-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsstrang für eine Arbeitsmaschine. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine Arbeitsmaschine.
-
Stand der Technik
-
Getriebesysteme für Arbeitsmaschinen mit Verbrennungskraftmaschinen sind häufig sehr komplex und aufwendig. Beispielsweise kann ein hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe vorgesehen sein, um eine stufenlose Übersetzung bereitstellen zu können. Durch die Leistungsverzweigung kann sowohl eine Antriebsleistung als auch eine Zapfleistung von einer einzigen Verbrennungsmaschine bereitgestellt werden. Durch die Nutzung eines elektrifizierten Leistungsstrangs können sich hier Vereinfachungen ergeben.
-
Darstellung der Erfindung
-
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Leistungsstrang für eine Arbeitsmaschine. Ein Leistungsstrang kann beispielsweise eine Antriebsleistung und alternativ oder zusätzlich eine Zapfleistung bereitstellen. Mit der Antriebsleistung kann ein Fahren der Arbeitsmaschine bewirkt werden. Mit der Zapfleistung kann ein Werkzeug der Arbeitsmaschine, wie beispielsweise eine verstellbare Schaufel oder eine Hydraulikpumpe mit einer Leistung versorgt werden. Durch die bereitgestellte Zapfleistung kann beispielsweise eine Zapfwelle mit einem Drehmoment beaufschlagt werden. Die Zapfleistung kann eine Arbeitsleistung sein. Die Arbeitsmaschine kann als Landmaschine, z.B. als Traktor, als Baumaschine oder auch als ein Spezialfahrzeug ausgebildet sein. Ein Beispiel für eine Arbeitsmaschine ist ein Radlader, bei dem jeweilige Räder durch die Antriebsleistung antreibbar sind und eine Schaufel als Werkzeug durch die Zapfleistung gehoben und gesenkt werden kann.
-
Der Leistungsstrang weist eine erste Elektromaschine auf, welche zum Bereitstellen einer Antriebsleistung der Arbeitsmaschine ausgebildet ist, beispielsweise an einer ersten Abtriebswelle. Die erste Abtriebswelle kann ein Teil der ersten Elektromaschine sein und alternativ oder zusätzlich beispielsweise mit einem Rotor der ersten Elektromaschine verbunden sein. Die erste Elektromaschine kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Antriebsstrang der Arbeitsmaschine mit Leistung zu versorgen. Weiterhin weist der Leistungsstrang eine zweite Elektromaschine auf, welche zum Bereitstellen einer Zapfleistung der Arbeitsmaschine ausgebildet ist, beispielsweise an einer zweiten Abtriebswelle. Die zweite Elektromaschine kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Arbeitsstrang der Arbeitsmaschine mit Leistung zu versorgen. Die zweite Abtriebswelle kann ein Teil der ersten Elektromaschine sein und alternativ oder zusätzlich beispielsweise mit einem Rotor der zweiten Elektromaschine verbunden sein.
-
Bei dem Leistungsstrang werden also eine Antriebsleistung und eine Zapfleistung durch zwei separate Elektromaschinen bereitgestellt. Dadurch kann jede der Elektromaschinen für den gewünschten Betriebsbereich des Antriebs bzw. eines Werkzeugs angepasst ausgelegt sein und alternativ oder zusätzlich angepasst betrieben werden. So kann auf komplexe Getriebebauteile weitestgehend verzichtet werden. Beispielsweise muss nicht mehr eine durch eine Verbrennungskraftmaschine bereitgestellte Leistung durch ein Getriebe in eine Zapfleistung mit einer bestimmten Drehzahl und eine Antriebsleistung mit einer bestimmten Drehzahl aufgeteilt werden. Stattdessen kann die erste Elektromaschine beispielsweise mit einer gewünschten Drehzahl für einen Antrieb der Arbeitsmaschine und die zweite Elektromaschine mit einer gewünschten Drehzahl für jeweilige sonstige Verbraucher des Leistungsstrangs betrieben werden. Der Leistungsstrang kann beispielsweise zwei mechanische Leistungen über eigenständige Elektromaschinen bereitstellen. Dies erlaubt eine leistungsgerechte Dimensionierung und Skalierung des Antriebsstrangs und des Arbeitsstrangs. Jeweilige Übersetzungen können mit mechanisch einfachen Mitteln bereitgestellt, wodurch der Leistungsstrang kompakt und kostengünstig ist. Dabei wird der Umstand genutzt, dass die Elektromaschinen bereits an die jeweiligen gewünschten Leistungen angepasst sein können und entsprechend eine Anpassung nicht durch ein komplexes Getriebe bereitgestellt werden muss.
