用于改变农业设备中的轮胎压力的系统和方法与流程

本公开涉及农业设备，更具体地说涉及一种用于调节某些农业设备的轮胎压力的系统和方法。

背景技术：

农业设备包括能够在农业产业中进行运输、耕种、种植、施肥、灌溉、拣选、收割和其它操作的动力机械。一些设备由场地车辆诸如拖拉机来驱动(或拖动)，例如种植机或播种机。其它农业设备包括马达、变速器和驾驶室，从而该设备为自驱动或自推进的(即，不需要拖拉机来拖动)，例如，棉花收割机和联合收割机。

技术实现要素：

农业车辆可在进行运输的第一状态和进行田地作业的第二状态下操作，并且农业车辆包括由多个轮胎支撑的框架。处理器可操作成接收作为所述农业车辆从所述第一状态转变到所述第二状态或从所述第二状态转变到所述第一状态的结果而产生的信号。气体系统可操作成响应于所述信号而改变所述农业车辆的所述多个轮胎的轮胎压力。

一种农业车辆包括由多个轮胎支撑的框架和多个载荷传感器。所述多个载荷传感器中的每个载荷传感器均可操作成测量所述农业车辆的一部分的重量或载荷参数。所述农业车辆包括与所述多个轮胎中的至少一个轮胎相关联的轮胎压力监测传感器。所述轮胎压力监测传感器被构造成测量相关联的至少一个轮胎的内部压力。处理器可操作成从所述多个载荷传感器中的每个载荷传感器接收信号并为所述至少一个轮胎确定目标轮胎压力。气体系统可操作成响应于来自所述处理器的信号而增加或减小所述至少一个轮胎的轮胎压力。

一种改变棉花收割机的多个轮胎的轮胎压力的方法包括检测所述棉花收割机的前轴和后轴上的载荷。检测载荷的步骤包括检测模块构建器的状态、计算或测量积累器中的棉花的重量以及计算或测量所述模块构建器中的棉花的重量。基于所述载荷确定所述多个轮胎的目标轮胎压力。计算或测量所述多个轮胎的实际轮胎压力。如果所述实际轮胎压力与所述目标轮胎压力相差大于预定量的量，则增加或减小所述多个轮胎的轮胎压力。

通过考虑如下详细描述和附图，将更清楚该公开的其它特征和参数。

附图说明

图1是处于运输状态下的具有各种传感器的示意表示的棉花收割机的侧视图。

图2是图1的处于模块形成状态下的棉花收割机的侧视图。

图3是图1的处于外置模块状态下的棉花收割机的侧视图。

图4是用于图1的棉花收割机的控制系统的示意图。

图5是概述用于改变农业车辆中的轮胎压力的方法的流程图。

图6是概述用于改变农业车辆的多个轮胎的轮胎压力的方法的流程图。

具体实施方式

在详细说明本公开的任何实施方式之前，应该理解，该公开在其应用方面不限于在如下描述中阐述或在如下附图中示出的结构细节和部件布置。该公开能够支持其它实施方式并且能够以各种方式实践或执行。此外，应该理解，这里使用的短语和术语是为了描述的目的，并且不应该被认为是限制性的。

如图1所示，棉花收割机10包括一对轴，即支撑一对前轮13和前轮胎14的前轴12以及支撑一对后轮17和后轮胎18的后轴16。轮胎14、18(例如，520/85r42轮胎，if580/80r34轮胎等)支撑收割机10并给收割机10提供滚动表面。棉花收割机10进一步包括由框架46支撑的内联行单元20、驾驶室22、积累器24和模块构建器26。

