DE102011009822A1

DE102011009822A1 - Mobilkran mit aktiver Hinterachslenkung

Info

Publication number: DE102011009822A1
Application number: DE102011009822A
Authority: DE
Inventors: Bernd Stocker; Leonie Diesch
Original assignee: Liebherr Werk Ehingen GmbH
Current assignee: Liebherr Werk Ehingen GmbH
Priority date: 2011-01-31
Filing date: 2011-01-31
Publication date: 2012-08-02
Anticipated expiration: 2031-02-01
Also published as: DE102011009822B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Mobilkran mit einer aktiven Hinterachslenkung für mindestens eine gelenkte Hinterachse des Mobilkrans, wobei mindestens zwei unabhängig arbeitende hydraulische Lenkungssysteme vorgesehen sind und jedes Lenkungssystem wenigstens einen separaten hydraulischen Lenkkreis mit jeweils eigener hydraulischer Versorgungseinrichtung, wenigstens eine separate eigene elektronische Steuerung und wenigstens eine separate eigene elektrische Energieversorgung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Mobilkran mit einer aktiven Hinterachslenkung für mindestens eine gelenkte Hinterachse.
Nach heutigem Standard werden bei großen Kranen die hinteren Achsen nicht mehr über mechanische Lenkgestänge, sondern durch hydraulisch betriebene Lenkvorrichtungen gelenkt. Der Einsatz derartiger Lenkvorrichtungen bietet den Vorteil, dass diverse Lenkprogramme möglich oder zumindest einfacher umsetzbar sind. Darunter fallen beispielsweise der bekannte Hundegang oder das Wegfahren des Mobilkrans von Störkanten ohne Ausscheren.
Der üblicherweise durch das lange Lenkgestänge beanspruchte Bauraum wird aufgrund der Verwendung einer hydraulischen Lenkvorrichtung frei und kann alternativ verwendet werden. Insbesondere kann die hoch belastete Krafteinleitstelle vom Oberwagen in den Unterwagen optimal und ohne Rücksicht auf das Lenkgestänge gestaltet werden.
Dennoch ist auch bei derartigen Lenksystemen die Einhaltung der geforderten Sicherheitsstandards verpflichtend. Hierzu sind aus dem Stand der Technik bereits diverse Überlegungen bekannt.
In der EP 1 364 858 B1 wird ein Lenksystem gezeigt, das neben der Lenkpumpe (Versorgung des Lenksystems mit Hydraulikmitteln) noch eine Notlenkpumpe aufweist, die radgetrieben ausgeführt ist. Zwischen der Notlenkpumpe und den Lenkzylindern ist ein Mehrwegeventil vorgesehen, das im stromlosen Zustand geöffnet ist. Somit kann im stromlosen Zustand der Lenkzylinder von der Notlenkpumpe mit Hydrauliköl versorgt werden. Die Arbeitsreihenfolge der Lenkzylinder ist über die Wirkflächen im Lenkzylinder festgelegt.
In der EP 1 243 497 B1 sind zwei getrennte Hydraulikkreise vorgesehen. Zum einen der eigentliche Lenkkreislauf und zum anderen der Hydraulikkreislauf der hydraulischen Achsfederung. Die Lenkfunktion ist bei Ausfall des Lenkkreislaufs zumindest solange gewährleistet, bis die Achsen wieder auf Geradeausfahrt eingestellt sind.
In der DE 102 45 618 B4 ist demgegenüber vorgesehen, dass die Lenkpumpe von einer radgetriebenen Pumpe gebildet wird. Somit ist die Funktion der Lenkpumpe zumindest sichergestellt, solange sich das antreibende Rad dreht. Für den Fall eines Radstillstands kann der Hydraulikdruck vom Hydrauliksystem der vorderen Lenkachsen bereitgestellt werden.
