KR20210154220A - 트랜스듀서 조립체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 도로(9) 내에 장착하기 위한 트랜스듀서 조립체(1)에 관한 것으로서, 이 트랜스듀서 조립체(1)는 종축(Y)을 따라 연장되는 중공 프로파일(2), 힘 센서 조립체(6) 및 상기 중공 프로파일(2)의 외측면 상에 배열된 적어도 하나의 격리 요소(3)를 포함하며, 여기서 격리 요소(3)는 그의 측면들 상에 작용하는 롤링력(7)으로부터 트랜스듀서 조립체(3)를 격리시키고; 여기서 중공 프로파일(2)은 캐비티(11)를 포함하고 그리고 힘 센서 조립체(6)가 상기 캐비티(11) 내에 배열되고; 여기서 트랜스듀서 조립체(1)의 장착 후에 힘 센서 조립체(6)는 중공 프로파일(2) 상에 가해지는 중량력(weight force)을 검출하도록 구성되고; 여기서 격리 요소(3)가 포지티브 끼워맞춤 연결(positive fit connection)에 의해 중공 프로파일(2)에 고정된다.
Description
본 발명은 장착 후, 독립 청구항의 전제에 따라 도로 상에 가해지는 중량력(weight force)을 검출하는, 도로 내에 장착하기 위한 트랜스듀서 조립체에 관한 것이다.
도로의 차선에서 주행하는 동안, 차량은 도로에 중량력을 가한다. 중량력은 차량이 지구의 중력장 방향으로 도로에 가하는 힘을 의미하는 것으로 의도된다. 대체적으로, 중량력은 차량의 휠에 의해 도로에 가해진다. 하기 설명은 지구의 중력장에 수직인 방향으로 연장되는 도로 표면에 관한 것이다. 그러나, 설명은 지구의 중력장에 관하여 기울어진 도로에 용이하게 적용될 수 있다.
주행 차량의 수, 휠 하중, 차축 하중, 총 중량 및 타이어 압력을 모니터링하는 것은 도로 손상을 피하고 안전을 높이기 위해 빈번하게 수행된다. 이러한 목적을 위해, 트랜스듀서 조립체가 도로 내에 삽입되어 트랜스듀서 조립체 위를 통과하는 각 차량의 중량력을 검출한다. 정상 주행 속도로 트랜스듀서 조립체를 가로지르는 차량의 균일한 중량력의 신뢰성있는 검출은 트랜스듀서 조립체 내에 배치된 힘 센서 조립체를 이용함으로써 보장된다.
도로 내에 장착하기 위한 이러한 트랜스듀서 조립체는 EP0654654B1에 공개된다. 트랜스듀서 조립체는 도로의 홈 내에 장착되고 주조 화합물과 함께 주조된다. 트랜스듀서 조립체는 종축을 따라 연장되는 중공 프로파일의 형상을 가진다. 중공 프로파일의 튜브 형상 부분에 의해 형성된 중공 프로파일의 캐비티 내에는 중공 프로파일과 기계적 접촉하는 힘 센서 조립체가 배열된다. 플레이트 형상의 힘 도입 요소는 중공 프로파일 상에 작용하는 힘을 힘 센서 조립체로 전달한다. 더욱이, EP0654654B1에 따른 종래 기술의 트랜스듀서 조립체는 튜브형 부분 옆에 측방향으로 배열된 2개의 격리 요소를 포함한다. 이러한 격리 요소는 힘 션트(shunt)을 감소시킨다. 따라서, 트랜스듀서 조립체 상에 작용하는 힘은 힘 센서 조립체를 통해서 뿐만 아니라 어느 정도는 또한 튜브형 부분의 벽과 튜브형 부분 옆에 배열된 격리 요소의 벽을 통해 전달된다. 격리 요소의 재료는 주변 주조 화합물보다 낮은 탄성 계수를 가지며, 따라서 주조 화합물에 의해 직접 둘러싸인 튜브형 부분에 비하여 힘 션트를 감소시킨다. 추가로, 격리 요소는 중공 프로파일의 면 상에 작용하는 힘으로 인해 간섭을 감소시킨다. 이러한 힘은 또한 롤링력(rolling force)으로 알려져 있으며, 도로의 편향을 초래하는 도로 상에 가해지는 차량의 힘에 의해 유발된다. 이러한 도로의 편향이 도로 내부에서 차량 앞에서 진행하고 그를 따라가는 롤링력을 감소시킨다. 중공 프로파일의 면 상에 작용하는 롤링력은 힘 센서 조립체에 의한 중량력의 측정을 왜곡한다.
힘 센서 조립체는 중공 프로파일의 종축을 따르는 적어도 하나의 힘 센서의 배열이다. 힘 센서 조립체는 트랜스듀서 조립체의 종축을 따라 임의의 지점에서 힘 도입 요소 상에 작용하는 힘을 검출하도록 구성된다.
