DE2263145C3

DE2263145C3 - Meßaufnehmer für Rad- oder Achslasten von Straßenfahrzeugen

Info

Publication number: DE2263145C3
Application number: DE19722263145
Authority: DE
Inventors: Knud Dipl.-Ing. 7500 Karlsruhe Overlach
Original assignee: Individual
Current assignee: Dr-Ing Ludwig Pietzsch & Co 7505 Ettlingen GmbH
Priority date: 1972-12-22
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1978-04-06
Also published as: DE2263145A1; DE2263145B2

Description

Die Erfindung betrifft einen Meßaufnehmer für Radoder Achslasten von Straßenfahrzeugen mit einer an der Oberfläche der Straße anzuordnenden Meßplatte, die an ihrer Unterseite in zwei geschwächten Plattenbe= reichen je eine bei in Betriebsstellung befindlicher Meßplatte quer zur Fahrtrichtung verlaufende Reihe von Dehnungsmeßstreifen aufweist.

Bei einem bekannten Meßaufnehmer dieser Gattung (DE-OS 19 52 355) sind die geschwächten Plattenbereiche von Nuten gebildet, auf deren Grund die Dehnungsmeßstreifen aufgeklebt sind. Am Grund der Nuten tritt konstruktionsbedingt bei Belastung des Meßaufnehmers keine sehr große Spannung auf, so daß der mit dem bekannten Meßaufnehmer erzielbare Meßeffekt vergleichsweise gering ist und beträchtlich verstärkt werden muß.

Die Dehnungsmeßstreifen sind mit einem flexibien Kunststoff abgedeckt. Der dadurch erzielbare Schutz ist insbesondere bei mechanischer Beanspruchung, mit der im Betrieb gerechnet werden muß, nicht ausrechend.

iu Der die Abdeckung bildende Kunststoff ist zudem unmittelbar den stark wechselnden Umgebungseinflüssen ausgesetzt, die zu einem Nachlassen der Schutzwirkung aufgrund beschleunigter Alterung führen. Ein Schutz gegen Überlastung der Dehnungsmeß btreifen ist nicht vorgesehen. Die Dehnungsmeßstreifen müssen daher bei dem bekannten Meßaufnehmer mit einer großen Sicherheitsreserve ausgelegt sein, was die

Meßempfindlichkeit und -genauigkeit beeinträchtigt Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen

jo Meßaufnehmer der eingangs genannten Art zu verbessern, insbesondere so auszugestalten, daß ein größerer Meßeftekt bei gleichzeitiger Sicherung gegen Überlastung und verbessertem Schutz der Dehnungsmeßstreifen erzielt ist

Zur Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die geschwächten Plattenbereiche über Hohlkehlen in den dazwischenliegenden, steif gestalteten Plattenbereich übergehen, daß die Dehnungsmeßstreifen in den Hohlkehlen angeordnet sind und daß die

Meßplatte rings um ihren Rand abdichtend von einer Unterplatte unterstützt ist, welche von dem steifen Plattenbereich einen auf die zulässige Grenzbelastung

der Dehnungsmeßstreifen abgestimmten Abstand hat.

Die Erfindung nutzt zur Erzielung eines größeren

Meßeffektes die Tatsache aus, daß in Hohlkehlen durch die Kerbspannung bedingte Spannungsüberhöhungen und damit auch erhöhte Verformungen auftreten. Dies führt zu einem bis zum Mehrfachen erhöhten Meßetfekt gegenüber einer Anordnung, bei der die Dehnungsmeß streifen auf einer ebenen Fläche angeordnet sind, wie es bei dem bekannten Meßaufnehmer der Fall ist Bei einer außergewöhnlich großen Last schlägt die Meßplatte mit ihrem steifen Bereich an der sie abstützenden Unterplalte an. Hierdurch ist eine Überlastsicherung geschaffen, welche es erlaubt, die Dehnungsmeßstreifen ohne große Sicherheitsreserve auszulegen und deshalb ihren Meßbereich weitgehend auszunutzen. Schließlich sind alle Dehnungsmeßstreifen aufgrund ihres dichten Einschlusses zwischen Meßplatte und Unterplatte vor frühzeitigem Ausfall aufgrund extremer Umweltbedingungen geschützt.

