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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Nutzfahrzeug, insbesondere einen
landwirtschaftlichen Schlepper, mit mindestens drei antreibbaren
Fahrzeugachsen, die eine Vorderachse, eine Mittelachse und eine
Hinterachse aufweisen.
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Bei
Nutzfahrzeugen, insbesondere bei Baumaschinen und landwirtschaftlichen
Nutzfahrzeugen, geht der Trend dazu, die Nutzfahrzeuge immer größer
auszubilden. In der Regel können solche großen Nutzfahrzeuge
mit höherer spezifischer Produktivität betrieben
werden. Im landwirtschaftlichen Bereich umfassen solche Nutzfahrzeuge
insbesondere Traktoren, landwirtschaftliche Schlepper, Mähdrescher, Nutzfahrzeuge
zum Spritzen von Pflanzenschutzmittel, selbstfahrende Düngefässer,
sowie weitere selbstfahrende Arbeitsmaschinen, wie zum Beispiel Mähdrescher,
Feldhäcksler, Selbstfahr-Spritzen, Selbstfahr-Güllefässer
und Rübenroder. Im landwirtschaftlichen Bereich ist dabei
ein Trend zu beobachten, dass das landwirtschaftli che Kulturland
auf immer weniger Betriebe aufgeteilt wird, deren Größe folglich
zunimmt. Infolgedessen schaffen sich diese Betriebe größere
Maschinen und insbesondere größere landwirtschaftliche
Nutzfahrzeuge an, da in der Regel die Produktivität mit
der Größe der Maschinen steigt und meist auch
der Anschaffungspreis solch größerer Maschinen
bezogen auf ihre Produktivität und Leistung niedriger ist.
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Ein
weiterer Nebeneffekt der Entwicklung zu großen Betrieben
mit großen landwirtschaftlichen Nutzflächen sind
zunehmende Entfernungen zwischen den Betriebsstandorten und den
tatsächlichen Einsatzorten der Nutzfahrzeuge, wie beispielsweise Felder
oder Waldgrundstücke. Dadurch besteht ein Bedarf an landwirtschaftlichen
Nutzfahrzeugen, die dazu ausgelegt sind, auf der Straße
mit vergleichsweise hohen Geschwindigkeiten gefahren zu werden.
Dieser Bedarf besteht nicht nur bei landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen,
sondern allgemein bei Nutzfahrzeugen, wie beispielsweise auch bei
Baufahrzeugen. Dementsprechend besteht ein Bedarf an Nutzfahrzeugen,
die derart ausgebildet sind, dass sie mit einer Höchstgeschwindigkeit
von 62 km/h oder höher betrieben werden können,
so dass sie auch auf Autobahnen und Kraftfahrstraßen gefahren
werden können. Insbesondere im landwirtschaftlichen Bereich
besteht ein Bedarf an Traktoren und landwirtschaftlichen Schleppern,
die dazu ausgelegt sind, auf der einen Seite schwerste Zugarbeiten
zu übernehmen und auf der anderen Seite mit hohen Geschwindigkeiten
auf Straßen, und insbesondere auf Autobahnen, gefahren
zu werden, so dass auch entfernt gelegene Einsatzorte bequem und
schnell erreicht werden können.
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Bei
Traktoren und landwirtschaftlichen Schleppern bedingt jedoch die
Vergrößerung der Abmessungen bei gleichen Anforderungen
an den Bodendruck ein überproportionales Wachstum der Auf standsflächen.
Die Bereitstellung ausreichend großer Aufstandsflächen
ist dabei sowohl im Hinblick auf eine Minimierung der auftretenden
Schlupfverluste zwischen den Reifen und dem Boden als auch im Hinblick
auf die Vermeidung einer übermäßigen
Bodenverdichtung relevant. Demgemäß ist es bei
herkömmlichen Traktoren und landwirtschaftlichen Schleppern
erforderlich, bei Vergrößerung der Abmessungen
derselben überproportional größere Reifen
vorzusehen. Diese Problematik tritt auch bei den oberhalb genannten
weiteren zweiachsigen landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen und Baufahrzeugen auf.
Bei Vorsehung großer Reifenbreiten besteht jedoch die Problematik,
dass bei gleichbleibender Gesamtbreite des Nutzfahrzeuges weniger
Platz für Motoren, Getriebe und Aggregate zur Verfügung
steht und insbesondere der Raum für eine Fahrerkabine, die
zwischen den Rädern angeordnet ist, stark eingeschränkt
wird. Durch die Vorsehung großer Reifendurchmesser wird
unter anderem die Wendigkeit des Fahrzeuges eingeschränkt.
Ferner haben große Reifendurchmesser große Fahrzeughöhen
zur Folge, da die Fahrerkabinen nicht ausschließlich zwischen
die jeweiligen Räder gesetzt werden können. Dies
ist insbesondere bei Brücken- und Tordurchfahrten problematisch.
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Gegenüber
den herkömmlichen, zweiachsigen Nutzfahrzeugen bieten Nutzfahrzeuge
mit drei angetriebenen oder antreibbaren Fahrzeugachsen im Verhältnis
größere Aufstandsflächen, so dass dadurch
der ausgeübte Bodendruck und ein zwischen den Reifen und
dem Boden auftretender Schlupf reduziert wird. Insbesondere im landwirtschaftlichen Bereich
werden solche Nutzfahrzeuge mit drei angetriebenen Fahrzeugachsen
bisher nur wenig eingesetzt. Ein Traktor für land- und
forstwirtschaftliche Arbeiten mit drei angetriebenen Fahrzeugachsen
ist beispielsweise in der Druckschrift
CZ 288 674 B6 beschrieben. Bei diesem Traktor
ist ein Antriebsaggregat, das aus einem Verbrennungsmotor und einem Getriebe
besteht, auf einer Tragkonstruktion gelagert, wobei die Tragkonstruktion
als ein Baukasten-Mittelrohrrahmen ausgebildet ist. Bei dem in der Druckschrift
CZ 288 674 B6 beschriebenen
Traktor sind in dem Baukasten-Mittelrohrrahmen mindestens drei Verteilerkästen
mit unabhängig gefederten Pendel-Halbachsen integriert.
Dadurch, dass das Getriebe auf dem Baukasten-Mittelrohrrahmen gelagert
ist, muss eine antriebsmäßige Verbindung von dem
Getriebe zu den einzelnen Verteilerkästen hergestellt werden.
Ferner bedingt diese Anordnung einen vergleichsweise hohen Bauraum.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Nutzfahrzeug
bereitzustellen, das bei vergleichsweise großer Dimensionierung
des Nutzfahrzeuges eine ausreichend große Aufstandsfläche
bereitstellt und bei dem die antriebsmäßige Verbindung
zwischen einem Antrieb und den angetriebenen Fahrzeugachsen raumsparend
und einfach ausgebildet und unanfällig gegenüber
Verschmutzungen ist.
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Die
Aufgabe wird gelöst durch ein Nutzfahrzeug gemäß Anspruch
1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen angegeben.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung wird ein Nutzfahrzeug, insbesondere ein landwirtschaftlicher Schlepper,
bereitgestellt, der mindestens drei antreibbare Fahrzeugachsen aufweist,
die eine Vorderachse, eine Mittelachse und eine Hinterachse aufweisen.
Das Nutzfahrzeug weist einen Antrieb, eine verstellbare Getriebeanordnung,
die mindestens ein verstellbares Getriebe aufweist, wobei ein Antriebseingang
der Getriebeanordnung antriebsmäßig mit dem Antrieb
und ein Antriebsausgang der Getriebeanordnung antriebsmäßig
mit den mindestens drei Fahrzeugachsen derart verbunden ist, dass
die mindestens drei Fahrzeugachsen von dem mindestens einen verstellbaren
Getriebe antreibbar sind, und ein längliches, zumindest
teilweise hohl ausgebildetes Rahmenelement auf, das längs
und im Wesentlichen mittig des Nutzfahrzeuges verläuft,
wobei das mindestens eine verstellbare Getriebe integral in dem Rahmenelement
ausgebildet ist und ein Antriebsausgang des mindestens einen verstellbaren
Getriebes in den Hohlraum des Rahmenelementes führt.
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Die
verstellbare Getriebeanordnung kann dabei lediglich ein verstellbares
Getriebe aufweisen, sie kann aber auch zwei oder mehrere verstellbare Getriebe
aufweisen. Weist die verstellbare Getriebeanordnung lediglich ein
verstellbares Getriebe auf, so kann dieses auch durch ein gestuftes
Schaltgetriebe gebildet werden, das dazu ausgelegt ist, eine entsprechend
hohe Leistung zu übertragen. Alternativ dazu kann das eine
verstellbare Getriebe auch durch ein stufenlos verstellbares Getriebe
gebildet werden.
