DE102021116061A1 - Drive train assembly for driving a work unit with a fluctuating load - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Arbeitsmaschinen mit Arbeitsaggregaten, die schwankenden Lasten unterworfen sind bzw. eine schwankende Leistungsaufnahme besitzen. Die Erfindung betrifft dabei insbesondere eine Antriebsstrangbaugruppe zum Antreiben eines solchen Arbeitsaggregats, die einen Schwungradspeicher zum Abmildern der Laststöße oder -schwankungen aufweist. Erfindungsgemäß ist eine Anfahrhilfe zum erleichterten Hochfahren des Schwungradspeichers in dessen Sollbetriebsdrehzahlbereich vorgesehen, die ein mit dem Schwungradspeicher antriebsverbundenes Planetengetriebe sowie einen Stellaktor zum Abbremsen und/oder Beschleunigen eines Planetengetriebeelements zum Verstellen des Über-/Untersetzungsverhältnisses des Planetengetriebes beim Hochfahren des Schwungradspeichers aufweist. Ferner ist zur verfeinerten Glättung der Leistungsaufnahme im hochgefahrenen Arbeitsbetrieb eine Steuereinrichtung vorgesehen, die den Schwungradspeicher durch Verstellen des Planetengetriebes zyklisch gemäß den Betriebsschwankungen des Arbeitsaggregats beschleunigt und abbremsen läßt.The present invention generally relates to working machines with working units that are subjected to fluctuating loads or have a fluctuating power consumption. The invention relates in particular to a drive train assembly for driving such a working unit, which has a flywheel accumulator for reducing load shocks or fluctuations. According to the invention, a starting aid is provided to facilitate starting up the flywheel accumulator in its target operating speed range, which has a planetary gear drive-connected to the flywheel accumulator and a setting actuator for braking and/or accelerating a planetary gear element for adjusting the step-up/reduction ratio of the planetary gear when the flywheel accumulator is started up. Furthermore, a control device is provided for refined smoothing of the power consumption in the ramped-up working mode, which accelerates and decelerates the flywheel accumulator by adjusting the planetary gear cyclically according to the operating fluctuations of the working unit.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Arbeitsmaschinen mit Arbeitsaggregaten, die schwankenden Lasten unterworfen sind bzw. eine schwankende Leistungsaufnahme besitzen. Die Erfindung betrifft dabei einerseits eine Antriebsstrangbaugruppe zum Antreiben eines solchen Arbeitsaggregats mit schwankender Leistungsaufnahme von einer Antriebsquelle her, mit einem Schwungradspeicher zum Abmildern von Laststößen oder -schwankungen, sowie einer Anfahrhilfe zum erleichterten Anfahren eines Sollbetriebsdrehzahlbereichs des Schwungradspeichers. Die Erfindung betrifft andererseits eine Arbeitsmaschine, die ein Antriebsaggregat mit schwankender Leistungsaufnahme und die genannte Antriebsstrangbaugruppe mit einem Schwungradspeicher und Anfahrhilfe umfasst.The present invention generally relates to work machines with work units that are subject to fluctuating loads or have a fluctuating power consumption. On the one hand, the invention relates to a drive train assembly for driving such a working unit with fluctuating power consumption from a drive source, with a flywheel accumulator for reducing load shocks or fluctuations, and a starting aid for easier starting of a target operating speed range of the flywheel accumulator. On the other hand, the invention relates to a work machine that includes a drive unit with fluctuating power consumption and the named drive train assembly with a flywheel accumulator and starting aid.

Bei verschiedenen Arbeitsaggregaten treten bisweilen so starke Schwankungen in der Last bzw. der Leistungsaufnahme auf, dass die Antriebsquelle eine signifikante Drehzahlveränderung erfährt und einen insgesamt ruckelnden Betrieb der Arbeitsmaschine zur Folge hat, da die Antriebsquelle selbst entsprechende Drehmomentstöße nicht ohne weiteres abfangen bzw. kompensieren kann. Beispielsweise zeigen diverse landwirtschaftliche Arbeitsaggregate solche größeren Last- bzw. Leistungsaufnahmeschwankungen, die vom mechanischen Aufbau bzw. der Arbeitsweise des Arbeitsaggregats selbst herrühren oder auch durch schwankende äußere Belastungen verursacht sein können.In the case of various work units, there are sometimes such strong fluctuations in the load or power consumption that the drive source experiences a significant change in speed and results in overall jerky operation of the work machine, since the drive source itself cannot easily absorb or compensate for corresponding torque surges. For example, various agricultural working units show such larger load or power consumption fluctuations that stem from the mechanical structure or the mode of operation of the working unit itself or can also be caused by fluctuating external loads.

Solche von der Arbeitsweise herrührenden Schwankungen der Leistungsaufnahmen zeigen beispielsweise Rechteck-Ballenpressen, bei denen ein Stopfer periodisch in eine Presskammer gedrückt wird, um das Erntegut zu rechteckigen Ballen zu pressen. Ähnliche, von schwankenden äußeren Belastungen herrührende Leistungsaufnahmeschwankungen zeigen auch Häckseltrommeln von Feldhäckslern oder Drescheinrichtungen eines Mähdreschers, oder auch das Schneidwerk einer Rundballenpresse, wenn der zugeführte Erntegutstrom stärker schwankt.Such fluctuations in the power consumption caused by the mode of operation are shown, for example, by rectangular baling presses in which a tamper is periodically pressed into a baling chamber in order to compress the harvested crop into rectangular bales. Similar fluctuations in power consumption caused by fluctuating external loads are also seen in the chopper drums of forage harvesters or the threshing equipment of a combine harvester, or even the cutterbar of a round baler when the flow of harvested material fluctuates more strongly.

Werden solche Arbeitsaggregate über eine Zapfwelle von einem Schlepper her angetrieben, führen Drehzahlschwankungen des Antriebsmotors des Schleppers, die von den Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats induziert werden, nicht nur zu einem ungleichmäßigen Betrieb des Arbeitsaggregats selbst, sondern auch zu einem ruckelnden Fahrbetrieb des Schleppers, da der Antriebsmotor des Schleppers nicht nur als Zapfwellenantrieb, sondern auch als Fahrantrieb dient. Bei den besagten Rechteck-Ballenpressen kann dies dazu führen, dass der Schlepper bei jedem Stößelhub der Ballenpresse einnickt, was nicht nur für den Fahrer unangenehm ist, sondern auch zu erhöhtem Verschleiß an den Bauteilen führen und die Motorlebensdauer beeinträchtigen kann.If such working units are driven by a tractor via a PTO shaft, fluctuations in the speed of the tractor's drive motor, which are induced by the power consumption fluctuations of the working unit, not only lead to uneven operation of the working unit itself, but also to jerky driving of the tractor, since the drive motor of the tractor not only serves as a PTO drive, but also as a travel drive. In the case of the said rectangular balers, this can lead to the tractor nodding with each stroke of the ram of the baler, which is not only uncomfortable for the driver, but also leads to increased wear on the components and can affect the service life of the engine.

Um die Auswirkungen der Last- bzw. Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats auf den Antriebsmotor abzumildern, wurden bereits verschiedene Maßnahmen angedacht. Beispielsweise schlägt die Schrift EP 3 298 872 B1 eine Steuerung vor, die Schwankungen in der Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats erfasst bzw. vorausschauend abschätzt. Die Drehzahländerungen des Antriebsmotors werden kompensiert, umeine letztlich gleichmäßige Fahrgeschwindigkeit des Schleppers zu erzielen. Bei dieser Lösung wird gar nicht erst versucht, die Drehzahlschwankungen des Antriebsmotors durch die schwankende Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats zu verhindern bzw. abzumildern, sondern sozusagen die Auswirkung der Drehzahlschwankungen des Antriebsmotors durch intelligente Ansteuerung des Dieselmotors auszugleichen.Various measures have already been considered to mitigate the effects of the load or power consumption fluctuations of the work unit on the drive motor. For example, the font fails EP 3 298 872 B1 a controller that detects or anticipates fluctuations in the power consumption of the working unit. The speed changes of the drive motor are compensated in order to ultimately achieve an even driving speed of the tractor. With this solution, no attempt is made to prevent or mitigate the speed fluctuations of the drive motor due to the fluctuating power consumption of the working unit, but rather to compensate for the effect of the speed fluctuations of the drive motor through intelligent control of the diesel engine.

Ein anderer Ansatz besteht darin, im Antriebsstrang, der das Arbeitsaggregat antreibt, einen Schwungradspeicher vorzusehen, dessen kinetische Energie die Last- bzw. Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats bzw. deren Folgen abmildert. Beispielsweise kann ein solcher Schwungradspeicher im Antriebsstrang einer Rechteck-Ballenpresse die punktuell bzw. zyklisch notwendige, hohe Energie beim Einschieben des Stopfers in die Presskammer glätten, um den Einfluss auf den Schlepper abzumildern und Nickbewegungen bzw. eine ruckelnde Fahrgeschwindigkeit zu vermeiden.Another approach is to provide a flywheel accumulator in the drive train that drives the working unit, the kinetic energy of which reduces the load or power consumption fluctuations of the working unit and their consequences. For example, such a flywheel accumulator in the drive train of a rectangular baler can smooth out the selective or cyclical high energy required when pushing the tamper into the bale chamber in order to reduce the impact on the tractor and avoid pitching movements or jerky driving speeds.

Um eine möglichst gute Glättung der punktuellen bzw. zyklischen Energieschwankungen zu erzielen, ist es allerdings notwendig, dass der Schwungradspeicher eine ausreichend hohe kinetische Energie zur Verfügung stellen kann. Hierzu wäre es an sich einfach, die Schwungmasse des Schwungradspeichers zu erhöhen, wobei diese Maßnahme allerdings aus verschiedenen Gründen Beschränkungen unterliegt. Einerseits kann die Schwungmasse selbst nicht beliebig vergrößert werden, da üblicherweise der zur Verfügung stehende Bauraum begrenzt ist und auch auf das Baugewicht zu achten ist.In order to achieve the best possible smoothing of the punctiform or cyclical energy fluctuations, however, it is necessary for the flywheel accumulator to be able to provide sufficiently high kinetic energy. To do this, it would be easy per se to increase the centrifugal mass of the flywheel accumulator, although this measure is subject to restrictions for various reasons. On the one hand, the centrifugal mass itself cannot be increased at will, since the available installation space is usually limited and the installation weight must also be taken into account.

Insofern wurde andererseits bereits angedacht, die kinetische Energie des Schwungradspeichers durch Erhöhen von dessen Drehzahl anzuheben, da die kinetische Energie des Schwungradspeichers von dessen Winkelgeschwindigkeit abhängt. Genauer gesagt geht die Winkelgeschwindigkeit im Quadrat in die kinetische Energie ein, und zwar gemäß der Formel Ekin=1/2*Jo*ω2, wobei Jo das Massenträgheitsmoment und ω die Winkelgeschwindigkeit ist.In this respect, on the other hand, consideration has already been given to raising the kinetic energy of the flywheel store by increasing its speed, since the kinetic energy of the flywheel store depends on its angular velocity. More precisely, the square of the angular velocity is included in the kinetic energy, according to the formula E kin =1/2*J o *ω 2 , where J o is the mass moment of inertia and ω is the angular velocity.

