DE3817645C2

DE3817645C2 - Fahrerkabine mit Schwenksystem

Info

Publication number: DE3817645C2
Application number: DE19883817645
Authority: DE
Inventors: Manfred Dipl Ing Dangelmaier; Werner F Dr Ing Muntzinger
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Foerderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1988-05-25
Filing date: 1988-05-25
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2008-05-26
Also published as: SE8901829D0; SE8901829L; DE3817645A1

Description

Die Erfindung betrifft eine verfahrbare Arbeitsmaschine mit zwei in Fahrtrichtung hintereinander angoeordneten Fahrzeugteilen, wobei ein Fahrzeugteil ein Arbeitsgerät aufweist, das um eine vertikal angeordnete Hochachse um einen Drehwinkel ϕ aus einer Ausgangsstellung heraus- und zurückbewegbar ist, und das andere Fahrzeugteil mit einer Fahrerkabine versehen ist, die für die Vor- und Rückwärtsfahrt der Maschine relativ zu dieser um eine im wesentlichen vertikal verlaufende Schwenkachse aus einer Ruhestellung quer zur Fahrtrichtung heraus in Richtung der jeweiligen Fahrt in eine Fahrtstellung um mindestens einen Schwenkwinkel βF, βH mittels eines Antriebes verschwenkbar ist.

Dahingehende verfahrbare Arbeitsmaschineen können an Stellen zum Einsatz kommen, wo sie ebenso oft und ähnlich lange vorwärts wie rückwärts fahren müssen. Dies sind beispielsweise Schaufellader im Untertageeinsatz, wo aufgrund der geringen Durchfahrtsbreiten in Stollen oder Tunnels ein Wenden unmöglich ist, ferner Industriefahrzeuge für den innerbetrieblichen Transport, insbesondere zwischen Regalreihen verfahrbare Quersitzstapler, sowie Flughafenschlepper o. dgl.

Bei einem derart gelagerten Fahrbetrieb ergibt sich für den Fahrer die Anforderung, je nach Fahrtrichtung den Fahrzeugvorausraum oder den Fahrzeugrückraum beobachten zu müssen und für den Fall, daß die Arbeitsmaschine Arbeitsgeräte aufweist, im Betrieb auch diese zu überwachen.

Bei der im allgemeinen üblichen Anordnung des Fahrersitzes in Richtung der Vorwärtsfahrt muß der Fahrer bei der Rückwärtsfahrt den Kopf und auch den Rumpf stark verdrehen. Dies führt zu einer Zwangshaltung des Fahrers mit einer hohen Beanspruchung der Nacken-, Schulter- und Rumpfmuskulatur durch Haltungsarbeit und des übrigen Haltungsapparates durch Haltungskräfte. Darüber hinaus liegt ein Teil des zu beobachtenden Sichtbereiches, insbesondere im Hinblick auf das zu überwachende Arbeitsgerärt, außerhalb des zulässigen Umblickfeldes, was zum einen eine Gefährdung zur Folge hat und zum anderen zu einem Abfall der Leistung im Arbeitssystem Mensch - Maschine führt.

Das zulässige Umblickfeld ist bezüglich der medianen Ebene des menschlichen Körpers als Winkelbereich definiert, dessen Scheitelpunkt zwischen den Augen liegt. Die Werte für das zulässige Umblickfeld hängen in der Regel vom Anwendungsfall und vom jeweiligen Stand der Forschung ab. So rechnet man zur Zeit für Schaufellader im Untertageeinsatz mit einem maximalen zulässigen zur medianen Ebene symmetrischen Umblickfeld von 190°.

Es ist zwar bei Quersitzstaplern und Untertageladern bekannt, den Fahrersitz mit seiner Vorderseite quer zur Fahrtrichtung der Maschine anzuordnen, so daß in etwa gleichwertige Sichtverhältnisse vorwärts wie rückwärts gegeben sind. Dies führt jedoch nur zu einer Verminderung der oben genannten Schwierigkeiten, nicht hingegen zu ihrer völligen Behebung, da der schlecht einsehbare Bereich lediglich auf die Fahrzeugseite verlagert wird, welche der Fahrer gerade den Rücken zukehrt.

Insbesondere wenn die Arbeitsmaschine mit dem Arbeitsgerät um eine Kurve fährt, beispielsweise in einem Stollen oder Tunnel, läßt sich das Arbeitsgerät nur noch schwer überwachen und entsprechend ansteuern.

