DE102020003044A1

DE102020003044A1 - Baumaschine und verfahren zur erhöhung der standsicherheit einer baumaschine

Info

Publication number: DE102020003044A1
Application number: DE102020003044.0A
Authority: DE
Inventors: Jonathan STAHL
Original assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Current assignee: Bomag GmbH and Co OHG
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2021-11-25
Also published as: US11351829B2; US20210362557A1; CN113696885B; CN113696885A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baumaschine, insbesondere Bodenfräsmaschine (1), mit einem Antriebsmotor (4), einem von einem Fahrwerk mit Fahreinrichtungen (6) getragenen Maschinenrahmen (3), und einem auf dem Maschinenrahmen (3) angeordneten Fahrerstand (2), wobei das Fahrwerk eine vordere und eine hintere Fahrwerksachse aufweist und wobei wenigstens eine der Fahrwerksachsen als Feststellachse (13) mit zwei unabhängig voneinander gegenüber dem Maschinenrahmen höhenverstellbaren und in einer Betriebsposition feststellbaren Fahreinrichtungen (6) und wenigstens eine weitere Fahrwerksachse derart als Pendelachse (14) ausgebildet ist, dass die Fahreinrichtungen (6) der Pendelachse (14) gemeinsam gegenüber dem Maschinenrahmen (3) höhenverstellbar ausgebildet sind und eine Höhenverstellung einer Fahreinrichtung (6) der Pendelachse (14) zu einer gegensätzlichen Höhenverstellung einer anderen Fahreinrichtung (6) der Pendelachse (14) führt, wobei eine Steuereinrichtung (20, 21) vorhanden ist, die derart ausgebildet ist, dass sie die Last auf wenigstens einer der Fahreinrichtungen (6) der Feststellachse (13) als Steuergröße erfasst und beim Unter- oder Überschreiten eines Schwellenwertes der Last auf der Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) die gemeinsame Höhenverstellung der Fahreinrichtungen (6) der Pendelachse (14) gegenüber dem Maschinenrahmen (3) sperrt. Darüber hinaus betrifft die Erfindung zur Erhöhung der Standsicherheit einer derartigen Baumaschine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baumaschine, insbesondere Bodenfräsmaschine. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Erhöhung der Standsicherheit einer Baumaschine.
Gattungsgemäße Baumaschinen weisen einen von einem Fahrwerk mit Fahreinrichtungen getragenen Maschinenrahmen auf. Die Fahreinrichtungen können beispielsweise Räder oder Kettenlaufwerke sein. Die Baumaschinen umfassen einen auf dem Maschinenrahmen angeordneten Fahrerstand und einen Antriebsmotor, der typischerweise ein Dieselverbrennungsmotor ist. Das Fahrwerk der gattungsgemäßen Baumaschinen weist eine vordere und eine hintere Fahrwerksachse auf. Typischerweise ist wenigstens eine der Fahrwerksachsen als Feststellachse ausgebildet, was vorliegend bedeutet, dass sie zwei unabhängig voneinander gegenüber dem Maschinenrahmen höhenverstellbare und in einer Betriebsposition feststellbare Fahreinrichtungen umfasst. Die Feststellachse umfasst also zwei Fahreinrichtungen, die jeweils gegenüber dem Maschinenrahmen höhenverstellbar ausgebildet sind, und deren Höhenposition in Relation zum Maschinenrahmen unabhängig voneinander eingestellt werden kann und dann während des Betriebes feststeht. Auf diese Weise kann eine gewünschte Lage des Maschinenrahmens beispielsweise gegenüber dem zu bearbeitenden Boden eingestellt werden. Die festgestellte Position, in der sich die Fahreinrichtungen im Arbeitsbetrieb befinden, wird Betriebsposition genannt. Die beiden Fahreinrichtungen der Feststellachse sind in Vorwärtsrichtung gesehen somit im Wesentlichen auf gleicher Höhe angeordnet und bilden zusammen funktional eine gemeinsam Standachse. Dies bedeutet nicht, dass die beiden Fahreinrichtungen über eine gemeinsame Bauteilachse miteinander verbunden sind. Es kommt vielmehr darauf an, dass die beiden Fahreinrichtungen in Arbeitsrichtung bzw. in Vorwärtsfahrrichtung der Baumaschine gesehen im Wesentlichen auf gleicher Höhe, beispielsweise hinten, auf beiden Seiten der Baumaschine angeordnet sind. Wenigstens eine weitere Fahrwerksachse der Baumaschine ist typischerweise derart als Pendelachse ausgebildet, dass die Fahreinrichtungen der Pendelachse gemeinsam gegenüber dem Maschinenrahmen höhenverstellbar ausgebildet sind und eine Höhenverstellung einer Fahreinrichtung der Pendelachse zu einer in Vertikalrichtung gegensätzlichen Höhenverstellung der anderen Fahreinrichtung der Pendelachse führt. Die Pendelachse umfasst also ebenfalls beispielsweise zwei Fahreinrichtungen, die höhenverstellbar gegenüber dem Maschinenrahmen ausgebildet sind und die in Arbeitsrichtung bzw. in Vorwärtsfahrrichtung der Baumaschine gesehen im Wesentlichen auf gleicher Höhe, beispielsweise vorn, auf beiden Seiten der Baumaschine angeordnet sind. Die Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse ist allerdings nicht unabhängig voneinander, sondern im Gegenteil abhängig. Wird die eine Fahreinrichtung angehoben, so wird die andere Fahreinrichtung automatisch abgesenkt und umgekehrt. Diese beiden Fahreinrichtungen sind somit, beispielsweise mechanisch und/oder hydraulisch, miteinander und zueinander gegenläufig zwangsgekoppelt. Auf diese Weise sorgt die Pendelachse dafür, dass Unebenheiten des überfahrenen Bodens im Betrieb der Baumaschine ausgeglichen werden und nicht oder nur deutlich geringfügiger zu einem Verkippen des Maschinenrahmens beispielsweise gegenüber dem zu bearbeitenden Boden führen.
Wenn im vorliegenden Zusammenhang somit von „Achse“ gesprochen wird, dann bezieht sich dies jeweils auf eine Gruppe von Fahreinrichtungen, die im Wesentlichen auf derselben Höhe in einer Längsrichtung beziehungsweise einer Arbeitsrichtung der Baumaschine angeordnet sind, auch im Rahmen einer eventuellen Schwenkbarkeit. Es ist daher nicht notwendigerweise mit Achse ein tatsächlich vorhandenes Bauteil bezeichnet, beispielsweise eine sich zwischen zwei Fahreinrichtungen, beispielsweise Rädern, erstreckende Achse oder Welle. Vorliegend werden als Fahrwerksachse also insbesondere funktionell verbundene Fahreinrichtungen bezeichnet bzw. insbesondere Fahreinrichtungen, die in Vorwärts- und/oder Arbeitsrichtung der Baumaschine gesehen auf gleicher Höhe liegen (dabei gleichzeitig aber nicht unbedingt in Vertikalrichtung auf gleicher Höhe).
