DE102013008169A1

DE102013008169A1 - Mobilbagger mit Verriegelung der Drehdurchführung

Info

Publication number: DE102013008169A1
Application number: DE102013008169.6A
Authority: DE
Inventors: Joachim Rösler; Thomas Spindler
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2013-05-13
Filing date: 2013-05-13
Publication date: 2014-11-13
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: CN105209693B; WO2014186200A1; DE102013008169B4; CN105209693A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf einen Mobilbagger, bei dem der Oberwagen (14) relativ zum Unterwagen (16) drehfest fixiert wird, wenn sich ein Winkel (α) zwischen einer ersten Längsachse (60) des Unterwagens (16) und einer zweiten Längsachse (14) des Oberwagens (14) in einem vorbestimmten Winkelbereich befindet. Dabei kann eine Winkelerfassungsvorrichtung dazu ausgebildet sein, den Winkel (α) zu erfassen. Eine Verriegelungsvorrichtung ist dazu ausgebildet, den Oberwagen (14) relativ zum Unterwagen (16) drehfest zu fixieren, wenn sich der Winkel (α) im vorbestimmten Winkelbereich befindet.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung richtet sich auf einen Mobilbagger mit einer Verriegelung der Drehdurchführung, insbesondere wenn sich der Winkel zwischen dem Oberwagen und dem Unterwagen in einem vorbestimmten Winkelbereich befindet.
Hintergrund der Erfindung
Mobilbagger sind Arbeitsmaschinen, die zumeist zwei Radachsen aufweisen und dazu ausgelegt sind, auch auf öffentlichen Straßen bewegt zu werden. Mobilbagger, die auch als Radbagger bezeichnet werden, weisen zumeist einen Allradantrieb auf. Mobilbagger sind ferner zumeist mit einem hydrostatischen Antrieb versehen, der eine primäre Leistungsquelle, beispielsweise einen Verbrennungsmotor, und ein damit verbundenes hydraulisches System mit Hydraulikpumpen und Hydraulikmotoren aufweist.
Mobilbagger können einen Unterwagen, einen auf dem Unterwagen drehbar befestigen Oberwagen, eine Drehdurchführung, die den Oberwagen drehbar auf dem Unterwagen befestigt, eine auf dem Oberwagen angeordnete Bedienstation für den Fahrer des Mobilbaggers und ein Arbeitsgerät aufweisen, mit dem der Fahrer gewünschte Arbeiten durchführen kann. Mit der drehbaren Befestigung des Oberwagens auf dem Unterwagen ist es für den Fahrer möglich, im gesamten Umgebungsbereich um den Mobilbagger herum die Arbeiten durchzuführen.
Damit Mobilbagger sicher auf öffentlichen Straßen bewegt werden können, ist während der Fahrt auf öffentlichen Straßen gesetzlich vorgeschrieben, dass sowohl der Oberwagen als auch das Arbeitsgerät in einer sicheren Stellung fixiert werden müssen. Hinsichtlich des Oberwagens ist beispielsweise vorgeschrieben, dass dieser bezüglich der Längsachse des Unterwagens parallel ausgerichtet und in dieser Stellung relativ zum Unterwagen fixiert sein muss.
Es ist bisher bekannt, den Oberwagen in die gewünschte Stellung zu drehen bzw. zu schwenken und dann mittels Bolzen oder anderen geeigneten Verriegelungsmitteln den Oberwagen relativ zum Unterwagen drehfest zu fixieren. Dabei sind Nuten vorgesehen, die die Bolzen aufnehmen und somit den Oberwagen relativ zum Unterwagen drehfest fixieren.
Beispielsweise offenbart die US 6 010 018 A einen hydraulischen Verriegelungsmechanismus der Drehdurchführung mittels Stiften. Unabhängig vom Winkel des Oberwagens relativ zum Unterwagen kann die Drehdurchführung und somit auch der Oberwagen drehfest verriegelt werden, in dem wenigstens ein Stift in ein entsprechendes Loch in der Gegenseite eingeführt werden kann.
Ferner offenbaren die JP 3 727 789 B2 , die JP 2000-291027 A , die JP 4 923 534 B2 und die JP 2007-284170 A Vorrichtung zum Verriegeln der Drehdurchführung, so dass der Oberwagen relativ zum Unterwagen des Mobilbaggers fixiert ist.
Die vorliegende Offenbarung ist wenigstens teilweise darauf gerichtet, einen oder mehrere Aspekte bekannter Systeme zu verbessern.
Zusammenfassung der Offenbarung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung weist ein Mobilbagger einen Unterwagen mit einer ersten Längsachse, einen drehbar auf dem Unterwagen befestigten Oberwagen mit einer zweiten Längsachse, eine Winkelerfassungseinrichtung, die dazu ausgebildet ist, einen Winkel zwischen der ersten Längsachse und der zweiten Längsachse zu erfassen, und eine Verriegelungsvorrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, aktiviert zu werden, um den Oberwagen relativ zum Unterwagen drehfest zu fixieren, wenn sich der von der Winkelerfassungseinrichtung erfasste Winkel in einem vorbestimmten Winkelbereich befindet.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist ein Verfahren zum Verriegeln eines Oberwagens eines Mobilbaggers relativ zu einem eine erste Langsachse aufweisenden Unterwagen offenbart. Der Oberwagen weist eine zweite Langsachse auf und ist drehbar auf dem Unterwagen befestigt ist. Das offenbart Verfahren kann die Schritte eines Erfassens eines Winkels zwischen der ersten Längsachse und der zweiten Langsachse, eines Überprüfens, ob sich der erfasst Winkel in einem vorbestimmten Winkelbereich befindet und eines Verriegelns des Oberwagens relativ zum Unterwagen umfassen, wenn sich der erfasste Winkel im vorbestimmten Winkelbereich befindet.
