DE102009025494B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Optimierung der lastabhängigen Reifeneinfederung bei Fahrzeugreifen von land-und forstwirtschaftlichen Fahrzeugen - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Optimierung der lastabhängigen Reifeneinfederung bei Fahrzeugreifen von landwirtschaftlichen Fahrzeugen mit: – einer Messeinrichtung mit einem Sensor (6), der mittig im Felgenring (8) angeordnet ist und der den Abstand (A) zwischen Felgenring (8) und Reifeninnenseite (10) als Maß für die Reifeneinfederung ermittelt, – einer Steuereinrichtung, die die drahtlos vom Sensor (6) übermittelten Messsignale mit abgelegten Sollwerten vergleicht und bei Abweichungen des jeweiligen Messsignals vom Sollwert ein Warnsignal erzeugt, – einem selbstlernenden Softwarealgorithmus in der Steuereinrichtung, der sicherstellt, dass die Messungen nur im Bereich der Bodenaufstandsfläche (F1, F2) durchgeführt werden, wobei nur die maximalen Messwerte an die Steuereinrichtung weitergeleitet werden, – einer in der Steuereinrichtung mit dem maximalen Messwert derart ausgeführten Plausibilitätsprüfung, dass die Messeinrichtung bei Radstillstand abgeschaltet wird, – einem Drucksensor zum Erfassen der Radlast, wobei aus den Messwerten des Drucksensors und den jeweiligen Reifenkennlinien die Radlast ermittelbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren für Optimierung der lastabhängigen Reifeneinfederung bei Fahrzeugreifen von land- und forstwirtschaftlichen Fahrzeugen gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Bei landwirtschaftlichen Fahrzeugen, wie Traktoren, Arbeitsmaschinen und Transportfahrzeugen ist es bspw. oft erforderlich, zumindest aber wünschenswert, die mechanische Bodenbeanspruchung gering zu halten. Die Einfederung des Reifens stellt eine lastabhängige Verformung des Reifens dar und ist abhängig vom Reifeninnendruck. Sie ist wahrnehmbar durch die Abplattung des Reifens und stellt die vom Reifenhersteller begrenzte Größe der Reifenbelastung dar.
• Da die tatsächliche Radlast im Betrieb nicht bekannt ist, ist es praktisch nicht möglich, den lastabhängigen, bodenschonenden Reifeninnendruck optimal einzustellen, zumal sich die Radlasten im Betrieb dauernd ändern, bspw. bei Traktoren durch Ausheben und Absenken von Anbaugeräten oder Aufsattelgeräten, bei Erntemaschinen, bspw. Zuckerrübenroder, Mähdrescher, Kartoffelernter, durch Gewichtszunahme durch Bunkerfüllung oder Entleerung, und bei Transportfahrzeugen, wie Gülletankwagen und Silowagen durch Veränderung des Füllvolumens.
• In der DE 197 44 611 A1 ist das Prinzip eines Reifensensors behandelt, die Einfederung des Reifens durch Messung des Abstandes zwischen Felge und Innenwand des Reifens an der Laufsohle innerhalb des Reifens mittels eines an der Felge angebrachten Sensors fortlaufend zu messen. Dazu dient ein innerhalb des Reifens an der Felge angebrachter berührungsloser Abstandssensor. Dieser ist vorzugsweise ein Ultraschall-Echolot, mittels dessen die Entfernung zu der Laufflächeninnenwand gemessen wird. Der Vorteil der angegebenen Anordnung gegenüber einer Reifendruckmessung ist ein Ausgangssignal, welches auch die Radlast in richtiger Weise berücksichtigt. Bei Nutzung verfeinerter Auswertemethoden soll der Sensor zusätzliche systemrelevante Aussagen über Reifen- und Fahrbahnzustand liefern.
• Durch die DE 196 13 916 C2 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Reifenüberwachung bei einem Fahrzeug bekannt. In dieser Entgegenhaltung wird vorgeschlagen, während des Fahrbetriebs laufend den Abstand einer zugehörigen Fahrzeugachse oder eines starr mit dieser verbundenen Fahrzeugkarosserieteils zur Fahrbahn zu messen. Daraus wird eine Reifeneinfederung ermittelt und eine Warnmeldung abgegeben, wenn die ermittelte Reifeneinfederung einen vorgegebenen Sollbereich verlässt. Der Sollbereich für die Reifeneinfederung in Abhängigkeit wenigstens der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Fahrzeugbeladung wird vorgegeben. Zur Beurteilung einer Reifengesamtbeanspruchung werden die ermittelten Werte der Reifeneinfederung für jeden Reifen separat wenigstens während derjenigen Betriebsphasen in ihrem zeitlichen Verlauf abrufbar abgespeichert, in denen für den betreffenden Reifen die Reifeneinfederung außerhalb des vorgegebenen Sollbereichs liegt.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung und ein Verfahren anzugeben, mit denen die Einfederung des Reifens bei wechselnden Radlasten, insbesondere bei land- und forstwirtschaftlichen Fahrzeugen konstant gehalten werden kann – im Sinne des Bodenschutzes auf maximalem Wert.
