DLG-MERKBLATT 502

Anpassung des Luftdrucks im Reifen

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DLG-Merkblatt 502
1. Auflage, Stand: 05/2025

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Inhaltsverzeichnis

  1. Einleitung
  2. Auswirkungen eines angepassten Reifenfülldrucks
    2. … auf dem Acker
        2.1.1 … auf den Boden
        2.1.2… auf die Spurtiefe
        2.1.3… auf Zugkraft und Schlupf
    2.2… auf der Straße
  3. Anforderungen an Reifendruckverstelleinrichtungen
  4. Bauarten von Reifendruckverstelleinrichtungen
    4.1    Luftdruckverstellung am stehenden Fahrzeug
    4.2    Luftdruckverstellung während der Fahrt
  5. Entwicklungstendenzen
  6. Literatur
     

1.    Einleitung

Der Reifen ist nach wie vor die dominierende Verbindung zwischen landwirtschaftlichen Maschinen und dem Boden. Der Luftdruck im Reifen (= Reifenfülldruck oder Reifeninnendruck oder Reifendruck) ist dabei von entscheidender Bedeutung. Im DLG-Merkblatt 344 „Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen“ [1] sind die Einflüsse auf den Boden, im DLG-Merkblatt 356 „Reifen richtig wählen und einsetzen“ [2] auf die Reifeneigenschaften und im DLG-Merkblatt 461 „Maßnahmen zur Optimierung der Traktion“ [3] auf die Kraftübertragung und den Schlupf näher beschrieben.

Im vorliegenden Merkblatt fassen wir die Einflüsse unterschiedlicher Reifenfülldrücke bei der Straßenfahrt und bei der Arbeit auf dem Feld zusammen und zeigen technische Lösungen für die Veränderung des Reifenfülldruckes. Denn die Ansprüche an den Reifen sind bei Fahrten auf befestigtem Untergrund gegenüber nachgiebigem Acker- und Grünlandboden häufig gegensätzlich. Für die sichere Straßenfahrt gilt beim Lkw und beim Schlepper: hoher Luftdruck im Reifen verbessert Lenk- und Bremsfähigkeit, mindert den Rollwiderstand, den Dieselverbrauch, die CO2-Freisetzung, den Reifenabrieb, damit auch die Feinstaubfreisetzung und verbessert die Transportleistung. Auf Acker und Wiese sorgt ein niedriger Luftdruck im Reifen für eine höhere Zugkraft bei gleichem Schlupf oder für geringeren Schlupf bei gleicher Zugkraft. Als weitere Vorteile kommen ein geringerer Kraftstoffverbrauch, eine höhere Flächenleistung sowie eine bessere Schonung des Bodens hinzu.

2.    Auswirkungen eines angepassten Reifenfülldrucks 

Landwirtschaftliche Maschinen und Traktoren sind im Unterschied zu vielen anderen Fahrzeugen sowohl auf Straßen mit fester Fahrbahn als auch auf porendurchzogenem Acker und Grünland mit stark wechselnden Boden­eigen­schaften unterwegs. Eine besondere Problematik ergibt sich daraus, dass mitunter mehrmals pro Stunde zwischen der festen und der nachgiebigen Fahrbahn gewechselt werden muss. 

2.1    … auf dem Acker 

Straßen haben die Aufgabe, eine wetterunabhängige, tragfähige Fahrbahn für den Transport von Menschen und Material zu bilden. Sie sind deshalb für Transporte optimiert. Landwirtschaftlich genutzte Böden sind dagegen viel stärker naturbelassen und deshalb sehr viel variabler und vielfältiger als Straßen. Sie dienen auch dem Personen- und Materialtransport, primäre Aufgabe ist allerdings die Pflanzenproduktion. Menschliche Eingriffe in den Boden zielen also darauf ab, optimale Bedingungen für das Pflanzenwachstum, nicht aber eine Fahrbahn für den Transport zu schaffen. Die Fahrwerke landwirtschaftlicher Maschinen müssen daher so angepasst und eingesetzt werden, dass das vorrangige Ziel des ungestörten Wurzel- und Pflanzenwachstums durch das Befahren möglichst wenig beeinträchtigt wird. 

2.1.1    … auf den Boden 

Ein wesentliches Merkmal fruchtbarer Böden ist ein ausreichendes Poren­volumen mit hoher Porenkontinuität, das einen ausgewogenen Luft- und Wasserhaushalt ermöglicht. Durch das Befahren wird allerdings unausweichlich ein Druck auf den Boden ausgeübt, der das Porenvolumen verringert (s. Abbildung 1). 

Wie stark das Porenvolumen reduziert wird, hängt zum einen von der Aggregatstabilität des Bodens, zum anderen vom Druck durch das Fahrwerk ab. Dieser Druck kann bei Reifenlaufwerken durch den Luftdruck im Reifen entscheidend beeinflusst werden. Wird dieser Luftdruck reduziert, federt der Reifen ein und die Kontaktfläche mit dem Boden wird länger und dadurch größer (Abbildung 2)

Messungen von Weißbach [5] zeigen, dass durch die größere Kontaktfläche bei gleicher Reifenlast der Druck auf den Boden in ähnlicher Größenordnung verringert wird (Abbildung 3). Der Bodendruck in 10 cm Tiefe entspricht in etwa dem Reifenfülldruck.