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Ferner
kann gemäß der vorliegenden Erfindung die verstellbare
Getriebeanordnung auch zwei oder mehrere verstellbare Getriebe aufweisen.
In diesem Fall ist besonders vorteilhaft, wenn diese zwei oder mehreren
verstellbaren Getriebe als stufenlos verstellbare Getriebe ausgebildet
sind, da dadurch eine Synchronisation zwischen den einzelnen Getrieben
und damit auch zwischen den von den einzelnen Getrieben angetriebenen
Fahrzeugachsen hergestellt werden kann.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist ein Antriebsausgang der Getriebeanordnung
antriebsmäßig mit den mindestens drei Fahrzeugachsen
derart verbunden, dass die mindestens drei Fahrzeugachsen von dem
mindestens einen verstellbaren Getriebe antreibbar sind. Weist die
verstellbare Getriebeanordnung mehr als ein verstellbares Getriebe
auf, so kann vorgesehen sein, dass die einzelnen verstellbaren Getriebe
jeweils mit weniger als den drei antreibbaren Fahrzeugachsen antriebsmäßig
verbunden sind, so dass ein verstellbares Getriebe jeweils nur einer
oder zwei Fahrzeugachsen zugeordnet ist. Insgesamt ist jedoch auch
in diesen Fall jeder der mindestens drei antreibbaren Fahrzeugachsen
mindestens ein verstellbares Getriebe der verstellbaren Getriebeanordnung
zugeordnet.
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Die
verstellbare Getriebeanordnung kann neben dem mindestens einen verstellbaren
Getriebe auch noch weitere Getriebe, wie beispielsweise ein Achsdifferentialgetriebe
und/oder ein Verteilergetriebe, aufweisen. Der Antrieb kann beispielsweise durch
einen Verbrennungsmotor gebildet werden. Alternativ dazu kann auch
ein Elektromotor vorgesehen sein.
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Das
längliche, zumindest teilweise hohl ausgebildete Rahmenelement
kann beispielsweise im Wesentlichen rohrförmig ausgebildet
sein und sich im Wesentlichen mittig und in Längsrichtung
des Nutzfahrzeuges erstrecken. Dabei ist nicht zwangsweise erforderlich,
dass das rohrförmig ausgebildete Rahmenelement einen kreisförmigen
Querschnitt aufweist, sondern es ist auch ein anderweitiger Querschnitt
oder auch eine teilweise offene Ausführung, wie beispielsweise
in einer U-Form (im Querschnitt quer zur Längsrichtung),
möglich. Im Falle eines U-förmigen Rahmenelementes
wird der in Anspruch 1 genannte Hohlraum durch den Raum gebildet,
der durch das U-Profil eingeschlossen wird. In diesem Fall ist der
Hohlraum zu einer Seite hin offen. Eine geschlossene Ausbildung
des Hohlraums des Rahmenelementes hat demgegenüber jedoch
den Vorteil, dass die darin vorgesehenen Teile der antriebsmäßigen
Verbindung vor Verschmutzungen und äußeren Krafteinwirkungen,
wie beispielsweise vor aufgeworfenem Bodenuntergrund, geschützt
werden.
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Gemäß der
vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass das mindestens eine
verstellbare Getriebe integral in dem Rahmenelement ausgebildet ist.
Darunter wird im vorliegenden Zusammenhang sowohl der Fall verstanden,
in dem das mindestens eine verstellbare Getriebe in dem Hohlraum
des Rahmenelementes ausgebildet ist, und zum anderen der Fall, in
dem ein Gehäuse des mindestens einen verstellbaren Getriebes
einen Teil des Rahmenelementes selbst bildet. In dem letzteren Fall
kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse des mindestens einen verstellbaren
Getriebes einteilig mit dem Rahmenelement ausgebildet ist, oder
dass Teilsegmente des Rahmenelementes jeweils an dem Gehäuse
des mindestens einen verstellbaren Getriebes befestigt sind.
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Dadurch,
dass gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen
ist, dass das mindestens eine verstellbare Getriebe integral in
dem Rahmenelement ausgebildet ist und ein Antriebsausgang des mindestens
einen verstellbaren Getriebes in den Hohlraum des Rahmenelementes
führt, wird der erforderliche Bauraum für das
mindestens eine verstellbare Getriebe minimiert. Die antriebs mäßige Verbindung
zwischen dem mindestens einen verstellbaren Getriebe und den einzelnen
antreibbaren Fahrzeugachsen kann zumindest teilweise in dem Hohlraum
des Rahmenelementes geführt werden, so dass auch für
diese antriebsmäßige Verbindung eine raumsparende
Unterbringung gewährleistet wird. Ferner werden das mindestens
eine verstellbare Getriebe und die antriebsmäßige
Verbindung durch die erfindungsgemäße Anordnung
vor Schmutz und vor äußeren Krafteinwirkungen,
die beispielsweise bei aufgeworfenem Bodenuntergrund auftreten,
geschützt. Durch die Erstreckung des Rahmenelementes im
Wesentlichen mittig und in Längsrichtung des Nutzfahrzeuges übt
das Rahmenelement eine Tragfunktion aus und bietet gleichzeitig
eine schüt zende und raumsparende Unterbringung für
das mindestens eine verstellbare Getriebe und zumindest einen Teil
der antriebsmäßigen Verbindung (zwischen dem mindestens
einen verstellbaren Getriebe und den antreibbaren Fahrzeugachsen).
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Dadurch,
dass mindestens drei antreibbare Fahrzeugachsen vorgesehen sind,
kann eine vergleichsweise große Aufstandsfläche
bereitgestellt werden, ohne dass die Reifendurchmesser und/oder die
Reifenbreiten übermäßig groß dimensioniert
werden müssen. Durch die Bereitstellung einer großen Aufstandsfläche
kann trotz großer Abmessungen des Nutzfahrzeuges der Bodendruck
und der auftretende Schlupf zwischen den Rädern und dem
Boden gering gehalten werden.
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Ist
das mindestens eine verstellbare Getriebe stufenlos verstellbar,
so ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
vorgesehen, dass dieses durch ein elektrisch-mechanisch leistungsverzweigtes
Getriebe, durch einen Generator und mindestens einen Elektromotor,
durch ein hydrodynamisch-mechanisch leistungsverzweigtes Getriebe,
durch ein mechanisches stufenlos verstellbares Getriebe (Kegelradgetriebe,
CVT (continuously variable transmission)) oder vorzugsweise durch
ein hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes Getriebe gebildet wird.
Wie allgemein bekannt ist, können diese oberhalb genannten
Getriebearten jeweils durch eine entsprechende Ansteuerung stufenlos
verstellt werden. Insbesondere das hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigte
Getriebe wird bei landwirtschaftlichen Nutzfahrzeugen, und insbesondere
bei Großtraktoren und landwirtschaftlichen Schleppern,
eingesetzt und kann durch entsprechende Ansteuerung des hydrostatischen
Zweiges verstellt werden.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das
mindestens eine stufenlos verstellbare Getriebe durch mindestens
ein hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes Getriebe gebildet
wird, wobei der Antriebseingang des stufenlos verstellbaren Getriebes
zu einem Umlaufrädergetriebe führt, das die eingehende
Antriebsleistung in einen hydrostatischen und einen mechanischen
Zweig aufzweigt, wobei der hydrostatische Zweig eine verstellbare
Hydropumpe und mindestens einen, vorzugsweise zwei, von der Hydropumpe angetriebene,
verstellbare Hydromotoren aufweist, und wobei die Antriebsleistungen
des mindestens einen Hydromotors und des mechanischen Zweiges vor
dem Antriebsausgang des stufenlos verstellbaren Getriebes auf eine
Abtriebswelle zusammengeführt werden. Durch Verstellen
der Hydropumpe kann demgemäß das hydrostatisch-mechanisch
leistungsverzweigte Getriebe verstellt werden. Zusätzlich kann
vorgesehen sein, dass der mindestens eine Hydromotor ebenfalls verstellbar
ist. Durch Verstellen der Hydropumpe (und gegebenenfalls des mindestens
einen Hydromotors) kann der hydrostatisch übertragene Anteil
und damit auch gleichzeitig der mechanisch übertragene
Anteil des hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigten Getriebes eingestellt
werden. Durch Vorsehung von mehr als nur einem Hydromotor können
die einzelnen Hydromotoren bestimmten Fahrzeugachsen zugeordnet werden
und mit diesen Fahrzeugachsen antriebsmäßig verbunden
werden. Bei Vorsehung von zwei Hydromotoren kann beispielsweise
vorgesehen sein, dass ein Hydromotor eine Fahrzeugachse, beispielsweise
die Hinterachse, antreibt und dass der andere Hydromotor zwei Fahrzeugachsen,
beispielsweise die Vorderachse und die Mittelachse antreibt. Selbstverständlich
können auch drei oder mehrere Hydromotoren vorgesehen sein,
die dann entsprechenden Fahrzeugachsen zugeordnet sind. Durch die
gemäß der Weiterbildung vorgesehene Unterbringung
des hydrostatischen und des mechanischen Zweiges innerhalb des hydrostatisch-mechanisch
leistungsverzweigten Getriebes, das integral in dem Rahmenelement
ausgebildet ist, können die einzelnen Bauteile des hydrostatischen
und des mechanischen Zweiges vor Schmutz und äußeren
Krafteinwirkungen geschützt werden. Ferner wird hierdurch
eine raumsparende Anordnung erzielt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung wird die verstellbare Getriebeanordnung
durch ein verstellbares Getriebe, vorzugsweise durch ein stufenlos
verstellbares Getriebe, gebildet. Da Getriebe sehr aufwändig
in der Herstellung sind, führt dies zu einer Kostenreduzierung.
