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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.
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Aus der Fahrzeugtechnik sind Antriebsanordnungen von mobilen Arbeitsmaschinen, wie zum Beispiel Bau- und Landmaschinen, bekannt, die neben einer primären Antriebseinrichtung ein Hauptgetriebe am Antriebsstrang aufweisen. Bei mobilen Arbeitsmaschinen besteht ein Bedarf nach hoher Gangzahl, deshalb ist neben dem Hauptgetriebe bzw. Splitter, beispielsweise für kleinere Stufensprünge zusätzlich ein Gruppengetriebe für große Stufensprünge am Antriebsstranges vorgesehen. Um eine Drehrichtungsumkehr bzw. ein Reversieren bei der mobilen Arbeitsmaschine zu ermöglichen, ist zudem ein Wendegetriebe am Antriebsstrang vorgesehen. Des Weiteren weisen bekannte mobile Arbeitsmaschinen einen Nebenabtrieb, zum Beispiel in Form einer Zapfwelle als Nebenabtriebswelle zum Antrieb von Nebenaggregaten oder eine Arbeitshydraulik auf, mit der Elemente der Arbeitsmaschine betätigt werden.
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Es hat sich gezeigt, dass der Betrieb und die Funktionsweise bei den bekannten mobilen Arbeitsmaschinen mit der primären Antriebseinrichtung erheblich eingeschränkt sind.
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Demzufolge liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche möglichst konstruktiv einfach aufgebaut ist und welche gleichzeitig eine optimale Unterstützung der Funktionsweise des Antriebsstranges der mobilen Arbeitsmaschine bei möglichst hohem Fahr- und Bedienkomfort gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen sowie der dazugehörigen Beschreibung.
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Es wird eine Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Antriebsstrang mit einer primären Antriebseinrichtung, zum Beispiel als Verbrennungsmotor, Brennstoffzelle oder dergleichen, und mit einem Hauptgetriebe bzw. Splitter oder dergleichen sowie mit zumindest einem Gruppengetriebe als vor- und/oder nachgeschaltete Bereichsgruppe zum Erweitern des vorhandenen Übersetzungsbereiches vorgeschlagen. Ferner ist ein Wendegetriebe zur Drehrichtungsumkehr und zumindest ein Nebenabtrieb an dem Antriebstrang der vorgeschlagenen Antriebsanordnung vorgesehen. Darüber hinaus umfasst die erfindungsgemäße Antriebsanordnung eine sekundäre Antriebseinrichtung zum Unterstützen der Funktionsweise des Antriebsstranges bei der mobilen Arbeitsmaschine, welche vorzugsweise mit dem Abtrieb der Arbeitsmaschine verbunden ist. Mit der erfindungsgemäß gestalteten Antriebsanordnung kann somit durch zumindest eine zusätzliche sekundäre Antriebsquelle, welche z. B. einerseits direkt mit dem Abtrieb der Arbeitsmaschine und andererseits mit einem der Komponenten des Antriebsstranges verbunden ist, der Antriebsstrang derart erweitert werden, dass die Funktionsweise der Antriebsanordnung speziell auf die Bedürfnisse von mobilen Arbeitsmaschinen angepasst wird.
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Vorzugsweise kann die sekundäre Antriebseinrichtung als elektrische Maschine oder als hydraulische Einheit oder dergleichen ausgeführt werden. Im Rahmen einer Erweiterung der Antriebsanordnung als Hybridsystem kann vorgesehen sein, dass die sekundäre Antriebseinrichtung mit einem elektrischen oder auch mit einem hydraulischen Speicher oder dergleichen verbunden ist. Es ist auch denkbar, dass die elektrische Maschine als Generator zum Beispiel ohne elektrischen Speicher ausgeführt wird, um eine Elektrifizierung bzw. einen elektrischen Antrieb zu realisieren. Der elektrische Antrieb kann zum Beispiel zum Antrieb von Nebenverbrauchern an der mobilen Arbeitsmaschine oder auch außerhalb der mobilen Arbeitsmaschine, zum Beispiel zum Betrieb von Anbaugeräten oder dergleichen vorgesehen sein. Durch die Realisierung eines Hybrid- und/oder Generatorsystems am Antriebsstrang der erfindungsgemäßen Arbeitsmaschine kann die Funktionalität erheblich erweitert werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Maschine entweder unmittelbar oder über ein Abtriebsdifferenzial mit dem Abtrieb der Arbeitsmaschine verbunden sein, wobei die weiteren Komponenten des Antriebsstranges in Abtriebsrichtung vor der elektrischen Maschine angeordnet sind. Die abtriebsseitige Anwendung der elektrischen Maschine ergibt den Vorteil, dass der Wirkungsgrad zwischen der elektrischen Maschine und dem jeweiligen Antriebsrad der Arbeitsmaschine besonders hoch ist, da keine zusätzlichen Verluste beim Rekuperieren oder Boosten durch Getriebeelemente auftreten. Des Weiteren ergibt sich der Vorteil, dass während zum Beispiel einer Zugkraft unterbrochenen Schaltung beispielsweise bei einem der Gruppengetriebe die elektrische Maschine entsprechend unterstützen kann und damit eine Zugkraft unterbrechungsfreie Schaltung auch bei dem Gruppengetriebe ermöglicht.
