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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein ein elektrisches Antriebsmotormodul und insbesondere ein elektrisches Antriebsmotormodul, das in einem Hohlraum am Heck eines Rahmengehäuses eines Schleppfahrzeugs vom Raupentyp eingefügt werden kann.
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Hintergrund
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Elektrische Antriebsmotoren können in Straßenlastwagen, Automobilen oder geländegängigen Arbeitsmaschinen verwendet werden, beispielsweise etwa in Schleppfahrzeugen vom Raupentyp. Elektrische Antriebsmotoren liefern oder ergänzen allgemein Antriebsleistung, um Emissionen verringern oder die Kraftstoffeffizienz erhöhen zu helfen. Im Betrieb erzeugen elektrische Antriebsmotoren in der Regel ein Ausgangsdrehmoment, das an Laufwerkskomponenten an einer Maschine übertragen wird, etwa an Raupenketten an einem Schleppfahrzeug vom Raupentyp.
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Einige Maschinen, etwa Schleppfahrzeuge vom Raupentyp, umfassen allgemein eine Differenziallenkanordnung, die zwischen dem Elektromotor und den Laufwerkseinrichtungen der Maschine angeordnet ist. Die Differenziallenkanordnung dient dazu, die relativen Drehzahlen der Laufwerkseinrichtungen zu verändern, um die Maschine zu lenken. Die Differenziallenkanordnung umfasst in der Regel eine oder mehrere Planetenradanordnungen, die von dem elektrischen Antriebsmotor getrennt sind, sowie Kegel- oder Stirnräder, um Drehmoment zu übertragen. Werden jedoch von dem elektrischen Antriebsmotor separate Getriebesysteme benötigt und verwendet, kann dies die Effizienz des elektrischen Antriebsmotors sowie die Gesamteffizienz der Maschine herabsetzen. Da herkömmliche elektrische Antriebsmotoren üblicherweise mit Planetenradsätzen während des Einbauverfahrens verbunden werden, erfordern sie darüber hinaus zusätzliche Einbauzeit und -schritte. Darüber hinaus sind herkömmliche elektrische Antriebsmotoren nicht für den Heckeinbau in ein Rahmengehäuse ausgestaltet, was die Einbauzeit weiter verlängert. Zum Beispiel umfasst das
US-Patent Nr. 5,509,491 einen Motor, der mit einem Paar von Planetenradsätzen wirkverbunden ist, die jeweiligen Raupenketten zugeordnet sind. Die vorstehende Hintergrunddiskussion dient rein zur Unterstützung des Lesers. Sie soll nicht dazu dienen, die hierin beschriebenen Neuerungen zu beschränken, noch den besprochenen Stand der Technik zu beschränken oder zu erweitern. Somit ist die vorstehende Diskussion nicht dazu vorgesehen, anzudeuten, dass irgendein bestimmtes Element eines bekannten Systems ungeeignet zur Verwendung mit den hierin beschriebenen Neuerungen ist, noch soll sie andeuten, dass irgendein Element zur Implementierung der hierin beschriebenen Neuerungen essenziell ist. Die Implementierungen und Anwendung der in der Offenbarung beschriebenen Innovationen werden durch die beigefügten Ansprüche definiert.
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Zusammenfassung
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Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Nachrüstung eines Schleppfahrzeugs vom Raupentyp mit hoher Antriebsleistung mit einem elektrischen Antriebsmotormodul für den Heckeinbau. Das Verfahren umfasst das Einfügen des elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau in ein Rahmengehäuse. Das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau umfasst eine Elektroantrieb-Planetenradanordnung und einen Elektromotor. Das Verfahren umfasst des Weiteren das Befestigen eines Reaktionselements an dem elektrischen Antriebsmotormodul für den Heckeinbau.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Offenbarung ein elektrisches Antriebssystem umfassend ein elektrisches Antriebsmotormodul für den Heckeinbau. Das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau umfasst eine Elektroantrieb-Planetenradanordnung und einen Elektromotor mit einer Rotorwelle. Das elektrische Antriebssystem umfasst des Weiteren ein erstes Ausgangselement, ein zweites Ausgangselement, sowie ein Reaktionselement, das wirkmäßig der Rotorwelle zugeordnet ist.