Andererseits sind einer solchen Erhöhung der kinetischen Energie des Schwungradspeichers aber auch dadurch Grenzen gesetzt, dass die Antriebsquelle beispielsweise in Form des Antriebsmotors des Schleppers nicht das notwendige Drehmoment bereitstellen kann, um den Schwungradspeicher hochzufahren. Um dieser Problematik zu begegnen, behilft man sich bisweilen mit einer Rutschkupplung, die der Schwungmasse vorgeschaltet ist, um die zur Verfügung stehende Antriebsleistung allmählich in die Schwungmasse einzuleiten, wodurch sich die Hochlaufzeit des Schwungradspeichers entsprechend verlängert. Die Schwungmasse wird hierdurch allmählich auf die gewünschte Sollbetriebsdrehzahl gebracht, so dass der Antriebsmotor nicht abgewürgt wird. Allerdings muss eine solche Rutschkupplung hierfür ausreichend dimensioniert werden, um die in der Rutschzeit entstehende Energie aufnehmen zu können, was bei beengten Einbau- bzw. Umgebungsverhältnis nicht ohne weiteres möglich ist.On the other hand, there are limits to such an increase in the kinetic energy of the flywheel accumulator because the drive source, for example in the form of the tractor's drive motor, cannot provide the necessary torque to run up the flywheel accumulator. In order to counter this problem, a slip clutch is sometimes used, which is connected upstream of the flywheel mass in order to gradually introduce the available drive power into the flywheel mass, which means that the start-up time of the flywheel accumulator is extended accordingly. This gradually brings the flywheel to the desired target operating speed so that the drive motor does not stall. However, such a slipping clutch must be sufficiently dimensioned for this purpose in order to be able to absorb the energy generated during the slipping period, which is not readily possible given cramped installation or environmental conditions.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Antriebsstrangbaugruppe der genannten Art und eine verbesserte Arbeitsmaschine mit einer solchen Antriebsstrangbaugruppe zu schaffen, die Nachteile des Stands der Technik vermeiden und letzteren in vorteilhafter Weise weiterbilden. Insbesondere soll der Schwungradspeicher ausreichend Energie zur Glättung der Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats bei begrenztem Bauraum bereitstellen können, ohne die Antriebsquelle zu überfordern oder beim Hochfahren gar abzuwürgen.The present invention is therefore based on the object of creating an improved drive train assembly of the type mentioned and an improved working machine with such a drive train assembly which avoids the disadvantages of the prior art and develops the latter in an advantageous manner. In particular, the flywheel accumulator should be able to provide sufficient energy to smooth out the power consumption fluctuations of the working unit in a limited installation space, without overtaxing the drive source or even stalling it when starting up.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe durch eine Antriebsstrangbaugruppe gemäß Anspruch 1 sowie eine Arbeitsmaschine gemäß Anspruch 19 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, the stated object is achieved by a drive train assembly according to claim 1 and a work machine according to claim 19. Preferred developments of the invention are the subject matter of the dependent claims.

Es wird also vorgeschlagen, den Schwungradspeicher über ein in den Drehzahlen bzw. im Übersetzungsverhältnis variables Planetengetriebe zu betreiben, um die Drehzahl des Schwungradspeichers je nach Betriebssituation an die Antriebsquelle und/oder die Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats anpassen zu können. Die Drehzahlvariabilität ist vor allem zum Hochfahren der Schwungmasse vorteilhaft. Bei laufendem Betrieb kann je nach Auslegung die feste Übersetzung genutzt werden. Erfindungsgemäß umfasst die Anfahrhilfe zum erleichterten Hochfahren des Schwungradspeichers in dessen Sollbetriebsdrehzahlbereich ein mit dem Schwungradspeicher antriebsverbundenes Planetengetriebe, das zumindest eine mit dem Schwungradspeicher antriebsverbundene Planetengetriebestufe aufweist, dessen Planetensteg ortsfest mit dem stehenden Gehäuse verbunden ist.It is therefore proposed to operate the flywheel accumulator via a planetary gear with a variable speed or transmission ratio in order to be able to adapt the speed of the flywheel accumulator to the drive source and/or the power consumption of the working unit depending on the operating situation. The speed variability is particularly advantageous for increasing the flywheel mass. Depending on the design, the fixed ratio can be used during operation. According to the invention, the starting aid for easier ramping up of the flywheel accumulator in its target operating speed range comprises a planetary gear drive-connected to the flywheel accumulator, which has at least one planetary gear stage drive-connected to the flywheel accumulator, the planet carrier of which is stationary connected to the stationary housing.

Vorteilhafterweise umfasst die Anfahrhilfe nach einem weiteren Aspekt zusätzlich zu dem mit dem Schwungradspeicher antriebsverbundene Planetengetriebe einen Stell- bzw. Antriebs- und/oder Bremsaktor zum Abbremsen und/oder Beschleunigen eines Planetengetriebeelements zum Verstellen des Über-/Untersetzungsverhältnisses des Planetengetriebes beim Hochfahren des Schwungradspeichers.Advantageously, according to a further aspect, the starting aid comprises, in addition to the planetary gear drive-connected to the flywheel accumulator, an actuating or drive and/or brake actuator for decelerating and/or accelerating a planetary gear element for adjusting the transmission/reduction ratio of the planetary gear when the flywheel accumulator is started up.

Durch Verstellen der Drehzahl des genannten Planetengetriebeelements kann dessen Über-/Untersetzungsverhältnis einerseits beim Hochfahren des Schwungradspeichers so eingestellt werden, dass die Antriebsquelle nicht überfordert wird, während andererseits die Drehzahl des Schwungradspeichers für den Arbeitsbetrieb so eingestellt werden kann, dass zur Glättung der Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats vom Schwungradspeicher ausreichend kinetische Energie bereitgestellt werden kann. Insbesondere kann die Drehzahl des Schwungradspeichers für die besagte Glättung ausreichend weit erhöht werden, um die kinetische Energie auf das benötigte Maß zu heben. Im günstigsten Fall kann dann die Drehzahlverstelleinheit vom laufenden Schwungradspeicher entkoppelt (Kupplung an der Pumpe, Bremse an Motor) werden. Somit kann der Wirkungsgrad der Antriebsbaugruppe erhöht werden.By adjusting the speed of said planetary gear element, its step-up/reduction ratio can be adjusted when the flywheel accumulator is started up so that the drive source is not overstrained, while on the other hand the speed of the flywheel accumulator can be adjusted for work operation in such a way that the power consumption fluctuations of the work unit are smoothed out sufficient kinetic energy can be provided by the flywheel accumulator. In particular, the speed of the flywheel accumulator can be increased sufficiently for said smoothing to raise the kinetic energy to the required level. In the most favorable case, the speed adjustment unit can then be decoupled from the running flywheel accumulator (clutch on the pump, brake on the engine). The efficiency of the drive assembly can thus be increased.

Das an den Schwungradspeicher angebundene Planetengetriebe und dessen Verstellbarkeit hinsichtlich des Übersetzungsverhältnisses kann aber nicht nur als Anfahrhilfe genutzt werden, sondern auch die Pufferwirkung des Schwungradspeichers verfeinern und besser an Schwankungen der Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats anpassen. Nach einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Steuereinrichtung den Antriebs- und/oder Bremsaktor zum Abbremsen und/oder Beschleunigen des Planetengetriebeelements und damit Verstellen des Über-/Untersetzungsverhältnisses in Abhängigkeit von Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats derart ansteuern bzw. betätigen, dass in Phase niedrigerer Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats der Schwungradspeicher beschleunigt und damit dessen kinetische Energie erhöht wird und in Phasen höherer Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats der Schwungradspeicher Drehzahl verlieren kann derart, dass über die genannten Phasen niedrigerer und höherer Leistungsaufnahme hinweg eine Eingangsdrehzahl und/oder ein Eingangsmoment an einer von der Antriebsquelle herkommenden Eingangswelle des Planetengetriebes zumindest näherungsweise gleich bleibt. Die Steuereinrichtung hält also das Über-/Untersetzungsverhältnis des Planetengetriebes gemäß diesem Aspekt der Erfindung auch im Arbeitsbetrieb nicht konstant, sondern verändert es insbesondere zyklisch auf und ab, um den Schwungradspeicher entsprechend der Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats zu beschleunigen und abzubremsen und dadurch dessen kinetische Energie zu erhöhen und zu ermäßigen, um die Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats feiner zu kompensieren und von der Antriebsquellenseite des Planetengetriebes möglichst fern zu halten, um keine Auswirkungen auf die Antriebsquelle zu haben. Insbesondere kann der Schwungradspeicher durch Verstellen des Über-/Untersetzungsverhältnisses des Planetengetriebes derart beschleunigt und abgebremst werden, dass die Summe der kinetischen Energie des Schwungradspeichers und die schwankende Energieaufnahme des Arbeitsaggregats näherungsweise konstant bleibt.The planetary gear connected to the flywheel accumulator and its adjustability with regard to the transmission ratio can not only be used as a starting aid, but also refine the buffering effect of the flywheel accumulator and adapt it better to fluctuations in the power consumption of the working unit. According to a further aspect of the present invention, a control device can control or actuate the drive and/or brake actuator for braking and/or accelerating the planetary gear element and thus adjusting the transmission/reduction ratio as a function of power consumption fluctuations of the working unit in such a way that in the phase of lower power consumption of the work unit accelerates the flywheel accumulator and thus its kinetic energy is increased and in phases of higher power consumption of the work unit the flywheel accumulator can lose speed in such a way that over the mentioned phases of lower and higher power consumption, an input speed and/or an input torque on an input shaft coming from the drive source of the planetary gear remains at least approximately the same. So the controller holds that According to this aspect of the invention, the transmission/reduction ratio of the planetary gear is not constant even during working operation, but changes it in particular cyclically up and down in order to accelerate and decelerate the flywheel accumulator according to the power consumption fluctuations of the working unit and thereby increase and decrease its kinetic energy to more finely compensate for the power consumption fluctuations of the working unit and to keep it away from the drive source side of the planetary gear as far as possible, so as not to have any impact on the drive source. In particular, the flywheel accumulator can be accelerated and decelerated by adjusting the transmission/reduction ratio of the planetary gear such that the sum of the kinetic energy of the flywheel accumulator and the fluctuating energy consumption of the working unit remains approximately constant.

Insbesondere kann die Steuereinrichtung das Planetengetriebeelement derart beschleunigen bzw. abbremsen, dass die Summe der Drehmomente an der mit der Antriebsquelle verbundenen Eingangswelle des Planetengetriebes, an dem mit dem Antriebs- und/oder Bremsaktor verbundenen Planetengetriebeelement und an der mit dem Arbeitsaggregat verbundenen Getriebeausgangswelle zumindest näherungsweise im Gleichgewicht bleibt, insbesondere gegen Null geht.In particular, the control device can accelerate or decelerate the planetary gear element in such a way that the sum of the torques on the input shaft of the planetary gear connected to the drive source, on the planetary gear element connected to the drive and/or brake actuator and on the gear output shaft connected to the working unit is at least approximately Equilibrium remains, in particular tends towards zero.

Die genannte Steuereinrichtung kann insbesondere dazu ausgebildet sein, bei einer zyklisch schwankenden Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats das Planetengetriebeelement, das die Drehzahl des Schwungradspeichers beeinflusst bzw. steuert, ebenfalls zyklisch entsprechend dem Schwankungszyklus der Leistungsaufnahme zu verstellen und den Schwungradspeicher entsprechend zyklisch zu beschleunigen und zu verlangsamen. Ist das Arbeitsaggregat beispielsweise eine Rechteck-Ballenpresse, folgt die Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats der Bewegung des Stopfers in die Pressenkammer und damit dem Zyklus der Kurbelwellenbewegung, an die der Stopfer angebunden ist. Da beim Zusammenpressen des Strohballens die hohe Presskraft und somit auch die dafür notwendige Energie nur sehr punktuell, beispielsweise über nur etwa 10 Winkelgrad, benötigt wird, kann bei einer Drehung der Stopfer-Kurbelwelle über die restlichen 350 Winkelgrad die Schwungmasse durch Verstellen des Planetengetriebes beschleunigt und schneller getrieben werden, indem der Antriebs- und/oder Bremsaktor das Planetengetriebeelement entsprechend beschleunigt, so dass der Schwungradspeicher hinsichtlich seiner Drehzahl sozusagen überdreht und überschüssige kinetische Energie erhält, die dann für den kurzen Augenblick des Pressens wieder abgegeben werden kann. Im weiteren Verlauf kann dann über die nächsten 350 Winkelgrad bzw. die nächste Phase niedrigerer Leistungsaufnahme wieder Energie durch Beschleunigen des Schwungradspeichers gesammelt werden. Ein solches zyklisches Verstellen des Planetengetriebes und damit einhergehend zyklisches Beschleunigen und Verlangsamen des Schwungradspeichers kann eine zusätzliche Entlastung und bessere Gleichförmigkeit der Antriebswelle erreicht werden.The named control device can be designed in particular to also cyclically adjust the planetary gear element, which influences or controls the speed of the flywheel accumulator, in accordance with the fluctuation cycle of the power consumption and to cyclically accelerate and decelerate the flywheel accumulator in the event of a cyclically fluctuating power consumption of the working unit. If the working unit is a rectangular baler, for example, the power consumption of the working unit follows the movement of the tamper in the bale chamber and thus the cycle of the crankshaft movement to which the tamper is connected. Since the high pressing force and thus the energy required for this is only needed very selectively when compressing the straw bale, for example over only about 10 angular degrees, when the stuffer crankshaft rotates over the remaining 350 angular degrees, the flywheel mass can be accelerated by adjusting the planetary gear and be driven faster by the drive and/or brake actuator accelerating the planetary gear element accordingly, so that the flywheel accumulator overspeeds in terms of its speed, so to speak, and receives excess kinetic energy, which can then be released again for the brief moment of pressing. In the further course, energy can then be collected again over the next 350 angular degrees or the next phase of lower power consumption by accelerating the flywheel storage. Such a cyclical adjustment of the planetary gear and the associated cyclical acceleration and deceleration of the flywheel accumulator can achieve additional relief and better uniformity of the drive shaft.

