CN203259232U - 空心型材接收器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种空心型材接收器，用于安装在车行道中或车行道路面中，以检测车辆的重量和/或车辆或车轮在车行道上的行驶动态响应，该空心型材接收器能够简单地以所要求的精度制造。这是通过一种在型材内部具有测量装置（4）的管状件（1）来实现的，其中，管状件（1）具有力导入凸缘（2），该力导入凸缘（2）与管状件（1）结合为，使得力作用线集中到测量装置（4）上，并且该空心型材接收器由多个部件构造，特别是由两个部件构造。由此，能够简单地以高精度制造空心型材接收器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种安装在车行道中或车行道路面中的空心型材接收器（Hohlprofil-Aufnehmer，空心型材传感器），用以检测车辆的重量和/或车辆或车轮在车行道上的行驶动态响应以及检测车辆速度和其它测量参数。
背景技术
用于对运动中的车辆进行检测和称重（动态称重，WIM）的传感器和测量手段是公知的。
在专利文献EP-A-0491655中描述了一种管状接收器。在专利文献EP-B-0654654中公开了另一种具有管状件的空心型材接收器，该管状件在其型材内部（Profilinnern，轮廓内部）包含一个测量装置，该测量装置以力配合的方式与管状件的壁结合。该管状件具有力导入凸缘，该力导入凸缘以侧面朝向管状件的方式与管状件结合，使得在测量装置上形成力作用线的集中，并获得机械增强效果。
与其它已知的为了拦截横向力而在测量元件与力导入装置之间设置弹性体的实施方式相比，已经证实：力线通量从车辆起穿过坚硬的表面传导到宽阔的力导入凸缘，并且力导入凸缘再将力成束地直接传导到测量元件，对于精度是有利的。在此，可以不在车轮与测量元件之间插入任何弹性材料，并应该基本上使所有的力线P穿过测量元件，以避免力分流。
在上述装置中，这种传感器是具有稳定的电气和机械特性的石英晶体传感器，其脱离了横向力并且没有干扰性的信号漂移。
虽然这种空心型材接收器可以长时间可靠地工作，但是由于空心型材的封闭的一体化形状，使得其制造和安装费用极高。因此，特别是大批量的工业生产几乎是不可实现的，并且也是不经济的。
压电测量元件在预紧作用下被安装在传感器结构中。在现有技术中，通过制造带有覆盖物的传感器元件并在随后将其安装在空心型材中来形成预紧。
调整和控制局部预紧力是不可能的，因为其依赖于各种不同的因素，例如支承面在整个型材长度上的高度、平整性和平行性，测量装置的高度，特别是管状件的横截面几何形状，或者还有型材材料（例如铝、钢或其他的合金）的弹性系数。如果以较高的精度均匀地构造壁厚，则可以在封闭的空心型材中实现在其长度上的均匀的预紧。但是随着长度的增加，几乎不可能在整个型材长度上均匀、精确地加工在内部空腔中的支承面，其中测量元件被设置在这些支承面之间。几何形状的微小误差已在单个测量元件中导致不同的预紧，并因此导致测量结果不准确。
发明内容
由此，本实用新型的目的是，在避免现有技术中的上述缺点的情况下，改进空心型材接收器。
该目的通过如下技术方案来实现，即：一种空心型材接收器，例如用于安装在车行道中或路面中，以检测车辆的重量和/或车辆或车轮在车行道上的行驶动态响应以及检测车辆速度和其它的测量参数，该空心型材接收器包括管状件，其在型材内部具有测量装置，其中所述管状件具有力导入凸缘，所述力导入凸缘与所述管状件结合，使得在所述测量装置上出现力作用线的集中，其中所述空心型材接收器由多个部件构造，特别地由两个部件构造。
通过提供分离的特别是两部件（两部分）组成的空心型材可以较简单地制造空心型材的部件，并且其结合或支承面在任意长度都可以以较高的精度机械地被加工。只需要极低的费用就可以满足关于高度、平整性和平行性的公差要求。由专利文献EP-B-0654654已知的力导入凸缘的有利设置将被最大程度地保留。
具体地，本实用新型提供一种空心型材接收器，用于安装在车行道中或车行道路面中，以检测车辆的重量和/或车辆或车轮在车行道上的行驶动态响应以及检测车辆速度和其它的测量参数，该空心型材接收器包括敞开的管状件，其中所述管状件设有力导入凸缘，其特征在于，所述管状件配设有配合件。
