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QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)
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Nicht zutreffend.
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ERKLÄRUNG ÜBER STAATLICH GEFÖRDERTE FORSCHUNG ODER ENTWICKLUNG
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Nicht zutreffend.
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GEBIET DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich allgemein auf Arbeitsfahrzeuge und insbesondere auf Getriebe von Arbeitsfahrzeugen.
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HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
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Verschiedene Arbeitsfahrzeuge, die in der Landwirtschaft, im Bauwesen und in der Forstwirtschaft eingesetzt werden, weisen herkömmliche Drehmomentwandlergetriebeanordnungen, die in einen definierten Einbauraum der Arbeitsfahrzeuge passen, auf. Derartige Arbeitsfahrzeuge können sich in dem für die Unterbringung der Drehmomentwandlergetriebeanordnungen zur Verfügung stehenden Raum unterscheiden. Dementsprechend können diese Komponenten für verschiedene Arbeitsfahrzeuge unterschiedlich konfiguriert sein. Die Berücksichtigung der verschiedenen Konfigurationen kann die Installationszeit und die Reparaturzeit erhöhen und einen größeren Lagerbestand von Komponenten erfordern.
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Des Weiteren kann erwünscht sein, die Getriebeanordnungen älterer Arbeitsfahrzeuge auf neuere, technologisch fortschrittlichere Anordnungen umzustellen, die möglicherweise nicht in den zur Verfügung stehenden Einbauraum der älteren Arbeitsfahrzeuge passen. Alternativ dazu kann zur Unterbringung der modernisierten Getriebeanordnungen eine beträchtliche Modifikation und/oder ein beträchtlicher Arbeitseinsatz erforderlich sein.
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KURZDARSTELLUNG DER OFFENBARUNG
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Die vorliegende Offenbarung stellt eine modulare Hybridgetriebeanordnung für Arbeitsfahrzeuge bereit.
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Bei einem Aspekt stellt die Offenbarung ein Hybridgetriebemodul für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Chassis und einer von dem Chassis getragenen Antriebsquelle bereit. Das Hybridgetriebemodul umfasst eine Befestigungshalterung, die zur Befestigung an dem Chassis und/oder der Antriebsquelle konfiguriert ist, eine Getriebeanordnung, die an der Befestigungshalterung befestigt ist, und eine elektrohydraulische Antriebsanordnung, die einen an der Befestigungshalterung befestigten Verteiler umfasst. An dem Verteiler sind eine Hydraulikpumpe und eine elektrische Maschine befestigt und er ist dazu konfiguriert, Drehleistung von der Antriebsquelle auf die Hydraulikpumpe und die elektrische Maschine zu übertragen. Die elektrische Maschine treibt zumindest zum Teil die Getriebeanordnung an.
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Bei einem weiteren Aspekt stellt die Offenbarung ein Arbeitsfahrzeug bereit, das ein Chassis, eine Antriebsquelle, die von dem Chassis getragen wird und eine Drehantriebswelle zur Erzeugung von Drehleistung umfasst, eine Befestigungshalterung, die zur Befestigung am Chassis konfiguriert ist, und eine elektrohydraulische Antriebsanordnung umfasst. Die elektrohydraulische Antriebsanordnung umfasst einen an der Befestigungshalterung befestigten Verteiler, eine an dem Verteiler befestigte Hydraulikpumpe und eine an dem Verteiler befestigte elektrische Maschine. Die elektrohydraulische Antriebsanordnung ist dazu konfiguriert, die Drehleistung von der Antriebsquelle auf die Hydraulikpumpe und die elektrische Maschine zu übertragen. Die elektrische Maschine ist dazu konfiguriert, Gleichstrom zu erzeugen. Das Arbeitsfahrzeug umfasst des Weiteren einen mit der elektrischen Maschine elektrisch gekoppelten Umrichter zur Aufnahme des Gleichstroms von der elektrischen Maschine und Ausgabe von Wechselstrom und eine Getriebeanordnung, die an der Befestigungshalterung befestigt ist und mit dem Wechselstrom von dem Umrichter angetrieben wird. Der Umrichter ist an der Getriebeanordnung befestigt.
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Die Einzelheiten einer oder mehrerer Ausführungsformen werden in den beiliegenden Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung dargelegt. Die Komponenten in den Figuren sind nicht zwangsläufig maßstabsgetreu, der Schwerpunkt wurde eher auf die Darstellung der Prinzipien der Offenbarung gelegt. Andere Merkmale und Vorteile gehen aus der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen hervor.
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Figurenliste
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- 1 ist eine perspektivische Vorderansicht eines beispielhaften Arbeitsfahrzeugs mit einem beispielhaften Hybridgetriebemodul;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht des beispielhaften Hybridgetriebemoduls von 1, wobei eine beispielhafte Antriebsquelle und Antriebswelle mit dem Hybridgetriebemodul gekoppelt sind;
- 3 ist eine weitere perspektivische Ansicht davon;
- 4 ist eine weitere perspektivische Ansicht davon;
- 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts der elektrohydraulischen Antriebsanordnung des in 2 gezeigten Hybridgetriebemoduls, das mit der Antriebsquelle und der Antriebswelle gekoppelt ist;
- 6 ist eine auseinandergezogene Ansicht davon mit einem Beispiel für eine Hydraulikpumpe und einem Beispiel für eine elektrische Maschine;
- 7 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 7-7 in 3;
- 8 ist eine Querschnittsteilansicht entlang der Linie 8-8 in 3;
- 9 ist eine Querschnittsteilansicht entlang der Linie 9-9 in 3;
- 10 ist ein Vorderaufriss des in 2 gezeigten Hybridgetriebemoduls;
- 11 ist eine auseinandergezogene Ansicht davon;
- 12 ist eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Befestigungshalterung des Hybridgetriebemoduls; und
- 13 ist ein Schemadiagramm des Hybridgetriebemoduls in dem Arbeitsfahrzeug.
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In den verschiedenen Zeichnungen geben übereinstimmende Bezugszeichen übereinstimmende Elemente an.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Im Folgenden werden eine oder mehrere beispielhafte Ausführungsformen des offenbarten Arbeitsfahrzeugs, Hybridgetriebemoduls und Steuersystems für das Arbeitsfahrzeug und Hybridgetriebemodul beschrieben, die in den beiliegenden Figuren der Zeichnungen, die oben kurz beschrieben werden, gezeigt werden. Ein Fachmann kann verschiedene Modifikationen der beispielhaften Ausführungsformen in Betracht ziehen.
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So wie sie hier verwendet werden, geben Listen mit Elementen, die durch Bindewörter (z. B. „und“) getrennt werden und denen des Weiteren die Formulierung „eines oder mehrere von“ oder „mindestens eines von“ vorangestellt ist [die durch „und/oder“ getrennt werden], insofern sie nicht anderweitig beschränkt oder modifiziert werden, Konfigurationen oder Anordnungen an, die möglicherweise einzelne Elemente der Liste oder eine beliebige Kombination daraus umfassen. Beispielsweise geben „mindestens eines von A, B und C [A und/oder B und/oder C]“ oder „eines oder mehrere von A, B und C [A und/oder B und/oder C]“ die Möglichkeiten von lediglich A, lediglich B, lediglich C oder eine beliebige Kombination aus zwei oder mehr von A, B und C (z. B. A und B; B und C; A und C; oder A, B und C) an.
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Des Weiteren können bei der Detaillierung der Offenbarung Richtungs- und Ausrichtungsbegriffe, wie z. B. „nach vorne“, „vor“, „nach hinten“, „hinten“, „lateral“, „horizontal“ und „vertikal“ verwendet werden. Solche Begriffe werden zumindest teilweise bezüglich der Richtung, in der sich das Arbeitsfahrzeug während des Gebrauchs bewegt, definiert. Beispielsweise beziehen sich die Begriffe „nach vorne“ und „vor“ (einschließlich „vorne“ und jeglicher weiteren Ableitungen oder Variationen) auf eine Richtung, die der primären Fortbewegungsrichtung entspricht, während sich die Begriffe „nach hinten“ und „hinten“ (und Ableitungen und Variationen) auf eine entgegengesetzte Richtung beziehen. Der Begriff „Längsachse“ kann sich auch auf eine Achse beziehen, die sich in der Richtung nach vorne und der Richtung nach hinten erstreckt. Im Vergleich dazu kann sich der Begriff „Querachse“ auf eine Achse beziehen, die zur Längsachse senkrecht verläuft und sich in einer horizontalen Ebene erstreckt; das bedeutet, eine Ebene, die sowohl die Längs- als auch die Querachse enthält. Alternativ dazu kann der Begriff „Längsachse“ bezüglich einer einzelnen Komponente, auf die sich die Längsachse bezieht, definiert werden und von der Ausrichtung in Bezug auf das gesamte Arbeitsfahrzeug unabhängig sein. Der Begriff „vertikal“ kann sich, so wie er hier vorkommt, auf eine Achse oder eine Richtung, die zur horizontalen Ebene, die die Längs- und die Querachse enthält, orthogonal verläuft, beziehen.