Abbildung 1: 3-D-Bild eines Makroporensystems nach Pflugfurche ohne Druckbelastung (links) und nach einer Druckbelastung mit 250 kPa (2,5 bar) (rechts) [4] (© VDI-Richtlinie 6101)
Reifenspuren
Abbildung 2: Kontaktfläche zwischen Reifen und Boden (Aufstandsfläche) eines Reifens im nachgiebigen Boden bei konstanter Reifenlast und unterschiedlichen Reifenfülldrücken (links: 0,8 bar, rechts: 1,6 bar) (© Volk)
Abbildung 3: Einfluss des Reifenfülldrucks auf den Bodendruck in unterschiedlichen Bodentiefen (© Weißbach [5])

Messungen von Weißbach [5] zeigen, dass durch die größere Kontaktfläche bei gleicher Reifenlast der Druck auf den Boden in ähnlicher Größenordnung verringert wird (Abbildung 3). Der Bodendruck in 10 cm Tiefe entspricht in etwa dem Reifenfülldruck.

Die größere Aufstandsfläche kann nicht nur durch geringeren Luftdruck im Reifen, sondern auch durch breitere Reifen oder durch mehr Räder erreicht werden. Eine relativ einfache Möglichkeit sind Zwillingsräder. Dadurch wird die Achslast nicht nur auf zwei, sondern auf vier Räder verteilt und die Radlast wird halbiert. Wenn der Reifenfülldruck entsprechend der geringeren Radlast abgesenkt wird, wird auch der Bodendruck deutlich verringert (Abbildung 4).

Wird allerdings der hohe Reifenfülldruck der traktornahen Reifen beibehalten, reduziert sich der bodenschonende Effekt der Zwillingbereifung unter diesen Reifen deutlich (Abbildung 5).

Zwillingbereifung hat allerdings den generellen Nachteil, dass die Fahrzeugbreite zunimmt und i. d. R. die zulässige Fahrzeugbreite für das Fahren auf öffentlichen Straßen übersteigt. Insbesondere bei landwirtschaftlichen Anhängern, die sowohl auf der Straße als auch auf dem Acker fahren müssen (z. B. Güllefässer, Ladewagen), werden deshalb häufig Tandem- oder Tridemachsen eingesetzt. Auch hier zeigen Messungen von Weißbach, dass der Bodendruck nur dann entscheidend reduziert wird, wenn der Reifenfülldruck auf den vom Reifenhersteller für die Last und die Geschwindigkeit freigegebenen Minimalwert reduziert wird (Abbildung 6).

Abbildung 4: Bodendruck in unterschiedlichen Bodentiefen beim Einsatz von Zwillingsreifen und abgesenktem Reifenfülldruck (© Weißbach [5])
Abbildung 5: Bodendruck in unterschiedlichen Bodentiefen beim Einsatz von Zwillingsreifen und unterschiedlichen Reifenfülldrücken (© Weißbach [5])
Abbildung 6: Bodendruck in unterschiedlichen Bodentiefen bei einem Anhänger mit Tridemachse und unterschiedlichen Reifenfülldrücken (© Weißbach [5])

2.1.2    … auf die Spurtiefe

Durch das Befahren mit Reifen auf nachgiebigem Untergrund entstehen zwangsläufig Spuren. Diese Spuren erhöhen Zugkraft­bedarf, Dieselverbrauch sowie Arbeitszeitbedarf und erfordern unter Umständen einen erhöhten Aufwand bei der Bodenbearbeitung zur Lockerung und Einebnung der Bodenoberfläche (Abbildung 7)

Durch Absenken des Luftdrucks im Reifen und größere Bereifung mit entsprechend geringerem Reifenfülldruck kann die Spurtiefe deutlich verringert werden (Abbildung 8, Abbildung 9).

Abbildung 7: Schematische Darstellung der Auswirkungen einer Spurbildung (© Volk)
Abbildung 8: Einfluss des Reifenfülldrucks auf die Spurtiefe (rechtes Bild: linker Reifen mit 1,6 bar, rechter Reifen mit 0,8 bar) (© links: Stirnimann [6], rechts: Volk)
Abbildung 9: Einfluss des Reifenfülldrucks und der Bereifung auf die Spurtiefe (© Weißbach [5])

2.1.3    … auf Zugkraft und Schlupf

Mit niedrigem Reifenfülldruck vergrößert sich die Reifen/Boden-Kontaktfläche und mehr Reifenstollen können sich mit dem Boden verzahnen. Durch die wirksamere Verzahnung von Reifen und Boden steigt bei gleichem Schlupf die Zugkraft (Abbildungen 10 und 11).

Wenn bei gleichem Schlupf eine größere Zugkraft möglich ist, heißt das im Umkehrschluss, dass bei gleichem Zugkraftbedarf der Schlupf geringer ist und die tatsächliche Fahrgeschwindigkeit steigt. Die Flächenleistung nimmt zu, der Dieselverbrauch sinkt und der Boden wird geschont. In Abbildung 12 sind die Versuchs­ergebnisse aus Abbildung 11 etwas anders dargestellt.

Hier wird deutlich, dass durch den geringeren Luftdruck im Reifen der Schlupf fast halbiert wird und dementsprechend die Flächenleistung steigt.

