DE102017210095A1 - Variator für einen Arbeitsfahrzeug-Antriebsstrang - Google Patents

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Dwayne B. Watt
Jr. Cecil H. Wise
George W. Detrick
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Deere and Co
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Abstract

Ein Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang mit hohem Wirkungsgrad, welcher einen Variator beinhaltet, der eine Inline-Doppelplaneten-Konfiguration aufweist. Der Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang beinhaltet einen Motor, eine Hilfs(PTO)-Zapfwelle, die an den Motor gekoppelt und um eine primäre Leistungspfad-Achse drehbar ist, wenn sie von dem Motor angetrieben wird, und die Variator-Anordnung. Die Variator-Anordnung beinhaltet einen Variatormotor und ein Variator-Getriebe. Das Variator-Getriebe beinhaltet ein Planetengetriebe-System, welches an den Variatormotor und an die Hilfs-Zapfwelle gekoppelt ist. Das Planetengetriebe-System ist um eine Planetenachse drehbar, welche koaxial zu der primären Leistungspfad-Achse verläuft.

Description

  • QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
    • Nicht zutreffend.
  • ERKLÄRUNG HINSICHTLICH STAATLICH GEFÖRDERTER FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
    • Nicht zutreffend.
  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf Arbeitsfahrzeuge und spezieller auf Arbeitsfahrzeug-Antriebsstränge mit hohem Wirkungsgrad, welche Variator-Getriebe beinhalten.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Arbeitsfahrzeuge können mit speziellen Gerätschaften oder Arbeitswerkzeugen ausgestattet sein, die für das Ausführen von in den Bereichen Landwirtschaft, Forstwirtschaft, im Baugewerbe, im Bergbau und in anderen Branchen nützlichen Tätigkeiten geeignet sind. Wenn sie von einer Rotationswelle angetrieben werden, werden die Arbeitswerkzeuge hierin als „wellenbetriebe Werkzeuge“ bezeichnet. Beispiele von Arbeitsfahrzeugen mit wellengetrieben Werkzeugen beinhalten Baumwoll- und Zuckerrohrernter. Derartige Ernter können mit Vorsatz-Reiheneinheiten ausgestattet sein, welche bewegliche, wellengetriebene Komponenten enthalten, die Baumwollfasern pflücken, abstreifen oder auf andere Weise sammeln, während der Ernter sich über ein Feld bewegt. Die wellengetriebenen Werkzeuge können von einer stufenlosen Antriebsquelle angetrieben werden, etwa von einem hydrostatischen Antrieb. Der hydrostatische Antrieb kann einen Hydrostatmotor beinhalten, welcher durch eine Hilfs-(PTO)-Zapfwelle mit den wellengetriebenen Werkzeugen verbunden ist. Durch eine Veränderung der Ausgangsdrehzahl des Hydrostatmotors kann die Geschwindigkeit der wellengetriebenen Werkzeuge gesteuert werden. Die Bodengeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs wird weiter mithilfe eines separaten Antriebsstrangs gesteuert, der eine Antriebsmaschine (z. B. einen Verbrennungsmotor) beinhalten kann, die mit den Bodenrädern (oder Spurrädern) durch ein Mehrstufengetriebe verbunden ist. Die Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs kann so über eine Veränderung der Ausgangsdrehzahl des Motors oder des Übersetzungsverhältnisses des Getriebes gewählt werden, während die Geschwindigkeit der wellengetriebenen Werkzeuge unabhängig angepasst wird, um die Werkzeugsleistung zu optimieren. Im Falle eines Baumwollernters kann beispielsweise die Geschwindigkeit der Baumwoll-Abstreif- oder Pflückeinheiten gesteuert werden, um die Baumwollfaser-Sammelrate unabhängig von Veränderungen der Bodengeschwindigkeit des Ernters zu maximieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Offenbart werden Ausführungsformen von Antriebssträngen für Arbeitsfahrzeuge mit hohem Wirkungsgrad, welche Variator-Anordnungen enthalten.
  • In einer Ausführungsform beinhaltet der Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang einen Motor, eine Hilfs-(PTO)Zapfwelle, welche an den Motor gekoppelt und um eine primäre Leistungspfad-Achse drehbar ist, und eine Variator-Anordnung. Die Variator Anordnung beinhaltet wiederum ein Variator-Getriebe und einen Variatormotor, etwa einen Elektromotor oder einen hydrostatischen Antrieb. Das Variator-Getriebe beinhaltet ein Planetengetriebe-System, welches an den Variatormotor und die Hilfs-Zapfwelle gekoppelt ist. Das Planetengetriebe-System ist um eine Planetenachse drehbar, die koaxial oder inline mit der primären Leistungspfad-Achse verläuft.
  • Weitere Ausführungsformen einer Variator-Anordnung sind vorgesehen. In einer Ausführungsform beinhaltet die Variator-Anordnung einen Variatormotor und ein Variator-Getriebe. Das Variator-Getriebe beinhaltet wiederum ein Getriebegehäuse, an dem der Variatormotor angebracht ist. Eine Variator-Eingangswelle erstreckt sich in das Getriebegehäuse und ist bezüglich desselben über eine primäre Leistungspfad-Achse drehbar. Ein Planetengetriebe-System, etwa a duales Planetengetriebe-System, ist in dem Getriebegehäuse angeordnet, mit dem Variatormotor und der Variator-Eingangswelle gekoppelt und um eine Planetenachse drehbar, welche im Wesentlichen koaxial mit der primären Leistungspfad-Achse verläuft. Der Variatormotor kann eine Variatormotor-Eingangs-/Ausgangs (I/O) Welle beinhalten, welche um eine Achse drehbar ist, die im Wesentlichen parallel und versetzt zu dem Planetengetriebe-System und den primären Leistungspfad-Achsen verläuft. Zusätzlich kann das Planetengetriebe-System in bestimmten Anwendungen Folgendes beinhalten: (i) ein erstes Sonnenrad, über das die Variator-Eingangswelle mechanisch an das Planetengetriebe-System gekoppelt ist, und (ii) a erstes Hohlrad, durch das der Variatormotor mechanisch an das Planetengetriebe-System gekoppelt ist. In bestimmten Ausführungsformen kann das Planetengetriebe-System auch ein zweites Sonnenrad beinhalten, welches als mechanischer Ausgang des Planetengetriebe-Systems dient, und/oder ein zweites Hohlrad, welches fest an das Getriebegehäuse gekoppelt ist.
  • Weiterhin sind Ausführungsformen eines Variator-Getriebes, etwa ein Inline-Doppelplaneten-Variator-Getriebe, vorgesehen. In einer Ausführungsform beinhaltet das Variator-Getriebe ein Getriebegehäuse, in das sich eine Variator-Eingangswelle erstreckt. Die Variator-Eingangswelle ist bezüglich des Getriebegehäuses um eine primäre Leistungspfad-Achse drehbar. Eine Planetengetriebe-System ist in dem Getriebegehäuse angeordnet und beinhaltet ein erstes Sonnenrad sowie ein zweites Sonnenrad, welches angrenzend an das erste Sonnenrad angeordnet ist. Die Variator-Eingangswelle ist mechanisch über das erste Sonnenrad an das Planetengetriebe-System gekoppelt. Das zweite Sonnenrad dient als mechanischer Ausgang des Planetengetriebe-Systems. In bestimmten Anwendungen sind das erste und das zweite Sonnenrad um eine Planetenachse drehbar, welche im Wesentlichen koaxial mit der primären Leistungspfad-Achse verläuft.
  • Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den beigefügten Zeichnungen und in der untenstehenden Beschreibung dargelegt. Andere Merkmale und Vorteile werden aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Mindestens ein Beispiel der vorliegenden Offenbarung wird nachfolgend in Verbindung mit den folgenden Figuren beschrieben, in denen gleiche Referenzzahlen gleiche Elemente bezeichnen und:
  • 1 ist eine Seitenansicht eines Beispiel-Arbeitsfahrzeugs (genauer ein Beispiel-Baumwollabstreifer), welches einen Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Arbeitsstrang wie in einer Beispielausführungsform der Offenbarung dargestellt;
  • 2 ist ein schematisches Diagramm, welches eine erste Beispielkonfiguration des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs darstellt, der in dem in 1 abgebildeten Arbeitsfahrzeugs beinhaltet;
  • 3 ist ein Graph der Bodengeschwindigkeit (x-Achse) in Relation zur Drehzahl (y-Achse), der eine Weise darstellt, auf die in einer Ausführungsform der Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang eine stufenlose oder unendlich variable Energieausgabe über den Bereich der Bodengeschwindigkeit eines Arbeitsfahrzeugs vorsehen kann;
  • 4 ist ein schematisches Diagramm, welches eine zweite Beispielkonfiguration des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs darstellt, der in dem in 1 gezeigten Arbeitsfahrzeug beinhaltet ist; und
  • 5 und 6 sind jeweils isometrische Querschnitts-Ansichten eines Inline-Doppelplaneten-Variator-Getriebes, welches in Ausführungsformen des in den 2 und 4 gezeigten Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs beinhaltet sein kann und welches in Übereinstimmung mit einer weiteren Beispiel-Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Im Folgenden werden eine oder mehrere Beispiel-Ausführungsformen der offenbarten Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang- und Variator-Anordnung beschrieben, so wie sie in den beigefügten Figuren der Zeichnungen oben kurz beschrieben sind. Der Fachmann kann eine Reihe von Modifizierungen der Beispiel-Ausführungsform(en) in Betracht ziehen.
