DE102016011318A1

DE102016011318A1 - Antriebsstrang einer mobilen Arbeitsmaschine mit einem Leistungsverzweigungsgetriebe mit zusätzlicher, fahrzeugunabhängiger Energiezuführung oder -abführung

Info

Publication number: DE102016011318A1
Application number: DE102016011318.9A
Authority: DE
Inventors: Christiane Schulte; Ursula Kalinowski-Krumm
Original assignee: Individual
Current assignee: Sktec De GmbH
Priority date: 2015-09-24
Filing date: 2016-09-20
Publication date: 2017-03-30
Anticipated expiration: 2036-09-21
Also published as: DE102016011318B4

Abstract

Antriebsstrang für ein Arbeitsverrichtungsaggregat (8) einer motorbetriebene, mobilen Arbeitsmaschine, umfassend einen Antriebsmotor, ein Fahrzeuggetriebe (2), eine von dem Fahrzeuggetriebe (2) angetriebene Antriebsteilwelle (3), über die abtriebsseitig über ein Leistungsverzweigungsgetriebe (4) und eine zweite Antriebsteilwelle (5) in einem ersten Betriebsmodus über ein Differentialgetriebe (6) wenigstens ein Antriebsrad der Arbeitsmaschine antreibbar ist, oder über die abtriebsseitig über ein Leistungsverzweigungsgetriebe (4) und eine Abtriebswelle (7) in einem zweiten Betriebsmodus ein Arbeitsverrichtungsaggregat (8) antreibar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (7) ein Bauteil (11) zur Leistungsentnahme oder Leistungseinspeisung umfasst.