Abbildung 10: Einfluss des Reifenfülldrucks auf die Zugkraft (Reifen: Michelin XM 108) (© Volk, verändert)
Abbildung 11: Einfluss von Reifenfülldruck und Schlupf auf den Zugkraftbeiwert (Zugkraftbeiwert = Zugkraft/Radlast) (© Weißbach [5])
Abbildung 12: Schlupf in Abhängigkeit von der Zugkraft bei 1,6 bar und bei 1,1 bar (© Weißbach [5])

Beim DEULA-Effizienz-Training in der DEULA Warendorf wurde beim Grubbern eine Vielzahl von Para­metern erfasst, so dass die Auswirkungen der Senkung des Reifenfülldruckes von 1,6 bar auf 0,6 bar bis hin zu den Verfahrenskosten dargestellt werden können (Abbildung 13).

Ein praxisnaher Vergleichstest von Weißbach zeigt, wie stark die Flächenleistung durch die Art der Bereifung mit entsprechend unterschiedlichen Reifenfülldrücken (Varianten A bis D: jeweils geringstmöglicher Reifen­fülldruck) beeinflusst werden kann (Abbildung 14).

Wenn gezogene Geräte und Anhänger auf dem Feld eingesetzt werden, führt ein hoher Reifenfülldruck zu einer tieferen Spur und damit zu einem erheblich größeren Zugkraftbedarf (Abbildung 15).

Abbildung 13: Vergleich wichtiger Verfahrensparameter beim Grubbern mit unterschiedlichem Reifenfülldruck (DEULA-Effi­zienz-Training) (© Volk, Kortenbruck mit exatrek)
Abbildung 14: Flächenleistung beim Grubbern mit 10 km/h und 3 m Arbeitsbreite mit unterschiedlichen Bereifungsvarianten (© Grasdorf GmbH; Broschüre „Optimaler Schleppereinsatz“)
Abbildung 15: Zugkraftbedarf eines Zweiachs-Anhängers auf flach gegrubbertem Acker in Abhängigkeit vom Reifenfülldruck (Anhänger: Fortuna K180; Gewicht: 17,7 t; Reifen: Implement-Reifen Vredestein Flotation Pro 560/60 R 22,5) (© top agrar Test 2015, unveröffentlicht)

2.2    … auf der Straße 

Bei der Straßenfahrt werden landwirtschaftliche Güter transportiert oder Maschinen und Geräte zum Einsatzort gebracht. Die Minimierung des Zeitaufwandes und des Kraftstoffverbrauchs sind vorrangige Ziele. Deshalb wird in der Regel mit relativ hohen Geschwindigkeiten gefahren und Transportfahrzeuge und Traktoren mit Anbaugeräten weisen hohe Achslasten auf. Eine hohe Radlast bei hoher Fahrgeschwindigkeit erfordert zwangsläufig bei den landwirtschaftlichen Standardreifen einen hohen Reifeninnendruck. Neben schwer messbaren Kriterien, wie gute Fahrstabilität vor allem in Kurven und längere Haltbarkeit des Reifens dank geringeren Reifenabriebs und geringerer Reifenerwärmung, ist die Kraftstoffeinsparung ein entscheidendes Argument für einen möglichst hohen Reifenfülldruck. In mehreren Testfahrten ist der Einfluss des Reifenfülldrucks auf den Kraftstoffverbrauch gemessen worden.

Bei einem Test der Zeitschrift top agrar im Jahr 2019 mit Straßenfahrten auf einer 45,93 km langen Teststrecke wurde bei Transportfahrten mit einem Traktor und einem Tandemachs-Abschiebewagen der Kraftstoffverbrauch gemessen (Claas Axion 870 und Brandtner Abschiebewagen mit Tandemachse (4 t Stützlast, 24 t Ges.Gew.), 40 km/h, Ges.Gew. des Zuges: 34 t). Als der Reifen­fülldruck vom technisch möglichen Minimum auf den Maximalwert erhöht wurde, sank der Kraftstoffverbrauch um 5,34 l/100 km bzw. 7,3 % (s. Abbildung 16).

Bereits 2015 wurde die gleiche Teststrecke zu einem Vergleich unterschiedlicher Reifenfülldrücke in den Reifen eines Zweiachsanhängers mit Implementbereifung genutzt (s. Abbildung 17). 
Es zeigte sich, dass auf der gesamten Teststrecke 5 % Diesel eingespart wurde, wenn der Reifenfülldruck in den Anhängerreifen von 2,6 auf 3,5 bar erhöht wurde. Betrachtet man nur die Streckenabschnitte, auf denen mit der Maximalgeschwindigkeit von 40 km/h gefahren werden konnte („Bundesstraße“), erhöht sich das Einsparpotenzial sogar auf 10 %.

Bei ähnlichen Vergleichsmessungen mit unter­schied­lichen Reifenfülldrücken bei Transportfahrten konnten Einsparpotenziale in gleicher Größenordnung gemessen werden (s. Abbildung 18).

Abbildung 16: Einfluss des Reifenfülldrucks in den Reifen des Testschleppers auf den Kraftstoffverbrauch (© top agrar Test 2019 [6])
Abbildung 17: Einfluss des Reifenfülldrucks in den Reifen eines landwirtschaftlichen Anhängers (Fortuna K180, Ges.Gew.: 17.690 kg) mit Implement-Reifen (Vredestein Flotation Pro 560/60 R 22.5) auf den Kraftstoffverbrauch bei Transportfahrt (© top agrar Test 2015 [5])
Abbildung 18: Transportfahrt mit John Deere 6250R und Samson Güllefass mit Tandemachse; 38 t Ges.Gew.; Testrunde 13 km; 50 km/h maximal (© Volk, Effizienz-Training in der DEULA Warendorf 2023)

In den letzten Jahren sind neben den Standardreifen mit AS-Profil weitere Reifenbauarten und Reifenprofile für Traktoren auf den Markt gekommen. Auch hier zeigt sich, dass durch einen hohen Reifenfülldruck der Kraftstoffverbrauch z.T. deutlich gesenkt werden kann (Abbildung 19).

