PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10329937A1 24.02.2005
Titel Reifendruckregelanlage
Anmelder CLAAS Selbstfahrende Erntemaschinen GmbH, 33428 Harsewinkel, DE
Erfinder Diekhans, Norbert, 33335 Gütersloh, DE;
Claussen, Frank, 33428 Harsewinkel, DE;
Strotmann, Georg, 33442 Herzebrock-Clarholz, DE
DE-Anmeldedatum 02.07.2003
DE-Aktenzeichen 10329937
Offenlegungstag 24.02.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.02.2005
IPC-Hauptklasse B60C 23/00
Zusammenfassung Beschrieben wird ein Verfahren zur automatischen Druckregelung von gasgefüllten Radreifen an einer selbstfahrenden Erntemaschine (1), mit einer Reifendruckregelanlage (6), die mit einer Steuereinheit (20) ausgestattet ist, und bei dem der Reifendruck der Radreifen (7) in Abhängigkeit von einer Maschinenmasse veränderbar ist. Die Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens weist weiterhin einen mit wenigstens einem Ertragssensor (8) ausgestatteten Elevator (2) zur zeitabhängigen Messung eines in einen Behälter (3) geförderten Volumens, wenigstens einen Sensor (9.1, 9.2, 9.3, 9.4) zur Erfassung eines Füllstandes in dem Behälter (3) und wenigstens eine an die Steuereinheit (20) und die Sensoren (9.1, 9.2, 9.3, 9.4) gekoppelte Verrechnungseinheit (13) auf. Außerdem wird ein Verfahren zur automatischen Druckregelung von gasgefüllten Radreifen beschrieben, mit dem der Reifendruck an einem Arbeitsfahrzeug für einen begrenzten Zeitraum unter einen minimal zulässigen Reifendruck auf einen kritischen Reifendruck abgesenkt wird.

Beschreibung[de]

Die Erfindungen betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Druckregelung von gasgefüllten Reifen nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 14 sowie ein Verfahren zur Druckregelung von gasgefüllten Reifen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 16.

Derartige Reifendruckregelanlagen werden bei Arbeitsfahrzeugen, insbesondere selbstfahrenden Erntemaschinen, eingesetzt, um die Belastung der Fahrbahn bzw. des Feldbodens zu verringern. Durch das Absenken des Reifendrucks wird die Aufstandsfläche vergrößert, wodurch der Feldboden schonend befahren werden kann. Für die Fahrt auf der Straße wird der Reifendruck erhöht, da bei hohen Geschwindigkeiten ein höherer Druck notwendig ist, um Schäden am Reifen zu vermeiden.

Die DE 198 04 249 beschreibt eine Reifendruckregelanlage, bei der der Luftdruck im Reifen während der Fahrt an die Einsatzbedingungen angepasst wird. Die Regelung des Luftdrucks erfolgt in Abhängigkeit von spezifischen Zustandsgrößen wie: Achslast, Geschwindigkeit und Zugkraft.

Nachteilig bei dieser erfindungsgemäßen Reifendruckregelanlage ist, dass sich die zur Regelung erforderlichen Zustandsgrößen während des Betriebs ständig plötzlich und abrupt ändern und eine Regelung des Luftdrucks nach kurzzeitig auftretenden Messgrößen erfolgt. Zudem ist es mit derartigen Reifendruckregelanlagen nicht möglich kontinuierlich den Reifendruck in Abhängigkeit von sich ändernden Fahrzeugmassen anzupassen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine Vorrichtung zur automatischen Reifendruckregelung zu schaffen, bei der die Regelung des Reifendrucks in Abhängigkeit von spezifischen Zustandsgrößen erfolgt, die sich stetig und systematisch ändern und die zugleich das Fahrverhalten wie etwa auf unbefestigtem Untergrund beeinflussen kann.

Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und 16 und durch eine Vorrichtung nach Anspruch 14 gelöst.

Erfindungsgemäß weist das Verfahren Sensoren auf, mit deren erzeugter Ausgangssignale in einer Verrechnungseinheit eine Maschinenmasse berechnet wird, die an die Steuerung übermittelt wird und die Steuereinheit den Reifendruck abhängig von der Maschinenmasse regelt, so dass der Reifendruck kontinuierlich in Abhängigkeit von der Fahrzeugmasse veränderbar ist.

Um mit wenigen zusätzlichen Sensoren auszukommen und eine wirtschaftliche Messung und Regelung durchzuführen, wird die Maschinenmasse vorteilhafterweise mit einem Sensor gemessen und mit dem in Abhängigkeit von dem wenigstens einem Sensor erzeugten Signal der Reifendruck verstellt.

