DE202019102183U1 - Reifendruckregelanlage - Google Patents

Abstract

Reifendruckregelanlage für Landfahrzeuge mit luftbereiften Rädern, die
• mindestens einen Drucksensor (3) zur Erfassung des Drucks in mindestens einem Reifen (2) des Fahrzeuges (1) als Istdruck und
• mindestens einen Reifendruckregler (4) als technisches System, dem der Istdruck und ein Solldruck zugeführt sind, zum Erhöhen und Verringern des Reifendruckes in dem Reifen (2) des Fahrzeuges (1), wobei der Reifendruckregler (4) mittels mindestens eines gesteuerten Druckluftventils (15) den Druckunterschied zwischen Ist- und Solldruck minimiert, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass
• mindestens ein weiterer Sensor zur Erfassung von Sensorwerten vorhanden ist, nämlich
• mindestens ein Reifenverformungssensor (7, 19) zur Erfassung der Verformung des Reifens (2) als Sensorwert
und/oder
• mindestens ein Reifenschlupfsensor (8) zur Erfassung des Schlupfes des Rades als Sensorwert
und/oder
• mindestens ein Schwingungssensor (11) zur Erfassung des Schwingens des Fahrzeuges als Sensorwert
und/oder
• mindestens ein Positionssensor (10) zur Erfassung der Fahrzeugposition, -geschwindigkeit und -fahrtrichtung als Bewegungsdaten-Sensorwerte
und/oder
• mindestens ein Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaftensensor (11) zur Erfassung von Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaften als Sensorwerte, und
• mindestens eine Steuereinheit (12) vorhanden ist, der die Sensorwerte zugeführt sind und mittels welcher für den Reifen ein bestimmter Luftdruck als Solldruck ermittelbar ist, der dem Reifendruckregler (4) zugeführt ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Reifendruckregelanlage für Landfahrzeuge mit luftbereiften Rädern gemäß der Gattung des ersten Schutzanspruchs, insbesondere für landwirtschaftliche Nutzfahrzeuge, wie beispielsweise Traktoren, und für Straßenfahrzeuge, wie beispielsweise Personenkraftwagen.
• Für Landfahrzeuge mit luftbereiften Rädern, insbesondere im landwirtschaftlichen Bereich, sind Reifendruckregelanlagen bekannt, die auf Anweisung des Fahrers, der einen neuen Reifenluftdruck vorgibt, einen neuen Sollluftdruck im System einstellen. Weiterhin kann nach Stand der Technik ein bestimmter vorkonfigurierter Luftdruck, der für Straße oder Feld vorher manuell festgelegt wurde, über eine Speichertaste direkt aufgerufen werden. Dann wird dieser manuelle Speicherwert wie oben dem Luftdrucksystem übergeben und dieses stellt den Luftdruck nach dieser fixen Vorgabe ein. Weiterhin kann nach Stand der Technik dieser manuelle Speicherwert über eine GPS-Referenzierung oder über eine Geschwindigkeitserfassung eingestellt werden. Dieser löst dann wiederum die fixe Einstellung des Luftdruckes nach der genannten manuellen Luftdruckvorgabe für den Fall „Straßenfahrt“ oder „Feldfahrt“ aus. Ein manuelles Übersteuern des Wertes durch den Fahrer ist ebenfalls möglich.
• Der Luftdruck in PKW-Reifen wird bei technischen Lösungen gemäß dem Stand der Technik nur überwacht und Reifendruckregelanlagen sind nicht vorhanden. Alle Pkw, Geländewagen und Wohnmobile - das sind Fahrzeuge der Klassen M1/M1G - müssen laut der EU-Verordnung (Nr. 661/2009) ein Reifendruck-Kontrollsystem an Bord haben, wenn sie ab 1. November 2014 neu zugelassen werden.
• Die DE 10 2004 029 736 A1 lehrt eine Reifendruckeinstellanlage zum Einstellen des Drucks eines an einem Fahrzeug montierten Reifens. Es ist eine dem Fahrzeug zugeordnete Druckquelle und mindestens eine Verbindungsleitung vorgesehen, mit welcher die Druckquelle mit einem Reifen verbindbar ist. Der Reifen ist auf eine Felge montierbar.
• Innerhalb des von dem Reifen und der Felge gebildeten Raums ist ein Unterteilungsmittel vorgesehen, mit welchem dieser Raum in zwei Kammern unterteilbar ist.
  Zum Verringern der Zeitdauer für eine Veränderung des Reifendrucks wird vorgeschlagen, dass ein Begrenzungsmittel vorgesehen ist, mit welchem eine Volumenausdehnung einer Kammer auf einen vorgebbaren maximalen Volumenwert begrenzbar ist, und dass zur Veränderung des Drucks eines Reifens lediglich der Druck in einer der zwei Kammern zu verändern ist.
• Aus der DE 42 32 240 A1 ist ein Verfahren zum fülldruckrichtigen Befüllen eines Luftreifens eines Fahrzeuges mit einer fahrzeugeigenen Luftreifen-Fülldruck-Überwachungseinrichtung bekannt, bei der von den einzelnen Luftreifen des Fahrzeuges zugeordneten Sensoreinrichtungen jeweils mindestens der Istdruck des Fülldruckes des zugehörigen Luftreifens zu einer zentralen Überwachungseinheit übertragen und in dieser mit dem entsprechenden unter Berücksichtigung beispielsweise der Lufttemperatur im Fahrzeugreifen und des Beladungszustandes des Fahrzeuges bestimmten Fülldruck-Solldruck zur Ermittlung des jeweiligen einen zu hohen, einen zu niedrigen oder den ordnungsgemäßen Fülldruck angebenden Fülldruckzustandes verglichen wird, übermittelt die zentrale Überwachungseinheit einem im Fahrzeug mitgeführten portablen Befüllgerät zumindest die Fülldruck-Solldrucke der einzelnen Fahrzeugreifen zur Speicherung. Ferner wird das portable Befüllgerät zum Korrigieren und Anpassen des Luftdrucks eines Luftreifens von der Bedienperson in die Nähe des betreffenden Rades gebracht und zum Herstellen einer Druckverbindung mit dem Luftreifen mit dem Radventil verbunden. Schließlich wird der aktuelle Fülldruck-Istdruck an den im portablen Befüllgerät abgespeicherten Sollfülldruck des betreffenden Fahrzeugreifens automatisch angepasst.
• DE 102 37 699 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur elektronischen Reifendruckkontrolle, umfassend eine Radelektronik, mittels derer Ist-Druck und Ist-Temperatur in einem Fahrzeugreifen bestimmbar ist, ein zentrales Steuergerät, eine Anzeigeeinheit zur Darstellung der auf eine Referenztemperatur genormten Ist-Drücke mit vorgebbaren Soll-Drücken und eine Befüllanzeige zur Darstellung von Informationen zur Befüllung eines Fahrzeugreifens in Abhängigkeit von den erfassten Ist-Drücken, wobei die eingestellten Soll-Drücke bei der Referenztemperatur auf Soll-Drücke bei der aktuellen Ist-Temperatur der Fahrzeugreifen durch das Steuergerät umrechenbar und auf einer Befüllanzeige darstellbar sind.
• DE 199 41 962 C2 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Informationsaufbereitung von Fahrzeugzuständen und Umgebungsinformationen, mittels eines Steuergerätes und einer Anzeigeeinheit, wobei das Steuergerät auf Fahrzeugzustandsdaten und Umgebungsinformationen verschiedener Steuergeräte und Sensoren zurückgreifen kann.
  Hierzu umfasst die Vorrichtung ein Steuergerät, eine Eingabeeinheit und eine Anzeigeeinheit, wobei das Steuergerät auf die Daten von Fahrzeugzustandssensoren und Steuergeräten zugreifen kann. Die durch das Steuergerät aufbereiteten Daten sind dann auf der Anzeigeeinheit darstellbar, wobei das Steuergerät die erfassten Fahrzeugzustandsdaten funktional untergliedert, wodurch der Kraftfahrzeugführer sich einfach und systematisch über die einzelnen Fahrzeugzustände oder Umgebungsbedingungen informieren kann.
  Dabei vergleicht das Steuergerät die erfassten Ist-Werte mit vorgegebenen Solldrucken bzw. erhält diese Daten direkt von einem zugehörigen Steuergerät. Erfasst dann das Steuergerät einen kritischen Fahrzeugzustand, so wird dieser optisch und/oder piktogrammförmig hervorgehoben, so dass der Kraftfahrzeugführer diesen kritischen Fahrzeugstand schnell und problemlos visuell erfassen kann.
  Dabei lassen sich die aufzubereitenden Informationen in drei Gruppen unterteilen, nämlich den Fahrzeugstatus, Reisedaten, und Verkehrsinformationen.
  Beim Fahrzeugstatus werden insbesondere die Füllstände der Betriebsflüssigkeiten, die Reifendrücke und die Funktionalitätszustände von Fahrzeugleuchten erfasst und dargestellt, wobei zur Dokumentation, insbesondere für Diagnosezwecke in einer Service-Werkstatt, die erkannten kritischen Fahrzeugzustände abgespeichert werden können.
• DE 10 2009 017 572 A1 lehrt ein Reifendrucküberwachungssystem für ein Fahrzeug mit mindestens einem mit einem Gas gefüllten Reifen des Fahrzeugs, der eine Druckmessvorrichtung zum Messen des Ist-Drucks im Reifen aufweist. Von der Druckmessvorrichtung ist ein dem Ist-Druck entsprechendes Ist-Druck-Signal einer Steuereinheit zuleitbar. Die Steuereinheit weist einen Speicher auf, in dem ein Soll-Druck speicherbar ist, wobei von der Steuereinheit der Ist-Druck mit dem Soll-Druck vergleichbar ist. Bei Übereinstimmung oder nahe einer Übereinstimmung von Ist-Druck und Soll-Druck ist von der Steuereinheit ein Hinweissignal erzeugbar und einem Signalgeber zum Auslösen einer Hinweismeldung zuleitbar.
• DE 10 2009 051 403 A1 offenbart ein Reifendrucküberwachungssystem zur Steuerung der Druckluftbeaufschlagung mindestens eines luftgefederten Reifens eines Kraftfahrzeuges über eine zentrale druckluftführende Arbeitsleitung eines elektrisch von einer Steuereinheit ansteuerbaren Steuerventils, das speisedruckseitig an eine Druckluftquelle angeschlossen ist, wobei die Steuereinheit das Steuerventil nach Maßgabe eines sensortechnisch ermittelten Druckbedarfs im Reifen aktiviert, wobei zur sensortechnischen Ermittlung des Druckbedarfs in die Arbeitsleitung eine Drossel eingefügt ist, wobei der Druck an einer ersten Stelle in Strömungsrichtung vor und an einer zweiten Stelle in Strömungsrichtung nach der Drossel abgezweigt wird, um die Druckdifferenz über der Drossel beidseits einer mechanischen Druckwaageeinheit zuzuführen, welche im Zusammenwirken mit einer elektrischen Schaltereinheit der Steuereinheit ein elektrisches binäres Be- oder Entlüftungssignal meldet, falls die Druckwaageeinheit eine signifikante positive bzw. negative Druckdifferenz über der Drossel detektiert.
• DE 10 2009 011 284 A1 offenbart einen Profilwechsel-Reifen, insbesondere für Personen- und Lastkraftwagen, bei dem auf einen tragenden Grundreifen ein Laufring durch Vulkanisation fest aufgebracht ist. Die Außenseite des Laufrings ist mit Profilstollen versehen. In die Innenseite des Laufrings sind Kammern eingelassen. Die Kammern bilden mit den Ringnuten des Grundreifens eine Vielzahl von Membranzylindern. Alle Membranzylinder sind hydraulisch beaufschlagt. Der Hydraulik-Druck wird von einer Hydraulik-Pumpe im Fahrzeug aufgebracht. Die Druckleitung führt über eine Drehzuführung über die Radachse und Felge zum Profilwechsel-Reifen. Bei einer Aktivierung der Membranzylinder wird die Höhe der Profilstollen vergrößert. Dadurch wechselt das Profil je nach Ausführung von einem Trocken- zu einem Nassprofil oder von einem Sommer- zu einem Winterprofil.
• Der Nachteil all dieser technischen Lösungen besteht darin, dass der Solldruck für jeden Reifen pauschal vorgegeben wird, ohne alle in der jeweiligen Betriebssituation wirksamen Einflüsse beziehungsweise deren Auswirkungen auf die einzelnen Reifen und das Fahrzeug insgesamt zu berücksichtigen. Zu diesen Einflüssen gehören:
• - Gewicht des Fahrzeuges als Summe von Fahrzeug-Nenngewicht, Beladung und Belastierung,
• - Reifenart, -temperatur und -form,
• - Bodeneigenschaften wie Bodenmaterial, Bodenbelag, Feuchtigkeit
• - topologische Bedingungen wie Geländeneigung in Fahrtrichtung und quer dazu,
• - Umweltbedingungen wie Luft- und Bodentemperatur,
• - die Fahrzeuggeschwindigkeit und der Schlupf als Geschwindigkeitsdifferenz von Reifendrehung und Fahrt über den Boden (Rutschen) sowie
• - das aktuelle Schwingungsverhalten des Fahrzeuges.
• Nur eine Berücksichtigung möglichst aller Einflüsse beziehungsweise deren Auswirkungen und eine automatische Anpassung des Reifenluftdrucks stellen sicher, dass der Reifenluftdruck zu jeder Zeit für jeden Reifen einen optimalen Wert für die aktuelle Situation aufweist.
• Auch bekannt aus der DE 10 2007 047 234 A1 eine Steuerungsvorrichtung für eine elektrische Feststellbremse zum Steuern eines elektrischen Stellglieds zum Betätigen der Feststellbremse bereitgestellt, umfassend eine Neigungsbestimmungseinheit zum Bestimmen der Neigung einer Straßenoberfläche, basierend auf mindestens einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit, und einer Bremskraftsetzeinheit. Die Bremskraftsetzeinheit setzt gemäß einer durch die Neigungsbestimmungseinheit bestimmten Neigung der Straßenoberfläche die Bremskraft der Feststellbremse auf eine Neigungs-Bremskraft, die größer ist als die Bremskraft für einen flachen Untergrund, die gesetzt wird, wenn das Fahrzeug auf einem flachen Untergrund stoppt. Außerdem setzt die Bremskraftsetzeinheit die Bremskraft auf die Neigungs-Bremskraft, wenn, nachdem ein Neigungs-Bremskraft-Bremszustand deaktiviert worden ist, das Fahrzeug erneut stoppt, ohne dass es eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit überschritten hat.
• Auch bekannt ist aus der DE 10 2004 032 730 A1 ein Verfahren zum Bestimmen der Reifenlängssteifigkeit zur Verwendung in einem Längsdynamik- oder Fahrstabilitäts-Regelsystem eines Kraftfahrzeugs, wobei der an einem angetriebenen oder gebremsten Fahrzeug-Rad bzw. der an einer angetriebenen oder gebremsten Fahrzeug-Achse festgestellte Kraftschluss in Relation zum Antriebs- oder Bremsschlupf an diesem Rad bzw. an dieser Achse gesetzt wird. Um einen aus einer Längs-Neigung der Fahrbahn oder aus einer Neigung des Fahrzeugs-Aufbaus im Wesentlichen um die Fahrzeug-Querachse resultierenden Störeinfluss zu eliminieren, wird im Falle einer permanenten Bestimmung der Reifenlängssteifigkeit auch die Neigung der Fahrbahn oder des Fahrzeug-Aufbaus permanent bestimmt oder es wird im Falle einer Bestimmung der Reifenlängssteifigkeit nur während zugelassener Randbedingungen eine Bestimmung der Reifenlängssteifigkeit auch dann ausgeschlossen, wenn die Neigung der Fahrbahn oder des Fahrzeug-Aufbaus einen bestimmten Schwellwert überschreitet. Dabei kann die jeweilige Neigung über einen im Fahrzeug verbauten Neigungssensor oder mittels eines Längsbeschleunigungssensors unter Berücksichtigung der aus den vorliegenden Radgeschwindigkeiten abgeleiteten Fahrzeuglängsbeschleunigung oder aus einer Gesamtkräftebilanz der am Fahrzeug in Längsrichtung angreifenden Kräfte ermittelt werden.
• Der Nachteil dieser technischen Lösungen ist, dass sie zwar in der jeweiligen Betriebssituation wirksame Einflüsse auf den einzelnen Reifen und das Fahrzeug insgesamt erfassen und auswerten, aber dabei nicht den Reifendruck anpassen.
• Konventionelle automatische Reifendruckregelung gemäß dem Stand der Technik sind beispielsweise aus DE 20 2010 008 453 U1 , DE 20 2011 000 352 U1 , DE 20 2011 051 737 U1 bekannt. Sie beschreiben jedoch lediglich die Zufuhr der Druckluft in den Reifen zur Herstellung eines vorgegebenen Luftdruckes im Reifen.
• Bekannt ist, dass Arbeitsmaschinen (Zugmaschinen, Traktoren) beispielsweise in der Landwirtschaft beim Fahren auf dem Feld den Luftdruck in den Reifen vermindern, um durch eine Verformung des Reifens eine größere Auflagefläche des Reifens auf dem Boden herzustellen. Durch die größere Auflagefläche wird der Schlupf zwischen Reifen und Boden auf einen optimalen Wert eingestellt und die Bodenverdichtung vermindert. Gleichzeitig sind der Verminderung des Reifenluftdrucks und der einhergehenden Verformung des Reifens Grenzen gesetzt, weil mit zunehmender Verformung des Reifens die Gefahr eines Defektes des Reifens steigt. Ist die Verformung zu stark, kann der Reifen von der Felge nach innen gedrückt werden, wodurch die Luft von innen entweicht. Außerdem kann der Reifen von der Felge rutschen.
  Dieses Problem wird im Stand der Technik für Reifendruckregelanlagen nicht berücksichtigt.
• Bekannt ist, dass bei der Verminderung des Luftdrucks in einem Reifen der Schlupf zwischen Felge und Reifen einsetzt bzw. steigt, weil der Anpressdruck des Reifens an den Felgenrand sinkt. Wird der Schlupf zu groß, kann die Dichtigkeit des Überganges von Reifen zur Felge beeinträchtigt werden, wodurch der Reifen zu viel Luft verliert. Außerdem kann der Abrieb am Reifen durch den Materialverlust eine Beschädigung des Reifens bewirken.
  Dieses Problem wird bei den technischen Lösungen gemäß dem Stand der Technik für Reifendruckregelanlagen nicht berücksichtigt.
• Bekannt ist weiterhin, dass Arbeitsmaschinen (Zugmaschinen, Traktoren) beispielsweise in der Landwirtschaft mit mitgeführtem Arbeitsgerät (Pflug, Grubber, usw.) bei zügiger Fahrt ins Schwingen geraten. Jede Kombination einer Masse, wie einer Arbeitsmaschine mit oder ohne Arbeitsgerät, und eines elastischen Elementes, wie luftgefüllten Reifen, neigt zum Schwingen. Insbesondere bei einer Straßenfahrt und zu geringem Reifenluftdruck können Resonanzen auftreten, die dazu führen können, dass sich beispielsweise ein Traktor mit einem an der Dreipunktaufhängung mitgeführten Arbeitsgerät „aufschaukelt“. Dann besteht die Gefahr, dass das Arbeitsgerät auf die Straße aufschlägt oder die Lenkfähigkeit des Traktors eingeschränkt wird, weil die Bodenhaftung der Vorderräder periodisch ab- und zunimmt.
  Dieses Problem wird bei den technischen Lösungen gemäß dem Stand der Technik für Reifendruckregelanlagen nicht berücksichtigt.
• Bekannt ist auch, dass herkömmliche Reifendruckregelanlagen relativ viel Zeit benötigen, um den Solldruck in einem Reifen herzustellen. So sind Zeiten von 10 Minuten für eine Erhöhung des Reifendrucks von 0,7 bar auf 2 bar für alle vier Räder einer großen Zugmaschine nicht ungewöhnlich. Diese Zeiten können aber im Betrieb problematisch sein, wenn schnelle Änderungen notwendig sind. So kann beim Übergang von einer Ebene zu einer Hanglage sofort ein höherer Druck notwendig sein, damit die Reifen die seitlichen Kräfte aufnehmen können und nicht von der Felge rutschen. Nach dem Stand der Technik müsste der Fahrer anhalten, um auf die Anpassung des Reifendrucks zu warten, was viel Zeit kostet. Oder er müsste manuell jedes Mal vorher vorausschauend den Druck anzupassen, was aufwendig und unbequem ist.
  Dieses Problem wird bei den technischen Lösungen gemäß dem Stand der Technik für Reifendruckregelanlagen nicht berücksichtigt.
• Bekannt ist des Weiteren, dass bei schneller Fahrt auf ebener Strecke ein erhöhter Reifenluftdruck einen verminderten Treibstoffverbrauch bewirkt, auch wenn man damit einen höheren Abrieb des Reifens in der Mitte der Lauffläche in Kauf nehmen muss. Andererseits kann es auch für PKWs sinnvoll sein, auf weichem oder losem Grund, wie einer Wiese oder Sand, den Reifenluftdruck zu vermindern, um das Gelände überhaupt passieren zu können. Gemäß dem Stand der Technik muss der Fahrer dazu den Druck manuell anzupassen, was aufwendig und unbequem ist.
  Dieses Problem wird bei den technischen Lösungen gemäß dem Stand der Technik für Reifendruckregelanlagen nicht berücksichtigt.
• Bekannt ist darüber hinaus, dass nur bei einer optimalen Ballastierung die Kraft des Antriebes mit bestem Wirkungsgrad auf den Boden übertragen werden kann, ohne gleichzeitig den Boden unnötig zu belasten und andere negative Auswirkungen wie einen höheren Treibstoffverbrauch in Kauf zu nehmen. Nach dem Stand der Technik muss der Fahrer visuell einschätzen, ob die Ballastierung gegebenenfalls angepasst werden muss. Die optimale Ballastierung steht mit dem Reifendruck in Zusammenhang.