Ferner ist in diesem Fall der Regelungsaufwand gering, da eine Synchronisierung
und Abstimmung von mehreren verstellbaren Getrieben nicht erforderlich
ist. Bei Vorsehung nur eines verstellbaren Getriebes sollte dieses
jedoch als leistungsstarkes Getriebe ausgebildet werden.
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Bei
Vorsehung nur eines verstellbaren Getriebes ist vorzugsweise vorgesehen,
dass mindestens eine der Fahrzeugachsen, vorzugsweise die Vorderachse
und/oder die Mittelachse, jeweils durch eine Trennkupplung von der
antriebsmäßigen Verbindung von dem verstellbaren
Getriebe trennbar ist. Insbesondere bei Fahrten mit höheren
Geschwindigkeiten und/oder bei geringen Zugbelastungen ist vorteilhaft,
zwei der mindestens drei antreibbaren Fahrzeugachsen, insbesondere
die Vorderachse und die Mittelachse, von der antriebsmäßigen
Verbindung zu trennen, so dass ein reiner Hinterradantrieb vorliegt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist bei Vorsehung nur eines verstellbaren
Getriebes vorgesehen, dass das stufenlos verstellbare Getriebe zwei
stufenlos verstellbare Motoren, vorzugsweise Hydromotoren, aufweist,
wobei ein erster Motor mit zwei Fahrzeugachsen, vorzugsweise der
Vorderachse und der Mittelachse, und der zweite Motor mit einer
Fahrzeugachse, vorzugsweise der Hinterachse, antriebsmäßig
verbunden ist. Demgemäß kann durch Verstellen
der beiden stufenlos verstellbaren Motoren das Verhältnis
der Antriebsleistung, die über die Vorderachse und die
Mittelachse übertragen wird, und der Antriebsleistung,
die über die Hinterachse übertragen wird, eingestellt
werden. Bei einer anderen Zuordnung der zwei stufenlos verstellbaren
Motoren zu den jeweiligen Fahrzeugachsen, beispielsweise des ersten
Motors zu der Vorderachse und des zweiten Motors zu der Mittelachse
und der Hinterachse, kann dementsprechend das Verhältnis
der Antriebsleistungen dieser beiden Fahrzeugachsen-Gruppierungen
eingestellt werden.
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Alternativ
dazu kann bei Vorsehung nur eines verstellbaren Getriebes vorgesehen
sein, dass das stufenlos verstellbare Getriebe drei stufenlos verstellbare
Motoren, vorzugsweise Hydromotoren, aufweist, wobei jede Fahrzeugachse
jeweils mit einem Motor antriebsmäßig verbunden
ist. Durch Verstellen der einzelnen Motoren kann in diesen Fall
ein Verhältnis der Antriebsleistungen, die von den einzelnen
Fahrzeugachsen übertragen werden, eingestellt werden. Die
Vorsehung von mehr als nur einem stufenlos verstellbaren Motor in
dem stufenlos verstellbaren Getriebe hat dabei den Vorteil, dass
jedem Motor eine zugehörige Abtriebswelle zugeordnet werden
kann und dementsprechend eine raumsparende Unterbringung der antriebsmäßigen
Verbindungen zwischen dem jeweiligen Motor und der/den zugehörigen
Fahrzeugachse(n) raumsparend und baulich einfach vorgesehen werden
kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird die stufenlos verstellbare
Getriebeanordnung durch zwei stufenlos verstellbare Getriebe gebildet,
die in Bezug auf die Längsrichtung des Rahmenelementes
hintereinander integral in dem Rahmenelement ausgebildet sind. In
diesen Fall können stufenlos verstellbare Getriebe eingesetzt
werden, die im Vergleich zu der Vorsehung nur eines stufenlos verstellbaren
Getriebes kleinere Abmessungen aufweisen können und auch
nur eine geringere Leistung übertragen müssen.
Aufgrund der kleineren Abmessungen kann die Fahrzeughöhe
reduziert werden. Ferner kann durch die Vorsehung von zwei stufenlos
verstellbaren Getrieben und durch die Anordnung derselben in Bezug
auf die Längsrichtung des Rahmenelementes hintereinander
das Ausgangsdrehmoment dieser Getriebe vorteilhaft auf die mindestens
drei antreibbaren Fahrzeugachsen verteilt werden. Insbesondere können
in diesem Fall die antriebsmäßigen Verbindungen
direkt von den jeweiligen stufenlos verstellbaren Getrieben zu den
zugehörigen Fahrzeugachsen auf baulich einfache Weise innerhalb
des Hohlraums des Rahmenelementes geführt werden.
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Vorzugsweise
ist bei Vorsehung von zwei stufenlos verstellbaren Getrieben ein
erstes stufenlos verstellbares Getriebe mit zwei Fahrzeugachsen, vorzugsweise
mit der Vorderachse und der Mittelachse, antriebsmäßig
verbunden, und das zweite stufenlos verstellbare Getriebe mit einer
Fahrzeugachse, vorzugsweise der Hinterachse, antriebsmäßig
verbunden. Durch die bevorzugte Zuordnung des zweiten stufenlos
verstellbaren Getriebes zu der Hinterachse kann das erste stufenlos
verstellbare Getriebe bei zunehmender Fahrgeschwindigkeit derart
angesteuert werden, dass die von diesem Getriebe übertragene
Antriebsleistung reduziert wird und bei hohen Geschwindigkeiten
ausschließlich ein Hinterachs-Antrieb realisiert wird.
Alternativ zu der bevorzugten Weiterbildung kann jedoch auch vorgesehen sein,
dass das erste stufenlos verstellbare Getriebe mit der Vorderachse
antriebsmäßig verbunden ist und dass das zweite
stufenlos verstellbare Getriebe mit der Mittelachse und der Hinterachse
antriebsmäßig verbunden ist. Die zuletzt genannte
Zuordnung des ersten und des zweiten stufenlos verstellbaren Getriebes
kann insbesondere bei selbstfahrenden landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen,
wie beispielsweise bei Mähdreschern und Feldhäckslern, vorteilhaft
sein.
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Bei
Vorsehung von zwei stufenlos verstellbaren Getrieben ist vorteilhaft,
wenn das erste stufenlos verstellbare Getriebe in dem Rahmenelement
an einer Position zwischen der Vorderachse und der Mittelachse angeordnet
ist und das zweite stufenlos verstellbare Getriebe in dem Rahmenelement
an einer Position zwischen der Mittelachse und der Hinterachse angeordnet
ist. Unabhängig davon, welche der beiden oberhalb genannten
Zuordnungen des ersten und des zweiten stufenlos verstellbaren Getriebes
zu den drei Fahrzeugachsen vorgenommen wird, kann bei solch einer
Positionierung des ersten und des zweiten stufenlos verstellbaren
Getriebes die antriebsmäßige Verbindung zwischen
den jeweiligen stufenlos verstellbaren Getrieben und der/den zugehörigen
Fahrzeugachse(n) raumsparend und baulich einfach angeordnet werden.
Vorzugsweise ist die antriebsmäßige Verbindung
zwischen den beiden stufenlos verstellbaren Getrieben und den jeweiligen Fahrzeugachsen
zumindest teilweise in dem Hohlraum des Rahmenelementes ausgebildet,
so dass sie vor Schmutz und äußeren Krafteinwirkungen
geschützt ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist bei Vorsehung von
zwei stufenlose verstellbaren Getrieben zwischen dem ersten stufenlos verstellbaren
Getriebe und der Vorderachse eine schaltbare Kupplung vorgesehen,
durch welche die antriebsmäßige Verbindung zwischen
dem ersten stufenlos verstellbaren Getriebe und der Vorderachse
trennbar ist, wobei die Kupplung vorzugsweise integral in dem Rahmenelement
ausgebildet ist. Dadurch kann die Vorderachse von der antriebsmäßigen
Verbindung getrennt werden. Bei der Kupplung kann es sich beispielsweise
auch um eine stufenlos schaltbare Kupplung handeln. Dies ist insofern
vorteilhaft, da das Drehzahlverhältnis zweier Achsen, die
einem Getriebe zugeordnet sind unabhängig voneinander eingestellt
werden kann. Somit wäre auch das übertragene Antriebsmoment
aller Achsen unabhängig voneinander einstellbar.