该空心型材接收器的优选的实施方式如下。
优选地，该空心型材接收器包括测量装置，所述力导入凸缘与所述管状 件结合，使得在所述测量装置上出现力作用线的集中。
优选地，所述管状件被分开地完成。
优选地，所述管状件设有凸缘。
优选地，所述管状件与所述配合件力配合和/或形状配合地结合。
优选地，在所述空心型材的所述部件之间设置至少一个密封元件。
优选地，所述管状件的凸缘固定在所述配合件的力锚定凸缘上，所述管状件的凸缘与所述力锚定凸缘螺丝结合，其中在所述管状件的凸缘与所述力锚定凸缘之间设置密封元件。
优选地，使用填料来密封型材内部空腔。
优选地，所述管状件与所述配合件材料配合地结合。
优选地，设有凸缘的管状件被固定在所述配合件的支承凸缘或力锚定凸缘（Kraftverankerungsflansch）上。
优选地，所述测量装置包括压电式、压阻式、电容式和/或电阻式传感器。
优选地，所述管状件和配合件具有固定件，所述测量装置被设置在所述固定件之间。
优选地，所述管状件和配合件通过相互预紧而彼此结合，使得通过所述固定件在所述测量装置上产生预紧力。
优选地，通过所述管状件的伸展（Dehnung，拉伸）在所述测量装置上实现所述预紧。
优选地，所述管状件和配合件的相互预紧在所述空心型材接收器的长度上是可调整的。
优选地，所述预紧通过所述管状件和配合件的相互预紧的调整在所述测量装置上是均匀的。
优选地，所述管状件在预紧区域中的壁厚小于所述管状件及配合件的凸缘的材料厚度。
优选地，所述测量装置由多个排成一行的传感器组成。
优选地，所述管状件和配合件的结合由多个结合点组成，所述结合点相对于所述测量装置的离散的传感器元件等距离地设置。
优选地，所述两个固定件相互具有高平整性和平行性。
优选地，该空心型材接收器在所述测量装置中使用推力传感器的情况下 适于进行推力测量。
优选地，所述密封元件以密封条的形式设置在为其设置的相应的留空（Aussparung）中。
优选地，在所述管状件上设置留空，并且在所述配合件中与该留空相对地设置止挡件，该止挡件嵌入所述留空中并确保所述管状件与所述配合件之间的对中（居中）。
优选地，所述留空和止挡件被设置在结合区域内，并位于所述空心型材接收器中的中心轴线的两侧，以便除了对中之外，还确保所述管状件与所述配合件之间的固定。
因此，管状件自身可以被分离，或者通过具有力锚定凸缘的配合件封闭敞开（开口）的管状件。这些部件的结合可以借助于力配合、材料配合或形状配合的结合技术来实现。
本实用新型的有益技术效果在于，本实用新型能够较简单地制造空心型材的部件，进而较为简单地制造空心型材接收器，并且其结合或支承面在任意长度都可以以较高的精度机械地被加工，只需要极低的费用就可以满足关于高度、平整性和平行性的公差要求。
本实用新型并不受限于具体说明的实施方式。
附图说明
下面根据附图以实施例对本实用新型进行更详细地说明，其中在所有附图中的附图标记都始终采用相同的名称。在附图中：
图1示出了根据专利文献EP-B-0654654所述的空心型材接收器；
图2示出了根据本实用新型的空心型材接收器的第一实施方式；
图3示出了根据本实用新型的空心型材接收器的另一实施方式；
图4（a）示出了通过焊缝结合型材部件的实例；
图4（b）示出了通过粘结结合型材部件的实例；
图4（c）示出了通过上螺丝并使用密封元件结合型材部件的实例；
图4（d）示出了通过铆接结合型材部件的实例；
图4（e）示出了通过夹紧并使用密封元件结合型材部件的实例；
图4（f）示出了通过上螺丝并使用密封条结合型材部件的实例；
图4（g）示出了在图4（f）中在密封条的区域内的放大视图。
其中，附图标记说明如下：
1 管状件
2 力导入凸缘
3 固定件
4 测量装置
5 力锚定凸缘
6 固定件
7 配合件
70 支承凸缘
8 凸缘
9 焊缝
10 密封元件
11 粘结层
12 止挡件
P 力线
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的一种空心型材接收器。由箭头表示的力线P在空心型材接收器中形成聚集的力，其由在中央延伸穿过在中心示出的测量元件的双箭头表示。
