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QUERVERWEIS (E) AUF VERWANDTE ANWENDUNGEN
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ANGABE ÜBER STAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG UND ENTWICKLUNG
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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Diese Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Arbeitsfahrzeuge und genauer auf Zapfwellen-Anordnungen für Arbeitsfahrzeuge.
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HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
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Arbeitsfahrzeuge (und andere Fahrzeuge) können Energiequellen an Bord haben, um während des Fahrzeugbetriebs Bewegungs- und andere Leistung bereitzustellen. Beispielsweise können Arbeitsfahrzeuge, etwa Traktoren, Verbrennungsmotoren beinhalten, die chemische Leistung in mechanische Leistung umwandeln, um die Ausführung nützlicher Tätigkeiten zu ermöglichen. Bestimmte Fahrzeuge können, zusätzlich zu ihrer Hauptfunktionalität (z. B. Fahr- und Zugfunktionalität) in der Lage sein, Sekundärfunktionalität auszuführen, einschließlich solcher, die unter Verwendung anbringbarer Werkzeuge ausgeführt werden. Beispielsweise können Traktoren mit verschiedenen Werkzeugen (z. B. Lader, Sämaschinen und ähnliche) ausgestattet sein, die auf verschiedene Arten an den Fahrzeugen angebracht werden können (z. B. durch Frontlader, Einpunktaufhängungen und ähnliches). Solche Werkzeuge können derart konfiguriert sein, dass sie von dem zugehörigen Fahrzeug über eine Zapfwellen-Anordnung Leistung beziehen, um nützliche Tätigkeiten auszuführen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Die Offenbarung sieht Zapfwellen-Anordnungen für Arbeitsfahrzeuge vor.
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In einem Aspekt sieht die Offenbarung eine Zapfwellen(PTO)-Getriebeeinheit für die Übertragung von Leistung zwischen einer Eingangswelle, welche an ein Arbeitsfahrzeug gekoppelt ist, und einer Ausgangswelle vor, die an ein Werkzeug gekoppelt ist. Die PTO-Getriebeeinheit beinhaltet ein Gehäuse, welches mindestens eine erste Kammer und eine zweite Kammer definiert, die derart konfiguriert sind, dass sie an eine Flüssigkeitsquelle gekoppelt werden können, die die erste Kammer und die zweite Kammer selektiv mit Druck versorgt. Die Einheit beinhaltet weiter ein Getriebe, das in dem Gehäuse angeordnet ist und die Eingangswelle selektiv an die Ausgangswelle koppelt sowie eine Schaltvorrichtung, welche innerhalb des Gehäuses angeordnet ist. Die Schaltvorrichtung beinhaltet eine Schaltstange, deren erstes Ende einen ersten inneren Kolben in der ersten Kammer ausformt und deren zweites Ende einen zweiten inneren Kolben in der zweiten Kammer ausformt. Die Schaltstange ist derart konfiguriert, dass sie sich zwischen einer ersten Position, einer zweiten Position und einer dritten Position bewegt basierend auf den Drücken der ersten und der zweiten Kammer. Die Schaltvorrichtung beinhaltet weiter einen ersten äußeren Kolben, der derart innerhalb der ersten Kammer angeordnet ist, dass der erste innere Kolben von dem ersten äußeren Kolben umschlossen ist, und einen zweiten äußeren Kolben, der derart innerhalb der zweiten Kammer angeordnet ist, dass der zweite innere Kolben von dem zweiten äußeren Kolben umschlossen ist; eine Schaltgabel, die an die Schaltstange gekoppelt ist und sich mit dieser bewegt; und eine Schaltmuffe, die an die Schaltstange gekoppelt ist und sich mit dieser so bewegt, dass sie in der ersten Position die Gangschaltung einrückt, sodass Leistung von der Eingangswelle an die Ausgangswelle übertragen wird mit einem ersten Übersetzungsverhältnis, und dass sie in der zweiten Position die Gangschaltung so einrückt, dass Leistung von der Eingangswelle an die Ausgangswelle übertragen wird mit einem zweiten Übersetzungsverhältnis, und dass sie in der dritten Position so in die Gangschaltung einrückt, dass ein neutraler Modus bereitgestellt wird, in dem die Ausgangswelle relativ zu der Eingangswelle frei rotieren kann.
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In einem anderen Aspekt sieht die Offenbarung eine Zapfwellen(PTO)-Anordnung für die Übertragung von Leistung zwischen einem Arbeitsfahrzeug und einem Werkzeug vor. Die Anordnung beinhaltet ein Gehäuse, welches mindestens teilweise eine erste Kammer und eine zweite Kammer definiert; eine Flüssigkeitsquelle, die derart konfiguriert ist, dass sie selektiv Flüssigkeit bereitstellt, um die erste Kammer und die zweite Kammer mit Druck zu beaufschlagen; eine Eingangswelle, die sich mindestens teilweise in das Gehäuse erstreckt und derart konfiguriert ist, dass sie von dem Arbeitsfahrzeug angetrieben wird; eine Ausgangswelle, die sich mindestens teilweise in das Gehäuse erstreckt; eine Zapfwelle, die an die Ausgangswelle gekoppelt und derart konfiguriert ist, dass sie an das Werkzeug drehgekoppelt werden kann; ein Getriebe, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und selektiv die Eingangswelle an die Ausgangswelle koppelt; eine Kupplungsvorrichtung, die an das Getriebe gekoppelt und derart konfiguriert ist, dass sie beim Einrücken Leistung von der Ausgangswelle an das Getriebe überträgt; eine Bremsvorrichtung, die an das Getriebe gekoppelt und derart konfiguriert ist, dass sie beim Einrücken die Bewegung von mindestens einem Teil des Getriebes begrenzt, und eine Schaltvorrichtung. Die Schaltvorrichtung beinhaltet eine Schaltstange, deren erstes Ende einen ersten inneren Kolben in der ersten Kammer ausformt und deren zweites Ende einen zweiten inneren Kolben in der zweiten Kammer ausformt. Die Schaltstange ist derart konfiguriert, dass sie zwischen einer ersten Position, einer zweiten Position und einer dritten Position wechselt basierend auf den Drücken der ersten und der zweiten Kammer. Die Schaltvorrichtung beinhaltet weiter einen ersten äußeren Kolben, welcher innerhalb der ersten Kammer derart angeordnet ist, dass der erste innere Kolben von dem ersten äußeren Kolben umschlossen wird und einen zweiten äußeren Kolben, welcher innerhalb der zweiten Kammer derart angeordnet ist, dass der zweite innere Kolben von dem zweiten äußeren Kolben umschlossen wird; eine Schaltgabel, welche an die Schaltstange gekoppelt ist und sich mit dieser bewegt; und eine Schaltmuffe, die an die Schaltgabel gekoppelt ist und sich mit dieser bewegt, um das Getriebe einzurücken basierend auf der ersten, zweiten und dritten Position der Schaltstange. Die Anordnung beinhaltet weiter eine Steuerung, die an die Kupplung gekoppelt ist, die Bremse und die Flüssigkeitsquelle, um selektiv in mindestens einem ersten Modus, einem zweiten Modus und einem dritten Modus betrieben zu werden. in dem ersten Modus ist die Kupplung eingerückt, die Bremse ist ausgerückt und die Schaltstange befindet sich in der ersten Position, sodass Leistung von dem Arbeitsfahrzeug an das Werkzeug mit einem ersten Übersetzungsverhältnis übertragen wird. In dem zweiten Modus ist die Kupplung eingerückt, die Bremse ist ausgerückt, und die Schaltstange befindet sich in der zweiten Position, sodass Leistung von dem Arbeitsfahrzeug an das Werkzeug in einem zweiten Übersetzungsverhältnis übertragen wird. In dem dritten Modus ist die Kupplung ausgerückt, die Bremse ist eingerückt, und die Schaltstange befindet sich in der dritten Position, sodass die Ausgangswelle frei relativ zu der Eingangswelle und der Bremse rotieren kann.