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Darüber hinaus kann mit der abtriebsseitig angebundenen elektrischen Maschine ein elektrisches Stützen beim so genannten Power-Shutteln, d. h. beim Reversieren ohne Zugkraftunterbrechung realisiert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass beim Abbremsen des Fahrzeuges rekuperiert wird und die gewonnene Energie gespeichert wird. Bei Nulldurchgang dreht die elektrische Maschine in die andere Richtung, d. h. es wird kurzzeitig elektrisch in die Gegenrichtung gefahren, bis der Verbrennungsmotor den Rückwärtsgang oder den Vorwärtsgang ansynchronisiert hat und eine Klaue geschaltet werden kann. Alternativ dazu kann auch eine Synchronisierung durchgeführt werden.
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Wenn die Wendeeinheit bzw. das Wendegetriebe zwischen dem Hauptgetriebe und einem Gruppengetriebe am Antriebsstrang angeordnet ist, ergibt sich der Vorteil, dass sowohl das Hauptgetriebe als auch das Gruppengetriebe separat voneinander gleichzeitig geschaltet werden können. Hierdurch ist deutlich weniger Reibarbeit notwendig, da die Trägheit der Maschinenelemente, wie Zahnräder, Kupplung, Synchronisierungen des jeweils anderen Getriebeteils nicht mitsynchronisiert werden müssen.
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Gemäß einer nächsten Ausführungsvariante der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Wendeeinheit bzw. das Wendegetriebe in Abtriebsrichtung vor dem Hauptgetriebe bzw. dem Splitter an dem Antriebstrang angeordnet ist. In vorteilhafter Weise ergeben sich vergleichsweise geringere Momente an den Kupplungen, so dass die Kupplungen des Wendegetriebes und des Hauptgetriebes entsprechend kleiner dimensioniert werden können.
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Um im Rahmen der Hybridfunktionen ein rein elektrisches Fahren zu ermöglichen, kann beispielsweise zwischen der sekundären Antriebseinrichtung und den restlichen Komponenten des Antriebsstranges zumindest eine Trennkupplung oder dergleichen vorgesehen werden. Auf diese Weise wird die elektrische Maschine von den weiteren Komponenten entkoppelt, sodass sich geringere Schleppverluste ergeben. Bei einer elektrischen Maschine mit elektrischem Speicher kann auch ein elektrisches Rangieren ermöglicht werden.
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Als Hauptgetriebe und als Gruppengetriebe können beliebige Getriebesysteme, wie zum Beispiel Planetengetriebe, Doppelkupplungsgetriebe, Synchrongetriebe oder dergleichen eingesetzt werden, wobei als Schaltelemente reibschlüssige, formschlüssige oder Synchronisierungen verwendet werden können. Vorzugsweise kann das Hauptgetriebe als Lastschaltgetriebe und die Gruppengetriebe mit Zugkraftunterbrechung als Synchrongetriebe oder ohne Zugkraftunterbrechung als Lastschaltgetriebe ausgeführt sein. Als Anfahrelement kann ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung, eine zusätzliche Anfahrkupplung, eine integrierte Anfahrkupplung oder Anfahrbremse sowie eine Powershuttle-Einheit bzw. Powershuttlereversier-Einheit eingesetzt werden.