Bei einem bevorzugtem Ausführungsbeispiel wird die Befüllung des Korntanks pro Zeiteinheit mit einem Ertragssensor an einem Kornelevator erfasst. Diese Bauteile sind ohnehin für die Ertragskartierung am Mähdrescher vorgesehen, so dass keine zusätzlichen Kosten für die Vorrichtung entstehen.

In weiterer Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels wird der Inhalt des Korntanks mit mehreren Füllstandssensoren gemessen, um einerseits den Füllstand zu detektieren und andrerseits die Messwerte mit dem Ertragssensor abzugleichen.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung werden die von den Sensoren generierten Signale an eine Verrechnungseinheit übertragen, die Ausgangssignale generiert, die unmittelbar an eine Steuereinheit weitergeleitet werden, so dass der Reifendruck kontinuierlich an die sich ändernde Maschinenmasse angepasst werden kann.

Um den Reifendruck eines jeden Radreifens individuell regeln zu können, berechnet die Verrechnungseinheit eine Maschinenmasse und eine auf jeden Radreifen anteilig wirkende Teilmasse.

Vorteilhafterweise wird die Masse des Vorsatzgerätes über einen Drucksensor einer Stützhydraulik gemessen, damit jedes beliebige Vorsatzgerät ohne Kenntnis der Masse und des Teilschwerpunktes zur Berechnung der Maschinenmasse berücksichtigt werden kann.

Um die Reifen vor Beschädigungen zu Schützen, wird der minimal zulässige Reifendruck durch Sollwertkurven begrenzt. Die Sollwertkurven berücksichtigen vorteilhafterweise die Parameter Maschinenmasse, Geschwindigkeit und Reifentyp.

Die Sollwertkurven sind bei dem Ausführungsbeispiel in einem Speicher gespeichert, damit die Verrechnungseinheit direkten Zugriff auf alle Sollwerte hat.

Die obere Geschwindigkeitsgrenze, der Typ eines Vorsatzgerätes und die Reifentypen können über das Bedienfeld in den Speicher eingegeben werden, sie werden bei der Berechnung der Maschinenmasse bzw. der Festlegung der Sollwertkurve berücksichtigt, so dass die individuelle Ausrüstung am Fahrzeug bei der Regelung des Reifendrucks berücksichtigt wird.

Die Steuereinheit regelt den Reifendruck auf den minimalen zulässigen Reifendruck, damit der Bodendruck so gering wie möglich ist und dennoch die Betriebssicherheit garantiert ist.

Der Reifendruck der Radreifen wird an jedem Radreifen einzeln und/oder pro Seite geregelt, um die Neigung des Fahrzeugs bei Fahrten am Hang zu verändern und auch bei unterschiedlichen Radlasten einen annähernd gleichmäßig niedrigen Bodendruck zu erreichen.

Vorteilhafterweise weist die Vorrichtung einen mit wenigstens einem Ertragssensor ausgestatteten Elevator zur zeitabhängigen Messung eines in einen Behälter geförderten Volumens, wenigstens einen Sensor zur Erfassung eines Füllstandes in dem Behälter und wenigstens eine an die Steuereinheit und die Sensoren gekoppelte Verrechnungseinheit auf, Bauteile, die zur Ertragskartierung ohnehin am Mähdrescher vorhanden sind.

Damit sich ein auf dem Feld festgefahrener bzw. steckengebliebener Mähdrescher aus eigener Kraft befreien kann bzw. der Mähdrescher tiefe Schlammpfützen durchfahren kann, wird der Reifendruck für einen begrenzten Zeitraum unter einen minimal zulässigen Reifendruck auf einen kritischen Reifenruck abgesenkt. Dabei werden über Sensoren Parameter gemessen, die die Erwärmung des Radreifens beeinflussen. Nach Ablauf des begrenzten Zeitraums wird der Reifendruck automatisch wiederhergestellt. Bis zur wiederholten Aktivierung des Verfahrens muß eine definierte Abkühlzeit vergangen sein.

Um die Radreifen nicht über die Belastungsgrenzen hinaus zu beanspruchen, wird der begrenzte Zeitraum mit den Parametern und einem vom Radreifen abhängigen Kennwert bestimmt.

Um die Bedienung so einfach wie möglich zu gestalten wird das Absenken des Reifendrucks über einen Nottaster aktiviert.

