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Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung für ein Arbeitsfahrzeug, umfassend
- - einen Fahr-Antriebsstrang mit einer Fahr-Maschine und einem Fahr-Übertragungsstrang über den die elektrische Fahr-Maschine schaltbar mit einem Fahr-Abtrieb des Arbeitsfahrzeugs koppelbar ist, und
- - einen Arbeits-Antriebsstrang mit einer Arbeits-Maschine und einem Arbeits-Übertragungsstrang über den die elektrische Arbeits-Maschine schaltbar mit einem Arbeits-Abtrieb des Arbeitsfahrzeugs koppelbar ist,
wobei die Übertragungsstränge über eine schaltbare, erste Übersetzungsstufe miteinander gekoppelt sind.
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Die Erfindung betrifft weiter ein Arbeitsfahrzeug mit einer derartigen Antriebseinrichtung.
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Ein derartiges Arbeitsfahrzeug ist bekannt aus der
WO 2020/187905 A1 .
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Arbeitsfahrzeuge, wie beispielsweise Traktoren, Radlader, Bagger etc. verfügen typischerweise über zwei funktional unterscheidbare Antriebsstränge, von denen einer, der Fahr-Antriebsstrang, primär der Fortbewegung des Arbeitsfahrzeugs dient, und von denen der andere, der Arbeits-Antriebsstrang, primär dem Antrieb einer Arbeits-Anordnung, beispielsweise einer Hydraulik, dient. Meist weisen solche Arbeitsfahrzeuge eine häufig als Zapfwellenantrieb oder PTO (Power Take Off) bezeichnete Schnittstelle auf, über welche externe Gerätschaften Drehmoment abgreifen können. Diese Schnittstelle ist typischerweise dem Arbeits-Antriebsstrang zugeordnet und repräsentiert in manchen Fällen sogar die gesamte Arbeits-Anordnung; in anderen Fällen, wie beispielsweise in der eingangs genannten, gattungsbildenden Druckschrift, ist die Schnittstelle ein Anhängsel des Fahr-Antriebstrangs. Dem allgemeinen Trend zur Elektrifizierung bzw. Hybridisierung von Fahrzeugen sind auch Arbeitsfahrzeuge unterworfen. Dabei bietet es sich an, wenigstens einen, bevorzugt aber jeden der beiden Antriebsstränge mit einer eigenen elektrischen Maschine zu versehen. Dadurch werden beide Antriebsstränge unabhängig voneinander und können gemäß den unterschiedlichen, zum Teil einander zuwiderlaufenden Anforderungen der unterschiedlichen Abtriebe optimiert betrieben werden. So muss der Fahr-Abtrieb typischerweise situationsbedingt mit einem breiten Spektrum an Drehzahlen und Drehmomenten beschickt werden, während der Arbeits-Abtrieb typischerweise nach einer Beschickung mit weitgehend gleichbleibender Drehzahl verlangt. Allerdings können auch Situationen auftreten, in denen lediglich die mechanische Energie einer der Maschinen genügt, um beide Abtriebe zu beschicken; ebenso kann es Situationen geben, in denen es günstig ist, einen der Abtriebe mit der Leistung aus beiden Maschinen zu beschicken. Es ist daher bekannt, den Fahr-Antriebsstrang und den Arbeits-Antriebsstrang schaltbar miteinander zu koppeln, was insbesondere über eine schaltbare Übersetzungsstufe erfolgen kann. „Schaltbar“ bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Momentenpfade beider Antriebsstränge wahlweise miteinander verbunden werden können bzw. die hergestellte Verbindung wahlweise gelöst werden kann. Eine Änderung der Übersetzung besagter Verbindung kann, muss aber nicht umfasst sein.