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Als Wendegetriebe kann bei der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein Stirnradgetriebe mit einer Vorwärtswendekupplung zum Realisieren der Vorwärtsfahrt und mit einer Rückwärtswendekupplung zum Realisieren der Rückwärtsfahrt vorgesehen werden. Es ist ebenso möglich, dass das Wendegetriebe als Plusplanetengetriebe mit zumindest zwei Schaltelementen vorgesehen ist, wobei das Plusplanetengetriebe über eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle derart mit dem Antriebsstrang gekoppelt ist, dass eine lastschaltfähige Drehrichtungsumkehr möglich ist. Darüber hinaus kann bei der vorliegenden Erfindung im Rahmen einer weiteren Ausführungsvariante vorgesehen sein, dass das Wendegetriebe als Kegelradgetriebe mit zumindest zwei Schaltelementen ausgebildet ist, wobei das Kegelradgetriebe bzw. das Minusplanetengetriebe über die Eingangswelle und die Ausgangswelle derart mit dem Antriebsstrang gekoppelt ist, dass wieder eine lastschaltfähige Drehrichtungsumkehr vorgesehen ist.
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Unabhängig von der jeweiligen Ausführung des Wendegetriebes können in Verbindung mit dem Hauptgetriebe und/oder mit den Gruppengetrieben für die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt eine gleiche Anzahl aber auch eine unterschiedliche Anzahl an Übersetzungsstufen vorgesehen werden. Um dem Nebenabtrieb bauraumsparend an dem Antriebsstrang unterbringen zu können, kann zum Beispiel vorgesehen sein, dass eine Nebenabtriebswelle, zum Beispiel eine Zapfwelle oder dergleichen, durch das Wendegetriebe hindurchgeführt wird. Die bei dem Wendegetriebe verwendeten Schaltelemente, wie zum Beispiel Bremsen oder Kupplungen können vorzugsweise als reibschlüssige Lamellenschaltelemente ausgeführt sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass formschlüssige Schaltelemente, wie zum Beispiel Klauenschaltelemente verwendet werden.
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Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführungsvariante eines Antriebsstranges einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine mit einer zusätzlichen sekundären Antriebseinrichtung am Abtrieb der Arbeitsmaschine;
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2 eine schematische Ansicht des Antriebsstranges gemäß 1 mit einer Trennkupplung zwischen der sekundären Antriebseinrichtung und den weiteren Komponenten des Antriebsstranges;
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3 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführungsvariante des Antriebsstranges der Antriebsanordnung mit der sekundären Antriebseinrichtung am Abtrieb der Arbeitsmaschine;
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4 eine schematische Ansicht des Antriebsstranges gemäß 3 mit einer Trennkupplung zwischen der sekundären Antriebseinrichtung und den weiteren Komponenten des Antriebsstranges;
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5–7 schematische Ansichten verschiedener Ausführungen eines als Stirnradgetriebe ausgeführten Wendegetriebes der Antriebsanordnung;
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8–10 schematische Ansichten verschiedener Ausführungen eines als Plusplanetengetriebe ausgeführten Wendegetriebes der Antriebsanordnung; und
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11 eine schematische Ansicht einer Ausführung eines als Kegelradgetriebe ausgeführten Wendegetriebes der Antriebsanordnung.
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In den 1 bis 4 sind zwei Ausführungsvarianten des Antriebsstranges einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine dargestellt, welche sich beispielsweise durch die verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten der Komponenten an dem Antriebsstrang der Antriebsanordnung unterscheiden.
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Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten umfasst die Antriebsanordnung einen Antriebsstrang mit einer primären Antriebseinrichtung, beispielsweise als Verbrennungsmotor VM, mit einem nicht weiter dargestellten Nebenabtrieb PTO beispielsweise mit einer Nebenabtriebswelle und/oder einer Arbeitshydraulik. Darüber hinaus ist eine sekundäre Antriebseinrichtung, beispielsweise als elektrische Maschine EM, an dem Antriebsstrang vorgesehen, wobei die elektrische Maschine EM bei beiden Ausführungsvarianten in Abtriebsrichtung unmittelbar am Abtrieb der Arbeitsmaschine vorzugsweise über das Abtriebsdifferential 1 oder auch direkt am Rad an dem Antriebsstrang angeordnet ist. Ferner sind ein Hauptgetriebe HG, beispielsweise als Lastschaltgetriebe, ein Wendegetriebe WG, zwei Gruppengetriebe G1 und G2, beispielsweise Bereichsgetriebe, wie beispielsweise Unter- oder Übersetzungsgetriebe ins Schnelle oder Langsame zum Realisieren von Kriechgängen, und ein Abtriebsdifferenzial 1 vorgesehen. Durch die gepunktete Linie bei dem zweiten Gruppengetriebe G2 soll angedeutet werden, dass z. B. die Kriechganggruppe nur optional bei Bedarf für extreme Übersetzungen ins Langsame vorgesehen ist.