In anderen Ausführungsformen ist die Winkelerfassungseinrichtung ein magnetischer Winkelsensor, der den Winkel zwischen der ersten Längsachse und der zweiten Langsachse erfasst. Der magnetische Winkelsensor kann einen am drehfesten Unterwagen befestigten Permanentmagneten und einen am drehbaren Oberwagen befestigten und mit dem Permanentmagneten wechselwirkenden Hall-Sensor aufweisen.
Weitere Merkmale und Aspekte dieser Offenbarung werden durch die folgende Beschreibung und die beiliegenden Zeichnungen offensichtlich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaft offenbarten Mobilbaggers,
2 ist eine schematische Draufsicht auf den Mobilbagger der 1, bei dem der Oberwagen relativ zum Unterwagen verdreht ist,
3 ist eine schematische Darstellung einer Drehdurchführungskomponente, die eine Winkelerfassungseinrichtung aufweist, und
4 ist ein Ablaufdiagramm, das ein exemplarisches Verfahren zum Verriegeln des Oberwagens relativ zum Unterwagen zeigt.
Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung ist eine detaillierte Beschreibung von beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Die beispielhaften Ausführungsformen, die hierin beschrieben und in den Zeichnungen dargestellt sind, sind dazu bedacht, die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu lehren, es dem Fachmann zu ermöglichen, diese umzusetzen und die vorliegende Offenbarung in verschiedenen Umgebungen und für verschiedene Anwendungen zu verwenden. Deshalb sind die beispielhaften Ausführungsformen nicht dazu bedacht, und sollten auch nicht dazu angesehen werden, eine beschränkende Beschreibung des Schutzbereichs zu sein. Vielmehr wird der Schutzbereich der vorliegenden Offenbarung durch die beigefügten Ansprüche definiert.
Der vorliegenden Offenbarung liegt wenigstens teilweise der Gedanke zugrunde, dass durch eine an der Drehdurchführung des Mobilbaggers befestigte Winkelerfassungseinrichtung der Winkel zwischen dem Oberwagen und dem Unterwagen erfasst werden kann, damit der Fahrer des Mobilbaggers den Oberwagen relativ zum Unterwagen in die richtige Position drehen bzw. schwenke und dann fixieren kann, so dass der Mobilbagger gemäß gesetzlichen Bestimmungen auf öffentlichen Straßen bewegt werden darf. Somit wird der Fahrer durch die Winkelerfassungseinrichtung beim Einstellen der richtigen Position des Oberwagens relativ zum Unterwagen unterstützt. Gemäß gesetzlichen Regelungen ist die richtige Position diejenige Position, in der der Oberwagen parallel zum Unterwagen in Fahrtrichtung ausgerichtet ist.
Ferner liegt der vorliegenden Offenbarung wenigstens teilweise der Gedanke zugrunde, dass der Fahrer vorerst eine Aktivierungsvorrichtung, die sich in der Bedienstation des Mobilbaggers befinden kann, betätigt und somit beim Erreichen der oben genannten Position unterstützt wird. Dreht der Fahrer den Oberwagen relativ zum Unterwagen und gelangt der Oberwagen relativ zum Unterwagen in die richtige Stellung, so erhält der Fahrer eine Anzeige, beispielsweise ein visuelles Signal über ein in der Bedienstation angeordnetes Display, das auf die richtige Stellung des Oberwagens relativ zum Unterwagen hinweist.
Ferner liegt der vorliegenden Offenbarung wenigstens teilweise der Gedanke zugrunde, dass der Oberwagen relativ zum Unterwagen drehfest verriegelt wird, wenn sich der Oberwagen nach Aktivierung der Aktivierungseinrichtung in die gewünschte Position gedreht hat. Die Verriegelung des Oberwagens kann beispielsweise automatisch mit Hilfe einer Verriegelungsvorrichtung, wie die Schwenkbremse, durchgeführt werden.
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ein exemplarischer Mobilbagger beschrieben, der mit einer hierin offenbarten Winkelerfassungseinrichtung und einer Verriegelungsvorrichtung ausgestattet ist.
In der 1 ist eine Baumaschine in Form eines Mobilbaggers 10 dargestellt. Der Mobilbagger 10 weist eine Leistungsquelle, wie beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine 12 auf. Ferner weist der Mobilbagger 10 einen Oberwagen 14 auf, der drehbar auf einem Unterwagen 16 aufgebracht ist. Der Oberwagen 14 ist auf dem Unterwagen 16 über eine Drehdurchführung 15 drehbar befestigt.
Der Mobilbagger 10 enthält ein Traktionssystem 18, z. B. eine Mehrzahl von Rädern, die antreibbar am Unterwagen 16 angebracht sind. Zusätzlich weist der Mobilbagger 10 ein Arbeitsgerät 20 und eine Bedienstation 22 auf, von der aus das Arbeitsgerät 20 bedient werden kann. Der in der 1 dargestellte Mobilbagger 10 kann jeglicher Typ von Mobilbagger sein.
Zusätzlich kann der Mobilbagger 10 eine Kabinenhebevorrichtung (nicht explizit in den Zeichnungen dargestellt) aufweisen, die dazu ausgebildet ist, die Kabine relativ zum Oberwagen 14 und zum Unterwagen 16 zu heben und zu senken. Die Kabinenhebevorrichtung ist beispielsweise eine hydraulisch aktivierbare Hebevorrichtung.
Das Traktionssystem 18 kann beispielsweise eine Traktionsvorrichtung sein, die einen ersten Radsatz 24 und einen zweiten Radsatz 26 aufweist (siehe 1). Wenigstens einer der Radsätze 24, 26 ist lenkbar. Der Mobilbagger 10 kann dazu ausgebildet sein, einen Allradantrieb aufzuweisen.
Das Arbeitsgerät 20 kann jegliches bekanntes Arbeitsgerät sein und kann beispielsweise eine Schaufel, einen Löffel, einen Haken, einen Hydraulikhammer, Rotationsbürsten oder Scheren aufweisen.