Description

Die Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für eine motorbetriebene, mobile Arbeitsmaschine, umfassend ein Fahrzeuggetriebe und ein in die Antriebswelle eingeschaltetes und diese in eine erste Antriebsteilwelle und eine zweite Antriebsteilwelle teilendes Leistungsverzweigungsgetriebe, wobei in einem ersten Betriebsmodus abtriebsseitig mindestens ein Antriebsrad der Arbeitsmaschine antreibbar ist und in einem zweiten Betriebsmodus ein Nebenabtrieb zum Antreiben eines oder mehrerer Arbeitsverrichtungsaggregate bereitgestellt wird, wobei diese Arbeitsverrichtungsaggregate so konzipiert sind, dass sie schnell gegeneinander austauschbar sind. Ferner kann ein Zwischengetriebe vorgesehen werden, um den Abstand der Achsen zwischen den Antriebsteilwellen einerseits und den Wellen der Arbeitsverrichtungsaggregate auszugleichen.
Derartige Antriebsstränge werden beispielsweise bei Arbeitsmaschinen, wie sie zur Beseitigung von Öl und anderen, auch extremen Verschmutzungen von Verkehrsflächen bekannt sind, eingesetzt. Kennzeichnend für solche Arbeitsmaschinen ist es, dass die eigentliche Reinigungsvorrichtung und die zugehörige Verfahrenstechnik an und/oder auf einem Trägerfahrzeug, das aus Kostengründen schnell zum Einsatzort gelangen soll (Fahrmodus), montiert sind. Vorbekannt ist eine solche Arbeitsmaschine aus DE 10 2010 027 314 A1 . Deshalb verfügen diese Fahrzeuge über einen handelsüblichen Verbrennungsmotor als Antriebsaggregat. Dabei erfolgt die Kraftübertragung in bekannter Weise über eine Kupplung, ein fahrzeugseitiges Getriebe und eine Kardanwelle auf die angetriebenen Achsen der mobilen Arbeitsmaschine, die durchaus auch als Fahrzeug angesprochen werden kann. Ein solcher Antriebsstrang gewährleistet relativ hohe Fahrgeschwindigkeiten. Während des Einsatzes der Reinigungsmaschine (Arbeitsmodus) ist dieser Antriebsstrang allerdings wenig geeignet, für die Fortbewegung der Arbeitsmaschine zu sorgen, da die Reinigungsvorrichtung als Arbeitsverrichtungsaggregat am Fahrzeug zum Durchführen der gewünschten Reinigungstätigkeit üblicherweise nur eine sehr geringe, allerdings konstante Geschwindigkeit erfordert. Deshalb verfügen solche Fahrzeuge über einen so genannten hydraulischen Hydrostat-Antrieb wie er etwa aus DE 39 41 024 A1 bekannt ist. Hierbei wird dann die gesamte Leistung des Fahrzeugmotors genutzt, um über den Nebenantrieb eine Hydraulikölpumpe anzutreiben, die wiederum alle Arbeitsverrichtungsaggregate sowie das Fahrzeug mit langsamer und konstanter Geschwindigkeit antreibt.
Zahlreiche mobile Arbeitsmaschinen mit Arbeitsverrichtungsaggregaten wie bspw. Höchstdruckpumpen für Wasserstrahlschneidmaschinen oder zum Reinigen von verfahrenstechnische Anlagen werden nach der Anfahrt zum Einsatzort stationär betrieben, d. h. ein Antrieb des Fahrzeugs ist nicht erforderlich, so dass ein direkter mechanischer Antrieb des Arbeitsverrichtungsaggregats erfolgen kann. Häufig werden die Arbeitsverrichtungsaggregate mit einem direkt gekoppelten Verbrennungsmotor, gemeinsam auf einem Anhänger fest montiert, angetrieben, wobei dieser Anhänger von einem separaten Zugfahrzug bewegt wird. Nachteil dieser Konzeption ist es, dass im Prinzip „zwei” Verbrennungsmotoren am Einsatzort sind, wobei der Verbrennungsmotor des Zugfahrzeugs während der Arbeitsphase des Arbeitsverrichtungsaggregats nicht benötigt wird. Um diesen Nachteil auszugleichen, zielen neuere Entwicklungen darauf ab, dass Arbeitsverrichtungsaggregat auf der Ladefläche des Zugfahrzeugs zu montieren und den Antriebsmotor dieses Fahrzeugs über ein Leistungsverzweigungsgetriebe, eingebaut in den Kardanwellen-Antriebsstrang, auch für den Antrieb des Arbeitsverrichtungsaggregats zu nutzen, vgl. DE 20 2015 006 715 , wobei natürlich die maximale Leistungsabgabe des Fahrzeugmotors ein limitierender Faktor für das Arbeitsverrichtungsaggregat darstellt. Um diesen Nachteil auszugleichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, in den Abtriebswellenstrang zwischen dem Leistungsverzweigungsgetriebe und dem Arbeitsverrichtungsaggregat zum Antrieb des Arbeitsverrichtungsaggregats eine Möglichkeit zu schaffen, um eine externe Energieeinspeisung vorzunehmen zu können, so dass für das Arbeitsverrichtungsaggregat eine höhere Antriebsleistung als nur die Fahrzeugmotorleistung zur Verfügung steht. In gleicher Weise kann an dieser Stelle auch Energie ausgespeist werden, sofern das Arbeitsverrichtungsaggregat nicht die volle Fahrzeugmotorleistung benötigt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssystem für eine mobile Arbeitsmaschine mit mindestens einem Arbeitsverrichtungsaggregat zu schaffen, das die genannten Nachteile nicht aufweist oder beseitigt. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in die Antriebswelle des Fahrzeugs ein Leistungsverzweigungsgetriebe, wie es aus DE 20 2015 101 190.3 bekannt ist, eingeschaltet wird, wodurch die gesamte Motorleistung des Fahrzeugs für einen Nebenabtrieb, der vorzugsweise mechanisch ausgeführt ist, verfügbar gemacht wird. In die Abtriebswelle dieses Leistungsverzweigungsgetriebes zwischen Leistungsverzweigungsgetriebe und Arbeitsverrichtungsaggregat erfolgt eine zusätzliche Leistungseinspeisung, bspw. durch den Einbau eines Elektromotors, bspw. ausgeführt als Hohlwellen-Elektromotor, der seinerseits an eine beliebige externe Stromquelle angeschlossen ist. Dadurch kann das Arbeitsverrichtungsaggregat mit der Motorleistung und der Leistung dieses Elektromotors angetrieben werden. Diese zusätzliche Antriebsvorrichtung kann dabei konstruktiv so ausgeführt werden, dass sie die komplette Abtriebswelle ersetzt. Ersichtlich ist sofort, dass in einem weiteren Betriebsmodus dieser Elektromotor auch als Stromerzeuger verwendet werden kann, in dem er von dem Fahrzeugmotor angetrieben wird. Auf diese Weise kann dann elektrische Energie ausgekoppelt werden, um Fremdverbraucher zu versorgen oder die Leistung der bordeigenen Lichtmaschinen zu erhöhen. Eine alternative Form der Leistungsentnahme oder -zufuhr, bspw. als mechanische Energie, ist ebenfalls umsetzbar, in dem in die Abtriebswelle ein einfaches Getriebe oder eine Riemenscheibe eingebaut wird.
Die 1 zeigt exemplarisch das Antriebssystem 1 für das Arbeitsverrichtungsaggregat 8 einer mobilen Arbeitsmaschine. Die gesamte Motorleistung eines Fahrzeugs, hier nicht dargestellt, wird über das Getriebe 2 des Fahrzeugs und eine Antriebsteilwelle 3 an ein Leistungsverzweigungsgetriebe 4 übertragen. Im Fahrmodus überträgt dieses Leistungsverzweigungsgetriebe die gesamte Motorleistung über eine Antriebsteilwelle 5 und ein Differentialgetriebe 6 auf die angetriebenen Achsen des Fahrzeugs, hier ebenfalls nicht dargestellt. Im Arbeitsmodus wird die gesamte Motorleistung für den Antrieb des Arbeitsverrichtungsaggregats 8 zur Verfügung gestellt. Dazu ist die Abtriebswelle 7 über Knickwellenausgleichskupplungen 9, 10 mit dem Leistungsverzweigungsgetriebe 4 und dem Arbeitsverrichtungsaggregat 8 verbunden. In die Antriebswelle 7 wird zur Leistungssteigerung eine zusätzliche, fahrzeugunabhängige Antriebsvorrichtung 11, bspw. ein Elektromotor, eingebaut werden. Alternativ, hier nicht dargestellt, kann auch ein Riementrieb mit einem nicht in die Abtriebswelle 7 integrierten Elektromotor vorgesehen werden. Der Elektromotor ist jeweils an eine externe Stromquelle, hier ebenfalls nicht dargestellt, angeschlossen. Dabei kann diese externe Stromquelle bspw. ein Netzanschluss oder ein mitgeführtes Stromerzeugungsaggregat sein. Diese zusätzliche Antriebsvorrichtung 11 kann dabei konstruktiv so ausgeführt werden, dass sie die komplette Abtriebswelle 7 ersetzt, so dass das Leistungsverzweigungsgetriebe 4 über diese zusätzliche Antriebsvorrichtung 11 und ggf. über geeignete Ausgleichskupplungen an das Arbeitsverrichtungsaggregat 8 anschließbar ist.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsstrang
2: Fahrzeuggetriebe
3: Antriebsteilwelle 1
4: Leistungsverzweigungsgetriebe
5: Antriebsteilwelle 2
6: Differentialgetriebe des Fahrzeugs
7: Abtriebswelle
8: Arbeitsverrichtungsaggregat
9: Knickwellen-Ausgleichskupplung
10: Knickwellen-Ausgleichskupplung
11: Bauteil zur Leistungseinspeisung/Leistungsentnahme, bspw. Elektromotor/Generator