在其他已知的实施方式中，驶过的车辆的车轮的力不是被成束地引入到测量元件中，而是从各个地方相对垂直地或部分地经过侧向支撑件而延伸到底部中，其中，每个都只是力的一个分量延伸通过测量元件。已被证明，这种实施方式对于目前所要求的针对上述应用的精度是不够的。此外，通过大多数较旧的应用将不能确定推力（
剪切力）。而且重要的是，要在预紧的情况下安装测量装置。因此，本实用新型仅涉及这样的实施方式，其中，在测量设备上形成力作用线的集中。此外，这种实施方式应该也适用于通过在测量装置中使用推力传感器（Schubsensor）来进行推力测量。
图2示出了一种空心型材接收器，该空心型材接收器具有敞开的并且例 如呈管形或U形的管状件1，该管状件具有力导入凸缘2和用于测量装置4的固定件3，并且该空心型材接收器还具有相应成型的配合件7，该配合件7具有用以在车行道路面中固定的力锚定凸缘5和用于测量装置4的固定件6。
该接收器被设计为长形，由此其所具有的长度是宽度或高度的10倍以上，因为其必须在车行道的重要部分上伸展。一般情况下，该接收器长1m到4m，宽和高小于10cm，优选约为5cm。
图2特别地示出了带有管状件1和型材内的测量装置4的空心型材，在此，管状件1具有力导入凸缘2，力导入凸缘2以如下方式与管状件1结合，即：使得力作用线P集中到测量装置4上。管状件1配设有配合件7。
该空心型材尤其可以具有基本上呈圆形的形状，但这并非是必须的。在相应的设计方案中，管状型材的U形、椭圆形、基本矩形和其他的横截面形状都同样可以提供良好的效果。重要的是，尽管力刚好施加在力导入凸缘2上的任何位置，但是每个力作用线P都被垂直引导通过测量装置4，而不会因此在测量装置4上产生横向力。另一方面，如果有横向力施加在力导入凸缘2上，则该力会同样作为横向力作用在测量装置4上。
根据本实用新型，将空心型材构造为两个部件，这两个型材部件分别为管状件1和配合件7。此外，型材部件1、7在结合区域这样彼此结合，即：通过调整型材部件1、7彼此相对的预紧，使得预紧力在空心型材接收器的长度上是均匀的。
通过中空型材的这种由两个部件组成的设计方案，一方面能够更简单地以所要求的精度实现对固定件3、6的加工。另一方面，在结合型材部件1、7时还能够进行细微调整。为此，在例如通过焊接多个组件以使型材部件彼此最后固定之前，例如可以首先通过卡紧使预紧达到所期望的强度，该强度可以在测量元件上获得。或者可以通过在凸缘上旋拧螺丝来产生预紧，其中，在拧紧螺丝时测量元件同样可以单独地或整体地用作为预紧力的指示器。由此通过精确的局部调整应该能够实现下述目标，即：预紧力在空心型材的整个长度上具有恒定的值。
在根据本实用新型的实施方式中，测量装置4设置并定位在固定件3和6的未详细示出的支承面之间。在该实施方式中，测量装置4包括压电传感器，例如石英或其他晶体、或压电陶瓷、或压电箔（Piezofolie）。该压电传 感器包括压电晶体，压电晶体只对压力敏感和/或其只对垂直于空心型材接收器的轴线的推力敏感。测量装置在此可以被模块化地构成为，能够只测量作用在车行道表面上的重力分量、作用在车行道表面上的推力分量、或作用在车行道表面上的重力和推力分量。测量元件的这种作用方式与专利文献EP-B-0654654的原理相符。
根据本实用新型的管状件1设有凸缘8，该凸缘固定在力锚定凸缘5上。在图2中示出了凸缘8与力锚定凸缘5螺丝结合，在此，在这两个凸缘8、5之间附加地设置密封元件10。密封元件10沿着凸缘8封闭位于管状件1内的内部空间。
在如图3所示的另一种实施方式中，管状件1在横向上构成大约一半，从而使得在配合件7的支承凸缘70上的凸缘8以与力锚定凸缘5在横向上间隔开的方式被固定安置。由此使测量装置4大约位于与管状件1的凸缘8和配合件7的支承凸缘70相同的高度上，并且处于空心型材的中央。凸缘8、70，并且由此管状件1与配合件7，被不可松脱地彼此焊接在一起，这通过焊缝9示出。
图4示出了管状件1与配合件7的可能的结合，例如在凸缘8和力锚定凸缘5之间的结合。
例如，这种结合可以在于测量装置4上产生所要求的预紧力的情况下，通过焊缝9（a）、粘结（b）、上螺丝（c，f）、铆接（d）或夹紧（e）来完成。在粘结时会形成粘结层11，该粘结层除了具有粘结功能之外还用于密封型材的内部空间。在力配合和/或形状配合的结合中，均要设置至少一个密封元件10。
