DE102011081764A1 - Drive assembly of movable working machine used in e.g. agriculture, has planetary gear that is connected to drive drain through input shaft and output shaft, such that load-switching is achieved in reverse rotation direction - Google Patents

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Udo Brehmer
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Abstract

The drive assembly comprises a drive train with a primary drive unit, a secondary drive unit, a main gear box, and a reverse gear (WG) which is rotated along reverse rotation direction with respect to a power output unit (PTO). The reverse gear is used as a planetary gear with two switching elements. The planetary gear is connected to the drive train through an input shaft and an output shaft, such that the load-switching is achieved in reverse rotation direction. The secondary drive unit is arranged in output direction before the reverse gear and gear box.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art. The present invention relates to a drive arrangement of a mobile machine according to the closer defined in the preamble of claim 1. Art.

Beispielsweise aus der Druckschrift US 6 306 057 B1 ist ein Hybridantriebssystem mit einem Verbrennungsmotor und einer elektrischen Maschine bekannt, wobei das Hybridantriebssystem einen Schaltmechanismus zum Reversieren des Antriebs aufweist. Der Schaltmechanismus ist derart ausgeführt, dass die Rückwärtsfahrt ohne Unterstützung der elektrischen Maschine über den Verbrennungsmotor erfolgt. Ein Nebenabtrieb ist bei dem Hybridantriebssystem nicht vorgesehen, so dass das bekannte Hybridantriebssystem für Arbeitsmaschine nicht geeignet ist. For example, from the document US Pat. No. 6,306,057 B1 For example, a hybrid propulsion system having an internal combustion engine and an electric machine is known, wherein the hybrid propulsion system has a switching mechanism for reversing the propulsion. The switching mechanism is designed such that the reverse drive takes place without the assistance of the electric machine via the internal combustion engine. A power take-off is not provided in the hybrid drive system, so that the known hybrid drive system for work machine is not suitable.

Ferner sind Antriebsanordnungen von mobilen Arbeitsmaschinen mit Nebenabtrieben, zum Beispiel für Bau- und Landmaschinen bekannt, die mit Wendegetrieben zum Reversieren bzw. zur Drehrichtungsumkehr ausgestattet sind. Um sowohl für die Rückwärtsfahrt als auch für die Vorwärtsfahrt mit dem Wendegetriebe möglichst gleiche Übersetzungsstufen realisieren zu können, ergeben sich aufwändig gestaltete Antriebsanordnungen. Furthermore, drive arrangements of mobile machines are known with power take-offs, for example, for construction and agricultural machinery, which are equipped with reversing gear for reversing or reversing the direction of rotation. In order to be able to realize gear ratios that are as similar as possible both for the reverse drive and for the forward drive with the reverse gear, elaborately designed drive arrangements result.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine der eingangs beschriebenen Gattung vorzuschlagen, welche einerseits möglichst konstruktiv einfach aufgebaut ist und andererseits einen möglichst hohen Fahr- und Bedienkomfort für die mobile Arbeitsmaschine gewährleistet. The present invention is based on the object to propose a drive assembly of a mobile machine of the type described above, which on the one hand as simple as possible structurally simple and on the other hand ensures the highest possible driving and operating comfort for the mobile machine.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst, wobei sich weitere vorteilhafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen und den Zeichnungen sowie der dazugehörigen Beschreibung ergeben. This object is achieved by the features of claim 1, wherein further advantageous embodiments of the dependent claims and the drawings and the associated description.

Es wird eine Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Antriebstrang mit zumindest einer primären Antriebseinrichtung und zumindest einer sekundären Antriebseinrichtung vorgeschlagen, wobei als primäre Antriebseinrichtung zum Beispiel ein Verbrennungsmotor, eine Brennstoffzelle oder dergleichen und als sekundäre Antriebseinrichtung ein elektrischer oder hydraulischer Antrieb mit einem elektrischen, hydraulischen oder mechanischen Speicher vorgesehen sind. Ferner umfasst die Antriebsanordnung ein Hauptgetriebe und ein Wendegetriebe zur Drehrichtungsumkehr sowie zumindest einen Nebenabtrieb. Als Hauptgetriebe kann zum Beispiel ein stufenloses Getriebe, zum Beispiel ein CVT-Getriebe oder dergleichen mit oder ohne Leistungsverzweigung verwendet werden. Es ist auch denkbar, dass als Hauptgetriebe ein Lastschaltgetriebe mit oder ohne Drehmomentwandler vorgesehen wird. Bei der Verwendung eines Lastschaltgetriebes ohne Drehmomentwandler kann vorzugsweise die Hauptkupplung als Anfahrkupplung ausgeführt werden. Als Lastschaltgetriebe kann ein Getriebe mit Lastschaltelementen in Vorgelegebauweise oder Planetenbauweise vorgesehen werden. Es ist auch denkbar, dass ein Doppelkupplungsgetriebe als Hauptgetriebe eingesetzt wird. It is proposed a drive arrangement of a mobile work machine with a drive train with at least one primary drive means and at least one secondary drive means, wherein as primary drive means, for example, an internal combustion engine, a fuel cell or the like and as secondary drive means an electric or hydraulic drive with an electric, hydraulic or mechanical memory are provided. Furthermore, the drive arrangement comprises a main gear and a reversing gear for reversing the direction of rotation and at least one power take-off. As the main transmission, for example, a continuously variable transmission, for example, a CVT transmission or the like with or without power split can be used. It is also conceivable that a power shift transmission with or without a torque converter is provided as the main transmission. When using a power shift transmission without torque converter, preferably, the main clutch can be designed as a starting clutch. As a power shift transmission with power shift elements in countershaft design or planetary design can be provided. It is also conceivable that a dual-clutch transmission is used as the main transmission.

