-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für eine Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine entsprechende Arbeitsmaschine.
-
Im Stand der Technik sind bereits elektrisch angetriebene Arbeitsmaschinen, wie etwa Radlader, Kompaktlader, Teleskoplader, Dumper oder Bagger, bekannt. Derartige Arbeitsmaschinen sind entweder reinelektrisch angetrieben, d.h. sie verfügen für die Energiezufuhr ausschließlich über eine elektrische Batterie bzw. einen elektrischen Akkumulator. Oder aber sie sind diesel-elektrisch angetrieben, was bedeutet, dass die benötigte Energie von einem dieselgetriebenen Generator sowie ggf. von einem elektrischen Pufferspeicher, wie z.B. einem entsprechend dimensionierten Kondensator bzw. einer aufladbaren Batterie, bereitgestellt wird. In beiden Fällen wird die für den Fahrantrieb und den Arbeitsantrieb benötigte mechanische Leistung von einem oder mehreren Elektromotoren erbracht. Daneben gibt es auch hybridelektrische Arbeitsmaschinen, bei denen die benötigte mechanische Leistung in erster Linie von einem Verbrennungsmotor, üblicherweise einem Dieselmotor, erbracht wird. Ein zusätzlicher Elektromotor übernimmt typischerweise eine sog. Boost-Funktion.
-
Weiterhin sind im Stand der Technik Lastschaltgetriebe mit einem hydrodynamischen Drehmomentwandler und einer Wandlerüberbrückungskupplung bekannt. Bei einem hydrodynamischen Drehmomentwandler erfolgt der Wechsel von hohem Abtriebsdrehmoment bei niedriger Abtriebsdrehzahl zu niedrigem Abtriebsdrehmoment bei hoher Abtriebsdrehzahl stufenlos und selbsttätig bei konstanter Motorleistung. Die Wandlerüberbrückungskupplung verbindet im geschlossenen Zustand das Pumpenrad des Drehmomentwandlers direkt mit dem Turbinenrad des Drehmomentwandlers. Somit stellt sich eine direkte mechanische Verbindung zwischen Antriebs- und Abtriebsseite ein, was einem Wirkungsgrad von nahezu 100 % entspricht. Allerdings findet dadurch keine Drehmomentwandlung mehr statt.
-
In diesem Zusammenhang beschreibt die
DE 20 2014 000 738 U1 einen rein elektromotorisch angetriebener Radlader, der einen ersten Elektromotor für einen Fahrantrieb und einen zweiten Elektromotor für einen Arbeitsantrieb aufweist.
-
Weiterhin ist der Anmelderin unter dem Namen „Rigitrac EWD120“ eine diesel-elektrisch angetriebene landwirtschaftliche Arbeitsmaschine bekannt, die einen dieselgetriebenen Generator zum Bereitstellen einer elektrischen Leistung sowie vier in die Radfelgen integrierte, als Radnabenantriebe ausgebildete, elektrische Einzelradanriebe umfasst. Die vom Generator erzeugte elektrische Leistung wird den Radnabenantrieben zur Verfügung gestellt. Durch die Einzelradanriebe wird eine individuelle Steuerung und Regelung der Antriebsräder ermöglicht. Weiterhin verfügt der „Rigitrac EWD120“ über einen elektrischen Bremswiderstand, der im Generatorbetrieb der Elektromotoren eine elektrische Last darstellt, welche die Elektromotoren belastet und bremst.
-
Aus der
DE 10 330 159 A1 ist ein mehrgängiges Lastschaltgetriebe für Baumaschinen mit einem Drehmomentwandler, einer Antriebswelle, einer Abtriebswelle und mehreren Vorgelegewellen, Losrädern, Festrädern und Schaltkupplungen bekannt.
-
Die bekannten lastschaltfähigen, als sog. Parallel-Hybridsystem ausgebildeten Antriebsstränge für Arbeitsmaschinen sind jedoch dahingehend nachteilbehaftet, als dass ein zur Unterstützung des Verbrennungsmotors vorgesehener Elektromotor seine zusätzliche Leistung aufgrund des geringen Wirkungsgrads des Drehmomentwandlers nicht effizient entfalten kann. Eine dem Elektromotor in dieser Konfiguration oftmals zugedachte Boost-Funktion kann dieser daher nicht wirkungsvoll erfüllen, da die von ihm bereitgestellte Leistung zu einem großen Teil im Drehmomentwandler verloren geht.
