DE202021105282U1 - Electric drive structure for a work machine - Google Patents

Electric drive structure for a work machine Download PDF

Info

Publication number
DE202021105282U1
DE202021105282U1 DE202021105282.1U DE202021105282U DE202021105282U1 DE 202021105282 U1 DE202021105282 U1 DE 202021105282U1 DE 202021105282 U DE202021105282 U DE 202021105282U DE 202021105282 U1 DE202021105282 U1 DE 202021105282U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
electric drive
drive
electric
torque
drives
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE202021105282.1U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Baier Thaddaeus
Original Assignee
Baier Thaddaeus
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Baier Thaddaeus filed Critical Baier Thaddaeus
Priority to DE202021105282.1U priority Critical patent/DE202021105282U1/en
Publication of DE202021105282U1 publication Critical patent/DE202021105282U1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/354Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having separate mechanical assemblies for transmitting drive to the front or to the rear wheels or set of wheels
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K1/00Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/02Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/02Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or kind of clutch
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K17/00Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
    • B60K17/34Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles
    • B60K17/348Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed
    • B60K17/35Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed including arrangements for suppressing or influencing the power transfer, e.g. viscous clutches
    • B60K17/352Arrangement or mounting of transmissions in vehicles for driving both front and rear wheels, e.g. four wheel drive vehicles having differential means for driving one set of wheels, e.g. the front, at one speed and the other set, e.g. the rear, at a different speed including arrangements for suppressing or influencing the power transfer, e.g. viscous clutches manually operated
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/42Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs characterised by the architecture of the hybrid electric vehicle
    • B60K6/46Series type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60KARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/20Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00 the prime-movers consisting of electric motors and internal combustion engines, e.g. HEVs
    • B60K6/50Architecture of the driveline characterised by arrangement or kind of transmission units
    • B60K6/52Driving a plurality of drive axles, e.g. four-wheel drive
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60WCONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W2300/00Indexing codes relating to the type of vehicle
    • B60W2300/15Agricultural vehicles
    • B60W2300/152Tractors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62Hybrid vehicles

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Arrangement And Driving Of Transmission Devices (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine, insbesondere für einen Traktor, aufweisend:
eine Vorderachse (2) mit zwei Vorderrädern (4);
eine Hinterachse (3) mit zwei Hinterrädern (5);
einen ersten elektrischen Antrieb (6) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Vorderräder (4);
einen zweiten elektrischen Antrieb (7) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Hinterräder (5); und
eine Kupplung zwischen dem ersten elektrischen Antrieb (6) und dem zweiten elektrischen Antrieb (7), über die das Antriebsdrehmoment des ersten und zweiten elektrischen Antriebs (6, 7) variabel zwischen der Vorderachse (2) und der Hinterachse (3) übertragen werden kann.

Figure DE202021105282U1_0000
Electric drive structure for a work machine, in particular for a tractor, comprising:
a front axle (2) with two front wheels (4);
a rear axle (3) with two rear wheels (5);
a first electric drive (6) for generating a drive torque for driving the front wheels (4);
a second electric drive (7) for generating a drive torque for driving the rear wheels (5); and
a coupling between the first electric drive (6) and the second electric drive (7), via which the drive torque of the first and second electric drive (6, 7) can be variably transmitted between the front axle (2) and the rear axle (3) .
Figure DE202021105282U1_0000

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine, insbesondere für einen Traktor. Das heißt, es wird eine Struktur offenbart, welche eine Arbeitsmaschine elektrisch antreiben kann.The present invention relates to an electric drive structure for a work machine, in particular for a tractor. That is, a structure that can electrically drive a work machine is disclosed.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Es sind bereits unterschiedliche Nutzfahrzeuge, Arbeitsmaschinen und Landmaschinen bekannt, wie zum Beispiel Traktoren, Bagger, mobile Kräne, Gabelstapler, mobile Hebebühnen, Schneeräumfahrzeuge, Zuckerrübenvollernter sowie Mähdrescher.Various utility vehicles, work machines and agricultural machines are already known, such as tractors, excavators, mobile cranes, forklifts, mobile lifting platforms, snow clearing vehicles, sugar beet harvesters and combine harvesters.