도로 내에 트랜스듀서 조립체의 용이한 장착을 위해, 격리 요소는 대체로 중공 프로파일에 대해 격리 요소의 활주를 피하기 위해 중공 프로파일에 접착제로 접합된다. 단점은, 접착제가 트랜스듀서 조립체의 생산을 더 비싸게 하는 장시간의 건조를 필요로 한다는 것이다. 추가로, 중공 프로파일의 길이에 걸쳐 고르게 적용되지 않는 접착제는 힘 션트에 부정적 영향을 줄 수 있으며, 그 이유는 접착제가 국소적 보강을 나타내기 때문이다. 이는 트랜스듀서 조립체의 측정 정확도를 감소시킨다.
접착제가 사용되지 않는 경우, 격리 요소는 트랜스듀서 조립체가 도로 내에 장착되는 동안 활주를 방지하기 위해 임시 구조물에 의해 제자리에 보유되어야 한다. 이 경우, 주조 화합물의 제1 부분이 경화되고 그리고 임시 구조물이 제거될 수 있는 정도로 고체로 된 후, 홈의 최종 부분만이 주조 화합물로 채워질 수 있고, 격리 요소는 제1 양의 주조 화합물에 의해 고정된다. 이는 장착을 복잡하게 만들고 시간을 증가시키며, 그 시간 동안 도로는 장착 공정으로 인하여 차량에 대해 폐쇄되어야만 한다.
본 발명의 제1 목적은 트랜스듀서 조립체의 중공 프로파일에 격리 요소를 보다 신속하게 저렴한 비용으로 고정하여, 이에 의해 생산 비용을 절감하고 도로에 트랜스듀서의 장착을 단순화하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 트랜스듀서 조립체의 측정 정확도를 향상시키는 것이다.
이러한 목적들 중 적어도 하나는 독립항의 특징부에 의해 달성되었다.
본 발명은 도로 내에 장착하기 위한 트랜스듀서 조립체에 관한 것으로서, 이 트랜스듀서 조립체는 종축을 따라 연장되는 중공 프로파일, 힘 센서 조립체 및 중공 프로파일의 외면 상에 배열된 적어도 하나의 격리 요소를 포함하며, 이 격리 요소는 그의 측면들 상에 작용하는 롤링력으로부터 장착된 상태의 트랜스듀서 조립체를 격리시키고; 여기서 상기 중공 프로파일은 캐비티를 포함하고 그리고 상기 힘 센서 조립체가 상기 캐비티 내에 배열되고; 트랜스듀서 조립체의 장착 후에 힘 센서 조립체는 중공 프로파일 상에 가해지는 중량력을 검출하도록 구성되고; 여기서 격리 요소 및 중공 프로파일은 포지티브 끼워맞춤 연결(positive fit connection)에 의해 서로 연결된다.
격리 요소와 중공 프로파일 사이의 포지티브 끼워맞춤 연결은 도로 내에 트랜스듀서 조립체의 장착 동안 중공 프로파일에 대해 격리 요소를 단단히 고정시킨다는 장점이 있다. 따라서, 접착제는 도로 내에 트랜스듀서 조립체의 장착 동안 중공 프로파일에 대하여 격리 요소를 고정시키기 위해 접착제를 필요로 하지 않는다. 또한, 도로 내에 트랜스듀서 조립체의 장착 동안 중공 프로파일에 대해 격리 요소를 고정시키기 위해 임시 구조물을 필요로 하지 않는다.
하기에서, 본 발명은 예를 들어 도면들을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다.
도 1은 도로 내에 배열된 트랜스듀서 조립체의 실시예를 갖는 도로의 개략 부분도를 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 도면을 도시하며, 추가적으로 휠을 도시한다.
도 3은 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 4는 트랜스듀서 조립체의 실시예의 다른 개략 부분도를 도시한다.
도 5는 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 6은 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 7은 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 8은 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 9는 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 10은 도로 내에 삽입된 트랜스듀서 조립체를 갖는 도로의 개략 부분도를 도시한다.
도 1은 도로 내에 배열된 트랜스듀서 조립체의 실시예를 갖는 도로의 개략 부분도를 도시한다.
도 2는 도 1에 따른 도면을 도시하며, 추가적으로 휠을 도시한다.
도 3은 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 4는 트랜스듀서 조립체의 실시예의 다른 개략 부분도를 도시한다.
도 5는 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 6은 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 7은 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 8은 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 9는 트랜스듀서 조립체의 실시예의 개략 부분도를 도시한다.
도 10은 도로 내에 삽입된 트랜스듀서 조립체를 갖는 도로의 개략 부분도를 도시한다.
도 1은 도로(9) 내에 배열된 트랜스듀서 조립체(1)의 실시예를 갖는 도로(9)의 개략 부분도를 도시한다. 트랜스듀서 조립체(1)는 종축(Y)에 수직인 방향으로 절단된 단면도로 도시된다. 도시된 실시예에서, 중공 프로파일(2)은 플레이트 형상의 힘 도입 소자(14)와 플레이트 형상의 앵커링 요소(16)를 포함한다. 힘 도입 요소(14)와 앵커링 요소(16)의 2개의 큰 치수는 종축(Y)을 따라 및 횡축(X)을 따라 연장된다. 힘 도입 요소(14)와 앵커링 요소(16)의 두께 방향은 수직축(Z)을 따라 연장되며, 이 수직축(Z)은 플레이트들의 2개의 큰 치수의 방향에 수직이다. 종축(Y), 횡축(X) 및 수직축(Z)은 직교계를 형성한다. 트랜스듀서 조립체(1)가 도로(9) 내에 장착될 때, 수직축(Z)은 도로 표면(90)에 실질적으로 수직인 반면, 횡축(X) 및 종축(Y)은 도로 표면(90)에 실질적으로 평행하다. 적어도 하나의 격리 요소(3)는 횡축(X)에 대하여 측방향 위치에서 중공 프로파일(2)에 배열된다.