  Dieses Problem wird bei den technischen Lösungen gemäß dem Stand der Technik für Reifendruckregelanlagen nicht berücksichtigt.
• Bekannt ist auch, dass bei einer zu langsamen Anpassung des Reifendrucks die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu verringern oder es ganz zu stoppen ist, um Reifenprobleme, eine unnötige Belastung des Bodens und andere negative Auswirkungen wie einen höheren Treibstoffverbrauch zu vermeiden. Nach dem Stand der Technik muss der Fahrer diese Gefahr ständig selbst überwachen und die Geschwindigkeit des Fahrzeugs nach eigener Erfahrung anpassen.
  Die zulässige maximale Fahrtgeschwindigkeit steht mit dem Reifendruck in Zusammenhang.
  Dieses Problem wird bei den technischen Lösungen gemäß dem Stand der Technik für Reifendruckregelanlagen nicht berücksichtigt.
• Bekannt ist ebenfalls, dass Arbeitsmaschinen (Zugmaschinen, Traktoren) beispielsweise in der Landwirtschaft beim Fahren auf dem Feld den Boden unter den Rädern nicht in alle Richtungen gleichmäßig verdrängen, sondern vor dem Rad eine Wulst aufbauen, was man als den Bulldozzing-Effekt bezeichnet. Die Überwindung der Wulst vor dem Rad kostet viel Energie und verursacht bis zu zehn Prozent der Treibstoffkosten. Wie stark dieser Effekt auftritt, ist maßgeblich von der Form des Reifes und damit vom Reifendruck abhängig.
  Dieses Problem wird bei den technischen Lösungen gemäß dem Stand der Technik für Reifendruckregelanlagen nicht berücksichtigt.
• Luft, auch in Bezug auf Begriffe wie luftbereifte Räder, luftgefüllte Reifen usw., ist im Sinne dieser Erfindung auch jedes andere Gas, das zum Befüllten von Reifen verwendet werden kann.
• Die Begriffe Solldruck und Istdruck beziehen sich, wenn nicht anders hervorgehoben, immer auf den Reifendruck im Inneren des Reifens.
• Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Reifendruckregelanlage für angetriebene und nichtangetriebene Landfahrzeuge mit luftbereiften Rädern anzugeben, welche die zuvor genannten Nachteile des Standes der Technik vermeidet. Landfahrzeuge können alle Personenkraftwagen und Lastkraftwagen sein, insbesondere Fahrzeuge in der Landwirtschaft, beispielsweise Traktoren und Zugmaschienen, Lastkraftwagen und Anhänger.
• Insbesondere sollen Funktionen zur Optimierung des Reifendrucks bereitgestellt werden, um situationsabhängig unter anderem
• • eine verbesserte Traktion,
• • eine optimierte Aufstandsfläche und damit einen möglichst geringen Bodendruck,
• • einen geringeres Treibstoffverbrauch,
• • eine verbesserte Tragfähigkeit,
• • einen verringerten Rollwiderstand,
• • eine verbesserte Fahr- und Standsicherheit,
• • einen geringeren Verschleiß des Reifens
zu erreichen.
• Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Reifendruckregelanlage für Landfahrzeuge mit luftbereiften Rädern gemäß Schutzanspruch 1, insbesondere dessen kennzeichnende Merkmale.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen dargestellt.
• Das Wesen dieser erfindungsgemäßen Reifendruckregelanlage besteht darin, dass sie durch weitere Sensoren und eine über den Stand der Technik hinausgehende Einbeziehung der durch die Sensoren erfassten Sensorwerte in einer Steuereinheit optimierte Solldruckwerte ermittelt und einstellt.
• Dem Stand der Technik entsprechend wird von einer Reifendruckregelanlage ausgegangen, die mindestens einen Drucksensor zur Erfassung des Drucks in mindestens einem Reifen des Fahrzeuges als Istdruck und mindestens einen Reifendruckregler umfasst, wobei der Reifendruckregler mittels der Ansteuerung steuerbarer Druckluftventile zum Erhöhen und Verringern des Reifendruckes in dem Reifen des Fahrzeuges verwendet wird. Der Reifendruckregler ermittelt aus dem zugeführtem Istdruck-Sensorwert und einem vorgegebenen Wert für den Solldruck Steuersignale für die Druckluftventile mit dem Ziel, den Druckunterschied zwischen Ist- und Solldruck zu minimieren, in dem der Reifendruck erhöht oder verringert wird. Um den Druck in einem Reifen zu erhöhen, kann beispielsweise die Luft aus einer Druckluftversorgung, üblicherweise ein Kompressor mit oder ohne Druckspeicherbehälter, über ein gesteuertes Druckluftventil in den Reifen gedrückt werden. Um den Druck zu verringern, kann die Luft aus dem Reifen über ein gesteuertes Druckluftventil in die Umwelt abgelassen werden.
• Die Vorrichtungen von Reifendruckregler, gesteuerten Druckluftventilen, Reifenventilen und Druckluftversorgung sowie die Verfahren zu deren Betrieb sind aus dem Stand der Technik bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung.
• Die Steuereinheit kann Regelfunktionen des Reifendruckreglers übernehmen, insbesondere den Vergleich von Ist- und Solldruck und die Ermittlung von Steueranweisungen für die Druckluftventile. Die Steuereinheit kann die Druckluftventile auch direkt ansteuern. Erfindungsgemäß ist es möglich, den Druck in nur einem oder mehreren oder allen Reifen zu regeln. Für einen optimalen Betrieb erfolgt eine Druckregelung für alle Reifen.
• Für die situationsabhängige Optimierung des Reifendrucks ist die Erfassung der Situation, in der sich das Fahrzeug befindet, notwendig. Sinnvoll ist hier nach Möglichkeit die Wirkung von Einflüssen auf das Fahrzeug zu ermitteln, weil damit alle Ursachen für eine bestimmte Wirkung erfasst werden. So kann eine seitliche Verformung des Reifens, also ein Schrägstellen der Reifenflanken, durch eine Neigung des Bodens, eine Hanglage, eine seitliche Belastung durch das Arbeitsgerät oder andere Einflüsse verursacht werden. Gleichzeitig kann aber eine Erfassung von weiteren Einflüssen und Daten als Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaften, also auch ursächlichen Einflüssen auf das Fahrzeug, wie beispielsweise die Neigung des Bodens, zusätzliche Informationen liefern, die für die Ermittlung eines optimalen Solldruckes hilfreich sein können.
• Für die erfindungsgemäße Reifendruckregelanlage wird mindestens ein weiterer Sensor verwendet.
• Mindestens ein weiterer Sensor kann als Reifenverformungssensor verwendet werden, um die Verformung mindestens eines Reifens zu erfassen. Die Verformung kann durch einen Sensor im Reifen und/oder außerhalb des Reifens erfasst werden.
• Der Sensor kann als Zustandssensor für die Erfassung der Höhe es Reifens ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Zustandssensor als Abstandssensor ausgeführt sein, der auf der Felge befestigt ist und den Abstand zwischen Felgenbett und Innenseite der Lauffläche des Reifens erfasst.
• Der Sensor kann auch als Flankenzustandssensor für die Erfassung der Neigung der Reifenflanke ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Flankenzustandssensor als Abstandssensor ausgeführt sein, der auf der Felge, vorzugsweise auf dem Felgenrand, befestigt ist und den Abstand zur Innenseite der Reifenflanke erfasst.
• Der Sensor kann auch als Biegesensor, englisch Flex Sensor, oder als eine Gruppe von Biegesensoren ausgeführt sein, die sich innen an der Oberfläche oder eingebettet im Reifenmaterial der Laufläche und/oder an der oder den Flanken befinden. Der mindestens eine Biegesensor ermöglicht die Erfassung der Form und der Verformung des Reifens. Ein Biegesensor an oder in der Lauffläche erfasst insbesondere die Einwölbung des Reifens bei zu geringem Reifendruck. Ein Biegesensor an oder in der Flanke des Reifens erfasst die Verformung durch das Walken des Reifens und die Neigung der Reifenflanke.
  Es kann auch eine Gruppe von Biegesensoren als abgestufter Biegesensor verwendet werden. Dabei werden unterschiedlich lange Biegesensoren in abgestufter Länge, beispielsweise 5, 10, 15, 20 und 25 Zentimeter lang, parallel dicht nebeneinander eingesetzt. Jeder Biegesensor liefert nur einen Wert für den Biegewinkel und ist somit wenig aussagefähig für die detaillierte Erfassung der Form des Reifens beziehungsweise dessen Lauffläche oder Flanken. Durch das Zusammenbringen mehrerer Sensoren als abgestuften Biegesensor können mehrere Biegewinkel für eine detaillierte Erfassung der Form des Reifens aufgenommen werden.
  Ebenso ist eine versetzte Anordnung von Biegesensoren einsetzbar, die insbesondere für die Erfassung der Form der Lauffläche vorteilhaft ist. Von der Erfindung ist jede Anordnung der Sensoren in einer Gruppe von Biegesensoren umfasst, die eine Erfassung der Form beziehungsweise der Verformung des Reifens ermöglichen.
  Die Biegesensoren werden in und an der Lauffläche vorzugsweise in Rollrichtung sowie in und an den Flanken vorzugsweise radial zur Radachse angeordnet. Die Biegesensoren in und an den Flanken können bis in die Lauffläche hinein reichen. Biegesensoren können in und an der Lauffläche auch quer zur Rollrichtung angeordnet sein.
• Der Reifen erfährt an der Auflagefläche auf dem Boden die maximale Verformung. Diese maximale Verformung liefert den Sensorwert, der für die Ermittlung des Solldruckes verwendet wird. Wird ein Messpunkt je Sensor verwendet, so wird die maximale Verformung bei jeder Radumdrehung einmal ermittelt. Bei großen Rädern kann die dabei zurückgelegte Strecke mehrere Meter betragen.
  Beispielsweise ist bei einem Raddurchmesser d = 2 m der Umfang gleich der Strecke u = Pi * d = 6,48 m. Werden mehrere Messpunkte je Sensor verwendet, die um die Achse des Rades herum angeordnet sind, erhöht sich an Anzahl der Erfassungen der maximalen Verformung pro Radumdrehung entsprechend.
• Minimal sollten je Rad ein auf dem Felgenbett mittig angeordneter Zustandssensor und ein auf dem äußeren Felgenrand angeordneter Flankenzustandssensor eingesetzt werden.
  Der Einsatz von mehreren Zustandssensoren und Flankenzustandssensoren je Rad ist möglich. Es werden dann jeweils die Sensorwerte des Zustandssensors und des Flankenzustandssensors verwendet, die die maximale Verformung anzeigen.
• Vorteilhaft ist die Verwendung von Biegesensoren an oder in den Laufflächen und/oder Flanken der Reifen für eine detaillierte Erfassung der Form beziehungsweise Verformung der Reifen. Umso mehr Sensoren verwendet werden, umso genauer ist Erfassung.
• Ringförmig rings um die Auflagefläche weist der Reifen insbesondere bei geringem Reifendruck die stärkste Verformung auf. Dort geht einerseits die mehr oder weniger ebene Auflagefläche in die Zylinderfläche der Reifenlauffläche über. Andererseits ist dort die Flanke stark gebogen, weil die Höhe des Reifens durch das Zusammendrücken des Reifens aufgrund der Last des Fahrzeuges verringert ist. Die Sensoren, vorteilhafterweise Biegesensoren, nehmen diese Verformungen auf. Mit diesen Sensorwerten kann die Größe und Form der Auflagefläche beziehungsweise die Kontaktfläche des Reifens zum Boden ermittelt werden.
• Weiterhin kann der Bulldozzing-Effekt erfasst werden. Er zeigt sich in einer Eindellung der Lauffläche des Reifens in dem Bereich, wo die Lauffläche in Fahrtrichtung den Boden berührt. Der Bulldozzing-Effekt an einer bestimmten Stelle der Lauffläche ist überwunden, wenn diese Stelle die mehr oder weniger ebene Auflagefläche erreicht hat. Die Tiefe und Flächenausdehnung der Eindellung der Lauffläche bestimmt das Ausmaß des Bulldozzing-Effektes.
• Von der Erfindung ist jede Erfassung der Verformung von Reifen umfasst. Dazu zählen beispielsweise eine Nutzung von Abstandsensoren außerhalb des Reifen, eine Erfassung der Verformung durch Sensoren im Material des Reifens und eine Erfassung durch die Bildauswertung eines Bilderfassungssystems wie einer Kamera als Sensor.
• Erfindungsgemäß ist es möglich, die Verformung nur eines oder mehrerer oder aller Reifen zu erfassen. Für einen optimalen Betrieb erfassen Sensoren die Verformung aller Reifen.
• Mindestens ein weiterer Sensor kann als Reifenschlupfsensor verwendet werden, um den Schlupf mindestens eines Reifens zu erfassen. Der zu berücksichtigende Schlupf tritt an einem Fahrzeug an zwei Stellen auf: zwischen Felge und Reifen und zwischen Reifen und Boden.
• Als Schlupf ist der Unterschied der Geschwindigkeiten, auch Rotationsgeschwindigkeiten, oder zurückgelegten Strecken zweier mechanischer Elemente zu verstehen, die nicht vollkommen kraftschlüssig miteinander verbunden sind.
• Erfindungsgemäß wird nur der Schlupf angetriebener Räder in Rollrichtung berücksichtigt.
• Erstens ist der Schlupf zwischen Felge und Reifen zu erfassen. Er soll minimal sein und ist im Normalfall, wenn der Reifendruck dem vorgegebenen Normaldruck entspricht und der Reifen fest auf der Felge liegt, gleich Null. Sinkt der Reifendruck, so sinkt auch der Anpressdruck des Reifens auf die Felge und der Reifen kann auf der Felge rutschen, also Schlupf haben. Dieser Schlupf kann durch einen Sensor erfasst werden, der die Relativbewegung zwischen Reifen und Felge erfasst.
• Beispielsweise kann der Sensor ein auf dem Felgenrand befindlicher optischer Bewegungssensor sein, wie er von optischen Computermäusen bekannt, der auf die Reifenflanke ausgerichtet ist.
• Obwohl ein Sensor für die Erfassung des Schlupfes zwischen Felge und Reifen an einem Rad in jedem Anwendungsfall ausreichend sein dürfte, umfasst die Erfindung auch den Einsatz mehrerer Sensoren pro Rad.
• Von der Erfindung ist jede Erfassung des Schlupfes zwischen Felge und Reifen umfasst. Dazu zählen beispielsweise eine Nutzung von optischen und anderen Sensoren in und außerhalb des Reifens, eine Erfassung des Schlupfes durch Sensoren im Material des Reifens oder der Felge und eine Erfassung durch die Bildauswertung eines Bilderfassungssystems wie einer Kamera als Sensor.
• Erfindungsgemäß ist es möglich, den Schlupf zwischen Felge und Reifen nur eines oder mehrerer oder aller Räder zu erfassen. Für einen optimalen Betrieb erfassen Sensoren den Schlupf aller Räder.
• Zweitens ist der Schlupf zwischen Reifen und Boden zu erfassen. Er soll einen Optimalwert annehmen. Dieser Optimalwert ist bei einer Fahrt auf festem, griffigem Boden wie einer Straße nahe Null. Für eine Zugmaschine auf weichem Ackerboden unter Einsatz eines Arbeitsgerätes kann der optimale Schlupf beispielsweise 12% betragen, d.h., die Reifenlauffläche legt 12% mehr Weg zurück, als die gefahrene Strecke auf dem Boden lang ist, weil der Reifen über den Boden rutscht und/oder diesen unter der Lauffläche verschiebt.
• Der optimale Schlupf wird nie genau eingehalten werden können, weil die Bodenbedingungen nicht vollkommen homogen sind. Es ist deshalb von einem Optimalwertebereich auszugehen, beispielsweise 11% bis 13%. Er ist abhängig von der Art des Reifen und den Betriebsbedingungen.
• Für eine Erfassung dieses Schlupfes bietet es sich an, die Geschwindigkeit der Fahrzeuges über den Boden und die Geschwindigkeit der Lauffläche des Reifens zu erfassen und daraus die Differenz als Wert für den Schlupf zu ermitteln.
• Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges über den Boden kann durch ein Satellitennavigationssystem und/oder ein terrestisches Navigationssystem beispielsweise mittels Tachymetertechnik erfasst werden.
• Die Geschwindigkeit der Lauffläche des Reifens kann ermittelt werden, indem beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit bzw. die Umdrehungen pro Zeiteinheit bzw. die Drehzahl der Felge erfasst und mit dem vorgegebenen Raddurchmesser multipliziert wird. Dabei wird der Schlupf zwischen Felge und Reifen vernachlässigt, weil er durch die Reifendruckregelanlage stets auf einem zu vernachlässigbar geringem Wert gehalten wird.
• Somit kann als Sensor für die Erfassung des Schlupfes zwischen Felge beziehungsweise Reifen und Boden ein System aus mindestens einem Sensor zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit der Felge des Rades und einem Sensor zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit relativ zum Boden vorhanden sein, wobei der Schlupf durch die Steuereinheit aus den Sensorwerten und dem vorgegebenen Raddurchmesser als Relativgeschwindigkeit zwischen der Geschwindigkeit der Radlauffläche und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird.
• Von der Erfindung ist jede Erfassung des Schlupfes zwischen Reifen und Boden umfasst. Dazu zählen beispielsweise eine Nutzung von optischen und anderen Sensoren außerhalb des Reifens, eine Erfassung des Schlupfes durch Sensoren im Material des Reifens oder der Felge, der Einsatz von Ultraschall-Dopplereffekt-Sensoren und eine Erfassung durch die Bildauswertung eines Bilderfassungssystems wie einer Kamera als Sensor.
  Erfindungsgemäß ist es möglich, den Schlupf zwischen Reifen und Boden nur eines oder mehrerer oder aller Räder zu erfassen. Für einen optimalen Betrieb erfassen Sensoren den Schlupf aller Räder.
• Mindestens ein weiterer oder ein vorhandener Sensor kann als Schwingungssensor verwendet werden, um das Schwingen des Fahrzeuges an dem mindestens einen Rad zu erfassen.
  Ausreichend ist die Ermittlung des Schwingens durch die Auswertung der zeitlichen Änderung der ohnehin erfassten Reifenhöhe durch die Zustandssensoren. Möglich ist auch die Verwendung eines Schwingungssensors, beispielweise eines Beschleunigungssensors.
• Von der Erfindung ist jede Erfassung des Schwingens umfasst. Dazu zählen beispielsweise eine Nutzung von optischen und anderen Sensoren am Fahrzeug sowie innerhalb und außerhalb von Reifen und eine Erfassung durch die Bildauswertung eines Bilderfassungssystems wie einer Kamera als Sensor.
• Erfindungsgemäß ist es möglich, das Schwingen des Fahrzeuges mittels der Sensoren in nur einem oder mehreren oder allen Rädern oder am Fahrzeug zu erfassen. Für einen optimalen Betrieb sollten Sensoren in allen Rädern oder mindestens ein Schwingungssensor direkt am Fahrzeug verwendet werden.
• Mindestens ein weiterer oder ein vorhandener Sensor kann als Positionssensor verwendet werden, um die Fahrzeugposition, - geschwindigkeit und -fahrtrichtung als Bewegungsdaten zu erfassen. Die Bewegungsdaten ermöglichen insbesondere das vorausschauende Anpassen des Solldrucks beim erneuten Befahren einer Strecke. Sie können durch ein Satellitennavigationssystem und/oder ein terrestisches Navigationssystem beispielsweise mittels Tachymetertechnik erfasst werden. Es können auch bereits im Fahrzeug vorhandene Systeme verwendet werden. Von der Erfindung ist jede Erfassung von Bewegungsdaten umfasst.
• Mindestens ein weiterer oder ein vorhandener Sensor kann als Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaftensensor verwendet werden, um Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaften als Sensorwerte zu erfassen. Diese Sensorwerte ermöglichen die weitere Optimierung der Ermittlung des Solldrucks. Sie können
• - die Lufttemperatur,
• - die Reifeninnentemperatur mindestens eines Rades,
• - den Kompressordruck des Reifendruckreglers,
• - Neigungs-, Beschleunigungs- und Giersensorwerte,
• - Bodenbeschaffenheit und -struktur,
• - Zug- und Gewichtsbelastung bei Arbeitsmaschinen durch Arbeitsgeräte wie Pflüge, Eggen, Grubber,
• - Achslasten und
• - Treibstoffverbrauch

