DE102013008939A1

DE102013008939A1 - Selbstfahrende Bodenfräsmaschine zum Bearbeiten von Bodenoberflächen mit einer Fräseinrichtung

Info

Publication number: DE102013008939A1
Application number: DE201310008939
Authority: DE
Inventors: Marco Reuter; Andreas Nacke; André Hoffmann; Timo Löw
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2013-05-24
Filing date: 2013-05-24
Publication date: 2014-11-27
Anticipated expiration: 2033-05-25
Also published as: US9365985B2; US20140348585A1; DE102013008939B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Bodenfräsmaschine zum Bearbeiten von Bodenoberflächen mit einer Fräseinrichtung, einer Fahreinrichtung und einer Antriebsvorrichtung zum Antrieb der Fahreinrichtung und der Fräseinrichtung. Die Fräseinrichtung ist an einem Bodenfräsmaschinenrahmen angeordnet und zwischen einer Arbeitsposition, in der die Fräseinrichtung mit der Bodenoberfläche in Wirkeingriff steht und einer Rangierposition, in der die Fräseinrichtung mit der Bodenoberfläche außer Wirkeingriff steht, verlagerbar. Die Antriebsvorrichtung weist eine Antriebssteuereinheit auf, welche eine Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung steuert. Die Bodenfräsmaschine weist ferner eine Bodenfräsmaschinensteuereinheit auf. Die Bodenfräsmaschinensteuereinheit steuert ein Zusammenwirken der Antriebsvorrichtung, der Fahreinrichtung und der Fräseinrichtung derart, dass die Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung in der Rangierposition der Fräseinrichtung gegenüber der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung in der Arbeitsposition der Fräseinrichtung unter Aufrechterhaltung von mindestens einer Fahrleistung für die Fahreinrichtung automatisch vermindert ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine selbstfahrende Bodenfräsmaschine zum Bearbeiten von Bodenoberflächen. Eine gattungsgemäße Bodenfräsmaschine umfasst eine Fahreinrichtung, eine Fräseinrichtung und eine Antriebsvorrichtung zum Antrieb der Fahreinrichtung und der Fräseinrichtung. Die Fräseinrichtung ist an einem Maschinenrahmen der Bodenfräsmaschine direkt oder indirekt angeordnet und zwischen einer Arbeitsposition, in der die Fräseinrichtung mit der Bodenoberfläche in Wirkeingriff steht, und einer Rangierposition, in der die Fräseinrichtung mit der Bodenoberfläche außer Wirkeingriff steht, verlagerbar. Die Rangierposition ist beispielsweise dann gewünscht, wenn die Bodenfräsmaschine rangiert werden soll, beispielsweise bei der Fahrt zum Einsatzort und oder am Einsatzort selbst. Konkret umfasst die Fräseinrichtung wenigstens eine Fräswalze, die mit ihrer Rotationsachse horizontal und quer zur Arbeitsrichtung direkt oder indirekt am Maschinenrahmen angeordnet ist, eine Fräswalzenumhausung, beispielsweise in Form eines Fräswalzenkastens oder einer Fräswalzenhaube, und einen Antriebsstrang, über den für den Betrieb der Fräswalze erforderliche Antriebsenergie zur Fräswalze übertragen wird. Die ebenfalls am Maschinenrahmen angeordnete Fahreinrichtung umfasst insbesondere Fahrmittel, wie Räder und/oder Kettenlaufwerke, über die eine Fortbewegung der Bodenfräsmaschine über den Untergrund erreicht wird.
Eine derartige Bodenfräsmaschine ist beispielsweise aus der DE 10 2010 014 893 A1 bekannt, die hiermit in Bezug genommen wird. Dort ist für eine solche Bodenfräsmaschine eine Sensoreinrichtung offenbart, welche die Rangierposition und/oder wenigstens einen Arbeitsparameter der Fräseinrichtung, nämlich deren Energieverbrauch, deren Arbeitsgeschwindigkeit, deren Drehzahl oder deren Neigung und/oder wenigstens einen Lastparameter der Fahreinrichtung detektiert. Weiter ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, die in der Rangierposition und/oder bei einer Detektion einer Abweichung des wenigstens einen detektierten Arbeitsparameters oder Lastparameters von einem Parametersollwert den Kraftfluss zwischen der Antriebsvorrichtung und der Fräseinrichtung reduziert oder mittels eines dynamischen Drehmomentwandlers die übertragene Antriebsenergie pro Zeiteinheit (Antriebsleistung) auf die Fräseinrichtung vermindert.
Die Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung an sich kann somit in allen Positionen der Fräseinrichtung auf hohem und quasi konstantem Niveau beibehalten werden, so dass ein schnelles Umschalten von einer Arbeitsbetriebsphase in eine Rangierbetriebsphase und umgekehrt möglich wird. Üblicherweise wird die Antriebseinrichtung dabei dauerhaft mit maximaler Leistung betrieben. Die Reduzierung der an die Fräseinrichtung übertragenen Antriebsenergie wird durch Reibverluste in dem dynamischen Drehmomentwandler beispielsweise in Form einer Lamellenkupplung mit einstellbarem Schlupf bei unterschiedlichem Druck auf die Lamellenpakete erreicht, womit die Antriebsenergie, die schließlich auf die Fräseinrichtung einwirkt, gegenüber der auf hoher Antriebsleistung arbeitenden Antriebsvorrichtung aufgrund von Reibungsverlusten vermindert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine selbstfahrende Bodenfräsmaschine mit Fräseinrichtung zu schaffen, die eine gegenüber dem Stand der Technik optimierte Regelung der Antriebsleistung aufweist.
Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 und durch ein Verfahren gemäß dem unabhängigen Anspruch 8 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Eine gattungsgemäße Bodenfräsmaschine umfasst eine Fahreinrichtung, eine Fräseinrichtung und eine Antriebsvorrichtung zum Antrieb der Fahreinrichtung und der Fräseinrichtung. Die Fräseinrichtung ist an einem Bodenfräsmaschinenrahmen angeordnet und zwischen einer Arbeitsposition, in der die Fräseinrichtung mit der Bodenoberfläche in Wirkeingriff steht, und einer Rangierposition, in der die Fräseinrichtung mit der Bodenoberfläche außer Wirkeingriff steht, verlagerbar. Die Antriebsvorrichtung, bei der es sich insbesondere um einen Verbrennungsmotor handelt, weist eine Antriebssteuereinheit auf, welche eine Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung steuert. Die Antriebsleistung bezeichnet dabei insbesondere die an der Abtriebswelle des Verbrennungsmotors zur Verfügung stehende Antriebsenergie pro Zeiteinheit. Bei der Antriebssteuereinheit handelt es sich somit insbesondere um eine Motorsteuerung, die besonders zur Steuerung von reinen die Antriebsvorrichtung betreffenden Vorgängen ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist es nun vorgesehen, dass ergänzend zur Antriebssteuereinheit eine Bodenfräsmaschinensteuereinheit vorhanden ist. Die Bodenfräsmaschinensteuereinheit steuert ein Zusammenwirken der Antriebsvorrichtung, der Fahreinrichtung und der Fräseinrichtung derart, dass die Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung in der Rangierposition der Fräseinrichtung gegenüber der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung in der Arbeitsposition der Fräseinrichtung unter Aufrechterhaltung von mindestens einer Fahrleistung für die Fahreinrichtung automatisch vermindert ist. Erfindungswesentlich ist somit, dass die von der Antriebsvorrichtung für den Rangierbetrieb, in der die Fräseinrichtung in Rangierposition ist, zur Verfügung gestellte Antriebsleistung gegenüber der für den Arbeitsbetrieb, in der die Fräseinrichtung in Arbeitsposition ist, zur Verfügung gestellt Antriebsleistung vermindert ist, und zwar soweit, dass wenigstens noch ein zuverlässiger Fahrbetrieb möglich ist. Gleichzeitig sollte die Reduktion der Antriebsleistung allerdings vorzugsweise soweit erfolgen, dass ein Antrieb der Fräseinrichtung bei auf dem Bodenuntergrund aufsitzender Fräswalze nicht mehr möglich ist und ein Verbrennungsmotor beispielsweise entsprechend absäuft. Durch die im Rangierbetrieb zur Verfügung stehende vergleichsweise geringe Antriebsleistung ist es erfindungsgemäß somit vorgesehen, dass der Bodenwiderstand bei auf dem Bodenuntergrund aufstehender Fräswalze bereits ausreicht, um die Rotationsbewegung der Fräswalze zu stoppen. Dadurch wird beispielsweise sicher verhindert, dass die Bodenfräsmaschine bei auf dem Bodenuntergrund aufsitzender Fräswalze durch eine sich drehende Fräswalze in unerwünschter Weise bewegt wird. Insbesondere im Unterschied zu den bisher im Stand der Technik beschriebenen Varianten erfolgt erfindungsgemäß eine Reduktion für den Rangierbetrieb an zentraler Stelle des gesamten Antriebssystems, nämlich an der Antriebsvorrichtung, konkret dem Antriebsmotor, direkt und nicht an einer kraft- beziehungsweise leistungsübertragenden Position, wie beispielsweise einer Kupplung. Der konzeptionelle Grundgedanke der Erfindung sieht somit vor, dass die für die gesamte Bodenfräsmaschine grundsätzlich zur Verfügung stehende Antriebsenergie pro Zeiteinheit beziehungsweise die von der Antriebsvorrichtung entwickelte Antriebsleistung für den Rangierbetrieb insgesamt gesenkt wird, beispielsweise durch eine Verminderung der zugeführten Kraftstoffmenge.
Diese selbstfahrende Bodenfräsmaschine mit Fräseinrichtung hat den Vorteil, dass ein schnelles Umschalten zwischen Arbeitsbetriebsphase und Rangierbetriebsphase beim Fräsen von Bodenoberflächen möglich ist, so dass zügig nebeneinander streifenweise in der Breite eines Fräswerkzeugs beispielsweise eine Straßenoberfläche abgefräst werden kann. Die Vorteile der Erfindung treten dabei ganz besonders beim Feinfräsen hervor, bei dem die Fräswalze mit besonders hoher Drehzahl betrieben wird, so dass sich die Erfindung ganz besonders für den Einsatz bei Straßenfräsen eignet. Grundsätzlich ist eine Anwendung aber auch bei als Recycler und/oder Stabilisierer ausgebildeten Bodenfräsmaschinen möglich. Der Kraftfluss zwischen Antriebsvorrichtung und Fräsvorrichtung wird erfindungsgemäß in keiner der Betriebsphasen unterbrochen oder separat vermindert. Vielmehr wird die Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung vermindert, so dass der Regeleingriff vorliegend direkt an der Antriebsvorrichtung, insbesondere über eine entsprechende Steuerung der Motorsteuerung durch die Bodenfräsmaschinensteuerung, erfolgt. Konkret kann dies beispielsweise insbesondere durch eine Regulation der Kraftstoffeinspritzmenge erfolgen, die zur Verminderung der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung entsprechend reduziert wird und umgekehrt. Insgesamt wird erfindungsgemäß die Antriebsvorrichtung in ihrer Antriebsleistung bzw. Ausgangsleistung derart gedrosselt, dass die Antriebsleistung im Wesentlichen nur noch mindestens auf die für den Rangierbetrieb erforderliche Fahrleistung beschränkt ist. Die Antriebsvorrichtung muss nur lediglich die unbedingt notwendige Antriebsleistung jeweils für einen zügigen Betrieb sowohl in der Rangierphase als auch in der Arbeitsphase beziehungsweise in Abhängigkeit davon, ob die Fräseinrichtung in Arbeitsposition oder in Rangierposition ist, aufbringen.
Zur einwandfreien Funktionsweise der vorliegenden Bodenfräsmaschine ist es somit auch erforderlich, dass eine Einrichtung vorhanden ist, über die die Bodenfräsmaschinensteuereinheit zwischen der Rangierphase beziehungsweise der in Rangierposition befindlichen Fräseinrichtung und der Arbeits-/Fräsphase beziehungsweise der in Arbeitsposition befindlichen Fräseinrichtung diskriminieren kann. Dies kann im einfachsten Fall beispielsweise durch einen Fahrtrichtungssensor erfolgen. Ergänzend oder alternativ kann aus auch vorgesehen sein, dass die Verstellposition der Fräswalze und/oder andere hierfür relevante Parameter erfasst und an die Bodenfräsmaschinensteuereinheit weitergegeben werden. Es ist auch möglich, dass die Reduktion der Antriebsleistung manuell vom Fahrer vorgegeben wird, beispielsweise durch eine Schalteinrichtung, in der zwischen Arbeits- beziehungsweise Fräsbetrieb und Rangierbetrieb gewechselt werden kann.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, wenn die Antriebsvorrichtung eine maximale Antriebsleistung in der Arbeitsposition der Fräseinrichtung bereitstellt, beispielsweise gesteuert durch die Bodenfräsmaschinensteuerung. Ferner ist es vorgesehen, dass die Antriebsvorrichtung in der Rangierposition der Fräseinrichtung einen Bruchteil der maximalen Antriebsleistung aufbringt, wobei der Bruchteil mindestens ausreicht, eine Antriebsleistung für die Fahreinrichtung und für zu versorgende Verbraucher in einer Rangierbetriebsphase bereitzustellen. Dabei kann in vorteilhafter Weise davon ausgegangen werden, dass die Antriebsleistung für die Fahreinrichtung und für zu versorgende Verbraucher in der Rangierbetriebsphase geringer ist als die Hälfte und insbesondere ein Drittel der maximalen Antriebsleistung, so dass bei Reduzierung der maximalen Antriebsleistung auf ein Drittel das Fräswerkzeug nach wie vor in Umdrehungen versetzt bleibt und somit bei einem Wechsel von der Arbeitsposition in die Rangierposition und während des Rangierbetriebs nicht gestoppt wird. Der aufgebrachte Bruchteil der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung bei in Rangierposition befindlicher Fräseinrichtung entspricht somit vorzugsweise weniger als 50%, insbesondere weniger als 40% und ganz besonders weniger als 30% der maximalen Antriebsleistung von 100%. Die für die Fahreinrichtungen erforderliche Antriebsleistung bezeichnet dabei denjenigen Anteil der maximalen Antriebsleistung 100%, der für einen Fahrbetrieb der Bodenfräsmaschine, insbesondere bei in Rangierposition befindlicher Fräseinrichtung, erforderlich ist. Mit anderen Worten entspricht dies derjenigen Antriebsleistung, die zum Bewegen der Bodenfräsmaschine unter typischen Betriebsbedingungen über einen Antrieb er Fahreinrichtung erforderlich ist. Aus den vorstehenden Prozentangaben ergibt sich entsprechend, dass ein wesentlicher Anteil der maximalen Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung allein im Arbeitsbetrieb zum Antrieb der Fräseinrichtung benötigt wird.
