート２の上（一般位置）に位置している瞬間を示している。接触領域Cは、タイヤの一部が支持プレート２から降りる瞬間を示しており、タイヤは、後縁２''上に位置しており、即ち、未だ、部分的に支持プレート２に載っており、かつ、既に部分的に周囲の路面に載っており、従って、支持プレート２は、部分的にのみ重量による荷重を受けている。

【0017】

図示実施例では、支持プレート２は、スケール１の測定部を形成している。

【0018】

図面に示されたスケール１の実施例は、例えば、長さｌが３０ｃｍであり、幅ｂが６０ｃｍであり、かつ、高さｈが４ｃｍであり、例えば、今日、通り過ぎる車軸を単に検出するために極めて単純な寸法で設けられた、路面の既存の凹部に配置され得る。接触領域A、B及びCは、１０ｃｍの長さ、３０ｃｍの幅を有し得る。また、計量するべき車両に関して、接触領域A、B及びCを介して移送される重量は、１００ｋｇ（自動二輪車）から、数トン（重量物運搬車）までであり得る。本発明によるスケールは、好ましくは、５０ｃｍ以下の長さ、及び１００ｃｍ以下の幅を有する。

【0019】

支持要素、即ち、ベースプレート３は、スケール１の他の用途に適用することもできる。

【0020】

図２は、図１のスケール１から支持プレート２を外した状態を示しており、従って、ベースプレート３及びその上に配置された要素を見ることができる。横方向ビーム５及び脚部６を備えたT字状の曲げビーム４として構成された曲げ変形要素が示されている。変形検出センサ７が、好ましくは、出願人が提供しているようなKLシリーズの振動ワイヤセンサが、曲げビーム４に設けられている。

【0021】

支持バー８及び８'が、第一の溝９内で横方向ビーム５上に載置され、これら支持バーが、支持プレート２（図１）が取り付けられたときに支持プレート２を支持して作動の準備が整う。横方向ビーム５は、図３に示すベアリングを用いて、ベースプレート３に取り付けられる。

【0022】

横方向ビーム５、そのベアリング（図３）、変形センサ７及び支持バー８、８'が、計量ユニット１０を形成する。

【0023】

別の計量ユニット１１は、計量ユニット１０と同じ方法で構成され、横方向ビーム１３及び脚部１４を備えた曲げビーム１２、変形センサ１５、第一の溝１６並びにそこに配置される支持バー１７，１７'を備えている。この別の第二の計量ユニット１１は、図２に示す実施例では、移動方向（長さｌの方向）から見て、第一の計量ユニット１０の後ろに配置されている。支持要素、この実施例では支持プレート２が配置されると、支持プレート２は、両方の計量ユニット１０及び１１に跨り、一方の端部、この実施例では前縁２'（図１）が支持バー８，８'に作用し、他方の端部、この実施例では後縁２''（図１）が、支持バー１７，１７'に作用し、従って、曲げビーム４及び１１に各々作用する。

【0024】

二つの計量ユニット１０及び１１が、ベースプレート上に配置されるスケール１の計量構造１８を形成する。変形センサの荷重信号を送信するケーブル及びデータの外部送信用プラグが、図２に示される別の凹部に設けられ得る。荷重信号を評価するためのコンピュータは、ベースプレート３上、又は外部に設けられ得、これに関する設計は、特定の場合には、当業者によって行われ得る。

【0025】

要約すると、図２に示した実施例によれば、スケール１は、その上を移動する荷重の重量を計算するために設けられる。スケール１は、支持要素及び計量構造１８を備え、計量構造１８は、複数の計量ユニット１０及び１１を備え、各計量ユニット１０及び１１は、曲げ変形要素を有し、曲げ変形要素は、荷重信号を生成する変形検出センサ７及び１５を備えている。計量ユニット１０及び１１は、荷重の移動方向（方向ｌ）に順に配置され、支持要素は、計量ユニット１０及び１１に跨り、重量を伝達するために、その一端（この実施例では、前縁２'）が第一計量ユニットの変形要素に作用し、及びその他端（この実施例では、後縁２''）が、第二計量ユニット１１の変形要素に作用する。

【0026】

図３は、本発明によるスケール１の図１のZZ線における横断面図を示している。支持プレート２、ベースプレート３並びに曲げビーム４及び１２を備えた二つの計量ユニット１０及び１１が示されている。