-
Der Leistungsstrang kann eine Energiequelle zum Betreiben der beiden Elektromaschinen aufweisen. Beispielsweise kann der Leistungsstrang eine Batterie aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie für die beiden Elektromaschinen bereitzustellen. Eine Abtriebswelle einer Elektromaschine kann beispielsweise permanent drehfest mit einem Rotor der Elektromaschine verbunden sein. Eine Elektromaschine kann dazu ausgebildet sein, eine elektrische Energie in eine mechanische Energie zu wandeln. Optional kann eine Elektromaschine auch zur Rekuperation ausgebildet sein. Eine Elektromaschine kann beispielsweise als Synchronmotor oder Asynchronmotor ausgebildet sein.
-
Der Leistungsstrang weist eine erste Antriebsachse zum Antreiben der Arbeitsmaschine auf. Der Leistungsstrang weist eine zweite Antriebsachse zum Antreiben der Arbeitsmaschine auf. Jede Antriebsachse kann beispielsweise drehbar an der Arbeitsmaschine gelagert sein. Durch die Rotation wenigstens einer der beiden Antriebsachsen kann beispielsweise eine Fahrbewegung der Arbeitsmaschine bewirkt werden. Beispielsweise können an den jeweiligen Enden der Antriebsachsen Räder befestigt sein, mittels welchen ein Antriebsmoment an den Boden übertragen werden kann. Die Arbeitsmaschine kann mit diesen Rädern auf einem Untergrund stehen. Beispielsweise kann die erste Antriebsachse eine Vorderachse der Arbeitsmaschine sein und die zweite Antriebsachse eine Hinterachse der Arbeitsmaschine. Die beiden Antriebsachsen können beispielsweise parallel zueinander angeordnet sein. Beide Antriebsachsen können beispielsweise mit der Antriebsleistung beaufschlagt werden, wodurch der Leistungsstrang einen Mehrachsantrieb oder Allradantrieb bereitstellen kann. Die Antriebsachsen können die angetriebenen Achsen der Arbeitsmaschine sein. Die Antriebsachsen können als Fahrzeugachsen der Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Zusätzlich kann die Arbeitsmaschine jeweilige unangetriebene Achsen aufweisen.
-
Der Leistungsstrang weist ein Längsdifferential auf. Das Längsdifferential ist dazu ausgebildet, die Antriebsleistung zwischen der ersten Antriebsachse und der zweiten Antriebsachse zu verteilen. Das Längsdifferential kann eine Differenzdrehzahl zwischen den beiden Antriebsachsen ermöglichen. Dadurch können die Antriebsachsen unterschiedlich schnell drehen. Dadurch können Verspannmomente zwischen den beiden Antriebsachsen vermieden werden. Entsprechend können eine Belastung und auch ein Verschleiß der Antriebsachsen gering sein. So ist es möglich, dünne und leichte Antriebsachsen zu verbauen. Dadurch kann der Leistungsstrang kompakt und kostengünstig sein. Alternativ oder zusätzlich kann eine Antriebseffizienz so besonders hoch sein. Zum Beispiel können geringere Verluste bei einer Vorwärtsfahrt mit hoher Fahrtgeschwindigkeit auftreten als bei einem Leistungsstrang ohne Längsdifferential. Das Längsdifferential kann sich beispielsweise in Längsrichtung in der Arbeitsmaschine erstrecken. Das Längsdifferential kann eine Eingangswelle aufweisen, an welcher die Antriebsleistung eingespeist werden kann. Das Längsdifferential kann eine erste Ausgangswelle und eine zweite Ausgangswelle aufweisen, an welcher die Antriebsleistung aufgeteilt für die erste Antriebsachse bzw. zweite Antriebsachse bereitgestellt werden kann. Die erste Ausgangswelle kann sich beispielsweise von dem Längsdifferential in Richtung einer Vorderseite der Arbeitsmaschine erstrecken. Die zweite Ausgangswelle kann sich beispielsweise von dem Längsdifferential in Richtung einer Hinterseite der Arbeitsmaschine erstrecken.