以上所实现的结合可能性也可以用在凸缘8和支承凸缘70之间的结合中。优选地，管状件1设有以凸缘8的形式限定的面以及以支承凸缘70或力锚定凸缘5的形式限定的面，由此可以确保多个部件组成的空心型材接收器的可重复（reproduzierbar）的结合。
在如图2和图3所示的两个实施方式中，可以简单、精确地对固定件3、6的支承面进行机械加工。这将确保两个固定件3、6具有较高的平整性和相互的平行性，由此可以使测量装置4在空心型材接收器的长度上被均匀地预紧，即使该结合是通过焊接完成的（其中，没有例如通过螺丝所进行的单独 的调整）。
测量元件的预紧通过两个型材部件的压合实现，在此，管状件1被伸展，并且通过固定件3、6将预紧力施加在测量装置4上。随后使型材部件如前所述地结合。由此使测量装置4可操作地
被固定和预紧。
通过调整型材部件彼此相对的预紧，可以增强预紧力。同样也可以在空心型材接收器的长度上局部调整预紧力，其允许在型材的不同位置上对预紧进行微调。
由于空心型材接收器的敞开结构（开放式结构），必须沿整个型材长度进行安全的密封。在焊接或粘结时，密封将直接利用接合技术通过焊缝9或粘结层11实现，而在上螺丝、铆接或夹紧时，可以通过平整的密封元件10或通过填料（Vergussmasse）来实现密封。如图4中的f）所示，为此还可以选择性地将密封条（带）形式的密封元件10嵌入相应的为此而设置的留空中，该留空可以被设置在密封平面的一侧或两侧。
图4的g）中示出了在图4的f）中在密封条的区域内的放大视图。留空与密封元件10一起有利地位于管状件1中。根据本实用新型，在配合件7中，在密封平面的另一侧与留空相对地设置止挡件12，该止挡件12被嵌入留空中，并确保了管状件1与配合件7之间的对中。优选地，将留空和止挡件12设置在结合区域内中心轴线的两侧，由此除了对中之外其还可以提供固定功能。这样，即使在较大的负载时，管状件1与配合件7之间的可能的横向力都可以被收集在结合平面上。在管状件1和配合件7中的留空和止挡件12的这种设置也可以互换。
空心型材接收器在端侧通常例如借助于一个未示出的塞子封闭。类似于专利文献EP-B-0654654的原理，可以将空心型材接收器制造成为可以装配的接收器。
空心型材接收器的这种实施方式的测量装置4还可以根据电阻式、压阻式或电容式的测量原理进行设计，并包括一个或多个相应的传感器。
在根据本实用新型的空心型材接收器中，尤其将管状件1在预紧区域中的壁厚设计为小于管状件1的凸缘8的材料厚度及配合件7的力锚定凸缘5或支承凸缘70的材料厚度。由此可以在凸缘（即，结合区域）8、70中进行局部增强，反过来这将致使这些区域在对型材部件进行预紧时既不会沿预紧 方向并且也不会沿力线通量方向P伸展。这在通过焊接实现其结合时是非常重要的，因为焊接常常没有预先设定的、恒定的焊接深度。其焊接深度对预紧而言是变量的焊接结合对该装置是无关紧要的。在任何情况下，都可以通过增强凸缘8、70、5而在不考虑结合技术的情况下更好地确保所需要的精度。预紧必须是可重复的，并且可以与固定的性质（Güte）无关。
就像在现有技术的装置中那样，测量装置4在这里也优选地由多个排成一行的传感器组成。根据本实用新型，型材部件1、7的结合在这种情况下由多个结合点（结合位置）构成，这些结合点相对于测量装置4的离散的传感器元件等距离地设置。由此确保所有的传感器元件承受对称的预紧条件。
Claims (23)
1.一种空心型材接收器，用于安装在车行道中或车行道路面中，以检测车辆的重量和/或车辆或车轮在车行道上的行驶动态响应以及检测车辆速度和其它的测量参数，该空心型材接收器包括敞开的管状件（1），其中所述管状件（1）设有力导入凸缘（2），其特征在于，所述管状件（1）配设有配合件（7）。
2.如权利要求1所述的空心型材接收器，其特征在于，该空心型材接收器包括测量装置（4），所述力导入凸缘（2）与所述管状件（1）结合，使得在所述测量装置（4）上出现力作用线的集中。
3.如权利要求1或2所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1）是被分开完成的部件。
