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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Kettenspannsystem zur automatischen Einstellung einer Kettenvorspannung einer Kette bei Kettenfahrzeugen, auf Kettenfahrzeuge mit einem solchen Kettenspannsystem sowie auf ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Kettenspannsystems.
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Hintergrund der Erfindung
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Kettenfahrzeuge, wie beispielsweise Bagger, Pistenraupen oder andere Geländefahrzeuge, benötigen eine ausreichende Kettenvorspannung, um sicher im Gelände fahren zu können und um die Leistung des Antriebs effektiv auf die Kette übertragen zu können. Übliche Kettenspannvorrichtungen erlauben eine Einstellung der gewünschten Kettenvorspannung durch geschultes Personal an einem stillstehenden Kettenfahrzeug. Die Einstellung der gewünschten Kettenvorspannung (Vorspannkraft) erfolgt dabei beispielsweise durch Drehen einer Gewindestange mit einem geeigneten Werkzeug bis zu einem durch eine Markierung gekennzeichneten Bereich. Eine quantitative Angabe der eingestellten Vorspannkraft erfolgt dabei nicht. Die Kettenvorspannkraft hat signifikante Auswirkungen auf Traktion, Fahrsicherheit und Kraftstoffverbrauch der Kettenfahrzeuge. Eine dafür optimierte Kettenvorspannung ist dabei abhängig von der Untergrundbeschaffenheit und dem Fahrbahnprofil. Eine werkseitig eingestellte Kettenvorspannung ist somit bei wechselnden Fahruntergründen für die meisten Fahruntergründe suboptimal eingestellt.
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Es wäre daher wünschenswert, wenn die Kettenvorspannung auf die jeweiligen momentanen Erfordernisse angepasst werden könnte.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der die Kettenvorspannung variabel auf die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden kann.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Kettenspannsystem für Kettenfahrzeuge zur Einstellung einer Vorspannung an einer Kette des Kettenfahrzeugs umfassend eine zur Anordnung an einem Umlenkrad der zu spannenden Kette vorgesehene Kettenspannvorrichtung, eine mit der Kettenspannvorrichtung mechanisch gekoppelte elektromechanische Stelleinrichtung zur variablen Einstellung der Kettenvorspannung und eine Kontrolleinheit, die zur Messung eines Motorstroms der elektromechanischen Stelleinrichtung mit der elektromechanischen Stelleinrichtung verbunden und zur Ermittlung einer gegenwärtigen Kettenvorspannung anhand des Motorstroms und zur entsprechenden Ansteuerung der elektromechanischen Stelleinrichtung zur automatischen Verstellung der Kettenspannvorrichtung auf einen Sollwert der Kettenvorspannung vorgesehen ist.
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Der Begriff „Kettenfahrzeuge“ bezeichnet hierbei Kettenfahrzeuge aller Art, beispielsweise Baukettenfahrzeuge, Raupenfahrzeuge, Muldenkipper, Pistenraupen, Schneemobile, Kettenschlepper, Halbkettenfahrzeuge, Rückmaschinen oder andere Geländefahrzeuge mit Kettenlaufwerk. Vorzugsweise wird die Erfindung in Kettenfahrzeugen mit Laufradstationen mit Federweg eingesetzt. Kettenfahrzeuge zeichnen sich durch die höhere Traktion ihrer Gleisketten im Gegensatz zu Radfahrzeugen aus, da diese über die Kettenlänge am Boden eine große Aufstandsfläche besitzen, was bei gegebener Fahrzeugmasse den spezifischen Bodendruck verringert. Da sich die Gewichtskraft des Kettenfahrzeugs auf der sehr viel größeren Fläche verteilt, wird besonders auf weichen Böden das Einsinken des Fahrzeugs verringert. Kettenfahrzeuge bieten somit eine hohe Geländegängigkeit und eine gute Spurhaltigkeit.