内联行单元20位于收割机10的前端28(如图所示位于图1左侧)，并且包括用于采摘棉花并通过与每个心轴组件32相关联的斜槽34将其引导向积累器24的彼此间隔开(例如，间隔开30-40英寸，延伸到页面内，如图1所示)的多个采摘头30和心轴组件32。棉花收集在积累器24内，直到一系列带(未示出)将棉花运载到模块构建器26内。棉花收集在模块构建器26内的带辊系统内，模块构建器增加直径以适应增加的棉花量。当模块构建器26内有预定量的棉花时，包套或包套部分3b(图3)被馈送到模块构建器26内的棉花周围以包围棉花并产生模块38(图3)。每个包套部分35可以包括rfid标签以对模块38进行编号并保持追踪包套卷上剩下的部分36的数量。如图所示，模块构建器26是圆形模块构建器，因而模块38是圆形模块(具有圆形横截面的大体圆柱形)。如图所示，收割机10更具体地说是采棉机，不过收割机10可以以其他方式实施为利用另选的农作物收集组件的脱棉机。

参照图1至图3，模块构建器26包括在形成模块38时对棉花进行支撑的加工系统40和模块处理系统42。模块处理系统42或模块处理器位于加工系统40的下游，处在收割机10的后端44处。在操作过程中，模块处理系统42围绕收割机10的框架46从收割位置(图2)旋转到全棉位置(图3)，从而使得全模块38退出加工系统40并搁置在模块处理系统42上。当收割机到达田地边缘或由操作者选择的另选位置时，模块处理系统42释放模块38。收割机然后返回到收割位置(图2)。应该注意，当收割机10位于全棉位置时，收割机10继续收割(即，内联行单元20继续向积累器24提供棉花)。

参照图4，收割机10包括可操作而向每个轮胎提供空气或例如氮气以增加轮胎内的压力的空气系统或其它气体系统48(例如，空气压缩机)。该空气系统经由第一空气导管48a连接至前轮胎14，并经由第二空气导管连接至后轮胎18。空气系统48可操作而独立于后轮胎18来设置前轮胎14的轮胎压力，从而可以将前轮胎14设置为第一压力，将后轮胎设置为与第一压力不同的第二压力。轮胎14、18被额定为最大充气压力和最小充气压力。最大充气压力和最小充气压力之间的压力值限定预定轮胎压力范围。不管收割机10的状态如何，都将轮胎14、18的压力维持在该预定轮胎压力范围内。

收割机10包括不管收割机10的状态和操作如何都恒定的重量和载荷参数。例如，不管收割机10的状态如何，发动机和变速器(未示出)的重量恒定，而发动机和变速器在前轴12和后轴16上的载荷(即，重量分布)都是恒定的，因为发动机和变速器相对于轴12、16固定。另外，驾驶室22、内联行单元20和积累器24同样相对于轴12、16固定，从而驾驶室22、内联行单元20和积累器24在轴12、16上的载荷是恒定的。

例如，积累器24位于心轴组件30后面，前轴12与后轴16之间，从而积累器24的重量分布在前轮胎14和后轮胎18之间。积累器的重心靠近前轴12定位，从而积累器的更大百分比的重量由前轮胎14承载。模块处理器26位于积累器24后面并位于后轴16上方，围绕后轴16的两侧朝向积累器24和收割机的前端28延伸，并且还朝向收割机10的后端32延伸(如图所示向图1的右侧延伸)。模块构建器26的重心更靠近后轴16定位，从而模块构建器26的更大百分比的重量由后轮胎18承载。

另外，收割机10包括高度可变并依赖于收割机的状态和操作的重量和载荷参数。这些重量和载荷参数由传感器50a至50k测量、计算或说明，每个传感器都可操作而测量棉花收割机10的重量或载荷参数并向处理器52发送信号。

车轮速传感器50a可操作成向处理器52发送与车轮13、17的旋转相关联的信号(例如，转数、每转时间等等)、与收割机10的速度对应或包含足以供处理器52计算收割机10的速度的足够信息的信号。

