特許 7256295 トランスデューサアセンブリ

(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】2023-04-03

(45)【発行日】2023-04-11

(54)【発明の名称】トランスデューサアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   G01G 19/03 20060101AFI20230404BHJP

【ＦＩ】

G01G19/03

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2021565916

(86)(22)【出願日】2020-04-29

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-07-13

(86)【国際出願番号】 EP2020061871

(87)【国際公開番号】W WO2020225051

(87)【国際公開日】2020-11-12

【審査請求日】2021-12-14

(31)【優先権主張番号】19172915.1

(32)【優先日】2019-05-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】502281471

【氏名又は名称】キストラー ホールディング アクチエンゲゼルシャフト

(74)【代理人】

【識別番号】110000855

【氏名又は名称】弁理士法人浅村特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】プフルガー、キム

【審査官】大森 努

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１８／１１４８２１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１３／０１７７６８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０７－１９８４６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０１７７３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１５／１０４２６５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特表２０１６－５１０８７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１７－５１９２３０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｇ １９／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

道路（９）内に取り付けられるトランスデューサアセンブリ（１）であって、
長手軸（Ｙ）に沿って延びる中空異形材（２）と、力センサアセンブリ（６）と、前記中空異形材（２）の外側に配置された少なくとも１つの絶縁要素（３）とを備え、
前記絶縁要素（３）は取り付け後の当該トランスデューサアセンブリ（１）を当該トランスデューサアセンブリ（１）の側面に作用する転がり力（７）から絶縁し、
前記中空異形材（２）は空洞（１１）を備え、前記力センサアセンブリ（６）は前記空洞（１１）内に配置され、
取り付け後に当該トランスデューサアセンブリ（１）の前記力センサアセンブリ（６）は前記中空異形材（２）に加わる重量力を検出するように構成されており、
前記絶縁要素（３）は、嵌合接続によって前記中空異形材（２）に取り付けられており、
前記嵌合接続が、前記絶縁要素（３）が前記長手軸（Ｙ）に垂直なすべての方向において前記中空異形材（２）に対して固定されるように、前記長手軸（Ｙ）に垂直な方向に有効であり、前記長手軸（Ｙ）、横軸（Ｘ）、および縦軸（Ｚ）が、直交系を形成しており、
前記中空異形材（２）が、少なくとも１つの保持手段（４）を備え、前記保持手段（４）は、前記絶縁要素（３）と前記中空異形材（２）との間の前記嵌合接続を確立させるように構成されており、
前記中空異形材（２）が、板状の力導入要素（１４）を備え、前記中空異形材（２）は、管状部分（１５）を備え、前記管状部分（１５）は、前記力導入要素（１４）とアンカー要素（１６）との間に配置され、前記管状部分（１５）は、前記空洞（１１）を囲んでおり、
前記アンカー要素（１６）と前記管状部分（１５）と前記力導入要素（１４）とが、一体に作られており、前記管状部分（１５）は、前記力導入要素（１４）および前記アンカー要素（１６）に一体的に接続されており、
前記保持手段（４）が、前記管状部分（１５）と前記力導入要素（１４）との間の凹部（４１）、およびフック状の保持要素（４２）からなり、前記絶縁要素（３）を、前記嵌合接続によって前記凹部（４１）と前記保持要素（４２）との間に取り付けることができる、トランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項2】

前記絶縁要素（３）は、前記保持手段（４）による前記嵌合接続によって、前記長手軸（Ｙ）に垂直な全方向において前記中空異形材（２）に対して固定され、前記長手軸（Ｙ）に沿って摺動可能であり、前記絶縁要素（３）は、前記長手軸（Ｙ）に沿って滑らせて前記保持手段（４）に挿入され得る、ことを特徴とする請求項１に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項3】

少なくとも２つの絶縁要素（３）が、嵌合接続によって前記中空異形材（２）に取り付けられ、横方向に関する前記中空異形材（２）の各側において、少なくとも１つの絶縁要素（３）が前記中空異形材（２）に嵌合接続される、ことを特徴とする請求項１または２に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項4】