Bei einem gattungsfremden Quer-Gabelstapler nach der DE 28 34 447 A1 ist es bekannt, die Fahrersitze zu verschwenken. Dies geschieht vom auf dem Fahrersitz sitzenden Fahrer aus, der von Hand bei Unterbrechung des Arbeitsablaufs den Fahrersitz von der Vorwärts- in die Rückwärts-Fahrtrichtung und umgekehrt um jeweils 180° verschwenkt. Bei einer anderen gattungsfremden Art von Arbeitsmaschinen, beispielsweise nach der EP 01 13 716 A1, sind schwenkbare Fahrzeugsitze bekannt, die stufenlos durch Menschenkraft gegen eine wirksame Rückstellkraft zum Zwecke der Beobachtung des rückwärtigen Arbeitsbereichs, beispielsweise bei Ackerschleppern, während des Betriebes verschwenkbar sind. Bei einer weiteren gattungsfremden Arbeitsmaschine nach der DE 25 44 525 A1 sind Kabinen bekannt, die als Ganzes schwenkbar sind. Bei diesen erfolgt das Verschwenken aber nicht während des Betriebsablaufs, sondern nur bei Stillstand der verfahrbaren Arbeitsmaschine. Der Schwenkbereich der Fahrerkabine ist hier auf 180° eingeschränkt, wobei grundsätzlich in der einen Winkelstellung die Arbeitsmaschine verfahrbar ist und in der anderen Winkelstellung die an der Arbeitsmaschine angeschlossenen Arbeitsgeräte bedient werden.

Durch die DE 33 46 309 A1 ist eine gattungsfremde verfahrbare Arbeitsmaschine bekannt, bei deren Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt die Fahrerkabine relativ zu dieser um eine im wesentlichen vertikal verlaufende Schwenkachse aus einer Ruhestellung heraus in Richtung der jeweiligen Fahrt in eine Fahrtstellung schwenkbar ist. In Abhängigkeit von der jeweiligen Verfahrrichtung der Arbeitsmaschine wird also auch hier die Fahrerkabine um jeweils 180° verschwenkt. Durch die gattungsfremde US 38 84 321 ist es bekannt, die Fahrerkabine in Stellungen parallel zur Verfahrrichtung von der einen seitlichen Randbegrenzung des Fahrzeuges zu der anderen mittels eines Trapezgestänges um einen Winkel von etwa 90° zu verschwenken.

All diese bekannten Maßnahmen dienen dazu, der Bedienperson einen verbesserten Überblick beim Betrieb der Maschinen zu schaffen, sowie die beschriebenen Zwangshalterungen beim Fahrer vermeiden zu helfen.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei verfahrbaren Arbeitsmaschinen mit in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Fahrzeugteilen der Bedienperson einen verbesserten Überblick in jedem Betriebszustand der Maschine zu schaffen, ohne daß die beschriebene Zwangshaltung auftritt.

Diese Aufgabe wird bei einer verfahrbaren Arbeitsmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Dadurch, daß gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 die Fahrerkabine aus ihrer Ruhe- oder Fahrtstellung bei Geradeausfahrt der Arbeitsmaschine in Richtung der jeweiligen Fahrt synchron mit der Änderung des Drehwinkels ϕ des Fahrzeugteils mit dem Arbeitsgerät um den jeweiligen Schwenkwinkel βF, βH verschwenkbar ist, wird die Fahrerkabine automatisch der Drehbewegung des Arbeitsgerätes nachgeführt, wie sie beispielsweise dadurch entsteht, daß die Arbeitsmaschine um eine Kurve fährt, so daß der Fahrer, ohne eine Zwangshaltung einnehmen zu müssen, auch die äußersten, der Kurveninnenseite zugekehrten Ecken der Arbeitsmaschine in Richtung der Fahrt einsehen kann, um so beispielsweise bei einem Schaufellader im Untertageeinsatz ein Anstoßen beim Kurvenfahren mit der Wand eines Stollens oder Tunnels vermeiden zu können. Dabei kann das für den Fahrer physiologisch nachteilige Verschwenken auf ein Mindestmaß begrenzt werden, wenn erst bei einem maximal eingeschlagenen Drehwinkel des Arbeitsgerätes die Fahrerkabine um den maximal vorgesehenen Schwenkwinkel in Fahrtrichtung verschwenkt ist.

Das Ausrichten der Augen des Fahrers braucht dann nicht durch eine tordierte und damit erzwungene Haltung des Fahrers bewirkt werden, sondern wird durch das Verschwenken der gesamten Fahrerkabine um eine vertikale Achse in eine vorgegebene Winkelstellung für die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt erreicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine umfaßt der maximale Schwenkbereich βF + βH der Fahrerkabine höchstens einen Winkel von 150°. Es hat sich gezeigt, daß aus physiologischen Gründen heraus dieser Winkelbereich besonders günstig ist, damit beispielsweise beim Verschwenken der Fahrerkabine beim Fahrer keine Übelkeit auftritt. Zum anderen kann dann aufgrund der eingeschränkten Platzverhältnisse auf der Arbeitsmaschine der notwendige Platz für das Verschwenken der Fahrerkabine möglichst klein gehalten werden, da aufgrund der Einsatzorte, beispielsweise im Untertagebau, die Arbeitsmaschine nicht beliebig groß ausgestaltet werden kann. Auch hat gerade bei dem angegebenen maximalen Schwenkbereich von 150° der Fahrer im allgemeinen Sicht über alle sichtrelevanten Winkelbereiche, ohne daß er eine Zwangshaltung einnehmen muß, da alle relevanten Sehwinkelbereiche im physiologisch zulässigen Umblickfeld liegen. Diese sichtrelevanten Winkelbereiche ergeben sich zum einen aus der Fahraufgabe und zum anderen aus der gestellten Arbeitsaufgabe für das Fahrzeug. Innerhalb dieser Winkelbereiche liegen der Vorausraum und die Fahrzeugbegrenzungen in Fahrtrichtung sowie die im Augenblick an der Arbeitsmaschine betriebenen Arbeitsgeräte.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Schwenkbereich aus dem nach vorne gerichteten Schwenkwinkel