Die Steuereinrichtung kann das Hin- und Herverstellen des Planetengetriebes im Arbeitsbetrieb, insbesondere um einen Arbeitspunkt herum bzw. in einem bestimmten Drehzahlbereich des Schwungradspeichers in Abhängigkeit verschiedener Betriebsparameter vornehmen bzw. die Leistungsaufnahmeschwankungen in verschiedener Weise bestimmen. Beispielsweise kann die Steuereinrichtung mit einer Erfassungseinrichtung zusammenarbeiten, die die Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats und/oder ein Drehmoment und/oder eine Stellkraft am Arbeitsaggregat oder an einer Planetengetriebeausgangswelle direkt erfassen kann, beispielsweise mittels eines Kraftsensors und/oder eines Dehnungsmessstreifens oder einer anderen, geeigneten Sensorik, mit der relevante Betriebsgrößen gemessen werden können. Bei einer Ballenpresse kann beispielsweise ein Druck in der Ballenpresskammer erfasst werden und/oder eine Stellung eines Ballenformelements.The control device can move the planetary gear back and forth during operation, in particular around a working point or in a specific speed range of the flywheel accumulator as a function of various operating parameters or determine the power consumption fluctuations in various ways. For example, the control device can work together with a detection device that can directly detect the power consumption of the working unit and/or a torque and/or an actuating force on the working unit or on a planetary gear output shaft, for example by means of a force sensor and/or a strain gauge or another suitable sensor system, with which relevant operating parameters can be measured. In a baling press, for example, a pressure in the baling chamber can be recorded and/or a position of a baling element.

Bei Leistungsaufnahmeschwankungen, die zyklisch auftreten und/oder von der Betriebsweise des Arbeitsaggregats abhängen bzw. davon geprägt werden, können auch andere repräsentative Größen bestimmt werden, anhand derer die Steuereinrichtung das Planetengetriebe verstellen kann. Beispielsweise kann mittels eines Positionssensors die Stellung des Arbeitsaggregats, beispielsweise die Position des Stopfers in der Pressenkammer erfasst werden, oder es kann mittels eines Drehgebers die rotatorische Stellung der Stopfer-Kurbelwelle erfasst werden, um das Planetengetriebe in Abhängigkeit der Stopferstellung und/oder des Kurbelwellendrehwinkels zu verstellen.In the case of power consumption fluctuations that occur cyclically and/or depend on the mode of operation of the working unit or are shaped by it, other representative variables can also be determined, based on which the control device can adjust the planetary gear. For example, the position of the working unit, for example the position of the tamper in the press chamber, can be detected by means of a position sensor, or the rotational position of the tamper crankshaft can be detected by means of a rotary encoder in order to close the planetary gear depending on the tamper position and/or the angle of rotation of the crankshaft adjust.

Alternativ oder zusätzlich kann bei einer zyklischen Schwankung der Leistungsaufnahme aber auch einfach eine Zeitsteuerung vorgesehen werden. Beispielsweise kann eine Schwankungsperiode erfasst oder bestimmt werden, beispielsweise in Form eines schleifend bestimmten Mittelwerts, um dann in bestimmten Abschnitten der jeweiligen Periode eine bestimmte Verstellung des Planetengetriebes vorzusehen bzw. diese zeitlich abhängig zu steuern.As an alternative or in addition, however, a time control can also simply be provided in the event of a cyclical fluctuation in the power consumption. For example, a fluctuation period can be recorded or determined, for example in the form of a mean value determined by grinding, in order then to provide a specific adjustment of the planetary gear in specific sections of the respective period or to control this as a function of time.

Der Antriebs- und/oder Bremsaktor zum Verstellen des Planetengetriebes kann grundsätzlich verschieden ausgebildet sein, wobei vorteilhafterweise der Antriebs- und/oder Bremsaktor in das Planetengetriebe integriert und/oder am Planetengetriebeelement selbst angebunden sein kann.The drive and/or brake actuator for adjusting the planetary gear can fundamentally be designed differently, with it being more advantageous As the drive and / or brake actuator can be integrated into the planetary gear and / or connected to the planetary gear element itself.

Insbesondere kann der genannte Antriebs- und/oder Bremsaktor einen hydraulischen oder elektrischen Antriebs- und/oder Bremsmotor umfassen, der das genannte Planetengetriebeelement, das die Drehzahl des Schwungradspeichers bzw. das Übersetzungsverhältnis zwischen Planetengetriebeeingangswelle und Schwungradspeicher beeinflussen kann, in gewünschter Weise beschleunigen und/oder abbremsen kann, um in der genannten Weise als Teil der Anfahrhilfe den Schwungradspeicher allmählich hochzufahren und/oder bei den betrieblichen Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats in dessen Arbeitsbetrieb gezielt den Schwungradspeicher zu beschleunigen, um für benötigte Leistungspeaks eine erhöhte kinetische Energie zu haben.In particular, said drive and/or brake actuator can comprise a hydraulic or electric drive and/or brake motor, which accelerates and/or accelerates said planetary gear element, which can influence the rotational speed of the flywheel accumulator or the transmission ratio between planetary gear input shaft and flywheel accumulator, in a desired manner can decelerate in order to gradually ramp up the flywheel accumulator as part of the starting aid in the manner mentioned and/or to accelerate the flywheel accumulator in a targeted manner during operational power consumption fluctuations of the working unit in its working operation in order to have increased kinetic energy for the required power peaks.

Für bestimmte Anwendungszwecke könnte es jedoch auch ausreichend sein, als Antriebs- und/oder Bremsaktor nur eine Bremse beispielweise in Form einer Backen- oder Scheibenbremse vorzusehen, die das Planetengetriebeelement für eine gewünschte Verstellung des Über-/Untersetzungsverhältnisses abbremsen kann. Dies wäre beispielsweise für eine reine Anfahrhilfe ausreichend, bei der das vom Antriebs- und/oder Bremsaktor beeinflussbare Planetengetriebeelement zunächst sozusagen frei durchdrehen kann, wenn die Antriebsquelle läuft, und dann peu a peu abgebremst wird, um den Schwungradspeicher auf dessen Arbeitsdrehzahlbereich hochzufahren.For certain applications, however, it could also be sufficient to provide only one brake, for example in the form of a shoe or disc brake, as the drive and/or brake actuator, which can brake the planetary gear element for a desired adjustment of the transmission/reduction ratio. This would be sufficient, for example, for a pure starting aid, in which the planetary gear element that can be influenced by the drive and/or brake actuator can initially spin freely, so to speak, when the drive source is running, and then gradually braked in order to run up the flywheel accumulator to its working speed range.

Vorteilhafterweise kann der Antriebs- und/oder Bremsaktor jedoch, ggf. auch zusätzlich zu einer solchen Bremse, einen Antriebs- und/oder Bremsmotor umfassen, der in seiner Drehzahl gesteuert werden kann, um die Drehzahl des genannten Planetengetriebeelements ggf. auch beschleunigen zu können, wobei mittels eines solchen Antriebs- und/oder Bremsmotors aber auch ein Abbremsen des Planetengetriebeelements bewerkstelligt werden kann, wenn der Motor im Bremsbetrieb betrieben wird.Advantageously, however, the drive and/or brake actuator can, possibly also in addition to such a brake, comprise a drive and/or brake motor, the speed of which can be controlled in order to also be able to accelerate the speed of the named planetary gear element, if necessary, However, such a drive and/or brake motor can also be used to brake the planetary gear element when the motor is operated in braking mode.

Ein solcher Antriebs- und/oder Bremsmotor kann in verschiedener Weise mit Antriebsenergie versorgt werden, beispielsweise von einer Pumpe oder einem Generator, die von der Antriebsquelle direkt angetrieben werden kann, oder aus einem Druck- oder Batteriespeicher.Such a drive and/or brake motor can be supplied with drive energy in various ways, for example from a pump or a generator that can be driven directly by the drive source, or from a pressure or battery storage device.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann der genannte Antriebs- und/oder Bremsmotor auch durch eine Pumpe oder einen Generator mit Druckfluid bzw. Strom versorgt werden, die bzw. der an das Planetengetriebe selbst angebunden, insbesondere an eine Planetengetriebeeingangswelle getrieblich angebunden sein kann, so dass die Planetengetriebeeingangswelle die genannte Pumpe bzw. den genannten Generator antreibt. Insbesondere kann die Pumpe bzw. der Generator in das Planetengetriebe integriert sein bzw. in oder am Gehäuse des Planetengetriebes montiert sein.In an advantageous development of the invention, the said drive and/or brake motor can also be supplied with pressurized fluid or electricity by a pump or a generator, which can be connected to the planetary gear itself, in particular to a planetary gear input shaft in a geared manner, so that the planetary gear input shaft drives said pump or said generator. In particular, the pump or the generator can be integrated into the planetary gear or mounted in or on the housing of the planetary gear.

Die Anbindung der Pumpe bzw. des Generators an die Planetengetriebeeingangswelle kann über eine geeignete Getriebestufe erfolgen, beispielsweise ein Stirnradgetriebe.The pump or the generator can be connected to the planetary gear input shaft via a suitable gear stage, for example a spur gear.

Alternativ zu einer Anbindung an die Planetengetriebeeingangswelle bzw. das Planetengetriebeeingangselement kann die genannte Pumpe bzw. der genannte Generator aber auch auf der Abtriebsseite des Planetengetriebes angebunden sein, beispielsweise einen Wellenabschnitt, der vom Planetengetriebe zum Arbeitsaggregat führt.As an alternative to a connection to the planetary gear input shaft or the planetary gear input element, said pump or said generator can also be connected to the output side of the planetary gear, for example a shaft section that leads from the planetary gear to the working unit.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung kann das Planetengetriebe einen Durchtrieb umfassen, der unter Umgehung der Planetengetriebestufe zur Steuerung der Drehzahl des Schwungradspeichers von der Planetengetriebeeingangsseite zur Abtriebswelle führt, die vom Planetengetriebe zum Arbeitsaggregat führt. Der Schwungradspeicher ist über die besagte Planetengetriebestufe gegenüber dem genannten Durchtrieb verzweigt und kann dementsprechend in seiner Drehzahl gegenüber der Antriebsdrehzahl des zum Arbeitsaggregat führenden Antriebsstrangteils variiert werden.In an advantageous development of the invention, the planetary gear can include a through drive that bypasses the planetary gear stage to control the speed of the flywheel accumulator from the planetary gear input side to the output shaft, which leads from the planetary gear to the working unit. The flywheel accumulator is branched via said planetary gear stage in relation to said through drive and can accordingly be varied in terms of its speed relative to the drive speed of the drive train part leading to the working unit.