少なくとも１つの分離ストリップ（８）が、前記横軸（Ｘ）に関して前記力導入要素（１４）に隣接して配置され、前記分離ストリップ（８）は、前記長手軸（Ｙ）に沿って前記絶縁要素（３）の全長にわたって延びるとともに、前記絶縁要素（３）から縦方向（Ｚ）に延び、前記力導入要素（１４）に側方において接触して、前記道路の表面（９０）まで延び、前記絶縁要素（３）と前記分離ストリップ（８）とは、一体に作られている、ことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項5】

前記絶縁要素（３）が、弾性材料で作られ、前記絶縁要素（３）の弾性材料は、前記中空異形材（２）の材料の弾性率よりも４倍小さい弾性率を有する、ことを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項6】

前記絶縁要素（３）が、可逆の様相で弾性変形可能であり、前記保持手段（４）へと押し込むことが可能である、ことを特徴とする請求項５に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項7】

前記力センサアセンブリ（６）が、前記中空異形材（２）に機械的に接触して、前記中空異形材（２）内に弾性的に予圧が加えられた状態で配置される、ことを特徴とする請求項１～６のいずれか一項に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項8】

前記中空異形材（２）が、金属または金属合金で作られ、前記中空異形材（２）は、前記横軸（Ｘ）に関する前記中空異形材（２）の両側に配置された少なくとも２つの保持手段（４）を備える、ことを特徴とする請求項１～７のいずれか一項に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項9】

前記絶縁要素（３）が、発泡ポリエチレンまたは発泡ポリスチレンまたは押出ポリスチレンまたは発泡エチレン－プロピレン－ジエンゴムまたは発泡シリコーンまたは発泡ポリプロピレンで作られる、ことを特徴とする請求項１～８のいずれか一項に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項10】

前記力センサアセンブリ（６）が、前記長手軸（Ｙ）に沿って間隔を空けて配置された少なくとも２つの力センサ（６１）を備え、前記力センサ（６１）は、圧電力センサ（６１）である、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか一項に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項11】

前記絶縁要素（３）が、少なくとも２つの絶縁ピース（３ａ～３ｉ）から作られる、ことを特徴とする請求項１～１０のいずれか一項に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【請求項12】

移動している車両（５１）の道路（９）に直接接触している少なくとも１つの車輪（５）の重量力を決定するための、請求項１～１１のいずれか一項に記載のトランスデューサアセンブリ（１）の使用。

【請求項13】

前記絶縁要素（３）が、弾性材料で作られ、前記絶縁要素（３）の弾性材料は、前記中空異形材（２）の材料の弾性率よりも１０倍小さい弾性率を有することを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載のトランスデューサアセンブリ（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、道路に取り付けられ、取り付け後に道路に加わる重量力を検出する独立請求項の冒頭部分に記載のトランスデューサアセンブリに関する。

【背景技術】

【0002】

車両は、道路の車線を走行しているときに、道路に重量力を及ぼす。重量力は、車両が道路へと地球の重力場の方向に及ぼす力を意味するように意図されている。一般に、重量力は、車両の車輪によって道路に加えられる。以下の説明は、地球の重力場に垂直な方向に広がる道路の表面に関する。しかしながら、説明は、地球の重力場に対して傾斜している道路にも容易に適用可能である。

【0003】

道路の損傷を回避し、安全性を高めるために、走行車両の数、輪荷重、軸重、総重量、およびタイヤ圧力の監視が、頻繁に行われる。この目的のために、トランスデューサアセンブリが道路に挿入され、トランスデューサアセンブリの上方を通過する各々の車両の重量力を検出する。トランスデューサアセンブリに配置された力センサアセンブリを使用することにより、通常の走行速度でトランスデューサアセンブリを横切る車両についても、重量力の信頼できる検出が保証される。

