JPH07174648A - 圧電的な測定素子を備えた車輪荷重センサおよびこの車輪荷重センサの製法 - Google Patents

圧電的な測定素子を備えた車輪荷重センサおよびこの車輪荷重センサの製法

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JPH07174648A
JPH07174648A JP6220528A JP22052894A JPH07174648A JP H07174648 A JPH07174648 A JP H07174648A JP 6220528 A JP6220528 A JP 6220528A JP 22052894 A JP22052894 A JP 22052894A JP H07174648 A JPH07174648 A JP H07174648A
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 圧電的な測定素子（１１）が、路面の平面に
対してほぼ平行に延びる壁部分（１６）で、外位電極を
形成している中空導体（１３′）の隣接する壁部分の間
に所定の圧縮応力下で圧縮され、かつ測定素子（１１）
のその他の壁部分（１６′）では中空導体のその他の壁
部分から間隔をおいて位置するように、中空導体内に収
容されている。 【効果】 使用位置で圧電的な測定素子の両側に位置す
る中空室の形成により、注入物質を介して圧電的な測定
素子へ伝達される圧力波の水平方向成分が著しく回避さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は路面又は類似のものの切
欠内に組み込むべく注入物質内に位置決めされる車輪荷
重センサであって、内位電極として役立つ導体と、この
導体を取り囲む圧電的な測定素子と、この測定素子を取
り囲む外位電極としての少なくとも１つの中空導体とを
備えていて、路面内に組み込み可能である形式のもの及
びこの車輪荷重センサの製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】この種の車輪荷重センサ及びその製法は
すでに公知である。その場合、圧電的な測定素子として
は多くの場合横断面円形の圧電的なケーブル又は帯状の
圧電的なフィルムが使用される。このケーブルは車輪荷
重センサとして内側の導体を備えていて、中空導体によ
り取り囲まれている。このような車輪荷重センサ装置が
片側で開いているプロフィール管内に収容されて注入物
質内に埋め込まれる。
【０００３】この公知車輪荷重センサの欠点とするとこ
ろは、路面の切欠内に配置されたこの車輪荷重センサ上
を車輪が走行する際に不可避的に生じる水平方向の荷重
成分が不都合にも測定結果に混入することにある。この
水平方向の成分は、測定対象の車輪が車輪荷重センサ上
を転動する際に走行方向の水平な推力を生じることに起
因して生じるが、この推力は走行速度と路面の表面の状
態とに著しく依存する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、測定
結果を損なう上述の水平方向成分を測定時に最低に抑
え、これにより圧電的な測定素子が正確にその都度の車
輪荷重の鉛直方向の圧力成分のみに相応する電気的な信
号を発生するような車輪荷重センサ及びその製法を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決した本発
明の構成によれば、請求項１の上位概念に記載の車輪荷
重センサにおいて、圧電的な測定素子が、路面の平面に
対してほぼ平行に延びる壁部分で、外位電極を形成して
いる中空導体の隣接する壁部分の間に所定の圧縮応力下
で圧縮され、かつ測定素子のその他の壁部分では中空導
体のその他の壁部分から間隔をおいて位置するように、
中空導体内に収容されている。
【０００６】圧電的な測定素子のために、はじめは円形
横断面を備え中空導体の変形時に偏平に圧縮変形される
ケーブルを使用することができる。はじめから偏平なケ