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In einem weiteren Aspekt sieht die Offenbarung ein Arbeitsfahrzeug mit einem Leistungssystem vor; ein Antriebssystem, das von dem Leistungssystem angetrieben wird, um das Arbeitsfahrzeug zu bewegen; und eine Zapfwellen(PTO)-Anordnung, die von dem Leistungssystem angetrieben wird und derart konfiguriert ist, dass sie Leistung für ein Werkzeug bereitstellt, das mit dem Arbeitsfahrzeug verbunden ist. Die Zapfwellen-Anordnung beinhaltet ein Gehäuse, welches mindestens teilweise eine erste Kammer und eine zweite Kammer definiert; eine Flüssigkeitsquelle, die derart konfiguriert ist, dass sie selektiv Flüssigkeit liefert, um die erste Kammer und die zweite Kammer mit Druck zu beaufschlagen; eine Eingangswelle, die sich mindestens teilweise in das Gehäuse erstreckt und derart konfiguriert ist, dass sie von dem Arbeitsfahrzeug angetrieben wird; eine Ausgangswelle, die sich mindestens teilweise in das Gehäuse erstreckt; eine Zapfwelle, die an die Ausgangswelle gekoppelt und derart konfiguriert ist, dass sie an das Werkzeug drehgekoppelt werden kann; ein Getriebe, das innerhalb des Gehäuses angeordnet ist und selektiv die Eingangswelle an die Ausgangswelle koppelt; eine Kupplungsvorrichtung, die an das Getriebe gekoppelt und derart konfiguriert ist, dass sie beim Einrücken Leistung von der Ausgangswelle an das Getriebe überträgt; eine Bremsvorrichtung, die an das Getriebe gekoppelt und derart konfiguriert ist, dass sie beim Einrücken die Bewegung mindestens eines Abschnitts des Getriebe begrenzt; und eine Schaltvorrichtung. Die Schaltvorrichtung beinhaltet eine Schaltstange mit einem ersten Ende, das einen ersten inneren Kolben innerhalb der ersten Kammer ausbildet und mit einem zweiten Ende, das einen zweiten inneren Kolben innerhalb der zweiten Kammer ausbildet, wobei die Schaltstange derart konfiguriert ist, dass sie sich zwischen einer ersten Position, einer zweiten Position und einer dritten Position bewegt basierend auf den Drücken der ersten und der zweiten Kammer; einen ersten äußeren Kolben, welcher innerhalb der ersten Kammer derart angeordnet ist, dass der erste innere Kolben von dem ersten äußeren Kolben umschlossen ist und einen zweiten äußeren Kolben, welcher innerhalb der zweiten Kammer derart angeordnet ist, dass der zweite innere Kolben von dem zweiten äußeren Kolben umschlossen ist; eine Schaltgabel, welche an die Schaltstange gekoppelt ist und sich mit dieser bewegt; und eine Schaltmuffe, die an die Schaltgabel gekoppelt ist und sich mit dieser bewegt, um das Getriebe selektiv einzurücken basierend auf der ersten, zweiten und dritten Position der Schaltstange. Das Arbeitsfahrzeug beinhaltet weiter eine Steuerung, welche an die Kupplung, die Bremse und die Flüssigkeitsquelle gekoppelt ist, um selektiv in mindestens einem ersten Modus, einem zweiten Modus und einem dritten Modus betrieben zu werden. In dem ersten Modus ist die Kupplung eingerückt, die Bremse ist ausgerückt und die Schaltstange befindet sich in der ersten Position, sodass Leistung von dem Arbeitsfahrzeug an das Werkzeug mit einem ersten Übersetzungsverhältnis übertragen wird. In dem zweiten Modus ist die Kupplung eingerückt, die Bremse ist ausgerückt, und die Schaltstange befindet sich in der zweiten Position, sodass Leistung von dem Arbeitsfahrzeug an das Werkzeug in einem zweiten Übersetzungsverhältnis übertragen wird. In dem dritten Modus ist die Kupplung ausgerückt, die Bremse ist eingerückt, und die Schaltstange befindet sich in der dritten Position, sodass die Ausgangswelle frei relativ zu der Eingangswelle und der Bremse rotieren kann.
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Die Details einer oder mehrerer Ausführungsformen sind in den begleitenden Zeichnungen und der untenstehenden Beschreibung dargelegt. Andere Funktionen und Vorteile werden aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen ersichtlich.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Seitenansicht eines Beispiel-Arbeitsfahrzeugs in Form eines landwirtschaftlichen Traktors mit einer Zapfwellen-Anordnung, welche in Übereinstimmung mit dieser Offenbarung verwendet werden kann;
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2 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 abgebildeten Zapfwellen-Anordnung in Übereinstimmung mit einer Beispiel-Ausführungsform;
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3 ist eine Querschnittsansicht einer Getriebeeinheit der in 1 abgebildeten Zapfwellen-Anordnung in Übereinstimmung mit einer Beispiel-Ausführungsform;
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4 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm der in 3 abgebildeten Getriebeeinheit in Übereinstimmung mit einer Beispiel-Ausführungsform;
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5 ist eine detailliertere Teil-Querschnittsansicht der in 3 abgebildeten Getriebeeinheit mit einem Schaltvorrichtung in einer ersten Position in Übereinstimmung mit einer Beispiel-Ausführungsform;
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6 ist eine detailliertere Teil-Querschnittsansicht der in 3 abgebildeten Getriebeeinheit mit der Schaltvorrichtung in einer zweiten Position in Übereinstimmung mit einer Beispiel-Ausführungsform; und
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7 ist eine detailliertere Teil-Querschnittsansicht der in 3 abgebildeten Getriebeeinheit mit der Schaltvorrichtung in einer dritten Position in Übereinstimmung mit einer Beispiel-Ausführungsform.
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Gleiche Referenzsymbole in den unterschiedlichen Zeichnungen zeigen gleiche Elemente an.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden eine oder mehrere Beispiel-Ausführungsformen der offenbarten Zapfwellen-Anordnung beschrieben, wie sie in den beigefügten Figuren der oben kurz beschriebenen Zeichnungen dargestellt sind. Unterschiedliche Modifizierungen der beispielhaften Ausführungsformen können vom Fachmann in Erwägung gezogen werden.