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Die eingangs genannte, gattungsbildende Druckschrift offenbart zwei parallel erstreckte Antriebsstränge mit jeweils einer elektrischen Maschine, die hier zur leichteren Unterscheidbarkeit im Rahmen der vorliegenden Beschreibung gemäß der primären Funktion ihres jeweils zugeordneten Antriebsstrangs als elektrische Fahr-Maschine bzw. elektrische Arbeits-Maschine bezeichnet werden, ohne dass dies notwendig konstruktive Unterschiede implizieren würde. Die Rotorwellen der beiden elektrischen Maschinen sind jeweils über ein schaltbares Planetengetriebe angekoppelt. Die Ausgangswellen der Planetengetriebe sind mit dem jeweiligen Abtrieb verbunden. Sie bilden die hier verallgemeinernd als Übertragungsstränge bezeichneten Verbindungsanordnungen zwischen dem jeweiligen Antriebsaggregat und dem jeweiligen Abtrieb und werden hier zur leichteren Unterscheidbarkeit im Rahmen der vorliegenden Beschreibung gemäß der primären Funktion ihres jeweils zugeordneten Antriebsstrangs als Fahr-Übertragungsstrang bzw. Arbeits-Übertragungsstrang bezeichnet, ohne dass dies notwendig konstruktive Unterschiede implizieren würde. Die mittels der Übertragungsstränge mit den elektrischen Maschinen verbundenen Abtriebe werden hier zur leichteren Unterscheidbarkeit im Rahmen der vorliegenden Beschreibung gemäß der primären Funktion ihres jeweils zugeordneten Antriebsstrangs als Fahr-Abtrieb bzw. Arbeits-Abtrieb bezeichnet, was zwar bestimmte zur Primärfunktionserfüllung notwendige und für den Fachmann ersichtliche konstruktive Unterschiede impliziert, ohne diese jedoch im Detail zu spezifizieren. Zwischen besagten Planetengetriebe-Ausgangswellen ist bei der vorbekannten Gestaltung eine Zwischenwelle mit zwei Zwischenrädern angeordnet, die jeweils mit einem Koppelrad auf einer der beiden Planetengetriebe-Ausgangswellen kämmen. Eines dieser Zwischenräder ist als Schaltrad, insbesondere als ein auf der Zwischenwelle gelagertes Losrad, welches bedarfsweise drehfest mit der Zwischenwelle verbunden werden kann, ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich wahlweise eine übersetzte Verbindung zwischen den beiden Planetengetriebe-Ausgangswellen herstellen, sodass die Momente beider elektrischer Maschinen zusammengeführt werden, oder trennen, sodass jeder der beiden Antriebsstränge unabhängig betrieben werden kann. Nachteilig bei diesem vorbekannten Konzept ist einerseits die hohe mechanische Komplexität, die unter anderem durch die beiden schaltbaren Planetengetriebe und die Zwischenwelle eingeführt wird, und zum anderen die begrenzte Anzahl an unterschiedlichen Koppelzuständen der beiden elektrischen Maschinen. Neben dem unabhängigen Betrieb beider Antriebsstränge ist nämlich lediglich die durch die Übersetzung auf der Zwischenwelle vorgegebene Verteilung der Momentensumme beider elektrischer Maschinen und die Einleitung der Momentensumme allein in den Fahr-Abtrieb möglich.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei reduzierter mechanischer Komplexität ein breiteres Spektrum an Koppelmöglichkeiten der Maschinen zu realisieren.
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Diese Aufgabe wird in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 dadurch gelöst, dass
- - die vorzugsweise elektrische Fahr-Maschine mittels einer Fahr-Doppelkupplung wahlweise verbindbar ist mit einer von zwei koaxial ineinander verlaufenden Wellen des Fahr-Übertragungsstranges, deren innere mit dem Fahr-Abtrieb verbunden ist,
- - die vorzugsweise elektrische Arbeits-Maschine mittels einer Arbeits-Doppelkupplung wahlweise verbindbar ist mit einer von zwei koaxial ineinander verlaufenden Wellen des Arbeits-Übertragungsstranges, deren innere mit dem Arbeits-Abtrieb verbunden ist,