Wie in der 1 gezeigt, weist das Arbeitsgerät 20 einen Ausleger 28, einen Stiel 30 und ein Arbeitswerkzeug 32 auf, das sich am Ende des Stiels 30 befestigt befindet. Der Ausleger 28 ist schwenkbar am Oberwagen 14 befestigt. Ein Auslegeraktuator 34 ist an dem Oberwagen 14 und an dem Ausleger 28 derart befestigt, dass ein distales Ende 36 des Auslegers 28 durch Aktivierung des Auslegeraktuators 34 angehoben und gesenkt werden kann.
Das distale Ende 36 des Auslegers 28 kann ebenfalls seitlich bewegt werden. In der beispielhaft dargestellten Ausführungsform kann der Ausleger 28 durch eine Drehung des Oberwagens 14 relativ zum Unterwagen 16 um eine Achse 38 gedreht und somit seitlich bewegt werden.
Der Stiel 30 ist schwenkbar an dem Ausleger 28 an einem proximalen Ende 42 angebracht. Ein Stielaktuator 44 ist am Ausleger 28 und dem Stiel 30 derart befestigt, dass eine Betätigung des Stielaktuators 44 den Stiel dazu bringt, sich bezüglich des Auslegers 28 wie ein Klappmesser auszufahren und einzufahren. Das heißt, dass ein distales Ende 46 des Stiels 30 weiter vom Oberwagen 14 entfernt werden und näher zum Oberwagen 14 durch Betätigung des Stielaktuators 44 eingefahren werden kann.
Das Arbeitswerkzeug 32 ist am distalen Ende 46 des Stiels 30 befestigt. Obwohl das Arbeitswerkzeug 32 in der 1 als eine Schaufel 48 dargestellt ist, kann das Arbeitswerkzeug 32 jegliches bekanntes Arbeitswerkzeug sein. Das Arbeitswerkzeug 32 ist schwenkbar am distalen Ende 46 des Stiels 30 angebracht. Ein Arbeitswerkzeugaktuator 50 ist an dem Stiel 30 und an dem Arbeitswerkzeug 32 derart angebracht, dass eine Betätigung des Arbeitswerkzeugaktuators 50 das Arbeitswerkzeug 32 dazu bringt, sich relativ zum Stiel 30 zu schwenken.
Die Bedienerstation 22 ist, wie in der 1 gezeigt, eine Kabine und kann an dem Oberwagen 14 angebracht oder mit diesem einheitlich gebildet sein. Die Bedienerstation 22 weist einen Sitz 52, eine erste Lenkvorrichtung, wie beispielsweise ein Lenkrad 54, ein Display 55 und wenigstens eine handbetätigte Arbeitsgerätsteuervorrichtung 56, wie beispielsweise einen Joystick, auf. Das Lenkrad 54 ist mit den Radachsen 25 und 27 derart verbunden, dass durch Betätigung des Lenkrads 54 eine direkte Bewegung des Mobilbaggers 10 beeinflusst werden kann.
Der in der 1 dargestellte Mobilbagger 10 weist ferner ein hydrostatisches Antriebssystem auf, das von der Verbrennungskraftmaschine 12 mit Energie versorgt wird. Das hydrostatische Antriebssystem ist in bekannter Weise am Mobilbagger 10 angebracht und weist Hydromotoren und Hydraulikpumpen auf, die den Fahrantrieb des Mobilbaggers 10 bewerkstelligen. Aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung ist das hydrostatische Antriebssystem in den Zeichnungen nicht gezeigt.
Wie ebenfalls in der 1 dargestellt, weist die Bedienerstation 22 ferner ein Betätigungsmodul auf, auf dem sich verschiedene Betätigungsvorrichtungen, wie Knöpfe und Hebel, befinden können. Über das Betätigungsmodul können beispielsweise Funktionen des hydrostatischen Antriebssystems gesteuert werden. Auf dem Betätigungsmodul kann sich ferner beispielsweise eine Aktivierungsvorrichtung 58 befinden.
Der Mobilbagger 10 ist außerdem dazu ausgelegt, ein hydraulisch betätigbarer Mobilbagger zu sein. So sind beispielsweise der Auslegeraktuator 34, der Stielaktuator 44 und der Arbeitswerkzeugaktuator 50 dazu ausgebildet, mit unter Druck gesetztem Hydraulikmedium betrieben zu werden, das aus einem Hydrauliksystem stammt. Das Hydrauliksystem, das die Grundfunktionen des Mobilbaggers 10 steuert, ist in den Zeichnungen nicht explizit gezeigt. Dennoch ist es dem Fachmann bekannt, auf welche Weise die Anordnung des Hydrauliksystems funktioniert, wie beispielsweise, dass die Verbrennungskraftmaschine 12 eine Hydraulikpumpe antreibt, die das Hydraulikmedium unter Druck setzt und eine elektronische Steuereinheit 64 dazu ausgebildet ist, den Hydraulikstrom derart zu steuern, dass die vom Fahrer gewünschten und angeforderten Funktionen umgesetzt werden können.
Die elektronische Steuereinheit 64 kann sich an jeder geeigneten Stelle am Mobilbagger 10 befindet. Die Steuereinheit 64 kann elektronische Signale empfangen, verarbeiten und elektronische Signale an Bauteile des Mobilbaggers 10 senden, um die verschiedenen Funktionen des Mobilbaggers zu steuern.
Die Steuereinheit 64 kann ferner eine Zeiterfassungseinrichtung 66 umfassen, die dazu ausgebildet ist, verschiedene Zeiten und Zeitspannen aufzuzeichnen. Die Zeiterfassungseinrichtung 66 wird mit Bezug auf die 4 näher beschrieben.
Wie ebenfalls in der 1 schematisch dargestellt, weist der Mobilbagger 10 eine Verriegelungsvorrichtung 76 auf, die dazu ausgebildet ist, eine Drehung des Oberwagens 14 relativ zum Unterwagen 16 zu verriegeln. Dabei kann die Verriegelungsvorrichtung 76 mit unter Druck gesetztem Hydraulikmedium versorgt werden, damit die Drehung des Oberwagens 14 gesperrt wird.