Gattungsgemäße Baumaschinen sind insbesondere Bodenfräsmaschinen, beispielsweise Straßenfräsen, Recycler, Stabilisierer, oder Surface-Miner. Diese Maschinen werden im Straßen- und Wegebau sowie beim Abbau von oberflächlichen Bodenschätzen eingesetzt. Die Arbeitseinheit einer typischen Bodenfräsmaschine umfasst eine Fräswalze, die typischerweise als Hohlzylinder ausgebildet ist, auf deren Außenumfangsfläche eine Vielzahl von Fräswerkzeugen, beispielsweise Fräsmeißel, angeordnet sind. Die Fräswalze ist um eine Rotationsachse rotierbar innerhalb eines Fräswalzenkastens angeordnet, der die Fräswalze, beispielsweise kasten- oder haubenförmig, umgibt und in Richtung des zu fräsenden Bodens, d.h. nach unten hin, offen ist. Im Betrieb rotiert die Fräswalze um die horizontal und quer zur Arbeitsrichtung verlaufende Rotationsachse, so dass die Fräswerkzeuge in den Boden eindringen und Bodenmaterial abfräsen. Das zerkleinerte Fräsgut wird beispielsweise in an sich bekannter Weise über eine Fördereinrichtung abtransportiert oder mit Stabilisierungsmitteln durchmischt und wieder auf dem Boden abgelegt. Während des Fräsvorganges bewegt sich die Bodenfräsmaschine in einer Arbeitsrichtung über den Boden und trägt so kontinuierlich Material ab. Da der Abtrag von Bodenmaterial typischerweise möglichst gleichmäßig in einer vorgegebenen Tiefe und gegebenenfalls Schräglage der Fräswalze gegenüber dem Boden durchgeführt werden muss, nutzen gattungsgemäße Bodenfräsmaschinen die bereits beschriebene Pendelachse, um Unebenheiten im von den Fahreinrichtungen überfahrenen Boden auszugleichen und deren Einfluss auf das Fräsbild zu minimieren. Derartige, gattungsgemäße Bodenfräsmaschinen sind beispielsweise aus den Dokumenten DE 10 2013 005 594 A1 sowie DE 10 2014 019 168 A1 der Anmelderin bekannt.
Problematisch bei den gattungsgemäßen Baumaschinen ist der Einsatz der Pendelachse allerdings, wenn diese auf Bodenflächen arbeiten, die nicht horizontal sind, sondern eine Schräge aufweisen. Aufgrund des technischen Aufbaus gattungsgemäßer Baumaschinen besitzen diese typischerweise einen vergleichsweise hoch liegenden Schwerpunkt, wobei mit Schwerpunkt vorliegend der Massenmittelpunkt gemeint ist. Durch die Schräglage des Maschinenrahmens auf nicht horizontalen Bodenflächen verschiebt sich dieser Schwerpunkt der Maschine, wodurch sich im schlimmsten Fall die Gefahr eines Kippens der Maschine ergibt, insbesondere, wenn die Maschine durch die Schräge eine Querneigung (d.h. eine Neigung quer zur Vorwärtsrichtung) erfährt. Dieses Problem wird durch die Nutzung einer Pendelachse verschärft. Durch die Verbindung einer Feststellachse und einer Pendelachse steht die Baumaschine auf drei Punkten auf dem Boden auf. Zwei Punkte werden durch die festgestellten Fahreinrichtungen der Feststellachse und ein weiterer Punkt auf mittlerer Strecke zwischen den Fahreinrichtungen der Pendelachse definiert. Durch die Verbindung dieser drei Punkte durch sogenannte Kipplinien ergibt sich ein Dreieck. Solange sich der Schwerpunkt der Maschine in einer Projektion auf eine virtuelle Horizontalreferenzebene innerhalb dieses Dreieckes befindet, kippt die Maschine nicht. Durch eine Schrägstellung des Maschinenrahmens, beispielsweise auf schrägem Boden, wandert der Schwerpunkt der Maschine jedoch auf eine der Kipplinien zu. Erreicht der Schwerpunkt eine Kipplinie, kippt die Maschine. Da die Pendelachse nur einen Aufstandspunkt für die Maschine definiert, bilden die Kipplinien ein Dreieck mit vergleichsweise kleiner Fläche, in der sich der Schwerpunkt kippsicher bewegen kann. Dies führt mit anderen Worten dazu, dass die Baumaschine auf schrägem Boden einfacher kippt, mit gegebenenfalls katastrophalen Folgen bezüglich der Sicherheit des Bedieners und umstehender Personen. Darüber hinaus wird die Baumaschine beschädigt. Es ist daher ein grundsätzliches Anliegen, die Baumaschinen so kippsicher wie möglich auszubilden.
Es ist somit die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Betriebssicherheit gattungsgemäßer Baumaschinen zu verbessern. Insbesondere soll die Kippsicherheit gattungsgemäßer Baumaschinen im Betrieb, und insbesondere auf schrägem Boden, erhöht werden.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit einer Baumaschine und einem Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angeben.
Konkret gelingt die Lösung bei einer eingangs beschriebenen gattungsgemäßen Baumaschine dadurch, dass eine Steuereinrichtung vorhanden ist, die derart ausgebildet ist, dass sie die Last auf wenigstens einer der Fahreinrichtungen der Feststellachse als Steuergröße erfasst und beim Unter- oder Überschreiten eines Schwellenwertes der Last auf der Fahreinrichtung der Feststellachse die gemeinsame Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse gegenüber dem Maschinenrahmen sperrt. Ein erster Grundgedanke der Erfindung liegt also darin, dass anhand der auf den Fahreinrichtungen der Feststellachse anliegenden Last festgestellt werden kann, ob die Maschine Gefahr läuft, zur Seite zu kippen oder nicht. Fährt die Baumaschine beispielsweise entlang eines Hanges auf schrägem Boden, so erhöht sich die auf der bergab liegenden Fahreinrichtung der Feststellachse ruhende Last, während sich die Last auf der bergauf liegenden Fahreinrichtung der Feststellachse verringert. Je schräger der Hang ist, desto stärker ist diese Lastverschiebung. Wird der Hang immer steiler, nimmt die Last auf der bergauf liegenden Fahreinrichtung der Feststellachse immer weiter ab. An dem Punkt, an dem diese Last null wird, kippt die Maschine. Die auf den Fahreinrichtungen der Feststellachse anliegende Last ist daher unmittelbar ein Maß für die Standsicherheit und auch für das Bevorstehen eines Kippens der Maschine und kann daher als Steuergröße genutzt werden. Bevorzugt wird diese Last daher über den gesamten Betrieb der Maschine hinweg kontinuierlich oder intervallartig überwacht, insbesondere auch um beispielsweise dynamische Lastveränderungen ermitteln zu können. Ein weiterer Grundgedanke der Erfindung liegt darin, dass die Standsicherheit der Maschine auf schrägem Boden dadurch erhöht werden kann, dass die Höhenverstellung der Pendelachse gesperrt wird. Im Hinblick auf die Standsicherheit wirkt die Pendelachse dann wie eine weitere Feststellachse und definiert ebenfalls zwei Aufstandspunkte der Maschine auf dem Boden. Die Maschine steht dann insgesamt auf vier Aufstandspunkten, wodurch sich eine viereckige Fläche durch die Verbindung der Kipplinien ergibt. Die Fläche dieses Vierecks ist deutlich größer als diejenige des Dreieckes im Falle einer nicht gesperrten Pendelachse, so dass sich die auf eine horizontale Ebene projizierte Fläche, in der sich der Schwerpunkt der Maschine bewegen darf, ohne dass die Maschine kippt, vergrößert. Hieraus ergibt sich auch bei steilen Hängen eine stabile Standsicherheit der Baumaschine. Dass in diesem Fall auf die Vorteile der Pendelachse und deren Ausgleich von Unebenheiten verzichtet wird, wird aufgrund der potentiell katastrophalen Folgen eines Kippens der Maschine in Kauf genommen. Durch die optionale und situationsabhängige Sperrung der Pendelfunktion der Pendelachse kann somit in Grenzsituationen die Standsicherheit der Maschine erheblich verbessert werden. Die Erfindung verbindet also eine Diagnose der Standsicherheit beziehungsweise des Risikos eines Kippens der Maschine über die auf den Fahreinrichtungen der Feststellachse liegenden Last mit einer Gegenmaßnahme bei Vorliegen eines Kipprisikos, wodurch die Standsicherheit der Maschine erhöht wird. Konkret besteht die Gegenmaßnahme darin, die Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse zu sperren und dadurch den einen Aufstandspunkt der Maschine in der Mitte auf der Verbindungslinie zwischen den beiden Fahreinrichtungen der Pendelachse in zwei Aufstandspunkte jeweils an den Fahreinrichtungen der Pendelachse umzuwandeln.
