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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsstrang für eine Arbeitsmaschine. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine Arbeitsmaschine.
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Stand der Technik
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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.
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Darstellung der Erfindung
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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.
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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. Die Bezeichnung als zweite Abtriebswelle dient dabei lediglich der Zuordnung zu der zweiten Elektromaschine. Die zweite Elektromaschine weist beispielsweise nur die zweite Abtriebswelle auf.
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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.
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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.
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Die Arbeitsmaschine kann einen Abtrieb aufweisen, welcher durch die Antriebsleistung angetriebenen wird. Beispielsweise kann der Abtrieb als eine Hinterachse oder Vorderachse ausgebildet sein. Die Arbeitsmaschine kann auch mehrere Antriebsachsen aufweisen, welche gemeinsam den Abtrieb der Arbeitsmaschine bilden. Jede Antriebsachse kann beispielsweise drehbar an der Arbeitsmaschine gelagert sein. Durch die Rotation wenigstens einer der 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. 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.
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Der Leistungsstrang weist ein Fahrbereichsgetriebe auf. Das Fahrbereichsgetriebe ist dazu ausgebildet, die Antriebsleistung von der ersten Elektromaschine zu dem Abtrieb der Arbeitsmaschine zu übertragen. Dafür kann das Fahrbereichsgetriebe mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbunden sein. Die mechanische Wirkverbindung kann auch durch eine Kupplung trennbar sein, was eine mechanische Wirkverbindbarkeit ist. Die Übertragung kann durch einen Drehmomentfluss erfolgen. Die Übertragung kann trennbar sein, beispielsweise mittels eines Schaltelements wie einer Reibkupplung. Das Fahrbereichsgetriebe kann optional dazu ausgebildet sein, einen Leerlauf als Schaltzustand bereitzustellen. Das Fahrbereichsgetriebe kann mehrere Übersetzungen zwischen der ersten Abtriebswelle und dem Abtrieb der Arbeitsmaschine bereitstellen. Eine Übersetzung kann einem Übersetzungsverhältnis entsprechen.
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Das Fahrbereichsgetriebe weist ein Doppelschaltelement und eine Zwischenwelle auf. Das Doppelschaltelement kann als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Doppelschaltelement als Lamellenkupplung ausgebildet sein. Ein Doppelschaltelement kann wenigstens zwei Schaltstellungen aufweisen. Das Doppelschaltelement kann zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung verstellbar sein. In der ersten Schaltstellung des Doppelschaltelements kann eine andere drehfeste Verbindung als in der zweiten Schaltstellung des Doppelschaltelements bereitgestellt werden. Optional kann das Doppelschaltelement eine dritte Schaltstellung aufweisen, in welcher keine drehfeste Verbindung bereitgestellt wird. Ein Doppelschaltelement ist kompakt und kostengünstig. Zudem kann ein Doppelschaltelement einfach verstellt werden. Beispielsweise kann bei einem Doppelschaltelement ein Aktuator zur Verstellung ausreichend sein, während zwei einzelne Schaltelement zwei Aktuatoren benötigen können. Das Doppelschaltelement kann beispielsweise mit Öldruck betätigbar sein. Die Zwischenwelle kann beispielsweise parallel zu einer Antriebswelle des Fahrbereichsgetriebes und alternativ oder zusätzlich der ersten Abtriebswelle angeordnet sein. Dadurch ergibt sich eine kompakte und einfache Bauweise. Die Zwischenwelle kann als eine Vorgelegewelle ausgebildet sein. Die Zwischenwelle kann eine Welle sein, an welcher jeweilige Zahnräder von unterschiedlichen Stirnradstufen, welche beispielsweise unterschiedlichen Übersetzungsstufen zugeordnet sein können, angeordnet sind.
