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Die Erfindung betrifft eine Pistenraupe zur Gestaltung und Pflege von Schneegelände mit einem Fahrwerksrahmen sowie mit einem Kettenlaufwerk, das zwei Laufwerksseiten auf gegenüberliegenden Längsseiten des Fahrwerksrahmens aufweist, wobei jede Laufwerksseite ein Turasrad, mehrere Laufräder, sowie ein Spannrad und eine um das Turasrad, die Laufräder und das Spannrad umlaufende Laufwerkskette aufweist, sowie mit einem Fahrantriebssystem zum Antreiben des Kettenlaufwerks, und mit einem front- oder heckseitigen Anbaugerät.
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Aus der
DE 10 2020 206 710 A1 ist eine derartige Pistenraupe bekannt. Die bekannte Pistenraupe weist einen Fahrwerksrahmen auf, auf dem ein Fahrerhaus positioniert ist. Zudem ist ein Kettenlaufwerk mit zwei Laufwerksseiten vorgesehen, denen jeweils eine Laufwerkskette zugeordnet ist. Das Kettenlaufwerk wird mittels eines Fahrantriebssystems angetrieben. Heckseitig ist an der Pistenraupe eine Heckfräse angeordnet, die zur Bearbeitung einer Schneeoberfläche vorgesehen ist. An der Heckfräse ist ein Messaufnehmer vorgesehen, der im Fahrbetrieb der Pistenraupe kontinuierlich in eine Schneeschicht der Schneeoberfläche eintaucht. Der Messaufnehmer ist mit einer Kraftsensorik und einer Temperatursensorik versehen, um einen Schneeoberflächenaufbau erfassen zu können.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pistenraupe der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine gute Bearbeitungsqualität einer Schneeoberfläche des Schneegeländes ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Sensorik zur Erfassung von Körper- und/oder Luftschallfrequenzen im Bereich des Fahrwerksrahmens und/oder an dem Anbaugerät angeordnet ist, die an eine elektronische Überwachungseinrichtung angeschlossen ist, in der Soll-Werte für Körper- oder Luftschallfrequenzbereiche von Funktionsteilen in bestimmungsgemäßem Betrieb der Pistenraupe abgelegt sind, und die erfasste Ist-Werte von Körper- oder Luftschallfrequenzen mit den Soll-Werten vergleicht und abhängig vom Ergebnis des Vergleichs ein Signal ausgibt. Durch die erfindungsgemäße Sensorik zur Erfassung von Körperschallfrequenzen und/oder Luftschallfrequenzen ist eine Erfassung des Schneeuntergrunds möglich, ohne dass - wie beim Stand der Technik - ein Messaufnehmer in die Schneeoberfläche eintaucht, der Schneeoberflächenbeschädigungen herbeiführen kann. Erfindungsgemäß werden vielmehr Körperschallwellen und/oder Luftschallwellen erfasst, die im Fahrbetrieb durch das zwangsläufige Eintauchen von Kettenstegen der Laufwerksketten in die Schneeoberfläche entstehen. Diese Schallwellen werten ausgewertet und signalisiert. Dadurch können Rückschlüsse auf Schneebedingungen des Schneeuntergrundes gezogen werden, ohne dass die Schneeoberfläche beschädigt werden muss. Erfindungsgemäß erfolgt die Erfassung vielmehr berührungslos. So ist es insbesondere möglich, eine Eisoberfläche, Kunstschnee- oder Naturschneebedingungen, Neuschnee, Pulverschnee oder Sulzschnee oder auch einen unterschiedlich gestalteten Schichtaufbau des Schneeuntergrundes zu erfassen. In letzterem Fall ist insbesondere erfassbar, ob eine vereiste Deckschicht mit einer darunterliegenden Sulzschicht oder ein umgekehrter Schichtaufbau vorhanden sind. Darüber hinaus können erfindungsgemäß die Funktionsteile selbst auf ihren einwandfreien Betrieb überprüft werden, da beschädigte Funktionsteile andere Schallfrequenzen ausstrahlen als unbeschädigte Funktionsteile. Erfindungsgemäß ist ergänzend oder alternativ vorgesehen, eine entsprechende Sensorik an einem front- oder heckseitigen Anbaugerät der Pistenraupe vorzusehen, um zum einen entsprechende Funktionsteile dieses Anbaugeräts auf ihre einwandfreie Funktion überwachen zu können und zum anderen aufgrund der erfassten Schnee- und Schichtaufbaubedingungen entsprechende Funktionsparameter des Anbaugeräts entsprechend anpassen zu können. Vorzugweise weist das Anbaugerät wenigstens eine in einem Arbeitsbetrieb rotierende Fräswelle auf.