【0004】

道路に取り付けるためのそのようなトランスデューサアセンブリが、欧州特許第０６５４６５４号明細書に開示されている。トランスデューサアセンブリは、道路の溝に取り付けられ、打設化合物で打設される。トランスデューサアセンブリは、長手軸に沿って延びる中空異形材の形状を有する。中空異形材の管状の部分によって形成された中空異形材の空洞に、中空異形材に機械的に接触する力センサアセンブリが配置される。板状の力導入要素が、中空異形材に作用する力を力センサアセンブリに伝達する。さらに、欧州特許第０６５４６５４号明細書による先行技術のトランスデューサアセンブリは、管状部分に横方向に隣接して配置された２つの絶縁要素を備える。これらの絶縁要素は、力の分路を低減する。したがって、トランスデューサアセンブリに作用する力は、力センサアセンブリを介して伝達されるだけでなく、或る程度は管状部分の壁および管状部分に隣接して配置された絶縁要素も通って伝達される。絶縁要素の材料は、周囲の打設化合物よりも低い弾性率を有し、したがって、打設化合物によって直接囲まれた管状部分と比較して力の分路を低減する。さらに、絶縁要素は、中空異形材の側面に作用する力に起因する干渉も低減する。そのような力は、転がり力としても知られており、車両が道路に及ぼし、道路のたわみをもたらす力によって引き起こされる。道路のこのたわみは、道路内で車両に先行および追従する転がり力を引き起こす。中空異形材の側面に作用する転がり力は、力センサアセンブリによる重量力の測定を誤らせると考えられる。

【0005】

力センサアセンブリは、中空異形材の長手軸に沿った少なくとも１つの力センサの配置である。力センサアセンブリは、トランスデューサアセンブリの長手軸に沿った任意の地点において力導入要素に作用する力を検出するように構成される。

【0006】

道路内へのトランスデューサアセンブリの取り付けをより容易にするために、絶縁要素は、一般に、中空異形材に対する絶縁要素の滑りを回避するために、中空異形材に接着によって接合される。欠点は、接着剤が乾燥に長時間を必要とし、したがってトランスデューサアセンブリの製造がより高価になることである。さらに、接着剤は局所的な強化を呈するため、接着剤が中空異形材の全長にわたって均一に塗布されないと、力の分路に悪影響が及ぶ可能性がある。これにより、トランスデューサアセンブリの測定精度が低下する。

【0007】

接着剤が使用されない場合、絶縁要素を、トランスデューサアセンブリが道路に取り付けられるときの滑りを防止するために、一時的構造によって所定の位置に保持しなければならない。この場合、溝の最後の部分を、打設化合物の第１の部分が一時的構造を除去することができる程度にまで硬化して固まり、絶縁要素が第１の量の打設化合物によって固定された後でなければ、打設化合物で満たすことができない。これは、取り付けを複雑にし、取り付けプロセスのために車両に関して道路を閉鎖しなければならない時間を長くする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】欧州特許第０６５４６５４号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の第１の目的は、絶縁要素をトランスデューサアセンブリの中空異形材により迅速かつより低いコストで固定することにより、製造コストを削減し、道路へのトランスデューサの取り付けを簡単にすることである。

【0010】

本発明のさらなる目的は、トランスデューサアセンブリの測定精度を改善することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

これらの目的の少なくとも１つは、独立請求項の特徴によって達成されている。
本発明は、道路内に取り付けられるトランスデューサアセンブリであって、長手軸に沿って延びる中空異形材と、力センサアセンブリと、中空異形材の外側に配置された少なくとも１つの絶縁要素とを備えており、この絶縁要素は、取り付けられた状態のトランスデューサアセンブリをトランスデューサアセンブリの側面に作用する転がり力から絶縁し、前記中空異形材は空洞を備え、前記力センサアセンブリは前記空洞内に配置され、トランスデューサアセンブリの取り付け後、力センサアセンブリは中空異形材に加わる重量力を検出するように構成され、絶縁要素および中空異形材は、嵌合接続によって互いに接続される、トランスデューサアセンブリに関する。

【0012】

絶縁要素と中空異形材との間の嵌合接続は、道路にトランスデューサアセンブリを取り付ける際に絶縁要素が中空異形材に対してしっかりと固定されるという利点を有する。したがって、道路にトランスデューサアセンブリを取り付ける際に絶縁要素を中空異形材に対して固定するための接着剤が不要である。さらに、道路にトランスデューサアセンブリを取り付ける際に絶縁要素を中空異形材に対して固定するための一時的構造が不要である。

【0013】

以下で、本発明を、図面を参照して例としてさらに詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】トランスデューサアセンブリの一実施形態が配置された道路の一部分の概略図を示している。