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Die erste Elektromaschine ist in der ersten Schaltstellung mit der Zwischenwelle mit einer ersten Übersetzung mechanisch wirkverbunden. Die erste Elektromaschine ist in der zweiten Schaltstellung mit der Zwischenwelle mit einer zweiten Übersetzung mechanisch wirkverbunden ist. Jede Übersetzung kann beispielsweise durch eine zugeordnete Stirnradstufe bereitgestellt werden. Eine Stirnradstufe kann ein oder mehrere miteinander paarweise kämmende Zahnräder aufweisen. Die erste Übersetzung kann zu der zweiten Übersetzung unterschiedlich sein. Bei beiden Übersetzungen kann beispielsweise eine Drehzahl der Zwischenwelle kleiner als eine Drehzahl der ersten Abtriebswelle sein. Dadurch, dass jeder Schaltstellung eine eigene Übersetzung zugeordnet ist, können jeweilige Kupplungsdrehzahlen besonders gering sein. Dadurch kann das Doppelschaltelement und damit der gesamte Leistungsstrang kostengünstig und kompakt sein. Das Doppelschaltelement erlaubt dabei eine axiale Verschachtelung und eine radial kompakte Bauweise.
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Durch die unterschiedlichen Übersetzungen 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. Die beiden Übersetzungen zwischen der ersten Elektromaschine und der Zwischenwelle können 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 dem Abtrieb der Arbeitsmaschine entsprechen.
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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 der ersten Antriebswelle entsprechen. 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 dem Abtrieb der Arbeitsmaschine verbunden sein oder mit dieser einstückig ausgebildet sein. Die Getriebeabtriebswelle kann auch beispielsweise über ein Differential und alternativ oder zusätzlich über ein Paar von kämmenden Kegelrädern mit dem Abtrieb der Arbeitsmaschine mechanisch wirkverbunden sein.
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In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das Doppelschaltelement koaxial mit der Zwischenwelle angeordnet ist. Es kann sich ein kompakter Leistungsstrang mit einer besonders einfachen Lagerung ergeben. Beispielsweise können das Doppelschaltelement und die Zwischenwelle aneinandergelagert sein. Die Zwischenwelle kann sich beispielsweise durch das Doppelschaltelement erstrecken.
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In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das Fahrbereichsgetriebe eine erste Stirnradstufe und eine zweite 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. Eine Stirnradstufe kann einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein.
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In der ersten Schaltstellung kann die Antriebsleistungsübertragung von der ersten Elektromaschine über die erste Stirnradstufe an die Zwischenwelle erfolgen. In der zweiten Schaltstellung kann die Antriebsleistungsübertragung von der ersten Elektromaschine über die zweite Stirnradstufe an die Zwischenwelle erfolgen. Es ergibt sich eine einfache Drehmomentübertragung. Zudem kann so eine Untersetzung bei beiden Übersetzungen zur Zwischenwelle erfolgen, wodurch die Kupplungsdrehzahlen an dem Doppelschaltelement in jedem Gang sehr klein sein kann. Die Antriebsleistungsübertragung von der ersten Elektromaschine zu der Zwischenwelle kann frei von weiteren Stirnradstufen sein.
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Ein Zahnrad der ersten Stirnradstufe kann mit der Getriebeantriebswelle und alternativ oder zusätzlich mit der ersten Abtriebswelle permanent drehfest verbunden sein. Ein weiteres Zahnrad der ersten Stirnradstufe kann mit der Zwischenwelle mittels des Doppelschaltelements drehfest verbindbar sein. Diese beiden Zahnräder können beispielsweise direkt miteinander kämmen oder beispielsweise mit einem Zwischenrad. Ein Zahnrad der zweiten Stirnradstufe kann mit der Getriebeantriebswelle und alternativ oder zusätzlich der ersten Abtriebswelle permanent drehfest verbunden sein. Ein weiteres Zahnrad der zweiten Stirnradstufe kann mit der Zwischenwelle mittels des Doppelschaltelements drehfest verbindbar sein. Diese beiden Zahnräder können beispielsweise direkt miteinander kämmen oder beispielsweise mit einem Zwischenrad. Es ergibt sich ein effizientes, kostengünstiges und kompaktes Fahrbereichsgetriebe mit sehr wenigen Wellen. In der ersten Schaltstellung kann das Doppelschaltelement beispielsweise das weitere Zahnrad der ersten Stirnradstufe mit der Zwischenwelle drehfest verbinden. In der zweiten Schaltstellung kann das Doppelschaltelement stattdessen beispielsweise das weitere Zahnrad der zweiten Stirnradstufe mit der Zwischenwelle drehfest verbinden. Das Doppelschaltelement 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.