대체로, 트랜스듀서 조립체(1)는 주조 화합물(98)을 이용함으로써 도로(9)내에 매립되며, 여기서 주조 화합물(98)은 수직축(Z)에 대하여 그 하부 면 아래에 그리고 횡축(X)에 대하여 측방향으로 트랜스듀서 조립체(1)를 둘러싼다. 전형적으로, 결합해제 스트립(8)은 횡축(x)에 대하여 힘 도입 요소(14)의 양측면들 상에 배열되고, 이 스트립은 종축(Y)을 따라 격리 요소(3)의 길이 위로 연장되고, 격리 요소(3)로부터 수직 방향(Z)으로 연장되며, 힘 도입 요소(14)에 측방향으로 접촉하고, 도로 표면(90)까지 연장된다. 전형적으로, 힘 도입 요소(14)는 수직축(Z)에 대하여 상부 표면 위에 상부 주조 화합물(99)을 구비한다. 상부 주조 화합물(99) 및 매립되는 주조 화합물(98)은 결합해제 스트립(8)에 의해 서로로부터 분리 및 기계적으로 결합해제된다.
유리하게도, 결합해제 스트립은 고무, 천연 고무, 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리스티렌, 압출 폴리스티렌, 발포 에틸렌-프로필렌 디엔 고무, 발포 실리콘 또는 발포 폴리 프로필렌으로 제조될 것이다.
트랜스듀서 조립체(1)는 종축(Y)을 따라 500 mm 내지 5000 mm 사이의 치수를 가지며; 횡축(X)을 따른 트랜스듀서 조립체(1)의 치수는 20 mm 내지 100 mm 사이이며; 수직축(Z)을 따른 트랜스듀서 조립체(1)의 치수는 20 mm 내지 150 mm 사이이다.
트랜스듀서 조립체(1)의 바람직한 실시예에서, 중공 프로파일(2)은 튜브형 부분(15)을 포함하며, 이 튜브형 부분(15)은 힘 도입 요소(14)와 앵커링 요소(16) 사이에 배열된다. 튜브형 부분(15)은 중공 프로파일(2)의 캐비티(11)를 둘러싼다. 앵커링 요소(16)와 튜브형 부분(15)과 힘 도입 요소(14)는 원피스(one piece)로 제조된다. 튜브형 부분(15)은 힘 도입 요소(14)에 그리고 앵커링 요소(16)에 일체로 연결된다.
힘 센서 조립체(6)는 중공 프로파일(2)과 기계적 접촉 상태로 중공 프로파일(2)의 캐비티(11) 내부에 배열된다. 중공 프로파일(2)의 플레이트 형상의 힘 도입 요소(14) 상에 작용하는 힘은 주로 힘 센서 조립체(6)를 통해 전달된다. 따라서, 힘 센서 조립체(6)는 중공 프로파일(2) 상에 작용하는 힘이 주로 전달되는 힘 흐름의 주 방향으로 배열된다. 힘 센서 조립체(6)로부터, 힘은 앵커링 요소(16)를 통해 지하로 전달된다. 중공 프로파일(2)의 튜브형 부분(15)과 격리 요소(3)는 앵커링 요소(16)를 통해 힘의 일부를 지하로 전달한다. 튜브형 부분(15) 및 격리 요소(3)는 힘 션트를 형성한다.
힘 센서 조립체(6)는, 예를 들어, 종축(Y)을 따라 연장되는 힘-민감성 광섬유, 또는 종축(Y)을 따라 연장되는 압전저항 소자, 또는 종축(Y)을 따라 연장되는 스트레인 게이지, 또는, 예컨대, 압전 힘 센서, 압전저항 힘 센서, 스트레인 게이지, 용량성 힘 센서, 또는 힘을 측정하도록 구성된 다른 센서와 같은 다수의 개별 및 이격된 힘 센서이다.
바람직한 실시예에서, 힘 센서 조립체(6)는 예비부하력(preload force) 하에서 중공 프로파일(2) 내에 수용되며, 상기 예비부하력은 튜브형 부분(15)의 벽에 의해 힘 센서 조립체(6) 상에 가해진다. 이는, 그것이 중공 프로파일(2)과 힘 센서 조립체(6) 사이에 명확한 기계적 접촉을 확립하기 때문에 유리하다.
도 2는 도 1의 트랜스듀서 조립체(1)를 도시하고, 롤링력(7)의 효과는 도 2에서 측방향의 검은 화살표에 의해 도시된다. 중공 프로파일(2)의 면에 작용하는 롤링력(7)은 중공 프로파일(2)과 힘 센서 조립체(6) 사이의 기계적 접촉에 영향을 미치며, 따라서 트랜스듀서 조립체(1) 상에 작용하는 중량력의 검출을 방해한다. 중량력의 검출의 간섭은 중공 프로파일(2)에서 측방향으로 배열된 격리 요소(3)에 의해 최소화된다.