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Arbeitsfahrzeuge werden in vielfältigen Industriebereichen eingesetzt und sind dazu konfiguriert, vielfältige Arbeitsschritte durchzuführen. Beispielhafte Industriebereiche umfassen u. a. Landwirtschaft, Bauwesen und Forstwirtschaft. Beispielhafte Arbeitsschritte umfassen u. a. Anpflanzen von Erntegut, Ernten von Erntegut, Erdbewegung, Ausgraben, Bohren, Planieren, Verschneiden von Bäumen, Bewegen von Schnittholz und viele weitere Arbeitsschritte. Derartige Arbeitsfahrzeuge benötigen die erforderliche Energie für den Betrieb in diesen Industriebereichen und zum Durchführen der dazugehörigen Arbeitsschritte. Die erforderliche Energie kann bei derartigen Arbeitsfahrzeugen verschiedenartig erzeugt werden. Arbeitsfahrzeuge weisen jedoch eine/n vorbestimmte/n Einbauraum und/oder Installationsfläche innerhalb eines Motors oder anderen Raums, in dem die erforderlichen Komponenten zur Erzeugung der erforderlichen Energie positioniert sind, auf.
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Verschiedene Arten von Energieerzeugungskomponenten weisen unterschiedliche Formen und Größen auf und der Wechsel der Art von Energieerzeugungskomponenten in dem vorbestimmten Raum kann schwierig sein. Beispielsweise können Arbeitsfahrzeuge vorbestimmte Einbauräume oder Installationsflächen zur Unterbringung eines herkömmlichen Drehmomentwandlergetriebes umfassen. Es kann wünschenswert sein, das Drehmomentwandlergetriebe durch eine andere Anordnung von Komponenten dahingehend zu ändern, für die gewünschte Energieerzeugungsmenge zu sorgen. Ein Beispiel für eine Austauschanordnung kann ein Hybridgetriebemodul umfassen, das eine Getriebeanordnung, eine elektrohydraulische Antriebsanordnung und einen Umrichter umfasst. Zur Ermöglichung eines leichten Austauschs und einer leichten Installation des Hybridgetriebemoduls in den Platz innerhalb des Raums des Arbeitsfahrzeugs, in dem die auszutauschenden Getriebekomponenten untergebracht sind, kann das Hybridgetriebemodul eine Befestigungshalterung umfassen, die an der Getriebeanordnung und der elektrohydraulischen Antriebsanordnung befestigt ist. Der Umrichter kann an der Getriebeanordnung befestigt sein. Somit wird durch das Befestigen der Befestigungshalterung, der Getriebeanordnung, der elektrohydraulischen Antriebsanordnung und des Umrichters auf diese Art und Weise eine einzige Anordnung oder ein einziges Modul bereitgestellt. Diese einzige Anordnung oder dieses einzige Modul kann dann leicht in den bestehenden Aufnahmeraum des Arbeitsfahrzeugs eingeführt oder anderweitig positioniert werden, und die Befestigungshalterung kann mit einem Chassis des Arbeitsfahrzeugs und/oder einer Antriebsquelle oder einem Motor des Arbeitsfahrzeugs gekoppelt werden.
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Die folgende Erörterung einer oder mehrerer beispielhafter Implementierungen des Getriebemoduls und des Verfahrens, die hier offenbart werden, können sich gelegentlich auf eine Frontladeranwendung eines Arbeitsfahrzeugs richten. In weiteren Beispielen können das offenbarte Getriebemodul und das offenbarte Verfahren mit anderen Arten von Arbeitsfahrzeugen, wie z. B. Planiermaschinen, Traktoren, Lkws und anderen Arten von Arbeitsfahrzeugen im Bauwesen, in der Landwirtschaft und in der Forstwirtschaft, eingesetzt werden. Weiterhin beschreibt das Folgende eine oder mehrere beispielhafte Implementierungen des offenbarten Hybridgetriebemoduls in einem Frontladerarbeitsfahrzeug, wie in den beiliegenden Figuren der Zeichnungen, die oben kurz beschrieben werden, gezeigt wird. Allgemein ermöglichen das offenbarte Hybridgetriebemodul und die Frontlader arbeitsfahrzeuge, in die es implementiert ist, die Installation in verschiedenartige Arbeitsfahrzeuge mit verschiedenartig dimensionierten Räumen sowie einen leichteren und effizienteren Wechsel vorhandener Energieversorgungskomponenten im Vergleich zu herkömmlichen Systemen und Anordnungen.
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Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 1 wird ein Beispiel für ein Arbeitsfahrzeug 20 dargestellt. In dem dargestellten Beispiel ist das Arbeitsfahrzeug 20 ein Frontlader. Die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung können jedoch bei einer großen Vielfalt von Arbeitsfahrzeugen eingesetzt werden. Das Arbeitsfahrzeug 20 wird in 1 in einer isometrischen Ansicht dargestellt, wobei eine Front 24 des Arbeitsfahrzeugs 20 nach links weist und ein Heck 28 des Arbeitsfahrzeugs 20 nach rechts weist. Das Arbeitsfahrzeug 20 kann eine Kabine 32 für einen Sitzplatz für einen Bediener sowie ein Chassis 36, das verschiedene Arbeitskomponenten des Arbeitsfahrzeugs 20 stützt, umfassen. In gewissen Beispielen wird das Chassis 36 durch ein vorderes und ein hinteres Antriebsachsaggregat 44, 46 von Rädern 40 gestützt. In anderen Beispielen kann das Chassis 36 von einem Transportrahmen, wie z. B. einem Raupenrahmen, der Raupenanordnungen stützt, gestützt werden.
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Das Arbeitsfahrzeug 20 umfasst eine Frontladevorrichtung 48, die zum Eingriff mit, Schaufeln und Halten von Erde oder anderem Material oder Objekten, die von dem Arbeitsfahrzeug 20 bewegt oder transportiert werden sollen, konfiguriert ist. Das Arbeitsfahrzeug 20 wird durch die Räder 40 und ein zugeordnetes vorderes und ein zugeordnetes hinteres Antriebsachsaggregat 44, 46 (oder Raupenanordnungen bei der Alternative) über den Boden transportiert oder bewegt. Das Arbeitsfahrzeug 20 umfasst des Weiteren einen Motorraum 52, in dem eine Antriebsquelle oder ein Motor 56 zum Antrieb des Arbeitsfahrzeugs 20, wie z. B. Vortreiben des Arbeitsfahrzeugs 20 über den Boden, und zur Stromversorgung verschiedener hydraulischer und/oder elektrischer Komponenten des Arbeitsfahrzeugs 20 positioniert ist. Das Arbeitsfahrzeug 20 kann auch eine Speicherbatterie 60 zur Bereitstellung einer elektrischen Zündung, falls der Motor 56 einen Zündfunken zur Verbrennung benötigt, umfassen. Die Speicherbatterie 60 kann auch dazu verwendet werden, den Motor 56 bei der Stromversorgung verschiedener elektrischer Komponenten des Arbeitsfahrzeugs 20 zu unterstützen oder zu ersetzen. Verschiedene Vorrichtungen in dem Arbeitsfahrzeug 20 können über einen oder mehrere Hydraulikmotoren, die indirekt von dem Motor 56 mit Strom versorgt werden, angetrieben werden. Verschiedene andere Vorrichtungen in dem Arbeitsfahrzeug 20 können über elektrische Motoren, die indirekt von dem Motor 56 mit Strom versorgt werden, angetrieben werden.