Da in der Rangierphase keinerlei Fördergut auf einem Fräsguttransportband zu transportieren ist, kann auch die Antriebsleistung für das Fräsgutförderband in der Rangierbetriebsphase eingespart werden. Dies gilt grundsätzlich für sämtliche Verbraucher, die allein im Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschine bei in Arbeitsposition befindlicher Fräseinrichtung benötigt werden. Andere Verbraucher werden dagegen auch im Rangierbetrieb benötigt, wie beispielsweise die Hubeinrichtungen zwischen Bodenfräsmaschinenrahmen und Fahrwerk sowie zwischen Bodenfräsmaschinenrahmen und Fräseinrichtung. Für diese muss sichergestellt sein, dass ausreichend Antriebsleistung zur Verfügung steht, um auch in der Rangierbetriebsphase zu gewährleisten, dass Leckagen ausgeglichen und Hubmanöver durchgeführt werden können, wie sie beispielsweise an Übergängen von nicht gefrästen Bodenoberflächen auf gefräste Bodenoberflächen oder bei Bodenunebenheiten erforderlich werden.
Grundsätzlich ist es möglich und auch bevorzugt, dass die Leistungsreduktion allein über einen Steuerparameter der Motorsteuerung von der Bodenfräsmaschinensteuerung gesteuert wird, beispielsweise über die Reduktion der Kraftstoffeinspritzmenge. Sobald somit der Rangierbetrieb aufgenommen wird, greift die Bodenfräsmaschinensteuereinheit regulierend in die Motorsteuerung ein, beispielsweise durch eine geeignete Ansteuerung der Motorsteuerung. Ergänzend oder alternativ kann es allerdings auch vorgesehen sein, dass die Fräseinrichtung einen Drehzahlsensor aufweist, der mit der Bodenfräsmaschinensteuereinheit zusammenwirkt. Die Bodenfräsmaschinensteuereinheit steuert die Verminderung der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung in der Rangierposition der Fräseinrichtung dann derart, dass die Drehzahl der Fräseinrichtung bis auf einen Bruchteil der Drehzahl der Fräseinrichtung in Arbeitsposition absinkt, ohne dabei jedoch eine Antriebsleistung für die Fahreinrichtung und für zu versorgende Verbraucher zu unterschreiten. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann gewährleistet werden, dass die Fräseinrichtung bzw. das Fräswerkzeug auch in der Rangierposition nicht vollständig deaktiviert wird, so dass beim Einsetzen der Arbeitsbetriebsphase lediglich eine Beschleunigung auf eine Arbeitsumdrehungszahl des Fräswerkzeugs erforderlich wird. Dabei wird eine vollständige Deaktivierung des Fräswerkzeugs ausgeschlossen, so dass zeitaufwändige Kupplungsvorgänge bei dem Wechsel zwischen Arbeitsbetriebsphase und Rangierbetriebsphase und umgekehrt bei der Bearbeitungszeit von zu fräsenden Bodenoberflächen eingespart werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dergestalt ausgebildet, dass im Antriebsstrang zwischen der Antriebsvorrichtung und der Fräseinrichtung ein dynamischer Drehmomentwandler angeordnet ist, der mit der Bodenfräsmaschinensteuereinheit zusammenwirkt und das Antriebsmoment für die Fräseinrichtung beim Wechsel von der Arbeitsposition in die Rangierposition von einem maximalen Drehmoment auf ein minimales Drehmoment vermindert. Ein derartiger dynamischer Drehmomentwandler soll in der erfindungsgemäßen selbstfahrenden Bodenfräsmaschine jedoch nicht das Reduzieren der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung ersetzen. Vielmehr soll der dynamische Drehmomentwandler das Fräswerkzeug vor einer Beschädigung schützen, wenn unerwartet in einer Rangierbetriebsphase das Fräswerkzeug durch einen unerwartet auftretenden Widerstand bei bereits verminderter Antriebsleistung an einer Drehung gehindert wird.
In der Arbeitsbetriebsphase ist die Drehrichtung des Fräswerkzeugs der Drehrichtung des Fahrwerks der Fahreinrichtung entgegengesetzt. Üblicherweise sind in der Rangierbetriebsphase, in der die Bodenfräsmaschine zum Fräsen eines weiteren Streifens der Bodenoberfläche in eine Ausgangsposition zurückgefahren wird, die Drehrichtung des Fräswerkzeugs und die Drehrichtung der Fahreinrichtung gleichsinnig, so dass die Gefahr besteht, dass bei unerwarteter Berührung der Bodenoberfläche durch das Fräswerkzeug beispielsweise bei extremer Unebenheit der Bodenoberfläche oder bei einem Wechsel von gefräster und ungefräster Bodenoberfläche das Fräswerkzeug eine unerwartete Bodenberührung haben könnte, die eine unkontrollierte Bewegung der Bodenfräsmaschine verursachen könnte. Dieses wird mit der Absenkung der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung durch die Bodenfräsmaschine insofern verhindert, dass sie die Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung derart steuert und verringert, dass sie nicht mehr ausreichend hoch ist, eine Drehbewegung der Fräswalze entgegen dem durch den Bodenuntergrund entwickelten Widerstand anzutreiben. Um einen Drehbewegungsstopp der Fräswalze möglichst zuverlässig und schnell bewirken zu können, hat sich in diesem Zusammenhang ferner eine Weiterbildung der Bodenfräsmaschine als vorteilhaft erwiesen, bei der die Antriebsvorrichtung eine Notauskupplung und die Fräseinrichtung einen Lastmomentsensor und/oder Drehzahlsensor besitzen. Dabei wirkt die Bodenfräsmaschinensteuereinheit mit der Notauskupplung der Antriebsvorrichtung und dem Lastmomentsensor und/oder dem Drehzahlsensor in der Weise zusammen, dass bei einem Überschreiten eines Lastmomentgrenzwerts und/oder dem, idealerweise sprunghaftem, Unterschreiten eines Drehzahlgrenzwertes der Fräswalze in einer Rangierbetriebsphase, bei welcher die Fräseinrichtung in der Rangierposition ist, die Bodenfräsmaschinensteuereinheit einen Aktuator der Notauskupplung aktiviert. Diese Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das Fräswerkzeug bei mechanischer Überlastung und/oder einem abrupten Drehzahlabfall, wie beispielsweise beim unbeabsichtigten Aufsetzen der Fräswalze auf dem Bodenuntergrund, zusätzlich vom Antriebsstrang vorsorglich entkuppelt wird. Ergänzend oder alternativ kann ferner vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung deaktiviert wird, wenn der Lastmomentsensor der Fräseinrichtung einen Lastmomentgrenzwert überschreitet und/oder der Drehzahlsensor einen Drehzahlgrenzwert unterschreitet. In einem derartigen Notfall bleibt somit die gesamte Bodenfräsmaschine stehen. Außerdem kann es vorgesehen werden, dass die Notauskupplung zusätzlich auch manuell ausgelöst werden kann, wenn in Notsituationen unabhängig von einer Betriebsphase die Antriebsvorrichtung ausgeschaltet werden muss, um damit die Bodenfräsmaschine zu stoppen.