-
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Antriebsaggregat für eine Arbeitsmaschine vorzuschlagen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Antriebsaggregat für eine Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
-
Die Erfindung betrifft ein Antriebsaggregat für eine Arbeitsmaschine, umfassend ein Stufengetriebe mit einer Eingangswelle, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler mit einer Eingangsseite und einer Ausgangsseite sowie einen ersten Elektromotor, wobei die Ausgangsseite über die Eingangswelle trieblich lösbar mit dem Stufengetriebe verbunden ist und wobei die Eingangsseite mit einem Verbrennungsmotor der Arbeitsmaschine trieblich verbindbar ist. Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat zeichnet sich dadurch aus, dass der erste Elektromotor in Kraftflussrichtung nach dem Drehmomentwandler angeordnet ist.
-
Indem der erste Elektromotor in Kraftflussrichtung nach dem Drehmomentwandler angeordnet ist, wird das von ihm bereitgestellte Drehmoment bzw. die von ihm bereitgestellte mechanische Leistung nicht über den Drehmomentwandler übertragen, so dass sich entsprechend auch keine Leistungsverluste durch den vergleichsweise geringen Wirkungsgrad des Drehmomentwandlers ergeben.
-
Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die vom ersten Elektromotor zum Antrieb der Arbeitsmaschine beigetragene Leistung mit einem vergleichsweise sehr viel höheren Wirkungsgrad zum Antreiben der Arbeitsmaschine genutzt werden kann, als wenn der erste Elektromotor - wie im Stand der Technik üblich - in Kraftflussrichtung vor dem Drehmomentwandler angeordnet wäre. Das erfindungsgemäße Antriebsaggregat hat somit einen verbesserten Wirkungsgrad, was in Folge zu einer Reihe von weiteren Vorteilen führt. So kann nämlich durch den verbesserten Wirkungsgrad der erste Elektromotor anteilig mehr Leistung zur benötigten Gesamtantriebsleistung beisteuern, was wiederum den Verbrennungsmotor entlastet. Dies ermöglicht z.B. ein Downsizing des Verbrennungsmotors, wodurch dieser leichter und sparsamer im Verbrauch ausgebildet sein kann. Zudem kann vorteilhaft eine Phlegmatisierung des Verbrennungsmotors erfolgen, so dass dieser möglichst konstant in einem möglichst effizienten Betriebspunkt betrieben werden kann. Ein Leistungsbedarf der Arbeitsmaschine oberhalb des effizientesten Betriebspunkts des Verbrennungsmotors wird dann vorteilhaft ausschließlich durch den ersten Elektromotor abgedeckt.
-
Denkbar und bevorzugt ist dabei nicht nur das Bereitstellen eines einzelnen ersten Elektromotors, sondern auch mehrerer erster Elektromotoren, die z.B. über ein Summiergetriebe miteinander gekoppelt sein können oder über jeweils unterschiedliche Anbindungen trieblich lösbar mit dem Stufengetriebe verbunden sein können. Erfindungsgemäß bedeutsam ist dabei lediglich, dass jeder erste Elektromotor in Kraftflussrichtung nach dem Drehmomentwandler angeordnet ist
-
Bevorzugt weist das Stufengetriebe eine Vielzahl von Vorwärtsgängen und mindestens einen Rückwärtsgang auf. Besonders bevorzugt entspricht die Zahl der Vorwärtsgänge der Zahl der Rückwärtsgänge.
-
Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Antriebsaggregat eine Überbrückungskupplung für den Drehmomentwandler umfasst. Bei geschlossener Überbrückungskupplung ist der Drehmomentwandler überbrückt und ein auf der Eingangsseite eingeleitetes Drehmoment wird unverändert an der Ausgangsseite wieder ausgegeben.