Unter Bezugnahme auf die 2 ist eine Draufsicht des Mobilbaggers 10 der 1 gezeigt, bei der aus Gründen einer besseren Darstellung nur die wesentlichen Komponenten gezeigt sind. Deshalb ist beispielsweise vom Arbeitsgerät 20 lediglich der Ausleger 28 in der 2 dargestellt.
Wie der 2 zu entnehmen ist, weist der Unterwagen 16 eine erste Längsachse 60 auf, die im Wesentlichen parallel zu der Fahrtrichtung (siehe Pfeil A in der 2) des Mobilbaggers 10 ist. Der Oberwagen 14 weist eine zweite Längsachse 62 auf, die sich im Wesentlichen vom hinteren Ende des Oberwagens 14 bis zum vorderen Ende des Oberwagens 14 erstreckt. In einigen Ausführungsformen, wenn der Ausleger 28 beispielsweise mittig am Oberwagen 14 schwenkbar angebracht ist, kann die zweite Längsachse 62 auch durch den Ausleger 28 verlaufen (siehe 2). Die erste und zweite Längsachse 60, 62 schneiden sich zumeist im Drehpunkt P, der ebenfalls den Schnittpunkt der Achse 38 mit der ersten und zweiten Längsachse 60, 62 darstellt. Die erste und zweite Längsachse 60, 62 verlaufen, wie in der 2 gezeigt, mittig durch den Unterwagen 16 bzw. Oberwagen 14.
Der in der 2 dargestellte Winkel α wird durch die erste Längsachse 60 und die zweite Längsachse 62 aufgespannt. Dabei kann der Winkel α entweder der spitze Winkel zwischen der ersten und zweiten Längsachse 60, 62 oder der Nebenwinkel zu diesem spitzen Winkel sein.
Wie in der 2 gezeigt, ist der Oberwagen 14 relativ zum Unterwagen 16 verdreht, so dass sich ein Winkel α ergibt (in der 2 der spitze Winkel zwischen der ersten und zweiten Längsachse 60, 62), der in der in der 2 gezeigten Stellung ungleich Null ist. Soll der Mobilbagger über öffentliche Straßen bewegt werden, so ist gesetzlich vorgeschrieben, dass die erste Längsachse 60 und die zweite Längsachse 62 im Wesentlichen parallel zueinander sind und der Oberwagen 14 in dieser Stellung relativ zum Unterwagen 16 drehfest fixiert wird. Das heißt, dass der Winkel α in diesem Fall einen Wert von annähernd 0° annehmen muss.
Der Winkel α kann durch eine Winkelerfassungseinrichtung 70 (siehe 3) erfasst werden, die sich an der Drehdurchführung 15 befindet. Die Winkelerfassungseinrichtung 70 ist beispielsweise ein magnetischer Winkelsensor, dessen Messprinzip auf dem sogenannten Hall-Effekt beruht. Dabei befindet sich ein Permanentmagnet auf der drehfesten Seite am Unterwagen 16, wohingegen sich der Hall-Sensor am drehbaren Oberwagen 14 angebracht befindet. Durch die Drehung des Oberwagens 14 relativ zum Unterwagen 16 wird durch die Wechselwirkung des Permanentmagneten mit dem Hall-Sensor ein Spannungssignal induziert, das einer Steuereinheit (nicht explizit in den Zeichnungen dargestellt) bereitgestellt werden kann, die daraufhin aus dem Spannungssignal den entsprechenden Winkel α bestimmen kann. Dabei kann die Steuereinheit beispielsweise auf vorliegende Tabellen, die das induzierte Stromsignal und den entsprechenden Winkel miteinander verknüpfen, oder Berechnungen zurückgreifen. Beispielsweise kann das vom Hall-Sensor induzierte Spannungssignal einen Wert von ungefähr 0,5 V bis 4,5 V betragen, was dann einem Winkel von 0° bis 360° entspricht.
Unter Bezugnahme auf die 3 ist die Drehdurchführung 15 des Mobilbaggers 10 schematisch in größerem Detail dargestellt. Die Drehdurchführung 15 ist in der 3 schematisch abgebildet, so dass lediglich die relevanten Komponenten gezeigt sind. Die Drehdurchführung 15 wird über ein Schwenkgetriebe (nicht dargestellt) angetrieben, so dass der Oberwagen 14 relativ zum Unterwagen 16 um die Achse 38 gedreht werden kann. Ferner ist eine hydraulische und elektrische Drehdurchführungskomponente 80 vorgesehen, die eine Versorgung der Hydraulik und der Elektronik zwischen dem Oberwagen 14 zum Unterwagen 16 herstellen kann.
Hierbei stellt eine erste Hydraulikkomponente 82 mehrere Durchgänge für das Hydraulikmedium bereit, um zwischen dem Oberwagen 14 und dem Unterwagen 16 kommuniziert zu werden. Die erste Hydraulikkomponente 82 ist dabei drehfest am Unterwagen 16 über eine Befestigung 83 befestigt.
Ferner weist die Drehdurchführungskomponente 80 eine sich am drehbaren Oberwagen 14 befestigte zweite Hydraulikkomponente 84 auf, die sich mit dem Oberwagen 14 drehen bzw. schwenken kann und das Hydraulikmedium zwischen der ersten Hydraulikkomponente 82 und dem Oberwagen 14 vermitteln kann.
Die Drehdurchführungskomponente 80 weist außerdem eine drehfest am Unterwagen 16 befestigte erste Elektronikkomponente 86 und eine über eine Befestigungsvorrichtung 90 am Oberwagen 14 befestigte zweite Elektronikkomponente 88 auf, in der sich der Winkelsensor 70 befindet. Der Winkelsensor 70 weist, wie bereits oben erläutert, einen Permanentmagneten, der beispielsweise an der drehfesten ersten Elektronikkomponente 86 angebracht sein kann, und einen Hall-Sensor auf, der beispielsweise an der drehbaren zweiten Elektronikkomponente 88 befestigt ist.