Die von der Erfindung zu lösende Aufgabe ist auf das Bereitstellen einer aktiven Hinterachslenkung für einen Mobilkran gerichtet, die eine fehlersichere aktive Hinterachslenkung des Mobilkrans im Straßenverkehr gewährleistet und neben Erstfehlern auch eine Vielzahl von Zweitfehlern abfangen kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Mobilkran mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Demnach umfasst der Mobilkran mindestens zwei unabhängig arbeitende hydraulische Lenkungssysteme zur Lenkung mindestens einer gelenkten Hinterachse. Jedes der unabhängigen Lenkungssysteme umfasst wenigstens einen separaten hydraulischen Lenkkreis mit jeweils eigener hydraulischer Versorgungseinrichtung. Der Lenkkreis entspricht einem Hydraulikkreislauf, dessen Hydraulikkomponenten, wie beispielsweise ein Lenkzylinder, zum Ausführen der Lenkbewegung auf wenigstens eine gelenkte Hinterachse einwirken.
Ferner umfasst jedes unabhängig arbeitende hydraulische Lenkungssystem erfindungsgemäß wenigstens eine separate eigene elektronische Steuerungseinheit zur Steuerung des zugeordneten hydraulischen Lenkkreises. Weiterhin besitzt jedes Lenkungssystem wenigstens eine separate eigene elektrische Energieversorgung zur Bereitstellung des benötigten Energiebedarfs der elektronischen Steuerungs einheit.
Erfindungsgemäß wird bei dem Mobilkran zu einem ersten Lenkungssystem ein vollständig redundantes zweites Lenkungssystem hinzugefügt. Die Lenkung ist folglich durchgängig zweikreisig aufgebaut. Aufgrund der vollständigen Redundanz der Lenkungssysteme kann ein Erstfehler ohne Einschränkung des Kranbetriebs durch das fehlerfreie Lenkungssystem vollständig kompensiert werden. Vorzugsweise können Zweitfehler, insbesondere durch zusätzliche Redundanzen innerhalb der einzelnen Lenkungssysteme, zumindest teilweise abgefangen werden. Dies gewährleistet auch bei Zweitfehlern einen sicheren Abbremsvorgang bis hin zum Stillstand oder zu einem eingeschränkten Notbetrieb des Mobilkrans.
Jede Hinterachse des Mobilkrans ist vorzugsweise durch die mindestens zwei unabhängigen Lenkungssysteme unabhängig voneinander lenkbar. Jedes Lenkungssystem bzw. jeder Lenkkreis eines jeden Lenkungssystems weist zweckmäßig pro gelenkte Hinterachse jeweils genau einen Lenkzylinder auf. Jeder Lenkzylinder lenkt insbesondere genau eine Hinterachse.
Vorzugsweise ist wenigstens eine gelenkte Hinterachse des Mobilkrans wahlweise synchron oder asynchron durch wenigstens zwei Lenkungssysteme lenkbar. Bei schnellerer Straßenfahrt sind die Lenkkräfte verhältnismäßig klein und die verwendeten Hydraulikkomponenten innerhalb eines Lenkkreises können vergleichsweise klein dimensioniert werden. Allerdings muss dennoch gewährleistet werden, dass die Achsen auch im Stillstand oder bei sehr kleinen Geschwindigkeiten lenkbar bleiben. Folglich ist es zweckmäßig, dass bei der Straßenfahrt mit kleinen Lenkkräften stets nur ein oder nur ein Teil der Lenkungssysteme aktiv ist. Bei langsamer Fahrt, das heißt während des Baustellenbetriebs oder während der Ausführung spezieller Lenkprogramme sind zumindest zwei Lenkungssysteme parallel aktiv, die synchron für die Lenkung einer gelenkten Hinterachse zuständig sind und die erforderlichen großen Lenkkräfte gemeinsam aufbringen. Hierdurch lassen sich die erforderlichen Hydraulikkomponenten kleiner dimensionieren, was eine erhebliche Gewichts- und Kostenersparnis mit sich bringt. Es ist denkbar, dass die Laufräder jeder gelenkten Hinterachse mit Hilfe wenigstens einer Lenkstange synchronisiert sind. Diese Maßnahme stellt sicher, dass die durch einen Lenkzylinder auf die Hinterachse aufgebrachte Kraft gleichmäßig auf die Laufräder der Hinterachse übertragen wird. Die Lenkstange dient auch dazu, einen stabileren Lauf zu erhalten, wenn die Achse auf Nachlauf geschaltet ist.