wobei mittels der ersten Übersetzungsstufe wahlweise jede der beiden Wellen des Fahr-Übertragungsstrangs mit jeder der beiden Wellen des Arbeits-Übertragungsstrangs verbindbar ist.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Die beiden Antriebsstränge des erfindungsgemäßen Arbeitsfahrzeuges, d.h. die Abfolge von Maschine (Fahr- bzw. Arbeits-Maschine), Übertragungsstrang (Fahr- bzw. Arbeits-Übertragungsstrang) und Abtrieb (Fahr- bzw. Arbeits-Abtrieb) sind hochgradig symmetrisch aufgebaut - zumindest bis zum Eingang des Abtriebs. In beiden Fällen ist der Übertragungsstrang im Wesentlichen als ein Satz zweier koaxialer Wellen ausgebildet, deren innere die äußere koaxial durchsetzt. Der Anschluss des Übertragungsstranges an die zugeordnete Maschine erfolgt jeweils über eine Doppelkupplung, d.h. über eine Kupplungsvorrichtung, die es gestattet, wahlweise die innere und/oder äußere Welle des Übertragungsstrangs drehfest mit der vorzugsweise ebenfalls koaxial aber axial beabstandet angeordneten Rotorwelle der zugeordneten Maschine zu verbinden bzw. von der Verbindung (wieder) zu lösen. Mit anderen Worten kann je nach Schaltstellung der Doppelkupplung jede der beiden Wellen eines zugeordneten Übertragungsstrangs einzeln oder gemeinsam mit dem Moment der zugeordneten Maschine beaufschlagt werden. In Konsequenter Fortsetzung der hier gewählten Terminologie werden die Doppelkupplungen hier zur leichteren Unterscheidbarkeit im Rahmen der vorliegenden Beschreibung gemäß der primären Funktion ihres jeweils zugeordneten Antriebsstrangs als Fahr-Doppelkupplung bzw. Arbeits-Doppelkupplung bezeichnet, ohne dass dies notwendig konstruktive Unterschiede implizieren würde.
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Die Ankopplung des Übertragungsstrangs an den jeweils zugeordneten Abtrieb erfolgt über die jeweils innere Welle, die mit der Eingangswelle des jeweiligen Abtriebs verbunden ist bzw. diese darstellt.
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Die Kopplung der beiden Übertragungsstränge erfolgt über die schaltbare, erste Übersetzungsstufe, die mittels geeigneter Schaltelemente einerseits wahlweise mit der inneren und/oder äußeren Welle des Fahr-Übertragungsstranges und andererseits wahlweise mit der inneren und/oder äußeren Welle des Arbeits-Übertragungsstranges verbunden werden kann. Die Schaltelemente können als reib-, vorzugsweise jedoch als formschlüssige Kupplungen, z.B. als Schiebemuffen oder Klauenkupplungen ausgebildet sein. Mit anderen Worten beschränkt sich also die mechanische Komplexität pro Antriebsstrang auf eine Doppelkupplung zum Anschluss der Maschine und ein Schaltelement pro Welle zum Anschluss an die erste Übersetzungsstufe. Trotz dieser geringen mechanischen Komplexität ist es möglich,
- - jeden der beiden Antriebsstränge unabhängig zu betreiben,
- - das Moment der Fahr-Maschine auf beide Abtriebe zu verteilen,
- - das Moment der Arbeits-Maschine auf beide Abtriebe zu verteilen,
- - das Summenmoment beider Maschinen allein in den Fahr-Abtrieb zu leiten oder
- - das Summenmoment beider Maschinen allein in den Arbeits-Abtrieb zu leiten.
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Es wird also bei geringer mechanischer Komplexität ein vollständiges Spektrum an Kopplungsmöglichkeiten der Antriebsstränge realisiert.
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Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die äußeren Wellen der Übertragungsstränge über eine nicht-schaltbare, zweite Übersetzungsstufe miteinander verbunden sind. Dies erlaubt eine weitere Verfeinerung der Kopplungsmöglichkeiten bzw. eine Verbreiterung des zur Verfügung stehenden Kopplungsspektrum, nämlich dadurch, dass die unterschiedlichen Kopplungsvarianten mehrfach und zwar mit unterschiedlicher Übersetzung realisiert werden können. Dies gelingt besonders effizient, wenn, wie bei einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, die beiden Übersetzungsstufen zueinander umgekehrte Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Wird beispielsweise auf dem Momentenpfad von der Fahr-Maschine zum Arbeits-Abtrieb über die erste Übersetzungsstufe eine Übersetzung i<1 realisiert, so wird bei dieser Ausführungsform auf dem Momentenpfad von der Fahr-Maschine zum Arbeits-Abtrieb über die zweite Übersetzungsstufe eine Übersetzung i>1 realisiert. Analoges gilt für die übrigen Momentenpfade. Einzelheiten hierzu sollen ausführlich weiter unten im Kontext der speziellen Beschreibung diskutiert werden.