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Durch
die integrale Ausbildung der Kupplung in dem Rahmenelement wird
eine raumsparende und baulich einfache Anordnung erzielt. Die Vorsehung solch
einer schaltbaren Kupplung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn
das erste stufenlos verstellbare Getriebe mit der Vorderachse und
der Mittelachse antriebsmäßig verbunden ist und
dementsprechend bei geöffneter Kupplung lediglich die Mittelachse durch
das erste stufenlos verstellbare Getriebe antreibbar ist. Die Vorsehung
solch einer schaltbaren Kupplung zur Trennung der antriebsmäßigen
Verbindung einer oder mehrerer Fahrzeugachsen ist allgemein immer
dann vorteilhaft, wenn mehr als nur eine Fahrzeugachse durch ein
zugehöriges verstellbares Getriebe angetrieben werden.
Insbesondere kann bei einer Zuordnung des ersten stufenlos verstellbaren
Getriebes zu der Vorderachse und der Mittelachse auch zwischen dem
ersten stufenlos verstellbaren Getriebe und der Mittelachse eine
schaltbare Kupplung vorgesehen sein, durch welche die antriebsmäßige
Verbindung zwischen dem ersten stufenlos verstellbaren Getriebe
und der Mittelachse trennbar ist, wobei die Kupplung vorzugsweise
integral in dem Rahmenelement ausgebildet ist.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist zwischen dem ersten
und dem zweiten stufenlos verstellbaren Getriebe über eine
schaltbare Notlaufkupplung eine antriebsmäßige
Verbindung herstellbar, so dass beim Ausfall eines Getriebes dieses
Getriebe durch Schließen der Notlaufkupplung durch das
andere Getriebe antreibbar ist. Bei Vorsehung solch einer Notlaufkupplung
ist bevorzugt, wenn eines oder beide der stufenlos verstellbaren Getriebe
in eine Notlaufstellung gebracht werden können, in der
ein Antriebseingang des betreffenden Getriebes antriebsmäßig
von einem Antriebsausgang dieses Getriebes getrennt ist. Dies bedeutet, dass
in der Notlaufstellung ein auf den Antriebseingang übertragenes
Drehmoment nicht an den Antriebsausgang übertragen wird,
und dass umgekehrt ein auf den Antriebsausgang übertragenes
Drehmoment nicht auf den Antriebseingang übertragen wird. Ist
das Getriebe defekt, so wird es in diese Notlaufstellung gebracht,
und dessen Antriebsausgang, insbesondere dessen Antriebsausgangswelle,
kann dann über die geschlossene Notlaufkupplung von dem
jeweils anderen, intakten stufenlos verstellbaren Getriebe angetrieben
werden. Eine analoge Ausbildung ist auch bei Vorsehung von mehr
als nur zwei verstellbaren Getrieben möglich.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass im Falle eines Ausfalles von einem der
beiden stufenlos verstellbaren Getriebe eine elektronische Motorbegrenzung
aktiviert wird, über welche die von dem Antrieb erzeugte
Leistung begrenzt wird, so dass die von dem einen stufenlos verstellbaren
intakten Getriebe übertragene Nennleistung nicht einen
für dieses Getriebe festgelegten Grenzwert überschreitet.
Durch die Vorsehung der schaltbaren Notlaufkupplung kann selbst
bei Ausfall eines der beiden stufenlos verstellbaren Getriebe in
schwerem Gelände ein Allrad-Antrieb zur Verfügung
gestellt werden. Dadurch kann das Nutzfahrzeug noch sicher von dem
jeweiligen Einsatzort, wie beispielsweise einem Acker oder einem
Waldgrundstück, gefahren und zu einer Werkstatt gebracht
werden.
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Bei
Vorsehung von zwei stufenlos verstellbaren Getrieben ist gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung vorgesehen, dass zwi schen dem Antrieb
und den beiden stufenlos verstellbaren Getrieben ein Verteilergetriebe
angeordnet ist, durch welches eine Antriebsleistung des Antriebs
zumindest teilweise auf die beiden stufenlos verstellbaren Getriebe
aufgeteilt wird. Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass
direkt an dem Verteilergetriebe oder auch dem Verteilergetriebe
vor- oder nachgelagert ein Teil der Antriebsleistung, beispielsweise
für einen Zapfwellenantrieb, abgegriffen wird. Vorzugsweise
weist das Verteilergetriebe zwei Abtriebswellen auf, die jeweils
zu den beiden stufenlos verstellbaren Getrieben führen
und die derart aneinander gekoppelt sind, dass sie sich mit gleicher
Drehzahl drehen. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden,
dass die beiden Abtriebswellen starr miteinander verbunden sind.
Durch die Vorsehung solch eines Verteilergetriebes wird die Antriebsleistung
des Antriebs auf einfache Weise auf die beiden stufenlos verstellbaren
Getriebe aufgeteilt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist das Verteilergetriebe außen
an dem Rahmenelement befestigt, wobei es vorzugsweise an ein Gehäuse des
zweiten stufenlos verstellbaren Getriebes angeflanscht ist. Durch
die Befestigung des Verteilergetriebes außen an dem Rahmenelement
können die Abtriebswellen des Verteilergetriebes direkt
in das Rahmenelement und damit zu dem ersten und dem zweiten stufenlos
verstellbaren Getriebe geführt werden. Dadurch können
die Abtriebswellen des Verteilergetriebes raumsparend und geschützt
entlang des Rahmenelementes geführt werden. Vorzugsweise
ist auch der Antrieb, beispielsweise ein Verbrennungsmotor, oberhalb
des Rahmenelementes auf einem mit dem Rahmenelement verbundenen
Hilfsrahmen gefedert gelagert, so dass eine antriebsmäßige
Verbindung zwischen dem Antrieb und dem Verteilergetriebe außerhalb
des Hohlraums des Rahmenelementes verläuft und einfach
und kurz ausgebildet ist. Dadurch, dass das Verteilergetriebe an
ein Gehäuse des zweiten stufenlos verstellbaren Getriebes
angeflanscht ist, kann die zu dem zweiten stufenlos verstellbaren
Getriebe führende Abtriebswelle direkt in das Gehäuse
des zweiten stufenlos verstellbaren Getriebes eingeführt
werden und liegt somit nicht frei.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die mindestens
drei Fahrzeugachsen jeweils Achs-Differentialgetriebe auf, die vorzugsweise
integral in dem Rahmenelement ausgebildet sind. Unter "integraler
Ausbildung" wird dabei sowohl der Fall verstanden, in dem das jeweilige Achs-Differentialgetriebe
in dem Hohlraum des Rahmenelementes ausgebildet ist, oder in dem
ein Gehäuse des jeweiligen Achs-Differentialgetriebes einen
Teil des Rahmenelementes bildet. Gemäß einer vorteilhaften
Weiterbildung verlaufen die antriebsmäßigen Verbindungen,
die vorzugsweise als Antriebswellen ausgebildet sind, von dem/den
Antriebsausgang/Antriebsausgängen des mindestens einen
verstellbaren Getriebes zu den jeweiligen Achs-Differentialgetrieben
der drei Fahrzeugachsen in dem in diesen Abschnitten hohl ausgebildeten
Rahmenelement. Dadurch sind die antriebsmäßigen
Verbindungen vor Verschmutzungen und äußeren Krafteinwirkungen
geschützt und es wird eine raumsparende Anordnung erzielt.
Vorzugsweise weist das Rahmenelement mehrere, im Wesentlichen rohrförmige
Gehäuseabschnitte auf, die sich zwischen dem mindestens
einen verstellbaren Getriebe und den Achs-Differentialgetrieben
erstrecken. Dabei ist nicht zwangsweise erforderlich, dass die rohrförmigen
Gehäuseabschnitte im Querschnitt kreisförmig sind.