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Gemäß einem weiteren Aspekt schafft die vorliegende Offenbarung eine Differenziallenkanordnung für ein Schleppfahrzeug vom Raupentyp mit hoher Antriebsleistung, das ein Rahmengehäuse zur Unterbringung eines elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau umfasst. Das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau umfasst eine Elektroantrieb-Planetenradanordnung und einen Elektromotor mit einer hohlen Rotorwelle. Die Differenziallenkanordnung umfasst des Weiteren ein erstes Ausgangselement, ein zweites Ausgangselement, sowie ein Reaktionselement, das wirkmäßig der hohlen Rotorwelle zugeordnet ist.
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Weitere Merkmale und Aspekte dieser Offenbarung werden aus der folgenden Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen klar werden.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine isometrische Ansicht eines Schleppfahrzeugs vom Raupentyp mit Delta-Antrieb, in dem eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung implementiert werden können;
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2A ist eine isometrische Ansicht eines isolierten elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau;
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2B ist eine Querschnittsansicht eines elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau, das an Endantriebsanordnungen befestigt ist;
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2C ist eine Vorderansicht einer dritten Planetenradanordnung;
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2D ist eine Vorderansicht einer Elektroantrieb-Planetenradanordnung;
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2E ist eine Vorderansicht einer ersten Planetenradanordnung;
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2F ist eine Vorderansicht einer zweiten Planetenradanordnung;
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3A ist eine isometrische Ansicht eines Rahmens und elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau für ein Schleppfahrzeug vom Raupentyp mit Delta-Antrieb vor dem Einbau; und
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3B ist eine isometrische Ansicht eines Rahmens und elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau für ein Schleppfahrzeug vom Raupentyp mit Delta-Antrieb nach dem Einbau.
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Während die Offenbarung für verschiedene Modifikationen und alternative Formen zugänglich ist, wurden spezielle Details rein beispielhaft in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden im Detail beschrieben. Es sollte klar sein, dass die detaillierte Beschreibung die Aspekte der Offenbarung nicht auf die bestimmten hierin beschriebenen Ausführungsformen beschränken sollen. Im Gegenteil soll die Offenbarung alle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die in den Geist und Umfang der Offenbarung fallen, abdecken.
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Detaillierte Beschreibung
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Die vorliegende Offenbarung betrifft ein elektrisches Antriebsmotormodul für den Heckeinbau, das eine Untersetzungs-Planetenradanordnung umfasst, die in einen Endantriebs-Heckhohlraum eines Rahmengehäuses für ein Schleppfahrzeug vom Raupentyp mit Delta-Antrieb eingefügt werden kann. Wo immer möglich werden innerhalb der Zeichnungen dieselben Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile zu verweisen. Darüber hinaus erfolgen Bezugnahmen auf verschiedene hierin beschriebene Elemente gemeinsam oder individuell, wenn mehr als ein Element desselben Typs vorhanden sein kann. Solche Bezugnahmen sind jedoch rein beispielhafter Natur. Dementsprechend ist anzumerken, dass jeder derartige Verweis auf Elemente im Singular auch als Bezugnahme auf den Plural und viceversa ausgelegt werden soll, ohne den Umfang der Offenbarung auf die genaue Anzahl oder den Typ solcher Elemente zu beschränken, außer dies wird in den beigefügten Ansprüchen explizit angeführt.
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1 zeigt eine isometrische Ansicht eines Schleppfahrzeugs vom Raupentyp mit Delta-Antrieb, in dem eine oder mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung implementiert werden können. Wie gezeigt umfasst das Schleppfahrzeug vom Raupentyp 120 eine Differenziallenkanordnung, die als elektrisches Antriebssystem 126 bezeichnet wird und wirkmäßig einer ersten Raupenkette 122 und einer zweiten Raupenkette 124 zugeordnet ist. Das elektrische Antriebssystem 126 umfasst das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128, das wirkmäßig einer ersten Endantriebsanordnung 164 und einer zweiten Endantriebsanordnung 162 zugeordnet ist. Das Schleppfahrzeug vom Raupentyp 120 kann eine elektrische Leistungsquelle (nicht dargestellt) umfassen, die zum Beispiel eine Batterie oder ein Motor sein kann, etwa ein Verbrennungsmotor mit einem Generator.