Der Lenkzylinder eines jeden hydraulischen Lenkkreises wird vorzugsweise über ein proportionales Lenkventil gespeist. Jedes Lenkventil ist für die Zuführung des Hydraulikmediums aus der eigenen hydraulischen Versorgungseinrichtung zu seinem zugeordneten Lenkzylinder zuständig.
Bevorzugt weist jeder hydraulische Lenkkreis eines Lenkungssystems pro Lenkzylinder jeweils mindestens ein, vorzugsweise mindestens zwei Entlastungsventile auf. Besonders bevorzugt ist eine Parallelschaltung des oder der Entlastungsventile zum Lenkzylinder, wodurch beide Seiten des zugeordneten Lenkzylinders mit Hilfe des Entlastungsventils bei Bedarf entlastbar sind. Insbesondere erfolgt ein Kurzschluß des Lenkzylinders über das Entlastungsventil zum Hydrauliktank der eigenen hydraulischen Versorgungseinrichtung.
Zur Bestimmung des Lenkwinkels der gelenkten Hinterachsen sind zweckmäßig mindestens zwei Lenkwinkelsensoren vorgesehen. Zur Erhöhung der Betriebssicherheit sind der oder die Lenkwinkelsensoren jeder für sich redundant aufgebaut. Ferner kann vorgesehen sein, dass die spurführende Achse, insbesondere die Vorderachse des Mobilkrans, ebenfalls über einen Lenkwinkelsensor verfügt, der mit wenigstens einer Steuereinheit wenigstens eines Lenkungssystems in Verbindung steht.
Möglich ist es auch, dass wenigstens eine Steuereinheit wenigstens eines Lenkungssystems redundant aufgebaut ist. Vorzugsweise besitzt jede Steuereinheit zwei zueinander redundant verschaltete Prozessoren für die Ausführung der Steuerungsaufgaben. In diesem Zusammenhang ist es zweckmäßig, dass die Prozessoren zur Datenkommunikation, insbesondere zur gegenseitigen Überwachung, miteinander in Verbindung stehen. Ferner ist es möglich, dass zumindest eine Steuereinheit mit einer übergeordneten Fahrzeugsteuerung zum Daten- und Steuerbefehlsaustausch in Verbindung steht. Auch können zwei oder mehrere Steuereinheiten aus demselben Grund miteinander in Verbindung stehen.
Um eine stetige Überwachung des Lenkungssystems durch seine zugeordnete Steuereinheit zu gewährleisten, ist es zweckmäßig, dass Mittel zur Überwachung der einzelnen Hydraulikkomponenten bzw. sonstiger Komponenten vorgesehen sind. Insbesondere sind Überwachungsmittel zur Überwachung der korrekten Funktion der Lenkventile und/oder der Entlastungsventile vorgesehen. Die Überwachungsmittel sind vorzugsweise mit ihrer zugeordneten Steuereinheit oder alternativ mit allen Steuereinheiten des Mobilkrans verbunden. Zur Überwachung des Lenkventils dient insbesondere ein Wegmesssystem. Eine Stellungsüberwachung der Entlastungsventile ist mit Hilfe eines Näherungsschalters denkbar.
Die Erfindung ist zusätzlich auf eine aktive Hinterachslenkung für einen Mobilkran gemäß einer der voranstehend beschriebenen Ausführungsvarianten gerichtet. Eine derartige Hinterachslenkung weist offensichtlich dieselben Vorteile und Eigenschaften wie der erfindungsgemäße Mobilkran auf, weshalb an dieser Stelle auf eine wiederholte Beschreibung einzelner Details verzichtet wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft des weiteren ein Verfahren zum Betrieb einer aktiven Hinterachslenkung für einen Mobilkran nach einer der voranstehend erläuterten Ausführungsvarianten. Erfindungsgemäß wird die Anzahl der aktiven Lenkungssysteme in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Mobilkrans gewählt. Treten während eines Betriebszustands vergleichsweise geringe Lenkkräften auf, beispielsweise während der normalen Straßenfahrt des Mobilkrans, wird nur ein oder eine geringe Anzahl an Lenkungssystemen aktiviert. Hierbei ist darauf zu achten, dass inaktive Lenkungssysteme, insbesondere die zugeordneten Lenkkreise, nicht zu einer Blockade der gelenkten Hinterachsen führen. Um dieser Problematik zu entgehen, werden inaktive Lenkungssysteme, insbesondere der Lenkkreis, entlastet, um den hydraulischen Widerstand weitestgehend zu reduzieren.