Der genannte Durchtrieb, der an der Planetengetriebestufe zum Anbinden des Schwungradspeichers vorbeiführt, kann in Form einer Durchgangswelle und somit übersetzungsfrei durch das Planetengetriebe hindurchführen, sodass die Planetengetriebeeingangswelle dieselbe Drehzahl hat wie die zum Arbeitsaggregat führende Ausgangswelle. Alternativ kann der genannte Durchtrieb aber sehr wohl eine Über- oder Untersetzungsstufe aufweisen, beispielsweise in Form einer zweiten Planetengetriebestufe oder einer Stirnradgetriebestufe. Vorteilhafterweise kann auch in diesem Fall über die erstgenannte Planetengetriebestufe die Drehzahl des Schwungradspeichers gegenüber der Drehzahl des Durchtriebs, sei es auf der Eingangsseite oder auf der Ausgangsseite, variiert werden.Said through drive, which leads past the planetary gear stage to connect the flywheel accumulator, can pass through the planetary gear in the form of a through shaft and thus without translation, so that the planetary gear input shaft has the same speed as the output shaft leading to the working unit. Alternatively, the through drive mentioned can very well have a step-up or step-down stage, for example in the form of a second planetary gear stage or a spur gear stage. Advantageously, in this case, too, the rotational speed of the flywheel accumulator can be varied with respect to the rotational speed of the through drive, be it on the input side or on the output side, via the first-mentioned planetary gear stage.

In Weiterbildung der Erfindung kann das Planetengetriebe einstufig ausgebildet sein bzw. nur eine Planetengetriebestufe umfassen, die von der Getriebeeingangswelle angetrieben wird und ausgangsseitig den Schwungradspeicher antreiben kann.In a further development of the invention, the planetary gear can be designed in one stage or can comprise only one planetary gear stage, which is driven by the transmission input shaft and can drive the flywheel accumulator on the output side.

Der genannte Schwungradspeicher kann vorteilhafterweise in das Planetengetriebe integriert, insbesondere innerhalb eines gemeinsamen Getriebe- und Schwungradgehäuses angeordnet sein.Said flywheel accumulator can advantageously be integrated into the planetary gear, in particular within a common one Be arranged transmission and flywheel housing.

Grundsätzlich kann die Zuordnung der Getriebeelemente der genannten Planetengetriebestufe zu den relevanten Komponenten wie Schwungradspeicher, Antriebs- und/oder Bremsaktor und/oder Eingangs- und/oder Ausgangswelle unterschiedlich sein.In principle, the assignment of the transmission elements of the named planetary gear stage to the relevant components such as the flywheel accumulator, drive and/or brake actuator and/or input and/or output shaft can be different.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung kann die Getriebeeingangswelle an ein Hohlrad der den Schwungradspeicher anbindenden Planetengetriebestufe angebunden sein, sodass das genannte Hohlrad mit der Eingangsdrehzahl rotiert. In diesem Fall kann die zuvor genannte Pumpe bzw. der Generator an das genannte Hohlrad angebunden sein, beispielsweise über eine geeignete Zwischengetriebestufe.According to an advantageous embodiment of the invention, the transmission input shaft can be connected to a ring gear of the planetary gear stage connecting the flywheel accumulator, so that said ring gear rotates at the input speed. In this case, the previously mentioned pump or the generator can be connected to the mentioned ring gear, for example via a suitable intermediate gear stage.

Der Schwungradspeicher kann vorteilhafterweise an das Sonnenrad der Planetengetriebestufe angebunden sein, sodass das Über-/Untersetzungsverhältnis zum Schwungradspeicher durch Abbremsen und/oder Beschleunigen des Stegs bzw. des Planetenträgers gesteuert werden kann. Insbesondere kann auf den genannten Planetenträger bremsend eingewirkt werden, um den Schwungradspeicher allmählich anlaufen zu lassen. Alternativ oder zusätzlich kann im an sich hochgefahrenen Arbeitsbetrieb des Schwungradspeichers der Planetenträger beschleunigt und/oder abgebremst werden, um in der beschriebenen Weise zyklische oder andere Schwankungen der Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats feiner auszugleichen. The flywheel store can advantageously be connected to the sun gear of the planetary gear stage, so that the transmission/reduction ratio for the flywheel store can be controlled by braking and/or accelerating the carrier or the planetary carrier. In particular, braking can be applied to said planet carrier in order to gradually start up the flywheel accumulator. Alternatively or additionally, the planetary carrier can be accelerated and/or decelerated when the flywheel accumulator is working at high speed in order to more precisely compensate for cyclical or other fluctuations in the power consumption of the working unit in the manner described.

Die vorgenannte Durchtriebswelle, die eingangsseitig mit der Getriebeeingangswelle verbunden sein bzw. diese bilden kann und ausgangsseitig mit der Abtriebswelle verbunden sein bzw. diese bilden kann, kann drehfest mit dem Hohlrad der Planetenstufe verbunden sein und sich durch das Sonnenrad hindurch erstrecken, wobei Hohlrad und Durchgangswelle drehbar aneinander abgestützt und/oder auch separat voneinander am Getriebegehäuse abgestützt sein können.The aforementioned through-drive shaft, which is connected to or can form the transmission input shaft on the input side and can be connected to or can form the output shaft on the output side, can be connected in a torque-proof manner to the ring gear of the planetary stage and can extend through the sun gear, with the ring gear and through-shaft rotatably supported on one another and/or can also be supported separately from one another on the transmission housing.

Zum Abbremsen und/oder Beschleunigen und/oder Festhalten des das Übersetzungsverhältnis steuernden Planetengetriebeelements, insbesondere des vorgenannten Planetenträgers, kann der genannte Antriebs- und/oder Bremsaktor, insbesondere der vorgenannte elektrische oder hydraulische Antriebsmotor, über eine Getriebestufe beispielsweise in Form einer Stirnradgetriebestufe an das genannte Planetengetriebeelement angebunden sein. Beispielsweise kann der Planetenträger ein Antriebsrad aufweisen, das sich zwischen dem Schwungradspeicher und der Planetenstufe erstrecken kann und unabhängig hiervon mit einem Ritzel bzw. einem Antriebsrad kämmen kann, an das der genannte Antriebs- und/oder Bremsaktor angebunden sein kann.To decelerate and/or accelerate and/or hold the planetary gear element that controls the transmission ratio, in particular the aforementioned planetary carrier, the aforementioned drive and/or brake actuator, in particular the aforementioned electric or hydraulic drive motor, can be connected to the aforementioned via a gear stage, for example in the form of a spur gear stage Be connected planetary gear element. For example, the planetary carrier can have a drive wheel that can extend between the flywheel accumulator and the planetary stage and can independently mesh with a pinion or a drive wheel to which said drive and/or brake actuator can be connected.

Um eine kompakte, platzsparende Bauweise zu erzielen, können der Antriebs- und/oder Bremsaktor und der Schwungradspeicher zu verschiedenen Stirnseiten des Planetengetriebes hin angeordnet sein und/oder auf verschiedenen Seiten der Planetengetriebestufe angeordnet sein, über die dann der Schwungradspeicher an den Antriebsstrang angebunden ist. Beispielsweise kann der Antriebs- und/oder Bremsaktor an einem seitlichen Endabschnitt des Planetengetriebes vorgesehen sein, der dessen Eingangsseite bildet, während der Schwungradspeicher an einem Endabschnitt des Planetengetriebes vorgesehen sein kann, der dessen Abtriebsseite bildet.In order to achieve a compact, space-saving design, the drive and/or brake actuator and the flywheel accumulator can be arranged on different end faces of the planetary gear and/or on different sides of the planetary gear stage, via which the flywheel accumulator is then connected to the drive train. For example, the drive and/or brake actuator can be provided on a lateral end portion of the planetary gear that forms its input side, while the flywheel accumulator can be provided on an end portion of the planetary gear that forms its output side.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

  • 1: eine Arbeitsmaschine mit einem Antriebsstrang, der einen über ein Planetengetriebe angebundenen Schwungradspeicher aufweist, nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung, wobei die Arbeitsmaschine in Form einer Ballenpresse ausgebildet ist und der Antriebsstrang über eine Zapfwelle an einen Schlepper, der die Antriebswelle bildet, angebunden ist,
  • 2: eine Schnittansicht des Antriebsstrangs der Arbeitsmaschine aus 1 im Bereich des Schwungradspeichers und des Planetengetriebes, wobei gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ein Antriebsmotor zum Abbremsen und Beschleunigen eines Planetengetriebeelements zum Verändern des Über-/Untersetzungsverhältnisses zum Schwungradspeicher hin vorgesehen und eine Pumpe oder ein Generator zum Versorgen des Antriebsmotors an ein Eingangselement der Planetenstufe angebunden ist,
  • 3: eine Schnittansicht der Antriebsstrangbaugruppe umfassend den Schwungradspeicher und das Planetengetriebe nach einer weiteren Ausführung der Erfindung, bei der der Antriebs- und/oder Bremsaktor eine als Bremsmotor arbeitenden Antriebsmotor umfasst und auf eine energieversorgende Pumpe bzw. Generator verzichtet ist, und
  • 4: eine Schnittansicht der Antriebsstrangbaugruppe umfassend den Schwungradspeicher und das Planetengetriebe nach einer weiteren Ausführung der Erfindung, wobei der Antriebs- und/oder Bremsaktor einen Antriebsmotor umfasst, der von einer externen Energieversorgung bzw. von der Antriebswelle her mit Energie versorgbar ist.
The invention is explained in more detail below with reference to preferred exemplary embodiments and associated drawings. In the drawings show:
  • 1 : a work machine with a drive train which has a flywheel accumulator connected via a planetary gear, according to an advantageous embodiment of the invention, the work machine being designed in the form of a baling press and the drive train being connected via a power take-off shaft to a tractor which forms the drive shaft,
  • 2 : a sectional view of the drive train of the working machine 1 in the area of the flywheel accumulator and the planetary gear, whereby according to an advantageous embodiment of the invention a drive motor for braking and accelerating a planetary gear element for changing the step-up/reduction ratio towards the flywheel accumulator is provided and a pump or a generator for supplying the drive motor is connected to an input element of the planetary stage is,
  • 3 : a sectional view of the drive train assembly comprising the flywheel accumulator and the planetary gear according to a further embodiment of the invention, in which the drive and/or brake actuator comprises a drive motor working as a brake motor and there is no energy-supplying pump or generator, and
  • 4 1: a sectional view of the drive train assembly comprising the flywheel accumulator and the planetary gear according to a further embodiment of the invention, wherein the drive and/or brake actuator comprises a drive motor powered by external energy supply or can be supplied with energy from the drive shaft.

Wie 1 zeigt, kann die Arbeitsmaschine 1 eine landwirtschaftliche Maschine zum Bearbeiten von Erntegut oder ggf. auch zur Bodenbearbeitung ausgebildet sein, insbesondere in Form eines Anbaugeräts zum Anbau an einen Schlepper 2.As 1 shows, the working machine 1 can be an agricultural machine for processing harvested crops or possibly also for tilling the soil, in particular in the form of an attachment for attachment to a tractor 2.

Die Arbeitsmaschine 1 umfasst dabei zumindest ein Arbeitsaggregat 3, das im Arbeitsbetrieb zyklisch stark schwankenden Belastungen unterworfen sein kann und/oder eine zyklisch stark schwankende Leistungsaufnahme zeigen kann. Wie 1 zeigt, kann die Arbeitsmaschine 1 insbesondere als Rechteck-Ballenpresse ausgebildet sein, deren Arbeitsaggregat 3 einen Stopfer 4 umfassen kann, der in eine Ballenformkammer 5 einfährt bzw. darin zyklisch hin und her bewegt wird, um vom Boden aufgenommenes Erntegut, das über eine geeignete Förderrichtung in die Ballenformkammer 5 gefördert wurde, zu Ballen zu verpressen.The working machine 1 comprises at least one working unit 3, which can be subjected to cyclically strongly fluctuating loads during working operation and/or can show a cyclically strongly fluctuating power consumption. As 1 shows, the working machine 1 can be designed in particular as a rectangular baler, the working unit 3 of which can include a tamper 4, which enters a bale forming chamber 5 or is moved back and forth cyclically therein in order to harvest crops picked up from the ground and transported via a suitable conveying direction was conveyed into the bale forming chamber 5 to be pressed into bales.