Vorzugsweise weist die Bodenfräsmaschinensteuereinheit eine Leistungsregelung auf, die mit der Antriebssteuereinheit derart zusammenwirkt, dass die in der Rangierposition der Fräseinrichtung verfügbare verminderte Antriebsleistung auf die im Rangierbetrieb erforderlichen angetriebenen Verbraucher der Bodenfräsmaschine unter Aufrechterhaltung des Rangierbetriebes verteilbar ist.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer selbstfahrenden Bodenfräsmaschine, die zum Bearbeiten von Bodenoberflächen mittels einer Fräseinrichtung mit einer Fahreinrichtung, der Fräseinrichtung und einer Antriebsvorrichtung zum Antrieb der Fahreinrichtung und der Fräseinrichtung ausgestattet ist. Die Fräseinrichtung steht in einer Arbeitsposition mit der Bodenoberfläche in Wirkeingriff und in einer Rangierposition ist die Fräseinrichtung mit der Bodenoberfläche außer Wirkeingriff, wobei das Verfahren nachfolgende Verfahrensschritte aufweist.
In einem Verfahrensschritt a) erfolgt ein Absenken der Fräseinrichtung in einer Anfangsposition einer Arbeitsbetriebsphase aus einer Rangierposition. Im anschließenden Arbeitsbetrieb erfolgt das Auffräsen des Bodenuntergrundes unter Aufbringung einer maximalen Antriebsleistung durch die Antriebsvorrichtung zum Vortrieb der Bodenfräsmaschine unter gleichzeitigem Fräsabtrag eines ersten Streifens in der Breite eines Fräswerkzeugs der Fräseinrichtung von einer Bodenoberfläche bis zu einer Endposition eines ersten Bearbeitungsabschnitts. Üblicherweise wird die Antriebseinrichtung in dieser Phase zur Abgabe maximaler Antriebsleistung betrieben, um eine maximale Fräsleistung zu erzielen.
Da die Breite einer Bodenoberfläche in einem derartigen ersten Bearbeitungsabschnitt oftmals die Breite des Fräswerkzeugs überschreitet, schließt sich an diese Arbeitsbetriebsphase eine Rangierbetriebsphase an. In einem anschließenden Verfahrensschritt b) ist daher ein Anheben der Fräsvorrichtung in eine Rangierposition vorgesehen, wobei ferner für den Rangierbetrieb die Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung für diese Rangierbetriebsphase erheblich vermindert wird, insbesondere auf eine Antriebsleistung von kleiner 50% gegenüber der maximalen Antriebsleistung von 100%, ganz besonders von kleiner 40% und idealerweise von kleiner 30%. Dabei fährt die selbstfahrende Bodenfräsmaschine mithilfe der Fahreinrichtung bei verminderter Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung zurück in die Anfangsposition unter gleichzeitigen seitlichen Versatz für einen zweiten benachbarten Frässtreifen.
Die Schritte a) und b) werden schließlich solange wiederholt, bis die gewünschte Breite des Bearbeitungsabschnitts erreicht ist, so dass unter Umständen auch mehrfach zwischen den Schritten a) und b) abgewechselt wird.
Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass jeweils in der Rangierphase die Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung auf ein notwendiges Maß reduziert wird, um die Fahreinrichtung anzutreiben und Verbraucher, die während des Rückwärtsfahrens der Bodenfräsmaschine erforderlich sind, mit Antriebsleistung zu versorgen. Gleichzeitig erfolgt die Leistungsreduktion vorzugsweise aber wenigstens in einem Ausmaß, dass die in dieser Rangierphase in Eingriff mit dem Bodenuntergrund gelangende Fräswalze diesen nicht oder nur minimal auffräst und von diesem vielmehr gehalten wird. Ein regulärer Fräsbetrieb ist unter diesen Bedingungen somit nicht möglich. Damit kann einerseits ohne Zeitverzögerung zwischen Arbeitsbetriebsphase und Rangierbetriebsphase jeweils umgeschaltet werden, da ein Auskuppeln des Fräswerkzeugs in der Rangierbetriebsphase und ein Einkuppeln im Übergang zur Arbeitsphase entfällt und andererseits kann die Energieeffizienz der Bodenfräsmaschine gesteigert werden, da während des Rangierbetriebs die Antriebsvorrichtung eine zwar verminderte aber ausreichende Antriebsleistung aufbringt.
In einem weiteren Durchführungsbeispiel des Verfahrens wird zur Absenkung der Antriebsleistung auf mindestens eine Fahrleistung der Fahreinrichtung eine Brennstoffzufuhr zu der Antriebsvorrichtung, die einen Verbrennungsmotor aufweist, automatisch gedrosselt, insbesondere durch Ansteuerung einer Motorsteuerung durch eine Bodenfräsmaschinensteuerung.
Bei einem weiteren Verfahrensbeispiel wird während der Arbeitsbetriebsphase gleichzeitig das Fräsgut über ein frontseitiges und/oder heckseitiges Fräsgutförderband ausgetragen, das zur Energieeinsparung während der Rangierphase abgestellt werden kann, um damit weiter die Erzeugung von Antriebsleistung durch die Antriebsvorrichtung in vorteilhafter Weise zu vermindern. Dies gilt selbstverständlich auch ergänzend oder alternativ für weitere Verbraucher, die nur teilweise während des Rangierbetriebs und/oder des Arbeitsbetriebs mit Antriebsenergie versorgt werden müssen.
Ein weiteres Durchführungsbeispiel für das Verfahren sieht vor, dass die Drehzahl der Fräseinrichtung erfasst wird und die Verminderung der Antriebsleistung in der Rangierposition der Fräseinrichtung von einer Antriebssteuereinheit derart geregelt wird, dass die Drehzahl der Fräseinrichtung auf einen Bruchteil der Drehzahl der Fräseinrichtung in der Arbeitsposition absinkt, ohne eine maximal erforderliche Antriebsleistung für die Fahreinrichtung zu unterschreiten. Diese maximal erforderliche Antriebsleistung für die Fahreinrichtung liegt deutlich unter der maximalen Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung und tritt dann auf, wenn ein Umschalten von einer Arbeitsbetriebsphase in eine Rangierbetriebsphase vorgenommen wird. Bei diesem Umschalten muss jeweils wie oben beschrieben von einer Vorwärtsbewegung auf eine Rückwärtsbewegung und umgekehrt von einer Rückwärtsbewegung auf eine Vorwärtsbewegung die selbstfahrende Bodenfräsmaschine beschleunigt werden. Derartige Beschleunigungsvorgänge erfordern zwar eine maximale Antriebsleistung für die Fahreinrichtung. Diese liegt jedoch deutlich unter der maximal möglichen Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung.
