Einrichtung zur automatischen Regelung der Zugkraft eines Seiles für ein Pistenpflegegerät

Abstract

 Beschrieben wird eine Einrichtung zur automatischen Einstellung und Regelung der Zugkraft des Seils einer Überkopfwinde für ein Pistenpflegegerät, umfassend eine Steuer- und Regeleinheit, die mit einem steuerbaren Windenantrieb verbunden ist, eine Auswerteeinrichtung, die mit Sensorelementen und mit der Steuer- und Regeleinheit verbunden ist.
Gemäß der Erfindung sind die Sensorelemente Drucksensoren, welche den an einem Wechselventil (16, 20) mit höchstem Wert anstehenden Druck erfassen, das zwischen den Förderleitungen (6, 8) von rechtsseitigen und linksseitigen Antrieben in einer ersten Fahrtrichtung bzw. in einer gegenüber der letzteren entgegengesetzten Fahrtrichtung geschaltet ist, wobei in der Auswerteeinrichtung ein Algorithmus abgelegt ist, der aufgrund des durch die Drucksensoren gewonnenen Druckwertes einen Sollwert errechnet, der den Windenantrieb über die Regeleinheit steuert.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur automatischen Einstellung und Regelung der Zugkraft des Seiles einer Überkopfseilwinde für ein Pistenpflegegerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Zum Einhalten einer vorgegebenen Seilzugkraft sind Regeleinrichtungen für Seilwinden bekannt, um einen steuerbaren Windenantrieb derart zu beeinflussen, dass ein Überschreiten und Unterschreiten der eingestellten Zugkräfte vermieden werden. Eine erhöhte Seilbelastung kann zum Seilriss mit schwerwiegenden Folgen führen. Außerdem berücksichtigen Regeleinrichtungen der bekannten Art nicht die Dynamik eines Fahrzeuges an dem sie angebracht sind, insbesondere nicht die verschiedenen Winkelpositionen, die das Seil gegenüber dem Fahrzeug einnehmen kann. Dadurch dass die Regeleinrichtungen der Seilkraft bei bekannten Seilwinden nur in Abhängigkeit des Sollwertes der zulässigen Seilspannung einstellbar sind, wird nicht den Fahrgegebenheiten des Fahrzeuges Rechnung getragen und das Seil unterliegt Zugkräften, die durch die Ausführung von bestimmten Arbeiten in ihrer Größe nicht notwendig sind. Dies verringert unnütziger Weise die Seillebensdauer.

[0003] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt daher darin, die Nachteile der bekannten Regeleinrichtungen zu beseitigen und eine Einrichtung zur automatischen Verstellung der Zugkraft vorzuschlagen, den Gegebenheiten eines Pistenpflegegerätes Rechnung zu tragen, mit dem Ziel, die erforderliche Zugkraft jederzeit zur Verfügung zu stellen, sie aber gleichzeitig auf das gerade erforderliche Maß zu beschränken. Überdies soll eine Sollwertvorgabe für die Zugkraft selbsttätig erfolgen.

[0004] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung zur automatischen Regelung der Zugkraft einer Überkopfseilwinde für ein Pistenpflegegerät gelöst, in der die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen werden.

[0005] Mit Hilfe einer Steuer- und Regeleinheit und dort hinterlegten Algorithmus aus verschiedenen mit Sensoren gewonnenen Messwerten wird ein Sollwert für die Zugkraft ermittelt. Der Sollwert wird in Abhängigkeit vom Druck im hydrostatischen Fahrantrieb und vom Winkel des Seils relativ zum Fahrzeug sowie eines vom Fahrer vorgegebenen Korrekturwertes gebildet. In einem nachgeschalteten geschlossenen Regelkreis wird der so gewonnene Sollwert mit dem mittels eines Kraftmessbolzens gemessene Istwert verglichen und die Zugkraft auf den Sollwert geregelt.

[0006] Als Maß für die erforderliche Zugkraft bietet sich der Druck im Fahrantrieb an. Wenn sich das Windenseil z.B. in Fahrtrichtung vorn befindet und ein hoher Druck auf der Vorwärtsseite des Fahrantriebes liegt, so sollte auch die Windenzugkraft entsprechend höher gewählt werden. Liegt der Druck jedoch auf der "Rückwärtsseite" an, mit dem Windenseil in Fahrtrichtung vorne, so bedeutet dies, dass die Überkopfseilwinde gegen den Fahrantrieb arbeitet. In diesem Fall sollte die Windenzugkraft möglichst gering eingestellt werden.