Eine Antriebseinrichtung 6 zum Antreiben des Arbeitsaggregats 3 kann eine Stopfer-Kurbelwelle 7 umfassen, die den genannten Stopfer 4 über eine Pleuelstange 8 hin und her gehend antreiben kann.A drive device 6 for driving the working unit 3 can comprise a stuffer crankshaft 7 which can drive said stuffer 4 back and forth via a connecting rod 8 .

Die genannte Antriebseinrichtung 6 kann einen mechanischen Antriebsstrang 9 umfassen, der von einer Antriebsquelle 10 rotatorisch angetrieben werden kann, wobei die genannte Antriebsquelle 10 insbesondere der Antriebsmotor des Schleppers 2 sein kann, der einerseits den Fahrantrieb des Schleppers 2 bilden und andererseits den Antriebsstrang 9 der Arbeitsmaschine 1 über die Zapfwelle des Schleppers 2 und eine daran angeschlossene Gelenkwelle 1 antreiben kann.Said drive device 6 can comprise a mechanical drive train 9, which can be driven in rotation by a drive source 10, with said drive source 10 being able in particular to be the drive motor of tractor 2, which on the one hand forms the traction drive of tractor 2 and on the other hand forms drive train 9 of the working machine 1 can be driven via the PTO shaft of the tractor 2 and a cardan shaft 1 connected to it.

Um die beim Pressen der Ballen auftretenden Leistungsaufnahmeschwankungen der Antriebseinrichtung 6 abmildern bzw. von der Antriebsquelle 10 fernzuhalten, umfasst der genannte Antriebsstrang 9 der Arbeitsmaschine 1 eine Antriebsstrangbaugruppe 12, vgl. 1, die einen Schwungradspeicher 13 sowie ein Planetengetriebe 14 umfasst, über das der Schwungradspeicher 13 an den Antriebsstrang 9 angebunden ist, wie die 2-4 zeigen.In order to mitigate the power consumption fluctuations of the drive device 6 that occur when the bales are being pressed or to keep them away from the drive source 10, the named drive train 9 of the working machine 1 comprises a drive train assembly 12, cf. 1 , Which includes a flywheel accumulator 13 and a planetary gear 14, via which the flywheel accumulator 13 is connected to the drive train 9, like the 2-4 demonstrate.

Der Schwungradspeicher 13 speichert im Arbeitsbetrieb der Arbeitsmaschine 1 kinetische Energie, die beim Pressen des Ballens bzw. einer auftretenden Leistungsspitze in das Arbeitsaggregat 3 fließt und Letzterem sozusagen zusätzlich zu der Antriebsleistung der Antriebsquelle 10 Schwung gibt, und umgekehrt in Betriebsphasen geringeren Leistungsbedarfs von der Antriebsquelle 10 her aufgeladen werden kann.The flywheel accumulator 13 stores kinetic energy during working operation of the working machine 1, which flows into the working unit 3 when the bale is pressed or when a power peak occurs and gives the latter additional momentum, so to speak, in addition to the drive power of the drive source 10, and vice versa in operating phases with a lower power requirement from the drive source 10 can be charged here.

Wie die 2-4 zeigen, umfasst das Planetengetriebe 14 eine Getriebeeingangswelle 15, die an die Antriebsquelle 10 angebunden ist bzw. von der Antriebsquelle 10 her Drehmoment empfängt und angetrieben wird, beispielsweise über die genannte Gelenkwelle 11. Die Getriebeeingangswelle 15 ist durch das Planetengetriebe 14 hindurchgeführt zu einer Getriebeausgangswelle 16, die die Antriebseinrichtung 6 des Arbeitsaggregats 3 antreibt. Die Getriebedurchführung 17 kann über/ untersetzungsfrei ausgebildet sein und beispielsweise von einer Durchtriebswelle gebildet sein, die den Getriebeeingang mit dem Getriebeausgang verbindet. Die Getriebeeingangswelle 15 kann mit der gleichen Drehzahl umlaufen wie die Getriebeausgangswelle 16.As the 2-4 show, the planetary gear 14 comprises a gear input shaft 15, which is connected to the drive source 10 or receives torque from the drive source 10 and is driven, for example via the mentioned articulated shaft 11. The gear input shaft 15 is guided through the planetary gear 14 to a gear output shaft 16 , which drives the drive device 6 of the working unit 3 . The transmission bushing 17 can be designed without over/reduction and can be formed, for example, by a through-drive shaft that connects the transmission input to the transmission output. The transmission input shaft 15 can rotate at the same speed as the transmission output shaft 16.

Das Planetengetriebe 14 kann ein- oder mehrstufig ausgebildet sein, wobei die zumindest eine Planetengetriebestufe 18 den Schwungradspeicher 13 an den Antriebsstrang 9, insbesondere die genannte Getriebedurchführung 17 und/oder die Getriebeausgangswelle 16 anbindet.The planetary gear 14 can be designed in one or more stages, with the at least one planetary gear stage 18 connecting the flywheel accumulator 13 to the drive train 9, in particular the named transmission bushing 17 and/or the transmission output shaft 16.

Wie die Figuren zeigen, kann die Planetengetriebestufe 18 mit einem Hohlrad 19 an die Getriebeeingangswelle 16 angebunden sein, so dass das Hohlrad 19 mit der Eingangsdrehzahl umläuft.As the figures show, the planetary gear stage 18 can be connected to the transmission input shaft 16 with a ring gear 19, so that the ring gear 19 rotates at the input speed.

Der Schwungradspeicher 13 kann an das Sonnenrad 20 angebunden bzw. damit drehfest verbunden sein.The flywheel accumulator 13 can be connected to the sun wheel 20 or connected thereto in a rotationally fixed manner.

Über den Planetenträger 21 kann das Über-/Untersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 14 verstellt werden, wobei der genannte Planetenträger 21 drehbar gelagert ist, beispielsweise an dem Sonnenrad 20 und/oder an einem Planetengetriebegehäuse 22.The transmission/reduction ratio of planetary gear 14 can be adjusted via planetary carrier 21, said planetary carrier 21 being rotatably mounted, for example on sun wheel 20 and/or on a planetary gear housing 22.

Um den Planetenträger 21 abbremsen und/oder beschleunigen zu können, ist ein Antriebs- und/oder Bremsaktor 23 vorgesehen, der einen Antriebsmotor 24 und/oder eine mechanische Bremse 25 umfassen kann.In order to be able to decelerate and/or accelerate the planetary carrier 21, a drive and/or brake actuator 23 is provided, which can include a drive motor 24 and/or a mechanical brake 25.

Der genannte Antriebsmotor 24 kann ein Hydraulikmotor oder ein Elektromotor sein und je nach Ausbildung als Bremsmotor eingesetzt sein oder auch aktiv antreibend, d.h. den Planetenträger 21 beschleunigend eingesetzt sein.Said drive motor 24 can be a hydraulic motor or an electric motor and, depending on the design, can be used as a brake motor or also actively driving, i.e. used to accelerate the planet carrier 21 .

Die genannte Bremse 25 kann je nach Verwendung verschieden ausgebildet sein, beispielsweise als Feststellbremse, die dem Planetenträger 21 am Planetengetriebegehäuse 22 festhalten kann, oder auch als Reibbremse, die die Drehzahl des Planetenträgers 21 vermindern kann. Beispielsweise kann die Bremse 25 eine Scheiben- oder Lamellenbremse sein, die in eine bremsende Stellung vorgespannt sein und durch Druckmittel gelöst werden kann.Said brake 25 can be designed differently depending on use, for example as a parking brake that can hold the planetary carrier 21 on the planetary gear housing 22, or as a friction brake that can reduce the speed of the planetary carrier 21. For example, the brake 25 can be a disk or multi-disk brake, which is in a braking position be biased and can be solved by pressure medium.

Wie die Figuren zeigen, kann der Schwungradspeicher 13 und die zumindest eine Planetengetriebestufe 18 in einem gemeinsamen Planetengetriebegehäuse 22 untergebracht sein. Um kompakt zu bauen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Planetengetriebestufe 18 mehr zur Eingangsseite des Planetengetriebes 14 und der Schwungradspeicher mehr zur Ausgangsseite des Planetengetriebes 14 hin angeordnet sind.As the figures show, the flywheel accumulator 13 and the at least one planetary gear stage 18 can be accommodated in a common planetary gear housing 22 . In order to build compactly, it can be advantageous if the planetary gear stage 18 is arranged more towards the input side of the planetary gear 14 and the flywheel accumulator is arranged more towards the output side of the planetary gear 14 .

Vorteilhafterweise kann der Getriebestrang 26 zum Abbremsen und/oder Beschleunigen des Planetenträgers 21 in einem Bereich zwischen der Planetengetriebestufe 18 und dem Schwungradspeicher 13 angeordnet sein. Unabhängig hiervon kann der genannte Getriebestrang 26, der den Antriebs- und/oder Bremsaktor 23 mit dem Planetenträger 21 verbindet, ein drehfest mit dem Planetenträger 28 verbundenes Antriebsrad 27 umfassen, das zwischen dem Schwungradspeicher 13 und dem Sonnenrad 20 angeordnet sein kann. Unabhängig hiervon kann das Antriebsrad 27 mit einem weiteren Getrieberad 28 in Wälzeingriff stehen, das drehfest mit einer Antriebs- und/oder Bremswelle 29 verbunden ist, die sich radial außerhalb der Planetengetriebestufe 18 axial über diese hinweg erstrecken kann. Der Antriebs- und/oder Bremsaktor und das Planetenträger-Antriebsrad 27 können auf unterschiedlichen Seiten den Planetengetriebestufe 18 angeordnet sein, vgl. 2-4, um einerseits eine kompakte Bauweise zu erzielen und andererseits auch eine einfach zu wartende Montageposition für den Antriebs- und/oder Bremsaktor 23 zu haben.Advantageously, the gear train 26 for braking and/or accelerating the planetary carrier 21 can be arranged in a region between the planetary gear stage 18 and the flywheel accumulator 13 . Irrespective of this, said gear train 26, which connects drive and/or brake actuator 23 to planet carrier 21, can include a drive wheel 27 which is non-rotatably connected to planet carrier 28 and can be arranged between flywheel accumulator 13 and sun wheel 20. Irrespective of this, the drive wheel 27 can be in rolling engagement with another gear wheel 28 which is non-rotatably connected to a drive and/or brake shaft 29 which can extend axially beyond the planetary gear stage 18 radially outside of it. The drive and/or brake actuator and the planet carrier drive wheel 27 can be arranged on different sides of the planetary gear stage 18, cf. 2-4 , on the one hand to achieve a compact design and on the other hand also to have a mounting position for the drive and/or brake actuator 23 that is easy to maintain.

Wie die Figuren zeigen, kann der Antriebs- und/oder Bremsaktor 23 an einer Stirnseite des Planetengetriebegehäuses 22 angeordnet sein, insbesondere auf dessen Eingangsseite.As the figures show, the drive and/or brake actuator 23 can be arranged on an end face of the planetary gear housing 22, in particular on its input side.

Unabhängig von der Architektur des Planetengetriebes 14 kann der Antriebs- und/oder Bremsaktor 23 ein Planetengetriebeelement der zumindest einen Planetengetriebestufe 18, insbesondere dessen Planetenträger 21, abbremsen und/oder beschleunigen, um das Über-/Untersetzungsverhältnis des Planetengetriebes 14 und damit die Drehzahl des Schwungradspeichers 13 gegenüber der Drehzahl der Getriebeeingangs- und/oder Ausgangswellen 15, 16 zu verstellen.Regardless of the architecture of the planetary gear 14, the drive and/or brake actuator 23 can decelerate and/or accelerate a planetary gear element of the at least one planetary gear stage 18, in particular its planet carrier 21, in order to increase the step-up/reduction ratio of the planetary gear 14 and thus the speed of the flywheel accumulator 13 relative to the speed of the transmission input and / or output shafts 15, 16 to adjust.