  • Wie oben kurz beschrieben, sind bestimmte Arbeitsfahrzeuge mit Spezial-Werkzeugen ausgestattet, welche durch einen hydrostatischen Antrieb über eine Hilfs-(PTO)Zapfwelle angetrieben werden. Die Bodengeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs kann über ein separates Antriebsstrang-System gesteuert werden, welches eine Antriebsmaschine (z. B. ein Verbrennungsmotor) und ein Mehrstufengetriebe beinhaltet. Solch ein „Doppelausgangs“-Antriebsstrang liefert separate Leistungsausgänge für die wellengetriebenen Werkzeuge und die Bodenräder des Arbeitsfahrzeugs in einer Weise, die eine unabhängige Geschwindigkeitsselektion der Werkzeuge relativ zu der Bodengeschwindigkeit des Fahrzeugs ermöglicht. Ungeachtet dieses Vorteils können Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstränge von diesem Typ in gewissen Aspekten beschränkt sein. Beispielsweise können derartige Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstränge relativ große hydrostatische Antriebe benötigen, um den Energiebedarf der wellengetriebenen Werkzeuge zu decken. Da hydrostatische Antriebe dazu neigen, relativ ineffiziente Geräte zu sein, kann die Verwendung eines relativ großen hydrostatischen Antriebs die Gesamteffizienz des Arbeitsfahrzeugs in manchen Fällen signifikant reduzieren. Zusätzlich können große hydrostatische Antriebskomponenten (z. B. eine recht große hydrostatische Pumpe, ein Hydrostatmotor mit großem Leistungsausgang, wie er etwa im Bereich von Sanitärarbeiten und ähnlichen Arbeiten verwendet wird) zu unerwünschten Kosten, Gewicht und Sperrigkeit des Arbeitsfahrzeug-Antriebsstrangs führen. Herkömmliche Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstränge können nur über Änderungen der Motorleistung und über Variationen der Motor-Ausgangsdrehzahl und Änderungen der Übersetzungsverhältnis-Einstellungen des Mehrstufengetriebes die gewünschten Anpassungen der Fahrzeug-Bodengeschwindigkeit erreichen. Derartige Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstränge können daher lediglich eine Geschwindigkeitsselektion in Stufen (und keine stufenlose oder unendlich variable Geschwindigkeitsselektion) im Bereich der Arbeits-Bodengeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs liefern.
  • Im Folgenden werden Ausführungsformen eines Doppelausgang-Fahrzeugs-Antriebsstrangs mit hohem Wirkungsgrad beschrieben, der für die Verwendung in einem Arbeitsfahrzeug geeignet ist, das mit wellengetrieben Werkzeugen ausgestattet ist. Wie der Begriff „Doppelausgang” bereits andeutet, beinhaltet der Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang mindestens zwei mechanische Ausgänge: (i) einen Bodenrad-Ausgang, durch den das Arbeitsfahrzeug angetrieben wird, und (ii) eine Hilfs-Zapfwelle, die die wellengetriebenen Werkzeuge antreibt. Zusätzlich zu diesen mechanischen Ausgängen beinhaltet der Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang auch eine Antriebsmaschine und einen Variatormotor. Im Gegensatz zu Arbeitsfahrzeugs-Antriebssträngen vom oben beschriebenen Typ, wird die Antriebsmaschine verwendet, um die Drehung der Hilfs-Zapfwelle und der wellengetriebenen Werkzeuge zu erzeugen, während weiter ein Basis-Leistungsausgang für die Bodenräder des Arbeitsfahrzeugs bereitgestellt wird. Der Variatormotor trägt ebenso einen gesteuerten Leistungsausgang zum Bodenräder-Ausgang bei, um die Bodenräder weiter über mindestens einen Teil des Bodengeschwindigkeitsbereichs des Arbeitsfahrzeugs anzutreiben. Eine derartige Anordnung ermöglicht eine Reduzierung der Größen- und Energieanforderungen des Variatormotors (z. B. ein hydrostatischer Antriebsmotor, ein Elektromotor oder eine andere stufenlose Antriebsquelle) verglichen mit den relativ großen hydrostatischen Antrieben des vorangehend beschriebenen Typs. Die Gesamteffizienz des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs wird dadurch verbessert. Weiter kann in bestimmten Ausführungsformen des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs der Variatormotor derart gesteuert werden, dass er die von dem Mehrstufengetriebe gelieferten abgestuften Übersetzungsverhältnis-Einstellungen kompensiert oder linearisiert. So kann ein stufenloser oder unendlich variabler Leistungsausgang für das Antreiben der Bodenräder über mindestens eine Mehrzahl und möglicherweise auch im Wesentlichen über die Gesamtheit des Arbeits-Bodengeschwindigkeitsbereichs des Arbeitsfahrzeugs geliefert werden. Zusätzlich kann ein solches Steuerschema es der Antriebsmaschine ermöglichen, mit einer im Wesentlichen konstanten Ausgangsdrehzahl im Wesentlichen über die Gesamtheit des Arbeits-Bodengeschwindigkeitsbereichs zu laufen, um die Effizienz des Arbeitsfahrzeugs so weiter zu erhöhen.
  • Ausführungsformen des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs beinhalten ein Spezial-Getriebe (hierin als „Variatorgetriebe“) bezeichnet, über das der Variatormotor mechanisch mit dem Bodenräder-Ausgang des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs verbunden ist. Während des Betriebs des Antriebsstrangs summiert das Variatorgetriebe den Leistungsausgang des Variatormotors (POVM) mit einem fraktionalen Leistungsausgang der Antriebsmaschine (PO%PM) und liefert diese summierte Leistung (POVM + PO%PM) an einen mechanischen Ausgang des Getriebes, der hierin als „primärer Getriebeausgang“ bezeichnet wird. Das Variatorgetriebe kann unter bestimmten Bedienbedingungen auch einen Rückwärtsbetrieb des Variatormotors ermöglichen, etwa während eines initialen Geschwindigkeitsbereichs der gewählten Übersetzungsbereichs-Einstellungen des Mehrstufengetriebes. Das Variatorgetriebe kann eine beliebige Anzahl an Komponenten, Komponententypen und Übersetzungskonfigurationen beinhalten, die für das Ausführen derartiger Funktionen geeignet sind. Es kann jedoch besonders vorteilhaft sein, mindestens ein Planetengetriebe-System in das Variatorgetriebe zu integrieren oder einzubauen. In einer Ausführungsform kann das Variatorgetriebe beispielsweise ein Doppel-Planetengetriebe-System beinhalten, welches um eine Planetenachse drehbar ist. Die Planetenachse kann koaxial oder inline mit einer primären Leistungspfad-Achse verlaufen, um die die Variator-Eingangswelle und die Hilfs-Zapfwelle rotieren. Eine derartige Getriebekonfiguration (hierin als „Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebe“ bezeichnet) bietet nützlicherweise ein robustes Design, unterstützt eine gleichmäßige Zahnbelastung und hilft, Störkräfte außerhalb der Achse zu minimieren. Ein Beispiel eines derartigen Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebes wird später in Zusammenhang mit den 5 und 6 genauer beschrieben. Zunächst werden jedoch Ausführungsformen des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs im Zusammenhang mit den 14 beschrieben, um einen illustrativen Kontext bereit zu stellen, in dem die Ausführungsformen des Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebes besser verständlich sind. Während sie vornehmlich im Verlauf im Zusammenhang mit einem bestimmten Typ Arbeitsfahrzeug (ein Ernter) beschrieben werden, versteht sich, dass Ausführungsformen des Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebes und allgemeiner des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs im Zusammenhang mit verschiedenen anderen Arbeitsfahrzeugs-Typen verwendet werden können, die mit wellengetriebenen Werkzeugen ausgestattet sind.
  • 1 ist eine Seitenansicht eines Baumwollernters 10, der einen Arbeitsfahrzeugs-Doppelausgang-Antriebsstrang 12 enthält, wie er in Übereinstimmung mit einer Beispielausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt ist. In diesem besonderen Beispiel ist der Baumwollernter 10 als Baumwollabstreifer dargestellt, er könnte aber in alternativen Anwendungen ebenso die Form eines Baumwollpflückers oder eines Zuckerrohrernters annehmen. Der Baumwollernter 10 beinhaltet ein fahrbares Chassis 14, eine Anzahl von Bodeneingriffsrädern 16, welche drehbar an dem Chassis 14 angebracht sind und eine Bedienerkabine 18, die von einem vorderen Abschnitt des Chassis 14 getragen wird. Der Baumwollernter 10 beinhaltet auch ein oder mehrere wellenbetriebene Werkzeuge und genauer gesagt eine Reihe von Abstreifeinheiten 20 für das Sammeln der Baumwollfasern, während der Ernter sich über ein Feld bewegt. Die Reihe von Abstreifeinheiten 20 ist über eine Steuerarm-Anordnung 22 an einem vorderen Abschnitt des Chassis 14 angebracht. Obwohl in der Seitenansicht von 1 nur eine einzelne Abstreifeinheit 20 zu sehen ist, wird der Baumwollernter 10 typischerweise mehrere (z. B. 6 bis 8) Abstreifeinheiten beinhalten, die in sich seitlich erstreckender nebeneinander angeordneter Beziehung angeordnet sind. Die einzelnen Abstreifeinheiten beinhalten jeweils bewegliche Komponenten (z. B. rotierende Schnecken oder oszillierende Scheiben), die dazu entworfen sind, Baumwollfasern von Baumwollpflanzen abzusammeln. Während der Baumwollernter 10 sich über das Baumwollfeld 24 bewegt und die Abstreifeinheiten 20 Baumwollfasern sammeln, liefert ein nicht näher dargestelltes Transportsystem (z. B. ein Druckluftsystem) die Baumwollfaser an einen Baumwollmodulfertiger 26, der an dem Chassis 14 angebracht ist. Die gesammelten Baumwollfasern werden in einen zylindrischen Ballen oder „Baumwollmodul“ zusammengefasst, während die Fasern von einem vorderen Abschnitt 28 zu einem hinteren Abschnitt 30 des Modulfertigers 26 bewegt werden. Das Baumwollmodul wird dann durch eine Öffnung in dem hinteren Abschnitt 30 des Modulfertigers 26 für das weitere Sammeln und Abtransportieren ausgeworfen.