Das mit dem Wendegetriebe gekoppelte Hauptgetriebe kann mechanisch, hydraulisch oder elektrisch leistungsverzweigt ausgeführt werden und beispielsweise als Summiergetriebe am Getriebeausgang oder als Verteilergetriebe am Getriebeeingang vorgesehen sein. Als Nebenabtrieb kann beispielsweise zumindest eine Nebenabtriebswelle zum Antrieb von Nebenaggregaten vorgesehen sein. Es ist auch möglich, dass der Nebenabtrieb eine Arbeitshydraulik umfasst, mit der Elemente der Arbeitsmaschine betätigt werden. The coupled with the reverse gear main gearbox can be mechanically, hydraulically or electrically power split and be provided, for example, as a summation on the transmission output or as a transfer case on the transmission input. As a power take-off, for example, at least one power take-off shaft may be provided for driving ancillaries. It is also possible that the power take-off comprises a working hydraulics with which elements of the working machine are actuated.

Um eine Reversierung ohne Zugkraftunterbrechung vorzusehen, ist bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung das Wendegetriebe als Plusplanetengetriebe oder dergleichen mit beispielsweise nur zwei Schaltelementen zum Realisieren der Vorwärtsfahrt und der Rückwärtsfahrt ausgebildet, wobei sich das Plusplanetengetriebe dadurch auszeichnet, dass miteinander kämmende Planetenräder vorgesehen sind. Das Plusplanetengetriebe ist über eine Eingangswelle und eine Ausgangswelle des Wendegetriebes derart mit dem Antriebsstrang gekoppelt, dass eine lastschaltfähige Drehrichtungsumkehr über Lastschaltelemente im Rahmen einer so genannten power-shuttle-Funktion durchgeführt werden kann. In order to provide a reversing without interruption of traction, in the drive assembly according to the invention, the reversing gear is designed as plus planetary gear or the like with, for example, only two switching elements for realizing the forward drive and reverse drive, wherein the plus planetary gear is characterized in that intermeshing planetary gears are provided. The plus planetary gear is coupled via an input shaft and an output shaft of the reverse gear in such a way with the drive train that a load switchable reversal direction can be performed via load switching elements in a so-called power shuttle function.

Mit der erfindungsgemäß gestalteten Antriebsanordnung kann durch zumindest eine zusätzliche sekundäre Antriebsquelle der Antriebsstrang mit dem Wendegetriebe und dem Hauptgetriebe derart erweitert werden, dass die Funktionsweise der Antriebsanordnung speziell auf die Bedürfnisse von mobilen Arbeitsmaschinen angepasst wird. Somit können durch die jeweilige Anordnung der einzelnen Komponenten an dem Antriebsstrang beispielsweise Hybridfunktionen für beide Fahrtrichtungen der Arbeitsmaschine optimal unterstützt werden. Auf diese Weise kann der Antrieb und die Rekuperation in beide Fahrtrichtungen durchgeführt werden. Wenn bei der Arbeitsmaschine die gleiche Anzahl von Vorwärtsgängen und Rückwärtsgängen vorgesehen wird, können mit der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung insbesondere aufgrund der elektrischen Unterstützung und dem speziell gestalteten Wendegetriebe für die Vorwärtsfahrt und die Rückwärtsfahrt gleiche Übersetzungen und Fahrgeschwindigkeiten bei geringem Bauraumbedarf realisiert werden. Je nach Ausführung der elektrischen Maschine kann der Antriebsstrang auch als Hybridantrieb gestaltet werden. With the inventively designed drive assembly can be extended by at least one additional secondary drive source of the drive train with the reversing gear and the main transmission such that the operation of the drive assembly is adapted specifically to the needs of mobile machines. Thus, for example, hybrid functions for both directions of travel of the working machine can be optimally supported by the respective arrangement of the individual components on the drive train. In this way, the drive and the recuperation can be carried out in both directions. If the same number of forward gears and reverse gears is provided in the work machine, with the drive assembly according to the invention, in particular due to the electrical support and the specially designed reversing gear for forward drive and reverse drive same translations and speeds can be realized with low space requirement. Depending on the design of the electrical machine, the Drive train can also be designed as a hybrid drive.

Eine bevorzugte Ausgestaltung des Wendegetriebes sieht bei der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung vor, dass die vorhandenen Schaltelemente bei dem Plusplanetengetriebe als reibschlüssige, formschlüssige oder dergleichen Lastschaltelemente ausgeführt sind. Vorzugsweise ist eines der beiden Schaltelemente als Bremse und das andere Schaltelement als Kupplung ausgeführt. Auf diese Weise können die Elemente des Plusplanetengetriebe derart mit dem Antriebsstrang gekoppelt bzw. geschaltet werden, dass die Drehrichtungsumkehr lastschaltfähig bei der mobilen Arbeitsmaschine realisiert werden kann. Vorzugsweise können in Verbindung mit dem Hauptgetriebe für die Vorwärts- und Rückwärtsfahrt eine gleiche Anzahl aber auch eine unterschiedliche Anzahl an Übersetzungsstufen vorgesehen werden. A preferred embodiment of the reversing gear provides in the drive arrangement according to the invention, that the existing switching elements are designed in the positive planetary gear as frictional, positive or the like load switching elements. Preferably, one of the two switching elements is designed as a brake and the other switching element as a clutch. In this way, the elements of the positive planetary gear can be coupled or switched to the drive train so that the direction of rotation reversal can be realized under the power-shift capability of the mobile machine. Preferably, an equal number but also a different number of gear ratios can be provided in connection with the main gear for the forward and reverse.

