Magazin Agritechnica 2017

Traktoren/Transportfahrzeuge :

Abgasstufe-V-Motoren und „Mother Regulation“ beschäftigen die Entwicklungsingenieure

Abgasgrenzwerte Thema ohne Ende – 48-Volt-System liefert 10 kW elektrische Leistung – Automatiklösungen für das Vorgewende – Mit Muldenkippern Gülle ausbringen

Traktoren/Transportfahrzeuge: Abgasstufe-V-Motoren und „Mother Regulation“ beschäftigen die Entwicklungsingenieure

Case IH: Erster Hersteller mit stufenloser Getriebetechnik in Knicklenkern.

Nach drei schwierigen Jahren scheint sich der Landtechnikmarkt zu erholen. Der Branchenumsatz der in Deutschland produzierenden Traktoren- und Landmaschinenhersteller hat sich im ersten Halbjahr 2017 positiv entwickelt. Die Impulse kommen dabei nicht in erster Linie aus dem deutschen Markt, sondern eher aus Exportmärkten. Weltweit betrachtet dürften sich die Landtechnikumsätze im laufenden Jahr weiter stabilisieren und ab 2018 dann wieder nach oben bewegen.

Dieselmotoren: Grenzwerte für Abgasstufe V stehen fest

Die Abgasstufe IV ist mittlerweile weitgehend umgesetzt. Einen gewissen Spielraum gibt es noch im Leistungsbereich um 75 kW, wo Traktoren während einer Übergangsfrist als Schmalspurtraktoren homologiert werden können und somit lediglich den Grenzwerten der Abgasstufe IIIB unterliegen. Bei Abgasstufe-IV-Motoren gehören Common-Rail-Hochdruckeinspritzung, Vierventiltechnik, Turbolader, Ladeluftkühlung und elektronische Motorsteuerung zum Standardumfang. Hersteller-spezifische Unterschiede gibt es bei der Verwendung der Abgastechnologien Abgasrückführung (AGR), Dieseloxidationskatalysator (DOC), Dieselpartikelfilter (DPF) und Selektive Katalytische Reduktion (SCR). Die Kombinationen reichen von DOC/SCR bei FPT Industrial über AGR/SCR bei MTU bis AGR/DOC/DPF/SCR bei Deutz und John Deere.

Seit Herbst 2016 stehen die Grenzwerte für die ab 2019 geltende Abgasstufe V definitiv fest. Neben einer weiteren Absenkung der Partikelmasse (PM) wird neu auch die Partikelanzahl (PN) auf 1x1012/kWh limitiert. Für die Leistungsklassen von 19 bis 559 kW (25,8 – 760 PS) dürfte der Einsatz von geschlossenen Partikelfiltersystemen in Zukunft somit unumgänglich sein. Viele Motorenhersteller haben ihre Abgasstufe-V-Lösungen bereits vorgestellt. DOC, DPF und SCR sind hierfür gesetzt, und es kann insgesamt ein Trend zu kompakteren Abgasnachbehandlungssystemen beobachtet werden. FPT Industrial setzt als erster Landtechnik-Hersteller auf ein SCRonFilter-System (SCRoF), bei dem die DPF-Oberfläche eine SCR-Beschichtung aufweist und somit einen Teil der selektiven katalytischen NOX-Reduktion (SCR) übernimmt. DPF und SCR-Katalysator lassen sich damit platzsparend im gleichen Gehäuse unterbringen. Mit der Abgasstufe V werden Traktormotoren sowohl bezüglich Emissionen als auch Motor- und Abgastechnologien auf dem Stand moderner EURO-6-Motoren für Lastwagen liegen.

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Elektrische Antriebe in unterschiedlichen Ausprägungen

Die Elektrifizierung hält auch in der Landtechnik mehr und mehr Einzug. Zur Agritechnica werden teilelektrische Ansätze vorgestellt, die darauf abzielen, genügend elektrische Leistung für Aktuatoren auf Anbaugeräten und Anhängern zur Verfügung zu stellen. Bei Press-/Wickel-Kombination beispielsweise können die erforderlichen Leistungen bis 6 kW betragen. Mit den heute bei Standardtraktoren üblichen 12 V-Systemen können aber nur Dauerleistungen bis 1 kW bereitgestellt werden. Fendt führt bei der 900er-Baureihe jetzt ein 48 V-System ein, das bis 10 kW elektrische Leistung für externe Verbraucher liefert. Das Traktor-Bordnetz wird über einen DC/DC-Wandler weiterhin mit 12 V versorgt.