  • Wie oben angedeutet, kann es wünschenswert sein, die Bedien-Geschwindigkeit der Abstreifeinheiten 20 relativ zu der Bodengeschwindigkeit des Baumwollernters 10 individuell zu steuern. Beispielsweise werden in einem Steuerschema oder Bedienmodus die Abstreifeinheiten 20 mit einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit bewegt, während die Bodengeschwindigkeit des Baumwollernters 10 selektiv durch einen Bediener angepasst wird, der eine Steuerung verwendet, die in der Bedienerkabine 18 angeordnet sind. In anderen Steuerschemata oder Bedienmodi kann die Geschwindigkeit der Abstreifeinheiten 20 während des Bedienens des Arbeitsfahrzeugs als Reaktion auf die Eingabebefehle des Bedieners, Veränderungen der Arbeitsfahrzeugs-Bodengeschwindigkeit, Änderungen an den Bedienparametern des Baumwollernters 10, Änderungen der Umweltbedingungen und anderer ähnlicher Faktoren variiert werden. Der Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12 bietet einen hocheffektiven Mechanismus für den Betrieb sowohl der Abstreifeinheiten 20 als auch der Bodenräder 16 des Baumwollernters 10, während weiter eine unabhängige Geschwindigkeitsselektion der Abstreifeinheiten 20 relativ zu der Bodengeschwindigkeit des Ernters unterstützt wird. Als weiterer Vorteil ermöglichen Ausführungsformen des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 eine stufenlose oder unendlich variable Bodengeschwindigkeits-Selektion über mindestens die Mehrzahl und vielleicht auch im Wesentlichen den gesamten Bodengeschwindigkeitsbereich des Baumwollernters 10. Eine Weise, auf die der Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12 derartige positive Merkmale liefern kann, wird nun in Verbindung mit den 24 besprochen.
  • Fortschreitend zu 2 wird eine Beispiel-Ausführungsform des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 schematisch und detaillierter dargestellt. Wie zu erkennen ist, beinhaltet der Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12 eine Antriebsmaschine, etwa einen Motor 32, und eine Variator-Anordnung oder ein Variator-System 36. Oft liegt die Antriebsmaschine in Form eines Verbrennungsmotors vor, es kann sich jedoch um jeden beliebigen Motor oder jedes beliebige Gerät handeln, welcher für die Umwandlung gespeicherter Energie (z. B. in Form eines Flüssigkraftstoffs) in eine Wellenrotation geeignet ist. Ein mechanischer Ausgang des Motors 32 ist 36 über eine rotierende mechanische Verbindung 34 an einen ersten mechanischen Eingang der Variator-Anordnung gekoppelt. Genauer beinhaltet die Variator-Anordnung 36 ein Variatorgetriebe 38, und die rotierende mechanische Verbindung 34 überträgt eine Drehbewegung an einen ersten mechanischen Eingang des Variatorgetriebes 38. Wie in 2 schematisch dargestellt, kann die rotierende mechanische Verbindung 34 eine Ausgangswelle des Motors 32, eine Eingangswelle der Variator-Anordnung 36 und/oder eine beliebige Anzahl von Zwischen-Komponenten repräsentieren, die dazu geeignet sind, eine Drehbewegung von dem mechanischen Ausgang des Motors 32 an einen mechanischen Eingang der Variator-Anordnung 36 zu übertragen.
  • Der Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12 beinhaltet weiter eine Hilfs-Zapfwelle 40, die sich von dem Variator-Getriebe 38 aus erstreckt. Die Hilfs-Zapfwelle 40 ist mechanisch an den mechanischen Ausgang des Motors 32 gekoppelt. In einer Ausführungsform kann die Ausgangswelle des Motors 32 mechanisch mit der Hilfs-Zapfwelle 40 in einer drehfesten Beziehung verbunden sein. Die mechanische Kupplung zwischen der Ausgangswelle des Motors 32 und der Hilfs-Zapfwelle 40 kann beispielsweise eine keilverzahnte Kupplung sein, die in dem Variatorgetriebe 38 angeordnet ist, wie sie umfassender unten im Zusammenhang mit 56 beschrieben ist. In diesem Fall rotieren die Ausgangswelle des Motors 32 und die Hilfs-Zapfwelle 40 in einer 1:1-Beziehung. In anderen Ausführungsformen können die Motor-Ausgangswelle und die Hilfs-Zapfwelle 40 integriert als ein einziges Stück ausgeformt sein. Alternativ können die Motor-Ausgangswelle und die Hilfs-Zapfwelle 40 durch ein Getriebe oder eine andere Drehkupplung verbunden sein, sodass die Motor-Ausgangswelle und die Hilfs-Zapfwelle 40 in einer zueinander festen Beziehung rotieren, die keine 1:1-Beziehung ist. Wie in der rechten unteren Ecke von 2 angedeutet, dient die Hilfs-Zapfwelle 40 als mechanischer Endausgang des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12, der die wellengetriebenen Werkzeuge des Arbeitsfahrzeugs antreibt. Die Hilfs-Zapfwelle 40 kann mechanisch mit den wellengetriebenen Werkzeugen des Arbeitsfahrzeugs verbunden sein, etwa mit den Abstreifeinheiten 20 des Baumwollernters 10, der in 1 dargestellt ist, unter Verwendung einer beliebigen passenden mechanischen Kupplung oder Anordnung.
  • Zusätzlich zu dem Variatorgetriebe 38 beinhaltet die Variator-Anordnung 36 weiter einen Variatormotor 42. Der Variatormotor 42 kann eine beliebige stufenlose Antriebsquelle sein, einschließlich, aber nicht begrenzt auf, eines Elektromotors oder eines hydrostatischen Antriebsmotors. Eine rotierende mechanische Verbindung 44 verbindet den Variatormotor 42 mechanisch mit dem Variatorgetriebe 38. Die rotierende mechanische Verbindung 44 kann über eine Variatormotor-Welle hergestellt werden, die aus dem Variatormotor 42 ragt, von einer Welle, die aus dem Variatorgetriebe 38 ragt, und/oder von einer beliebigen Anzahl dazwischen angeordneter Komponenten, die für das Übertragen einer Rotationsbewegung zwischen den jeweiligen mechanischen Eingängen und Ausgängen des Variatormotors 42 und des Variator-Getriebes 38 geeignet sind. In bestimmten Ausführungsformen kann der Variatormotor 42 durch das Variatorgetriebe 38 entweder vorwärts oder rückwärts betrieben werden, abhängig von den Betriebsbedingungen des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12. In Ausführungsformen, in denen der Variatormotor 42 entweder vorwärts oder rückwärts angetrieben werden kann, kann man sagen, dass der Variatormotor eine „Variatormotor-Eingangs/Ausgangs(I/O)-Welle“ beinhaltet, während man sagen kann, dass das Variatorgetriebe 38 einen mechanischen I/O beinhaltet, mit dem die Variatormotor-I/O-Welle mechanisch gekoppelt ist. Solch eine Anordnung ermöglicht es, dass die von dem Motor 32 gelieferte überschüssige Energie von dem Variatormotor 42 (und anderen zugehörigen Geräten) in bestimmten regenerativen Steuerschema absorbiert wird, wie unten noch genauer beschrieben wird. Ungeachtet der folgenden Beschreibung muss der Variatormotor 42 nicht in allen Ausführungsformen den Rückwärts-Antrieb des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 zulassen.
  • Während des Betriebs des Fahrzeugs-Antriebsstrangs 12 summiert das Variator-Getriebe 38 den Leistungsausgang des Variatormotors 42 (POVM) mit einem Anteil des Leistungsausgangs des Motor 32 (PO%PM), welcher von der rotierenden mechanischen Verbindung 34 stammt. Der Leistungsausgang des Variatormotors (POVM) kann als positiv gelten, wenn der Variatormotor 42 vorwärts betrieben wird und als negativ, wenn der Variatormotor 42 rückwärts betrieben wird. Das Variatorgetriebe 38 gibt dann die Summe dieser Energie (POVM + PO%PM) über eine rotierende mechanische Verbindung 46 an ein (z. B. lastschaltbares) Mehrstufengetriebe 48 weiter. Die rotierende mechanische Verbindung 46 kann in Form eines Variatorgetriebe-Ausgangs (z. B. eine Rotationswelle, ein Adapterstück oder ein anderer mechanischer Ausgang des Variatorgetriebes 38), einer Getriebe-Eingangswelle, und/oder einer beliebigen Anzahl von Zwischen-Komponenten oder Geräten umgesetzt sein. Wenn das Mehrstufengetriebe 48 über die rotierende mechanische Verbindung 46 angetrieben wird, dann wandelt es die Rotation des primären Getriebeausgangs in eine Rotation einer Getriebe-Ausgangswelle 50 um. In dem dargestellten Beispiel dient die Getriebe-Ausgangswelle 50 als finaler Bodenrad-Ausgang des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12. Entsprechend ist die Getriebe-Ausgangswelle 50 weiter mechanisch mit den Bodenrädern des Arbeitsfahrzeugs über zusätzliche mechanische Verbindungen oder Geräte verbunden, welche nicht in 2 abgebildet sind, um die Zeichnung nicht zu überfrachten.