Weitere vorteilhafte Ausführungen sind Gegenstand weiterer Unteransprüche und werden nachfolgend an Hand eines in mehreren Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Es zeigt:

1 einen Mähdrescher mit schematisch angedeuteter Verrechnungseinheit,

2 die konkrete Darstellung einer Verrechnungseinheit.

In der 1 ist ein an sich bekannter und daher hier nicht näher erläuterter Mähdrescher 1 dargestellt. Der Mähdrescher 1 ist mit einer Reifendruckregelanlage 6 ausgestattet, mit der der Reifendruck der luftgefüllten Radreifen 7 verändert werden kann. Diese Reifendruckregelanlage 6 besteht aus einem Druckluftkompressor 11, der über Zuleitungen 12 mit den Radreifen 7 verbunden ist. In den Zuleitungen 12 sind verstellbare Ventile 17 eingebaut, die ein kontrolliertes Befüllen und Entleeren des Radreifens 7 bzw. ein Halten des Reifendrucks ermöglichen. Die Ventile 17 sind an eine Steuereinheit 20 angeschlossen, welche die Stellung der Ventile 17 regelt. Mit Hilfe der Steuereinheit 20 wird der Reifendruck in Abhängigkeit von der Maschinenmasse des Mähdreschers 1 geregelt, wie später näher erläutert wird.

Über ein Bedienfeld 19 werden die an dem Mähdrescher 1 angebauten Radreifen 7 und das angebaute Vorsatzgerät 15 eingegeben. Zusätzlich wird über das Bedienfeld 19 eine Betriebsart ausgewählt, die die maximale Geschwindigkeit vorgibt. Das Bedienfeld 19 ist mit einer Verrechnungseinheit 13 verbunden.

Der Mähdrescher 1 erntet das Erntegut mit dem Vorsatzgerät 15 vom Feld und bereitet es auf. Dabei wird das Erntegut mit an sich bekannten Einrichtungen im und am Mähdrescher 1 in Körner und Stroh sowie Spreu getrennt. Das Stroh und die Spreu werden hinter dem Mähdrescher 1 auf dem Feld abgelegt. Die Körner werden über einen Kornelevator 2 in einen Korntank 3 im Mähdrescher 1 gefördert, wo sie zwischengelagert werden. Ist der Korntank 3 befüllt, wird er mit einem Korntankentleerrohr 4 in einen Ladewagen (nicht dargestellt) entleert.

In dem Kornelevator 2 ist ein Ertragssensor 8 angeordnet, der ein in einem begrenzten Zeitraum in den Korntank 3 gefördertes Volumen an Körnern erfasst und ein zugehöriges Signal generiert.

In dem Korntank 3 sind in verschiedenen Höhen Füllstandssensoren 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 angeordnet, die den Füllstand bei beispielsweise 20%, 70%, 100% sowie leerem Korntank 3 detektieren und ein Signal generieren.

Die Sensoren 8, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 16 sind ebenfalls mit der Verrechnungseinheit 13 verbunden.

Alternativ kann die Masse des Vorsatzgerätes 15 auch mit Drucksensoren 16 an einer Stützhydraulik 18 für das Vorsatzgerät 15 gemessen werden.

Die Verrechnungseinheit 13 ist mit der Steuereinheit 20 der Reifendruckregelanlage 6 verbunden, die den Reifendruck in Abhängigkeit von einem von der Verrechnungseinheit 13 generierten Signal ändert.

Die Steuerung 20 ändert den Reifenluftdruck auf den minimal zulässigen Reifendruck in Abhängigkeit von in der Verrechnungseinheit 13 berechneten Teilmasse.

Die Steuerung 20 der Reifendruckregelanlage 6 kann den Reifendruck auch an einem einzelnen Radreifen 7 bzw. seitenweise am Mähdrescher regeln, um z. B. die Neigung des Mähdreschers 1 bei Fahrten am Hang auszugleichen.

In der Nähe der Bedieneinheit ist ein Nottaster 23 angebracht mit dem der Reifendruck für einen begrenzten Zeitraum unter den minimal zulässigen Druck auf einen kritischen Druck abgesenkt wird.

2 stellt die konkrete Darstellung der Verrechnungseinheit dar, die mit der Bedieneinheit 19, den Sensoren 6, 8, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4, 16, 18 und der Steuereinheit 20 verbunden ist.

In der Verrechnungseinheit 13 werden den über das Bedienfeld 19 eingegebenen Reifentypen und dem Vorsatzgerätetyp entsprechende Massen bzw. Massenschwerpunkte zugeordnet, die in der Verrechnungseinheit 13 gespeichert sind.