Treten während eines Betriebszustands vergleichsweise hohe Lenkkräfte auf, insbesondere beim Rangieren auf der Baustelle oder bei der Ausführung eines Lenkprogramms, werden mehrere oder alle unabhängigen Lenkungssysteme aktiviert, um die angreifenden Lenkkräfte in Zusammenarbeit zu überwinden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung des Verfahrens steuert jede Steuereinheit eines Lenkungssystems das oder die zugeordneten Lenkventile in Abhängigkeit des Lenkwinkels der spurführenden Fahrzeugachse an. Gleichfalls kann die Generierung der entsprechenden Steuerbefehle unter Berücksichtigung der vorliegenden Fahrzeuggeschwindigkeit des Mobilkrans erfolgen. Möglich ist auch eine gezielte Ansteuerung der Lenkkreise nach den Vorschriften eines auszuführenden Lenkprogramms. Weiterhin können Daten über die aktuelle Lenkzylinderstellung durch zumindest eine Steuereinheit berücksichtigt werden.
Vorzugsweise erfolgt zwischen den Steuereinheiten der Lenkungssysteme aus Gründen der Fehlerüberwachung ein Datenaustausch von Überwachungs- und/oder Steuerdaten. Die Überwachungsdaten enthalten vorzugsweise Informationen der einzelnen Sensoren, insbesondere der Lenkwinkelsensoren und/oder der Wegmessung und/oder der Näherungsschalter. Auf Grundlage dieser Daten generiert jede Steuereinheit einen entsprechenden Steuerbefehl, der zur Überprüfung an die übrigen Steuereinheiten übermittelt wird. Jede Steuereinheit vergleicht ihren eigenen generierten Steuerbefehl mit den empfangenen Steuerbefehlen. Anhand des Datenaustauschs bzw. der Überwachungs- und Steuerdaten kann eine Fehlererkennung ausgeführt werden. Darüber hinaus ist es möglich, eine Fehlerbewertung zur Bestimmung geeigneter Gegenmaßnahmen durchzuführen. Gegebenfalls kann eine Mehrheitsentscheidung bei abweichenden bzw. divergierenden Steuerbefehlen getroffen werden.
Vorzugsweise wird im Fehlerfall der Fehler hinreichend genau lokalisiert und die Entlastungsventile des betroffenen Lenkungssystems werden entsprechend angesteuert, um den betroffenen Lenkkreis zu entlasten. Das Fahrzeug kann folglich über das intakte hydraulische Lenkungssystem uneingeschränkt weitergelenkt werden.
Möglich ist es auch, dass einzelne gelenkte Hinterachsen durch entsprechende Ansteuerung der Entlastungsventile auf Nachlauf geschaltet werden.
Es kann alternativ vorgesehen sein, dass ein Lenkungssystem bzw. der hydraulische Lenkkreis im Fehlerfall nur teilweise entlastet wird, insbesondere einzelne gelenkte Achsen des Lenkungssystems gezielt entlastet werden. Dies gewährleistet eine möglichst weitgehende Erhaltung der Redundanz, da eine Komplettabschaltung eines fehlerbehafteten Lenkungssystems oftmals nicht erforderlich ist. Die Abschaltung einzelner Teilbereiche, wie z. B. einer einzelnen Hinterachse, gewährleistet eine vollständige Redundanz für die verbleibenden gelenkten Hinterachsen. Nur die entlastete Hinterachse des defekten Lenkungssystems muss vollständig von dem oder den verbleibenden Lenkungssystemen übernommen werden.
Weitere Vorteile und Eigenschaften der Erfindung werden anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
1: eine Schaltbilddarstellung der hydraulischen Lenkkreise der redundant zueinander angeordneten Lenkungssysteme eines Mobilkrans und
2: eine Schaltbilddarstellung der Steuerungsstruktur des erfindungsgemäßen Mobilkrans.