  • Mit weiterem Bezug auf 2 beinhaltet der Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12 weiter mindestens eine Steuereinrichtung 52. Wie schematisch durch die Steuerlinien 54 dargestellt, ist die Steuereinrichtung 52 betriebsbereit an den Motor 32, den Variatormotor 42 und das Getriebe 48 gekoppelt in einer Weise, die es der Steuereinrichtung 52 ermöglicht, Steuersignale an diese Komponenten oder Geräte zu senden und/oder von diesen Signale (z. B. Sensorsignale) zu erhalten, um den Betrieb des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 zu unterstützen. Die Steuerlinien 54 können Festleitungs-, Draht- oder drahtlose Signal-Verbindungen oder eine Kombination daraus darstellen. Obgleich sie in 2 schematisch als einzelner Block dargestellt ist, kann die Steuereinrichtung 52 die Form eines elektronischen Geräts, Untersystems oder einer Kombination von Geräten beinhalten oder annehmen, die dazu geeignet sind, die hierin beschriebenen Verarbeitungs- und Steuerfunktionen auszuführen. In dieser Hinsicht kann die Steuerung 52 über eine geeignete Anzahl einzelner Mikroprozessoren, Speicher, Netzteile, Speichergeräte, Schnittstellenkarten und anderer dem Fachmann bekannter Standardkomponenten implementiert werden. Zusätzlich kann die Steuereinrichtung 52 eine beliebige Anzahl von Softwareprogrammen oder Anweisungen beinhalten oder mit diesen zusammenarbeiten, welche entwickelt wurden, um die hierin beschriebenen verschiedenen Verfahren Prozessaufgaben und Steuerfunktionen auszuführen. Die Steuereinrichtung 52 kann weiter einen Speicher beinhalten oder in Zusammenhang mit diesem funktionieren, welcher eine beliebige Anzahl flüchtiger und/oder nicht flüchtiger Speicherelemente enthält.
  • Während des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 steuert die Steuereinrichtung 52 den Variatormotor 42, um die Drehzahl der Variatormotor I/O-Welle zu verändern. Die Steuereinrichtung 52 verändert die Ausgangsdrehzahl des Variatormotors 42, um die Getriebe-Ausgangswelle 50 mit einer Geschwindigkeit zu drehen, die eine gewünschte Ausgangsleistung an die Bodenräder überträgt und so eine gewünschte Bodengeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs erzeugt. Die Steuereinrichtung 52 kann auch die Geschwindigkeit des Motors 32 regulieren, oder die Motorgeschwindigkeit kann durch eine separate Motorsteuerung gesteuert werden. Die Steuereinrichtung 52 kann die Geschwindigkeit des Variatormotors 42 als Funktion der Motor-Ausgangsdrehzahl, der aktuellen Übersetzungseinstellung des Mehrstufengetriebes 48 und anderer Bedienparameter derart modifizieren, dass die gewünschte Drehzahl an der Getriebe-Ausgangswelle 50 erreicht wird. In einer Ausführungsform, und lediglich als nicht-beschränkendes Beispiel, variiert die Steuereinrichtung 52 die Geschwindigkeit des Variatormotors 42, um die stufenlosen Übersetzungsbereichs-Einstellungen des Mehrstufengetriebes 48 zu linealisieren, oder informell ausgedrückt, „auszugleichen“, und so einen stufenlosen Leistungsausgang an die Getriebe-Ausgangswelle 50 zu liefern. Anders ausgedrückt variiert die Steuereinrichtung 52 Geschwindigkeit des Variatormotors 42, um stufenweise Änderungen der Geschwindigkeit des Bodenrad-Ausgangs zu verringern (oder zu eliminieren), wenn das Mehrstufengetriebe 48 zwischen den aufeinander folgenden Übersetzungsbereichs-Einstellungen wechselt. Durch die Ausführung eines derartigen Steuerschemas mithilfe der Steuerung 52 kann eine stufenlose Selektion der Bodengeschwindigkeit über den gesamten Bereich der Arbeits-Bodengeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs (z. B. der in 1 abgebildete Baumwollernter) hinweg ermöglicht werden, obwohl das Mehrstufengetriebe 48 in dem Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12 eingeschlossen ist. Ein den Schutzbereich nicht einschränkendes Beispiel für ein derartiges Steuerschema wird nun detaillierter im Zusammenhang mit 3 beschrieben.
  • 3 ist ein Graph 56, der ein Steuerschema darstellt, das von der Steuereinrichtung 52 des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 (2) in einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt werden kann. Die steigende Bodengeschwindigkeit des Arbeitsfahrzeugs ist entlang der Abszisse oder horizontalen Achse des Graph 56 dargestellt, während die steigende Wellengeschwindigkeit entlang der Ordinate oder vertikalen Achse dessen dargestellt ist. Verschiedene Spuren oder Merkmale sind auf dem Graph 56 dargestellt. Wie in Schlüssel 58 gekennzeichnet, der in einem oberen Bereich von 3 erscheint, beinhalten diese Spuren oder Merkmale Folgendes: (i) ein Motor-Ausgangsdrehzahl-Merkmal, (ii) ein Variatormotor-Geschwindigkeits-Merkmal, (iii) ein Variatorgetriebe-Ausgangsdrehzahl-Merkmal (welches auch die Getriebe-Eingangsgeschwindigkeit in der Ausführungsform von 23 darstellt), und (iv) ein Getriebe-Ausgangsdrehzahl-Merkmal (welches auch den finalen Bodenräder-Leistungsausgang in der Ausführungsform von 23 darstellt). Wie weiter in Schlüssel 58 gezeigt, stellt die gestufte Linie, die über den Graph 56 gelegt ist, die einzelnen Übersetzungsbereichs-Einstellungen des Mehrstufengetriebes 48 dar. In diesem speziellen Beispiel ist das Mehrstufengetriebe 48 ein lastschaltbares Getriebe mit achtzehn Übersetzungsbereichs-Einstellungen, welche als „F1–F18“ gekennzeichnet sind. In anderen Ausführungsformen können die Anzahl der von dem Getriebe 48 gebotenen Übersetzungsbereichs-Einstellungen und das relative Merkmal der Übersetzungsbereichs-Einstellungen variieren. Schließlich repräsentiert die gestrichelte vertikale Linie, die sich über den Mittelbereich des Graphen erstreckt, die Null-Geschwindigkeitslinie. Unter der Null-Geschwindigkeitslinie zeigt das Erscheinend des Variatormotor-Geschwindigkeits-Merkmals einen Rückwärts-Betrieb des Variatormotors 42 an (2).
  • Wie der in 3 abgebildete Graph 56 ausdrückt, wird das Getriebe-Ausgangsdrehzahl-Merkmal durch eine lineare Spur mit einem positiven Gefälle dargestellt, welche über den graphisch dargestellten Fahrzeug-Bodengeschwindigkeitsbereich hinweg im Wesentlichen konstant ist. Das Getriebe-Ausgangsdrehzahl-Merkmal steigt in relativ gradueller oder stufenloser Weise von einer niedrigsten Wellengeschwindigkeit (benannt als „SSMIN“; in etwa null) bis zu einer höchsten Wellengeschwindigkeit (benannt als „SSMAX“) an, wenn es in einer ersten Drehrichtung genommen wird, die einer Vorwärtsbewegung des Arbeitsfahrzeugs entspricht. Es wird also ein stufenloser oder unendlich variabler Leistungsausgang über die Geschwindigkeitsselektion für die Getriebe-Ausgangsdrehzahl zwischen SSMIN und SSMAX ermöglicht. Da in der Ausführungsform der 23 die Getriebe-Ausgangsdrehzahl der Geschwindigkeit des primären Getriebe-Ausgangs entspricht, wird so ebenso ein stufenloser oder unendlich variabler Leistungsausgang über den Bodengeschwindigkeitsbereich des Arbeitsfahrzeugs hinweg ermöglicht. In dem Beispiel aus 3 liegt der Bodengeschwindigkeitsbereich des Arbeitsfahrzeugs zwischen einer minimalen Bodengeschwindigkeit (benannt als „GSMIN“) und einer maximalen Bodengeschwindigkeit (benannt als “GSMAX”), ohne irgendwelche Einstellungen für den Rückwärts-Betrieb. In einer Ausführungsform entspricht der Bodengeschwindigkeitsbereich des Arbeitsfahrzeugs 0 bis 20 Meilen pro Stunde (MPH), sodass GSMIN = 0 MPH, während GSMAX = 20 MPH. In anderen Ausführungsformen kann der Bodengeschwindigkeitsbereich des Arbeitsfahrzeugs größer oder kleiner als der zuvor genannte Bereich sein.