【図2】図１による図を示しており、車輪をさらに示している。

【図3】トランスデューサアセンブリの一実施形態の一部分の概略図を示している。

【図4】トランスデューサアセンブリの一実施形態の一部分の別の概略図を示している。

【図5】トランスデューサアセンブリの一実施形態の一部分の概略図を示している。

【図6】トランスデューサアセンブリの一実施形態の一部分の概略図を示している。

【図7】トランスデューサアセンブリの一実施形態の一部分の概略図を示している。

【図8】トランスデューサアセンブリの一実施形態の一部分の概略図を示している。

【図9】トランスデューサアセンブリの一実施形態の一部分の概略図を示している。

【図10】トランスデューサアセンブリが挿入された道路の一部分の概略図を示している。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１が、道路９の一部分の概略図を示しており、トランスデューサアセンブリ１の一実施形態が道路９に配置されている。トランスデューサアセンブリ１が、長手軸Ｙに垂直な方向に切断した断面図にて示されている。図示の実施形態において、中空異形材２は、板状の力導入要素１４と、板状のアンカー要素１６とを備える。力導入要素１４およびアンカー要素１６の２つのより大きい寸法は、長手軸Ｙおよび横軸Ｘに沿って延びている。力導入要素１４およびアンカー要素１６の厚さ方向は、縦軸Ｚに沿って延びており、縦軸Ｚは、プレートの２つのより大きい寸法の方向に対して垂直である。長手軸Ｙ、横軸Ｘ、および縦軸Ｚは、直交系を形成する。トランスデューサアセンブリ１が道路９に取り付けられると、縦軸Ｚは、道路の表面９０に対して実質的に垂直であり、横軸Ｘおよび長手軸Ｙは、道路の表面９０に実質的に平行である。少なくとも１つの絶縁要素３が、中空異形材２において横軸Ｘに関する横位置に配置される。

【0016】

一般に、トランスデューサアセンブリ１は、打設化合物９８を使用することによって道路９に埋め込まれ、この打設化合物９８は、トランスデューサアセンブリ１を、縦軸Ｚに関するトランスデューサアセンブリ１の下面の直下および横軸Ｘに関する側方において取り囲む。典型的には、分離ストリップ８が、横軸Ｘに関する力導入要素１４の両側に配置され、このストリップは、長手軸Ｙに沿って絶縁要素３の前長にわたって延びるとともに、絶縁要素３から縦方向Ｚに延び、力導入要素１４に側方において接触し、道路の表面９０まで延びる。典型的には、力導入要素１４は、縦軸Ｚに関する力導入要素１４の上面の上方の上部打設化合物９９を備える。上部打設化合物９９および埋め込み打設化合物９８は、分離ストリップ８によって互いに隔てられ、機械的に分離される。

【0017】

好都合には、分離ストリップは、ゴム、天然ゴム、発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、押出ポリスチレン、発泡エチレン－プロピレン－ジエンゴム、発泡シリコーン、または発泡ポリプロピレンで作られる。

【0018】

トランスデューサアセンブリ１は、長手軸Ｙに沿って５００ｍｍから５０００ｍｍの間の寸法を有し、横軸Ｘに沿ったトランスデューサアセンブリ１の寸法は、２０ｍｍから１００ｍｍの間であり、縦軸Ｚに沿ったトランスデューサアセンブリ１の寸法は、２０ｍｍから１５０ｍｍの間である。

【0019】

トランスデューサアセンブリ１の好ましい実施形態において、中空異形材２は、管状部分１５を備え、管状部分１５は、力導入要素１４とアンカー要素１６との間に配置される。管状部分１５は、中空異形材２の空洞１１を囲む。アンカー要素１６と管状部分１５と力導入要素１４とは、一体に作られる。管状部分１５は、力導入要素１４およびアンカー要素１６に一体的に接続される。

【0020】

力センサアセンブリ６は、中空異形材２に機械的に接触して中空異形材２の空洞１１内に配置される。中空異形材２の板状の力導入要素１４に作用する力は、主に力センサアセンブリ６を介して伝達される。したがって、力センサアセンブリ６は、中空異形材２に作用する力が主に伝達される力の流れの主方向に配置される。力センサアセンブリ６から、力はアンカー要素１６を介して地下へと伝達される。中空異形材２の管状部分１５および絶縁要素３は、力の一部をアンカー要素１６を介して地下へと伝達する。管状部分１５および絶縁要素３は、力の分路を形成する。

