DE3336413C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Wägeeinrichtung zum dynamischen Wiegen von sich bewegenden Fahrzeugen, insbesondere von Straßenfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Das Wiegen von Straßenfahrzeugen, beispielsweise Lastkraft­ wagen, wird heutzutage größtenteils statisch mit Hilfe von großflächigen Brückenwaagen durchgeführt, was jedoch wegen der Größe derartiger Geräte einen erheblichen apparativen Aufwand erforderlich macht und zudem aufgrund der relativ lang andauernden Einschwingvorgänge mit einem hohen Zeitauf­ wand verbunden ist. Der nachträgliche Einbau derartiger Brückenwaagen in den Unterbau bereits vorhandener Straßen erweist sich fernerhin als relativ kompliziert.

Es sind bereits Wägeeinrichtungen bekannt (DE-OS 31 00 949), bei denen der gesamte Wiegevorgang dynamisch durchgeführt wird, indem die zu wiegenden Straßenfahrzeuge langsam über die Wägestelle hinweggefahren werden. Die verwendete Wäge­ stelle besteht in diesem Fall aus zwei relativ kleinflächigen Meßplattformen, auf denen während des Überrollens des zu wie­ genden Fahrzeugs jeweils kurzzeitig die einer Achse des Fahr­ zeugs zugeordneten Räder zum Aufliegen gelangen. Das zu er­ mittelnde Gesamtgewicht wird dabei durch Aufsummierung der einzeln ermittelten Radlasten bestimmt. Wegen der Kleinheit der in diesem Fall zur Verwendung gelangenden Meßplattfor­ men ergibt sich dabei ein erheblich reduzierter apparativer Aufwand und gleichzeitig eine sehr viel einfachere nach­ trägliche Einbaumöglichkeit in den Unterbau bereits bestehen­ der fahrbarer Flächen. Die zur Ermittlung des Gesamtgewichts von Fahrzeugen erforderliche Zeit kann fernerhin erheblich reduziert werden, weil während des gesamten Wiegevorgangs kein Anhalten notwendig ist.

Um bei Verwendung einer derartigen Wägeeinrichtung den Wiege­ Vorgang dynamisch, d. h. im bewegten Zustand der zu wiegenden Fahrzeuge, durchführen zu können, müssen die Wiegewege der Wägeeinrichtung äußerst klein gehalten werden, wobei zudem eine sehr rasche Ansprechcharakteristik der Wägeeinrichtung erforderlich ist. Dies läßt sich relativ leicht mit Hilfe von Kraftmeßgliedern erreichen, die mit entsprechenden Dehnungs­ meßstreifen versehen sind, die zu einer Wheatstone′schen Brücke zusammengeschaltet sind. Bei den bekannten hybriden Wägeeinrichtungen zum statischen Wiegen von Fahrzeugen ist zu diesem Zweck pro Meßplattform jeweils ein Kraftmeßglied vorgesehen, das über ein entsprechendes Gestänge derart mit der jeweiligen Meßplattform verbunden ist, daß die auf der jeweiligen Meßplattform aufliegende Last im wesentlichen positionsunabhängig in ihrer Gesamtheit auf das darunter angeordnete Kraftmeßglied übertragen wird. Aufgrund derar­ tiger Gestänge ergeben sich jedoch zwangsläufig zusätzliche Meßfehler, die zum Teil durch thermische Ausdehnungen und betriebsbedingt zunehmende, wartungsabhängige Reibungsver­ luste in den Lagern und Schneiden bzw. durch die relativ niedrige Eigenfrequenz bedingt sind. Dies hat zur Folge, daß derar­ tige mit Kraftmeßgliedern versehene Wägeeinrichtungen relativ hohe Meßfehler aufweisen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Wäge­ einrichtung der gattungsgemäßen Art derart weiterzubilden, daß eine erheblich verbesserte Meßgenauigkeit bis zur Eichfähigkeit möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Aufgrund der Verwendung von vier im Bereich der vier Ecken­ verlängerungen der jeweiligen Meßplattform angeordneten Kraft­ meßgliedern wird erfindungsgemäß eine unmittelbare Wägung der auf der jeweiligen Meßplattform aufliegenden Belastung durchgeführt, wobei während des gesamten Überrollens der Plattform alle Aufnehmer eine Druckbelastung erfahren. Dabei kann auf ein zwischengeschaltetes Gestänge verzichtet werden, so daß die ansonsten hierdurch bedingten Meßfehler beseitigt werden und somit eine Erhöhung der Meßgenauigkeit erreicht wird. Aufgrund des Vorhandenseins von jeweils vier getrennten Kraftmeßgliedern ergibt sich fernerhin die Möglichkeit, meh­ rere getrennte elektrische Einzel- oder Gruppensignale abzu­ leiten, die, in Fahrtrichtung des zu wiegenden Fahrzeugs gesehen, positionsabhängig von der jeweiligen Belastung der Meßplattform sind. Dies wiederum schafft die Möglichkeit, auf elektrische Weise die Fahrtrichtung zu erkennen und den optimalen Wägezeitpunkt zu bestimmen, bei dem das die Wäge­ plattform überrollende Rad sich z. B. genau in der Mitte der­ selben befindet, ohne daß dabei ein zusätzliches Positions­ meßglied notwendig wäre. Aufgrund der mittigen Belastung der Meßplattform während des eigentlichen Wiegevorgangs er­ gibt sich eine weitere Reduzierung vorhandener Wägungsfehler, so daß die erfindungsgemäße Wägeeinrichtung die gewünschte hohe Meßgenauigkeit besitzt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden in Form eines Ausführungs­ beispiels anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Unterbau der Wägeeinrichtung in Drauf­ sicht und