Der erfindungsgemäße Mobilkran soll im Folgenden anhand eines Beispiels mit zwei gelenkten Hinterachsen erläutert werden. Selbstverständlich können nach demselben Konstruktionsprinzip auch mehr als zwei Hinterachsen, insbesondere wenigstens vier Hinterachsen gelenkt werden.
1 zeigt zwei unabhängige hydraulische Lenkkreise L_I, L_II, die Bestandteil der unabhängig voneinander arbeitenden Lenkungssysteme 1, 2 sind. Jeder Hydrauliklenkkreis L_I, L_II, wird durch eine eigene sichere Hydraulikversorgung 50, 50' mit Hydraulikmedium versorgt und umfasst jeweils ein Lenkventil 1.7, 1.8, 2.7, 2.8 pro gelenkter Hinterachse LA₁, LA₂ sowie genau einen Lenkzylinder 1.13, 1.14, 2.13, 2.14 pro gelenkter Hinterachse LA₁, LA₂. Das von der Hydraulikversorgungen 50, 50' bereitgestellte Hydraulikmedium wird von den proportionalen Lenkventilen 1.7, 1.8, 2.7, 2.8 in Abhängigkeit des angeforderten Lenkwinkels achsspezifisch verteilt. Jedes Lenkventil 1.7, 1.8, 2.7, 2.8 versorgt nur seinen zugeordneten Lenkzylinder 1.13, 1.14, 2.13, 2.14 mit dem erforderlichen Volumenstrom.
Die Laufräder einer jeden Hinterachse LA₁, LA₂ sind über die Lenkstangen 51, 52 synchronisiert.
Zu jedem Lenkzylinder 1.13, 1.14, 2.13, 2.14 sind jeweils zwei Entlastungsventile 1.9, 1.10, 1.11, 1.12, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 parallel geschaltet, wobei jedes der Entlastungsventile 1.9, 1.10, 1.11, 1.12, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 beide Seiten seines zugeordneten Lenkzylinders 1.13, 1.14, 2.13, 2.14 gegen den Tank der Hydraulikversorgungen 50, 50' kurzschließen, sprich entlasten kann.
Der eingestellte Lenkwinkel der Hinterachsen LA₁, LA₂ wird jeweils über zwei redundant aufgebaute Lenkwinkelsensoren 1.53, 2.55, 1.54, 2.56 pro Hinterachse LA₁, LA₂ bestimmt und überwacht. Auch der Lenkwinkel der nicht dargestellten spurführenden Achse, insbesondere der Vorderachse des Mobilkrans, wird über Lenkwinkelsensoren festgestellt.
Alle Lenkventile 1.7, 1.8, 2.7, 2.8 werden über Wegmesssysteme überwacht, wobei die entsprechenden Meßdaten an die in 1 nicht dargestellten Steuerungseinheiten 1.100, 2.101 der Lenkungssysteme 1, 2 weitergeleitet werden. Die Entlastungsventile 1.9, 1.10, 1.11, 1.12, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 werden hinsichtlich der geöffneten Stellung über Näherungsschalter stellungsüberwacht.
2 zeigt die elektrische Verschaltung der elektrischen Komponenten der beiden Lenkungssysteme 1, 2. Die Darstellung gibt die beiden elektronischen Steuerungseinheiten 1.100, 2.101 zu erkennen, die neben den beiden elektrischen Energieversorgungen 1.103, 2.104 und den hydraulischen Lenkkreisen L_I, L_II Bestandteil der beiden unabhängig arbeitenden hydraulischer Lenkungssystemen 1, 2 sind. Die Steuerungseinheit 1.100, 2.101 der Lenkungssysteme 1, 2 ist jedes für sich aus Sicherheitsgründen redundant dimensioniert. Im Einzelnen besitzt jede Steuerungseinheit 1.100, 2.101 zwei über einen integrierten Datenbus gekoppelte Bearbeitungsprozessoren PROZESSOR0, PROZESSOR1, die sich gegenseitig ihre empfangenen Meßdaten zur Überwachung über das Bussystem zur Verfügung stellen.