und aus dem nach hinten gerichteten Schwenkwinkel

gebildet. Hierdurch ist die Fahrerkabine um eine vertikale Achse für einen Drehwinkel ϕ des Arbeitsgerätes in zwei diskrete Winkelstellungen in Vorwärts- und Rückwärtsfahrt richtung relativ zum Fahrzeugrahmen mittels des Antriebs schwenkbar. Die Winkelstellungen sind konstruktiv so festge legt daß der zwischen den beiden Schwenkwinkeln eingeschlos sene maximale Schwenkbereich klein und trotzdem groß genug ist, um die Nebenbedingung zu erfüllen, daß alle augenblick lich relevanten Sichtbereiche möglichst im zulässigen Um blickfeld des Fahrers liegen.

Das zulässige Umblickfeld des Fahrers weist von der Median ebene des menschlichen Körpers aus gesehen einen in Fahrtrich tung nach vorn bzw. nach hinten gerichteten zulässigen Um blickfeldwinkel α_FZ bzw. α_HZ auf. Für ein ausreichend zu lässiges Umblickfeld wird nach dem Stand der Forschung in der Ergonomie bei einem um eine vertikale Achse fest mit der Arbeits maschine verbundenen Arbeitsgerät ein Betrag für die beiden Winkel von α_FZ=α_HZ=55° gewählt, so daß das genannte zulässige Umblickfeld in diesem Fall α_FZ+α_HZ=100° ist. Ist das Arbeitsgerät um seine Hochachse vor- und zurück drehbar und damit mit der Arbeitsmaschine beweglich verbun den, ist es für die Sichtverhältnisse des Fahrers ausrei chend, einen Umblickfeldwinkel mit α_FZ=95° und α_HZ=55° zu bestimmen. Das zulässige Umblickfeld ist dann α_FZ+α_HZ=150°.

Ist der beim Verschwenken der Fahrerkabine überstrichene Schwenkwinkel klein, wird ein zügiger und rationeller Arbeits ablauf erreicht und der Fahrer physiologisch geschont. Ist der Schwenkwinkel ausreichend groß dimensioniert, ist die Sicht des Fahrers über alle sichtrelevanten Winkelbe reiche gewährleistet, ohne daß er hierfür eine Zwangshaltung einnehmen müßte. Für die konstruktive Auslegung der Schwenk winkel werden die Abmessungen der Arbeitsmaschine, der Drehwinkel des Arbeitsgerätes sowie die Position des in der Fahrerkabine befindlichen Fahrers zum Rahmen der Arbeitsmaschine berück sichtigt. Hierbei ist auch an die Möglichkeit gedacht, daß der Drehwinkel des Arbeitsgerätes gleich Null ist. Dies ist beispielsweise bei einem Gabelstapler der Fall, dessen Arbeitsgerät mit der Arbeitsmaschine um eine verti kale Achse fest verbunden ist. In diesem Fall ergeben sich auf Grund der oben angeführten konstruktiven Festlegun gen für die maximalen Schwenkwinkel kleinere Winkelbeträge, als wenn das Arbeitsgerät um seine Hochachse aus seiner Ausgangsstellung mit einem Drehwinkel herausgedreht wäre.

Nimmt der Drehwinkel einen von Null verschiedenen Wert an, beispielsweise beim Kurvenfahren der Arbeitsmaschine mit ei nem um die Hochachse vor- und zurückdrehbaren Arbeitsgerät, ergeben sich auf Grund der konstruktiven Festlegung der maximalen Schwenkwinkel höhere Winkelbeträge für sie, und die Fahrerkabine verschwenkt aus ihrer Ruhestellung heraus bis zum Erreichen der jeweiligen Fahrtstellung um diese größeren Beträge.