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Je nach Einsatzgebiet kann die elektrische Maschine vorzugsweise als Motor oder Generator betrieben werden. Eine als Generator ausgeführte elektrische Maschine kann z. B. zum Antrieb von Nebenabtrieben verwendet werden. Die Pfeile bei dem Verbrennungsmotor VM und der elektrischen Maschine EM deuten die mögliche Richtung des übertragbaren Momentes, der übertragbaren Drehzahl oder der übertragbaren Energie zwischen dem Antriebsstrang und der jeweiligen Antriebseinrichtung an.
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Bei der ersten Ausführungsvariante gemäß 1 ist hinter dem Verbrennungsmotor VM unmittelbar das Wendegetriebe WG an dem Antriebsstrang angeordnet, wobei dem Wendegetriebe WG das Hauptgetriebe HG als so genannter Splitter nachgeschaltet ist. An das Hauptgetriebe HG schließt sich das zweite Gruppengetriebe G2, beispielsweise zum Realisieren von Kriechgängen und das erste Gruppengetriebe G1 an. Das erste Gruppengetriebe G1 ist mit dem Getriebeausgang mit der elektrischen Maschine EM verbunden, die andererseits mit dem Abtriebsdifferential 1 verbunden ist.
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Im Unterschied zu 1 ist bei der Ansicht gemäß 2 eine Trennkupplung K0 zwischen der elektrischen Maschine EM und dem ersten Gruppengetriebe G1 angeordnet.
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In 3 ist die zweite Ausführungsvariante der Antriebsanordnung dargestellt, bei der die elektrische Maschine EM, wie bei der ersten Ausführungsvariante, direkt mit dem Abtrieb über das Abtriebsdifferential 1 der Arbeitsmaschine verbunden ist. Die Anordnung der weiteren Komponenten des Antriebsstranges unterscheidet sich jedoch von der ersten Ausführungsvariante. In Abtriebsrichtung ist hinter dem Verbrennungsmotor VM bei der zweiten Ausführungsvariante das Hauptgetriebe HG angeordnet. An das Hauptgetriebe HG schließt sich das zweite Gruppengetriebe G2 an, welches mit dem Wendegetriebe WG verbunden ist. In Abtriebsrichtung hinter dem Wendegetriebe WG ist das erste Gruppengetriebe G1 an dem Antriebsstrang angeordnet. Der Ausgang des ersten Gruppengetriebes G1 ist mit der elektrischen Maschine EM verbunden.
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Im Unterschied zu 3 ist bei der Ansicht gemäß 4 eine Trennkupplung K0 zwischen der elektrischen Maschine EM und den weiteren Komponenten des Antriebsstranges angeordnet.
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5 bis 7 zeigen verschiedene Ausführungen des in den 1 bis 4 nur schematisch angedeuteten Wendegetriebes WG als Stirnradgetriebe im Detail. Unabhängig von den jeweiligen Ausführungen umfasst das Wendegetriebe WG eine Vorwärtswendekupplung KV zum Realisieren der Vorwärtsfahrt und eine Rückwärtswendekupplung KR zum Realisieren der Rückwärtsfahrt, die über eine Eingangswelle 2 und eine Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG derart mit dem Antriebsstrang gekoppelt sind, dass eine lastschaltfähige Drehrichtungsumkehr bei der mobilen Arbeitsmaschine ermöglicht wird.