Die Last kann dabei beispielsweise als die auf den Fahreinrichtungen ruhende Gewichtskraft der Maschine bestimmt werden. Diese kann unmittelbar als direkter Zahlenwert erfasst und als Steuergröße genutzt werden. Beispielsweise kann die Last an einer der Fahreinrichtungen der Feststellachse kontinuierlich oder intervallartig überwacht werden. Je nachdem, ob diese Fahreinrichtung auf schrägem Boden bergauf oder bergab steht, erhöht oder erniedrigt sich die auf ihre ruhende Last. Diese Erhöhung oder Verminderung der Last kann zur Steuerung des Sperrens der Pendelachse genutzt werden. Grundsätzlich reicht hier ein Erfassen der Last an einer Fahreinrichtung aus, insbesondere, da die Baumaschine im Arbeitsbetrieb typischerweise parallel zum Hang ausgerichtet ist. In diesem Fall entwickelt sich die Last auf der einen Fahreinrichtung proportional und gegenläufig zur Last auf der anderen Fahreinrichtung. Wird beispielsweise an der einen Fahreinrichtung eine Erhöhung der Last festgestellt, so ergibt sich hieraus unmittelbar eine Verminderung der Last auf der anderen Fahreinrichtung der Feststellachse. Alternativ und bevorzugt kann es vorgesehen sein, die Last an beiden Fahreinrichtungen der Feststellachse insbesondere kontinuierlich oder intervallartig zu überwachen. Dadurch wird vermieden, dass ungleichmäßige Verteilungen der Lasten, beispielsweise wenn die Baumaschine nicht vollständig parallel zum Hang steht, zu Fehlern führen. Es wird dadurch die Sicherheit weiter erhöht. Es ist dann ebenfalls möglich, das Verhältnis zwischen der Last der beiden Fahreinrichtungen der Feststellachse anstatt den Absolutwerten zu nutzen. Auf diese Weise lässt sich ein Bild über die Standsicherheit der Maschine gewinnen, das differenzierter ist und im Vergleich zur ausschließlichen Messung einer einzigen Fahreinrichtung der Feststellachse weitere Faktoren, wie die genaue Stellung der Maschine zum Hang, mit einschließt.
Der erfindungsgemäße Schwellenwert bezieht sich ebenfalls auf die bei der konkreten Umsetzung gewählte Kenngröße der Last, beispielsweise die auf der Fahreinrichtung ruhende Gewichtskraft oder deren Verhältnis zwischen den Fahreinrichtungen. Der Schwellenwert wird so gewählt, dass die Sperrung der Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse erfolgt, bevor die Maschine kippt. Ob das Unter- oder Überschreiten des Schwellenwertes das Sperren auslöst, hängt davon ab, welche Werte erfasst werden. Im bevorzugten Fall, dass an sämtlichen Fahreinrichtungen der Feststellachse die Last erfasst wird, ist es ebenfalls bevorzugt, dass der Schwellenwert dann so festgelegt wird, dass ein Unterschreiten des Schwellenwertes an einer der Fahreinrichtungen das Sperren der Höhenverstellung der Pendelachse auslöst. Dieser Schwellenwert liegt dann unter der bei einem Betrieb auf horizontalem Boden an den Fahreinrichtungen anliegenden Last. Das Abfallen der Last an der Fahreinrichtung ist das bevorzugte Kriterium, da dies ein eindeutiger Hinweis auf ein bevorstehendes Kippen oder die Gefahr eines Kippens der Maschine darstellt. Es wird daher die Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse beim Unterschreiten dieses Schwellenwertes gesperrt. Wird beispielsweise dagegen nur an einer Fahreinrichtung die Last erfasst, und steht diese Fahreinrichtung in der konkreten Situation bergab, so muss ein Schwellenwert gewählt werden, der über der bei einem Betrieb auf horizontalem Boden an den Fahreinrichtungen anliegenden Last liegt. Wird dieser Schwellenwert überschritten, so wird die Sperre aktiviert. Ein derartiges Ansteigen der Last wird als indirekter Hinweis darauf angesehen, dass die Last an der anderen Fahreinrichtung der Feststellachse abnimmt. In praktischer Hinsicht kann ein solcher Schwellenwert beispielsweise als maximal zulässige prozentuale oder absolute Abweichung von einem Ausgangswert bzw. einer Ausgangswertverteilung, beispielsweise in Bezug auf eine auf horizontalem Untergrund stehende Maschine, festgelegt werden. Hierzu wird beispielsweise die Gewichtsverteilung der Maschine auf die jeweiligen Fahrwerke ermittelt und als Ausgangswertverteilung herangezogen. Die Abweichung kann nun beispielsweise als prozentuale und/oder absolute Abweichung von einem oder mehreren der Ausgangswerte festgelegt werden, sogar individuell für die einzelnen Fahrwerke. Eine typische Größenordnung kann beispielsweise eine Abweichung von maximal 50% der Einzelgewichtskraft an einem der Fahrwerke sein oder beispielsweise maximal 10%, insbesondere maximal 7% des Gesamtgewichts der Maschine an einem der Fahrwerke sein. Ergänzend oder alternativ könnte auch eine Abweichung von einer Ausgangs- bzw. Normalaufstandskraft an einem Fahrwerk im Bereich von beispielsweise maximal 8t, besonders maximal 3t, insbesondere von maximal 1t, als Schwellenwert definiert werden. Die konkrete Festlegung des/der Schwellenwerte erfolgt sinnvollerweise unter Berücksichtigung der konkreten Gegebenheiten. Auch kann eine Definition über die Festlegung weiterer, mit der Gewichtskraftverteilung korrelierender Größen erfolgen.
Es ist eine Vielzahl verschiedener Technologien für Pendelachsen im Stand der Technik verfügbar. Bevorzugt ist es allerdings, wenn die Baumaschine eine hydraulische Pendelung aufweist. Mit anderen Worten ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Fahreinrichtungen der Pendelachse über hydraulische Hubsäulen höhenverstellbar ausgebildet sind. Derartige hydraulische Hubsäulen sind im Stand der Technik wohl bekannt und müssen daher an dieser Stelle nicht näher erläutert werden. Sie umfassen einen, insbesondere doppeltwirkenden, Hydraulikzylinder, über den die Höhenverstellung der Fahreinrichtungen in Relation zum Maschinenrahmen erfolgt. Die Pendelung kann auf einfache Weise durch eine hydraulische Verbindung zwischen den Stangenseiten und/oder den Kolbenseiten der Hydraulikzylinder erreicht werden.
Auch die Sperrung der Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse lässt sich bei einer hydraulischen Pendelachse besonders einfach erreichen. Bevorzugt ist wenigstens ein hydraulisches Sperrventil vorhanden, über das die Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse sperrbar ist. Beispielsweise sperrt das Sperrventil die hydraulische Verbindung zwischen den Kolbenseiten und/oder den Stangenseiten der Hydraulikzylinder der Hubsäulen der hydraulischen Pendelachse oder gibt diese Verbindung frei. Das Sperrventil wird dabei von der Steuereinrichtung zum Sperren und/oder Freigeben der entsprechenden Verbindung gesteuert.
