EP2458091B1 - Pistenraupe mit einer Seilwindenanordnung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Pistenraupe mit einer Seilwindenanordnung, die einen drehbaren Windenarm sowie eine Haspel umfasst, auf der ein Windenseil auf- und abwickelbar gehalten ist. Eine Pistenraupe für die Bearbeitung von Schneegelände ist allgemein bekannt, vgl. EP1 331 198 A1 und US 5 765 782 A . Um auch eine Schneepistenbearbeitung in steilem Gelände zu ermöglichen, sind Pistenraupen mit einer Seilwindenanordnung versehen, die hinter einem Fahrerhaus angeordnet ist. Die Seilwindenanordnung weist einen das Windenseil führenden Windenarm auf, der relativ zum Fahrzeug drehbar gelagert ist. Die Seilwindenanordnung umfasst eine Haspel, auf der das Windenseil auf- und abwickelbar gehalten ist. In einem Windenbetrieb der Pistenraupe wird ein in Auszugrichtung vorderes Seilende des Windenseils an einem stationären Punkt oberhalb des zu bearbeitenden Steilhanges befestigt. Die Seilwindenanordnung ist mit einem Windenantrieb versehen, der im Windenbetrieb einen Kettenantrieb der Pistenraupe unterstützt und so eine Bodenbearbeitung auch in steilem Gelände zulässt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pistenraupe sowie eine Seilwindenanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die erweiterte Einsatzmöglichkeiten für die Pistenraupe zulassen.
• Diese Aufgabe wird durch eine Pistenraupe nach Anspruch 1 gelöst. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist es möglich, auch längere Steilhänge in Skigebieten durch Pistenraupen so zu bearbeiten, dass einfach befahrbare Schneepisten geschaffen werden.
• In Ausgestaltung der Erfindung weist das Windenseil der Seilwindenanordnung eine maximale Seilzugkraft von mehr als 40.000 N, insbesondere im Bereich zwischen 41.000 N und 50.000 N, auf. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform weist eine Zugkraft von 45 kN auf, die im Fachjargon auch als Zugkraft von 4,5 t bezeichnet wird. Die hohe maximale Zugkraft ermöglicht eine Oberflächenbearbeitung in besonders steilem Gelände, in dem eine Gewichtskraft der Pistenraupe eine größere Rolle spielt als bei flacherem Gelände.
• Für die Seilwindenanordnung mit einem drehbaren Windenarm, mit einer Haspel sowie mit einem Spillgetriebe, über das im Windenbetrieb das Windenseil von der Haspel abgezogen oder der Haspel zugeführt wird, sowie mit einem Haspelantrieb und mit einem Antrieb für das Spillgetriebe, wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, dass der Haspelantrieb steuerbar gestaltet ist, dass Mittel zum Erfassen einer Seillage des Windenseiles auf der Haspel vorgesehen sind, und dass Mittel zum Steuern des Haspelantriebs unter Berücksichtigung der Seillage des Windenseils auf der Haspel derart vorgesehen sind, dass eine Seilspannung des Windenseils im Bereich zwischen Haspel und Spillgetriebe zumindest weitgehend konstant gehalten ist. Laut der Erfindung liegt ein im Wesentlichen konstanter Bereich einer Vorspannung des Windenseils im Betrieb zwischen der Haspel und dem Spillgetriebe zwischen 1500 und 3000 N. Durch die im Wesentlichen konstante Vorspannung ist ein besonders exaktes und gleichmäßiges Auf- oder Abwickeln des Windenseils von der Haspel ermöglicht. Damit können auch große Seillängen auf die Haspel aufgewickelt oder von dieser abgezogen werden, ohne dass Fehlwicklungen oder Beschädigungen des Windenseiles auftreten.
• In weiterer Ausgestaltung der Seilwindenanordnung mit einem einer Haspel zugeordneten Spillgetriebe, das zwei um zueinander parallele Drehachsen auf Spillwellen gelagerte Spillkopfeinheiten sowie eine dem Antrieb für das Spillgetriebe zugeordnete, zu den Drehachsen parallele Antriebswelle umfasst, die die Spillwelle mittels eines Zahnradgetriebes antreibt, wobei die Spillwellen mittels Wälzlagerungen in einem Spillgehäuse gelagert sind, ist vorgesehen, dass die Wälzlagerungen auf ihren zu den offenen Abschnitten eines Spillgetriebegehäuses gerichteten Seiten mit verstaubungs- oder verschmutzungsfesten Dichtungen versehen sind. Geeignete Dichtungen sind insbesondere Labyrinth- oder Kanaldichtungen. Dadurch wird verhindert, dass die Wälzlagerungen verschmutzen und vorzeitig ausgetauscht werden müssen.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist jede Spillkopfeinheit sechs Spillköpfe auf, um die das Windenseil umlenkbar ist. Bekannte Spillgetriebe für Pistenraupen weisen sieben oder mehr Spillköpfe pro Spillkopfeinheit auf. Die reduzierte Anzahl von lediglich sechs Spillköpfen reduziert die Anzahl notwendiger Biegewechsel für das Windenseil, wodurch eine reduzierte Beanspruchung des Windenseiles gegeben ist.
• In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weisen alle Spillköpfe einen nutzbaren Durchmesser zwischen 300 und 330 mm auf. Dieser nutzbare Durchmesser ist gegenüber bekannten Spillköpfen vergrößert. Der vergrößerte nutzbare Durchmesser führt zwangsläufig zu einem größeren Radius für eine Umlenkung des Windenseiles und demzufolge zu einer geringeren Krümmung oder Biegung des Windenseiles. Auch durch diese Maßnahme wird die Beanspruchung des Windenseiles in einem Windenbetrieb der Pistenraupe reduziert. Durch die vergrößerten Durchmesser entsprechend auftretende, höhere Belastungen auf das Spillgetriebe werden durch die Auslegung der Komponenten des Spillgetriebes, insbesondere von Zahnradpaarungen des Spillgetriebes, mit höheren Sicherheiten ausgeglichen.
• 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.