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Bei der beispielhaften Ausführung als Stirnradgetriebe gemäß 5 ist die Vorwärtswendekupplung KV und die Rückwärtswendekupplung KR jeweils als Lamellenkupplung ausgebildet, wobei die Vorwärtswendekupplung KV und die Rückwärtswendekupplung KR einen gemeinsamen Außenlamellenträger 4 und jeweils separate Innenlamellenträger 5, 6 aufweisen. Der Außenlamellenträger 4 und die beiden Innenlamellenträger 5, 6 sind koaxial zu einer Eingangswelle 2 und einer Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG angeordnet. Die Eingangswelle 2 ist mit dem Außenlamellenträger 4 und die Ausgangswelle 3 ist mit dem Innenlamellenträger 5 der Vorwärtswendekupplung KV verbunden. Über eine als Hohlwelle ausgebildete erste Vorgelegewelle 7, die koaxial zur Eingangswelle 2 angeordnet ist, wird der Innenlamellenträger 6 der Rückwärtswendekupplung KR mit der eingangsseitigen Stirnradstufe verbunden. Die eingangsseitige Stirnradstufe ist andererseits mit einer zweiten Vorgelegewelle 8 verbunden, die mit einer ausgangsseitigen Stirnradstufe gekoppelt ist. Die zweite Vorgelegewelle 8 ist achsparallel zu der Eingangswelle 2 und der Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG angeordnet. Die ausgangsseitige Stirnradstufe umfasst ein Zwischenrad 9 zur Drehrichtungsumkehr und stellt die Verbindung zwischen der zweiten Vorgelegewelle 8 und der Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG dar.
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Wenn bei dieser Ausführung die Vorwärtswendekupplung KV geschaltet bzw. geschlossen ist, wird die Eingangswelle 2 über den Außenlamellenträger 4 und den Innenlamellenträger 5 der Vorwärtswendekupplung KV mit der Ausgangswelle 3 zur Vorwärtsfahrt antriebsmäßig verbunden. Wenn die Rückwärtswendekupplung KR geschaltet ist, wird die Eingangswelle 2 über den Außenlamellenträger 4 und den Innenlamellenträger 6 der Rückwärtswendekupplung KR sowie über die erste Vorgelegewelle 7 und die eingangsseitige Stirnradstufe sowie über die zweite Vorgelegewelle 8 und über die ausgangsseitige Stirnradstufe mit der Ausgangswelle 3 für die Rückwärtsfahrt antriebsmäßig verbunden.
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In 6 ist eine weitere Ausführung des Wendegetriebes WG als Stirnradgetriebe beispielhaft dargestellt, welche den Nebenabtrieb PTO mit umfasst. Die Vorwärtswendekupplung KV und die Rückwärtswendekupplung KR sind bei dieser Ausführung jeweils als separate Lamellenkupplungen ausgebildet. Die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG sind koaxial zueinander angeordnet, wobei die Eingangswelle 2 mit dem Außenlamellenträger 10 der Vorwärtswendekupplung KV und der Innenlamellenträger 5A der Vorwärtswendekupplung KV mit der Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG verbunden sind.
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Ferner ist die Eingangswelle 2 mit der eingangsseitigen Stirnradstufe gekoppelt, die auch das Zwischenrad 9 zur Drehrichtungsumkehr umfasst. Die eingangsseitige Stirnradstufe ist andererseits mit einer ersten Vorgelegewelle 7A verbunden, die mit dem Außenlamellenträger 11 der Rückwärtswendekupplung KR verbunden ist. Eine zweite Vorgelegewelle 8A ist als Hohlwelle koaxial zur ersten Vorgelegewelle 7A angeordnet und einerseits mit dem Innenlamellenträger 6A der Rückwärtswendekupplung KR und andererseits mit der ausgangsseitigen Stirnradstufe verbunden. Die ausgangsseitige Stirnradstufe ist schließlich mit der Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG verbunden. Der Außenlamellenträger 10 und der Innenlamellenträger 5A der Vorwärtswendekupplung KV sind koaxial zur Eingangswelle 2 und zur Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG angeordnet. Der Außenlamellenträger 11 und der Innenlamellenträger 6A der Rückwärtswendekupplung KR sind koaxial zur ersten Vorgelegewelle 7A und zur zweiten Vorgelegewelle 8A angeordnet.
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Bei der in 6 dargestellten Ausführung des Wendegetriebes sind die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 jeweils als Hohlwellen ausgeführt, wobei die Nebenabtriebswelle des Nebenabtriebes PTO als Vollwelle koaxial zur Eingangswelle 2 und zur Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG angeordnet ist.