Besonders bevorzugt handelt es sich beim hydraulischen Sperrventil um ein 2/2-Wegeventil, das insbesondere eine Vorspannung in die sperrende Schaltstellung aufweist. Dies kann beispielsweise durch eine Federvorspannung erreicht werden. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass sich das Sperrventil auch bei einem Defekt der Steuereinrichtung in der Sperrstellung befindet und daher die maximale Standsicherheit der Maschine gewährleistet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind die Fahreinrichtungen der Feststellachse über hydraulische Hubsäulen höhenverstellbar ausgebildet. Insbesondere gelten hierfür dieselben Ausführungen wie bereits vorstehend zu den Fahreinrichtungen der Pendelachse angegeben. Ganz besonders bevorzugt sind sowohl die Fahreinrichtungen der Feststellachse als auch diejenigen der Pendelachse über hydraulische Hubsäulen gegenüber dem Maschinenrahmen höhenverstellbar ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich das gesamte erfinderische System besonders einfach in das Hydrauliksystem, das typischerweise auf gattungsgemäßen Baumaschinen bereits vorhanden ist, integrieren.
Beispielsweise ist es dann vorteilhafterweise möglich, dass die Steuereinrichtung eine hydraulische Steuereinrichtung ist und die Last auf der wenigstes einen Fahreinrichtung der Feststellachse als ein an der Hubsäule der Fahreinrichtung der Feststellachse anliegender Hydraulikdruck erfasst wird. Der an der Hubsäule anliegende Hydraulikdruck, beispielsweise an der Kolbenseite oder der Stangenseite des Hydraulikzylinders der Hubsäule, ist ebenfalls ein direktes Maß dafür, mit welcher Gewichtskraft die Maschine auf die jeweilige Fahreinrichtung und damit die Hubsäule und deren Hydraulikzylinder drückt. Auch dieser Druck kann daher als erfindungsgemäße Steuergröße verwendet werden. Selbstverständlich bezieht sich dann auch der erfindungsgemäße Schwellenwert auf einen Schwellenwert dieses Hydraulikdruckes. Die Ausbildung der Steuereinrichtung als hydraulische Steuereinrichtung ist besonders einfach und robust möglich, da auf zusätzliche Elektronikkomponenten verzichtet werden kann. Der Einsatz der für die hydraulische Steuereinrichtung notwendigen Hydraulikkomponenten dagegen ist seit Jahrzehnten im rauen Arbeitsklima von Baumaschinen erprobt und bestens bewährt.
Grundsätzlich kann die Erfassung des Hydraulikdruckes durch die hydraulische Steuereinrichtung auf vielfältige Weise erfolgen. Besonders einfach und daher bevorzugt gelingt die Erfassung des Druckes allerdings, wenn die hydraulische Steuereinrichtung den an der Hubsäule der Fahreinrichtung der Feststellachse anliegenden Hydraulikdruck über eine Steuerleitung erfasst. Die erfindungsgemäße Steuerleitung wird bei dieser Ausführungsform also beispielsweise mit der Kolbenseite oder der Stangenseite des Hydraulikzylinders der Hubsäule der Fahreinrichtung verbunden, insbesondere derart, dass der am Hydraulikzylinder anliegende Druck ebenfalls in der Steuerleitung herrscht. Auf diese Weise steht der die Last an der Fahreinrichtung repräsentierende Hydraulikdruck unmittelbar über die Steuerleitung zur Verfügung, beispielsweise zur Steuerung des Sperrventils.
Eine besonders einfache Umsetzung der hydraulischen Steuereinrichtung gelingt dann, wenn der Hydraulikdruck innerhalb der Steuerleitung direkt zur Steuerung des Sperrventils eingesetzt wird. Es ist daher bevorzugt, dass der an der Hubsäule der Fahreinrichtung der Feststellachse anliegende Hydraulikdruck über die Steuerleitung am Sperrventil anliegt, insbesondere derart, dass dieser Druck der Vorspannung des Sperrventils in die Sperrstellung entgegenwirkt. Mit anderen Worten liefert die Steuerleitung einen Steuerdruck an das Sperrventil. Beispielsweise fällt der Druck am Hydraulikzylinder der Hubsäule ab, wenn weniger Last auf der entsprechenden Fahreinrichtung ruht. In diesem Fall sinkt ebenfalls der Druck in der Steuerleitung ab. Fällt der Druck unter den Schwellenwert, so reicht er nicht mehr aus, um das Sperrventil entgegen seiner Vorspannung in der geöffneten Position zu halten. Die Vorspannung des Sperrventils überwindet den Steuerdruck und schaltet das Sperrventil in die Sperrstellung. Damit ist die Verbindung zwischen den Kolbenseiten beziehungsweise den Stangenseitigen der Hydraulikzylinder der Hubsäulen der Fahreinrichtungen der Pendelachse getrennt beziehungsweise gesperrt und deren gemeinsame Höhenverstellung im Sinne einer Pendelung blockiert. Die Kraft beziehungsweise Stärke der Vorspannung des Sperrventils kann je nach Anwendungsfall und benötigtem Sicherheitsgrad ausgewählt werden und legt den Schwellenwert zur Sperrung der Pendelachse fest.
Alternativ zur hydraulischen Steuereinrichtung, oder auch ergänzend als Redundanzfunktion, ist es in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eine elektronische Steuereinrichtung und mit wenigstens einem Lastensensor verbunden ist, wobei der Lastensensor wenigstens eine der folgenden Größen erfasst: Einen an der Hubsäule wenigstens einer der Fahreinrichtungen der Feststellachse anliegenden Hydraulikdruck und/oder eine an wenigstens einer Fahreinrichtung der Feststellachse anliegende Gewichtskraft und/oder eine Quer- und/oder Längsneigung des Maschinenrahmens. Die elektronische Steuereinrichtung ist dazu ausgebildet, den Messwert des Lastensensors als Steuergröße zu erfassen, die wiederum die Last auf wenigstens einer der Fahreinrichtungen der Feststellachse repräsentiert. Insbesondere kann hierzu auch die Quer- und/oder Längsneigung des Maschinenrahmens herangezogen werden, bevorzugt sowohl die Querneigung als auch die Längsneigung, da es dies erlaubt, störende Faktoren mit einzubeziehen, beispielsweise wenn die Maschine nicht vollständig parallel zum Hang steht. Auch aus diesen Werten zur Neigung des Maschinenrahmens lässt sich abschätzen, wie sich die Last der Maschine auf den Fahreinrichtungen der Feststellachse verteilt. Auch sie können daher zur erfindungsgemäßen Steuerung herangezogen werden.
Grundsätzlich kann der Lastensensor ein Sensor jeden geeigneten Typs sein, um die beschriebenen Werte aufzunehmen. Besonders bevorzugt umfasst der Lastensensor einen Neigungssensor und/oder einen Kraftaufnehmer, insbesondere eine Wägezelle, einen Dehnungsmessstreifen und/oder einen piezoelektrischen Sensor. Derartige Sensoren sind für den vorliegenden Zweck besonders geeignet.
Wird die Pendelachse erfindungsgemäß gesperrt, ist deren Funktion des Ausgleichs von Bodenunebenheiten nicht mehr verfügbar. Um daraus entstehende Probleme im Arbeitsvorgang nach Möglichkeit zu verhindern, ist es vorteilhaft, wenn der Bediener der Maschine darüber in Kenntnis gesetzt wird, dass die Pendelachse aktuell gesperrt ist. Es ist daher bevorzugt, dass eine Anzeigevorrichtung vorhanden ist, die dazu ausgebildet ist, einen Hinweis für den Bediener der Baumaschine anzuzeigen, wenn die Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse gesperrt und/oder freigegeben ist. Die Anzeigevorrichtung kann beispielsweise eine Warnleuchte sein, die ein optisches Signal bereitstellt. Ergänzend oder alternativ kann die Anzeigevorrichtung ebenfalls ein Lautsprecher sein und ein akustisches Signal bereitstellen. Die Anzeigevorrichtung kann beispielsweise ebenfalls ein Display umfassen, beispielsweise das typischerweise bei gattungsgemäßen Maschinen bereits vorhandene Display des Bordcomputers. In diesem Fall ist die Anzeigevorrichtung beispielsweise softwaretechnisch im Bordcomputer realisiert und zeigt dem Bediener über das Display des Bordcomputers die Sperrung der Pendelachse an.