Kubota verfolgt das gleiche Ziel über eine in der Heck-Anbaukonsole montierte „e-Power-Plattform“. Der darin enthaltene Generator wird über den Zapfwellenstrang angetrieben und stellt bis zu 10,5 kW elektrische Leistung bei 56 VDC zur Verfügung. Modifikationen am Traktor sind nicht notwendig und die Plattform lässt sich deshalb auch an bestehenden Maschinen nachrüsten. Über TIM/ISOBUS wird der Generator bei Bedarf automatisch zugeschaltet.

Vollelektrisch ist hingegen der Vario e100 von Fendt. Bei diesem auf der 200er-Reihe aufbauenden Traktor wird der Verbrennungsmotor mitsamt Peripherie durch eine 100 kWh-Batterie und einen Elektromotor ersetzt. Stufenlosgetriebe, Fahrwerk und Hydraulik bleiben hingegen unverändert, wodurch herkömmlich Anbaugeräte problemlos verwendet werden können. Durch den emissionsfreien und geräuscharmen Betrieb ist der Traktor prädestiniert für landwirtschaftliche Einsätze in der Innenwirtschaft oder in Siedlungsgebieten, aber auch für Kommunalarbeiten. Bei einer Nennleistung von 50 kW und den in dieser Leistungsklasse typischen Einsatz-/Lastprofilen kann dieser mit einer Batterieladung bis zu sechs Stunden eingesetzt werden. Die Batterie ist schnellladefähig, Elektromotor und Steuerungselektronik verfügen über ein Thermomanagement.

Stufenlosgetriebe jetzt auch bei Knicklenkern

Leistungsverzweigte Stufenlosgetriebe haben sich in den letzten Jahren insbesondere in Westeuropa einen festen Platz erobert, waren bisher aber Standard- und Systemtraktoren bis 370 kW vorbehalten. Case IH bietet die stufenlose Getriebetechnik als erster Hersteller jetzt auch für knickgelenkte Zugtraktoren (Rad- und Halbraupenversionen) an und schiebt die Leistungsgrenze für Stufenlosgetriebe somit weiter nach oben (Maximalleistungen bis 450 kW). Beim CVXDrive-Getriebe handelt es sich um das ZF-Eccom 6.0, eine Weiterentwicklung des im Claas Xerion eingesetzten Eccom 5.0. Der Antrieb für Arbeitshydraulik und Zapfwelle wird hier bereits vorne beim Getriebeeingang abgezweigt und läuft somit nicht mehr über die Zentralwelle des Planetenradsatzes. Weiterentwicklungen gibt es auch bei Stufengetrieben. CNH ergänzt die Optionenliste für die Baureihen Case IH Maxxum und New Holland T6 mit einem Doppelkupplungsgetriebe mit acht Lastschaltstufen. Die Synchronschaltstellen im Lastschalt- und Gruppengetriebeteil werden elektro-hydraulisch betätigt, der Fahrtrichtungswechsel erfolgt über zwei zusätzliche Lamellenkupplungen im vorderen Getriebebereich.

Raupenlaufwerke und Fahrkomfort schließen sich nicht mehr gegenseitig aus

Standardtraktoren weisen heute Motorleistungen bis 370 kW (500 PS) auf. Sollen diese bei reinen Zugarbeiten auf dem Feld effizient in Zugleistung umgesetzt werden, sind große Reifenaufstandsflächen und eine ausreichende Ballastierung unumgänglich. Mit den dabei auftretenden hohen dynamischen Drehmoment- und Achslastspitzen kommen aber selbst moderne VF-Reifen mit Durchmessern von 2,15 bis 2,35 m an ihre Grenzen. Um sicherzustellen, dass diese auf der Felge nicht durchrutschen und die Tragfähigkeiten nicht überschritten werden, müssen deshalb oft die Reifeninnendrücke erhöht werden, was der Reifenaufstandsfläche und somit der Zugkraftübertragung und Bodenschonung abträglich ist. Ein Weg aus diesem Dilemma sind Raupen-Laufwerke. Der mangelhafte Fahrkomfort auf Straße und Feld stand einer breiteren Anwendung in der Praxis bisher aber im Wege. Zwei Hersteller stellen deshalb gefederte Bandlaufwerke vor, Fendt mit der Baureihe 900 Vario MT und Claas mit dem Axion 900 Terra Trac. Fendt hat das von der Challenger-Baureihe MT700 her bekannte Vollraupen-Laufwerk komplett überarbeitet und federt die drei Zwischenrollen neu über eine Boogie-in-Boogie-Aufhängung. Das Zusammenspiel mit den ebenfalls neuen Kabinen- und Primärfederungssystemen lässt einen guten Fahrkomfort erwarten. Die 900 Vario MT Modelle sind leistungsmäßig zwischen den Standardtraktoren-Baureihen 900 und 1000 positioniert und werden in Europa die Challenger-Modelle MT700 ablösen.