【0027】

計量ユニット１０及び１１の変形センサ７及び１５は、各々、割り当てられた支持プレート２の凹部２０及び２１に各々配置されている。
支持プレート２自身は、硬質であり、それ自体は殆ど曲げられず、比較的小さな凹部２０及び２１によっては殆ど弱められない。ベースプレート３は、地面に置かれる。

【0028】

各計量ユニット１０及び１１は、三つの支持点２３～２５及び２６～２８を備え、支持点２３及び２６は、支持プレート２から曲げ要素４及び１２への荷重（この実施例ではタイヤの荷重）Lの重量を伝達するように機能し、支持点２４，２５及び２７，２８は、ベースプレート３及び従って地面上で、重量による荷重を受ける曲げビーム４及び１２を支持するように機能する。言い換えれば、部分的な荷重TL１及びTL２は、それぞれ割り当てられた曲げビーム４及び１２に作用する（部分的な荷重TL1及びTL２は、合計で荷重Lになる）。また、ベースプレート３の反力R１～R４も、割り当てられた曲げ要素４及び１２に各々作用する。

【0029】

水平方向から見ると、支持点２３及び２６は、支持点２４及び２５、支持点２７及び２８の間に配置されているので、曲げ要素４及び１２は、支持プレート２に荷重がかけられた時に下方に（ベースプレート３に向けて）曲がり、ボルト２９及び３０並びにボルト３１及び３２は、それらの上端がお互いに向けて傾斜し、その結果、変形センサ７及び１５は、レバー２９'及び３０'並びにレバー３１'及び３２'を介して圧力下におかれ、各々、変形信号D１及びD２を発生する。これらは、それぞれ、各曲げビーム４及び１２に作用する部分荷重TL1及びTL２に対応している。

【0030】

支持点２３～２８は、図４ａ～図４ｃにより詳細に示されている。

【0031】

上述したように、支持点２３は、計量ユニット１０における支持点２４及び２５の間に配置され、曲げビーム４の規定された変形をもたらし、この場合、即ち、ここで図示され選択された本発明の実施例では、支持点２３及び２４の間の水平距離３３は、約１０ｍｍであり、支持点２３及び２５の間の距離３４は約１２０ｍｍであり、その結果、有効部分荷重ＴＬ１に関して１：１２の比が得られ、曲げは小さく、スケールは硬いので、数トンの範囲の荷重に適している。支持点２３の位置が、支持点２５に向けてさらに動かされると、同じ部分荷重ＴＬ１に関して曲げは大きくなり、スケールは柔らかくなるので、低感度なセンサ又は単純な曲げセンサであっても、高精度で、より小さな荷重に対して適するものになる。特定の場合、当業者は、曲げ変形要素（この実施例では曲げビーム４）の設計、支持点（この実施例では支持点２３～２５）の配置、及び変形センサ（この実施例では振動ワイヤセンサ７）の設計を確立することができる。特に、変形センサに関しては、曲げ変形要素の曲げの検出における所望の分解能に応じて、歪みゲージ等も考慮される。計量ユニット１１についても同様である。

【0032】

要約すると、曲げ変形要素は、好ましくは、Ｔ字状の輪郭（図２）を有し、重量は、横方向ビーム（図１における支持バー８，８'及び１７，１７'）の長さにわたって直線的に作用し、変形センサ７及び１５は、その脚部６、１４の範囲で変形要素４，１２の曲げを検出する。また、曲げ変形要素は、変形センサとの組み合わせで、荷重の発生時に変形センサを適切に変形させることができる他の適当な輪郭を有することができる。

【0033】

支持要素は、好ましくは、支持プレート２として構成され、計量ユニット１０及び１１の曲げ変形要素が、支持プレート２と実質的に平行に延び、荷重の移動方向（長さｌの方向）において対向する両端部が地面に置かれ、重量（この実施例では、荷重ＴＬ１及びＴＬ２）は、支持点の間（この実施例では、支持点２４及び２５並びに支持点２７及び２８）で、好ましくは、支持点の一方に隣接して作用し、変形要素が重量の影響の下で曲がるようにしている。

【0034】

第一及び第二の計量ユニット１０及び１１は、好ましくは、変形要素が相互に隣接するように配置される。特に、図示実施例によれば、二つの計量ユニット１０及び１１は、同じように構成されており、二つのＴ字状曲げビーム４及び１２の脚部６及び１４は、相互に向き合い、言い換えれば、好ましくは、支持プレートの力が、相互に反対に向いている二つの計量ユニット１０及び１１の端部領域で導入される。