ーブルを使用することもでき、その場合には平らな側
が、偏平に圧縮される中空導体の隣接する壁部分の間で
緊縮される。この緊縮に関して車輪荷重センサは極めて
敏感であり、路面の表面下への組込みが可能である。
【０００７】
【発明の効果】公知技術に基づく車輪荷重センサでは、
圧電的な測定素子を取り囲む中空導体がほぼ全面的に圧
電的な測定素子の外周面に接触しており、従って、測定
素子と圧力波を受け止める注入物質との接触により、不
所望な水平方向成分が生じるが、本発明に基づく車輪荷
重センサによれば、圧電的な測定素子の壁のうち、使用
位置で鉛直軸線方向に所定の圧力で中空導体に接触した
壁部分だけが中空導体により負荷される。圧電的な測定
素子のその他の外壁部分と、これに向かい合う中空導体
の内壁部分との間には中空室が形成されている。使用位
置で圧電的な測定素子の両側に位置するこの中空室の形
成により、注入物質を介して圧電的な測定素子へ伝達さ
れる圧力波の水平方向成分が著しく回避される。
【０００８】効果的な実施態様によれば、圧電的な測定
素子の緊縮方向での中空導体の寸法が、これに対して直
角な方向での寸法に比して小さく、従って中空導体の異
方性の横断面形状が生じる。
【０００９】本発明の特に有利な構成によれば、圧電的
な測定素子を取り囲む中空導体がほぼ楕円形横断面を有
しており、楕円の長軸が緊縮方向に対して横方向に向い
ている。これにより、中空導体の楕円形横断面の内部の
中空室が長軸方向に沿って互いに離反して位置すること
になる。
【００１０】圧縮応力下で中空導体に接触している圧電
的な測定素子の壁部分がほぼ面平行に形成されていると
効果的である。これにより、鉛直軸線から圧電的な測定
素子の壁部分へ変向する圧力波若しくは圧力パルスが抑
制される。
【００１１】本発明のさらに別の構成では、圧電的な測
定素子が、組み込み位置で走行方向に対して横方向に延
びる、開いた上側を備えたプロフィール管内に位置決め
されている。その場合、プロフィール管は、１つのウエ
ブから突出した２つの脚と、上側を制限する長手縁にバ
ックカットを備えたＣ字形の内側輪郭とを備えることが
できる。このプロフィール管は車輪荷重センサを埋め込
んだ注入物質の収容のために役立つ。内側輪郭のこの構
成はプロフィール管内での車輪荷重センサの不所望な偏
位を阻止する。
【００１２】本発明のさらに別の構成によれば、プロフ
ィール管のウエブが、両側で脚を越えて突出した縁フラ
ンジを備えたスタンド足部として形成されている。この
ような構成によれば、路面内での車輪荷重センサの固定
が確実となる。その場合、路面の、走行方向に対して横
方向で延びるトラフ内に収容されるプロフィール管の外
側に、圧電的な測定素子を埋め込む注入物質と同じ特性
を有する注入物質が注入されると効果的である。
【００１３】本発明のさらに別の効果的な構成によれ
ば、内位電極とこれを取り囲む圧電的な測定素子の間へ
の湿りの侵入を阻止する接続アダプタが設けられてお
り、その場合、中空導体から突出した、内位電極の端部
が接続アダプタのスリット内に収容されており、接続ア
ダプタのスリットを取り囲む領域が圧電的な測定素子に
密に結合されている。接続アダプタはＨ字形の金属導体
から成ることができ、その一方の端面側のスリット内
に、内位電極の一方の端部が突入しており、かつ、接続
アダプタのスリット側が、圧電的な測定素子を形成する
外套の終端部によって密に囲われている。
【００１４】この種の接続アダプタを車輪荷重センサの
一端に設けたことにより、測定素子と内位電極との間へ
の湿りの侵入が阻止される。内位電極と圧電的な測定素
子との間に湿りが侵入すると、測定の不正確が生じる。
【００１５】本発明による車輪荷重センサの製法の要旨
は、圧電的な測定素子を、この中に収容した内位電極と
一緒に、過剰寸法を有する中空導体内に引き入れ、その
後、圧電的な測定素子の互いに向かい合った壁部分が中
空導体の偏平に圧縮された壁部分の間で圧縮されかつ圧