-
Weiterhin weist der Leistungsstrang ein Fahrbereichsgetriebe auf. Das Fahrbereichsgetriebe ist dazu ausgebildet, die Antriebsleistung von der ersten Elektromaschine zu dem Längsdifferential zu übertragen. Dafür kann das Fahrbereichsgetriebe mit dem Längsdifferential mechanisch wirkverbunden sein. Die Übertragung kann durch einen Drehmomentfluss erfolgen. Die Übertragung kann trennbar sein, beispielsweise mittels eines Schaltelements wie einer Reibkupplung. Das Fahrbereichsgetriebe kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Leerlauf als Schaltzustand bereitzustellen. Das Fahrbereichsgetriebe kann die Antriebsleistung von der ersten Abtriebswelle an das Längsdifferential übertragen. Das Fahrbereichsgetriebe kann eine oder mehrere Übersetzungen zwischen der ersten Abtriebswelle und dem Längsdifferential und damit auch den jeweiligen Antriebsachsen bereitstellen. In einer sehr einfachen Bauform kann das Fahrbereichsgetriebe beispielsweise als Stirnradstufe ausgebildet sein.
-
Mit dem Fahrbereichsgetriebe können beispielsweise unterschiedliche Übersetzungen zwischen der ersten Abtriebswelle und wenigstens einer der Antriebsachsen bereitgestellt werden. Dadurch kann ein Fahrgeschwindigkeitsbereich, welcher durch die Arbeitsmaschine bereitgestellt werden kann, vergrößert werden. So kann mit der Arbeitsmaschine mit besonders hohen oder auch besonders geringen Geschwindigkeiten gefahren werden, ohne dass dabei die erste Elektromaschine in einem ineffizienten Betriebszustand betrieben werden muss. Das Fahrbereichsgetriebe kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, zwei Gänge bereitzustellen. Die Gänge des Fahrbereichsgetriebes können schaltbar sein. Jeweilige Übersetzungsstufen des Fahrbereichsgetriebes können beispielsweise mittels eines Schaltelements des Fahrbereichsgetriebes selektiert werden. Durch Betätigung dieses Schaltelements kann beispielsweise ein Gang des Fahrbereichsgetriebes gewechselt werden. Die jeweilige Übersetzungsstufe kann ein festes Verhältnis zwischen einer Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl des Fahrbereichsgetriebes vorgeben. Eine Drehrichtungsumkehr für eine Fahrtrichtungsumkehr der Abtriebswellen kann durch eine Drehrichtungsumkehr der ersten Elektromaschine bewirkt werden, sodass auf eine Fahrtrichtungswechselbaugruppe in dem Fahrbereichsgetriebe verzichtet werden kann. Dadurch kann das Fahrbereichsgetriebe einfach und kompakt sein. Ein Gang kann einem festen Übersetzungsverhältnis zwischen der ersten Abtriebswelle und der Eingangswelle des Längsdifferentials entsprechen. Das Fahrbereichsgetriebe kann eine Vorgelegewelle in Form einer Zwischenwelle aufweisen. Die Vorgelegewelle kann eine Welle sein, an welcher jeweilige Zahnräder von unterschiedlichen Stirnradstufen, welche beispielsweise unterschiedlichen Übersetzungsstufen zugeordnet sein können, angeordnet sind. Die Vorgelegewelle kann parallel zu der ersten Abtriebswelle angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine kompakte und einfache Bauweise.