Mit den von den Sensoren 8, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4 generierten Signalen berechnet die Verrechnungseinheit 13 die nicht unmittelbar messbaren Füllstände bzw. die Masse des Korntankinhalts 3 unter Berücksichtigung einer bekannten spezifischen Dichte der Körner.

Zur Berechnung der Maschinenmasse addiert die Verrechnungseinheit 13 die bekannte Masse des Mähdreschers 1, die Masse des Vorsatzgerätes 15 und die berechnete Masse des Inhalts im Korntank 3.

Um die auf einen Radreifen anteilig wirkende Teilmasse berechnen zu können, muss weiterhin die Verteilung der Masse bezüglich der Radreifen bekannt sein. Die Verteilung der Massen ist durch den fixen Abstand der Radreifen, bzw. die fixe Lage der Massenschwerpunkte von Mähdrescher, Vorsatzgerät und Korntank als eine mathematische Funktion in der Verrechnungseinheit 13 vorgegeben.

Die Verrechnungseinheit 13 berechnet abhängig von der mathematischen Funktion aus der Maschinenmasse anschließend die auf jeden Radreifen 7 anteilig wirkenden Teilmassen.

Im Speicher 14 der Verrechnungseinheit 13 sind Sollwertkurven 21.1, 21.2 für verschiedene Radreifentypen abgespeichert, bei denen für eine bestimmte Teilmasse und bei einer bestimmten Geschwindigkeit ein minimal zulässiger Reifenmindestdruck vorgegeben ist. Diese Sollwertkurven 21.1, 21.2 unterliegen Angaben der Reifenhersteller, die unbedingt einzuhalten sind, um einen sicheren Betrieb der Radreifen 7 zu gewährleisten.

Die jeweils relevante Sollwertkurve 21.1, 21.2 wird über die obere Geschwindigkeitsgrenze 22.1, 22.2 bzw. der Betriebsart festgelegt, und ein zugehöriger minimaler Reifendruck von der Verrechnungseinheit 13 anhand der relevanten Sollwertkurve 21.1, 21.2 bestimmt.

Der minimal zulässige Reifendruck wird von der Verrechnungseinheit 13 an die Steuereinheit 20 übermittelt, die den Reifendruck abhängig von der berechneten Teilmasse regelt.

Über den Nottaster 23 wird ein Verfahren gestartet mit dem der Reifendruck für einen begrenzten Zeitraum unter den minimal zulässigen Druck auf einen kritischen Druck abgesenkt wird. Die Verrechnungseinheit 13 errechnet den kritische Reifendruck mit 35% vom minimal zulässigen Reifendruck.

Während des Betriebs des Fahrzeugs mit dem kritischen Reifendruck werden Parameter gemessen werden, die zur Erwärmung des Radreifens 7 führen können, wie z.B. die Geschwindigkeit, die Masse, die Temperatur.

Mit den gemessenen Parametern und einem vom Radreifen abhängigen Kennwert wird der begrenzte Zeitraum für den Betrieb mit dem kritischen Reifendruck bestimmt.

Nach Ablauf des begrenzten Zeitraums wird der zulässige Reifendruck automatisch wiederhergestellt.

Bis zur wiederholten Aktivierung des Verfahrens muß eine definierte Abkühlzeit vergangen sein.

Die Erfindung ist unter anderem auch für Gespanne aus einem Schlepper mit angehängtem, fahrbarem Güllefass geeignet, wobei sich die Masse des Güllefass durch Versprühen der Gülle auf. das Feld stetig reduziert und die Masse des Schleppers konstant ist.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt sondern kann an beliebigen Arbeitsfahrzeugen eingesetzt werden, um die beschriebenen Effekte zu erzielen.

1Mähdrescher 2Kornelevator 3Korntank 4Korntankentleerrohr 5Ladewagen 6Reifendruckregelanlage 7Radreifen 8Ertragssensor 9.1...9.4Füllstandsensoren 11Druckluftkompressor 12Zuleitungen 13Verrechnungseinheit 14Speicher 15Vorsatzgerät 16Drucksensoren 17Ventile 18Stützhydraulik 19Bedienfeld 20Steuereinheit 21.1...21.2Sollwertkurven 22.1...22.2Geschwindigkeitsgrenzen 23Nottaster