電的な測定素子の負荷されない壁部分とそれに対向して
位置する中空導体の壁部分との間に中空室が形成される
ように中空導体を偏平に圧縮し、かつ、圧電的な測定素
子を収容した中空導体を、緊縮された壁部分が組み込み
位置で路面の表面に対してほぼ平行に延びるように注入
物質内に埋め込むことにある。
【００１６】本発明のこの方法が公知技術に対して異な
る点は、中空導体の偏平に圧縮された壁部分の間に圧電
的な測定素子を緊縮することにあり、その場合、測定素
子と中空導体との間に２つの互いに分離された中空室を
備えた中空導体の特別な構成により、測定軸線が固定さ
れる。注入物質内での測定素子の位置決めにより、実際
に圧力パルス若しくは圧力波の１つの方向成分だけが検
出可能となる。
【００１７】本発明製法の特別簡単な態様では、はじめ
横断面円形の中空導体が偏平に圧縮される際に横断面楕
円形に変形される。
【００１８】
【実施例】図１に符号１０で示す従来の車輪荷重センサ
は流れる交通での車輪荷重を検出するのに役立てられ
る。このことのために、車輪荷重センサ１０は車両走行
方向に対して横方向で路面内にほぼ路面の表面と面一に
組み込まれる。感圧車輪荷重センサとして圧電的な測定
素子が使用される。その場合、この測定素子は一般的に
はケーブル状の半クリスタルポリマから成る。
【００１９】図１に示すように、車輪荷重センサ１０は
ケーブルとして形成された圧電的な測定素子１１を備え
ており、この測定素子１１は内位電極として機能する同
軸的な導体１２を取り囲んでいる。外位電極としての金
属から成る中空導体１３が圧電的な測定素子１１を取り
囲んでいる。このコンデンサ構造の車輪荷重センサは、
注入物質１４によって充たされたＵ字形のプロフィール
管１５の中央に収容されている。測定対象から放出され
る圧力波の伝達部材としての注入物質は一般的にはエポ
キシ樹脂から成る。車輪荷重センサは使用時に路面の切
欠内に組み込まれ、それも、路面の表面にプロフィール
管の開放側を向けて車両走行方向に対して横方向に配置
される。
【００２０】組み込み位置で圧電的な測定素子１３は進
入してくる圧力波又は圧力パルスをその荷電担体のポラ
リゼーションにより反応し、その都度の圧力荷重に比例
した電気的な信号を発する。図１に示す公知例によれ
ば、圧力波の本来所望の鉛直方向成分の他に、不可避的
に生じる水平方向成分も測定結果に混入し、測定結果を
損なう。
【００２１】この公知例に対比して、本発明に基づく車
輪荷重センサは次のように製作される。
【００２２】圧電的な測定素子１１が横断面の大きな剛
性的な中空導体１３′内に引き込まれる（図２）。その
場合、中空導体１３′並びに圧電的な測定素子１１が、
はじめは円形の横断面を有している。次いで中空導体１
３′がその中央軸線に対して直角な圧縮方向Ｐで偏平に
圧縮される。その結果、中空導体は楕円形横断面を有す
るに至り、圧電的な測定素子１１の、圧縮方向Ｐへ向い
た壁部分１６が中空導体の加圧された互いに向かい合っ
た壁部分の間に緊縮される。圧電的な測定素子１１の残
りの負荷されない壁部分１６′は、これに向かい合った
中空導体１３′の内側の壁部分から離れており、その結
果、車輪荷重センサ１０の横断面内で圧縮方向Ｐに対す
る垂直方向でみて圧電的な測定素子１１の両側に、それ
ぞれ１つの中空室１７が形成される。
【００２３】組み込み位置で中空導体１３′は注入物質
１４内に埋め込まれる。この注入物質は進入する圧力波
の伝達部材として役立つ。この圧力波はその鉛直方向成
分で、中空導体内で緊縮された圧電的な測定素子１１の
壁部分１６へ作用する。圧力波の水平方向成分は減衰す
る。それぞれの中空室を囲っている中空導体の湾曲した
壁部分は圧力波の鉛直方向成分とは異なる成分、特に水
平方向成分を受け止めることができる。しかし、この水
平方向成分は圧電的な測定素子１１には直接的には伝達
されない。なぜならば、中空導体１３′のこの壁部分は
圧電的な測定素子１１の負荷されない壁部分１６′には
全く接触していないからである。
【００２４】圧縮応力下で中空導体１３′に接触してい
