CH705675A1 - Hohlprofil-Aufnehmer. - Google Patents

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CH705675A1
CH705675A1 CH01704/11A CH17042011A CH705675A1 CH 705675 A1 CH705675 A1 CH 705675A1 CH 01704/11 A CH01704/11 A CH 01704/11A CH 17042011 A CH17042011 A CH 17042011A CH 705675 A1 CH705675 A1 CH 705675A1
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David Cornu
Adrian Hofmann
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Kistler Holding Ag
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Hohlprofil-Aufnehmer, z.B. zum Einbau in Fahrbahnen oder einen Fahrbahnbelag zwecks Erfassung des Gewichts von Fahrzeugen und/oder fahrdynamischer Reaktionen von Fahrzeugen resp. von Fahrzeugrädern auf die Fahrbahn, der einfach und mit der erforderlichen Genauigkeit herstellbar ist. Gelöst ist dies durch ein Rohrteil (1) mit einer Messanordnung (4) im Profilinnern, wobei das Rohrteil (1) einen Krafteinleitungsflansch (2) aufweist, der mit diesem so verbunden ist, dass eine Konzentration von Krafteinwirkungslinien auf die Messanordnung (4) entsteht und dass das Hohlprofil mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet ist.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft einen Hohlprofil-Aufnehmer, z.B. zum Einbau in Fahrbahnen oder einen Fahrbahnbelag zwecks Erfassung des Gewichts von Fahrzeugen und/oder fahrdynamischer Reaktionen von Fahrzeugen resp. von Fahrzeugrädern auf die Fahrbahn sowie zur Erfassung von Fahrzeuggeschwindigkeiten und weiteren Messgrössen.
[0002] Sensoren und Messmittel zur Erfassung und Verwiegung von Fahrzeugen in Bewegung (Weigh in motion - WIM) sind bekannt. Bereits in der EP-A-0 491 655 ist ein rohrförmiger Aufnehmer beschrieben. In der EP-B-0 654 654 ist ein weiterer Hohlprofil-Aufnehmer offenbart, der ein Rohrteil aufweist, das in seinem Profilinnern eine Messanordnung enthält, die kraftschlüssig in Verbindung mit der Wand des Rohrteils steht. Das Rohrteil weist einen Krafteinleitungsflansch auf, der flankierend zum Rohrteil mit diesem so verbunden ist, dass eine Konzentration der Krafteinwirkungslinien auf die Messanordnung entsteht und eine mechanische Verstärkerwirkung erzielt wird. Der Sensor ist ein Quarzkristallsensor mit stabilen elektrischen und mechanischen Eigenschaften, der von lateralen Kräften abgekoppelt ist und keine störende Signaldrift aufweist. Derartige Hohlprofil-Aufnehmer funktionieren über lange Zeit zuverlässig, doch sind aufgrund der geschlossenen einstückigen Form des Hohlprofils Herstellung und Montage sehr aufwändig. Eine industrielle Fertigung insbesondere für hohe Stückzahlen ist somit kaum realisierbar und nicht wirtschaftlich.
[0003] Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hohlprofil-Aufnehmer unter Meidung der aufgezeigten Nachteile des Standes der Technik zu verbessern.
[0004] Die Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0005] Durch die Bereitstellung eines geteilten, insbesondere eines zweiteiligen Hohlprofils können die Teile des Hohlprofils einfacher hergestellt werden und deren Verbindungs- resp. Auflageflächen sind in beliebiger Länge maschinell und mit hoher Genauigkeit bearbeitbar. Die Toleranzanforderungen bzgl. Höhe, Ebenheit und Parallelität sind mit geringerem Aufwand erfüllbar. Die aus der EP-B-0 654 654 bekannte und vorteilhafte Anordnung von Krafteinleitungsflanschen wird weitgehend beibehalten.
[0006] Piezoelektrische Messelemente sind unter Vorspannung in einer Sensorstruktur einzubauen. Beim Stand der Technik wird die Vorspannung erzeugt, indem die Sensorelemente mit einer Überdeckung hergestellt und nachfolgend im Hohlprofil montiert werden.
[0007] Es ist nicht möglich die lokale Vorspannkraft einzustellen und zu kontrollieren, da sie von verschiedenen Faktoren abhängig ist, z.B. von der Höhe, Ebenheit und Parallelität der Auflageflächen über die gesamte Profillänge, der Höhe der Messanordnung, der Querschnittsgeometrie insbesondere des Rohrteils oder auch vom Elastizitätsmodul des Profilwerkstoffs (z.B. Aluminium, Stahl oder andere Legierungen). Bei einem geschlossenen Hohlprofil ist es mit zunehmender Länge nahezu unmöglich, die Auflageflächen im Innenraum über die gesamte Profillänge gleichmässig genau zu bearbeiten.