  • Der an die Getriebe-Ausgangswelle 50 gelieferte stufenlose Leistungsausgang (1) wird trotz der unabhängigen, gestuften Übersetzungsbereichs-Einstellungen des Mehrstufengetriebes 48 erreicht. Dies ist teilweise aufgrund der Weise möglich, auf welche das Variatorgetriebe 38 die Ausgangsleistung des Variatormotors 42 summiert mit einem fraktionalen Leistungsausgang des Motors 32 an das Mehrstufengetriebe 48 (2) weitergibt. Zusätzlich moduliert die Steuerung 52, in Übereinstimmung mit dem Beispiel-Steuerschema, welches graphisch in 3 dargestellt ist, die Geschwindigkeit des Variatormotors 42 auf eine Weise, die den gestuften Geschwindigkeits-Ausgang des Getriebes 48 kompensiert und effektiv linearisiert. Erkennbar wird dies, wenn man die Beziehung zwischen den gestuften Übersetzungsbereichs-Einstellungen F2–F18 des Mehrstufengetriebes 48 relativ zu der Variatormotor-Ausgangsdrehzahl über den Arbeits-Bodengeschwindigkeitsbereich des Arbeitsfahrzeugs hinweg vergleicht. Wie man sieht, erlaubt der Variatormotor 42 zuerst einen Rückwärts-Betrieb über einen Initialbereich hinweg (ein niedriger Bodengeschwindigkeits-Bereich) einer jeden Übersetzungsbereichs-Einstellung F2–F18. Während eines derartigen Rückwärts-Betriebs, ist der Variatormotor 42 (und weitere zugehörige Komponenten) vorteilhafterweise derart konfiguriert, dass er den überschüssigen, von Motor 32 (PO%PM) erhaltenen Leistungsausgang über die rotierende mechanische Verbindung 34 absorbiert (2), sodass der Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang temporär in einem regenerativen Zustand betrieben werden kann. In dieser Hinsicht können der Variatormotor 42 (und andere zugehörige Komponenten) die an den Motor 42 übertragene Rotationsbewegung in elektrische Energie umwandeln, die dann gespeichert oder später verwendet wird, um die Effizienz des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 zu optimieren. Während die Fahrzeug-Bodengeschwindigkeit zu einem nachliegenden Abschnitt (einem höheren Bodengeschwindigkeitsbereich) jeder Übersetzungsbereichs-Einstellung F2–F18 hin ansteigt, steuert die Steuereinrichtung 52 (2) den Variatormotor 42 derart, dass die Ausgangsdrehzahl der Variatormotor I/O-Welle stufenweise erhöht oder „hochgefahren“ wird. Infolgedessen wird ein im Wesentlichen linearer, stufenloser Leistungsausgang über den Bedienbereich des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 hinweg erzeugt.
  • In bestimmten Ausführungsformen des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 kann der Motor 32 einen im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeits-Ausgang über die Mehrzahl der Bodengeschwindigkeitsbereiche des Arbeitsfahrzeugs hinweg liefern. In dieser Hinsicht, und wie weiter in Graph 56 (3) angezeigt, kann der Motor 32 derart gesteuert werden, dass er eine im Wesentlichen konstante Ausgangsdrehzahl über den im Wesentlichen ganzen Bodengeschwindigkeitsbereich liefert, von einer ersten, relativ geringen Bodengeschwindigkeit (benannt als „GS1“ in 3) bis zu einer zweiten höheren Geschwindigkeit (die GSMAX in 3). In einer Ausführungsform, und lediglich als den Schutzbereich nicht einschränkendes Beispiel, kann GS1 ungefähr 1 MPH betragen. Bei Fahrzeug-Bodengeschwindigkeiten von über GS1 kann die lineare Natur des Bodenrad-Ausgangsmerkmal erzeugt werden, indem der Variatormotor 42 in Beziehung zu den Übersetzungsbereichs-Einstellungen des Mehrstufengetriebes 48 (F2–F18) in der zuvor beschriebenen Weise gesteuert wird. Dagegen bleibt bei Fahrzeug-Bodengeschwindigkeiten von unter GS1 das Getriebe 48 in einer einzigen Übersetzungsbereichs-Einstellung (F1), und die lineare Natur des Bodenrad-Ausgangsmerkmals wird lediglich durch Variieren der Ausgangsdrehzahl des Motors 32 (2) erreicht, wie durch ein initiales Segment 60 des Motor-Ausgangsdrehzahls-Merkmals angezeigt. Der Variatormotor 42 kann während dieses initialen Bodengeschwindigkeitsbereichs (GSMIN bis GS1) zu einem im Wesentlichen konstanten Leistungsausgang beitragen. In anderen Ausführungsformen kann ein unterschiedliches Steuerschema implementiert werden, in dem der Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12 (2) derart verwendet wird, dass die Ausgangsdrehzahl des Variatormotors 42 über einen größeren oder kleineren Abschnitt des Arbeits-Bodengeschwindigkeitsbereichs des Arbeitsfahrzeugs hinweg moduliert werden kann.
  • Indem die Motor-Ausgangsdrehzahl über die Mehrzahl und vielleicht auch im Wesentlichen über die Gesamtheit des Bodengeschwindigkeitsbereichs des Arbeitsfahrzeugs bei einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit gehalten wird, kann die Effizienz des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 verbessert werden, während die Komplexität des Steuerschemas reduziert wird. In anderen Ausführungsformen kann die Motorgeschwindigkeit nicht über den Bodengeschwindigkeitsbereich des Arbeitsfahrzeugs im Wesentlichen konstant gehalten werden. In beiden Fälle muss der Variatormotor 42 lediglich einen relativ geringen Leistungsanteil beitragen, der angemessen ist, um die gestuften Übersetzungsbereiche des Getriebes 48 in einen im Wesentlichen linearen, stufenlosen Leistungsausgang über den größten Teil des Bodengeschwindigkeitsbereichs des Arbeitsfahrzeugs hinweg zu verwandeln. Die Betriebsanforderungen (z. B. Leistungsbedarf) an den Variatormotor 42 werden somit minimiert, wodurch Größe, Gewicht und Ineffizienz-Beiträge des Variatormotors reduziert werden können. So kann die Größe des Variatormotors, selbst wenn er die Form eines hydrostatischen Antriebsmotors annimmt, im Vergleich zu einem relativ großen hydrostatischen Antriebsmotor von dem Typ minimiert werden, wie er herkömmlich in Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebssträngen verwendet wird. Die Effizienz des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 wird dadurch verbessert, während Kosten, Größe und Komplexität des Antriebsstrangs 12 verringert werden. Ungeachtet des vorangehenden Beispiels kann die Ausgangsdrehzahl des Variatormotors 42 in weiteren Ausführungsformen des Fahrzeugs-Antriebsstrangs 12 auf unterschiedliche Arten gesteuert werden. Beispielsweise kann in einer alternativen Ausführungsform die Ausgangsdrehzahl des Variatormotors 42 derart gesteuert werden, dass der Bodenrad-Leistungsausgang des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 lediglich über einen Abschnitt des Bodengeschwindigkeitsbereichs des Arbeitsfahrzeugs linearisiert wird.
  • So wurde eine beispielhafte Ausführungsform eines Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs mit hohem Wirkungsgrad beschrieben, welcher für den Einbau in Arbeitsfahrzeug geeignet ist, die mit wellengetrieben Werkzeugen ausgestattet sind, etwa Baumwoll- und Zuckerrohrernter. Der oben beschriebene Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang wird lediglich als den Schutzbereich nicht einschränkendes Beispiel aufgeführt. An dem Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung, wie er in den angehängten Ansprüchen dargelegt ist, zu verlassen. So ist beispielsweise in der in 2 gezeigten Ausführungsform des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 das Variatorgetriebe 38 dem Mehrstufengetriebe 48 mechanisch vorgelagert positioniert; dies muss jedoch nicht in allen Ausführungsformen der Fall sein. Stattdessen kann in weiteren Ausführungsformen das Variatorgetriebe dem Mehrstufengetriebe 48 mechanisch nachgelagert positioniert sein. In diesem kann der primäre Getriebe-Ausgang (und nicht die Ausgangswelle des Mehrstufengetriebes) als finaler Bodenrad-Ausgang des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs dienen. Nun wird ein Beispiel einer derartigen alternativen Implementierung des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs im Zusammenhang mit 4 umfangreicher beschrieben.
  • 4 ist eine schematische Darstellung eines Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12`, wie in Übereinstimmung mit einer weiteren Beispiel-Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Der Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12` ähnelt dem Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12, der in 2 dargestellt ist; so werden gleiche Referenzzahlen verwendet, um gleiche Strukturmerkmale oder Geräte zu bezeichnen, es wird jedoch ein Primsymbol (`) hinzugefügt, um anzuzeigen, dass derartige Merkmale oder Geräte in gewissem Umfang variieren können. Wie bisher der Fall, beinhaltet der Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12` eine Variator-Anordnung 36`, welche ein Variatorgetriebe 38`, einen Variatormotor 42` und eine rotierende mechanische Verbindung 44` beinhaltet, die das Variatorgetriebe 38` mit der Zapfwelle des Variatormotors 42` verbindet. Eine Hilfs-Zapfwelle 40` ragt aus dem Variator-Getriebe 38` und dient als ein erster mechanischer Ausgang des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12` für das Antreiben der wellenbetriebenen Werkzeuge. Wiederum ist das Variatorgetriebe 38` mechanisch in Reihe mit einem Motor 32` und einem Mehrstufengetriebe 48` gekoppelt. In diesem bestimmten Beispiel ist das Variatorgetriebe 38` jedoch dem Mehrstufengetriebe 48` mechanisch nachgelagert angeordnet. Genauer gesagt ist das Variatorgetriebe 38` mit dem Mehrstufengetriebe 48` über eine rotierende mechanische Verbindung mechanisch verbunden, die eine Ausgangswelle des Getriebes 48`, eine Eingangswelle des Variator-Getriebes 38` und/oder eine beliebige Anzahl von Zwischen-Komponenten oder Verbindungen darstellen kann. Zusätzlich dient die Ausgangswelle des Variator-Getriebes 38` (und nicht die Ausgangswelle des Getriebes 48) nun als finaler Primärgetriebeausgang des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12`. Ungeachtet dieser Unterschiede kann die Ausgangsdrehzahl des Variatormotors 42` (z. B. durch die Ausgabe geeigneter Befehle an die Steuereinrichtung 52`), falls erwünscht, auf die essentiell gleiche Weise gesteuert werden, wie sie oben im Zusammenhang mit 3 beschrieben. Insbesondere kann die Ausgangsdrehzahl des Variatormotors 42` derart gesteuert werden, dass die unabhängigen, gestuften Übersetzungsbereichs-Einstellungen des Mehrstufengetriebes 48` in einen stufenlosen, unendlich variablen Leistungsausgang (wie am Primär-Getriebe-Ausgang 46` angelegt) für das Antreiben der Bodenräder des Arbeitsfahrzeugs verwandelt werden.