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 können vorzugsweise als reibschlüssige Lamellenschaltelemente ausgeführt sein. Es ist jedoch auch denkbar, dass formschlüssige Schaltelemente, wie zum Beispiel Klauenschaltelemente verwendet werden, die lastschaltbar sind. In order to accommodate the power take-off space-saving on the drive train, it may be provided, for example, that a power take-off shaft, for example, a PTO or the like, is passed through the reversing gear. The switching elements used in the reversing gear can be preferably designed as frictional slats switching elements. However, it is also conceivable that form-fitting switching elements, such as jaw switching elements are used, which are power shiftable.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand der Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen: Hereinafter, the present invention will be further explained with reference to the drawings. Show it:

1 bis 16 jeweils eine schematische Ansicht einer möglichen Ausführungsvariante eines Antriebsstranges einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine; 1 to 16 in each case a schematic view of a possible embodiment variant of a drive train of a drive arrangement according to the invention of a mobile working machine;

17 eine schematische Ansicht einer ersten Ausführung eines als Plusplanetengetriebe ausgeführten Wendegetriebes der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung; 17 a schematic view of a first embodiment of a positive planetary gear reversing gear of the drive assembly according to the invention;

18 eine schematische Ansicht einer zweiten Ausführung des als Plusplanetengetriebe ausgeführten Wendegetriebes der Antriebsanordnung; und 18 a schematic view of a second embodiment of the positive planetary gear reversing gear of the drive assembly; and

19 eine schematische Ansicht einer dritten Ausführung des als Plusplanetengetriebe ausgeführten Wendegetriebes der Antriebsanordnung. 19 a schematic view of a third embodiment of the reversing gear designed as plus planetary gear drive assembly.

In den 1 bis 16 sind verschiedene Ausführungsvarianten des Antriebsstranges einer erfindungsgemäßen Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine dargestellt, welche sich im Wesentlichen durch die verschiedenen Anordnungsmöglichkeiten der Komponenten an dem Antriebsstrang der Antriebsanordnung unterscheiden. In the 1 to 16 different embodiments of the drive train of a drive assembly according to the invention a mobile machine are shown, which differ substantially by the different possible arrangements of the components on the drive train of the drive assembly.

Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten umfasst die Antriebsanordnung einen Antriebsstrang mit einer primären Antriebseinrichtung, beispielsweise als Verbrennungsmotor VM, mit einem Nebenabtrieb PTO beispielsweise mit einer Nebenabtriebswelle und einer Arbeitshydraulik, mit einer sekundären Antriebseinrichtung, beispielsweise als elektrische Maschine EM, mit einem Hauptgetriebe, beispielsweise als stufenloses Getriebe CVT oder als Lastschaltgetriebe LG, mit einem Wendegetriebe WG zum Realisieren der Vorwärtsfahrt und mit einem Abtriebsdifferenzial 1. Regardless of the respective embodiment variants, the drive arrangement comprises a drive train with a primary drive device, for example as an internal combustion engine VM, with a power take-off PTO, for example with a power take-off shaft and a working hydraulics, with a secondary drive means, for example as an electric machine EM, with a main gear, for example as a continuously variable Transmission CVT or as powershift transmission LG, with a reversing gear WG to realize the forward drive and with an output differential 1.

Je nach Einsatzgebiet kann die elektrische Maschine vorzugsweise als Motor oder Generator betrieben werden. Eine als Generator ausgeführte elektrische Maschine kann z. B. auch zum rein generatorischen 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. Depending on the application, the electric machine can preferably be operated as a motor or generator. An executed as a generator electric machine can, for. B. also be used for purely regenerative drive of power take-offs. The arrows in the engine VM and the electric machine EM indicate the possible direction of the transmittable torque, the transmittable speed or the transmittable energy between the drive train and the respective drive device.

Die 1 bis 7 zeigen den Antriebsstrang der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit einem als stufenloses Getriebe CVT ausgeführten Hauptgetriebe im Rahmen verschiedener Anordnungsmöglichkeiten der Komponenten am Antriebsstrang. The 1 to 7 show the drive train of the drive assembly according to the invention with a designed as a continuously variable transmission CVT main transmission in the context of various possible arrangements of the components on the drive train.

Bei der in 1 dargestellten Ausführungsvariante der Antriebsanordnung ist zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der elektrischen Maschine EM der Nebenabtrieb PTO an dem Antriebsstrang vorgesehen. In Abtriebsrichtung ist der elektrischen Maschine EM das Wendegetriebe WG und danach das stufenlose Getriebe CVT nachgeschaltet, welches schließlich mit dem Abtriebsdifferential 1 verbunden ist. Im Unterschied zu 1 ist bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Verbrennungsmotor VM als primäre Antriebseinrichtung über eine Trennkupplung K0 von dem weiteren Antriebsstrang abkoppelbar, wobei hier der Nebenabtrieb PTO und der Hydraulikantrieb alternativ auch dieselmotorseitig angeordnet sein kann. At the in 1 illustrated embodiment of the drive assembly is provided between the engine VM and the electric machine EM of the power take-off PTO on the drive train. In the output direction of the electric machine EM is the reversing gear WG and then the continuously variable transmission CVT downstream, which finally with the output differential 1 connected is. In contrast to 1 is at the in 2 illustrated embodiment of the internal combustion engine VM as a primary drive means via a clutch K0 decoupled from the other drive train, in which case the PTO PTO and the hydraulic drive can alternatively be arranged on the diesel engine side.