Üblicherweise weisen diese heutzutage einen Dieselmotor als Antriebsmotor auf. Das bedeutet, dass der Dieselmotor zum Antreiben der Antriebsräder und zum Teil auch zusätzlich für andere Funktionen, wie das Antreiben einer sogenannten Lichtmaschine zum Erzeugen von elektrischem Strom bzw. Energie für diverse kleinere Verbraucher wie Licht, Radio, Lüftung, Sensorik etc. verwendet wird.Nowadays these usually have a diesel engine as the drive motor. This means that the diesel engine is used to drive the drive wheels and, in some cases, also for other functions, such as driving a so-called alternator to generate electricity or energy for various smaller consumers such as light, radio, ventilation, sensors, etc.

Zudem sind in Arbeitsmaschinen bzw. Landmaschinen oftmals sogenannte Zapfwellen vorgesehen, welche dazu dienen weitere Gerätschaften mittels von einem solchen Dieselmotor erzeugtem Antriebsdrehmoment anzutreiben. Dadurch kann beispielsweise ein Drehmoment auf einen an einem Traktor angeschlossenen Anhänger übertragen werden und das Antriebsdrehmoment für weitere Vorrichtungen verwendet werden. Als Beispiel hierfür sei auf einen Kartoffelvollernter verwiesen, welcher das von dem Dieselmotor erzeugte Drehmoment nutzt, um Förderbänder und dergleichen am Anhänger zum Ernten von Kartoffeln zu verwenden. In addition, so-called power take-off shafts are often provided in work machines or agricultural machinery, which serve to drive additional equipment by means of drive torque generated by such a diesel engine. In this way, for example, a torque can be transmitted to a trailer connected to a tractor and the drive torque can be used for other devices. As an example of this, reference is made to a potato harvester which uses the torque generated by the diesel engine to use conveyor belts and the like on the trailer for harvesting potatoes.

Nachteilig hierbei sind jedoch der große Platzbedarf des Dieselmotors in einer solchen Arbeitsmaschine sowie der schlechte Wirkungsgrad im reellen Betrieb.Disadvantages here, however, are the large amount of space required by the diesel engine in such a work machine and the poor efficiency in real operation.

Darüber hinaus ist mit zunehmendem politischen Druck - vor dem Hintergrund des existenten Klimawandels - ebenso der hohe Energieverbrauch sowie die Abgaserzeugung und die dadurch hervorgerufene Umweltbelastung durch den Dieselmotor besonders nachteilig.In addition, with increasing political pressure - against the background of existing climate change - the high energy consumption as well as the generation of exhaust gases and the environmental pollution caused by the diesel engine are particularly disadvantageous.

Entsprechend existiert in vielen Bereichen der Mobilität ein Interesse an alternativen und nachhaltigeren Antriebssystemen.Accordingly, there is an interest in alternative and more sustainable drive systems in many areas of mobility.

Hierbei haben sich mittlerweile Antriebe mittels Brennstoffzellen, Elektromotoren, welche Batterien zur Energiespeicherung nutzen, oder auch hybride Ausgestaltungen aus Elektromotoren und Brennstoffzellen bzw. Elektromotoren und Verbrennungsmotoren etabliert.In the meantime, drives using fuel cells, electric motors, which use batteries for energy storage, or hybrid designs of electric motors and fuel cells or electric motors and internal combustion engines have become established.

Im Bereich mobiler und landwirtschaftlicher Arbeitsmaschinen bieten hierbei elektrische Leistungsübertragungen besondere Vorteile. Hierbei können beispielsweise aufgrund der guten Steuer- und Regelbarkeit der elektrischen Antriebe die Nutzungseigenschaften deutlich gesteigert werden.In the field of mobile and agricultural machines, electrical power transmissions offer particular advantages. Here, for example, due to the good controllability and regulation of the electrical drives, the usage properties can be significantly increased.