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In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das Fahrbereichsgetriebe eine Getriebestufe aufweist, welche dazu ausgebildet ist, die Antriebsleistung von der Zwischenwelle zu dem Abtrieb der Arbeitsmaschine zu übertragen. In einer besonders einfachen Bauform ist die Getriebestufe als Stirnradstufe ausgebildet sein. Die Getriebestufe kann beispielsweise auch einen Planetenradsatz aufweisen. Diese Stirnradstufe kann ein erstes Zahnrad aufweisen, das permanent drehfest mit der Zwischenwelle verbunden ist. Diese Stirnradstufe kann ein weiteres Zahnrad aufweisen, welches permanent drehfest mit einer Welle des Abtriebs der Arbeitsmaschine verbunden ist. In der ersten Schaltstellung und der zweiten Schaltstellung des Doppelschaltelements kann die Antriebsleistung von dem Fahrbereichsgetriebe über die Getriebestufe an den Abtrieb übertragen werden. Es ergibt sich ein einfacher, effizienter und kompakter Leistungsstrang mit beispielsweise zwei Gängen. Die Getriebestufe kann beispielsweise auch einen Planetenradsatz aufweisen. Die Getriebestufe kann auch zusätzliche Schaltelemente und wählbare Übersetzungen aufweisen. Dadurch kann das Fahrbereichsgetriebe einfach mit zusätzlichen Gängen erweitert werden. Dadurch kann einfach eine maximale Spreizung des Fahrbereichsgetriebes erhöht werden.
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In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass die Getriebestufe eine Stirnradstufe mit einem ersten Stirnrad, einem zweiten Stirnrad und einem dritten Stirnrad aufweist. Die Getriebestufe kann frei von weiteren Stirnrädern sein. Das erste Stirnrad kann mit der Zwischenwelle drehfest verbunden sein. Das zweite Stirnrad kann mit dem ersten Stirnrad und dem dritten Stirnrad kämmen. Das dritte Stirnrad kann mit einer Abtriebswelle des Fahrbereichsgetriebes drehfest verbunden sein. Die drehfeste Verbindung des dritten Stirnrads mit der Abtriebswelle des Fahrbereichsgetriebes kann permanent sein. Die Abtriebswelle des Fahrbereichsgetriebes kann mit dem Abtrieb mechanisch wirkverbunden sein oder diesem auch entsprechen. Die Getriebestufe ist so einfach und effizient, kann aber trotzdem eine hohe Übersetzung bereitstellen.
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In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass der Leistungsstrang ein Getriebegehäuse aufweist. 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 Fahrbereichsgetriebe kann in dem Getriebegehäuse aufgenommen sein.
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Die erste Elektromaschine kann an dem Getriebegehäuse außenseitig befestigt sein. 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.
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In dem Getriebegehäuse können das Fahrbereichsgetriebe, die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine gemeinsam aufgenommen sein. Beispielswiese können das Fahrbereichsgetriebe, die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine gemeinsam in einem Innenraum des Getriebegehäuses angeordnet sein. Dadurch, dass das Fahrbereichsgetriebe, die erste Elektromaschine und die zweite Elektromaschine gemeinsam in dem Getriebegehäuse aufgenommen sind, ist eine Ölversorgung einfach. Zudem können jeweilige Schaltelemente, wie das Doppelschaltelement, einfach aktuiert werden. Insgesamt kann der Leistungsstrang so sehr kompakt und gut geschützt sein.
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Der Leistungsstrang kann ein Zapfgetriebe aufweisen, 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 ebenfalls 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.
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In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass der Leistungsstrang eine Getriebepumpe und eine dritte Elektromaschine aufweist. Die Getriebepumpe kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine Schmierung des Fahrbereichsgetriebes bereitzustellen und alternativ oder zusätzlich einen Betätigungsdruck für das Doppelschaltelement bereitzustellen. Die dritte Elektromaschine kann dazu ausgebildet sein, die Getriebepumpe anzutreiben. Dadurch kann die zweite Elektromaschine unabhängig von einer Öldruckversorgung des Fahrbereichsgetriebes und alternativ oder zusätzlich jeweiliger Schaltelemente des Fahrbereichsgetriebes betrieben werden. Dadurch kann die zweite Elektromaschine besonders effizient und bedarfsgerecht betrieben werden. Ebenso kann die dritte Elektromaschine sehr effizient und bedarfsgerecht betrieben werden. Die Getriebepumpe kann innerhalb oder außerhalb des Getriebegehäuses angeordnet sein. Beispielsweise kann die Getriebepumpe außenseitig an dem Getriebegehäuse befestigt sein.