る圧電的な測定素子１１の壁部分１６が、互いに向かい
合って位置しかつ少なくともほぼ面平行に形成されるこ
とができるため、圧縮方向Ｐに向いた測定軸線が固定さ
れる。図３に示す車輪荷重センサをプロフィール管１５
の注入物質内に組み込む際に、圧縮方向Ｐが路面の表面
に垂直に向けられ、これにより、測定対象物から進入す
る圧力波の鉛直方向成分だけが実際に受け止められる。
鉛直方向成分でないその他の成分はこの車輪荷重センサ
では実際に圧電的な測定素子１１に伝達されない。
【００２５】図４に示す実施例では、車輪荷重センサが
Ｃ字形の内部横断面を有するプロフィール管１５′内に
配置されており、このプロフィール管は１つのウエブ２
０から突出した２つの脚２１，２１′を有しており、こ
の脚は開いた上側２３を制限している長手縁２４，２
４′にバックカット２２，２２′を備えている。このプ
ロフィール管は組み込み位置ではその開いた上側を路面
の表面に向けて配置される。プロフィール管１５′の内
側輪郭のこの構成により、注入物質１４内ひいてはプロ
フィール管１５′内で車輪荷重センサが確実な位置で保
持される。これにより、注入物質１４内に埋め込まれた
車輪荷重センサ１０がプロフィール管内に正確に規定さ
れた測定軸線を有することが保証される。さらに、プロ
フィール管１５′のウエブ２０は側方向へ脚２１，２
１′を越えて突出した縁フランジ２５，２５′を備えて
おり、これにより、スタンド足部として形成されてい
る。このことは、路面内に組み込む際に路面内での確実
な係止を保証する。
【００２６】図５に示す本発明の１実施例の車輪荷重セ
ンサでは、中空導体１３′を越えて突出した内位電極１
２の端部が、縦断面でみてＨ字形の接続アダプタ３１の
端面側の切欠３０内に収容されており、かつ、ホース状
に形成された圧電的な測定素子１１の端部３２が接続ア
ダプタ３１を密に取り囲んでいる。
【図面の簡単な説明】
【図１】プロフィール管の内部に収容されて注入物質内
に埋め込まれた圧電的な測定素子を備えた公知例の車輪
荷重センサの横断面図である。
【図２】本発明の圧電的な測定素子の製法の第１工程に
おいて過剰寸法を有する中空導体内に圧電的な測定素子
を引き込んだ状態を示す略示横断面図である。
【図３】第２工程において中空導体を偏平に圧縮した後
に、圧電的な測定素子を中空導体の変形された互いに向
かい合った壁部分の間に緊縮する状態を示す横断面図で
ある。
【図４】本発明製法によりＣ字形の内側輪郭を備えたプ
ロフィール管内に圧電的な測定素子を収容して注入物質
内に埋め込んで成る車輪荷重センサの横断面図である。
【図５】圧電的な測定素子の端部に密に結合された接続
アダプタの縦断面図である。
【符号の説明】
１０ 車輪荷重センサ、 １１ 圧電的な測定素子、
１２ 導体、 １３，１３′ 中空導体、 １４ 注入
物質、 １５，１５′ プロフィール管、 １６，１
６′ 壁部分、 １７ 中空室、 ２０ ウエブ、 ２
１，２１′ 脚、２２，２２′ バックカット部、 ２
３ 上側、 ２４，２４′ 長手縁、２５，２５′ 縁
フランジ、 ３０ 切欠、 ３１ 接続アダプタ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 路面又は類似のものの切欠内に組み込む
    べく注入物質内に位置決めされる車輪荷重センサであっ
    て、内位電極として役立つ導体と、この導体を取り囲む
    圧電的な測定素子と、この測定素子を取り囲む外位電極
    としての少なくとも１つの中空導体とを備えていて、路
    面内に組み込み可能である形式のものにおいて、圧電的
    な測定素子（１１）が、路面の平面に対してほぼ平行に
    延びる壁部分（１６）で、外位電極を形成している中空
    導体（１３′）の隣接する壁部分の間に所定の圧縮応力
    下で圧縮され、かつ測定素子（１１）のその他の壁部分
    （１６′）では中空導体のその他の壁部分から間隔をお
    いて位置するように、中空導体内に収容されていること
