DE102019208344B4 - Machine that can be used for agricultural or construction purposes - Google Patents

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Abstract

Land- oder bauwirtschaftlich nutzbare Arbeitsmaschine (1), umfassend einen Fahrzeugrahmen (4), einen Fahrantrieb mit einem Antriebsmotor (2) sowie zumindest eine Antriebsachse (5), wobei der Fahrantrieb zumindest zwei an der Antriebsachse (5) angeordnete Elektromotoren (9) umfasst, welche durch jeweils ein Stirnradgetriebe (16) mit jeweils einer Antriebswelle (10) trieblich verbunden sind, und wobei die jeweilige Antriebswelle (10) mit einem am Fahrzeugrahmen (4) angeordneten Endantrieb (11) trieblich verbunden ist, welcher der Aufnahme eines Bodeneingriffsmittels (7) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (10) als Gelenkwellen ausgeführt sind, und dass auf den Antriebswellen (10) jeweils Bremsvorrichtungen (13) angeordnet sind.Working machine (1) for agricultural or construction purposes, comprising a vehicle frame (4), a travel drive with a drive motor (2) and at least one drive axle (5), the travel drive comprising at least two electric motors (9) arranged on the drive axle (5). , which are each drivingly connected to a drive shaft (10) by a spur gear (16), and wherein the respective drive shaft (10) is drivingly connected to a final drive (11) arranged on the vehicle frame (4), which is used to accommodate a ground engagement means ( 7), characterized in that the drive shafts (10) are designed as cardan shafts, and that braking devices (13) are arranged on the drive shafts (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine land- oder bauwirtschaftlich nutzbare Arbeitsmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine als selbstfahrende Erntemaschine ausgeführte Arbeitsmaschine.The invention relates to a work machine that can be used for agricultural or construction purposes according to the preamble of claim 1. In particular, the invention relates to a work machine designed as a self-propelled harvester.

Land- oder bauwirtschaftlich nutzbare Arbeitsmaschinen weisen einen Antriebsmotor sowie zumindest eine Antriebsachse auf. Der als Verbrennungsmotor ausgeführte Antriebsmotor treibt einen hydrostatischen Fahrantrieb der Arbeitsmaschine an, mit welchem an der Antriebsachse angeordnete Bodeneingriffsmittel angetrieben werden und deren Übersetzungsverhältnis stufenlos verstellbar ist. Der hydrostatische Fahrantrieb weist eine Hydraulikpumpe auf, die einen oder mehrere Hydraulikmotoren mit Druckmittel versorgt, wobei die Hydraulikmotoren der Antriebsachse oder den Bodeneingriffsmitteln zugeordnet sind. Zur Verstellung des mittels des jeweiligen als Axialkolbenmotor ausgebildeten Hydraulikmotors aufgebrachten Drehmomentes bzw. eines Übersetzungsverhältnisses des hydrostatischen Fahrantriebes ist dessen Hubvolumen verstellbar ausgeführt. Im Übrigen kann auch das Fördervolumen der dann verstellbar ausgebildeten Hydraulikpumpe veränderbar sein.Machines that can be used in agriculture or construction have a drive motor and at least one drive axle. The drive motor, designed as an internal combustion engine, drives a hydrostatic drive of the work machine, with which ground engagement means arranged on the drive axle are driven and the transmission ratio of which is continuously adjustable. The hydrostatic travel drive has a hydraulic pump that supplies one or more hydraulic motors with pressure medium, the hydraulic motors being assigned to the drive axle or the ground engagement means. In order to adjust the torque or a transmission ratio of the hydrostatic travel drive applied by means of the respective hydraulic motor designed as an axial piston motor, its displacement volume is designed to be adjustable. Furthermore, the delivery volume of the hydraulic pump, which is then designed to be adjustable, can also be changed.