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Die Ketten des Kettenfahrzeugs können je nach Typ des Kettenfahrzeugs unterschiedlich ausgeführt sein. Die Kette kann beispielsweise aus stählernen Laufflächengliedern aufgebaut sein, die mit Scharnieren zu einer geschlossenen Kette verbunden sind. Mittig auf der Innenseite der Kettenglieder können erhöhte Ausformungen angebracht sein, die durch die Aneinanderreihung mit den anderen Gliedern eine Spurführung (Gleisfunktion) für die Lauf- und Tragräder des Kettenfahrzeugs bilden. Die Kettenglieder können gegebenenfalls selbst eine Vorspannung untereinander erhalten. Die Kette kann aber auch als Gummikette oder sogenanntes Laufband ausgeführt sein. Typischerweise werden hier mehrere Lagen aus Gewebe und Stahl mit Reifengummi umspritzt und profiliert. Solche Gummiketten oder Laufbänder werden beispielsweise bei sogenannten Minibaggern oder Ackerschleppern mit Raupenantrieb eingesetzt. Gummiketten sind in der Regel wartungsärmer und günstiger in den variablen Kosten als Ketten aus stählernen Laufflächengliedern, unterliegen allerdings einem höheren Verschleiß beziehungsweise einer geringeren Lebensdauer als Ketten aus stählernen Laufflächengliedern. Ein Kettenlaufwerk besteht in der Regel aus mindestens einem Antriebsrad, das das Drehmoment des Motors direkt oder indirekt auf die Kette überträgt, und einem entgegengesetzten Führungsrad, die beide die gegenüberliegenden Umlenkräder darstellen, und einem oder mehreren Laufrädern oder Laufrollen zwischen Antriebsrad und Führungsrad und gegebenenfalls Stützrollen für den Rücklauf der Kette.
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Das Fahrverhalten eines Kettenfahrzeugs wird neben der Federung und Dämpfung maßgeblich durch die Kettenvorspannung definiert. Die Kette kann nur dann Lenkbefehle umsetzen und ihre gute Traktion im Gelände ausspielen, wenn sie ausreichend gespannt ist. Der Begriff „Kettenspannvorrichtung“ bezeichnet hierbei eine Vorrichtung, die geeignet ist, die Kettenvorspannung zu verändern. Hierbei kann die Kettenspannvorrichtung im Rahmen der vorliegenden Erfindung für unterschiedliche Kettenfahrzeuge unterschiedlich ausgeführt sein.
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Der Begriff „elektromechanische Stelleinrichtung“ bezeichnet hierbei eine strombetriebene Einheit, die mechanisch die Kettenspannvorrichtung verstellen kann und somit die Kettenvorspannung variabel ändern kann. Die elektromechanische Stelleinrichtung umfasst dabei einen elektrisch betriebenen Motor, wobei der für eine Verstellung der Kettenvorspannung benötigte Motorstrom charakteristisch für die dann anliegende Kettenvorspannung ist, da das an der Kettenspannvorrichtung anliegende Motordrehmoment proportional zum Motorstrom ist. Die mechanische Kopplung zwischen der elektromechanischen Stelleinrichtung und der Kettenspannvorrichtung kann unterschiedlich ausgeführt sein. Beispielsweise ist die elektromechanische Stelleinrichtung über ein Antriebsstirnrad und ein entsprechendes Abtriebsstirnrad, einem Zahnriementrieb, einem Schneckengetriebe, einer direkten Ankopplung an die Kettenspannvorrichtung oder mittels eines Planetengetriebes an die Kettenspannvorrichtung gekoppelt. Damit kann beispielsweise in einer Ausführungsform eine Gewindespindel der Kettenspannvorrichtung zur Einstellung einer gewünschten Kettenvorspannung gedreht werden.
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Der Begriff „Kontrolleinheit“ bezeichnet hierbei jede Art von geeigneten Kontrolleinheiten, die Daten empfangen, verarbeiten und auf Basis der ausgewerteten Daten eine weitere Komponente, hier beispielsweise die elektromechanische Stelleinheit, ansteuern können. Die Kontrolleinheit kann dabei einen Prozessor oder Mikrochip umfassen, auf dem ein entsprechendes Softwareprogramm installiert ist und das die voranstehenden Funktionen ausführt. Die Kontrolleinheit kann dabei mit der elektromechanischen Stelleinheit über Datenverbindungen wie Datenleitungen oder drahtlos verbunden sein. In einer Ausführungsform leitet die Kontrolleinheit aus der Messung des Motorstroms ein Motordrehmoment ab und berechnet daraus die gegenwärtige Kettenvorspannung zur späteren Einstellung einer gewünschten Kettenvorspannung.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird es ermöglicht, die Kettenvorspannung auch im laufenden Betrieb an sich ändernde Umgebungsbedingungen wie Fahrbahnprofil, Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrbahnbeschaffenheit quasistationär anzupassen und somit die Fahrsicherheit, Traktion und den Kraftstoffverbrauch positiv zu beeinflussen. Mit dem erfindungsgemäßen Kettenspannsystem kann beispielsweise trotz unebenem Untergrund die Kettenvorspannung mittels kontinuierlicher Nachstellung konstant gehalten werden. Somit wird mit dem Kettenspannsystem eine Vorrichtung zur Verfügung gestellt, mit der die Kettenvorspannung einer Kette eines Kettenfahrzeugs variabel auf die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden kann.