도 3 및 도 4도는 트랜스듀서 조립체(1)가 도로(9) 내에 장착되기 전에 도 1 및 도 2의 트랜스듀서 조립체(1)를 도시한다. 본 발명에 따르면, 격리 요소(3) 및 중공 프로파일(2)은 포지티브 끼워맞춤 연결에 의해 서로 연결된다. 이는, 중공 프로파일(2)에 접착제로 접합되는 종래의 기술에 따른 격리 요소(3)에 비해 제조에 필요한 시간이 감소되면서 간섭 롤링력이 격리 요소(3)에 의해 계속 최소화된다는 장점을 갖는다.
바람직한 실시예에서, 포지티브 끼워맞춤 연결은 종축(Y)에 수직 방향으로 실행되도록 구성된다. 종축(Y)에 수직으로의 포지티브 끼워맞춤 연결의 효과는 격리 요소(3)가 종축(Y)에 수직인 모든 방향으로 중공 프로파일(2)에 대하여 고정된다는 것을 의미하는 것으로 의도된다. 격리 요소(3)를 장착하기 위한 종축(Y) 방향으로 고정시킬 필요가 없다. 장착될 때, 트랜스듀서 조립체(1)는 그의 종축(Y)이 지구의 중력장에 대하여 실질적으로 수직이 되는 상태로 취급된다. 이는, 트랜스듀서 조립체(1)가 예를 들어 도로(9) 내의 홈으로 수송되는 동안 종축(Y)을 중심으로 회전될지라도, 격리 요소(3)가 중력에 의한 포지티브 끼워맞춤 연결에서 미끄러져 빠져나오게 되는 것을 방지한다. 따라서, 격리 요소(3)를 종축(Y)에 수직인 모든 방향으로 중공 프로파일(2)에 대하여 고정함으로써 격리 요소(3)가 트랜스듀서 조립체(1)의 장착을 위해 고정되고 그리고 격리 요소(3)는 장착 동안 중공 프로파일(2)로부터 탈착될 수 없다.
바람직한 실시예에서, 격리 요소(3)는 보유 수단(4)에 의한 포지티브 끼워맞춤 연결에 의해 중공 프로파일(2)에 연결된다. 이러한 목적을 위해, 중공 프로파일(2)은 적어도 하나의 보유 수단(4)을 포함하며, 이 보유 수단(4)은 격리 요소(3)와 중공 프로파일(2) 사이의 포지티브 끼워맞춤 연결을 확립하도록 구성된다. 보유 디바이스(4)를 포함하는 중공 프로파일(2)의 가능한 실시예들은 도 1 내지 도 6, 도 8 및 도 9에 도시된다.
도 1 내지 도 9에 도시된 실시예에서, 보유 수단(4)은 중공 프로파일(2)의 종축(Y)에 수직으로 절단될 때 단면이 U 형상이다. 보유 수단(4)의 U 형상은 이격된 2 개의 레그를 특징으로 하며, 이 레그는 한 단부에서 베이스에 의해 서로 연결되는 반면, 레그의 다른 단부들 각각은 자유롭다. 추가적으로, U 형상은, 적어도 상이한 레그 상에 위치된 2개의 지점들 사이의 제1 거리가 U 형상의 레그들의 자유 단부들 사이의 제2 거리보다 크게 되도록 하는 것이고; 여기서 제1 및 제2 거리들은 서로 평행하게 연장된다. 따라서, 중공 프로파일(2)의 종축(Y)에 수직인 단면에서, 격리 요소(3)는 제1 거리를 한정하는 상이한 레그들 상에 위치된 2개의 지점들 사이보다 U 형상의 자유 레그들 사이의 영역에서 더 작은 치수를 갖는다. 그 결과, 포지티브 끼워맞춤 연결은 종축(Y)에 수직인 평면 내에서 격리 요소(3)와 중공 프로파일(2) 사이에 확립된다.
일 실시예에서, 격리 요소(3)는 도 6에 도시된 바와 같이, 종축(Y)을 따라 그것을 이동시킴으로써 보유 디바이스(4) 내에 삽입될 수 있다. 이러한 방식으로, 격리 요소(3)는 신속하고 용이하게 중공 프로파일(2)에 부착될 수 있다.
트랜스듀서 조립체(1)의 바람직한 실시예에서, 적어도 2개의 격리 요소(3)는 포지티브 끼워맞춤 연결에 의해 중공 프로파일(2)에 연결되며; 여기서 횡방향에 대한 중공 프로파일(2)의 각각의 면에 적어도 하나의 격리 요소(3)가 포지티브 끼워맞춤 연결에 의해 중공 프로파일(2)에 연결된다. 중공 프로파일(2)의 각각의 면에서 하나 이상의 격리 요소(3)를 갖는 조립체는, 롤링력이 트랜스듀서 조립체 상에 작용하는 횡단 방향에 대한 측면에 관계없이 롤링력을 최소화하는 데 유리하다.