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Wenn bei dieser Ausführung die Vorwärtswendekupplung KV geschaltet ist, wird die Eingangswelle 2 über den Außenlamellenträger 10 und den Innenlamellenträger 5A der Vorwärtswendekupplung KV zur Vorwärtsfahrt mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden. Wenn die Rückwärtswendekupplung KR geschaltet ist, wird die Eingangswelle 2 über die eingangsseitige Stirnradstufe und die erste Vorgelegewelle 7A sowie über den Außenlamellenträger 11 und den Innenlamellenträger 8A der Rückwärtswendekupplung KR sowie über die ausgangsseitige Stirnradstufe mit der Ausgangswelle 3 zur Rückwärtsfahrt antriebsmäßig verbunden.
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In 7 ist eine nächste Ausführung des Wendegetriebes WG exemplarisch als Stirnradgetriebe dargestellt, bei der die Vorwärtswendekupplung KV und die Rückwärtswendekupplung KR jeweils als separate Lamellenkupplungen ausgebildet sind, wie dies auch bei der Ausführung gemäß 6 vorgesehen ist, so dass die Vorwärtswendekupplung KV und die Rückwärtswendekupplung KR quasi parallel zueinander angeordnet sind. Die Eingangswelle 2 und die Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG sind im Unterschied zu den vorherigen Ausführungen achsparallel bzw. achsversetzt zueinander angeordnet. Auf diese Weise wird ein zum Antrieb versetzt angeordneter Abtrieb bei dem Wendegetriebe WG realisiert.
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Die Eingangswelle 2 ist einerseits mit dem Außenlamellenträger 10A der Vorwärtswendekupplung KV und andererseits mit der eingangsseitigen Stirnradstufe verbunden, wobei die eingangsseitige Stirnradstufe andererseits mit einer ersten Vorgelegewelle 7B verbunden ist, die achsparallel zur Eingangswelle 2 und koaxial zur Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG angeordnet ist. Die eingangsseitige Stirnradstufe umfasst das Zwischenrad 9 zur Drehrichtungsumkehr. Die erste Vorgelegewelle 7B ist mit dem Außenlamellenträger 11A der Rückwärtswendekupplung KR verbunden. Die Ausgangswelle 3 ist einerseits mit dem Innenlamellenträger 6B der Rückwärtswendekupplung KR und andererseits über die ausgangsseitig Stirnradstufe mit einer zweiten Vorgelegewelle 8B verbunden, die koaxial zur Eingangswelle 2 und achsparallel zur Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG angeordnet ist. Die zweite Vorgelegewelle 8B ist mit dem Innenlamellenträger 5B der Vorwärtswendekupplung KV verbunden.
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Somit sind der Außenlamellenträger 10A und der Innenlamellenträger 5B der Vorwärtswendekupplung KV koaxial zur Eingangswelle 2 und zur zweiten Vorgelegewelle 8B angeordnet. Ferner sind der Außenlamellenträger 11A und der Innenlamellenträger 6B der Rückwärtswendekupplung KR koaxial zur ersten Vorgelegewelle 7B und zur Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes angeordnet. Die Nebenabtriebswelle des Nebenabtriebes PTO ist als Vollwelle ausgeführt, welche koaxial zur als Hohlwelle ausgebildeten Eingangswelle 2 und zur als Hohlwelle ausgebildeten zweiten Vorgelegewelle 8B angeordnet ist.
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Wenn bei dieser Ausführung die Vorwärtswendekupplung geschaltet ist, wird die Eingangswelle 2 über den Außenlamellenträger 10A und den Innenlamellenträger 5B der Vorwärtswendekupplung KV sowie über die zweite Vorgelegewelle 8B und die ausgangsseitige Stirnradstufe zur Vorwärtsfahrt mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden. Wenn die Rückwärtswendekupplung KR geschaltet ist, wird die Eingangswelle 2 über die eingangsseitige Stirnradstufe und die erste Vorgelegewelle 7B sowie über den Außenlamellenträger 11A und den Innenlamellenträger 6B der Rückwärtswendekupplung KR zur Rückwärtsfahrt mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden.