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist die Überwachungseinrichtung mit dem Fahrantriebssystem zum Erhalt von Fahrgeschwindigkeits- oder Kettengeschwindigkeitsdaten gekoppelt, und in der Überwachungseinrichtung sind mehrere Kennlinien von Körper- oder Luftschallfrequenzbereichen für unterschiedliche Fahr- oder Kettengeschwindigkeiten der Pistenraupe abgelegt. Diese Ausgestaltung berücksichtigt, dass Körper- oder Luftschallfrequenzen bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Pistenraupe wie auch abhängig von einem Schlupf des Kettenlaufwerks im Fahrbetrieb der Pistenraupe unterschiedlich sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind Körper- und/oder Luftschallfrequenzbereiche für unterschiedliche Oberflächen- oder Aufbaugestaltungen des Schneegeländes bei Überfahren durch das Kettenlaufwerk der Pistenraupe in der Überwachungseinrichtung abgelegt. Falls das Anbaugerät als Heckfräse ausgeführt ist, können alternativ oder ergänzend Körper- und/oder Luftschallfrequenzbereiche für unterschiedliche Oberflächen- oder Aufbaugestaltungen des Schneegeländes im Fräsbetrieb der Heckfräse abgelegt sein, die als Soll-Werte für einen Vergleich mit den tatsächlich erfassten Ist-Werten dienen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Anbaugerät als Heckfräse ausgeführt, und in der Überwachungseinrichtung sind Körperschallfrequenzbereiche für einen bestimmungsgemäßen Betrieb wenigstens einer Fräswelle der Heckfräse und/oder einer Glätteinrichtung der Heckfräse abgelegt. Durch entsprechenden Vergleich dieser Soll-Werte mit aufgenommenen Ist-Werten im tatsächlichen Fräsbetrieb der Heckfräse ist eine entsprechende Anpassung von Funktionsparametern der Heckfräse möglich.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist die Sensorik wenigstens einen triaxialen Beschleunigungssensor zur Aufnahme von Körperschallfrequenzen auf. Die Triaxialität lässt eine dreidimensionale Erfassung von Körperschallwellen zu. Der Beschleunigungssensor kann piezoelektrisch gestaltet sein oder auf einer Quarztechnologie beruhen. Alternativ kann der Beschleunigungssensor kapazitiv aufgebaut oder magnetisch stabilisiert sein. Bei der Quarztechnologie kommen Beschleunigungsmesssysteme mit biegsamen Quarzstäben zum Einsatz. Alternativ ist es möglich, einen Beschleunigungssensor mit magnetisch stabilisierten Massen zu versehen, deren Auslenkung entsprechende magnetische Feldänderungen ergeben, die erfasst werden. Bei piezoelektrischen Beschleunigungssensoren sind piezokeramische Sensorplättchen vorgesehen, die dynamische Druckschwankungen in elektrische Signale umwandeln, die entsprechend weiterverarbeitet werden. Die Druckschwankung wird durch eine an der Piezokeramik befestigte Masse erzeugt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Beschleunigungssensor miniaturisiert ausgeführt, insbesondere als mikro-elektro-mechanisches System (MEMS). Derartige MEMS-Beschleunigungssensoren arbeiten mit Änderungen der elektrischen Kapazität. Derartige Sensoren werden meist aus Silizium hergestellt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Beschleunigungssensor an einer Spannachse oder einem Spannachsträger des Spannrads befestigt. Das Spannrad ist auf jeder Laufwerksseite der Pistenraupe als vorderstes Rad vorgesehen, um das die jeweilige Laufwerkskette umläuft. Es hat sich herausgestellt, dass bei Anordnung eines Beschleunigungssensors an der Spannachse oder einem Träger der Spannachse besonders gut entsprechende Körperschallfrequenzen von Funktionsteilen der Pistenraupe im Fahrbetrieb der Pistenraupe erfasst werden können.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind als Funktionsteile Teile oder Abschnitte der Laufwerksseiten des Kettenlaufwerks, Teile des Fahrantriebssystems, Teile des Anbaugeräts oder Lager- oder Pumpenkomponenten im Bereich des Fahrwerksrahmens vorgesehen. Entsprechende Funktionsteile sind alle Teile oder Abschnitte, die im Fahr- oder Arbeitsbetrieb der Pistenraupe rotierbar oder in anderer Form beweglich sind.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Beschleunigungssensor zur Erfassung von Körperschallfrequenzen an einem Tragrahmen des front- oder heckseitigen Anbaugeräts befestigt. Vorzugsweise ist der Beschleunigungssensor an einem Tragrahmen einer Heckfräse der Pistenraupe befestigt. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Steuerung von Funktionskomponenten der Heckfräse abhängig von Auswertungen des Schneegeländeaufbaus aufgrund der erfassten Körperschallfrequenzen.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Überwachungseinrichtung an eine Steuereinrichtung zur Ansteuerung eines Fräsantriebs der Fräswelle und zur Steuerung einer Eintauchtiefe der Fräswelle und zur Steuerung eines Anpressdrucks der Glätteinrichtung auf der Schneeoberfläche angeschlossen. Dies sind typische Funktionsparameter der Heckfräse, die abhängig vom Ergebnis der Auswertung der Überwachungseinrichtung steuerbar sind.