Die Befestigungsvorrichtung 90 weist eine längenveränderliche Stange 92 auf, die an einem ersten Ende eine erstes Winkelgelenk 94 und an ihrem zweiten Ende ein zweites Winkelgelenk 96 aufweisen kann. Das erste Winkelgelenk 94 ist an einem Flansch 89, der sich am Außenumfang der drehbaren zweiten Elektronikkomponente 88 befindet, befestigt und das zweite Winkelgelenk 96 ist über eine Befestigungsvorrichtung 98, beispielsweise ein Befestigungsblech, am Oberwagen 14 befestigt.
Bei einer Drehung des Oberwagens 14 relativ zum Unterwagen 16 kann die Drehung auf die am Oberwagen 16 befestigte zweite Elektronikkomponente 88 übertragen werden, die sich relativ gegenüber der ersten Elektronikkomponente 86 drehen kann. Durch den sich drehenden Hall-Sensor, der sich mit der zweiten Elektronikkomponente 88 im Magnetfeld des drehfesten Permanentmagnets, der an der ersten Elektronikkomponente 86 angebracht ist, dreht, wird ein elektrischer Strom induziert und somit ein elektrisches Signal erzeugt. Auf der Grundlage dieses elektrischen Signals, das der Steuereinheit bereitgestellt wird, kann die Steuereinheit den Winkel α zwischen dem Oberwagen 14 und dem Unterwagen 16 ermitteln.
Die Befestigungsvorrichtung 90 ist dazu ausgebildet, die zweite Elektronikkomponente 88 zum Oberwagen 14 zu fixieren. Somit können beispielsweise Verkippungen der Drehdurchführungskomponente 80 um die Achse 38 verhindert werden.
Unter nochmaliger Bezugnahme auf die 1 ist zu erwähnen, dass das Betätigungsmodul ferner die Aktivierungsvorrichtung 58 aufweisen kann, die sich in der Bedienstation 22, beispielsweise auf dem Betätigungsmodul befindet und durch den Fahrer des Mobilbaggers 10 betätigt werden kann. Die Aktivierungsvorrichtung 58 kann beispielsweise ein Knopf oder ein Hebel auf dem Betätigungsmodul sein.
Die Aktivierungsvorrichtung 58 ist dazu ausgebildet, durch den Fahrer aktiviert oder deaktiviert zu werden, damit diese sich entweder in einem Aktivierungszustand oder in einem Deaktivierungszustand befindet. Befindet sich die Aktivierungsvorrichtung 58 im Aktivierungszustand, d. h. dass der Fahrer die Aktivierungsvorrichtung 58 beispielsweise durch Drücken eines entsprechenden Knopfs aktiviert hat, so wird der Winkel α kontinuierlich ermittelt und überwacht. Sobald sich dann der Winkel α in einem vorbestimmten Winkelbereich befindet, beispielsweise in einem Winkelbereich von ungefähr –5° bis 5°, insbesondere ungefähr –2° bis 2°, bevorzugt ungefähr –1° bis 1°, wird der Oberwagen 14 relativ zum Unterwagen 16 mittels der Verriegelungsvorrichtung 76 drehfest verriegelt, so dass eine Drehung des Oberwagens 14 relativ zum Unterwagen 16 gesperrt ist. Der oben genannte vorbestimmte Winkelbereich ist beispielsweise derart festgelegt, dass der Winkel von 0° denjenigen Winkel definiert, der sich bei einer parallelen Stellung des Oberwagens 14 zum Unterwagen 16 in Fahrtrichtung ergibt.
Hinsichtlich des Winkelbereichs ist zu erwähnen, dass dieser ein bestimmter Winkelbereich um die gewünschte Verriegelungsposition ist. Beispielsweise ist die gewünschte Verriegelungsposition diejenige Position, in der der Oberwagen 14 parallel zum Unterwagen 16 ausgerichtet ist, so dass die erste Langsachse 60 und die zweite Längsachse 60 im Wesentlichen parallel sind und deshalb einen Winkel von 0° zueinander aufweisen.
Befindet sich die Aktivierungsvorrichtung 58 jedoch im Deaktivierungszustand, so wird der Winkel α zwar ermittelt, jedoch der Oberwagen 14 nicht relativ zum Unterwagen 16 blockiert, wenn sich der Winkel α im vorbestimmten Winkelbereich befindet.
Die Verriegelung des Oberwagens 14 relativ zum Unterwagen 16 erfolgt hydraulisch über die Verriegelungsvorrichtung 76. Dabei wird die Verriegelungsvorrichtung 76 mit unter Druck gesetztem hydraulischem Medium versorgt, so dass eine Drehung des Oberwagens 14 relativ zum Unterwagen 16 gesperrt wird. Die Verriegelungsvorrichtung 76, beispielsweise die Schwenkbremse des Mobilbaggers 10, kann dabei eine bekannte Lamellenbremse umfassen. Zum Betätigen der Verriegelungsvorrichtung 76 muss der Druck des hydraulischen Mediums größer als ein vorbestimmter Druckwert sein, damit eine Federkraft überwunden und somit die Verriegelungsvorrichtung 76 betätigt wird. Die Federkraft wirkt dabei als Sicherungsvorrichtung für den Fall einer Störung des hydraulischen Systems. Dabei bewirkt die Federkraft, dass die Verriegelungsvorrichtung 76 betätigt bleibt, wenn eine Störung des hydraulischen Systems auftritt.