-
Ebenso ist es bevorzugt vorgesehen, dass die Eingangswelle als Hohlwelle ausgebildet ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass zur Umsetzung der Erfindung auf eine der Anmelderin bekannte Getriebeanordnung zurückgegriffen werden kann, welche eine durch den Drehmomentwandler und die Eingangswelle verlaufende Zentralwelle aufweist. Die Zentralwelle verbindet dabei üblicherweise den Verbrennungsmotor direkt mit einer Arbeitshydraulik. Indem auf die Zentralwelle verzichtet wird und stattdessen eine Kupplung zum trieblichen Koppeln des ersten Elektromotors mit der Eingangswelle vorgesehen wird, kann auf einfache Weise und ohne die Notwendigkeit des Entwurfs eines völlig neuen Getriebeschemas die Erfindung umgesetzt werden.
-
Es soll an dieser Stelle darauf hingewiesen werden, dass der Verbrennungsmotor der Arbeitsmaschine nicht als Bestandteil des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats verstanden wird.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Elektromotor zur Unterstützung des Verbrennungsmotors in ausgewählten Fahrsituationen und/oder zum Rekuperieren von kinetischer Energie im Bremsbetrieb der Arbeitsmaschine ausgebildet ist. Das bedeutet also, dass der erste Elektromotor einerseits den Verbrennungsmotor unterstützen und entlasten kann sowie andererseits eine mechanische Reibungsbremse unterstützen und entlasten kann. In letzterem Fall umfasst das Antriebsaggregat vorteilhafterweise einen elektrischen Energiespeicher, dem die durch den Rekuperationsbetrieb zugeführte elektrische Energie zugeführt werden kann. Im Rekuperationsbetrieb arbeitet der erste Elektromotor als Generator und wandelt mechanische, nämlich kinetische, Energie in elektrische Energie um. Diese elektrische Energie kann dem elektrischen Energiespeicher später im Bedarfsfalle wieder entnommen werden, um den ersten Elektromotor zu versorgen. Zusätzlich kann es auch vorgesehen sein, dass der elektrische Energiespeicher über ein Ladekabel oder eine sonstige geeignete Ladevorrichtung, beispielsweise eine Induktionsladevorrichtung, mit externer elektrischer Energie ladbar ist. Die Verwendung des ersten Elektromotors zum Rekuperieren reduziert außerdem den Verschleiß der mechanischen Reibungsbremse.
-
Eine ausgewählte Fahrsituation kann dabei entweder durch einen Bediener der Arbeitsmaschine vorgegeben werden, z.B. durch Betätigung eines hierfür vorgesehenen Betätigungselements, oder aber automatisch erkannt werden. So ist es etwa denkbar und bevorzugt, dass der erste Elektromotor den Verbrennungsmotor immer dann mit zusätzlicher Leistung unterstützt, wenn eine Gesamtleistung angefordert wird, die oberhalb eines effizientesten Betriebspunkts des Verbrennungsmotors liegt. Ebenso kann das Bereitstellen einer kurzfristigen angeforderten Leistungsspitze bevorzugt durch den ersten Elektromotor erfolgen.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Antriebsaggregat weiterhin eine erste Kupplung umfasst, wobei der erste Elektromotor über die erste Kupplung trieblich lösbar mit der Eingangswelle verbunden ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der erste Elektromotor über die erste Kupplung von der Eingangswelle trieblich getrennt werden kann, wenn er nicht zum Antrieb beiträgt oder nicht zur Rekuperation verwendet wird. Die sich daraus ergebende Flexibilität verbessert die Effizienz des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Antriebsaggregat weiterhin eine als Hochtreiber ausgebildete Getriebestufe umfasst, wobei der erste Elektromotor trieblich mit dem Hochtreiber verbunden ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass eine Ausgangsdrehzahl des ersten Elektromotors und ein Ausgangsdrehmoment des ersten Elektromotors an die jeweiligen Anforderungen an das Antriebsaggregat durch die Arbeitsmaschine angepasst werden können. Insbesondere kann dadurch z.B. ein vergleichsweise kleinbauender und leichter Elektromotor als erster Elektromotor verwendet werden, da derartige Elektromotoren typischerweise ein vergleichsweise geringes Ausgangsdrehmoment bei einer vergleichsweise hohen Ausgangsdrehzahl aufweisen. Durch den Hochtreiber kann dann das Ausgangsdrehmoment hochgesetzt und die Ausgangdrehzahl im gleichen Verhältnis herabgesetzt werden.