Fig. 2 im Schnitt quer zur Fahrtrichtung;

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht eines vollmetallisch gekapselten Kraftmeßgliedes;

Fig. 4 eine Draufsicht auf eine der beiden Meßplatt­ formen, wie sie in den Unterbau gemäß Fig. 1 und 2 einsetzbar sind, ohne Abdeckblech;

Fig. 5 und 6 Schnitte in Längs- und Querrichtung der in Fig. 4 dargestellten Meßplattform, und

Fig. 7 und 8 Schnittansichten entlang der Linien VII-VII bzw. VIII-VIII von Fig. 1, wobei jedoch die in den Fig. 4 bis 6 dargestellte Meßplattform bereits eingesetzt ist.

Gemäß Fig. 1 und 2 weist die Wägeeinrichtung einen starren Unterbau 1 auf, der im wesentlichen aus einem metallischen Rahmen 2 besteht, der quer zur Fahrtrichtung in die Fahrbahn einbetoniert ist. Dieser metallische Rahmen 2 ist entlang seiner oberen Kanten mit Einfassungswinkeln 3 versehen, deren nach außen ragende Schenkel in der Höhe der Fahrbahn zu liegen gelangen. Auf der Innenseite ist der metallische Rahmen 2 mit vier in Fahrtrichtung angeordneten Versteifungsträgern 4 versehen, die als Doppel-T-Träger ausgebildet sind. Im Bereich der Enden dieser vier Versteifungsträger 4 sind Kraftmeßglie­ der 5 befestigt, deren Aufbau noch erläutert wird. Neben die­ sen Versteifungsträgern 4 sind entlang der Mittellinie des metallischen Rahmens 2 vertikal nach oben ragende Standrohre 6 vorgesehen. Beidseits der mittig angeordneten Standrohre 6 sind zusätzlich an den Versteifungsträgern 4 befestigte La­ schen 7 vorgesehen. Im mittleren Bereich weist der metallische Rahmen 2 in Fahrtrichtung sich erstreckende Spreizstützen 8 auf, die einen Armaturkasten 9 begrenzen, in dem der Analog­ teil der Auswertschaltung angeordnet ist.