In 3 ist in Abtriebsrichtung nach dem Verbrennungsmotor VM der Nebenabtrieb PTO vorgesehen, dem in Abtriebsrichtung das Wendegetriebe WG nachgeschaltet ist. Nach dem Wendegetriebe WG ist die elektrische Maschine EM am Antriebsstrang angeordnet, wobei der elektrischen Maschine EM in Abtriebsrichtung bzw. im Kraftfluss das stufenlose Getriebe CVT nachgeschaltet ist, welches mit dem Abtriebsdifferential 1 verbunden ist. Im Unterschied zu 3 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 die elektrische Maschine EM dem stufenlosen Getriebe CVT nachgeschaltet, so dass die elektrische Maschine EM mit dem Abtriebsdifferential 1 verbunden ist. In 3 is provided in the output direction after the engine VM of PTO PTO, which is followed in the output direction of the reversing gear WG. After the reversing gear WG, the electric machine EM is arranged on the drive train, wherein the electric machine EM in the output direction or in the power flow, the continuously variable transmission CVT is connected downstream, which with the output differential 1 connected is. In contrast to 3 is in the embodiment according to 4 the electric machine EM downstream of the continuously variable transmission CVT, so that the electric machine EM with the output differential 1 connected is.

In 5 ist eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der dem Verbrennungsmotor VM der Nebenabtrieb PTO nachgeschaltet ist, wobei in Abtriebsrichtung nach dem Nebenabtrieb PTO die elektrische Maschine EM als sekundäre Antriebeinrichtung vorgesehen ist. An die elektrische Maschine EM schließt sich in Abtriebsrichtung das stufenlose Getriebe CVT an, dem das Wendegetriebe WG nachgeschaltet ist, welches mit dem Achsdifferential 1 verbunden ist. In 5 a variant embodiment is shown in which the internal combustion engine VM of the PTO PTO is connected downstream, wherein in the output direction after the PTO PTO, the electric machine EM is provided as a secondary drive means. To the electric machine EM is followed in the output direction, the continuously variable transmission CVT, which is followed by the reversing gear WG, which with the axle differential 1 connected is.

Bei der in 6 dargestellten Ausführungsvariante ist der Verbrennungsmotor VM als primäre Antriebseinrichtung vorgesehen, an den sich in Abtriebsrichtung der Nebenabtrieb PTO anschließt. Nach dem Nebenabtrieb PTO folgt in Abtriebsrichtung das stufenlose Getriebe CVT. Hinter dem stufenlosen Getriebe CVT ist in Abtriebsrichtung die elektrische Maschine EM vorgesehen, an die sich das Wendegetriebe WG anschließt, welches mit dem Achsdifferential 1 verbunden ist. Im Unterschied zu der in 6 dargestellten Ausführungsvariante ist in 7 eine Ausführungsvariante gezeigt, bei der das Wendegetriebe WG dem stufenlosen Getriebe CVT nachgeschaltet ist und die elektrische Maschine EM in Abtriebsrichtung hinter dem Wendegetriebe WG angeordnet ist. Die elektrische Maschine EM ist mit dem Achsdifferential 1 verbunden. At the in 6 illustrated embodiment of the internal combustion engine VM is provided as the primary drive means, followed by the power take-off PTO in the output direction. After the power take-off PTO follows in the output direction, the continuously variable transmission CVT. Behind the continuously variable transmission CVT is provided in the output direction of the electric machine EM, to which the reversing gear WG connects, which with the axle differential 1 connected is. Unlike the in 6 illustrated embodiment is in 7 a variant embodiment shown in which the reversing gear WG is connected downstream of the continuously variable transmission CVT and the electric machine EM is arranged in the output direction behind the reversing gear WG. The electric machine EM is with the axle differential 1 connected.

Die 8 bis 16 zeigen den Antriebsstrang der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit einem als Lastschaltgetriebe LG ausgeführten Hauptgetriebe im Rahmen verschiedener Anordnungsmöglichkeiten der Komponenten am Antriebsstrang. The 8th to 16 show the drive train of the drive assembly according to the invention with a main gearbox designed as a power transmission LG within a range of possible arrangements of components on the drive train.

In 8 ist in Abtriebsrichtung nach dem Verbrennungsmotor VM die elektrische Maschine EM an dem Antriebsstrang vorgesehen, wobei nach der elektrischen Maschine EM in Abtriebsrichtung zunächst der Nebenabtrieb PTO und danach ein Drehmomentwandler TC mit einer Überbrückungskupplung angeordnet sind. Nach dem Drehmomentwandler TC folgt in Abtriebsrichtung das Wendegetriebe WG, welches vor dem Lastschaltgetriebe LG angeordnet ist. Im Unterschied zu der in 8 dargestellten Ausführungsvariante ist bei der in 13 dargestellten Ausführungsvariante in Abtriebsrichtung das Wendegetriebe WG hinter dem Lastschaltgetriebe LG angeordnet. In 8th in the output direction after the engine VM, the electric machine EM is provided on the drive train, wherein after the electric machine EM in the output direction of the PTO first PTO and then a torque converter TC are arranged with a lock-up clutch. After the torque converter TC follows in the output direction, the reversing gear WG, which is arranged in front of the powershift transmission LG. Unlike the in 8th illustrated embodiment is in the in 13 illustrated embodiment in the output direction, the reversing gear WG behind the powershift LG arranged.