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Falls nicht anderweitig eingeschränkt oder verändert, geben die hierin verwendeten Listen von Elementen, die durch Verbindungswörter (z. B. „und”) getrennt und denen auch ein Teilsatz wie „einer oder mehrere von” oder „mindestens einer von” vorangeht, Konfigurationen oder Anordnungen an, welche einzelne Elemente der Liste oder eine beliebige Kombination aus diesen beinhalten können. Beispielsweise gibt „mindestens eines aus A, B, und C” oder „ein oder mehrere aus A, B und C” die Möglichkeiten nur A, nur B, nur C oder eine beliebige Kombination aus zwei oder mehreren aus A, B und C (z. B. A und B; B und C; A und C; oder A, B und C) an. Weiter können in den detaillierten Ausführungen zu der Offenbarung Richtungs- und Orientierungsangaben verwendet werden, etwa „Vorder-”, „Hinter-”, „Seiten-”, „seitlich”, „horizontal” und „vertikal”. Derartige Begriffe sind, mindestens teilweise, mit Bezug auf die Richtung definiert, in die sich das Arbeitsfahrzeug während des Betriebs bewegt. Weiter kann die untenstehende Diskussion sich auf ein zylindrisches Koordinatensystem beziehen mit „axialen”, „radialen” und „Umfangs-”Angaben relativ zu einer Längsachse.
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Aus verschiedenen Gründen kann es wünschenswert erscheinen, dass ein Arbeitsfahrzeug Leistung für eine zugeordnetes Werkzeug bereitstellt, etwa ein Werkzeug, welches von dem Arbeitsfahrzeug geschleppt oder geschoben wird. Im Allgemeinen ist eine Zapfwellen(PTO)-Anordnung für die Übertragung von Leistung von einer Eingangswelle vorgesehen, die an das Energiesystem des Arbeitsfahrzeugs gekoppelt ist, an eine Ausgangswelle, welche wiederum Leistung an das Werkzeug überträgt. Zuweilen kann ein Bediener es wünschen, ein Werkzeug direkt zu manipulieren, etwa, indem er das Werkzeug bewegt oder Teile des Werkzeugs einklappt. Eine derartige Manipulation kann die Zapfwelle und die Ausgangswelle drehen und, bei herkömmlichen Herangehensweisen, kann das an die Zapfwelle angelegte Drehmoment unbeabsichtigt auf die Eingangswelle übertragen werden auf eine Weise, die dem herkömmlichen Betrieb entgegensteht, sodass die Manipulation auf einen Widerstand stoßen und so den Bediener beunruhigen kann. Um dieses Problem anzugehen, sehen die hierin beschriebenen Beispiele, unter anderem, eine Zapfwellen-Anordnung mit einem neutralen Modus vor, in dem die Zapfwelle von der Eingangswelle sowie allen anderen Komponenten der Zapfwellen-Anordnung abgekoppelt ist, die ansonsten bei einer Manipulation der Werkzeuge einen Widerstand erzeugen könnten.
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Mit Bezug auf 1 können die offenbarten Ausführungsformen in einer Anordnung verwendet werden, in welcher Arbeitsfahrzeug 100, gezeigt als ein landwirtschaftlicher Traktor, eine zusätzliche Komponente oder ein Werkzeug 150 verwendet. Im Allgemeinen sind die hierin beschriebenen Beispiele auf jede Art von Arbeitsfahrzeug 100 und/oder Werkzeug 150 anwendbar. Beispiele für Arbeitsfahrzeuge 100 beinhalten Traktoren, LKW, Lader und ähnliche. Beispiele für Werkzeuge 150 beinhalten Mähmaschinen, Sämaschinen, Seilwinden, Pumpen, Gebläse, Ausleger und ähnliche.
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Wie gezeigt kann in Betracht kommen, dass das Arbeitsfahrzeug 100 einen Hauptrahmen oder ein Chassis 110, eine Antriebs-Anordnung 120, ein Leistungssystem 130, eine Zapfwellen(PTO)-Anordnung 140 und eine Bedienerplattform oder -kabine 160 enthält. In diesem Beispiel beinhaltet das Arbeitsfahrzeug 100 weiter eine Steuerung 170 und eine Benutzerschnittstelle 180.
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In herkömmlicher Weise ist die Kabine 160 auf dem Chassis 110 angebracht und beherbergt den Bediener, der die Bedienung des Arbeitsfahrzeugs 100 über eine Steuerung 170 und Benutzerschnittstelle 180 steuert. Das Leistungssystem 130 beinhaltet eine Leistungsquelle (z. B. einen Verbrennungsmotor, eine Brennstoffzelle, einen Elektromotor und/oder einen Hybrid-Benzin-Elektromotormotor), die für das Antreiben des Arbeitsfahrzeugs 100 über die Antriebs-Anordnung 120 sowie für Hilfsfunktionen, wie unten beschrieben, verwendet wird.
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Während des Betriebes kann der Bediener es wünschen, eine Hilfs-Leistung für das Antreiben des Werkzeugs 150 bereit zu stellen, um eine Tätigkeit auszuführen. So ist vorgesehen, dass die Zapfwellen-Anordnung 140 Leistung zwischen dem Leistungssystem 130 und dem Werkzeug 150 überträgt. In einem Beispiel beinhaltet die Zapfwellen-Anordnung 140 ein Gehäuse mit einer Übertragungseinheit, eine Eingangswelle, die sich aus dem Gehäuse erstreckt, und eine Ausgangswelle, die sich ebenfalls aus dem Gehäuse erstreckt. Die Eingangswelle ist rotierend an das Leistungssystem 130 gekoppelt und ist weiter direkt oder indirekt antriebsverbunden mit der Ausgangswelle innerhalb des Gehäuses über einen Radsatz der Getriebeeinheit, sodass die Leistung von der Eingangswelle an die Ausgangswelle übertragen werden kann. Das Werkzeug 150 ist über eine Zapfwelle antriebsverbunden mit der Ausgangswelle, um diese Leistung zu empfangen und zu nutzen. Weiter kann die Zapfwellen-Anordnung 140 eine Kupplung beinhalten, die die Antriebsverbindung zwischen der Eingangswelle und der Ausgangswelle ein- und ausrückt, und eine Bremsvorrichtung, die eine Rotation in bestimmten Situationen verhindert.
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In einem Beispiel ermöglicht die Zapfwellen-Anordnung 140 die Übertragung von Leistung zwischen dem Arbeitsfahrzeug 100 und dem Werkzeug 150 gemäß mindestens dreier Modi. Die drei Modi entsprechen einem Ausgabemodus mit relativ hoher Drehzahl, einem Ausgabemodus mit relativ niedriger Drehzahl und einem leistungsneutralen Modus. In dem Hochdrehzahl-Ausgabemodus überträgt die Zapfwellen-Anordnung 140 Leistung an das Werkzeug 150 mit einem relativ hohen Übersetzungsverhältnis. In dem Niedrigdrehzahl-Ausgabemodus überträgt die Zapfwellen-Anordnung 140 Leistung an das Werkzeug 150 mit einem relativ niedrigen Übersetzungsverhältnis. In dem neutralen Modus, ist die Zapfwelle von der Eingangswelle und etwaigen anderen Komponenten der Zapfwellen-Anordnung 140 abgekoppelt, die ansonsten einen Widerstand gegen die Manipulation des Werkzeugs an der Ausgangswelle ausüben könnten. Derartige Bedingungen können wünschenswert sein, um eine manuelle Manipulation des angehängten Werkzeugs (z. B. das Einklappen oder Bewegen verschiedener Teile des Werkzeugs 150) zu ermöglichen, ohne dass das Arbeitsfahrzeug 100 abgeschaltet werden muss. In einem Beispiel kann die erste Drehzahl 1300 RPM und die zweite Drehzahl 1000 RPM betragen, obgleich in anderen Beispielen die Ausgangsdrehzahl eine andere sein kann, einschließlich eines Beispiels mit einer Drehzahl von 540 RPM. Weitere Details zu der Zapfwellen-Anordnung 140 werden mit Bezug auf die 2–7 besprochen.
