(57)【要約】【課題】ＷＩＭセンサ７用の中空プロファイル７０を提供すること。【解決手段】本発明は、ＷＩＭセンサ７用の中空プロファイル７０に関し、この中空プロファイル７０は、長手方向Ｙに沿って細長く、板状の力導入要素７２及び固着要素７３を含み、力導入要素７２と固着要素７３の間に管状要素７１が配置され、その管状要素７１は、第１のキャビティ７１１を取り囲み、固着要素７３、管状要素７１、及び力導入要素７２は、相互に一体的に形成され、管状要素７１は、力導入要素７２及び固着要素７３に一体的に連結され、固着要素７３は、少なくとも１つの第２のキャビティ７３８を取り囲む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＷＩＭセンサ（７）用の中空プロファイル（７０）であって、長手方向（Ｙ）に沿って細長く、板状の力導入要素（７２）、及び固着要素（７３）を含み、管状要素（７１）が前記力導入要素（７２）と前記固着要素（７３）の間に配置され、前記管状要素（７１）が第１のキャビティ（７１１）を取り囲み、前記固着要素（７３）、前記管状要素（７１）、及び前記力導入要素（７２）が相互に一体的に形成され、前記管状要素（７１）が前記力導入要素（７２）及び前記固着要素（７３）に一体的に連結されている中空プロファイル（７０）において、前記固着要素（７３）が、少なくとも１つの第２のキャビティ（７３８）を取り囲んでいることを特徴とする、中空プロファイル（７０）。
【請求項２】
前記力導入要素（７２）及び前記固着要素（７３）が、前記管状要素（７１）の周りで径方向に相互に反対側に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の中空プロファイル（７０）。
【請求項３】
前記固着要素（７３）が、実質的に立方形の形状であり、前記管状要素（７１）に背を向けた下部固着面（７３７）と呼ばれる面を含み、前記中空プロファイル（７０）の高さ方向（Ｚ）が前記固着面に対して垂直であり、前記中空プロファイル（７０）の幅方向（Ｘ）が前記高さ方向（Ｚ）及び前記長手方向（Ｙ）に対して垂直であり、前記第２のキャビティ（７３８）が前記固着要素（７３）の板状の上部壁（７３５）によって範囲を定められ、前記第２のキャビティ（７３８）が前記固着要素（７３）の板状の下部壁（７３６）によって範囲を定められ、前記上部壁（７３５）及び前記下部壁（７３６）が実質的に平行であり、前記第２のキャビティ（７３８）が前記固着要素（７３）の板状の前部壁（７３３）によって範囲を定められ、前記前部壁（７３３）が前記上部壁（７３５）及び前記下部壁（７３６）に連結し、前記第２のキャビティ（７３８）が前記固着要素（７３）の板状の後部壁（７３４）によって範囲を定められ、前記後部壁（７３４）が前記上部壁（７３５）及び前記下部壁（７３６）に連結すること、並びに前記前部壁（７３３）及び前記後部壁（７３４）が幅方向（Ｘ）に間隔を置いて配置されることを特徴とする、請求項２に記載の中空プロファイル（７０）。
【請求項４】
前記上部壁（７３５）から前記前部壁（７３３）への移行部が、内部空間に中空刳り形（７３９）として形成され、前記上部壁（７３５）から前記後部壁（７３４）への前記移行部が、内部空間に中空刳り形（７３９）として形成されることを特徴とする、請求項３に記載の中空プロファイル（７０）。
【請求項５】
前記力導入要素（７２）が、前記管状要素（７１）に背を向けた力導入面（７２１）と呼ばれる面を含み、前記力導入面（７２１）が、前記下部固着面（７３７）に実質的に平行に配置されていること、及び前記高さ方向（Ｚ）に沿った、前記力導入面（７２１）と前記下部固着面（７３７）の間の距離が５５ｍｍ未満であることを特徴とする、請求項４に記載の中空プロファイル（７０）。
【請求項６】
前記前部壁（７３３）が前部案内要素（７５１）を有し、前記後部壁（７３４）が後部案内要素（７５２）を有し、板状要素が、前記前部案内要素（７５１）及び前記後部案内要素（７５２）に挿入可能であることを特徴とする、請求項３から５までのいずれか一項に記載の中空プロファイル（７０）。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の中空プロファイル（７０）を含むＷＩＭセンサ（７）であって、少なくとも１つの力センサ（７７）が、前記中空プロファイル（７０）の前記管状要素（７１）に配置され、前記ＷＩＭセンサ（７）が道路（１）に据え付けられているＷＩＭセンサ（７）において、前記力導入要素（７２）に加えられる外部の力の作用の下で、前記力導入要素（７２）を通る力の流れが前記管状要素（７１）に作用し、管壁が力の前記流れの第２の力経路内にあり、前記力センサ（７７）が力の前記流れの主力経路内にあり、前記主力経路内で作用する力の構成要素が前記力センサ（７７）に作用すること、及び前記第２のキャビティ（７３８）が、キャビティのない板状の固着要素を含むＷＩＭセンサと比較して前記力センサ（７７）に作用する力を１％未満だけ変化させることを特徴とする、ＷＩＭセンサ（７）。