Vermehrt werden Traktorreifen mit einem deutlich höheren Stollenanteil in der Lauffläche angeboten, die ursprünglich für den überwiegenden Straßeneinsatz entwickelt wurden. Diese weisen gegenüber herkömm­lichen AS-Reifen generell einen geringeren Kraftstoffverbrauch bei der Straßenfahrt auf (Abbildung 20).

Testfahrten mit diesen Reifen zeigen, dass auch mit diesen Reifen durch einen hohen Reifenfülldruck Kraftstoff eingespart werden kann (Abbildung 21 und Abbildung 22).

Abbildung 19: Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit vom Reifenfülldruck und der Reifenbauart AxioBib-Reifen: vorne: IF 600/70 R 30, hinten: IF 650/85 R 38 am Claas Axion 840, 9,4 t XeoBib-Reifen: vorne: VF 600/60 R 28, hinten: VF 710/60 R 38 am John Deere 6930, 7,6 t Solofahrt mit max. 40 km/h; Test Volk 2010
Abbildung 20: Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit von der Reifenbauart; Solofahrten mit max. 50 km/h; top agrar Reifentest 2015
Abbildung 21: Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit vom Reifenfülldruck beim Nokian TRI2; Solofahrten mit max. 50 km/h; top agrar Reifentest 2015
Abbildung 22: Kraftstoffverbrauch in Abhängigkeit vom Reifenfülldruck beim Michelin RoadBib am Claas Axion 870; Transportfahrten mit max. 40 km/h mit Brandtner Abschiebewagen (3 t Stützlast, 24 t GG); top agrar Reifentest 2019

3. Anforderungen an Reifendruckverstelleinrichtungen

Grundsätzlich kann man folgende Strategien verfolgen:

  1. Konstant hoher Druck
  2. Konstant niedriger Druck
  3. Druckanpassung

     

Das Fahren mit konstant hohem Druck hat bei Straßenfahrt die Vorteile eines geringen Kraftstoffverbrauchs und geringen Reifenverschleißes bei einer stabilen Straßenlage. Auf dem Feld ist der hohe Druck nur bei sehr tragfähigen, trockenen Böden vertretbar, wenn die Gefahr dauerhafter Bodenverdichtungen auszuschließen ist. In allen anderen Situationen ist der hohe Druck nachteilig.

Der konstant niedrige Druck schont den Boden und spart Kraftstoff auf dem Feld. Um den Reifen nicht zu stark zu belasten, muss auf der Straße mit geringer Radlast oder mit geringer Geschwindigkeit gefahren werden. Diese Strategie kommt daher nur für arrondierte Betriebe in Betracht.

Die Druckanpassung erfordert zusätzlichen Aufwand, ermöglicht aber die beste Reifen- und Bodenschonung, den höchsten Fahrkomfort und den geringsten Aufwand für Arbeitszeit und Kraftstoff (Abbildung 23). Je häufiger die Druckanpassung nötig ist, desto höher kann auch der Aufwand für die Druckanpassung sein.

Abbildung 23: Bewertung der Luftdruck-Strategien im Vergleich (grün: gut, gelb: mittel, rot: schlecht)

Die Arbeitsgänge unterscheiden sich deutlich bei der Häufigkeit der Druckverstellung. Der notwendige Reifenfülldruck ist von der Radlast und der Fahrgeschwindigkeit abhängig. Ändert sich einer der beiden Faktoren, muss der Reifenfülldruck u. U. angepasst werden. In Abbildung 24 ist beispielhaft dargestellt, wie sich Fahrgeschwindigkeit, Radlast und notwendiger Reifenfülldruck im Laufe eines Vormittags beim Pflügen oder Säen mit Anbaupflug oder Anbau-Drillkombination ändern.
Beim Start um 8.00 Uhr morgens fährt der Traktor mit dem ausgehobenen Anbaupflug zum Feld. Bei hoher Hinterachslast und hoher Geschwindigkeit ist ein hoher Reifenfülldruck von 1,6 bar nötig. Auf dem Feld wird die Hinterachse bei abgesenktem Pflug entlastet und wegen der geringen Fahrgeschwindigkeit kann mit dem für Zugarbeiten angegebenem Mindestluftdruck gefahren werden. Am Vorgewende steigt zwar die Hinterachsbelastung, wegen der geringen Fahrgeschwindigkeit reicht aber der Mindestluftdruck aus. Eine Druckanpassung muss erst wieder bei der Rückfahrt zum Hof erfolgen.

Ein anderes Bild ergibt sich bei der Gülleausbringung vom Hof zum Feld (Abbildung 25). Der Luftdruck in den Reifen des Güllefasses muss deutlich häufiger, nämlich zweimal bei jeder Tankfüllung verändert werden.