Die Ansteuerung der Hydraulikpumpe und des Hydraulikmotors kann über eine Steuereinrichtung erfolgen, an die beispielsweise über einen Joystick oder ein Fahrpedal Sollwerte vorgegeben werden und die dann das jeweilige Drehmoment bzw. die Drehgeschwindigkeit des jeweiligen Bodeneingriffsmittels entsprechend den Vorgaben einstellt. Das Druckmittel in den Arbeitsleitungen, mit denen die Hydraulikpumpe und der Hydraulikmotor miteinander verbunden sind, ist über eine Speisepumpe vorgespannt. Diese dient auch zum Ausgleich von Leckagen und sitzt üblicherweise auf der gleichen Antriebswelle wie der Hydraulikmotor. Hydrostatische Fahrantriebe weisen einen schlechten Wirkungsgrad auf. Neben Druckverlusten durch Reibung und Strömungsumlenkung unterliegt der Wirkungsgrad von hydrostatischen Fahrantrieben einer laufzeitabhängigen Verschlechterung durch Spaltverluste.The hydraulic pump and the hydraulic motor can be controlled via a control device to which setpoints are specified, for example via a joystick or an accelerator pedal, and which then sets the respective torque or rotational speed of the respective ground engagement means in accordance with the specifications. The pressure medium in the working lines with which the hydraulic pump and the hydraulic motor are connected to each other is prestressed via a feed pump. This also serves to compensate for leaks and is usually located on the same drive shaft as the hydraulic motor. Hydrostatic travel drives have poor efficiency. In addition to pressure losses due to friction and flow deflection, the efficiency of hydrostatic travel drives is subject to a running time-dependent deterioration due to gap losses.

Aus der EP 1 586 529 A2 ist eine als Telelader ausgeführte bauwirtschaftlich nutzbare Arbeitsmaschine der eingangs genannten Art bekannt. Des Weiteren gehen landwirtschaftlich nutzbare Arbeitsmaschinen auch noch aus der EP 0 812 720 B1 und der DE 10 2015 222 003 A1 jeweils hervor.From the EP 1 586 529 A2 is a work machine of the type mentioned at the beginning that is designed as a teleloader and can be used for construction purposes. Furthermore, machines for agricultural use are also becoming scarce EP 0 812 720 B1 and the DE 10 2015 222 003 A1 each.

Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Arbeitsmaschine der eingangs genannten Art weiterzubilden, bei der bei gutem Wirkungsgrad des Fahrantriebs problemlos eine ausreichende Bodenfreiheit darstellbar ist.Based on the prior art described above, it is now the object of the present invention to develop a work machine of the type mentioned at the outset, in which sufficient ground clearance can be easily achieved with good efficiency of the travel drive.

Diese Aufgabe wird für eine Arbeitsmaschine ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf jeweils folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.This task is solved for a work machine based on the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims each reflect advantageous developments of the invention.

Gemäß der Erfindung wird eine land- oder bauwirtschaftlich nutzbare Arbeitsmaschine vorgeschlagen, umfassend einen Fahrzeugrahmen, einen Fahrantrieb mit einem Antriebsmotor sowie zumindest eine Antriebsachse, wobei der Fahrantrieb zumindest zwei an der Antriebsachse angeordnete Elektromotoren umfasst, welche durch jeweils ein Stirnradgetriebe mit jeweils einer Antriebswelle trieblich verbunden sind, und dass die jeweilige Antriebswelle mit einem am Fahrzeugrahmen angeordneten Endantrieb trieblich verbunden ist, welcher der Aufnahme eines Bodeneingriffsmittels dient. Die Ausbildung des Fahrantriebs als sogenannter dieselelektrischer Fahrantrieb unterliegt im Gegensatz zum hydrostatischen Fahrantrieb nicht einer laufzeitabhängigen Verschlechterung des Wirkungsgrades, welche aus im Laufe der Zeit zunehmenden hydraulischen Spaltverlusten resultiert.According to the invention, a work machine that can be used in agriculture or construction is proposed, comprising a vehicle frame, a travel drive with a drive motor and at least one drive axle, the travel drive comprising at least two electric motors arranged on the drive axle, each of which is connected to a drive shaft by a spur gear are, and that the respective drive shaft is drivingly connected to a final drive arranged on the vehicle frame, which serves to accommodate a ground engagement means. In contrast to the hydrostatic drive, the design of the drive as a so-called diesel-electric drive is not subject to a running time-dependent deterioration in efficiency, which results from increasing hydraulic gap losses over time.

Zudem lässt sich der Gesamtwirkungsgrad dadurch verbessern, dass der Betrieb des Antriebsmotors, insbesondere eines Verbrennungsmotors, in dessen optimalen Drehzahlbereich erfolgt, wodurch ein effizienterer und kraftstoffreduzierter Betrieb des Antriebsmotors ermöglicht wird. Bevorzugt ist es vorgesehen, dass die beiden Elektromotoren als Synchronmotoren oder Asynchronmotoren ausgebildet sind. In addition, the overall efficiency can be improved by operating the drive motor, in particular an internal combustion engine, in its optimal speed range, which enables more efficient and fuel-reduced operation of the drive motor. It is preferably provided that the two electric motors are designed as synchronous motors or asynchronous motors.