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Unter Bezugnahme auf 2E bis 2F umfasst das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 den Elektromotor 129, der ein Drehmoment ausübt, um die Rotorwelle 130 zu drehen. In einigen Ausführungsformen umfasst das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 einen geschalteten Reluktanz-Elektromotor (”SRM”) – dieser ist als Elektromotor 129 dargestellt. In anderen Ausführungsformen ist der Elektromotor 129 ein Gleichstrom-Elektromotor. In noch anderen Ausführungsformen ist der Elektromotor 129 ein Wechselstrom-Motor. Wenn der Elektromotor 129 ein Drehmoment ausübt, ist die Rotorwelle 130 dazu ausgestaltet, sich um eine Drehachse zu drehen, die mit einer Referenzachse 132 ausgerichtet ist. Die Größenordnung und Richtung des ausgeübten Drehmoments hängt von der Größenordnung und Polarität der elektrischen Leistung ab, die an den Elektromotor 129 angelegt wird.
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Das elektrische Antriebssystem 126 umfasst auch ein erstes Ausgangselement 134 und ein zweites Ausgangselement 136, was eine Differentiallenkung bereitstellt. Das erste Ausgangselement 134 ist mit der ersten Raupenkette 122 wirkverbunden. Das zweite Ausgangselement 136 ist mit der zweiten Raupenkette 124 wirkverbunden. Das elektrische Antriebssystem 126 kann des Weiteren ein erstes Kettenantriebsrad 166 und ein zweites Kettenantriebsrad 168 umfassen. Das erste Kettenantriebsrad 166 kann mit dem ersten Ausgangselement 134 verbunden sein und dazu ausgestaltet sein, in die erste Raupenkette 122 einzugreifen. Das zweite Kettenantriebsrad 168 kann mit dem zweiten Ausgangselement 136 verbunden sein und dazu ausgestaltet sein, in die zweite Raupenkette 124 einzugreifen. Das erste Kettenantriebsrad 166 und das zweite Kettenantriebsrad 168 treiben die erste Raupenkette 122 und die zweite Raupenkette 124 (jeweils) in Ansprechen auf die Drehung des ersten Ausgangselements 134 und des zweiten Ausgangselements 136 an.
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Eine erste Bremse 158 kann dazu ausgestaltet sein, in das erste Ausgangselement 134 einzugreifen, und eine zweite Bremse 160 kann dazu ausgestaltet sein, in ein zweites Ausgangselement 136 einzugreifen. Die erste Bremse 158 und die zweite Bremse 160 können betätigt werden, um jeweils die Drehzahl des ersten Ausgangselements 134 und des zweiten Ausgangselements 136 zu verringern. Dementsprechend können die erste Bremse 158 und die zweite Bremse 160 betätigt werden, um die Gesamtgeschwindigkeit des Schleppfahrzeugs vom Raupentyp 120 zu verringern. Die erste Bremse 158 und die zweite Bremse 160 können auch in das erste Ausgangselement 134 und das zweite Ausgangselement 136 eingreifen, um zu verhindern, dass das Schleppfahrzeug vom Raupentyp 120 sich bewegt.