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In einer Ausführungsform erfolgen dazu die Messung des Motorstroms und die Ermittlung der gegenwärtigen Kettenvorspannung kontinuierlich. Dadurch kann die Kettenvorspannung jederzeit auf eine schnelle Abfolge an unterschiedliche Bedingungen wie die des Untergrundes oder der Fahrgeschwindigkeit angepasst werden.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die elektromechanische Stelleinrichtung auf der Kettenspannvorrichtung angeordnet. Dadurch kann das Kettenspannsystem sehr kompakt ausgeführt werden. Außerdem ermöglicht eine solche Anordnung ein einfaches Montieren des Kettenspannsystems auf bisher damit nicht ausgerüsteten Kettenfahrzeugen.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die elektromechanische Stelleinrichtung einen Elektromotor, der mechanisch mittels eines Antriebsstirnrades und eines Abtriebsstirnrades, mittels eines Zahnriemens oder mittels eines Schneckengetriebes mit einer Gewindespindel der Kettenspannvorrichtung zur Einstellung der Kettenvorspannung verbunden ist. Diese mechanische Kopplung zeichnet sich beispielsweise gegenüber einer direkten Ankopplung an die Kettenspannvorrichtung dadurch aus, dass ein weniger leistungsstarker Motor verwendet werden kann und das Kettenspannsystem damit kostengünstiger erstellt und betrieben werden kann. Gegenüber einer Verbindung über ein Planetengetriebe erlauben obige mechanische Kopplungen eine dynamischere Einstellung der Kettenvorspannung.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kettenspannsystem des Weiteren eine automatische mit der Kontrolleinheit verbundene Fahrbahnerkennungsvorrichtung zur Anpassung der Kettenvorspannung auf eine jeweils von der Fahrbahnerkennungsvorrichtung erkannte Fahrbahn. Damit kann die Kettenvorspannung jederzeit auf einen optimalen Wert eingestellt werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst die Fahrbahnerkennungsvorrichtung einen Beschleunigungssensor zur Messung von Beschleunigungswerten und die Kontrolleinheit ist dazu vorgesehen, zumindest anhand der gemessenen Beschleunigungswerte die gegenwärtige Fahrbahn zu bestimmen. Über die Beschleunigungswerte kann bereits zuverlässig auf die gegenwärtige Fahrbahn geschlossen werden, um für die jeweilige Fahrbahn eine optimale Kettenvorspannung einstellen zu können. Gegebenenfalls kann zusätzlich direkt oder indirekt die Fahrzeuggeschwindigkeit, gegebenenfalls mit zusätzlichen Sensoren, ermittelt und in die Bestimmung einbezogen werden.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Kettenspannsystem des Weiteren eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle mit einer graphischen Oberfläche. Die graphische Oberfläche ermöglicht die Darstellung aller relevanten Parameter und gibt dem Bediener damit laufend Auskunft über den Systemzustand. Ferner kann der Bediener über eine entsprechend ausgestaltete graphische Oberfläche je nach Ausführungsform in den Regelkreis des Kettenspannsystems eingreifen und somit die Kettenvorspannung unabhängig von den gemessenen Systemparametern selbst beeinflussen. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann dazu drahtlos oder kabelgebunden mit der Kontrolleinheit verbunden sein.
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In einer weiteren Ausführungsform sind die Mensch-Maschinen-Schnittstelle und die Kontrolleinheit zur drahtlosen Kommunikation miteinander ausgestaltet. Dadurch kann dieselbe Kettenspannvorrichtung für unterschiedliche Positionen des Bedieners beim Fahren des Kettenfahrzeugs, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Typen von Kettenfahrzeugen, verwendet werden. In einer Ausführungsform ist die Mensch-Maschinen-Schnittstelle dabei ein Tablet-PC oder ein Smartphone.