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Günstigerweise überragen die inneren Wellen der Übertragungsstränge die jeweils zugeordneten äußeren Wellen abtriebseitig. Dadurch sind sowohl die inneren wie auch die äußeren Wellen zur Ankopplung der ersten Übersetzungsstufe bzw. ihrer Schaltelemente leicht zugänglich.
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Die erste Übersetzungsstufe kann nämlich grundsätzlich sehr einfach aufgebaut sein. Bei einer besonders bevorzugten Gestaltung umfasst sie zwei Schalträder, nämlich ein dem Fahr-Übertragungsstrang zugeordnetes Fahr-Schaltrad und ein dem Arbeits-Übertragungsstrang zugeordnetes Arbeits-Schaltrad, die wahlweise mit den beiden Wellen des jeweils zugeordneten Übertragungsstrangs verbindbar sind. Sind die inneren und äußeren Wellen, wie oben beschrieben, leicht zugänglich, kann dies dazu genutzt werden, dass die Schalträder benachbart zu den freien Enden der äußeren Wellen als Losräder auf den inneren oder äußeren Wellen gelagert sind. Entsprechende Schaltelemente, die besagte Losräder wahlweise mit der jeweils zugeordneten äußeren und/oder inneren Welle verbinden bzw. diese Verbindung (wieder) lösen, können daher kompakt im Bereich des freien Endes der äußeren Welle angeordnet werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden, speziellen Beschreibung und den Zeichnungen.
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Es zeigen:
- 1: eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung,
- 2: die Antriebseinrichtung von 1 in einem ersten Betriebszustand,
- 3: die Antriebseinrichtung von 1 in einem zweiten Betriebszustand,
- 4: die Antriebseinrichtung von 1 in einem dritten Betriebszustand,
- 5: die Antriebseinrichtung von 1 in einem vierten Betriebszustand,
- 6: die Antriebseinrichtung von 1 in einem fünften Betriebszustand,
- 7: die Antriebseinrichtung von 1 in einem sechsten Betriebszustand sowie
- 8: eine alternative Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung.
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Gleiche Bezugszeichen in den Figuren weisen auf gleiche oder analoge Elemente hin.
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1 zeigt in stark schematisierter Darstellung eine erfindungsgemäße Antriebseinrichtung 10, die aus zwei miteinander gekoppelten Antriebssträngen, nämlich dem Fahr-Antriebsstrang 100 und dem Arbeits-Antriebsstrang 200, aufgebaut ist. Der Fahr-Antriebsstrang 100 umfasst eine elektrische Fahr-Maschine 110, die in üblicher Weise einen nicht gesondert dargestellten Stator und einen nicht gesondert dargestellten Rotor aufweist, der relativ zu dem Stator rotationsbeweglich gelagert ist. Die Rotorwelle 112 der elektrischen Fahr-Maschine 110 ist über ein Fahr-Doppelkupplung 120 an einen Fahr-Übertragungsstrang 130 angebunden. Der Fahr-Übertragungsstrang 130 umfasst im Wesentlichen ein Paar koaxialer Wellen, nämlich eine hohle, äußere Welle 132 und eine diese koaxial durchsetzende, innere Welle 134. Die innere Welle 134 dient dem Anschluss eines nicht näher dargestellten Fahr-Abtriebs, der typischerweise insbesondere ein Differential sowie eine oder mehrere angetriebene Achsen für Fahrketten oder -räder aufweist. Jede der beiden Wellen 132, 134 kann mittels der Fahr-Doppelkupplung 120 einzeln oder gemeinsam drehmomentübertragend mit der Rotorwelle 112 verbunden werden.
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Der Arbeits-Antriebsstrang 200 ist in analoger Weise aufgebaut, nämlich mit einer elektrischen Arbeits-Maschine 210, deren Rotorwelle 212 über eine Arbeits-Doppelkupplung 220 mit einem Arbeits-Übertragungsstrang 230 gekoppelt ist. Der Arbeits-Übertragungsstrang 230 weist im Wesentlichen ein paar koaxiale Wellen 232, 234 auf, wobei die hohle, äußere Welle 232 koaxial von der inneren Welle 234 durchsetzt ist. Die innere Welle 234 dient dem Anschluss eines nicht näher dargestellten Arbeits-Abtriebs, der bspw. einen Hydraulik und/oder einen Zapfwellenantrieb bzw. PTO umfassen kann. Jede der beiden Wellen 232, 234 ist mittels der Arbeits-Doppelkupplung 220 einzeln oder gemeinsam drehmomentübertragend mit der RotorWelle 212 der elektrischen Arbeits-Maschine 210 verbindbar.