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Wie in 2A und 2B dargestellt sind die erste Planetenradanordnung 142, die zweite Planetenradanordnung 144 und die dritte Planetenradanordnung 146 alle Teil der Differenziallenkanordnung. Ein Differentiallenkungsmotor (nicht dargestellt) treibt die zweite Planetenradanordnung 144 an, um eine Differentialdrehzahl zur Lenkung durch Beschleunigen oder Verlangsamen der zweiten Planetenradanordnung 144 relativ zu der ersten Planetenradanordnung 142 zu erzeugen. Wie der Fachmann erkennen wird, kann der Differentiallenkungsmotor elektrisch oder hydraulisch sein. Das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 umfasst die Untersetzungs-Planetenradanordnung 148, die auch als Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 bezeichnet wird. Die Drehung der dritten Planetenradanordnung 146 und der Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 ist mit der Referenzachse 132 und der Rotorwelle 130 ausgerichtet. Wie der Fachmann verstehen wird, kann die dritte Planetenradanordnung 146 ein Sonnenrad 152, Planetenräder 150 und ein Hohlrad 154 (in 2C dargestellt) oder eine ähnliche Konfiguration umfassen. Wie der Fachmann verstehen wird, kann in ähnlicher Weise die Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 ein Sonnenrad 152, Planetenräder 150 und ein Hohlrad 154 (in 2D dargestellt) oder eine ähnliche Konfiguration umfassen. Jedes Sonnenrad 152 ist dazu ausgestaltet, sich um eine Achse zu drehen und mit den jeweiligen Planetenrädern 150 zu verzahnen. Die Planetenräder 150 kreisen um das Sonnenrad 152 und stehen mit dem jeweiligen Hohlrad 154 in Verzahnung. Jedes Hohlrad 154 kann dazu ausgestaltet sein, sich um die Achse der Drehung des Sonnenrads 152 zu drehen, oder jedes Hohlrad 154 kann relativ zu dem Rahmengehäuse 138 fixiert sein, um zu verhindern, dass sich das Hohlrad 154 dreht.
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Separat von dem elektrischen Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 umfasst das elektrische Antriebssystem 126 eine erste Planetenradanordnung 142 und eine zweite Planetenradanordnung 144. Die Drehung der ersten Planetenradanordnung 142 und der zweiten Planetenradanordnung 144 ist mit der Referenzachse 132 und der Rotorwelle 130 ausgerichtet. Wie der Fachmann verstehen wird, können die erste Planetenradanordnung 142 und die zweite Planetenradanordnung 144 ein Sonnenrad 152, Planetenräder 150 und ein Hohlrad 154 (in 2E und 2F dargestellt) oder eine ähnliche Konfiguration umfassen.
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Wie in 2B bis 2F dargestellt ist die Drehachse jedes Sonnenrades 152 und jedes Planetenrades 150 für die erste Planetenradanordnung 142, die zweite Planetenradanordnung 144, die dritte Planetenradanordnung 146, und die Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 im Wesentlichen mit der Referenzachse 132 und mit der Drehachse der Rotorwelle 130 des elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau 128 ausgerichtet. Wie der Fachmann erkennen wird, empfangen Planetenradanordnungen eine Eingangsdrehung mit einer ersten Drehzahl und erzeugen eine entsprechende Ausgangsdrehung mit einer zweiten Drehzahl. Die Veränderung in der Drehzahl zwischen dem Eingang und dem Ausgang hängt von der Anzahl von Zähnen in den Sonnenrädern 152, Planetenrädern 150 und Hohlrädern 154 ab. Die Veränderung der Drehzahl hängt auch von den Zahnrädern ab, die verwendet werden, um die Eingangsdrehung zu empfangen, und dem Zahnrad, das ausgewählt wird, um die Ausgangsdrehung zu liefern. Die Eingangsdrehung kann an eine Planetenradanordnung durch eines oder mehrere der Sonnenräder 152, Planetenräder 150 und Hohlräder 154 geliefert werden. Wenn nur ein Sonnenrad 152, Planetenrad 150 und Hohlrad 154 die Eingangsdrehung empfängt, kann eines der Sonnenräder 152, Planetenräder 150 und Hohlräder 154 an dem Rahmengehäuse 138 fixiert sein. Die Ausgangsdrehung wird in den übrigen Sonnenrädern 152, Planetenrädern 150 und Hohlrädern 154 erzeugt.