Wie 2 zeigt, kann der Antriebs- und/oder Bremsaktor 23, insbesondere der genannte Antriebsmotor 24, von einem Energieerzeuger 29, der bei hydraulischer Ausbildung des Antriebs- und/oder Bremsaktors 23 eine Pumpe und bei elektrischer Ausbildung ein Generator sein kann, mit Energie versorgt werden, wobei der genannte Energieerzeuger 29 in die Antriebsstrangbaugruppe, insbesondere in das Planetengetriebe 14 integriert bzw. daran montiert sein kann. Wie 2 zeigt, kann der Energieerzeuger 29 über eine Getriebestufe 30, beispielsweise eine Stirnradgetriebestufe, an die Getriebeeingangswelle 15, insbesondere das Hohlrad 19 der Planetengetriebestufe 18, angebunden sein, so dass der Antriebsstrang 9 den Energieerzeuger 29 antreibt. Vorteilhafterweise kann der genannte Energieerzeuger 29 zusammen mit dem Antriebs- und/oder Bremsaktor 23 an derselben Getriebeseite, insbesondere der Stirnseite des Planetengetriebegehäuses 21, angeordnet sein, um eine kompakte Bauweise zu erzielen.As 2 shows, the drive and/or brake actuator 23, in particular the mentioned drive motor 24, can be supplied with energy by an energy generator 29, which can be a pump if the drive and/or brake actuator 23 is hydraulic and a generator if it is electrical , It being possible for said energy generator 29 to be integrated into the drive train assembly, in particular into the planetary gear 14, or to be mounted thereon. As 2 shows, the energy generator 29 can be connected via a gear stage 30, for example a spur gear stage, to the transmission input shaft 15, in particular the ring gear 19 of the planetary gear stage 18, so that the drive train 9 drives the energy generator 29. Said energy generator 29 can advantageously be arranged together with the drive and/or brake actuator 23 on the same transmission side, in particular the front side of the planetary transmission housing 21, in order to achieve a compact design.

Um im stationären Zustand kein unnötiges Mitlaufen und damit Wirkungsgradverluste zu haben, kann eine Kupplung 31 zum Abkuppeln des Energieerzeugers 29 vom Antriebsstrang 9 vorgesehen sein.A clutch 31 for uncoupling the energy generator 29 from the drive train 9 can be provided in order to avoid unnecessary running and thus loss of efficiency in the stationary state.

Durch den Antriebs- und/oder Bremsaktor 23 und das hierdurch erreichbare Abbremsen und/oder Beschleunigen des verstellbaren Planetengetriebeelements, insbesondere des genannten Planetenträgers 21, kann eine Anfahrhilfe realisiert werden, um den Schwungradspeicher 13 auch mit begrenzter Antriebsleistung der Antriebsquelle 10 allmählich hochgefahren werden, ohne die Antriebsquelle 10 abzuwürgen. Alternativ oder zusätzlich kann durch Abbremsen und/oder Beschleunigen des genannten Planetengetriebeelements und damit Abbremsen und/oder Beschleunigen des Schwungradspeichers 13 eine feinere Abmilderung der Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats 3 in dessen Arbeitsbetrieb erreicht werden, wie nachfolgend erläutert wird.The drive and/or brake actuator 23 and the braking and/or acceleration that can be achieved as a result of the adjustable planetary gear element, in particular the aforementioned planetary carrier 21, can be used to implement a starting aid so that the flywheel accumulator 13 can be gradually started up, even with limited drive power from the drive source 10, without to stall the power source 10. Alternatively or additionally, by braking and/or accelerating the named planetary gear element and thus braking and/or accelerating the flywheel accumulator 13, a finer mitigation of the power consumption fluctuations of the working unit 3 in its working operation can be achieved, as explained below.

Beim Anfahren der Arbeitsmaschine 1 wird dem Antriebsstrang 9 durch den daran angebundenen Energieerzeuger 29 Energie entzogen, wobei der genannte Energieerzeuger 29, wie 2 zeigt, über die Getriebestufe 30 vom Hohlrad 19 der Planetengetriebestufe 18 angetrieben werden kann. Der Energieerzeuger 29 speist den Motor 24 des Antriebs- und/oder Bremsaktors 23, und zwar derart, dass der Motor 24 als Bremsmotor arbeitet, d.h. im Bremsbetrieb betrieben wird und bei hydraulischer Ausbildung im Pumpenbetrieb arbeitet.When starting the working machine 1, the power train 9 is withdrawn from the energy generator 29 connected to it, with said energy generator 29, such as 2 shows, can be driven via the gear stage 30 from the ring gear 19 of the planetary gear stage 18. The energy generator 29 feeds the motor 24 of the drive and/or brake actuator 23 in such a way that the motor 24 works as a brake motor, ie it is operated in braking mode and, in the case of hydraulic training, works in pump mode.

Hierdurch wird beim Hochfahren der Planetenträger 21 abgebremst. Durch die langsamer werdende Stegdrehzahl erhöht sich nach und nach die Drehzahl des Sonnenrads 20 und damit die Drehzahl des Schwungradspeicher 13.As a result, the planetary carrier 21 is braked when the vehicle is started up. Due to the slowing web speed, the speed of the sun gear 20 and thus the speed of the flywheel accumulator 13 gradually increase.

Eine Sollbetriebsdrehzahl der Schwungmasse kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass der Planetenträger 28 auf die Drehzahl 0 herabgebremst wird, also am Planetengetriebegehäuse 22 festgehalten wird. In diesem Betriebszustand ergibt sich die Übersetzung des Planetengetriebes 14 durch Übersetzung der Hohlrad- und damit Eingangsdrehzahl durch die Planetenräder auf das Sonnenrad 20. A target operating speed of the flywheel can be achieved, for example, by braking the planet carrier 28 down to the speed 0, i.e. at the planetary gear housing 22 being held. In this operating state, the translation of the planetary gear 14 results from the translation of the ring gear and thus the input speed through the planet gears to the sun gear 20.

Durch das Zusammenspiel des Energieerzeugers 29 mit dem Antriebs- und/oder Bremsaktor 23 kann also ein allmähliches Hochfahren des Schwungradspeichers 13 erzielt werden, ohne eine Rutschkupplung zu benötigen.Through the interaction of the energy generator 29 with the drive and/or brake actuator 23, the flywheel accumulator 13 can be started up gradually without requiring a slipping clutch.

Ist der Planetenträger 21 auf die Drehzahl 0 herabgebremst, kann die mechanische Bremse 25 betätigt werden bzw. festgestellt werden, um den Planetenträger 21 am Gehäuse 22 festzuhalten. Hierdurch muss der Motor 24 nach dem Anlauf- bzw. Hochlaufvorgang nicht mehr aktiv gehalten werden und er benötigt keine Energie mehr vom Energieerzeuger 29.If the planetary carrier 21 is braked down to the speed 0, the mechanical brake 25 can be actuated or locked in order to hold the planetary carrier 21 on the housing 22 . As a result, the motor 24 no longer has to be kept active after the start-up or run-up process and it no longer requires energy from the energy generator 29.

Insbesondere kann nach dem Hochlaufvorgang der Energieerzeuger 29 über die Kupplung 31 vom Antriebsstrang 9 abgetrennt werden, um nicht unnötig mitzulaufen und keine Leerlaufverluste zu haben.In particular, after the run-up process, the energy generator 29 can be separated from the drive train 9 via the clutch 31 in order not to run along unnecessarily and to have no idling losses.

Die genannte Bremse 25 kann im hochgefahrenen Arbeitsbetrieb der Antriebsstrangbaugruppe als Überlastschutz für den Schwungradspeicher 13 dienen. Bei einer Blockade im Antriebsstrang 9 oder auch bei einer Überlastung des Arbeitsaggregats 3 kann durch Durchrutschen der Bremse 25 das durch die Schwungmasse erzeugte Drehmoment abfließen, wobei die Schwelle für das Betätigen des Überlastschutzes durch Einstellen der Bremskraft eingestellt werden kann. Insbesondere kann die Bremse 25 so eingestellt werden, dass beim Auftreten eines bestimmten Grenzmoments die Bremse 25 durchrutscht.Said brake 25 can serve as overload protection for the flywheel accumulator 13 when the drive train assembly is running at full power. If there is a blockage in the drive train 9 or if the working unit 3 is overloaded, the torque generated by the centrifugal mass can flow away when the brake 25 slips, with the threshold for actuating the overload protection being adjustable by adjusting the braking force. In particular, the brake 25 can be adjusted in such a way that the brake 25 slips when a certain limit torque occurs.

Alternativ oder zusätzlich zu der beschriebenen Anfahrhilfe kann die Anbindung des Schwungradspeichers 13 an den Antriebsstrang 9 über das Planetengetriebe 14 aber auch dazu genutzt werden, eine nochmals feinere Kompensierung von Drehmoment- bzw. Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats 3 zu erzielen.Alternatively or in addition to the traction aid described, the connection of the flywheel accumulator 13 to the drive train 9 via the planetary gear 14 can also be used to achieve even finer compensation for torque or power consumption fluctuations of the working unit 3 .

Insbesondere kann der Motor 24 das Planetengetriebeelement, insbesondere den Planetenträger 21, in Betriebsphasen geringerer Leistungsaufnahme so beschleunigen und/oder abbremsen, dass der Schwungradspeicher 13 eine erhöhte Drehzahl erhält, ggf. auch über seine an sich vorgesehene Soll-Betriebszahl hinaus überdreht wird. Beispielsweise kann der Planetenträger 21 in negativer Richtung angetrieben werden, um das Über-/Untersetzungsverhältnis so weiter zu verschieben, dass der Schwungradspeicher 13 beschleunigt wird. Die kinetische Energie, die bei dieser erhöhten Drehzahl vorhanden ist, kann der Schwungradspeicher 13 dann in einer Betriebsphase höherer Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregat 3 wieder in den Antriebsstrang 9 zurückspeisen, um den Drehmomentbedarf zu decken bzw. den Drehmomentstoß von der Antriebsquelle 10 fernzuhalten.In particular, the motor 24 can accelerate and/or decelerate the planetary gear element, in particular the planetary carrier 21, in operating phases of lower power consumption in such a way that the flywheel accumulator 13 receives an increased speed, possibly even overspeeding beyond its intended operating number. For example, the planet carrier 21 can be driven in the negative direction in order to further shift the step-up/step-down ratio in such a way that the flywheel accumulator 13 is accelerated. The kinetic energy that is available at this increased speed can then be fed back into the drive train 9 by the flywheel accumulator 13 in an operating phase of higher power consumption of the working unit 3 in order to cover the torque requirement or to keep the torque surge away from the drive source 10.

Bei einer Arbeitsmaschine 1 mit zyklischen Drehmomentstößen bzw. zyklischen Leistungsaufnahmeschwankungen, wie sie bei einer Rechteck-Ballenpresse auftreten, kann die Planetengetriebestufe 18 insofern zyklisch hinsichtlich ihres Unter- /Übersetzungsverhältnisses hin- und herverstellt werden, um eine nochmals verfeinerte Glättung des Energiebedarfs des Arbeitsaggregats 3 zu erzielen. Beispielsweise wird beim Zusammenpressen eines Erntegutballens durch Einfahren des Stopfers 4 dessen hohe Presskraft und somit auch die dafür notwendige Energie nur sehr punktuell über beispielsweise 10 Winkelgrad der Stopfer-Kurbelwelle 7 benötigt, sodass über die restlichen 350 Winkelgrad der Schwungradspeicher 13 durch den Antriebsmotor 24 beschleunigt werden kann, insbesondere indem der Planetenträger 21 in die negative Richtung angetrieben wird und der Schwungradspeicher 13 sozusagen überdreht wird. Die hierdurch gesammelte Energie kann für den kurzen Augenblick des Ballenpressens wieder abgegeben werden, wobei dann im Weiteren über die erneuten 350 Winkelgrad der Stopfer-Kurbelwelle 7 wieder Energie durch höheres Drehen der Schwungmasse gesammelt werden kann. Hierdurch kann eine zusätzliche Entlastung und Gleichförmigkeit des Betriebs der Antriebsquelle 10 und damit des Schlepperbetriebs erzielt werden.In a work machine 1 with cyclic torque surges or cyclic power consumption fluctuations, as they occur in a rectangular baler, the planetary gear stage 18 can be cyclically adjusted back and forth with regard to its reduction/transmission ratio in order to achieve even more refined smoothing of the energy requirement of the working unit 3 achieve. For example, when compressing a crop bale by retracting the tamper 4, its high pressing force and thus the energy required for this is only required very selectively over, for example, 10 angular degrees of the tamper crankshaft 7, so that the flywheel accumulator 13 is accelerated by the drive motor 24 over the remaining 350 angular degrees can, in particular by the planetary carrier 21 is driven in the negative direction and the flywheel accumulator 13 is, so to speak, over-rotated. The energy collected in this way can be released again for the brief moment of baling, in which case energy can then be collected again over the renewed 350 angular degrees of the stuffer crankshaft 7 by turning the centrifugal mass higher. In this way, an additional relief and uniformity of the operation of the drive source 10 and thus of the tractor operation can be achieved.