传感器50b可操作成向处理器52发送与积累器24中的棉花重量相关联的信号。传感器50b可以直接测量积累器24中的棉花重量。另选地，为了获得积累器24中的棉花重量，传感器50b可以包括测量收割机10的速度、通过斜槽34并进入积累器24的棉花的流入速率和/或从积累器24到模块构建器26内的棉花的流出速率的多个传感器。例如，如果积累器24的出流是带驱动的，则基于带的速度和积累器24与模块构建器26之间的开口的尺寸来计算出流速率。另选地，传感器50b可以是位于积累器24内的水平传感器，该水平传感器可操作成检测积累器24内的棉花水平。通过已知变量(例如，积累器24的尺寸、积累器内的棉花的包装密度)，可以使用由传感器50b测量的棉花水平来计算积累器中的棉花的大概重量。

收割机10进一步包括可操作成向处理器52发送与模块构建器26中的棉花重量相关联的信号的传感器50c。传感器50c可以直接测量模块构建器26内的棉花的重量。另选地，传感器50c可以是摇杆位置传感器，该摇杆位置传感器被校准成提供模块构建器26内的棉花的直径的测量值。可以使用基于该直径的棉花的估计密度来计算模块构建器26内的棉花的估计重量。更进一步，为了获得模块构建器26中的棉花的重量，传感器50c可以包括测量模块构建器26的入流速率(即，积累器24的出流速率)、自模块38被模块处理系统42释放期的持续时间和/或收割机10的状态(即，模块处理系统42是否位于全棉位置)的多个传感器。

传感器50d可操作成向处理器52发送与模块构建器26中的包套36的重量相关的信号。传感器50d可以直接测量模块构建器26内的包套36的重量。另选地，传感器50d可以扫描包套部分36的rfid标签以确定在卷中还剩下多少包套部分36。更进一步，为了获得模块构建器26中的包套36的重量，传感器50d可以包括记录利用包套36捆束的模块38的量以及在收割机10中剩下的整卷的包套36的量的多个传感器。如果传感器50d向处理器52提供关于剩余包套36的量的信号，则处理器52计算包套36的重量(即，利用诸如整卷的包套36的重量以及用来捆束模块38的包套36的量之类的常数)。

收割机10进一步包括传感器50e，传感器50e可操作成向处理器52发送与收割机10的燃料箱54(例如，350加仑的燃料箱)中剩余的燃料(例如，柴油燃料)的重量相关联的信号。该传感器可以直接测量燃料箱54中的燃料重量。另选地，为了获得燃料箱54中剩余的燃料重量，传感器50e可以是诸如浮动传感器之类的水平传感器或电容性液位传感器，这些传感器向操作员提供燃料箱54中当前燃料水平的表示。如果传感器50e向处理器52提供关于燃料箱54中的燃料的水平的信号，则处理器52计算燃料重量(即，利用诸如燃料密度和燃料箱54的尺寸之类的常数)。

为了降低柴油废气排放中的nox浓度，收割机10的排放系统56可以包括选择性催化还原系统，该选择性催化还原系统需要从雾化器(未示出)计量柴油排放流体(def)。收割机10进一步包括传感器50f，该传感器50f可操作成向处理器52发送与def箱58中的柴油排放流体的重量相关联的信号。另选地，为了获得柴油排放流体的重量，传感器50f可以是类似于以上参照传感器50e描述的水平传感器，或者传感器50f可以记录计量事件的数目(即，喷射到排放系统56内的数目)和计量事件的持续时间。如果传感器50f向处理器52提供关于计量事件的数目和持续时间的信号，则处理器52计算燃料箱中的柴油排放流体的重量(即，利用诸如来自于雾化器的def的流速之类的常数)。

收割机10进一步包括增湿系统，该增湿系统包括储水器58(例如，360加仑储水器)。在收割机10的整个操作过程中都利用来自于储水器58的水(该水可以混合清洁溶液)以从心轴组件32去除植物胶和树脂。收割机包括传感器50g，该传感器50g可操作成向处理器52发送与储水器58中的水重量相关联的信号。另选地，为了获得储水器58内的水重量，传感器50g可以是与以上参照传感器50e描述的水平传感器类似的水平传感器。如果传感器50g向处理器52提供与储水器58中的水位相关联的信号，则处理器52计算储水器58中的水的重量(即，利用水的密度和储水器58的尺寸之类的常数)。