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In Kombination mit der ersten Planetenradanordnung 142 und der zweiten Planetenradanordnung 144 stellt das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 die Differenziallenkung des Schleppfahrzeugs vom Raupentyp mit Delta-Antrieb 120 bereit. Ein Reaktionselement 156 verbindet wirkmäßig die erste Planetenradanordnung 142 mit der zweiten Planetenradanordnung 144, dem ersten Ausgangselement 134, dem zweiten Ausgangselement 136, der dritten Planetenradanordnung 146 und der Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148. Die Rotorwelle 130 kann hohl sein und eine Öffnung umfassen, durch welche sich das Reaktionselement 156 erstreckt, so dass die Rotorwelle 130 und das Reaktionselement 156 im Wesentlichen mit der Referenzachse 132 ausgerichtet sind. Eine solche Konfiguration erlaubt der Rotorwelle 130, wirkmäßig in das erste Ausgangselement 134 und das zweite Ausgangselement 136 einzugreifen. Der Fachmann wird erkennen, dass die erste Planetenradanordnung 142, die zweite Planetenradanordnung 144, die dritte Planetenradanordnung 146, und die Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 eine Reihe von Zahnraduntersetzungsverhältnissen aufweisen können, in Abhängigkeit von den erwarteten Betriebsbedingungen des Schleppfahrzeugs vom Raupentyp 120.
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Eine zweite Endantriebsanordnung 162 kann wirkmäßig dem ersten Ausgangselement 134 und dem ersten Kettenantriebsrad 166 zugeordnet sein. Eine erste Endantriebsanordnung 164 kann wirkmäßig dem zweiten Ausgangselement 136 und dem zweiten Kettenantriebsrad 168 zugeordnet sein. Der Fachmann wird erkennen, dass die zweite Endantriebsanordnung 162 und die erste Endantriebsanordnung 164 Planetenradanordnungen sein können, die Sonnenräder, Planetenräder und Hohlräder umfassen. Die Drehachse der zweiten Endantriebsanordnung 162 und der ersten Endantriebsanordnung 164 können im Wesentlichen mit der Referenzachse 132 ausgerichtet sein. Die zweite Endantriebsanordnung 162 und die erste Endantriebsanordnung 164 können eine Zahnraduntersetzung zwischen dem ersten Ausgangselement 134 und dem zweiten Ausgangselement 136, sowie dem ersten Kettenantriebsrad 166 und dem zweiten Kettenantriebsrad 168 bereitstellen. Zum Beispiel kann die Zahnraduntersetzung der zweiten Endantriebsanordnung 162 und der ersten Endantriebsanordnung 164 5:1 betragen. Der Fachmann wird jedoch erkennen, dass die zweite Endantriebsanordnung 162 und die erste Endantriebsanordnung 164 eine beliebige Zahnraduntersetzung bereitstellen können, um die betrieblichen Anforderungen des Schleppfahrzeugs vom Raupentyp 120 zu erfüllen.
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Die Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 kann dazu ausgestaltet sein, die Drehzahl der Rotorwelle 130 des elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau 128 zu verringern. Der Ausgang der Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 kann als ein Eingang in die Differenziallenkanordnung verwendet werden. Auf diese Weise kann das durch das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 erzeugte Drehmoment mit einer verringerten Drehzahl an die Differenziallenkanordnung übertragen werden. Die Rotorwelle 130 des elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau 128 kann wirkmäßig dem Sonnenrad 152 der Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 zugeordnet sein. Das Hohlrad 154 der Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 kann an einem Rahmengehäuse 138 fixiert sein. Das Planetenrad 150 der Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 kann wirkmäßig den Planetenrädern 150 der ersten Planetenradanordnung 142 zugeordnet sein. Eine Drehung der Rotorwelle 130 verursacht eine entsprechende Drehung des Sonnenrades 152. Die Drehung des Sonnenrades 152 veranlasst das Planetenrad 150, um das Sonnenrad 152 mit einer verringerten Drehzahl zu kreisen. Das Ausmaß der Verringerung der Drehzahl hängt von der Anzahl der Zähne in dem Sonnenrad 152, den Planetenrädern 150 und dem Hohlrad 154 der Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 ab. Die verringerte Drehzahl des Planetenrads 150 der Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 wird an die Differenziallenkanordnung als eine Eingangsdrehung auf die Planetenräder 150 der ersten Planetenradanordnung 142 übertragen. Die erste Planetenradanordnung 142 treibt das Reaktionselement 156 an. Das Reaktionselement 156 treibt die dritte Planetenradanordnung 146 an, die das zweite Ausgangselement 136 antreibt, die die erste Endantriebsanordnung 164 antreibt, die das zweite Kettenantriebsrad 168 antreibt.