【0021】

力センサアセンブリ６は、例えば、長手軸Ｙに沿って延びる力感知光ファイバ、または長手軸Ｙに沿って延びるピエゾ抵抗素子、または長手軸Ｙに沿って延びる歪みゲージ、あるいは圧電力センサ、ピエゾ抵抗力センサ、歪みゲージ、容量式力センサ、または力を割り出すように構成された他のセンサなどの間隔を空けて配置されたいくつかの個別の力センサである。

【0022】

好ましい実施形態において、力センサアセンブリ６は、予圧力の下で中空異形材２内に収容され、この予圧力は、管状部分１５の壁によって力センサアセンブリ６に加えられる。これは、中空異形材２と力センサアセンブリ６との間に明確な機械的接触を確立させるがゆえに好都合である。

【0023】

図２が、図１のトランスデューサアセンブリ１を示しており、転がり力７の影響が、図２において横向きの黒矢印によって示されている。中空異形材２の側面に作用する転がり力７は、中空異形材２と力センサアセンブリ６との間の機械的接触に影響を及ぼし、したがって、トランスデューサアセンブリ１に作用する重量力の検出を妨げる。重量力の検出の妨げは、中空異形材２において側方に配置された絶縁要素３によって最小限に抑えられる。

【0024】

図３および図４が、道路９に取り付けられる前の図１および図２のトランスデューサアセンブリ１を示している。本発明によれば、絶縁要素３と中空異形材２とが、嵌合接続によって互いに接続される。これは、中空異形材２に接着によって結合する先行技術による絶縁要素３と比べ、製造に必要な時間を短縮しつつ、転がり力による妨げが絶縁要素３によって依然として最小限に抑えられるという利点を有する。

【0025】

好ましい実施形態において、嵌合接続は、長手軸Ｙに垂直な方向において有効であるように構成される。長手軸Ｙに垂直な嵌合接続の効果は、絶縁要素３が長手軸Ｙに垂直なすべての方向において中空プロファイル２に対して固定されることを意味するように意図される。取り付けのために絶縁要素３を長手軸Ｙの方向に固定する必要はない。取り付けられるとき、トランスデューサアセンブリ１は、その長手軸Ｙを地球の重力場に対して実質的に垂直にして取り扱われる。これにより、例えば道路９の溝への輸送中に、たとえトランスデューサアセンブリ１がその長手軸Ｙを中心にして回転しても、絶縁要素３が重力に起因して嵌合接続から滑り落ちることが防止される。したがって、絶縁要素３を長手軸Ｙに垂直なすべての方向において中空異形材２に対して固定することによって、絶縁要素３は、トランスデューサアセンブリ１の取り付けのために固定され、絶縁要素３が取り付けの最中に中空異形材２から外れる可能性がない。

【0026】

好ましい実施形態において、絶縁要素３は、保持手段４による嵌合接続によって中空異形材２に接続される。この目的のために、中空異形材２は、少なくとも１つの保持手段４を備え、保持手段４は、絶縁要素３と中空異形材２との間の嵌合接続を確立させるように構成される。保持装置４を備える中空異形材２について可能な実施形態が、図１～図６ならびに図８および図９に示されている。

【0027】

図１～図９に示される実施形態において、保持手段４は、中空異形材２の長手軸Ｙに対して垂直に切断したときに、断面がＵ字形である。保持手段４のＵ字形は、間隔を空けて位置する２つの脚部を特徴とし、これらの脚部は、一端において基部によって互いに接続され、脚部のそれぞれの他端は自由である。さらに、Ｕ字形は、少なくとも異なる脚部上に位置する２つの地点間の第１の距離が、Ｕ字形の脚部の自由端の間の第２の距離よりも大きいようなＵ字形であり、ここで第１および第２の距離は互いに平行に延びている。したがって、中空異形材２の長手軸Ｙに垂直な断面で、絶縁要素３は、前記第１の距離を定める異なる脚部上に位置する２つの地点間と比べ、Ｕ字形の自由な脚部の間の領域において、より小さい寸法を有する。結果として、長手軸Ｙに垂直な平面内で絶縁要素３と中空異形材２との間に嵌合接続が確立される。