Um das beschriebene Hochfahren der Schwungradmasse in Betriebsphasen niedrigerer Leistungsaufnahmen und die Energieabgabe und damit ein Abbremsen des Schwungradspeichers in Betriebsphasen erhöhter Leistungsaufnahme zu erzielen, können die Energieerzeuger 29 und der Motor 24 und die Schwungmasse des Schwungradspeichers 13 derart aufeinander abgestimmt werden, dass die Drehmomentsumme aus den drei zusammenwirkenden Getriebeelementen im Gleichgewicht gehalten wird, insbesondere 0 gehalten wird.In order to achieve the described ramp-up of the flywheel mass in operating phases with lower power consumption and the energy release and thus braking of the flywheel accumulator in operating phases of increased power consumption, the energy generator 29 and the motor 24 and the flywheel mass of the flywheel accumulator 13 can be coordinated with one another in such a way that the torque sum from the three interacting gear elements is kept in balance, in particular 0 is kept.

Je nach Ausbildung des Systems kann auch eine elektronische Steuereinrichtung 32 vorgesehen sein, die beispielsweise durch Verstellung des Motors 24 das gewünschte Hochfahren der Schwungmasse in Betriebsphasen niedrigeren Leistungsbedarfs vornimmt, wobei die Steuereinrichtung 32 in der eingangs schon beschriebenen Weise über eine Erfassungseinrichtung die Leistungsschwankungen erfassen bzw. bestimmen und in Abhängigkeit des die Leistungsschwankungen charakterisierenden Signals bzw. Parameters den Motor 24 ansteuern kann.Depending on the design of the system, an electronic control device 32 can also be provided which, for example by adjusting the motor 24, carries out the desired acceleration of the flywheel mass in operating phases with a lower power requirement, with the control device 32 detecting the power fluctuations in the manner already described via a detection device or determine and characterize the power fluctuations as a function of ending signal or parameter can control the motor 24.

Wie 3 zeigt, kann auf den Energieerzeuger 29 ggf. auch verzichtet sein, wobei der Motor 24 des Antriebs- und/oder Bremsaktors 23 ggf. nur als Bremsmotor arbeiten kann, wobei die Bremskraft des Motors 24 ggf. über eine einstellbare Drossel 33 gesteuert werden kann.As 3 shows, the energy generator 29 can possibly also be dispensed with, with the motor 24 of the drive and/or brake actuator 23 possibly being able to work only as a brake motor, with the braking force of the motor 24 possibly being able to be controlled via an adjustable throttle 33.

Wie 4 zeigt, kann der Motor 24 auch extern mit Energie versorgt werden, beispielsweise vom Schlepper 2 her. Durch Ansteuern des Motors 24 mittels der Steuereinrichtung 32 kann auch in diesem Fall sowohl die Anfahrhilfe als auch die verfeinerte Glättung des Energiebedarfs im Arbeitsbetrieb erzielt werden.As 4 shows, the motor 24 can also be supplied with energy externally, for example from the tractor 2. By controlling the motor 24 by means of the control device 32, both the starting aid and the refined smoothing of the energy requirement in working operation can also be achieved in this case.

Zum Abschalten des Antriebs bzw. des Arbeitsaggregats und dem damit einhergehenden Abbauen der kinetischen Energie des Schwungradspeichers 13 kann vorteilhafterweise ein im Zapfwellen- bzw. Antriebsstrang vorgesehener Freilauf genutzt werden, durch den sich die gespeicherten Energien in der Schwungmasse abbauen können. Der Auslaufvorgang benötigt dabei ein wenig Zeit, aber durch die mechanischen Reibungsverluste im Antriebsstrang kann die Energie der Schwungmasse selbständig abgebaut werden. Im Falle, dass der Ausschaltvorgang zu lange dauert, wird die zuvor beschriebene Vorgehensweise des Hochfahrens umgedreht, d. h. der Motor 24 kann den Planetensteg 21 wieder antreiben, so dass die Schwungmasse 13 langsamer wird. Dabei wird die frei werdende Energie abgeführt.To switch off the drive or the working unit and the associated reduction in the kinetic energy of the flywheel accumulator 13, a freewheel provided in the PTO shaft or drive train can advantageously be used, through which the stored energy in the flywheel mass can be reduced. The coasting process takes a little time, but due to the mechanical friction losses in the drive train, the energy of the centrifugal mass can be dissipated independently. In the event that the shutdown process takes too long, the previously described startup procedure is reversed, i. H. the motor 24 can drive the planet carrier 21 again, so that the centrifugal mass 13 becomes slower. The released energy is dissipated.

Damit beinhaltet der vorstehend beschriebene Gegenstand unabhängig voneinander folgende vorteilhafte Aspekte:

  • • Einen Schwungmassenspeicher mit einem Planetengetriebe in einem Antriebsstrang einer Ballenpresse.
  • • Die Koppelung des Hohlrades mit dem durchlaufenden Antriebsstrang, beispielsweise der Zapfwelle der Antriebsmaschine.
  • • Die Befestigung der Schwungmasse am Sonnenrad.
  • • Der Planetensteg kann anfänglich frei umlaufen, somit wird die Schwungmasse am Sonnenrad nicht beschleunigt (der Motor läuft leer mit).
  • • Der Hochlaufvorgang der Schwungmasse über die Drehzahlreduzierung des Steges des Planetengetriebes.
  • • Über ein Stirnradgetriebe Antreiben einer Pumpe oder eines Generators und Übertragung der Energie auf einen Motor, welcher die Stegdrehzahl reduziert.
  • • Durch die Reduktion der Stegdrehzahl erhöht sich die Drehzahl des Sonnenrades und dadurch die Drehzahl der Schwungmasse.
  • • Nach Abschluss der Hochlaufphase kann der Strang des Hydraulik- oder Elektromotors durch eine Haltebremse festgebremst werden, damit wird der Motor entlastet wird und im Betrieb nicht mitlaufen braucht, und Leerlaufverluste reduziert werden können.
  • • Die Bremse kann weggelassen werden, insbesondere wenn die Motorwelle, bzw. der Motor in der Rotation festgehalten werden kann.
  • • Die Pumpe bzw. der Generator kann vom Antriebsstrang abgekuppelt werden, um während des Betriebes nicht mitzulaufen.
  • • Die Bremse kann als Überlastschutz bei Blockaden im Antriebsstrang wirken und kann auf einen Schwellwert zum Rutschen eingestellt werden. (Bremse gleich Rutschkupplung).
  • • Optional kann die Bremse, durch Veränderung des Lüftdruckes auch während des Betriebes auf verschiedene Schwellwerte eingestellt werden.
  • • Der zur Reduktion der Drehzahl des Planetenstegs vorgesehene Motor kann auch direkt über die das Arbeitsaggregat antreibende Antriebsquelle mit Energie versorgt werden, und die Pumpe bzw. der Generator in der Antriebsstrangbaugruppe kann entfallen (externe Energieversorgung).
  • • Der Hydraulik- bzw. Elektromotor arbeitet als Retarder.
  • • Bei Verwendung einer ausreichend dimensionierten Rutschkupplung zur Aufnahme der Hochlaufenergien können Pumpe und Motor entfallen.
  • • Durch kurzzeitiges Beschleunigen der Schwungmasse innerhalb der drehmomentreduzierten Betriebsphase des Aggregats bzw. der drehmomentreduzierten Umfangsbahn, (bis zur Abgabe der notwendigen Energie innerhalb ca. 10°), kann zusätzlich eine bessere Energieglättung für den Antriebsstrang stattfinden.
The object described above thus includes the following advantageous aspects independently of one another:
  • • A flywheel mass storage with a planetary gear in a drive train of a baler.
  • • The coupling of the ring gear to the continuous drive train, for example the PTO shaft of the engine.
  • • Attaching the flywheel to the sun wheel.
  • • The planetary carrier can initially rotate freely, so the centrifugal mass on the sun gear is not accelerated (the motor runs idle).
  • • The run-up process of the flywheel via the speed reduction of the carrier of the planetary gear.
  • • Driving a pump or a generator via a spur gear and transferring the energy to a motor, which reduces the web speed.
  • • Reducing the web speed increases the speed of the sun wheel and thus the speed of the flywheel.
  • • After completion of the run-up phase, the strand of the hydraulic or electric motor can be braked using a holding brake, so that the motor is relieved and does not need to run during operation, and idling losses can be reduced.
  • • The brake can be omitted, especially if the motor shaft or the motor can be held in rotation.
  • • The pump or the generator can be uncoupled from the drive train so that it does not run during operation.
  • • The brake can act as overload protection in the event of blockages in the drive train and can be set to a slipping threshold. (Brake equals slipping clutch).
  • • Optionally, the brake can be adjusted to different threshold values by changing the release pressure during operation.
  • • The motor provided for reducing the speed of the planetary carrier can also be supplied with energy directly via the drive source driving the work unit, and the pump or the generator in the drive train assembly can be omitted (external energy supply).
  • • The hydraulic or electric motor works as a retarder.
  • • If a sufficiently dimensioned slipping clutch is used to absorb the run-up energy, the pump and motor can be omitted.
  • • By briefly accelerating the flywheel mass within the torque-reduced operating phase of the unit or the torque-reduced circumferential path (until the necessary energy is released within approx. 10°), better energy smoothing for the drive train can also take place.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • EP 3298872 B1 [0005]EP 3298872 B1 [0005]

Claims (21)