Die Zeiterfassungseinrichtung 66 ist dazu ausgebildet ist, eine Winkelverweildauer zu erfassen. Die Winkelverweildauer beschreibt die Zeitspanne, während der sich der Winkel α im vorbestimmten Winkelbereich befindet. Das heißt, dass die Zeiterfassungseinrichtung 66 das Erfassen der Winkelverweildauer startet, sobald der Winkel α in den vorbestimmten Winkelbereich eintritt. Erst wenn sich der sich der Winkel α für eine vorbestimmte Verweildauer im vorbestimmten Winkelbereich befindet, beispielsweise eine, zwei, drei oder mehr Sekunden, verriegelt die Verriegelungsvorrichtung 76 den Oberwagen 14 in der gewünschten Stellung. Die vorbestimmte Verweildauer von ein, zwei, drei oder mehr Sekunden ist lediglich beispielhaft, so dass auch jede Verweildauer dazwischen möglich ist. Zum Überprüfen der Winkelverweildauer, wie lange sich der Winkel α im vorbestimmten Winkelbereich befindet, erfasst die Zeiterfassungseinrichtung 66 die Verweildauer ab dem Eintritt des Winkels α in den vorbestimmten Winkelbereich und vergleicht diese erfasst Winkelverweildauer mit der vorbestimmten Verweildauer.
Somit wird sichergestellt, dass der Oberwagen 14 relativ zum Unterwagen 16 in der gewünschten Stellung erst fixiert wird, wenn sich der Oberwagen 14 die vorbestimmte Verweildauer in der gewünschten Stellung befindet. Mit dem Überprüfen der Winkelverweildauer mit der vorbestimmten Verweildauer wird beispielsweise verhindert, dass sich bei einer zu schnellen Drehung des Oberwagens 14 relativ zum Unterwagen 16 der Oberwagen 14 fixiert wird und somit ein abruptes Abbremsen des Oberwagens 14 verhindert wird. Ferner wird mit der Winkelverweildauer sichergestellt, dass sich der Oberwagen 14 nicht mehr dreht bzw. nicht mehr geschwenkt wird und somit bei größeren Schwenkgeschwindigkeiten eine Beschädigung der Verriegelungsvorrichtung 76 verhindert wird.
Gewerbliche Anwendbarkeit
Im Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4, insbesondere mit Bezug auf die 4, ein Verfahren zum Verriegeln des Oberwagens 14 relativ zum Unterwagen 16 erläutert, wenn der Mobilbagger 10 über öffentliche Straßen bewegt werden soll.
Zunächst wird bestimmt, ob sich der Mobilbagger 10 im eingeschalteten oder ausgeschalteten Betriebszustand befindet, d. h. dass bestimmt wird, ob die Zündung des Mobilbaggers 10 aktiviert ist oder nicht. Ist die Zündung aktiviert, so gelangt das Verfahren zu Schritt 100. Ist die Zündung nicht aktiviert, d. h. dass der Mobilbagger 10 abgeschaltet wird, so wird das Verfahren beendet.
Wurde also bestimmt, dass die Zündung aktiviert ist, gelangt das beispielhafte Verfahren zum Schritt 110, bei dem bestimmt wird, ob der Fahrer die Aktivierungsvorrichtung 58 auf dem Betätigungsmodul 58 aktiviert hat. Der Fahrer muss, wenn er mit dem Mobilbagger 10 eine öffentliche Straße befahren möchte, den Oberwagen 14 in eine zum Unterwagen 16 parallele Stellung bringen, d. h. dass sich der Winkel α zwischen der erste Längsachse 60 des Unterwagens 16 und der zweiten Längsachse 62 des Oberwagens 14 im vorbestimmten Winkelbereich befinden muss.
Möchte jedoch der Fahrer weiterhin auf einer Baustelle mit dem Arbeitsgerät 20 arbeiten verrichten so betätigt er die Aktivierungsvorrichtung 58 nicht und kann weiterhin den Oberwagen 14 relativ zum Unterwagen 16 drehen und die gewünschten Arbeiten ausüben.
Ist bei dem Schritt 110 bestimmt worden, dass die Aktivierungsvorrichtung 58 nicht betätigt wurde und sich deshalb im Deaktivierungszustand befindet, so verbleibt das Verfahren bei Schritt 110 (siehe Schleife beim Schritt 110 in der 4).
Wird jedoch festgestellt, dass der Fahrer die Aktivierungsvorrichtung 58 betätigt hat und diese somit in den Aktivierungszustand geschaltet hat, gelangt das Verfahren zum Schritt 120, bei dem der Fahrer den Oberwagen 14 dreht, damit der Winkel α in den vorbestimmten Winkelbereich gelangt und der Oberwagen 14 dann parallel zum Unterwagen 16 ausgerichtet ist. Im Schritt 130 wird ferner eine Ausrichtdauer erfasst, die diejenige Zeitspanne beschreibt, in der der Fahrer den Oberwagen 14 versucht, in die richtige Position zu drehen. Die Ausrichtdauer startet, nachdem die Aktivierungsvorrichtung 58 betätigt wurde.
In manchen Ausführungsformen kann bei Betätigung der Aktivierungsvorrichtung 58 der Drehvorgang des Oberwagens 14 automatisch von der Steuereinheit 64 durchgeführt werden, um den Oberwagen 14 in die gewünschte Verriegelungsposition zu drehen.
Im Schritt 130 wird der Winkel α bestimmt und überprüft, ob sich der Winkel α im vorbestimmten Winkelbereich befindet. Befindet sich der Winkel α noch nicht im vorbestimmten Winkelbereich, so gelangt das Verfahren zum Schritt 135, bei dem abgefragt wird, ob die Ausrichtdauer zum in Stellung bringen des Oberwagens 14 überschritten wurde. Gelangt der Oberwagen 14 nicht innerhalb der maximalen Ausrichtdauer in die gewünschte parallele Stellung, so wird die Aktivierungsvorrichtung 58 wieder automatisch in den Deaktivierungszustand geschaltet und das Verfahren gelangt wieder zum Schritt 110. Beispielsweise beträgt die Ausrichtdauer ungefähr zehn Sekunden. In manchen Ausführungsformen kann die Ausrichtdauer jedoch weniger oder mehr als zehn Sekunden betragen.
Wird jedoch beim Schritt 135 bestimmt, dass die maximale Ausrichtdauer noch nicht überschritten ist, gelangt das Verfahren wieder zum Schritt 130. Diese Schleife läuft solange ab, bis der Winkel α in den vorbestimmten Winkelbereich eintritt oder bis die oben erwähnte Ausrichtdauer überschritten wird.