-
Bevorzugt ist es vorgesehen, dass der Hochtreiber als Stirnradstufe ausgebildet ist. Dies stellt eine besonders kostengünstige, dennoch aber zuverlässige und robuste Ausbildungsform eines Hochtreibers dar.
-
Alternativ bevorzugt kann der Hochtreiber auch als Planetenstufe ausgebildet sein. Eine Planetenstufe eignet sich vorteilhaft auch zur Übertragung besonders großer Drehmomente.
-
Weiterhin ist es bevorzugt vorgesehen, dass die erste Kupplung in den Hochtreiber baulich integriert ist. Beispielsweise kann der Hochtreiber eine Neutralstellung aufweisen, in welcher kein Drehmoment übertragen werden kann. Die erste Kupplung kann dann dazu ausgebildet sein, den Hochtreiber in diese Neutralstellung zu schalten und somit die Drehmomentübertragung vom ersten Elektromotor zur Eingangswelle bzw. umgekehrt zu unterbrechen.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Elektromotor über eine Gangstufe des Stufengetriebes trieblich mit der Eingangswelle verbunden ist. Dies ist bevorzugt zusätzlich oder alternativ zu einer trieblichen Verbindung des ersten Elektromotors über den Hochtreiber mit der Eingangswelle vorgesehen. Indem der erste Elektromotor über eine ausgewählte Gangstufe mit der Eingangswelle trieblich verbunden ist, ergibt sich der Vorteil, dass bereits über die entsprechende Gangstufe eine Drehzahlübersetzung sowie eine entsprechende Drehmomentübersetzung der Ausgangsdrehzahl sowie des Ausgangsdrehmoments erfolgen. Der Hochtreiber kann dementsprechend einfacher ausgebildet sein oder sogar völlig entfallen.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Antriebsaggregat weiterhin eine Arbeitshydraulik und/oder einen zweiten Elektromotor zum Betreiben der Arbeitshydraulik und/oder einen Lüfter und/oder einen dritten Elektromotor zum Betreiben des Lüfters umfasst. Die Arbeitshydraulik kann z.B. in Form eines Nebenabtriebs ausgebildet sein oder auch als Hebearm eines Radladers, Baggers etc. Der Lüfter dient v.a. der bedarfsgerechten Kühlung der einzelnen Komponenten des Antriebsaggregats. Indem die Arbeitshydraulik durch den zweiten Elektromotor und der Lüfter durch den dritten Elektromotor betrieben werden, kann der Verbrennungsmotor weiter verkleinert und insbesondere auch phlegmatisiert werden, da die benötigte mechanische Leistung zum Betrieb der Arbeitshydraulik bzw. des Lüfters zumindest anteilig vom zweiten Elektromotor bzw. vom dritten Elektromotor bereitgestellt wird. Analog zum Betrieb des ersten Elektromotors können der zweite Elektromotor und der dritte Elektromotor beispielsweise in ausgewählten Betriebssituationen aktiviert werden, etwa bei Anforderung einer kurzfristigen Leistungsspitze oder aber auch durchgehend dann, wenn dauerhaft eine Leistungsanfoderung durch die Arbeitshydraulik bzw. durch den Lüfter vorliegt, die oberhalb des effizientesten Betriebspunkts des Verbrennungsmotors liegt.
-
Insbesondere ist es bevorzugt, dass die Arbeitshydraulik ausschließlich vom zweiten Elektromotor betrieben wird und/oder dass der Lüfter ausschließlich vom dritten Elektromotor betrieben wird. Somit sind diese Komponenten des Antriebsaggregats vollständig elektrifiziert.