Denkbar wäre es auch, dass abweichend vom Ausführungsbeispiel der 2 nur eine Steuereinheit 1.100, 2.101 redundant ausgeführt ist und folglich insgesamt nur drei Prozessoren zur Verfügung stehen.
Die Steuerungseinheiten 1.100, 2.101 der Lenkungssysteme 1, 2 empfangen die Messsignale der Lenkwinkelsensoren 1.53, 2.55, 1.54, 2.56, um den aktuellen Lenkwinkel der Hinterachsen LA₁, LA₂ hinreichend genau bestimmen und kontinuierlich hinsichtlich ihrer ordnungsgemäßen Funktion überwachen zu können. Ferner wird über die installierten Wegmesssysteme der Lenkventile 1.7, 1.8, 2.7, 2.8 die aktuelle Ventilstellung und deren korrekte Funktion überprüft. Darüber hinaus werden die Daten der an den Entlastungsventilen 1.9, 1.10, 1.11, 1.12, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 angeordneten Näherungsschalter an die Steuerungseinheiten 1.100, 2.101 übermittelt.
Ferner stehen die Steuerungseinheiten 1.100, 2.101 mit den elektrischen Stell- und Betätigungsmechanismen der Lenkventile 1.7, 1.8, 2.7, 2.8 und Entlastungsventile 1.9, 1.10, 1.11, 1.12, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 über Steuerleitungen in Verbindung, um entsprechende Steuerungsbefehle absetzen zu können. Unter Berücksichtigung der empfangenen Meßwerte und deren Auswertung werden von den Steuerungseinheiten 1.100, 2.101 die passenden Steuersignale für die Ansteuerung der Lenkkreise L_I, L_II generiert. Die Steuerungseinheit 1.100, 2.101 jedes Lenkungssystems 1, 2 veranlaßt, dass die Hinterachsen LA₁, LA₂ über die proportionalen Lenkventile 1.7, 1.8, 2.7, 2.8 in Abhängigkeit der aktuellen Ventilposition, des Lenkwinkels der spurführenden Vorderachse, der Fahrzeuggeschwindigkeit und des ausgewählten und durchzuführenden Lenkprogramms eingestell werden. Alle Sensoren, das heißt die Lenkwinkelsensoren 1.53, 2.55, 1.54, 2.56 sowie die Sensoren des Wegmesssystems bzw. der Näherungsschalter stehen über Signalleitungen mit beiden Steuerungseinheiten 1.100, 2.101 in Verbindung, so dass eine Weiterleitung an alle vier bearbeitenden Prozessoren PROZESSOR0, PROZESSOR1 der Steuerungseinheiten gewährleistet ist. Jeder der vier Prozessoren PROZESSOR0, PROZESSOR1 der beiden Steuerungseinheiten 1.100, 2.101 liefert einen Sollwert und hört die Sollwerte der verbleibenden drei Prozessoren PROZESSOR0, PROZESSOR1 mit. Stimmen die Ergebnisse überein, dann wird der Sollwert zur Ausführung einer Lenkbewegung ohne weitere Modifikation unverändert als Steuerbefehl ausgegeben.
Im Fehlerfall kann eine Mehrheitsentscheidung getroffen werden und der mehrheitlich bestimmte Sollwert kann als Steuerbefehl zur Ausführung der Lenkbewegung weitergeleitet werden.
Im fehlerlosen Zustand der Hinterachslenkanlage und bei Überschreitung einer bestimmten Geschwindigkeitsgrenze ist entweder das Lenkungssystem 1 oder das Lenkungssystem 2 mit seinem entsprechenden hydraulischen Lenkkreis L_I, L_II aktiv. Im Falle eines aktivierten Lenkungssystems 1, verbleiben die Lenkzylinder 2.13, 2.14 des Lenkungssystems 2 über die Entlastungsventile 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 während dieses Zeitraums zum Tank der Versorgungseinheit 50' entlastet.