[0008] Bevorzugte Ausführungsformen des Hohlprofil-Aufnehmers sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart. So kann entweder das Rohrteil selbst geteilt sein oder ein offenes Rohrteil wird von einem Gegenstück mit Kraftverankerungsflansch verschlossen. Die Verbindung der Teile kann mittels üblicher Kraftstoff oder auch formschlüssiger Verbindungstechnologien erfolgen.
[0009] Die Erfindung ist nicht auf die explizit dargestellten Ausführungsformen begrenzt.
[0010] Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand von Zeichnungen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen die <tb>Fig. 1:<sep>einen Hohlprofil-Aufnehmer gemäss EP-B-0 654 654, <tb>Fig. 2:<sep>einen erfindungsgemässen Hohlprofil-Aufnehmer in einer ersten Ausführungsform, <tb>Fig. 3:<sep>einen erfindungsgemässen Hohlprofil-Aufnehmer in einer weiteren Ausführungsform, <tb>Fig. 4:<sep>Beispiele zur Verbindung der Profilteile.
[0011] Fig. 2 zeigt einen Hohlprofil-Aufnehmer mit einem offenen und z.B. rohrförmigen oder U-förmigen Rohrteil 1 mit einem Krafteinleitungsflansch 2 und einer Halterung 3 für eine Messanordnung 4 sowie einem entsprechend geformten Gegenstück 7 mit einem Kraftverankerungsflansch 5 zur Befestigung im Fahrbahngrund und einer Halterung 6 für die Messanordnung 4.
[0012] Die Messanordnung 4 ist zwischen nicht näher bezeichneten Auflageflächen der Halterungen 3 und 6 angeordnet und positioniert. Die Messanordnung 4 umfasst einen piezoelektrischen Sensor, z.B. Quarz oder andere Kristalle oder Piezokeramik oder Piezofolie, z.B. in der Bauart Lineas der Anmelderin. Dieser enthält Piezokristalle, die nur auf Druck empfindlich sind und/oder solche, die nur auf Schub senkrecht zur Achse des Hohlprofil-Aufnehmers empfindlich sind. Die Messanordnung kann dabei modular so aufgebaut sein, dass nur Gewichtsanteile, nur Schubanteile oder Gewichts- und Schubanteile auf die Fahrbahnoberfläche messbar sind. Die Wirkungsweise des Messelements entspricht der Lehre der EP-B-0 654 654.
[0013] Der Rohrteil 1 ist mit einem Flansch 8 versehen, welcher auf dem Kraftverankerungsflansch 5 befestigt ist. In Fig. 2 ist eine Schraubverbindung des Flansches 8 mit dem Kraftverankerungsflansch 5 dargestellt, wobei ein Dichtelement 10 zwischen beiden Flanschen 8, 5 zusätzlich angeordnet ist. Das Dichtelement 10 verschliesst den Innenraum innerhalb des Rohrteils 1 entlang des Flansches 8.
[0014] In einer weiteren Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist der Rohrteil 1 in Querrichtung etwa halbiert ausgeführt, sodass der Flansch 8 auf einem Lagerflansch 70 des Gegenstückes 7, vom Kraftverankerungsflansch 5 in Querrichtung beabstandet gelagert befestigt ist. Die Messanordnung 4 kommt damit in etwa auf gleicher Höhe wie der Flansch 8 des Rohrteils 1 und des Lagerflansches 70 des Gegenstückes 7 zu liegen. Die Flansche 8, 70 und damit der Rohrteil 1 mit dem Gegenstück 7 sind unlösbar miteinander verschweisst, was mit einer Schweissnaht 9 angedeutet ist.
[0015] Fig. 4 zeigt Möglichkeiten zur Verbindung des Rohrteils 1 mit dem Gegenstück 7 am Beispiel von Verbindungen zwischen Flansch 8 und dem Kraftverankerungsflansch 5. Dies kann z.B. mittels Schweissnaht 9 (a), Kleben (b), Schrauben (c), Nieten (d) oder Klemmen (e), unter Erzeugung der erforderlichen Vorspannkraft auf die Messanordnung 4 ausgeführt sein. Beim Kleben wird eine Klebschicht 11 ausgebildet, welche neben der klebenden Funktion auch den Profilinnenraum abdichtet. Bei den kraft- und/oder formschlüssigen Verbindungen ist jeweils mindestens ein Dichtelement 10 angeordnet.
[0016] Die oben aufgeführten Verbindungsmöglichkeiten sind auch bei einer Verbindung zwischen dem Flansch 8 und dem Lagerflansch 70 verwendbar. Es ist vorteilhaft den Rohrteil 1 mit definierten Flächen in Form des Flansches 8 und definierte Flächen in Form des Lagerflansches 70 oder des Kraftverankerungsflansches 5 vorzusehen, damit eine reproduzierbare Verbindung des mehrteiligen Hohlprofil-Aufnehmers gesichert ist.
