JPS6220108Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は有料道路における通行車両の軸数を計
測するセンサーである踏板装置に関するものであ
る。

有料道路においては大型車や普通車等の車種別
に通行料金の異なる場合が多い。一方、近時にお
いては有料道路の料金収受業務の完全無人化を図
る傾向があり、このような無人化システムにおい
ては車種判別を正確に行なう必要がある。従来の
システムでは光学センサにより車体の検出を行な
うと共に路面に敷設した車軸数検出のためのスイ
ツチである踏板によりタイヤの踏圧を受けた回数
を検出して車軸数が二軸であるか三軸以上である
かを検知して大型車か普通車以下の車両であるか
を検出する。

第１図は参考のため有料道路において踏板の利
用されている一例を示す。図は料金所の斜視図で
あり、１は料金所のアイランド、２は車両であ
り、この車両２は図示矢印の方向から進入する。
車線の入口近辺にはこの車線の両側に車両を一台
ずつ弁別するための光学センサの投光部３及び受
光部４が互いに対峙するように配設されてあり、
投光部３より受光部４に向けて照射されている光
ビームを車線を走行して来る車両が遮断すること
によつて車両を一台ずつ分離弁別する。この光ビ
ームの光軸の直下には車線の幅員いつぱいに踏板
５が路面に埋設された状態で敷設してある。この
踏板５はスイツチ体をゴムでモールドしたもので
通過車両の車輪で踏圧されてスイツチ部分が閉路
することにより車輪の検出を行ない、前記光ビー
ム遮断中に踏板５が検出する回数から車軸数を計
数する。６はアイランド１に設けられた自動料金
収受機であり、前述の車軸数に基づいて決定され
る通行料金が例えば自動料金収受機６の表示器７
に表示され、ドライバーはこれに見合う料金を自
動料金収受機６のホツパ８に投入することによ
り、この自動料金収受機６はこれを自動的にチエ
ツクして料金所の出口側に設けてある遮断機９を
開放する。車両の通過は遮断機９近傍の路面に敷
設したループコイル式の車両検出器１０により検
出して遮断機９を閉じる。

第２図は従来使用している踏板５の断面構造を
示している。１１は路面、１２は踏板５の本体で
あり、全体はゴムでモールドされており、通常路
面１１と同一高さになるよう埋設されている。１
３は前記本体１２の底部に設けられた補強用の鉄
板、S₁，〜，S₄は車両の進行方向に沿つて並べら
れた接点体であり、本体１２の空胴部に挿入され
ていて、車輪の踏圧を受けた本体１２が押しつぶ
される状態となつたとき、その部分の接点体が閉
路する構成となつている。

接点S₁，〜S₄の構造は第３図に示す如きであ
り、本体１２の矩形状の空胴部１４の上下に電極
用金属板Sa，Sbを対峙させた状態で設けて構成
してある。

ところで、上記踏板５は車両が通行するとその
圧力Ｐは車輪の進行方向にやや流れる方向に加わ
るため、本体１２の空胴部１４は斜めに押しつぶ
されるような状態となるから電極用金属板Sa，
Sbは例えば第４図に示す如く互いに摺接しなが
ら接触し車両の通過を検知する。従つて、従来の
踏板は本体１４が踏圧による変形を受けることに
より動作される関係で第４図のＡ−Ａ断面に応力
の集中を生じ耐久性を決定付ける要因となる。そ
こでこれを補強すれば今度は動作感度が鈍くなつ
てしまう。

また、車輪通過時の動荷重は第４図に示す如
く、進行方向に流れるため、電極用金属板Sa，
Sbの接触時、これら電極用金属板Sa，Sb同士が
摺接することとなり、摩擦が生じて摩擦粉を生ず
る。摩擦粉が増加すると電極用金属板Sa，Sb間
に短絡事故が生じ、誤検出が生ずることになる。

尚、ここで、第２図に示すように複数の接点体
S₁，〜S₄を車両の進行方向に沿つて並設している
のは車輪の前後進を判別するためで、第５図の接
点体の動作タイミングチヤートに示すように接点
体S₁→S₂→S₃→S₄と順序良く閉成された場合には
前進と判別し、その逆の場合を後進と判別するた
めである。

本考案は上記事情に鑑みて成されたもので車両
通行路にその巾方向に沿つて埋設され、通行車両
の車輪の踏圧により、同車両の車軸数を計測する
踏板装置において、通行路の巾方向に延び、圧力
を受けると抵抗値が変化する導電ゴムと、同導電
ゴム下面に導電性接着剤にて貼着されたコモン用
電極板と、該導電ゴム上面にその巾方向に所定間
隔離して導電性接着剤にて貼着された小幅で上記
導電ゴムの長手方向に沿つて延びる複数の電極
と、同各電極と上記コモン用電極板とを接続する
配線中に夫々設けた導通検知部材とを有してお
り、上記導電ゴム、コモン用電極板、各電極は、
その周囲を覆うようにゴムでモールドして構成す
るものであり、車輪踏圧を検出するセンサーとし
て導電ゴムを用いると共にこの導電ゴムの下面に
コモン用電極板を導電性接着剤にて接着し、ま
た、導電ゴムの上面にその巾方向に所定間隔離し
て小幅で上記導電ゴムの長手方向に沿つて延びる
複数の電極を導電性接着剤にて接着して設けるこ
とにより車輪踏圧を検出する検出部を無接点構造
化し、これによつて該検出部における導電性ゴム
と電極との摩擦をともなう接触が生じないように
して長寿命化を図り、また、応力集中変形による
耐久性劣化を防止できるようにした踏板装置を提
供することを目的とする。