Asynchronmotoren weisen eine besonders hohe Effizienz auf und eignen sich zur Erzeugung sehr hoher Drehmomente, was insbesondere Anfahrvorgänge begünstigt.Asynchronous motors have a particularly high level of efficiency and are suitable for generating very high torques, which particularly favors starting processes.

Weiterhin sind die Antriebswellen als Gelenkwellen ausgeführt. Dadurch lässt sich ein Höhenversatz zwischen dem Ausgang des jeweiligen Elektromotors und dem Eingang des jeweiligen Endantriebs erreichen, wodurch sich die Bodenfreiheit weiter erhöhen lässt.Furthermore, the drive shafts are designed as cardan shafts. This makes it possible to achieve a height offset between the output of the respective electric motor and the input of the respective final drive, which further increases the ground clearance.

Des Weiteren sind auf den Antriebswellen jeweils Bremsvorrichtungen angeordnet. Die Bremsvorrichtungen können als Scheibenbremsen ausgeführt sein. Dabei können die Bremsvorrichtungen als Betriebsbremse und/oder als Parkbremse ausgebildet sein.Furthermore, braking devices are arranged on the drive shafts. The braking devices can be designed as disc brakes. The braking devices can be designed as a service brake and/or as a parking brake.

Bevorzugt können die Stirnradgetriebe der Elektromotoren zwei Übersetzungsstufen aufweisen. Die genau zwei Übersetzungsstufen aufweisenden Stirnradgetriebe bündeln die Antriebsleistung der Elektromotoren, synchronisieren deren Drehzahlen und verteilen die Antriebsleistung auf die Antriebswellen, die dort bedarfsgerecht von den Endantrieben abgerufen wird. Durch die zumindest zwei Übersetzungsstufen kann eine große Spreizung zwischen maximaler Zugkraft beim Betrieb der Arbeitsmaschine mit niedriger Fahrgeschwindigkeit auf unebenem Terrain und relativ hoher Fahrgeschwindigkeit bei Straßenfahrt abgebildet werden.The spur gears of the electric motors can preferably have two gear ratios. The spur gears, which have exactly two gear ratios, combine the drive power of the electric motors, synchronize their speeds and distribute the drive power to the drive shafts, which is then called up by the final drives as required. Due to the at least two gear ratios, a large spread between maximum tractive force when operating the work machine at low driving speed on uneven terrain and relatively high driving speed when driving on the road can be represented.

Insbesondere können die Endantriebe jeweils zumindest eine weitere Übersetzungsstufe aufweisen. Hierdurch lässt sich eine weitere Spreizung erreichen.In particular, the final drives can each have at least one further gear ratio. This allows a further spread to be achieved.

Dabei kann die zumindest eine weitere Übersetzungsstufe des jeweiligen Endantriebes als Stirnradgetriebe ausgeführt sein. Der am Fahrzeugrahmen angeordnete Endantrieb zur Aufnahme des Bodeneingriffsmittels kann einen Achsversatz aufweisen. Hierbei kann das Stirnradgetriebe derart ausgeführt sein, dass sich zwischen der Antriebswelle und dem Abtrieb des Endantriebs eine achsparallele Anordnung ergibt (Portalachsbauweise). Hierdurch kann eine erhöhte Bodenfreiheit der Antriebswelle erreicht werden, was für Arbeitsmaschinen von Vorteil ist. Insbesondere kann die zumindest eine weitere Übersetzungsstufe als Planetengetriebe ausgeführt sein. Planetengetriebe kombinieren die Vorteile einer hohen Leistungsdichte mit nur geringem Bauraumbedarf. Weiterhin weisen Planetengetriebe eine koaxiale Leistungsverteilung auf, was auch eine optimale Bauraumausnutzung in einer Radnabe oder Radfelge ermöglicht.The at least one further transmission stage of the respective final drive can be designed as a spur gear. The final drive arranged on the vehicle frame for receiving the ground engagement means can have an axial offset. The spur gear can be designed in such a way that there is an axially parallel arrangement between the drive shaft and the output of the final drive (portal axle design). This allows increased ground clearance of the drive shaft to be achieved, which is an advantage for work machines. In particular, the at least one further transmission stage can be designed as a planetary gear. Planetary gears combine the advantages of high power density with only a small space requirement. Furthermore, planetary gears have a coaxial power distribution, which also enables optimal use of space in a wheel hub or wheel rim.