Eine bevorzugte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass ein dynamischer Drehmomentwandler zwischen der Antriebsvorrichtung und der Fräseinrichtung von der Bodenfräsmaschinensteuereinheit gesteuert wird, wobei der dynamische Drehmomentwandler die Antriebsmomentübertragung für die Fräseinrichtung beim Wechsel von der Arbeitsposition in die Rangierposition von einer maximalen Drehmomentübertragung auf eine minimale Drehmomentübertragung vermindert. Dieses Vermindern der Drehmomentübertragung soll jedoch nicht die Verminderung der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung beim Übergang von einer Arbeitsbetriebsphase auf eine Rangierbetriebsphase ersetzen, sondern soll vielmehr eine zusätzliche Sicherheit liefern, dass bei unerwartetem Widerstand gegen ein Rotieren des Fräswerkzeugs in der Rangierposition das Fräswerkzeug nicht beschädigt wird, da die Drehmomentübertragung auf das Fräswerkzeug derart minimiert ist, dass das Fräswerkzeug unbeschadet zum Stehen kommen kann.
Ein weiteres Durchführungsbeispiel des Verfahrens sieht vor, dass ein Lastmoment der Fräseinrichtung und/oder die Drehzahl der Fräswalze der Fräseinrichtung (oder ergänzend oder alternativ eines anderen drehenden Elementes im Antriebsstrang zur Fräswalze hin) erfasst wird und dass bei Überschreiten eines Lastmomentgrenzwerts der Fräseinrichtung und/oder ein Unterschreiten eines Drehzahlgrenzwertes in der Rangierposition die Bodenfräsmaschinensteuereinheit einen Aktuator einer Notauskupplung der Antriebsvorrichtung über die Motorsteuereinheit aktiviert. Dieses Verfahren hat den Vorteil, dass nicht nur wie beim Einsatz eines dynamischen Drehmomentwandlers das Fräswerkzeug zum Stehen kommt, sondern die gesamte selbstfahrende Bodenfräsmaschine zum Stehen kommt. Diese Notauskupplung der Antriebsvorrichtung kann auch durch einen in Reihenschaltung vorgesehenen manuellen Notausschalttaster ausgelöst werden, um bei erkannter Notsituation die Bodenfräsmaschine durch den Bediener zum Stehen zu bringen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von ausführenden Beispielen beschrieben, die in Bezugnahme auf die Abbildungen näher erläutert werden.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer selbstfahrenden Bodenfräsmaschine zum Bearbeiten von Bodenoberflächen mit einer Fräseinrichtung in Arbeitsposition in einer Arbeitsbetriebsphase;
2 zeigt eine schematische Ansicht der Bodenfräsmaschine gemäß 1 mit der Fräseinrichtung in Rangierposition in einer Rangierbetriebsphase;
3 zeigt eine Prinzipskizze von Komponenten einer Bodenfräsmaschine mit Fräseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
4 zeigt ein schematisches Diagramm der Verteilung der Antriebsleistung und des Energieverbrauchs während einer Arbeitsbetriebsphase und einer Rangierbetriebsphase; und
5 ein Drehzahldiagramm der Fräswalze.
1 zeigt eine schematische Ansicht einer selbstfahrenden Bodenfräsmaschine 1 zum Bearbeiten von Bodenoberflächen 2 mittels einer Fräseinrichtung 3 in einer Arbeitsbetriebsphase. In einer derartigen Arbeitsbetriebsphase wird die Bodenfräsmaschine 1 in Pfeilrichtung A mithilfe einer Fahreinrichtung 4 bewegt, während die Fräseinrichtung 3 mit ihrem rotierenden Fräswerkzeug 9 in einer Arbeitsposition angeordnet ist, bei der das Fräswerkzeug 9 von der Bodenoberfläche 2 Fräsgut bis zu einer gefrästen Oberfläche 14 abträgt, wobei die Frästiefe F_t einstellbar ist. Zur Einstellung der Frästiefe F_t ist das Fräswerkzeug 9 der Fräseinrichtung 3 an einem Bodenfräsmaschinenrahmen 13 schwenkbar, beispielsweise um eine Antriebsachse 15 einer Antriebswelle angeordnet oder, wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel, über Hubsäulen 19, die den Maschinenrahmen mit den einzelnen Kettenlaufwerken der Fahreinrichtung 4 verbinden, höhenverstellbar.
Die Antriebswelle ist in dieser Ausführungsform der Erfindung eine Kurbelwelle einer Antriebsvorrichtung 5, die in diesem Fall als Verbrennungsmotor 12 ausgebildet. Die Antriebsvorrichtung 5 wird von einer Antriebssteuereinheit 6 in Zusammenwirken mit einer Bodenfräsmaschinensteuereinheit 7 gesteuert. Die Bodenfräsmaschinensteuereinheit 7 koordiniert den Vortrieb durch die Fahreinrichtung 4 relativ zur Dreh- beziehungsweise Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Fräswerkzeugs 9, wobei die Drehrichtung der Fahreinrichtung 4 in Pfeilrichtung B der Drehrichtung des Fräswerkzeugs 9 in Pfeilrichtung C entgegengesetzt gerichtet ist. Die Winkelgeschwindigkeit des Fräswerkzeugs 9 ist beim Fräsen ein Vielfaches der Winkelgeschwindigkeit der Fahreinrichtung, die lediglich einen Vorschub in Pfeilrichtung A gewährleistet.
Die Antriebsleistung, die von der Antriebsvorrichtung 5 in der Arbeitsbetriebsphase aufgebracht wird, um maximalen Fräsvorschub zu erhalten, entspricht einer Maximalantriebsleistung von 100%.
Wie 1 zeigt, ist von einem Bearbeitungsabschnitt 17 ausgehend von einer Anfangsposition 16 eine geringe Länge eines Streifens 18 bisher abgefräst worden und mithilfe eines frontseitigen Fräsgutförderbandes 11 in Pfeilrichtung F abtransportiert worden. Sobald eine hier nicht gezeigte Endposition des Bearbeitungsabschnitts 11 erreicht ist und damit ein erster Streifen der Bodenoberfläche 2 abgefräst ist, wird von der hier gezeigten Arbeitsposition der Fräseinrichtung 3 das Fräswerkzeug 9 auf eine Rangierposition eingeschwenkt beziehungsweise, wie es in 2 angegeben ist, die Fräseinrichtung 3 durch Ausfahren der Hubsäulen 19 gegenüber dem Bodenuntergrund angehoben, so dass die Fräswalze außer Eingriff mit dem Bodenuntergrund gelangt. Gleichzeitig ist es erfindungsgemäß nun vorgesehen, dass die in der Arbeitsbetriebsphase erforderliche maximale Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung 5 durch eine entsprechende Ansteuerung der Motorsteuerung 7 durch die Bodenfräsmaschinensteuereinheit 7 in der Rangierphase deutlich vermindert wird, ohne das Fräswerkzeug vollständig von der Antriebsvorrichtung 5 abzukoppeln. Die Fräswalze 9 dreht vielmehr in Rotationsrichtung C weiter, allerdings mit verminderter anliegender Antriebsleistung.