umfassen.
Von der Erfindung ist jede Erfassung von Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaften umfasst.
• Alle erfassten Sensorwerte werden der Steuereinheit zugeführt. Diese ermittelt den Solldruck für ein, mehrere oder alle Räder des Fahrzeuges, wobei die Sensorwerte die Ermittlung des Solldrucks für jedes Rad beeinflussen. Der Solldruck wird dem mindestens einen Reifendruckregler zugeführt, der die Anpassung des Reifendrucks bewirkt. Die Steuereinheit kann Funktionen des Reifendruckreglers übernehmen und beispielsweise die Ist- und Solldrucke vergleichen und daraus Steuersignale für die Druckluftventile bereitstellen, um Luft in die Reifen zu leiten oder aus den Reifen abzulassen.
• Die grundsätzliche Aufgabe der Reifen ist die Übertragung von Antriebskraft auf den Boden. Durch sie wird die Arbeits- bzw. Transportleistung ermöglicht. Für jede Arbeitsaufgabe gibt es eine optimale Fahrzeuggeschwindigkeit für einen optimalen Wirkungsgrad des Arbeitsgeräteeinsatzes unter den jeweiligen Umgebungsbedingungen. Sie kann beispielsweise beim Pflügen 10 km/h, beim Mähen 20 km/h und beim Sprühen 30 km/h betragen. Weil die Erledigung der Arbeitsaufgabe mit hohem Wirkungsgrad die grundlegende Aufgabe ist, ist die Einhaltung der Arbeitsgeschwindigkeit das eigentliche Ziel der Steuerung. Dabei soll der Schlupf zwischen Reifen und Boden im optimalen Bereich liegen, um für die Übertragung der Antriebskraft auf den Boden einen optimal hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Weiterhin soll die Ballastierung so gering wie möglich sein, um nicht unnötig viel Gewicht zu bewegen und den Boden nicht unnötig zu belasten.
• Hier setzen die Funktionen der Steuereinheit an:
• Ist der Wert des Schlupfes zwischen Reifen und Boden zu groß, also außerhalb des optimalen Bereiches, wird
  • - zuerst der Druck in den Reifen verringert, so lange die Verformung jeden Reifens nicht größer ist als der Grenzwert für die maximal Verformung,
  • - danach eine Empfehlung für eine Erhöhung der Ballastierung ausgegeben und
  • - zuletzt die Geschwindigkeit des Fahrzeuges per Empfehlung oder Steuerfunktion verringert, wobei die Arbeitsleistung sinkt.
• Ist der Wert des Schlupfes zwischen Reifen und Boden zu gering, also außerhalb des optimalen Bereiches, wird
  • - zuerst die Geschwindigkeit der Fahrzeuges per Empfehlung oder Steuerfunktion bis zur optimalen Arbeitsgeschwindigkeit erhöht, wobei die Arbeitsleistung steigt,
  • - danach eine Empfehlung für eine Verringerung der Ballastierung ausgegeben und
  • - zuletzt der Druck in den Reifen erhöht, so lange die Verformung jeden Reifens nicht kleiner ist als der Grenzwert für die minimale Verformung.
• Liegt der Wert des Schlupf im optimalen Bereiches, aber die Verformung eines Reifens ist kleiner ist als der Grenzwert für die minimale Verformung, wird eine Empfehlung für eine Verringerung der Ballastierung ausgegeben.
• Weil das Ändern der Ballastierung aufwendig ist, werden in der Praxis während des Betriebes, beispielweise dem Pflügen, die Veränderung des Reifeninnendrucks und die Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit die vorrangigen Reaktionen auf einen nicht optimalen Schlupf sein.
• Der Schlupf zwischen Felge und Reifen wird stets minimal gehalten, beispielsweise unter 0,01 Prozent, und kann deshalb vernachlässigt werden.
• Die Steuereinheit kann Informationen ausgeben. Diese können
• - Angaben über die Reifen wie Druck, Verformung und Schlupf,
• - Angaben über das Fahrzeug wie Bewegungsdaten, Schwingungen und Betriebszustände,
• - Betriebszustands- und Statusinformationen
• - Warnungen bei der Annährung, dem Erreichen und Überschreiben von Grenzwerten,
• - Empfehlungen beispielsweise für eine Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit und Ballastierung sowie
• - Signale und Steuerbefehle für die Weiterleitung an andere Systeme im Fahrzeug, beispielsweise Steuerbefehle an einen Tempomaten für die Anpassung der Geschwindigkeit,