Grundsätzlich ist es vorgesehen, dass der Bediener der Maschine die Sperrung der Pendelachse jederzeit durch manuelles Eingeben eines Steuerbefehls an der Steuereinrichtung wieder aufheben kann. Auf diese Weise behält der Bediener jederzeit die volle Kontrolle über sämtliche Maschinenfunktionen. Um den Bediener zu entlasten ist es bevorzugt allerdings ergänzend oder alternativ vorgesehen, dass die Steuereinrichtung dazu ausgebildet ist, beim Über- oder Unterschreiten des Schwellenwertes der Last auf der wenigstens einen Fahreinrichtung der Feststellachse die gemeinsame Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse gegenüber dem Maschinenrahmen wieder freizugeben. Mit anderen Worten hebt die Steuereinrichtung automatisch die Sperrung der Pendelachse auf, wenn die Gefahrensituation beziehungsweise die Gefahr eines Kippens der Maschine, nicht mehr vorliegt. Die entsprechende Beurteilung der Gefahrensituation erfolgt in analoger Weise, nur entgegengesetzt, zu den vorstehenden Ausführungen. Führt beispielsweise ein Unterschreiten des Schwellenwertes zu einer Sperrung der Pendelachse, so führt ein Überschreiten des Schwellenwertes zu einer Freigabe und umgekehrt. Als zusätzliche Sicherheitsfunktion kann es vorgesehen sein, dass die Freigabe der Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse erst dann erfolgt, wenn der Schwellenwert zumindest für ein vorgegebenes Zeitintervall Über- oder Unterschritten wird. In dieser Ausführungsform führt ein Über- oder Unterschreiten des Schwellenwertes also nicht sofort zur Freigabe der Pendelachse, sondern erst nach Ablauf des vorgegebenen Zeitintervalls. Das vorgegebene Zeitintervall kann beispielsweise in einem Bereich von 1 bis 10 Sekunden liegen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass die Pendelfunktion nicht verfrüht freigegeben wird und es dadurch zu einer Gefährdung der Standsicherheit der Maschine kommt.
Die eingangs genannte Aufgabe wird ebenfalls gelöst durch ein Verfahren zur Erhöhung der Standsicherheit einer gattungsgemäßen Baumaschine im Betrieb, umfassend die Schritte: Überwachen einer Last auf wenigstens einer Fahreinrichtung einer Feststellachse der Baumaschine; Vergleichen der Last auf der Fahreinrichtung der Feststellachse mit einem Schwellenwert; und Sperren einer Höhenverstellung von Fahreinrichtungen einer Pendelachse der Baumaschine, wenn die Last auf der Fahreinrichtung der Feststellachse den Schwellenwert unter- oder überschreitet. Sämtliche vorstehend im Zusammenhang mit der Baumaschine genannten Merkmale, deren Wirkungen und Vorteile gelten im übertragenen Sinne genauso für das erfindungsgemäße Verfahren und umgekehrt. Es wird daher zur Vermeidung von Wiederholungen auf die jeweils anderen Ausführungen Bezug genommen. Das erfindungsgemäße Verfahren wird insbesondere von der Steuereinrichtung durchgeführt.
In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass nach dem Schritt des Sperrens der Höhenverstellung ein Anzeigen eines Warnhinweises für den Benutzer der Baumaschine erfolgt. Auf diese Weise wird der Bediener auf die Sperrung der Pendelachse hingewiesen.
Um den Bediener möglichst weiter zu entlasten, kann es vorteilhaft vorgesehen sein, dass auch nach dem Sperren ein weiteres Überwachen der Last auf der Fahreinrichtung der Feststellachse und Vergleichen mit dem Schwellenwert erfolgt, und dass bei Über- oder Unterschreiten des Schwellenwertes an der Fahreinrichtung der Feststellachse wenigstens einer der folgenden Schritte erfolgt: Entsperren der Höhenverstellung der Fahreinrichtungen der Pendelachse der Baumaschine und/oder Beenden der Anzeige des Warnhinweises. Auf diese Weise kann sowohl das Sperren als auch das Entsperren der Pendelachse automatisch durch die Steuereinrichtung erfolgen, so dass der Bediener sich hiermit überhaupt nicht befassen muss und sich auf seine sonstigen Aufgaben konzentrieren kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen schematisch:

1: eine Straßenfräse vom Mittelrotor-Typ;
2: eine Straßenfräse vom Heckrotor-Typ;
3: eine Draufsicht auf die Aufstandspunkte der Maschine bei aktiver Pendelachse;
4: eine Draufsicht auf die Aufstandspunkte der Maschine bei gesperrter Pendelachse;
5: einen Hydraulikplan einer hydraulischen Steuereinrichtung; und
6: ein Ablaufdiagramm des Verfahrens.

Gleiche beziehungsweise gleich wirkende Bauteile sind in den Figuren mit dem gleichen Bezugszeichen beziffert. Sich wiederholende Bauteile sind nicht in jeder Figur gesondert bezeichnet.
Die 1 und 2 zeigen gattungsgemäße Baumaschinen, konkret Bodenfräsmaschinen 1. Die Bodenfräsmaschinen 1 sind als Mittelrotorfräse (1) oder als Heckrotorfräse (2) ausgebildet. Sie weisen einen Maschinenrahmen 3 mit einem Fahrerstand 2 auf, der von einem Fahrwerk mit Fahreinrichtungen 6 getragen wird. Die Fahreinrichtungen 6 sind bei der Mittelrotorfräse gemäß 1 als Kettenlaufwerke und bei der Heckrotorfräse gemäß 2 als Räder ausgebildet. Darüber hinaus umfassen die Bodenfräsmaschinen 1 einen Antriebsmotor 4, beispielsweise einen Dieselverbrennungsmotor, und eine Fördereinrichtung 5 zur Übergabe von Fräsgut auf eine nicht dargestellte Transporteinrichtung. Die primäre Arbeitseinheit der Bodenfräsmaschinen 1 ist eine in einem Fräswalzenkasten 7 um eine Rotationsachse 10 rotierbar gelagerte Fräswalze 9. Die Fräswalze 9 ist auf ihrer Außenumfangsfläche mit einer Vielzahl von Fräswerkzeugen bestückt und wird im Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschine 1 um die Rotationsachse 10 rotiert. Dabei werden die als Fräsmeißel ausgebildeten Fräswerkzeuge in den Boden 8 getrieben und fräsen diesen ab. Während des Fräsvorganges fahren die Bodenfräsmaschinen 1 in Arbeitsrichtung a nach vorne, so dass kontinuierlich Bodenmaterial des Bodens 8 von der Fräswalze 9 aufgefräst wird.