Vor diesem Hintergrund sind bisher Arbeitsmaschinen bzw. Landmaschinen, zum Beispiel Traktoren bekannt, bei denen sowohl der Fahrantrieb als auch mindestens eine Zapfwelle (als Nebenantrieb) über separate elektrische Antriebe realisiert werden. Die hierfür notwendige Energie wird typischerweise durch einen Verbrennungsmotor sowie einen damit gekoppelten (Strom-) Generator erzeugt. Zudem kann „nur“ eine Batterie vorgesehen sein, welche die elektrischen Antriebe mit Energie versorgt. Alternativ kann eine Brennstoffzelle den Verbrennungsmotor sowie den Generator ersetzen. Zur Stromspeicherung kann ferner ein Energiespeicher vorgesehen sein, sodass kleinere bzw. kürzere Tätigkeiten vollelektrisch erfolgen können.Against this background, working machines or agricultural machines, for example tractors, are known in which both the travel drive and at least one power take-off shaft (as a power take-off) are implemented via separate electrical drives. The energy required for this is typically generated by an internal combustion engine and a (current) generator coupled to it. In addition, “only” one battery can be provided which supplies the electric drives with energy. Alternatively, a fuel cell can replace the internal combustion engine and the generator. An energy storage device can also be provided for storing electricity, so that smaller or shorter activities can be carried out fully electrically.

Bei einer solchen bisher bekannten Ausgestaltung kann von einer mechanischen Verbindung zwischen dem Verbrennungsmotor, welcher zur Stromerzeugung dient, und dem Antriebsstrang des Traktors, zum Beispiel für einen Fahrantrieb und/oder eine Zapfwelle abgesehen werden. Das heißt, in einer bisher bekannten Elektroantriebsstruktur für eine solche Arbeitsmaschine können eine Vorderachse mit zwei Vorderrädern sowie eine Hinterachse mit zwei Hinterrädern vorgesehen sein. Zudem weist eine solche bisher bekannte Elektroantriebsstruktur einen elektrischen Antrieb zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Vorderräder und der Hinterräder auf. Ferner gibt es bekannte Elektroantriebsstrukturen, die einen separaten elektrischen Antrieb zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Vorderräder sowie einen separaten elektrischen Antrieb zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Hinterräder aufweisen.In such a previously known embodiment, a mechanical connection between the internal combustion engine, which is used to generate electricity, and the drive train of the tractor, for example for a travel drive and / or a power take-off shaft, can be dispensed with. That is, in a previously known electric drive structure for such a work machine, a front axle with two front wheels and a rear axle with two rear wheels can be provided. In addition, such a previously known electric drive structure has an electric drive for generating a drive torque for driving the front wheels and the rear wheels. Furthermore, there are known electric drive structures which have a separate electric drive for generating a drive torque for driving the front wheels and a separate electric drive for generating a drive torque for driving the rear wheels.

Ferner kann mindestens ein weiterer elektrischer Antrieb zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben mindestens einer Zapfwelle vorgesehen sein.Furthermore, at least one further electric drive can be provided for generating a drive torque for driving at least one power take-off shaft.

Bei einer solchen Ausgestaltung müssen die elektrischen Antriebe bezüglich Leistung, d.h. benötigtem Drehmoment, passend ausgelegt werden, um neben den nominalen Betriebsmodi auch extreme Betriebs- bzw. Nutzungssituationen abdecken zu können. Eine solche bisherige Ausgestaltung bedarf dabei also einer Auslegung der elektrischen Antriebe mit dem Augenmerk auf die maximalen Leistungserfordernisse, was zu einer erhöhten Kostenentwicklung aufgrund einer Überauslegung der elektrischen Antriebe führt.In such a configuration, the electrical drives must be designed appropriately in terms of power, ie the required torque, in order to be able to cover extreme operating or usage situations in addition to the nominal operating modes. Such a previous design is required In this case, therefore, a design of the electrical drives with an eye to the maximum performance requirements, which leads to increased costs due to an over-design of the electrical drives.