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In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs kann es vorgesehen sein, dass die Getriebepumpe als zweistufige Getriebepumpe ausgebildet ist. Die zweistufige Getriebepumpe kann unterschiedliche Drucke mit einer Pumpe bereitstellen oder auch zwei Pumpen vereinen, welche Öldruck unabhängig voneinander bereitstellen können. Eine erste Stufe der Getriebepumpe kann dazu ausgebildet sein, eine Schmierung des Fahrbereichsgetriebes bereitzustellen. Eine zweite Stufe der Getriebepumpe kann dazu ausgebildet sein, einen Betätigungsdruck für das Doppelschaltelement und, sofern vorhanden, auch optional für weitere Schaltelemente bereitzustellen.
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Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine mit einem Abtrieb und einem Leistungsstrang gemäß dem ersten Aspekt. Der Abtrieb kann beispielsweise eine Welle aufweisen, welche zur Antriebsleistungsübertragung mit dem Fahrbereichsgetriebe verbunden ist. Die Zwischenwelle des Fahrbereichsgetriebes ist mit dem Abtrieb der Arbeitsmaschine mechanisch wirkverbindbar. Diese mechanische Verbindung kann auch permanent sein. 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 beispielsweise für einen elektrisch betriebenen Traktor mit geringer Leistung, wie beispielsweise einer Straßenkehrmaschine, geeignet.
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Figurenliste
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- 1 veranschaulicht schematisch eine erste Ausführungsform eines Leistungsstrang für eine Arbeitsmaschine.
- 2 veranschaulicht schematisch eine zweite Ausführungsform eines Leistungsstrang für eine Arbeitsmaschine.
- 3 veranschaulicht schematisch eine dritte Ausführungsform eines Leistungsstrang für eine Arbeitsmaschine.
- 4 veranschaulicht schematisch eine vierte Ausführungsform eines Leistungsstrang für eine Arbeitsmaschine.
- 5 veranschaulicht schematisch eine fünfte Ausführungsform eines Leistungsstrang für eine Arbeitsmaschine.
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Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
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1 veranschaulicht schematisch eine erste Ausführungsform eines 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.
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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.
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Das Fahrbereichsgetriebe 18 ist dazu ausgebildet, eine von der ersten Elektromaschine 12 bereitgestellte Antriebsleistung an einen Abtrieb 30 der Arbeitsmaschine zu übertragen, welcher durch eine Getriebeabtriebswelle gebildet ist. Der Abtrieb 30 dient zum Antreiben der Arbeitsmaschine über jeweilige Räder.
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Der Leistungsstrang 10 weist ein Getriebegehäuse 40 auf, in welchem die Getriebeabtriebswelle gelagert ist und das Fahrbereichsgetriebe 18 und das Zapfgetriebe 22 gemeinsam aufgenommen sind. Die erste Elektromaschine 12 und die zweite Elektromaschine 14 sind außenseitig an dem Getriebegehäuse 40 befestigt.
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Das Fahrbereichsgetriebe 18 weist ein Doppelschaltelement 60, eine erste Stirnradstufe 62, eine zweite Stirnradstufe 64, eine Getriebestufe in Form einer dritten Stirnradstufe 66 und eine Zwischenwelle 68 auf. Das Doppelschaltelement 60 ist dazu ausgebildet, zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung verstellt zu werden. Das Doppelschaltelement 60 ist koaxial mit der Zwischenwelle 68 angeordnet. Das Fahrbereichsgetriebe 18 ist dazu ausgebildet, exakt zwei Gänge zur Drehmomentübertragung zwischen dem Abtrieb 30 und der ersten Elektromaschine 12 bereitzustellen. In der ersten Schaltstellung ist die erste Stirnradstufe 62 mit der Zwischenwelle 68 zur Drehmomentübertragung verbunden. Es ergibt sich eine mechanische Wirkverbindung mit einer ersten Übersetzung zwischen der ersten Elektromaschine 12 und der Zwischenwelle 68 zur Antriebsleistungsübertragung. In der zweiten Schaltstellung ist stattdessen die zweite Stirnradstufe 64 mit der Zwischenwelle 68 zur Drehmomentübertragung verbunden. Es ergibt sich eine mechanische Wirkverbindung mit einer zur ersten Übersetzung verschiedenen zweiten Übersetzung zwischen der ersten Elektromaschine 12 und der Zwischenwelle 68 zur Antriebsleistungsübertragung. In einer Ausführungsform kann zudem ein Leerlauf mit einer dritten Schaltstellung des Doppelschaltelements 60 bereitgestellt werden.