Das Fahren mit hoher Last bei hoher Fahrgeschwindigkeit (Hinfahrt zum Feld mit vollem Tank) wechselt bei jeder Fuhre mit abnehmender Radlast bei geringer Fahrgeschwindigkeit (Ausbringung auf dem Feld) und geringer Radlast bei hoher Fahrgeschwindigkeit (Rückfahrt mit leerem Tank zum Hof). Dabei ist nur bei der Hinfahrt zum Feld der hohe Reifenfülldruck nötig (Abbildung 26). Die Anforderungen an die Kompressorleistung sind relativ gering, da für die Erhöhung des Reifeninnendrucks die Zeit der Rückfahrt vom Feld zum Hof und die Zeit für das Befüllen am Hof zur Verfügung stehen.

Abbildung 24: Geschwindigkeit, Radlast und notwendiger Reifen­innendruck im Traktor-Hinterreifen beim Pflügen
Abbildung 25: Geschwindigkeit, Radlast und notwendiger Reifen­fülldruck im Reifen eines Güllefasses
Abbildung 26: Geschwindigkeit, Radlast und notwendiger Reifen­fülldruck während eines Transportzyklus bei der Gülleausbringung

Bei Erntetransporten, wie z. B. der Einsatz des Lade­wagens, wird im Unterschied zur Gülleausbringung der hohe Reifenfülldruck bei der Rückfahrt vom Feld zum Hof benötigt (Abbildung 27). Hierdurch ergibt sich das Problem, dass beim Wechsel vom Feld auf die Straße der Reifenfülldruck sehr schnell erhöht werden muss.

Die verfügbare Zeitspanne für das Aufpumpen ist kurz und stellt hohe Anforderungen an die Förderleistung des Kompressors. Hier kann die Installation eines Druckbehälters und/oder eines zusätzlichen Kompressors sinnvoll sein, der während der Fahrt mit leerem Lade­wagen und auf dem Feld aufgefüllt wird (Abbildung 28). 

Der oder die Druckbehälter können kurzfristig viel Luft bereitstellen und den Kompressor entlasten. 

Abbildung 28: Kompressor und Druckspeicher im Frontgewicht integriert (© Werkbild TerraCare)
Abbildung 27: Geschwindigkeit, Radlast und notwendiger Reifen­fülldruck während eines Transportzyklus bei der Ernte mit dem Ladewagen

4.    Bauarten von Reifendruckverstelleinrichtungen

4.1    Luftdruckverstellung am stehenden Fahrzeug

Die preisgünstigste, aber auch arbeitsaufwändigste Form der Reifenluftdruckverstellung erfolgt im Stand mit dem auf dem Hof vorhandenem Kompressor oder dem Kompressor der Druckluft-Bremsanlage des Traktors. Investitionen fallen nicht an, der Zeitaufwand ist allerdings sehr hoch. 

Deutlich schneller geht es mit einem preisgünstigen Reifenfüll- und Schnellentlüftungs-Set, das auch als „AirBooster“ oder „Traktionsbox“ bezeichnet wird (Abbildung 29 links). Hierin finden sich vier Schnellentlüftungsventile, eine Druckluftleitung mit Manometer und Absperrhahn sowie der Anschluss für die Druckluftbremse des Traktors. 

Komfortabler ist die von der Firma PTG angebotene AIRBOX/mobil für den Druckwechsel im Stand (Abbildung 29 rechts). In dem Koffer sind zwei Druckschläuche, so dass zwei Reifen gleichzeitig be- oder entlüftet werden können. Zudem schaltet die Luftzufuhr selbsttätig ab, wenn ein vorgewählter Solldruck erreicht wird. Das Be- und Entlüften muss also nicht ständig beaufsichtigt werden.

Diese Möglichkeiten bieten sich an, wenn nicht innerhalb eines Arbeits­zyklus häufig der Druck geändert werden muss. Beispiele sind reine Feldarbeiten (Pflügen, Säen, Bodenbearbeitung) auf größeren Schlägen und in weitgehend arrondierten Betrieben.

Abbildung 29: Standard-Reifenfüll- und Schnellentlüftungs-Set (links) und AIRBOX/mobil der Firma PTG (rechts) (© Werkbild PTG)

4.2    Luftdruckverstellung während der Fahrt

Bei allen Ausbringarbeiten vom Hof zum Feld (z. B. Gülle- oder Stalldungausbringung, Pflanzenschutz) und Erntetransporten vom Feld zum Hof ändern sich Fahrgeschwindigkeiten und Radlasten sehr häufig innerhalb eines Tages. Entsprechend oft muss der Reifenfülldruck geändert werden. Hierfür werden Reifendruckregelanlagen angeboten, die es ermöglichen, den Reifenfülldruck während der Fahrt anzupassen ohne den Traktor verlassen zu müssen.

Die wichtigsten Bauteile für Reifendruckregelanlagen im Schlepper oder der Maschine sind: 

  1.  Druckerzeuger (= Verdichter) als Kompressor für Bremsen und variablen Reifendruck
  2. Leitungen vom Kompressor zur Ventilbox und zu den Reifen
  3. Drehdurchführungen (Drehübertrager)
  4. Ventile, elektrisch, pneumatisch oder manuell bedient, am Chassis (= Rahmen) oder Rad
  5. Steuergerät, Kabel und Stecker zu Drucksensoren und zum Terminal (= Anzeige) in der Kabine.

Für die Druckerzeugung wird entweder der Kompressor der Druckluft-Bremsanlage des Traktors oder ein spezieller Zusatzkompressor am Traktor oder am Gerät (z. B. Güllefass) eingesetzt. Die serienmäßigen Traktorkompressoren sind Einzylinder-Kolbenkompressoren mit einer Förderleistung von etwa 200 bis 250 l/min (Abbildung 30). Die Firma Fendt bietet für die Druckluftversorgung der Bremse und der Reifendruckregelanlage VarioGrip einen zahnradgetriebenen, wassergekühlten Zweikolbenkompressor mit einem Fördervolumen von 750 l/min an.