Besonders zweckmäßig ist eine Ausführung der Erfindung, bei der die Oberseite der Meßplatte von einer auf der lose an der Unterplatte abgestützten Meßplatte aufliegenden und die Dichtung zwischen Meßplatte und Unterplatte überlappenden, dünnwandigen Abdeckplatte abgedeckt ist, die an der Unterplatte befestigt ist. Die Abdeckplatte schützt nicht nur die Dichtung zwischen Meßplatte und Unterplatte vor Eindringen von Schmutz und Wasser, sondern verhindert ein Hin- und Herschieben der zweckmäßig lose auf der Unterplatte aufliegenden Meßplatte in seitlicher Richtung aufgrund von durch die Kraftfahrzeugräder in dieser Richtung ausgeübten Kräften. Ein loses Aufliegen

<«■ der Meßplatte auf der Unterplatte ist deshalb von Vorteil, weil die Meßplatte sich in reiner Biegung verformen kann, ohne daß sich Einspannkräfte überlagern, die bei einer Befestigung der Meßplatte an der

Unterplatte entstehen und einen schwieriger zu beherrschenden und zu erfassenden Beanspruchungsfall schaffen würden- Eine unverfälschte Übertragung der Reifen- oder Achslast auf die Meßplatte ist dadurch gewährleistet, daß die dünnwandige Abdeckplatte sich unter Last an die Oberfläche der Meßplatte anschmiegt.

Zweckmäßig ist die Breite des steifen Plattenbereiches gemessen zwischen den Hohlkehlen so groß wie die größten vorkommenden Latschlängen der über die Meßplatte fahrenden Kraftfahrzeugreifen.

Um von den Dehnungsmeßstreifen Schwingungen fernzuhalten, die besonders schädlich sind und ihre Lebensdauer bzw. diejenige der Klebeverbindung wesentlich verkürzen können, kann in den von der Meßplatte und von der Unterplatte geschlossenen Raum ein Dämpfungsmedium eingebracht sein.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Dehnungsmeßstreifen in jeder der beiden Reihen in Paaren mit je einem aktiven und einem passiven Dehnungsmeßstreifen angeordnet und in einer Brückenschaltung derart geschaltet sind, daß Temperaturunterschiede und unterschiedliche Querbiegungen in Längsrichtung der Meßplatte kompensiert werden.

Will man die Länge des Meßaufnehmers nicht so groß machen, daß sie ein Messen der Achslast, also aller Räder einer Kraftfahrzeugachse gleichzeitig, ermöglicht, oder will man in beiden Fahrtrichtungen gleichzeitig messen, so lassen sich mehrere Meßaufnehmer in Längsrichtung aneinanderlegen. Um hierbei unterschiedliche Empfindlichkeiten der einzelnen Meßaufnehmer ausgleichen zu können, sind in die Brückenschaltung zuschaltbare Widerstände vorgesehen.

Die Höhe eines ausgeführten Meßaufnehmers nach der Erfindung beträgt etwa 4 cm, so daß Einfräsungen dieser Tiefe in der Straße gemacht werden müssen, um die Oberseite des Meßaufnehmers mit der Straße bündig anordnen zu können.

Die genannte Höhe ist jedoch auch nicht so hoch, daß sie beim Überfahren mit reduzierter Geschwindigkeit ein störendes Hindernis darstellen würde. Es ist daher auch denkbar, den Meßaufnehmer nach der Erfindung ohne Verletzung der Straßenoberfläche einzusetzen.

Die Erfindung ist mit weiteren Einzelheiten im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläuter'.. Es zeigen

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Meßaufnehmer nachdei Erfindung;

F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie 11—11 in Fig. 1;

F i g. 3 einen vergrößerten Teilschnitt bei A in F i g. 1 mit einer Abwandlung;

Fig. 4 in einer Darstellung wie in Fig. 3 eine abgewandelte Ausführung des Meßaufnehmers;

Fig.5 eine Brückenschaltung für die Dehnungsmeßstreifen des Meßaufnehmers und

F i g. 6 eine abgewandelte Brückenschaltung.

In F i g. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 die Oberfläche einer Straße bezeichnet, auf der die Kraftfahrzeuge in Fahrtrichtung B fahren können. Die Straße enthält eine Ausfräsung 2, in die ein Meßaufnehmer 3 so eingelassen ist, daß er mit seiner Oberfläche bündig mit der Straßenoberfläche ist. Auf dem Meßaufnehmer 3 ist mit strichpunktierten Linien der Reifen 18 eines Kraftfahrzeuges angedeutet.

Der Meßaufnehmer 3 hat eine Meßplatte 4, die einen steifen mittleren bereich 5 und zwei geschwächte Randbereiche 6 aufweist Der steife Bereich 5 geht in die geschwächten Bereiche ft über ausgerundete Hohlkeh

τ,ο

len 7 über, die sich parallel zueinander über die ganze Länge der Meßplatte 4 erstrecken. In die Hohlkehlen sind in gleichmäßigen Abständen Paare von Dehnungsmeßstreifen 8, 9 geklebt, von denen einer 8 in der aktiven Meßrichtung zum Erfassen der Durchbiegung in Längsrichtung der Straße und der andere 9 in der passiven Längsrichtung zum Erfassen der Durchbiegung in Querrichtung der Straße, d. h. in Längsrichtung des Meßaufnehmers, angeordnet ist.