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Unter gleichzeitiger nun erfolgender Bezugnahme auf 2-4 wird ein beispielhaftes Hybridgetriebemodul 64 dargestellt und umfasst eine elektrohydraulische Antriebsanordnung 68, die eine Kombination aus hydraulischen Komponenten und elektrischen Komponenten umfasst. Das Hybridgetriebemodul 64 umfasst des Weiteren eine Getriebeanordnung 72 zur Kraftübertragung auf das vordere und das hintere Antriebsachsaggregat 44, 46 zum Antreiben der Räder 40. Ein Beispiel für eine Befestigungshalterung 76 wird dargestellt und wird zumindest zum Teil dazu verwendet, die Komponenten des Hybridgetriebemoduls 64 dahingehend aneinander zu befestigen, ein einziges Modul oder eine einzige Anordnung zu bilden, und wird zur Befestigung des Hybridgetriebemoduls 64 in dem Motorraum 52 des Arbeitsfahrzeugs 20 verwendet. Die Befestigungshalterung 76 ist dazu konfiguriert, andere Konfigurationen aufzuweisen, und derartige Konfigurationen können von der Konfiguration des Hybridgetriebemoduls 64 und/oder der Art von Arbeitsfahrzeug 20, in dem das Hybridgetriebemodul 64 zu positionieren ist, und anderen Überlegungen abhängig sein. Beispielsweise kann die Befestigungshalterung 76 eine unitär ausgebildete einstückige Komponente sein. In anderen Beispielen kann die Befestigungshalterung 76 mehrere Abschnitte 76a, 76b umfassen, die entweder miteinander gekoppelt oder voneinander beabstandet sind (siehe z. B. 12). In dem Zustand, der in 2-4 dargestellt wird, ist das Hybridgetriebemodul 64 ein einziges Modul oder eine einzige Anordnung, das bzw. die leicht in einen Motorraum 52 des Arbeitsfahrzeugs 20 eingelassen bzw. darin positioniert und an dem Chassis 36 und/oder der Antriebsquelle 56 des Arbeitsfahrzeugs 20 befestigt werden kann.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 2-4 und zusätzlicher Bezugnahme auf 5-7 wird die elektrohydraulische Antriebsanordnung 68 dargestellt und wird genau beschrieben. Die elektrohydraulische Antriebsanordnung 68 ist mit dem Motor 56 gekoppelt und empfängt Eingangsleistung über eine Antriebswelle 80. Die Antriebswelle 80 ist dahingehend mit einer Eingangsschnittstelle 84 der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 gekoppelt, Leistung zu jeder von mehreren Ausgangsschnittstellen 88, 92 zu übertragen. In dem dargestellten Beispiel kann durch eine Keilverzahnungsverbindung die Eingangsschnittstelle 84 mit der Antriebswelle 80 zur dahingehenden Korrelation damit, die Leistung (Drehzahl und Drehmoment), die von dem Motor 56 auf die Antriebswelle 80 abgegeben wird, zu empfangen, gekoppelt sein. Die Eingangsschnittstelle 84 wiederum überträgt die empfangene Leistung (d. h. die Drehzahl und das Drehmoment) zu den Ausgangsschnittstellen 88, 92 durch Miteinanderkämmen von Zähnen an Peripherien der Eingangsschnittstelle 84 und der Ausgangsschnittstellen 88, 92, wie z. B. bei Kämmbereich 96, der in 5 gezeigt wird. Die Eingangsschnittstelle 84 gibt eine nominale Leistungsteilausgabe an jeder Ausgangsschnittstelle 88, 92 entsprechend der Anzahl an vorliegenden Ausgangsschnittstellen ab. In dem dargestellten Beispiel gibt es zwei Ausgangsschnittstellen 88, 92, die nominal jeweils eine Hälfte der Leistung von der Eingangsschnittstelle 84 empfangen. Weiterhin können alle Ausgangsschnittstellen 88, 92 jeweils dieselbe oder eine andere Leistungsabgabe in Abhängigkeit von ihren relativen Zähnezahlen aufweisen, und in Abhängigkeit von der relativen Zähnezahl der jeweiligen Eingangsschnittstelle 84 und der Ausgangsschnittstellen 88, 92 (d. h. dem Übersetzungsverhältnis) können die Ausgangsschnittstellen 88, 92 dieselbe oder eine andere Drehzahl wie die Eingangsschnittstelle 84 aufweisen. In dem dargestellten Beispiel sind alle Ausgangsschnittstellen 88, 92 identisch. Die gemeinsame Zähnezahl bewirkt dasselbe Übersetzungsverhältnis bezüglich der Eingangsschnittstelle 84 für jede der zwei Ausgangsschnittstellen 88, 92, und somit stellt jede Ausgangsschnittstelle 88, 92 dieselbe Ausgangsleistung (Drehzahl und Drehmoment) bereit. Bei der beispielhaften Konfiguration weist die Eingangsschnittstelle 84 eine höhere Zähnezahl als alle Ausgangsschnittstellen 88, 92 auf, und somit wird die Verteilung der Hälfte der Leistung durch einen gemeinsamen Leistungsfluss mit höherer Drehzahl und niedrigerem Drehmoment durch alle Ausgangsschnittstellen 88, 92 bewirkt. Bei der beispielhaften Konfiguration wird diese Leistung durch einen mit einer Keilverzahnung versehenen Ring übertragen, der sich um eine zugehörige Drehachse dreht, die jeweils allgemein parallel zueinander und einer mit der Antriebswelle und der Eingangsschnittstelle gemeinsamen Drehachse sind.
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Wie dargestellt wird, können die Eingangsschnittstelle 84 und die zwei Ausgangsschnittstellen 88, 92 der beispielhaften elektrohydraulische Antriebsanordnung 68 in einem Verteilergehäuse 100 enthalten und/oder daran befestigt sein, und zusammen können sie einen „Hydraulikpumpenantrieb“ nach herkömmlicher Auffassung bilden. Hier dient der Hydraulikpumpenantrieb jedoch eher dem Antrieb von sowohl hydraulischen als auch elektrischen Komponenten. Insbesondere gibt es bei der beispielhaften Konfiguration eine Hydraulikpumpe 104 und eine elektrische Maschine oder einen Generator 108. Es versteht sich jedoch, dass die elektrohydraulische Antriebsanordnung 68 jegliche Anzahl an Ausgangsschnittstellen umfassen kann und verschiedene Kombinationen aus hydraulischen und elektrischen Komponenten könnten in die offenbarte Anordnung integriert sein, darunter mehrere hydraulische sowie elektrische Komponenten oder eine einzige hydraulische Komponente und mehrere elektrische Komponenten, oder jegliche andere Permutation hydraulischer und elektrischer Komponenten.
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Die hydraulischen und elektrischen Komponenten können direkt an dem Verteilergehäuse 100 befestigt sein oder können über eine Zwischenbefestigung oder andere Komponenten damit gekoppelt sein. Des Weiteren können die hydraulischen und elektrischen Komponenten durch eine direkte oder eine indirekte Verbindung mit einer äußeren Befestigungsfläche oder einem „Pad“ 112 an dem Verteilergehäuse 100 befestigt sein. In dem dargestellten Beispiel wird jedes Befestigungspad 112 durch einen erhabenen Ring, der eine Öffnung 116 in dem Verteilergehäuse 100 umgibt, für jede Ausgangsschnittstelle 88, 92 definiert. Jedes Befestigungspad 112 kann anders sein, wie z. B. dahingehend komplementär konfiguriert sein, mit einer spezifischen hydraulischen oder elektrischen Komponente zusammenzupassen. Alternativ dazu können die Befestigungspads 112 die gleiche Konfiguration aufweisen, wie z. B. bei der beispielhaften Ausführungsform, wobei eine beliebige der Ausgangsschnittstellen 88, 92 eine beliebige hydraulische oder elektrische Komponente mit einer komplementären (gleichen) Passfläche aufnehmen könnte. Somit könnte eine beliebige der Ausgangsschnittstellen 88, 92 mit der beispielhaften Hydraulikpumpe 104 und der beispielhaften elektrischen Maschine 108 gekoppelt sein und ein beliebiges der Befestigungspads 112 könnte daran befestigt sein.
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Die Hydraulikpumpe 104 kann eine beliebige geeignete herkömmlich konfigurierter Hydraulikpumpe, wie z. B. eine Axialkolbenpumpe, mit einer keilverzahnten oder verzahnten Welle 120 (siehe 6 und 7) zur Kopplung mit einem Ring 124 der Ausgangsschnittstelle 88 und einer gleichen Passfläche, die zu jener der Befestigungspads 112 komplementär ist und die direkt an das Verteilergehäuse 100 geschraubt werden kann, sein. Die Konstruktion und Befestigung der Hydraulikpumpe 104 wird hier also nicht genauer erläutert. Die Ausgangsschnittstelle 88 kann das erforderliche Übersetzungsverhältnis (Drehzahl und Drehmoment) zum direkten Antrieb der Hydraulikpumpe 104 bereitstellen.
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Die elektrische Maschine 108 kann andererseits mit stark abweichenden Drehzahl- und Drehmomentanforderungen (z. B. mit einer relativ höheren Drehzahl und niedrigerem Drehmoment laufen) als die Hydraulikpumpe 104 betrieben werden. Um dies zu ermöglichen, umfasst die elektrische Maschine 108 ein Zahnradgetriebe 128, das das erforderliche Übersetzungsverhältnis für die elektrische Maschine 108 bereitstellt. Wie die Hydraulikpumpe 104 kann die elektrische Maschine 108 eine beliebige geeignete herkömmliche elektrische Maschine, wie z. B. ein Induktionsgenerator, mit einer Welle, die einen Rotor bezüglich eines Stators dreht, sein. Die elektrische Maschine 108 wird hier also nicht genauer erläutert.