传感器50h可操作成向处理器52发送与驾驶室22中的操作员的重量相关联的信号。传感器50h可以位于例如驾驶室22内的座椅60中。传感器50h可以测量操作员的重量，或者简单地确定操作员是否存在。

收割机10进一步包括传感器50i，该传感器50i可操作成向处理器52发送与模块处理系统42上的模块38的重量相关联的信号。传感器50i可以测量模块38的重量，或者仅检测在模块处理系统42上是否存在模块38。另选地，可以不使用传感器50i，而是利用如下描述的传感器50k来确定模块处理系统42何时能够支撑模块38。

收割机10进一步包括多个tpms(轮胎压力监测系统)传感器50j，其中一个传感器50j与收割机10的每个轮胎14、18相关联。每个tpms传感器50j可操作成向处理器52发送与每个轮胎14、18的当前轮胎压力相关联的信号。驾驶室22可以包括tpms显示器62，该显示器62给操作员提供当前轮胎压力的视觉读数。

收割机10可操作成在三个状态即运送状态(未示出)、运输状态(图1)和收割状态(图2至图3)之间转变。收割状态包括模块形成状态(图2)和外置模块状态(图3)。在模块形成状态中，模块构建器26可操作成从积累器24接收棉花，并且直接相邻积累器24定位，模块构建器26的加工系统40抵接积累器24。模块处理系统42处于竖直布置，从而模块不能搁置在模块处理系统42上。尽管没有示出，收割机10可以还在运输状态(图1)和运送状态之间转变。在运送状态下，收割机10向下折叠至其最低位置，从而减小收割机10的总体高度。

操作员可以启动一启动机构64(例如，数字开关、模拟开关、系绳按钮、远程服务点等)来将收割机10从收割状态转变到运输状态或从运输状态转变到收割状态。启动机构可以位于驾驶室22内，位于车辆10的外部(例如，固定至车辆10的外部或以其它方式系绳)或者远程定位。在运输状态下，模块构建器26的加工系统40分成第一部分66和连接至第一部分66的第二部分68。第一部分66围绕固定至收割机10的框架46的枢转点70旋转离开积累器24。枢转点70被固定至第一部分66的下部分(即，相对于地面)。第二部分68经由臂72连接至第一部分66，从而允许第二部分68相对于第一部分66旋转和平移。加工系统40的第二部分68经由臂74进一步连接至模块处理系统42，从而允许第二部分68相对于模块处理系统42旋转和平移。模块处理系统42在枢转点76处连接至框架46，从而使得模块处理系统42可操作成围绕枢转点76相对于框架46旋转。枢转点76被固定至模块处理系统42的下部分(即，相对于地面)。

操作员可以操作所述启动机构64(或另选机构)以使收割机10从模块形成状态转变到外置模块状态或从外置模块状态转变到模块形成状态。如图3所示，当收割机10处于外置模块状态时，模块处理系统42围绕枢转点76旋转，从而使得模块处理系统42可操作成将模块38支撑在外置状态下(即，模块38不被封闭在模块构建器26内)。另选地，收割机10可以在模块构建器26被装满并且模块38完全成形成时自动地从模块形成状态转变到外置模块状态。

另外，操作员可以操作启动机构64(或另选机构)以将收割机10从运输状态转变到运送状态或从运送状态转变到运输状态。在运送状态下，通过将诸如采摘单元30、32、双重件、平台延伸部和积累器盖之类的部件去除而减小收割机10的总体尺寸。减小轮胎14、18的轮胎压力可能是更有益的，以便减小收割机10在运送状态下的总体高度。轮胎14、18的轮胎压力然后可以在从运送状态中转变出来时自动地再次充气或手动发送命令进行再次充气。