-
Das Fahrbereichsgetriebe kann beispielsweise eine Getriebeantriebswelle aufweisen. Die Getriebeantriebswelle kann permanent drehfest mit der ersten Antriebswelle verbunden sein oder mit dieser einstückig ausgebildet sein. Die Getriebeantriebswelle kann koaxial mit der ersten Antriebswelle angeordnet sein, wodurch der Leistungsstrang kompakt und einfach sein kann. Das Fahrbereichsgetriebe kann eine Getriebeabtriebswelle aufweisen. Die Getriebeabtriebswelle kann permanent drehfest mit der Eingangswelle des Längsdifferentials verbunden sein oder mit dieser einstückig ausgebildet sein. Die Getriebeabtriebswelle kann mit der Eingangswelle des Längsdifferentials mechanisch wirkverbunden sein, beispielsweise über ein Paar von kämmenden Stirnrädern.
-
Der Leistungsstrang weist ein Getriebegehäuse auf. Das Getriebegehäuse kann beispielsweise einen Innenraum aufweisen. Das Getriebegehäuse kann beispielsweise aus einem oder mehreren metallischen Gußteilen gebildet sein. Das Getriebegehäuse kann beispielsweise aus zwei Gehäuseelementen gebildet sein. Das Getriebegehäuse kann Komponenten des Leistungsstrang geschützt aufnehmen und dazu ausgebildet sein, jeweilige Wellen drehbar daran zu lagern.
-
Das Längsdifferential und das Fahrbereichsgetriebe sind gemeinsam in dem Getriebegehäuse aufgenommen. Beispielsweise sind das Längsdifferential und das Fahrbereichsgetriebe gemeinsam in einem Innenraum des Getriebegehäuses angeordnet. Dadurch, dass das Längsdifferential und das Fahrbereichsgetriebe gemeinsam in dem Getriebegehäuse aufgenommen sind, ist eine Ölversorgung einfach. Zudem können jeweilige Schaltelemente einfach aktuiert werden. Auch die Integration des Längsdifferentials ist einfach, da dieses nicht separat als Anbauteil befestigt werden muss. Insgesamt kann der Leistungsstrang so sehr kompakt sein.
-
In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass der Leistungsstrang ein Zapfgetriebe aufweist, welches dazu ausgebildet ist, die Zapfleistung von der zweiten Elektromaschine zu einem Verbraucher zu übertragen. Das Zapfgetriebe kann beispielsweise als simple Stirnradstufe oder als Planetenradsatz ausgebildet sein. Das Zapfgetriebe kann aber auch dazu ausgebildet sein, schaltbar unterschiedliche Übersetzungen zwischen der zweiten Abtriebswelle und einer Zapfwelle bereitzustellen. Das Zapfgetriebe kann dazu ausgebildet sein, die Zapfleistung von der zweiten Abtriebswelle zu dem Verbraucher zu übertragen. Der Verbraucher kann beispielsweise eine Getriebepumpe zur Öldruckversorgung des Fahrbereichsgetriebes und alternativ oder zusätzlich des Längsdifferentials sein. Der Verbraucher kann auch eine Hydraulikpumpe für ein Hydrauliksystem der Arbeitsmaschine oder ein an einer Zapfwelle angeschlossenes Werkzeug sein. Die Arbeitsmaschine kann auch mehrere Verbraucher aufweisen.
-
Der Leistungsstrang kann dazu ausgebildet sein, mehrere Verbraucher mit der Zapfleistung zu versorgen. Die Zapfleistung kann als mechanische Leistung und alternativ oder zusätzlich hydraulische Leistung für die Verbraucher bereitgestellt werden.
-
Das Zapfgetriebe kann gemeinsam mit dem Längsdifferential und dem Fahrbereichsgetriebe in dem Getriebegehäuse aufgenommen sein. Dadurch kann auch das Zapfgetriebe einfach mit Schmieröl versorgt werden. Zudem ist eine Aktuierung gegebenenfalls vorhandener schaltbarer Elemente des Zapfgetriebes einfach zu integrieren. Insgesamt können so jeweilige Getriebeelemente, wie Zahnräder, einfach, kostengünstig und kompakt geschützt in der Arbeitsmaschine integriert werden.