Antriebsstrangbaugruppe zum Antreiben eines Arbeitsaggregats (3) mit schwankender Leistungsaufnahme von einer Antriebsquelle (10) her, mit einem Schwungradspeicher (13) zum Abmildern von Laststößen und/oder Leistungsaufnahmeschwankungen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrhilfe ein Planetengetriebe (14) umfasst, das zumindest eine mit dem Schwungradspeicher (13) antriebsverbundene Planetengetriebestufe (18) aufweist, dessen Planetensteg ortsfest mit dem stehenden Gehäuse verbunden ist.Drive train assembly for driving a working unit (3) with fluctuating power consumption from a drive source (10), with a flywheel accumulator (13) for reducing load shocks and/or power consumption fluctuations, characterized in that the starting aid comprises a planetary gear (14) which has at least one has a drive-connected planetary gear stage (18) with the flywheel accumulator (13), the planet carrier of which is connected in a stationary manner to the stationary housing. Antriebsstrangbaugruppe zum Antreiben eines Arbeitsaggregats (3) mit schwankender Leistungsaufnahme von einer Antriebsquelle (10) her, mit einem Schwungradspeicher (13) zum Abmildern von Laststößen und/oder Leistungsaufnahmeschwankungen, sowie einer Anfahrhilfe zum erleichterten Hochfahren des Schwungradspeichers (13) in einen Solldrehzahlbereich, dadurch gekennzeichnet, dass die Anfahrhilfe ein Planetengetriebe (14), das zumindest eine mit dem Schwungradspeicher (13) antriebsverbundene Planetengetriebestufe (18) aufweist, sowie einen Antriebs- und/oder Bremsaktor (23) zum Abbremsen und/oder Beschleunigen eines Planetengetriebeelements zum Verstellen des Über-/Untersetzungsverhältnisses der zumindest einen Planetengetriebestufe (18) beim Hochfahren des Schwungradspeichers (13) in dessen Soll-Betriebsdrehzahlbereich umfasst.Drive train assembly for driving a working unit (3) with fluctuating power consumption from a drive source (10), with a flywheel accumulator (13) for reducing load shocks and/or power consumption fluctuations, as well as a starting aid for easier ramping up of the flywheel accumulator (13) in a target speed range, characterized characterized in that the traction aid has a planetary gear (14) which has at least one planetary gear stage (18) drivingly connected to the flywheel accumulator (13), and a drive and/or brake actuator (23) for braking and/or accelerating a planetary gear element for adjusting the over - / Reduction ratio of the at least one planetary gear stage (18) when starting up the flywheel accumulator (13) in its target operating speed range. Antriebsstrangbaugruppe zum Antreiben eines Arbeitsaggregats (3) mit schwankender Leistungsaufnahme von einer Antriebswelle (10) her, mit einem Schwungradspeicher (13) zum Abmildern von Laststößen und/oder Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats (3), sowie einer Steuereinrichtung (32) zum Steuern des Schwungradspeichers (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (32) ein Planetengetriebe (14), das zumindest eine mit dem Schwungradspeicher (13) antriebsverbundene Planetengetriebestufe (18) aufweist, sowie einen Antriebs- und/oder Bremsaktor (23) zum Abbremsen und/oder Beschleunigen eines Planetengetriebeelements zum Verstellen des Über-/Untersetzungsverhältnisses der Planetengetriebestufe (18) umfasst, wobei die Steuereinrichtung (32) dazu ausgebildet ist, den Antriebs- und/oder Bremsaktor (23) in Abhängigkeit der Laststöße und/oder Leistungsaufnahmeschwankungen des Arbeitsaggregats (3) derart zu betätigen, dass in Betriebsphasen niedrigerer Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats (3) der Schwungradspeicher (13) durch Verstellen des Über-/Untersetzungsverhältnisses der Planetengetriebestufe (18) beschleunigt und in Betriebsphasen höherer Leistungsaufnahme des Arbeitsaggregats (3) unter Verstellen des Über-/Untersetzungsverhältnisses der Planetengetriebestufe (18) abgebremst wird, und über die genannten Betriebsphasen niedrigerer und höherer Leistungsaufnahme hinweg eine Eingangsdrehzahl und/oder ein Eingangsmoment an einer von der Antriebsquelle (10) her angetriebenen Eingangswelle (16) des Planetengetriebes (14) zumindest näherungsweise konstant gehalten wird.Drive train assembly for driving a working unit (3) with fluctuating power consumption from a drive shaft (10), with a flywheel accumulator (13) for reducing load shocks and/or power consumption fluctuations of the working unit (3), and a control device (32) for controlling the flywheel accumulator ( 13), characterized in that the control device (32) has a planetary gear (14) which has at least one planetary gear stage (18) drivingly connected to the flywheel accumulator (13), and a drive and/or brake actuator (23) for braking and/or Accelerating a planetary gear element for adjusting the transmission/reduction ratio of the planetary gear stage (18), the control device (32) being designed to activate the drive and/or brake actuator (23) as a function of the load impacts and/or power consumption fluctuations of the working unit (3) to operate in such a way that in operating phases of lower power consumption d of the work unit (3), the flywheel accumulator (13) is accelerated by adjusting the transmission/reduction ratio of the planetary gear stage (18) and is braked in operating phases of higher power consumption of the work unit (3) by changing the transmission/reduction ratio of the planetary gear stage (18), and over an input speed and/or an input torque on an input shaft (16) of the planetary gear (14) driven by the drive source (10) is kept at least approximately constant during the said operating phases of lower and higher power consumption. Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antriebs- und/oder Bremsaktor (23) einen hydraulischen oder elektrischen Motor (24) zum Abbremsen und/oder Beschleunigen des Planetengetriebeelements aufweist.Drive train assembly according to one of the preceding claims, wherein the drive and / or brake actuator (23) has a hydraulic or electric motor (24) for braking and / or accelerating the planetary gear element. Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Energieversorger (29) zur Energieversorgung des Antriebs- und/oder Bremsaktors (23) vorgesehen, insbesondere in das Planetengetriebe (14) integriert ist, und an eine Getriebeeingangs- und/oder -ausgangswelle (15, 16) zum Antreiben des Energieerzeugers (29) angebunden ist, so dass der Antriebs- und/oder Bremsaktor (23) mit zunehmender Antriebsdrehzahl beim Hochfahren der Antriebsbaugruppe zunehmend mit Energie versorgt wird.Drive train assembly according to one of the preceding claims, wherein an energy supplier (29) for supplying energy to the drive and/or brake actuator (23) is provided, in particular integrated into the planetary gear (14), and connected to a gear input and/or output shaft (15, 16) is connected to drive the energy generator (29), so that the drive and/or brake actuator (23) is increasingly supplied with energy as the drive speed increases when the drive assembly is started up. Antriebsstrangbaugruppe nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Energieerzeuger (29) mit einem Planetengetriebeelement, insbesondere einem Hohlrad (19) der Planetengetriebestufe (18), antriebsverbunden ist, das mit einer Eingangsdrehzahl der Planetengetriebestufe (18) rotiert.Drive train assembly according to the preceding claim, wherein the energy generator (29) is drivingly connected to a planetary gear element, in particular a ring gear (19) of the planetary gear stage (18), which rotates at an input speed of the planetary gear stage (18). Antriebsstrangbaugruppe nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Energieerzeuger (29) durch eine Getriebestufe (30) mit dem genannten Planetengetriebelement antriebsverbunden ist.A powertrain assembly according to the preceding claim, wherein the power generator (29) is drivingly connected to said planetary gear member through a gear stage (30). Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 5-7, wobei der Energieerzeuger (29) durch eine Kupplung (31) ein- und auskuppelbar ist, wobei die Kupplung (31) dazu konfiguriert ist und angesteuert ist, bei oder nach Erreichen des Sollbetriebsdrehzahlbereichs des Schwungradspeichers (13) auszukuppeln.A drive train assembly as claimed in any preceding Claims 5 - 7 , wherein the energy generator (29) can be engaged and disengaged by a clutch (31), the clutch (31) being configured and controlled to disengage when or after the target operating speed range of the flywheel accumulator (13) has been reached. Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antriebs- und/oder Bremsaktor (23) von dem Energieerzeuger (29) beim Anfahren der Antriebsstrangbaugruppe derart mit Energie versorgt wird, dass der Antriebs- und/oder Bremsaktor (23) das Planetengetriebeelement nach und nach abbremst und hierdurch das Über-/Untersetzungsverhältnis der Planetengetriebestufe (18) verstellt und hierdurch die Drehzahl des Schwungradspeichers (13) nach und nach erhöht.The drive train assembly according to one of the preceding claims, wherein the drive and/or brake actuator (23) is supplied with energy by the energy generator (29) when the drive train assembly is started up in such a way that the drive and/or brake actuator (23) gradually shifts the planetary gear element decelerates and thereby adjusts the transmission/reduction ratio of the planetary gear stage (18) and thereby gradually increases the speed of the flywheel accumulator (13). Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Motor (24) des Antriebs- und/oder Bremsaktors (23) beim Hochfahren des Schwungradspeichers (13) als Bremsmotor arbeitet und/oder als reiner Bremsmotor ausgebildet ist.Drive train assembly according to one of the preceding claims, wherein the motor (24) of the drive and / or brake actuator (23) when starting up the flywheel accumulator (13) works as a brake motor and / or is designed as a pure brake motor. Antriebsstrangbaugruppe nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei dem Bremsmotor eine steuerbare Drossel (33) zum Einstellen des Bremsmoments zugeordnet ist.Drive train assembly according to the preceding claim, wherein a controllable throttle (33) for adjusting the braking torque is associated with the brake motor. Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremse (25) des Antriebs- und/oder Bremsaktors (23) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, das Planetengetriebeelement zum Verstellen des Über-/Untersetzungsverhältnisses der Planetengetriebestufe (18) im stationären Arbeitsbetrieb festzustellen, insbesondere an einem Getriebegehäuse festzuhalten.Drive train assembly according to one of the preceding claims, wherein the brake (25) of the drive and/or brake actuator (23) is provided and designed to fix the planetary gear element for adjusting the step-up/reduction ratio of the planetary gear stage (18) in stationary working operation, in particular on to hold a gear housing. Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bremse (25) des Antriebs- und/oder Bremsaktors (23) dazu vorgesehen und ausgebildet ist, im Arbeitsbetrieb einen Überlastschutz zu bilden und bei Erreichen eines vorbestimmten Grenzmoments durchzurutschen.Drive train assembly according to one of the preceding claims, wherein the brake (25) of the drive and / or brake actuator (23) is provided and designed to form an overload protection during operation and to slip when a predetermined limit torque is reached. Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anfahrhilfe frei von Rutschkupplungen und/oder beim Hochfahren ohne Rutschkupplungen arbeitend ausgebildet ist.Drive train assembly according to one of the preceding claims, wherein the starting aid is designed to work without slip clutches and/or when starting up without slip clutches. Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schwungradspeicher (13), das Planetengetriebe (14) und der Antriebs- und/oder Bremsaktor (23) eine vormontierte Montagebaugruppe bilden, die Eingangs- und Ausgangswellenanschlüsse zum Anschließen an den Antriebsstrang (9) zum Antreiben des Arbeitsaggregats (3) aufweist und hierdurch vormontiert in den genannten Antriebsstrang (9) einbaubar ist.Drive train assembly according to any of the preceding claims, wherein the flywheel accumulator (13), the planetary gear (14) and the drive and / or brake actuator (23) form a pre-assembled assembly assembly, the input and output shaft connectors for connection to the drive train (9) for driving of the working unit (3) and can thus be installed pre-assembled in said drive train (9). Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Planetengetriebestufe (18) im Planetengetriebegehäuse (22) näher zur Getriebeeingangsseite und der Schwungradspeicher (13) in dem Planetengetriebegehäuse (22) näher zur Ausgangsseite hin untergebracht sind.Drive train assembly according to one of the preceding claims, wherein the planetary gear stage (18) is housed in the planetary gear housing (22) closer to the transmission input side and the flywheel accumulator (13) is housed in the planetary gear housing (22) closer to the output side. Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antriebs- und/oder Bremsaktor (23) und ggf. der Energieerzeuger (29) an einer Getriebeeingangsseite angebracht sind.Drive train assembly according to one of the preceding claims, wherein the drive and / or brake actuator (23) and optionally the energy generator (29) are attached to a transmission input side. Antriebsstrangbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Antriebs- und/oder Bremsaktor (23) mit dem Planetengetriebeelement zum Verstellen des Über-/Untersetzungsverhältnisses durch einen Getriebestrang (26) verbunden ist, der sich axial über die Planetengetriebestufe (18) hinweg erstreckt und/oder sich zumindest teilweise zwischen der Planetengetriebestufe (18) und dem Schwungradspeicher (13) erstreckt.Drive train assembly according to one of the preceding claims, wherein the drive and/or brake actuator (23) is connected to the planetary gear element for adjusting the transmission/reduction ratio by a gear train (26) which extends axially across the planetary gear stage (18) and/or or extends at least partially between the planetary gear stage (18) and the flywheel accumulator (13). Arbeitsmaschine mit einer Antriebsstrangbaugruppe (12), die gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.Work machine with a drive train assembly (12) which is designed according to one of the preceding claims. Arbeitsmaschine nach dem vorhergehenden Anspruch, die als landwirtschaftliche Ernte- oder Bodenbearbeitungsmaschine, insbesondere als Rechteck-Ballenpresse ausgebildet ist.Working machine according to the preceding claim, which is designed as an agricultural harvesting or soil cultivation machine, in particular as a rectangular baling press. Arbeitsmaschine nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei die Arbeitsmaschine als Anbaugerät zum Anbau an ein Zugfahrzeug ausgebildet ist und die Antriebsstrangbaugruppe (12) über einen mechanischen Antriebsstrang (9) an die am Zugfahrzeug befindliche Antriebsquelle (10) ankuppelbar ist.Work machine according to one of the two preceding claims, wherein the work machine is designed as an attachment for attachment to a towing vehicle and the drive train assembly (12) can be coupled to the drive source (10) on the towing vehicle via a mechanical drive train (9).
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