In 9 ist eine Ausführungsvariante dargestellt, bei der ausgehend von der in 8 dargestellten Ausführungsvariante zusätzlich eine Trennkupplung K0 zwischen dem Verbrennungsmotor VM und der elektrischen Maschine EM vorgesehen ist. In 9 an embodiment is shown in which, starting from the in 8th illustrated embodiment additionally a separating clutch K0 between the engine VM and the electric machine EM is provided.

Gemäß 10 ist in Abtriebsrichtung nach dem Verbrennungsmotor VM zunächst der Nebenabtrieb PTO und danach der Drehmomentwandler TC mit der Überbrückungskupplung vorgesehen, an den Drehmomentwandler TC schließt sich in Abtriebsrichtung die elektrische Maschine EM an. Hinter der elektrischen Maschine EM ist in Abtriebsrichtung an dem Antriebsstrang das Wendegetriebe WG vorgesehen, an das sich das Lastschaltgetriebe LG anschließt. Im Unterschied zu der in 10 dargestellten Ausführungsvariante ist bei der in 14 dargestellten Ausführungsvariante das Wendegetriebe WG in Abtriebsrichtung hinter dem Lastschaltgetriebe LG angeordnet. According to 10 is in the output direction after the engine VM first PTO and then the torque converter TC with the lock-up clutch provided to the torque converter TC is followed in the output direction of the electric machine EM. Behind the electric machine EM, the reversing gear WG is provided in the output direction on the drive train, which is followed by the power shift transmission LG. Unlike the in 10 illustrated embodiment is in the in 14 illustrated embodiment, the reversing gear WG arranged in the output direction behind the powershift LG.

Bei der in 11 dargestellten Ausführungsvariante ist in Abtriebsrichtung nach dem Verbrennungsmotor VM zunächst der Nebenabtrieb PTO und danach der Drehmomentwandler TC mit der Überbrückungskupplung angeordnet. Hinter dem Drehmomentwandler TC ist in Abtriebsrichtung das Wendegetriebe WG vorgesehen, an das sich in Abtriebsrichtung die elektrische Maschine EM anschließt. Nach der elektrischen Maschine EM ist an dem Antriebsstrang das Lastschaltgetriebe LG vorgesehen, welches mit dem Abtriebsdifferential 1 verbunden ist. Im Unterschied zu der in 11 dargestellten Ausführungsvariante ist bei der in 15 dargestellten Ausführungsvariante das Lastschaltgetriebe LG in Abtriebsrichtung vor der elektrischen Maschine EM und das Wendegetriebe WG in Abtriebsrichtung hinter der elektrischen Maschine EM angeordnet. At the in 11 illustrated embodiment, the PTO PTO and then the torque converter TC is arranged with the lock-up clutch in the output direction after the engine VM first. Behind the torque converter TC, the reversing gear WG is provided in the output direction, to which the electric machine EM is connected in the output direction. After the electric machine EM, the power transmission LG is provided on the drive train, which is connected to the output differential 1 connected is. Unlike the in 11 illustrated embodiment is in the in 15 illustrated embodiment, the power shift LG arranged in the output direction in front of the electric machine EM and the reversing gear WG in the output direction behind the electric machine EM.

In 12 ist in Abtriebsrichtung nach dem Verbrennungsmotor VM zunächst der Nebenabtrieb PTO und danach der Drehmomentwandler TC mit der Überbrückungskupplung vorgesehen, an den sich das Wendegetriebe WG und das Lastschaltgetriebe LG anschließt, wobei die elektrische Maschine EM in Abtriebsrichtung hinter dem Lastschaltgetriebe LG angeordnet und mit dem Achsdifferential 1 verbunden ist. Im Unterschied zu der in 12 dargestellten Ausführungsvariante ist bei der in 16 dargestellten Ausführungsvariante das Wendegetriebe WG in Abtriebsrichtung hinter dem Lastschaltgetriebe LG angeordnet. In 12 In the output direction after the engine VM first PTO and then the torque converter TC is provided with the lock-up clutch, followed by the reversing gear WG and the powershift transmission LG, wherein the electric machine EM arranged in the output direction behind the powershift LG and the axle differential 1 connected is. Unlike the in 12 illustrated embodiment is in the in 16 illustrated embodiment, the reversing gear WG arranged in the output direction behind the powershift LG.

Unabhängig von den jeweiligen Ausführungsvarianten gemäß 8 bis 16 ist der Nebenabtrieb PTO jeweils in Abtriebsrichtung vor der Überbrückungskupplung des Drehmomentwandlers TC mit dem Antriebsstrang verbunden. Regardless of the respective embodiments according to 8th to 16 the PTO PTO is in each case connected in the output direction before the lockup clutch of the torque converter TC to the drive train.

Die 17 bis 19 zeigen drei verschiedene Ausführungen des in den 1 bis 16 nur schematisch angedeuteten Wendegetriebes WG. Die Detailansichten zeigen Ausführungen des Wendegetriebes WG als Plusplanetengetriebe. 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 8 und 8A, die von dem Planetenträger 5, 5A, 5B gelagert werden. The 17 to 19 show three different versions of the in the 1 to 16 only schematically indicated reversing gear WG. The detail views show versions of the Reversing gear WG as plus planetary gear. Regardless of the respective embodiments, the reversing gear WG comprises two powershift switching elements SE1 and SE2, wherein the first switching element SE1 exemplified as a brake and the second switching element SE2 is designed as a clutch, so that with the reversing gear WG a load-shift reversing the direction of rotation is enabled in the mobile machine , Furthermore, the plus planetary gear comprises meshing planetary gears 8th and 8A coming from the planet carrier 5 . 5A . 5B be stored.