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Wie erwähnt treibt ein Differentiallenkungsmotor (nicht dargestellt) die zweite Planetenradanordnung 144 an, um eine Differentialdrehzahl zur Lenkung durch Beschleunigen oder Verlangsamen der zweiten Planetenradanordnung 144 relativ zu der ersten Planetenradanordnung 142 zu erzeugen. Die erste Planetenradanordnung 142 kann wirkmäßig der dritten Planetenradanordnung 146 zugeordnet sein. Das Hohlrad 154 der ersten Planetenradanordnung 142 kann wirkmäßig dem Planetenrad 150 der zweiten Planetenradanordnung 144 zugeordnet sein. Das Reaktionselement 156 ist wirkmäßig dem Sonnenrad 152 der ersten Planetenradanordnung 142 und dem Sonnenrad 152 der dritten Planetenradanordnung 146 zugeordnet. Die erste Planetenradanordnung 142 schafft eine Eingangsdrehung an die dritte Planetenradanordnung 146. Eine Drehung des Planetenrads 150 der ersten Planetenradanordnung 142 verursacht eine entsprechende Drehung des zugehörigen Sonnenrads 152 und des Reaktionselements 156. Die Drehung des Reaktionselements 156 schafft eine Eingangsdrehung an das Sonnenrad 152 der dritten Planetenradanordnung 146.
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Die Drehung der Sonnenräder 152 der zweiten Planetenradanordnung 144 und der dritten Planetenradanordnung 146 veranlasst die Planetenräder 150, um die Sonnenräder 152 zu kreisen. Die dritte Planetenradanordnung 146, die Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148, die erste Planetenradanordnung 142 und die zweite Planetenradanordnung 144 können so ausgestaltet sein, dass, wenn die Hohlräder 154 der zweiten Planetenradanordnung 144 und der dritten Planetenradanordnung 146 feststehend gehalten werden, die Planetenräder 150 mit derselben Drehzahl um die Sonnenräder 152 kreisen. Die Drehzahl der Planetenräder 150 der zweiten Planetenradanordnung 144 wird an das erste Ausgangselement 134 übertragen, um zu helfen, die erste Raupenkette 122 mit einer entsprechenden Geschwindigkeit zu drehen. Die Drehzahl der Planetenräder 150 der dritten Planetenradanordnung 146 wird an das zweite Ausgangselement 136 übertragen, um zu helfen, die zweite Raupenkette 124 mit einer entsprechenden Geschwindigkeit zu drehen.
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Die Drehzahl der Planetenräder 150 der zweiten Planetenradanordnung 144 und der dritten Planetenradanordnung 146 kann verändert werden, indem ein zusätzlicher Eingang an eines oder beide der Hohlräder 154 in der zweiten Planetenradanordnung 144 und der dritten Planetenradanordnung 146 bereitgestellt wird. Das Hohlrad 154 der zweiten Planetenradanordnung 144 kann dazu ausgestaltet sein, sich um die Referenzachse 132 zu drehen, während das Hohlrad 154 der dritten Planetenradanordnung 146 an dem Rahmengehäuse 138 fixiert sein kann. Alternativ kann das Hohlrad 154 der dritten Planetenradanordnung 146 dazu ausgestaltet sein, sich um die Referenzachse 132 zu drehen. In ähnlicher Weise kann das Hohlrad 154 der zweiten Planetenradanordnung 144 an dem Rahmengehäuse 138 fixiert sein, oder beide Hohlräder 154 können dazu ausgestaltet sein, sich um die Referenzachse 132 zu drehen.