【0028】

一実施形態においては、図６に示されるように、絶縁要素３を、絶縁要素３を長手軸Ｙに沿って移動させることによって保持装置４に挿入することができる。このようにして、絶縁要素３を中空異形材２に迅速かつ容易に取り付けることができる。

【0029】

トランスデューサアセンブリ１の好ましい実施形態においては、少なくとも２つの絶縁要素３が、嵌合接続によって中空異形材２に接続され、横方向に関する中空異形材２の各側において、少なくとも１つの絶縁要素３が、嵌合接続によって中空異形材２に接続される。中空異形材２の各側に少なくとも１つの絶縁要素３を有するアセンブリは、転がり力が横方向に関するどちら側からトランスデューサアセンブリに作用するかにかかわらず、転がり力を最小にするために有利である。

【0030】

トランスデューサアセンブリ１の一実施形態において、保持手段４は、管状部分１５と力導入要素１４との間に形成された凹部４１と、フック状の保持要素４２とからなる。上述した保持手段４のＵ字形は、Ｕ字の一方の脚部を表すフック状の保持要素と、Ｕ字の基部を表す力導入要素１４と、凹部４１とによって定められ、凹部４１において、管状部分１５の一部分がＵ字の第２の脚部を表す。絶縁要素３を、嵌合接続によって凹部４１と保持要素４２との間に固定することができる。

【0031】

トランスデューサアセンブリ１の別の実施形態において、絶縁要素３は、弾性材料で作られる。絶縁要素３の弾性材料は、中空異形材２の材料の弾性率よりも４倍小さい弾性率を有する。トランスデューサアセンブリ１が取り付けられた状態にあるとき、絶縁要素３は、打設化合物９８を通る力の分路が最小になるように、周囲の打設化合物９８よりも低い弾性率を有する。さらに、絶縁要素３を通る力の分路をできるだけ小さく保つことも有利である。中空異形材２の管状部分１５を通る力の分路は容易に決定可能であるため、絶縁要素３を通る力の分路が小さいと、力のうちのトランスデューサアセンブリ１を通って流れる部分を決定するうえで有利であり、したがってトランスデューサアセンブリ１による重量力の検出精度を維持するうえで有利である。

【0032】

トランスデューサアセンブリ１のとくに好都合な実施形態において、絶縁要素３は、中空異形材２の材料の弾性率よりも１０倍小さい弾性率を有する弾性材料で作られる。

【0033】

トランスデューサアセンブリ１の一実施形態において、絶縁要素３は、可逆的に弾性変形可能であってよく、保持装置４へと押し込まれてよい。このようにして、図５に概略的に示されるように、絶縁要素３を迅速かつ容易に中空異形材２に固定することができる。図５において、黒矢印は、保持装置４へと押し込まれるそれぞれの絶縁要素３の移動の方向を示している。この固定のやり方が、図６に示した選択肢、すなわち絶縁要素３を保持装置４へと滑り込ませることによる固定の代案であることを、理解すべきである。絶縁要素３は、保持装置４の側面に押し付けられ、力の作用下で絶縁要素３の部分的な変形がもたらされ、その後に、部分的に変形した絶縁要素３の絶縁要素３の一部分を保持装置４に挿入することができる。絶縁要素３の対応する部分にて保持装置４に絶縁要素３を挿入した後に、絶縁要素３は元の形状に戻り、したがって、保持装置４への嵌合接続によって保持装置４に固定される。保持装置４へと押し込むことができる絶縁要素３を、保持装置４へと滑り込ませることもできるように、滑りおよび押し込みによって固定されるように構成された絶縁要素３を使用してもよい。

【0034】

トランスデューサアセンブリ１の一実施形態において、中空異形材２は、図７に示されるように、横軸Ｘに関する中空異形材２の各側に少なくとも１つの第２の保持手段４を備える。最初の保持手段と同様に、第２の保持手段４は、管状部分１５と力導入要素１４との間の凹部４１と、フック状の保持要素４２とを備えることができる。この実施形態において、絶縁要素３は、少なくとも２つの保持手段４によって固定される。これにより、横軸Ｘに関する中空異形材２の各側に１つの保持手段を備える中空異形材２と比較して、絶縁要素３の固定が改善される。