Claas setzt beim Axion 900 Terra Trac hingegen auf ein Halbraupenkonzept. Basis hierfür ist das von den Mähdreschern her bekannte Terra Trac-Bandlaufwerk mit reibschlüssiger Kraftübertragung. Triebrad hinten, Laufrad vorne sowie die Zwischenrollen sind auch hier einzeln gefedert und verfügen über einen hydraulischen Lastausgleich. Größere Anpassungen wurden auf Grund der Integration des im Vergleich zu Triangel-Konzepten langen Bandlaufwerkes aber im Bereich Aufhängung und Antrieb gemacht. Der in das Triebrad integrierte Planeten- endantrieb und die Leistungsübertragung zwischen Getriebe und Bandlaufwerk über eine Kardanwelle ermöglichen nicht nur einen großen Pendelwinkel von +/- 15°, sondern auch eine Verlagerung des Pendelpunktes nach vorne. Die dadurch erreichte Gewichtsverteilung von 35/65 (vorne/hinten) sowie die großen Aufstandslängen und die gute Bodenanpassung der Bandlaufwerke lassen hohe Zugkräfte bei geringem Schlupf und Bodendruck erwarten. Die Lenkung erfolgt grundsätzlich über die Vorderachse, im Feld wird sie ab einem bestimmten Lenkwinkel aber durch gezielte Bremsimpulse an der Hinterachse unterstützt. Der Axion 900 Terra Trac verfügt damit als erster Standard-/Halbraupentraktor über eine vollwertige Federung sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterachse.

Weitere Optimierungsmöglichkeiten im Hinblick auf eine effiziente Leistungsübertragung bei schweren Zugarbeiten im Feld werden auch bei Standardtraktoren angeboten. John Deere beispielsweise bietet mit „EZ Wheels“ neu ein Schnellanbausystem für Radgewichte an. Die Montage kann mit einem Gabelstapler erfolgen, durch die Fixierung mit Kniehebelspannern muss nicht mehr auf die exakte Position der Schraubenlöcher geachtet werden. Einen anderen Ansatz verfolgt Fendt mit „Vario Pull“, einer horizontalen Verschiebemöglichkeit des Anhängepunktes bei der 1000er-Baureihe. Selbst während der Fahrt kann dieser um bis zu 80 cm nach vorne und somit in Richtung Hinterachse-Drehpunkt verschoben werden. Durch den verkürzten Hebel kann die Lastverlagerung von der Vorder- auf die Hinterachse aufgrund von hohen dynamischen Stützlasten, wie sie insbesondere bei tief arbeitenden Bodenbearbeitungsgeräten auftreten können, vermindert werden. Dadurch ist einerseits weniger Frontballast erforderlich, andererseits können auch die Reifeninnendrücke an Vorder- und Hinterreifen gleichmässiger eingestellt werden; beides führt zu besseren Laufwerkswirkungsgraden. Am Vorgewende lässt sich der Anhängepunkt wieder nach hinten verschieben, um ausreichenden Freiraum für die Deichsel zu bekommen.