Fig. 1

zeigt in einer Seitenansicht eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pistenraupe,

Fig. 2

in einer Seitenansicht einen Teil einer Seilwindenanordnung der Pistenraupe nach Fig. 1,

Fig. 3

in perspektivischer Darstellung den Teil der Seilwindenanordnung nach Fig. 2,

Fig. 4

in vergrößerter, perspektivischer Darstellung einen Ausschnitt IV der Seilwindenanordnung nach Fig. 3,

Fig. 5

in einer stirnseitigen, schematischen und vergrößerten Ansicht einen Teil der Seilwindenanordnung nach den Fig. 2 bis 4 und

Fig. 6

in vergrößerter Querschnittsdarstellung eine obere Hälfte eines Spillgetriebes nach Fig. 5.

• Eine Pistenraupe 1 nach Fig. 1 ist für die Bearbeitung von Schneegelände vorgesehen. Die Pistenraupe 1 ist in grundsätzlich bekannter Weise mit einem durch ein Kettenlaufwerk gebildeten Fahrantrieb versehen. Frontseitig ist ein Räumschild angebaut. Heckseitig ist die Pistenraupe 1 mit einer Heckfräse versehen. Die Pistenraupe 1 weist hinter einem Fahrerhaus eine Funktionsplattform auf, auf der eine Seilwindenanordnung 2 befestigt ist. Die Seilwindenanordnung 2 weist einen in der Darstellung nach Fig. 1 über das Fahrerhaus nach vorne abragenden Windenarm 3 auf, der zur Seilführung dient. Die Seilwindenanordnung 2 weist zudem eine in Fig. 1 lediglich angedeutete Haspel 6 auf, auf der das Windenseil auf- und abwickelbar gehalten ist. Der Haspel 6 ist ein in Fig. 1 lediglich angedeutetes Spillgetriebe 7 zugeordnet, das zum Aufbringen einer entsprechend hohen Seilkraft sowie zum Auf- und Abwickeln des Windenseiles relativ zur Haspel 6 vorgesehen ist. Die Haspel 6 und das Spillgetriebe 7 sind in einem Tragrahmen 4 der Seilwindenanordnung 2 gehalten, der relativ zu einem mit der Ladeplattform der Pistenraupe 1 festen Sockel 5 um eine in Fahrzeughochrichtung erstreckte Drehachse gemeinsam mit dem Windenarm 3 drehbeweglich gelagert ist. Bei einer nicht dargestellten Ausführungsform weist die Seilwindenanordnung 2 einen stationären Tragrahmen auf, in dem Haspel und Spillgetriebe untergebracht sind. Der Windenarm ist bei dieser Ausführungsform relativ zu dem stationären Tragrahmen um eine in Fahrzeughochrichtung erstreckte Drehachse drehbeweglich gelagert.
• Die Seilwindenanordnung 2 weist ein Windenseil W auf, das bei dem dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiel eine nutzbare Seillänge von 1400 m aufweist. Die tatsächliche Seillänge des Windenseiles W ist etwas größer als die nutzbare Seillänge. Die nutzbare Seillänge ist die Seillänge, um die das Windenseil W in vollständig ausgezogenem und gestreckten Zustand sich zwischen dem in Auszugrichtung vorderen Seilende und einem vorderen Ende des Windenarmes 3 erstreckt, an dem das Windenseil W den Windenarm 3 verlässt.
• Wie anhand der Fig. 2 bis 6 erkennbar ist, handelt es sich bei der Seilwindenanordnung 2 um eine Treibtrommelwindenanordnung, die eine stationär in dem Trägerrahmen 4 drehbeweglich gelagerte Haspel 6 sowie ein der Haspel 6 vorgelagertes Spillgetriebe 7 umfasst. Das Spillgetriebe 7 weist zwei zueinander mit parallelen Drehachsen beabstandete Spillkopfeinheiten 11, 12 auf, die durch jeweils sechs nebeneinander angeordnete Spillköpfe 11a gebildet sind. Jeder Spillkopf stellt eine Riemenscheibe dar, wobei die sechs Spillköpfe 11a in nicht näher dargestellter Weise koaxial aneinander geflanscht sind und eine kompakte, einteilig funktionale Baueinheit, nämlich die Spillkopfeinheit 11, 12, bilden. Alle Spillköpfe der beiden Spillkopfeinheiten 11, 12 sind identisch gestaltet und weisen einen nutzbaren Durchmesser von 310 mm auf. Der nutzbare Durchmesser ist gemessen im Bereich eines Grundes jeder rinnenförmigen Ringnut jedes Spillkopfes 11a. Die beiden Spillkopfeinheiten 11, 12 weisen im Bereich ihrer Drehachsen einen Abstand zueinander auf, der 350 mm beträgt. Die beiden Spillkopfeinheiten 11, 12 sind mittels eines Zahnradgetriebes, wie in den Fig. 4 und 6 mit dem Bezugszeichen 9, 10, 18 angedeutet ist, gemeinsam antreibbar. Als Antrieb für das Zahnradgetriebe ist ein steuerbarer Hydromotor 8 vorgesehen, der an eine fahrzeugseitige Hydrauliksteuerung angeschlossen ist.