[0017] In beiden gezeigten Ausführungsformen können die Auflageflächen der Halterungen 3, 6 einfach und genau maschinell bearbeitet werden. Dies gewährleistet, dass die beiden Halterungen 3, 6 eine hohe Ebenheit und Parallelität zueinander aufweisen, wodurch die Messanordnung 4 gleichmässig über die Länge des Hohlprofil-Aufnehmers vorgespannt werden kann.
[0018] Die Vorspannung der Messelemente erfolgt durch zusammenpressen beider Profilteile, wobei Rohrteil 1 gedehnt wird und eine Vorspannkraft durch die Halterungen 3, 6 auf die Messanordnung 4 ausübt. Die Profilteile werden nachfolgend wie vorgenannt verbunden. Somit ist die Messanordnung 4 einsatzfähig fixiert und vorgespannt. Durch Einstellen der Verspannung der Profilteile gegeneinander kann die Vorspannkraft verstärkt werden. Ebenso kann die Vorspannkraft über die Länge des Hohlprofil-Aufnehmers eingestellt werden, was eine Feineinstellung der Vorspannung an verschiedenen Stellen des Profils ermöglicht.
[0019] Aufgrund der offenen Konstruktion des Hohlprofil-Aufnehmers ist eine sichere Abdichtung über die gesamte Profillänge erforderlich. Bei Schweissung oder Klebung erfolgt dies direkt über das Fügeverfahren durch eine Schweissnaht 9 oder eine Klebschicht 11, während dies beim Schrauben, Nieten oder Klemmen durch ein flaches Dichtelement 10 oder Vergussmasse erreicht werden kann. Stirnseitig wird der Hohlprofil-Aufnehmer in üblicher Weise z. B. mittels eines, nicht dargestellten Stopfens verschlossen. Analog zur Lehre der EP-B-0 654 654 kann der Hohlprofil-Aufnehmer als einbaufertiger Aufnehmer hergestellt werden.
[0020] Die Messanordnung 4 der Ausführungsformen des Hohlprofil-Aufnehmers kann auch nach dem resistiven, pieozoresistiven, kapazitiven oder optischen Messprinzip ausgelegt sein und einen entsprechenden Sensor umfassen.
Bezugszeichenliste
[0021] <tb>1<sep>Rohrteil <tb>2<sep>Krafteinleitungsflansch <tb>3<sep>Halterung <tb>4<sep>Messanordnung <tb>5<sep>Kraftverankerungsflansch <tb>6<sep>Halterung <tb>7<sep>Gegenstück <tb><sep>70 Lagerflansch <tb>8<sep>Flansch <tb>9<sep>Schweissnaht <tb>10<sep>Dichtelement <tb>11<sep>Klebschicht <tb>P<sep>Kraftlinie

Claims (11)

1. Hohlprofil-Aufnehmer, z.B. zum Einbau in Fahrbahnen oder einen Fahrbahnbelag zwecks Erfassung des Gewichts von Fahrzeugen und/oder fahrdynamischer Reaktionen von Fahrzeugen resp. von Fahrzeugrädern auf die Fahrbahn sowie zur Erfassung von Fahrzeuggeschwindigkeiten und weiteren Messgrössen, umfassend ein Rohrteil (1) mit einer Messanordnung (4) im Profilinnern, wobei das Rohrteil (1) einen Krafteinleitungsflansch (2) aufweist, der mit diesem so verbunden ist, dass eine Konzentration von Krafteinwirkungslinien auf die Messanordnung (4) entsteht, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlprofil mehrteilig, insbesondere zweiteilig ausgebildet ist.
2. Hohlprofil-Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrteil (1) als offenes Profil ausgebildet ist.
3. Hohlprofil-Aufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Rohrteil (1) ein Gegenstück (7) zugeordnet ist.
4. Hohlprofil-Aufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrteil (1) geteilt ausgeführt ist.
5. Hohlprofil-Aufnehmer nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrteil (1) mit einem Flansch (8) versehen ist.
6. Hohlprofil-Aufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrteil (1) mit dem Gegenstück (7) kraft- und/oder formschlüssig verbunden ist.
7. Hohlprofil-Aufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Dichtelement (10) zwischen den Teilen des Hohlprofils angeordnet ist.
8. Hohlprofil-Aufnehmer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vergussmasse zum Abdichten des Profilinnenraumes angewendet ist.
9. Hohlprofil-Aufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohrteil (1) mit dem Gegenstück (7) stoffschlüssig verbunden ist.
10. Hohlprofil-Aufnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrteil (1) mit einem Flansch (8) versehen an einem Kraftverankerungsflansch (5) oder einem Lagerflansch (70) des Gegenstückes (7) befestigt ist.
11. Hohlprofil-Aufnehmer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Messanordnung (4) einen piezoelektrischen, einen piezoresistiven, einen optischen, einen kapazitiven und/oder einen resistiven Sensor umfasst.
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