umfassen.
Für die Ausgabe von Informationen kann die Steuereinheit mit mindestens einem Ausgabegerät, das auch ein Ein- und Ausgabegerät sein kann, verbunden sein.
• Die Erfindung umfasst jede Ausgabe, wie mittels eines Bedienteils, eines Computers, Smartphones oder Datenträgers, per kabelgebundener oder drahtloser Übertragung, automatisch ausgegeben oder manuell abgefragt. Für einen optimalen Betrieb werden Informationen über ein Bedienteil ausgegeben, das in unmittelbarer Nähe von Fahrer positioniert ist.
• Die Steuereinheit benötigt für die Ermittlung der Solldrucke außer den Sensorwerten weitere Informationen beziehungsweise Parameter. Diese können
• - Angaben über die Reifen wie Größe, Abmessungen, Typ, Profil und Grenzwerte für den Reifendruck und für die Verformung,
• - Angaben über das Fahrzeug und deren eventuelle Grenzwerte wie die maximale Fahrtgeschwindigkeit mit und ohne eingesetztem Arbeitsgerät,
• - Angaben über die Betriebsbedingungen wie Straßenfahrt oder Arbeitsfahrt,
umfassen.
• Andere Informationen beziehungsweise Parameter können für Ermittlung der Solldrucke berücksichtigt werden. So kann es möglich sein, dass der Fahrer den Solldruck als Absolutwert vorgegeben kann, wodurch der von der Steuereinheit ermittelte Wert übersteuert wird. Weiterhin kann es möglich sein, dass der Fahrer den von der Steuereinheit ermittelten Sollwert verändern kann, indem er ihn erhöht oder reduziert, beispielsweise schrittweise um 0,5 bar. Für die Eingabe von Informationen kann die Steuereinheit mit mindestens einem Eingabegerät, das auch ein Ein- und Ausgabegerät sein kann, verbunden sein.
• Parameter können bei der Installation oder während des Betriebes des Fahrzeuges in die Steuereinheit eingegeben werden.
• Die Erfindung umfasst jede Eingabe, wie mittels eines Bedienteils, eines Computers, Smartphones oder Datenträgers, per kabelgebundener oder drahtloser Übertragung bzw. Datenschnittstelle, automatisch oder manuell ausgeführt. Für einen optimalen Betrieb werden Informationen über ein Bedienteil eingegeben, das in unmittelbarer Nähe von Fahrer positioniert ist.
  Die Erfindung umfasst auch die Kombination verschiedener Eingabemöglichkeiten, beispielsweise mittels eines Bedienteils und eines Computers über eine Datenschnittstelle.
• Das Ein- und/oder Ausgabegerät, beispielsweise ein Bedienteil, kann in das Steuergerät integriert sein.
• Wird ein Bedienteil verwendet, so umfasst es Eingabe- und/oder Ausgabebaugruppen. Die Verwendung eines in der Regel fest in das Fahrzeug eingebauten Bedienteils anstelle von einem ebenfalls einsetzbaren Smartphones, Tablet- oder anderen Computers hat den Vorteil, dass das Bedienteil robust, immer vorhanden, einfach zu bedienen und für die Aufgabe optimiert ist und nicht durch andere Software beeinflusst oder gestört werden kann.
• Die Erfindung umfasst jede Art von Eingabebaugruppen im Bedienteil, wie Schieberegler, Taster, Wipp- und Kippschalter und Touchscreens. Für einen optimalen Betrieb werden einfach und intuitiv zu bedienende Schieberegler und Taster verwendet.
• Die Erfindung umfasst jede Art von Ausgabebaugruppen im Bedienteil, wie Lampen, LEDs, OLEDs, Leuchtsegmentanzeigen und Bildschirme. Für einen optimalen Betrieb werden einfach und intuitiv zu erkennende LED-Anzeigen und für detaillierte Ausgaben ein Bildschirm verwendet. Alle Sensoren sind mit der Steuereinheit verbunden. Somit stehen der Steuereinheit alle von den Sensoren erfassten Sensorwerte für die Ermittlung der Solldruckwerte zur Verfügung.
• Die Steuereinheit kann den Solldruck ständig anpassen oder nur bei Überschreitung von Grenzwerten, insbesondere der von Optimalwertebereichen.
• Weitere Informationen und Parameter werden bei der Installation oder im Betrieb eingegeben. Sie stehen damit der Steuereinheit ebenfalls zur Verfügung. Dazu gehören insbesondere
• - für jedes Rad
  • ◯ der Normaldruck nach Herstellerangaben,
  • ◯ die Optimalwertebereich für die Verformung des Reifens,
  • ◯ der Optimalwertebereich für den Schlupf zwischen Felge und Boden,
  • ◯ der Grenzwert für den maximalen Schlupf zwischen Felge und Reifen,
  • ◯ die maximale Regelabweichung als maximal zulässige Differenz zwischen Soll- und Istdruck für den Reifendruck,
  • ◯ die maximale Einstellzeit als die maximale Zeit für das Erreichen des Solldruckes nach einer Änderung des Solldruckes,
• - der Grenzwert für die maximale Schwingungsamplitude für das Schwingen des Fahrzeuges,
• - die Toleranzen für das Erkennen des erneuten Befahrens einer Strecke.
• Die Parameter können für die gesamte Betriebszeit festgelegt ein oder unter Berücksichtigung von Sensorwerte fortlaufen angepasst werden. Beispielsweise sind die Grenzwerte für die maximale Verformung des Reifens abhängig der Fahrzeuggeschwindigkeit, weil ein Reifen bei hoher Geschwindigkeit weniger stark verformt werden darf als bei langsamer Fahrt. Ebenso sollte beispielsweise die maximale Regelabweichung und die maximale Einstellzeit im Bereich geringen Reifenluftdrucks, beispielsweise unter 1 bar, geringer sein als im Bereich hohen Reifenluftdrucks, beispielsweise über 2 bar. Weiterhin können sich die maximale Regelabweichung und die maximale Einstellzeit gegenseitig beeinflussen, indem sich beispielsweise bei einer großen Regelabweichung die maximale Einstellzeit verringert.
• Im Betrieb ermittelt die Reifendruckregelanlage fortlaufend den optimalen Solldruckes für den Reifendruck mindestens eines Rades. Der Ausgangswert ist der Normaldruck nach Herstellerangaben. Die nachfolgend beschriebenen Steuerungs- und Regelungsverfahren können einzeln oder kombiniert eingesetzt werden.
• Der Solldruck wird erhöht, wenn die Verformung des Reifens größer ist als der Grenzwert für die maximale Verformung. Wird die Verformung beispielsweise wird durch die Sensorwerte des Zustandssensors und des Flankenzustandssensors bestimmt, die als Abstandssensoren ausgeführt sind, so werden die Minimalwerte für den Abstand zwischen Felgenbett und Innenseite der Lauffläche und für den Abstand zwischen Felge oder Felgenrand und Innenseite der Reifenflanke als Grenzwerte für die Verformung festgelegt. Ein Unterschreiten dieser Abstandsminimalwerte zeigt ein Überschreiten der maximalen Reifenverformung an und löst eine Erhöhung des Reifendrucks aus.
• Wird die Verformung durch Biegesensoren bestimmt, so treten anstelle der Werte für die Abstände der Abstandssensoren die Werte für die Biegewinkel entsprechend.
• Der Solldruck wird verringert, wenn der Schlupf zwischen Felge und Boden größer ist als der Maximalwert eines zugehörigen Optimalwertebereiches, und erhöht, wenn der Schlupf zwischen Felge und Boden kleiner ist als der Minimalwert des zugehörigen Optimalwertebereiches.
• Der Solldruck wird erhöht, wenn der Schlupf zwischen Felge und Reifen größer ist als der Grenzwert für den maximalen Schlupf zwischen Felge und Reifen.
• Der Solldruck wird erhöht, wenn das Schwingen des Fahrzeuges einen Grenzwert für die maximale Schwingungsamplitude an mindestens einem Rad überschreitet. Als Schwingungsamplitude wird die Auslenkung der Radachsen erfasst, die als maximale Änderung der Werte der Zustandssensoren an der Auflagefläche der Reifen innerhalb einer Messperiode von beispielsweise 10 Sekunden erfassbar ist. Der Wert des Rades mit der maximalen Auslenkung bestimmt die Schwingungsamplitude des Fahrzeuges.
• Wird die Verformung durch Biegesensoren bestimmt, so treten anstelle der Werte für die Abstände der Abstandssensoren die Werte für die Biegewinkel entsprechend.
• Das Herstellen des Solldrucks Reifendrucks benötigt jeweils Zeit, weil das Luftvolume, das pro Zeiteinheit in den Reifen gedrückt oder aus ihm abgelassen wird, durch physikalische und technische Gegebenheit begrenzt ist. Dadurch wird es im Betrieb der Reifendruckregelanlage zu Situationen kommen, in denen von der Steuereinheit die Überschreitung der maximalen Regelabweichung über eine maximale Einstellzeit hinaus ermittelt wird. Um das bei einem erneuten Befahren der gleichen Strecke innerhalb vorgegebener Toleranzen zu verhindern, wird das folgende Verfahren eingesetzt, bei dem die Steuereinheit
• - fortlaufend die Fahrzeugposition, -geschwindigkeit und -fahrtrichtung als Bewegungsdaten speichert,
• - fortlaufend die Zeit als Einstellzeit ermittelt, die von der Ermittlung eines neuen Solldruckes für den Reifendruck bis zu dessen Erreichen im Reifen vergeht,
• - beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für die maximale Einstellzeit mittels der Bewegungsdaten die gespeicherte Fahrzeugposition ermittelt, von der ab bei einem erneuten Befahren dieser Strecke der Reifendruck vorausschauend anzupassen ist, um ein Überschreiten des Grenzwertes für die maximale Regelabweichung zu vermeiden, und die zu dieser Fahrzeugposition zugehörigen Bewegungsdaten im Speicher markiert und/oder gesondert zusammen mit der Regelabweichung speichert, und
• - bei einem erneuten Befahren einer Strecke, für die markiert und/oder gesondert speicherte Bewegungsdaten vorliegen, ab der gespeicherten Fahrzeugposition den Reifendruck vorausschauend angepasst, um ein Überschreiten des Grenzwertes für die maximale Regelabweichung zu vermeiden, indem die Steuereinheit für jeden Reifen mittels der gespeicherten Regelabweichung einen Solldruck ermittelt und mit diesem Solldruck den mindestens einen Reifendruckregler ansteuert.
• Die Steuereinheit kann Informationen für den Fahrer ermitteln, mittels mindestens einer Ein- und/oder Ausgabeeinheit bereitstellen oder direkt das Fahrzeug beeinflussen. Die Anzeige von Informationen kann
• - denn Gesamtstatus des Systems,
• - den Soll- und Istdruck jedes Rades,
• - das Einhalten, Erreichen oder Überschreiten von Grenzwerten
• - Empfehlungen für eine Anpassung der Fahrtgeschwindigkeit und
• - Empfehlungen für eine Anpassung der Ballastierung mittels
• - Leuchten, beispielsweise durch eine grüne Leuchte für „Status normal“, eine gelbe Leuchte für „Status nahe Grenzwerten“ und einer roten Leuchte für „Status Grenzwerte überschritten!“,
• - mechanischer Anzeigen, beispielsweise Zeigerelementen,
• - alphanumerischer Anzeigen, beispielsweise Leuchtziffern, und/oder
• - grafischer Displays
umfassen.
• Insbesondere kann die Steuereinheit mittels einer Ausgabeeinheit eine Empfehlung für eine Verringerung der Fahrtgeschwindigkeit ausgeben, wenn
• - die Grenzwerte für die maximale Verformung mindestens eines Reifens und/oder
• - der Grenzwerte für den maximalen Schlupf zwischen Felge und Boden mindestens eines Reifens und/oder
• - des Grenzwertes für die maximale Schwingungamplitude und/oder
• - der Grenzwerte für die maximale Regelabweichung und/oder
• - der maximalen Einstellzeit
überschritten werden.
• Weiterhin kann die Steuereinheit mittels einer Ausgabeeinheit eine Empfehlung für eine Erhöhung der Ballastierung ausgeben, wenn der Wert für den Schlupf zwischen Felge und Boden größer ist als der Maximalwert des Bereiches des optimale Schlupfes bei gleichzeitiger maximaler Reifenverformung. Durch die höhere Ballastierung wird der Druck des Reifen auf den Boden erhöht und der Schlupf verringert.
• Weiterhin kann die Steuereinheit mittels einer Ausgabeeinheit eine Empfehlung für eine Verringerung der Ballastierung ausgeben, wenn der Wert für den Schlupf zwischen Felge und Boden kleiner ist als der Minimalwerte des Bereiches des optimale Schlupfes und die Verformung des Reifens gleich oder geringer ist als der minimale Grenzwert des Bereiches der optimalen Verformung. Der geringe Schlupf und die geringe Verformung des Reifens zeigen an, dass zu viel Ballast mit geführt wird.
• Als interaktive Ballastierung wird ein Verfahren wie folgt vorgetragen: Für die Ballastierungsfunktion stellt das System durch eine Kalibrierfahrt ein Optimum der Reifendrücke ein und speichert den Wert für die spätere Berechnung. Die Berechnung der Ballastierungsempfehlung wird nach dem Anbau der Arbeitsgeräte durchgeführt. Hierfür wir erneut eine Einstellungsfahrt durchgeführt und aus dieser eine Differenz des Reifenzustandes ermittelt. Diese Differenz wird im Anschluss für eine Berechnung des notwendigen Ballastierungsgewichtes verwendet. Als optimal ist eine gleichmäßige Veränderung aller Reifen anzusehen. Ist dies nicht der Fall, muss nachballastiert werden. Über die Ausgabeeinheit wird im folgenden Schritt eine Ballastierungsempfehlung ausgegeben.
• Weiterhin kann die Steuereinheit mittels einer Ausgabeeinheit eine Empfehlung für eine Verringerung der Ballastierung ausgeben, wenn der Wert für den Schlupf zwischen Felge und Boden im Bereich des optimale Schlupfes liegt und die Verformung des Reifens geringer ist als der minimale Grenzwert des Bereiches der optimalen Verformung. Hier ist zwar der Schlupf im optimalen Bereich, aber die Verformung ist wiederum gering, was wieder anzeigt, dass zu viel Ballastierung mitgeführt wird.
• Außerdem können die von der Steuereinheit ermittelten Informationen dazu verwendet werden, das Fahrzeug über das Anpassen des Reifendrucks hinaus direkt zu beeinflussen. Beispielsweise kann bei einer Zugmaschinenfahrt mit einem Grubber über einen Acker die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Beeinflussung des Tempomaten angepasst werden, um im Bereich des optimalen Schlupfes zwischen Reifen und Boden zu arbeiten.
• Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Ausführungsbeispiele und der Figuren näher erläutert, ohne auf diese Beispiele beschränkt zu werden. Dabei zeigen:
• 1: eine schematische Darstellung der Reifendruckregelanlage in einer Seitenansicht eines Fahrzeuges,
• 2: eine schematische Darstellung der Reifendruckregelanlage in einer Hinteransicht eines Fahrzeuges,
• 3: eine schematische Darstellung eines nicht verformten Reifens auf einer Felge mit Anstandssensoren,
• 4: eine schematische Darstellung eines eingewölbt verformten Reifens auf einer Felge mit Abstandssensoren,
• 5: eine schematische Darstellung eines seitlich verformten Reifens auf einer Felge mit Abstandssensoren,
• 6: eine schematische Darstellung eine Rades mit einem und eines Rades mit vier Messpunkten für einen Sensor,
• 7: eine schematische Darstellung eines Bedienteils,
• 8: eine schematische Darstellung eines Reifendruckreglers,
• 9: eine schematische Darstellung eines Reifendruckreglers mit einer Steuereinheit,
• 10: eine schematische Darstellung eines Reifendruckreglers mit einer Steuereinheit,
• 11: eine schematische Darstellung eines seitlich verformten Reifens auf einer Felge mit Biegesensor,
• 12: eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Reifenflanke mit Biegesensoren,
• 13: eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Reifenflanke mit Biegesensoren,
• 14: eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Reifenlauffläche mit Biegesensoren,
• 15: eine schematische Darstellung des Bulldozzingeffektes,
• 16: eine schematische Darstellung der Verformung der Flanken eines Reifens und
• 17: eine schematische Darstellung eines Ausschnittes einer Reifenlauffläche mit Biegesensoren.
• Die in 1 dargestellte Reifendruckregelanlage ist in einem Landfahrzeug installiert, hier ein Traktor als Arbeitsmaschine mit luftbereiften Rädern. Die Reifendruckregelanlage umfasst:
• - einen Drucksensor (3) zur Erfassung des Drucks in jedem Reifen (2) des Fahrzeuges (1) als Istdruck und
• - einen Reifendruckregler (4) mit Druckluftversorgung (5) gesteuerten Druckluftventilen (15) als technischem System, dem der Istdruck und ein Solldruck zugeführt sind, zum Erhöhen und Verringern des Reifendruckes in jedem Reifen des Fahrzeuges, um den Druckunterschied zwischen Ist- und Solldruck zu minimieren,