Bei den beiden gezeigten Bodenfräsmaschinen 1 sind sämtliche Fahreinrichtungen 6 über Hubsäulen 11 höhenverstellbar gegenüber dem Maschinenrahmen 3 ausgebildet. Bei den Hubsäulen 11 handelt es sich um hydraulische Hubsäulen, sie umfassen also einen bevorzugt doppelt wirkenden Hydraulikzylinder, der als Aktuator für die Höhenverstellung dient. Auf diese Weise kann im Arbeitsbetrieb der Bodenfräsmaschinen 1 ebenfalls die Frästiefe, also diejenige Tiefe, in der die Fräswalze 9 den Boden 8 abfräst, eingestellt werden. Um auch bei Unebenheiten im Boden 8 nach Möglichkeit eine abrupte Verstellung der Frästiefe zu vermeiden, weisen die Bodenfräsmaschinen 1 eine Pendelachse 14 (siehe 3-5) auf. Die Pendelachse 14 wird beispielsweise gebildet von den beiden in Arbeitsrichtung a hinteren Fahreinrichtungen 6 der Bodenfräsmaschinen 1. Sie zeichnet sich dadurch aus, dass die beiden Fahreinrichtungen 6 gegeneinander zwangsgeführt werden. Beispielsweise wird die eine Fahreinrichtung 6 zwangsweise in Vertikalrichtung nach unten verstellt, wenn die andere Fahreinrichtung 6 in Vertikalrichtung nach oben verstellt wird, beispielsweise, weil die Bodenfräsmaschine 1 auf eine Unebenheiten auf dem Boden 8 auffährt. Auf diese Weise wird eine Verstellung der Frästiefe und damit eine Unebenheiten des Fräsbettes weitestgehend vermieden. Bei den gezeigten Bodenfräsmaschinen 1 ist beispielsweise die vordere Fahrwerksachse als Feststellachse 13 (siehe 3-5) ausgebildet. Dies bedeutet, dass die Fahreinrichtungen 6 der vorderen Fahrwerksachse unabhängig voneinander gegenüber dem Maschinenrahmen 3 höhenverstellbar sind. Bei diesen Fahreinrichtungen 6 findet also keine Zwangskopplung der Höhenverstellbewegung statt. Sie können in eine gewünschte Höhenposition verfahren und in dieser fixiert werden. Typischerweise verbleiben die Fahreinrichtungen 6 der Feststellachse 13 während des Betriebes der Bodenfräsmaschine 1 in dieser fixierten Betriebsposition.
Die 3 und 4 zeigen jeweils eine Draufsicht auf den Umriss des Maschinenrahmens 3 der Bodenfräsmaschinen 1 und dessen Aufstandspunkte, die den Fahreinrichtungen 6 der Feststellachse 13 und der Pendelachse 14 entsprechen. Um darzustellen, dass die Höhenverstellung der Fahreinrichtungen 6 der Pendelachse 14 zwangsgekoppelt ist, ist die Pendelverbindung 12 eingezeichnet, die beispielsweise die hydraulische Verbindung der Kolben- und/oder Stangenseite der Hydraulikzylinder repräsentiert. In der in 3 gezeigten Situation ist die Pendelung der Pendelachse 14 aktiv. Die Pendelachse 14 wurde also nicht gesperrt, so dass die Fahreinrichtungen 6 beispielsweise beim Überfahren einer Unebenheit im Boden 8 höhenverstellt werden können. Da die Fahreinrichtungen 6 der Pendelachse 14 im Rahmen der baulichen Gegebenheiten der Hubsäulen 11 also frei gegenüber dem Maschinenrahmen 3 höhenverstellbar sind, stellen die Fahreinrichtungen 6 der Pendelachse 14 bei aktivierter Pendelung keine in ihrer Höhe fixierten Aufstandspunkte für die Maschine zur Verfügung. Es bildet sich über die gesamte Pendelachse 14 hinweg lediglich ein Aufstandspunkt in der Mitte der Verbindungslinie der beiden Fahreinrichtungen 6, dargestellt als Pendelverbindung 12. In der Situation gemäß 3 steht die Bodenfräsmaschine 1 also auf drei gegenüber dem Boden 8 festen Aufstandspunkten auf, konkret den beiden Fahreinrichtungen 6 der Feststellachse 13 und dem Mittelpunkt der Pendelachse 14. Verbindet man diese drei Punkte über Kipplinien 15, so ergibt sich das in 3 dargestellte Dreieck. Der Schwerpunkt 16 der Bodenfräsmaschine 1, konkret der Massenmittelpunkt, liegt, solange die Bodenfräsmaschine 1 auf horizontalem Boden arbeitet, im Wesentlichen im Bereich der Maschinenmitte. Bei unterschiedlicher Neigung des Maschinenrahmens 3 zum Boden 8 wandert der Schwerpunkt 16 in einer Projektion auf eine horizontale Fläche, so wie in den 3 und 4 durch den gepunktet angedeuteten, durch Neigung der Maschine verschobenen Schwerpunkt gezeigt. Solange sich der Schwerpunkt 16 hierbei innerhalb der von den Kipplinien 15 umrandeten Fläche befindet, steht die Maschine stabil. Erreicht der Schwerpunkt 16 durch eine Neigung des Maschinenrahmens 3 in Relation zum Boden an irgendeinem Punkt eine der Kipplinien 15, so beginnt die Maschine in diese Richtung zu kippen. Wandert der Schwerpunkt 16 über die Kipplinie 15 hinaus, fällt die Maschine um.
Ein derartiges Umkippen der Maschine wird erfindungsgemäß durch ein Sperren der Pendelachse 14 verhindert. Dass ein Kippen der Maschine bevorsteht, oder dass die Maschine in Gefahr ist, zu kippen, wird erfindungsgemäß anhand der an den Fahreinrichtungen 6 der Feststellachse 13 anliegenden Last bestimmt, die von einer Steuereinrichtung erfasst wird. Sobald die Last einen Schwellenwert erreicht hat, entweder von oben oder von unten, je nach Wahl des Messwertes, sperrt die Steuereinrichtung die Pendelverbindung 12 und verhindert die Pendelung der Pendelachse 14. Mit anderen Worten wird die Zwangskopplung der Höhenverstellung der Fahreinrichtungen 6 der Pendelachse 14 aufgehoben. Die Fahreinrichtungen 6 der Pendelachse 14 sind in diesem in 4 gezeigten Zustand also nicht mehr frei gegenüber dem Maschinenrahmen 3 höhenverstellbar, sondern sind, analog zu den Fahreinrichtungen 6 der Feststellachse 13, in einer festen Höhenposition in Relation zum Boden 8 fixiert. Auf diese Weise bilden die Fahreinrichtungen 6 der Pendelachse 14 nun jede für sich einen festen Aufstandspunkt für den Maschinenrahmen 3. Die Maschine steht daher insgesamt auf vier festen Aufstandspunkten, alle gebildet durch die Fahreinrichtungen 6 der Feststellachse 13 und der Pendelachse 14. Verbindet man diese vier Punkte nun mit Kipplinien 15, ergibt sich das in 4 gezeigte Viereck, wobei eine der Kipplinien 15 entlang der Pendelverbindung 12 verläuft. Es ist sofort erkennbar, dass die von den Kipplinien 15 umrandete Fläche des Vierecks, in der sich der Schwerpunkt 16 gefahrlos bewegen kann, deutlich größer ist als diejenige des Dreiecks gemäß 3. Dies wird nochmals anhand des gepunktet dargestellten, verschobenen Schwerpunktes dargestellt. Dieser ist in beiden Abbildungen der 3 und 4 gleich weit von der Ausgangslage verschoben. Bei aktivierter Pendelung gemäß 3 hat er bereits durch eine seitliche Neigung des Maschinenrahmens 3 eine Kipplinie 15 erreicht, was bedeutet, dass die Maschine in der Situation gemäß 3 bereits zu kippen beginnt. Bei gesperrter Pendelachse 14 gemäß 4 dagegen ist der gepunktete Schwerpunkt genauso weit verschoben wie in 3, befindet sich aber noch weit innerhalb der Fläche des von den Kipplinien 15 umrandeten Vierecks. In der Situation gemäß 4, in der die Pendelachse 14 erfindungsgemäß gesperrt wurde, steht die Maschine also noch stabil auf dem Boden 8 und es besteht keine Gefahr eines Kippens. Die Neigung des Bodens 8 und des Maschinenrahmens 3 dagegen sind dieselben wie in 3. Auf diese Weise verhindert das erfindungsgemäße Sperren der Pendelachse 14 ein Kippen der Maschine bei geneigtem Boden, beispielsweise bei Arbeiten an Hängen.