Ist die Fahrerkabine synchron mit der Drehbewegung des Arbeitsgerätes verschwenkbar, wird sie bei einem Drehwinkel gleich Null, was beispielsweise bei der Geradeausfahrt der Arbeitsmaschine auftritt, je nach Fahrtrichtung um die kleineren Winkelbeträge der Schwenkwinkel in die jeweilige Fahrtstellung für Geradeausfahrt der Arbeitsmaschine ver schwenkt, um von dort aus, sobald der Drehwinkel einen von Null verschiedenen Wert annimmt, beispielsweise beim Kurvenfahren, mit dem sich aus dem Drehwinkel konstruktiv ergebenden Schwenkwinkel synchron in eine weitere Fahrt stellung zu verschwenken, die mit der Ruhestellung zusammen einen größeren Schwenkbereich umfaßt als der bei der Gerade ausfahrt eingenommene Schwenkbereich.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der maximale Schwenk winkel in jeder Richtung von einem Anschlag begrenzt. Dies führt zu einer besonders einfachen konstruktiven Begrenzung der maximalen Schwenkwinkel in Vorwärts- und Rückwärts-Fahrt richtung, wenn als Antrieb ein herkömmlicher Motor, bei spielsweise ein Verbrennungsmotor, verwendet wird.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist für das Ein- und Aussteigen des Fahrers die Fahrerkabine in eine Grundstellung verschwenkbar, in der der Fahrer einen besseren Zugang zu seinem Arbeitsplatz hat, was den Ein- und Ausstieg erleich tert.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist eine Vorrichtung vorhanden, die den Antrieb für das Verschwenken der Fahrerkabine, vorzugsweise aus ihrer Ruhestellung heraus, um einen beliebig wählbaren Schwenkwinkel innerhalb des maximalen Schwenkbereichs auslöst. Hierdurch kann eine weitere Winkelstellung der Fahrerkabine festgelegt werden, die zwischen den beiden maximalen Schwenkwinkeln liegt und die dem Fahrer eine gleichwertige Sicht sowohl nach vorwärts als auch nach rückwärts bietet und für Einsatzfälle häufiger Fahrtrichtungswechsel gedacht ist, wo eine Schwen kung aus physiologischen Gründen nicht mehr sinnvoll er scheint. Durch das Auslösen des Verschwenkens der Fahrerka bine von Hand wird es in das Belieben des Fahrers gestellt, wann er ein Verschwenken wünscht und wann nicht.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung verschwenkt der Antrieb der Fahrerkabine diese automatisch ab einer definierten Fahrstufe, beispielsweise dem 2. Gang, oder einer definierten Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine um den jeweiligen Schwenkwinkel, deren Richtung lediglich von der Fahrtrichtung abhängt. Dies stellt vor allem eine Sicherheitsmaßnahme dar, um bei höheren Geschwindigkeiten eine absichtlich oder unabsichtlich durch den Fahrer bewirkte Kabinenstellung zu verhindern, die die Sicht in Fahrtrichtung nicht gewährleisten würde.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Vorrichtung für das Auslösen des Antriebes zum Verschwenken der Fahrerkabine eine von Hand betätigbare Auslösevorrichtung, die an einem Stellteil für die Wahl der Fahrtrichtung der Arbeitsmaschine vorhanden ist. Hierdurch wird die Schwenkbe wegung der Fahrerkabine mittels eines "Mehrfunktionen-Stell teils" ausgelöst, mit dem neben dem Fahrtrichtungswechsel auch zugleich das Verschwenken der Fahrerkabine in Richtung der jeweiligen Fahrt eingeleitet wird. Dem Fahrer wird dabei die Möglichkeit an die Hand gegeben, die beiden Funk tionen Vorwärts- oder Rückwärtsfahren der Arbeitsmaschine und Vorwärts- oder Rückwärtsverschwenken der Fahrerkabine gemeinsam bzw. auch voneinander getrennt auszulösen. Diese Wahlfreiheit seitens des Fahrers erweist sich beim Rangieren als vorteilhaft, wenn mehrere Fahrtrichtungswechsel kurz hintereinander erfolgen müssen und ein Verschwenken der Fahrerkabine nicht immer angebracht ist.

Bei einer Ausführungsform geht die Schwenkachse der Fahrer kabine durch den Körperschwerpunkt des Fahrers. Hierdurch treten beim Fahrer geringe Belastungen beim Verschwenken der Fahrerkabine durch Fliehkräfte auf.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform geht die Schwenkachse der Fahrerkabine durch den Kopf des Fahrers hindurch. Hierdurch wird sichergestellt, daß auf die be schleunigungssensiblen Organe im Mittelohr keine oder höch stens vernachlässigbare translatorische Beschleunigungen wirken können. Ferner verändert sich durch diese Maßnahme die Position des Sehapparats des Fahrers nicht. Dies ist insofern vorteilhaft, als die Gefahr einer Desorientierung beim Fahrer auf Grund der Schwenkbewegung vermieden werden soll. Außerdem können so höhere Schwenkgeschwindigkeiten erreicht werden, ohne daß physiologische Bedenken dem entge genstehen würden.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform geht die Schwenkachse der Fahrerkabine durch einen Betätigungsschwer punkt des Fahrers hindurch. Diese Maßnahme hat zum Ziel, daß die Fehlbedienung von Stellteilen seitens des Fahrers infolge der Beschleunigungen, die bei der Schwenkung der Fahrerkabine auftreten, möglichst vermieden werden. Der Betätigungsschwerpunkt ist dabei gleich dem Massenschwer punkt einer Menge von Massenpunkten, die man erhält, wenn man die mittlere Position aller der Gefahr einer Fehlbe tätigung unterliegenden Stellteile als Punkte auffaßt, die als Masse die durch den Fahrer ausgeübte Betätigungs häufigkeit des jeweiligen Stellteils besitzen.