• - Reifenverformungssensoren in Form von Zustandssensoren (7) und Flankenzustandssensoren (19) zur Erfassung der Verformung in jedem Reifen,
• - Reifenschlupfsensoren in Form von Sensoren für die Erfassung der Rotationsgeschwindigkeit bzw. der Umdrehungen pro Zeiteinheit bzw. der Drehzahl (8) der Felge an jedem Rad,
• - einen Positionssensor (10) zur Erfassung der Fahrzeugposition, - geschwindigkeit und -fahrtrichtung in Form eines Satellitennavigationsgerätes und
• - eine Steuereinheit (12), der alle Sensorwerte zugeführt sind.
• In 2 ist dargestellt, dass sich die Zustandssensoren (5) vorteilhaft in der Mitte des Felgenbettes (38) und die Flankezustandssensoren (19) vorteilhalft an den Außenrändern des Felgenbetts (38), am Felgenrand (39), befinden.
• In 3 ist dargestellt, dass der Zustandssensor (5) die Höhe des Reifens erfasst, indem er den Abstand (43) zwischen Felgenbett (38) und der Innenseite der Lauffläche (40) des Reifens erfasst.
  Weiterhin ist dargestellt, dass der Flankenzustandssensor (19) die Neigung der Flanke des Reifens erfasst, indem er den Abstand (42) zwischen Felgenrand (38) und der Innenseite der Flanke (41) des Reifens erfasst.
• In 4 ist dargestellt, dass sich der Abstand (43) zwischen Felgenbett (38) und der Innenseite der Lauffläche (40) des Reifens als Sensorwert des Zustandssensors (5) verringert, wenn sich die Höhe des Reifens infolge einer Verformung einschließlich einer Einwölbung verringert.
• In 5 ist dargestellt, dass sich der Abstand (42) zwischen Felgenrand (38) und der Innenseite der Flanke (41) des Reifens als Sensorwert des Flankenzustandssensors (19) verringert, wenn sich die Flanke (41) des Reifens infolge einer Verformung nach innen neigt.
• In 6 ist dargestellt, dass die Verwendung eines Messpunktes oder mehrerer Sensormesspunkte (45) für die Zustandssensoren (7) und die Flankenzustandssensoren (19) möglich ist.
• 7 zeigt die Frontseite eines beispielhaften Bedienteils (13) als Ein- und Ausgabeeinheit. Gezeigt werden eine Ziffernanzeige (20), ein Schalter (21), eine Druckanzeige für temporäre Änderungen (22), ein Schieberegler (23), eine Druckanzeige für permanente Änderungen (24), Eingabetastenschalter für Druckänderung (25), Anzeigeleuchten Druckänderung (26), Anzeigeleuchten der Situations- beziehungsweise Statusanzeige rot, gelb, grün (27) und ein Ausgabedisplay (28). Die
• 8 zeigt die schematische Darstellung eines Reifendruckreglers (4) nach dem Stand der Technik mit gesteuerten Druckluftventilen (15) und Druckluftversorgung (5), wobei dem Reifendruckregler der Istdruck als Sensorwert (31) und ein Solldruckwert zugeführt werden (32). Der Reifendruckregler steuert die Luftdruckventile (15) an (36), mittels derer man die Druckluft aus der Druckluftversorgung (5) über das Reifenventil (9) in den Reifen (2) lassen oder Luft aus dem Reifen (2) in die Umwelt ablassen kann.
• 9 zeigt die schematische Darstellung einer Reifendruckregleranlage mit einer Steuereinheit (12), einem Reifendruckregler (4) und gesteuerten Druckluftventilen (15) und Druckluftversorgung (5). Der Steuereinheit (12) sind der Istdruck als Sensorwert (31) und mindestens ein weiterer Sensorwert (35) zugeführt.
• 10 zeigt die schematische Darstellung einer Reifendruckreglung mit einer Steuereinheit (12), gesteuerten Druckluftventilen (15) und Druckluftversorgung (5), wobei die Steuereinheit (12) die Funktionen des Reifendruckreglers übernimmt und das Druckluftventil (15) für jedes Rad ansteuert. Der Steuereinheit (12) sind der Istdruck als Sensorwert und mindestens ein weiterer Sensorwert (35) zugeführt. Die Steuereinheit (12) ermittelt unter Verwendung der Sensorwerte und weiterer Parameter einen Solldruck, zu dessen Einstellung im Reifen das Druckluftventil (15) angesteuert wird.
• Dem Stand der Technik entsprechend wird von einer Reifendruckregelanlage ausgegangen, die mindestens einen Drucksensor (3) zur Erfassung des Drucks in mindestens einem Reifen (2) des Fahrzeuges (1) als Istdruck und mindestens einen Reifendruckregler (4) umfasst, wobei der Reifendruckregler (4) mittels der Ansteuerung steuerbarer Druckluftventile (15) zum Erhöhen und Verringern des Reifendruckes in dem mindestens einen Reifen (2) des Fahrzeuges (1) verwendet wird. Der Reifendruckregler (4) ermittelt aus dem zugeführtem Istdruck-Sensorwert und einem vorgegebenen Wert für den Solldruck Steuersignale für die Druckluftventile (15) mit dem Ziel, den Druckunterschied zwischen Ist- und Solldruck zu minimieren, in dem der Reifendruck erhöht oder verringert wird. Um den Druck in einem Reifen (2) zu erhöhen, kann beispielsweise die Luft aus einer Druckluftversorgung (5), üblicherweise ein Kompressor mit oder ohne Druckspeicherbehälter, über ein gesteuertes Druckluftventil (15) in den Reifen gedrückt werden. Um den Druck zu verringern, kann die Luft aus dem Reifen (2) über ein gesteuertes Druckluftventil (15) in die Umwelt abgelassen werden (8).
• Die Vorrichtungen von Reifendruckregler (4), gesteuerten Druckluftventilen (15), Reifenventilen (9) und Druckluftversorgung (5) sowie die Verfahren zu deren Betrieb sind aus dem Stand der Technik bekannt und nicht Gegenstand der Erfindung (8).
• Die Steuereinheit kann Regelfunktionen des Reifendruckreglers (4) übernehmen, insbesondere den Vergleich von Ist- und Solldruck und die Ermittlung von Steueranweisungen für die Druckluftventile (15) (9). Die Steuereinheit kann die Druckluftventile (15) auch direkt ansteuern (10).
• Für die erfindungsgemäße Reifendruckregelanlage wird mindestens ein weiterer Sensor verwendet.
• Mindestens ein weiterer Sensor kann als Reifenverformungssensor verwendet werden, um die Verformung mindestens eines Reifens (2) zu erfassen. Die Verformung kann durch einen Sensor im Reifen (2) und/oder außerhalb des Reifens (2) erfasst werden.
• Der Sensor kann als Zustandssensor (7) für die Erfassung der Höhe es Reifens ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Zustandssensor (7) als Abstandssensor ausgeführt sein, der auf der Felge befestigt ist und den Abstand (43) zwischen Felgenbett (38) und Innenseite der Lauffläche (40) des Reifens (2) erfasst (3).
• Der Sensor kann auch als Flankenzustandssensor (19) für die Erfassung der Neigung der Reifenflanke (41) ausgeführt sein. Beispielsweise kann der Flankenzustandssensor (19) als Abstandssensor ausgeführt sein, der auf der Felge (44), vorzugsweise auf dem Felgenrand (39), befestigt ist und den Abstand (42) zur Innenseite der Reifenflanke (41) erfasst (3).
• Der Sensor kann auch als Biegesensor (47), englisch Flex Sensor, oder als eine Gruppe von Biegesensoren ausgeführt sein, die sich innen an der Oberfläche oder eingebettet im Reifenmaterial der Laufläche und/oder an der oder den Flanken (41) befinden. Der mindestens eine Biegesensor (47) ermöglicht die Erfassung der Form und der Verformung des Reifens (2). Ein Biegesensor (47) an oder in der Lauffläche erfasst insbesondere die Einwölbung des Reifens (2) bei zu geringem Reifendruck. Ein Biegesensor (47) an oder in der Flanke (41) des Reifens erfasst die Verformung durch das Walken des Reifens und die Neigung der Reifenflanke.
• Es kann auch eine Gruppe von Biegesensoren als abgestufter Biegesensor verwendet werden. Dabei werden unterschiedlich lange Biegesensoren (47) in abgestufter Länge, beispielsweise 5, 10, 15, 20 und 25 Zentimeter lang, parallel dicht nebeneinander eingesetzt (12). Jeder Biegesensor (47) liefert nur einen Wert für den Biegewinkel und ist somit wenig aussagefähig für die detaillierte Erfassung der Form des Reifens beziehungsweise dessen Lauffläche oder Flanken. Durch das Zusammenbringen mehrerer Sensoren (47) als abgestuften Biegesensor können mehrere Biegewinkel für eine detaillierte Erfassung der Form des Reifens aufgenommen werden (12).
  Ebenso ist eine versetzte Anordnung von Biegesensoren (47) einsetzbar, die insbesondere für die Erfassung der Form und der Verformung in einer Ausrichtung vorteilhaft ist (13, 14).
  Bei einer weiteren vorteilhaften Anordnung sind die Biegesensoren (47) gitterartig jeweils um 90 Grad versetzt, was insbesondere für die Erfassung der Form der Lauffläche (40) vorteilhaft ist (17).
  Von der Erfindung ist jede Anordnung der Sensoren in einer Gruppe von Biegesensoren (47) umfasst, die eine Erfassung der Form beziehungsweise der Verformung des Reifens (2) ermöglichen.
  Die Biegesensoren werden in und an der Lauffläche vorzugsweise in Rollrichtung oder gitterartig sowie in und an den Flanken (41) vorzugsweise radial zur Radachse angeordnet.
  Durch die die detaillierte Erfassung der Form des Reifens (2) und damit auch der Auflagefläche ist der Bulldozzingeffekt (49) und das Walken der Flanken (50) erfassbar.
• Der Reifen erfährt an der Auflagefläche auf dem Boden die maximale Verformung. Diese maximale Verformung liefert den Sensorwert, der für die Ermittlung des Solldruckes verwendet wird. Wird ein Messpunkt (42) je Sensor (7, 19) verwendet, so wird die maximale Verformung bei jeder Radumdrehung einmal ermittelt (32). Bei großen Rädern kann die dabei zurückgelegte Strecke mehrere Meter betragen (Raddurchmesser d = 2 m, Umfang gleich Strecke u = Pi * d = 6,48 m). Werden mehrere Messpunkte (42) je Sensor (7, 19) verwendet, die um die Achse des Rades herum angeordnet sind, erhöht sich an Anzahl der Erfassungen der maximalen Verformung pro Radumdrehung entsprechend (3).
• Minimal sollten je Rad ein auf dem Felgenbett (38) mittig angeordneter Zustandssensor (7) und ein auf dem äußeren Felgenrand (39) angeordneter Flankenzustandssensor (19) eingesetzt werden.
• Alternativ sollten mindestens ein Biegesensor im der Lauffläche (40) und ein Biegesensor in der Flanke (41) eingesetzt werden.
• Der Einsatz von mehreren Zustandssensoren (7) und Flankenzustandssensoren (19) beziehungsweise Biegesensoren (47) je Rad ist möglich. Es werden dann jeweils die Sensorwerte des Zustandssensors (7) und des Flankenzustandssensors (19) beziehungsweise der Biegesensoren (47) verwendet, die die maximale Verformung anzeigen.
• Von der Erfindung ist jede Erfassung der Verformung von Reifen umfasst. Dazu zählen beispielsweise auch eine Nutzung von Abstandsensoren außerhalb des Reifen (2), eine Erfassung der Verformung durch Sensoren im Material des Reifens (2) und eine Erfassung durch die Bildauswertung eines Bilderfassungssystems wie einer Kamera als Sensor.
• Erfindungsgemäß ist es möglich, die Verformung nur eines oder mehrerer oder aller Reifen (2) zu erfassen. Für einen optimalen Betrieb erfassen Sensoren die Verformung aller Reifen (2).
• Mindestens ein weiterer Sensor kann als Reifenschlupfsensor verwendet werden, um den Schlupf mindestens eines Reifens zu erfassen. Der zu berücksichtigende Schlupf tritt an einem Fahrzeug (1) an zwei Stellen auf: zwischen Felge (34) und Reifen (2) und zwischen Reifen (2) und Boden.
• Erstens ist der Schlupf zwischen Felge (34) und Reifen (2) zu erfassen. Er soll minimal sein und ist im Normalfall, wenn der Reifendruck dem vorgegebenen Normaldruck entspricht und der Reifen (2) fest auf der Felge (34) liegt, gleich Null. Sinkt der Reifendruck, so sinkt auch der Anpressdruck des Reifens (2) auf die Felge (34) und der Reifen (2) kann auf der Felge (34) rutschen, also Schlupf haben. Dieser Schlupf kann durch einen Sensor erfasst werden, der die Relativbewegung zwischen Reifen (2) und Felge (34) erfasst.
  Beispielsweise kann der Sensor ein auf dem Felgenrand (39) befindlicher optischer Bewegungssensor sein, wie er von optischen Computermäusen bekannt, der auf die Reifenflanke (41) ausgerichtet ist.
• Obwohl ein Sensor für die Erfassung des Schlupfes zwischen Felge (34) und Reifen (2) an einem Rad in jedem Anwendungsfall ausreichend sein dürfte, umfasst die Erfindung auch den Einsatz mehrerer Sensoren pro Rad.
• Von der Erfindung ist jede Erfassung des Schlupfes zwischen Felge (34) und Reifen (2) umfasst. Dazu zählen beispielsweise eine Nutzung von optischen und anderen Sensoren in und außerhalb des Reifens (2), eine Erfassung des Schlupfes durch Sensoren im Material des Reifens (2) oder der Felge (34) und eine Erfassung durch die Bildauswertung eines Bilderfassungssystems wie einer Kamera als Sensor.
• Erfindungsgemäß ist es möglich, den Schlupf zwischen Felge (34) und Reifen (2) nur eines oder mehrerer oder aller Räder zu erfassen. Für einen optimalen Betrieb erfassen Sensoren den Schlupf aller Räder.
• Zweitens ist der Schlupf zwischen Reifen (2) und Boden zu erfassen. Er soll einen Optimalwert annehmen. Dieser Optimalwert ist bei einer Fahrt auf festem, griffigem Boden wie einer Straße nahe Null. Für eine Zugmaschine auf weichem Ackerboden unter Einsatz eines Arbeitsgerätes kann der optimale Schlupf beispielsweise 12% betragen, d.h., die Reifenlauffläche legt 12% mehr Weg zurück, als die gefahrene Strecke auf dem Boden lang ist, weil der Reifen über den Boden rutscht und/oder diesen unter der Lauffläche verschiebt.
• Der optimale Schlupf wird nie genau eingehalten werden können, weil die Bodenbedingungen nicht vollkommen homogen sind. Es ist deshalb von einem Optimalwertebereich auszugehen, beispielsweise 11% bis 13%. Er ist abhängig von der Art des Reifen und den Betriebsbedingungen.
• Für eine Erfassung dieses Schlupfes bietet es sich an, die Geschwindigkeit der Fahrzeuges (1) über den Boden und die Geschwindigkeit der Lauffläche des Reifens (2) zu erfassen und daraus die Differenz als Wert für den Schlupf zu ermitteln.
• Die Geschwindigkeit des Fahrzeuges (1) über den Boden kann durch ein Satellitennavigationssystem (10) und/oder ein terrestisches Navigationssystem beispielsweise mittels Tachymetertechnik erfasst werden.
• Die Geschwindigkeit der Lauffläche des Reifens kann ermittelt werden, indem beispielsweise die Rotationsgeschwindigkeit bzw. die Umdrehungen pro Zeiteinheit bzw. die Drehzahl (8) der Felge erfasst und mit dem vorgegebenen Raddurchmesser multipliziert wird. Dabei wird der Schlupf zwischen Felge (34) und Reifen (2) vernachlässigt, weil er durch die Reifendruckregelanlage stets auf einem zu vernachlässigbar geringem Wert gehalten wird.
• Somit kann als Sensor für die Erfassung des Schlupf zwischen Felge (34) beziehungsweise Reifen (2) und Boden kann ein System aus mindestens einem Sensor (8) zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit der Felge (34) des Rades und ein Sensor (10) zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit relativ zum Boden vorhanden sein, wobei der Schlupf durch die Steuereinheit (12) aus den Sensorwerten und dem vorgegebenen Raddurchmesser als Relativgeschwindigkeit zwischen der Geschwindigkeit der Radlauffläche und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt wird.
• Von der Erfindung ist jede Erfassung des Schlupfes zwischen Reifen und Boden umfasst. Dazu zählen beispielsweise eine Nutzung von optischen und anderen Sensoren außerhalb des Reifens (2), eine Erfassung des Schlupfes durch Sensoren im Material des Reifens (2) oder der Felge (34), der Einsatz von Ultraschall-Dopplereffekt-Sensoren und eine Erfassung durch die Bildauswertung eines Bilderfassungssystems wie einer Kamera als Sensor.
  Erfindungsgemäß ist es möglich, den Schlupf zwischen Reifen (2) und Boden nur eines oder mehrerer oder aller Räder zu erfassen. Für einen optimalen Betrieb erfassen Sensoren den Schlupf aller Räder.