Grundsätzlich verbleiben alle verwendeten Entlastungsventile 1.9, 1.10, 1.11, 1.12, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12 im unbestromten Zustand geöffnet, um beim Ausfall einer Steuerungseinheit 1.100, 2.101 sicherstellen zu können, dass die betroffenen Lenkzylinder 1.13, 1.14, 2.13, 2.14 entlastet sind, um keinen unnötigen hydraulischen Widerstand in das System einzubringen.
Im Stand bzw. bei vergleichsweise niedrigen Fahrgeschwindigkeiten wird der Mobilkran aufgrund der hohen Lenkkräfte über beide hydraulische Lenkkreise L_I, L_II der beiden Lenkungssysteme 1, 2 gelenkt. Gleiches gilt auch, wenn die Auswahl eines entsprechenden Lenkprogramms den Einsatz beider Lenkungssysteme 1, 2 erforderlich macht. Erst bei Überschreitung einer definierten Geschwindigkeitsgrenze wird wahlweise das erste oder das zweite Lenkungssystem deaktiviert.
Zur Entdeckung von schlafenden Fehlern im inaktiven Lenkkreis kann in bestimmten Zeitabständen oder unter bestimmten Bedingungen zwischen den beiden Lenkkreisen L_I, L_II umgeschaltet werden. Aus Sicherheitsgründen sollte dies aber nicht bei höheren Geschwindigkeiten erfolgen.
Wird von den Steuerungseinheiten 1.100, 2.101 ein Erstfehler detektiert, so wird der betroffene hydraulische Lenkkreis L_I, L_II über die zugeordneten Entlastungsventile freigeschaltet und es kann über den intakten verbleibenden hydraulischen Lenkkreis uneingeschränkt weitergelenkt werden.
Die Lenkung bleibt dadurch auch bei dem Erstfehler vollumfänglich funktionstüchtig und das Fahrzeug kann ohne vorausgehende Reparatur weiter betrieben werden.
Als weitere Rückfallebene, das heißt bei Auftritt eines Zweitfehlers, können einzelne Hinterachsen über die Entlastungsventile auf Nachlauf geschaltet werden. Bei vier gelenkten Hinterachsen können dies maximal zwei Hinterachsen sein, um die Lenkstabilität nicht zu stark einzuschränken.
In einer alternativen Ausführungsform ist es ebenfalls denkbar, dass sobald der Erstfehler von einer der Steuerungseinheiten 1.100, 2.101 der Lenkungssysteme 1, 2 bemerkt wird, von den vier Prozessoren PROZESSOR0, PROZESSOR1 eine Bewertung hinsichtlich einer Reaktion auf den Erstfehler erfolgt. Gemäß Mehrheitsentscheidung wird eine geeignete vorbestimmte Maßnahme umgesetzt. Um die möglichst weitgehende Redundanz des Mobilkrans zu erhalten, wird der betroffene hydraulische Lenkkreis L_I, L_II nicht vollständig abgeschaltet, sondern es genügt lediglich einen Teilbereich, wie z. B. eine einzelne Hinterachse LA₁, LA₂, genauer gesagt die verantwortlichen Lenkzylinder 1.13, 1.14, 2.13, 2.14, zu entlasten und die Zuständigkeit für die abgeschaltete gelenkte Hinterachse LA₁, LA₂ vollständig auf den intakten Lenkkreis L_I, L_II des fehlerlosen Lenkungssystems 1, 2 zu übertragen. Durch diese Maßnahme bleibt bei den häufigsten Fehlern die Redundanz vorhanden. Als Beispiel sind Fehler an den Sensoren, Fehler an den Entlastungsventilen oder Fehler in den Lenkventilen zu nennen. Die redundante Ausführung innerhalb der Lenkungssysteme, insbesondere der Steuerungseinheiten 1.100, 2.101, der Entlastungsventile 1.9, 1.10, 1.11, 1.12, 2.9, 2.10, 2.11, 2.12, der Lenkwinkelsensoren 1.53, 2.55, 1.54, 2.56, etc., erlaubt folglich das unproblematische Abfangen von diversen Zweitfehlern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1364858 B1 [0005]
EP 1243497 B1 [0006]
DE 10245618 B4 [0007]

Claims

Mobilkran mit einer aktiven Hinterachslenkung für mindestens eine gelenkte Hinterachse des Mobilkrans, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei unabhängig arbeitende hydraulische Lenkungssysteme vorgesehen sind, wobei jedes Lenkungssystem wenigstens einen separaten hydraulischen Lenkkreis mit jeweils eigener hydraulischer Versorgungseinrichtung, wenigstens eine separate zugeordnete elektronische Steuerungseinheit und wenigstens eine separate zugeordnete elektrische Energieversorgung aufweist.
