СИСТЕМА РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ ШИНЫ ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА И СПОСОБ, СООТВЕТСТВУЮЩИЙ ТАКОЙ СИСТЕМЕ
SYSTEM FOR CONTROLLING INFLATION PRESSURE OF TIRES OF VEHICLES AND METHOD FOR THIS SYSTEM

[001] Настоящее изобретение относится к системе регулирования давления шины для транспортных средств, предназначенных для передвижения по различным типам поверхности, например, транспортных средств, применяемых в сельском хозяйстве, лесном хозяйстве или строительстве. Настоящее изобретение также относится к способу определения уставки для устройства регулирования давления шины. Нижеследующее описание приведено, в частности, применительно к сельскохозяйственному транспортному средству, однако настоящее изобретение применимо к любым транспортным средствам, оснащенным шинами.
[002] Задача системы регулирования давления шины заключается в улучшении характеристик транспортных средств в зависимости от характеристик поверхности, по которой они передвигаются и которая называется «ходовая поверхность». Оптимальные характеристики могут отличаться в зависимости от меняющейся в реальном времени требуемой пользователю характеристики, например, потребления энергии, тяговой мощности, отсутствия воздействия на ходовую поверхность, скорости транспортного средства и его динамических характеристик.
[003] Под сельскохозяйственным транспортным средством понимается любая оснащенная двигателем машина, применяемая в сельскохозяйственных работах, например, в том числе, трактор, сеялка, уборочный комбайн, разбрасыватель, силосоуорочный комбайн, опрыскивающая машина, а также любые сборки этой машины с каким-либо инструментом, например, в том числе, с вилами, почвоуплотнителем, косой, балансирным плугом, плугом, бороной, дисковым культиватором, разбросной сеялкой, поверхностным рыхлителем почвы, кустоподъемником, сеялкой или прицепным инструментом, при условии, что упомянутое транспортное средство оснащено по меньшей мере одной шиной.
[004] Давление в шинах транспортного средства оказывает влияние, в частности, на его характеристики в отношении тяговой мощности, сцепления, устойчивости и энергопотребления.
[005] Так, например, размер пятна контакта шины и, следовательно, количество блоков протектора, контактирующих с дорожной поверхностью, зависит от давления и оказывает влияние на тяговые характеристики транспортного средства.
[006] Давление влияет также на жесткость шины и, следовательно, на динамические характеристики транспортного средства и, таким образом, на его устойчивость.
[007] Жесткость шины зависит от следующих конструктивных параметров шины:
- числа слоев арматуры каркаса и арматуры короны, а также механических свойств составляющих их материалов,
- объемных долей и механических характеристик эластомерных материалов, образующих протектор и другие части шины;
- характеристик протектора, объемной доли пустот, формы и расположения блоков протектора и прочих параметров.
[008] Зависимость жесткости шины от давления может быть уствновлена для определенных транспортных средств. Эти характеристики также применяют для выявления и устранения проблем, связанных с динамическим резонансом транспортных средств.
[009] Упомянутое давление влияет также на сопротивление качению шины, которое тем больше, чем больше ее деформация во время движения. Сопротивление качению является параметром, влияющим на потребление топлива транспортным средством.
[010] Кроме того, для определенной ходовой поверхности и в определенном интервале давлений, чем больше жесткость шины, тем меньше ее сопротивление качению. Тем не менее, такой характер зависимости сохраняется только до тех пор, пока усилие контакта между дорожной поверхностью и шиной позволяет передавать крутящий момент, необходимый транспортному средству для поступательного движения. Максимальное усилие контакта зависит от размера пятна контакта, от контактного давления и от коэффициента трения контактирующих материалов. Если крутящее усилие транспортного средства превышает максимальное усилие контакта, то шина будет скользить, и будет иметь место соответствующая потеря энергии за счет трения. Таким образом, существует некоторая зона давления, выше которой сопротивление качению увеличивается с возрастанием давления в шине.