  • Eine Vielzahl von Beispiel-Ausführungsformen eines Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs mit hoher Wirksamkeit wurden dargelegt, die eine unabhängige Bodengeschwindigkeitsselektion für ein Arbeitsfahrzeug (z. B. über einen stufenlos wählbaren Bodengeschwindigkeitsbereich hinweg) relativ zu der Geschwindigkeit eines oder mehrerer wellengetriebener Werkzeuge ermöglichen, die von einem Arbeitsfahrzeug mitgeführt werden. In jeder der oben beschriebenen Beispiel-Ausführungsformen verwendete der Fahrzeug-Antriebsstrang ein Variator-Getriebe, um den Leistungsausgang eines Variatormotors mechanisch mit einem Teil-Leistungsausgang eines Primär-Motors zu summieren und dann diese Leistungssumme an eine Ausgangswelle des Getriebes zu leiten. Wie bereits betont, kann das Variator-Getriebe verschiedene unterschiedliche Formen und eine große Bandbreite von Getriebekombinationen beinhalten, welche für die Durchführung derartiger Funktionen geeignet sind. Durch die Verwendung eines Variatorgetriebes mit „Inline“-Planetengetriebe-System können jedoch bestimmte Vorteile erreicht werden; genauer gesagt ein Planetengetriebe-System, welches um eine Achse rotieren kann, die im Wesentlichen koaxial oder inline mit der primären Leistungspfad-Achse verläuft, um welche die Variator-Ausgangswelle und die Hilfs-Zapfwelle rotieren. In einer Ausführungsform enthält das das Variator-Getriebe eine Inline-Doppel-Planetengetriebe-System-Architektur; das heißt, ein Getriebe mit zwei Planetengetriebe-Systemen, die um eine gemeinsame Achse rotieren, im Wesentlichen koaxial oder inline mit der primären Leistungspfad-Achse verläuft, um die die Zapfwelle und die Variator-Ausgangswelle rotieren. Ein Beispiel für ein derartiges Inline-Doppel-Planenten-Variatorgetriebe wird nun im Zusammenhang mit den 5 und 6 genauer beschrieben.
  • Die 5 und 6 sind jeweils isometrische Querschnitts-Ansichten eines Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebes 62, wie es in Übereinstimmung mit einer weiteren beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt sind. Das Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebe 62 ist geeignet für eine Verwendung als Variator-Getriebe 38 des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12, wie oben im Zusammenhang mit 2 beschrieben, und wird daher im Folgenden mit gelegentlichen Bezügen auf den Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12 beschrieben. Ungeachtet dessen ist anzuerkennen, dass die folgende Beschreibung lediglich als den Schutzbereich nicht einschränkendes Beispiel anzusehen ist und dass das Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebe 62 auch in anderen Arten von Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebssträngen verwendet werden kann. Mit gemeinsamem Bezug auf die 6 und 7 beinhaltet das Inline-Doppelplaneten-Variator-Getriebe 62 ein Getriebegehäuse 66, welches einen Innenraum oder inneren Hohlraum 68 (6), eine erste Seite 70 und eine zweite, gegenüberliegende Seite 72 aufweist. Auf der zweiten Seite 72 des Getriebegehäuses 66 ist eine Öffnung vorgesehen, die einen physischen Zugang zu dem Getriebegehäuse-Innenraum 68 bietet, bevor das Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebe 62 in einem Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang angebracht wird. Ein seitlicher Flansch 74 erstreckt sich um die zweite Seite des Getriebegehäuses 66 und ermöglicht so ein Anbringen des Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebes 62 mit Bolzen oder anderweitig an einer anderen Struktur, etwa an dem Gehäuse eines Mehrstufengetriebes. In dem dargestellten Beispiel hat das Getriebegehäuse 66 eine generell zylindrische, trommelartige Geometrie und kann als Einzelteil hergestellt (z. B. gegossen und gefräst) werden. In weiteren Ausführungsformen kann das Getriebegehäuse 66 einen anderen Formfaktor haben und/oder kann aus mehreren Komponenten hergestellt werden, die miteinander auf eine beliebige Weise verbunden sind, welche geeignet ist, die verschiedenen Komponenten des Variatorgetriebes 62 zu unterstützen.
  • Eine Variator-Eingangswelle 76 erstreckt sich in das Getriebegehäuse 66 durch eine Öffnung 78, welche auf der ersten Seite 70 desselben vorgesehen ist. Ein erster Endabschnitt der Variator-Eingangswelle 76 ist von außerhalb des Getriebegehäuses 66 erreichbar und kann mechanisch (entweder direkt oder über eine beliebige Anzahl von Zwischen-Komponenten) mit dem Ausgang eines Primers verbunden sein. Beispielsweise kann im Falle des zuvor beschriebenen Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12 (2) der erste Endabschnitt der Variator-Eingangswelle 76 mit der Ausgangswelle des Motors 32 in einer drehfesten Weise gekoppelt sein. Wie gut erkennbar in 5 gezeigt, kann der erste Endabschnitt der Variatorwelle 76 eine keilverzahnte Außenfläche aufweisen, um eine derartige drehfesten Kupplung zu ermöglichen.
  • Wie gut erkennbar in 6 gezeigt, ist ein zweiter, gegenüberliegender Endabschnitt der Variator-Eingangswelle 76 über eine keilverzahnte Verbindung 82 fest an eine Hilfs-Zapfwelle 80 gekoppelt, die in dem Getriebegehäuse 66 enthalten ist. Als Ergebnis dieser Kupplung rotieren die Variator-Eingangswelle 76 und die Hilfs-Zapfwelle 80 gemeinsam um eine gemeinsame Achse, die durch die gestrichelte Linie 84 (6) dargestellt ist und im Folgenden als „primäre Leistungspfad-Achse 84“ bezeichnet wird. Gemeinsam bilden die Variator-Eingangswelle 76 und die Hilfs-Zapfwelle 80 einen mechanischen Pfad für das Übertragen einer Drehbewegung über das Variatorgetriebe 62 von der primären Antriebsmaschine des Antriebsstrangs (z. B. Motor 32, der in 2 abgebildet ist, oder Motor 32`, der in 4 abgebildet ist) an die wellengetriebenen Werkzeuge, die das Arbeitsfahrzeug mitführt. Man wird jedoch feststellen, dass ein bestimmter Teil der Drehleistung, die entlang dieses mechanischen Pfads übertragen wird, während des Betriebes des Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebes 62 von der Variator-Eingangswelle 76 stammt, wie unten noch genauer beschrieben wird. Um die Rotation der Variator-Eingangswelle 76 und der Hilfs-Zapfwelle 80 um die primäre Leistungspfad-Achse 84 zu ermöglichen, kann eine beliebige Anzahl an Lagern und anderen Tragelementen in dem Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebe 62 vorgesehen sein. Beispielsweise können, wie in 6 gezeigt, ein oder mehrere Kugellager 86 um die Variator-Eingangswelle 76 und innerhalb einer zylindrischen Ausdehnung oder eines Vorsprungs des Getriebegehäuses 66 angeordnet sein, durch das die Variator-Eingangswelle 76 sich erstreckt.
  • Weiter ist ein trommelförmiges drehbares Teil oder Element 88 (im Folgenden als „drehbare Trommel 88“ bezeichnet) für eine Rotation um die primäre Leistungsbahn-Achse 84 in dem Getriebegehäuse 66 angeordnet. Die drehbare Trommel 88 beinhaltet einen röhrenförmigen Vorsprung oder Fortsatz 92, durch den sich eine zentrale Öffnung oder ein Längskanal 90 erstreckt. Die Variator-Eingangswelle 76 erstreckt sich durch den Längskanal 90 der drehbaren Trommel 88, welcher sich um die Variator-Eingangswelle 76 herum erstreckt oder diese ummantelt. Die drehbare Trommel 88 ist relativ zu der Variator-Eingangswelle 76 um die primäre Leistungspfad-Achse 84 drehbar. Eine Anzahl von Kugellagern 92 sind m den röhrenförmigen Fortsatz 92 geführt oder angeordnet u, um eine Rotation der drehbaren Trommel 88 um die primäre Leistungspfad-Achse 84 zu ermöglichen. Weiter ist eine gezahnte Umfangsfläche 96 um einen Außenumfang der drehbaren Trommel 88 angeordnet. Wie in einem unteren Bereich von 6 erkennbar, bildet die gezahnte Umfangsfläche 96 ein äußeres Zahnrad, etwa ein Stirnrad, welches in ein Antriebszahnrad 98 greift, das ebenso in dem Getriebegehäuse 66 enthalten ist. Das Antriebszahnrad 98 wiederum ist an einer Variatormotor I/O-Welle 100 in drehfester Weise angebracht. Die Variatormotor I/O-Welle 100 erstreckt sich von einem Variatormotor 102 her, welcher an der ersten Seite 68 des Getriebegehäuses 66 freischwingend angebracht ist. Die Variatormotor I/O-Welle 100 erstreckt sich durch eine Öffnung 104 in eine Wand des Variator-Getriebegehäuses 66 und in den inneren Hohlraum 68 hinein, in dem das unten beschriebene Doppel-Planetengetriebe-System 108 angeordnet ist. Die Variatormotor I/O-Welle ist drehbar um eine zweite Rotations-Achse 106, welche parallel und versetzt zu der primären Leistungspfad-Achse 84 verläuft, um die die Variator-Eingangswelle 76 und die Hilfs-Zapfwelle 80 rotieren.