-
In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass die erste Elektromaschine an dem Getriebegehäuse außenseitig befestigt ist. Alternativ oder zusätzlich kann die zweite Elektromaschine an dem Getriebegehäuse außenseitig befestigt sein. Dadurch können die Elektromaschinen jeweils einfach in die Arbeitsmaschine integriert werden. Beispielsweise kann der Leistungsstrang so einfach in der Arbeitsmaschine befestigt werden, indem hauptsächlich oder auch nur das Getriebegehäuse befestigt wird, beispielsweise an einem Rahmen der Arbeitsmaschine. Der Leistungsstrang kann so einfach in unterschiedlich gestalteten Arbeitsmaschinen verbaut werden. Die jeweilige Abtriebswelle der Elektromaschinen kann sich dabei in ein Inneres des Getriebegehäuses erstrecken und daran drehbar gelagert sein.
-
In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das Längsdifferential als schaltbares Sperrdifferential ausgebildet ist. Das Längsdifferential kann beispielsweise blockiert werden, damit die erste Antriebsachse und die zweite Antriebsachse im Wesentlichen gleich schnell drehen. Dadurch kann eine Geländegängigkeit der Arbeitsmaschine verbessert werden. Beispielsweise wird so verhindert, dass die gesamte Antriebsleistung oder zumindest ein zu großer Anteil von dem Längsdifferential an eine durchdrehende Antriebsachse geleitet wird und die Arbeitsmaschine so stecken bleibt. Eine entsprechende Ansteuerung des Längsdifferentials ist dabei einfach zu realisieren, da das Längsdifferential gemeinsam mit dem Fahrbereichsgetriebe in dem Getriebegehäuse aufgenommen ist. Das Längsdifferential kann beispielsweise gemeinsam mit dem Fahrbereichsgetriebe gesteuert werden.
-
In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das Längsdifferential als einstellbares Differential ausgebildet ist, wobei eine Antriebsleistungsverteilung zwischen der ersten Antriebsachse und der zweiten Antriebsachse einstellbar ist. Beispielsweise kann das Längsdifferential dazu ausgebildet sein, die Verteilung in diskreten Schritten oder kontinuierlich verstellen zu können. Das Längsdifferential kann hierfür beispielsweise Lamellenelemente aufweisen. Die Ansteuerung des einstellbaren Differentials ist aufgrund der gemeinsamen Anordnung mit dem Fahrgetriebe in dem Getriebegehäuse einfach. Durch die Einstellbarkeit kann die Zugkraftverteilung situationsbedingt bei der Arbeitsmaschine angepasst werden.
-
In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das Fahrbereichsgetriebe ein Schaltelement aufweist. Das Schaltelement kann beispielsweise als reibschlüssiges oder formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Durch Betätigen des Schaltelements können beispielsweise unterschiedliche Elemente des Fahrbereichsgetriebes drehfest miteinander verbunden werden. Beispielsweise sind mittels des Schaltelements eine erste Welle und eine zweite Welle des Fahrbereichsgetriebes in einer Schaltstellung drehfest miteinander verbunden. In einer anderen Schaltstellung können diese zwei Wellen voneinander getrennt sein. Das Schaltelement kann auch weitere Schaltstellungen aufweisen, beispielsweise eine dritte Schaltstellung in welcher die erste Welle mit einer dritten Welle des Fahrbereichsgetriebes drehfest verbunden ist. Das Schaltelement kann beispielsweise mit Öldruck betätigbar sein.
-
Das Schaltelement kann dazu ausgebildet sein, zwischen der ersten Elektromaschine und dem Längsdifferential mittels des Schaltelements schaltbar eine erste Übersetzungsstufe und eine zweite Übersetzungsstufe für die Antriebsleistungsübertragung bereitzustellen. Entsprechend kann beispielsweise ein erster Gang und ein zweiter Gang bereitgestellt werden. Dadurch kann eine Übersetzung angepasst werden, beispielsweise für eine langsame Fahrt und eine schnelle Fahrt. Das Fahrbereichsgetriebe kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, nur zwei Gänge bereitstellen zu können. Dadurch kann der Leistungsstrang einfach und kompakt sein. Beispielsweise kann das Fahrbereichsgetriebe frei von weiteren Schaltelementen und alternativ oder zusätzlich weiteren als den hier genannten Elementen sein.