[011] Кроме того, в рыхлых грунтах вследствие их деформации под действием шины происходит потеря энергии, называемая «сопротивление грунта поступательному движению». Чем выше давление в шине, тем выше локальное давление в пятне контакта и тем больше сопротивление грунта поступательному движению. Под рыхлым грунтом понимается грунт, деформация которого при прохождении по нему шины имеет порядок, сопоставимый с прогибом шины транспортного средства, представляющим собой максимальную радиальную деформацию шины транспортного средства, выраженную в единицах длины. Сельскохозяйственные транспортные средства по определению отчасти работают на рыхлом грунте.
[012] Таким образом, в зависимости от этих трех составляющих результирующего сопротивления поступательному движению - сопротивления качению, сопротивления грунта поступательному движению и скольжения, - существует оптимальное значение давления в шине, которое позволяет свести к минимуму энергопотребление транспортного средства в зависимости от характеристик грунта (сцепления, жесткости, температуры) и характеристик шины (сцепления и жесткости).
[013] С другой стороны, исходя, в частности, из экономических соображений, связанных со стоимостью трудозатрат, с вложениями капитала в денежной форме в машину в сравнении с энергетической стоимостью, а также с юридическими данными о времени работы в неделю, либо из других соображений пользователю транспортного средства может понадобиться оптимизировать эксплуатационные показатели этого транспортного средства не в отношении энергопотребления, а в отношении какого-либо критерия, связывающего энергопотребление с продолжительностью выполнения задачи. В этом случае оптимальная скорость транспортного средства будет определяться посредством вычислений, включающих в себя, в том числе, параметры шины.
[014] Кроме того, свойства ходовой поверхности меняются под влиянием приложенного давления. Локальная плотность ходовой поверхности увеличивается под действием давления в шине, вследствие чего грунт становится менее рыхлым, менее проницаемым и, следовательно, менее пригодным для определенных сельскохозяйственных работ, в частности вспашки, а также менее пригодным для роста растений. Это хорошо известное явление зазывается «уплотнением грунта». Во избежание отрицательных последствий такого уплотнения необходимо ограничивать давление в шине в зависимости от типа выполняемых работ и, следовательно, применяемого инструмента.
[015] Для обеспечения более эффективной работы сельскохозяйственных или лесохозяйственных транспортных средств их оснащают системами регулирования давления шин, с помощью которых пользователь, находясь на транспортном средстве, может выбирать требуемое рабочее давление. Кроме того, поскольку давление в шинах является определяющим фактором эффективности сельскохозяйственных работ, в стандартах Европейской технической организации по ободам и покрышкам (ETRTO) приведены несколько кривых, определяющих максимальную нагрузку и рекомендуемое давление в зависимости от скорости транспортного средства. В частности, шины некоторых сельскохозяйственных машин могут работать при давлении ниже 1 бар, тогда как другие шины такого же размера работают при давлении более 1,6 бар. Эти различия в режимах работы послужили причиной создания стандартов на показатели перегрузки (стандарты ETRTO - IF или VF). Учитывая разнообразие параметров, применяемых в определении абсолютного оптимума давления в шинах, знаний пользователя оказывается недостаточно. Именно по этой причине в уровне техники представлены множество изобретений, направленных на нахождение упомянутого оптимума.
[016] Кроме того, в процессе выполнения одной и той же сельскохозяйственной работы оптимальные давления в шинах для выбранной группы характеристик варьируются в зависимости от внешних условий. Эти вариации включают в себя вариации погодных условий, а также изменения в ходе работ таких характеристик транспортного средства или связанного с ним инструмента, как, например, массы разбрасывающего устройства или уборочного прицепа, которая во время работы, соответственно, уменьшатся или увеличивается. Поэтому в ходе регулирования давления шины должна быть принята уставка давления, пересчитываемая в зависимости от упомянутых изменений параметров.
[017] Так, например, в патентном документе US 6212464 раскрыто, в частности, управление давлением в шинах посредством подбора коэффициента скольжения в пределах от 10 до 12%. Коэффициент скольжения рассчитывается на основании значения разности фактической скорости, измеренной посредством спутниковой геолокации, и скорости, измеренной на основании количества оборотов колеса транспортного средства.
[018] В патентном документе US 6144295 предложен способ регулирования давления в шинах транспортного средства в зависимости от нагрузки от транспортного средства.