【請求項８】
前記中空プロファイル（７０）が、導電性材料、金属又は金属合金からなり、前記第１のキャビティ（７１１）及び前記第２のキャビティ（７３８）に配列された要素が、前記一体的に形成された中空プロファイル（７０）のために、均一の電位によって囲まれること、並びにこの電位が地表電位であることを特徴とする、請求項７に記載のＷＩＭセンサ（７）。
【請求項９】
前記ＷＩＭセンサが、前記力導入面（７２１）に垂直な高さ方向（Ｚ）に少なくとも５００ＭＰａ／ｍｍの表面正規化剛性を有することを特徴とする、請求項７又は８に記載のＷＩＭセンサ（７）。
【請求項１０】
前記中空プロファイル（７０）の第１の端部がカバー（７８）によって閉じられ、前記カバー（７８）が前記第１及び第２のキャビティ（７３８）の内部空間を覆い、前記中空プロファイル（７０）の第２の端部がカバー（７８）によって閉じられること、並びに前記カバー（７８）が、前記ＷＩＭセンサ（７）の長さに、前記中空プロファイル（７０）の長さに比較して前記長手方向（Ｙ）に沿って最大１０ｍｍを加えることを特徴とする、請求項７から９までのいずれか一項に記載のＷＩＭセンサ（７）。
【請求項１１】
前記カバー（７８）が円周方向の封止要素（７９）を含むこと、並びに前記カバー（７８）が、前記第１のキャビティ（７１１）及び前記第２のキャビティ（７３８）を密封して封止することを特徴とする、請求項１０に記載のＷＩＭセンサ（７）。
【請求項１２】
少なくとも１つのカバー（７８）が、６．７６５ＭＨｚと２４６ＧＨｚの間の周波数を有する電磁波によって貫通可能なように製作されること、及び前記第２のキャビティ（７３８）が、データの無線送信のための無線ユニット（７４３）を含むことを特徴とする、請求項１０又は１１に記載のＷＩＭセンサ（７）。
【請求項１３】
前記第２のキャビティ（７３８）が電気エネルギ貯蔵装置（７４１）を含むことを特徴とする、請求項７から１２までのいずれか一項に記載のＷＩＭセンサ（７）。
【請求項１４】
少なくとも１つのカバー（７８）が、１０ｋＨｚと５ＭＨｚの間の周波数を有する電磁波によって貫通可能なように構成されること、及び前記第２のキャビティ（７３８）が、電気エネルギの無線送信のための送信ユニット（７４２）を含むことを特徴とする、請求項１１から１３までのいずれか一項に記載のＷＩＭセンサ（７）。
【請求項１５】
請求項７から１４までのいずれか一項に記載の少なくとも２つのＷＩＭセンサ（７）を使用する測定方法であって、道路（１）の数車線にわたる連続した溝（８）の中で、隣接した端部が相互に境を接した状態で配置されたＷＩＭセンサ（７）が、前記溝（８）の全長にわたって中断することなく連続的に、前記溝（８）に沿った任意の位置で、道路に作用する力を検出することを特徴とする測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＷＩＭセンサ用の中空プロファイル、及び独立請求項の前提部の定義によるこうした中空プロファイルを含むＷＩＭセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
運動計量（ＷＩＭ：Ｗｅｉｇｈ−ｉｎ−Ｍｏｔｉｏｎ）センサは、道路の溝に挿入されて、道路上の車両によって起こされる動的な地面反力を検出する。物体により地面に加えられた第１の力に対する力の形で、地面の反作用が地面反力によって示される。通常、ＷＩＭセンサの構成要素は、細長い中空プロファイルであり、複数の力センサがその中空プロファイルの中に配置され、中空プロファイルが車両の１つの轍と交差する。轍は、車両が道路を走行中に、道路上の車両の車輪によって輪郭を示された道路上の軌跡である。
【０００３】
欧州特許第０６５４６５４（Ａ１）号文書は、中空プロファイル内に配置され、管状要素の壁に圧力ばめ方式で連結された力センサを有する、地面反力を測定するために道路内に据え付けられた中空プロファイル・ピックアップと呼ばれるＷＩＭセンサについて記述している。管状要素は、力導入フランジに作用する力が、力センサに伝達される前に束ねられるような方法で、管状要素に連結された力導入フランジを含む。
【０００４】