Mit dem üblichen serienmäßigen Bremsenkompressor dauert das Aufpumpen aller vier Reifen eines etwa 250 bis 300 PS starken Traktors um 1 bar etwa 15 bis über 17 min [7]. Es wird im Stand und im Fahren aufgepumpt; also können die letzten Bahnen in der Boden­bearbeitung und das Säubern der Anbaumaschine auf dem Feld für die Druckerhöhung genutzt werden. 

Wegen der geringen Förderleistung der Standard-Bremsenkompressoren, wird bei häufigem Druckwechsel und großem Reifenvolumen ein Zusatzkompressor benötigt. Es kommen dabei Kolben-, Schrauben- oder Vielzellenkompressoren zum Einsatz (Abbildung 31, Abbildung 32 und Abbildung 33).

Kolbenkompressoren werden in großen Stückzahlen gebaut und sind preisgünstig. Sie benötigen allerdings relativ viel Bauraum. Deshalb werden häufig Schraubenverdichter und vereinzelt Drehschieberkompressoren eingesetzt. Sie sind zwar teurer, laufen aber leiser und benötigen im Vergleich zum Kolbenkompressor deutlich weniger Bauraum.
 

Abbildung 30: Riemengetriebener Kolbenkompressor für die pneumatisch betätigte Bremse und die Reifendruckregelanlage (© Volk)

Abbildung 31a: Zusatzkompressoren am Traktor. Links: Kolbenkompressor in der Fronthydraulik

Abbildung 31b: Schraubenkompressor zwischen den Achsen (© Volk)

Abbildung 32: Prinzip des Schraubenkompressors: 2 angetriebene Schrauben fördern und verdichten Luft von der Ansaugseite (links) auf die Druckseite (rechts) (© www.kompressor.one)

Abbildung 33: Vielzellenkompressoren (Drehschieberkompressor) werden aktuell von der Firma PTG für die Druckluftversorgung an Güllefässern eingesetzt (© de.wikipedia.org/wiki/Drehschieberpumpe)

Abbildung 34a: Hydraulisch angetriebene Kompressoren am Güllefass: Modifizierter Schraubenverdichter der Firma Steuerungstechnik StG

Abbildung 34b: Kompakter Vielzellenverdichter (Drehschieberkompressor) der Firma PTG (© Volk)

Kompressoren in der Fronthydraulik können mechanisch über die Frontzapfwelle oder hydraulisch angetrieben werden (Abbildung 31 links und Abbildung 35). Der mechanische Antrieb ist bei vorhandener Frontzapfwelle preisgünstiger, der hydraulische Antrieb ist vielseitiger. Er stellt keine besonderen Ansprüche an den Anbauraum, allerdings sollte eine Ölförderleistung von mindestens 60 Liter/Minute für den Hydraulikmotor verfügbar sein. 

Vom Kompressor gelangt die verdichtete Luft über zumeist fest verlegte Leitungen zur Ventilbox (Abbildung 36).

Abbildung 35: Beim Frontanbau kann die Kompressorkonsole mit einem Zusatz-Druck­behälter oder einem Frontgewicht kombiniert werden (© TerraCare)
Abbildung 36: Am Rahmen montierte Ventiltechnik der Firma HR Agrartechnik (© Volk)

Hier wird die Druckluft auf die einzelnen Achsen oder Räder verteilt und der Druck wird entsprechend dem eingestellten Sollwert eingestellt. Die Druckmessung in der Druckluftleitung hat den Nachteil, dass die Füll- und Entleerzeiten ansteigen. Denn für eine exakte Messung darf die Luft nicht strömen, so dass der Befüll- und Entleervorgang während der Messung unterbrochen werden muss. Daher bieten die Hersteller vermehrt eine separate Druckmessung in der Felge an. Bluetooth-Technik und Funksensorik für die Signalübertragung erspart separate Leitungen. Dadurch kann kontinuierlich gemessen und überwacht werden und der Sollwert wird exakter eingehalten.

Bei den Leitungen zu den Rädern gibt es Unterschiede zwischen Einleiter- und Zweileiter-Anlagen. Bei Ein­leiter-Anlagen wird die Luft über eine Druckleitung zu den Rädern geführt und in den Reifen eingeleitet. Bei diesem System steht die gesamte Leitung von der Ventilbox bis zum Rad ständig unter Druck. Für den Fall, dass eine Leitung defekt ist, wird in der Radfelge ein handbetätigter Kugelhahn angebracht. Bei Zweileiter-Anlagen ist an der Felge ein pneumatisch betätigtes Ventil angebracht, das die Leitung nur dann öffnet, wenn der Reifenfülldruck verändert wird. Zur Betätigung dieses Ventils wird eine zweite kleinere Leitung zu dem Radventil gelegt. Wenn der Druck nicht verändert wird, ist die Leitung von der Ventilbox zum Rad drucklos. 

Zwischen Ventilbox und Rad sorgt die Drehdurchführung für die möglichst verlustfreie Luftübertragung zum drehenden Rad.

Bei angetriebenen Achsen erfolgt dies am preiswertesten von außen über eine Drehdurchführung an der Radnabe (Abbildung 37). 