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Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung, das anhand der Zeichnungen dargestellt ist.
- 1 zeigt schematisch in einer Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pistenraupe und
- 2 in vergrößerter, perspektivischer Darstellung einen Teilbereich der Pistenraupe gemäß 1 im Bereich einer Spannradachse des Fahrwerksrahmens.
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Eine Pistenraupe 1 nach den 1 und 2 ist mit einem frontseitigen Anbaugerät in Form eines Räumschilds 2 und mit einem heckseitigen Anbaugerät in Form einer Heckfräse 3 versehen. Die Pistenraupe 1 weist einen Fahrwerksrahmen 4 auf, der ein Fahrerhaus 6 sowie eine Windenanordnung 5 trägt. Der Fahrwerksrahmen 4 wird auf gegenüberliegenden Längsseiten flankiert von einem Kettenlaufwerk, das eine linke und eine rechte Laufwerksseite - in normaler Fahrtrichtung der Pistenraupe 1 gesehen - aufweist. Jede Laufwerksseite ist mit einem heckseitigen Turasrad 9, einem frontseitigen Spannrad 7 und insgesamt vier Laufrädern 8 versehen, um die herum eine Laufwerkskette 10 umläuft. Die Laufwerkskette 10 ist aus einer Vielzahl von in Fahrzeugquerrichtung erstreckten Kettenstegen 11 und mehreren in Fahrzeuglängsrichtung verlaufenden Kettenbändern aufgebaut, an denen die Kettenstege 11 befestigt sind. Die Laufwerkskette 10 wird mithilfe von Spurbügeln geführt, die jeweils innenseitig der Kettenstege 11 angeordnet und fest mit den Kettenstegen 11 und den Kettenbändern verbunden sind.
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Das Kettenlaufwerk wird angetrieben durch ein Fahrantriebssystem, das mithilfe geeigneter Antriebsmotoren die beiden Turasräder 9 der gegenüberliegenden Laufwerksseiten antreibt für Vorwärtsfahrt, Rückwärtsfahrt und Lenkbewegungen der Pistenraupe 1.
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Anhand der 1 ist erkennbar, dass die Pistenraupe 1 in betriebsbereitem Fahrzustand mit den Kettenstegen 11 eines unteren Trums der Laufwerkskette 10 in eine Schneeoberfläche S eines Schneegeländes eintaucht bis etwa zu einer schematisiert dargestellten Schneeschicht S1. Die Höhe des Schneeaufbaus zwischen der Schneeoberfläche S und der durch die Kettenstege 11 bearbeiteten Schneeschicht S1 ist die Bearbeitungstiefe der Laufwerksketten 10 beim Überfahren des Schneeuntergrunds, d. h. des Schneegeländes, durch die Pistenraupe 1. Durch das Eintauchen der Kettenstege 11 bei sich drehenden Laufwerksketten 10 entstehen zum einen Geräusche in Form von Luftschallwellen, die abhängig sind von der Beschaffung des Schichtaufbaus des Schneegeländes ausgehend von der Schneeoberfläche S. Zum anderen entstehen durch die Vielzahl der sich bewegenden Funktionsteile der Pistenraupe 1 im Fahrbetrieb Körperschallwellen. Derartige Funktionsteile sind insbesondere die Laufwerksketten 10, die Laufräder 8, die Spannräder 7 und die Turasräder 9 wie auch entsprechende Achslagerungen und Achsfederungen der Radlager oder Hydraulikpumpen für eine Arbeitshydraulik oder für das Fahrantriebssystem der Pistenraupe 1, um nur einige zu nennen. Diese Luft- und Körperschallwellen werden bei der Pistenraupe 1 gemäß den 1 und 2 erfasst durch wenigstens einen Beschleunigungssensor 12, der anhand der 2 erkennbar ist. Der Beschleunigungssensor 12 ist als mikro-elektro-mechanisches System gestaltet und kann triaxiale Beschleunigungen aufnehmen, die durch entsprechende Körperschallwellen entstehen. Der Beschleunigungssensor 12 ist an einem Spannachsträger einer Spannachse 14 befestigt, die das - in normaler Fahrtrichtung gesehen - linke Spannrad 7 trägt.