Vielmehr sind auch anderweitige Querschnitte, wie beispielsweise
ein rechteckiger Querschnitt, möglich.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung ist eine Steuerung vorgesehen, durch
welche die von dem mindestens einen stufen los verstellbaren Getriebe
bzw. von dem mindestens einen Motor des mindestens einen stufenlos
verstellbaren Getriebes und/oder von den mindestens drei antreibbaren Fahrzeugachsen übertragenen
Drehmomente einstellbar sind. Hierdurch können durch die
Steuerung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fahrzustand
die von den einzelnen Fahrzeugachsen übertragenen Drehmomente
optimal gestellt werden. Insbesondere kann hierbei vorgesehen sein,
dass der aktuelle Fahrzustand des Nutzfahrzeuges über Sensoren
erfasst wird und die Steuerung die übertragenen Drehmomente
in Abhängigkeit von dem jeweils erfassten Fahrzustand einstellt.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind alle an den mindestens
drei Fahrzeugachsen vorgesehenen Räder mit Antiblockiersystem
ausgestattet. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung sind die Vorderachse und die Hinterachse als lenkbare
Fahrzeugachsen ausgebildet. Vorzugsweise erfolgt die Lenkung der
Vorderachse mechanisch mit hydraulischer Unterstützung,
und die Lenkung der Hinterachse erfolgt ausschließlich
hydraulisch. Dadurch kann die Lenkung der Hinterachse bei bestimmten
Betriebszuständen, wie beispielsweise bei hohen Fahrgeschwindigkeiten,
auf einfache Weise blockiert werden, so dass kein Lenkeinschlag
der Hinterachse mehr möglich ist. Ferner kann vorgesehen
sein, dass die Übersetzung der Lenkung der Vorderachse
und/oder der Hinterachse in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit eingestellt
wird. Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
der Erfindung ist die Mittelachse als nicht-lenkbare Fahrzeugachse
ausgebildet. Vorzugsweise ist die Mittelachse durch einen zugehörigen
Anhebmechanismus anhebbar. Dadurch kann die Mittelachse bei bestimmten
Betriebszuständen, wie beispielsweise bei hohen Fahrgeschwindigkeiten,
angehoben werden. Die in diesem Absatz genannten Weiterbildungen
ermöglichen unter anderem, dass das Nutzfahrzeug mit einer Höchstgeschwindigkeit
von 62 km/h und höher gefahren werden kann und aufgrund dieser
Schnellfahrtauglichkeit auch für eine Fahrt auf Autobahnen
und Kraftfahrstraßen zugelassen werden kann.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung sind die mindestens drei
Fahrzeugachsen als gefederte Pendelachsen oder als gefederte Pendel-Halbachsen
ausgeführt, oder die mindestens drei Fahrzeugachsen weisen
jeweils pro Reifen eine gefederte Einzelradaufhängung auf.
Ferner ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung
vorgesehen, dass alle an den mindestens drei Fahrzeugachsen vorgesehenen
Räder oder Raupenfahrwerke zugehörige Federungen
aufweisen, wobei die Federungen der einzelnen Räder oder
Raupenfahrwerke über eine Steuerung einstellbar sind. Vorzugsweise
ist die Steuerung dabei derart eingerichtet, dass sie die Federungen
in Abhängigkeit von dem jeweiligen Fahrzustand, insbesondere
in Abhängigkeit von der Fahrgeschwindigkeit, dem Kurvenradius
und/oder der Fahrzeugneigung, ansteuert. Durch diese weiteren Merkmale
wird der Fahrkomfort erheblich verbessert. Ferner wird durch die
Ansteuerung der Federungen in Abhängigkeit von dem jeweiligen
Einsatz des Nutzfahrzeuges eine Anpassung des Fahrverhaltens an die
verschiedenen Fahrzustände ermöglicht, die beispielsweise
bei schnellen Fahrten auf der Straße, bei Fahrten auf einem
Acker oder bei Fahrten durch den Wald vorliegen.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird der Antrieb des Fahrzeuges
durch einen Antriebsmotor, vorzugsweise einen Verbrennungsmotor,
gebildet, der auf einem an dem Rahmenelement befestigten Kastenrahmen
gelagert ist.
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Ferner
ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung die
Hinterachse durch einen zugehörigen Anhebmechanismus anhebbar.
Da durch kann ein kleiner Wendekreis erzielt werden. Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass alle
an den mindestens drei Fahrzeugachsen vorgesehenen Räder
einen Reifendurchmesser von mindestens 35 Zoll, vorzugsweise von
36 bis 40 Zoll, aufweisen. Hierdurch werden die Aufstandsflächen des
Nutzfahrzeuges vergrößert, so dass der ausgeübte
Bodendruck und ein auftretender Schlupf zwischen den Reifen und
dem Boden minimiert werden können.
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Gemäß einer
vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Nutzfahrzeug
mindestens einen Anbauraum auf. Ein Anbauraum kann insbesondere durch
ein Heckhubwerk, ein Fronthubwerk oder durch eine Pritsche gebildet
werden. Des Weiteren kann im Anbauraum auch eine Koppelvorrichtung
angeordnet sein, die zum Koppeln mit einem Sattelauflieger als Sattelaufliegerkupplung
verwendet werden kann. Solch ein Nutzfahrzeug mit mindestens einem Anbauraum
wird beispielsweise durch einen Ackerschlepper, einen Mähdrescher,
einen Häcksler, durch selbstfahrende Spritzen oder auch
durch anderweitige Nutzfahrzeuge mit Ein-/Mehrzweckaufbau gebildet.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass das Nutzfahrzeug mit dem mindestens
einen Anbauraum zusätzlich auch die weiteren Merkmale aufweist,
die zur Erreichung einer Schnellfahrtauglichkeit, insbesondere für
Fahrten auf Autobahnen und Kraftfahrstraßen, erforderlich
sind.
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Weitere
Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben
sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren. Von den Figuren
zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittdarstellung eines Traktors mit drei antreibbaren
Fahrzeugachsen, wo bei der Querschnitt entlang der Längsrichtung
des Traktors dargestellt ist;
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2 eine
schematische Darstellung des Antriebssystems des in 1 dargestellten
Traktors in einer Draufsicht von oben;
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3 die
in 2 gezeigte schematische Darstellung der Antriebsanordnung
mit einer detaillierteren Darstellung der einzelnen Getriebe;
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4 eine
schematische Darstellung eines stufenlos verstellbaren hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigten
Getriebes gemäß einer ersten Ausführungsform;
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5 eine
schematische Darstellung eines stufenlos verstellbaren hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigten
Getriebes gemäß einer zweiten Ausführungsform;
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6A eine
Querschnittsansicht entlang der Längsrichtung des Nutzfahrzeuges
durch die beiden stufenlos verstellbaren Getriebe und das Verteilergetriebe;
und
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6B eine
vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts aus 6A.
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Die
in der vorangehenden und nachfolgenden Beschreibung genannten Richtungs-
und Ortsangaben, wie beispielsweise "oben", "unten", "vorne", "hinten"
sowie "in Fahrtrichtung" beziehen sich auf das Bezugssystem des
Nutzfahrzeuges. Diese Angaben sind nicht einschränkend
auszulegen.
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Der
in 1 dargestellte Traktor 2 weist einen
Verbrennungsmotor 4, eine Fahrerkabine 6 und verschiedene
in der Landtechnik übliche Anbauvorrichtungen 8 an
der Vorder- und der Rückseite des Traktors 2 auf.
Der Verbrennungsmotor 4, die Fahrerkabine 6 und
eine der Anbauvorrichtungen 8 sind auf einem Kastenrahmen 10 gelagert
und an diesem befestigt. Der Kastenrahmen 10 ist oberhalb
eines länglichen, zumindest teilweise hohl ausgebildeten
Rahmenelementes 12, das längs und im Wesentlichen mittig
des Traktors 2 verläuft, angeordnet. Der Kastenrahmen 10 ist
mit dem Rahmenelement 12 über mindestens zwei
von dem Rahmenelement 12 nach oben verlaufende Querstreben 14 verbunden.
An dem Rahmenelement 12 sind ferner die sechs Räder 16 des
Traktors 2 aufgehängt. Wie anhand der nachfolgenden
Beschreibung deutlich wird, dient das Rahmenelement 12 zur
Aufnahme von mindestens einem verstellbaren Getriebe und von den
antriebsmäßigen Verbindungen, die von dem mindestens
einen verstellbaren Getriebe wegführen.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 das
Antriebssystem des Traktors 2 beschrieben. Wie anhand der 2 ersichtlich
ist, weist der Traktor 2 eine Vorderachse 18,
eine Mittelachse 20 und eine Hinterachse 22 auf.
Die drei Fahrzeugachsen 18, 20 und 22 weisen
jeweils zugehörige Achs-Differentialgetriebe 18a, 20a und 22a auf.
Die Achs-Differentialgetriebe 18a, 20a und 22a sind
auch in der schematischen Darstellung der 1 dargestellt.