Die Schwenkachse der Fahrerkabine kann mit einer imaginären Achse zusammenfallen, deren Lage sich aus dem arithmetischen Mittelwert der einzelnen Koordinaten von durch den Körper schwerpunkt, durch den Kopf des Fahrers sowie durch den Betätigungsschwerpunkt hindurchgehenden frei wählbaren Achsen ergibt. Dabei sind die einzelnen Koordinaten je nach ihrer Bedeutung mit einem Gewichtungsfaktor versehen, der auch den Wert Null annehmen kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind hierbei die frei wählbaren Achsen durch die durch den Körperschwerpunkt, den Kopf und den Betätigungsschwerpunkt hindurchgehenden Schwenkachsen, die nach dem oben Gesagten bestimmt werden, gebildet. Hierdurch kann beispielsweise durch entsprechendes Gewichten die Schwenkachse der Fahrerkabine näher am Betä tigungsschwerpunkt liegen, um so ein Fehlbedienen der Stell teile weitgehend vermeiden zu helfen, gleichzeitig aber so die physiologischen Verhältnisse beim Fahrer mit berück sichtigt werden.

Bei einer weiteren Ausführungsform ist der tatsächlich maximale Schwenkbereich kleiner als der gemäß Anspruch 3 sich ergebende maximale Schwenkbereich.

Hierdurch kann der Platzbedarf der Fahrerkabine beim Ver schwenken minimiert werden, was notwendig ist, wenn auf der Arbeitsmaschine der Platz für ein Verschwenken der Fahrerkabine innerhalb gemäß der im Anspruch 3 konstruktiv festgelegten maximalen Schwenkwinkel nicht möglich ist.

Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines in der Zeich nung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläu tert.

Es zeigt

Fig. 1 eine vereinfachte Darstellung einer Draufsicht auf einen Schaufellader,

Fig. 2 eine der Fig. 1 entsprechende schematisierte Draufsicht desselben Schaufelladers mit Größen angaben,

Fig. 3 das zulässige Umblickfeld des Fahrers bei einem derartigen Schaufellader,

Fig. 4 eine vereinfachte perspektivische Ansicht der Fahrerkabine der Arbeitsmaschine nach der Fig. 1,

Fig. 5 ein in der Fahrerkabine nach Fig. 4 in bekann ter Weise angeordnetes Mehrfunktionen-Stell teil.

Die Fig. 1 zeigt eine als Ganzes mit 10 bezeichnete verfahr bare Arbeitsmaschine in Form eines Schaufelladers, wie er im Untertagebau eingesetzt wird. Der Schaufellader 10 ist mittels vier Rädern 12 verfahrbar und besteht aus einem auf zwei Rädern 12 verfahrbaren hinteren Fahrzeugteil 14, das einen Antrieb (nicht dargestellt) für das Verfahren des Schaufelladers aufweist, und aus einem vorderen auf zwei Rädern 12 verfahrbaren Fahrzeugteil 16 mit einem als Schaufel ausgebildeten Arbeitsgerät 18. Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Schaufellader 10 ist in einer Stellung gezeigt, wie sie beim Verfahren in einer Linkskurve bei spielsweise in einem Tunnel oder Stollen (nicht dargestellt) auftritt. Eine Fahrerkabine 20 (Fig. 4) des Schaufelladers 10 ist auf dem in ihrer in Fig. 2 nach rechts gerichteten Blick richtung entgegengesetzt liegenden und der Schaufel 18 zugekehrten Teil der Oberseite 21 des hinteren Fahrzeugteils 14 vorhanden. Die Fahrerkabine 20 (Fig. 5) ist relativ zu dem hinteren Fahrzeugteil 14 mittels eines Antriebes (nicht dargestellt), beispielsweise eines ansteuerbaren Schrittmo tors, um eine im wesentlichen vertikal verlaufende Schwenk achse 22 aus einer Ruhestellung 24 mit quer zur Fahrtrichtung gerichteter Vorderseite heraus in Richtung 26, 27 der jewei ligen Fahrt mit ihrer Längsachse 28 um einen Schwenkwinkel β_F bzw. β_H schwenkbar. Der maximale von der Längsachse 28 der Fahrerkabine 20 in den einzelnen Schwenkstellungen in Vorwärts(26)- und Rückwärts(27)-Fahrtrichtung eingeschlos sene Schwenkbereich β_F+β_H umfaßt dabei einen Winkel von höchstens 150°.

Die als Arbeitsgerät dienende Schaufel 18 ist in bekannter und daher nicht näher dargestellter Weise für den Eingriff in ein Haufwerk und dem anschließenden Materialabtransport mittels Hydraulikzylinder heb-, senk- und kippbar mit dem vorderen Fahrzeugteil 16 verbunden. Der vordere Fahrzeugteil 16 mit der Schaufel 18 ist um eine zur Schwenkachse 22 der Fahrerkabine 20 parallele Hochachse 29 um einen Drehwin kel ϕ aus einer Ausgangsstellung 30 mittels einer bekannten und daher nicht näher dargestellten Lenkung 31, beispielswei se beim Verfahren in Kurven, heraus- und zurückdrehbar.