以下、本考案の一実施例について第６図〜第８
図を参照しながら説明する。

本考案は従来のスイツチ体を導電ゴムにより構
成した点及びこれによりスイツチ体の踏圧による
変位（歪）を極めて小さく抑え高耐久構造にし且
つ簡易なる構造とした点に特徴がある。

ここで、導電ゴムとは圧力の刺激に対して電気
抵抗が変化するトランスジユーサであり、その抵
抗変化の大きさは圧力の大きさに応じて絶縁状態
（数10MΩ）から導通状態（数10Ω）まで急激に
変化するスイツチング機能を持つた感圧抵抗体で
ある。

例えば日本合成ゴム(株)の導電ゴムは無加圧時抵
抗10^-8Ω−cm、導通時抵抗10^-2Ω−cm以下の特性
を有している。また、加圧された部分のみが導通
する性質がある。ゴムとしての性質は通常のゴム
と変りなく、一例を挙げると硬度70、密度3.3
ｇ／cm³、引張強さ15Kg／cm²、伸び200％である。
動作圧力は種類によつて多少異なるが押圧0.1〜
３Kg／cm²で導通状態となる。

第６図は導電ゴムを圧力スイツチとして利用す
る場合の一例を示している。図においてPCRは
導電ゴムでＰ（＋）及びＰ（−）はこの導電ゴム
PCRの上面及び下面に設けた電極である。Ｅは
直流電源、ｒは可変抵抗、PCはフオトカプラー
である。このフオトカプラーPCの発光ダイオー
ドＤは前記可変抵抗ｒ及び直流電源Ｅの直列回路
を介して前記電極Ｐ（＋），Ｐ（−）に接続さ
れ、導電ゴムPCRの上面側の電極Ｐ（＋）に踏
圧を受けて導電ゴムPCRが導通状態となつた
際、電極Ｐ（＋），Ｐ（−）間が短絡され直流電
源Ｅの電流が発光ダイオードＤを流れて点灯し、
フオトカプラーPCの受光トランジスタTrがオン
状態となつて圧力スイツチとして動作する。可変
抵抗ｒは発光ダイオードＤに流す電流の調整抵抗
であり、T₁，T₂は受光トランジスタTrのコレク
タ及びエミツタ端子である。

第７図は上記構成の圧力スイツチを踏板として
利用する場合の原理図である。図において、
PCRは前述の導電ゴム、P₀はこの導電ゴムPCR
の下面に導電性接着剤にて貼着されたコモン用の
電極板、P₁，〜P₄は導電ゴムPCRの上面に適宜
なる間隔を置いて導電性接着剤にて貼着された小
幅の電極であり、この電極P₁，P₄は各々の位置に
おける導電ゴムPCRの踏圧状態を検出するもの
である。Ｅは直流電源、PC₁，〜PC₄は前述同様
のフオトカプラーであり、これらフオトカプラー
PC₁，〜PC₄は前記電極P₁，〜P₄に一つずつ対応
させると共にそのフオトカプラーの発光ダイオー
ドの一端を電極に接続してある。また発光ダイオ
ードの他端はそれぞれ可変抵抗r₁，〜r₄を介して
前記直流電源Ｅの正極側に接続してあり、また、
直流電源Ｅの負極側は前記コモン用電極板P₀に接
続してある。

第８図は圧力スイツチの圧力センサー部分即
ち、導電ゴムPCRとその電極P₁，〜P₄，P₀より
成る部分の踏板として構成する場合の断面構造を
示す。図中P₀は補強板を兼ねたコモン用電極板、
PCRは導電ゴム、P₁，〜P₄は電極であり、これ
らは第７図の場合と全く同様の配置関係にある。
そして、これらの周囲を覆うようにゴムでモール
ドする。

次に上記構成の本装置の作用について説明す
る。第８図に示す圧力センサー部分はかかる断面
を持つ長方形のもので、この圧力センサーをその
長手方向を車線の幅員方向に向けて路面に敷設す
る。そして、圧力センサー上を車両が通過すると
その車輪の通過部分が踏圧を受け、その部分の導
電ゴムの抵抗値が低下する。すると圧力センサー
のその部分の電極とコモン用電極板P₀間は導通状
態になる。コモン用電極板P₀は直流電源Ｅの負極
側に、また、直流電源Ｅの正極側はそれぞれ可変
抵抗を介してフオトカプラーPC₁，〜PC₄に、ま
た、フオトカプラーPC₁，〜PC₄は各々対応する
圧力センサーの電極P₁，〜P₄に接続されているか
ら、導通状態となつた電極に接続されているフオ
トカプラーはその発光ダイオードＤが点灯して受
光トランジスタTrをオンさせ、そのコレクタ及
びエミツタ端子T₁，T₂を導通させる。従つて、
各フオトカプラーのT₁，T₂より信号を得れば圧
力センサーのどの位置が踏圧を受けたが識別で
き、車が通過すればその進行方向によりPC₁→
PC₂→PC₃→PC₄またはその逆のいずれかの順で
信号が得られ従来と全く同様の検出が行なえる。