Wird beim Schritt 130 bestimmt, dass der Winkel α in den vorbestimmten Winkelbereich eingetreten ist, gelangt das Verfahren zum Schritt 140, bei dem eine Winkelverweildauer erfasst wird. Die Winkelverweildauer ist diejenige Zeitspanne, während der sich der Winkel α im vorbestimmten Winkelbereich befindet.
Beim Schritt 150 wird verglichen, ob die Winkelverweildauer eine vorbestimmte Verweildauer, beispielsweise eine, zwei, drei oder mehr Sekunden, überschritten hat. Wird beim Schritt 150 bestimmt, dass die Winkelverweildauer die vorbestimmte Verweildauer noch nicht überschritten hat, verbleibt das verfahren bei Schritt 150 (siehe Schleife bei Schritt 150).
Wird jedoch bestimmt, dass die Winkelverweildauer die vorbestimmte Verweildauer überschritten hat, so gelangt das Verfahren zu Schritt 160, bei dem die Verriegelungsvorrichtung 76 aktiviert wird und somit eine Drehung des Oberwagens 14 relativ zum Unterwagen 16 gesperrt ist. Ferner wird gleichzeitig das Arbeitsinstrument 20 ebenfalls deaktiviert und auch derart blockiert, dass dieses nicht mehr bewegt und verwendet werden kann.
Ist die Verriegelungsvorrichtung 76 aktiviert und das Arbeitsgerät 20 blockiert, gelangt das Verfahren zum Schritt 170, bei dem bestimmt wird, ob die Aktivierungsvorrichtung 58 durch den Fahrer deaktiviert worden ist. Das Verfahren verbleibt beim Schritt 170, solange sich die Aktivierungsvorrichtung 58 im Aktivierungszustand befindet, d. h. solange der Fahrer die Aktivierungsvorrichtung 58 nicht deaktiviert (siehe Schleife beim Schritt 150 in der 4).
Wird jedoch beim Schritt 170 ermittelt, dass die Aktivierungsvorrichtung 58 vom Fahrer in den Deaktivierungszustand geschalten worden ist, d. h. dass der Fahrer den Knopf auf dem Betätigungsmodul gedrückt hat und er z. B. wieder auf einer Baustelle ist und gewünschte Arbeiten verrichten möchte, gelangt das Verfahren zum Schritt 180, bei dem die Verriegelungsvorrichtung 76 gelöst und das Arbeitsgerät 20 entriegelt wird. Somit kann der Fahrer den Oberwagen 14 wieder relativ zum Unterwagen 16 drehen und das Arbeitsgerät 20 wie gewünscht bedienen.
In einer weiteren Ausführungsform kann der Fahrer zusätzlich beim Drehen in die gewünschte Verriegelungsposition dadurch unterstützt werden, dass sich die Hydraulik zum Drehen teilweise abschaltet, wenn die Steuereinheit ermittelt, dass sich der Winkel α allmählich dem vorbestimmten Winkelbereich nähert. Dies kann beispielsweise verhindern, dass der Fahrer den Oberwagen 14 zu schnell dreht und über den vorbestimmten Winkelbereich dreht.
Außerdem kann aus der zeitlichen Änderung des Winkels α die Drehrate des Oberwagens 14 ermittelt werden. Wenn Drehrate des Oberwagens 14 beim Drehen in den vorbestimmten Winkelbereich größer als Schwellenwert ist, wird die Verriegelungsvorrichtung 76 nicht aktiviert, um ein abruptes Abbremsen des Oberwagens 14 zu verhindern.
Ferner ist für den Fahrer auf dem Display 55 ein visuelles Anzeigekonzept vorgesehen. Bei Aktivierung der Aktivierungsvorrichtung 58 leuchtet ein auf den Einstellvorgang gemäß der 4 hinweisendes Symbol in einer Farbe, beispielsweise gelb, die darauf hinweist, dass sich der Winkel α noch außerhalb des vorbestimmten Winkelbereichs befindet.
Tritt der Winkel α in den vorbestimmten Winkelbereich ein, verändert sich die Farbe des Symbols, beispielsweise grün, die darauf hinweist, dass sich der Winkel α im vorbestimmten Winkelbereich befindet. Verbleibt der Winkel α im vorbestimmten Winkelbereich für die vorbestimmte Winkelverweildauer (Winkelverweildauer > vorbestimmte Verweildauer; siehe Schritt 150 in der 4) und wird die Verriegelungsvorrichtung 76 aktiviert, so wird dem grün aufleuchtenden Symbol ein zusätzliches Symbol hinzugefügt, das auf den aktivierten Zustand der Verriegelungsvorrichtung 76 hinweist.
Im Falle einer Störung, beispielsweise wenn der Winkel α während dem Aktivierungszustand der Aktivierungsvorrichtung 58 und der Verriegelungsvorrichtung 76 aus dem vorbestimmten Winkelbereich austritt, kann das oben erwähnte Symbol seine Farbe ändern, beispielsweise in rot, die darauf hinweist, dass eine Störung vorliegt und sich der Winkel α außerhalb des vorbestimmten Winkelbereichs befindet.
Obwohl die bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung hierin beschrieben worden sind, können Verbesserungen und Modifikationen hierin eingearbeitet sein, ohne vom Schutzbereich der folgenden Ansprüche abzuweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 6010018 A [0006]
JP 3727789 B2 [0007]
JP 2000-291027 A [0007]
JP 4923534 B2 [0007]
JP 2007-284170 A [0007]

Claims

Mobilbagger (10) mit: einem Unterwagen (16) mit einer ersten Längsachse (60), einem drehbar auf dem Unterwagen (16) befestigten Oberwagen (14) mit einer zweiten Längsachse (62), einer Winkelerfassungseinrichtung (70), die dazu ausgebildet ist, einen Winkel (α) zwischen der ersten Längsachse (60) und der zweiten Längsachse (62) zu erfassen, und einer Verriegelungsvorrichtung (76), die dazu ausgebildet ist, aktiviert zu werden, um den Oberwagen (14) relativ zum Unterwagen (16) drehfest zu fixieren, wenn sich der von der Winkelerfassungseinrichtung (70) erfasste Winkel (α) in einem vorbestimmten Winkelbereich befindet.