さらに、欧州特許第０６５４６５４（Ａ１）号は、板状の形状を有する力導入フランジについて開示している。その上、管状要素の反対側に配置された、道路に据え付けるための固着フランジが記述されている。中空プロファイル・ピックアップは、道路の溝に収容され、グラウトによって型にはめこまれる。固着フランジは地面に取り付けられる。溝は、路面の高さと同じ高さで、長さ及び幅、並びに路面に垂直な方向の深さによって画定される。以下において、機能に関して力導入フランジに対応する構成要素は、力導入要素と呼ぶこととする。以下において、機能に関して固着フランジに対応する構成要素は、固着要素と呼ぶこととする。
【０００５】
道路は、その上を車両が走行する表面層、及びその表面層を支持する基層からなる。以下において、表面層は、道路の補修中に除去され、再度敷かれる層と定義される。以下において、基層は、道路が初回に補修されるときにはそのままであり、複数回の補修がなされた後で初めて補修される層として定義される。路面に垂直な方向の表面層の厚さは、国及び道路の利用によって異なり、２００９年１月刊のＦｏｒｕｍ  ｏｆ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｈｉｇｈｗａｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓによる「ＥＬＬＰＡＧ  ＰＨＡＳＥ  ２  Ｒｅｐｏｒｔ」によると６０ｍｍから２００ｍｍである。
【０００６】
車輪が道路に加える力の力線により、ＷＩＭセンサの副区域に作用する力の表現が示される。したがって、力線は、路面上の車輪から力導入要素に進み、そこで束ねられ、主として、主力伝達経路に配置された力センサを通り抜ける。管状要素の壁は、副力伝達経路を形成し、そこを通って力線のわずかな量が通過する。その後、力線は、できるだけ堅い基板上に支えられた固着フランジを通り抜ける。固着フランジは、力線をできるだけ堅い基板の方向に向ける働きをする。基板の高剛性は、明確に定義され、主要な部分の力が、主力伝達方向の力センサに作用するのに重要である。変形可能な基板は不都合であり、ＷＩＭセンサによって検出された力を誤り伝えるであろう。ＷＩＭセンサの力導入要素は、力が加えられると変形可能な表面に沈み込む。道路上の車輪の接地面は、走行方向にＷＩＭセンサの幅よりも大きいので、車輪は、力導入要素が道路に沈み込むと、隣接する路面によって支えられることになる。これにより、力導入要素に作用する力が減少する。したがって、路面に作用する力を正しく測定するために、中空プロファイルをできるだけ堅い基板でしっかりと固定することが重要である。
【０００７】
欧州特許第０６５４６５４（Ａ１）号によって表された従来技術において、力センサによって検出される力信号を検出し、又は増幅し、又は変換し、又は評価するために必要な電子構成要素は、スペースの理由から、少なくとも部分的に中空プロファイルの外側に配置される。さらに、ＷＩＭセンサを動作させるために必要な、たとえば電気エネルギ貯蔵装置などの電子構成要素は、通常、スペースの理由から中空プロファイルの外側に配置される。以下において、こうした電子構成要素をＷＩＭ電子装置と呼ぶ。
【０００８】
ＷＩＭ電子装置を道路に隣接するハウジングに収容するのが普通であるが、これには長いケーブルが必要であり、ＷＩＭ電子装置に電磁波障害のリスクをもたらす。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許第０６５４６５４（Ａ１）号
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「ＥＬＬＰＡＧ  ＰＨＡＳＥ  ２  Ｒｅｐｏｒｔ」、Ｆｏｒｕｍ  ｏｆ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｈｉｇｈｗａｙ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、２００９年１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の第１の目的は、中空プロファイル内にボリュームを提供することであり、前記中空プロファイルは、ＷＩＭセンサが利用可能であり、そのボリューム内にＷＩＭ電子装置が力センサの近くに収容され、一方、ＷＩＭセンサを道路に据え付けるための溝の長さ及び幅は、従来技術のものと比べて変わらず又はより小型で、溝は依然として全体の深さにわたって表面層に完全に埋め込まれ、基層はそのままである。
【００１２】
本発明の別の目的は、中空プロファイル内にボリュームを提供することであり、前記中空プロファイルは、ＷＩＭセンサが利用可能であり、そのボリューム内にＷＩＭ電子装置が力センサの近くに収容され、前記中空プロファイルは、力導入要素に作用する力を正しく測定するために高剛性を有する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
