DE2937535C2

DE2937535C2 - Vorrichtung zum Bestimmen von Bodeneigenschaften hinsichtlich der Befahrbarkeit mit einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE2937535C2
Application number: DE19792937535
Authority: DE
Inventors: Georg 8013 Haar Hammer; Peter Dipl.-Ing. 8152 Feldkirchen Parringer
Original assignee: Industrieanlagen-Betriebsgesellschaft Mbh, 8012 Ottobrunn
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1979-09-17
Publication date: 1987-04-16
Also published as: DE2937535A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1 oder 2.
Eine Vorrichtung zum Untersuchen des Verhaltens der Kräfte zwischen den Ketten eines Kettenfahrzeuges und dem Boden, die mit einer in drei Achsen messenden Kraftmeßdose arbeitet, ist bekannt (Technischer Forschungsstab-Bericht Nr. 572 des Forschungsstabes des Japanischen Verteidigungsministeriums vom 01. 01. 1974). Die so gemessenen Kräfte ermöglichen jedoch keine vollständige Aussage über die tatsächlichen Eigenschaften des Bodens, insbesondere über seine Befahrbarkeit.
Es ist auch eine Vorrichtung zur laufenden Bestimmung penetrometrischer Bodeneigenschaften bekannt (DE-AS 20 41 086). Mit dieser Vorrichtung wird jedoch nur punktweise, also statisch, die Eindringtiefe gemessen, wodurch nur eine Teilinformation über die Eigenschaften des Bodens erhalten wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs erwähnten Art dahingehend weiterzubilden, daß zusätzlich zur Kraftmessung noch die Verformung des Bodens beim Befahren gemessen werden kann, so daß daraus eine umfassende Auskunft über die dynamischen Eigenschaften des Bodens ermittelt werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der Ansprüche 1 oder 2.
Weiterbildungen der Vorrichtung nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen 3 bis 8 angegeben.
Die Vorrichtungen nach den Ansprüchen 1 oder 2 dienen dazu, Auskunft über die Befahrbarkeit von Böden aller Art zu erhalten. Hierfür können einerseits die Eigenschaften des Bodens absolut gemessen und beispielsweise kartographisch aufgezeichnet werden. Andererseits können die Eigenschaften relativ zum Fahrzeug, d. h. zu seinem Rollkörper oder zu seinen Rollkörpern gemessen werden, d. h. das relative Verhalten zwischen Boden und den Rollkörpern des Fahrzeuges, insbesondere bei Kurvenfahrten, wird ermittelt.
Als Rollkörper kommen Räder oder aber Gleisketten eines Kettenfahrzeuges in Frage.
Die Messung erfolgt während der Meßphase kontinuierlich.
Soweit es sich um einen Rollkörper, insbesondere um eine Gleiskette handelt, werden Meßwerte als sechs zeitliche Funktionen erhalten. Bei zwei Rollkörpern, beispielsweise den beiden Gleisketten eines Kettenfahrzeuges, werden als Meßwerte zwölf zeitliche Funktionen erhalten.
Diese Meßwerte können zur Bestimmung der dynamischen Bodenkennwerte, nämlich der Bodenfederkonstante, der Dämpfung des Bodens, des elastischen reversiblen Reibungsanteiles des Bodens und des plastischen, irreversiblen Reibungsanteiles des Bodens benutzt werden.
Andererseits kann aus den zeitlichen Funktionen das Verhalten des Fahrzeugs auf dem Boden selbst ermittelt werden, beispielsweise Fahrwiderstand und Wendewiderstand.
Diese typischen Fahrzeugwerte hängen von verschiedenen konstruktiven Merkmalen des Fahrzeugs ab, beispielsweise bei einem Kettenfahrzeug mit zwei Ketten von der Spurbreite des Fahrzeugs (mittlerer Abstand der Ketten), von der Kettenaufstandslänge, von der Kettengliedbreite, vom Aufbau der Kette und von der Form der Kettenglieder.
Aufgrund der durch die erfindungsgemäße Vorrichtung erhaltenen Informationen kann somit auf die vorstehend erwähnten Konstruktionsmerkmale Einfluß genommen werden.
Durch den Winkelgeber der ersten Meßeinrichtung wird der Winkel des Arms gemessen, aus dem sich die relative Höhe zwischen der unteren Fläche des Kettengliedes und dem seitlich daneben befindlichen Boden ergibt, wobei die ermittelten Meßwerte auf telemetrischem Wege zu einer Auswerteinrichtung gegeben werden.
Eine Drehung des im Ruhezustand quer zur Kette liegenden Meßrads (siehe Patentanspruch 2) ergibt sich ein Maß der seitlichen Verschiebung. Bei der seitlichen Verschwenkung des Arms samt dem Meßrade längs einer Schleppkurve läßt sich aus dem seitlichen Verschwenkwinkel die Verschiebung in Längsrichtung ermitteln.
Durch die an der (den) Kette(n) seitlich überstehenden Meßeinrichtungen werden die Verschiebungen zwischen der Kette und dem unmittelbar seitlich daneben liegenden Boden ermittelt (siehe Anspruch 4).
Um eventuellen Hindernissen auf dem Boden, beispielsweise Steinen, ausweichen zu können, also eine Beschädigung des Meßfußes zu verhindern, ist der Meßfuß an dem Arm ausklinkbar befestigt, wobei durch die Ausklinkung ein Schalter betätigt wird, der die Messung während der Dauer der Ausklinkung unterbricht (siehe Anspruch 5).
Zur Anpassung an unterschiedliche Anwendungen kann der Meßfuß auswechselbar gestaltet sein (siehe Anspruch 6).
Zusätzlich kann der Arm auch der Höhe nach schwenkbar sein und einen weiteren Winkelgeber zur Messung der Höhenschwenkung des Arms aufweisen (siehe Anspruch 7).
Bei der Messung mit beiden Vorrichtungen gemäß Anspruch 3 können Korrekturen ausgeführt werden, die aufgrund systembedingter Meßfehler erforderlich sind.
Die Meßeinrichtung kann an einem Knickarm befestigt sein, der einen Schalter betätigt (siehe Anspruch 8). Hierdurch ergibt sich eine Überlastsicherung für den Fall des Auftretens von Hindernissen, wobei der Schalter während des Ausweichens der Meßvorrichtung die Messung unterbricht.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird beispielhaft an einem Kettenfahrzeug anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht der ersten Meßeinrichtung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die erste Meßeinrichtung,
Fig. 3 eine Seitenansicht der zweiten Meßeinrichtung,
Fig. 4 eine Draufsicht auf die zweite Meßeinrichtung, und
Fig. 5 eine Detailansicht des Winkelgebers aus Fig. 4.
Die bei einem Kettenfahrzeug vorgesehene bekannte Meßeinrichtung für die Kräfte in den drei Koordinaten, die eine Mehrzahl von Dehnungsmeßstreifen aufweist, ist an der Unterseite eines oder mehrerer Kettenglieder vorgesehen, vorzugsweise an den zwei nebeneinander liegenden Kettengliedern einer Gleiskette, wobei diese Meßeinrichtung anstelle des Gummipolsters des Kettengliedes angeordnet ist. Dieses Kettenglied ist vorzugsweise dasjenige, das neben dem Endverbinder der Kette liegt. An diesem Endverbinder sind die zusätzlichen Meßeinrichtungen nach der Erfindung befestigt, bewegen sich also mit der Kette.
Die Meßeinrichtung gemäß Anspruch 1 besteht aus einem Meßfuß 1, der an einem Arm 2 schwenkbar und ausklinkbar angelenkt ist. Der Arm 2 ist um die Achse 3 schwenkbar und an dieser Achse ist ein erster Winkelgeber 4 in Form eines Potentiometers zur Messung des Schwenkwinkels des Arms 2 angebracht. Die Lagerung der Meßeinrichtung erfolgt an dem Endverbinder 5 der Kette. Zur Rückstellung des Meßfußes 1 sind Federn 6 und 7, zur Rückstellung des Arms 2, Federn 8 und 9 vorgesehen. Zur Rückstellung des Meßfußes 1 entgegen der Ausklinkbewegung ist die Feder 10 vorgesehen. Der Schalter 11 unterbricht den Meßvorgang während der Zeitdauer der Ausklinkung.
Die Meßeinrichtung gemäß Anspruch 2 enthält ein Meßrad 21, das an einem Arm 22 drehbar gelagert ist. Der Arm 22 ist um eine Achse 23 an einem Knickarm 24 gelagert, der an dem Endverbinder 25 neben dem mit der Kraftmeßeinrichtung 26 versehenen Kettenglied 27 angebracht ist. Der Drehwinkel des Meßrads 21 wird mittels des daran angebrachten Winkelgebers 28 gemessen, während die seitliche Schwenkung des Arms 22 um die Achse 23 durch einen Winkelgeber 29 gemessen wird. Der Arm 22 ist auch noch in der Höhe um die Achse 30 schwenkbar, wobei dieser Schwenkwinkel durch einen weiteren Winkelgeber 31 gemessen wird. Die Rückstellung der Höhenschwenkbewegung des Arms 22 erfolgt durch die Feder 32, während die Rückstellung des Knickarms durch die Federn 33 und 34 ausgeführt wird. Der bei der Ausklinkung die Messung unterbrechende zweite Schalter ist in den Abbildungen nicht dargestellt.