Zwischen den Versteifungsträgern 4 sind an beiden Längsseiten in Höhe der Überfahrtstrecke Vierkantrohre 10 angebracht, die, verbunden mit den Stützrohren 11, sich auf dem Fundament ab­ stützen und die, damit ein Umkippen nicht eintreten kann, so mit dem metallischen Rahmen 2 verbunden sind, daß die Ober­ kanten der Vierkantrohre 10 niveaugleich mit dem liegenden Schenkel der Einfassungswinkel 3 und der Fahrbahnoberkante sind.

Gemäß Fig. 3 weisen die einzelnen Kraftmeßglieder 5 einen mit Dehnungsmeßstreifen versehenen zylindrischen Stauchkörper auf, der nach außen hin mit einer wasserdichten metallischen Ab­ kapselung versehen ist, die aus einem Überteil 12, einem mittig angeordneten Faltenbalg 13 und einem verbreiterten Unterteil 14 besteht. Das Unterteil 14 weist mehrere exzentrische Boh­ rungen 15 für die Befestigung der betreffenden Kraftmeßglie­ der 5 an den Versteifungsträgern 4 des metallischen Rahmens 2 auf. Das Unterteil 14 ist fernerhin mit einer nicht darge­ stellten Radialbohrung versehen, durch die das Anschlußkabel 16 des jeweiligen Kraftmeßgliedes 5 verrohrt ist. Die Dehnungs­ meßstreifen der Kraftmeßglieder 5 sind über diese Anschlußkabel 16 zu einer Wheatstone′schen Brücke zusammengeschaltet, wobei die Dehnungsmeßstreifen von jeweils zwei Kraftmeßgliedern 5. die in bezug auf eine gegebene Meßplattform und in bezug auf die Auf- oder Abfahrtseite zusammengehören, zu einer Voll­ brücke zusammengeschaltet sind.

Fig. 4 bis 6 zeigen die konstruktive Ausgestaltung einer der beiden Meßplattformen, so wie sie in den metallischen Rahmen 2 gemäß Fig. 1 und 2 einsetzbar sind. Jede Meßplattform 17 be­ sitzt einen äußeren Rahmen, der aus kastenförmigen Längs- und Querträgern 18 bzw. 19 aufgebaut ist. In den aus den Längs- und Querträgern 18, 19 gebildeten äußeren Rahmen sind Quer­ rippen 20 eingesetzt, welche die kastenförmigen Längsträger miteinander verbinden. Um der aus den Längs- und Querträgern 18, 19 sowie aus den Querrippen 20 bestehenden Anordnung größere Durchbiegefestigkeit zu verleihen, sind auf den kastenför­ migen Längs- und Querträgern 18, 19 Ober- und Untergurte 21 bzw. 22 festgeschweißt. Auf den betreffenden Obergurten 21 ist ein geriffeltes Abdeckblech 23 befestigt, das die obere Außenfläche der jeweiligen Meßplattform 17 bildet.

Die Meßplattformen 17 sind im Bereich ihrer Ecken mit An­ sätzen 24 versehen, an denen prallel zu den kastenförmigen Querträgern 18, 19 verlaufende Halterungsstangen 25 be­ festigt sind, die im mittleren Bereich an den bereits er­ wähnten Standrohren 6 des Unterbaus 1 festlegbar sind. Etwas nach innen versetzt sind an den kastenförmigen Querträgern 19 Laschen 26 befestigt, die in Verbindung mit den Laschen 7 des Unterbaus 1 eine Transportsicherung ermöglichen.