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Unter besonderer Bezugnahme auf 6 und 7 kann das Zahnradgetriebe 128 ein beliebiger geeigneter Getriebemechanismus, der das erforderliche Übersetzungsverhältnis, wie z. B. eine positive Übersetzung, bei der die Drehzahl erhöht und das Drehmoment im Verhältnis zu jenem, das von dem Motor 56 eingeht, reduziert wird, bereitstellt, sein. Bei der beispielhaften Ausführungsform ist das Zahnradgetriebe 128 ein Planetenradsatz und insbesondere ein einstufiger Planetenradsatz mit Hohlrad als Eingang, Sonnenrad als Ausgang und fixiertem Träger. Insbesondere umfasst der Zahnradsatz ein Getriebegehäuse 132, das eine Getriebekammer 136 mit offenem Ende definiert, und eine Endplatte 140, die zum Verschließen der Getriebekammer 136 an dem Getriebegehäuse 132 befestigt wird. Die Endplatte 140 wird über mechanische Befestigungsmittel (z. B. Schrauben) oder andere Verbindungstechniken an dem Getriebegehäuse 132 und an einem Gehäuse 144 für die elektrische Maschine 108 angebracht. Die Endplatte 140 stellt eine erhabene Befestigungsfläche oder ein erhabenes Befestigungspad 148 für die elektrische Maschine 108 ähnlich den Befestigungspads 112 des Verteilergehäuses 100 bereit. Gegenüber seinem offenen Ende definiert das Getriebegehäuse 132 eine weitere Befestigungsfläche 152 mit einer Konfiguration, die zu jener des zugehörigen Befestigungspads 148 komplementär ist, so dass das Getriebegehäuse 132 direkt an dem Verteilergehäuse 100 befestigt wird (d. h. physisch an diesem anliegt). Dieses Ende des Getriebegehäuses 132 ragt auch durch die zugehörige Öffnung 116 in das Verteilergehäuse 100 vor und kann durch mechanische Befestigungsmittel, Verschweißen oder andere Verbindungstechniken an dem Verteilergehäuse 100 gesichert werden. Dieses Ende des Getriebegehäuses 132 weist auch eine mittige Öffnung auf, in der verschiedene Lager befestigt sind, die eine Nabe 156 eines Hohlrads 160 zur Drehung bezüglich des Getriebegehäuses 132 stützen. Die Hohlradnabe 156 ist zur Kopplung mit der zugeordneten Ausgangsschnittstelle 92, beispielsweise durch äußere Keilverzahnungen, die mit inneren Keilverzahnungen der Ausgangsschnittstelle 92 zusammenpassen, konfiguriert. Die Innenzähne (oder inneren Keilverzahnungen) des Hohlrads 160 passen mit Zähnen (oder Keilverzahnungen) eines Satzes (z. B. vier) Planetenräder 164, die zur Drehung durch einen fixierten Träger befestigt sind (und somit nicht umlaufen) und die mit den Zähnen (oder Keilverzahnungen) eines Sonnenrads 168 in Eingriff stehen, zusammen. Wie gezeigt wird, kann der Planetenträger ein unitäres Teil der Endplatte 140 sein oder durch ein beliebiges geeignetes mechanisches Befestigungsmittel oder eine andere Verbindungstechnik fest daran gesichert sein. Das Sonnenrad 168 kann ein unitäres Teil einer Welle 172 der elektrischen Maschine 108 sein oder daran fixiert sein.
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Es sind also beispielhafte Ausführungsformen einer elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68, die sich für den Antrieb hydraulischer sowie elektrischer Komponenten eines Arbeitsfahrzeugs 20 eignet, bereitgestellt worden. Die hydraulischen und elektrischen Komponenten sind über eine oder mehrere Zwischenkomponenten mit der Antriebsquelle 56 (z. B. einem Motor) gekoppelt. Bei gewissen Ausführungsformen können sowohl die hydraulischen Komponenten als auch die elektrischen Komponenten zur Versorgung mit Strom durch die Eingangsschnittstelle 84 und die Ausgangsschnittstellen 88, 92 eines gemeinsamen Verteilergehäuses 100, wie z. B. jenes, das bei Hydraulikpumpenantriebeinheiten verwendet wird, gekoppelt sein. Bei gewissen Ausführungsformen kann die Schnittstelle der hydraulischen und elektrischen Komponenten eine gleiche oder identische Konfiguration aufweisen, so dass entweder eine hydraulische Komponente oder eine elektrische Komponente mit einer beliebigen Schnittstelle gekoppelt werden kann. Darüber hinaus kann es bei gewissen Ausführungsformen eine einzige hydraulische Komponente und eine einzige elektrische Komponente geben, oder es kann mehrere von beiden oder von einer Art geben. Bei gewissen Ausführungsformen ist jede hydraulische Komponente eine Hydraulikpumpe 104 und jede elektrische Komponente ist eine elektrische Maschine 108, die dazu konfiguriert ist, Strom an eine stromabwärtige elektrische Komponente des Arbeitsfahrzeugs 20 zu übertragen. Die elektrische Maschine 108 kann einen Zahnradsatz enthalten, der ein Übersetzungsverhältnis, das für die Zufuhr einer geeigneten Drehzahl und eines geeigneten Drehmoments zu der elektrischen Maschine 108 erforderlich ist, bewirkt. Die Drehzahl und das Drehmoment, mit denen die elektrische Maschine 108 angetrieben wird, kann sich von jenen, mit denen eine Hydraulikpumpe 104 angetrieben wird, unterscheiden (z. B. höhere Drehzahl und geringeres Drehmoment). Auf diese Art kann zusätzliche Hardware, die ansonsten den Einbauraum beträchtlich vergrößern und die Komplexität und Kosten des Antriebs erhöhen würde, auf ein Minimum reduziert oder vermieden werden.
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In einigen Beispielen ist die elektrische Maschine 108 dazu konfiguriert, Gleichstrom zu erzeugen, und kann mit verschiedenen anderen Komponenten des Hybridgetriebemoduls 64 und/oder des Arbeitsfahrzeugs 20 je nach Wunsch elektrisch gekoppelt sein. In einem Beispiel ist die elektrische Maschine 108 mit einem Umrichter 176 elektrisch gekoppelt, und der Gleichstrom wird von der elektrischen Maschine 108 auf den Umrichter 176 übertragen. Es versteht sich, dass der Umrichter 176 dazu konfiguriert ist, den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Der Umrichter 176 der vorliegenden Offenbarung kann eine zahlreicher Umrichterarten mit den verschiedensten Leistungsfähigkeiten sein. Der Umrichter 176 kann mit verschiedenen anderen Komponenten des Hybridgetriebemoduls 64 und/oder des Arbeitsfahrzeugs 20 je nach Wunsch zur Versorgung derartiger Komponenten mit Wechselstrom elektrisch gekoppelt werden.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 2-4 wird die Getriebeanordnung 72 des Hybridgetriebemoduls 64 dargestellt und wird hier genauer beschrieben. Die Getriebeanordnung 72 umfasst ein Getriebegehäuse 180 und eine zweite elektrische Maschine 184, die an dem Getriebegehäuse 180 befestigt ist und eine Ausgangswelle 188 umfasst. Die Getriebeanordnung 72 umfasst des Weiteren einen Zahnradsatz 192, der in dem Getriebegehäuse 180 positioniert und mit der Ausgangswelle 188 der zweiten elektrischen Maschine 184 gekoppelt ist. Die Getriebeanordnung 72 umfasst ferner ein Paar Antriebsausgangsglieder 196, 200, die mit dem Zahnradsatz 192 gekoppelt und zur Kopplung mit einem vorderen Antriebsachsaggregat 44 bzw. einem hinteren Antriebsachsaggregat 46 des Arbeitsfahrzeugs 20 konfiguriert sind. In einigen Beispielen kann lediglich ein Antriebsachsaggregat des Arbeitsfahrzeugs 20 angetrieben werden, und in solch einem Beispiel kann die Getriebeanordnung 72 lediglich ein einziges Antriebsausgangsglied 196 oder 200 umfassen, das mit dem Zahnradsatz 192 und dem Antriebsachsaggregat des Arbeitsfahrzeugs 20 gekoppelt ist. Wie oben angegeben wird, kann der von dem Umrichter 176 erzeugte Wechselstrom dahingehend an die zweite elektrische Maschine 184 übertragen werden, die zweite elektrische Maschine 184 mit Strom zu versorgen. Die zweite elektrische Maschine 184 treibt die Ausgangswelle 188 davon an, die ein Antriebszahnrad 204 umfasst, das mit der Ausgangswelle 188 der zweiten elektrischen Maschine 184 fest gekoppelt und mit dieser drehbar ist. Das Antriebszahnrad 204 kämmt mit einem ersten Zahnrad 192A des Zahnradsatzes 192, das mit einem zweiten Zahnrad 192B des Zahnradsatzes 192 kämmt. Das zweite Zahnrad 192B ist mit einer Zahnradsatzwelle 208 fest gekoppelt und mit dieser drehbar. Ein drittes Zahnrad 192C des Zahnradsatzes 192 ist auch mit der Zahnradsatzwelle 208 fest gekoppelt und mit dieser drehbar, ist jedoch weiter zu einer Vorderseite der Getriebeanordnung 72 hin angeordnet, während das zweite Zahnrad 192B weiter zu einer hinteren Seite der Getriebeanordnung 72 hin angeordnet ist. Das dritte Zahnrad 192C kämmt mit einem vierten Zahnrad 192D des Zahnradsatzes 192, und das vierte Zahnrad 192D kämmt mit einem Antriebsausgangszahnrad 212, das mit einer Antriebsausgangswelle 216 fest gekoppelt und mit dieser drehbar ist. Die Antriebsausgangswelle 216 ist mit dem Paar Antriebsausgangsglieder 196, 200 gekoppelt. Jedes Antriebsausgangsglied 196, 200 des Paars wird mit einem vorderen bzw. einem hinteren Antriebsachsaggregat 44, 46 des Arbeitsfahrzeugs 20 gekoppelt.
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Ein beliebiges der Zahnräder des Zahnradsatzes 192 sind um eine jeweilige Drehachse 220A, 220B, 220C, 220D drehbar, und die zweite elektrische Maschine 184 hat eine Längserstreckung, die von einer Längsachse 224 definiert werden kann. In dem dargestellten Beispiel und unter besonderer Bezugnahme auf 8-10 ist die Längsachse 224 von den Drehachsen 220A-220D der Zahnräder 192A-192D versetzt. Darüber hinaus ist die Längsachse 224 nach links von den Drehachsen 220A-220D der Zahnräder 192A-192D versetzt und ist zu den Drehachsen 220A-220D der Zahnräder 192A-192D parallel.