また、本装置では圧力センサーは圧力により抵
抗値の急変する導電ゴムを用い、その抵抗値変化
をスイツチング作用として利用しているので、無
接点化されており、従来のような摩擦接触による
電極の摩擦粉の発生とこれによる短絡事故等の耐
久劣化が生じない他、導電ゴムの変形の程度が小
さいことから第４図で説明したような応力集中等
による材料の疲労が少なくなり高耐久構造とな
る。更に圧力センサーのコモン用電極板が補強用
基板として兼用出来ること並びに圧力センサーの
電極間のストロークを必要としないことなどによ
り薄形構造となり、軽量で据付条件も大幅に改善
でき、また従来に比べて構造も簡単となり部品点
数も少なくなつて組立工数の節減等コストダウン
を図ることができる。

また、圧力センサーは無接点スイツチであるの
で、火花の放電もなく、これによる電極の劣化も
ない等、従来に比べて遥かに高耐久性となる。

このように本考案は車両通行路にその巾方向に
沿つて埋設され、通行車両の車輪の踏圧により、
同車両の車軸数を計測する踏板装置において、通
行路の巾方向に延び、圧力を受けると抵抗値が変
化する導電ゴムと、同導電ゴム下面に導電性接着
剤にて貼着されたコモン用電極板と、該導電ゴム
上面にその巾方向に所定間隔離して導電性接着剤
にて貼着された小幅で上記導電ゴムの長手方向に
沿つて延びる複数の電極と、同各電極と上記コモ
ン用電極板とを接続する配線中に夫々設けた導通
検知部材とを有しており、上記導電ゴム、コモン
用電極板、各電極は、その周囲を覆うようにゴム
でモールドして構成したものであり、車輪踏圧を
検出するセンサーとして導電ゴムを用いると共に
この導電ゴムの下面にコモン用電極板を導電性接
着剤にて接着し、また、導電ゴムの上面にその巾
方向に所定間隔離して小幅で上記導電ゴムの長手
方向に沿つて延びる複数の電極を導電性接着剤に
て接着して設け、且つこれらをゴムでモールドし
たことにより車輪踏圧を検出する検出部を無接点
構造化したので、これにより該検出部における導
電性ゴムと電極との摩擦をともなう接触が生じな
くなり、従つて長寿命化を図ることができるよう
になり、また、応力集中変形による耐久性劣化を
防止できるようになる他、通行車両の車輪踏圧に
より変化する導電ゴム１の抵抗値変化を該車輪踏
圧を受ける位置の電極に接続された例えばフオト
カプラー等による導電検知部材に与えて検知させ
るようにしたので、導電検知部材の状態から車両
の車軸検出を行なうことができる等摩擦等による
接点の劣化や、機械的変形を最小限にに抑えるこ
とができて耐久性や信頼性を著しく向上でき、且
つ、構造が簡単になる等の優れた特徴を有する踏
板装置を提供することができる。

尚、本考案は上記し且つ図面に示す実施例に限
定することなくその要旨を変更しない範囲内で適
宜変形して実施し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は有料道路における無人化システムの料
金所の概略的な構成を説明するための斜視図、第
２図は従来の踏板の構造を示す断面図、第３図は
踏板の接点体の構成を示す断面図、第４図はその
検出動作時の状態を示す断面図、第５図は踏板の
各接点体の動作タイミングチヤート、第６図は本
考案の基本的な構成例を示す回路図、第７図は本
考案の原理を説明するための図、第８図は圧力セ
ンサーの構造を示す断面図である。 PCR……導電ゴム、P₁，〜P₄……電極、P₀…
…コモン用電極板、Ｅ……直流電源、PC，
PC₁，〜PC₄……フオトカプラー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 車両通行路にその巾方向に沿つて埋設され、通
   行車両の車輪の踏圧により、同車両の車軸数を計
   測する踏板装置において、通行路の巾方向に延
   び、圧力を受けると抵抗値が変化する導電ゴム
   と、同導電ゴム下面に導電性接着剤にて貼着され
   たコモン用電極板と、該導電ゴム上面にその巾方
   向に所定間隔離して導電性接着剤にて貼着された
   小幅で上記導電ゴムの長手方向に沿つて延びる複
   数の電極と、同各電極と上記コモン用電極板とを
   接続する配線中に夫々設けた導通検知部材とを有
   しており、上記導電ゴム、コモン用電極板、各電
   極は、その周囲を覆うようにゴムでモールドされ
   てなることを特徴とする踏板装置。