Fig. 7 und 8 zeigen Schnittansichten der Wägeeinrichtung, bei der die beiden Meßplattformen 17 bereits in den metallischen Rahmen 2 eingesetzt sind. Hierbei ist der metallische Rahmen 2 erkennbar, in den in vorgegebenen Abständen Versteifungsträ­ ger 4 eingesetzt sind, die als Doppel-T-Träger aufgebaut sind. An vorgegebenen Stellen dieser Versteifungsträger 4 sind die Kraftmeßglieder 5 befestigt, auf denen die beiden Meßplattfor­ men 17 aufliegen. Diese Meßplattformen 17 sind aus den kasten­ förmigen Längs- und Querträgern 18 bzw. 19, den darauf be­ festigten Ober- und Untergurten 21, 22 sowie dem geriffelten Abdeckblech 23 aufgebaut.

Gemäß Fig. 7 sind die nicht von den Abdeckblechen 23 der Meßplattformen 17 abgedeckten Bereiche des metallischen Rahmens 2 mit Hilfe von weiteren Abdeckblechen 32 abgedeckt, die als ausgeschäumte Sandwichplatte ausgebildet sind. Diese Sandwichabdeckungen 32 bestehen aus je einem Oberblech 33 und einem Unterblech 34, die über längsseitig verlaufende Stege 35 verbunden sind, wobei, abgesehen von den Randstegen, die mitt­ leren Stege 35 an dem Unterblech voll festgeschweißt und am Oberblech vom Rand herein soweit wie möglich verschweißt sind. Die Randstege 35 sind, wie auch die querabschließen­ den Flachbandteile 36, sowohl an Ober- wie auch an Unterblech voll verschweißt. Der hierdurch gebildete Hohlraum in der Konstruktion ist durch zeichnerisch nicht dargestellten Kunst­ stoffachraum, vorzugsweise Polyurethanschaum, ausgefüllt.

Diese Sandwichabdeckbleche sind, wie aus Fig. 7 und 8 ersicht­ lich, unter Verwendung der Beilagen 37 mit den nach außen ra­ genden Schenkeln der Einfaßwinkel 3 des Rahmens lösbar ver­ bunden, so daß sie zu Kontrollzwecken entfernt werden können. Das zwischen den beiden Meßplattformen 17 liegende Abdeck­ blech 32 hat eine nicht dargestellte Kontrollöffnung, die mit einem Deckel verschlossen ist, um zu Kontrollzwecken den Ar­ maturkasten 9 schnell erreichen zu können. Die Abdeckbleche 32 überragen die Abdeckbleche 23 so weit, daß die Kraftmeßglie­ der 5 vom Fahrzeug nicht direkt überfahren werden können. Aus Fig. 7 ist ferner erkennbar, daß an den jeweiligen Enden der kastenförmigen Querträger 19 vorgesehene Ansätze 24 in Form von Laschen ausgebildet sind, die im oberen Bereich der Querträger 19 an denselben befestigt sind. An diesen in Form von Laschen ausgebildeten Ansätzen 24 sind die als Flachprofil ausgebildeten Halterungsstangen 25 befestigt, die zur Mitte hin jeweils an einem am oberen Ende der Standrohre 6 befestigten Auflageklotz 27 fixiert sind. Fig. 7 zeigt ferner die im Bereich des oberen Endes der Versteifungsträger 4 fixierten Laschen 7 und die im Bereich der. Untergurte 22 fixierten Laschen 26, die im Bereich ihrer freien Enden mit fluchtenden Öffnungen ver­ sehen sind, durch die ein als Transportsicherung dienender, mit einer entsprechenden Mutter versehener Bolzen hindurch­ führbar ist. Der metallische Rahmen 2 ist entlang seiner kurzen Außenflächen durch gekantete Bleche 28 abgeschlossen, die durch zusätzliche Versteifungswinkel 29 stabilisiert sind. Fig. 7 wie auch Fig. 8 zeigen die nach außen biegbaren Befestigungsschlaudern 30, die das Einbetonieren des metalli­ schen Rahmens 2 in den Fahrbahnunterbau erleichtern und gleich­ zeitig eine gute Verbindung des metallischen Rahmens 2 mit dem umgebenden Beton herstellen.

Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist der metallische Rahmen 2 ent­ lang seiner Längsflächen auf der Außenseite mit einem u-för­ migen Verbindungsträger 30 versehen, mit dem einerseits die mechanische Steifigkeit des Rahmens 2 erhöht und andererseits auf diese Weise eine verbesserte mechanische Verbindung zwi­ schen dem metallischen Rahmen 2 und dem umgebenden Beton er­ reicht wird. Die im Bereich der Einfassungswinkel 3 vorgese­ henen Befestigungsschlaudern 30 dienen ebenfalls diesem Zweck. Die Außenfläche des Abdeckbleches 23 der beiden Meßplattfor­ men 17 liegt im zusammengebauten Zustand der Wägeeinrichtung geringfügig höher als die Außenflächen der nach außen ragen­ den Schenkel der Erfassungswinkel 3 des metallischen Rah­ mens 2. Durch diese Anordnung soll erreicht werden, daß eine Lastübertragung auf die jeweilige Meßplattform 17, auch bei unvorschriftsmäßigem Reifendruck, möglichst frühzeitig zu­ tandekommt.

Deutlich ist in Fig. 8 zu erkennen, daß durch die Vierkant­ rohre 10 die Auffahrtkante um die Rohrbreite nach innen verschoben ist, so daß beim Auffahren auf die Meßplattform 17 die Kraftmeßglieder 5 bereits passiert wurden und ein Auf­ kippen der Meßplattform nicht erfolgen kann.

Um die Wägeeinrichtung gegenüber Wasser und Schmutz zu schützen, ist der metallische Rahmen 2 wasserdicht in Beton vergossen, wobei im Bedarfsfall zusätzlich ein Drainagerohr vorgesehen sein kann. Nach oben hin erfolgt die Abdichtung mit Hilfe von Silikonmasse, die in den Spalt zwischen der Meßplattform 17 und dem metallischen Trog 2 im Bereich der Abdeckbleche 23 und der Einfassungswinkel 3 sowie den Sandwichabdeckungen 32 eingeführt und dort ausvulkanisiert wird.

Claims (14)

1. Wägeeinrichtung zum dynamischen Wiegen von sich be­ wegenden Fahrzeugen, insbesondere von Straßenfahrzeugen, mit zwei entsprechend dem Fahrzeugradstand nebeneinander beidseitig der Fahrzeuglängsmittellinie angeordneten Meß­ plattformen, deren Belastung beim Überfahren mittels einer Kraftmeßgliederanordnung ermittelt und die dabei erzeugten Analogsignale in einer elektronischen Auswertschaltung in zu den Radlasten des Fahrzeuges proportionale Ausgangssi­ gnale umformbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen Meßplattformen (17) zugeordnete Kraftmeßgliederanordnung aus jeweils vier Kraftmeßgliedern (5) besteht, die unmittelbar zwischen den Meßplattformen (17) und dem starren Unterbau (1) der Wägeeinrichtung im Bereich der vier vorstehenden Ecken-Verlängerungen der je­ weiligen Meßplattform (17) angeordnet sind, und daß an den Meßplattformen (17) parallel zu deren Kanten verlaufende Halterungsstangen (25) vorgesehen sind, deren Enden an von den Ecken der Meßplattformen (17) ausgehenden Ansätzen (24) fixiert sind.

2. Wägeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Unterbau (1) aus einem in Beton einbettbaren, quer zur Fahrtrichtung der zu wiegenden Fahrzeuge sich erstreckenden metallischen Rahmen (2) be­ steht, der auf seiner Innenseite mit quer verlaufenden, als Doppel-T-Träger ausgebildeten Versteifungsträgern (4) ver­ sehen ist, auf denen die acht Kraftmeßglieder (5) befestigt sind, woraus einzeln oder gruppenweise Analogsignale ab leitbar sind.

3. Wägeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß innerhalb des Rahmens (2) unter Einhaltung eines vorgegebenen Abstandes zwei Meßplattformen (17) ein­ gesetzt sind, die aus einem steifen Außenrahmen mit Längs- und Querträgern (18, 19), Querrippen (20), Unter- und Ober­ gurten (21, 22) sowie aus einem geriffelten Abdeckblech (23) aufgebaut sind.

4. Wägeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auffahrkanten der Meßplatt­ form (17) durch Vierkantrohre (10) so zwischen die Kraft­ meßglieder (5) verlegt sind, daß beim Überrollen der Meß­ plattform (17) alle Kraftmeßglieder (5) dieser Meßplattform (17) mit einer Druckkraftbelastung beaufschlagt sind.

5. Wägeeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Rahmen (2), die Kraft­ meßglieder (5) und die Meßplattformen (17) so ausgebildet sind, daß die oberen Flächen der Abdeckbleche (23) der Meß­ plattformen (17) im eingebauten Zustand die quer zur Fahr­ richtung sich erstreckenden Einfassungswinkel (3) des me­ tallischen Rahmens (2) geringfügig überragen.

6. Wägeeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Rahmen (2) außerhalb der durch die Abdeckbleche (23) der Meßplattfor­ men (17) überdeckten Bereiche mittels weiterer Sandwich-Ab­ deckbleche (32) abgedeckt ist, die zu Kontrollzwecken lös­ bar an dem nach außen ragenden Einfassungswinkel (3) des metallischen Rahmens (2) befestigt sind.

7. Wägeeinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Sandwichartig ausgebildeten, befahrbaren Abdeckbleche (32) die Meßplattform (17) seitlich so weit überragen, daß die Kraftmeßglieder (5) abgedeckt sind.

8. Wägeeinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Sandwich-Abdeckblech (32) über dem Armaturkasten (9) zu Kontrollzwecken einen abnehm­ baren Deckel besitzt.

9. Wägeeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der metallische Rahmen (2) was­ serdicht eingebettet ist und daß in die Spalte zwischen den Abdeckblechen (23) der Meßplattformen (17) und den Einfas­ sungswinkeln (3) bzw. den weiteren Sandwich-Abdeckblechen (32) eine Silikondichtmasse eingeführt ist.

10. Wägeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßglieder (5) eine metallische Abkapselung in Form eines Oberteils (12), eines Faltenbalges (13) und eines verbreiterten Unterteils (14) aufweisen, wobei das verbreiterte Unterteil (14) neben ei­ ner Radialbohrung für die Durchführung eines Anschlußkabels (16) exzentrische Bohrungen (15) aufweist, mit denen eine Befestigung des jeweiligen Kraftmeßgliedes (5) an dem Ver­ steifungsträger (4) des metallischen Rahmens (2) erfolgt.

11. Wägeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß entlang der Mittellinie des me­ tallischen Rahmens (2) vertikal nach oben ragende Stand­ rohre (6) vorgesehen sind, an deren oberen Enden die Halte­ rungsstangen (25) befestigt sind.

12. Wägeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an den Versteifungsträ­ gern (4) des metallischen Rahmens (2) als auch an den Quer­ trägern (19) der Meßplattform (17) vorstehende Laschen (7, 26) angesetzt sind, die mit Hilfe von Bolzen im Hinblick auf eine Transportsicherung gegeneinander fixierbar sind.

13. Wägeeinrichtung nach einem der Anspruche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen den beiden Meß­ plattformen (17) befindliche Hohlraum mit Hilfe von Spreiz­ stücken (8) seitlich begrenzt ist und der Aufnahme eines Armaturkastens (9) für den Analogteil der Auswertschaltung dient.

14. Wägeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der nach außen ragen­ den Schenkel der Einfassungswinkel (3) des metallischen Rahmens (2) abbiegbare Befestigungsschlaudern (30) vorgese­ hen sind, die der Verankerung innerhalb des umgebenden Be­ tons dienen.