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Die Steuerung 170 weist ein oder mehrere Steuerelemente für die Steuerung verschiedener Aspekte der Bedienung des Arbeitsfahrzeugs 100 und/oder Werkzeugs 150 auf und ist derart konfiguriert, dass sie die hierin beschriebenen Funktionen ausführt. Die Steuerung 170 kann als Rechengerät mit zugehörigen Prozessorgeräten und Speicherarchitekturen konfiguriert sein, als hartverdrahtete Rechenschaltung (oder -schaltungen), als programmierbare Schaltung, als hydraulische, elektrische oder elektrohydraulische Steuerung, oder anderweitig. So kann die Steuerung 170 derart konfiguriert sein, dass sie verschiedene Rechen- und Steuerfunktionalitäten durchführen kann. In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 derart konfiguriert sein, dass sie Eingabesignale in verschiedenen Formaten empfängt (z. B. als hydraulische Signale, Spannungssignale, Stromsignale und ähnliche), und Steuersignale in verschiedenen Formaten ausgibt (z. B. als hydraulische Signale, Spannungssignale, Stromsignale, mechanische Bewegungen und ähnliche). Die Steuerung 170 kann mit anderen Systemen oder Geräten (einschließlich anderer Steuerungen) auf verschiedene bekannte Arten kommunizieren, einschließlich über einen Bus, über drahtlose oder hydraulische Kommunikationsmittel oder anderweitig. Ein Beispielort für die Steuerung 170 ist in 1 beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass andere Orte möglich sind, einschließlich anderer Orte auf dem Arbeitsfahrzeug 100, oder verschiedener Orte außerhalb desselben.
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In einigen Ausführungsformen kann die Steuerung 170 derart konfiguriert sein, dass sie Eingabebefehle empfängt und mit dem Bediener über die Benutzerschnittstelle (oder Mensch-Maschine-Schnittstelle) 180 in Kontakt steht, welche für einen bequemen Benutzerzugang im Inneren der Kabine 160 des Arbeitsfahrzeugs 100 angeordnet sein kann. Die Benutzerschnittstelle 180 kann ein Eingabegerät und ein Ausgabegerät sein und sie kann auf eine Vielzahl von Arten konfiguriert sein. In einigen Ausführungsformen kann die Benutzerschnittstelle 180 einen oder mehrere Joysticks, verschiedene Schalter oder Hebel, eine oder mehrere Drucktasten, eine Touchscreen-Oberfläche, die auf einer Anzeige überlagert sein kann, eine Tastatur, einen Lautsprecher, ein zu einem Spracherkennungssystem gehöriges Mikrofon oder verschiedene andere Mensch-Maschine-Schnittstellen-Geräte beinhalten.
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So wählt während der Bedienung des Arbeitsfahrzeugs 100 und/oder Werkzeugs 150 der Bediener den passenden Modus für die Leistungsübertragung über die Benutzerschnittstelle 180 aus. Wie oben bereits dargestellt können derartige Modi einen Hochdrehzahl-Ausgabemodus, einen Niedrigdrehzahl-Ausgabemodus und einen neutralen Modus beinhalten. Es können andere Selektionen oder Modi wie eine Wirtschaftlichkeitsselektion oder „aus” vorgesehen sein. Die Benutzerschnittstelle 180 kommuniziert mit der Steuerung 170, um die Selektion umzusetzen. Beispielsweise generiert die Steuerung 170 passende Befehle für das Leistungssystem 130 und eine oder mehrere Komponenten der Zapfwellen-Anordnung 140, einschließlich einer Kupplungsvorrichtung, einer Bremsvorrichtung und einer Schaltvorrichtung, um die passende Ausgabe für das Werkzeug 150 bereitzustellen. In einigen Situationen kann die Modusselektion basierend auf Betriebsbedingungen automatisch durch die Steuerung 170 erfolgen. Zusätzliche Details über die Zapfwellen-Anordnung 140 finden sich unten.
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2 ist eine perspektivische Ansicht der in 1 gezeigten Zapfwellen-Anordnung 140 in Übereinstimmung mit einer Beispiel-Ausführungsform. In diesem Beispiel beinhaltet die Zapfwellen-Anordnung 140 eine Eingangswelle 210, die über eine Keilwellenverbindung mit der Antriebswelle oder dem Getriebe des Leistungssystems 130 verbunden ist, und eine Zapfwelle 250 mit einer Keilwellenverbindung für das Ankoppeln des Werkzeugs 150. Eine Zapfwellen-Getriebeeinheit 230 ermöglicht das selektive Koppeln der Eingangswelle 210 an die Zapfwelle 250 für die Leistungsübertragung, wie unten detaillierter beschrieben. Wie oben dargestellt, ermöglicht die Getriebeeinheit 230 den Empfang von Leistung in Form eines Drehmoments von der Eingangswelle 210 und die Übertragung von Leistung an die Zapfwelle 250 mit einem von mindestens zwei Drehmomenten. Die Getriebeeinheit 230 ermöglicht auch einen neutralen Modus, in dem die Zapfwelle 250 und die Eingangswelle 210 voneinander sowie von anderen Komponenten in der Getriebeeinheit 230 abgekoppelt sind, die ansonsten die Bewegung der Zapfwelle 250 beschränken würden, etwa eine Bremsvorrichtung.
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3 ist eine Querschnittsansicht der Getriebeeinheit 230 der in 1 gezeigten Zapfwellen-Anordnung 140 in Übereinstimmung mit einer Beispiel-Ausführungsform. Die Getriebeeinheit 230 beinhaltet im Allgemeinen ein Gehäuse 310, welches die Arbeitskomponenten mindestens teilweise umschließt und stützt. Das Gehäuse 310 beinhaltet eine erste Fläche oder Seite 312, die ein Bohrung 314 definiert, durch das sich die Eingangswelle 210 erstreckt, und eine zweite Fläche oder Seite 316, welche ein Bohrung 318 definiert, durch das sich die Zapfwelle 250 erstreckt. Wie unten in detaillierterer Form beschrieben, wird die Eingangswelle 210 über eine Kupplungsvorrichtung 320, ein Planetengetriebe 350 und eine Ausgangswelle 252 selektiv an die Zapfwelle 250 gekoppelt oder von dieser abgekoppelt. Die Wellen 210, 250, 252 sowie andere Komponenten der Getriebeeinheit 230 können über Lager verfügen, die eine Rotation relativ zu dem Gehäuse 310 ermöglichen.