Wie anhand von 1 ersichtlich ist, sind die Achs-Differentialgetriebe 18a, 20a und 22a integral
in dem Rahmenelement 12 ausgebildet, wobei die Gehäuse
der Achs-Differentialgetriebe 18a, 20a und 22a jeweils
einen Teil des Rahmenelementes 12 bilden. Der Verbrennungsmotor 4 ist über
eine Gelenkwelle 24 mit einem Verteilergetriebe 26 gekoppelt. Wie
insbesondere anhand der detaillierteren Darstellung des Verteilergetriebes 26 in 3 ersichtlich
ist, wird das Antriebsdrehmoment in dem Verteilergetriebe 26 auf
eine vordere 28 und auf eine hintere 30 Abtriebswelle
aufgeteilt. Die vordere 28 und die hintere 30 Abtriebswelle
sind starr miteinander verbunden, so dass sich die beiden Abtriebswellen 28, 30 mit gleicher
Drehzahl drehen.
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Die
vordere Abtriebswelle 28 des Verteilergetriebes 26 führt
zu einem ersten stufenlos verstellbaren Getriebe 32, das
integral in dem Rahmenelement 12 ausgebildet ist, wobei
ein Gehäuse des ersten stufenlos verstellbaren Getriebes 32 einen
Teil des Rahmenelementes 12 bildet. Die hintere Abtriebswelle 30 des
Verteilergetriebes 26 führt zu einem zweiten stufenlos
verstellbaren Getriebe 34, das integral in dem Rahmenelement 12 ausgebildet
ist, wobei wiederum ein Gehäuse des zweiten stufenlos verstellbaren
Getriebes 34 einen Teil des Rahmenelementes 12 bildet.
Die beiden stufenlos verstellbaren Getriebe 32, 34 werden
jeweils durch ein hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes
Getriebe gebildet. Wie anhand der 3 ersichtlich
ist, weisen die beiden stufenlos verstellbaren hydrostatisch-mechanisch
leistungsverzweigten Getriebe 32, 34 jeweils eine
Eingangswelle 36 und eine Abtriebswelle 38 auf.
Auf die Eingangswelle 36 wird jeweils das Drehmoment von
der zugehörigen Abtriebswelle 28 bzw. 30 des
Verteilergetriebes 26 übertragen. Die eingehende
Antriebsleistung wird anschließend auf einen hydrostatischen
und einen mechanischen Zweig aufgezweigt, wobei die von dem hydrostatischen
Zweig übertragene Leistung einstellbar ist. Dies wird detaillierter
unter Bezugnahme auf die 4 und 5 erläutert.
Die von dem hydrostatischen und dem mechanischen Zweig übertragene Leistung
wird dann auf die Abtriebswelle 38 zusammengeführt.
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Wie
unter Bezugnahme auf die 6A und 6B noch
detaillierter erläutert wird, ist das Verteilergetriebe 26 an
das zweite stufenlos verstellbare Getriebe 34 angeflanscht.
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Das
erste stufenlos verstellbare Getriebe 32 dient zum Antrieb
der Vorderachse 18 und der Mittelachse 20. Insbesondere
ist die Abtriebswelle 38 des ersten stufenlos verstellbaren
Getriebes 32 starr mit einer Vorderachs-Antriebswelle 40 verbunden,
die zu dem Achs-Differentialgetriebe 18a der Vorderachse 18 führt.
Ferner ist die Abtriebswelle 38 des ersten stufenlos verstellbaren
Getriebes 32 starr mit einer Mittelachs-Antriebswelle 42 verbunden,
die zu dem Achs-Differentialgetriebe 20a der Mittelachse 20 führt.
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Das
zweite stufenlos verstellbare Getriebe 34 dient zum Antrieb
der Hinterachse 22. Insbesondere ist die Abtriebswelle 38 des
zweiten stufenlos verstellbaren Getriebes 34 starr mit
einer Hinterachs-Antriebswelle 44 verbunden, die zu dem Achs-Differentialgetriebe 22a der
Hinterachse 22 führt. Demgemäß ist
während des Normalbetriebs das erste stufenlos verstellbare
Getriebe 32 der Vorderachse 18 und der Mittelachse 20 zugeordnet,
wie durch die in gestrichelter Linie dargestellte Box 46 in 3 dargestellt
ist. Ferner ist im Normalbetrieb das zweite stufenlos verstellbare
Getriebe 34 der Hinterachse 22 zugeordnet, wie
durch die zweite, in gestrichelter Linie dargestellte Box 48 schematisch
dargestellt ist.
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Die
beiden stufenlos verstellbaren Getriebe 32, 34 dienen
jeweils zur Änderung eines Übersetzungsverhältnisses.
Im Gegensatz dazu dient das Verteilergetriebe 26 lediglich
dazu, das Eingangsdrehmoment von dem Verbrennungsmotor 4 auf
die beiden stufenlos verstellbaren Getriebe 32, 34 aufzuteilen.
Wie oberhalb erläutert wird, sind sowohl die beiden stufenlos
ver stellbaren Getriebe 32, 34 als auch die Achs-Differentialgetriebe 18a, 20a und 22a der
drei Fahrzeugachsen 18, 20 und 22 integral
in dem Rahmenelement 12 ausgebildet. Zusammen mit den antriebsmäßigen
Verbindungen, die zwischen den beiden stufenlos verstellbaren Getrieben 32, 34 und
den jeweiligen Achs-Differentialgetrieben 18a, 20a und 22a ausgebildet
sind, bilden die beiden stufenlos verstellbaren Getriebe 32, 34 und
die Achs-Differentialgetriebe 18a, 20a und 22a den
Getriebeverbund. Dieser Getriebeverbund ist integral in dem Rahmenelement 12 ausgebildet,
wobei die Gehäuse der Achs-Differentialgetriebe 18a, 20a und 22a sowie
die Gehäuse der beiden stufenlos verstellbaren Getriebe 32 und 34 jeweils
einen Teil des Rahmenelementes bilden. Wie anhand der schematischen
Darstellung der 1 ersichtlich ist, wird das Rahmenelement 12 zwischen
den einzelnen Gehäusen der Achs-Differentialgetriebe 18a, 20a und 22a und
der beiden stufenlos verstellbaren Getriebe 32, 34 jeweils
durch rohrförmige Zwischengehäuse 12a gebildet,
die sich in Längsrichtung des Traktors 2 erstrecken.
In den jeweiligen Hohlräumen der Zwischengehäuse 12a sind
die antriebsmäßigen Verbindungen zwischen den
stufenlos verstellbaren Getrieben 32, 34 und den
jeweiligen Achs-Differentialgetrieben 18a, 20a und 22a geführt.
Diese antriebsmäßigen Verbindungen umfassen insbesondere
die bereits beschriebene Vorderachs-Antriebswelle 40, die Mittelachs-Antriebswelle 42 und
die Hinterachs-Antriebswelle 44 sowie die weiteren antriebsmäßigen Verbindungen
innerhalb des Rahmenelementes 12, die nachfolgend noch
erläutert werden. Das Verteilergetriebe 26 selbst
bildet nicht einen Teil des Getriebeverbundes. Vielmehr führen
erst die beiden Abtriebswellen 28, 30 des Verteilergetriebes 26 in
den Getriebeverbund und damit auch in das Rahmenelement 12.
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Die
drei Fahrzeugachsen 18, 20 und 22 sind jeweils
als Pendel-Halbachsen 18b, 18c, 20b, 20c, 22b, 22c ausgeführt,
deren Fe derungen 18d, 18e, 20d, 20e, 22d, 22e einzeln
und unabhängig voneinander geregelt werden können.
Wie bereits oberhalb erläutert wird, kann diese Regelung
in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Traktors 2,
wie beispielsweise der Fahrgeschwindigkeit, geregelt werden, wobei
insbesondere eine Federkennlinie, eine Lage der jeweiligen Achsen,
etc., eingestellt werden kann. Ferner sind alle Räder 16 mit
Antiblockiersystem (ABS) ausgestattet.
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Die
Vorderachse 18 und die Hinterachse 22 sind jeweils
als lenkbare Achsen ausgebildet, wobei die Lenkung der Vorderachse 18 mechanisch
mit hydraulischer Unterstützung und die Lenkung der Hinterachse 22 ausschließlich
hydraulisch erfolgt. Hierzu ist die Vorderachse 18 mechanisch
mit einer Lenkeinrichtung 50 in der Fahrerkabine 6 verbunden,
wobei diese Verbindung in 1 schematisch
durch die Linie 52 dargestellt ist. Die Lenkung der Hinterachse 22 ist
blockierbar. Die Mittelachse 20 ist als nicht-lenkbare
Fahrzeugachse ausgebildet und kann bei bestimmten Betriebszuständen,
wie beispielsweise bei Straßenfahrt und/oder bei niedriger
Zugkraftanforderung, durch einen zugehörigen (nicht dargestellten)
Anhebmechanismus angehoben werden. In angehobenem Zustand hat die
Mittelachse 20 dann keinen Kontakt mehr zum Boden.
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Wie
anhand der 1 ersichtlich ist, ist das erste
verstellbare Getriebe 32 in dem Rahmenelement 12 an
eine Position zwischen der Vorderachse 18 und der Mittelachse 20 angeordnet.