• Mindestens ein weiterer oder ein vorhandener Sensor kann als Schwingungssensor verwendet werden, um das Schwingen des Fahrzeuges (1) an dem mindestens einen Rad zu erfassen.
  Ausreichend ist die Ermittlung des Schwingens durch die Auswertung der zeitlichen Änderung der ohnehin erfassten Reifenhöhe durch die Zustandssensoren (7,19) beziehungsweise Biegesensoren (47). Möglich ist auch die Verwendung eines Schwingungssensors, beispielweise eines Beschleunigungssensors.
• Von der Erfindung ist jede Erfassung des Schwingens umfasst. Dazu zählen beispielsweise eine Nutzung von optischen und anderen Sensoren am Fahrzeug sowie innerhalb und außerhalb von Reifen (2) und eine Erfassung durch die Bildauswertung eines Bilderfassungssystems wie einer Kamera als Sensor.
• Erfindungsgemäß ist es möglich, das Schwingen des Fahrzeuges (1) mittels der Sensoren in nur einem oder mehreren oder allen Rädern oder am Fahrzeug (1) zu erfassen. Für einen optimalen Betrieb sollten Sensoren in allen Rädern oder mindestens ein Schwingungssensor direkt am Fahrzeug (1) verwendet werden.
• Mindestens ein weiterer oder ein vorhandener Sensor kann als Positionssensor verwendet werden, um die Fahrzeugposition, - geschwindigkeit und -fahrtrichtung als Bewegungsdaten zu erfassen. Die Bewegungsdaten ermöglichen insbesondere das vorausschauende Anpassen des Solldrucks beim erneuten Befahren einer Strecke. Sie können durch ein Satellitennavigationssystem und/oder ein terrestisches Navigationssystem beispielsweise mittels Tachymetertechnik erfasst werden. Es können auch bereits im Fahrzeug (1) vorhandene Systeme verwendet werden. Von der Erfindung ist jede Erfassung von Bewegungsdaten umfasst.
• Mindestens ein weiterer oder ein vorhandener Sensor kann als Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaftensensor (11) verwendet werden, um Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaften als Sensorwerte zu erfassen. Diese Sensorwerte ermöglichen die weitere Optimierung der Ermittlung des Solldrucks. Sie können
• - die Lufttemperatur,
• - die Reifeninnentemperatur mindestens eines Rades,
• - den Kompressordruck des Reifendruckreglers,
• - Neigungs-, Beschleunigungs- und Giersensorwerte,
• - Bodenbeschaffenheit und -struktur,
• - Zug- und Gewichtsbelastung bei Arbeitsmaschinen durch Arbeitsgeräte wie Pflüge, Eggen, Grubber,
• - Achslasten und
• - Treibstoffverbrauch
umfassen.
• Von der Erfindung ist jede Erfassung von Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaften (11) umfasst.
• Alle erfassten Sensorwerte werden der Steuereinheit (12) zugeführt. Diese ermittelt den Solldruck für ein, mehrere oder alle Räder des Fahrzeuges (1), wobei die Sensorwerte die Ermittlung des Solldrucks für jedes Rad beeinflussen. Der Solldruck wird dem mindestens einen Reifendruckregler (4) zugeführt, der die Anpassung des Reifendrucks bewirkt. Die Steuereinheit (12) kann Funktionen des Reifendruckreglers (4) übernehmen und beispielsweise die Ist- und Solldrucke vergleichen und daraus Steuersignale für die Druckluftventile (15) bereitstellen, um Luft in die Reifen zu leiten oder aus den Reifen abzulassen (8, 9, 10).
• Der Schlupf zwischen Felge und Reifen wird stets minimal gehalten, beispielsweise unter 0,1 Prozent, und kann deshalb vernachlässigt werden. Deshalb können der Schlupf zwischen Reifen und Boden sowie der Schlupf zwischen Felge und Reifen als gleich angenommen und verwendet werden.
• Die Steuereinheit (12) realisiert die folgenden Funktionen.
• Ist der Wert des Schlupfes zwischen Reifen und Boden zu groß, also außerhalb des optimalen Bereiches, wird
• - zuerst der Druck in den Reifen verringert, so lange die Verformung jeden Reifens nicht größer ist als der Grenzwert für die maximal Verformung,
• - danach eine Empfehlung für eine Erhöhung der Ballastierung ausgegeben und
• - zuletzt die Geschwindigkeit des Fahrzeuges per Empfehlung oder Steuerfunktion verringert, wobei die Arbeitsleistung sinkt.
• Ist der Wert des Schlupfes zwischen Reifen und Boden zu gering, also außerhalb des optimalen Bereiches, wird
• - zuerst die Geschwindigkeit der Fahrzeuges per Empfehlung oder Steuerfunktion bis zur optimalen Arbeitsgeschwindigkeit erhöht, wobei die Arbeitsleistung steigt,
• - danach eine Empfehlung für eine Verringerung der Ballastierung ausgegeben und
• - zuletzt der Druck in den Reifen erhöht, so lange die Verformung jeden Reifens nicht kleiner ist als der Grenzwert für die minimale Verformung.
• Liegt der Wert des Schlupf im optimalen Bereiches, aber die Verformung eines Reifens (2) ist kleiner ist als der Grenzwert für die minimale Verformung, wird eine Empfehlung für eine Verringerung der Ballastierung ausgegeben.
• Weil das Ändern der Ballastierung aufwendig ist, werden in der Praxis während des Betriebes, beispielweise dem Pflügen, die Veränderung des Reifeninnendrucks und die Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit die vorrangigen Reaktionen auf einen nicht optimalen Schlupf sein.
• Die Steuereinheit (12) kann Informationen ausgeben. Diese können
• - Angaben über die Reifen (2) wie Druck, Verformung und Schlupf,
• - Angaben über das Fahrzeug (1) wie Bewegungsdaten, Schwingungen und Betriebszustände,
• - Betriebszustands- und Statusinformationen
• - Warnungen bei der Annährung, dem Erreichen und Überschreiben von Grenzwerten,
• - Empfehlungen beispielsweise für eine Anpassung der Fahrzeuggeschwindigkeit und Ballastierung sowie
• - Signale und Steuerbefehle für die Weiterleitung an andere Systeme im Fahrzeug (1), beispielsweise Steuerbefehle an einen Tempomaten für die Anpassung der Geschwindigkeit,
umfassen.
• Für die Ausgabe von Informationen kann die Steuereinheit (12) mit mindestens einem Ausgabegerät, das auch ein Ein- und Ausgabegerät sein kann, verbunden sein.
• Die Erfindung umfasst jede Ausgabe, wie mittels eines Bedienteils (13), eines Computers, Smartphones oder Datenträgers, per kabelgebundener oder drahtloser Übertragung, automatisch ausgegeben oder manuell abgefragt. Für einen optimalen Betrieb werden Informationen über ein Bedienteil (13) ausgegeben, das in unmittelbarer Nähe von Fahrer positioniert ist.
• Die Steuereinheit (12) benötigt für die Ermittlung der Solldrucke außer den Sensorwerten weitere Informationen beziehungsweise Parameter. Diese können
• - Angaben über die Reifen (2) wie Reifendurchmesser, Größe, Abmessungen, Typ, Profil und Grenzwerte für den Reifendruck und für die Verformung,
• - Angaben über das Fahrzeug und deren eventuelle Grenzwerte wie die maximale Fahrtgeschwindigkeit mit und ohne eingesetztem Arbeitsgerät,
• - Angaben über die Betriebsbedingungen wie Straßenfahrt oder Arbeitsfahrt,
umfassen.
• Andere Informationen beziehungsweise Parameter können für Ermittlung der Solldrucke berücksichtigt werden. So kann es möglich sein, dass der Fahrer den Solldruck als Absolutwert vorgegeben kann, wodurch der von der Steuereinheit (12) ermittelte Wert übersteuert wird. Weiterhin kann es möglich sein, dass der Fahrer den von der Steuereinheit (12) ermittelten Sollwert verändern kann, indem er ihn beispielsweise um 0,5 bar erhöht. Für die Eingabe von Informationen kann die Steuereinheit mit mindestens einem Eingabegerät, das auch ein Ein- und Ausgabegerät sein kann, verbunden sein.
• Parameter werden bei der Installation oder während des Betriebes des Fahrzeuges (1) in die Steuereinheit (12) eingegeben.
• Die Erfindung umfasst jede Eingabe, wie mittels eines Bedienteils (13), eines Computers, Smartphones oder Datenträgers, per kabelgebundener oder drahtloser Übertragung bzw. Datenschnittstelle, automatisch oder manuell ausgeführt. Für einen optimalen Betrieb werden Informationen über ein Bedienteil (13) eingegeben, das in unmittelbarer Nähe von Fahrer positioniert ist.
• Die Erfindung umfasst auch die Kombination verschiedener Eingabemöglichkeiten, beispielsweise mittels eines Bedienteils (13) und eines Computers über eine Datenschnittstelle.
• Das Ein- und/oder Ausgabegerät, beispielsweise ein Bedienteil (13), kann in das Steuergerät (12) integriert sein.
• Wird ein Bedienteil (13) verwendet, so umfasst es Eingabe- und/oder Ausgabebaugruppen. Die Verwendung eines in der Regel fest in das Fahrzeug eingebauten Bedienteils (13) anstelle von einem ebenfalls einsetzbaren Smartphones, Tablet- oder anderen Computers hat den Vorteil, dass das Bedienteil (13) robust, immer vorhanden, einfach zu bedienen und für die Aufgabe optimiert ist und nicht durch andere Software beeinflusst oder gestört werden kann.
• Die Erfindung umfasst jede Art von Eingabebaugruppen im Bedienteil (13), wie Schieberegler, Taster, Wipp- und Kippschalter und Touchscreens. Für einen optimalen Betrieb werden einfach und intuitiv zu bedienende Schieberegler und Taster verwendet.
• Die Erfindung umfasst jede Art von Ausgabebaugruppen im Bedienteil (13), wie Lampen, LEDs, OLEDs, Leuchtsegmentanzeigen und Bildschirme. Für einen optimalen Betrieb werden einfach und intuitiv zu erkennende LED-Anzeigen und für detaillierte Ausgaben ein Bildschirm verwendet.
• Alle Sensoren sind mit der Steuereinheit (12) verbunden. Somit stehen der Steuereinheit (12) alle von den Sensoren erfassten Sensorwerte für die Ermittlung der Solldruckwerte zur Verfügung.
• Die Steuereinheit (12) kann den Solldruck ständig anpassen oder nur bei Überschreitung von Grenzwerten, insbesondere der von Optimalwertebereichen.
• Weitere Informationen und Parameter werden bei der Installation oder im Betrieb eingegeben. Sie stehen damit der Steuereinheit (12) ebenfalls zur Verfügung.
• Dazu gehören insbesondere
• - für jedes Rad
  • ◯ der Normaldruck nach Herstellerangaben,
  • ◯ die Optimalwertebereich für die Verformung des Reifens,
  • ◯ der Optimalwertebereich für den Schlupf zwischen Felge und Boden,
  • ◯ der Grenzwert für den maximalen Schlupf zwischen Felge und Reifen,
  • ◯ die maximale Regelabweichung als maximal zulässige Differenz zwischen Soll- und Istdruck für den Reifendruck,
  • ◯ die maximale Einstellzeit als die maximale Zeit für das Erreichen des Solldruckes nach einer Änderung des Solldruckes,
• - der Grenzwert für die maximale Schwingungsamplitude für das Schwingen des Fahrzeuges,
• - die Toleranzen für das Erkennen des erneuten Befahrens einer Strecke.
• Die Parameter können für die gesamte Betriebszeit festgelegt ein oder unter Berücksichtigung von Sensorwerte fortlaufen angepasst werden. Beispielsweise sind die Grenzwerte für die maximale Verformung des Reifens abhängig der Fahrzeuggeschwindigkeit, weil ein Reifen bei hoher Geschwindigkeit weniger stark verformt werden darf als bei langsamer Fahrt. Ebenso sollte beispielsweise die maximale Regelabweichung und die maximale Einstellzeit im Bereich geringen Reifenluftdrucks, beispielsweise unter 1 bar, geringer sein als im Bereich hohen Reifenluftdrucks, beispielsweise über 2 bar. Weiterhin können sich die maximale Regelabweichung und die maximale Einstellzeit gegenseitig beeinflussen, indem sich beispielsweise bei einer großen Regelabweichung die maximale Einstellzeit verringert.
• Im Betrieb ermittelt die Reifendruckregelanlage fortlaufend den optimalen Solldruckes für den Reifendruck mindestens eines Rades. Der Ausgangswert ist der Normaldruck nach Herstellerangaben. Die nachfolgend beschriebenen Steuerungs- und Regelungsverfahren können einzeln oder kombiniert eingesetzt werden.
• Der Solldruck wird erhöht, wenn die Verformung des Reifens größer ist als der Grenzwert für die maximale Verformung. Wird die Verformung beispielsweise wird durch die Sensorwerte des Zustandssensors und des Flankenzustandssensors bestimmt, die als Abstandssensoren ausgeführt sind, so werden die Minimalwerte für den Abstand zwischen Felgenbett und Innenseite der Lauffläche und für den Abstand zwischen Felge oder Felgenrand und Innenseite der Reifenflanke als Grenzwerte für die Verformung festgelegt. Ein Unterschreiten dieser Abstandsminimalwerte zeigt ein Überschreiten der maximalen Reifenverformung an und löst eine Erhöhung des Reifendrucks aus.
• Der Solldruck wird verringert, wenn der Schlupf zwischen Felge und Boden größer ist als der Maximalwert eines zugehörigen Optimalwertebereiches, und erhöht, wenn der Schlupf zwischen Felge und Boden kleiner ist als der Minimalwert des zugehörigen Optimalwertebereiches.
• Der Solldruck wird erhöht, wenn der Schlupf zwischen Felge und Reifen größer ist als der Grenzwert für den maximalen Schlupf zwischen Felge und Reifen.
• Der Solldruck wird erhöht, wenn das Schwingen des Fahrzeuges einen Grenzwert für die maximale Schwingungsamplitude an mindestens einem Rad überschreitet. Als Schwingungsamplitude wird die Auslenkung der Radachsen erfasst, die als maximale Änderung der Werte der Zustandssensoren an der Auflagefläche der Reifen innerhalb einer Messperiode von beispielsweise 10 Sekunden erfassbar ist. Der Wert des Rades mit der maximalen Auslenkung bestimmt die Schwingungsamplitude des Fahrzeuges.
• Das Herstellen des Solldrucks Reifendrucks benötigt jeweils Zeit, weil das Luftvolume, das pro Zeiteinheit in den Reifen gedrückt oder aus ihm abgelassen wird, durch physikalische und technische Gegebenheit begrenzt ist. Dadurch wird es im Betrieb der Reifendruckregelanlage zu Situationen kommen, in denen von der Steuereinheit die Überschreitung der maximalen Regelabweichung über eine maximale Einstellzeit hinaus ermittelt wird. Um das bei einem erneuten Befahren der gleichen Strecke innerhalb vorgegebener Toleranzen zu verhindern, wird das folgende Verfahren eingesetzt, bei dem die Steuereinheit (12):
• - fortlaufend die Fahrzeugposition, -geschwindigkeit und -fahrtrichtung als Bewegungsdaten speichert,
• - fortlaufend die Zeit als Einstellzeit ermittelt, die von der Ermittlung eines neuen Solldruckes für den Reifendruck bis zu dessen Erreichen im Reifen vergeht,
• - beim Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes für die maximale Einstellzeit mittels der Bewegungsdaten die gespeicherte Fahrzeugposition ermittelt, von der ab bei einem erneuten Befahren dieser Strecke der Reifendruck vorausschauend anzupassen ist, um ein Überschreiten des Grenzwertes für die maximale Regelabweichung zu vermeiden, und die zu dieser Fahrzeugposition zugehörigen Bewegungsdaten im Speicher markiert und/oder gesondert zusammen mit der Regelabweichung speichert, und
• - bei einem erneuten Befahren einer Strecke, für die markiert und/oder gesondert speicherte Bewegungsdaten vorliegen, ab der gespeicherten Fahrzeugposition den Reifendruck vorausschauend angepasst, um ein Überschreiten des Grenzwertes für die maximale Regelabweichung zu vermeiden, indem die Steuereinheit für jeden Reifen mittels der gespeicherten Regelabweichung einen Solldruck ermittelt und mit diesem Solldruck den mindestens einen Reifendruckregler ansteuert.
• Die Steuereinheit (12) kann Informationen für den Fahrer ermitteln, mittels mindestens einer Ein- und/oder Ausgabeeinheit bereitstellen oder direkt das Fahrzeug beeinflussen. Die Anzeige von Informationen kann
• - denn Gesamtstatus des Systems,
• - den Soll- und Istdruck jedes Rades,
• - das Einhalten, Erreichen oder Überschreiten von Grenzwerten
• - Empfehlungen für eine Anpassung der Fahrtgeschwindigkeit und
• - Empfehlungen für eine Anpassung der Ballastierung mittels
• - Leuchten, beispielsweise durch eine grüne Leuchte für „Status normal“, eine gelbe Leuchte für „Status nahe Grenzwerten“ und einer roten Leuchte für „Status Grenzwerte überschritten!“,
• - mechanischer Anzeigen, beispielsweise Zeigerelementen,
• - alphanumerischer Anzeigen, beispielsweise Leuchtziffern, und/oder
• - grafischer Displays