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Die Kupplungsvorrichtung 320 ist innerhalb des Gehäuses 310 angeordnet und beinhaltet eine Kupplungsglocke 322, die an dem Planetengetriebe 350 befestigt ist, sowie eine Kupplungsnabe 332, die von der Glocke 322 gestützt und von der Eingangswelle 210 angetrieben wird. Reiblamellen 324 erstrecken sich von der Kupplungsglocke 322 aus und überlappen mit kooperierenden Reiblamellen 328, die sich von der Kupplungsnabe 332 aus erstrecken. Die Kupplungsvorrichtung 320 beinhaltet weiter eine Betätigungsanordnung 330, mit der die Kupplungsvorrichtung 320 in einen eingerückten Zustand gebracht werden kann, in dem die beiden Lamellensätze 324, 328 aneinander gepresst werden, um die Kupplungsnabe 332 und die Eingangswelle 210 drehfest mit der Kupplungsglocke 322 und dem Planetengetriebe 350 zu verbinden, oder einen nicht eingerückten Zustand, in dem die beiden Lamellensätze 324, 328 voneinander entfernt werden, um die Kupplungsnabe 332 und die Eingangswelle 210 von der Kupplungsglocke 322 und dem Planetengetriebe 350 zu trennen. Es kann jede geeignete Betätigungsanordnung 330 vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Betätigungsanordnung 330 ein Federelement beinhalten, das die Reiblamellen 324, 328 voneinander entfernt, um die Kupplungsglocke 322 von der Kupplungsnabe 332 zu entfernen, und eine hydraulische Kolbenplatte, die durch eine Druckquelle (nicht abgebildet) betätigt wird, um die Reiblamellen 324, 328 aneinander zu pressen. Aufgrund dieser Anordnung wird, wenn die Kupplungsvorrichtung 320 eingerückt ist, ein Drehmoment von der Eingangswelle 210 auf das Planetengetriebe 350 übertragen, um die Ausgangswelle 252 anzutreiben, welche wiederum drehfest verbunden ist, um die Zapfwelle 250 anzutreiben. In diesem Beispiel ist die Kupplungsvorrichtung 320 in die Getriebeeinheit 230 integriert. In anderen Beispielen kann die Kupplungsvorrichtung 320 jedoch an eine andere Stelle des Arbeitsfahrzeugs 100 verlegt werden.
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Das Planetengetriebe 350 beinhaltet einen Planetenträger 360, ein Sonnenrad 370, einen Satz Planetenräder 380 und ein Hohlrad 390. Im Allgemeinen beinhaltet der Satz Planetenräder 380 eine Anzahl von Planetenrädern (z. B. drei, von denen eines abgebildet ist) mit Zähnen, die in entsprechende Zähne auf einem Außenumfang des Sonnenrads 370 und in entsprechende Zähne auf einem Innenumfang des Hohlrads 390 greifen. Die Planetenräder 380 werden von dem Planetenträger 360 getragen. Der Planetenträger 360 beinhaltet eine zentrale Öffnung für die Montage und das drehfeste Anbringen des Planetenträgers 360 auf der Ausgangswelle 252. In diesem Beispiel besitzt der Planetenträger 360 eine Achse 302, die im Allgemeinen mit der Achse der Eingangswelle 210, der Ausgangswelle 252 und der Zapfwelle 250 zusammenfällt. Die Ausgangswelle 252 erstreckt sich auch durch das Sonnenrad 370 und weist ein erstes Ende auf, das den Planetenträger 360 stützt, und ein zweites Ende mit Keilzähnen, die die Ausgangswelle 252 und den Planetenträger 360 drehfest verbinden. Der Planetenträger 360 erstreckt sich radial zu jedem der Planetenräder 380. So ist der Planetenträger 360 an das Zentrum eines jeden der Planetenräder 380 gekoppelt, sodass die Planetenräder 380 das Sonnenrad 370 umkreisen.
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Wie unten in detaillierterer Form beschrieben, beinhalten der Planetenträger 360, das Sonnenrad 370 und das Gehäuse 310 Elemente wie gezahnte Muffen, die es einer Schaltvorrichtung 400 ermöglichen, das Sonnenrad 370 und den Planetenträger 360, drehfest zu fixieren, das Sonnenrad 370 und das Gehäuse 310 drehfest zu fixieren, oder das Sonnenrad 370 drehbar von dem Planetenträger 360 und dem Gehäuse 310 abzukoppeln.
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In einem Beispiel erstreckt sich das Hohlrad 390 um die Planetenräder 380 und greift für die Rotation in diese ein. Wie bereits erwähnt, wird beim Einrücken der Kupplungsvorrichtung 320 Leistung von der Eingangswelle 210 an das Planetengetriebe 350 übertragen. Das Planetengetriebe 350 beinhaltet weiter eine Bremsvorrichtung 392 an dem Hohlrad 390, die die Bewegung des Hohlrads 390 beim Einrücken begrenzt, typischerweise, wenn das Werkzeug 150 (1) nicht in Betrieb ist, und ebenso, wenn die Zapfwellen-Anordnung 140 ausgeschaltet ist oder sich in einem neutralen Modus befindet. In einem Beispiel beinhaltet die Bremsvorrichtung 392 eine Druck- oder Reibungsscheibe 396, die von einem hydraulisch betätigten Bremskolben 394 gegen die Kupplungsglocke 322 gepresst wird. So wirkt die Bremsvorrichtung 392 auf die Kupplungsglocke 322, welche wiederum an dem Hohlrad 390 befestigt ist, sodass die Bremsvorrichtung 392 die Bewegung des Hohlrads 390 beschränkt, wenn sie eingerückt ist. Obgleich dies nicht gezeigt ist, kann die Bremsvorrichtung 392 weiter eine Feder oder einen anderen Mechanismus für das Freigeben der Reibungsscheibe 396 beinhalten, wenn der Bremskolben 394 nicht länger betätigt wird.