これらの目的のうちの少なくとも１つは、独立請求項の機能によって達成される。
【００１４】
本発明は、ＷＩＭセンサ用の中空プロファイルに関し、前記中空プロファイルは長手方向に細長く、板状の力導入要素を有し、固着要素を含み、管状要素が、前記力導入要素と前記固着要素の間に配置され、第１のキャビティを取り囲み、前記固着要素及び管状要素及び力導入要素が相互に一体的に形成され、前記管状要素が力導入要素及び固着要素に一体的に連結され、固着要素が少なくとも１つの第２のキャビティを取り囲む。
【００１５】
第１のキャビティ及び第２のキャビティは、中空プロファイルの全長にわたって延びるように設計されている。中空プロファイルがＷＩＭセンサで使用される場合、力センサは第１のキャビティ内に配置される。欧州特許第０６５４６５４（Ａ１）号によって表される従来技術と同様に、力導入要素に作用する力は、少なくとも部分的に力センサに作用する。欧州特許第０６５４６５４（Ａ１）号による従来技術のＷＩＭセンサの力センサとは対照的に、力センサに作用する力は、第２のキャビティを収容する固着要素の形状のために実質的に変化することはない。
【００１６】
ＷＩＭセンサの許容高は、溝の深さは道路の基層にまで達してはならないという事実によって制限される。さらに、ＷＩＭセンサの許容高は、ＷＩＭセンサは路面と同一平面でなければならないという事実によって制限される。ＷＩＭセンサは、その一部が高さ方向に路面から突出していないとき路面と同一平面にある。通常、ＷＩＭセンサは、力導入要素上のコーティングを含む。高さ方向は、路面に垂直な方向である。溝の深さは、高さ方向に関すると理解される。
【００１７】
ＷＩＭセンサで中空プロファイルが使用される場合、ＷＩＭ電子装置は第２のキャビティ内に配置される。したがって、ＷＩＭ電子装置と力センサ間のケーブルの長さが短くて済む。ＷＩＭセンサの一実施例において、ＷＩＭ電子装置の構成要素は電気エネルギ貯蔵装置であるので、唯一の電源として電気エネルギ貯蔵装置を含むＷＩＭセンサの動作期間は、第２のキャビティのボリュームに依存する。そのため、中空プロファイルの固着要素の形状は、第２のキャビティの可能な最大のボリュームを達成する一方で、固着要素の高さを許容範囲内に保つように最適化される。
【００１８】
本発明によるＷＩＭセンサは、世界中のほとんどの道路で使用することができる。有用であるための前提条件は、ＷＩＭセンサを据え付けるための溝は、基層をそのままにしておかなければならないというものである。これは、ＷＩＭセンサ用の中空プロファイルが６０ｍｍの最大高を有する場合、世界中のほとんどの道路に当てはまるケースである。さらに、固着要素の形状を最適化することにより、こうした中空プロファイルを製作するための材料を節約できる。
【００１９】
以下において、本発明について図面を参照しながら一例として説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】複数の車線及び道路に配置されたＷＩＭセンサを有する道路の部分図である。
【図２】道路に据え付けられた状態の、従来技術による力センサを含むＷＩＭセンサ用の中空プロファイルの部分図である。
【図３】道路に据え付けられた状態の、力センサを含むＷＩＭセンサ用の中空プロファイルの有利な実施例の部分図である。
【図４】力の作用による変形を示す、ＷＩＭセンサ用の中空プロファイルの概略部分図である。
【図５】力の作用による変形を示す、ＷＩＭセンサ用の有利な中空プロファイルの概略部分図である。
【図６】複数の車線及び有利な方法で道路に配置されたＷＩＭセンサを有する道路の部分図である。
【図７】力センサを含むＷＩＭセンサ用の中空プロファイルの有利な実施例の部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、道路１に配置されたＷＩＭセンサ７を有する道路１の部分図である。ＷＩＭセンサ７は、長手方向軸が道路方向Ｗに垂直な状態で配置され、各センサが車両１０の１つの轍１１と交差し、前記轍１１が方向を示す矢印付きの点線によって表されている。道路方向Ｗは、車両１０が道路１上を主として走行する道路の方向である。本発明による中空プロファイル７０は、道路１に配置されたＷＩＭセンサ７で使用するように意図されている。
【００２２】
図２は、従来技術によるＷＩＭセンサ７用の中空プロファイル７０の部分図を示す。中空プロファイル７０は、道路１の表面層４内の溝８に配置され、溝８内にグラウト６によって固定される。一実施例において、グラウト６は、溝８内の様々な場所に配列された様々な材料からなる。