5 zeigt beispielhaft einen Schaltplan einer hydraulischen Steuereinrichtung 20 zur Realisierung der Erfindung. Insbesondere zeigt 5 die Hubsäulen 11 beziehungsweise deren doppeltwirkende Hydraulikzylinder der Fahreinrichtungen 6 der Feststellachse 13 und der Pendelachse 14. Konkret sind die Kolbenseite und die Stangenseite der Hydraulikzylinder der Feststellachse 13 über Hydraulikleitungen 18 mit jeweils einem Höhenverstellventil 31 verbunden, über die die Höhenposition der jeweiligen Hubsäule 11 unabhängig von der anderen Hubsäule 11 der Feststellachse 13 einstellbar ist. Die Höhenverstellventile 31 sind in bekannter Weise mit dem Hydrauliksystem der Maschine verbunden und beispielsweise über den Bordcomputer ansteuerbar. Auf diese Weise lässt sich an beiden Fahreinrichtungen 6 der Feststellachse 13 eine gewünschte Relativhöhe zum Maschinenrahmen 3 einstellen. Die Hydraulikzylinder der Hubsäulen 11 der Pendelachse 14 dagegen sind hydraulisch zwangsgekoppelt. Konkret sind sowohl die Kolbenseiten als auch die Stangenseiten über Hydraulikleitungen 18 miteinander verbunden, so dass ein Anheben der einen Hubsäule 11 automatisch ein Absenken der anderen Hubsäule 11 und umgekehrt nach sich zieht.
Die hydraulische Steuereinrichtung 20 weist nun zusätzlich für jede der Hubsäulen 11 der Feststellachse 13 eine Steuerleitung 19 und ein Sperrventil 17 auf. Die Sperrventile 17 sind derart in der Pendelverbindung 12 angeordnet, dass sie die hydraulische Verbindung zwischen der Kolbenseite und/oder der Stangenseite der Hydraulikzylinder der Hubsäulen 11 der Pendelachse 14 entweder freigeben oder sperren können. Sie weisen eine Vorspannung, beispielsweise Federvorspannung, auf, die sie in die Sperrstellung vorspannt. Die Steuerleitungen 19 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel mit der Kolbenseite des Hydraulikzylinders der jeweiligen Hubsäule 11 verbunden. Der Druck in der Steuerleitung 19 entspricht daher dem jeweiligen Druck auf der Kolbenseite des Hydraulikzylinders. Darüber hinaus ist der Druck auf der Kolbenseite des Hydraulikzylinders der Hubsäule 11 bei bezüglich der Höhenverstellung festgestelltem Hydraulikzylinder ein Maß für die auf dieser Hubsäule 11 ruhende Last beziehungsweise Gewichtskraft der Maschine.
Im normalen Betrieb ruht ein ausreichend großer Anteil der Gewichtskraft der Maschine auf den jeweiligen Hubsäulen 11 der Feststellachse 13, so dass der Druck auf den Kolbenseiten der Hydraulikzylinder und damit auch in den Steuerleitungen 19 groß genug ist, die Sperrventile 17 entgegen ihrer Vorspannung in die Freigabeposition zu bewegen, in der sie die hydraulische Verbindung zwischen den Kolbenseiten und/oder Stangenseiten der Hydraulikzylinder der Hubsäulen 11 der Pendelachse 14 herstellen. Nimmt die Last auf der Hubsäule 11 ab, so nimmt auch der Druck auf der Kolbenseite des Hydraulikzylinders ab. Unterschreitet der Druck in einer Steuerleitung 19 einen Schwellenwert, der über die Kraft der Vorspannung des Sperrventils 17 definiert wird, so reicht der Druck in der Steuerleitung 19 nicht mehr aus, dass Sperrventil 17 in der Freigabeposition zu halten. Das Sperrventil 17 schaltet unter der Wirkung der Vorspannung in die Sperrstellung und trennt die hydraulische Verbindung zwischen den Kolbenseiten und/oder den Stangenseiten der Hydraulikzylinder der Hubsäulen 11 der Pendelachse 14. Mit anderen Worten sperrt das Sperrventil 17 die Pendelung und blockiert die Pendelfunktion der Pendelachse 14, wodurch die vorstehend bereits beschriebene Verbesserung der Standstabilität der Bodenfräsmaschine 1 erreicht wird.
Verringert sich die Neigung des Maschinenrahmens 3 gegenüber der Horizontalen wieder, so steigt der Druck in der Steuerleitung 19 an. Übersteigt der Druck in der Steuerleitung 19 wieder den Schwellenwert, so reicht er aus, um das Sperrventil 17 entgegen seiner Vorspannung in die Freigabeposition zu bewegen und dadurch die Pendelachse 14 zu entsperren. Insgesamt realisiert die hydraulische Steuereinrichtung 20 dadurch auf einfache Weise die erfindungsgemäße Sperrung und darüber hinaus sogar auch eine automatische Freigabe der Pendelachse 14.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ergänzend oder alternativ zu der hydraulischen Steuereinrichtung 20 eine elektronische Steuereinrichtung 21 vorgesehen sein, wie beispielsweise in 3 dargestellt. Die elektronische Steuereinrichtung 21 ist mit wenigstens einem Lastensensor 22, im gezeigten Ausführungsbeispiel jeweils einem Lastensensor 22 pro Fahreinrichtung 6 der Feststellachse 13, verbunden. Die Lastensensoren 22 können beispielsweise ebenfalls den Druck an den Hydraulikzylindern der Hubsäulen 11 bestimmen, wie vorstehend erläutert. Darüber hinaus können die Lastensensoren 22 auch dazu ausgebildet sein, die auf den jeweiligen Hubsäulen 11 ruhende Gewichtskraft der Maschine zu ermitteln. Schließlich kann es sich ergänzend oder alternativ bei den Lastensensoren 22 auch um Neigungssensoren handeln, die die Quer- und Längsneigung der Maschine ermitteln und dadurch indirekt einen Rückschluss auf die an den Hubsäulen 11 beziehungsweise Fahreinrichtungen 6 anliegenden Lasten erlauben. Die elektronische Steuereinrichtung 21 kann mit sämtlichen höhenverstellbaren Hubsäulen 11 verwendet werden, auch wenn diese nicht hydraulisch betrieben werden. Da die elektronische Steuereinrichtung 21 sämtliche bereits erläuterte Funktionen durch eine elektronische Ansteuerung erfüllt, können beliebige Aktuatoren zum Einsatz kommen.
Um den Bediener über eine Sperrung der Pendelachse 14 zu informieren und ihm die Gelegenheit zu geben, auf eine eventuelle Gefahrensituation angemessen zu reagieren, ist ebenfalls eine Anzeigevorrichtung 30 vorgesehen, die beispielsweise in den 1 und 2 dargestellt ist. Die Anzeigevorrichtung 30 ist dazu ausgebildet, eine Sperrung der Pendelachse 14 anzuzeigen, beispielsweise über ein optisches und/oder akustisches Warnsignal. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung 30 Teil des Bordcomputers der Maschine sein.