-
In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das Fahrbereichsgetriebe eine erste Stirnradstufe, eine zweite Stirnradstufe und eine dritte Stirnradstufe aufweist. Eine Stirnradstufe kann beispielsweise zwei parallele Wellen miteinander mechanisch wirkverbinden und damit dazwischen ein Drehmoment übertragen. Eine Stirnradstufe kann zwei miteinander kämmende Zahnräder aufweisen. Jedes dieser Zahnräder kann mit einer zugeordneten der zwei miteinander über die Stirnradstufe mechanisch wirkverbundenen Welle permanent oder auch schaltbar drehfest verbunden sein. Eine Stirnradstufe kann auch weitere Stirnräder aufweisen. Eine Stirnradstufe kann beispielsweise drei Zahnräder aufweisen, welche paarweise miteinander kämmen. Durch den Einsatz von Stirnradstufen kann das Fahrbereichsgetriebe sehr kostengünstig und effizient sein.
-
In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass in der ersten Übersetzungsstufe die Antriebsleistungsübertragung von der ersten Elektromaschine über die erste Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe an das Längsdifferential erfolgt. In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass in der zweiten Übersetzungsstufe die Antriebsleistungsübertragung von der ersten Elektromaschine über die zweite Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe an das Längsdifferential erfolgt. Dadurch werden jeweils nur zwei Stirnradstufen pro Gang benötigt, wodurch die Anzahl an Wellen des Fahrbereichsgetriebes gering sein kann. Zudem können die beiden Übersetzungsstufen jeweils die dritte Stirnradstufe zur Drehmomentübertragung nutzen, wodurch nur wenige Teile benötigt werden. Die Drehmomentübertragung kann über die Stirnradstufen in Reihe erfolgen. Die erste Stirnradstufe und die zweite Stirnradstufe können eingangsseitig im Drehmomentfluss angeordnet sein und die dritte Stirnradstufe ausgangsseitig. Das Fahrbereichsgetriebe kann beispielsweise genau drei Stirnradstufen aufweisen.
-
In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das Fahrbereichsgetriebe eine Getriebeantriebswelle und eine Zwischenwelle aufweist. Die Zwischenwelle kann im Drehmomentfluss zwischen der Getriebeantriebswelle und einer Getriebeabtriebswelle angeordnet sein. Die Zwischenwelle kann parallel zu der Antriebswelle des Fahrbereichsgetriebes und alternativ oder zusätzlich der Abtriebswelle des Fahrbereichsgetriebes angeordnet sein. Ein Zahnrad der ersten Stirnradstufe kann mit der Getriebeantriebswelle permanent drehfest verbunden sein. Ein weiteres Zahnrad der ersten Stirnradstufe kann mit der Zwischenwelle mittels des Schaltelements drehfest verbindbar sein. Ein Zahnrad der zweiten Stirnradstufe kann mit der Getriebeantriebswelle permanent drehfest verbunden sein. Ein weiteres Zahnrad der zweiten Stirnradstufe kann mit der Zwischenwelle mittels des Schaltelements drehfest verbindbar sein. Es ergibt sich ein effizientes, kostengünstiges und kompaktes Fahrbereichsgetriebe mit sehr wenig Wellen. Das Schaltelement kann mit der Zwischenwelle koaxial angeordnet sein. Das Schaltelement kann auf der Zwischenwelle gelagert sein. Dadurch kann das Fahrbereichsgetriebe besonders kompakt sein. Das Schaltelement kann als Doppelkupplung ausgebildet sein. In einer ersten Schaltstellung kann das Schaltelement beispielsweise das weitere Zahnrad der ersten Stirnradstufe mit der Zwischenwelle drehfest verbinden. In einer zweiten Schaltstellung kann das Schaltelement stattdessen beispielsweise das weitere Zahnrad der zweiten Stirnradstufe mit der Zwischenwelle drehfest verbinden. Das Schaltelement kann auch eine Schaltstellung aufweisen, in welcher das weitere Zahnrad der zweiten Stirnradstufe und das weitere Zahnrad der ersten Stirnradstufe von der Zwischenwelle getrennt sind. So kann einfach ein Leerlauf bereitgestellt werden.