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3A und 3B veranschaulichen eine beispielhafte Konfiguration des elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau 128 innerhalb eines Rahmengehäuses 138. Die erste Planetenradanordnung 142, die zweite Planetenradanordnung 144, und die zweite Endantriebsanordnung 162 können in dem Rahmengehäuse 138 von einer ersten Seite 178 eingebaut werden. Die erste Endantriebsanordnung 164 und die dritte Planetenradanordnung 146 können von einer zweiten Seite 180 eingebaut werden, und das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 umfassend die Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 kann von der Heckseite 179 her eingebaut werden. Ein Verfahren zur Nachrüstung eines Schleppfahrzeugs vom Raupentyp mit Delta-Antrieb 120 mit dem elektrischen Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 kann das Einfügen des elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau 128 in das Rahmengehäuse 138 durch die Heckseite 179 umfassen. Wie oben erläutert kann das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 die Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 und den Elektromotor 129 umfassen. Das Verfahren kann auch das Verbinden der ersten Endantriebsanordnung 164 und der zweiten Endantriebsanordnung 162 mit dem elektrischen Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 umfassen. Das Verfahren kann noch weiter das Befestigen des Reaktionselements 156 mit dem elektrischen Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 in der oben beschriebenen Weise umfassen. In ähnlicher Weise kann das Verfahren das Befestigen der anderen Komponenten in der oben beschriebenen Weise umfassen.
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Obwohl die vorliegende Offenbarung offenbart, dass das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 Teil eines Schleppfahrzeugs vom Raupentyp mit Delta-Antrieb 120 ist, wird der Fachmann erkennen, dass das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 vorteilhaft mit anderen, ähnlichen Maschinen implementiert werden kann. Daher können verschiedene Kombinationen der hierin offenbarten Teile in Betracht gezogen werden, und solche Kombinationen können implementiert werden, ohne vom Geist der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
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Gewerbliche Anwendbarkeit
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Das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 der vorliegenden Offenbarung findet Anwendung zur Implementierung und Verwendung in industriellen Kontexten wie etwa Bergbau, Landwirtschaft und Bau. Die beschriebene Technologie kann für Schleppfahrzeuge vom Raupentyp 120 mit Delta-Antrieb vorgesehen werden, kann aber auch auf andere Maschinen angewendet werden — insbesondere auf andere Maschinen mit Raupenketten und Differentiallenkung. Das Schleppfahrzeug vom Raupentyp 120 kann einen Verbrennungsmotor oder eine elektrische Speichereinrichtung umfassen, die elektrische Leistung an das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 liefert. Elektronische Steuerungen können die Erzeugung und/oder Lieferung von elektrischer Leistung an das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 in Ansprechen auf Anweisungen von einer Bedienperson regeln. In Ansprechen auf elektrische Leistung übt der Elektromotor 129 ein Drehmoment auf die Rotorwelle 130 aus.
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Die Größenordnung und Polarität der elektrischen Leistung, die an das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 angelegt wird, bestimmt die Richtung und Größenordnung des auf die Rotorwelle 130 ausgeübten Drehmoments. Das durch den Elektromotor 129 ausgeübte Drehmoment veranlasst die Rotorwelle 130, sich zu drehen. Die Drehzahl der Rotorwelle 130 kann durch die Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148 und die dritte Planetenradanordnung 146 verändert werden. Die Drehzahl der Rotorwelle 130 kann auch durch die erste Planetenradanordnung 142 und die zweite Planetenradanordnung 144 verändert werden, die sich außerhalb des elektrischen Antriebsmotormoduls für den Heckeinbau 128 befinden. Die Koordination zwischen der dritten Planetenradanordnung 146, der Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148, der ersten Planetenradanordnung 142, der zweiten Planetenradanordnung 144, der Rotorwelle 13 und des Reaktionselements 156 stellt eine Differenziallenkung innerhalb des elektrischen Antriebssystems 126 bereit. Die Rotorwelle 130 steht mittels Keilwellenverbindung mit der Elektroantriebs-Getriebeanordnung 148 in Verbindung. Die Elektroantriebs-Getriebeanordnung 148 steht mittels Keilwellenverbindung mit der ersten Planetenradanordnung 142 in Verbindung. Die erste Planetenradanordnung 142 treibt das Reaktionselement 156 an. Das Reaktionselement 156 treibt die dritte Planetenradanordnung 146 an, die das zweite Ausgangselement 136 antreibt, die die erste Endantriebsanordnung 164 antreibt, die das zweite Kettenantriebsrad 168 antreibt.