Das zweite stufenlos verstellbare Getriebe 34 ist in dem
Rahmenelement 12 an einer Position zwischen der Mittelachse 20 und
der Hinterachse 22 angeordnet. In der antriebsmäßigen
Verbindung zwischen dem ersten stufenlos verstellbaren Getriebe 32 und
dem Achs-Differentialgetriebe 18a der Vorderachse 18 ist eine
Allrad-Kupplung 54 vorgesehen, durch welche die antriebsmäßige
Verbindung zwischen dem ersten stufenlos verstellbaren Getriebe 32 und
der Vorderachse 18 trennbar ist. Die Kupplung 54 ist
ebenfalls integral in dem Rahmenelement 12 ausgebildet,
wobei ein Gehäuse der Allrad-Kupplung 54 einen
Teil des Rahmenelementes 12 bildet. Wie in 2 durch die
gestrichelte Linie 56 dargestellt ist, kann auch zwischen
dem ersten stufenlos verstellbaren Getriebe 32 und der
Mittelachse 20 eine weitere schaltbare Kupplung 56 vorgesehen
sein, durch welche die antriebsmäßige Verbindung
zwischen dem ersten stufenlos verstellbaren Getriebe 32 und
der Mittelachse 20 trennbar ist. Auch diese weitere schaltbare
Kupplung 56 ist vorzugsweise integral in dem Rahmenelement 12 ausgebildet,
wobei ein Gehäuse der schaltbaren Kupplung 56 einen
Teil des Rahmenelementes 12 bildet.
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Wie
bereits oberhalb erläutert wurde, ist eine Steuerung 58 vorgesehen,
durch welche die von den beiden stufenlos verstellbaren Getrieben 32 und 34 übertragenen
Drehmomente sowie die von den drei Fahrzeugachsen 18, 20 und 22 übertragenen
Drehmomente eingestellt und aufeinander abgestimmt werden können.
Dadurch kann beispielsweise die Zugkraftverteilung zwischen den
drei Fahrzeugachsen 18, 20 und 22, oder
bei angehobener Mittelachse, zwischen der Vorderachse 18 und
der Hinterachse 22, den Einsatzbedingungen entsprechend
angepasst werden. Die Steuerung 58 ist in 1 schematisch
durch eine Box eingezeichnet.
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Um
auch bei Ausfall eines der beiden stufenlos verstellbaren Getriebe 32, 34 den
Allrad-Antrieb zur Verfügung stellen zu können,
was beispielsweise in schwerem Gelände und/oder bei hoher
Zuladung erforderlich ist, weist der Traktor 2 ferner eine
Notlaufeinrichtung auf. Hierzu ist eine Verbindungs-Antriebswelle 60 zwischen
dem zweiten stufenlos verstellbaren Getriebe 34 und dem
Achs-Differentialgetriebe 20a der Mittelachse 20 vorgesehen.
Eine antriebsmäßige Verbindung zwischen dem zweiten
stufenlos verstellbaren Getriebe 34 und dem Achs-Differentialgetriebe 20a der
Mittelachse 20 ist dabei über die Verbindungs-Antriebswelle 60 durch
Schließen einer Notlaufkupplung 62, die im Normalbetrieb
geöffnet ist, herstellbar. Durch Schließen der
Notlaufkupplung 62 ist demgemäß über
die Verbindungs-Antriebswelle 60, die Notlaufkupplung 62,
das Achs-Differentialgetriebe 20a der Mittelachse 20 und die
Mittelachs-Antriebswelle 42 eine antriebsmäßige Verbindung
zwischen dem ersten 32 und dem zweiten 34 stufenlos
verstellbaren Getriebe herstellbar. Wie bereits oberhalb erläutert
wird, wird beim Ausfall eines der beiden stufenlos verstellbaren
Getriebe 32 oder 34 die Eingangswelle 36 und
die Abtriebswelle 38 dieses Getriebes 32 bzw. 34 voneinander
entkoppelt. Dies bedeutet, dass in dieser Notlaufstellung des stufenlos
verstellbaren Getriebes 32 bzw. 34 ein auf die
Eingangswelle 36 übertragenes Drehmoment nicht
auf die Abtriebswelle 38 übertragen wird, und umgekehrt.
Fällt also eines der beiden stufenlos verstellbaren Getriebe 32, 34 aus,
so wird dieses elektronisch oder mechanisch (durch eine sog. Notbetätigung)
in die Notlaufstellung gebracht und die Abtriebswelle 38 des
defekten stufenlos verstellbaren Getriebes 32 wird über
die antriebsmäßige Verbindung, die in diesem Fall
durch die Mittelachs-Antriebswelle 42, das Achs-Diffenrentialgetriebe 20a der
Mittelachse 20 und die Verbindungs-Antriebswelle 60 und
die geschlossene Notlaufkupplung 62 gebildet wird, angetrieben.
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Fällt
beispielsweise das erste stufenlos verstellbare Getriebe 32 aus,
so wären ohne Vorsehung der Notlaufeinrichtung die Vorderachse 18 und
die Mittelachse 20 nicht mehr antreibbar. Durch Schließen
der Notlaufkupplung 62 können jedoch, wie oberhalb
beschrieben wird, die Abtriebswelle 38 des ersten stu fenlos
verstellbaren Getriebes 32 von dem zweiten stufenlos verstellbaren
Getriebe 34, und damit die Vorderachse 18 und
die Mittelachse 20 angetrieben werden. In diesem Fall treibt
also das zweite stufenlos verstellbare Getriebe 34 alle
drei Fahrzeugachsen 18, 20 und 22 an.
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Die
von einem der beiden stufenlos verstellbaren Getriebe 32, 34 übertragbare
Leistung ist in der Regel begrenzt. Beispielsweise kann diese maximal übertragbare
Leistung bei 280 kW liegen. Die von dem Traktor 2 maximal
lieferbare Leistung liegt in der Regel höher, beispielsweise
bei ca. 400 kW. Im Falle eines Ausfalls eines der beiden stufenlos
verstellbaren Getriebe 32, 34 kann gegebenenfalls über eine
elektronische Motorbegrenzung gewährleistet werden, dass
nicht die maximale Leistung des Traktors 2 durch das noch
intakte stufenlos verstellbare Getriebe 32 bzw. 34 übertragen
wird, da dies zu einer Beschädigung des Getriebes 32 bzw. 34 führen
kann. Wie bereits oberhalb erläutert wird, dient die Notlaufeinrichtung
vorwiegend dazu, den Allrad-Antrieb zumindest noch für
eine Fahrt von dem jeweiligen Acker oder aus dem betreffenden Waldgrundstück
bereitzustellen und eine Fahrt zu der nächsten Werkstatt
zu ermöglichen. In der schematischen Darstellung von 1 ist
die antriebsmäßige Verbindung, die bei Ausfall
eines der beiden stufenlos verstellbaren Getriebe 32 bzw. 34 durch
Schließen der Notlaufkupplung 62 gebildet wird,
schematisch durch die dick eingezeichnete Linie 64 dargestellt.
In dem Bereich zwischen den Achs-Differentialgetrieben 18a und 20a der
Vorderachse 18 und der Mittelachse 20 ist diese Linie 64 separat
von der Vorderachs-Antriebswelle 40 und der Mittelachs-Antriebswelle 42 eingezeichnet.
Diese separate Darstellung dient lediglich zur Veranschaulichung.
Wie anhand der 2 und 3 ersichtlich
ist, erfolgt die antriebsmäßige Verbindung auch
bei geschlossener Notlaufkupplung 62 über die Vorderachs-Antriebswelle 40 und
die Mittelachs-Antriebswelle 42.
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Die
Räder 16 der Traktors 2 weisen jeweils einen
Reifendurchmesser von 38 Zoll auf. Dadurch kann eine ausreichend
große Aufstandsfläche des Traktors 2 bereitgestellt
werden.
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Ferner
ist auch die Ausführungsform denkbar, bei der die Mittelachse 20 wahlweise
durch das erste stufenlos verstellbare Getriebe 32 oder
durch das zweite stufenlos verstellbare Getriebe 34 angetrieben
wird. Dies kann durch die in 2 dargestellten
Kupplungen 56, 62 realisiert werden. Dabei ist
die Kupplung 62 in dieser Ausführungsform nicht
als Notlaufkupplung ausgebildet, sondern die Kupplungen 56, 62 können
als schaltbare oder als stufenlos schaltbare Kupplungen 56, 62 ausgebildet
sein. Dabei muss aber durch die Kupplungen 56, 62 sichergestellt
werden, dass nicht beide Getriebe 32, 34 gleichzeitig
Antriebsdrehmoment auf die Mittelachse 20 einleiten.
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Unter
Bezugnahme auf 4 wird im Folgenden eine Ausführungsform
eines hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigten Getriebes 66 beschrieben..