-
Weiterhin ist es bevorzugt, dass für jeden Elektromotor, also für den ersten, den zweiten und den dritten Elektromotor, jeweils eine eigene Leistungselektronik zur Steuerung bzw. Regelung des jeweiligen Elektromotors vorgesehen ist. Sofern mehr als nur ein erster, ein zweiter oder ein dritter Elektromotor vorgesehen sind, können auch sämtliche ersten, zweiten und dritten Elektromotoren jeweils eine gemeinsame Leistungselektronik aufweisen, wobei die Leistungselektronik in diesem Fall aus drei einzelnen Elektronikbausteinen besteht, die in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sein können und beispielsweise eine gemeinsame Energieversorgung und eine gemeinsame Kühlung aufweisen können.
-
Alternativ bevorzugt ist es vorgesehen, dass für alle vorgesehenen Elektromotoren insgesamt nur eine gemeinsame Leistungselektronik vorgesehen ist.
-
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der erste Elektromotor zur elektrischen Energieversorgung der Arbeitshydraulik vom Verbrennungsmotor im Generatorbetrieb betreibbar ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass der Verbrennungsmotor z.B. durchgehend in seinem effizientesten Betriebspunkt betrieben werden kann, was den Kraftstoffverbrauch und damit die Umweltbelastung sowie die Betriebskosten reduziert. Zudem kann dadurch ein vergleichsweise kleinerer elektrischer Energiespeicher für das Antriebsaggregat vorgesehen werden, da die elektrische Energie ja nicht ausschließlich durch den Energiespeicher bereitgestellt wird, sondern zusätzlich durch den Generatorbetrieb des ersten Elektromotors. Dies ermöglicht eine langfristige Nutzung der Arbeitshydraulik ohne Unterbrechungen durch elektrische Ladevorgänge.
-
Insbesondere ist es bevorzugt, dass der elektrische Energiespeicher als Pufferspeicher fungiert, wenn der erste Elektromotor zur elektrischen Energieversorgung der Arbeitshydraulik im Generatorbetrieb betrieben wird. Dies ermöglicht ein durchgängiges Betreiben des ersten Elektromotors im effizientesten Betriebspunkt. Sofern nämlich die im Generatorbetrieb erzeugte elektrische Leistung zeitweilig größer ist, als die zum Betrieb der Arbeitshydraulik benötigte Leistung, wird die überschüssige elektrische Leistung dem Energiespeicher zugeführt und dort gespeichert. Sofern hingegen die im Generatorbetrieb erzeugte elektrische Leistung zeitweilig geringer ist, als die zum Betrieb der Arbeitshydraulik benötigte Leistung, wird die zusätzlich benötigte elektrische Leistung dem Energiespeicher wieder entnommen.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Arbeitshydraulik über eine zweite Kupplung trieblich lösbar mit der Eingangswelle verbunden ist. Daraus ergibt sich der Vorteil, dass die Arbeitshydraulik auch vom Verbrennungsmotor bzw. vom ersten Elektromotor betrieben werden kann. Sofern die zweite Kupplung geschlossen ist, besteht eine Triebverbindung zwischen der Eingangswelle und der Arbeitshydraulik. Bei geöffneter zweiter Kupplung hingegen besteht keine Triebverbindung zwischen der Eingangswelle und der Arbeitshydraulik. In letzterem Fall bleibt die Arbeitshydraulik entweder in Ruhe oder aber sie kann durch den zweiten Elektromotor ausschließlich betrieben werden.
-
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Arbeitshydraulik vom zweiten Elektromotor und von der Eingangswelle gleichzeitig betreibbar ist. Dies ermöglicht eine weitgehend größtmögliche Flexibilität im Betrieb der Arbeitshydraulik, insbesondere bei deren Leistungsversorgung. Je nach Auslastung des Verbrennungsmotors beispielsweise kann eine zusätzliche Leistungsversorgung über den zweiten Elektromotor erfolgen. Weiterhin sind auch Arbeitshydrauliken bekannt, die zwei Hydraulikpumpen umfassen. Insbesondere bei derartigen, zwei Hydraulikpumpen aufweisenden Arbeitshydrauliken kann z.B. eine Hydraulikpumpe durch den zweiten Elektromotor betrieben werden während die andere Hydraulikpumpe durch den Verbrennungsmotor betrieben wird.
-
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Arbeitsmaschine, umfassend ein erfindungsgemäßes Antriebsaggregat. Daraus ergeben sich die bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Antriebsaggregat beschriebenen Vorteile auch für die erfindungsgemäße Arbeitsmaschine.