Insbesondere können die Antriebswellen unterschiedliche Längen aufweisen. Hierdurch kann unterschiedlichen Bauraumvorgaben an der Arbeitsmaschine Rechnung getragen werden, wenn beispielsweise eine bezogen auf die Längsachse der Arbeitsmaschine außermittige Anordnung der beiden Elektromotoren erforderlich ist.In particular, the drive shafts can have different lengths. In this way, different installation space requirements on the work machine can be taken into account if, for example, an off-center arrangement of the two electric motors with respect to the longitudinal axis of the work machine is required.

Bevorzugt kann der als Verbrennungsmotor ausgeführte Antriebsmotor zumindest einen Generator antreiben. Mittels des zumindest einen Generators lässt sich die für den Fahrantrieb erforderliche elektrische Leistung bereitstellen.Preferably, the drive motor designed as an internal combustion engine can drive at least one generator. The electrical power required for the traction drive can be provided by means of the at least one generator.

Insbesondere kann der jeweilige Elektromotor von einem Gehäuse umgeben sein, welches im Aluminium-Druckguss-Verfahren hergestellt ist. Da der jeweilige Elektromotor selbst keine Kräfte auf die Bodeneingriffsmittel übertragen muss, lässt sich das Gehäuse beispielsweise im Aluminium-Druckguss-Verfahren herstellen, wodurch eine gewichtsreduzierte und kostengünstige Ausgestaltung erreicht wird.In particular, the respective electric motor can be surrounded by a housing which is manufactured using the aluminum die-casting process. Since the respective electric motor itself does not have to transmit any forces to the ground engagement means, the housing can be manufactured, for example, using the aluminum die-casting process, which results in a weight-reduced and cost-effective design.

Vorzugsweise kann zur Ansteuerung des jeweiligen Elektromotors eine Leistungselektronik vorgesehen sein, welche im oder am Gehäuse des jeweiligen Elektromotors angeordnet ist. Dadurch wird eine Reduzierung von Verkabelungswegen erreicht. Zudem kann die Leistungselektronik in ein der Kühlung des jeweiligen Elektromotors dienendes Kühlsystem integriert sein.Preferably, power electronics can be provided to control the respective electric motor, which is arranged in or on the housing of the respective electric motor. This results in a reduction in cabling routes. In addition, the power electronics can be integrated into a cooling system used to cool the respective electric motor.

Des Weiteren kann das jeweilige Stirnradgetriebe in das Gehäuse des jeweiligen Elektromotors integriert sein. Hierdurch wird eine bauraumsparende Ausgestaltung des Fahrantriebs erreicht.Furthermore, the respective spur gear can be integrated into the housing of the respective electric motor. This achieves a space-saving design of the travel drive.

Bevorzugt können die Bodeneingriffsmittel als Räder oder Raupenlaufwerke ausgeführt sein. Je nach Bodenbeschaffenheit kann durch die bei Raupenlaufwerken vergrößerte Aufstandsfläche eine bessere Traktion und geringere Bodenverdichtung erreicht werden, was insbesondere bei landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen vorteilhaft ist.The ground engagement means can preferably be designed as wheels or caterpillar tracks. Depending on the nature of the soil, better traction and less soil compaction can be achieved due to the increased contact area of crawler tracks, which is particularly advantageous for agricultural machines.

Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung können die Elektromotoren mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar sein, um eine Unterstützung einer lenkbaren Achse der Arbeitsmaschine zu bewirken. Insbesondere wenn die zumindest eine Antriebsachse als Vorderachse und die lenkbare Achse als nicht angetriebene Hinterachse der Arbeitsmaschine ausgeführt ist, lassen sich kleinere Kurvenradien erreichen, wenn die Bodeneingriffsmittel an der Antriebsachse mit einer vorgebbaren Differenzdrehzahl angetrieben werden.According to a preferred development, the electric motors can be driven at different speeds in order to provide support for a steerable axle of the work machine. In particular, if the at least one drive axle is designed as a front axle and the steerable axle is designed as a non-driven rear axle of the work machine, smaller curve radii can be achieved if the ground engagement means on the drive axle are driven at a predeterminable differential speed.