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In dem dargestellten Beispiel des Hybridgetriebemoduls 64 sind dessen Komponenten dahingehend bezüglich einander angeordnet, zu gestatten, dass das Hybridgetriebemodul 64 in den Platz in Arbeitsfahrzeugeräumen, die dazu hergestellt wurden, herkömmliche Antriebssysteme zu enthalten, passt, und einen leichten Austausch der herkömmlichen Antriebssysteme durch das Hybridgetriebemodul 64 der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen. Unter besonderer Bezugnahme auf 2-4 und 10 kann erwogen werden, dass das Hybridgetriebemodul 64 eine obere Seite 228, eine untere Seite 232 gegenüber der oberen Seite 228, eine vordere Seite 236, die der Front 24 des Arbeitsfahrzeugs 20 zugeordnet ist, eine hintere Seite 240, die der vorderen Seite 236 gegenüberliegt und dem Heck 28 des Arbeitsfahrzeugs 20 zugeordnet ist, eine rechte Seite 244 und eine linke Seite 248 gegenüber der rechten Seite 244 aufweist. In Bezug auf die Getriebeanordnung 72 umfasst die Getriebeanordnung 72 gleichermaßen eine obere Fläche 252, eine untere Fläche 256 gegenüber der oberen Fläche 252, eine vordere Fläche 260, die der Front 24 des Arbeitsfahrzeugs 20 zugeordnet ist, eine hintere Fläche 264, die der vorderen Fläche 260 gegenüberliegt und dem Heck 28 des Arbeitsfahrzeugs 20 zugeordnet ist, eine Fläche 268 auf der rechten Seite und eine Fläche 272 auf der linken Seite gegenüber der Fläche 268 auf der rechten Seite. Die elektrohydraulische Antriebsanordnung 68 ist auf der oberen Seite 228 des Hybridgetriebemoduls 64 und vertikal über der oberen Fläche 252 der Getriebeanordnung 72 positioniert. Die Hydraulikpumpe 104 der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 ist zur rechten Seite 244 des Hybridgetriebemoduls 64 hin positioniert, und die erste elektrische Maschine 108 ist links von der Hydraulikpumpe 104 und zur linken Seite 248 des Hybridgetriebemoduls 64 hin positioniert. Die zweite elektrische Maschine 184 ist unter der ersten elektrischen Maschine 108 links von der Getriebeanordnung 72 und zur linken Seite 248 des Hybridgetriebemoduls 64 hin positioniert. Der Umrichter 176 ist auf der hinteren Seite 240 des Hybridgetriebemoduls 64 zur hinteren Fläche 264 der Getriebeanordnung 72 hin und unter der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 positioniert. Diese Konfiguration des Hybridgetriebemoduls 64 ist lediglich eine verschiedenster möglicher Konfigurationen des Hybridgetriebemoduls 64 und soll keine Einschränkung darstellen. Alle möglichen Konfigurationen des Hybridgetriebemoduls 64 sind so konfiguriert, dass sie in den Gedanken und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
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Unter Bezugnahme auf 2-4, 9 und 10 kann das Hybridgetriebemodul 64 des Weiteren ein Federungsglied 276 umfassen, das zwischen das Hybridgetriebemodul 64 und das Chassis 36 des Arbeitsfahrzeugs 20 gekoppelt ist. In dem dargestellten Beispiel ist das Federungsglied 276 mit der unteren Fläche 256 der Getriebeanordnung 72 gekoppelt und ist zwischen der unteren Fläche 256 der Getriebeanordnung 72 und dem Chassis 36 des Arbeitsfahrzeugs 20 positioniert. Das Federungsglied 276 kann verschiedenartig mit dem Hybridgetriebemodul 64 gekoppelt sein. In einem Beispiel kann die Getriebeanordnung 72 lediglich auf dem Federungsglied 276 aufliegen oder davon gestützt werden. In einem anderen Beispiel kann die Getriebeanordnung 72 auf verschiedene Art und Weise starr mit dem Federungsglied 276 verbunden, darunter u. a. verschweißt, befestigt (z. B. siehe Befestigungsmittel 280 in 2 und 10) und unitär einstückig damit ausgebildet, sein. Das Federungsglied 276 kann verschiedenartig mit dem Hybridgetriebemodul 64 gekoppelt und bezüglich dessen positioniert sein. Des Weiteren kann das Federungsglied 276 viele verschiedene Konfigurationen aufweisen, solange das Federungsglied 276 die erforderliche Federung für das Hybridgetriebemodul 64 bereitstellt. In dem dargestellten Beispiel umfasst das Federungsglied 276 zwei Befestigungsplatten 284 zur Befestigung des Federungsglieds an dem Chassis 36. Die Befestigungsplatten 284 können auf verschiedene Art und Weise starr an dem Chassis 36 des Arbeitsfahrzeugs 20 gesichert sein. Das Federungsglied 276 umfasst des Weiteren ein Getriebemodulglied 288, das mit dem Hybridgetriebemodul 64 gekoppelt ist und mit diesem in Eingriff steht. Das Getriebemodulglied 288 kann auf verschiedene Art und Weise und an verschiedenen Stellen an dem Hybridgetriebemodul 64 wie oben erörtert mit dem Hybridgetriebemodul 64 gekoppelt sein. Das Federungsglied 276 umfasst ferner ein Paar elastischer Glieder 292, die dem Federungsglied 276 die Federungsfähigkeit verleihen. In dem dargestellten Beispiel ist eines der elastischen Glieder 292 zwischen eine der Befestigungsplatten 284 und das Getriebemodulglied 288 gekoppelt und das andere der elastischen Glieder 292 ist zwischen die andere der Befestigungsplatten 284 und das Getriebemodulglied 288 gekoppelt. Das Federungsglied 276 kann eine große Vielfalt an einer oder mehreren Komponenten, die die Federungsfähigkeit verleihen, aufweisen, und das dargestellte Beispiel der elastischen Glieder 292 soll keine Einschränkung darstellen.
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Unter nun erfolgender Bezugnahme auf 3, 4 und 10 umfasst das Hybridgetriebemodul 64 des Weiteren einen Schmiermittelpfad 296, der sich dahingehend zwischen der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 und der Getriebeanordnung 72 erstreckt, das Strömen von Schmiermittel von der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 zu der Getriebeanordnung 72 zu gestatten. In dem dargestellten Beispiel setzt sich der Schmiermittelpfad 296 aus einer Hydraulikleitung 296 zusammen und erstreckt sich zwischen der ersten elektrischen Maschine 108 und der Getriebeanordnung 72. Wie oben angegeben wird, ist die erste elektrische Maschine 108 vertikal höher als die Getriebeanordnung 72 positioniert. Somit ist die Schmiermittelleitung 296 dazu konfiguriert, das Strömen von Schmiermittel von der ersten elektrischen Maschine 108 zu der Getriebeanordnung 72 durch die Schwerkraft oder eine Gravitationskraft zu gestatten. In einem Beispiel strömt Schmiermittel lediglich durch die Schwerkraft durch die Schmiermittelleitung 296. In dem dargestellten Beispiel und in anderen Beispielen erfordert das Hybridgetriebemodul 64 keine separate oder zusätzliche Pumpe zum Ermöglichen des Schmiermittelstroms von der ersten elektrischen Maschine 108 zu der Getriebeanordnung 72. In dem dargestellten Beispiel ist die Schmiermittelleitung dazu konfiguriert, die zweite elektrische Maschine 184, die unter der ersten elektrischen Maschine 108 positioniert ist, zu umgehen.
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Unter Bezugnahme auf 3, 4 und 10 ist die Hydraulikpumpe 104 dazu konfiguriert, Fluid zu den nötigen Komponenten des Hybridgetriebemoduls 64 und möglicherweise anderen Komponenten des Arbeitsfahrzeugs 20 zu pumpen. Dementsprechend umfasst die Hydraulikpumpe 104 einen Eingang 300 und einen Ausgang 304. In dem dargestellten Beispiel werden der Eingang 300 und der Ausgang 304 der Hydraulikpumpe 104 zu Zwecken der Beschreibung identifiziert, es versteht sich jedoch, dass die Hydraulikpumpe 104 nicht auf die dargestellte Konfiguration beschränkt ist und der Eingang 300 und der Ausgang 304 vertauscht werden können.