트랜스듀서 조립체(1)의 실시예에서, 보유 수단(4)은 튜브형 부분(15)과 힘 도입 요소(14)와 후크 형상 유지 요소(42) 사이에 형성된 리세스(41)로 구성된다. 상술한 보유 수단(4)의 U 형상은 U의 하나의 레그를 나타내는 후크 형상 유지 요소에 의하여, U의 베이스를 나타내는 힘 도입 요소(14)에 의하여, 및 U의 제2 레그를 나타내는 튜브형 부분(15)에 의하여 한정된다. 격리 요소(3)는 리세스(41)와 유지 요소(42) 사이에 포지티브 끼워맞춤 연결에 의해 고정될 수 있다.
트랜스듀서 조립체(1)의 다른 실시예에서, 격리 요소(3)는 탄성 재료로 제조된다. 격리 요소(3)의 탄성 재료는 중공 프로파일(2)의 재료의 탄성 계수보다 4배 작은 탄성 계수를 가진다. 트랜스듀서 조립체(1)가 장착된 상태에 있는 경우, 격리 요소(3)는 주변의 주조 화합물(98)보다 작은 탄성 계수를 가져, 주조 화합물(98)을 통한 힘 션트가 최소화되게 한다. 더욱이, 격리 요소(3)를 통한 힘 션트를 가능한 한 작게 유지하는 것이 또한 유리하다. 중공 프로파일(2)의 튜브형 부분(15)을 통한 힘 션트(15)가 용이하게 결정될 수 있기 때문에, 격리 요소(3)를 통한 작은 힘 션트는 트랜스듀서 조립체(1)를 통해 흐르는 힘의 부분을 결정하는 데 유리하며, 따라서 트랜스듀서 조립체(1)에 의한 중량력의 검출 정확도를 유지하는 데 유리하다.
트랜스듀서 조립체(1)의 특히 유리한 실시예에서, 격리 요소(3)는 중공 프로파일(2)의 탄성 계수보다 10배 작은 탄성을 갖는 탄성 재료로 제조된다.
트랜스듀서 조립체(1)의 일 실시예에서, 격리 요소(3)는 가역적 방식으로 탄성 변형이 가능하고 보유 디바이스(4) 내로 가압될 수 있다. 이러한 방식으로, 격리 요소(3)는 도 5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 신속하고 용이한 방식으로 중공 프로파일(2)에 고정될 수 있다. 도 5에서, 검은 화살표는 각자의 격리 요소(3)가 보유 디바이스(4) 내로 그것을 가압하기 위해 이동되는 방향을 나타낸다. 이러한 고정 방식은 도 6에 도시된 선택, 즉, 격리 요소(3)를 보유 디바이스(4) 내로 활주시킴으로써 격리 요소(3)를 고정하는 것의 대안인 것이 이해될 것이다. 격리 요소(3)가 보유 디바이스(4) 측으로 가압되어 힘의 작용 하에 격리 요소(3)의 부분 변형을 유발하며, 그후 부분 변형된 격리 요소(3)의 일부분이 보유 디바이스(4) 내에 삽입될 수 있다. 격리 요소(3)의 대응 부분과 함께 보유 디바이스(4) 내에 격리 요소(3)가 삽입된 후, 격리 요소(3)는 그의 원래 형상으로 복귀되고, 따라서, 이에 대해 포지티브 끼워맞춤 연결됨으로써 보유 디바이스(4) 내에 고정된다. 보유 디바이스(4) 내로 가압될 수 있는 격리 요소(3)가 또한 보유 디바이스(4) 내로 활주할 수 있도록 활주 수단 및 가압 수단에 의해 고정되도록 적응되는 격리 요소(3)가 사용할 수 있다.
트랜스듀서 조립체(1)의 실시예에서, 중공 프로파일(2)은 도 7에 도시된 바와 같이, 횡축(X)에 대한 중공 프로파일(2)의 각각의 면 상에 적어도 하나의 제2 보유 수단(4)을 포함한다. 원래의 보유 수단과 마찬가지로, 제2 보유 수단(4)은 튜브형 부분(15)와 힘 도입 요소(14)와 후크 형상의 유지 요소(42) 사이에 리세스(41)를 포함할 수 있다. 이러한 실시예에서, 격리 요소(3)는 적어도 2개의 보유수단(4)에 의해 고정된다. 이는 횡축(X)에 대한 중공 프로파일(2)의 각각의 면 상에 하나의 보유 수단을 포함하는 중공 프로파일(2)에 비하여 격리 요소(3)의 고정의 개선을 초래한다.
트랜스듀서 조립체(1)의 실시예에서, 격리 요소(3)는 원피스로 제조된다. 이는 장착될 부품들의 수가 작게 유지되기 때문에 최대 1000 mm 길이의 트랜스듀서 조립체(1)에게 유리하다.