• Die Erfindung schlägt ein Messsystem vor, welches im Betrieb des Fahrzeugs ständig die Reifeneinfederung der drehenden Räder misst und die Messergebnisse vorzugsweise drahtlos einer Steuereinrichtung in der Fahrzeugkabine zuführt, in der diese Istwerte mit Sollwerten verglichen werden. Die Sollwerte sind in der Steuereinrichtung abgelegt und berücksichtigen u. a. die Bodenart, Bodenfeuchtigkeit und den durch die zur landwirtschaftlichen Bodennutzung eingesetzten Geräte verursachten Bodendruck. Ein von einem vorgebbaren Schwellenwert abweichender Vergleichswert wird dem Fahrer signalisiert, der dann geeignete Maßnahmen zur Einstellung des die Einfederung bestimmenden Reifeninnendrucks ergreifen kann. Die Einstellung des Reifeninnendrucks kann alternativ auch programmgesteuert automatisch erfolgen. Durch die Erfindung ist es möglich, Reifenschädigungen durch Überlastung, d. h. durch zu hohe Radlasten, zu vermeiden. Bei Betrieb von landschaftlichen Fahrzeugen auf dem Acker ermöglicht die Erfindung eine optimale Leistungsübertragung durch Minimierung von Spurtiefe und Schlupf. Hierdurch können der Kraftstoffverbrauch und die Arbeitserledigungskosten minimiert werden. Bei einem Einsatz der landwirtschaftlichen Fahrzeuge auf der Straße kann für höhere Fahrgeschwindigkeiten die Verkehrssicherheit durch entsprechend angepassten erhöhten Reifeninnendruck verbessert werden. Auch hier wird Kraftstoff eingespart und der Reifenverschieiß minimiert. Durch die Erfindung ist es möglich, die Kontaktfläche zwischen Reifen und Fahrbahn bzw. Boden, bzw. die Bodenaufstandsfläche des Reifens zu optimieren für eine Verbesserung der Leistungsübertragung. Durch die Erfindung ist es möglich, Bodenverdichtungen, u. a. durch Berücksichtigung der Bodenart, der Bodenfeuchtigkeit und des von den zur landwirtschaftlichen Benutzung eingesetzten Geräten verursachten Bodendrucks so gering wie möglich zu halten, so dass eine effektive Bodenschonung erzielt wird.
• Die Erfindung soll nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden.
• Es zeigt
• 1 einen Reifen mit geringer Radlast und
• 2 den Reifen nach 1 mit erhöhter Radlast.
• Gleiche und einander entsprechende Bauteile sind in den Fig. der Zeichnung mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
• Die Zeichnung zeigt schematisch eine Vorrichtung zur Optimierung der lastabhängigen Reifeneinfederung E. Die Zeichnung zeigt in den 1 und 2 eine Gegenüberstellung zweier mit unterschiedlichen Radlasten R1 und R2 versehener Reifen 2, 4. In Abhängigkeit von der Radlast ändert sich die Reifeneinfederung. Bei Erhöhung der Radlast von R1 (1) auf R2 (2) erhöht sich durch die Verformung des Reifens die Einfederung von E1 auf E2 und entsprechend die Abplattung des Reifens und damit die Bodenaufstandfläche des Reifens 2, 4 von F1 auf F2, was aus der Zeichnung deutlich ersichtlich ist.
• Je höher die Radlast ist, desto stärker ist die Verformung des Reifens, wenn der Reifeninnendruck konstant bleibt.
• Erfindungsgemäß wird die Reifeneinfederung E mit Hilfe eines Sensors 6 ermittelt, der mittig im Felgenring 8 angeordnet ist und den Abstand A zwischen Felgenring 8 und Reifeninnenseite 10 ermittelt. Die vom Sensor 6 ermittelten Abstandswerte werden drahtlos einer Steuereinrichtung in der Fahrerkabine (nicht dargestellt) zugeführt. Die Steuereinrichtung vergleicht die Messwerte mit abgelegten Sollwerten, die u. a. die Bodenart, Bodenfeuchtigkeit und den von den eingesetzten Geräten und Fahrzeugen verursachten Bodendruck berücksichtigen. Sobald die Istwerte von den Sollwerten um mehr als einen vorgebbaren Schwellenwert abweichen, erzeugt die Steuereinrichtung ein Warnsignal für den Fahrer, der dann Maßnahmen ergreifen kann, um die Reifeneinfederung wieder optimal einzustellen. Diese Einstellung erfolgt durch geeignete Verstellung des Reifeninnendrucks. Die Veränderung des Reifeninnendrucks kann auch über die Steuereinrichtung programmgesteuert automatisch erfolgen.
• Der Sensor 6 ist vorzugsweise ein berührungslos arbeitender Ultraschallsensor. Es können alternativ andere berührungslos arbeitende Abstandsmesseinrichtungen eingesetzt werden.
• Die Steuereinrichtung verfügt vorzugsweise über einen selbstlernenden Softwarealgorithmus, durch den sichergestellt wird, dass die Ultraschallmessungen nur im Bereich der Kontaktfläche mit dem Boden, bzw. der Bodenaufstandsfläche F1, F2 vorzugsweise mit hoher Frequenz durchgeführt werden und jeweils nur der Maximalwert weitergeleitet wird, welcher einer Plausibilitätsprüfung unterzogen wird, derart, dass die Messeinrichtung bei Radstillstand abgeschaltet wird.
• Die Messung des Abstands A zwischen Felgenring 8 und Reifeninnenseite 10 und damit die Messung der Reifeneinfederung erfolgt bei Betrieb des land- und forstwirtschaftlichen Fahrzeugs vorzugsweise ständig.
• Bezugszeichenliste