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102010027314 A1 [0002]
DE 3941024 A1 [0002]
DE 202015006715 [0003]
DE 202015101190 [0004]

Claims

Antriebsstrang für ein Arbeitsverrichtungsaggregat (8) einer motorbetriebene, mobilen Arbeitsmaschine, umfassend einen Antriebsmotor, ein Fahrzeuggetriebe (2), eine von dem Fahrzeuggetriebe (2) angetriebene Antriebsteilwelle (3), über die abtriebsseitig über ein Leistungsverzweigungsgetriebe (4) und eine zweite Antriebsteilwelle (5) in einem ersten Betriebsmodus über ein Differentialgetriebe (6) wenigstens ein Antriebsrad der Arbeitsmaschine antreibbar ist, oder über die abtriebsseitig über ein Leistungsverzweigungsgetriebe (4) und eine Abtriebswelle (7) in einem zweiten Betriebsmodus ein Arbeitsverrichtungsaggregat (8) antreibar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Abtriebswelle (7) ein Bauteil (11) zur Leistungsentnahme oder Leistungseinspeisung umfasst.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dieses Bauteil (11) konstruktiv so ausgeführt ist, dass es die Abtriebswelle (7) vollständig ersetzt.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil (11) um eine zusätzliche, vom Fahrzeug bzw. Fahrzeugmotor unabhängige Antriebsvorrichtung zur Leistungssteigerung des Arbeitsverrichtungsaggregats (8) handelt, die als Elektromotor oder auch Hohlwellen-Elektromotor ausgeführt ist, wobei der Elektromotor zur Aufnahme von elektrischer Leistung an eine externe Stromquelle angeschlossen wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil (11) um eine zweite zusätzliche, vom Fahrzeug bzw. Fahrzeugmotor abhängige Vorrichtung zur Leistungsabgabe handelt, die vorzugsweise als Elektromotor im Generatorbetrieb ausgeführt ist, wobei der Elektromotor zur Abgabe von elektrischer Leistung an eine externe Stromquelle und/oder einen Verbraucher angeschlossen wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil (11) um eine zweite zusätzliche, vom Fahrzeug bzw. Fahrzeugmotor abhängige Vorrichtung zur Leistungsabgabe handelt, die vorzugsweise als Elektromotor im Generatorbetrieb ausgeführt ist, wobei der Elektromotor elektrische Leistung an weitere Stromverbraucher der mobilen Arbeitsmaschine abgibt.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil (11) um eine zusätzliche Vorrichtung handelt, die sowohl die Leistungseinspeisung als auch die Leistungsentnahme wahlweise einstellbar ermöglicht und die an eine externe Stromquelle angeschlossen wird.
Antriebsstrang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bauteil (11) um eine Riemenscheibe oder ein Getriebe handelt, so dass mechanische Leistung ein- oder ausgespeist werden kann.