• Auf einer durch den Hydromotor 8 angetriebenen Antriebswelle sitzt gemäß Fig. 6 gegenüberliegend zu dem Hydromotor 8 eine nicht näher beschriebene und in Fig. 6 angedeutete Bremse 15. Die Darstellung in den Fig. 2 bis 4 ist lediglich funktional. Bei der Darstellung gemäß Fig. 5 ist aus Übersichtlichkeitsgründen die Bremse 15 weggelassen.
• Das Spillgetriebe 7, das das Zahnradgetriebe und die Spillkopfeinheiten 11, 12 sowie entsprechende, zur Lagerung der Spillkopfeinheiten 11, 12 dienende Spillwellen umfasst, ist innerhalb eines Spillgetriebegehäuses 13, 14 untergebracht. Die nicht näher bezeichneten Spillwellen (Fig. 6) der beiden Spillkopfeinheiten 11, 12 sind mit Hilfe von Wälzlagerungen 16 in dem Spillgetriebegehäuse 13, 14 drehbar gelagert. Den Lagerungen 16 ist auf ihren den Spillkopfeinheiten 11, 12 zugewandten Seiten jeweils eine Kanaldichtung 17 zugeordnet, die eine Abdichtung der zu der jeweiligen Spillkopfeinheit 11, 12 offenen Gehäuseabschnitte des Spillgetriebegehäuses 13, 14 vornimmt. Statt Kanaldichtungen 17 können auch Labyrinthdichtungen vorgesehen sein. Die Kanaldichtungen 17 oder auch entsprechende Labyrinthdichtungen dichten entsprechende Spalte zwischen Spillkopfeinheit 11, 12 und Gehäusewandungen des Spillgetriebegehäuses 13, 14 derart verschmutzungs- und verstaubungsfrei ab, dass keine Verschmutzungen in die Wälzlagerungen 16 gelangen können. Das Zahnradgetriebe und die entsprechenden Wellen sind nass laufend gelagert. Durch die beschriebenen Abdichtungen mittels der Kanaldichtungen 17 oder Labyrinthdichtungen wird für das Spillgetriebe 7 eine Lebensdauer von mehr als 5000 Betriebsstunden und ein Ölwechselzyklus nach jeweils etwa 600 Betriebsstunden erzielt.
  Die sechs Spillköpfe 11a an den beiden Spillkopfeinheiten 11, 12 führen zu entsprechenden Seilumlenkungen des Windenseiles W im Bereich des Spillgetriebes 7 von insgesamt zwei mal sechs Biegewechseln. Diese sind anhand der Fig. 4 und 5 erkennbar.
• Der Haspel 6 ist ein Seilwickelarm 19 zugeordnet (Fig. 5), der das Windenseil W für parallel zueinander verlaufende, über die gesamte Breite der Haspel 6 verteilte Seilwicklungen in verschiedenen, gleichmäßigen Wickellagen exakt führt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst jede Wickellage des Windenseiles W auf der Haspel 6 fünfzig Seilwicklungen, die auch als Seilwindungen bezeichnet werden. Jede Seilwicklung bzw. Seilwindung entspricht einer 360°-Umschlingung des Windenseiles W auf der Zylinderoberfläche der Haspel 6.
• Einer Drehachse der Haspel 6 ist ein Sensor S zum Erfassen der Umdrehungen der Haspel 6 zugeordnet, der als Absolutwertgeber in Form eines Drehgebers gestaltet ist. Dieser Sensor S umfasst Drehwinkel und Umdrehungen der Haspel 6. Da die Anzahl von Seilwicklungen in jeder Wickellage des Windenseiles W auf der Haspel 6 durch eine Seildicke und eine entsprechende, für Seilwicklungen nutzbare Breite der Haspel 6 vorgegeben ist, kann der Sensor S erfassen, sobald eine Wickellage des Windenseiles W auf der Haspel 6 abgeschlossen ist und die Aufwicklung oder Abwicklung der nächsten Wickellage beginnt. Diese durch den Sensor S ermittelten Informationen nutzt eine elektronische Steuereinheit St, die die ermittelten Informationen auswertet und einen Antrieb M ansteuert. Dies erfolgt derart, dass das Windenseil W im Bereich zwischen der Haspel 6 und dem Spillgetriebe 7 eine relativ konstante Seilspannung im Bereich zwischen 1500 und 3000 N während eines