Bei einer ersten beispielhaften Ausführung gemäß 17 ist die Eingangswelle 2 des Wendegetriebes WG mit dem Planetenträger 5 des Plusplanetengetriebes verbunden, wobei das Sonnenrad 6 des Plusplanetengetriebes mit der Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG verbunden ist. Das Hohlrad 4 des Plusplanetengetriebes ist über das erste Schaltelement SE1, welches als Lastschaltklaue oder Lamellenbremse ausgeführt ist, an dem Gehäuse 7 festbremsbar. Der Planetenträger 5 ist über das zweite Schaltelement SE2, welches als Klauenkupplung oder Lamellenkupplung ausgebildet ist, mit der Ausgangswelle 3 verbindbar. In a first exemplary embodiment according to 17 is the input shaft 2 the reversing gear WG with the planet carrier 5 connected to the positive planetary gear, wherein the sun gear 6 of the plus planetary gear with the output shaft 3 the reversing gear WG is connected. The ring gear 4 the plus planetary gear is on the housing via the first switching element SE1, which is designed as Lastschaltklaue or multi-disc brake 7 braked. The planet carrier 5 is via the second switching element SE2, which is designed as a dog clutch or multi-plate clutch, with the output shaft 3 connectable.

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 5 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 4 des Plusplanetengetriebes über das erste Schaltelement SE1 mit dem Gehäuse 7 fest verbunden, so dass sich eine Drehrichtungsumkehr für die Rückwärtsfahrt ergibt, wobei die Eingangswelle 2 über das Sonnenrad 6 mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden wird. When the second switching element SE2 is switched, a so-called block circulation can be realized in the positive planetary gear, in the context of which the forward drive is realized by the input shaft 2 over the planet carrier 5 and the switched second switching element SE2 with the output shaft 3 the reversing gear is drivingly connected. In contrast, when the first switching element SE1 is switched, the ring gear 4 of the positive planetary gear via the first switching element SE1 with the housing 7 firmly connected, so that there is a reversal of direction for the reverse, with the input shaft 2 over the sun wheel 6 with the output shaft 3 is drivingly connected.

In 18 ist eine zweite Ausführung des Wendegetriebes WG beispielhaft dargestellt, bei der die Eingangswelle 2 einerseits mit dem Sonnenrad 6A des Plusplanetengetriebes verbunden ist und andererseits über das als Klauenkupplung ausgebildete zweite Schaltelement SE2 mit der Ausgangswelle 3 im geschalteten Zustand verbindbar ist. Bei der zweiten Ausführung ist das Planetenrad 8A als Doppelplanetenrad 9 ausgeführt und bildet quasi das Hohlrad des Plusplanetengetriebes bei dieser Ausführung. Sowohl das Doppelplanetenrad 9 als auch das Planetenrad 8 wird über den Planetenträger 5A gelagert, der über das erste, als Klauenbremse ausgebildete Schaltelement SE1 mit dem Gehäuse 7 im geschalteten Zustand verbindbar ist. Das Doppelplanetenrad 9 ist einerseits über das weitere Planetenrad 8 mit dem Sonnenrad 6A und schließlich mit der Eingangswelle 2 und andererseits direkt mit der Ausgangswelle 3 des Wendegetriebes WG verbunden. In 18 is a second embodiment of the reversing gear WG exemplified, in which the input shaft 2 on the one hand with the sun wheel 6A the positive planetary gear is connected and on the other hand via the second clutch element designed as a claw clutch SE2 with the output shaft 3 in the switched state is connectable. In the second embodiment is the planetary gear 8A as a double planetary gear 9 executed and forms quasi the ring gear of the positive planetary gear in this embodiment. Both the double planetary gear 9 as well as the planetary gear 8th is about the planet carrier 5A mounted, via the first, designed as a claw brake switching element SE1 with the housing 7 in the switched state is connectable. The double planetary gear 9 is on the one hand on the other planet 8th with the sun wheel 6A and finally with the input shaft 2 and on the other hand directly to the output shaft 3 connected to the reversing gear WG.

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 5A festgebremst wird, so dass die Eingangswelle 2 über das Sonnenrad 6A und das Planetenrad 8 sowie den Doppelplaneten 9 mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden ist. When the second switching element SE2 is switched, the forward drive is realized because the input shaft 2 directly with the output shaft 3 is connected. When the first switching element SE1 is switched, reversing is realized by reversing the direction of rotation, by the planetary carrier via the switched first switching element SE1 5A is braked, leaving the input shaft 2 over the sun wheel 6A and the planetary gear 8th as well as the double planets 9 with the output shaft 3 is drivingly connected.