【0035】

トランスデューサアセンブリ１の一実施形態において、絶縁要素３は一体に作られる。これは、取り付けられる部品の数が少なく保たれるため、最大１０００ｍｍの長さのトランスデューサアセンブリ１にとって有利である。

【0036】

トランスデューサアセンブリ１の一実施形態において、絶縁要素３は、図８に示されるように、少なくとも２つの絶縁ピース３ａ～３ｉから組み立てられ、ｉ＝［ｂ、・・・、ｚ］である絶縁ピース３ａ～３ｉの寸法は異なっていてもよい。絶縁ピース３ａ～３ｉは、摩擦接続、嵌合接続、または材料の結合によって互いに接合されてよい。絶縁ピース３ａ～３ｉは、互いに接続されることなく長手軸Ｙに関して互いに並べられて、嵌合接続によって個別に中空異形材２に取り付けられてもよい。これは、複数の絶縁ピース３ａ～３ｉからなる絶縁要素３は、部品の数は増えるが、より容易に取り扱うことができ、したがって取り付けがより容易であるため、長手軸Ｙに沿って２０００ｍｍ以上の長さを有するトランスデューサアセンブリ１にとって有利である。

【0037】

１０００ｍｍ～２０００ｍｍの範囲の長さを有するトランスデューサアセンブリ１の場合、一体に作られた絶縁要素３または複数の絶縁ピース３ａ～３ｉからなる絶縁要素３が同様に有利である。

【0038】

トランスデューサアセンブリ１の好ましい実施形態において、絶縁要素３は、発泡ポリエチレンまたは発泡ポリスチレンまたは押出ポリスチレンからなる。さらに、絶縁要素３は、発泡エチレン－プロピレン－ジエンゴム、発泡シリコーン、または発泡ポリプロピレン、あるいは同様の材料で作られてもよい。これらの材料は、絶縁要素３を低いコストで製造することを可能にする。同時に、この材料は、トランスデューサアセンブリ１を取り囲む打設化合物９８を通る力の分路を最小限に抑えるうえで好適である。さらに、この材料は、打設化合物９８あるいは金属または金属合金と比較して、低い弾性率を有する。さらに、この材料は、力の作用下で変形することができ、この変形は、力が除去されたときに可逆である。これにより、この材料は、図５および図６に示されるような保持手段４への滑り込みおよび押し込みの両方が可能な絶縁要素３の製造に好適となる。

【0039】

トランスデューサアセンブリ１の一実施形態において、絶縁要素３は、横軸Ｘに関して中空異形材に面する側に、二次元接着フィルム（図示せず）を備える。絶縁要素３が保持手段４へと押し込まれたとき、絶縁要素３は、嵌合接続によってだけでなく、接着フィルムによる材料の結合によっても中空異形材２に固定される。これにより、例えば、トランスデューサアセンブリ１が道路９への取り付けのために取り扱われるときに絶縁要素３が硬い物体に衝突した場合に、保持手段に嵌合した絶縁要素３が長手軸Ｙに沿って移動することがない。

【0040】

トランスデューサアセンブリ１の一実施形態においては、図９に示されるように、絶縁要素３と分離ストリップ８とが一体に作られる。これにより、トランスデューサアセンブリ１の取り付けられる構成要素の数が少なくなり、取り付けがより容易、より迅速、かつより安価になる。分離ストリップは、発泡ポリエチレン、発泡ポリスチレン、押出ポリスチレン、発泡エチレン－プロピレン－ジエンゴム、発泡シリコーン、または発泡ポリプロピレンなどの可撓性材料で作られる。

【0041】

一実施形態において、力センサアセンブリ６は、中空異形材２に機械的に接触して、弾性的に予圧が加えられた様相で、中空異形材１５内に配置される。これは、中空異形材２と力センサアセンブリ６との間に明確な機械的接触を好都合に確立させる。例えば中空異形材２と力センサアセンブリ６との間にすき間がある場合など、中空異形材２と力センサアセンブリ６との間の機械的接触が充分に定められない場合、力導入要素１４に作用する力が、すき間の位置において力センサアセンブリ６に充分に伝達されない。これは、トランスデューサアセンブリ１に作用する力の決定を不利かつ不正確にする。したがって、力センサアセンブリ６に弾性的に予圧を加えることによって生み出される中空異形材２と力センサアセンブリ６との間の明確な機械的接触が有利であり、中空異形材２内で力センサアセンブリ６に予圧が加えられていないトランスデューサアセンブリ１と比較して、トランスデューサアセンブリ１に作用する力の検出の精度が向上する。