【００２３】
図３は、ＷＩＭセンサ７用の中空プロファイル７０の有利な実施例の部分図を示す。中空プロファイル７０は長手方向Ｙに垂直な図で示されており、その長手方向Ｙの方向へ、中空プロファイル７０は細長い形状を有する。
【００２４】
中空プロファイル７０は、長い寸法として、長手方向Ｙに垂直な幅方向Ｘに中空プロファイル７０の幅、及び、短い寸法として、長手方向Ｙに垂直な高さ方向Ｚに力導入要素７２の厚さを有する板状の力導入要素７２を含む。中空プロファイル７０の意図された用途において、力導入要素７２は、高さ方向Ｚが路面３に垂直に延びた状態で、路面３に実質的に平行に配置される。
【００２５】
路面３に最も近い力導入要素７２の表面は、力導入面７２１である。中空プロファイル７０に関して、高さ方向Ｚは力導入面７２１に対して垂直である。中空プロファイル７０は、道路１内の溝８に挿入され、溝８の幅は道路方向７に延び、溝８の深さは高さ方向Ｚに延びている。中空プロファイル７０は、固着要素７３を含む。管状要素７１は、力導入要素７２と固着要素７３の間に配置され、その管状要素７１は第１のキャビティ７１１を取り囲む。固着要素７３、管状要素７１、及び力導入要素７２は、相互に一体的に形成される。管状要素７１は、力導入要素７２及び固着要素７３に一体的に連結される。
【００２６】
力導入要素７２と管状要素７１の連結部７５、並びに力導入要素７２と管状要素７１の機能は、欧州特許第０６５４６５４号に記載の従来技術と全く同一である。路面３に作用する力は、力導入要素７２によって束ねられて管状要素７１に入り、主として管状要素７１内に配置された少なくとも１つの力センサ７７に作用する。
【００２７】
好ましい実施例において、固着要素７３は、図３に示すように、長手方向軸に垂直な実質的に長方形の横断面を有する、実質的に立方形の形状である。固着要素７３は、長方形の横断面により完全に囲まれた、長方形の横断面中の内部空間を有する。それにより、固着要素７３は第２のキャビティ７３８を取り囲む。第２のキャビティ７３８は、それぞれ内面を有する４つの壁によって画定され、その内面は第２のキャビティ７３８に面し、壁はそれぞれ外面を有する。４つの壁は、上部壁７３５、下部壁７３６、前部壁７３３、及び後部壁７３４と呼ばれる。壁の外面は、立方形の固着要素７３の表面を形成する。有利な実施例において、力導入要素７２及び固着要素７３は、管状要素７１の周りで径方向に相互に反対側に配置されている。
【００２８】
中空プロファイル７０が取り付けられる場合、下部固着面７３７と呼ばれる、管状要素７１に背を向ける外面は、実質的に路面３に並行に延びる。固着面は下部壁７３６の一部である。
【００２９】
固着要素７３の板状の上部壁７３５は、実質的に下部壁７３６と平行に延びる。上部壁７３５の外面は、管状要素７１への一体的な連結部７５を含む。上部壁７３５の連結部７５及び管状要素７１は、こうしたものなので、管状要素７１から束ねられた形状で発生する力線９０は、欧州特許第０６５４６５４号から知られる従来技術に類似の方法で、上部壁７３５に作用する。
【００３０】
従来技術とは対照的に、上部壁７３５の内面は、第２のキャビティ７３８が上部壁７３５と基層５の間に配置されているので、剛性の基層５によって支持されていない。中空プロファイル７０の上部壁７３５、前部壁７３３、後部壁７３４、及び下部壁７３６の構成はこのようなものであるため、中空プロファイル７０がＷＩＭセンサ７内で使用され、定義された外部力が力導入要素７２に作用する場合、上部壁７３５の下部壁７３６の方向へのたわみは、外部力の作用がない元の上部壁７３５の位置に対して５０マイクロメータ未満である。定義された作用外部力は任意に決定され、３１５ｍｍ×２００ｍｍの接地面を有する車輪１２が、道路１及び道路１に据え付けられたＷＩＭセンサ７に加える力に相当する。この車輪１２は、１２０ｋＮの力で道路１に押し付けられる。
【００３１】
さらに、中空プロファイル７０の構成はこのようなものであるため、中空プロファイル７０がＷＩＭセンサ７で使用される場合、ＷＩＭセンサ７の高さ方向Ｚにおいて、高さ方向Ｚに対して垂直な領域に正規化された剛性（以降、領域正規化剛性と呼ぶ）は、摂氏２０度の中空プロファイル７０の温度において，５００ＭＰａ／ｍｍ（ミリメートル当たりのメガパスカル）よりも大きい。領域正規化剛性は以下のように定義される。中空プロファイル７０は、ばね定数ｋ１を有するばねと考えることができ、力センサ７７は、中空プロファイル７０のばね定数よりも少なくとも１桁大きいばね定数ｋ２を有するばねと考えることができる。直列に配置された２つのばねの合計ばね定数ｋ３は、ばね定数の逆数の合計の逆数、ｋ３＝（ｋ１−１＋ｋ２−１）−１から計算され、したがって、中空プロファイル７０のばね定数ｋ１によって支配される。