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Wie am besten in 10 zu sehen ist, weist die Hydraulikpumpe 104 vier Seiten auf, die im Querschnitt entlang einer Ebene, die von der rechten Seite 244 zur linken Seite 248 des Hybridgetriebemoduls 64 im Wesentlichen parallel zu einer vorderen Fläche 308 der Hydraulikpumpe 104 verläuft, allgemein eine Quadratform bilden. Der Eingang 300 der Hydraulikpumpe 104 umfasst ein Eingangsverbindungsstück 312, mit dem eine Eingangsleitung 316 gekoppelt ist, und der Ausgang 304 der Hydraulikpumpe 104 umfasst ein Ausgangsverbindungsstück 320, mit dem eine Ausgangsleitung 324 gekoppelt ist. In dem dargestellten Beispiel erstreckt sich die Eingangsleitung 316 zwischen dem Eingangsverbindungsstück 312 und einem Ausgangsverbindungsstück 328 der Getriebeanordnung 72 und ist damit gekoppelt, und die Ausgangsleitung 324 erstreckt sich zwischen dem Ausgangsverbindungstück 320 und einem Eingangsverbindungsstück 332 der Getriebeanordnung 72 und ist damit gekoppelt. Die Hydraulikpumpe 104 pumpt also Schmierfluid durch die Getriebeanordnung 72 zur Sicherstellung einer ordnungsgemäßen Schmierung der sich bewegenden Komponenten der Getriebeanordnung 72.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 10 ist die erste elektrische Maschine 108 bei der dargestellten Konfiguration des Hybridgetriebemoduls 64 sehr nahe an der Hydraulikpumpe 104 positioniert. Da die Eingangsleitung 316 zu dem Eingangsverbindungsstück 312 der Hydraulikpumpe 104 gelangen muss, wird die Hydraulikpumpe 104 dahingehend gedreht, das Eingangsverbindungsstück 312 weiter von der ersten elektrischen Maschine 108 weg zu verlagern. Wie man sich vorstellen kann, wäre das Eingangsverbindungsstück 312, wenn die Hydraulikpumpe 104 nicht gemäß der Darstellung gedreht würde, sehr nahe an der ersten elektrischen Maschine 108 und die Eingangsleitung 316 könnte nicht zu dem Eingangsverbindungsstück 312 gelangen. Oder, wenn die Eingangsleitung 316 bei so nahe an der ersten elektrischen Maschine 108 befindlichem Eingangsverbindungsstück 312 zu dem Eingangsverbindungsstück 312 gelangen könnte, kann die Eingangsleitung 316 solch eine extreme Biegung aufweisen, dass eine derartige Biegung den Schmiermittelstrom durch die Eingangsleitung 316 verhindern oder einschränken würde.
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Unter erneutem Bezug auf das dargestellte Beispiel in 10 ist eine Bezugsebene 336, die durch den Eingang 300 und den Ausgang 304 der Hydraulikpumpe 104 verläuft, nicht horizontal und/oder von einer horizontalen Bezugsebene 340, die horizontal zwischen der rechten und der linken Seite 244, 248 des Hybridgetriebemoduls 64 verläuft, drehversetzt. Dieser Drehversatz kann als ein Versatzwinkel A gemessen werden. Der Drehversatz des Eingangs 300 und des Ausgangs 304 sorgt dafür, dass die Eingangs- und die Ausgangsleitung 316, 324 jeweils zu dem Eingangs- und dem Ausgangsverbindungsstück 312, 320 gelangen können, und sorgt darüber hinaus dafür, dass sie ohne extreme Biegungen in der Eingangs- und der Ausgangsleitung 316, 324 zu dem Eingangs- und dem Ausgangsverbindungsstück 312, 320 gelangen können. Die dargestellte Ausrichtung des Eingangs 300 und des Ausgangs 304 der Hydraulikpumpe 104 ist lediglich eine vieler verschiedener Ausrichtungen, und die Hydraulikpumpe 104 ist dazu konfiguriert, viele verschiedene Ausrichtungen zur passenden Verlagerung des Eingangs 300 und des Ausgangs 304 von der ersten elektrischen Maschine 108 aufzuweisen, und alle derartigen Möglichkeiten sollen in den Gedanken und Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung fallen.
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Unter Bezugnahme auf 2-4, 10 und 11 wird die Befestigungshalterung 76 dargestellt und genauer beschrieben. In dem dargestellten Beispiel ist die Befestigungshalterung 76 unitär einstückig ausgebildet. In anderen Beispielen kann sich die Befestigungshalterung 76 jedoch aus mehreren Abschnitten zusammensetzen (siehe z. B. Befestigungshalterung 76' in 12), die dahingehend zusammenwirken, ähnliche Eigenschaften wie die unitär ausgebildete Befestigungshalterung 76 bereitzustellen. Unter erneuter Bezugnahme auf das dargestellte Beispiel ermöglicht die Befestigungshalterung 76 zumindest zum Teil, dass das Hybridgetriebemodul 64 eine einzige Anordnung oder ein einziges Modul, die bzw. das sich aus der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68, der Getriebeanordnung 72 und dem Umrichter 176 zusammensetzt, ist. Diese einzige Anordnung oder dieses einzige Modul kann dann leicht in den bestehenden Aufnahmeraum des Arbeitsfahrzeugs 20 eingeführt oder anderweitig positioniert werden, und die Befestigungshalterung 76 kann mit dem Chassis 36 und/oder der Antriebsquelle oder dem Motor 56 des Arbeitsfahrzeugs 20 gekoppelt werden.
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Unter besonderer Bezugnahme auf 11 umfasst die Getriebeanordnung 72 eine obere Befestigungsfläche 344, die mehrere Befestigungsaussparungen 348 zur Aufnahme mehrerer erster Befestigungsmittel 352 definiert, und eine seitliche Befestigungsfläche 356 (siehe auch 4), die mehrere Befestigungsaussparungen (nicht gezeigt) zur Aufnahme mehrerer zweiter Befestigungsmittel (nicht gezeigt) definiert. Die Befestigungshalterung 76 umfasst einen ersten Befestigungsflansch 368, der mehrere Aussparungen 372, die in komplementärer Ausrichtung zu den Befestigungsaussparungen 348 in der oberen Befestigungsfläche 344 der Getriebeanordnung 72 ausgerichtet sind, definiert, und einen zweiten Befestigungsflansch 376, der mehrere Aussparungen 380, die in einer komplementären Ausrichtung zu den Befestigungsaussparungen 360 in der seitlichen Befestigungsfläche 356 der Getriebeanordnung 72 ausgerichtet sind, definiert. Der erste Befestigungsflansch 368 gelangt mit der oberen Befestigungsfläche 344 der Getriebeanordnung 72 in Eingriff, der zweite Befestigungsflansch 376 gelangt mit der seitlichen Befestigungsfläche 356 der Getriebeanordnung 72 in Eingriff, die Aussparungen 372 des ersten Befestigungsflanschs 368 und die Aussparungen 348 der oberen Befestigungsfläche 344 werden ausgerichtet, die Aussparungen 380 des zweiten Befestigungsflanschs 376 und die Aussparungen 360 der seitlichen Befestigungsfläche 356 werden ausgerichtet, die mehreren ersten Befestigungsmittel 352 werden in die ausgerichteten Sätze von Aussparungen 348, 372 in der oberen Befestigungsfläche 344 und dem ersten Befestigungsflansch 368 eingeführt, und die mehreren zweiten Befestigungsmittel 364 werden in die ausgerichteten Sätze von Aussparungen in der seitlichen Befestigungsfläche 356 und dem zweiten Befestigungsflansch 376 zum Koppeln der Befestigungshalterung 76 mit der Getriebeanordnung 72 eingeführt.
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Die rechte und die linke Seite der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 umfassen jeweils Befestigungsflächen 384, 388 (siehe auch 4, 5 und 7 für Fläche 388), die mehrere Befestigungsaussparungen 392, 396 (siehe 5 für Aussparungen 396) zur Aufnahme mehrerer Befestigungsmittel 400, 404 definieren. Die Befestigungshalterung 76 umfasst ein Paar Befestigungsflansche 408, 412, wobei ein Befestigungsflansch 408 auf einer rechten Seite der Befestigungshalterung 76 angeordnet ist und der andere Befestigungsflansch 412 auf der linken Seite der Befestigungshalterung 76 angeordnet ist. Jeder Befestigungsflansch 408, 412 definiert mehrere Aussparungen 416, 420 darin, die zur Befestigung der Befestigungshalterung 76 an der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 komplementär zu den in der rechten bzw. linken Seite der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 definierten Befestigungsaussparungen 392, 396 ausgerichtet sind. Jeder Befestigungsflansch 408, 412 gelangt mit einer jeweiligen Befestigungsfläche - der rechten oder der linken - 384, 388 der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 in Eingriff, die Aussparungen 416, 420 der Befestigungsflansche 408, 412 und die Aussparungen 392, 396 der Befestigungsflächen 384, 388 werden ausgerichtet, und die mehreren Befestigungsmittel 400, 404 werden in die jeweiligen ausgerichteten Sätze von Aussparungen zum Koppeln der Befestigungshalterung 76 an der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 eingeführt.
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In einem Beispiel kann der Umrichter 176 an der hinteren Fläche 264 der Getriebeanordnung 72 befestigt sein. In solch einem Beispiel kann bzw. können ein oder mehrere Befestigungsmittel zum Anbringen oder Befestigen des Umrichters 176 an der hinteren Fläche 264 der Getriebeanordnung 72 verwendet werden. In einem weiteren Beispiel kann der Umrichter 176 an der Befestigungshalterung 76 befestigt sein. In solch einem Beispiel umfasst die Befestigungshalterung 76 einen oder mehrere Befestigungsflansche, die eine oder mehrere Aussparungen darin definieren, die mit einer jeweiligen Anzahl an Aussparungen in dem Umrichter 176 ausgerichtet werden können, und ein oder mehrere Befestigungsmittel, die durch die ausgerichteten Aussparungen zur Befestigung des Umrichters 176 an der Befestigungshalterung 76 eingeführt werden. Die Befestigungshalterung 76 ist auch an der Antriebsquelle 56 und/oder dem Chassis 36 des Arbeitsfahrzeugs 20 befestigbar.