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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 Doppelschaltelements 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 Doppelschaltelements 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.
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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 dem Abtrieb 30 permanent drehfest verbunden, um so ein die Arbeitsmaschine antreibendes Drehmoment bzw. die Antriebsleistung an die jeweiligen angetriebenen Räder der Arbeitsmaschine zu übertragen.
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2 veranschaulicht schematisch eine zweite Ausführungsform eines Leistungsstrang 10 für eine Arbeitsmaschine. Die zweite Ausführungsform ist ähnlich zur ersten Ausführungsform gestaltet. Bei der zweiten Ausführungsform sind die erste Elektromaschine 12 und die zweite Elektromaschine 14 auch in dem Getriebegehäuse 40 aufgenommen. Durch die Integrierung der beiden Elektromaschinen 12, 14 in dem Getriebegehäuse 40 ergibt sich eine gut geschützte und kompakte Bauweise.
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3 veranschaulicht schematisch eine dritte Ausführungsform eines Leistungsstrang 10 für eine Arbeitsmaschine. Die dritte Ausführungsform ist ähnlich zur zweiten Ausführungsform gestaltet. Die Getriebepumpe 24 wird jedoch nicht mehr von der zweiten Elektromaschine 14 angetrieben. Stattdessen ist eine dritte Elektromaschine 80 vorgesehen, welche dazu ausgebildet ist, die Getriebepumpe 24 anzutreiben.
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4 veranschaulich schematisch eine vierte Ausführungsform eines Leistungsstrang 10 für eine Arbeitsmaschine. Die vierte Ausführungsform kann als Kombination der ersten und dritten Ausführungsform verstanden werden. Die erste Elektromaschine 12 und die zweite Elektromaschine 14 sind außenseitig an dem Getriebegehäuse 40 befestigt, wie bei der ersten Ausführungsform. Die Getriebepumpe 24 wird von der zusätzlichen dritten Elektromaschine 80 angetrieben, wie bei der dritten Ausführungsform.
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5 veranschaulicht schematisch eine fünfte Ausführungsform eines Leistungsstrang 10 für eine Arbeitsmaschine. Die fünfte Ausführungsform ist ähnlich zur ersten Ausführungsform gestaltet. Die dritte Stirnradstufe 66 ist bei der fünften Ausführungsform jedoch als mehrstufige Stirnradstufe ausgebildet. Das mit der Zwischenwelle 68 permanent drehfest verbundene Stirnrad der dritten Stirnradstufe 68 kämmt mit einem zusätzlich vorgesehenen Zwischenrad. Dieses Zwischenrad kämmt mit dem mit dem Abtrieb 30 permanent drehfest verbundene Stirnrad der dritten Stirnradstufe 68.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Leistungsstrang
- 12
- erste Elektromaschine
- 14
- zweite Elektromaschine
- 16
- erste Abtriebswelle
- 18
- Fahrbereichsgetriebe
- 20
- zweite Abtriebswelle
- 22
- Zapfgetriebe
- 24
- Getriebepumpe
- 28
- Arbeitshydraulikpumpe
- 30
- Abtrieb der Arbeitsmaschine
- 40
- Getriebegehäuse
- 42
- Innenraum
- 60
- Doppelschaltelement
- 62
- erste Stirnradstufe
- 64
- zweite Stirnradstufe
- 66
- dritte Stirnradstufe
- 68
- Zwischenwelle
- 80
- dritte Elektromaschine