2, 4

Reifen

6

Sensor

8

Felgenring

10

Reifeninnenseite

R1

Radlast

R2

Radlast

E

Reifeneinfederung

F1

Bodenaufstandsflache

F2

Bodenaufstandsflache

A

Abstand

Claims (1)

1. Vorrichtung zur Optimierung der lastabhängigen Reifeneinfederung bei Fahrzeugreifen von landwirtschaftlichen Fahrzeugen mit: – einer Messeinrichtung mit einem Sensor (6), der mittig im Felgenring (8) angeordnet ist und der den Abstand (A) zwischen Felgenring (8) und Reifeninnenseite (10) als Maß für die Reifeneinfederung ermittelt, – einer Steuereinrichtung, die die drahtlos vom Sensor (6) übermittelten Messsignale mit abgelegten Sollwerten vergleicht und bei Abweichungen des jeweiligen Messsignals vom Sollwert ein Warnsignal erzeugt, – einem selbstlernenden Softwarealgorithmus in der Steuereinrichtung, der sicherstellt, dass die Messungen nur im Bereich der Bodenaufstandsfläche (F1, F2) durchgeführt werden, wobei nur die maximalen Messwerte an die Steuereinrichtung weitergeleitet werden, – einer in der Steuereinrichtung mit dem maximalen Messwert derart ausgeführten Plausibilitätsprüfung, dass die Messeinrichtung bei Radstillstand abgeschaltet wird, – einem Drucksensor zum Erfassen der Radlast, wobei aus den Messwerten des Drucksensors und den jeweiligen Reifenkennlinien die Radlast ermittelbar ist.

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