4.如权利要求1或2所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1）设有凸缘（8）。
5.如权利要求2所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1）与所述配合件（7）力配合和/或形状配合地结合。
6.如权利要求4所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1）的凸缘（8）固定在所述配合件（7）的力锚定凸缘（5）上，所述管状件（1）的凸缘（8）与所述力锚定凸缘（5）螺丝结合，其中在所述管状件（1）的凸缘（8）与所述力锚定凸缘（5）之间设置密封元件（10）。
7.如权利要求5所述的空心型材接收器，其特征在于，设有用于对型材内部空腔进行密封的填料。
8.如权利要求1或2所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1）与所述配合件（7）材料配合地结合。
9.如权利要求1或2所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1）设有凸缘（8），并被固定在所述配合件（7）的支承凸缘（70）或力锚定凸缘（5）上。
10.如权利要求2所述的空心型材接收器，其特征在于，所述测量装置（4）包括压电式、压阻式、电容式和/或电阻式传感器。
11.如权利要求2所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1） 和所述配合件（7）具有固定件（3，6），所述测量装置（4）被设置在所述固定件（3，6）之间。
12.如权利要求11所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1）和所述配合件（7）通过相互预紧而彼此结合，使得通过所述固定件（3，6）在所述测量装置（4）上产生预紧力。
13.如权利要求12所述的空心型材接收器，其特征在于，所述预紧通过所述管状件（1）的伸展而作用在所述测量装置（4）上。
14.如权利要求12所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1）和所述配合件（7）的相互预紧在所述空心型材接收器的长度上是可调整的。
15.如权利要求14所述的空心型材接收器，其特征在于，所述预紧通过所述管状件（1）和所述配合件（7）的相互预紧调整在所述测量装置（4）上是均匀的。
16.如权利要求1或2所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1）在预紧区域中的壁厚小于所述管状件（1）的凸缘（8）的材料厚度及所述配合件（7）的力锚定凸缘（5）或支承凸缘（70）的材料厚度。
17.如权利要求2所述的空心型材接收器，其特征在于，所述测量装置（4）由多个排成一行的传感器组成。
18.如权利要求7所述的空心型材接收器，其特征在于，所述管状件（1）和所述配合件（7）的结合由多个结合点组成，所述结合点相对于所述测量装置（4）的离散的传感器元件被等距离地设置。
19.如权利要求11所述的空心型材接收器，其特征在于，所述两个固定件（3，6）相互具有高平整性和平行性。
20.如权利要求2所述的空心型材接收器，其特征在于，该空心型材接收器被设置成在所述测量装置（4）中使用推力传感器的情况下适于进行推力测量的接收器。
21.如权利要求6所述的空心型材接收器，其特征在于，所述密封元件（10）以密封条的形式设置在为其设置的相应的留空中。
22.如权利要求5所述的空心型材接收器，其特征在于，在所述管状件（1）上设置留空，并且在所述配合件（7）中与该留空相对地设置止挡件（12），该止挡件嵌入所述留空中并确保所述管状件（1）与所述配合件（7）之间的 对中。
23.如权利要求22所述的空心型材接收器，其特征在于，所述留空和止挡件（12）被设置在结合区域内，并位于所述空心型材接收器中的中心轴线的两侧，用以确保除了对中之外的所述管状件（1）与所述配合件（7）之间的固定。
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