[0007] Weiterhin soll die Windenzugkraft reduziert werden, wenn sie quer zur Fahrtrichtung angreift. Für den Fall, dass die Steuer- und Regeleinheit aufgrund ungünstiger Schneeverhältnisse (z.B. Neuschnee) falsche Zugkraftsollwerte liefert, hat der Fahrer die Möglichkeit zum Übersteuern, u.zw. eine Steigerung oder Reduktion der Zugkraft zu ermöglichen.

[0008] Weitere Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Einrichtung gehen aus den Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung hervor. Es zeigen,

Figur 1

ein Schaubild der erfindungsgemäßen Einrichtung angewandt auf ein Pistenpflegegerät bekannter Art,

Figur 2

schematisch ein Pistenpflegegerät mit Überkopfseile,

Figur 3

ein Diagramm zur Bestimmung eines Zugkraftwertes,

Figur 4

ein Diagramm zur Bestimmung der maximal zulässigen Zugkraft, und

Figur 5

schematisch einen Regelkreis zum Vergleich eines Istwertes der Zugkraft und Regelung des Istwertes auf den Sollwert.

[0009] In Figur 1 ist schematisch ein Bild mit der Bezugsziffer 1 im allgemein bezeichnetes Pistenpflegegerät bekannter Art angegeben. Es umfasst beispielsweise einen Dieselmotor 2, der über ein Getriebe 3 eine erste Pumpe 4 und eine zweite Pumpe 5 antreibt. Die hydraulische Pumpe 4 versorgt über eine Förderleitung 6 einen Hydromotor 7, bzw. die Pumpe 5 versorgt über eine Förderleitung 8 einen Hydromotor 9 mit Druckmittel. Der Hydromotor 7 ist über eine Rückführleitung 10 und der Hydromotor 9 über eine Rückführleitung 11 mit der Pumpe 4 bzw. 5 verbunden. Der Hydromotor 7 treibt eine, in Fahrtrichtung gesehen rechte Raupenkette 12 und der Hydromotor 9 eine linke Raupenkette 13 an. Die bis jetzt beschriebenen Teile eines Pistenpflegegerätes sind bekannter Art und dienen nur zur besseren Verständlichkeit der nachfolgenden Beschreibung der erfindungsgemäßen Einrichtung.

[0010] Die Förderleitung 6 ist über eine Abzweigung 14 und die Förderleitung 8 über eine Abzweigung 15 mit einem Wechselventil 16 verbunden, das fähig ist, den höheren der beiden in den Leitungen 6 und 8 anstehenden Drücke über eine Leitung 17 von einem Drucksensor A erfassen zu lassen.

[0011] Auf ähnliche Weise ist die Rückleitung 10 über eine Abzweigung 18 und die Rückleitung 8 über eine Abzweigung 19 mit einem Wechselventil 20 verbunden, das über eine Leitung 21 mit einem Drucksensor B verbunden ist.

[0012] Somit werden für die Messung des Druckes im Fahrantrieb die beiden Drucksensoren A und B verwendet. Der Sensor A ist somit über das Wechselventil 16 mit den "Vorwärtsseiten", der zweite Sensor B über das Wechselventil 20 mit den "Rückwärtsseiten" der beiden hydrostatischen Fahrantriebe in der Form der Hydromotore 7 und 9 verbunden. Dadurch steht an den beiden Sensoren A und B der jeweils höhere Druck der "Vorwärtsseite" bzw. "Rückwärtsseite" des rechten und des linken Fahrantriebes an.

[0013] In Figur 2 ist schematisch das Pistenpflegegerät aus Figur 1 von oben dargestellt. Eine Überseilwinde ist in 22 symbolisiert. Sie besitzt einen Windenausleger 23, der das Windenseil 24 innerhalb eines Winkels α gegenüber der Fahrtrichtung 25 des Pistenpflegegerätes 1 führt.

[0014] Der Winkel α des Seils 24 bzw. des Windenauslegers 23 bezüglich der Fahrzeuglenkachse bzw. der Fahrtrichtung 25 wird mit Hilfe eines nicht dargestellten Drehwinkelgeber bekannter Art bestimmt, der ein zum Winkel α proportionales Spannungssignal liefert. Befindet sich der Windenausleger 23 in Fahrtrichtung vorn, so entspricht dies α = 0°, befindet er sich in Fahrtrichtung hinten, entspricht dies einem Winkel von α = 180°. Das Winkelsignal ist für positive und negative Winkel gleich (z.B. liefert ein Winkel von α = 60° das gleiche Signal wie ein Winkel von α = -60° bzw. α = 300°), da eine Unterscheidung zwischen rechter und linker Seite für die Ermittlung der Zugkraft von keiner Bedeutung ist.