Die Zuleitung erfolgt über die Kotflügel des Traktors. In der 55. Verordnung zur Änderung straßenverkehrsrechtlicher Vorschriften ist festgelegt, dass Schläuche und Leitungen von Reifendruckregelanlagen an jeder Seite bis zu 70 mm überstehen dürfen. Sie werden bei der Messung der Fahrzeugbreite nicht berücksichtigt.

Die überstehenden Leitungen können allerdings leicht beschädigt werden. Nach Erfahrungen aus der Praxis kommen Beschädigungen relativ selten auf dem Feld vor, wo dann möglichst schnell der Absperrhahn am Rad betätigt werden muss. Häufiger sind Beschädigungen auf dem Hof (z. B. beim Rangieren in der Scheune oder bei der Futterentnahme im Fahrsilo), die zumeist relativ einfach vor Ort repariert werden können. Drehdurchführungen sind ebenfalls gefährdet, wenn die Radnabe bis nahe an die Radaußen­kante reicht (z. B. Allrad-Vorderachse). Hierfür bietet die Firma TerraCare eine extra flache Drehdurchführung (Dreh­übertrager) an (Abbildung 38).

Die Beschädigungsgefahr ist bei innen­liegender Luftzufuhr deutlich geringer. Bei nicht angetriebenen Achsen (z. B. Güllefass, Ladewagen) lässt sich das relativ einfach über gebohrte Achsen erreichen. Die Achsenhersteller bieten dafür ab Werk vorgebohrte Achsen an (Abbildung 39)

Abbildung 37: Luftführung über außenliegende Leitungen bei Einleiter-Reifendruckregelanlage (© Volk)
Abbildung 38: Extra flache Drehdurchführung „TerraTurn“ (© TerraCare)
Abbildung 39: Drehdurchführung (links) und Luftführung über gebohrte Achse bei Einleiter-Reifendruckregelanlage (rechts) (© Volk)

Bei Triebachsen ist die innenliegende Drehübertragung generell problema­tischer. Es gibt aber Lösungen sowohl für Steck- wie auch für Flanschachsen (Abbildung 40)

Diese Drehdurchführungen und die Leitungen zur Felge liegen zwar gut geschützt und sicher vor Beschädigungen, sind aber nur mit relativ hohem Aufwand zu reparieren.

Zur Bedienung der Reifendruckregel­anlage werden je nach Hersteller voll­integrierte Terminals, separate Terminals oder ISOBUS-Anzeigen im Traktorterminal eingesetzt. (Abbildung 41).

Separate Terminals haben den Vorteil, dass sie einfach zu bedienen sind und auch ungelernte Aushilfsfahrer schnell in die Bedienung eingeführt werden können.

 Zudem werden die wichtigen Werte ständig an ein und derselben Position angezeigt und können daher sehr schnell gefunden und abgelesen werden.

Die Anbindung an den ISOBUS des Traktors ermöglicht auf dem großen Bildschirm komplexere Anzeigen mit mehr Informationen und auch die Bedienung über die Tasten des Traktor-Joysticks. 

Ein weiterer Vorteil ist der Zugriff auf Sensoren des Traktors. 

Abbildung 40: Innenliegende Drehdurchführung für Vorderachse (links)
und Hinter­achse (rechts) beim Fendt VarioGrip (© Fendt)
Abbildung 41: Links: Separates Bedienteil für die Steuerung der Drücke in Vorderachse und Hinterachse des Traktors sowie für die Achsen eines Anhängers
Rechts: Anzeige der Reifendruckregelanlage im ISOBUS-Terminal eines John Deere Traktors (© Steuerungstechnik StG, ­­HR-Agrartechnik)

5.    Entwicklungstendenzen 

Schwerpunkt der Entwicklungen ist die Nutzung externer Informationsquellen zur Verringerung von Bedienfehlern und zur Automatisierung der Einstellung. So erlaubt z. B. die Kenntnis der Fahrgeschwindigkeit einen Warnhinweis, wenn auf der Straße vergessen wurde, den Druck zu erhöhen. Mit Hilfe des GPS-Signals kann der Reifenfülldruck beim Wechsel zwischen Feld und Straße automatisch verändert werden. Wiegeeinrichtungen in Anhängern (z. B. Ladewagen, Dungstreuer) geben Auskunft über die Radlast und in Verbindung mit Fahrgeschwindigkeit und Reifentabelle kann der richtige Reifenfülldruck ermittelt und automatisch eingestellt werden. 

Einen Schritt weiter gehen Assistenzsysteme, die z. Zt. von Fendt und Claas in Verbindung mit werkseitig eingebauten Reifendruckregelanlagen angeboten werden. 

Das ältere der beiden Systeme ist der „Grip-Assistant“ der Firma Fendt (Abbildung 42). Hierbei bekommt der Landwirt Empfehlungen zur Einstellung des Reifendrucks, der Ballastierung und der Fahrgeschwindigkeit für unterschiedliche Arbeiten unter Berücksichtigung der Anhängung, der Bereifung und der Bodenfeuchte.