  • Wie oben angedeutet ist weiter ein Doppel-Planetengetriebe-System 108 in dem inneren Hohlraum 68 des Getriebegehäuses 66 enthalten. Das Doppel-Planetengetriebe-System 108 beinhaltet teilweise ein erstes Hohlrad 110, einen ersten Satz von Planetenrädern 112, und ein erstes Sonnenrad 114. In diesem Beispiel ist das erste Hohlrad 110 entlang einer inneren Umfangsfläche oder eines Innenumfangs des zylindrischen Abschnitts der drehbaren Trommel 88 ausgebildet. Das erste Hohlrad 110 greift in den ersten Satz von Planetenrädern 112, welcher wiederum in das erste Sonnenrad 114 greift. Der erste Satz von Planetenrädern 112 ist winkelförmig um das erste Sonnenrad 114 beabstandet und wird von einem Träger 116 gehalten. Zusätzlich ist das erste Sonnenrad 114 an der Variator-Getriebe-Eingangswelle 76 in drehfester Beziehung angebracht, beispielsweise unter Verwendung einer keilverzahnten Verbindungsfläche. Gemeinsam bilden das erste Hohlrad 110, der erste Satz von Planetenrädern 112 und das erste Sonnenrad 114 ein erstes Planetengetriebe-System-Untersystem 110, 112, 114 des Doppel-Planetengetriebe-Systems 108.
  • Zusätzlich zu dem ersten Planetengetriebe-Untersystem 110, 112, 114, beinhaltet das Doppel-Planetengetriebe-System 108 weiter ein zweites Planetengetriebe-Untersystem 118, 120, 122. Unter weiterem Bezug auf 6 beinhaltet das zweite Planetengetriebe-Untersystem 118, 120, 122 ein zweites Hohlrad 118, einen zweiten Satz von Planetenrädern 120, und ein zweites Sonnenrad 122. Wiederum greift das zweite Hohlrad 118 in den zweiten Satz von Planetenrädern, die wiederum in das Sonnenrad 122 greifen. Jedoch ist in dem Fall des zweiten Planetengetriebe-Untersystems 118, 120, 122 das zweite Hohlrad 118 an dem Getriebegehäuse 66 auf mechanisch verankerte Weise befestigt. Infolgedessen ist das zweite Hohlrad 118 eine statische Komponente, welche nicht gemeinsam mit den anderen Komponenten des Doppel-Planetengetriebe-Systems 108 rotiert. In weiteren Ausführungsformen kann die Rotation des zweiten Hohlrads 118 kann mittels einer geeigneten Bremse oder Kupplungspaket-Anordnung selektiv beschränkt oder reguliert werden.
  • Der zweite Satz von Planetenrädern 120 wird von demselben Träger 116 gehalten, der auch den ersten Satz von Planetenrädern 112 hält. Der Träger 116 wird daher im Folgenden als „gemeinsamer Träger 116“ bezeichnet. Neben dem Tragen der beiden Sätze von Planetenrädern 112, 120 ist der gemeinsame Träger 116 auch teilweise mit der größeren drehbaren Trommel 88 ineinander geschachtelt. Der gemeinsame Träger 116 wiederum beinhaltet einen zentralen Hohlraum 124, in welchem das erste und das zweite Sonnenrad 114, 122 ineinander geschachtelt angeordnet sind. Indem die Sonnenräder 114, 122 derartig in dem gemeinsamen Träger 116 ineinander geschachtelt sind, können das Gewicht und die Umhüllung des Doppel-Planetengetriebe-System-Systems 108 (insbesondere die Axialdimension des Getriebe-Systems 108) vorteilhaft verringert werden. Der zweite Satz von Planetenrädern 120 ist winkelförmig um die primäre Leistungspfad-Achse 84 beabstandet und greift in das zweite Hohlrad 118. Das zweite Sonnenrad 118 umfasst die Variator-Eingangswelle 76 und ist zu dieser um die primäre Leistungspfad-Achse 84 drehbar. Das zweite Sonnenrad 122 greift weiter in den zweiten Satz von Planetenrädern 120 und dient als mechanischer Ausgang des Doppel-Planetengetriebe-Systems 108.
  • Weiter dient ein röhrenförmiges Adapterstück 126 als primärer Getriebeausgang des Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebes 62. Das röhrenförmige Adapterstück 126 ragt aus dem Getriebegehäuse 66 in eine der Variator-Eingangswelle 76 entgegengesetzte Richtung und ist auf drehfeste Weise mechanisch an das zweite Sonnenrad 122 gekoppelt. Falls gewünscht können das zweite Sonnenrad 122 und das röhrenförmige Adapterstück 126 integriert als ein einziges Stück ausgebildet sein, wie in 6 angedeutet; dies muss jedoch nicht in allen Ausführungsformen der Fall sein. Wenn das Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebe 62 in einem Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang installiert wird, ist das röhrenförmige Adapterstück 126 weiter mechanisch (z. B., über eine keilverzahnte Verbindung) mit einer anderen rotierenden Komponente oder Welle (nicht in 6) verbunden. Die Rotationswelle, mit der das röhrenförmige Adapterstück 126 verbunden ist, kann als finaler Bodenrad-Ausgang des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs dienen oder sie kann stattdessen einen Leistungseingang für eine andere Komponente darstellen, die in dem Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang enthalten ist, etwa das Mehrstufengetriebe 48 des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs 12, welches in 2 dargestellt ist.
  • Aufgrund der oben beschreiben Getriebe-Anordnung ist die Variator-Eingangswelle 76 mechanisch 108 über das erste Sonnenrad 114 an das Doppel-Planetengetriebe-System 108 gekoppelt. Das erste Sonnenrad 114 dient so als ein erster mechanischer Eingang des Doppel-Planetengetriebe-Systems 108 und, allgemeiner, des Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebes 62. Das erste Hohlrad 110 dient weiter als ein zweiter mechanischer Eingang (und mechanischer Ausgang) des Doppel-Planetengetriebe-Systems 108; wie bereits angemerkt ist die I/O-Welle 100 des Variatormotors 102 über das erste Hohlrad 110 mechanisch mit dem Doppel-Planetengetriebe-System 108 und daher auch mit der drehbaren Trommel 88 verbunden. Wenn der Variatormotor 102 vorwärts betrieben wird, wird die Rotation des Doppel-Planetengetriebe-Systems 108 sowohl von dem Variatormotor 102 (wiederum mittels des ersten Hohlrads 110) als auch von der primären Antriebsmaschine (über die Variator-Eingangswelle 76 und des ersten Sonnenrads 114) angetrieben. Wenn das erste Hohlrad 110 und das erste Sonnenrad 114 um die primären Leistungspfad-Achse 84 rotieren, dann tun dies auch der erste Satz von Planetenrädern 112 und der gemeinsame Träger 116. Die Rotation des gemeinsamen Trägers 116 treibt die Rotation des zweiten Satz von Planetenrädern 120 an, welche sich innen an dem festen zweiten Hohlrad 118 entlang bewegen und die Drehbewegung auf das zweite Sonnenrad 122 übertragen.
  • Das zweite Sonnenrad 122 dient als der primäre mechanische Ausgang des Doppel-Planetengetriebe-Systems 108, welches, wie vorab beschrieben, über das röhrenförmige Adapterstück 126 einen Leistungsausgang für die Arbeitsfahrzeug-Bodenräder liefert. So summiert das Doppel-Planetengetriebe-System 108 den an dem ersten Hohlrad 110 erhaltenen Leistungseingang (POVM) mit dem an dem ersten Sonnenrad 114 erhaltenen Leistungseingang (PO%PM) und überträgt diese Leistungssumme über das zweite Sonnenrad 122 auf die Arbeitsfahrzeug-Bodenräder. Ein erster, relativ hoher Übersetzungsbereich (GR1) ist vorteilhafterweise zwischen dem mechanischen Eingang vorgesehen, in den der Variatormotor 102 liefert, (in dem dargestellten Beispiel das erste Hohlrad 110) und dem mechanischen Ausgang des Doppel-Planetengetriebe-Systems 108 (das zweite Sonnenrad 122), und ein zweiter, relativ hoher Übersetzungsbereich (GR2) kann zwischen dem mechanischen Eingang, in den der Variatormotor 102 liefert, (in dem dargestellten Beispiel das erste Sonnenrad 114) und dem zweiten Sonnenrad 122, wobei der erste Übersetzungsbereich größer ist als der erste Übersetzungsbereich (GR1 > GR2). Wenn der Variatormotor 102 rückwärtsläuft, wird die überschüssige Leistung, die von der Antriebsmaschine (z. B. der in 2 gezeigte Motor 32) über die Variator-Eingangswelle 76 (PO%PM) geliefert wird, über das Doppel-Planetengetriebe-System 108 an den Variatormotor 102 zurück geliefert. Genauer gesagt wird die überschüssige Leistung, die über die Variator-Eingangswelle 76 geliefert wird, über den ersten Satz von Planetenrädern 112 an das erste Hohlrad 110 (und allgemeiner die drehbare Trommel 88) übertragen. Die Rotation der drehbaren Trommel 88 treibt dann über das Antriebszahnrad 98 die Rotation der Variatormotor-Zapfwelle 100 an. Die an den Variatormotor 102 übertragene Bewegung wird dann zeitweise in gespeicherte Energie umgewandelt, die später genutzt werden kann, wenn der Motor 102 wieder vorwärts betrieben wird. Das Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebe 62 ermöglicht unter bestimmten Betriebsbedingungen einen derartigen Rückwärts-Betrieb des Variatormotors 102 und damit eine regenerative Funktion des Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs. Beispielsweise kann das Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebe 62 einen Rückwärts-Betrieb des Variatormotors 102 in einem initialen Geschwindigkeitsbereich der selektierten Übersetzungsbereichs-Einstellungen eines Mehrstufengetriebes ermöglichen, etwa das Mehrstufengetriebe 48, das in dem Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang 12 enthalten ist, der in 2 dargestellt ist. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, dass der Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang einen stufenlosen oder unendlich variablen Leistungsausgang an die Bodenräder liefert, obgleich in dem Antriebsstrang ein gestuftes Mehrstufengetriebe enthalten ist. Als ein weiterer Vorteil bietet das Inline-Doppelplaneten-Variatorgetriebe 62 ein strukturell robustes Design, das eine gleichmäßige Zahnbelastung und fördert und hilft, außeraxiale Störkräfte während des Antriebsstrangbetriebs zu minimieren.