[0015] Über ein nicht dargestelltes Potentiometer kann ein Korrekturwert vom Fahrer eingestellt werden. Die Steuer- und Regeleinheit für die Windenzugkraft, die im Normalbetrieb vollautomatisch arbeitet, kann durch Einstellen eines Korrekturwertes vom Fahrer gesteuert werden. Das dafür eingesetzte Potentiometer kann aus einer federbelasteten Mittelstellung heraus in positive und negative Richtung ausgelenkt werden. Dadurch ist es möglich, den von der Steuer- und Regeleinrichtung automatisch ermittelten Zugkraftsollwert je nach Bedarf zu verringern oder zu erhöhen. Nach Loslassen des Potentiometers kehrt dies automatisch in die Mittelstellung zurück, so dass der Korrekturwert 0 ist und der Zugkraftsollwert nunmehr wieder vollautomatisch ermittelt wird.

[0016] Die Ermittlung des Zugkraftsollwertes in der Steuer- und Regeleinrichtung erfolgt in zwei Schritten:
Wie in Figur 3 gezeigt, wird abhängig vom Druck p im Fahrantrieb und vom Korrekturwert K₁ der vom Fahrer über das Potentiometer einstellbar ist, der Zugkraftwert F^* wie folgt unter Bezugnahme auf Figur 3 bestimmt:

Dabei ist:

p = Druck im Fahrantrieb (der höhere der Drücke P_A und P_B)

F₀ = 0,38 kN

K₁ = Korrekturwert [-12 kN < K₁ < 12 kN], vom Fahrer über ein Potentiometer einstellbar

[0017] In einem zweiten Schritt wird gemäß der Figur 4 je nach Winkel α des Windenauslegers und Anliegen der Drücke P_A und P_B die maximal zulässige Kraft F_zul bestimmt , wobei das obere Diagramm der Figur 4 für Druck auf der "Vorwärtsseite" ausgelegt ist und das untere Diagramm für Druck auf der "Rückwärtsseite".

[0018] Der geringere der beiden Werte F^* und F_zul stellt den Zugkraftsollwert F_soll dar.

[0019] In einem geschlossenen Regelkreis wird dieser Wert mit dem mittels eines Kraftmessbolzens gemessenen Istwert der Zugkraft F_ist verglichen und der Istwert wird auf den Sollwert geregelt.

Ansprüche

1. Einrichtung zur automatischen Einstellung und Regelung der Zugkraft des Seils einer Überkopfwinde für ein Pistenpflegegerät, umfassend eine Steuer- und Regeleinheit, die mit einem steuerbaren Windenantrieb verbunden ist, eine Auswerteeinrichtung, die mit Sensorelementen und mit der Steuer- und Regeleinheit verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorelemente Drucksensoren sind, welche den an einem Wechselventil (16, 20) mit höchstem Wert anstehenden Druck erfassen, das zwischen den Förderleitungen (6, 8) von rechtsseitigen und linksseitigen Antrieben in einer ersten Fahrtrichtung bzw. in einer gegenüber der letzteren entgegengesetzten Fahrtrichtung geschaltet ist, wobei in der Auswerteeinrichtung ein Algorithmus abgelegt ist, der aufgrund des durch die Drucksensoren gewonnenen Druckwertes einen Sollwert errechnet, der den Windenantrieb über die Regeleinheit steuert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Regeleinheit gewonnene Sollwert mit einem mittels eines am Zugseil anliegenden Kraftbolzen gemessenen Istwert verglichen wird und die Regeleinheit die Zugkraft auf den Sollwert regelt.

3. Einrichtung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Sensorelemente ein Drehwinkelgeber ist, der den Winkel α des Seils (24) bzw. des Windenauslegers (23) bezüglich der Fahrzeuglängsachse (25) bestimmt, wobei ein zum Winkel α proportionales Signal gebildet wird, das der Auswerteeinheit zur Berechnung der maximal zulässigen Zugkraft zugeführt wird.

4. Einrichtung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Sensorelemente durch einen am Seil anliegenden Kraftbolzen zur Bildung eines höchst zulässigen Kraftzugsollwertes gebildet wird.

5. Einrichtung nach den vorstehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Regeleinheit ein vom Fahrer des Pistenpflegegerätes einstellbares Potentiometer verbunden ist, das die Eingabe eines Korrekturwertes des ermittelten Zugkraftsollwertes zur Erhöhung oder Verringerung desselben erlaubt.

Zeichnung