Abbildung 42: Beim Grip-Assistant der Firma Fendt bekommt der Landwirt neben einer Empfehlung zum Reifenfülldruck entweder einen Hinweis zur optimalen Ballastierung bei vorgegebener Arbeitsgeschwindigkeit (links)
oder zur optimalen Arbeitsgeschwindigkeit bei ­vorgegebener Ballastierung (rechts) (© Werkbilder Fendt)

Einen etwas anderen Weg geht die Firma Claas beim CEMOS für Traktoren (Abbildung 43). Dieses DLG-anerkannte umfassende Assistenzsystem dient zur Optimierung von Traktor, Gerät und der Traktor-Geräte-Kombination bei fast allen Arbeiten [8]. Neben umfangreichem Datenbankwissen wird interaktiv auch die Beurteilung von Änderungsvorschlägen des Systems durch den Fahrer in den Optimierungsprozess einbezogen. 
Vorschläge zur Optimierung der Zug­arbeit werden nicht nur für den Reifendruck und die Ballastierung, sondern auch für gerätespezifische Parameter, wie z. B. den Druck im Zugkraftverstärker, gemacht. Wenn die Vorschläge des Assistenzsystems vom Fahrer umgesetzt werden, kann der Fahrer anhand einer visuellen Darstellung die Auswirkungen der Änderung beurteilen. Entsprechend den Beurteilungen des Fahrers schlägt das System nächste Schritte vor. Diese Vorgehensweise ermöglicht eine fortlaufende Anpassung an die jeweiligen Arbeitsverhältnisse. 

Abbildung 43: Das CEMOS für Traktoren der Firma Claas ist ein umfangreiches Assistenzsystem, in das seit Sommer 2022 auch die ­Applikation „Terranimo“ [9] integriert wurde (© Claas)
Der Optimierungsprozess basiert auf 3 Phasen:

Phase 1. Vorbereitung auf dem Hof.
Ausgehend von dem gewählten Anbaugerät und dem beabsichtigten Feldeinsatz schlägt CEMOS dem Fahrer schon auf dem Hof die notwendige Ballastierung und den optimalen Reifenfülldruck vor. Das dynamisch lernende System sammelt weitere Messwerte während der Arbeiten und passt seine Vorschläge für den nächsten Einsatz an.

Phase 2. Basiseinstellung auf dem Feld.
Die integrierte Wissensdatenbank von CEMOS erklärt die Grundeinstellung von Anbaugeräten Schritt für Schritt mit bebilderten Anleitungen. Das Angebot an unterstützten Anbaugeräten wird dabei kontinuierlich ausgebaut.

Phase 3. Optimierung während der Arbeit.
Der Optimierungsdialog wird vom Fahrer auf dem Feld gestartet. CEMOS überprüft alle Grundeinstellungen und macht Vorschläge zu den Zielgrößen „Leistung“ oder „Effizienz“, die der Fahrer annehmen oder ablehnen kann. Nach jeder Einstellungsänderung signalisiert CEMOS nach einer Messfahrt, ob und wie sehr sich Flächenleistung und Dieselverbrauch verbessert haben.
 

6.    Literatur 

[1] Brandhuber, R.; Demmel, M.; Koch, H.-J.; Brunotte, J.: Bodenschonender Einsatz von Landmaschinen. DLG-Merkblatt 344 (2008)
[2] Uppenkamp, N.; Weißbach, M., Heitmann, G.: Reifen richtig wählen und einsetzen. DLG-Merkblatt 356 (2009)
[3] Uppenkamp, N.; Volk, L., Weißbach, M.: Maßnahmen zur Optimierung der Traktion. DLG-Merkblatt 461 (2020)
[4] VDI: Richtlinie 6101 „Maschineneinsatz unter Berücksichtigung der Befahrbarkeit landwirtschaftlich genutzter Böden“; 2007
[5] Weißbach, M.: Landtechnische Untersuchungen zur Wirkung bodenschonender Fahrwerke an Schleppern und Arbeitsmaschinen mit verschiedenen Radlasten. Habilitationsschrift, Kiel (2003)
[6] Stirnimann, R.; Ursachen und Wirkung erkennen. Lohnunternehmen 2023, 8, S. 40 – 47
[7] Wilmer, H.: Luftwechsel gefällig? – Reifendruck-Verstellanlagen im Vergleich. Profi, 3/2022, S. 14 – 27
[8] DLG: DLG Prüfbericht 7096 CEMOS TRAKTOR; Groß-Umstadt 2020
[9] Internet: ch.terranimo.world; App: AgroTyrePressure

 

Weiterführende Literatur

Brunotte, J.; Demmel, M.; Fröba, N.; Uppenkamp, N.; Volk, L., Weißbach, M.: Boden schonen und Kosten senken. KTBL-Heft 89 (2011)
Berning, F.: Wieviel Diesel sparen Straßenreifen? top agrar 8/2016, S. 92 – 93
Tastowe, F.: Mit Straßenprofil auf den Acker; top agrar 7/2020, S. 86 – 89
Söhne, W.: Druckverteilung und Bodenverformung unter Schlepperreifen. Grundlagen der Landtechnik 5,1953, S. 49 – 63
Volk, L.; Rose, S.: Steigerung der Dieseleffizienz, Landtechnik, 2, 2011, S. 2 – 5
Volk, L.; Reifendruck optimal regeln, Getreide Magazin, 6/2012, S. 27 – 29
Volk, L.; Mehr Bodenschutz, mehr Fahrkomfort und mehr Dieseleffizienz, Mais, 4/2012, S. 170 – 173
Volk, L.; Bodenschutz und Zugkraft durch variablen Reifendruck, Land + Forst, 8/2014, S. 24 – 26
Smartphone-App für IOS oder Android: AgroTyrePressure