Der Schwenkbereich β_F+β_H ist aus dem nach vorne gerich teten Schwenkwinkel

und aus dem nach hinten gerichteten Schwenkwinkel

gebildet mit

L_AF = L_A + a sin β_F
W_AF = W_A - a cos β_F
L_AH = L_A - a sin β_H
W_AH = W_A - a cos β_H

wobei

L_H, W_H = die Länge bzw. die Breite des hinteren Fahrzeug teils 14,
L_F, W_F = die Länge bzw. die Breite des vorderen Fahrzeug teils 16 einschließlich Schaufel 18,
L_A, W_A = der Abstand der Schwenkachse 22 der Fahrerkabine 20 von der in Blickrichtung der Kabine in ihrer Ruhe stellung entgegengesetzt liegenden bzw. der Schau fel 18 zugekehrten Seite des hinteren Fahrzeug teils 14,
L_AF, W_AF = der Abstand eines Augenpunktes 32 von der in Blick richtung der Kabine entgegengesetzt liegenden bzw. der Schaufel 18 zugekehrten Seite des hinteren Fahrzeugteils 14, wenn die Fahrerkabine 20 um die Schwenkachse 22 mit dem Schwenkwinkel β_F in Vor wärtsfahrtrichtung verschwenkt ist,
L_AH, W_AH = der Abstand des Augenpunktes 32 von der in Blick richtung der Kabine entgegengesetzt liegenden bzw. der Schaufel 18 zugekehrten Seite des hinteren Fahrzeugteils 14, wenn die Fahrerkabine 20 um die Schwenkachse 22 mit dem Schwenkwinkel β_H in die Rückwärtsfahrtrichtung verschwenkt ist,
a = der Abstand des Augenpunktes 32 von der Schwenk achse 22,
ϕ = der zwischen der Ausgangsstellung 30 und der Längsachse 34 des vorderen Fahrzeugteils 16 ein geschlossene Winkel und
α_FZ, α_HZ = der von der Medianebene 35 aus gesehen in Schwenk richtung nach vorn bzw. nach hinten gerichtete zulässige Umblickfeldwinkel

ist.

Der Einfachheit halber bezieht sich die konstruktive Ausle gung nicht auf jedes einzelne Auge eines Augenpaares des Fahrers, sondern auf den durch das Augenpaar gebildeten imaginären Augenpunkt 32, der sich in der Mitte des Augenpaa res eines hinsichtlich der Körperabmessungen im Durchschnitt liegenden Fahrers befindet. Der Winkel ϕ hat in der Ausgangs stellung 30 der Schaufel 18 den Wert Null und wächst im Gegenuhrzeigersinn bis zu seinem Maximalwert an, der von der Bauart und dem Einsatzgebiet der Arbeitsmaschine abhängt. Des weiteren wird der konstruktiven Auslegung der Schwenk winkel β_F und β_H ein zulässiges Umblickfeld gemäß Fig. 3 zu Grunde gelegt, das aus der Summe von α_FZ=95° und α_HZ=55° gebildet ist, mithin also 150° umfaßt. Ein Wert, der in der Ergonomie nach dem Stand der Forschung für Schau fellader mit bewegbarem Arbeitsgerät im Untertageeinsatz als ausreichend angesehen wird.

Bei diesen Werten für α_FZ, α_HZ von 95° bzw. 55° (siehe Fig. 5) ergibt sich für den zweiten Klammerausdruck in der Formel bei β_F der Wert 90°-95°=-5° und bei β_H der Wert 90°-55°=+35°, was dann jeweils für die Berechnung von β_F und β_H dem ersten Klammerausdruck abge zogen bzw. hinzugezählt werden muß.

Dies gilt allerdings, wie bereits ausgeführt, nur für ein um die Hochachse 29 bewegbares Arbeitsgerät. Ist das Ar beitsgerät um diese Achse fest mit der Arbeitsmaschine verbunden, also wie dies beispielsweise bei bestimmten Gabelstaplern der Fall ist, dann ist es ausreichend, α_FZ=α_HZ=55° zu wählen, so daß das zulässige Umblick feld α_FZ+α_HZ=110° ist. Dann ergeben sich für die zweiten Klammerausdrücke Werte von jeweils +35°, die dem ersten Klammerausdruck zur Bildung von β_F und β_H jeweils zuzu rechnen sind.

Bei der konstruktiven Festlegung der Schwenkwinkel β_F und β_H geht man bei Schaufelladern im Untertageeinsatz von einem Drehwinkel ϕ von 40° aus. Hieraus ergeben sich dann unter Einbeziehung der anderen festen Geometriedaten von Arbeitsma schine, Fahrer und gewählter zulässiger Umblickfeldwinkel α_FZ, α_HZ die maximalen Schwenkwinkel β_F und β_H. Um diese Winkel wird die Fahrerkabine 20 je nach Fahrtrichtung vor wärts bzw. rückwärts verschwenkt, unabhängig davon, welchen Betrag der Drehwinkel ϕ der Schaufel 18 in Bezug auf den hinteren Fahrzeugteil 14 momentan hat.