Weiterentwickelte Bremskonzepte

Zur Bewältigung der hohen Transportvolumina in der Landwirtschaft werden meistens Traktor-/Anhängerkombinatio- nen eingesetzt. Mit leistungsstarken Traktoren lassen sich Gesamtzuggewichte von 40 Tonnen mit Geschwindigkeiten von 40 km/h und mehr problemlos fortbewegen. Die Gewichtsverhältnisse zwischen Zug- und Anhängefahrzeugen sind insbesondere bei Zweiachs-Anhängern ohne Stützlast aber oftmals ungünstig, was zum Einknicken des Gespannes im Schubbetrieb führen kann (Taschenmessereffekt). Die Verzögerungsmöglichkeit durch einfaches Zurückziehen des Fahrhebels bei Traktoren mit Stufenlosgetrieben erhöht diese Gefahr zusätzlich. Claas und New Holland bieten jetzt deshalb sogenannte Streckbremsen an, bei welchen im Schubbetrieb automatisch das Anhängerbremsventil angesteuert wird. New Holland stellte ein solches System bereits zur Agritechnica 2011 vor, die gesetzlichen Rahmenbedingungen machten eine Vermarktung bisher aber unmöglich. Mit der neuen EU „Mother“-Regulation 167/2013 sind Streckbremsen mit automatischer Betätigung neu zulässig. Bei den Arion-Modellen 500/600 von Claas wird der Schubbetrieb anhand von Motor- und Getriebesignalen erkannt und bei Bedarf das Anhängerbremsventil angesteuert. Zur Erhöhung der Motorbremswirkung wird gleichzeitig der Visco-Lüfter auf maximale Drehzahl und die Leitschaufeln des VTG-Laders auf „eng“ und somit hohen Strömungswiderstand gestellt. New Holland geht die Sache bei den T7-Modellen von der anderen Seite her an und aktiviert das Anhängerbremsventil, sobald die Motorstaubremse betätigt wird. Diese wird mit der VTG-Leitschaufelverstellung sowie der Verdrehung der Umkehrlüfterflügel auf maximale Leistung kombiniert. Bis 103 kW „Retarderleistung“ sollen damit erreicht werden können, was eine automatische Ansteuerung des Anhängerbremsventils erst recht erforderlich macht. Die Höhe der eingeleiteten Bremsdrücke hängt bei beiden Systemen von verschiedenen Messgrößen ab.

Fahrerassistenzsysteme helfen technische Potenziale ausschöpfen

In den Traktorkabinen kommen zunehmend Bedien- und Anzeigeterminals mit Touch-Funktion zur Anwendung. Solche sind jetzt beispielsweise auch bei Valtra und Claas verfügbar. Valtra nutzt mit „SmartGlass“ überdies als erster Traktorenhersteller die aus dem Automobilbereich bekannte Möglichkeit zur Anzeige von Fahrzeuginformationen in der Frontscheibe und somit im Blickfeld des Fahrers. Gleich mehrere Hersteller haben verstellbare Lenkübersetzungen vorgestellt, bei welchen die Anzahl Lenkradumdrehungen vom linken zum rechten Lenkeinschlag und umgekehrt eingestellt werden kann. Für das Wenden am Vorgewende bieten John Deere mit „Auto Trac Turn Automation“ und Fendt mit „VarioGuide Turn Assistant“ jetzt auch automatische Lösungen für die bei Dreipunktanbaugeräten übliche Y-Wendung an. John Deere erweitert mit „Smart Front Loader Manager“ die bereits bekannte Automatisierung bei Frontladerarbeiten und bindet beispielsweise auch das Motor- und Getriebemanagement mit ein. Mit „Adaptive Work Lighting“ wurde zudem ein Beleuchtungssystem vorgestellt, bei dem die Arbeitsscheinwerfer automatisch oder manuell gedimmt werden können. Damit soll bei Dunkelheit eine optimale Ausleuchtung des Arbeitsumfeldes sichergestellt und gleichzeitig das Blenden von Fahrern anderer am Arbeitsprozess beteiligter Maschinen vermieden werden (z.B. Feldhäcksler/Abfuhrgespann).

Moderne Traktoren verfügen über zahlreiche Einstellmöglichkeiten und Assistenzsysteme. Gerade ungeübte Fahrer sind damit aber häufig überfordert und können das Leistungspotenzial nicht nutzen. Mit CEMOS für Traktoren bietet Claas ein interaktives System an, das einen ganzheitlichen Ansatz zur optimalen Einstellung üblicher Traktor-Gerätekombinationen bietet. Sowohl bei der Arbeitsvorbereitung als auch während des Arbeitsprozesses wird der Bediener in natürlicher Sprache, d. h. unter Nutzung von Begriffen aus der Praxis, durch das Einstellungsmenü geführt. Das System bezieht neben Traktor-spezifischen Parametern auch die vom Gerätehersteller empfohlenen Einstellungsalgorithmen mit ein. Während der Arbeit versucht das System Traktor- und Geräteeinstellungen permanent zu optimieren und unterbreitet dem Fahrer validierte Optimierungsvorschläge, die dieser zum Beispiel unter Berücksichtigung der Arbeitsqualität akzeptieren oder auch ablehnen kann.

Autonome Fahrzeuge im Schwarm

In den letzten Jahrzehnten entwickelten sich Landmaschinen zu immer größeren und leistungsfähigeren Einheiten. Die maximal zulässigen Abmessungen für Straßenfahrten sind heute in vielen Fällen ausgeschöpft und im Feldeinsatz werden – insbesondere mit selbstfahrenden Erntemaschinen – Achslasten erreicht, die selbst mit Raupenlaufwerken zu Bodenverdichtungen führen können.