Ein derartiges hydrostatisch-mechanisch leistungsverzweigtes Getriebe 66 kann
beispielsweise als stufenlos verstellbares Getriebe 32 und/oder 34 eingesetzt
werden.
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Die
Eingangswelle 36 des Getriebes 66 führt zu
einem Planetensatz 68, in dem das Eingangs-Drehmoment auf
bekannte Weise in einen hydrostatischen Zweig 70 und einen
mechanischen Zweig 72 aufgeteilt wird. Ferner kann an einem
Abgriffpunkt 74, der starr mit der Eingangswelle 36 verbunden
ist, Eingangs-Drehmoment, beispielsweise für einen Zapfwellenantrieb,
abge zweigt werden. Der hydrostatische Zweig 70 weist eine
verstellbare Hydropumpe 76 und zwei von der Hydropumpe 76 angetriebene,
verstellbare Hydromotoren 78, 80 auf. Die entsprechenden
Hydraulikleitungen zwischen der Hydropumpe 76 und den beiden
Hydromotoren 78, 80 sind in 4 nicht
dargestellt. An einer Summierungswelle 82 werden die von
dem hydrostatischen Zweig 70 und die von dem mechanischen Zweig 72 übertragenen
Leistungen addiert. Ferner ist ein Fahrstufengetriebe 84 mit
den Stufen I und II vorgesehen, wobei Stufe I für niedrigere
Geschwindigkeiten (Vorwärtsfahrt: 0–36 km/h; Rückwärtsfahrt 0–20
km/h) und die Stufe II für höhere Geschwindigkeiten
(Vorwärtsfahrt: 0–50 km/h; Rückwärtsfahrt 0–38
km/h) vorgesehen sind. Die Stufen I und II werden dabei elektronisch
geschaltet, wobei während des Schaltvorganges der Kraftfluss
unterbrochen wird. Die von dem Fahrstufengetriebe 84 abgegebene
Leistung wird dann auf die Abtriebswelle 38 des Getriebes 66 übertragen.
Durch Verstellen der Hydropumpe 76 und/oder der beiden
Hydromotoren 78, 80 kann der von dem hydrostatischen
Zweig 70 übertragene Leistungsanteil eingestellt
werden.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf 5 eine zweite
Ausführungsform eines Getriebes 86 beschrieben.
Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede gegenüber
dem in 4 dargestellten Getriebes 66 erläutert.
Im Gegensatz zu dem in 4 dargestellten Getriebe 66 ist
bei dem Getriebe 86 in dem hydrostatischen Zweig 70 aus
Kostengründen und Bauraumanforderungen lediglich ein Hydromotor 78,
der im Vergleich zum Hydromotor aus 4 leistungsfähiger
und größer ist, vorgesehen. Ferner ist ebenfalls
aus Kostengründen und Bauraumanforderungen kein Fahrstufengetriebe
vorgesehen, sondern an der Summierungswelle 82 werden lediglich
die übertragene Leistung des mechanischen Zweiges 72 und
die von dem hydrostatischen Zweig 70 übertragene
Leistung addiert. Die addierte Leistung wird dann auf die Abtriebswelle 38 übertragen. Die
Hydropumpe 76 ist wiederum über (nicht dargestellte)
Hydraulikleitungen mit dem einen Hydromotor 78 verbunden.
Ferner ist bei dem Getriebe 86 der 5 kein Abgriffspunkt
zum Abgreifen von Drehmoment von der Eingangwelle 36 vorgesehen.
Das in 5 dargestellte Getriebe ist vorwiegend für
niedrigere Höchstgeschwindigkeiten bis ungefähr
40 km/h geeignet, während das in 4 dargestellte
Getriebe 66 auch für höhere Höchstgeschwindigkeiten
geeignet ist. Für Traktoren, bei denen eine Schnellfahrtauglichkeit
gewünscht wird, ist demgemäß der Einsatz
des in 4 dargestellten Getriebes 66 vorteilhaft.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 6A und 6B die
Anordnung des Verteilergetriebes 26 in Bezug auf die beiden
stufenlos verstellbaren Getriebe 32, 34 erläutert.
Dabei zeigt 6B den in 6A dargestellten
ovalen Bereich in vergrößerter Ansicht.
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In
den 6A und 6B ist
schematisch die Gelenkwelle 24, die zu dem Verteilergetriebe 26 führt,
durch eine Linie dargestellt. Das Verteilergetriebe 26 ist
seitlich an das zweite stufenlos verstellbare Getriebe 34 angeflanscht
und ist oberhalb des Rahmenelementes 12 angeordnet. Insbesondere
ist das Verteilergetriebe 26 oberhalb des Zwischengehäuses 12a angeordnet,
das sich zwischen dem Gehäuse des zweiten stufenlos verstellbaren
Getriebes 34 und dem Gehäuse des Achs-Differentialgetriebes 20a der
Mittelachse 20 erstreckt. Ein weiteres Zwischengehäuse 12a erstreckt
sich zwischen dem Gehäuse des Achs-Differentialgetriebes 20a der
Mittelachse 20 und dem Gehäuse des ersten stufenlos
verstellbaren Getriebes 32.
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Von
dem Verteilergetriebe 26 führen eine vordere Abtriebswelle 28 zu
dem ersten stufenlos verstellbaren Getriebe 32 und eine hintere
Abtriebswelle 30 zu dem zweiten stufenlos verstellbaren
Getriebe 34. Die vordere Abtriebswelle 28 und
die hintere Abtriebswelle 30 sind dabei starr miteinander
verbunden. Wie anhand der 6A und 6B ersichtlich
ist, ist die hintere Abtriebswelle 30 direkt an dem Übergang
zwischen dem Gehäuse des Verteilergetriebes 26 und
dem Gehäuse des zweiten stufenlos verstellbaren Getriebes 34 an
eine entsprechende Eingangswelle (nicht dargestellt) des zweiten
stufenlos verstellbaren Getriebes 34 gekoppelt. Die vordere und
die hintere Abtriebswelle 28, 30 verlaufen außerhalb
des Getriebeverbundes. Ferner kann optional vorgesehen sein, dass
an dem Verteilergetriebe 26 Leistung, wie beispielsweise
für einen Zapfwellenantrieb, über eine Abgriffswelle 88 abgezweigt
wird. In der Ausführungsform, die in den 1 bis 3 dargestellt
ist, ist solch ein Abgriff jedoch nicht vorgesehen.
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Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten
Ausführungsformen beschränkt. Beispielsweise kann
vorgesehen sein, dass mehr als zwei Achsen (hier: Vorderachse und Hinterachse)
lenkbar sind. Insbesondere könnten bei einem Nutzfahrzeug
mit drei antreibbaren Fahrzeugachsen alle drei Fahrzeugachsen als
lenkbare Fahrzeugachsen ausgebildet sein. Dadurch kann ein sehr
kleiner Wendekreis erzielt werden.
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Ferner
kann vorgesehen sein, dass zwischen der Vorderachse und der Hinterachse
zwei Fahrzeugachsen angeordnet sind, von denen mindestens eine antreibbar
ist. Vorzugsweise sind in diesem Fall beide Fahrzeugachsen, die
zwischen der Vorderachse und der Hinterachse angeordnet sind, anhebbar.
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Bei
der in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform
ist das erste stufenlos verstellbare Getriebe 32 der Vorderachse 18 und
der Mittelachse 20 zugeordnet, während das zweite stufenlos
verstellbare Getriebe 34 der Hinterachse 22 zugeordnet ist.
Wie bereits im einleitenden Teil erläutert wurde, kann
alternativ jedoch das erste stufenlos verstellbare Getriebe 32 ausschließlich
der Vorderachse 18 zugeordnet sein, während das
zweite stufenlos verstellbare Getriebe 34 der Mittelachse 20 und
der Hinterachse 22 zugeordnet sein kann. In diesem Fall
ist es sinnvoll, die in Bezug auf die 1 bis 3 erläuterte
Allradkupplung 54, die schaltbare Kupplung 56 und
die Notlaufkupplung 62 spiegelbildlich zu der in den 1 bis 3 dargestellten
Anordnung vorzusehen.
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Ferner
kann der in den 1 bis 3 dargestellte
Verbrennungsmotor 4 durch einen mit dem Verbrennungsmotor
gekoppelten E-Generator ersetzt werden und die beiden stufenlos
verstellbaren Getriebe 32, 34 können
jeweils durch Elektromotoren ersetzt werden. Auch die Anordnung
der Fahrerkabine 6 und der Anbauvorrichtungen 8 kann
variiert werden. Insbesondere können sowohl vorderseitig
als auch rückseitig des Traktors 2 Anbauvorrichtungen 8 vorgesehen
sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - CZ 288674
B6 [0005, 0005]