Die Schwenkachse 22 der Fahrerkabine 20 (Fig. 4) geht im wesentlichen durch den Körperschwerpunkt des nicht darge stellten Fahrers hindurch. Für das einfachere Ein- und Aussteigen des Fahrers in bzw. aus der Fahrerkabine 20 ist diese in eine Grundstellung (nicht dargestellt) derart verschwenkbar, daß der Zugang zur Fahrerkabine nicht durch andere Aufbauten auf der Oberseite 21 des hinteren Fahrzeug teils 14 oder durch sonstige Behinderungsmöglichkeiten, beispielsweise durch die Tunnel- oder Stollenwand, versperrt wird. Des weiteren läßt sich die Fahrerkabine 20 aus der Ruhestellung 24 heraus um einen beliebig wählbaren Schwenk winkel β innerhalb des maximalen Schwenkbereichs β_F+β_H verschwenken. Die Fahrerkabine 20 ist ab einer definierten Geschwindigkeit des Schaufelladers 10 um den jeweiligen Schwenkwinkel β_F oder β_H automatisch verschwenkbar. Hierzu greifen in bekannter und daher nicht näher dargestellter Weise Sensoren die Fahrtgeschwindigkeit und die Fahrtrichtung 26, 27 der Arbeitsmaschine 10 ab und übermitteln diese an eine Steuerung, die dann automatisch je nach erfaßter Fahrtrich tung die Fahrerkabine 20 um den konstruktiv festgelegten Winkel β_F oder β_H nach vorn bzw. nach hinten verschwenkt. Ansonsten löst der Fahrer das Schwenken der Fahrerkabine 20 in Richtung 26, 27 der Fahrt des Schaufelladers 10 von Hand aus. Hierfür ist, wie dies die Fig. 5 zeigt, eine von Hand betätigbare Auslösevorrichtung 36 an einem Stellteil 38 für die Wahl der Fahrtrichtung 25 des Schaufelladers 10 vorhanden. Die Pfeile in Fig. 5 geben die Richtung der Betä tigungsmöglichkeiten von Hand für die Auslösevorrichtung 36 und das Stellteil 38 an. Sobald die Auslösevorrichtung 36 von Hand seitens des Fahrers betätigt wird, verschwenkt je nachdem, in welcher Fahrtrichtung vorwärts oder rückwärts das Stellteil 38 von Hand verstellt ist, die Kabine 20 über den Schrittmotor um den Schwenkwinkel β_F bzw. β_H in die jewilige Richtung.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist die Fahrerkabine 20 synchron mit der Änderung des Drehwinkels ϕ der Schaufel 18 bei deren Verdrehen um die Hochachse 29 verschwenkbar. Hierzu wird mittels eines Sensors in bekann ter Weise und daher nicht näher dargestellt der im Gegen uhrzeigersinn gemäß den Fig. 1 und 2 anwachsende Drehwinkel ϕ erfaßt und an eine Steuerung (nicht dargestellt) weitergelei tet. Ein weiterer Sensor (nicht dargestellt) ermittelt, ob sich die Arbeitsmaschine 10 in Vorwärts(26)- oder Rück wärts(27)-Fahrtrichtung befindet. So lange der Schaufella der 10 geradeaus fährt, der Drehwinkel ϕ der Schaufel 18 also in etwa Null ist, verschwenkt die Steuerung durch Ansteuern des Schrittmotors nach Betätigung der Auslösevor richtung 35 durch den Fahrer die Fahrerkabine 20 in Abhängig keit der vom Sensor ermittelten Fahrtrichtung 26, 27 um den Betrag der Schwenkwinkel β_F, β_H, der sich nach der kon struktiven Festlegung bei einem Drehwinkel ϕ gleich Null ergibt, in die jeweilige nach vorne bzw. nach hinten gerich tete Fahrtstellung, die zusammen mit der Ruhestellung der Fahrerkabine 20 einen kleineren Schwenkbereich umfaßt, als wenn der Drehwinkel ϕ von Null verschieden wäre. Wenn dann beim Kurvenverfahren des Schaufelladers 10 der Drehwinkel ϕ einen von Null verschiedenen, je nach Stärke des Einschlages der Lenkung 31 anwachsenden Wert annimmt, erfaßt dies die Steuerung über den hierfür vorgesehenen Sensor und ver schwenkt automatisch die Fahrerkabine 20 aus ihrer momentan eingenommenen Fahrtstellung weiter um einen Betrag, der dem Schwenkwinkel entspricht, der sich aus der konstruktiven Festlegung für den durch die Schaufel 18 momentan eingenom menen Drehwinkel ϕ ergibt. Dabei wird aber der von den Schwenkwinkeln β_F+β_H gebildete Schwenkbereich von höchstens 150° nicht überschritten. Nimmt der Drehwinkel ϕ derart zu, daß dieser maximale Schwenkbereich nach der konstruktiven Festlegung der Schwenkwinkel β_F, β_H überschritten würde, begrenzt die Steuerung ein Verschwenken über diesen maxima len Schwenkbereich hinaus, indem sie den Schrittmotor für das Verschwenken der Fahrerkabine 20 abschaltet. Die Fahrer kabine 20 bleibt dann an dem konstruktiv maximal sich er gebenden Schwenkwinkel β_F, β_H stehen, auch wenn der Drehwin kel ϕ weiter zunimmt.