Seit einiger Zeit wird deshalb darüber diskutiert, ob die Feldarbeiten nicht auch mit mehreren kleinen, in einem „Schwarm“ arbeitenden Maschinen erreicht werden könnte. Das System „MARS“ von Fendt stellt eine erste Anwendung des Schwarmkonzeptes für die Aussaat von Mais dar. Die autonomen und lediglich 40 kg schweren Einheiten werden von einem „Maschinenführer“ mit einer Sammeltransporteinheit zum Feld gebracht, befüllt und während der Arbeit überwacht. Bei minimaler Geräuschemission und Bodenbelastung könnten hiermit beispielsweise siedlungsnahe Flächen in der Nacht ohne Scheinwerfer bewirtschaftet werden.

Der kanadische Hersteller DOT hat einen ebenfalls autonom operierenden Geräteträger in U-Form vorgestellt, der Arbeitsgeräte in „Normalgröße“ aufnehmen kann. Auf der Straße wird in Längs-, auf dem Feld hingegen in Querrichtung gefahren.

Eine halbautonome Lösung nach dem Leader-Follower-Prinzip stellt Kubota mit dem Konzept „Autonomous Tractor“ vor. Dieses ermöglicht die Steuerung und Überwachung von zwei Traktoren bei Feldarbeiten durch nur einen Fahrer. Die Technik soll ab sofort verfügbar sein und auch bei bestehenden Kubota-Traktoren (z.B. M7001) eingesetzt werden können.

Flexible Transportanhänger mit moderner Technik

Rege Entwicklungsaktivitäten gibt es auch im Bereich der Transportanhänger. Zur besseren Auslastung der Transportkapazitäten oder zur Vermeidung von Leerfahrten werden zunehmend „Zweinutzungsanhänger“ für Schüttgüter und Flüssigstoffe eingesetzt. Exeler und Huesker bieten mit „Liquid-X-Liner“ bzw. „Flexcover Combi Plus“ flexible PVC-Tanksysteme für den Einbau in Muldenkippern an. Bei Huesker sind Pump- und Zuleitungstechnik sowie der aufgerollte PVC-Sack in einer demontierbaren Heckklappe untergebracht. Gegenüber Kombifahrzeugen mit geometrisch festen Ladebereichen sollen Nutzlastvorteile von rund zwei Tonnen resultieren.

D-TEC präsentiert mit dem „Flexliner“ einen Kippauflieger mit torsionssteifem Chassis-Zentralrohr anstelle der üblichen doppelten Profil-Längsträger, womit die Umsturzgefahr beim Aufkippen vermindert wird. Mit dem Tridem-Achsaggregat mit zwei gelenkten Achsen lassen sich zudem Beschädigungen an Hofplätzen bei engen Wendemanövern vermeiden.

Kröger stellt mit „Smart Lock“ eine hydraulische Zentralverriegelung für die Seitenbordwände von Dreiseitenkippanhängern vor. Nicht nur das Öffnen, sondern auch das Schließen der Bordwände kann damit vom Traktor aus ferngesteuert werden, der Fahrer braucht nicht mehr abzusteigen.

Angetriebene Achsen für Transport- und Arbeitsanhänger bleiben weiterhin ein Thema. PGAC bietet mit „Torque Assist“ einen stufenlos verstellbaren hydrostatischen Hilfsantrieb an. Der Axialkolbenmotor wird über die Traktorhydraulik mit Öl versorgt, sein Abtriebsdrehmoment wird über ein Planetengetriebe mit Freilauf auf die Räder übertragen.

Elektronische Fahrerassistenzsysteme etablieren sich zunehmend auch bei Transportanhängern. Pöttinger hat ein Sicherheitssystem für Ladewagen entwickelt, welches neben Fahrgeschwindigkeit und Fahrtrichtung neu auch die Seitenneigung erkennen kann. Die Nachlauflenkachse wird damit nicht nur beim Rückwärtsfahren oder ab einer programmierbaren Vorwärtsfahrgeschwindigkeit automatisch gesperrt, sondern zur Verbesserung der Spurstabilität auch beim Fahren in Schräglage am Hang. Der Fahrer kann überdies einen Schwellenwert für die maximale Seitenneigung festlegen, um ein Warnsignal zu erhalten, wenn diese überschritten wird.


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