Claims

1. Vorrichtung zum Bestimmen von Bodeneigenschaften hinsichtlich der Befahrbarkeit mit einem Fahrzeug, mit einer mit den Rollkörpern verbundenen in drei Achsen messenden Kraftmeßdose, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fahrzeug zusätzlich am Rollkörper ein Meßfuß (1) zum Messen der Eindringtiefe, der an einem Arm (2) angelenkt ist, und ein an dem Arm (2) angebrachter erster Winkelgeber (4) vorgesehen sind.

2. Vorrichtung zum Bestimmen von Bodeneigenschaften hinsichtlich der Befahrbarkeit mit einem Fahrzeug, mit einer mit den Rollkörpern verbundenen in drei Achsen messenden Kraftmeßdose, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Fahrzeug zusätzlich am Rollkörper ein Meßrad (21), ein das Meßrad haltender Arm (22), der nach der Seite schwenkbar gelagert ist, ein Winkelgeber (28) zum Messen der Drehung des Meßrades (21) und ein weiterer Winkelgeber (29) zum Messen der seitlichen Ausschwenkung des Arms vorgesehen sind.

3. Vorrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden zusätzlichen Meßeinrichtungen an einem Rollkörper angebracht sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für ein Kettenfahrzeug, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung an den Ketten seitlich überstehend angebracht sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfuß (1) an dem Arm (2) ausklinkbar befestigt ist und einen durch die Ausklinkung betätigten Schalter (11) aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfuß (1) auswechselbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (22) auch der Höhe nach schwenkbar ist und einen zusätzlichen Winkelgeber (31) zum Messen der Höhenschwankung aufweist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Arm (22) an einem Knickarm (24) befestigt ist, der einen Schalter betätigt.