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Bei der beispielhaften Konfiguration des Hybridgetriebemoduls 64 kann der Leistungsfluss wie folgt beschrieben werden. Ein Dreheingang von dem Motor 56 wird über die Antriebswelle 80 auf die Eingangsschnittstelle 84 der elektrohydraulischen Antriebsanordnung 68 übertragen. Durch den Eingriff der Zähne an der Peripherie der Eingangsschnittstelle 84 und der Peripherie der zugeordneten Ausgangsschnittstelle 88, 92 wird diese Drehleistung durch die in Eingriff stehenden Keilverzahnungen auf die Hohlradnabe 156 übertragen, und gleichzeitig wird die Leistung aufgeteilt und eine Übersetzungsänderung auf die Drehzahl und das Drehmoment der verteilten Leistung bewirkt. Das Hohlrad 160 dreht sich mit der resultierenden Drehzahl und dem resultierenden Drehmoment und überträgt Leistung auf die Planetenräder 164, die wiederum Leistung auf das Sonnenrad 168 übertragen. Durch den Eingriff des Hohlrads 160 mit den Planetenrädern 164 und ihren Eingriff mit dem Sonnenrad 168 wird eine Übersetzungsänderung hinsichtlich Drehzahl und Drehmoment, die auf die Welle 172 der ersten elektrischen Maschine 108, die den Rotor darin dreht, übertragen werden, bewirkt. Bei der beispielhaften Ausführungsform erhöht die positive Übersetzung des Zahnradsatzes die Drehzahl (z. B. um ein Vielfaches von 3 oder so) und reduziert das Drehmoment zwischen der Ausgangsschnittstelle 88, 92 und dem Sonnenrad 168, wodurch ein Betrieb der ersten elektrischen Maschine 108 mit höheren Drehzahlen und niedrigerem Drehmoment im Vergleich zur Hydraulikpumpe 104 gestattet wird. Die erste elektrische Maschine 108 erzeugt Gleichstrom aufgrund des Betriebs und der Gleichstrom fließt zu dem Umrichter 176. Der Umrichter 176 ist dazu konfiguriert, Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln. Der Wechselstrom fließt von dem Umrichter 176 zu der zweiten elektrischen Maschine 184 zur Stromversorgung der zweiten elektrischen Maschine 184. Die zweite elektrische Maschine 184 treibt die Ausgangswelle 188 davon je nach Wunsch an. Die Ausgangswelle 188 ist mit dem Zahnradsatz 192 in der Getriebeanordnung 72 gekoppelt, und durch die mehreren Zahnräder 192A-192D, die in dem Zahnradsatz 192 enthalten sind, fließt der von der zweiten elektrischen Maschine 184 erzeugte Strom durch den Zahnradsatz 192 zu der Antriebsausgangswelle 216. Die Drehleistung der Antriebsausgangswelle 216 wird auf die Antriebsausgangsglieder 196, 200 übertragen, die wiederum das vordere und das hintere Antriebsachsaggregat 44, 46 des Arbeitsfahrzeugs 20 antreiben.
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13 ist eine schematische Darstellung eines Beispiels für das Arbeitsfahrzeug 20 und das Hybridgetriebemodul 64, die hier offenbart werden. Die schematische Darstellung umfasst möglicherweise nicht alle Merkmale und Komponenten des Arbeitsfahrzeugs und/oder des Hybridgetriebemoduls der vorliegenden Offenbarung, sondern wird eher zur Veranschaulichung mindestens einiger der Prinzipien der vorliegenden Offenbarung bereitgestellt. In dem dargestellten Beispiel kann das Arbeitsfahrzeug eine Kabine, eine Antriebsquelle 56, eine Speicherbatterie 60, ein Hybridgetriebemodul 64, ein vorderes Antriebsachsaggregat 44, ein hinteres Antriebsachsaggregat 46 und Vorder- und Hinterräder 40 umfassen. Das Zusammenwirken und die Funktionsweise der meisten der Komponenten des Arbeitsfahrzeugs 20, die in 13 dargestellt werden, werden oben beschrieben. Daher betrifft die folgende Beschreibung einige der Komponenten, das Zusammenwirken und die Funktionsweise des Arbeitsfahrzeugs 20, die noch nicht beschrieben wurden.
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Die Kabine 32 kann eine beliebige verschiedener Konfigurationen, die sich zur Bereitstellung der Örtlichkeit des Arbeitsfahrzeugs 20, an der sich ein Bediener aufhält, eignet, aufweisen. Die Bedienerkabine 32 kann beispielsweise eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 424 (z. B. Hebel, Tasten, Touchscreeneigenschaften oder jegliche andere Art von mechanischer oder elektrischer (digitaler oder analoger) Aktivierung zum Erzeugen und/oder Senden von Signalen zu einer oder mehreren Steuerungen 428) und eine oder mehrere Ausgabevorrichtungen 432 (z. B. Monitore, Anzeigen, Lautsprecher oder jegliche andere Art von akustischer und/oder visueller Anzeigevorrichtung, die dazu konfiguriert ist, einem Bediener Informationen akustisch und/oder visuell zu übermitteln), die von dem Bediener zur Steuerung des Betriebs des Arbeitsfahrzeugs 20 manipulierbar und/oder wahrnehmbar sind, umfassen. Die Bedienerkabine 32 kann des Weiteren beispielsweise eine oder mehrere Steuerungen 428 umfassen, die einen oder mehrere Prozessoren aufweisen, die dazu konfiguriert sind, in einem zugeordneten Speicher 436 oder anderswo gespeicherte/n Steuerbefehle, Code, Logik und/oder Algorithmen auszuführen. Die eine oder die mehreren Steuerungen 428 können dazu konfiguriert sein, Signale und Steuerbefehle von und/oder zu entsprechenden Komponenten des Arbeitsfahrzeugs 20 zu empfangen, zu erzeugen, weiterzuleiten und zu übertragen, um den Betrieb des Arbeitsfahrzeugs 20 zu bewirken.
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Beispielsweise kann ein Bediener oder eine externe Quelle eine oder mehrere Eingabevorrichtungen 424 aktivieren, wodurch ein Steuersignal basierend auf der Aktivierung der Eingabevorrichtung 424 erzeugt wird. Das Steuersignal wird von der Eingabevorrichtung 424 zu der Steuerung 428 weitergeleitet, und die Steuerung 428 handelt entsprechend dem empfangenen Steuersignal. Beispielsweise kann die Steuerung 428 einen oder mehrere Steuerbefehle erzeugen und den einen oder die mehreren Steuerbefehle zur Erwägung und Ausführung durch den Bediener zu einer oder mehreren Ausgabevorrichtungen 432 übertragen, und/oder die Steuerung 428 könnte einen oder mehrere Steuerbefehle zu einer oder mehreren anderen Vorrichtungen (z. B. der Antriebsquelle 56, der Speicherbatterie 60, dem Hybridgetriebemodul 64 usw.) des Arbeitsfahrzeugs 20 übertragen, wodurch eine Aktion der einen oder der mehreren anderen Vorrichtungen bewirkt wird. Die Steuerung 428 kann dazu konfiguriert sein, selektiv Daten/Signale/Befehle zu dem Speicher 436 zu übertragen und Daten/Signale aus diesem abzurufen.
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Des Weiteren werden die folgenden Beispiele bereitgestellt, die zur praktischen Bezugnahme wie folgt nummeriert sind.
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1. Hybridgetriebemodul für ein Arbeitsfahrzeug mit einem Chassis und einer von dem Chassis getragenen Antriebsquelle, wobei das Hybridgetriebemodul Folgendes umfasst: eine Befestigungshalterung, die zur Befestigung an dem Chassis und/oder der Antriebsquelle konfiguriert ist; eine Getriebeanordnung, die an der Befestigungshalterung befestigt ist; und eine elektrohydraulische Antriebsanordnung, die einen an der Befestigungshalterung befestigten Verteiler umfasst, wobei an dem Verteiler eine Hydraulikpumpe und eine elektrische Maschine befestigt sind und er dazu konfiguriert ist, Drehleistung von der Antriebsquelle auf die Hydraulikpumpe und die elektrische Maschine zu übertragen; wobei die elektrische Maschine zumindest zum Teil die Getriebeanordnung antreibt.
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2. Hybridgetriebemodul von Beispiel 1, wobei die elektrische Maschine dazu konfiguriert ist, Gleichstrom zu erzeugen, wobei das Hybridgetriebemodul ferner einen an der Getriebeanordnung befestigten und mit der elektrohydraulischen Antriebsanordnung elektrisch gekoppelten Umrichter zur Aufnahme des Gleichstroms von der elektrischen Maschine umfasst, wobei der Umrichter dazu konfiguriert ist, den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln.