【0042】

好ましい実施形態において、力センサアセンブリ６は、長手軸Ｙに沿って間隔を空けて配置された少なくとも２つの力センサ６１を備える。この実施形態において、力センサ６１は、圧電力センサ６１である。圧電力センサ６１は、少なくとも数キロヘルツ（ｋＨｚ）の検出周波数での動的な力の検出に適している。検出周波数は、重量力の値について可能な単位時間当たりの検出回数として定義される。少なくとも数キロヘルツの検出周波数は、例えば空間的な広がりが２５ｍｍであるトランスデューサアセンブリを１００ｋｍ／ｈ以上の速度で横切る車両の重量力の検出を可能にする。良好な重量力の検出を保証するために、検出周波数は、車両の車輪がトランスデューサアセンブリを横切る間に重量力の５つ以上の値を検出するように構成されなければならない。これは、圧電力センサを使用することによって達成され得る。

【0043】

圧電力センサ６１が、長手軸Ｙに沿って互いに間隔を空けて配置されることにより、力センサアセンブリ６は、トランスデューサアセンブリ１の長手軸Ｙに沿った任意の地点で力導入要素１４に作用する力を検出するように構成される。好都合には、間隔を空けて配置された圧電力センサ６１間の距離は、２０ｍｍ～５００ｍｍ、好ましくは４０ｍｍ～１００ｍｍである。

【0044】

しかしながら、力センサアセンブリ６が少なくとも１つの力センサ６１を備え、この力センサ６１が、長手軸Ｙに沿って延びる光ファイバであるトランスデューサアセンブリ１を使用することも可能である。光ファイバを用いた力の検出は、当業者に知られている。光ファイバによって伝導される電磁放射が、光ファイバに作用する力によって変化する。この変化は、力の尺度である。光ファイバとは、例えば赤外線放射または紫外線放射用の導体など、不可視の電磁放射の導体も指す。

【0045】

しかしながら、容量式力センサ６１または歪みゲージ６１またはピエゾ抵抗力センサ６１を力センサアセンブリ６に取り入れることも可能である。これらは、長手軸Ｙに沿って延びるように構成されてよく、あるいは個別の力センサ６１として互いに間隔を空けて配置されてもよい。間隔を空けて配置される容量式力センサ６１または歪みゲージ６１またはピエゾ抵抗力センサ６１間の距離は、好都合には２０ｍｍ～５００ｍｍ、好ましくは４０ｍｍ～１００ｍｍである。

【0046】

好ましくは、中空異形材２は、金属または金属合金で作られ、例えばアルミニウム、鉄、チタン、銅、鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、真鍮、あるいは同様の金属または金属合金で作られる。これらは、道路９内のトランスデューサ装置における使用に関して、良好な機械的抵抗を示す。さらに、力センサアセンブリ６を予圧を加えた様相で中空異形材２内に配置するために適した材料特性を有する。さらに、材料のこの選択は、複数年の長期間にわたる予圧の維持を保証する。

【0047】

好ましくは、トランスデューサ装置は、移動する車両５１の少なくとも１つの車輪５の重量力を決定するために使用され、この車輪５は道路９に直接接触している。

【0048】

別個の実施形態の特徴を組み合わせてもよいことを、理解すべきである。しかしながら、上述の実施形態の２つ以上の特徴の組み合わせを含む新たな実施形態は、本発明の根底にある目的を達成するために等しく適している。

【符号の説明】

【0049】

１ トランスデューサアセンブリ
２ 中空異形材
３ 絶縁要素
３ａ、３ｉ 絶縁ピース
４ 保持手段
５ 車輪
６ 力センサアセンブリ
７ 転がり力
８ 分離ストリップ
９ 道路
１１ 空洞
１４ 力導入要素
１５ 筒状部分
１６ アンカー要素
４１ 凹部
４２ 保持要素
５１ 車両
６１ 力センサ
９０ 道路の表面
９８ 打設化合物
９９ 打設化合物
Ｘ 横軸
Ｙ 長手軸
Ｚ 縦軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】