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Die Kopplung der beiden Antriebsstränge 100, 200 erfolgt bei der dargestellten Ausführungsform über zwei Übersetzungsstufen 20, 30, nämlich die schaltbare, erste Übersetzungsstufe 20 und die nicht-schaltbare, zweite Übersetzungsstufe 30. Die erste Übersetzungsstufe 20 umfasst zwei Schalträder 21, 22, nämlich das Fahr-Schaltrad 21 und das Arbeits-Schaltrad 22, deren ersteres auf dem Fahr-Übertragungsstrang 130 und deren letzteres auf dem Arbeits-Übertragungsstrang (230), jeweils als schaltbares Losrad, gelagert ist. Die Schalträder 21, 22 sind bei der dargestellten Ausführungsform als miteinander kämmende Stirnräder ausgebildet. Jedes der Schalträder 21, 22 ist einerseits über eine zugeordnete Innenkupplung 23, 24 mit der inneren Welle 134, 234 des jeweils zugeordneten Übertragungsstrangs 130, 230 gekoppelt. Andererseits ist jedes der Schalträder 21, 22 über eine Außenkupplung 25, 26 mit der Außenwelle 132, 232 des jeweils zugeordneten Übertragungsstrangs 130, 230 gekoppelt. Die Kupplungen 23, 24, 25, 26 können als Form- oder reibschlüssige Schaltelemente, bspw. als Schiebemuffen oder Klauenkupplungen ausgebildet sein. Wie in 1 deutlich erkennbar, ragen die inneren Welle 134, 234 abtriebseitig über die jeweils zugeordnete äußere Welle 132, 232 hinaus, wobei die Schalträder 21, 22 im Bereich der freien Enden der äußeren Wellen 132, 232 auf den inneren Wellen 134, 234 gelagert sind.
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Die zweite Übersetzungsstufe 30 umfasst zwei Festräder 31, 32, nämlich ein Fahr-Festrad 32, welches drehfest auf der äußeren Welle 132 des Fahr-Übertragungsstrangs 130 angeordnet ist, sowie ein Arbeits-Festrad, welches drehfest auf der äußeren Welle 232 des Arbeits-Übertragungsstranges 230 angeordnet ist. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Räder 31, 32 als miteinander kämmende Stirnräder ausgebildet.
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Nachfolgend sollen einige Betriebszustände der Antriebseinrichtung 10 von 1 beschrieben werden, wobei die Momentenflüsse jeweils als fett ausgezogenen Pfeile dargestellt sind und die jeweils geschlossenen Kupplungen mittels eines punktierten Kreises markiert sind. Die nicht solchermaßen markierten Kupplungen sind im jeweiligen Betriebszustand als offen anzunehmen.
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2 zeigt den isolierten Betrieb der beiden Antriebsstränge 100, 200. Die inneren Welle 134, 234 sind mittels der jeweils zugeordneten Doppelkupplung 120, 220 mit der jeweils zugeordneten Rotorwelle 112, 212 verbunden. Die äußeren Wellen 132, 232 werden in diesem Betriebszustand mit keinem Drehmoment beaufschlagt. Sämtliche Kupplungen 23, 24, 25, 26 der ersten Übersetzungsstufe 20 sind geöffnet, sodass die Schalträder 21, 22 ebenfalls momentenfrei bleiben. Im Wesentlichen handelt es sich bei diesem Betriebszustand um zwei unabhängige Direktantriebe von Fahr- und Arbeitsabtrieb.