Solche Nutzungssituationen mit hoher Belastung für die elektrischen Antriebe bei landwirtschaftlichen Arbeitsmaschinen können unter anderem aus schweren Zug- und Schubarbeiten bei widrigen Bodenverhältnissen und/oder einer ungünstigen Gewichtsverteilung am Zugfahrzeug bestehen.Such usage situations with high loads for the electrical drives in agricultural machinery can consist of, among other things, heavy pulling and pushing work in adverse soil conditions and / or an unfavorable weight distribution on the towing vehicle.

Beispiele für solche Zug- und Schubarbeiten sind Pflügen, Holzrücken und Frontladerarbeiten. Bei solchen Tätigkeiten kann es dazu kommen, dass ein wirksamer Vortrieb durch nur eine angetriebene Achse oder sogar durch nur ein einzelnes angetriebenes Rad erfolgt. In solchen Situationen ist es jedoch ebenfalls notwendig, dass an der, zum Beispiel einzelnen noch wirksam antreibbaren Achse, der vorgesehene elektrische Antrieb in der Lage ist, die Arbeitsmaschine in einer solchen Situation noch zu betreiben und ein Festfahren bei widrigen Bodenverhältnissen zu verhindern.Examples of such pulling and pushing work are plowing, moving timber and front loader work. In such activities it can happen that an effective propulsion takes place through only one driven axle or even through only one single driven wheel. In such situations, however, it is also necessary that the provided electric drive on the, for example, individual still effectively drivable axis is able to still operate the work machine in such a situation and to prevent it from getting stuck in adverse ground conditions.

Somit zielen bisher bekannte Ausführungen auf größere, leistungsfähigere und damit besonders kostenintensive Elektroantriebsstrukturen ab.Thus, previously known designs are aimed at larger, more powerful and therefore particularly cost-intensive electric drive structures.

Ferner müssen bisher bekannte Ausgestaltungsformen einer hohen Spreizung zwischen hohem Anfahrtsdrehmoment einer solchen Arbeitsmaschine und hoher Endgeschwindigkeit standhalten können. Auch dies führt zu einer Notwendigkeit der Verwendung von leistungsfähigeren und größeren elektrischen Antrieben. Dies führt zu höheren Kosten einer solchen Arbeitsmaschine.Furthermore, previously known embodiments must be able to withstand a wide spread between high starting torque of such a work machine and high top speed. This also leads to the need to use more powerful and larger electric drives. This leads to a higher cost of such a work machine.

Ferner sind bereits Arbeitsmaschinen bzw. Landmaschinen mit elektrischem Einzelradantrieb bekannt. Mit Blick auf die obigen Ausführungsformen ist hierbei zwar ein Antrieb der jeweiligen Räder individual realisierbar, jedoch aufgrund der oben beschriebenen, notwendigen Auslegung solcher elektrischen Antriebe für Extrembelastungssituationen besonders kostspielig und konstruktiv aufwendig.Furthermore, working machines or agricultural machines with an electric single wheel drive are already known. With a view to the above embodiments, a drive of the respective wheels can indeed be implemented individually, but due to the above-described, necessary design of such electrical drives for extreme load situations, it is particularly costly and structurally complex.

Zudem ist bei solchen Arbeitsmaschinen oftmals nicht nur der Antrieb der jeweiligen Räder, sondern auch die Versorgung von vorgesehenen Zapfwellen für weitere an diese Arbeitsmaschinen ankoppelbare Vorrichtungen und Gerätschaften notwendig. Somit müssen für diese Zapfwellen weitere elektrische Antriebe mit entsprechender Auslegung an einer Arbeitsmaschine vorgesehen werden.In addition, in such work machines it is often not only necessary to drive the respective wheels, but also to supply power to the PTO shafts provided for other devices and equipment that can be coupled to these work machines. This means that additional electrical drives with a corresponding design must be provided on a work machine for these power take-offs.