Vorzugsweise kann die Arbeitsmaschine als land- oder forstwirtschaftliche Arbeitsmaschine, besonders bevorzugt als selbstfahrende Erntemaschine, insbesondere als Mähdrescher oder Feldhäcksler, ausgeführt sein.The work machine can preferably be designed as an agricultural or forestry work machine, particularly preferably as a self-propelled harvester, in particular as a combine harvester or forage harvester.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der nebengeordneten oder der hiervon abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of the independent or dependent claims. There are also possibilities to combine individual features with one another, including those that emerge from the claims, the following description of preferred embodiments of the invention or directly from the drawings. Reference in the claims to the drawings by use of reference numerals is not intended to limit the scope of the claims.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, die nachfolgend erläutert wird, ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Arbeitsmaschine;
  • 2 eine schematische Darstellung einer Antriebsachse der Arbeitsmaschine; und
  • 3 eine schematische Darstellung eines Elektromotors mit einem zweistufigen Stirnradgetriebe.
An advantageous embodiment of the invention, which is explained below, is shown in the drawings. It shows:
  • 1 a schematic representation of a work machine;
  • 2 a schematic representation of a drive axle of the work machine; and
  • 3 a schematic representation of an electric motor with a two-stage spur gear.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer landwirtschaftlich nutzbaren Arbeitsmaschine 1 dargestellt, die insbesondere als selbstfahrende landwirtschaftliche Erntemaschine ausgeführt sein kann. Die Arbeitsmaschine 1 umfasst einen Fahrzeugrahmen 4, einen Fahrantrieb mit einem Antriebsmotor 2 sowie zumindest eine Antriebsachse 5. Der als Verbrennungsmotor, insbesondere als Dieselmotor, ausgeführte Antriebsmotor 2 ist trieblich mit einem Generator 3 verbunden. Weiterhin umfasst die Arbeitsmaschine 1 eine nicht angetriebene, lenkbare Achse 6. An der zumindest einen vorderen Antriebsachse 5 und der hinteren lenkbaren Achse 6 sind Bodeneingriffsmittel 7 angeordnet, die im dargestellten Ausführungsbeispiel als Räder ausgeführt sind. Denkbar ist es aber auch, an der zumindest einen Antriebsachse 5 als Raupenlaufwerke ausgeführte Bodeneingriffsmittel 7 anzuordnen. Dem Generator 3 kann eine Speichereinheit 8 zugeordnet sein, welche der Speicherung von elektrischer Energie dient.In 1 is a schematic representation of an agriculturally usable machine 1 shown, which can be designed in particular as a self-propelled agricultural harvester. The work machine 1 comprises a vehicle frame 4, a travel drive with a drive motor 2 and at least one drive axle 5. The drive motor 2, designed as an internal combustion engine, in particular as a diesel engine, is operationally connected to a generator 3. Furthermore, the work machine 1 comprises a non-driven, steerable axle 6. Ground engagement means 7 are arranged on the at least one front drive axle 5 and the rear steerable axle 6, which are designed as wheels in the exemplary embodiment shown. However, it is also conceivable to arrange ground engagement means 7 designed as crawler tracks on the at least one drive axle 5. The generator 3 can be assigned a storage unit 8, which is used to store electrical energy.

In 2 ist eine schematische Darstellung der Antriebsachse 5 der Arbeitsmaschine 1 gezeigt. Der Fahrantrieb umfasst zumindest zwei an der Antriebsachse 5 angeordnete identische Elektromotoren 9, welche durch jeweils ein Stirnradgetriebe mit jeweils einer Antriebswelle 10 trieblich verbunden sind. Identisch bedeutet, dass die Elektromotoren 9 die gleiche Leistung, Bauform, Gewicht etc. aufweisen. Insbesondere sind jedoch die durch die beiden Elektromotoren 9 erzeugbaren Antriebsmomente gleich hoch. Die jeweilige Antriebswelle 10 ist mit einem an dem Fahrzeugrahmen 4 angeordneten Endantrieb 11 trieblich verbunden, welcher der Aufnahme eines Bodeneingriffsmittels 7, in der Ausbildung gemäß der 1 der Räder, dient.In 2 a schematic representation of the drive axle 5 of the work machine 1 is shown. The travel drive comprises at least two identical electric motors 9 arranged on the drive axle 5, which are each connected to a drive shaft 10 by a spur gear. Identical means that the electric motors 9 have the same power, design, weight, etc. In particular, however, the drive torques that can be generated by the two electric motors 9 are the same. The respective drive shaft 10 is drivingly connected to a final drive 11 arranged on the vehicle frame 4, which accommodates a ground engagement means 7, in the training according to 1 the wheels.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel weist der jeweilige Endantrieb 11 eine Radnabe 12 auf, an der die als Räder ausgeführte Bodeneingriffsmittel 7 angeordnet sind. Die Antriebswellen 10 weisen im dargestellten Ausführungsbeispiel unterschiedliche Längen auf, was aus Bauraumvorgaben resultieren kann. Im Allgemeinen ist eine bezogen auf die Längsachse der Arbeitsmaschine 1 im Wesentlichen mittige Anordnung der Elektromotoren 9 vorgesehen.In the exemplary embodiment shown, the respective final drive 11 has a wheel hub 12 on which the ground engagement means 7 designed as wheels are arranged. In the exemplary embodiment shown, the drive shafts 10 have different lengths, which can result from installation space requirements. In general, an essentially central arrangement of the electric motors 9 is provided in relation to the longitudinal axis of the work machine 1.