【0035】

図４ａは、図３のスケール１の横断面図の詳細、即ち、支持点２３及び２４を備えた縁部２'の領域を示している。

【0036】

支持点２３は、曲げビーム４の第一溝９（図２）、支持プレート２の溝３５及び二つの溝に配置された支持バー８'を備えている。制限要素３６は、この実施例では、支持バー８'が溝内で、図４ａの平面に対して直角に変位することを防止する。溝３５に配置された支持バー８'の上側は球形に、即ち、突状に形成されており、その結果、支持プレート２及び曲げビーム４の間で、僅かに水平方向で横方向の変位が生じ得る。これに関しては、以下に説明する。支持点２３は、振り子式軸受けとして構成される。

【0037】

支持点２４は、ベース要素３の溝３７、曲げビーム４の第二溝３８、及び二つの溝３７、３８に配置された支持バー３９を備え、支持バー３９の下面及び上面は、溝３７及び３８に対して径方向に対向するように構成されている。ベースプレート３と曲げビーム４との間の水平方向で横方向の変位は防止され、支持点２４は固定支持体として構成される。支持バー３９は、横方向ビーム５（図２）の全幅にわたって連続していてもよく、また、支持バー８ 'の場合のように分割されていてもよい。制限要素３６が順に設けられ、それは溝３８内で支持バー３９を固定する。

【0038】

縁部２''の範囲にある支持点２６及び２７は、支持点２３及び２４と同じ方法で構成される。

【0039】

図４ｂは、図３によるスケール１の横断面図の詳細、即ち、支持点２５及び２８の部分を示している。一方では変形ビーム４の第三溝４０及び曲げビーム１２の第三溝４１に、他方では、ベースプレート３の溝４１及び４２に、別の支持バー４４及び４５が挿入されており、これら支持バーは、振り子式ベアリング（自動調心ベアリング）が支持点２３及び２６として存在するように構成されている。

【0040】

図４ａ及び図４ｂに示された配置は、ヒステリシスなしで、又は事実上ヒステリシスなしで、変形センサ７及び１５を用いた本発明による荷重測定を可能にする。例えば、曲げビームが部分荷重によって下方に曲げられると、支持点２４から支持点２３まで、特に、支持点２５までの距離は、幾分短くなり、固定された支持点のみの場合、曲げビームに歪みを生じさせ、測定結果に影響を与え、ヒステリシスを生じさせる。曲げビーム４及び１２が硬質に構成され、曲げ中に生じる変位が小さいことは事実である。しかしながら、好ましくは変形センサ７及び１５として使用される振動ワイヤセンサの必要でかつ実施可能な感度を用いると、振り子式ベアリングなしのベアリングは誤った測定結果をもたらす可能性がある。本発明によれば、好ましくは、変形要素は、重量が作用する領域において、固定式ベアリング２４及び２７を用いて（この実施例では、ベースプレート３を介して）地面上に支持され、かつ、可動式ベアリング（浮遊ベアリング）２５及び２８を用いて、その反対側端部が支持され、そこで、振り子式ベアリング２３及び２６を介して、変形要素上に重量が作用する。

【0041】

図５は、図２から図４ｂによる実施形態におけるスケール１が設けられた路面５の下部断面図を概略的に示す線図であり、スケール１は、軽量ユニット１０、１１、支持プレート２及びベースプレート３を備え、該スケール１は、路面に埋め込まれ、地面５１上にある。図面には、図１に従ったタイヤ接触領域Ａ，Ｂ及びＣの位置が示されている。

【0042】

より明確にするために、スケール１上を走行する車両のタイヤ接触領域Ｉ～ＩＶが、さらに上方に示されており、各接触位置Ｉ～ＩＶは、以下に説明する特別な位置である。
・タイヤ接触領域Ｉは、走行方向（長さｌの方向）から見て、支持プレート２の前縁２'の直前に位置している。
・タイヤ接触領域ＩＩは、前縁２'の直ぐ後に位置しており、その結果、タイヤは、支持プレート２に完全に載っている。
・接触領域ＩＩＩは、後縁２''の直ぐ手前にあり、タイヤがまさに支持プレート２上に未だ完全に残っている時の瞬間である。
・接触領域ＩＶは、タイヤが支持プレート２から完全に下りた状態を示している。

【0043】

タイヤに属する車輪の車軸の各位置は、これらタイヤ接触領域Ｉ～ＩＶに割り当てられ、前記車軸の位置は、垂直線５２～５５で示すように、自然にタイヤ接触領域の中間に位置することになる。