Mobilbagger (10) nach Anspruch 1, wobei die Winkelerfassungseinrichtung ein magnetischer Winkelsensor (70) ist.
Mobilbagger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer vom Fahrer des Mobilbagger (10) betätigbaren Aktivierungseinrichtung (58), die in einen Aktivierungszustand oder Deaktivierungszustand schaltbar ist und dazu ausgebildet ist, im Aktivierungszustand die Verriegelungsvorrichtung (76) dazu zu veranlassen, den Oberwagen (14) relativ zum Unterwagen (16) drehfest zu fixiert, wenn sich der von der Winkelerfassungseinrichtung (70) erfasste Winkel (α) im vorbestimmten Winkelbereich befindet, und im Deaktierungszustand die Verriegelungsvorrichtung (76) dazu zu veranlassen, den Oberwagen (14) relativ zum Unterwagen (16) nicht zu fixieren, wenn sich der von der Winkelerfassungseinrichtung (70) erfasste Winkel (α) im vorbestimmten Winkelbereich befindet.
Mobilbagger (10) nach Anspruch 3, ferner mit einer elektronischen Steuervorrichtung (64), die dazu ausgebildet ist, ein den Winkel (α) zwischen der ersten Längsachse (60) und der zweiten Längsachse (62) anzeigendes Signal von der Winkelerfassungseinrichtung (70) und ein den Zustand der Aktivierungsvorrichtung (58) anzeigendes Signal zu empfangen und die Verriegelungsvorrichtung (76) derart zu steuern, dass der Oberwagen (14) relativ zum Unterwagen (16) drehfest fixiert wird, wenn sich der erfasste Winkel (α) im vorbestimmten Winkelbereich befindet und sich die Aktivierungsvorrichtung (58) im Aktivierungszustand befindet.
Mobilbagger (10) nach Anspruch 4, wobei die Winkelerfassungseinrichtung (70) und die Verriegelungsvorrichtung (76) an einer den Oberwagen (14) drehbar zum Unterwagen (16) befestigenden Drehdurchführung (15) angeordnet sind.
Mobilbagger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Zeiterfassungseinrichtung (66) zum Erfassen einer Winkelverweildauer, die eine Zeitspanne beschreibt, während der sich der Winkel (α) im vorbestimmten Winkelbereich befindet.
Mobilbagger (10) nach Anspruch 6, wobei die Zeiterfassungseinrichtung (66) ferner dazu ausgebildet ist, eine Ausrichtdauer zu erfassen, die diejenige Zeitspanne beschreibt, während der sich die Aktivierungsvorrichtung (58) im Aktivierungszustand befindet und der Winkel (α) noch nicht im vorbestimmten Winkelbereich ist.
Mobilbagger (10) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei die Verriegelungsvorrichtung (76) dazu ausgebildet ist, den Oberwagen (14) relativ zum Unterwagen (16) drehfest zu fixieren, wenn sich der von der Winkelerfassungseinrichtung (70) erfasste Winkel (α) im vorbestimmten Winkelbereich befindet und die von der Zeiterfassungseinrichtung (66) erfasste Winkelverweildauer eine vorbestimmte Verweildauer überschreitet.
Mobilbagger (10) nach Anspruch 7, wobei die vorbestimmte Verweildauer eine, zwei, drei oder mehr Sekunden beträgt.
Mobilbagger (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner mit einer Drehdurchführung (15), die den Oberwagen (14) drehbar auf dem Unterwagen (16) befestigt und einer Befestigungsvorrichtung (90), die dazu ausgebildet ist, die Winkelerfassungseinrichtung (70) am Oberwagen (14) zu befestigen.
Mobilbagger (10) nach Anspruch 10, wobei die Befestigungsvorrichtung (90) eine längenveränderliche Stange (92) mit einem am ersten Ende der Stange (92) befindlichen ersten Winkelgelenk (94), das die Stange (92) an der Winkelerfassungseinrichtung (70) befestigt, und einem am zweiten Ende der Stange (92) befindlichen zweiten Winkelgelenk (96), das die Stange (92) am Oberwagen (14) befestigt, umfasst.
Verfahren zum Verriegeln eines drehbar auf einem Unterwagen (16) eines Mobilbaggers (10) gelagerten Oberwagens (16), wobei der Unterwagen (16) eine erste Längsachse (60) aufweist und Oberwagen (14) eine zweite Längsachse (62) aufweist, mit: Erfassen eines Winkels (α) zwischen der ersten Längsachse (60) und der zweiten Längsachse (62), Überprüfen, ob sich der erfasst Winkel (α) in einem vorbestimmten Winkelbereich befindet und Verriegeln des Oberwagens (14) relativ zum Unterwagen (16), wenn sich der erfasste Winkel (α) im vorbestimmten Winkelbereich befindet.
Verfahren nach Anspruch 12, ferner mit: Betätigen einer vom Fahrer aktivierbaren oder deaktivierbaren Aktivierungsvorrichtung (58), Abfragen, ob die Aktivierungsvorrichtung (58) betätigt worden ist, und Durchführen der Schritte nach Anspruch 12, wenn die Aktivierungsvorrichtung (58) betätigt worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 13, ferner mit einem Messen einer Winkelverweildauer, die diejenige Zeitspanne beschreibt, während der sich der Winkel (α) im vorbestimmten Winkelbereich befindet, wobei das Verriegeln des Oberwagens (14) relativ zum Unterwagen (16) erst dann erfolgt, wenn die gemessene Winkelverweildauer eine vorbestimmte Verweildauer überschreitet.