umfassen.
• Insbesondere kann die Steuereinheit mittels einer Ausgabeeinheit eine Empfehlung für eine Verringerung der Fahrtgeschwindigkeit ausgeben, wenn
• - die Grenzwerte für die maximale Verformung mindestens eines Reifens und/oder
• - der Grenzwerte für den maximalen Schlupf zwischen Felge und Boden mindestens eines Reifens und/oder
• - des Grenzwertes für die maximale Schwingungamplitude und/oder
• - der Grenzwerte für die maximale Regelabweichung und/oder
• - der maximalen Einstellzeit überschritten werden.
• Weiterhin kann die Steuereinheit (12) mittels einer Ausgabeeinheit eine Empfehlung für eine Erhöhung der Ballastierung ausgeben, wenn der Wert für den Schlupf zwischen Felge und Boden größer ist als der Maximalwert des Bereiches des optimale Schlupfes bei gleichzeitiger maximaler Reifenverformung. Durch die höhere Ballastierung wird der Druck des Reifen auf den Boden erhöht und der Schlupf verringert.
• Weiterhin kann die Steuereinheit (12) mittels einer Ausgabeeinheit eine Empfehlung für eine Verringerung der Ballastierung ausgeben, wenn der Wert für den Schlupf zwischen Felge und Boden kleiner ist als der Minimalwerte des Bereiches des optimale Schlupfes und die Verformung des Reifens gleich oder geringer ist als der minimale Grenzwert des Bereiches der optimalen Verformung. Der geringe Schlupf und die geringe Verformung des Reifens zeigen an, dass zu viel Ballast mit geführt wird.
• Weiterhin kann die Steuereinheit (12) mittels einer Ausgabeeinheit eine Empfehlung für eine Verringerung der Ballastierung ausgeben, wenn der Wert für den Schlupf zwischen Felge und Boden im Bereich des optimale Schlupfes liegt und die Verformung des Reifens geringer ist als der minimale Grenzwert des Bereiches der optimalen Verformung. Hier ist zwar der Schlupf im optimalen Bereich, aber die Verformung ist wiederum gering, was wieder anzeigt, dass zu viel Ballastierung mitgeführt wird.
• Außerdem können die von der Steuereinheit ermittelten Informationen dazu verwendet werden, das Fahrzeug über das Anpassen des Reifendrucks hinaus direkt zu beeinflussen. Beispielsweise kann bei einer Zugmaschinenfahrt mit einem Grubber über einen Acker die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Beeinflussung des Tempomaten angepasst werden, um im Bereich des optimalen Schlupfes zwischen Reifen und Boden zu arbeiten
• Ausführungsbeispiel 1:
• Grubbern in der Ebene
• Das Beispiel betrachtet exemplarisch ein Rad. In der Praxis werden alle Räder gleichzeitig und unabhängig voneinander geregelt.
• Der Fahrer kommt mit seinem Traktor-Grubber-Gespann auf einem Feldweg zu einem Feld.
• Sensorwerte:
• • Drucksensor im Reifen: 1,2 bar
• • Geschwindigkeit über dem Boden mittels GPS-Empfänger: 20 km/h
• • Zustandssensor: Abstand 48 cm
• • Zustandsflankensensor: Abstand 45 cm
• • Radgeschwindigkeit mittels Drehzahlsensor an der Felge: 20 km/h Parameter:
  • • Arbeitsgeschwindigkeit Fahren Feldweg: 20 km/h
  • • optimaler Bereich Zustandssensor bei 20km/h: 35-50 cm
  • • optimaler Bereich Flankenzustandssensor bei 20 km/h: 35-55 cm
  • • optimaler Bereich Schlupf Felge-Boden bei 20 km/h: 0-1 %
  • • maximaler Schlupf Felge-Reifen: 0,1 %
  • • Solldruckanpassung: nur beim Überschreiten eines Grenzwertes
• Von der Steuereinheit ermittelte Werte:
• • Schlupf Felge-Boden: 0 %
• • Schlupf Felge-Reifen: 0 %
• • Schwingung (aus Zustandssensorwerten ermittelt): keine
• • Grenzwertüberschreitung
  • ◯ Schlupf Felge-Boden: nein
  • ◯ Schlupf Felge-Reifen: nein
  • ◯ Schwingungen: nein
  • ◯ Verformung Reifen: nein
• Steuereinheit: Keine Änderungen erforderlich.
• Der Traktor fährt auf das Feld, verringert die Geschwindigkeit und fängt an zu grubbern.
• Sensorwerte:
• • Drucksensor im Reifen: 1,2 bar
• • Geschwindigkeit über dem Boden mittels GPS-Empfänger: 9 km/h
• • Zustandssensor: Abstand 48 cm
• • Zustandsflankensensor: Abstand 45 cm
• • Radgeschwindigkeit mittels Drehzahlsensor an der Felge: 11 km/h Parameter:
  • • Arbeitsgeschwindigkeit Gubbern: 11 km/h
  • • optimaler Bereich Zustandssensor bei 11km/h: 22-45 cm
  • • optimaler Bereich Flankenzustandssensor bei 11 km/h: 25-42 cm
  • • optimaler Bereich Schlupf Felge-Boden bei 11 km/h: 11,5 - 12,5%
  • • maximaler Schlupf Felge-Reifen: 0,1 %
  • • Solldruckanpassung: nur beim Überschreiten eines Grenzwertes Von der Steuereinheit ermittelte Werte:
  • • Schlupf Felge-Boden: 18 %
  • • Schlupf Felge-Reifen: 0 %
  • • Schwingung (aus Zustandssensorwerten ermittelt): keine
  • • Grenzwertüberschreitung
    • ◯ Schlupf Felge-Boden: ja
    • ◯ Schlupf Felge-Reifen: nein
    • ◯ Schwingungen: nein
    • ◯ Verformung Reifen: nein
  • • Schwingung (aus Zustandssensorwerten ermittelt): keine
• Nach einigen Minuten ist die Anpassung des Solldrucks an die aktuellen Bedingungen beendet.
• Sensorwerte:
• • Drucksensor im Reifen: 0,7 bar
• • Geschwindigkeit über dem Boden mittels GPS-Empfänger: 9,7 km/h
• • Zustandssensor: Abstand 41 cm
• • Zustandsflankensensor: Abstand 38 cm
• • Radgeschwindigkeit mittels Drehzahlsensor an der Felge: 11 km/h Parameter:
  • • Arbeitsgeschwindigkeit Gubbern: 11 km/h
  • • optimaler Bereich Zustandssensor bei 11km/h: 22-45 cm
  • • optimaler Bereich Flankenzustandssensor bei 11 km/h: 25-42 cm
  • • optimaler Bereich Schlupf Felge-Boden bei 11 km/h: 11,5 - 12,5%
  • • maximaler Schlupf Felge-Reifen: 0,1 %
  • • Solldruckanpassung: nur beim Überschreiten eines Grenzwertes Von der Steuereinheit ermittelte Werte:
  • • Schlupf Felge-Boden: 11,8 %
  • • Schlupf Felge-Reifen: 0 %
  • • Schwingung (aus Zustandssensorwerten ermittelt): keine
  • • Grenzwertüberschreitung
    • ◯ Schlupf Felge-Boden: nein
    • ◯ Schlupf Felge-Reifen: nein
    • ◯ Schwingungen: nein
    • ◯ Verformung Reifen: nein
• Steuereinheit: keine Änderungen.
• Ausführungsbeispiel 2:
• Grubbern in einer feuchten Senke (Fortsetzung Ausführungsbeispiel 1)
• Der Traktor fährt in eine feuchte Senke. Der Schlupf der Räder steigt, an.
• Sensorwerte:
• • Drucksensor im Reifen: 0,7 bar
• • Geschwindigkeit über dem Boden mittels GPS-Empfänger: 7 km/h
• • Zustandssensor: Abstand 41 cm
• • Zustandsflankensensor: Abstand 38 cm
• • Radgeschwindigkeit mittels Drehzahlsensor an der Felge: 11 km/h Parameter:
  • • Arbeitsgeschwindigkeit Gubbern: 11 km/h
  • • optimaler Bereich Zustandssensor bei 11km/h: 22-45 cm
  • • optimaler Bereich Flankenzustandssensor bei 11 km/h: 25-42 cm
  • • optimaler Bereich Schlupf Felge-Boden bei 11 km/h: 11,5 - 12,5%
  • • maximaler Schlupf Felge-Reifen: 0,1 %
  • • Solldruckanpassung: nur beim Überschreiten eines Grenzwertes Von der Steuereinheit ermittelte Werte:
  • • Schlupf Felge-Boden: 36 %
  • • Schlupf Felge-Reifen: 0 %
  • • Schwingung (aus Zustandssensorwerten ermittelt): keine
  • • Grenzwertüberschreitung
    • ◯ Schlupf Felge-Boden: ja
    • ◯ Schlupf Felge-Reifen: nein
    • ◯ Schwingungen: nein
    • ◯ Verformung Reifen: nein
• Steuereinheit: Der Solldruck wird langsam verringert, bis alle Grenzwerte eingehalten werden. Durch die Ansteuerung der Luftdruckventile wird Luft aus dem Reifen abgelassen.
  Bei 0,5 bar wird jedoch der Grenzwert des Zustandssensors für die maximale Verformung erreicht.
• Sensorwerte:
• • Drucksensor im Reifen: 0,5 bar
• • Geschwindigkeit über dem Boden mittels GPS-Empfänger: 9 km/h
• • Zustandssensor: Abstand 21 cm
• • Zustandsflankensensor: Abstand 28 cm
• • Radgeschwindigkeit mittels Drehzahlsensor an der Felge: 11 km/h Parameter:
  • • Arbeitsgeschwindigkeit Gubbern: 11 km/h
  • • optimaler Bereich Zustandssensor bei 11km/h: 22-45 cm
  • • optimaler Bereich Flankenzustandssensor bei 11 km/h: 25-42 cm
  • • optimaler Bereich Schlupf Felge-Boden bei 11 km/h: 11,5 - 12,5%
  • • maximaler Schlupf Felge-Reifen: 0,1 %
  • • Solldruckanpassung: nur beim Überschreiten eines Grenzwertes Von der Steuereinheit ermittelte Werte:
  • • Schlupf Felge-Boden: 18 %
  • • Schlupf Felge-Reifen: 0 %
  • • Schwingung (aus Zustandssensorwerten ermittelt): keine
  • • Grenzwertüberschreitung
    • ◯ Schlupf Felge-Boden: ja
    • ◯ Schlupf Felge-Reifen: nein
    • ◯ Schwingungen: nein
    • ◯ Verformung Reifen: ja
• Steuereinheit: Der Solldruck wird erhöht, bis der Grenzwert für die maximale Verformung nicht mehr überschritten wird. Das ist notwendig, um Schäden am Rad zu vermeiden.
• Sensorwerte:
• • Drucksensor im Reifen: 0,6 bar
• • Geschwindigkeit über dem Boden mittels GPS-Empfänger: 8,7 km/h
• • Zustandssensor: Abstand 23 cm
• • Zustandsflankensensor: Abstand 28 cm
• • Radgeschwindigkeit mittels Drehzahlsensor an der Felge: 11 km/h Parameter:
  • • Arbeitsgeschwindigkeit Gubbern: 11 km/h
  • • optimaler Bereich Zustandssensor bei 11km/h: 22-45 cm
  • • optimaler Bereich Flankenzustandssensor bei 11 km/h: 25-42 cm
  • • optimaler Bereich Schlupf Felge-Boden bei 11 km/h: 11,5 - 12,5%
  • • maximaler Schlupf Felge-Reifen: 0,1 %
  • • Solldruckanpassung: nur beim Überschreiten eines Grenzwertes Von der Steuereinheit ermittelte Werte:
  • • Schlupf Felge-Boden: 21 %
  • • Schlupf Felge-Reifen: 0 %
  • • Schwingung (aus Zustandssensorwerten ermittelt): keine
  • • Grenzwertüberschreitung
    • o Schlupf Felge-Boden: ja
    • o Schlupf Felge-Reifen: nein
    • o Schwingungen: nein
    • o Verformung Reifen: nein
• Steuereinheit: Dem Fahrer wird über das Bedienteil (13) angezeigt, dass Grenzwerte dauerhaft überschritten werden und folglich ein optimaler Betrieb nicht möglich ist.
• Ausführungsbeispiel 3
• Der Traktor verlässt das Feld und fährt auf einer Straße mit höherer Geschwindigkeit.
• Sensorwerte:
• • Drucksensor im Reifen: 0,6 bar
• • Geschwindigkeit über dem Boden mittels GPS-Empfänger: 30 km/h
• • Zustandssensor: Abstand 23 cm
• • Zustandsflankensensor: Abstand 28 cm
• • Radgeschwindigkeit mittels Drehzahlsensor an der Felge: 30 km/h Parameter:
  • • Arbeitsgeschwindigkeit Gubbern: 11 km/h
  • • optimaler Bereich Zustandssensor bei 20km/h: 35-50 cm
  • • optimaler Bereich Flankenzustandssensor bei 20 km/h: 35-55 cm
  • • optimaler Bereich Schlupf Felge-Boden bei 11 km/h: 0-1 %
  • • maximaler Schlupf Felge-Reifen: 0,1 %
  • • maximale Schwingungsamplitude: 3 cm
  • • Solldruckanpassung: nur beim Überschreiten eines Grenzwertes Von der Steuereinheit ermittelte Werte:
    • • Schlupf Felge-Boden: 0 %
    • • Schlupf Felge-Reifen: 0 %
    • • Schwingung (aus Zustandssensorwerten ermittelt): 8 cm
    • • Grenzwertüberschreitung
      • ◯ Schlupf Felge-Boden: nein
      • ◯ Schlupf Felge-Reifen: nein
      • ◯ Schwingungen: ja
      • ◯ Verformung Reifen: nein
• Steuereinheit: Der Solldruck wird erhöht, bis der Grenzwert für die maximale Schwingungsamplitude nicht mehr überschritten wird.
• Sensorwerte:
• • Drucksensor im Reifen: 1,6 bar
• • Geschwindigkeit über dem Boden mittels GPS-Empfänger: 30 km/h
• • Zustandssensor: Abstand 49 cm
• • Zustandsflankensensor: Abstand 46 cm
• • Radgeschwindigkeit mittels Drehzahlsensor an der Felge: 30 km/h Parameter:
  • • Arbeitsgeschwindigkeit Straßenfahrt: 30 km/h
  • • optimaler Bereich Zustandssensor bei 30km/h: 35-50 cm
  • • optimaler Bereich Flankenzustandssensor bei 30 km/h: 35-55 cm
  • • optimaler Bereich Schlupf Felge-Boden bei 30 km/h: 0-1 %
  • • maximaler Schlupf Felge-Reifen: 0,1 %
  • • maximale Schwingungsamplitude: 3 cm
  • • Solldruckanpassung: nur beim Überschreiten eines Grenzwertes Von der Steuereinheit ermittelte Werte:
  • • Schlupf Felge-Boden: 0 %
  • • Schlupf Felge-Reifen: 0 %
  • • Schwingung (aus Zustandssensorwerten ermittelt): 2 cm
  • • Grenzwertüberschreitung
    • ◯ Schlupf Felge-Boden: nein
    • ◯ Schlupf Felge-Reifen: nein
    • ◯ Schwingungen: nein
    • ◯ Verformung Reifen: nein
• Steuereinheit: Keine Änderungen erforderlich.
• Alle in der Beschreibung, den Ausführungsbeispielen und den nachfolgenden Ansprüchen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
• Bezugszeichenliste