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Der Beschleunigungssensor 12 ist an eine elektronische Überwachungseinrichtung Ü angeschlossen, in der Soll-Wertbereiche für Körper- oder Luftschallfrequenzbereiche unterschiedlicher Funktionsteile der Pistenraupe abgelegt sind, die bei bestimmungsgemäßen Betrieb der Pistenraupe entstehen. Dabei können mehrere Kennlinien von Soll-Wertbereichen abgelegt sein, die unterschiedliche Schneebedingungen, unterschiedliche Schichtaufbauten des Schneegeländes und/oder unterschiedliche Fahr- oder Kettengeschwindigkeiten der Pistenraupe 1 abbilden. In der Überwachungseinrichtung Ü werden die erfassten Ist-Werte an Körper- oder Luftschallfrequenzen des Beschleunigungssensors 12 verglichen mit den Soll-Wertbereichen und ausgewertet. Zur Übermittlung der Ist-Werte des Beschleunigungssensors 12 an die Überwachungseinrichtung Ü ist eine Signalleitung B1 vorgesehen. Abhängig vom Ergebnis des Vergleichs gibt die Überwachungseinrichtung Ü ein Signal aus, das in Form einer Dateninformation an eine elektronische Steuereinheit St des Fahrantriebssystems oder an andere Steuerelemente von Funktionsteilen der Pistenraupe 1 weitergeleitet werden kann. Alternativ oder ergänzend kann ein entsprechendes Datensignal auch an eine Anzeigeeinrichtung D in dem Fahrerhaus 6 der Pistenraupe 1 geleitet werden, so dass ein Fahrer der Pistenraupe 1 eine Information über den Pistenzustand des Schneegeländes oder eine Information in Form einer Fehlermeldung über möglicherweise beschädigte Funktionsteile der Pistenraupe 1 erhält. So ist es möglich, dass entweder der Fahrer abhängig von den übermittelten Informationen die Fahrfunktion des Fahrantriebssystems entsprechend anpasst, oder dass die Steuereinheit St des Fahrantriebssystems direkt automatisiert entsprechende Änderungen am Fahrantrieb vornimmt, um den Fahrantrieb wieder in Richtung des bestimmungsgemäßen Betriebs zu führen. So kann insbesondere beim Erkennen von zu großem Schlupf an den Laufwerksketten 10 der Fahrantrieb zurückgeregelt werden, um den Schlupf zu reduzieren. Steuergröße ist dabei jeweils der Vergleich zwischen Soll- und Ist-Werten von Körperschallfrequenzen oder Luftschallfrequenzen.
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Der Beschleunigungssensor 12 kann auch dazu vorgesehen sein, Körperschallfrequenzen des frontseitigen Räumschilds 2 oder der heckseitigen Heckfräse 3 aufzunehmen und eine Anpassung einer entsprechenden Steuerung des Räumschilds 2 oder der Heckfräse 3 abhängig von dem Vergleich zwischen entsprechenden Soll- und Ist-Werten von Körperschallfrequenzen vorzunehmen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Heckfräse 3 zusätzlich mit einem weiteren Beschleunigungssensor 13 versehen, der über eine Signalleitung B2 mit der Überwachungseinrichtung Ü gekoppelt ist. Der Beschleunigungssensor 13 ist in gleicher Weise gestaltet wie der Beschleunigungssensor 12, nämlich als MEMS-Beschleunigungssensor mit triaxialem Erfassungsvermögen. Der Beschleunigungssensor 13 ist an einem Tragrahmen der Heckfräse 3 befestigt. Der Beschleunigungssensor 13 nimmt insbesondere Körperschallfrequenzen wenigstens einer angetriebenen Fräswelle der Heckfräse 3 auf, aber auch Körperschallfrequenzen, die durch das Aufpressen einer heckseitigen Glätteinrichtung der Heckfräse 3 auf den Schneeuntergrund entstehen.
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Die Überwachungseinrichtung Ü ist beim dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 zusätzlich auch noch an eine Heckfräsensteuerung HF angeschlossen, die zum einen einen Fräswellenantrieb und zum anderen eine entsprechende Stellhydraulik steuert, die die Eintauchtiefe der wenigstens einen Fräswelle in den Schneeuntergrund und die Ausrichtung der Glätteinrichtung relativ zum Schneeuntergrund wie auch den Anpressdruck der Glätteinrichtung auf dem Schneeuntergrund steuert.
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Dabei sind in der Überwachungseinrichtung Ü zusätzlich Soll-Wertbereiche für Körperschallfrequenzen der entsprechenden Funktionsteile der Heckfräse 3 abgelegt, vorzugsweise mit unterschiedlichen Kennlinien, die verschiedene Fahrgeschwindigkeiten und/oder verschiedene Schneebedingungen oder Schichtaufbauten des Schneeuntergrunds umfassen. Durch entsprechenden Vergleich mit den erfassten Ist-Werten ist eine automatische Steuerung der Funktionsparameter der Heckfräse oder eine Unterstützung der Steuerung der Heckfräse durch einen Fahrer der Pistenraupe ermöglicht.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020206710 A1 [0002]