Im Wesentlich mittig zwischen den Endantrieben 11 sind zwei Elektromotoren 9 angeordnet. Der jeweilige Elektromotor 9 ist mit einer Antriebswelle 10 mit dem jeweiligen Endantrieb 11 trieblich verbunden. Die Antriebswelle 10 ist dabei als Gelenkwelle ausgeführt. Hierdurch kann ein Höhenversatz zwischen dem Ausgang des jeweiligen Elektromotors 9 und dem Eingang des Endantriebs 11 ausgeglichen werden. Jedem Elektromotor 9 ist eine Bremsvorrichtung 13 zugeordnet, die auf der jeweiligen von dem Elektromotor 9 angetriebenen Antriebswelle 10 angeordnet ist. Die jeweilige Bremsvorrichtung 13 kann als Scheibenbremse ausgeführt sein und als Betriebsbremse und/oder Parkbremse fungieren.Two electric motors 9 are arranged essentially centrally between the final drives 11. The respective electric motor 9 is drivingly connected to the respective final drive 11 with a drive shaft 10. The drive shaft 10 is designed as a cardan shaft. This allows a height offset between the output of the respective electric motor 9 and the input of the final drive 11 to be compensated for. Each electric motor 9 is assigned a braking device 13, which is arranged on the respective drive shaft 10 driven by the electric motor 9. The respective braking device 13 can be designed as a disc brake and function as a service brake and/or parking brake.

Der jeweilige Elektromotor 9 kann als Asynchronmotor ausgeführt sein. Der jeweilige Elektromotor 9 umfasst ein Gehäuse 14, in welchem die Komponenten des Elektromotors 9 angeordnet sind. Zudem sind in das Gehäuse 14 des jeweiligen Elektromotors 9 eine der Ansteuerung dienende Leistungselektronik 15 sowie ein Stirnradgetriebe 16 integriert, wie in 3 schematisch dargestellt. Die Stirnradgetriebe 16 der Elektromotoren 9 weisen genau zwei Übersetzungsstufen auf. Zur Kühlung des Elektromotors 9 und dessen Leistungselektronik 15, die einen Frequenzumrichter umfassen kann, ist ein Anschluss17 zur Zuführung eines Kühlmittels vorgesehen.The respective electric motor 9 can be designed as an asynchronous motor. The respective electric motor 9 includes a housing 14 in which the components of the electric motor 9 are arranged. In addition, power electronics 15 used for control and a spur gear 16 are integrated into the housing 14 of the respective electric motor 9, as in 3 shown schematically. The spur gears 16 of the electric motors 9 have exactly two gear ratios. To cool the electric motor 9 and its power electronics 15, which can include a frequency converter, a connection 17 is provided for supplying a coolant.

Der jeweilige Endantrieb 11 weist zumindest eine weitere Übersetzungsstufe auf. Die zumindest eine weitere Übersetzungsstufe ist als Stirnradgetriebe ausgeführt. Das Stirnradgetriebe ist im Inneren eines Gehäuses 18 angeordnet. Mittels des Gehäuses 18 ist der Endantrieb 11 an dem Fahrzeugrahmen 4 befestigbar. Das Stirnradgetriebe kann derart ausgeführt sein, dass sich zwischen der Antriebswelle 10 und dem Abtrieb des Endantriebs 11 eine achsparallele Anordnung ergibt (Portalachsbauweise). Hierdurch kann eine erhöhte Bodenfreiheit der Antriebswelle 10 erreicht werden, was für Arbeitsmaschinen 1 von Vorteil ist. Insbesondere kann die zumindest eine weitere Übersetzungsstufe des Endantriebes 11 als Planetengetriebe ausgeführt sein.The respective final drive 11 has at least one further gear ratio. The at least one further transmission stage is designed as a spur gear. The spur gear is arranged inside a housing 18. The final drive 11 can be attached to the vehicle frame 4 by means of the housing 18. The spur gear can be designed in such a way that an axially parallel arrangement results between the drive shaft 10 and the output of the final drive 11 (portal axle design). As a result, increased ground clearance of the drive shaft 10 can be achieved, which is advantageous for work machines 1. In particular, the at least one further transmission stage of the final drive 11 can be designed as a planetary gear.