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Es ist eine Schaltvorrichtung 400 vorgesehen, die verschiedene Komponenten des Planetengetriebes 350 fixiert oder freigibt, sodass entweder Leistung mit einem der beiden festgelegten Übersetzungsverhältnisse übertragen wird, oder keine Leistung übertragen wird. Im Allgemeinen beinhaltet die Schaltvorrichtung 400 eine Schaltstange 410, eine Schaltgabel 450 und eine Schaltmuffe 460. Die Enden 420, 440 der Schaltstange 410 erstrecken sich in die entsprechenden in dem Gehäuse 310 ausgeformten Kammern 500, 550. Wie unten in detaillierterer Form beschrieben, ermöglichen die Kammern 500, 550 eine eingeschränkte axiale Bewegung der Schaltstange 410, während sie eine radiale Bewegung begrenzen. Die Position der Schaltvorrichtung 400 wird über das Beaufschlagen einer oder beider Kammern 500, 550 mit Druck gesteuert. Wie unten beschrieben, wird, wenn Kammer 550 mit Druck beaufschlagt und Kammer 500 nicht mit Druck beaufschlagt (z. B. entlüftet) ist, die Schaltstange 410 in eine erste Position bewegt; wenn Kammer 500 mit Druck beaufschlagt ist und Kammer 550 nicht mit Druck beaufschlagt ist, wird die Schaltstange 410 in eine zweite Position bewegt; und wenn beide Kammern 500, 550 mit Druck beaufschlagt sind, wird die Schaltstange 410 in eine dritte Position bewegt. Die Flüssigkeit (z. B. typischerweise Öl) für das Beaufschlagen der Kammern 500, 550 wird über eine oder mehrere Druckquellen 304, 306 durch interne Kanäle in Gehäuse 310 bereitgestellt, basierend auf Befehlen von der Steuerung 170 (1), und Endkappen 394, 396, die die Kammern 390, 392 teilweise versiegeln. Es kann jeder geeignete Mechanismus für das Beaufschlagen mit Druck und das Entlüften der Kammern 500, 550 vorgesehen sein. Es können zusätzliche Komponenten vorgesehen sein, die diese Funktion unterstützen, etwa Pumpen, Ventile, Kanäle und ähnliche. Zusätzliche Details zu der Bewegung der Schaltstange 410 relativ zu Gehäuse 310 und anderen Komponenten der Getriebeeinheit 230 finden sich unten.
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Ein Ende der Schaltgabel 450 ist fest an der Schaltstange 410 angebracht und das andere Ende greift in die Schaltmuffe 460, sodass die Schaltgabel 450 und die Schaltmuffe 460 sich axial mit der Schaltstange 410 bewegen (oder gleiten). Aufgrund dieser Anordnung wird die Schaltstange 410 selektiv in die richtige Position bewegt, um die Schaltmuffe 460 in eine der drei oben vorgestellten Positionen zu bringen. In der ersten Position greift die Schaltmuffe 460 in Elemente auf dem Planetenträger 360 und dem Sonnenrad 370, um die Planetenträger 360 mit dem Sonnenrad 370 drehzufixieren. In der zweiten Position greift die Schaltmuffe 460 in Elemente auf dem Sonnenrad 370 und dem Gehäuse 310, um das Sonnenrad 370 an dem Gehäuse 310 drehzufixieren, um die Rotation des Sonnenrads 370 wirkungsvoll zu begrenzen (z. B. um das Sonnenrad 370 mit Masse zu verbinden). In der dritten Position ist die Schaltmuffe 460 „neutral” und auf einer Schaltglocke 372 positioniert, die um das Sonnenrad 370 montiert ist und das Sonnenrad 370 nicht an dem Gehäuse 310 oder dem Planetenträger 360 drehfixiert. Zusätzliche Details über das Bedienergebnis jeder der Positionen werden im Folgenden mit Bezug auf 4 bereitgestellt.
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4 ist ein vereinfachtes schematisches Diagramm der in 3 gezeigten Getriebeeinheit 230 in Übereinstimmung mit einer Beispiel-Ausführungsform. Insbesondere stellt 4 schematisch die funktionelle Beziehung zwischen der Eingangswelle 210, der Kupplungsvorrichtung 320, dem Planetengetriebe 350, der Bremsvorrichtung 392, der Schaltmuffe 460 der Schaltvorrichtung 400, der Ausgangswelle 252 und der Zapfwelle 250 dar. Wie vorab erwähnt, kann die Schaltvorrichtung 400 derart gesteuert werden, dass sie zwischen der ersten Position, der zweiten Position und der dritten oder neutralen Position wechselt, um jeweils in dem ersten Drehzahl-Ausgabemodus, dem zweiten Drehzahl-Ausgabemodus und dem neutralen Modus zu arbeiten.
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Bei Auswahl des niedrigen Drehzahl-Ausgabemodus wird die Schaltvorrichtung 400 in eine erste Position bewegt, sodass die Schaltmuffe 460 in Elemente auf dem Planetenträger 360 und dem Sonnenrad 370 greift, um den Planetenträger 360 mit dem Sonnenrad 370 drehzufixieren. Wenn die Kupplungsvorrichtung 320 eingerückt ist, wird ein Drehmoment von der Eingangswelle 210 an das Planetengetriebe 350 übertragen. Da das Sonnenrad 370 an dem Planetenträger 360 drehfixiert ist, sind das Hohlrad 390, die Planetenräder 380 und das Sonnenrad 370 für die Rotation um einen wirksamen Durchmesser, der dem der Eingangswelle 210 entspricht, als Einheit fest miteinander verbunden. So treibt das Planetengetriebe 350 die Ausgangswelle 252 und die Zapfwelle 250 mit einer ersten Drehzahl an, die in etwa der Drehzahl der Eingangswelle 210 entspricht.
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Bei Auswahl des Niedrigdrehzahl-Ausgabemodus wird die Schaltvorrichtung 400 in eine zweite Position bewegt, sodass die Schaltmuffe 460 das Sonnenrad 370 an dem Gehäuse 310 drehfixiert. Wenn die Kupplungsvorrichtung 320 eingerückt ist, wird ein Drehmoment von der Eingangswelle 210 an das Planetengetriebe 350 übertragen. Da das Sonnenrad 370 an dem Gehäuse 310 befestigt ist, ist das Sonnenrad 370 ortsfest, und das Drehmoment von der Eingangswelle 210 wird an das Hohlrad 390 übertragen, um die Planetenräder 380 und die Planetenträger 360 um das Sonnenrad 370 anzutreiben. So dreht sich das Hohlrad 390 mit der Drehzahl der Eingangswelle 210 und die Planetenräder 380 kreisen um das fixierte Sonnenrad 370, und aufgrund der unterschiedlichen Übersetzungsverhältnisse rotiert der Träger 360 mit einer anderen, geringeren Drehzahl als das Hohlrad 390. Bei diesem reduzierten Übersetzungsverhältnis treibt das Planetengetriebe 350 die Ausgangswelle 252 und die Zapfwelle 250 mit einer zweiten Drehzahl an, die geringer als die erste Drehzahl (und geringer als die Drehzahl der Eingangswelle 210) ist.
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Bei Auswahl des dritten Modus wird die Schaltmuffe 460 in eine dritte Position bewegt, in der das Sonnenrad 370 weder in den Planetenträger 360 noch in das Gehäuse 310 greift. Dies ist eine neutrale Position, in der das Sonnenrad 370 und der Planetenträger 360 frei relativ zueinander rotieren können. Typischerweise ist in diesem Modus die Kupplungsvorrichtung 320 ausgerückt, sodass keine Leistung zwischen der Eingangswelle 210 und dem Planetengetriebe 350 übertragen wird. Weiter ist in dem dritten Modus die Bremsvorrichtung 392 eingerückt, um eine Rotation des Hohlrads 390 zu verhindern. Da das Sonnenrad 370 und der Planetenträger 360 jedoch frei liegen und rotieren können, liegen die Ausgangswelle 252 und die Zapfwelle 250 ebenso frei und können ohne Widerstand durch die Bremsvorrichtung 392, die in das Hohlrad 390 greift, rotieren. Dies ermöglicht eine Manipulation der Ausgangswelle 252 und der Zapfwelle 250 ohne Widerstand durch die Bremsvorrichtung 392 der Eingangswelle 210. Weitere Details zu der Struktur und Betätigung der Schaltvorrichtung 400 werden nun mit Bezug auf 5–7 erläutert. Obgleich ein Planetengetriebe 350 abgebildet ist, können andere Getriebeanordnungen vorgesehen sein, etwa ein Parallelachsgetriebe, das eine Gegenwelle und zwei Radpaare verwendet, um ähnliche Übersetzungsverhältnisse zu ermöglichen. In ähnlicher Weise können andere Konfigurationen der Eingangswelle 210, der Kupplungsvorrichtung 320, des Planetengetriebes 350, der Ausgangswelle 252, der Zapfwelle 250 und der Schaltvorrichtung 400 vorgesehen sein.