In 19 ist eine dritte mögliche Ausführung des Wendegetriebes WG exemplarisch dargestellt, bei der die Eingangswelle 2 des Wendegetriebes WG einerseits mit dem Sonnenrad 6B des Plusplanetengetriebes verbunden ist und andererseits über das zweite Schaltelement SE2, welches als Lamellenkupplung ausgebildet ist, im geschalteten Zustand mit dem Planetenträger 5B verbindbar ist. Der Planetenträger 5B ist zudem mit der Ausgangswelle 3 verbunden. Das Hohlrad 4B des Plusplanetengetriebes ist über das erste Schaltelement SE1, welches als Lamellenbremse ausgebildet ist, im geschalteten Zustand mit dem Gehäuse 7 verbindbar. In 19 is a third possible embodiment of the reversing gear WG exemplified, in which the input shaft 2 the reversing gear WG on the one hand with the sun gear 6B the plus planetary gear is connected and on the other hand via the second switching element SE2, which is designed as a multi-plate clutch, in the switched state with the planet carrier 5B is connectable. The planet carrier 5B is also with the output shaft 3 connected. The ring gear 4B the positive planetary gear is in the switched state with the housing via the first switching element SE1, which is designed as a multi-disc brake 7 connectable.

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 5B mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden. Wenn das erste Schaltelement SE1 geschaltet wird, wird über die Lamellenbremse das Hohlrad 4B an dem Gehäuse 7 festgebremst, so dass die Rückwärtsfahrt realisiert wird, in dem die Eingangswelle 2 über das Sonnenrad 6B und den Planetenträger 5B mit der Ausgangswelle 3 antriebsmäßig verbunden wird. When the second switching element SE2 is switched, results in a so-called block circulation in the plus planetary gear, so that the forward drive is realized. In doing so, the input shaft becomes 2 via the closed switching element SE2 and the planet carrier 5B with the output shaft 3 drivingly connected. When the first switching element SE1 is switched, via the multi-disc brake is the ring gear 4B on the housing 7 stalled, so that the reverse drive is realized, in which the input shaft 2 over the sun wheel 6B and the planet carrier 5B with the output shaft 3 is drivingly connected.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1
Abtriebsdifferential output differential
2 2
Eingangswelle input shaft
3 3
Ausgangswelle output shaft
4, 4B 4, 4B
Hohlrad ring gear
5, 5A, 5B 5, 5A, 5B
Planetenradträger planet
6, 6A, 6B 6, 6A, 6B
Sonnenrad sun
7 7
Gehäuse casing
8, 8A 8, 8A
miteinander kämmende Planetenräder meshing planet gears
9 9
Doppelplanetenrad double planet
VM VM
Verbrennungsmotor internal combustion engine
EM EM
elektrische Maschine electric machine
PTO PTO
Nebenabtrieb PTO
TC TC
Drehmomentwandler torque converter
CVT CVT
stufenloses Getriebe continuously variable transmission
LG LG
Lastschaltgetriebe power shift
WG WG
Wendegetriebe Reverse gear
K0 K0
Trennkupplung separating clutch

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 6306057 B1 [0002] US 6306057 B1 [0002]

Claims (14)