Die geschwächten Bereiche 6 der Meßplatte 4 liegen mit ihren beiden Rändern auf Stützflächen 10 auf, welche an einer Unterplatte 11 ausgebildet sind, die ihrerseits im Grund der Einfräsung 2 liegt. In einem ringsumlaufenden Freiraum zwischen der Unterplatte

11 und den geschwächten Bereichen 6 ist eine Dichtung

12 aufgenommen. Die Meßplatte 4 und die Dichtung 12 werden durch eine mit der Unterplatt.e 11 verschraubte Abdeckplatte 13, 13' gegen die Stützflächen 10 der Unterplatte 11 gedrücktgehalten. Die Abdeckplatte 13, 13' nach F i g. 1 und 3 ist an der Unterseite 11 befestigt, z.B. mittels einer Klebeverbindung \in Fig. 1 bei 14') oder einer Schraubverbindung. Die Abdeckplatte liegt auf der Oberseite der Meßplatte 4 auf, hält seitliche Komponenten der Radlast von der Meßplatte 4 fern und schützt die Dichtung 12 zwischen Meßplatte 4 und Unterp'atte 11 vor Eindringen von Schmutz und Wasser. Besonders gut ist dieser Schutz bei der Ausführung der Abdeckplatte nach F i g. 3, die einen um den hochragenden Rand der Unterplatte 11 umgebördelten Rand 14 aufweist. Dies ist der einzige Unterschied zu der Ausführung nach Fig. 1, wo die Abdeckplatte 13 bis zum Rand der Unterplatte 11 ragt. Der Abstand a zwischen der Unterseite 5+ des steifen Bereiches der Meßplatte 4 und der darunterliegenden Oberseite H⁺ der Unterplatte 11 ist auf die zulässige Grenzbelastung der Dehnungsmeßstreifen 8, 9 abgestimmt. Wenn diese Grenzbelastung erreicht wird, legt sich die Fläche 5+ gegen die Fläche 11 + und verhindert eine weitere, die Dehnungsmeßstreifen 8, 9 unzulässig beanspruchende Durchbiegung der Meßplatte 4.

Die Ausbildung nach F i g. 4 unterscheidet sich von derjenigen nach den Fig. 1 bis 3 dadurch, daß die Meßplatte 4' und die Dichtung 12' nicht durch ein zusammenhängendes Abdeckblech abgedeckt sind. Vielmehr sind sowohl die Platte wie auch die S-förmig ausgebildete Dichtung 12' durch um die Anordnung umlaufende Leisten niedergehalten, von denen eine in F i g. 4 gezeichnet und mit der Bezugszahl 15 bezeichnet ist. Die Leiste ist mittels Schrauben 16 an der Unterplatte 11' befestigt. Im übrigen stimmt die Ausführung nach F i ». 4 mit derjenigen nach den F i g. 1 bis 3 überein.

F i g. 5 zeigt eine Brückenschaltung, in der zwei in den Hohlkehlen 7 gegenüberliegende Gruppen von aktiven und passiven Dehnungsmeßstreifen 8, 9 eingeschaltet sind. Alle jeweils gegenüberliegenden Paare können in dieser Weise geschaltet sein. Aus den jeweils erhaltenen Ausgangssignalen U kann ein gemeinsames Ausgangssignal gebildet werHen.

Es können aber auch gemäß F i g. 6 jeweils die aktiven und passiven Dehnungsmeßstreifen in Reihe in jeweils einen Brückenzweig geschaltet sein. Das Ausgangssignal U' ist dann repräsentativ für den gesamten Meßaufnehmer.

Die anhand der Fig. 5 und 6 beschriebenen Schaltungen sind nur Beispiele für mögliche Schaltungen. Maßgebend ist, daß die Dehnungsmeßstreifen so geschaltet werden, daß unterschiedliche Ouerbiegun-

gen, die beispielsweise durch unsymmetrisches Überfahren des MeBaufnehmers erzeugt werden können, und Temperaturunterschiede sowie sonstige Fremdeinflüsse kompensiert werden.

Um Schwingungen von den DehnungsmeUsireifen 8, ■, 9 fernzuhalten, kann der zwischen der Meßplatte 4 bzw. 4' und der Unterplatte Il bzw. tV eingeschlossene Raum 17,17' mit einem Dämpfungsmediiim gefüllt sein.