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Im Allgemeinen bieten die 5–7 detailliertere Teil-Querschnittsansichten der in 3 gezeigten Getriebeeinheit 230 mit der Schaltvorrichtung 400 in der ersten Position (5), in der zweiten Position (6), und in der dritten Position (7). Wie in jeder der 5–7 gezeigt, sind die Enden 420, 440 der Schaltstange 410 der Schaltvorrichtung 400 jeweils in Kammern 500, 550 gehalten, sodass die Schaltstange 410 sich in einer axialen Richtung bewegt basierend auf dem Druck der Flüssigkeit in den jeweiligen Kammern 500, 550. Mit einem ersten Bezug auf die Kammer 500 auf der linken Seite wird eine im Allgemeinen zylindrische Kammerwand 502 an jedem axialen Ende durch eine innere Bohrung 504 und eine äußere Bohrung 506 begrenzt. Das erste Ende 420 der Schaltstange 410 erstreckt sich durch die innere Bohrung 504 in die Kammer 500 hinein. Die innere Bohrung 504 beinhaltet einen Anschlag 508 gegenüber der Kammer 500. Die Kammer 500 ist an der äußeren Bohrung 506 mit einer Endkappe 510 versiegelt. Die zweite Kammer 550 ist ähnlich und beinhaltet eine im Allgemeinen zylindrische Hohlwand 552, die an jedem Ende durch eine innere Bohrung 554 und eine äußere Bohrung 556 begrenzt ist. Das zweite Ende 440 der Schaltstange 410 erstreckt sich durch die innere Bohrung 554 und teilweise innerhalb der Kammer 550. Die innere Bohrung 554 beinhaltet einen Anschlag 558 gegenüber der Kammer 550. Die Kammer 550 ist an der äußeren Bohrung 556 mit einer Endkappe 560 versiegelt.
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Jedes Ende 420, 440 der Schaltstange 410 kann als Kolben angesehen werden und wird so bezeichnet werden. Jeder der Kolben 420, 440 ist innerhalb der Kammern 500, 550 jeweils von einem zusätzlichen Kolben 520, 570 umschlossen. Hinsichtlich ihrer relativen Positionen können die Kolben 420, 440 als innere (oder kleinere) Kolben und die Kolben 520, 570 als die äußeren (oder größeren) Kolben angesehen werden.
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Jeder der äußeren Kolben 520, 570 kann als über eine äußere zylindrische Oberfläche 522, 572, eine erste Stirnseite 524, 574 eine zweite Stirnseite 526, 576, und eine innere zylindrische Oberfläche 528, 578 verfügend angesehen werden. Zwischen der äußeren zylindrischen Oberfläche 522, 572 und der Kammerwand 502, 552 kann eine Versiegelung 530, 580 vorgesehen sein, um ein Fließen von Flüssigkeit zwischen der äußeren zylindrischen Oberfläche 522, 572 und der Kammerwand 502, 552 zu verhindern und gleichzeitig dem äußeren Kolben 520, 570 eine axiale Bewegung innerhalb der Kammer 500, 550 zu ermöglichen. Jede der zweiten Stirnseiten 526, 576 weist einen Kanal 532, 582 auf, der ein Fließen von Flüssigkeit durch den äußeren Kolben 520, 570 ermöglicht.
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Wie vorab erwähnt, sind die inneren Kolben 420, 440 von den äußeren Kolben 520, 570 umschlossen. Insbesondere die ersten Stirnseiten 524, 574 und die inneren zylindrischen Oberflächen 528, 578 weisen eine geeignete Größe auf, um die inneren Kolben 420, 440 aufzunehmen. Eine Flüssigkeitsversiegelung 534, 584 kann zwischen den zylindrischen Oberflächen der inneren Kolben 420, 440 ausgeformt sein, um ein Fließen von Flüssigkeit zwischen diesen zu verhindern und gleichzeitig eine relative axiale Bewegung zwischen den inneren Kolben 420, 440 und den äußeren Kolben 520, 570 zu ermöglichen.
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Aufgrund dieser Anordnung können innerhalb der Kammern 500, 550 Unterkammern 540, 542; 590, 592 ausgeformt sein basierend auf den relativen Positionen der Kolben 420, 520; 440, 570. Insbesondere wird in Kammer 500 zwischen der Endkappe 510 und der zweiten Stirnseite 526 des äußeren Kolbens 520 eine erste (oder äußere) Unterkammer 540 ausgeformt. Ebenfalls wird in Kammer 500 zwischen dem inneren Kolben 420 und der inneren zylindrischen Oberfläche 528 des äußeren Kolben 520 eine zweite (oder innere) Unterkammer 542 ausgeformt. Die beiden Unterkammern 540, 542 sind durch den Kanal 532 durch die zweite Stirnseite 526 fluidisch aneinander gekoppelt. Ähnlich wird in Kammer 550 eine erste (oder äußere) Unterkammer 590 zwischen der Endkappe 560 und der zweiten Stirnseite 576 des äußeren Kolben 570 ausgebildet. Ebenfalls wird in Kammer 550 zwischen dem inneren Kolben 440 und der inneren zylindrischen Oberfläche 578 des äußeren Kolbens 570 eine zweite (oder innere) Unterkammer 592 ausgeformt. Die beiden Unterkammern 590, 592 sind durch den Kanal 582 durch die zweite Stirnseite 576 fluidisch aneinander gekoppelt.
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Wie insbesondere in 5 gezeigt, bewegt sich die Schaltvorrichtung 400 in die erste Position, indem die Kammer 550 mit Druck beaufschlagt und die Kammer 500 entlüftet wird, sodass die Schaltstange 410 in diesem Beispiel nach links bewegt wird. Insbesondere wird Flüssigkeit an die Unterkammer 590 geliefert, sodass an der Stirnseite 576 des äußeren Kolbens 570 ein Druck appliziert wird, der den äußeren Kolben 570 nach links drängt, bis dieser auf den Anschlag 558 trifft, der die axiale Bewegung des äußeren Kolben 570 in dieser Richtung begrenzt. Flüssigkeit fließt auch durch den Kanal 582 in den äußeren Kolben 570 in Unterkammer 592 und übt einen Druck auf den inneren Kolben 440 aus. Greifen der äußere Kolben 570 und der Anschlag 558 ineinander, so trennt der Druck in Unterkammer 592 den inneren Kolben 440 und den äußeren Kolben 570, um die Schaltstange 410 weiter nach links zu drängen. Wenn die Kammer 550 mit Druck beaufschlagt und die Schaltstange 410 nach links gedrängt wird, wird auch der innere Kolben 420 in der Kammer 500 nach links gedrängt und er greift in den äußeren Kolben 520 um den äußeren Kolben 520 in ähnlicher Weise nach links zu bewegen. Der innere Kolben 420 und der äußere Kolben 520 bewegen sich nach links, bis der äußere Kolben 520 in die Endkappe 510 greift, welche die weitere Bewegung der Schaltstange 410 in diese Richtung begrenzt. Wie vorab erwähnt, positioniert in dieser Position die Schaltstange 410 die Schaltgabel 450 und Schaltmuffe 460 derart, dass das Sonnenrad 370 relativ zu dem Planetenträger 360 drehfixiert ist und so eine Leistungsübertragung von der Eingangswelle 210 an die Ausgangswelle 252 mit einem relativ hohen Übersetzungsverhältnis möglich wird.