【0044】

線５２～５５は、グラフ５６の中まで延びている。グラフ５６において、水平線は、走行方向における距離ｓを示しており、かつ、測定すべき車両が一定速度であると仮定した時の時間ｔも示している。純粋に定性的な量の荷重信号Ｇは、縦軸にプロットされており、即ち、計量ユニット１０の部分荷重信号ＴＬ１の曲線（変形センサ７の信号）、計量ユニット１１の部分荷重信号ＴＬ２の曲線（変形センサ１５の信号）、並びに、部分荷重信号ＴＬ１及びＴＬ２の合計としての荷重信号Ｌの曲線が示されている。

【0045】

スケール１の構造から、荷重が、支持要素、即ち、支持プレート２の中心に正確に位置している場合を除いて、荷重がスケール１を通過する時に部分荷重信号ＴＬ１及びＴＬ２は、各々異なる値をとることになる。

【0046】

また、タイヤ接触領域Ｉ及び線５２で示すように、タイヤが未だ支持プレート２に達していない時は、計量ユニット１０の部分荷重信号ＴＬ１は、最小、即ち、ゼロになる。タイヤ接触領域ＩＩ及び線５３で示すように、タイヤが完全に支持プレート２に載ると直ぐに、部分荷重信号ＴＬ１は最大に達する。タイヤ接触領域ＩＶで示すように、タイヤが完全にスケール１から離れると直ぐに、部分荷重信号は、ゼロまで連続的に下がる。

【0047】

同様に、部分荷重信号ＴＬ２については、例えば、タイヤ接触領域Ａ及び線５６で示すように、タイヤ接触領域の前端がスケール１に達すると直ぐに上がり始め、接触領域ＩＩＩで示すように、タイヤ接触領域が、支持プレート２の後縁２''の直前に位置すると直ぐに、部分荷重信号ＴＬ２の連続的な上昇は最大まで達し、タイヤ接触領域ＩＶで示すように、タイヤが完全にスケール１から離れると直ぐに、部分荷重信号ＴＬ２はゼロまで落ちる。

【0048】

このグラフは、車輪がスケール１上を走行している間に、部分荷重信号ＴＬ１が急激に上昇し、次いで、タイヤが完全にスケール１から降りるまでゆっくり下降し、逆に、ホイールがスケールを走行して、スケールを横切っている間に、部分荷重信号ＴＬ２がゆっくり上昇し、次いで、車輪がスケール１上に部分的にのみ載っている状態になると直ぐに急激に下降することを示している。

【0049】

支持プレート２を走行するタイヤのエネルギによる荷重信号ＴＬ１、ＴＬ２の前述の乱れをある程度示しているだけであり、例えば、このような乱れのために、評価は非常に難しくなり、タイヤがスケール１の上に完全に位置している限り、ゼロからの部分荷重信号ＴＬ１及びＴＬ２の立ち上がりは、時間的に正確には決めることができず、同様に、合計の荷重信号Ｌの立ち上がりフランクの水平領域への遷移も正確に決めることができない。

【0050】

本発明によれば、タイヤの速度、タイヤ接触領域の重量及び長さは、以下のように計算することができる。タイヤは、タイヤ接触領域の位置ＩＩからタイヤ接触領域の位置ＩＶに達した時に、スケール１の長さを移動したことになる。一方において部分荷重信号ＴＬ１は位置ＩＩにおいて最大値になり、それは数学的アルゴリズムによって水平分岐への単なる遷移（荷重信号Ｌ）よりはるかに鋭く検出することができ、他方において、部分荷重信号ＴＬ２は、位置ＩＶにおいて鋭くゼロまで下降し、ゼロ値に達する時間は、部分信号ＴＬ１がゆっくり降下する場合よりもはるかに正確に計算することができるので、これらの位置は比較的良好に決定されることができる。

【0051】

本発明によれば、好ましくは、タイヤの速度は、部分荷重信号ＴＬ１が最大値の時と、部分荷重信号ＴＬ２のゼロ値に達した時との間の時間によって、スケール１の長さを除算することで得られる。同様に、速度は、逆に、部分荷重信号ＴＬ１が（より急激に）上昇する時と、部分荷重信号ＴＬ２が最大になる時との間の時間にわたって計算することもできる。