Auf- oder Abwickelvorganges beibehält. Eine Ansteuerung des Antriebs M durch geeignete Erhöhung oder Reduzierung der Umdrehungen der Haspel 6 erfolgt abhängig vom Abstand der jeweiligen Wickellage zur Drehachse der Haspel 6. Die entsprechende Ansteuerung des Antriebs M berücksichtigt, dass weiter außen liegende Wickellagen einen größeren radialen Abstand zur Drehachse der Haspel 6 haben als weiter innen liegende Wickellagen. Um die Seilspannung des Windenseiles W beim Abziehen von der Haspel 6 oder beim Aufwickeln auf die Haspel 6 in dem Bereich zwischen Haspel 6 und Spillgetriebe 7 in einem relativ konstanten Vorspannungsbereich zu halten, muss die Drehzahl des Antriebs M, der auf die Haspel 6 wirkt, abhängig vom Auf- oder Abwickelzustand des Windenseiles W entsprechend angepasst werden. Da die Seilgeschwindigkeit des Windenseiles W relativ einfach aus der Drehzahl der Haspel 6 und dem Abstand der momentan abgezogenen oder aufgewickelten Wickellage zur Drehachse der Haspel 6 berechnet werden kann, ist über die Steuereinheit St mit der Erfassung der momentanen Wickellage durch Zählung der Umdrehungen der Haspel 6 in Ab- oder Aufwickelrichtung auch die Zuordnung zu entsprechenden Solldaten ermöglicht, die in einem Speicher der Steuereinheit St abgelegt sind. Ein entsprechender Vergleich zwischen Ist- und Sollwerten führt zur entsprechenden Ansteuerung des Antriebes M. Der Antrieb M ist als Hydraulikantrieb ausgeführt, der druckabhängig gesteuert wird. Hierzu ist der Antrieb M als hydraulischer Verstellmotor ausgeführt.
• Die Ansteuerung des Haspelantriebs erfolgt demzufolge in folgenden Schritten: Der Sensor S zählt die Anzahl von Umdrehungen, die die Haspel 6 in beiden Drehrichtungen vollführt. Wenn die Haspel 6 in einer Drehrichtung - beginnend bei vollständig abgezogenem Windenseil W - fünfzig Umdrehungen vollendet hat, ist die erste Wickellage aufgefüllt. Eine weitere Drehung der Haspel 6 in die gleiche Drehrichtung führt zu einer Auffüllung der Seilwicklungen der zweiten Wickellage. Nach erneuten fünfzig Umdrehungen wird die dritte Wickellage begonnen und so weiter. Ergänzend kann auch eine Überwachung des Seilwickelarmes 19 vorgesehen werden, um zu gewährleisten, dass der Seilwickelarm 19 die einzelnen Seilwicklungen tatsächlich über jeweils die gesamte Breite der Haspel 6 verteilt. In einem Speicher der Steuereinheit St sind Sollwerte abgelegt, bei welcher Haspeldrehzahl sich für jede Wickellage ein konstanter Seilspannungsbereich zwischen 1500 und 3000 N - gemessen im Bereich des Windenseiles W zwischen Haspel 6 und Spillgetriebe 7 - ergibt. Nach Erfassung der Istwerte durch den Sensor S, d.h. der Zählung, in welcher Wickellage sich die äußere, jeweils momentan abgezogene oder aufgewickelte Seilwicklung des Windenseiles W befindet, führt ein Vergleich mit dem Sollwert zwangsläufig zu einer gewünschten Drehzahl für den Haspelantrieb M, der bei den Solldaten ein entsprechend passender Hydraulikdruck zugeordnet ist. Dieser wird durch entsprechende Ansteuerung mittels der Steuereinheit St eingestellt und bei einem entsprechenden Aufwickel- oder Abwickelbetrieb der Haspel 6 jeweils angepasst. Durch die Druckregelung erfolgt die gewünschte Drehzahländerung der Haspel 6 abhängig von der erfassten Wickellage.
• Durch die beschriebene Seilwindenanordnung wird eine maximale Seilzugkraft von 45 kN erzielt. Dabei sind 40 kN für eine Fahrgeschwindigkeit bis zu 8 km/h erzielbar und 25 kN bei einer Geschwindigkeit von 16,5 km/h. Für wenigstens 3000 Betriebsstunden, vorzugsweise sogar für 5000 Betriebsstunden, ist keine Revision des Spillgetriebes 7 notwendig. Bei Installation einer hydraulischen Windenpumpe mit größerem Fördervolumen können die Seilzugkräfte von 25 kN bzw. 40 kN auch bis zu höheren Geschwindigkeitsbereichen erzielt werden.