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Bei dem in 3 dargestellten Betriebszustand erfolgt die Momentbeaufschlagung beider Abtriebe allein aus der elektrischen Fahr-Maschine 110, deren Rotorwelle 112 über die Fahr-Doppelkupplung 120 mit der inneren Welle 134 des Fahr-Übertragungsstranges 130 verbunden ist. Die Arbeits-Doppelkupplung 220 ist vollständig geöffnet, sodass aus der Arbeits-Maschine 210 kein Drehmoment eingeleitet werden kann. Allerdings sind die beiden Innenkupplungen 23, 24 der ersten Übersetzungsstufe 20 geschlossen, sodass sich eine Momentenaufspaltung und Einleitung der resultierenden Teilmomente in die beiden Abtriebe ergibt. Dabei ergibt sich für den Momentenpfad von der Fahr-Maschine 110 zum Arbeits-Abtrieb eine Übersetzung i = Z22/Z21, wobei Z21 der Zähnezahl des Fahr-Schaltrades 21 und Z22 der Zähnezahl des Arbeits-Schaltrades 22 entspricht.
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4 zeigt einen umgekehrten Betriebszustand, dem das Moment der Arbeits-Maschine 210 in analoger Weise auf beide Abtriebe verteilt wird. Dabei ergibt sich für den Momentenpfad von der Arbeits-Maschine 210 zum Fahr-Abtrieb eine Übersetzung von i = Z21/Z22.
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5 zeigt einen Betriebszustand, bei dem die Arbeits-Maschine 210 wie in 2 zum isolierten Direktantrieb des Arbeits-Abtriebs genutzt wird. Zugleich wird aber die äußere Welle 232 seines Arbeits-Übertragungsstranges 230 nach Art eines Vorgelege-Getriebes zur Übersetzung des von der Fahr-Maschine 110 zum Fahr-Abtrieb übertragenen Momentes genutzt. Hierzu wird mittels der Fahr-Doppelkupplung 120 die Rotorwelle 112 der Fahrmaschine 110 mit der äußeren Welle 132 des Fahr-Übertragungsstranges 130 verbunden. Über die zweite Übersetzungsstufe 30 fließt dieses Moment auf die äußere Welle 232 des Arbeits-Übertragungsstranges 230, von wo es über die geschlossene, dem Arbeits-Antriebsstrang 200 zugeordnete Außenkupplung 26 und die geschlossene, dem Fahr-Antriebsstrang 100 zugeordnete Innenkupplung 23 auf die innere Welle 134 des Fahr-Übertragungsstranges 130 und damit zum Fahr-Abtrieb geleitet wird. Der Direktdurchtrieb im Arbeits-Antriebsstrang 220 erfolgt mit einer Übersetzung i = 1 zwischen Arbeits-Maschine 210 und Arbeitsabtrieb. Im Momentenpfad zwischen Fahr-Maschine 110 und Fahr-Abtrieb ergibt sich hingegen eine Übersetzung von i = Z32/Z31 * Z21/Z22, wo Z31 die Zähnezahl des Fahr-Festrades 31 und Z32 die Zähnezahl des Arbeits-Festrades 32 repräsentiert.
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6 zeigt einen Betriebszustand, bei dem jeder der beiden Abtriebe über einen Direktdurchtrieb von seiner zugeordneten elektrischen Maschine 110, 210 beaufschlagt wird und zugleich Teilmomente der elektrischen Maschinen 120, 220 in übersetzter Form zum jeweils anderen Abtrieb geleitet werden. In beiden Antriebssträngen 100, 200 sind in diesem Betriebszustand beide Teilkupplungen der jeweils zugeordneten Doppelkupplung 120, 220 geschlossen, sodass die inneren Wellen 134, 234 und die zugeordneten äußeren Wellen 132, 232 jeweils beide mit der zugeordneten Rotorwelle 112, 212 verbunden sind und folglich jeweils mit dieser drehzahlgleich rotieren. Die Drehzahlen in beiden Antriebssträngen 100, 200 unterscheiden sich untereinander jedoch - und zwar in Abhängigkeit von der in der zweiten Übersetzungsstufe 30 realisierten Übersetzung. Über diese zweite Übersetzungsstufe 30 werden nämlich Momente zwischen den beiden äußeren Wellen 132, 232 ausgetauscht und über die Doppelkupplungen 120, 220 auf die jeweils andere innere Welle 134, 234 übertragen. In den direkten Momentenpfaden zwischen den elektrischen Maschinen 120, 220 und den jeweils zugeordneten Abtrieben ist offensichtlich eine Übersetzung von i = 1 realisiert, in den „gekreuzten“ Momentenpfaden sind hingegen durch die Gestaltung der zweiten Übersetzungsstufe 30 vorgegeben Übersetzungen realisiert, nämlich eine Übersetzung von i = Z31/Z32 für den Momentenpfad von der Arbeits-Maschine 210 zum Fahr-Abtrieb und eine Übersetzung von i = Z32/Z31 für den Momentenpfad von der Fahr-Maschine 110 zum Arbeits-Abtrieb.