[019] В патентном документе WO 2013/025898 раскрыто изобретение, согласно которому давление в шинах транспортного средства задается, в частности, в зависимости от данных его геолокации и характера грунта. Значение давления извлекается из базы данных, с учетом упомянутой геолокации и некоторых свойств ходовой поверхности, определяемых установленными на транспортном средстве датчиками.
[020] Однако, ни в одной из систем, раскрытых в вышеупомянутых документах, не учитываются характеристики шин в качестве параметров регулирования давления в них, что не позволяет определить абсолютный оптимум работы транспортного средства, а лишь дает возможность определить совокупность параметров, которые были бы более эффективны, чем заданные изначально.
[021] Заявитель поставил перед собой задачу усовершенствовать систему регулирования в реальном времени давления шин сельскохозяйственных транспортных средств, то есть, регулирования во время эксплуатации транспортного средства.
[022] Для решения этой задачи предложена система регулирования давления шин для сельскохозяйственного транспортного средства, оснащенного шинами, содержащая:
- по меньшей мере одно устройство регулирования давления шины,
- средства определения уставки давления для устройства регулирования давления шины,
- средства определения характеристик шины, давление в которой подлежит регулированию посредством устройства регулирования давления шины,
- средства определения скорости транспортного средства,
- средства расчета уставки давления упомянутой шины в зависимости от характеристик упомянутой шины и от скорости, которые были определены на предыдущих этапах,
- причем средства определения характеристик шины содержат средства считывания идентификатора шины и средства соотнесения этого идентификатора с характеристиками шины, записанными в базе данных.
[023] Ниже в описании, выражения «регулятор давления» и «устройство регулирования давления шины» взаимозаменяемо применяются для обозначения одного и того же элемента. Система регулирования давления шины содержит по меньшей мере средства определения уставки давления, принимаемой для регулятора давления. В простейшем варианте осуществления упомянутой системы давление в шинах зависит от значения, принимаемого регулятором давления, без измерения фактического давления в шинах. Система, которая является более сложной, но более надежно обеспечивающей регулирование давления в шинах до оптимального значения, снабжена по меньшей мере одним датчиком давления, установленным либо на каждой из шин, либо на трубках для подачи в шины накачивающего газа. Упомянутый по меньшей мере один датчик выполнен с возможностью посылать соответствующую информацию в регулятор, содержащий средства сравнения значения, задаваемого уставкой, с фактическим значением для обеспечения возможности адаптации значения принятого давления. Такой контур обратной связи обеспечивает возможность учесть, в частности, эффекты вариации давления в зависимости от температуры накачивающего газа, которая может варьироваться либо из-за условий эксплуатации шины, либо в зависимости от наружной температуры.
[024] Система регулирования давления шины выполнена с возможностью принимать по меньшей мере одну уставку для накачивания по меньшей мере одной шины транспортного средства. В оптимальном варианте ее осуществления принимают уставку, соответствующую каждой отдельной шине транспортного средства, шины самоходной машины и, в случае необходимости, соответствующего инструмента или прицепа. Работа сельскохозяйственной машины считается оптимальной, если давление во всех ее шинах оптимизировано. Это означает то, что система регулирования давления шины выполнена с возможность учитывать, в частности, положение шины на транспортном средстве. Под положением шины подразумевается любая информация, способствующая оценке уставки. В частности, положение шины на транспортном средстве подразумевает множество характеристик, например,
- характеристики, относящиеся к оси, на которой установлена шина, например: ее назначение (например, ведущее, поддерживающее, направляющее), что подразумевает различные ожидаемые характеристики и, следовательно, различные оптимумы давления; или ее положение на транспортном средстве (например, переднее, заднее); или номер оси в случае многоосных транспортных средств, каждая из которых подвергается различному переносу нагрузки;
- характеристики, относящиеся к горизонтальному положению шины относительно транспортного средства, влияющие на компенсацию давления, связанную с уклоном ходовой поверхности;
- характеристики, относящиеся к положению шины в случае множественной сборки: при деформации оси или уклоне ходовой поверхности, прикладываемая нагрузка имеет разную величину в случае внутреннего, наружного или промежуточного положения шины, когда такая множественная сборка образована более чем двумя шинами. Под «множественной сборкой» понимается установка нескольких шин на одном конце оси.