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Die 8 bis 10 zeigen verschiedene Ausführungen des in den 1 bis 4 nur schematisch angedeuteten Wendegetriebes WG als Plusplanetengetriebe im Detail. Unabhängig von den jeweiligen Ausführungen umfasst das Wendegetriebe WG zwei lastschaltbare Schaltelemente SE1 und SE2, wobei das erste Schaltelement SE1 beispielhaft als Bremse und das zweite Schaltelement SE2 beispielhaft als Kupplung ausgeführt ist, so dass mit dem Wendegetriebe WG eine lastschaltfähige Drehrichtungsumkehr bei der mobilen Arbeitsmaschine ermöglicht wird. Ferner umfasst das Plusplanetengetriebe miteinander kämmende Planetenräder 16 und 16A, die von dem Planetenträger 14, 14A, 14B gelagert werden.
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Bei der Ausführung gemäß 8 ist die Eingangswelle 2 des Wendegetriebes WG mit dem Planetenträger 14 des Plusplanetengetriebes verbunden, wobei das Sonnenrad 15 des Plusplanetengetriebes mit der Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG verbunden ist. Das Hohlrad 13 des Plusplanetengetriebes ist über das erste Schaltelement SE1, welches als Klauenbremse ausgeführt ist, an dem Gehäuse 12 festbremsbar. Der Planetenträger 14 ist über das zweite Schaltelement SE2, welches als Klauenkupplung ausgebildet ist, mit der Ausgangswelle 3 verbindbar.
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Wenn das zweite Schaltelement SE2 geschaltet wird, kann bei dem Plusplanetengetriebe ein so genannter Blockumlauf realisiert werden, im Rahmen dessen die Vorwärtsfahrt realisiert wird, indem die Eingangswelle 2 über den Planetenträger 14 und das geschaltete zweite Schaltelement SE2 mit der Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes antriebsmäßig verbunden wird. Wenn dagegen das erste Schaltelement SE1 geschaltet ist, wird das Hohlrad 13 des Plusplanetengetriebes über das erste Schaltelement SE1 mit dem Gehäuse 12 fest verbunden, so dass sich eine Drehrichtungsumkehr für die Rückwärtsfahrt ergibt, wobei die Eingangswelle 2 über das Sonnenrad 15 mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden wird.
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In 9 ist eine weitere Ausführung des Wendegetriebes WG beispielhaft als Plusplanetengetriebe dargestellt, bei der die Eingangswelle 2 einerseits mit dem Sonnenrad 15A des Plusplanetengetriebes verbunden ist und andererseits über das als Klauenkupplung ausgebildete zweite Schaltelement SE2 mit der Ausgangswelle 3 im geschalteten Zustand verbindbar ist. Bei dieser Ausführung ist das Planetenrad 16A als Doppelplanetenrad 17 ausgeführt und bildet quasi das Hohlrad des Plusplanetengetriebes bei dieser Ausführung. Sowohl das Doppelplanetenrad 17 als auch das Planetenrad 16 wird über den Planetenträger 14A gelagert, der über das erste, als Klauenbremse ausgebildete Schaltelement SE1 mit dem Gehäuse 12 im geschalteten Zustand verbindbar ist. Das Doppelplanetenrad 17 ist einerseits über das weitere Planetenrad 16 mit dem Sonnenrad 15A und schließlich mit der Eingangswelle 2 und andererseits direkt mit der Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG verbunden.
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Wenn das zweite Schaltelement SE2 geschaltet wird, wird die Vorwärtsfahrt realisiert, da die Eingangswelle 2 direkt mit der Ausgangswelle 3 verbunden wird. Wenn das erste Schaltelement SE1 geschaltet wird, wird durch die Drehrichtungsumkehr die Rückwärtsfahrt realisiert, indem über das geschaltete erste Schaltelement SE1 der Planetenträger 14A festgebremst wird, so dass die Eingangswelle 2 über das Sonnenrad 15A und das Planetenrad 16 sowie den Doppelplaneten 17 mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden ist.
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In 10 ist eine nächste Ausführung des Wendegetriebes WG exemplarisch als Plusplanetengetriebe dargestellt, bei der die Eingangswelle 2 des Wendegetriebes WG einerseits mit dem Sonnenrad 15B des Plusplanetengetriebes verbunden ist und andererseits über das zweite Schaltelement SE2, welches als Lamellenkupplung ausgebildet ist, im geschalteten Zustand mit dem Planetenträger 14B verbindbar ist. Der Planetenträger 14B ist zudem mit der Ausgangswelle 3 verbunden. Das Hohlrad 13B des Plusplanetengetriebes ist über das erste Schaltelement SE1, welches als Lamellenbremse ausgebildet ist, im geschalteten Zustand mit dem Gehäuse 12 verbindbar.