Wie 2 zeigt, wird die Bodenfräsmaschine 1 in Pfeilrichtung D zurück auf die Anfangsposition 16 in der gezeigten Rangierphase gefahren und gleichzeitig wird die Bodenfräsmaschine 1 querversetzt, um einen zu dem in 1 gezeigten Streifen benachbarten Streifen der Bodenoberfläche 2 abzutragen. Diese Rangierbetriebsphase, wie sie 2 zeigt, ist erforderlich, wenn eine Breite des Fräswerkzeugs 9 geringer ist als die abzutragende Breite eines Bearbeitungsabschnitts 17. Bei diesem Rücksetzen in Pfeilrichtung D müssen lediglich die Fahreinrichtung 4 und Verbraucher, wie hydraulische Pumpen, mit einer Antriebsleistung versorgt werden.
Die Antriebsleistung wird soweit reduziert werden, dass das Fräswerkzeug 9 bei unbeabsichtigter Berührung der in Rangierposition angeordneten Fräseinrichtung, beispielsweise bei Bodenunebenheiten oder Widerständen, nicht weiterdreht und dadurch ein unkontrolliertes und durch die Fräswalze angetriebenes Vorspringen der Bodenfräsmaschine in Pfeilrichtung D vermieden wird. Somit kann trotz mitlaufendem Fräswerkzeug 9 in der Rangierbetriebsphase eine sichere Führung der Bodenfräsmaschine gewährleistet werden.
Zwischen dem Bodenfräsmaschinenrahmen 13 und der Fahreinrichtung 4 sind hydraulische Hubeinheiten 19 angeordnet, die insbesondere auch einen Höhenausgleich ermöglichen, wenn eine oder mehrere der hinteren Fahrketten 20 oder vorderen Fahrketten 20' auf unterschiedlichen Niveaus der Bodenoberfläche fahren, wie z. B. auf der bereits gefrästen Oberfläche 14 und auf der ursprünglichen Bodenoberfläche 2. Außerdem kann mithilfe der Hubeinrichtungen 19 der Bodenfräsmaschinenrahmen 13 höhenverstellt und dadurch die Frästiefe F_t eingestellt.
Da während der Rangierbetriebsphase, wie sie 2 zeigt, kein Fräsgut anfällt, kann die Antriebsleistung soweit reduziert werden, dass auch das Fräsgutförderband 11 abgeschaltet ist.
3 zeigt eine Prinzipskizze von Komponenten einer Bodenfräsmaschine 1 mit Fräseinrichtung 3 gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung. Die Hauptkomponenten der Bodenfräsmaschine 1 sind die Fräseinrichtung 3, die Fahreinrichtung 4 und die Antriebsvorrichtung 5. Eine Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung 5, die hier durch einen vierzylindrigen Verbrennungsmotor 12 realisiert ist, wird über ein Verteilergetriebe 21 und ein Fahrgetriebe 23 über mechanische Verbindungen 24, 25 und 26, auf mindestens zwei hintere Kettenlaufwerke 20 der Fahreinrichtung 4 übertragen, wobei auch die beiden vorderen Kettenlaufwerke 20' angetrieben sind, was durch die gestrichelten Linien angegebenen mechanischen Verbindungen 27 und 28 angedeutet ist. Die vorderen Kettenräder 20' stehen über ein Lenkgetriebe 29 miteinander in Verbindung.
An das Verteilergetriebe 21 sind neben dem Fahrgetriebe 23 mehrere Pumpenaggregate 31, 32 und 33 angeschlossen. Zur Überwachung der Pumpenaggregate 31, 32 und 33 können in dem Verteilergetriebe 21 Drucksensoren 37 angeordnet sein, die über Signalleitungen 38 mit der Bodenfräsmaschinensteuereinheit 7 in Verbindung stehen.
Ein hoher Anteil der Antriebsleistung wird über das Verteilergetriebe 21, einer Kupplungseinrichtung 30 und einem Riementrieb 35 auf das Fräswerkzeug 9 der Fräseinrichtung 3 übertragen. Bei der Kupplungseinrichtung 30 handelt es sich konkret um eine Lamellenkupplung, deren Andruckplatte 34 einen variablen Druck auf die Lamellen ausüben kann. Die Andruckplatte 34 wird entsprechend von der Bodenfräsmaschinensteuereinheit 7 über eine Steuerleitung 36 aktiviert.
Die Rotation des Fräswerkzeugs 9 wird von drei Sensoren 8, 42 und 43 überwacht, nämlich einem Drehzahlsensor 8 an der Eingangswelle 39 eines Fräswerkzeuggetriebes 40, einem Lastsensor 43 auf der Achse 41 des Fräswerkzeugs 9 sowie einem Winkelgeschwindigkeitssensor 42 zur Erfassung der Winkelgeschwindigkeit des Fräswerkzeugs 9.
Der Drehzahlsensor 8 steht über eine Signalleitung 44, der Lastsensor 43 steht über eine Signalleitung 45 und der Winkelgeschwindigkeitssensor 42 steht über eine Signalleitung 46 mit der Bodenfräsmaschinensteuereinheit 7 in Verbindung.
Zur Aktivierung der Notauskupplung 22 verfügt die Bodenfräsmaschinensteuereinheit 7 über eine Steuerleitung 47 zum Austausch von Steuerdaten. Insbesondere zum Absenken der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung 5 steht die Bodenfräsmaschinensteuereinheit 7 über eine Steuerleitung 48 mit einer Antriebssteuereinheit 6, konkret einer Motorsteuerung, in Verbindung, die ihrerseits über eine Steuerleitung 49 mit der Antriebsvorrichtung 5 verbunden ist und allein den Betrieb der Antriebsvorrichtung steuert.
Mithilfe der In 3 gezeigten Komponenten der Bodenfräsmaschine 1 ist es nun möglich, die Antriebsleistung gesteuert und gezielt während einer Rangierbetriebsphase soweit herunterzufahren, dass für die Fahreinrichtung 4 und, je nach Einsatzfall, die Pumpenaggregate 31, 32 und 33 noch ausreichend mit Antriebsleistung beziehungsweise mit ausreichend Antriebsenergie pro Zeiteinheit zum Betrieb versorgt werden, damit beispielsweise ein Fahrbetrieb der Bodenfräsmaschine 1, insbesondere im Rangierbetrieb, möglich ist. Andererseits ist es möglich, zügig und ohne Zeitverzug auf die maximale Antriebsleistung umzuschalten, wenn die Arbeitsbetriebsphase ansteht. Außerdem wird durch die Sensoren 8, 42 und 43, die das Fräswerkzeug sowohl in der Arbeitsbetriebsphase als auch besonders in der Rangierphase automatisch überwachen, eine Beschädigung des Fräswerkzeugs in jeder Betriebsphase vermieden. Wesentlich ist, dass insbesondere die Fräswalze in der Rangierphase weiter mitbetrieben werden kann, so dass insbesondere kein regelmäßiges Ein- und Auskuppeln erforderlich ist.