    を特徴とする圧電的な測定素子を備えた車輪荷重セン
    サ。
  2. 【請求項２】 圧電的な測定素子（１１）の緊縮方向で
    の中空導体（１３′）の寸法が、これに対して直角な方
    向での寸法に比して小さい請求項１記載の車輪荷重セン
    サ。
  3. 【請求項３】 圧電的な測定素子（１１）を取り囲む中
    空導体（１３）がほぼ楕円形横断面を有している請求項
    １又は２記載の車輪荷重センサ。
  4. 【請求項４】 圧縮応力下で中空導体（１３′）に接触
    している圧電的な測定素子（１１）の壁部分（１６）が
    ほぼ面平行である請求項１から３までのいずれか１項記
    載の車輪荷重センサ。
  5. 【請求項５】 圧電的な測定素子(１１)が、組み込み位
    置で走行方向に対して横方向に延びる、開いた上側（２
    ３）を備えたプロフィール管（１５）内に位置決めされ
    ている請求項１から４までのいずれか１項記載の車輪荷
    重センサ。
  6. 【請求項６】 プロフィール管（１５′）が、１つのウ
    エブ（２０）から突出した２つの脚（２１，２１′）
    と、上側を制限する長手縁（２４，２４′）にバックカ
    ット（２２，２２′）を備えたＣ字形の内側輪郭とを備
    えている請求項５記載の車輪荷重センサ。
  7. 【請求項７】 プロフィール管（１５′）のウエブ（２
    ０）が、両側で脚（２１，２１′）を越えて突出した縁
    フランジ（２５，２５′）を備えたスタンド足部として
    形成されている請求項６記載の車輪荷重センサ。
  8. 【請求項８】 内位電極（１２）とこれを取り囲む圧電
    的な測定素子（１１）の間への湿りの侵入を阻止する接
    続アダプタ（３１）が設けられており、その場合、中空
    導体（１３′）から突出した、内位電極（１２）の端部
    が接続アダプタ（３１）のスリット（３０）内に収容さ
    れており、接続アダプタ（３１）のスリット（３０）を
    取り囲む領域が圧電的な測定素子（１１）に密に結合さ
    れている請求項１から７までのいずれか１項記載の車輪
    荷重センサ。
  9. 【請求項９】 接続アダプタ（３１）がＨ字形の金属導
    体から成り、その一方の端面側のスリット（３０）内
    に、内位電極の一方の端部が突入しており、かつ、接続
    アダプタのスリット側が、圧電的な測定素子（１１）を
    形成する外套の終端部（３２）によって密に囲われてい
    る請求項８記載の車輪荷重センサ。
  10. 【請求項１０】 圧電的な測定素子（１１）を、この中
    に収容した内位電極（１２）と一緒に、過剰寸法を有す
    る中空導体（１３′）内に引き入れ、その後、圧電的な
    測定素子の互いに向かい合った壁部分（１６）が中空導
    体の偏平に圧縮された壁部分の間で圧縮されかつ圧電的
    な測定素子の負荷されない壁部分（１６′）とそれに対
    向して位置する中空導体（１３′）の壁部分との間に中
    空室（１７）が形成されるように中空導体を偏平に圧縮
    し、かつ、圧電的な測定素子を収容した中空導体（１
    ３′）を、緊縮されたその壁部分（１６）が組み込み位
    置で路面の表面に対してほぼ平行に延びるように注入物
    質内に埋め込むことを特徴とする請求項１から９までの
    いずれか１項に記載の車輪荷重センサの製法。
  11. 【請求項１１】 はじめ横断面円形の中空導体（１
    ３′）を横断面楕円形に偏平に圧縮する請求項１０記載
    の製法。
JP6220528A 1993-10-01 1994-09-14 圧電的な測定素子を備えた車輪荷重センサおよびこの車輪荷重センサの製法 Expired - Lifetime JP2562284B2 (ja)

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