-
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Arbeitsmaschine als Radlader ausgebildet ist.
-
Alternativ bevorzugt kann die Arbeitsmaschine auch als Dumper, Bagger, Teleskoplader oder Traktor ausgebildet sein.
-
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beispielhaft erläutert.
-
Es zeigen:
- 1 beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats für eine Arbeitsmaschine,
- 2 beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats für eine Arbeitsmaschine,
- 3 beispielhaft und schematisch eine nochmals weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats für eine Arbeitsmaschine und
- 4 beispielhaft und schematisch eine wiederum weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats für eine Arbeitsmaschine.
-
Gleiche Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbare Komponenten sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Diese Gegenstände, Funktionseinheiten und vergleichbaren Komponenten sind hinsichtlich ihrer technischen Merkmale identisch ausgeführt, sofern sich aus der Beschreibung nicht explizit oder implizit etwas anderes ergibt.
-
1 zeigt beispielhaft und schematisch eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats 1 für eine Arbeitsmaschine 8 (nicht dargestellt). Das Antriebsaggregat der 1 umfasst ein Stufengetriebe 2 mit einer Eingangswelle 3, einen hydrodynamischen Drehmomentwandler 4 mit einer Eingangsseite 4' und einer Ausgangsseite 4", einen ersten Elektromotor 5, eine als Hochtreiber 6 ausgebildete Getriebestufe 6 sowie eine erste Kupplung 7, über die der erste Elektromotor 5 trieblich lösbar mit der Eingangswelle 3 verbunden ist. Die Eingangsseite 4' des Drehmomentwandlers 4 ist trieblich mit einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor 9 der Arbeitsmaschine 8 verbindbar. Wie zu sehen ist, ist der erste Elektromotor 5 in Kraftflussrichtung nach dem Drehmomentwandler 4 angeordnet. Durch diese Anordnung des ersten Elektromotors 5 ergibt sich der Vorteil, dass die vom ersten Elektromotor 5 zum Antrieb der Arbeitsmaschine 8 beigetragene Leistung mit einem vergleichsweise sehr viel höheren Wirkungsgrad zum Antreiben der Arbeitsmaschine 8 genutzt werden kann, als wenn der erste Elektromotor 5 - wie im Stand der Technik üblich - in Kraftflussrichtung vor dem Drehmomentwandler 4 angeordnet wäre. Der erste Elektromotor 5 ist dabei zur Unterstützung des Verbrennungsmotors 9 in ausgewählten Fahrsituationen und zum Rekuperieren von kinetischer Energie im Bremsbetrieb der Arbeitsmaschine 8 ausgebildet. Dies verbessert einerseits die Energieeffizienz der Arbeitsmaschine 8 und reduziert andererseits den Verschleiß der mechanischen Reibungsbremse. Die erste Kupplung 7 ist beispielsgemäß als lösbare Steckverzahnung ausgebildet, wobei die als Hohlwelle 3 ausgebildete Eingangswelle 3 eine Innenverzahnung der Steckverzahnung aufweist und die als Ausgangswelle 6' des Hochtreibers 6 eine entsprechende Außenverzahnung aufweist.
-
2 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats 1 für eine Arbeitsmaschine 8 (nur ansatzweise dargestellt) mit einem Verbrennungsmotor 9. Das Antriebsaggregat 1 der 2 unterscheidet sich vom Antriebsaggregat 1 der 1 lediglich dadurch, dass eine dem ersten Elektromotor 5 zugeordnete Leistungselektronik 10 und ein elektrischer Energiespeicher 11 dargestellt sind. Der Energiespeicher 11 versorgt den ersten Elektromotor 5 mit elektrischer Energie, kann aber ebenso vom ersten Elektromotor 5 im Generatorbetrieb erzeugte elektrische Energie aufnehmen und speichern.