  • Es wurden mehrere beispielhafte Ausführungsformen eines Doppelausgangs-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs mit hoher Wirksamkeit dargelegt, welche für Baumwollernter, Zuckerrohrernter und andere Arbeitsfahrzeuge geeignet sind, die mit wellengetrieben Werkzeugen ausgestattet sind. In den oben beschriebenen Ausführungsformen des Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrangs wird eine Antriebsmaschine (z. B. ein Motor) verwendet, um die Rotation einer Hilfs-Zapfwelle und der wellengetriebenen Werkzeuge zu erzeugen, während weiter ein Basis-Leistungsausgang für das Arbeitsfahrzeug-Bodenräder über einen Bodenrad-Ausgang vorgesehen ist. Eine Variator-Anordnung, welche einen Variatormotor und ein Variatorgetriebe beinhaltet, trägt einen gesteuerten Leistungsausgang an den Bodenrad-Ausgang des Arbeitsfahrzeugs über mindestens einen Abschnitt des Bodengeschwindigkeitsbereichs des Arbeitsfahrzeugs bei. Eine derartige Anordnung ermöglicht vorteilhafterweise das Minimieren der Größen- und Leistungsanforderungen des Variatormotors, um die Gesamteffizienz des Arbeitsfahrzeugs zu minimieren. Zusätzlich kann in bestimmten Ausführungsformen, in denen der Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang ein Mehrstufengetriebe beinhaltet, der Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang derart konfiguriert sein, dass er mindestens teilweise die gestufte Natur der Übersetzungsbereichs-Einstellungen des Getriebes ausgleicht und so einen stufenlosen Leistungsausgang für das Antreiben der Bodenräder über mindestens eine Mehrzahl und vielleicht auch im Wesentlichen den gesamten Bodengeschwindigkeitsbereich des Arbeitsfahrzeugs ermöglicht. Offenbart wurden ebenso Ausführungsformen eines Inline(z. B. Doppel-)-Planeten-Variatorgetriebes, welche vorteilhafterweise in dem Doppelausgang-Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang verwendet werden.
  • Während in der vorangehenden detaillierten Beschreibung mindestens eine beispielhafte Ausführungsform dargelegt wurde, ist anzuerkennen, dass eine große Anzahl von Variationen existieren. Weiter ist auch anzuerkennen, dass die beispielhafte Ausführungsform oder beispielhaften Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der Erfindung in keiner Weise beschränken sollen. Vielmehr wird die vorangehende detaillierte Beschreibung dem Fachmann einen willkommenen Plan für die Umsetzung einer Beispielausführung der Erfindung liefern. Dabei versteht sich, dass die Funktion und Anordnung der in einer beispielhafte Ausführungsform beschriebenen Elemente auf verschiedene Weisen verändert werden können, ohne vom Geltungsbereich der Erfindung abzuweichen, wie dieser in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.

Claims (20)

  1. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang, der Folgendes umfasst: einen Motor; eine Hilfs(PTO)-Zapfwelle, die an den Motor gekoppelt und drehbar um eine primäre Leistungspfad-Achse ist, wenn sie von dem Motor angetrieben wird; und eine Variator-Anordnung, welche Folgendes umfasst: einen Variatormotor; und ein Variator-Getriebe, welches ein Planetengetriebe-System enthält, das an den Variatormotor und die Hilfs-Zapfwelle gekoppelt ist, wobei das Planetengetriebe-System um eine Planetenachse drehbar ist, welche koaxial mit der primären Leistungspfad-Achse verläuft.
  2. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der Variatormotor eine Ausgangswelle aufweist, die um einen Achse drehbar ist, die im Wesentlichen parallel und versetzt zu den Planeten- und primären Leistungsbahn-Achsen verläuft.
  3. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei das Planetengetriebe-System ein Doppel-Planetengetriebe-System umfasst.
  4. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 1, welcher weiter eine Variator-Eingangswelle umfasst, über die der Motor mechanisch an das Planetengetriebe-System gekoppelt ist.
  5. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 4, wobei die Hilfs-Zapfwelle an die Variator-Eingangswelle in einer drehfesten Beziehung gekoppelt ist.
  6. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 4, wobei das Planetengetriebe-System ein erstes Sonnenrad umfasst, das drehfest mit der Variator-Eingangswelle verbunden ist.
  7. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 6, wobei das Planetengetriebe-System weiter ein zweites Sonnenrad umfasst, welches an das erste Sonnenrad angrenzt und einen mechanischen Ausgang des Variatorgetriebes darstellt.
  8. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 7, welcher weiter einen Träger umfasst, in dem das erste und das zweite Sonnenrads mindestens teilweise ineinander geschachtelt sind.
  9. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 6, wobei das Planetengetriebe-System weiter ein erstes Hohlrad umfasst, über das der Variatormotor mechanisch an das Planetengetriebe-System gekoppelt ist.
  10. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 9, wobei das Planetengetriebe-System weiter Folgendes umfasst: ein Variatorgetriebegehäuse; und ein zweites Hohlrad, welches fest an das Variatorgetriebegehäuse gekoppelt ist.
  11. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 1, welcher weiter einen primären Getriebeausgang umfasst, an dem das Planetengetriebe-System einen Leistungsausgang des Variatormotors summiert mit mindestens einem Teil eines Leistungsausgangs des Motors anlegt.
  12. Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang nach Anspruch 1, wobei der Arbeitsfahrzeugs-Antriebsstrang derart konfiguriert ist, dass er an Bord eines Arbeitsfahrzeugs mit einem Arbeits-Bodengeschwindigkeitsbereich angebracht wird, und wobei das Arbeitsfahrzeug weiter Folgendes umfasst: ein Getriebe, welches eine Vielzahl gestufter Übersetzungsbereichs-Einstellungen aufweist; und eine Steuereinrichtung, welche operativ mit dem Motor, dem Getriebe und dem Variatormotor gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung derart konfiguriert ist, dass sie den Variatormotor derart steuert, dass dieser die gestuften Übersetzungsbereichs-Einstellungen des Getriebes mindestens teilweise linearisiert.
  13. Variator-Anordnung, welche Folgendes umfasst: einen Variatormotor; und ein Variatorgetriebe, welches Folgendes umfasst: ein Getriebegehäuse, an dem der Variatormotor angebracht ist; eine Variator-Eingangswelle, die sich in das Getriebegehäuse erstreckt und zu diesem um eine primären Leistungspfad-Achse drehbar ist; und ein Planetengetriebe-System, welches in dem Getriebegehäuse angeordnet und mit dem Variatormotor und der Variator-Eingangswelle gekoppelt und drehbar um eine Planeten-Achse ist, die im Wesentlichen koaxial zu der primären Leistungspfad-Achse verläuft.
  14. Variator-Anordnung nach Anspruch 13, wobei der Variatormotor eine Variatormotor-Eingangs/Ausgangs(I/O)-Welle umfasst, welche um eine Achse drehbar ist, die im Wesentlichen parallel und versetzt zu den Achsen des Planetengetriebe-Systems und der primären Leistungsbahn verläuft.
  15. Variator-Anordnung nach Anspruch 13, wobei das Planetengetriebe-System Folgendes umfasst: ein erstes Sonnenrad, über welches die Variator-Eingangswelle mechanisch an das Planetengetriebe-System gekoppelt ist; und ein erstes Hohlrad, über welches der Variatormotor mechanisch an das Planetengetriebe-System gekoppelt ist.
  16. Variator-Anordnung nach Anspruch 15, wobei das Planetengetriebe-System weiter ein zweites Sonnenrad umfasst, welches einen mechanischen Ausgang des Planetengetriebe-Systems darstellt:
  17. Variator-Anordnung nach Anspruch 16, wobei das Planetengetriebe-System weiter ein zweites Hohlrad umfasst, welches fest an das Getriebegehäuse gekoppelt ist.
  18. Variatorgetriebe, welches Folgendes umfasst: ein Getriebegehäuse; eine Variator-Eingangswelle, welche sich in das Getriebegehäuse erstreckt und zu diesem um eine primäre Leistungspfad-Achse drehbar ist; und ein Planetengetriebe-System, welches in dem Getriebegehäuse angeordnet ist, wobei das Planetengetriebe-System Folgendes umfasst: ein erstes Sonnenrad, über welches die Variator-Eingangswelle mechanisch mit dem Planetengetriebe-System gekoppelt ist; und ein zweites Sonnenrad, welches an das erste Sonnenrad angrenzt und einen mechanischen Ausgang des Planetengetriebe-Systems darstellt.
  19. Variatorgetriebe nach Anspruch18, wobei das erste Sonnenrad und das zweite Sonnenrad um eine Planetenachse drehbar sind, welche im Wesentlichen koaxial mit der primären Leistungspfad-Achse verläuft.
  20. Variatorgetriebe nach Anspruch 18, welches weiter Folgendes umfasst: einen ersten Satz von Planetenrädern, welche in das erste Sonnenrad greifen; einen zweiten Satz von Planetenrädern, welche in das zweite Sonnenrad greifen; und einen gemeinsamen Träger, der den ersten Satz von Planetenrädern, den zweiten Satz von Planetenrädern stützt und einen Hohlraum aufweist, in dem das erste und das zweite Sonnenrad mindestens teilweise ineinander geschachtelt sind.
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