一般的に、ばね定数は、長さの変化ΔＬ当たりの力Ｆとして定義される。ここでｋ３＝Ｆ／ΔＬである。領域正規化剛性は、領域Ａによって割られたばね定数である。したがって、領域正規化剛性は、領域Ａによって割られ、且つ長さの変化ΔＬで割られた力Ｆである。ここで、ｋ３＝Ｆ／ΔＬ／Ａである。領域Ａは、車輪によって接触されたＷＩＭセンサ７の力導入面７２１に対応する。力Ｆは、３１５ｍｍ×２００ｍｍの接地面１２０を有する車輪１２が、車輪１２によって接触された力導入面７２１の上の道路１に加える力の構成要素に対応する。この車輪１２は、１２０ｋＮの力で道路１に押し付けられる。力Ｆの作用は領域Ａ上で均一ではなく、車輪１２は、ＷＩＭセンサ７上の中心に位置するということを理解すべきである。力センサ７７を含む中空プロファイル７０の高さ方向Ｚにおける長さの変化ΔＬは、中空プロファイル７０がＷＩＭセンサ７で使用されるとき、主として、上部壁７３５の下部壁７３６方向へのたわみ、及び力導入要素７２に作用する定義された外部力によって与えられる。たわみは、力導入要素７２に作用する外部力がない状態の、上部壁７３５の最初の位置に対するものである。５０マイクロメータ未満のΔＬの仕様は、ＷＩＭセンサ７の領域正規化剛性の５００ＭＰａ／ｍｍの値に基づく。
【００３２】
したがって、上部壁７３５は、図３に示すように、力線９０が前部壁７３３及び後部壁７３４に向けられるように構成されている。前部壁７３３は、上部壁７３５及び下部壁７３６を連結する。後部壁７３４は、上部壁７３５及び下部壁７３６を連結する。
【００３３】
上部壁７３５は、中空プロファイル７０の高さ方向Ｚにおいて、従来技術の固着要素７３よりもより大きな厚さを有するが、有利な実施例においては、厚さは、高さ方向Ｚにおいて欧州特許第０６５４６５４（Ａ１）号の中空プロファイル７０の寸法の１／７以下であり、特に好ましい実施例においては、高さ方向Ｚにおいて中空プロファイル７０の寸法の１／８以下である。同時に、上部壁７３５は、中空プロファイル７０の高さ方向Ｚに、中空プロファイル７０の幅方向Ｘに力導入要素７２の寸法の少なくとも１／７の厚さを有する。さらに、上部壁７３５の内面から前部壁７３３の内面までの移行部が、中空刳り形７３９として形成される。中空刳り形７３９は、縁部の凹面の隅肉であり、その縁部は、２点以上で相互に接触し、相互に平行ではない２つの長方形のプレートで与えられる。断面図において、隅肉は丸い断面形状又は連続的且つ完全に単調な機能形状を有する。中空刳り形７３９の各点に対して、限界値生成によって半径を決定することができる。有利な実施例において、中空刳り形７３９の最小半径は、高さ方向Ｚにおいて中空プロファイル７０の寸法の１／１００よりも大きく、好ましい実施例においては、高さ方向Ｚにおいて中空プロファイル７０の寸法の１／５０よりも大きい。
【００３４】
好ましい実施例において、力導入面７２１と下部固着面７３７の間の、高さ方向Ｚに沿った距離は６０ｍｍ未満であり、特に好ましい実施例においては５５ｍｍ未満である。一実施例において、ＷＩＭセンサ７で使用される場合、力導入面７２１は、力導入面と下部固着面７３７の間の、高さ方向Ｚに沿った距離には寄与しないコーティングを含む。
【００３５】
図４及び図５を比較することにより、中空プロファイル７０の好ましい実施例の利点が明確になる。図４は、図１に示す従来技術に最も密接に関連して基づく中空プロファイル７０を示す。中空プロファイル７０はさらに、Ｕ字型プロファイル要素８０を含む。このＵ字型プロファイル要素８０は、高さ方向Ｚに対して図１の中空プロファイル７０の下に配置される。Ｕ字型プロファイル要素８０は、図１に示す中空プロファイル７０の固着要素７３と共に、第２のキャビティ７３８を形成する。
【００３６】
実線は、力が作用していない状態の図４の中空プロファイル７０を示し、一方、破線は、力が力導入面７２１に作用している最中の中空プロファイル７０を示す。車輪の力に対応する前記力は、道路１に配置された中空プロファイル７０の上の中央に存在し、３１５ｍｍ×２００ｍｍの接地面１２０を有し、１２０ｋＮの力によって路面３に押し付けられる。中空プロファイル７０のたわみは、より良く説明するために、概略図では非常に誇張されている。中空プロファイル７０に配列された力センサ７７は、明確にするために省略されている。第２の空間の上部壁７３５は、破線両方向矢印によって示されたように、高さ方向Ｚに下部壁７３６の方向に１００マイクロメータを超えてたわんでいる。したがって、力導入要素７２は、高さ方向Ｚに基層５に向かって明らかに移動する。
【００３７】