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3. Hybridgetriebemodul von Beispiel 2, wobei die Getriebeanordnung eine obere Fläche, eine untere Fläche gegenüber der oberen Fläche, eine vordere Fläche, die einer Front des Arbeitsfahrzeugs zugeordnet ist, eine hintere Fläche, die der vorderen Fläche gegenüberliegt und einem Heck des Arbeitsfahrzeugs zugeordnet ist, umfasst, wobei die elektrohydraulische Antriebsanordnung vertikal über der oberen Fläche der Getriebeanordnung positioniert ist und der Umrichter hinter der hinteren Fläche der Getriebeanordnung befestigt ist.
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4. Hybridgetriebemodul von Beispiel 1, wobei ein Schmiermittelpfad dahingehend zwischen der elektrohydraulischen Antriebsanordnung und der Getriebeanordnung definiert wird, das Strömen von Schmiermittel von der elektrohydraulischen Antriebsanordnung in die Getriebeanordnung zu gestatten.
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5. Hybridgetriebemodul von Beispiel 4, wobei die elektrohydraulische Antriebsanordnung vertikal über der Getriebeanordnung positioniert ist und wobei das Schmiermittel dazu konfiguriert ist, durch Schwerkraft durch den Schmiermittelpfad von der elektrohydraulischen Antriebsanordnung zu der Getriebeanordnung zu strömen.
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6. Hybridgetriebemodul von Beispiel 4, wobei sich der Schmiermittelpfad aus einer Leitung in Strömungsverbindung mit der elektrischen Maschine und der Getriebeanordnung zusammensetzt.
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7. Hybridgetriebemodul von Beispiel 1, wobei die Befestigungshalterung eine einstückig unitär ausgebildete Befestigungshalterung ist, die zur Befestigung an dem Chassis und/oder der Antriebsquelle konfiguriert ist.
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8. Hybridgetriebemodul von Beispiel 1, wobei die elektrohydraulische Antriebsanordnung Folgendes umfasst: eine Leistungseingangsschnittstelle, die zur dahingehenden Kopplung mit der Antriebsquelle, die Drehleistung von der Antriebsquelle aufzunehmen, konfiguriert ist; und mehrere Leistungsausgangsschnittstellen, die zur Übertragung der Drehleistung mit der Leistungseingangsschnittstelle gekoppelt sind; wobei die Hydraulikpumpe dahingehend an einer der Leistungsausgangsschnittstellen befestigt ist, durch die Drehleistung angetrieben zu werden; und wobei die elektrische Maschine dahingehend mit einer anderen der mehreren Leistungsausgangsschnittstellen gekoppelt ist, durch die Drehleistung angetrieben zu werden.
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9. Hybridgetriebemodul von Beispiel 1, wobei die elektrische Maschine eine erste elektrische Maschine ist und wobei die Getriebeanordnung Folgendes umfasst: ein Getriebegehäuse; eine zweite elektrische Maschine, die an dem Getriebegehäuse befestigt ist und eine Ausgangswelle umfasst; einen Zahnradsatz, der in dem Getriebegehäuse positioniert und mit der Ausgangswelle der zweiten elektrischen Maschine gekoppelt ist; und ein Antriebsausgangsglied, das mit dem Zahnradsatz gekoppelt und zur Kopplung mit einer Antriebsachse des Arbeitsfahrzeugs konfiguriert ist.
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10. Hybridgetriebemodul von Beispiel 9, wobei die erste elektrische Maschine dazu konfiguriert ist, Gleichstrom zu erzeugen, wobei das Hybridgetriebemodul ferner einen Umrichter umfasst, der an dem Getriebegehäuse befestigt und mit der ersten elektrischen Maschine zur Aufnahme des Gleichstroms von der ersten elektrischen Maschine elektrisch gekoppelt ist, wobei der Umrichter dazu konfiguriert ist, den Gleichstrom in Wechselstrom umzuwandeln, wobei die zweite elektrische Maschine dazu konfiguriert ist, den Wechselstrom von dem Umrichter aufzunehmen und die Ausgangswelle anzutreiben.
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11. Hybridgetriebemodul von Beispiel 9, wobei der Zahnradsatz eine Drehachse definiert, um die sich mindestens ein Zahnrad des Zahnradsatzes dreht, wobei die zweite elektrische Maschine eine Längserstreckung aufweist, die eine Längsachse definiert, die der Längserstreckung der zweiten elektrischen Maschine zugeordnet ist, wobei die Längsachse zu einer Seite der Drehachse des Zahnradsatzes versetzt ist.
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12. Hybridgetriebemodul von Beispiel 9, wobei das Hybridgetriebemodul eine vordere Seite, die einer Front des Arbeitsfahrzeugs zugeordnet ist, eine hintere Seite, die der vorderen Seite gegenüberliegt und einem Heck des Arbeitsfahrzeugs zugeordnet ist, eine erste Seite, die einer ersten Seite des Arbeitsfahrzeugs zugeordnet ist, und eine zweite Seite, die der ersten Seite gegenüberliegt und einer zweiten Seite des Arbeitsfahrzeugs zugeordnet ist, definiert, wobei die zweite elektrische Maschine zur ersten Seite oder zur zweiten Seite des Zahnradsatzes versetzt ist.
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13. Hybridgetriebemodul von Beispiel 1, wobei die Hydraulikpumpe ein Eingangsverbindungsstück und ein Ausgangsverbindungsstück umfasst, wobei die Hydraulikpumpe an dem Verteiler in einer Drehversatzausrichtung, in der das Eingangsverbindungsstück und das Ausgangsverbindungsstück von der elektrischen Maschine beabstandet sind, befestigt ist.
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14. Arbeitsfahrzeug, das Folgendes umfasst: ein Chassis; eine Antriebsquelle, die von dem Chassis getragen wird und eine Drehantriebswelle zur Erzeugung von Drehleistung umfasst; eine Befestigungshalterung, die zur Befestigung am Chassis konfiguriert ist; eine elektrohydraulische Antriebsanordnung, die einen an der Befestigungshalterung befestigten Verteiler, eine an dem Verteiler befestigte Hydraulikpumpe und eine an dem Verteiler befestigte elektrische Maschine umfasst, wobei die elektrohydraulische Antriebsanordnung dazu konfiguriert ist, die Drehleistung von der Antriebsquelle auf die Hydraulikpumpe und die elektrische Maschine zu übertragen, wobei die elektrische Maschine dazu konfiguriert ist, Gleichstrom zu erzeugen; einen mit der elektrischen Maschine elektrisch gekoppelten Umrichter zur Aufnahme des Gleichstroms von der elektrischen Maschine und Ausgabe von Wechselstrom; und eine Getriebeanordnung, die an der Befestigungshalterung befestigt ist und mit dem Wechselstrom von dem Umrichter angetrieben wird, wobei der Umrichter an der Getriebeanordnung befestigt ist.
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15. Arbeitsfahrzeug von Beispiel 14, wobei die elektrische Maschine eine erste elektrische Maschine ist und wobei die Getriebeanordnung ein Getriebegehäuse, eine zweite elektrische Maschine, die an dem Getriebegehäuse befestigt ist und eine Ausgangswelle umfasst, einen Zahnradsatz, der in dem Getriebegehäuse positioniert und mit der Ausgangswelle der zweiten elektrischen Maschine gekoppelt ist, und ein Antriebsausgangsglied, das mit dem Zahnradsatz gekoppelt und zur Kopplung mit einer Antriebsachse des Arbeitsfahrzeugs konfiguriert ist, umfasst; wobei die elektrohydraulische Antriebsanordnung vertikal über der Getriebeanordnung positioniert ist; wobei der Umrichter auf einer hinteren Seite des Getriebegehäuses befestigt ist und vertikal niedriger als die elektrohydraulische Antriebsanordnung positioniert ist; und wobei die zweite elektrische Maschine zu einer Seite des Zahnradsatzes versetzt ist.
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Die hier verwendete Terminologie dient nur dem Zweck der Beschreibung bestimmter Ausführungsformen und soll die Offenbarung nicht einschränken. Die Singularformen „ein/e/r“ und „der/die/das“, wie hier verwendet, sollen auch die Pluralformen umfassen, es sei denn, der Kontext gibt deutlich etwas anderes an. Ferner versteht sich, dass jegliche Verwendung der Begriffe „umfasst“ und/oder „umfassend“ in dieser Schrift das Vorliegen angegebener Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente und/oder Komponenten angibt, jedoch das Vorliegen oder Hinzufügen eines oder mehrerer anderer Merkmale, ganzer Zahlen, Schritte, Vorgänge, Elemente, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließt.
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Die Beschreibung der vorliegenden Offenbarung ist zur Veranschaulichung und Beschreibung dargelegt worden, soll für die Offenbarung in der offenbarten Form aber nicht erschöpfend oder einschränkend sein. Für den Durchschnittsfachmann sind viele Modifikationen und Variationen ohne Abweichung von dem Schutzbereich und Wesen der Offenbarung ersichtlich. Hier explizit angeführte Ausführungsformen und Beispiele wurden gewählt und beschrieben, um die Grundzüge der Offenbarung und ihre praktische Anwendung am besten zu erläutern und um anderen Durchschnittsfachmännern zu ermöglichen, die Offenbarung zu verstehen und viele Alternativen, Modifikationen und Variationen der beschriebenen Ausführungsformen und Beispiele zu erkennen. Demgemäß liegen verschiedene andere Ausführungsformen und Implementierungen als die explizit beschriebenen innerhalb des Schutzbereichs der folgenden Ansprüche.