【0052】

本発明による方法によれば、速度は、好ましくは、第一の部分荷重信号ＴＬ１の最大値と、第二の部分荷重信号ＴＬ２の最小値との間の時間差、又は、第一部分荷重信号ＴＬ１の最小値と、第二部分荷重信号ＴＬ２の最大値との間の時間差から、関連する測定部分の長さｌに関連して決められる。

【0053】

速度が決まると、荷重の計算が可能になり、例えば、次式を用いて、最初に、部分荷重信号ＴＬ１及びＴＬ２が加算され、次いで、平均化される。

【数2】

式中、限界ｔ１及びｔ２は、設定する必要がある。
本発明によれば、明確に定義可能な部分荷重曲線ＴＬ１及びＴＬ２のが適している。

【0054】

部分荷重曲線ＴＬ１及びＴＬ２は、好ましくは、ｔ１及びｔ２に使用されるが、部分荷重信号ＴＬ１の急上昇の開始（線５２）がｔ１として使用され、部分荷重信号ＴＬ２の急下降（線５５）がｔ２として使用される。これは、荷重信号Ｌが、部分荷重曲線ＴＬ１及びＴＬ２の最大値間で利用可能であるよりも長い時間、例えば２倍の時間にわたって平均化され得るという利点を有する。例えば、上記のように、スケール１の長さが３０ｃｍ、タイヤ接触領域Ａ～Ｃ及びＩ～ＩＶの長さが１０ｃｍであると仮定すると、最大値間の長さは２０ｃｍになり（線５３及び５４）、部分荷重信号ＴＬ１の開始ゼロ値、即ち、その最小値と、部分荷重信号ＴＬ２の第二の終了ゼロ値までの急下降、即ち、その第二最小値との間の長さは４０ｃｍになる（線５２及び５５）。

【0055】

進行方向は、部分荷重曲線の最大値の時系列から決定することができ、これは、これは、車両専用道路のための料金所や他の施設において予め決められた方向と反対に荷重が移動することを検知するために重要である。

【0056】

好ましくは、時間ｔにわたる荷重信号Ｌの平均化は、時間ｔに亘って信号Ｌを積分し、かつ、荷重の移動速度で除算することによって達成される。さらに好ましくは、、荷重信号の平均化は、第一部分荷重信号ＴＬ１の初期上昇（ライン５２）で始まり、好ましくは、最後の部分荷重信号ＴＬ２がゼロ値（ライン５５）に到達すると終わる。最後に、本発明によれば、好ましくは二つの部分荷重信号の合計が荷重信号を生成し、第一及び第二の部分荷重信号が、それぞれ同じ時間間隔限界で始まり、かつ、終わり、その時間間隔において、最大値を有する。

【0057】

要約すると、本発明によれば、スケール上を移動する荷重の重量を計算する方法が提供され、この方法では、スケールの荷重信号は、荷重の速度を用いてある期間に亘って平均化され、合計で荷重信号を生成する複数の部分荷重信号が使用され、第一の部分荷重信号は、荷重がスケールの測定部分に完全に載ると直ぐに最大を示し、第二の部分荷重信号は、荷重がスケールの測定部分から完全に下りると直ぐに最小値を示し、荷重の移動速度は、これら部分荷重信号から決められる。

【0058】

接触領域の長さは、例えば、第二部分荷重曲線ＴＬ２の最大値と、それに続くゼロ値との間の時間に、決められた速度を乗算することによって決めることができ、又は、逆に、部分荷重信号ＴＬの急勾配の立ち上がり時間から同様に決めることができる。

【0059】

本発明による方法では、スケールの支持要素状の荷重の接触領域の長さは、この部分荷重信号が、この荷重の荷重値を生成する総時間に関して、荷重がスケールに丁度到達するか、又は丁度離れることによって部分荷重信号が表す最小値と、荷重がスケール上に完全にあるか、又はスケール上に未だ完全にある時に部分荷重信号が表す最大値の範囲内の時間によって決められる。接触領域の長さは、例えば、タイヤの空気圧が不十分であること（又は過度に高いものであること）を示すものでああり得、又は他の目的に使用される。

【0060】

請求項８に記載のスケールの構成は、また、本発明に従ったものであり、支持要素は支持プレートとして構成され、車線内にある複数のスケールは、相互に並べて配置された支持プレートを有し、かつ、前記車線に対して直角の角度で配置され、中央演算ユニットは、各スケールの変形センサの部分荷重信号を評価し、かつ、演算ユニットのインターフェイスにおいてスケール上を移動する車軸の速度、重量及び進行方向の少なくとも一つを決める。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4a】

【図4b】

【図5】