図５は、中空プロファイル７０の好ましい実施例を示す。実線は、力が作用していない状態の図５の中空プロファイル７０を示し、一方、点線は、力が力導入面７２１に作用している状態の中空プロファイル７０を示す。車輪１２の力に対応する前記力は、道路１に配置された中空プロファイル７０の上の中央に存在し、３１５ｍｍ×２００ｍｍの接地面１２０を有し、１２０ｋＮの力によって路面３に対して押し付けられる。中空プロファイル７０のたわみは、より良く説明するために、概略図では非常に誇張されている。中空プロファイル７０に配列された力センサ７７は、明確にするために省略されている。第２の空間の上部壁７３５は、破線両方向矢印によって示されたように、高さ方向Ｚに下部壁７３６の方向に５０マイクロメータ未満でたわんでいる。したがって、力導入要素７２は、高さ方向Ｚに対して、多かれ少なかれ同じ位置に留まる。
【００３８】
好ましい実施例において、前部壁７３３は内面に、長手方向Ｙに垂直な方向に長方形の横断面を有し、高さ方向Ｚに相互に間隔を置いて配置された、少なくとも２つの棚状の突起７４０、７４０’を含む。棚状の突起７４０、７４０’は、中空刳り形７３９から高さ方向Ｚに間隔を置いて配置される。最大で１つの棚状の突起７４０、７４０が、下部壁７３６の内面に接してもよい。それらの間に、棚状の突起７４０、７４０’が、高さ方向Ｚ及び幅方向Ｘに形成された溝８を形成する。好ましい実施例において、後部壁７３４の内面は、前部壁７３３の内面上の棚状の突起７４０、７４０’に対して鏡面対称方式で形成された、少なくとも２つの棚状の突起７４０’’、７４０’’’を含む。ここでは、対称面は、長手方向Ｙ及び高さ方向Ｚによって画定される。前部壁７３３の内面の棚状の突起７４０は、前部案内要素７５１を形成する。後部壁７３４の内面の棚状の突起７４０から７４０’’’は、後部案内要素７５２を形成する。板状要素、たとえば回路基板を案内要素７５１、７５２に挿入することができ、この板状要素は、幅方向Ｘに案内要素７５１、７５２によって両側で支持される。
【００３９】
欧州特許第０６５４６５４（Ａ１）号から知られるＷＩＭセンサ７とは対照的に、好ましい実施例において、ＷＩＭセンサ７用の第２のキャビティ７３８を有する中空プロファイル７０を使用し、外力が力導入要素７２に作用する場合、主力伝達経路中の力センサ７７に作用する力の構成要素は、ほんのわずか変化する。欧州特許第０６５４６５４（Ａ１）号から知られるＷＩＭセンサ７の力センサ７７に作用する力の構成要素と比較すると、力センサ７７に作用する力の構成要素の１％未満の変化が、わずかな変化によって表される。
【００４０】
力がＷＩＭセンサに作用する場合、ＷＩＭセンサ７の力導入要素７２は、力の方向に移動する。この理由から、高さ方向Ｚに変形可能な固着要素７３は不都合な効果を被り、ＷＩＭセンサ７によって検出された力を歪める。道路１上の車輪１２の接地面１２０は、走行方向にＷＩＭセンサ７の幅よりも広いので、車輪１２は、力導入要素７２が路面３に沈み込むとき、周囲の路面によって支持される。車輪１２は、移動された力導入フランジを任意の可能な距離にわたって追うことはできないので、これにより、力導入要素７２に作用する力は削減される。
【００４１】
したがって、できるだけ堅い基層５と共に、高さ方向ＺにおけるＷＩＭセンサ７の少なくとも５００ＭＰａ／ｍｍの領域正規化剛性が、路面３に作用する力を正しく測定するためにきわめて重要である。
【００４２】
ＷＩＭセンサ７で使用される場合、中空プロファイル７０は、金属又は金属合金などの導電性材料で製作するのが有利である。これにより、力センサ７７及びＷＩＭ電子装置７４といった、第１のキャビティ７１１及び第２のキャビティ７３８に配置された要素が、一体的に形成された中空プロファイル７０のために、均一の電位によって囲まれているという利点がある。表面層４及び基層５は、広い面積にわたって相互に接触しているので、この電位は地表電位である。中空プロファイル７０は接地されているので、第１のキャビティ７１１及び第２のキャビティ７３８内に配列された要素は、電磁波から遮蔽され、それにより、力センサ信号及びＷＩＭ電子装置７４の電磁波妨害を回避する。中空プロファイル７０の接地は、中空プロファイル７０に摩擦的又は材料的に連結する導電体を介して達成される。連結は、第１のキャビティ内、又は第２のキャビティ内、又は中空プロファイルの外面で行われる。
【００４３】
好ましい実施例において、第１のキャビティ及び第２のキャビティは、少なくとも１つの経路で相互に連結されている。
【００４４】
ＷＩＭセンサ７で使用するために、中空プロファイル７０は、図７に示すように、長手方向Ｙに対して第１の端部でカバー７８によって閉じられているのが有利である。ＷＩＭセンサ７で使用するために、中空プロファイル７０は、長手方向Ｙに対して第２の端部でカバー７８によって閉じられているのが有利である。カバー７８は、第１のキャビティ７１１及び第２のキャビティ７３８の内部空間を覆う。