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Wie insbesondere in 6 gezeigt, wird die Schaltvorrichtung 400 in eine zweite Position bewegt, indem Kammer 500 mit Druck beaufschlagt und Kammer 550 entlüftet wird, sodass die Schaltstange 410 nach rechts bewegt wird. Insbesondere wird Flüssigkeit zur Unterkammer 540 geleitet, sodass auf die Stirnseite 526 des äußeren Kolben 520 ein Druck ausgeübt wird, um den äußeren Kolben 520 nach rechts zu drängen, bis er in Kontakt mit Anschlag 508 kommt, der die axiale Bewegung des äußeren Kolbens 520 in diese Richtung begrenzt. Flüssigkeit fließt auch durch den Kanal 532 in den äußeren Kolben 520 in Unterkammer 542 und übt einen Druck auf den inneren Kolben 420 aus. Greifen der äußere Kolben 520 und der Anschlag 508 ineinander, so trennt der Druck in Unterkammer 542 den inneren Kolben 420 und den äußeren Kolben 520, um die Schaltstange 410 weiter nach rechts zu drängen. Wenn die Kammer 500 mit Druck beaufschlagt wird und die Schaltstange 410 nach rechts gedrängt wird, wird auch der innere Kolben 440 in der Kammer 550 nach rechts gedrängt und er greift in den äußeren Kolben 570 und bewegt den äußeren Kolben 570 auf ähnliche Weise nach rechts. Der innere Kolben 440 und der äußere Kolben 570 bewegen sich nach rechts, bis der äußere Kolben 570 in die Endkappe 560 greift, die die weitere Bewegung der Schaltstange 410 in diese Richtung begrenzt. Wie vorab erwähnt, positioniert in dieser Position die Schaltstange 410 die Schaltgabel 450 und Schaltmuffe 460 derart, dass sie das Sonnenrad 370 relativ zu dem Gehäuse 310 drehfixieren, sodass die Planetenräder 380 das Sonnenrad 370 umkreisen und so eine Leistungsübertragung von der Eingangswelle 210 an die Ausgangswelle 252 mit einem relativ niedrigen Übersetzungsverhältnis möglich wird.
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Wie insbesondere in 7 gezeigt, wird die Schaltvorrichtung 400 in eine dritte oder neutrale Position bewegt, indem Kammer 500 und Kammer 550 mit Druck beaufschlagt werden, sodass die Schaltstange 410 in eine mittlere Position bewegt wird. Insbesondere wird Flüssigkeit zur Unterkammer 540 geleitet, sodass auf die Stirnseite 526 des äußeren Kolbens 520 ein Druck ausgeübt wird, um den äußeren Kolben 520 nach rechts zu drängen, bis er in Kontakt mit Anschlag 508 kommt, der die axiale Bewegung des äußeren Kolbens 520 in diese Richtung begrenzt. Gleichzeitig wird eine Flüssigkeit an die Unterkammer 590 geleitet, sodass ein Druck auf die Stirnseite 576 des äußeren Kolbens 570 ausgeübt wird, um den äußeren Kolben 570 nach links zu drängen, bis dieser in Kontakt mit dem Anschlag 558 greift, der die axiale Bewegung des äußeren Kolbens 520 in diese Richtung begrenzt. Da an jede Kammer 500, 550 der gleiche Druck ausgeübt wird, wird die Schaltstange 410 in dieser mittleren Position gehalten. Anders gesagt ist der Druck in Kammer 590 so groß, dass die Flüssigkeit in Unterkammer 540 der Kammer 500 nicht in die Unterkammer 542 fließt, um den inneren Kolben 420 und so die Schaltstange 410 nach rechts zu bewegen; und in ähnlicher Weise ist der Druck in Kammer 540 so groß, dass die Flüssigkeit in Unterkammer 590 von Kammer 550 nicht in Unterkammer 592 fließt, um den inneren Kolben 440 und somit die Schaltstange 410 nach links zu bewegen. In einem Beispiel behält bei einem Druckverlust in einer bestimmten Position die Schaltstange 410 diese Position bei.
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Entsprechend ist in einem der Beispiele eine Zapfwellen-Anordnung mit einer integrierten Kupplung und einem Zweigang-Planetengetriebe vorgesehen, die es der Ausgangswelle ermöglicht, mit zwei unterschiedlichen Zapfwellen-Drehzahlen zu rotieren. Die Anordnung verwendet eine Planetengetriebe-Kombination, die eine relativ geringe Verringerung des Übersetzungsverhältnisses erreicht (z. B. 1,3 zu 1), während sie einen koaxialen Eingangs-/Ausgangs-Leistungsfluss durch die Anordnung ermöglicht.
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Die hierin verwendete Terminologie dient lediglich der Beschreibung spezieller Ausführungsformen und soll die Offenbarung in keiner Weise einschränken. Die hierin verwendeten Singularformen „ein”, „eine” und „der”, „die”, „das” schließen auch die Pluralformen ein, falls der Kontext nicht klar das Gegenteil erkennen lässt. Ferner wird davon ausgegangen, dass jegliche Nutzung der Begriffe „umfasst” und/oder „umfassend” in dieser Spezifikation das Vorhandensein angibt von erklärten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Operationen, Elementen und/oder Komponenten, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen einer oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Operationen, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließt.
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Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung wurde aus Gründen der Illustration und Beschreibung vorgelegt, sie soll jedoch nicht vollständig oder auf die Offenbarung in der offenbarten Form begrenzt sein. Dem Durchschnittsfachmann werden viele Modifizierungen und Variationen ersichtlich werden, ohne dass dadurch von Umfang und Geist der Offenbarung abgewichen würde. Die hierin ausführlich aufgeführten Ausführungsformen wurden ausgewählt und in dieser Reihenfolge beschrieben, um die Prinzipien der Offenbarung und deren praktische Anwendung bestmöglich zu erläutern und um es anderen Fachleuten zu ermöglichen, die Offenbarung zu verstehen und viele Alternativen, Modifizierungen und Variationen zu den beschriebenen Beispielen zu erkennen. Demgemäß umfasst der Umfang der folgenden Ansprüche verschiedene Ausführungsformen und Werkzeuge, die hierin nicht explizit beschrieben sind.