Die Arbeitsmaschine 1 umfasst zumindest eine Steuerungsvorrichtung 19, welche der Ansteuerung der elektrischen Antriebskomponenten des Fahrantriebes, des zumindest einen Generators 3 und der beiden Elektromotoren 9 dient. Die Steuerungsvorrichtung 19 ist durch ein Bussystem 20 mit dem zumindest einen Generator 3 und den beiden Elektromotoren 9 signaltechnisch verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 19 kann bevorzugt auch mit einer Motorsteuerung des Antriebsmotors 2 signaltechnisch verbunden sein. Mittels der Steuerungsvorrichtung 19 kann die an die von den Elektromotoren 9 aufgenommene Fahrantriebsleistung unabhängig voneinander gesteuert bzw. geregelt werden.The work machine 1 comprises at least one control device 19, which is used to control the electrical drive components of the travel drive, the at least one generator 3 and the two electric motors 9. The control device 19 is connected via a bus system 20 to the at least one generator 3 and the two electric motors 9 in terms of signaling. The control device 19 can preferably also be connected in terms of signals to a motor control of the drive motor 2. By means of the control device 19, the traction drive power received by the electric motors 9 can be controlled or regulated independently of one another.

Die Gehäuse 14 der Elektromotoren 9 übertragen im Unterschied zu den Gehäusen 18 der Endantriebe 11 keine Radkräfte. Während das Gehäuse 14 der Elektromotoren 9 beispielsweise kostengünstig im Aluminium-Druckguss-Verfahren hergestellt wird, werden die Gehäuse 18 der Endantriebe 11 beispielsweise aus Grauguss oder Sphäroguss hergestellt.In contrast to the housings 18 of the final drives 11, the housings 14 of the electric motors 9 do not transmit any wheel forces. While the housing 14 of the electric motors 9 is manufactured, for example, cost-effectively using the aluminum die-casting process, the housings 18 of the final drives 11 are manufactured, for example, from gray cast iron or nodular cast iron.

Beim Verzögern der Arbeitsmaschine 1 durch die Bremsvorrichtungen 13 können die Elektromotoren 9 generatorisch betrieben werden, um die Bremsenergie in elektrische Energie umzuwandeln und in der Speichereinheit 8 zu speichern.When the work machine 1 is decelerated by the braking devices 13, the electric motors 9 can be operated as generators in order to convert the braking energy into electrical energy and store it in the storage unit 8.

Der Lenkvorgang der Arbeitsmaschine 1 lässt sich durch eine gezielte Ansteuerung der Elektromotoren 9 aktiv unterstützen. Der Kurvenradius den die Arbeitsmaschine 1 bei eingeschlagenen Bodeneingriffsmitteln 7 an der nicht angetriebenen, hinteren Lenkachse 6 beschreibt lässt sich reduzieren, indem die Bodeneingriffsmittel 7 der als Vorderachse ausgeführten Antriebsachse 5 mit einer Differenzdrehzahl angetrieben werden. Das voneinander unabhängige Steuern bzw. Regeln der Elektromotoren 9 ermöglicht es, das kurveninnere Bodeneingriffsmittel 7 mit einer geringeren Drehzahl anzutreiben als das kurvenäußere Bodeneingriffsmittel 7. Die Größenordnung der Drehzahldifferenz kann sich am Lenkwinkel orientieren, mit welchem die Bodeneingriffsmittel 7 an der Lenkachse 6 eingeschlagen werden.The steering process of the work machine 1 can be actively supported by targeted control of the electric motors 9. The curve radius that the work machine 1 describes when the ground engagement means 7 is engaged on the non-driven, rear steering axle 6 can be reduced by driving the ground engagement means 7 of the drive axle 5, which is designed as the front axle, at a differential speed. The mutually independent control or regulation of the electric motors 9 makes it possible to drive the ground engagement means 7 on the inside of the curve at a lower speed than the ground engagement means 7 on the outside of the curve. The magnitude of the speed difference can be based on the steering angle with which the ground engagement means 7 are turned on the steering axle 6.