-
Ein Zahnrad der dritten Stirnradstufe kann mit der Zwischenwelle permanent drehfest verbunden sein. Ein weiteres Zahnrad der dritten Stirnradstufe kann mit einer Getriebeabtriebswelle und alternativ oder zusätzlich einer Antriebswelle des Längsdifferentials permanent drehfest verbunden sein. Die Getriebeabtriebswelle und die Antriebswelle des Längsdifferentials können permanent drehfest miteinander verbunden sein oder durch die gleiche Welle gebildet sein. Die Getriebeabtriebswelle und die Antriebswelle des Längsdifferentials können auch mittels eines zusätzlichen Schaltelements verbindbar sein, wodurch ein Leerlauf bereitstellbar ist.
-
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine mit einem Leistungsstrang gemäß dem ersten Aspekt. Die erste Antriebsachse und die zweite Antriebsachse können drehbar an der Arbeitsmaschine gelagert sein, beispielsweise mittels eines Fahrwerks. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen. Umgekehrt stellen auch Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des zweiten Aspekts Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des ersten Aspekts dar. Die Arbeitsmaschine kann eine Landmaschine sein. Der Leistungsstrang ist für einen elektrisch betriebenen Traktor mit geringer Leistung, wie beispielsweise einer Straßenkehrmaschine, geeignet.
-
Figurenliste
-
- 1 veranschaulicht schematisch einen Leistungsstrang für eine Arbeitsmaschine.
-
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
-
1 veranschaulicht schematisch einen Leistungsstrang 10 für eine Arbeitsmaschine. Der Leistungsstrang 10 weist eine erste Elektromaschine 12 und eine zweite Elektromaschine 14 auf. Eine erste Abtriebswelle 16 der ersten Elektromaschine 12 ist mit einem Fahrbereichsgetriebe 18 des Leistungsstrangs 10 verbunden. Die erste Abtriebswelle 16 bildet auch die Getriebeantriebswelle des Fahrbereichsgetriebes 18. Die erste Elektromaschine 12 ist dazu ausgebildet, eine Antriebsleistung für einen Fahrantrieb der Arbeitsmaschine bereitzustellen. Eine zweite Abtriebswelle 20 der zweiten Elektromaschine 14 ist mit einem Zapfgetriebe 22 verbunden. Die zweite Elektromaschine 14 ist dazu ausgebildet, eine Zapfleistung für die Arbeitsmaschine bereitzustellen.
-
Die Zapfleistung wird dazu genutzt, eine Getriebepumpe 24 des Leistungsstrangs 10 und eine Zapfwelle 26 der Arbeitsmaschine anzutreiben. An der Zapfwelle 26 ist eine Arbeitshydraulikpumpe 28 von einem Hydraulikarbeitskreislauf der Arbeitsmaschine angeschlossen. Die Getriebepumpe 24 und die Arbeitshydraulikpumpe 28 sind Verbraucher, welche mit der Zapfleistung betrieben werden. Mit der Getriebepumpe 24 wird eine Ölversorgung von jeweiligen Schaltelementen und eine Schmierung jeweiliger Teile des Leistungsstrangs 10 bewirkt. Die durch die zweite Elektromaschine 14 bereitgestellten Leistung wird auf die Getriebepumpe 24 und die Arbeitshydraulikpumpe 28 aufgeteilt. Der Getriebepumpe 24 ist in einer anderen Ausführungsform nicht vorgesehen.
-
Das Fahrbereichsgetriebe 18 ist dazu ausgebildet, eine von der ersten Elektromaschine 12 bereitgestellte Antriebsleistung an ein Längsdifferential 30 zu übertragen. Das Längsdifferential 30 ist dazu ausgebildet, die Antriebsleistung zwischen einer ersten Antriebsachse 32 und einer zweiten Antriebsachse 34 zu verteilen. Die Antriebsachsen 32, 34 dienen zum Antreiben der Arbeitsmaschine und weisen an deren jeweiligen Enden Räder auf. Für die Verteilung der Antriebsleistung weist das Längsdifferential 30 eine vordere Abtriebswelle 36 und eine hintere Abtriebswelle 38 auf, welche mit der ersten vorderen Antriebsachse 32 bzw. der zweiten hinteren Antriebsachse 34 verbunden sind.