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7 zeigt einen ähnlichen Betriebszustand mit einerseits direktem Durchtrieb in den beiden Antriebssträngen 100, 200 und andererseits einem übersetzten Momentenaustausch auf „gekreuzten“ Momentenpfaden, wobei hier jedoch im Gegensatz zum Betriebszustand von 6 die Kreuzung der Momentenpfade über die erste Übersetzungsstufe 20 erfolgt. Die Momente der elektrischen Maschine 110, 210 werden über die zugeordneten Doppelkupplungen 120, 220 jeweils allein auf die innere Welle 134, 234 geleitet. Die Kopplung der inneren Welle 134, 234 erfolgt über ein Schließen der beiden Innenkupplungen 23, 24 der ersten Übersetzungsstufe 20. Für die Direktdurchtriebe ergeben sich offensichtlich wiederum Momentenpfade mit Übersetzung i = 1 und auf den „gekreuzten“ Momentenpfaden werden Übersetzungen von i = Z21/Z22 für den Pfad von der Arbeits-Maschine zum Fahr-Abtrieb und von i = Z22/Z21 für den Pfad von Fahr-Maschine 110 zum Arbeits-Abtrieb realisiert.
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8 zeigt eine modifizierte Antriebseinrichtung 10', bei der das Arbeits-Schaltrad der ersten Übersetzungsstufe 20' aufgespalten ist in ein Außen-Schaltrad 22', welches über die Außenkupplung 26 mit der äußeren Welle 232 des Arbeits-Übertragungsstranges 230 gekoppelt ist, und eine Umkehrstufe 22", die über die Innenkupplung 24 mit der inneren Welle 234 des Arbeits-Übertragungsstranges 230 gekoppelt ist. Dies erlaubt eine Kopplung der Momentenpfade auch bei umgekehrter Drehrichtung der elektrischen Maschinen 110, 210, wie bei dem in 8 illustrierten Betriebszustand erkennbar.
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Natürlich stellen die in der speziellen Beschreibung diskutierten und in den Figuren gezeigten Ausführungsformen nur illustrative Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung dar. Dem Fachmann ist im Lichte der hiesigen Offenbarung ein breites Spektrum an Variationsmöglichkeiten an die Hand gegeben. Insbesondere wird der Fachmann weitere, in den Figuren nicht ausdrücklich dargestellte Betriebszustände ableiten und mit einer entsprechenden Steuerung gewinnbringend in erfindungsgemäßen Arbeitsfahrzeugen zum Einsatz bringen können.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Antriebseinrichtung
- 10'
- Antriebseinrichtung
- 20
- erste Übersetzungsstufe
- 20'
- erste Übersetzungsstufe
- 21
- Fahr-Schaltrad
- 22
- Arbeits-Schaltrad
- 22'
- Arbeits-Schaltrad
- 22"
- Umkehrstufe
- 23
- Innenkupplung
- 24
- Innenkupplung
- 25
- Außenkupplung
- 26
- Außenkupplung
- 30
- zweite Übersetzungsstufe
- 31
- Fahr-Festrad
- 32
- Arbeits-Festrad
- 100
- Fahr-Antriebsstrang
- 110
- elektrische Fahr-Maschine
- 112
- Rotorwelle von 110
- 120
- Fahr-Doppelkupplung
- 130
- Fahr-Übertragungsstrang
- 132
- äußere Welle von 130
- 134
- innere Welle von 130
- 200
- Arbeits-Antriebsstrang
- 210
- elektrische Arbeits-Maschine
- 212
- Rotorwelle von 210
- 220
- Doppelkupplung
- 230
- Arbeits-Übertragungsstrang
- 232
- äußere Welle von 230
- 234
- innere Welle von 230
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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