[025] Характеристики шины или шин транспортного средства приводятся изготовителем этих шин. Эти характеристики представляют собой, например, размеры, жесткость шины, ее возможный коэффициент перегрузки, ее сопротивление качению, ее сцепление в зависимости от скорости, положение шины на транспортном средстве, давление, тип грунта и величины действующей нагрузки, либо любую другую характеристику шины в зависимости от всех эксплуатационных параметров.
[026] Скорость транспортного средства может быть определена любыми способами, в частности, посредством геолокации, посредством самого транспортного средства на основании количества оборотов колеса, посредством волновой системы, радиолокатора, датчика доплеровской частоты.
[027] Расчет уставки осуществляется посредством любой известной вычислительной системы типа графика, моделирования или нейронной сети.
[028] Определение характеристик шины, давление в которой подлежит регулированию посредством системы регулирования давления шины, осуществляют посредством ввода идентификатора шины в базу данных. Этот идентификатор предоставляется изготовителем шины или системой регулирования давления шины с использованием носителя информации, находящегося вне шины, в ней или на ней. Идентификатор может либо вводиться пользователем, либо быть получен при считывании лазером штрих-кода, или считывании оптическим датчиком матричного штрих-кода (так называемого QR кода), или посредством считывания встроенного в шину чипа радиочастотной идентификации (RFID) соответствующим считывающим устройством, или же посредством устройства беспроводной связи ближнего радиуса действия (NFS), которое может быть либо выполнено подвижным, либо расположено близко к шине для непрерывного считывания, в частности, возле колесной ниши. Считыватель идентификатора предпочтительно выполнен с возможностью передавать данные в систему с использованием технологии беспроводной передачи данных. База данных расположена на транспортном средстве или за его пределами, причем во втором случае доступ к ней возможен посредством любых средств удаленной связи, например, радиоволн или системы беспроводного доступа (WiFi). Упомянутая база данных содержит все данные или часть данных для повышения качества регулирования давления шины уставки, например, размеры шин, рабочие графики «нагрузка, давление, скорость», характеристики сцепления в зависимости от грунта.
[029] Для обеспечения точности информации, вводимой в систему регулирования давления шины с учетом того, что шины являются элементами безопасности транспортного средства, предпочтительно, чтобы средство идентификации шины было выполнено неотделимым от нее. Под «неотделимым», понимается такое расположение, при котором невозможно отделить шину от ее идентификатора, не удаляя при этом материал шины на глубину более 0,5 мм от ее наружной поверхности. Считывание идентификатора шины может выполняться систематически, при каждом определении уставки, или храниться системой до тех пор, пока она включена или пока уставка не принимает нулевого значения.
[030] Настоящее изобретение обеспечивает возможность определения абсолютного оптимума работы транспортного средства посредством регулирования давления шины с учетом собственных характеристик шины.
[031] Преимущественно, чтобы средства определения уставки давления для системы регулирования давления шины дополнительно содержали средства определения по меньшей мере одной характеристики ходовой поверхности. Это определение может быть осуществлено посредством выбора пользователем какого-либо заданного типа поверхности (например, автотрасса, дорога, рыхлый грунт) или посредством любых датчиков, обеспечивающих возможность определения требуемой характеристики (например, ее жесткости, плотности, влажности, температуры, уклона, способности грунта выдерживать уплотнение). Жесткость грунта оказывает влияние на пятно контакта и, следовательно, в числе прочего, на сопротивление качению и на сцепление. Пользователь может предпочесть не увеличивать имеющуюся плотность, при этом измерение этого параметра может предоставить значение максимально допустимого давления. Измерение уплотнения может осуществляться посредством замерного щупа пенетрометра. Влажность влияет на сцепление. Упомянутый уклон влияет на перенос нагрузки, которому подвергаются разные шины транспортного средства. Знание этого параметра позволяет определять оптимальные значения давления в различных шинах транспортного средства.
[032] Особо предпочтительно, чтобы средства определения уставки давления для устройства регулирования давления шины дополнительно содержали средства записи по меньшей мере одной уставки водителя. В дополнение к типу грунта, который может быть указан водителем, вводимые пользователем уставки могут, в том числе, включать в себя информацию о прицепных или навесных инструментах, тип критерия уставки (например, экономия энергии, продолжительность выполнения задачи, максимальное уплотнение грунта, скорость работы или любое компромиссное решение между этими эксплуатационными характеристиками, которое может быть выражено через какую-либо их функцию. Предпочтительно, чтобы уставка была выражена в профессиональной терминологии пользователя.