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In einer weiteren Ausführungsform ist die elektromechanische Stelleinrichtung reversibel mit der Kettenspannvorrichtung mechanisch gekoppelt. Dies ermöglicht eine vereinfachte Wartung der Kettenspannvorrichtung. Auch bei einem Ausfall der Ansteuerung der Kettenspannvorrichtung kann dieses nach einer Demontage der elektromechanischen Stelleinrichtung notfalls auch manuell betrieben werden.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kettenfahrzeug mit einem an einem Umlenkrad jeder Kette des Kettenfahrzeugs angeordneten Kettenspannsystem zur Einstellung einer Kettenvorspannung umfassend eine mit der Kettenspannvorrichtung mechanisch gekoppelte elektromechanische Stelleinrichtung zur variablen Einstellung der Kettenvorspannung und eine Kontrolleinheit, die zur Messung eines Motorstroms der elektromechanischen Stelleinrichtung mit der elektromechanischen Stelleinrichtung verbunden und zur Ermittlung einer gegenwärtige Kettenvorspannung anhand des Motorstroms und zur entsprechenden Ansteuerung der elektromechanischen Stelleinrichtung zur automatischen Verstellung der Kettenspannvorrichtung auf einen Sollwert der Kettenvorspannung vorgesehen ist. Die Kette kann hier je nach Typ des Kettenfahrzeugs als Gleiskette oder Gummibandkette ausgeführt sein. Die Kettenfahrzeuge können je nach Typ ein oder mehrere Ketten umfassen. Damit wird es ermöglicht, die Kettenvorspannung auch im laufenden Betrieb des Kettenfahrzeugs an sich ändernde Umgebungsbedingungen wie Fahrbahnprofil, Fahrzeuggeschwindigkeit und Fahrbahnbeschaffenheit anzupassen und somit die Fahrsicherheit, Traktion und den Kraftstoffverbrauch des Kettenfahrzeugs positiv zu beeinflussen. Kettenfahrzeuge im Sinne der Erfindung sind beispielsweise Baukettenfahrzeuge, Raupenfahrzeuge, Bagger, Muldenkipper, Planierraupen, Pistenraupen, Schneemobile, Kettenschlepper, Halbkettenfahrzeuge, Rückmaschinen oder andere Geländefahrzeuge mit Kettenlaufwerk.
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In einer Ausführungsform umfasst das Kettenspannsystem dazu eine automatische mit der Kontrolleinheit verbundene Fahrbahnerkennungsvorrichtung mit einem Beschleunigungssensor zur Messung von Beschleunigungswerten, wobei die Kontrolleinheit dazu vorgesehen ist, zumindest anhand der gemessenen Beschleunigungswerte eine gegenwärtige Fahrbahn zu bestimmen, wobei der Beschleunigungssensor an einer in Fahrtrichtung des Kettenfahrzeugs gesehenen ersten Laufradstation zumindest einer der Ketten angeordnet ist, vorzugsweise in der ersten Laufradstation integriert ist, da an diesem Rad die relevanten Daten zeitlich am frühesten erfasst werden können. Je früher die Information über die Zustandsveränderung der Kontrolleinheit zum entsprechenden Regeln zur Verfügung steht, umso früher kann das Kettenspannsystem mit einer Anpassung der Kettenvorspannung reagieren. Die erste Laufradstation trifft im Fahrbetrieb als erste auf Fahrbahnunebenheiten und ist somit am besten für die Positionierung eines Beschleunigungssensors geeignet.
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In einer Ausführungsform umfasst das Kettenfahrzeug gefederte Laufstationen für die Ketten. Bei gefederten Laufstationen für die jeweilige Kette wird je nach Beschaffenheit des Fahruntergrundes (Fahrbahn) die Federung mehr oder weniger stark gestaucht, was die momentane Kettenvorspannung der Kette verringern kann. Um dennoch eine hohe Fahrsicherheit und Traktion der Kette zu gewährleisten, kann mit dem erfindungsgemäßen Kettenspannsystem sofort auf eine zu geringe Vorspannung reagiert und diese automatisch nachgestellt werden. Gerade bei Kettenfahrzeugen mit großem Federweg an den Laufradstationen wirkt sich das erfindungsgemäße Kettenspannsystem besonders vorteilhaft aus. Bei leichten Kettenfahrzeugen bis 10 Tonnen Gewicht kann der Federweg beispielsweise 150mm betragen. In einer Ausführungsform ist das Kettenfahrzeug ein hochmobiles Kettenfahrzeug. Hochmobile Kettenfahrzeuge zeichnen sich dadurch aus, dass sie sich schnell auch im unwegsamen Gelände bewegen. Als hochmobil wird dabei ein Kettenfahrzeug mit einer Höchstgeschwindigkeit größer 30 km/h bezeichnet. Die hochmobilen Kettenfahrzeuge können dabei leichte bis schwere Kettenfahrzeuge sein. Leichte Kettenfahrzeuge besitzen dabei ein Gewicht bis 10 Tonnen, mittelschwere Kettenfahrzeuge zwischen 10 Tonnen und 40 Tonnen, schwere Kettenfahrzeuge von mehr als 40 Tonnen.