Um dem entgegenzuwirken ist beispielsweise in der WO 2020/ 165 393 A1 ein landwirtschaftliches Hybridfahrzeug offenbart, wobei auch hier ein Dieselmotor einen elektrischen Generator antreibt, welcher Energie an eine Leistungselektronik abgibt. Diese elektrische Energie wird durch die Leistungselektronik an einen ersten elektrischen Antrieb übertragen, welcher wiederum Drehmoment an einen Antriebsstrang weitergibt und dadurch die Räder eines solchen landwirtschaftlichen Hybridfahrzeugs antreibt. Zudem ist ein weiterer elektrischer Antrieb vorgesehen, welcher über einen zweiten, individuellen Antriebsstrang Drehmoment an eine Zapfwelle übertragen kann. Außerdem sind in dieser landwirtschaftlichen Maschine Batterien vorgesehen, welche geladen werden können.In order to counteract this, an agricultural hybrid vehicle is disclosed, for example, in WO 2020/165 393 A1, a diesel engine also driving an electrical generator here, which outputs energy to power electronics. This electrical energy is transmitted through the power electronics to a first electrical drive, which in turn transmits torque to a drive train and thereby drives the wheels of such an agricultural hybrid vehicle. In addition, a further electric drive is provided, which can transmit torque to a power take-off shaft via a second, individual drive train. In addition, batteries are provided in this agricultural machine, which can be charged.

Darüber hinaus wird in der WO 2020/ 165 393 A1 ein dritter elektrischer Antrieb offenbart, welcher ebenfalls durch die Leistungselektronik mit Energie versorgt werden kann und Drehmoment an eine Verteilereinheit abgeben kann. Eine solche Verteilereinheit ist mit dem Antriebsstrang der Räder sowie dem zweiten Antriebsstrang der Zapfwelle verbunden.In addition, WO 2020/165 393 A1 discloses a third electric drive which can also be supplied with energy by the power electronics and can deliver torque to a distributor unit. Such a distribution unit is connected to the drive train of the wheels and the second drive train of the power take-off shaft.

Mit anderen Worten, ein dritter elektrischer Antrieb kann auf zwei individuelle Antriebsstränge zugeschaltet werden und damit drehmomentübertragend die ersten und zweiten elektrischen Antriebe, welche die Räder und die Zapfwelle antreiben, unterstützen.In other words, a third electric drive can be connected to two individual drive trains and thus support the first and second electric drives, which drive the wheels and the power take-off, in a torque-transmitting manner.

Eine solche Ausgestaltung ist jedoch nicht nur komplex, sondern erfordert auch das Vorsehen einer Vielzahl von mechanischen Verschaltungen sowie Antriebssträngen. Zudem ist der erste elektrische Antrieb, welcher über den ersten Antriebsstrang die Räder antreibt, weit vom Wirkungsort, das heißt, den Achsen bzw. den Rädern entfernt, sodass in einer solchen Ausgestaltung höhere Übertragungsverluste auftreten können.However, such a configuration is not only complex, but also requires the provision of a large number of mechanical interconnections and drive trains. In addition, the first electric drive, which drives the wheels via the first drive train, is far from the place of operation, that is, the axles or the wheels, so that higher transmission losses can occur in such a configuration.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNGDISCLOSURE OF THE INVENTION

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung die oben beschriebenen Probleme zu reduzieren bzw. zu eliminieren. Ferner ist es Aufgabe, eine Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine vorzusehen, welche kostengünstig und ohne eine unverhältnismäßige Überauslegung der elektrischen Antriebe - selbst bei extremen Nutzungssituationen, wie zum Beispiel schweren Zug- und Schubarbeiten bei widrigen Bodenverhältnissen und/oder einer ungünstigen Gewichtsverteilung an der Arbeitsmaschine - zufriedenstellend funktioniert.It is therefore the object of the present invention to reduce or eliminate the problems described above. Another task is to provide an electric drive structure for a work machine, which is cost-effective and satisfactory without disproportionately excessive design of the electric drives - even in extreme usage situations, such as heavy pulling and pushing work in adverse soil conditions and / or an unfavorable weight distribution on the work machine functions.