Antriebsanordnung einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Antriebsstrang mit zumindest einer primären Antriebseinrichtung und mit zumindest einer sekundären Antriebseinrichtung sowie mit einem Hauptgetriebe und einem Wendegetriebe (WG) zur Drehrichtungsumkehr sowie mit zumindest einem Nebenabtrieb (PTO), wobei das Wendegetriebe (WG) als Plusplanetengetriebe mit zumindest zwei Schaltelementen (SE1, SE2) ausgebildet ist, wobei das Plusplanetengetriebe über eine Eingangswelle (2) und eine Ausgangswelle (3) derart mit dem Antriebsstrang gekoppelt ist, dass eine lastschaltfähige Drehrichtungsumkehr vorgesehen ist. Drive arrangement of a mobile machine with a drive train with at least one primary drive means and with at least one secondary drive means and with a main gear and a reversing gear (WG) for reversing the direction of rotation and at least one power take-off (PTO), wherein the reversing gear (WG) as plus planetary gear with at least two Switching elements (SE1, SE2) is formed, wherein the plus planetary gear via an input shaft ( 2 ) and an output shaft ( 3 ) Is coupled to the drive train such that a load switchable reversal direction is provided. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptgetriebe als stufenloses Getriebe (CVT) oder als Lastschaltgetriebe (LG) ausgeführt ist. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the main transmission is designed as a continuously variable transmission (CVT) or as a power shift transmission (LG). Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die primäre Antriebseinrichtung als Verbrennungsmotor (VM) oder als Brennstoffzelle ausgeführt ist, und dass die sekundäre Antriebseinrichtung als elektrische Maschine (EM) mit zumindest einem elektrischen Speicher, als Hydraulikantrieb mit zumindest einem hydraulischen Speicher oder als mechanischer Antrieb mit zumindest einem mechanischen Speicher ausgeführt ist. Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the primary drive device is designed as an internal combustion engine (VM) or as a fuel cell, and that the secondary drive means as an electric machine (EM) with at least one electrical storage, as a hydraulic drive with at least one hydraulic accumulator or is designed as a mechanical drive with at least one mechanical memory. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Antriebseinrichtung in Abtriebsrichtung vor dem Wendegetriebe (WG) und dem stufenlosen Getriebe (CVT) an dem Antriebsstrang angeordnet ist, wobei das Wendegetriebe in Abtriebsrichtung vor dem stufenlosen Getriebe (CVT) oder das stufenlose Getriebe (CVT) in Abtriebsrichtung vor dem Wendegetriebe (WG) angeordnet ist. Drive arrangement according to one of claims 2 or 3, characterized in that the secondary drive means in the output direction before the reversing gear (WG) and the continuously variable transmission (CVT) is arranged on the drive train, wherein the reversing gear in the output direction in front of the continuously variable transmission (CVT) or the continuously variable transmission (CVT) is arranged in the output direction before the reversing gear (WG). Antriebsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennkupplung (K0) zwischen der primären Antriebseinrichtung und der sekundären Antriebseinrichtung angeordnet ist. Drive arrangement according to claim 4, characterized in that a separating clutch (K0) between the primary drive means and the secondary drive means is arranged. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Antriebseinrichtung zwischen dem Wendegetriebe (WG) und dem stufenlosen Getriebe (CVT) an dem Antriebsstrang angeordnet ist, wobei das Wendegetriebe (WG) in Abtriebsrichtung vor dem stufenlosen Getriebe (CVT) oder das stufenlose Getriebe (CVT) vor dem Wendegetriebe (WG) angeordnet ist. Drive arrangement according to one of claims 2 or 3, characterized in that the secondary drive means between the reversing gear (WG) and the continuously variable transmission (CVT) is arranged on the drive train, wherein the reversing gear (WG) in the output direction in front of the continuously variable transmission (CVT) or the continuously variable transmission (CVT) before the reversing gear (WG) is arranged. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Antriebseinrichtung mit dem Abtriebsdifferential (1) der Arbeitsmaschine verbunden ist und in Abtriebsrichtung hinter dem Wendegetriebe (WG) und dem stufenlosen Getriebe (CVT) angeordnet ist, wobei das Wendegetriebe (WG) in Abtriebsrichtung vor dem stufenlosen Getriebe (CVT) oder das stufenlose Getriebe (CVT) in Abtriebsrichtung vor dem Wendegetriebe (WG) angeordnet ist. Drive arrangement according to one of claims 2 or 3, characterized in that the secondary drive means with the output differential ( 1 ) of the work machine is connected and in the output direction behind the reversing gear (WG) and the continuously variable transmission (CVT) is arranged, wherein the reversing gear (WG) in the output direction before the continuously variable transmission (CVT) or the continuously variable transmission (CVT) in the output direction before Reversing gear (WG) is arranged. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Antriebseinrichtung in Abtriebsrichtung vor einen Drehmomentwandler (TC) und zwischen der primären Antriebseinrichtung und dem Drehmomentwandler (TC) angeordnet ist, wobei in Abtriebsrichtung das Wendegetriebe (WG) vor dem Lastschaltgetriebe (LG) oder das Lastschaltgetriebe (LG) in Abtriebsrichtung vor dem Wendegetriebe (WG) angeordnet ist. Drive arrangement according to one of claims 2 or 3, characterized in that the secondary drive means in the output direction in front of a torque converter (TC) and between the primary drive means and the torque converter (TC) is arranged, wherein in the output direction, the reversing gear (WG) before the powershift transmission ( LG) or the power shift transmission (LG) in the output direction before the reversing gear (WG) is arranged. Antriebsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennkupplung (K0) zwischen der primären Antriebseinrichtung und der sekundären Antriebseinrichtung angeordnet ist. Drive arrangement according to claim 8, characterized in that a separating clutch (K0) between the primary drive means and the secondary drive means is arranged. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Antriebseinrichtung in Abtriebsrichtung hinter dem Drehmomentwandler (TC) und in Abtriebsrichtung vor dem Wendegetriebe (WG) angeordnet ist, wobei in Abtriebsrichtung das Wendegetriebe (WG) vor dem Lastschaltgetriebe (LG) oder das Lastschaltgetriebe (LG) in Abtriebsrichtung vor dem Wendegetriebe (WG) angeordnet ist. Drive arrangement according to one of claims 2 or 3, characterized in that the secondary drive means in the output direction behind the torque converter (TC) and in the output direction before the reversing gear (WG) is arranged, in the output direction, the reversing gear (WG) before the powershift transmission (LG) or the power shift transmission (LG) is arranged in the output direction before the reversing gear (WG). Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Antriebseinrichtung zwischen dem Wendegetriebe (WG) und dem Lastschaltgetriebe (LG) angeordnet ist, wobei in Abtriebsrichtung das Wendegetriebe (WG) vor dem Lastschaltgetriebe (LG) oder das Lastschaltgetriebe (LG) in Abtriebsrichtung vor dem Wendegetriebe (WG) angeordnet ist. Drive arrangement according to one of claims 2 or 3, characterized in that the secondary drive means between the reversing gear (WG) and the powershift transmission (LG) is arranged, wherein in the output direction, the reversing gear (WG) before the powershift transmission (LG) or the powershift transmission (LG ) is arranged in the output direction before the reversing gear (WG). Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Antriebseinrichtung mit dem Abtriebsdifferential (1) verbunden ist, wobei in Abtriebsrichtung das Wendegetriebe (WG) vor dem Lastschaltgetriebe (LG) oder das Lastschaltgetriebe (LG) in Abtriebsrichtung vor dem Wendegetriebe (WG) angeordnet ist. Drive arrangement according to one of claims 2 or 3, characterized in that the secondary drive means with the output differential ( 1 ), wherein in the output direction, the reversing gear (WG) in front of the powershift transmission (LG) or the powershift transmission (LG) is arranged in the output direction before the reversing gear (WG). Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Antriebseinrichtung über eine Getriebestufe an dem Antriebsstrang angebunden ist. Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary drive means is connected via a gear stage on the drive train. Antriebsanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die sekundäre Antriebseinrichtung als elektrische Maschine (EM) zum generatorischen Antrieb von Nebenaggregaten vorgesehen ist. Drive arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the secondary drive means as electrical Machine (EM) is provided for the generator drive of ancillary units.
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