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Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zur Einstellung einer Kettenvorspannung an mindestens einer Kette eines Kettenfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Kettenspannsystem mit einer Kettenspannvorrichtung, die an einem Umlaufrad der zu spannenden Kette des Kettenfahrzeugs angeordnet ist, umfassend die Schritte:
- - Messen eines Motorstroms der elektromechanischen Stelleinrichtung des Kettenspannsystems, die mechanisch mit der Kettenspannvorrichtung gekoppelt ist;
- - Ermittlung einer gegenwärtigen Kettenvorspannung anhand des gemessenen Motorstroms durch eine mit der elektromechanischen Stelleinrichtung verbundenen Kontrolleinheit des Kettenspannsystems; und
- - Ansteuerung der elektromechanischen Stelleinrichtung durch die Kontrolleinheit zur automatischen Verstellung der Kettenspannvorrichtung auf einen Sollwert der Kettenvorspannung zur variablen Einstellung der Kettenvorspannung der Kette.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die weiteren Schritte:
- - automatisches Erkennen einer Fahrbahn mittels einer mit der Kontrolleinheit verbundenen Fahrbahnerkennungsvorrichtung; und
- - Anpassen der Kettenvorspannung auf die jeweils erkannte Fahrbahn.
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In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt des automatischen Erkennens die weiteren Schritte:
- - Messen von Beschleunigungswerten mit einem Beschleunigungssensor der Fahrbahnerkennungsvorrichtung; und
- - Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrbahnbeschaffenheit anhand der gemessenen Beschleunigungswerte zur Bestimmung der gegenwärtigen Fahrbahn.
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In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die weiteren Schritte:
- - Eingeben einer gewünschten Kettenvorspannung über eine graphische Oberfläche einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle des Kettenspannsystems; und
- - Einstellen der Kettenvorspannung basierend auf der vorangegangenen Eingabe durch die Kontrolleinheit unabhängig von dem gemessenen Motorstrom.
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Figurenliste
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Diese und andere Aspekte der Erfindung werden im Detail in den Abbildungen wie folgt gezeigt:
- 1: Kettenspannvorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
- 2: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kettenspannsystems montiert an einem Umlaufrad eines Kettenfahrzeugs;
- 3: eine schematische Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kettenspannsystems mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle;
- 4: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kettenfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Kettenspannsystem;
- 5: eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einstellung einer Kettenvorspannung.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt eine konventionelle Kettenspannvorrichtung gemäß dem Stand der Technik SdT, die unter anderem gegenwärtig in leichten hochmobilen Kettenfahrzeugen verwendet wird. Die Einstellung der gewünschten Kettenvorspannung erfolgt manuell mit einem Handwerkzeug (hier nicht gezeigt). Dazu wird die Gewindespindel 5 mit diesem Handwerkzeug bis zu einem Bereich (beispielsweise eine feste Markierung) verdreht, wodurch Zuganker 2 und die Koppelstange 9 eingezogen werden und so die Auslenkung des Hebelarms 8 um seinen Drehpunkt am Tragarm 6 bewirkt. Das Umlenkrad 7 des Kettenfahrzeugs (das Kettenfahrzeug ist hier nicht im Detail dargestellt) ist am Hebelarm 8 drehbar gelagert und wird mit ausgelenkt, wodurch die Kette 1 des Kettenfahrzeugs gespannt wird. Im Fahrbetrieb auf unebenen Fahrbahnprofilen wird die Umlenkrolle in vertikaler Richtung ausgelenkt und bewirkt damit die Auslenkung des Tragarms 6 um seinen Drehpunkt. Dadurch wird das Federpaket 4 entweder durch die Scheibe 10 zusammengedrückt oder entlastet, je nach Richtung der Auslenkung. Dadurch wird bei jeder Fahrsituation zwar eine Restvorspannung der Kette gewährleistet, die allerdings aufgrund eines unebenen Fahruntergrunds mehr oder wenig stark variiert. Nachteil der hier gezeigten Kettenspannvorrichtung ist die fehlende Möglichkeit, die Vorspannung an die sich ändernden Umgebungsbedingungen, wie Fahrbahnprofil, Fahrzeuggeschwindigkeit, Fahrbahnbeschaffenheit anzupassen und somit die Fahrsicherheit, Traktion und den Kraftstoffverbrauch in positivem Sinne zu beeinflussen.