트랜스듀서 조립체(1)의 실시예에서, 격리 요소(3)는 도 8에 도시된 바와 같이, 적어도 2개의 격리 피스(3a 내지 3i)로 조립되며, i=[b, ..., z]이다. 격리 피스들(3a 내지 3i)은 마찰 연결, 포지티브 끼워맞춤 연결 또는 재료 접합에 의해 서로 결합될 수 있다. 격리 피스들(3a 내지 3i)은 또한 서로 연결됨이 없이 종축(Y)에 대하여 서로 나란히 포지티브 끼워맞춤 연결에 의해 중공 프로파일(2)에 개별적으로 부착될 수 있다. 이는 종축(Y)을 따라 길이 2000 mm 이상을 갖는 트랜스듀서 조립체(1)에게 유리하며, 그 이유는 복수의 격리 피스(3a 내지 3i)로 구성되는 격리 요소(3)가 더 용이하게 취급될 수 있어, 부품들의 수가 더 많아도 장착이 더 용이하고 신속하기 때문이다.
1000 mm 내지 2000 mm 사이의 범위의 길이를 갖는 트랜스듀서 조립체(1)의 경우, 원피스로 제조된 격리 요소(3) 또는 복수의 격리 피스(3a 내지 3i)로 구성된 격리 요소(3)는 동등하게 유리하다.
트랜스듀서 조립체(1)의 바람직한 실시예에서, 격리 요소(3)는 발포 폴리에틸렌 또는 발포 폴리스티렌 또는 압출 폴리스티렌으로 구성된다. 더욱이, 격리 요소(3)는 발포 에틸렌-프로필렌-디인 고무, 발포 실리콘 또는 발포 폴리프로필렌 또는 이와 유사한 재료로 제조될 수 있다. 이들 재료는 격리 요소(3)를 저렴한 비용으로 제조할 수 있게 한다. 동시에, 재료는 트랜스듀서 조립체(1)를 둘러싸는 주조 화합물(98)을 통해 힘 션트를 최소화하는 데 적합하다. 추가로, 재료는 주조 화합물(98) 또는 금속 또는 금속 합금에 비하여 낮은 탄성 계수를 가진다. 더욱이, 재료는 힘의 작용 하에 변형될 수 있으며, 이러한 변형은 힘이 제거될 때 가역될 수 있다. 이는 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 보유 수단(4) 내로 활주 및 가압될 수 있는 격리 요소(3)을 제조하는 데 적합한 재료가 되게 한다.
트랜스듀서 조립체(1)의 실시예에서, 격리 요소(3)는 횡축(X)에 대하여 중공 프로파일과 대면하는 측면에 2차원 접착제 필름(도면에 도시되지 않음)을 구비한다. 격리 요소(3)가 보유 수단(4) 내로 가압될 때, 격리 요소(3)는 포지티브 끼워맞춤 연결에 의해 중공 프로파일(2)에 고정될 뿐만 아니라 또한 접착제 필름으로 인한 재료 결합에 의해서 고정된다. 이는, 예를 들어, 트랜스듀서 조립체(1)가 도로(9) 내에 장착되는 것으로 취급되는 경우 격리 요소(3)가 단단한 물체에 부딪칠 때, 보유 수단에 포지티브 끼워맞춤된 격리 요소(3)가 종축(Y)을 따라 이동하는 것을 방지한다.
트랜스듀서 조립체(1)의 일 실시예에서, 격리 요소(3) 및 결합해제 스트립(8)은 도 9에 도시된 바와 같이, 원피스로 제조된다. 이는 트랜스듀서 조립체(1)에 장착될 구성요소들의 수를 감소시키며, 장착이 더 용이하고 신속하게 및 저렴하게 하도록 한다. 결합해제 스트립은 발포 폴리에틸렌, 발포 폴리스티렌, 압출 폴리스티렌, 발포 에틸렌-프로필렌 디엔 고무, 발포 실리콘 또는 발포 폴리-프로필렌과 같은 가요성 재료로 제조된다.
일 실시예에서, 힘 센서 조립체(6)는 중공 프로파일(2)과 기계적 접촉상태에서 탄성적으로 예비부하된 방식으로 중공 프로파일(15) 내에 배열된다. 이는 유리하게 중공 프로파일(2)과 힘 센서 조립체(6) 사이의 명확한 기계적 접촉을 확립한다. 중공 프로파일(2)과 힘 센서 조립체(6) 사이의 기계적 접촉이 명확하지 않은 경우, 예를 들어 중공 프로파일(2)과 힘 센서 조립체(6) 사이에 간격이 있는 경우, 힘 도입 요소(14)에 작용하는 힘이 간격의 위치에서 힘 센서 조립체(6)에 불충분하게 전달될 것이다. 이는 트랜스듀서 조립체(1)에 작용하는 힘의 결정이 불리하고 부정확하게 되도록 유발한다. 따라서, 힘 센서 조립체(6)를 탄성적으로 예비부하를 가함으로써 생성된, 중공 프로파일(2)과 힘 센서 조립체(6) 사이의 명확한 기계적 접촉은 유리하며, 힘 센서 조립체(6)가 중공 프로파일(2)에서 예비부하되지 않는 트랜스듀서 조립체(1)에 비하여 트랜스듀서 조립체(1) 상에 작용하는 힘의 검출 정확도를 증가시킨다.