Anspruch[de]
  1. Verfahren zur automatischen Druckregelung von gasgefüllten Radreifen an wenigstens einem Arbeitsfahrzeug, mit wenigstens einer Reifendruckregelanlage (6), die mit wenigstens einer Steuereinheit (20) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifendruck wenigstens eines Radreifens (7) in Abhängigkeit von wenigstens einer Maschinenmasse veränderbar ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsfahrzeug eine selbstfahrende Erntemaschine ist.
  3. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mittels wenigstens eines Sensors (8, 16, 9.1...9.4) mindestens die eine Maschinenmasse gemessen wird und ein in Abhängigkeit von dem wenigstens in einem Sensor (8, 16, 9.1, ...9.4) erzeugten Signal der Reifendruck verstellt wird.
  4. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor (9.1, ...9.4) als Füllstandssensor ausgebildet ist und wenigstens einen Füllstand eines Behälters detektiert.
  5. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Sensor als Ertragssensor (8) ausgebildet ist, und der Ertragssensor (8) die Befüllung des Behälters (3) pro Zeiteinheit in einem Kornelevator (2) erfasst.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (8, 16, 9.1, ...9.4) mit der Steuereinheit (20) und einer Verrechnungseinheit (13) gekoppelt ist und ein Eingangssignal für die Verrechnungseinheit (13) generiert.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verrechnungseinheit (13) eine Maschinenmasse und eine auf jeden Radreifen (7) anteilig wirkende Teilmasse berechnet.
  8. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse des Vorsatzgerätes (15) über einen Drucksensor (16) einer Stützhydraulik (18) bestimmt wird.
  9. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der minimal zulässige Reifendruck durch Sollwertkurven begrenzt wird, wobei die Sollwertkurven (21.1, 21.2) zumindest einen der Parameter Maschinenmasse, Geschwindigkeit und Reifentyp berücksichtigen.
  10. Verfahren nach wenigstens einem der vorangehenden Ansprüche, dass die Sollwertkurve (21.1, 21.2) in einem Speicher (14) gespeichert ist.
  11. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine obere Geschwindigkeitsgrenze (22.1...22.2), der Typ eines Vorsatzgerätes (15) und mindestens ein Reifentyp über ein Bedienfeld (19) in den Speicher (14) eingebbar sind.
  12. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (20) den Reifendruck auf den minimalen zulässigen Reifendruck regelt.
  13. Verfahren nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Reifendruck der Radreifen (7) einzeln und/oder auf einer Seite geregelt wird.
  14. Vorrichtung zur automatischen Druckregelung von gasgefüllten Reifen an einer selbstfahrenden Erntemaschine mit einer Reifendruckregelanlage (6), die mit einer Steuereinheit (20) ausgestattet ist,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass die Vorrichtung einen mit wenigstens einem Ertragssensor (8) ausgestatteten Elevator (2) zur zeitabhängigen Messung eines in einen Behälter (3) geförderten Volumens, und/oder

    wenigstens einen Sensor (9.1, 9.2, 9.3, 9.4) zur Erfassung eines Füllstandes in dem Behälter (3) und

    wenigstens eine an die Steuereinheit (20) und die Sensoren (8, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4) gekoppelte Verrechnungseinheit (13) aufweist.
  15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit von den Sensoren (8, 9.1, 9.2, 9.3, 9.4) erzeugten Ausgangssignalen in der Verrechnungseinheit (13) eine Maschinenmasse berechnet wird, die an die. Steuerung (20) übermittelt wird und die Steuereinheit (20) den Reifendruck abhängig von der Maschinenmasse regelt.
  16. Verfahren zur automatischen Druckregelung von gasgefüllten Radreifen an wenigstens einem Arbeitsfahrzeug, mit wenigstens einer Reifendruckregelanlage (6), die mit wenigstens einer Steuereinheit (20) ausgestattet ist,

    dadurch gekennzeichnet,

    dass der Reifendruck für einen begrenzten Zeitraum unter einen minimal zulässigen Reifendruck auf einen kritischen Reifenruck abgesenkt wird,

    dass über Sensoren Parameter gemessen werden, die die Erwärmung des Radreifens (7) beeinflussen,

    dass nach Ablauf des begrenzten Zeitraums der Reifendruck automatisch wiederhergestellt wird,

    dass bis zur wiederholten Aktivierung des Verfahrens eine definierte Abkühlzeit vergangen sein muss.
  17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, das der begrenzte Zeitraum mit den Parametern und einem vom Radreifen (7) abhängigen Kennwert bestimmt wird.
  18. Verfahren nach wenigstens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Absenken des Reifendrucks über einen Nottaster (23) aktiviert wird.
Es folgen 2 Blatt Zeichnungen






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com