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kettenspannsystems 200 montiert an einem Umlaufrad 7 des Kettenfahrzeugs 300, das hier nicht im Detail dargestellt ist. Das Kettenspannsystem 200 zur Einstellung einer Kettenvorspannung KVS an der Kette 1 des Kettenfahrzeugs 300 umfasst eine Kettenspannvorrichtung 100, die beispielsweise die Komponenten gemäß 1 umfassen kann, wobei hier zusätzlich zur Bildung des erfindungsgemäßen Kettenspannsystems 200 eine elektromechanische Stelleinrichtung 11 mechanisch mit der Kettenspannvorrichtung 100 gekoppelte ist. Zur variablen Einstellung der Kettenvorspannung KVS ist eine Kontrolleinheit 14 zur Messung eines Motorstroms der elektromechanischen Stelleinrichtung 11 mit der elektromechanischen Stelleinrichtung 11 verbunden (gestrichelt dargestellt), die dann anhand des gemessenen Motorstroms die entsprechende gegenwärtige Kettenvorspannung KVS ermittelt und die elektromechanisch Stelleinrichtung 11 zur automatischen Verstellung der Kettenspannvorrichtung 100 auf einen Sollwert der Kettenvorspannung KVS entsprechend ansteuert. Die Kontrolleinheit ist neben einer Rechenkomponente zusätzlich mit Regelfunktionen ausgestattet. Da die Ermittlung der momentanen Kettenvorspannung aus dem Motorstrom erfolgt, kann diese Bestimmung jederzeit und damit auch im laufenden Betrieb des Kettenfahrzeugs 300 vorgenommen werden. Hierbei kann die Kontrolleinheit 14 aus der Messung des Motorstroms ein Motordrehmoment ableiten und daraus die gegenwärtige Kettenvorspannung KVS berechnen. Beispielsweise können die Messung des Motorstroms und die Ermittlung der gegenwärtigen Kettenvorspannung KVS kontinuierlich erfolgen. Die Stelleinrichtung 11 umfasst beispielsweise einen DC-Motor oder einen Servomotor 11, der achsparallel und am Gehäuse der Kettenspannvorrichtung 100 angebracht wird. Die Motorwelle der Stelleinrichtung 11 treibt ein Stirnradgetriebe bestehend aus Antriebsstirnrad 12 und Abtriebsstirnrad 13 an. Das Abtriebsstirnrad 13 ist in dieser Ausführungsform fest mit der Gewindespindel 5 verbunden und überträgt auf diese das Drehmoment, wodurch die Kettenvorspannung KVS eingestellt wird. Das Getriebe muss dabei nicht zwingend als Stirnradpaar 12, 13 ausgeführt werden und kann auch durch einen Zahnriementrieb oder Schneckengetriebe ersetzt werden. Je nach Ausführungsform kann die elektromechanische Stelleinrichtung 11 fest auf der Kettenspannvorrichtung 100 montiert oder reversibel mit der Kettenspannvorrichtung 100 mechanisch gekoppelt sein.
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3 zeigt eine schematische Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kettenspannsystems 200 mit einer Mensch-Maschine-Schnittstelle 15 mit einer graphischen Oberfläche. Hierbei sind die Mensch-Maschinen-Schnittstelle 15 und die Kontrolleinheit 14 drahtlos miteinander verbunden, beispielsweise über eine Funkverbindung, eine Bluetooth-Verbindung, eine WLAN-Verbindung oder eine andere dafür geeignete Verbindung. Zur Erleichterung der Kommunikation über die Mensch-Maschinen-Schnittstelle 15 kann diese beispielsweise ein Tablet-PC oder ein Smartphone sein. Die Kontrolleinheit 14 ist dann mittels einer geeigneten Datenleitung mit der elektromechanischen Stelleinheit 11, beispielsweise ein 24V DC-Motor, verbunden.
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4 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kettenfahrzeugs
300 mit einem erfindungsgemäßen Kettenspannsystem
100 in Seitenansicht. An dem Umlenkrad
7 der sichtbaren Kette
1 ist ein Kettenspannsystem
200 zur Einstellung einer Kettenvorspannung
KVS angeordnet. Dieses Kettenspannsystem
200 umfasst eine Kettenspannvorrichtung