[033] Информация о типе используемого инструмента также полезна для повышения точности определения уставки давления в шинах. Так, например, работы с использованием плуга требуют больших крутящих усилий, работы с использованием сеялки требуют, по существу, средних крутящих усилий, ввиду важности в этом типе работ плотности грунта, а работы с использованием прицепа требуют соответствующей грузоподъемности, скорости и хороших динамических характеристик. Таким образом, преимущественно, чтобы средства определения уставки давления для устройства регулирования давления шины содержали средства определения характеристик инструмента, установленного на упомянутом транспортном средстве. Если упомянутый инструмент снабжен шиной, то давление в ней также могут регулировать посредством системы согласно настоящему изобретению.
[034] Средства определения уставки давления системы регулирования давления шины согласно настоящему изобретению предпочтительно содержат средства определения действующей на шину нагрузки, поскольку нагрузка является параметром для определения оптимального давления, рекомендованного изготовителями шин. Она находится в прямой связи с прогибом и уменьшением пятна контакта. Она влияет на сопротивление качению, сцепление и прочность шин. В наиболее предпочтительном варианте осуществления ее определяют для каждой шины, регулируемой системой регулирования давления шины, посредством датчика усилий или посредством оценки нагрузки в зависимости от деформаций шины, например, таких как прогиб, обратный прогиб и нарушение радиализации боковин. Такой тип оценки особенно предпочтителен при использовании сельскохозяйственной машины с большим значением переноса нагрузки или с изменяющейся нагрузкой, как в случае сеялки, нагрузка которой уменьшается по мере выполнения работ, или прицепа, нагружаемого по мере выполнения работ, или почвоуплотнителя, испытывающего в процессе выполнения работ циклы загрузки и разгрузки. В менее предпочтительном варианте осуществления нагрузку могут измерять для каждой из осей, или вводят пользователем в систему.
[035] В предпочтительном варианте осуществления средства определения уставки давления системы регулирования давления шины содержат средства определения коэффициента скольжения шины на ходовой поверхности. Поскольку энергопотребление транспортного средства представляет собой сумму энергий, рассеиваемых за счет сопротивления качению, сопротивления грунта поступательному движению и скольжения, коэффициент скольжения является одним из параметров, позволяющих рассчитать оптимальное давление с целью минимизации потребления энергии. Может оказаться предпочтительным снижение давления и скорости для уменьшения сопротивления поступательному движению грунта со слишком малым сцеплением. Сэкономленная таким образом энергия позволяет компенсировать увеличение сопротивления качению. Коэффициент скольжения может быть оценен посредством сравнения расчетной скорости, определяемой по скорости вращения колес, с фактической скоростью, которая может быть оценена посредством радиолокатора, GPS-навигатора или на основе эффекта Доплера.
[036] Предпочтительно, чтобы система регулирования давления шины была выполнена так, что средства определения характеристик прицепного или навесного инструмента транспортного средства содержали средства считывания идентификатора инструмента, установленного на упомянутом транспортном средстве, и средства соотнесения этого идентификатора с характеристиками инструмента. Этот идентификатор задается изготовителем инструмента или системы регулирования давления шины посредством носителя информации, расположенного снаружи, внутри или на инструменте. Идентификатор может быть введен в систему в качестве параметра пользователем, либо быть получен при считывании лазером штрих-кода или считывании оптическим датчиком матричного штрих-кода (известного, как QR код), или посредством считывания встроенного в шину чипа RFID посредством соответствующего считывающего устройства, либо передан по каналу передачи информации типа CAN (Controller Area Network, контроллерная сеть), обеспечивающей возможность передачи данных между инструментом и транспортным средством, или посредством устройства беспроводной связи ближнего радиуса действия (NFC). Тип средств считывания идентификатора инструмента может совпадать с типом средств считывания идентификатора шины для уменьшения числа средств для записи параметров упомянутой системы.