-
Der Leistungsstrang 10 weist ein Getriebegehäuse 40 auf, in welchem das Längsdifferential 30, das Fahrbereichsgetriebe 18 und das Zapfgetriebe 22 gemeinsam aufgenommen sind. Die erste Abtriebswelle 16 und die zweite Abtriebswelle 20 sind an dem Getriebegehäuse 40 gelagert und erstrecken sich in dessen Innenraum 42. Die erste Elektromaschine 12 und die zweite Elektromaschine 14 sind außenseitig an dem Getriebegehäuse 40 befestigt.
-
Das Fahrbereichsgetriebe 18 weist ein Schaltelement 60, eine erste Stirnradstufe 62, eine zweite Stirnradstufe 64, eine dritte Stirnradstufe 66 und eine Zwischenwelle 68 auf. Das Fahrbereichsgetriebe 18 ist dazu ausgebildet, exakt zwei Gänge zur Drehmomentübertragung zwischen dem Längsdifferential 30 und der ersten Elektromaschine 12 bereitzustellen. In einer Ausführungsform kann zudem ein Leerlauf bereitgestellt werden.
-
Ein Zahnrad der ersten Stirnradstufe 62 ist mit der Getriebeantriebswelle in Form der ersten Abtriebswelle 16 permanent drehfest verbunden. Ein weiteres mit diesem Zahnrad kämmendes Zahnrad der ersten Stirnradstufe 62 ist mit der Zwischenwelle 68 mittels des Schaltelements 60 drehfest verbindbar. Ein Zahnrad der zweiten Stirnradstufe 64 ist mit der Getriebeantriebswelle permanent drehfest verbunden. Ein weiteres mit diesem Zahnrad kämmendes Zahnrad der zweiten Stirnradstufe 64 ist mit der Zwischenwelle 68 mittels des Schaltelements 60 drehfest verbindbar. In dem ersten Gang ist eine Drehmomentübertragung nur über die erste Stirnradstufe 62 an die Zwischenwelle 68 möglich. In dem zweiten Gang ist eine Drehmomentübertragung nur über die zweite Stirnradstufe 64 an die Zwischenwelle 68 möglich.
-
Ein Zahnrad der dritten Stirnradstufe 66 ist mit Zwischenwelle 68 permanent drehfest verbunden. Ein weiteres Zahnrad der dritten Stirnradstufe 66 kämmt mit diesem Zahnrad der dritten Stirnradstufe 66. Dieses weitere Zahnrad der dritten Stirnradstufe 66 ist mit einer Eingangswelle des Längsdifferentials 30 permanent drehfest verbunden, um so ein die Arbeitsmaschine antreibendes Drehmoment bzw. die Antriebsleistung an die beiden Antriebsachsen 32, 34 zu übertragen.
-
Das Längsdifferential 30 ist in einer Ausführungsform als Sperrdifferential ausgebildet. Sofern das Längsdifferential 30 in einen geschlossenen Zustand verstellt ist, wird für die Arbeitsmaschine ein starrer Allradantrieb bereitgestellt. Wenn das Längsdifferential 30 in einen offenen Zustand verstellt ist, ist ein Drehzahlausgleich möglich. In einer Ausführungsform ist das Längsdifferential 30 als einstellbares Differential ausgebildet, wobei eine Antriebsleistungsverteilung zwischen der ersten Antriebsachse 32 und der zweiten Antriebsachse 34 einstellbar ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Leistungsstrang
- 12
- erste Elektromaschine
- 14
- zweite Elektromaschine
- 16
- erste Abtriebswelle
- 18
- Fahrbereichsgetriebe
- 20
- zweite Abtriebswelle
- 22
- Zapfgetriebe
- 24
- Getriebepumpe
- 28
- Arbeitshydraulikpumpe
- 30
- Längsdifferential
- 32
- erste Antriebsachse
- 34
- zweite Antriebsachse
- 36
- vordere Abtriebswelle
- 38
- hintere Abtriebswelle
- 40
- Getriebegehäuse
- 42
- Innenraum
- 60
- Schaltelement
- 62
- erste Stirnradstufe
- 64
- zweite Stirnradstufe
- 66
- dritte Stirnradstufe
- 68
- Zwischenwelle