BezugszeichenReference symbols

11
Arbeitsmaschineworking machine
22
Antriebsmotordrive motor
33
Generatorgenerator
44
Fahrzeugrahmenvehicle frame
55
AntriebsachseDrive axle
66
LenkachseSteering axle
77
BodeneingriffsmittelGround intervention means
88th
SpeichereinheitStorage unit
99
ElektromotorElectric motor
1010
Antriebswelledrive shaft
1111
Endantriebfinal drive
1212
Radnabewheel hub
1313
BremsvorrichtungBraking device
1414
Gehäuse von 9Housing of 9
1515
LeistungselektronikPower electronics
1616
StirnradgetriebeSpur gear
1717
AnschlussConnection
1818
Gehäuse von 11Housing from 11
1919
SteuerungsvorrichtungControl device
2020
BussystemBus system

Claims (11)

Land- oder bauwirtschaftlich nutzbare Arbeitsmaschine (1), umfassend einen Fahrzeugrahmen (4), einen Fahrantrieb mit einem Antriebsmotor (2) sowie zumindest eine Antriebsachse (5), wobei der Fahrantrieb zumindest zwei an der Antriebsachse (5) angeordnete Elektromotoren (9) umfasst, welche durch jeweils ein Stirnradgetriebe (16) mit jeweils einer Antriebswelle (10) trieblich verbunden sind, und wobei die jeweilige Antriebswelle (10) mit einem am Fahrzeugrahmen (4) angeordneten Endantrieb (11) trieblich verbunden ist, welcher der Aufnahme eines Bodeneingriffsmittels (7) dient, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen (10) als Gelenkwellen ausgeführt sind, und dass auf den Antriebswellen (10) jeweils Bremsvorrichtungen (13) angeordnet sind.Working machine (1) for agricultural or construction purposes, comprising a vehicle frame (4), a travel drive with a drive motor (2) and at least one drive axle (5), the travel drive comprising at least two electric motors (9) arranged on the drive axle (5). , which are each drivingly connected to a drive shaft (10) by a spur gear (16), and wherein the respective drive shaft (10) is drivingly connected to a final drive (11) arranged on the vehicle frame (4), which is used to accommodate a ground engagement means ( 7) is used, characterized in that the drive shafts (10) are designed as cardan shafts, and that braking devices (13) are arranged on the drive shafts (10). Arbeitsmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnradgetriebe (16) der Elektromotoren (9) zwei Übersetzungsstufen aufweisen.Work machine (1). Claim 1 , characterized in that the spur gears (16) of the electric motors (9) have two gear ratios. Arbeitsmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Endantriebe (11) jeweils zumindest eine weitere Übersetzungsstufe aufweisen.Work machine (1). Claim 1 or 2 , characterized in that the final drives (11) each have at least one further gear ratio. Arbeitsmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine weitere Übersetzungsstufe des jeweiligen Endantriebes (11) als Stirnradgetriebe ausgeführt ist.Work machine (1). Claim 3 , characterized in that the at least one further transmission stage of the respective final drive (11) is designed as a spur gear. Arbeitsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der als Verbrennungsmotor ausgeführte Antriebsmotor (2) zumindest einen Generator (3) antreibt.Work machine (1) according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the drive motor (2), designed as an internal combustion engine, drives at least one generator (3). Arbeitsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der jeweilige Elektromotor (9) von einem Gehäuse (14) umgeben ist, welches im Aluminium-Druckguss-Verfahren hergestellt ist.Work machine (1) according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the respective electric motor (9) is surrounded by a housing (14) which is manufactured using the aluminum die-casting process. Arbeitsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ansteuerung des jeweiligen Elektromotors (9) eine Leistungselektronik (15) vorgesehen ist, welche im oder am Gehäuse (14) angeordnet ist.Work machine (1) according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that power electronics (15) are provided to control the respective electric motor (9), which is arranged in or on the housing (14). Arbeitsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das jeweilige Stirnradgetriebe in das Gehäuse des jeweiligen Elektromotors integriert ist.Work machine (1) according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the respective spur gear is integrated into the housing of the respective electric motor. Arbeitsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bodeneingriffsmittel (7) als Räder oder Raupenlaufwerke ausgeführt sind.Work machine (1) according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the ground engagement means (7) are designed as wheels or caterpillar tracks. Arbeitsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromotoren (9) mit unterschiedlichen Drehzahlen antreibbar sind, um eine Unterstützung einer lenkbaren Achse (6) der Arbeitsmaschine (1) zu bewirken.Work machine (1) according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the electric motors (9) can be driven at different speeds in order to provide support for a steerable axle (6) of the work machine (1). Arbeitsmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsmaschine (1) bevorzugt als selbstfahrende Erntemaschine, insbesondere als Mähdrescher oder Feldhäcksler, ausgeführt ist.Work machine (1) according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the working machine (1) is preferably designed as a self-propelled harvester, in particular as a combine harvester or forage harvester.
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EP0812720B1 (en) 1996-06-14 2001-12-19 Deere & Company Vehicle with electric drive
EP1586529A2 (en) 2004-04-16 2005-10-19 Liebherr-Werk Nenzing GmbH Telescopic lifting vehicle, in particular a reachstacker
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