-
3 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats 1 für eine Arbeitsmaschine 8 (nur ansatzweise dargestellt) mit einem Verbrennungsmotor 9. Das Antriebsaggregat 1 der 3 umfasst weiterhin eine Arbeitshydraulik 12 und einen zweiten Elektromotor 13 zum Betreiben der Arbeitshydraulik 12 sowie einen Lüfter 14 und einen dritten Elektromotor 15 zum Betreiben eines Lüfters 14. Neben der dem ersten Elektromotor 5 zugeordneten Leistungselektronik 10 umfasst das Antriebsaggregat 1 der 3 eine Leistungselektronik 16, die beispielsgemäß dem zweiten Elektromotor 13 zugeordnet ist und eine Leistungselektronik 17, die beispielsgemäß dem dritten Elektromotor 15 zugeordnet ist. Beispielsgemäß ist es außerdem vorgesehen, dass die Arbeitshydraulik 12, wie in 3 dargestellt, ausschließlich durch den zweiten Elektromotor 13 betreibbar ist. Daher kann der erste Elektromotor 5 zur elektrischen Energieversorgung der Arbeitshydraulik 12 vom Verbrennungsmotor 9 im Generatorbetrieb betrieben werden, wodurch ein dauerhafter Betrieb der Arbeitshydraulik 12 möglich ist.
-
Gemäß einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel, ist die Leistungselektronik 10 als gemeinsame Leistungselektronik 10 sowohl dem ersten Elektromotor 5 als auch dem zweiten Elektromotor 13 und dem dritten Elektromotor 15 zugeordnet.
-
4 zeigt beispielhaft und schematisch eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebsaggregats 1 für eine Arbeitsmaschine 8 (nur ansatzweise dargestellt) mit einem Verbrennungsmotor 9. Das Antriebsaggregat 1 der 4 unterscheidet sich vom Antriebsaggregat 1 der 3 dadurch, dass die Arbeitshydraulik 12 gleichermaßen durch den Verbrennungsmotor 9 und den zweiten Elektromotor 13 betrieben werden kann. Dies ist beispielsgemäß insbesondere deshalb von Vorteil, weil die Arbeitshydraulik 12 zwei voneinander unabhängige Hydraulikpumpen (nicht dargestellt) umfasst, von denen eine durch den zweiten Elektromotor 13 betrieben wird und eine durch den Verbrennungsmotor 9 betrieben wird. Die triebliche Verbindung zum Verbrennungsmotor 9 erfolgt über eine zweite Kupplung 18, welche die Arbeitshydraulik 12 trieblich lösbar mit der Eingangswelle verbindet. Außerdem unterscheidet sich die Anordnung des ersten Elektromotors 5 in der 4 von der Anordnung des ersten Elektromotors 5 in den vorherigen Figuren. Beispielsgemäß ist der erste Elektromotor 5 zwar in Kraftflussrichtung nach dem Drehmomentwandler 4 angeordnet, jedoch nicht unmittelbar mit der Eingangswelle 3 verbunden. Vielmehr ist der erste Elektromotor 5 beispielsgemäß über eine Gangstufe des Stufengetriebes 2 trieblich mit der Eingangswelle 3 verbunden. Somit kann beispielsgemäß vorteilhaft auf den Hochtreiber 6 verzichtet werden, da stattdessen das Übersetzungsverhältnis der entsprechenden Getriebestufe verwendet wird, um die Ausgangsdrehzahl und das Ausgangsdrehmoment an die Erfordernisse des Antriebsaggregats 1 anzupassen.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Antriebsaggregat
- 2
- Stufengetriebe
- 3
- Eingangswelle
- 4
- hydrodynamischer Drehmomentwandler
- 4'
- Eingangsseite des Drehmomentwandlers
- 4"
- Ausgangsseite des Drehmomentwandlers
- 5
- Elektromotor
- 6
- Hochtreiber, Getriebestufe
- 7
- erste Kupplung
- 8
- Arbeitsmaschine
- 9
- Verbrennungsmotor
- 10
- Leistungselektronik
- 11
- Energiespeicher
- 12
- Arbeitshydraulik
- 13
- zweiter Elektromotor
- 14
- Lüfter
- 15
- dritter Elektromotor
- 16
- Leistungselektronik
- 17
- Leistungselektronik
- 18
- zweite Kupplung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 202014000738 U1 [0004]
- DE 10330159 A1 [0006]