收割机10进一步包括传感器50k，该传感器50k可操作成向处理器52发送与收割机10的状态特别是模块构建器26的状态相关联的信号。传感器50k可以测量收割机10的各种载荷参数，这些各种载荷参数共同表示收割机10的状态。另选地，收割机10的状态可以响应于启动机构64的启动而转变，并且处理器52接收表示启动机构64的当前状态的信号。

如参照图5的流程图200所进一步描述的，利用传感器50a至50i，处理器52接收输入以粗略估计前轴12或后轴16上的载荷或者粗略估计收割机10的重心(步骤220)。将理解的是，并不是需要所有的传感器50a至50i，或者总是需要这些传感器50a至50i，因为一些重量可以被认为是可忽略的。

当处理器52识别出收割机10的当前状态(步骤210)时，处理器52将由tpms传感器50j提供(步骤s230)的轮胎的当前压力与收割机10的该状态下的预定轮胎压力进行比较。如果该预定轮胎压力低于当前轮胎压力，则空气系统48向轮胎14、18提供压缩空气或氮气(或其它气体)以将轮胎充气到该预定轮胎压力(步骤240)。处理器52还给tpms显示器62提供读数以告知操作员当前轮胎压力。如果预定轮胎压力高于当前轮胎压力，则空气系统48从轮胎排出空气直到达到该预定轮胎压力(步骤240)。如果必要，操作员可以提供输入以将预定轮胎压力范围内的轮胎压力变化覆盖。

例如，如果处理器52确定前轴12上的当前载荷为总载荷的百分之五十八，而后轴16上的当前载荷为总载荷的百分之四十二，则处理器24确定收割机处于运输状态(即，由于在运输状态下模块构建器26的悬置位置)。在运输状态下，后轮胎的轮胎压力相对于收割状态下增加以降低在相对较硬表面(诸如人行路面或砾石路面)上的滚动阻力。前轮胎14的轮胎压力同样可以增加以在速度增加时降低滚动阻力和磨损(即，相对于收割状态)，或者另选地轮胎压力可以减少以降低乘坐刚性而改善乘坐。

如果例如处理器52确定前轴12上的当前载荷为总载荷的百分之六十七并且后轮16上的当前载荷为总载荷的百分之三十三，则处理器24确定收割机处于模块形成状态。在模块形成状态中，前轮胎和后轮胎的轮胎压力在预定轮胎压力内下降以减小对土壤的压实，并且提供最佳轮胎挠曲。当车轮速度相对于输送状态减小时这是可以附加地实现的。当收割机10收割棉花时，填充积累器24和模块构建器26，产生模块38，并且将模块38定位在模块处理系统42上，前轮12和后轮16上的载荷分别从百分之六十七和百分之三十三转变到例如百分之五十三和百分之十四十七。当载荷改变时，处理器记录从模块形成状态到外置模块状态的改变，并且改变前轮胎12和后轮胎16的轮胎压力以减少压实和滚动阻力，同时保持在预定轮胎压力范围内。在收割状态下降低轮胎压力还可以提高收割机10在湿或泥泞状态下的移动性。

另选地，处理器52可以向空气系统48提供信号以根据所感测到轴14、18的载荷来调节轮胎压力，而不考虑收割机10的状态。传感器50a至50j可以用来确定前轴14和后轴18的瞬时载荷。每个载荷方案(即，相对于后轴18分配给前轴14的重量百分比)与目标操作轮胎压力相关或比较，该目标操作轮胎压力可以经计算得到或者另选地采取存储在处理器内的值的形式。当基于传感器50a至50j的输出而将前轴14的载荷确定为具体百分比时，处理器确定前轮胎12和后轮胎16的适当轮胎压力。如果所计算或存储的压力与(借助于tpms传感器50j确定的)当前压力不同，则处理器52向空气系统48发送信号以相应地改变轮胎压力。