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Wenn das zweite Schaltelement SE2 geschaltet wird, ergibt sich ein so genannter Blockumlauf bei dem Plusplanetengetriebe, so dass die Vorwärtsfahrt realisiert wird. Dabei wird die Eingangswelle 2 über das geschlossene Schaltelement SE2 und den Planetenträger 14B mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden. Wenn das erste Schaltelement SE1 geschaltet wird, wird über die Lamellenbremse das Hohlrad 13B an dem Gehäuse 12 festgebremst, so dass die Rückwärtsfahrt realisiert wird, in dem die Eingangswelle 2 über das Sonnenrad 15B und den Planetenträger 14B mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden wird.
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Schließlich zeigt 11 eine Ausführung des Wendegetriebes WG als Kegelradgetriebe. Bei dieser speziellen Ausführung des Wendegetriebes WG bildet das Kegelradgetriebe quasi ein Minusplanetengetriebe. Das Kegelradgetriebe umfasst zwei Schaltelemente SE1, SE2, wobei bei dieser Ausführung das erste Schaltelement SE1 als Lamellenbremse und das zweite Schaltelement SE2 als Lamellenkupplung ausgeführt ist. Ferner umfasst das Kegelradgetriebe ein erstes Kegelrad 18, welches mit der Eingangswelle 2 verbunden ist und ein zweites Kegelrad 19, welches mit der Ausgangswelle 3 verbunden ist. Das erste Kegelrad 18 und das zweite Kegelrad 19 sind über ein drittes Kegelrad 20 miteinander gekoppelt. Ein Kegelradträger 21 des dritten Kegelrades 20 ist über das erste Schaltelement SE1 mit dem Gehäuse 12 im geschalteten Zustand verbindbar, wobei der Kegelradträger 21 über das zweite Schaltelement SE2 im geschalteten Zustand mit der Ausgangswelle 3 verbindbar ist.
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Wenn das zweite Schaltelement SE2 geschaltet ist, wird die Vorwärtsfahrt realisiert, da die Ausgangswelle 3 über das zweite Schaltelement SE2 mit dem Kegelradträger 21 antriebsmäßig verbunden wird. Wenn dagegen das erste Schaltelement SE1 geschaltet ist, wird der Kegelradträger 21 mit dem Gehäuse 12 verbunden, sodass die Eingangswelle 2 über das erste Kegelrad 18 und das dritte Kegelrad 20 sowie das zweite Kegelrad 19 mit der Ausgangswelle 3 zur Rückwärtsfahrt antriebsmäßig verbunden wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Abtriebsdifferential
- 2
- Eingangswelle
- 3
- Ausgangswelle
- 4
- gemeinsamer Außenlamellenträger
- 5, 5A, 5B
- Innenlamellenträger der Vorwärtswendekupplung
- 6, 6A, 6B
- Innenlamellenträger der Rückwärtswendekupplung
- 7, 7A, 7B
- erste Vorgelegewelle
- 8, 8A, 8B
- zweite Vorgelegewelle
- 9
- Zwischenrad
- 10, 10A
- Außenlamellenträger der Vorwärtswendekupplung
- 11, 11A
- Außenlamellenträger der Rückwärtswendekupplung
- 12
- Gehäuse
- 13, 13B
- Hohlrad
- 14, 14A, 14B
- Planetenradträger
- 15, 15A, 15B
- Sonnenrad
- 16, 16A
- miteinander kämmende Planetenräder
- 17
- Doppelplanetenrad
- 18
- erstes Kegelrad
- 19
- zweites Kegelrad
- 20
- drittes Kegelrad
- 21
- Kegelradträger des dritten Kegelrades
- VM
- Verbrennungsmotor
- EM
- elektrische Maschine
- PTO
- Nebenabtrieb
- HG
- Hauptgetriebe
- WG
- Wendegetriebe
- KV
- Vorwärtswendekupplung
- KR
- Rückwärtswendekupplung
- K0
- Trennkupplung
- G1
- erstes Gruppengetriebe
- G2
- zweites Gruppengetriebe