100, eine damit mechanisch gekoppelte elektromechanische Stelleinrichtung
11 und eine Kontrolleinheit
14 (für letztere beiden Komponenten sei auf
2 verwiesen), die zur Messung eines Motorstroms der elektromechanischen Stelleinrichtung
11 mit der elektromechanischen Stelleinrichtung
11 verbunden und zur Ermittlung einer gegenwärtigen Kettenvorspannung
KVS anhand des Motorstroms und zur entsprechenden Ansteuerung der elektromechanischen Stelleinrichtung
11 zur automatischen Verstellung der Kettenspannvorrichtung
100 auf einen Sollwert der Kettenvorspannung
KVS vorgesehen sind. In einer Ausführungsform ist die elektromechanische Stelleinheit reversibel mit der Kettenspannvorrichtung
100 verbunden, um im Falle eines Versagens des Kettenspannsystems
200 die Kettenvorspannung
KVS auch manuell einstellen zu können, wodurch die Fahrmöglichkeit des Kettenfahrzeugs auch in Notfällen gewährleistet werden kann. Zusätzlich umfasst das Kettenspannsystem
200 in dieser Ausführungsform zusätzlich eine automatische mit der Kontrolleinheit
14 verbundene Fahrbahnerkennungsvorrichtung
16 mit einem Beschleunigungssensor
17, der die Beschleunigungswerte des Kettenfahrzeugs
300 misst, wobei die Kontrolleinheit 14 anhand der gemessenen Beschleunigungswerte und der sich daraus ergebenden Fahrzeuggeschwindigkeit eine gegenwärtige Fahrbahn bestimmt. Hierbei kann aus den gemessenen Beschleunigungswerten eine Standardabweichung gebildet und dieser Wert für die weiteren Berechnungen verwendet werden. Die Fahrbahnerkennungsvorrichtung bzw. der Beschleunigungssensor sind in einer Ausführungsform so ausgestaltet, dass sie neben den Beschleunigungswerten auch die Fahrgeschwindigkeit direkt messen. Eine Standardabweichung aus den gemessenen Beschleunigungswerten im Intervall 0,32 - 2,25 kann beispielsweise eine ebene Fahrbahn charakterisieren. Das Vorliegen eines leichten Geländes kann aus einer Standardabweichung zwischen 2,25 und 35,8 abgeleitet werden, während beispielsweise schweres Gelände für Standardabweichungen von 35,8 oder größer vorliegt. In dem hier gezeigten Kettenfahrzeug
300 verläuft die Kette zwischen dem vorderen und hinteren Umlenkrad am Boden über die Laufräder beziehungsweise Laufradstationen
310,
311,
312. Der Beschleunigungssensor
17 ist dabei in Fahrtrichtung
F gesehen am ersten Laufrad
310 (bzw. erster Laufradstation
310) angeordnet, vorzugsweise ist er in der ersten Laufradstation
310 integriert. Dadurch kann das Kettenspannsystem
200 die Kettenvorspannung
KVS besonders schnell automatisch auf die jeweils erkannte Fahrbahn anpassen, da die Beschleunigungsdaten von der ersten Laufradstation
310 bei einem Auftreffen auf eine Fahrbahnunebenheit zeitlich früher vorliegen als von einer in Fahrtrichtung dahinter angeordneten Laufradstation
311,
312. Sofern das Kettenspannsystem eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle
15 mit einer graphischen Oberfläche umfasst, könnte auf dieser auch das nachfolgend dargestellte Auswahlmenü angeboten werden, wo beispielsweise ein Bediener manuell einen Sollwert F1 ... F3 antippt, um manuell eine gewünschte Kettenvorspannung
KVS zur Einstellung durch das Kettenspannsystem vorzugeben.
Tabelle 1: Auswahlmenü der graphischen Oberfläche der Mensch-Maschinen-Schnittstelle.
| Standardabweichung (STD) berechnet aus Beschleunigungswerten | Fahrbahn | F-Wert |
| 0,32 - 2,25 | Ebene Fahrbahn | F1 |
| 2,25 - 35,8 | Leichtes Gelände | F2 |
| > 35,8 | Schweres Gelände | F3 |
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In einer Ausführungsform umfasst das Kettenfahrzeug 300 gefederte Laufstationen 310, 311, 312 für die Kette 1 (die Federung ist hier nicht explizit dargestellt). Hierbei ist eine Anpassung der Kettenvorspannung KVS besonders vorteilhaft, da sich diese bei federnden Laufrollen zeitlich stark ändern kann. Hierbei kann das Kettenfahrzeug 300 als ein hochmobiles Kettenfahrzeug ausgebildet sein. Hochmobile Kettenfahrzeuge 300 zeichnen sich durch eine schnelle Bewegung durch das Gelände aus, wo eine Anpassung der Kettenvorspannung KVS insbesondere vorteilhaft ist.