Mobilkran nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine gelenkte Achse des Mobilkrans wahlweise synchron oder asynchron durch wenigstens zwei Lenkungssysteme lenkbar ist, insbesondere in Abhängigkeit der gewählten Fahrgeschwindigkeit des Mobilkrans lenkbar ist.
Mobilkran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder hydraulische Lenkkreis eines Lenkungssystems pro gelenkter Hinterachse eigene zugeordnete Hydraulikkomponenten, insbesondere Lenkzylinder, Ventile und Hydraulikleitungen, aufweist.
Mobilkran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufräder jeder Hinterachse über wenigstens eine Lenkstange synchronisiert sind.
Mobilkran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder hydraulische Lenkkreis eines Lenkungssystems ein dem Lenkzylinder zugewiesenes proportionales Lenkventil aufweist, dass den Lenkzylinder in Abhängigkeit des angeforderten Lenkwinkels mit Hydraulikmedium aus der eigenen hydraulischen Versorgungseinrichtung speist.
Mobilkran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder hydraulische Lenkkreis eines Lenkungssystems pro Lenkzylinder jeweils mindestens ein, vorzugsweise mindestens zwei Entlastungsventile aufweist, wobei durch Schaltung wenigstens eines Entlastungsventils beide Seiten des zugeordneten Lenkzylinders entlastbar sind.
Mobilkran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass pro gelenkter Hinterachse mindestens zwei Lenkwinkelsensoren, insbesondere redundant aufgebaute Lenkwinkelsensoren, angeordnet sind, wobei vorzugsweise jeder Lenkwinkelsensor mit jeder Steuerungseinheit der Lenkungssysteme in Verbindung steht.
Mobilkran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Steuerungseinheit wenigstens eines Lenkungssystems redundant aufgebaut ist.
Mobilkran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Steuerungseinheiten der Lenkungssysteme miteinander in Verbindung stehen, um einen gegenseitigen Abgleich und/oder Anpassung der generierten Steuersignale zu ermöglichen.
Mobilkran nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Überwachung des oder der Lenkventile und/oder des oder der Entlastungsventile vorgesehen sind, die zur Übermittlung der Überwachungsdaten mit ihrer zugeordneten Steuerungseinheit oder mit allen Steuerungseinheiten in Verbindung stehen.
Aktive Hinterachslenkung für einen Mobilkran gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10.
Verfahren zum Betrieb einer aktiven Hinterachslenkung für einen Mobilkran gemäß Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der aktiven Lenkungssysteme in Abhängigkeit der Fahrgeschwindigkeit des Mobilkrans gewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass jede Steuereinheit eines Lenkungssystems das oder die zugeordneten Lenkventile in Abhängigkeit des Lenkwinkels der spurführenden Fahrzeugachse und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder eines hinterlegten Lenkprogramms und/oder der aktuellen Lenkzylinderstellung ansteuert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Steuerungseinheiten der Lenkungssysteme zur Fehlerüberwachung ein Datenaustausch von Überwachungs- und/oder Steuerdaten erfolgt und gegebenenfalls eine Fehlerbewertung zur Bestimmung geeigneter Gegenmaßnahmen ausgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Fehlerfall der Fehler lokalisiert wird und die Entlastungsventile des betroffenen Lenkungssystems angesteuert werden, um den betroffenen Lenkkreis zu entlasten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne gelenkte Hinterachsen durch entsprechende Ansteuerung der Entlastungsventile auf Nachlauf geschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass im Fehlerfall ein Lenkungssystem bzw. der hydraulische Lenkreis nur teilweise entlastet wird, insbesondere einzelne gelenkte Achsen des Lenkungssystems gezielt entlastet werden.