바람직한 실시예에서, 힘 센서 조립체(6)는 종축(Y)을 따라 이격된 적어도 2개의 힘 센서(61)를 포함한다. 이러한 실시예에서, 힘 센서(61)는 압전 힘 센서(61)이다. 압전 힘 센서(61)는 적어도 수 킬로헤르츠(kHz)의 검출 주파수로 동적 힘을 검출하는 데 적합하다. 검출 주파수는 중량력이 시간단위 당 검출될 수 있는 횟수로 정의된다. 적어도 수 킬로헤르츠의 검출 주파수가, 공간 범위가 예를 들어 100 km/h 이상의 속도로 25 mm인 트랜스듀서 조립체를 가로지르는 차량의 중량력의 검출을 가능하게 한다. 양호한 중량력 검출을 보장하기 위해, 검출 주파수는 차량의 휠이 트랜스듀서 조립체를 가로지르는 동안 중량력 값을 4회보다 많게 검출하도록 적응되어야 한다. 이는 압전 힘 센서를 사용하여 달성될 수 있다.
압전 힘 센서들(61)은 종축(Y)을 따라 서로 이격되고, 이에 의해 힘 센서 조립체(6)가 트랜스듀서 조립체(1)의 종축(Y)을 따라 임의의 지점에서 힘 도입 요소(14)에 작용하는 힘을 검출하도록 적응된다. 유리하게도, 이격된 압전 힘 센서들(61) 사이의 거리는 20 mm 내지 500 mm 사이, 바람직하게는 40 mm 내지 100 mm 사이이다.
그러나, 또한 힘 센서 조립체(6)가 적어도 하나의 힘 센서(61)를 포함하는 트랜스듀서 조립체(1)를 사용할 수 있으며; 이 힘 센서(61)는 종축(Y)을 따라 연장되는 광섬유이다. 힘을 검출하기 위한 광섬유의 사용은 당업자에게 알려져 있다. 광섬유에 의해 전도된 전자기 방사선은 광섬유에 작용하는 힘에 의해 변경된다. 이 변경은 힘의 척도이다. 광섬유는 또한 비가시성 전자기 방사선의 전도체, 예를 들어 적외선 또는 자외선의 전도체를 지칭한다.
그러나, 또한 힘 센서 조립체(6)에 포함시키기 위해 정전용량형 힘 센서(61) 또는 스트레인 게이지(61) 또는 압전저항형 힘 센서(61)를 제공할 수 있다. 이들은 종축(Y)을 따라 연장되도록 구성되거나 개별 힘 센서(61)로서 서로 이격되어 배열될 수 있다. 이격된 정전용량형 힘 센서(61) 또는 스트레인 게이지(61) 또는 압전저항형 힘 센서(61) 사이의 거리는 유리하게는 20 mm 내지 500 mm, 바람직하게는 40 mm 내지 100 mm 사이이다.
바람직하게는, 중공 프로파일(2)은 금속 또는 금속 합금으로 제조되며, 예를 들어 알루미늄, 철, 티타늄, 구리, 강철, 스테인레스강, 알루미늄 합금, 황동 또는 이와 유사한 금속 또는 금속 합금으로 제조된다. 이들은 도로(9)에서 트랜스듀서 디바이스에 사용하기에 양호한 기계적 저항을 나타낸다. 더욱이, 이들은 예비부하 방식으로 중공 프로파일(2) 내에 힘 센서 조립체(6)를 배열하기에 적합한 재료 특성을 갖는다. 추가로, 재료의 선택은 예비부하가 수년의 장기간에 걸쳐 유지되는 것을 보장한다.
바람직하게는, 트랜스듀서 디바이스는, 휠(5)이 도로(9)와 직접 접촉하는 이동 차량(51)의 적어도 하나의 휠(5)의 중량력을 결정하는 데 사용된다.
상이한 실시예들의 특징부들이 조합될 수 있음을 이해해야 한다. 그러나, 상술한 실시예들의 2개 이상의 특징부의 조합을 포함하는 새 실시예들은 본 발명의 근간을 이루는 목적을 달성하기에 동등하게 적합하다.