4 zeigt nun ein schematisches Diagramm der Verteilung der Antriebsleistung und des Energieverbrauchs während einer Arbeitsbetriebsphase Δt_A und einer Rangierbetriebsphase Δt_R einer Bodenfräsmaschine, wie sie in den 1 bis 3 gezeigt ist. Dazu ist auf der Abszisse die Zeit t aufgetragen und auf der Ordinate eine relative Antriebsleistung P/P_max, die sich auf die maximal mögliche Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung bezieht.
Zu einem Anfangszeitpunkt t_A1 teilt sich diese maximale Leistung während der Arbeitsbetriebsphase Δt_A auf eine Fahrantriebsleistung FA, auf eine Pumpenantriebsleistung PU, auf eine Transportbandantriebsleistung TR und auf eine Fräsantriebsleistung FR_max auf. Entsprechend ist in 1 der jeweilige Anteil des Energieverbrauchs ΔE mit entsprechenden Indizes gekennzeichnet.
Während der Arbeitsbetriebsphase Δt_A wird die Bodenoberfläche abgefräst und gleichzeitig das Fräsgut über das in 1 und 2 gezeigte Fräsgutförderband 11 abtransportiert. Während der Zeitdauer Δt_A der Arbeitsbetriebsphase wird somit ein Fahrenergieanteil ΔE_FA, ein Pumpenenergieanteil ΔE_PU sowie eine Transportenergieanteil ΔE_TR und eine maximale ein maximaler Fräsenergieanteil ΔE_FRmax durch die Antriebsvorrichtung aufgebracht, was durch die Flächenanteile unter den Antriebsleistungskurven in 4 dargestellt wird.
Sobald die Arbeitsbetriebsphase Δt_A zum Zeitpunkt t_R zum ersten Mal beendet ist und ein Fräsen und Abtransportieren der Bodenoberfläche für einen Bearbeitungsabschnitt 17 beendet ist, kann, wie 4 zeigt, in der anschließenden Rangierbetriebsphase Δt_R die Antriebsleistung deutlich reduziert werden. In dem schematischen Diagramm der 4 wird beispielhaft auf etwa ein Drittel der maximalen Antriebsleistung 1/3 P_max die Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung in der Rangierbetriebsphase Δt_R reduziert, was vollständig ausreicht, um den Fahrbetrieb und den Pumpenbetrieb aufrecht zu erhalten und auch noch eine Rotation des Fräswerkzeugs zu ermöglichen.
Auch in dieser Rangierbetriebsphase Δt_R stellen die Flächen unter den Antriebsleistungskurven wiederum den Energieverbrauch dar, der durch die Fahreinrichtung mit ΔE_FA, durch die Pumpenaggregate ΔE_PU und durch den stark verminderten Energieverbrauch ΔE_FR des Fräswerkzeugs gekennzeichnet ist. Da wie oben erwähnt der Abtransport von Fräsgut während der Rangierbetriebsphase Δt_R eingestellt werden kann, geht der Energieverbrauch dafür gegen Null. Außerdem kann der Energieverbrauch der Fahreinrichtung ΔE_FA etwas zurückgehen, da die Fahreinrichtung keinen Vorschub gegenüber dem gegenläufig rotierenden Fräswerkzeug aufbringen muss. Dennoch verbleibt trotz Reduzierung der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung noch genügend Energie um das Fräswerkzeug im Leerlauf bei verminderten Umdrehungen während der Rangierbetriebsphase Δt_R rotieren zulassen.
Mit diesem schematischen Diagramm wird deutlich, welche Energieeinsparung durch Vermindern der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung während des Rangierbetriebs Δt_R möglich ist. Dabei ist zu bedenken, dass die hier gezeigten Antriebsleistungskurven nur der Verdeutlichung der erfindungsgemäßen Idee dienen sollen, aber nicht absolute Werte der Energieeinsparung zeigen. Dieses wird auch dadurch deutlich, dass in Wirklichkeit die Zeitspanne für die Arbeitsbetriebsphase Δt_A deutlich länger ist als die Zeitspanne für die Rangierphase Δt_R, zumal die Vorschubgeschwindigkeit in der Arbeitsbetriebsphase Δt_A deutlich geringer ist als die Rückfahrgeschwindigkeit während der Rangierbetriebsphase Δt_R.
Obwohl eine beispielhafte Ausführungsform in der vorhergehenden Beschreibung gezeigt wurde, können verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden. Die genannte Ausführungsform ist lediglich ein Ausführungsbeispiel und nicht dazu vorgesehen, den Gültigkeitsbereich, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration in irgendeiner Weise zu beschränken. Vielmehr stellt die vorhergehende Beschreibung dem Fachmann einen Plan zu Umsetzung des beispielhaften Ausführungsbeispiels zur Verfügung, wobei zahlreiche Änderungen in der Funktion der beispielhaft beschriebenen Ausführungsform gemacht werden können ohne den Schutzbereich der angefügten Ansprüche und ihrer rechtlichen Äquivalente zu verlassen.
5 schließlich veranschaulicht die Wirkung der Reduktion der Antriebsleistung auf die Fräswalze 9. In durchgezogener Linie ist zunächst ein charakteristischer Drehzahlverlauf angegeben, wobei hinsichtlich der Zeitskala auf die Ausführungen zu 4 verwiesen wird. Wesentlich ist dabei, dass die Fräswalzendrehzahl bei verminderter anliegender Antriebsleistung im Rangierbetrieb (zeitlich nach Δt_R1) abnimmt. Allerdings dreht die Fräswalze nach wie vor weiter.
Zum Zeitpunkt Δt_R2 tritt nun alternativ ein unbeabsichtigter Bodeneingriff mit der Fräswalze 9 während der Rangierfahrt auf, beispielsweise beim Überfahren eines Bodenhindernisses. Durch die geringe im Rangierbetrieb anliegende Antriebsleistung fällt die Drehzahl der Fräswalze 9 im vorliegenden Ausführungsbeispiel abrupt auf null ab, da sie vom Bodenuntergrund quasi festgehalten wird und die verfügbare Antriebsleistung so gering ist, dass der Fräswalze nicht durch den Bodengetrieben werden kann. Die in diesem Fall unter Umständen an der Fräswalze auftretenden Schäden sind daher minimal. Darüber hinaus findet keine Bewegung der Bodenfräsmaschine aufgrund der aufsetzenden Fräswalze in Drehrichtung der Fräswalze statt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010014893 A1 [0002]

Claims

Selbstfahrende Bodenfräsmaschine zum Bearbeiten von Bodenoberflächen (2) mit einer Fahreinrichtung (4), einer Fräseinrichtung (3) und einer Antriebsvorrichtung (5) zum Antrieb der Fahreinrichtung (4) und der Fräseinrichtung (3), wobei die Fräseinrichtung (3) an einem Bodenfräsmaschinenrahmen (13) angeordnet und zwischen einer Arbeitsposition, in der die Fräseinrichtung (3) mit der Bodenoberfläche (2) in Wirkeingriff steht, und einer Rangierposition, in der die Fräseinrichtung (3) mit der Bodenoberfläche (2) außer Wirkeingriff steht, verlagerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (5) eine Antriebssteuereinheit (6) aufweist, welche eine Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung (5) steuert, und dass die Bodenfräsmaschine (1) eine Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) aufweist, wobei die Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) ein Zusammenwirken der Antriebsvorrichtung (5), der Fahreinrichtung (4) und der Fräseinrichtung (3) in der Arbeitsposition und in der Rangierposition derart steuert, dass die Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung (5) in der Rangierposition der Fräseinrichtung (3) gegenüber der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung (5) in der Arbeitsposition der Fräseinrichtung (3) unter Aufrechterhaltung von mindestens einer Fahrleistung für die Fahreinrichtung (4) automatisch vermindert ist.
Bodenfräsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (5) eine maximale Antriebsleistung in der Arbeitsposition der Fräseinrichtung (3), und dass die Antriebsvorrichtung (5) in der Rangierposition der Fräseinrichtung (3) einen Bruchteil der maximalen Antriebsleistung aufweist, wobei der Bruchteil mindestens ausreicht, eine Antriebsleistung für die Fahreinrichtung (4) und zu versorgende Verbraucher in einer Rangierbetriebsphase bereitzustellen.
Bodenfräsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) die Antriebsvorrichtung (6) derart steuert, dass der Bruchteil der Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung bei in Rangierposition befindlicher Fräseinrichtung weniger als 50%, insbesondere weniger als 40% und ganz besonders weniger 30% der maximalen Antriebsleistung entspricht.
Bodenfräsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräseinrichtung (3) einen Drehzahlsensor (8) aufweist, der mit der Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) zusammenwirkt, wobei die Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) die Verminderung der Antriebsleistung in der Rangierposition der Fräseinrichtung (3) derart steuert, dass die Drehzahl der Fräseinrichtung (3) auf einen Bruchteil der Drehzahl der Fräseinrichtung (3) in Arbeitsposition absinkt, ohne eine Antriebsleistung für die Fahreinrichtung (3) und zu versorgender Verbraucher zu unterschreiten.
Bodenfräsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebsvorrichtung (5) und der Fräseinrichtung (3) ein dynamischer Drehmomentwandler angeordnet ist, der mit der Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) zusammenwirkt, und der das Antriebsmoment für die Fräseinrichtung (3) beim Wechsel von der Arbeitsposition in die Rangierposition von einem maximalen Drehmoment auf ein minimales Drehmoment vermindert.
Bodenfräsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtung (5) eine Notauskupplung (22) und die Fräseinrichtung (3) einen Lastmomentsensor und/oder einen Drehzahlsensor (8) ausweist, und dass die Notauskupplung (22) der Antriebsvorrichtung (5) und der Lastmomentsensor und/oder der Drehzahlsensor (8) der Fräseinrichtung (3) mit der Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) derart zusammenwirken, dass bei Überschreiten eines Lastmomentschwellwerts und/oder Unterschreiten eines Drehzahlschwellenwertes der Fräseinrichtung (3) in der Rangierposition die Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) einen Aktuator der Notauskupplung (22) aktiviert.
Bodenfräsmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) eine Leistungs aufweist und mit der Antriebssteuereinheit (6) derart zusammenwirkt, dass die in der Rangierposition der Fräseinrichtung (3) verfügbare verminderte Antriebsleistung auf die im Rangierbetrieb erforderlichen angetriebenen Verbraucher der Bodenfräsmaschine (1) unter Aufrechterhaltung des Rangierbetriebes verteilbar ist.
Verfahren zum Betreiben einer selbstfahrenden Bodenfräsmaschine (1) zum Bearbeiten von Bodenoberflächen (2), die mit einer Fräseinrichtung (3), mit einer Fahreinrichtung (4) und mit einer Antriebsvorrichtung (5) zum Antrieb der Fahreinrichtung (4) und der Fräseinrichtung (3) ausgestattet ist, wobei die Fräseinrichtung (3) zwischen einer Arbeitsposition, in der die Fräseinrichtung (3) mit der Bodenoberfläche (2) in Wirkeingriff steht, und einer Rangierposition, in der die Fräseinrichtung (3) mit der Bodenoberfläche (2) außer Wirkeingriff steht, verlagerbar ist, umfassend die folgenden Verfahrensschritte: a) Absenken der Fräseinrichtung (3) in einer Anfangsposition einer Arbeitsbetriebsphase aus einer Rangierposition in eine Arbeitsposition unter Aufbringen einer maximalen Antriebsleistung durch die Antriebsvorrichtung (5) zum Vortrieb der Bodenfräsmaschine (1) unter gleichzeitigem Fräsabtrag eines ersten Streifens in der Breite eines Fräswerkzeugs (9) der Fräseinrichtung (3) von einer Bodenoberfläche (2) bis zu einer Endposition eines ersten Bearbeitungsabschnitts; b) Anheben der Fräseinrichtung (3) unter Vermindern der Antriebsleistung in eine Rangierposition der Fräseinrichtung (3) für eine Rangierbetriebsphase, bei der die Fahreinrichtung (4) mittels der verminderten Antriebsleistung der Antriebsvorrichtung (5) die Bodenfräsmaschine (1) in die Anfangsposition unter gleichzeitigem seitlichen Versatz für einen zweiten benachbarten Frässtreifen zurücksetzt; c) Wiederholen der Schritte a) und b) bis eine vorgesehene Breite der Straßenoberfläche abgetragen ist und ein Absenken der Fräseinrichtung (3) in einer neuen Anfangsposition auf der Endposition des ersten Bearbeitungsabschnitts für einen weiteren Bearbeitungsabschnitt erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Absenkung der Antriebsleistung auf mindestens eine Fahrleistung der Fahreinrichtung (4) eine Brennstoffzufuhr zu der Antriebsvorrichtung (5), die einen Verbrennungsmotor (12) aufweist, automatisch gedrosselt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Fräseinrichtung (3) erfasst wird und die Verminderung der Antriebsleistung in der Rangierposition der Fräseinrichtung (3) von einer Antriebssteuereinheit (6) derart geregelt wird, dass die Drehzahl der Fräseinrichtung (3) auf einen Bruchteil der Drehzahl der Fräseinrichtung (3) in Arbeitsposition absinkt, ohne eine maximal erforderliche Antriebsleistung für die Fahreinrichtung (4) zu unterschreiten.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein dynamischer Drehmomentwandler zwischen der Antriebsvorrichtung (5) und der Fräseinrichtung (3) angeordnet ist, wobei der Drehmomentwandler von der Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) gesteuert wird, und wobei der dynamische Drehmomentwandler das Antriebsmoment für die Fräseinrichtung (3) beim Wechsel von der Arbeitsposition in die Rangierposition von einem maximalen Drehmoment auf ein minimales Drehmoment vermindert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lastmoment und/oder eine Drehzahl der Fräseinrichtung (3) erfasst wird, und dass bei Überschreiten eines Lastmomentschwellwerts und/oder Unterschreiten eines Drehzahlschwellenwertes der Fräseinrichtung (3) in der Rangierposition die Bodenfräsmaschinensteuereinheit (7) einen Aktuator einer Notauskupplung (22) aktiviert.