Würde bei den beiden geschilderten Ausführungsformen der Erfindung statt der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Stellung des Schaufelladers 10 in einer Linkskurve diese entlang einer Rechtskurve verfahren, könnte die Fahrerkabine 20 bei dem dann im Uhrzeigersinn anwachsenden Drehwinkel ϕ ebenso verschwenkt werden, wie das für die beiden Ausfüh rungsbeispiele der Erfindung oben erläutert wurde. Es wäre aber auch denkbar, daß die Fahrerkabine 20 in ihrer Ruhestel lung 24 verbleibt, weil bei einer Rechtskurve ohnehin die für ein Verfahren des Schaufelladers 10 einzusehenden Berei che im wesentlichen im zulässigen Umblickfeld (Fig. 3) des Fahrers liegen würden.

Die vorstehende Beschreibung und die Zeichnung beschränken sich nur auf die Angabe von Merkmalen, die für die beispiels weise Verkörperung der Erfindung wesentlich sind. Soweit daher Merkmale in der Beschreibung und in der Zeich nung offenbart und in den Ansprüchen nicht genannt sind, dienen sie erforderlichenfalls auch zur Bestimmung des Gegenstandes der Erfindung.

Claims

1. Verfahrbare Arbeitsmaschine (10) mit zwei in Fahrtrichtung hintereinander angeordneten Fahrzeugteilen (14, 16), wobei ein Fahrzeugteil (16) ein Arbeitsgerät (18) aufweist, das um eine vertikal angeordnete Hochachse (29) um einen Drehwinkel (ϕ) aus einer Ausgangsstellung (30) heraus- und zurückbewegbar ist, und das andere Fahrzeugteil (14) mit einer Fahrerkabine (20) versehen ist, die für die Vorwärts- oder Rückwärtsfahrt der Maschine (10) relativ zu dieser um eine im wesentlichen vertikal verlaufende Schwenkachse (22) aus einer Ruhestellung (24) quer zur Fahrtrichtung heraus in Richtung (26, 27) der jeweiligen Fahrt in einer Fahrtstellung um mindestens einen Schwenkwinkel (β_F, β_H) mittels eines Antriebes verschwenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrerkabine (20) aus ihrer Ruhe- oder Fahrtstellung bei Geradeausfahrt der Arbeitsmaschine in Richtung (26, 27) der jeweiligen Fahrt synchron mit der Änderung des Drehwinkels (ϕ) des Fahrzeugteils (16) mit dem Arbeitsgerät (18) um den jeweiligen Schwenkwinkel (β_F+β_H) verschwenkbar ist.

2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Schwenkbereich (β_F+β_H) der Fahrerkabine (20) einen Winkel von höchstens 150° umfaßt.

3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkbereich (β_F+β_H) für die Fahrt nach vorn aus dem nach vorne gerichteten Schwenkwinkel und für die Fahrt zurück aus dem nach hinten gerichteten Schwenkwinkel gebildet ist.

4. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der maximale Schwenkbereich (β_F+β_H) in jeder Richtung (26, 27) von einem Anschlag begrenzt ist.

5. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß für das Ein- und Aussteigen des Fahrers in bzw. aus der Fahrerkabine (20) diese in eine Grundstellung verschwenkbar ist.

6. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorhanden ist, die den Antrieb für das Verschwenken der Kabine (20) um einen beliebigen wählbaren Schwenkwinkel (β) innerhalb des maximalen Schwenkbereichs (β_F+β_H) auslöst.

7. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Fahrerkabine (20) diese ab einer definierten Fahrstufe, beispielsweise dem zweiten Gang, oder einer definierten Geschwindigkeit der Arbeitsmaschine (10) um den jeweiligen Schwenk winkel (β_F, β_H) automatisch verschwenkt.

8. Arbeitsmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung für das Auslösen des Antriebes zum Verschwenken der Fahrerkabine (20) eine von Hand betätigbare Auslösevorrichtung (36) an einem Stellteil (38) für die Wahl der Fahrtrichtung (25) der Arbeits maschine (10) ist.

9. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (22) der Fahrer kabine (20) durch den Körperschwerpunkt des Fahrers hindurchgeht.

10. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (22) der Fahrer kabine (20) durch den Kopf des Fahrers hindurchgeht.

11. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (22) der Fahrer kabine (20) durch einen Betätigungsschwerpunkt des Fahrers hindurchgeht.

12. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse (22) der Fahrerkabine (20) mit einer imaginären Achse zusammen fällt, deren Lage im Raum sich aus dem arithmetischen Mittel von einzelnen, einen Gewichtungsfaktor aufwei senden Koordinaten der durch den Körperschwerpunkt, durch den Kopf des Fahrers sowie durch den Betätigungs schwerpunkt hindurchgehenden frei wählbaren Achsen ergibt.

13. Arbeitsmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich net, daß die frei wählbaren Achsen von den nach den Ansprüchen 9 bis 11 bestimmten Schwenkachsen gebildet sind.

14. Arbeitsmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zum Minimieren des Platz bedarfs der Fahrerkabine (20) der tatsächlich maximale Schwenkbereich kleiner ist als der gemäß Anspruch 3 sich ergebende maximale Schwenkbereich (β_F+β_H).