Diese Aufgabe wird durch eine Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen finden sich in den weiteren Ansprüchen der folgenden Beschreibung und Zeichnungen.This object is achieved by an electric drive structure for a work machine with the features of claim 1. Preferred configurations can be found in the further claims of the following description and drawings.

Gemäß einer Ausführungsform weist eine Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine eine Vorderachse mit zwei Vorderrädern sowie eine Hinterachse mit zwei Hinterrädern auf. Ferner ist ein erster elektrischer Antrieb zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Vorderräder sowie ein zweiter elektrischer Antrieb zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Hinterräder vorgesehen.According to one embodiment, an electric drive structure for a work machine has a front axle with two front wheels and a rear axle with two rear wheels. Furthermore, a first electric drive for generating a drive torque for driving the front wheels and a second electric drive for generating a drive torque for driving the rear wheels are provided.

Weitere angetriebene Achsen mit zugehörigen elektrischen Antrieben zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Räder der jeweiligen Achse sind ebenso realisierbar. Somit können nicht nur Fahrzeuge mit 4x4 Antrieb, sondern, zum Beispiel, auch Fahrzeuge mit 6x6 Achsantrieb und 8x8 Achsantrieb realisiert werden.Further driven axles with associated electric drives for generating a drive torque for driving the wheels of the respective axle can also be implemented. Thus, not only vehicles with 4x4 drive, but also, for example, vehicles with 6x6 axle drive and 8x8 axle drive can be implemented.

Darüber hinaus ist zwischen dem ersten elektrischen Antrieb und dem zweiten elektrischen Antrieb eine Kupplung vorgesehen, über welche das Antriebsdrehmoment des ersten und zweiten elektrischen Antriebs variabel zwischen der Vorderachse und der Hinterachse übertragen werden kann.In addition, a coupling is provided between the first electric drive and the second electric drive, via which the drive torque of the first and second electric drive can be variably transmitted between the front axle and the rear axle.

Der Kerngedanke der vorliegenden Erfindung beruht also darauf, die isoliert und nahe an den Wirkungsorten vorgesehenen elektrischen Antriebe nicht jeweils für Extremfälle auslegen zu müssen. Vielmehr erlaubt die vorliegende Erfindung zum Beispiel bei extremen Nutzungssituationen, die Antriebsdrehmomente der ersten und zweiten elektrischen Antriebe und gegebenenfalls weiterer elektrischer Achsantriebe und sonstiger Antriebe (Nebenantriebe bzw. Zapfwellen) variabel zu kombinieren.The core idea of the present invention is based on the fact that the electrical drives provided in isolation and close to the locations of action do not have to be designed for extreme cases. Rather, the present invention allows, for example, in extreme usage situations, to variably combine the drive torques of the first and second electric drives and possibly further electric axle drives and other drives (power take-offs or power take-offs).

Mit anderen Worten, die erzeugten Antriebsdrehmomente des ersten und zweiten elektrischen Antriebs können aufgrund der Kupplung untereinander gemischt und situationsadäquat verwendet bzw. aufgeschalten werden.In other words, the drive torques generated by the first and second electric drive can be mixed with one another due to the coupling and used or switched on in a manner appropriate to the situation.

Ferner kann gemäß einer solchen Ausgestaltung im Gegensatz zu bisher bekannten Vorrichtungen, welche Hybridantriebsstrukturen mit einem zusätzlich zuschaltbaren Elektromotor offenbaren, verhindert werden, dass Verspannungen zwischen Vorder- und Hinterachse entstehen. Dies ist bodenschonender und reduziert bei Fahrbetrieb das Risiko, dass sich eine Arbeitsmaschine im Erdreich eingraben könnte. Entsprechend können Beeinträchtigungen von Feldfrüchten verhindert werden. Dies wird durch die oben beschriebenen Einzelachsantriebe ermöglicht.Furthermore, according to such a configuration, in contrast to previously known devices which disclose hybrid drive structures with an additionally connectable electric motor, it is possible to prevent tension from occurring between the front and rear axles. This is more gentle on the soil and reduces the risk that a machine could dig itself into the ground when the vehicle is in motion. Accordingly, deterioration of crops can be prevented. This is made possible by the single-axis drives described above.