更进一步，收割机10的状态可以通过传感器50k来确定，并且基于由其它传感器50a至50j向处理器52提供的输入而进一步调节轮胎压力。传感器50k基于由启动机构64的当前位置限定的状态(即，如果收割机10的状态已经从第一状态转变到第二状态；步骤310)为轮胎12、16中的轮胎压力提供基础，并且当载荷改变时(例如，当棉花被添加至积累器24时，当棉花被添加至模块构建器26时，当燃料被发动机使用时，等等)，在被传感器50a至50i测试时，处理器52向空气系统48提供信号以调节轮胎压力(步骤320)。处理器52和空气系统48可以一起工作以实时地改变轮胎压力，从而总是更新轮胎压力，并且可以在车辆静止不动时进行更新，或者可以仅在收割机10在状态之间转变时进行更新。

由于轮胎充气压力可能在较短时间段丧失，这样系统100能够基于载荷和操作速度而进一步将轮胎压力维持在前轮胎12和后轮胎16的最小轮胎充气压力以上。例如，轮胎压力可以在一周操作过程中下降五到七个psi。如果没有规则的维护和轮胎压力监控，轮胎压力降低可能由于过度侧壁挠曲而导致轮胎故障。因此，如所描述的系统100可以附加地减少收割停机时间并改善收割机10的操作。

系统100可以相对于右侧轮胎进一步增加或降低左侧轮胎(即，图1至图3中所示的前后轮胎)内的压力，或者个别地改变每个轮胎的轮胎压力。如果收割机10的重量从左侧到右侧没有均匀地分布(例如，如果燃料、水、驾驶舱的重量向收割机10的一侧偏移)，可以将左侧或右侧轮胎的压力相对于另一侧轮胎进行改变以限制收割状态下的压实并提高运输状态下的舒适性或燃料经济性。

尽管针对棉花收割机10进行了描述，但是系统100可以另外在另选的农业车辆诸如联合收割机中实现。联合收割机可以利用相关的传感器测量以上针对棉花收割机10概述的许多重量(例如，燃料重量、def重量等)。另外，被编程以确定联合收割机的重心或载荷的系统可以确定割台的重量和谷物箱中作物的重量。

联合收割机可操作成收割各种不同的作物，许多作物需要位于收割机前部的不同割台或收割台(例如，玉米割台、柔性割台或刚性割台等)来收集和收割作物。每种割台的重量都不同，因此，轴载荷取决于将哪种割台附装至联合收割机。割台的重量可以直接使用载荷传感器或压力传感器来测量。另选地，可以将重量编程到处理器内。割台经由电线束以电气方式连接至电气系统(包括处理器)。该处理器可以经由电线束接收表示割台类型的信号。另外，处理器能够识别割台是否被附装至联合收割机。

类似于棉花收割机10的积累器24，联合收割机包括可操作成存储作物的谷物箱。当作物填充谷物箱时，谷物箱内的作物的重量增加，由此改变车辆的轴载荷。谷物箱内的作物重量可以直接测量(例如，利用测压元件)。另选地，质量流传感器可以测量作物到谷物箱内和从谷物箱内出来的质量流速。除了确定未加载搅龙(或螺旋推运器)是否运转之外，质量流速能够提供谷物箱内的作物重量的估计。另外，可以使用浮动类型传感器来测量箱内水平(类似于燃料箱内使用的传感器)。更进一步，可以使用一个或多个离散的水平传感器来确定箱内的作物高度。通过确定正在收割哪种类型的农作物能够进一步提高测量精度，以估计作物的体积密度。利用该密度、测量的高度和箱的固定尺寸，可以估算箱内的作物的重量。

除了其它重量测量和计算之外，还可以将割台重量和谷物箱重量提供给处理器，以确定联合收割机的中心和轴载荷。作为响应，可以通过启动空气系统来对联合收割机的轮胎压力进行调节以应对载荷变化。