[037] Особенно предпочтительно, чтобы средства определения уставки давления системы регулирования давления шины содержали средства учета параметров накачивания, рекомендованных изготовителем транспортного средства. Некоторые сельскохозяйственные транспортные средства оснащены осями для установки нескольких шин. В зависимости от расстояния от шины до вала оси, изготовителем рекомендовано различное давление для оптимизации деформации оси. Значение рекомендуемой уставки также зависит от положения инструмента, то есть от того в транспортном он положении или рабочем, как, например, в случае с бороной, плугом и разбросной сеялкой.
[038] Настоящее изобретение относится также к способу определения уставки для устройства регулирования давления шины, включающему в себя:
- этап определения характеристик шины, давление в которой подлежит регулированию посредством устройства регулирования давления шины,
- этап определения скорости транспортного средства,
- этап расчета уставки давления в упомянутой шине в зависимости от характеристик упомянутой шины и от скорости, определенных на предыдущих этапах,
- этап считывания идентификатора шины и этап соотнесения этого идентификатора с характеристиками шины в базе данных.
[039] Предпочтительно, чтобы способ включал в себя этап определения по меньшей мере одной характеристики ходовой поверхности при определении уставки давления накачивания шин.
[040] Предпочтительно также, чтобы способ включал в себя этап записи по меньшей мере одной уставки водителя для обеспечения его возможностью выбрать по меньшей мере желаемый тип оптимизации:
- оптимизация уплотнения грунта в процессе выполнения задачи,
- оптимизация потребления энергии, необходимой для выполнения задачи,
- оптимизация продолжительности выполнения задачи,
- оптимизация одного из этих параметров с ограничением других параметров - например, наименьшее энергопотребление при давлении не более 1 бар.
Этот этап обеспечивает возможность учесть потребности водителя, по умолчанию не вовлекаемые в способ расчета уставки давления системы регулирования давления шины.
[041] Одно из предпочтительных решений заключается в том, что способ определения уставки давления для устройства регулирования давления шины включает в себя этап определения характеристик инструмента, установленного на транспортном средстве, для адаптации уставок давления к типу работы инструмента и к его конкретным техническим данным.
[042] Особо предпочтительно, чтобы способ определения уставки давления для устройства регулирования давления шины включал в себя этап определения действующей на шину нагрузку.
[043] Предпочтительно, чтобы способ определения уставки давления для устройства регулирования давления шины включал в себя этап определения коэффициента скольжения шины по ходовой поверхности.
[044] В одном из предпочтительных решений способ определения уставки давления для устройства регулирования давления шины включает в себя этап считывания идентификатора инструмента, установленного на транспортном средстве, и этап соотнесения этого идентификатора с характеристиками инструмента.
[045] Особо предпочтительно, чтобы способ определения уставки давления для устройства регулирования давления шины включал в себя этап учета параметров накачивания, рекомендованных изготовителем транспортного средства.
[046] Признаки и преимущества изобретения более ясны из фиг.1, где показаны входные данные и выходные уставки вычислительного устройства 1 системы регулирования давления шины.
[047] Шины идентифицируют и записывают их идентификаторы 2 посредством вычислительного устройства 1. Это вычислительное устройство выполнено с возможностью опрашивать базу 3 данных шин, которая либо расположена удаленно и опрашивается при помощи средств беспроводной связи, либо расположена в вычислительном устройстве. Идентификаторы шин могут также быть введены самим пользователем. В ответ на этот запрос база данных шин передает в вычислительное устройство характеристики шин, необходимые для расчета.
[048] Используемый инструмент идентифицируют и его идентификатор 4 записывают посредством вычислительного устройства. Это вычислительное устройство выполнено с возможностью опрашивать базу 5 данных инструментов, которая либо расположена удаленно и опрашивается при помощи средств беспроводной связи, либо расположена в вычислительном устройстве. Необходимые для расчета характеристики инструментов передают из базы данных инструментов в вычислительное устройство. Информация об инструменте может также быть введена в ограниченных пределах, в виде типа рабочего инструмента, самим пользователем.