【００４５】
長手方向Ｙにおいて、カバー７８は、長手方向Ｙに対して中空プロファイル７０の長さに最大５ｍｍ寄与する。そのため、ＷＩＭセンサ７は、長手方向Ｙに対して中空プロファイル７０よりも最大で１０ｍｍ長くなる。表面層４内の連続的な溝８の内部で、長手方向Ｙに対して、互いの端部が隣接し相互に境を接して配置された２つのＷＩＭセンサ７の場合、中空プロファイル７０の外側端部に配置された力センサ７７間の距離は、２００ｍｍ未満である。ＷＩＭセンサ７の隣接した端部の上に端部を隣接させた状態で並んで配置されたこれらのＷＩＭセンサ７を横断する車輪は、ＷＩＭセンサ７によって検出することができる。これにより、図６に示すように、多車線道路は複数の隣接するＷＩＭセンサ７と交差することができるという利点がある。連続的な溝８は、道路１の複数の車線を通って延びることができ、溝８内のＷＩＭセンサ７は、溝８内で端部を相互に接して並んで配置することができる。道路１に作用する力は、溝８の全長にわたって中断することなく連続的に、溝８に沿った任意の位置で検出することができる。したがって、ＷＩＭセンサ７により、指定された車線を走行しない車両１０の車輪を正確に検出し、地面反力を測定することが可能である。
【００４６】
カバー７８は、外周の封止要素７９を含む。第１のキャビティ７１１及び第２のキャビティ７３８は、カバー７８によって密封して封止される。一実施例において、封止要素７９は、中空プロファイル７０とカバー７８の間の摩擦的連結部に配置された、プラスチック又は金属でできたシールである。別の実施例において、封止要素７９は、カバー７８と中空プロファイル７０の材料連結部、たとえば接着剤、樹脂、はんだ付け接続、又は溶接接続によって提供される。これにより、ＷＩＭ電子装置７４及び力センサ７７が、湿気、液体、ガス、ほこり、及び他の粒子といった外部の状態から保護されるという利点がある。
【００４７】
一実施例において、第２のキャビティ７３８は、図７に示すように電気エネルギ貯蔵装置７４１を含む。
【００４８】
ＷＩＭセンサ７の一実施例において、少なくとも１つのカバー７８は、６．７６５ＭＨｚと２４６ＧＨｚの間の産業科学医療（ＩＳＭ：ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ，ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  ａｎｄ  ｍｅｄｉｃａｌ）用バンド内の周波数を有する電磁波のうちの少なくとも１つの周波数を通過させる。通過させるとは、最高で５０％までの電波の強度の減衰を意味する。この実施例において、図７に示すように、データ信号の無線送信のための無線ユニット７４３は、第２のキャビティ７３８内に配置され、そのデータ信号は、力センサ７７によって検出された力信号の評価又は変換から生じる。これにより、カバー７８は、ケーブルブッシングを含まないという利点を有し、これにより、中空プロファイル７０の密閉封止をはるかに容易に、より安価に行うことができる。
【００４９】
別の実施例において、少なくとも１つのカバー７８は、１０ｋＨｚと５ＭＨｚの間の電磁波のうちの少なくとも１つの周波数の電磁波を通過させ、図７に示すように、第２のキャビティ７３８は、電気エネルギの無線送信のための送信ユニット７４２を含む。
【符号の説明】
【００５０】
１  道路
３  路面
４  表面層
５  基層
６  グラウト
７  ＷＩＭセンサ
８  溝
１０  車両
１１  轍
１２  車輪
７０  プロファイル
７１  管状要素
７２  力導入要素
７３  固着要素
７４  棚状の突起
７５  連結部
７７  力センサ
７８  カバー
７９  封止要素
８０  Ｕ字型プロファイル要素
９０  力線
１２０  接地面
７１１  第１のキャビティ
７２１  力導入面
７３３  前部壁
７３４  後部壁
７３５  上部壁
７３６  下部壁
７３７  部固着面
７３８  第２のキャビティ
７３９  中空刳り形
７４０、７０４’、７４０’’、７４０’’’   棚状の突起
７４１  貯蔵装置
７４２  送信ユニット
７４３  無線ユニット
７５１  案内要素
７５２  後部案内要素
Ｗ  路面方向
Ｘ  幅方向
Ｙ  長手方向
Ｚ  高さ方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【外国語明細書】
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