Claims (5)

1. Pistenraupe (1) mit einer Seilwindenanordnung (2), die einen drehbaren Windenarm (3) sowie eine Haspel (6) umfasst, auf der ein Windenseil (W) auf- und abwickelbar gehalten ist, sowie mit einem Spillgetriebe (7), über das im Windenbetrieb das Windenseil (W) von der Haspel (6) abgezogen oder der Haspel (6) zugeführt wird, sowie mit einem Haspelantrieb (M) und mit einem Antrieb (8) für das Spillgetriebe (7), dadurch gekennzeichnet, dass eine für einen Windenbetrieb der Pistenraupe nutzbare Seillänge größer als 1200 m ist, und dass der Haspelantrieb (M) steuerbar gestaltet ist, wobei Mittel (S) zum Erfassen einer Seillage des Windenseiles (W) auf der Haspel (6) vorgesehen sind, und dass Mittel (St) zum Steuern des Haspelantriebs (M) unter Berücksichtigung der Seillage des Windenseiles (W) auf der Haspel (6) derart vorgesehen sind, dass eine Seilspannung des Windenseiles (W) zwischen Haspel (6) und Spillgetriebe (7) in einem Bereich zwischen 1.500 N und 3.000 N konstant gehalten ist, wobei die Mittel (S) zum Erfassen einer Seillage des Windenseiles auf der Haspel (6) einen einer Drehachse der Haspel (6) zugeordneten Drehgeber (S) umfassen.
2. Pistenraupe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Windenseil (W) der Seilwindenanordnung (2) eine maximale Seilzugkraft von mehr als 40 kN, insbesondere im Bereich von 41 bis 50 kN, aufweist.
3. Pistenraupe nach Anspruch 1 oder 2, mit einem einer Haspel (6) zugeordneten Spillgetriebe (7), das zwei um zueinander parallele Drehachsen auf Spillwellen gelagerte Spillkopfeinheiten (11, 12) sowie eine dem Antrieb (8) für das Spillgetriebe (7) zugeordnete, zu den Drehachsen parallele Antriebswelle umfasst, die die Spillwellen mittels eines Zahnradgetriebes (9, 10, 18) antreibt, wobei die Spillwellen mittels Wälzlagerungen (16) in einem Spillgetriebegehäuse (13, 14) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlagerungen (16) auf ihren zu den offenen Abschnitten eines Spillgetriebegehäuses (13, 14) gerichteten Seiten mit staubund schmutzdichten Dichtungen, insbesondere mit Kanal- oder Labyrinth-Dichtungen, versehen sind.
4. Pistenraupe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass jede Spillkopfeinheit durch sechs Spillköpfe (11a) gebildet ist, um die das Windenseil (W) umgelenkt ist.
5. Pistenraupe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass alle Spillköpfe (11a) einen nutzbaren Durchmesser im Bereich zwischen 300 und 330 mm aufweisen.

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