[049] Эксплуатационные данные 6, такие, например, как нагрузка на ось, скорость, коэффициент скольжения, крутящий момент, положение инструмента и характеристики 7 ходовой поверхности, записывают посредством вычислительного устройства либо после измерения соответствующими бортовыми датчиками, либо посредством оценки водителем. При этом скорость измеряют либо посредством спидометра транспортного средства, либо определяют посредством оценки на основе геолокации (GPS), либо вводят в качестве средней уставки пользователя из ограниченного числа вариантов, таких как, «перемещение по дороге», «перемещение по колее», «работа на рыхлом грунте». Характеристики грунта измеряют либо посредством соответствующих бортовых датчиков, либо вводят в качестве средней уставки пользователя, например, таких как «асфальт», «трамбованная земля», «рыхлый грунт». Пользователь может ввести желаемый тип компромиссной характеристики 8, например:
- отсутствие уплотнения грунта в процессе выполнения задачи,
- наименьшее потребление энергии, необходимой для выполнения задачи,
- наименьшая продолжительность выполнения задачи,
- оптимальность одного из этих параметров с некоторым ограничением других параметров, например, наименьшее энергопотребление при давлении не более 1 бар.
[050] Вычислительное устройство выполнено с возможностью принимать на основе этих данных уставки 9 давления для системы регулирования давления шины для каждой из шин, связанной с этой системой. Система регулирования давления шины выполнена с возможностью принимать давление, определенное упомянутыми уставками. Уставка изменяется с каждым изменением системы, то есть, шин, инструментов или эксплуатационных параметров, таких как тип грунта, скорость, требуемый оптимум или положение инструмента.
[051] Настоящее изобретение было реализовано на тракторе мощностью 250 л.с, к которому был присоединен плуг, для вспашки участков площадью 10 гектаров, по существу, плоского грунта глинистого типа. Вспашке предшествовал подъезд к месту производства работ протяженностью 10 км и возвращение на ферму с аналогичной протяженностью 10 км, которые были выполнены со скоростью 40 км/ч. Нагрузка от транспортного средства составила 12000 кг. Тяговое усилие, передаваемое на плуг в процессе выполнения работ, составило 6000 даН. В качестве шин транспортного средства использовались шины типоразмера 600/65R28 спереди и 710/70 R28 сзади. В зависимости от производителя эти шины могут применяться с давлением в пределах от 0,4 до 2,4 бар.
[052] В эксперименте, проведенном в соответствии с настоящим изобретением, водитель считал чип радиочастотной идентификации (RFID), установленный при изготовлении шины, используя соответствующее считывающее устройство. Процессор обеспечил запись идентификатора и скачивание с выделенного сервера данных о шине, включая кривые нагрузки и давления для давления от 0,4 до 2,4 бар. Затем процессор рассчитал в реальном времени оптимальное мгновенное давление и привел в действие систему регулирования давления.
[053] В сравнении с циклом постоянного давления 1,4 бар, настоящее изобретение при непрерывном регулировании давления в пределах от 0,4 до 2,4 бар (пределы определены характеристиками шины) позволило снизить энергопотребление примерно на 10% и/или получить добавочную потенциально располагаемую мощность для сохранения скорости при преодолении подъемов.
[054] В отношении полевых работ, удается достичь 5%-го прироста производительности (по количеству гектаров, обрабатываемых в час), а также 15%-го снижения энергопотребления за счет снижения деформации грунта и скольжения между грунтом и шиной. Следует также отметить уменьшение примерно на 50% уплотнения грунта, что было измерено щупом пенетрометром с наконечником длиной 1,25 см, что обеспечивает повышение рентабельности сельскохозяйственного производства.
[055] Эксперимент на известных из уровня системах с 12%-ой оптимизацией коэффициента скольжения без учета информации о шинах, что является возможным критерием оптимизации эксплуатации сельскохозяйственного транспортного средства, рекомендуемым в соответствии с известным уровнем техники, не применим на дорожной части цикла работ.
[056] В сравнении с заранее сконфигурированной системой, при использовании которой перемещение осуществляется с давлением, равным 1,6 бар во время езды по дороге и 0,8 бар во время полевых работ, что охватывает весь диапазон давлений шин, допускаемых производителями, система регулирования давления шины согласно изобретению обеспечивает примерно 5%-е снижение энергопотребления и примерно 30%-е снижение уплотнения грунта.