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5 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens 400 zur Einstellung einer Kettenvorspannung KVS an mindestens einer Kette 1 eines Kettenfahrzeugs 300 mit einem erfindungsgemäßen Kettenspannsystem 200 mit einer Kettenspannvorrichtung 100, die an einem Umlaufrad 7 der zu spannenden Kette 1 des Kettenfahrzeugs 300 angeordnet ist. Das hier dargestellte Verfahren 400 umfasst dabei die Schritte des Messens 410 eines Motorstroms der elektromechanischen Stelleinrichtung 11 des Kettenspannsystems 200, die mechanisch mit der Kettenspannvorrichtung (100) gekoppelt ist; der Ermittlung 420 einer gegenwärtigen Kettenvorspannung KVS anhand des gemessenen Motorstroms durch eine mit der elektromechanischen Stelleinrichtung 11 verbundene Kontrolleinheit 14 des Kettenspannsystems 200; und der Ansteuerung 430 der elektromechanischen Stelleinrichtung 11 durch die Kontrolleinheit 14 zur automatischen Verstellung der Kettenspannvorrichtung 100 auf einen Sollwert der Kettenvorspannung zur variablen Einstellung der Kettenvorspannung KVS der Kette 1. Hierbei kann neben der Ermittlung der gegenwärtigen Kettenvorspannung ein automatisches Erkennen 440 einer Fahrbahn mittels einer mit der Kontrolleinheit 14 verbundenen Fahrbahnerkennungsvorrichtung 16 erfolgen, wobei die Reihenfolge der Ermittlung 420 der gegenwärtigen Kettenvorspannung und das automatische Erkennen 440 der Fahrbahn in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Nach der erkannten Fahrbahn kann dann ein Anpassen 450 der Kettenvorspannung auf die jeweils erkannte Fahrbahn erfolgen. Hierbei kann der Schritt des automatischen Erkennens 440 die weiteren Schritte des Messens 442 von Beschleunigungswerten mit einem Beschleunigungssensor 17 der Fahrbahnerkennungsvorrichtung 16 und des Bestimmens 444 einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrbahnbeschaffenheit anhand der gemessenen Beschleunigungswerte zur Bestimmung der gegenwärtigen Fahrbahn umfassen. Zusätzlich kann das Verfahren 400 die weiteren Schritte des Eingebens 460 einer gewünschten Kettenvorspannung KVS über eine graphische Oberfläche einer Mensch-Maschinen-Schnittstelle 15 des Kettenspannsystems 200 und des Einstellens 470 der Kettenvorspannung KVS basierend auf der vorangegangenen Eingabe durch die Kontrolleinheit 14 unabhängig von dem gemessenen Motorstrom umfassen. Dadurch kann ein Bediener des Kettenfahrzeugs bei Bedarf aktiv in den Regelkreis des Kettenspannsystems eingreifen und somit die Kettenvorspannung unabhängig von den gemessenen Systemparametern selbst beeinflussen. Die Mensch-Maschine-Schnittstelle kann dazu drahtlos oder kabelgebunden mit der Kontrolleinheit verbunden sein.
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Die hier gezeigten Ausführungsbeispiele stellen nur Beispiele für die vorliegende Erfindung dar und dürfen daher nicht einschränkend verstanden werden. Alternative durch den Fachmann in Erwägung gezogene Ausführungsformen sind gleichermaßen vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung umfasst.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kette
- 2
- Zuganker
- 3
- Kolben
- 4
- Federpaket
- 5
- Gewindespindel
- 6
- Tragarm
- 7
- Umlenkrad für Kette
- 8
- Hebelarm der Kettenspannvorrichtung
- 9
- Koppelstange
- 10
- Scheibe
- 11
- Motor / Servomotor
- 12
- Antriebsstirnrad
- 13
- Abtriebsstirnrad
- 14
- Kontrolleinheit
- 15
- Mensch-Maschinen-Schnittstelle
- 16
- Fahrbahnerkennungsvorrichtung
- 17
- Beschleunigungssensor
- 100
- Kettenspannvorrichtung
- 200
- erfindungsgemäßes Kettenspannsystem
- 300
- erfindungsgemäßes Kettenfahrzeug
- 310
- erstes Laufrad / erste Laufradstation
- 311, 312
- weitere Laufräder / weitere Laufradstationen
- 400
- erfindungsgemäßes Verfahren
- 410
- Messen eines Motorstroms der elektromechanischen Stelleinrichtung
- 420
- Ermittlung einer gegenwärtigen Kettenvorspannung anhand des gemessenen Motorstroms
- 430
- Ansteuerung der elektromechanischen Stelleinrichtung durch die Kontrolleinheit
- 440
- automatisches Erkennen eine Fahrbahn mittels einer Fahrbahnerkennungsvorrichtung
- 442
- Messen von Beschleunigungswerten mit einem Beschleunigungssensor
- 444
- Bestimmen einer Fahrzeuggeschwindigkeit und einer Fahrbahnbeschaffenheit anhand der gemessenen Beschleunigungswerte
- 450
- Anpassen der Kettenvorspannung auf die jeweils erkannte Fahrbahn
- 460
- Eingeben einer gewünschten Kettenvorspannung über eine Mensch-Maschinen-Schnittstelle
- 470
- Einstellen der Kettenvorspannung basierend auf der vorangegangenen Eingabe
- F
- Fahrtrichtung des Kettenfahrzeugs
- KVS
- Kettenvorspannung