Darüber hinaus kann die Ausgestaltung eine kostengünstigere Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine vorsehen, da die elektrischen Antriebe nicht mehr entsprechend überdimensioniert werden müssen und zum Beispiel bei Rückarbeiten auch hohe Drehmomente auf einer Achse durch Zumischen des Drehmoments eines zweiten elektrischen Antriebs einfach aufgebracht werden können. Das heißt, eine Lastverteilung zwischen dem ersten und zweiten elektrischen Antrieb kann vorgesehen werden.In addition, the design can provide a more cost-effective electric drive structure for a work machine, since the electric drives no longer have to be correspondingly oversized and, for example, high torques can be easily applied to one axis by mixing in the torque of a second electric drive when working backwards. That is, a load distribution between the first and second electric drive can be provided.

Erfolgt beispielsweise aufgrund einer ungünstigen Gewichtsverteilung die effektive Vortriebsübertragung einer Arbeitsmaschine nur durch eine einzelne angetriebene Achse (zum Beispiel die Hinterachse), so kann beispielsweise das Antriebsdrehmoment des ersten elektrischen Antriebs auf den zweiten elektrischen Antrieb zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Hinterräder (das heißt der Hinterachse) aufgeschaltet werden. Auch eine Beimischung des Antriebsdrehmoments und keine reine/vollständige Übertragung an die Hinterachse ist hierunter zu verstehen.If, for example, due to an unfavorable weight distribution, the effective propulsion transmission of a work machine only takes place through a single driven axle (for example the rear axle), then for example the drive torque of the first electric drive can be transferred to the second electric drive to generate a drive torque for driving the rear wheels (i.e. the Rear axle). This is also to be understood as an admixture of the drive torque and no pure / complete transmission to the rear axle.

Auch eine umgekehrte Ausgestaltung, das heißt eine Unterstützung des ersten elektrischen Antriebs durch den zweiten elektrischen Antrieb, ist darunter zu verstehen.A reverse configuration, that is to say support for the first electric drive by the second electric drive, is also to be understood by this.

Somit können bei der Auslegung der elektrischen Antriebe gemäß der vorliegenden Antriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine auch weniger leistungsstarke und somit kostengünstigere elektrische Antriebe verwendet werden.Thus, when designing the electric drives according to the present drive structure for a work machine, less powerful and thus more cost-effective electric drives can also be used.

Entsprechend kann eine Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine erzeugt werden, welche separate Achsantriebe aufweist und dabei besonders kostengünstig ausgestaltet sein kann.Accordingly, an electric drive structure can be generated for a work machine, which has separate axle drives and can be designed to be particularly cost-effective.

Bei der im vorliegenden Fall beschriebenen Kupplung, handelt es sich um eine Vorrichtung, bei der das Drehmoment zwischen den elektrischen Antrieben auf die jeweiligen Achsen variabel übertragen werden kann.The clutch described in the present case is a device in which the torque can be variably transmitted between the electric drives on the respective axles.

Das heißt, bei der im vorliegenden Fall beschriebenen Kupplung kann es sich sowohl um ein einfaches Maschinenelement zum starren, elastischen, beweglichen oder lösbaren Verbinden zweier Wellen, um so Rotation und damit Drehmoment und letztlich mechanische Arbeit zu übertragen, handeln als auch um eine Kupplung, die nicht nur lösbar und schließbar ist, sondern variabel Drehmoment zwischen dem ersten elektrischen Antrieb und dem zweiten elektrischen Antrieb übertragen kann.This means that the coupling described in the present case can be a simple machine element for rigid, elastic, movable or detachable connection of two shafts in order to transmit rotation and thus torque and ultimately mechanical work, as well as a coupling, which is not only releasable and lockable, but can variably transmit torque between the first electric drive and the second electric drive.