Der Meßaufnehmer nach der Erfindung wird von Kraftfahrzeugen beispielsweise in Richtung B oder in ,. entgegengesetzter Richtung überfahren. Dabei nimmt die Dehnung kontinuierlich zu, bis der Kraftfahrzeugreifen vollständig sich über dem steifen Bereich befindet, wie es mit der strichpunktierten Linie 18 in F i g. I angedeutet ist. An dieser Stelle ist der Meßeffekt am ,; größten. Damit auch die größten vorkommenden Latschlängen erfaßt werden körnen, ist der steife Bereich 5 der Meßplatte 4 mindestens ebenso groß wie diese ausgebildet. Zweck dieser fviaunahme ist, daß unabhängig von der Latschlänge bei gleichem Gewicht möglichst ein gleiches Meßsignal erzeugt wird.

Ein Maß für die Radlast ist die mittels der Dehnungsmeßstreifen 8, 9 erfaßte Dehnungsänderung der Meßplatte 4 in unbeanspruchtem und in maximal beanspruchtem Zustand. Das von den Dehnungsmeß- .< streifen abgegebene Meßsignal ist in üblicher Weise anzeigbar oder speicherbar

Für die Dimensionierung der Meßplatte 4 ist eine genaue Ausrundung der Hohlkehlen 7 wichtig, wci hierdurch das Maß der Spannungsüberhöhung aufgrünt Kerbwirkung festgelegt wird. Wichtig ist auch, daß dei miniere Bereich 5 der Meßplatte 4 mit einer erheblich größeren Steifigkeit ausgeführt ist als die geschwächter Bereiche 6, die als Auflager dienen. Zweck diesel Maßnahme ist, daß Quer- und Längsverformungen irr mittleren Bereich weitgehend ausgeschaltet werden.

Die Meßplatte 4 und die Unterplatte 11 können ohne großen Aufwand in sehr engen Maßtoleranzen gearbei tet werden. Die Unterschiede in den Meßeigenschafter sind daher bei einer Serie von Meßaufnehmern sehi gering. Meßaufnehmer einer Serie, die in Längsrichtung aneinander gefügt werden, um Achslasten oder alle übei eine Straße fahrenden Fahrzeuge zu messen, versprc c'nen deshalb etwa gleiche fvieSeigcnscnaften.

Zum Ausgleich eventuell doch vorhandener Unter schiede in den Empfindlichkeiten zwischen Meßplattei und Dehnungsmeßstreifen können in die Meßbrücker einschaltbare Widerstände vorgesehen sein. Ein Nach arbeiten der Meßaufnehmer zum Ausgleich solchei Unterschiede ist daher in keinem Fall erforderlich.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Meßaufnehmer für Rad- oder Achslasten von Straßenfahrzeugen mit einer an der Oberfläche der Straße anzuordnenden Meßplatte, die an ihrer Unterseite in zwei geschwächten Plattenbereichen je eine bei in Betriebsstellung befindlicher Meßplatte quer zur Fahrtrichtung verlaufende Reihe von Dehnungsmeßstreifen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die geschwächten Plattenbereiche (6) über Hohlkehlen (7) in den dazwischenliegenden, steif gestalteten Plattenbereich (5) übergehen, daß die Dehnungsmeßstreifen (8, 9) in den Hohlkehlen angeordnet sind und daß die Meßplatte (4; 4') rings um ihren Rand abdichtend von einer Unterplatte (11; 11') unterstützt ist, welche von dem steifen Plattenbereich (5) einen auf die zulässige Grenzbelastung der Dehnungsmeßstreifen abgestimmten Abstand (a) hat

2. Meßaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des steifen Plattenbereiches (5), gemessen zwischen den Hohlkehlen (7), so groß wie die größten vorkommenden Latschlängen der über den Meßaufnehmer (3) fahrenden Kraftfahrzeugreifen (18) ist.

3. Meßaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den von der Meßplatte (4; 4') und der Unterplatte (11; 11') umschlossenen Raum (17; 17') ein Dämpfungsmedium eingebracht ist.

4. Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 2 bis

3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsmeßstreifen (8, 9) in jeder d~r beid* j Reihen in Paaren mit je einem aktiven und einem passiven Dehnungsmeßstreifen angeordnet und in e;-ver Brückenschaltung derart geschaltet sind, daß Temperaturunterschiede und unterschiedliche Querbiegungen in Längsrichtung der Meßplatte (4; 4') kompensiert werden.

5. Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis

4, dadurch gekennzeichnet, daß in die Brückenschal· tung zuschaltbare Widerstände vorgesehen sind, um bei der Anordnung mehrerer Meßaufnehmer hintereinander unterschiedliche Empfindlichkeiten ausgleichen zu können.

6. Meßaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis

5, dadurch gekennzeichnet, daß seine Oberseite von einer auf der iose an der Unterplatte abgestützten Meßplatte (4; 4') aufliegenden und die Dichtung (12; 12') zwischen Meßplatte (4; 4') und Unterplatte (11; 11') überlappenden, dünnwandigen Abdeckplatte (13; 13') abgedeckt ist, die an der Unterplatte befestigt ist.