1
트랜스듀서 조립체
2 중공 프로파일
3 격리 요소
3a, 3i 격리 피스
4 보유 수단
5 휠
6 힘 센서 조립체
7 롤링력
8 결합해제 스트립
9 도로
11 캐비티
14 힘 도입 요소
15 튜브형 부분
16 앵커링 요소
41 리세스
42 유지 요소
51 차량
61 힘 센서
90 도로 표면
98 주조 화합물
99 주조 화합물
X 횡축
Y 종축
Z 수직축
2 중공 프로파일
3 격리 요소
3a, 3i 격리 피스
4 보유 수단
5 휠
6 힘 센서 조립체
7 롤링력
8 결합해제 스트립
9 도로
11 캐비티
14 힘 도입 요소
15 튜브형 부분
16 앵커링 요소
41 리세스
42 유지 요소
51 차량
61 힘 센서
90 도로 표면
98 주조 화합물
99 주조 화합물
X 횡축
Y 종축
Z 수직축
Claims (15)
- 도로(9) 내에 장착하기 위한 트랜스듀서 조립체(1)로서,
상기 트랜스듀서 조립체(1)는 종축(Y)을 따라 연장되는 중공 프로파일(2), 힘 센서 조립체(6) 및 상기 중공 프로파일(2)의 외측면 상에 배열된 적어도 하나의 격리 요소(insulating element; 3)를 포함하며, 상기 격리 요소(3)는 그의 측면들 상에 작용하는 롤링력(7)으로부터 장착 후에 상기 트랜스듀서 조립체를 격리시키고; 상기 중공 프로파일(2)은 캐비티(11)를 포함하고 그리고 상기 힘 센서 조립체(6)가 상기 캐비티(11) 내에 배열되고; 장착 후에 상기 트랜스듀서 조립체(1)의 힘 센서 조립체(6)는 상기 중공 프로파일(2) 상에 가해진 중량력(weight force)을 검출하도록 구성되고; 상기 격리 요소(3)가 포지티브 끼워맞춤 연결(positive fit connection)에 의해 상기 중공 프로파일(2)에 고정되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제1항에 있어서,
상기 포지티브 끼워맞춤 연결은 상기 격리 요소(3)가 종축(Y)에 수직인 모든 방향으로 상기 중공 프로파일(2)에 대해 고정되도록 종축(Y)에 수직 방향으로 실행되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 중공 프로파일(2)은 적어도 하나의 보유 수단(holding means; 4)을 포함하며, 상기 보유 수단(4)은 상기 격리 요소(3)와 상기 중공 프로파일(2) 사이의 포지티브 끼워맞춤 연결을 확립하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제3항에 있어서,
상기 격리 요소(3)는 종축(Y)을 따라 활주됨으로써 상기 보유 수단(4) 내에 삽입될 수 있는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제3항 또는 제4항에 있어서,
적어도 2개의 격리 요소(3)들은 포지티브 끼워맞춤 연결에 의해 상기 중공 프로파일(2)에 고정되며; 횡방향에 대한 상기 중공 프로파일(2)의 각각의 면에서 적어도 하나의 격리 요소(3)가 상기 중공 프로파일(2)에 포지티브 끼워맞춤되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중공 프로파일(2)은 플레이트 형상의 힘 도입 요소(14)를 포함하고; 상기 중공 프로파일(2)은 튜브형 부분(15)을 포함하고, 상기 튜브형 부분(15)은 상기 힘 도입 요소(14)와 상기 앵커링 요소(anchoring element; 16) 사이에 배열되고; 상기 튜브형 부분(15)은 캐비티(11)를 둘러싸고; 상기 앵커링 요소(16)와 상기 튜브형 부분(15)과 상기 힘 도입 요소(14)는 원피스(one piece)로 제조되고; 상기 튜브형 부분(15)은 상기 힘 도입 요소(14)와 상기 앵커링 요소(16)에 일체로 연결되고, 상기 보유 수단(4)은 상기 튜브형 부분(15)과 힘 도입 요소(14)와 후크 형상의 유지 요소(42) 사이에서 리세스(41)로 구성되고, 상기 격리 요소(3)는 상기 리세스(41)와 유지 요소(42) 사이에서 포지티브 끼워맞춤 연결에 의해 고정될 수 있는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제6항에 있어서,
적어도 하나의 결합해제 스트립(8)은 횡축(X)에 대하여 상기 힘 도입 요소(14) 옆에 배열되고; 상기 결합해제 스트립(8)은 종축(Y)을 따라 상기 격리 요소(3)의 길이에 걸쳐 연장되고 그리고 상기 격리 요소(3)로부터 도로 표면(90)까지 수직 방향(Z)으로 연장되어, 상기 힘 도입 요소(14)와 측방향으로 접촉하고; 상기 격리 요소(3)와 상기 결합해제 스트립(8)이 원피스로 제조되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 격리 요소(3)는 탄성 재료로 제조되며, 상기 격리 요소(3)의 탄성 재료는 상기 중공 프로파일(2)의 재료의 탄성 계수보다 4배 작은, 유리하게는 10배 작은 탄성 계수를 가지는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제8항에 있어서,
상기 격리 요소(3)는 가역적 방식으로 탄성 변형이 가능하며 상기 보유 수단(4) 내로 가압될 수 있는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제3항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 힘 센서 조립체(6)는 상기 중공 프로파일(2)과 기계적 접촉 상태로 상기 중공 프로파일(2) 내에 탄성적으로 예비부하된 상태로 배열되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제3항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 중공 프로파일(2)은 금속 또는 금속 합금으로 제조되고; 상기 중공 프로파일(2)은 횡축(X)에 대하여 양측면 모두에 배열된 적어도 2개의 보유 수단(4)을 포함하는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 격리 요소(3)는 발포 폴리에틸렌 또는 발포 폴리스티렌 또는 압출 폴리스티렌 또는 발포 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 또는 발포 실리콘 또는 발포 폴리프로필렌으로 제조되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 힘 센서 조립체(6)는 종축(Y)을 따라 이격된 적어도 2개의 힘 센서들(61)을 포함하고, 상기 힘 센서(61)는 압전 힘 센서(61)인 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 격리 요소(3)는 적어도 2개의 격리 피스들(3a 내지 3i)로부터 조립되는 것을 특징으로 하는 트랜스듀서 조립체. - 휠(5)이 도로(9)와 직접 접촉하는 이동 차량(51)의 적어도 하나의 휠(5)의 중량력을 결정하기 위한 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 트랜스듀서 디바이스의 사용법.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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