1 -

Arbeitsmaschine/Fahrzeug

2 -

Reifen

3 -

Drucksensor

4 -

Reifendruckregler

5 -

Druckluftversorgung

7 -

Zustandssensor

8 -

Sensor Drehzahl der Felge

9 -

Reifenventil

10 -

Satellitennavigationsgerät

11 -

weitere Sensoren für Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaften

12 -

Steuereinheit

13 -

Ein- und/oder Ausgabeeinheit

15 -

Druckluftventil

19 -

Flankenzustandssensor

20 -

Ziffernanzeige

21 -

Schalter

22 -

Druckanzeige

23 -

Schieberegler

24 -

Druckanzeige

25 -

Eingabetastenschalter

26 -

Anzeigeleuchten Druckänderung

27 -

Anzeigeleuchten Situationsanzeige (rot, gelb, grün)

28 -

Ausgabedisplay

31 -

Zuführung Drucksensorwert als Istwert

32 -

Zuführung Sollwert

33 -

Druckluftleitung

34 -

Felge

35 -

Zuführung von Sensorwerten

36 -

Steuerleitungen für Druckluftventile

38 -

Felgenbett

39 -

Felgenrand

40 -

Innenseite Lauffläche

41 -

Reifenflanke

42 -

Messung Neigung Reifenflanke

43 -

Messung Höhe Reifen

45 -

Messpunkte

46 -

Reifenflanke der Fahrzeuginnenseite

47 -

Biegesensor

48 -

Biegewinkel

49 -

Bulldozzingeffekt

50 -

Walken der Flanken

51 -

Fahrtrichtung

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102004029736 A1 [0004]
• DE 4232240 A1 [0006]
• DE 10237699 A1 [0007]
• DE 19941962 C2 [0008]
• DE 102009017572 A1 [0009]
• DE 102009051403 A1 [0010]
• DE 102009011284 A1 [0011]
• DE 102007047234 A1 [0014]
• DE 102004032730 A1 [0015]
• DE 202010008453 U1 [0017]
• DE 202011000352 U1 [0017]
• DE 202011051737 U1 [0017]

Claims (6)

1. Reifendruckregelanlage für Landfahrzeuge mit luftbereiften Rädern, die • mindestens einen Drucksensor (3) zur Erfassung des Drucks in mindestens einem Reifen (2) des Fahrzeuges (1) als Istdruck und • mindestens einen Reifendruckregler (4) als technisches System, dem der Istdruck und ein Solldruck zugeführt sind, zum Erhöhen und Verringern des Reifendruckes in dem Reifen (2) des Fahrzeuges (1), wobei der Reifendruckregler (4) mittels mindestens eines gesteuerten Druckluftventils (15) den Druckunterschied zwischen Ist- und Solldruck minimiert, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass • mindestens ein weiterer Sensor zur Erfassung von Sensorwerten vorhanden ist, nämlich • mindestens ein Reifenverformungssensor (7, 19) zur Erfassung der Verformung des Reifens (2) als Sensorwert und/oder • mindestens ein Reifenschlupfsensor (8) zur Erfassung des Schlupfes des Rades als Sensorwert und/oder • mindestens ein Schwingungssensor (11) zur Erfassung des Schwingens des Fahrzeuges als Sensorwert und/oder • mindestens ein Positionssensor (10) zur Erfassung der Fahrzeugposition, -geschwindigkeit und -fahrtrichtung als Bewegungsdaten-Sensorwerte und/oder • mindestens ein Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaftensensor (11) zur Erfassung von Umgebungs- und Fahrzeugeigenschaften als Sensorwerte, und • mindestens eine Steuereinheit (12) vorhanden ist, der die Sensorwerte zugeführt sind und mittels welcher für den Reifen ein bestimmter Luftdruck als Solldruck ermittelbar ist, der dem Reifendruckregler (4) zugeführt ist.
2. Reifendruckregelanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Steuereinheit (12) die Regel- und Steuerfunktionen des Reifendruckreglers (4) integriert sind.
3. Reifendruckregelanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (12) • mit mindestens einem Ein- und / oder Ausgabegerät (13) verbunden ist und mittels dessen Informationen von der Steuereinheit (12) ausgebbar und / oder Parameter in die Steuereinheit (12) eingebbar sind und / oder • mit mindestens einem Fahrzeugteil, das kein Reifendruckregler ist, verbunden ist und dieses Fahrzeugteil in seiner Funktion beeinflussen kann, wobei dieses Fahrzeugteil ein Tempomat sein kann.
4. Reifendruckregelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Reifenzverformungssensor (7, 19) für die Erfassung des Verformung des Reifens (2) mindestens eines Rades • mindestens ein Zustandssensor (7) im Reifen des Rades vorhanden ist, durch den die Höhe (43) des Reifens (2) als Sensorwert erfassbar ist, und/oder • mindestens ein Flankenzustandssensor (19) im Reifen des Rades vorhanden ist, durch den die Neigung (42) der Reifenflanke (41) als Sensorwert erfassbar ist, und/oder • mindestens ein Biegesensor oder eine Gruppe von Biegesensoren vorhanden ist, durch welchen beziehungsweise welche die Verformung der Lauffläche oder der Reifenflanke erfassbar ist.
5. Reifendruckregelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Reifenschlupfsensor für die Erfassung • des Schlupfes zwischen Felge und Reifen mindestens ein Sensor an mindestens einem Rad zur Erfassung der Relativbewegung zwischen Reifen (2) und Felge (34) vorhanden ist, und / oder • des Schlupfes zwischen Felge (34) und Boden an mindestens einem Rad ein System aus mindestens einem Sensor (8) zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit der Felge (34) des Rades und ein Sensor (10) zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit relativ zum Boden vorhanden ist, wobei der Schlupf durch die Steuereinheit (12) aus den Sensorwerten und dem vorgegebenen Raddurchmesser als Relativgeschwindigkeit zwischen der Geschwindigkeit der Radlauffläche und der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelbar ist.
6. Reifendruckregelanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Erfassung der Fahrzeugposition, -geschwindigkeit und -fahrtrichtung als Bewegungsdaten als weiterer Sensor • ein Satellitennavigationsempfänger (1) und/oder • ein terrestisches Navigationssystem vorhanden ist.

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