6 zeigt ein Ablaufdiagramm des Verfahrens 23. Das Verfahren 23 beginnt mit dem Überwachen 24 der Last auf wenigstens einer Fahreinrichtung 6 der Feststellachse 13 der Baumaschine. Im nächsten Schritt erfolgt ein Vergleichen 25 des festgestellten Wertes der Last mit einem vorgegebenen Schwellenwert. Liegt der festgestellte Wert der Last derart über oder unter dem Schwellenwert, dass keine Kippgefahr vorliegt, so wird das Verfahren 23 schlichtweg von vorne wiederholt. Wird dagegen ein Wert festgestellt, der derart über oder unter dem Schwellenwert liegt, dass eine Kippgefahr für die Maschine besteht, so erfolgt als nächstes ein Sperren 26 der Pendelachse 14, wie vorstehend beschrieben. Zusätzlich erfolgt ein Anzeigen 27 eines Warnhinweises für den Bediener über die Anzeigevorrichtung 30. Um das weitere Vorgehen nicht vollständig im Aufgabenbereich des Bedieners zu belassen, erfolgt auch danach noch ein weiteres Überwachen der Last auf wenigstens einer Fahreinrichtung 6 der Feststellachse 13 und Vergleichen 28 des festgestellten Wertes mit dem vorgegebenen Schwellenwert. Zeigt der festgestellte Wert weiterhin eine Gefahrensituation an, so wird die Sperre der Pendelachse 14 beibehalten und auch das Warnsignal weiterhin angezeigt. Zeigt der festgestellte Wert der Last im Vergleich mit dem Schwellenwert dagegen an, dass die Gefahrensituation nicht mehr vorliegt, erfolgt im Schnitt 29 ein Entsperren der Pendelachse 14 und/oder ein Beenden der Anzeige des Warnhinweises. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass ein Entsperren der Pendelachse 14 vom Bediener bestätigt werden muss, damit dieser nicht von der plötzlichen zusätzlichen Bewegbarkeit des Maschinenrahmens 3 überrumpelt werden kann.
Insgesamt stellt die Erfindung eine signifikante Verbesserung der Standsicherheit der Baumaschine auf schrägem Boden dar, die zu einer deutlichen Erhöhung der Arbeitssicherheit sowohl in Bezug auf den Bediener der Maschine selbst, als auch auf umstehende Personen und letztlich ebenfalls auf die Maschine. Gleichzeitig wird der Bediener der Maschine nicht mit zusätzlichen Aufgaben belastet, sondern kann sich auf seine sonstigen Tätigkeiten konzentrieren.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102013005594 A1 [0004]
DE 102014019168 A1 [0004]

Claims

Baumaschine, insbesondere Bodenfräsmaschine (1), mit - einem Antriebsmotor (4), - einem von einem Fahrwerk mit Fahreinrichtungen (6) getragenen Maschinenrahmen (3), und - einem auf dem Maschinenrahmen (3) angeordneten Fahrerstand (2), wobei das Fahrwerk eine vordere und eine hintere Fahrwerksachse aufweist, und wobei wenigstens eine der Fahrwerksachsen als Feststellachse (13) mit zwei unabhängig voneinander gegenüber dem Maschinenrahmen höhenverstellbaren und in einer Betriebsposition feststellbaren Fahreinrichtungen (6) und wenigstens eine weitere Fahrwerksachse derart als Pendelachse (14) ausgebildet ist, dass die Fahreinrichtungen (6) der Pendelachse (14) gemeinsam gegenüber dem Maschinenrahmen (3) höhenverstellbar ausgebildet sind und eine Höhenverstellung einer Fahreinrichtung (6) der Pendelachse (14) zu einer gegensätzlichen Höhenverstellung einer anderen Fahreinrichtung (6) der Pendelachse (14) führt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (20, 21) vorhanden ist, die derart ausgebildet ist, dass sie die Last auf wenigstens einer der Fahreinrichtungen (6) der Feststellachse (13) als Steuergröße erfasst und beim Unter- oder Überschreiten eines Schwellenwertes der Last auf der Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) die gemeinsame Höhenverstellung der Fahreinrichtungen (6) der Pendelachse (14) gegenüber dem Maschinenrahmen (3) sperrt.
Baumaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahreinrichtungen (6) der Pendelachse (14) über hydraulische Hubsäulen (11) höhenverstellbar ausgebildet sind.
Baumaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulisches Sperrventil (17) vorhanden ist, über das die Höhenverstellung der Fahreinrichtungen (6) der Pendelachse (14) sperrbar ist.
Baumaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Sperrventil (17) ein 2/2-Wegeventil ist und insbesondere eine Vorspannung in die sperrende Schaltstellung aufweist.
Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahreinrichtungen (6) der Feststellachse (13) über hydraulische Hubsäulen (11) höhenverstellbar ausgebildet sind.
Baumaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20, 21) eine hydraulische Steuereinrichtung (20) ist und die Last auf der wenigstens einen Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) als ein an der Hubsäule (11) der Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) anliegender Hydraulikdruck erfasst wird.
Baumaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulische Steuereinrichtung (20) den an der Hubsäule (11) der Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) anliegenden Hydraulikdruck über eine Steuerleitung (19) erfasst.
Baumaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der an der Hubsäule (11) der Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) anliegende Hydraulikdruck über die Steuerleitung (19) am Sperrventil (17) anliegt, insbesondere derart, dass dieser Druck der Vorspannung des Sperrventils (17) in die Sperrstellung entgegenwirkt.
Baumaschine nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20, 21) eine elektronische Steuereinrichtung (21) und mit wenigstens einem Lastensensor (22) verbunden ist, wobei der Lastensensor (22) wenigstens eine der folgenden Größen erfasst: - einen an der Hubsäule (11) wenigstens einer der Fahreinrichtungen (6) der Feststellachse (13) anliegenden Hydraulikdruck; - eine an wenigstens einer Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) anliegende Gewichtskraft; - eine Quer- und/oder Längsneigung des Maschinenrahmens (3).
Baumaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lastensensor (22) einen Kraftaufnehmer, insbesondere eine Wägezelle, einen Dehnungsmessstreifen und/oder einen piezoelektrischen Sensor, und/oder einen Neigungssensor umfasst.
Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anzeigevorrichtung (30) vorhanden ist, die dazu ausgebildet ist, einen Warnhinweis für den Bediener der Baumaschine anzuzeigen, wenn die Höhenverstellung der Fahreinrichtungen (6) der Pendelachse (14) gesperrt ist.
Baumaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (20, 21) dazu ausgebildet ist, beim Über- oder Unterschreiten des Schwellenwertes der Last auf der wenigstens einen Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) die gemeinsame Höhenverstellung der Fahreinrichtungen (6) der Pendelachse (14) gegenüber dem Maschinenrahmen (3) wieder freizugeben.
Verfahren (23) zur Erhöhung der Standsicherheit einer Baumaschine, insbesondere einer Baumaschine gemäß den vorhergehenden Ansprüchen, im Betrieb, umfassend die Schritte: a) Überwachen (24) einer Last auf wenigstens einer Fahreinrichtung (6) einer Feststellachse (13) der Baumaschine, b) Vergleichen (25) der Last auf der Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) mit einem Schwellenwert, c) Sperren (26) einer Höhenverstellung von Fahreinrichtungen (6) einer Pendelachse (14) der Baumaschine, wenn die Last auf der Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) den Schwellenwert unter- oder überschreitet.
Verfahren (23) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach Schritt c) ein Anzeigen (27) eines Warnhinweises für den Benutzer der Baumaschine erfolgt.
Verfahren (23) nach einem der Ansprüche 13-14, dadurch gekennzeichnet, dass auch nach dem Sperren (26) ein weiteres Überwachen der Last auf der Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) und Vergleichen (28) mit dem Schwellenwert erfolgt, und dass bei Über- oder Unterschreiten des Schwellenwertes an der Fahreinrichtung (6) der Feststellachse (13) wenigstens einer der folgenden Schritte erfolgt: - Entsperren der Höhenverstellung der Fahreinrichtungen (6) der Pendelachse (14) der Baumaschine; - Beenden der Anzeige des Warnhinweises.