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Eine Bedienperson kann das Schleppfahrzeug vom Raupentyp 120 durch Steuern der Drehzahl der ersten Endantriebsanordnung 164 und der zweiten Endantriebsanordnung 162 lenken, die wirkmäßig den oben beschriebenen Planetenradanordnungen zugeordnet sind. Während der Geradeausfahrt arbeitet die erste Planetenradanordnung 142 mit derselben Drehzahl wie die zweite Planetenradanordnung 144. Die zweite Planetenradanordnung 144 liefert Antrieb auf das erste Ausgangselement 134, das die zweite Endantriebsanordnung 162 antreibt, die das erste Kettenantriebsrad 166 antreibt. Um das Schleppfahrzeug vom Raupentyp 120 zu lenken, wird die zweite Planetenradanordnung 144 durch den Differenziallenkungsmotor (nicht dargestellt) angetrieben, der das erste Ausgangselement 134 schneller oder langsamer drehen lässt als das zweite Ausgangselement 136.
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Die Wenderate des Schleppfahrzeugs vom Raupentyp 120 wird durch die Größenordnung der Differenz in den relativen Geschwindigkeiten der ersten Raupenkette 122 und der zweiten Raupenkette 124 beeinflusst. Wie oben erläutert stellt die vorliegende Erfindung ein elektrisches Antriebssystem 126 bereit, bei dem die Drehachse eines Elektromotors 129 im Wesentlichen mit der Drehachse der dritten Planetenradanordnung 146, der Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148, der ersten Planetenradanordnung 142 und der zweiten Planetenradanordnung 144 ausgerichtet ist. Durch Ausrichten der Drehachsen kann das Ausgangsdrehmoment des Elektromotors 129 direkt an die dritte Planetenradanordnung 146, die Elektroantrieb-Planetenradanordnung 148, die erste Planetenradanordnung 142 und die zweite Planetenradanordnung 144 übertragen werden, ohne eine Übertragungsanordnung mit Kegel- oder Stirnrädern zu benötigen. Eine solche Konfiguration schafft eine Verringerung der Getriebeverluste, die mit der Übertragung von Drehmoment von dem Elektromotor 129 an die erste Raupenkette 122 und zweite Raupenkette 124 einhergehen. Dementsprechend erhöht das elektrische Antriebssystem 126, das das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 umfasst, die Effizienz des Schleppfahrzeugs vom Raupentyp 120. Die Konfiguration des elektrischen Antriebssystems 126 auf die hierin beschriebene Weise verringert ferner insgesamt die Größe und das Gewicht des elektrischen Antriebssystems 126, um zu helfen, die Emissionen zu verringern und die Kraftstoffeffizienz zu erhöhen, indem insgesamt die Größe und das Gewicht verringert werden. Das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 erhöht des Weiteren die Herstellungskapazitäten, indem es zumindest ein Planetenrad in das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 einbezieht. Außerdem ist das elektrische Antriebsmotormodul für den Heckeinbau 128 dazu ausgestaltet, in den hinteren oder Heckhohlraum 200 des Rahmengehäuses 138 eingefügt zu werden, was die Herstellungskapazitäten noch erweitert.
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Auch wenn Aspekte der vorliegenden Offenbarung im Einzelnen unter Bezugnahme auf die obigen Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurden, ist für Fachleute offensichtlich, dass durch eine Modifikation der offenbarten Maschinen, Systeme und Verfahren verschiedene zusätzliche Ausführungsformen erhalten werden können, ohne von dem Schutzbereich des Offenbarten abzuweichen. Es versteht sich von selbst, dass solche Ausführungsformen in den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung fallen sollen, wie er durch die folgenden Ansprüche und deren Äquivalente festgelegt ist.