Bevorzugt handelt es sich bei der variablen Kupplung nicht allein um ein Maschinenelement zum starren, elastischen, beweglichen oder lösbaren Verbinden zweier Wellen, um so Rotation und damit Drehmoment und letztlich mechanische Arbeit zu übertragen, sondern vielmehr auch um eine Kupplung, die nicht nur lösbar und schließbar ist, sondern variabel Drehmoment zwischen dem ersten elektrischen Antrieb und dem zweiten elektrischen Antrieb übertragen kann.The variable coupling is preferably not just a machine element for rigid, elastic, movable or releasable connection of two shafts in order to transmit rotation and thus torque and ultimately mechanical work, but rather also a coupling that is not only releasable and can be closed, but can variably transmit torque between the first electric drive and the second electric drive.

Bevorzugt ist der erste elektrische Antrieb an der Vorderachse angeordnet. Zudem ist bevorzugt, dass der zweite elektrische Antrieb an der Hinterachse angeordnet ist.The first electric drive is preferably arranged on the front axle. It is also preferred that the second electric drive is arranged on the rear axle.

Entsprechend können Übertragungsverluste der elektrischen Antriebe minimiert werden, da die ersten und zweiten elektrischen Antriebe nahe am Zielwirkungsort vorgesehen sind.Accordingly, transmission losses of the electric drives can be minimized, since the first and second electric drives are provided close to the target location.

Als Zielwirkungsort kann hierbei der Fahrbetrieb, das heißt das Antreiben von Rädern einer Arbeitsmaschine verstanden werden.Driving operation, that is to say driving the wheels of a work machine, can be understood as the target place of action.

Ferner kann der erste elektrische Antrieb ausgestaltet sein, die Vorderachse und dadurch die Vorderräder anzutreiben und der zweite elektrische Antrieb kann ausgestaltet sein, die Hinterachse und dadurch die Hinterräder anzutreiben.Furthermore, the first electric drive can be designed to drive the front axle and thereby the front wheels, and the second electric drive can be designed to drive the rear axle and thereby the rear wheels.

Entsprechend kann ein Achsantrieb mit einem jeweils direkt an der Achse angeordneten elektrischen Antrieb an der Vorderachse und der Hinterachse erzeugt werden. Somit kann mit einer einfachen Struktur ein Achsantrieb erzeugt werden, welcher die Arbeitsmaschine mit einer einfachen Struktur nachhaltig antreiben kann.Accordingly, an axle drive can be generated with an electric drive arranged directly on the axle on the front axle and the rear axle. Thus, with a simple structure, an axle drive can be generated which can drive the work machine with a simple structure in a sustainable manner.

Alternativ kann der erste elektrische Antrieb zwei Elektromotoren aufweisen, wobei jeder der Elektromotoren der Vorderachse ausgestaltet ist, ein Vorderrad an der Vorderachse einzeln anzutreiben. Ferner kann der zweite elektrische Antrieb zwei Elektromotoren aufweisen, wobei jeder der Elektromotoren der Hinterachse ausgestaltet ist, ein Hinterrad einzelnen anzutreiben.Alternatively, the first electric drive can have two electric motors, each of the electric motors of the front axle being designed to individually drive a front wheel on the front axle. Furthermore, the second electric drive can have two electric motors, each of the electric motors of the rear axle being configured to drive a rear wheel individually.

Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann die jeweilige Antriebsituation an den jeweiligen Rädern an der Vorder- und Hinterachse noch situationsadäquater angesteuert werden und die Last mittels der Kupplung von den vier Einzelradantrieben unter den jeweiligen Elektromotoren verteilt werden. Das heißt, in Extremsituationen, bei denen zum Beispiel ein wirksamer Vortrieb durch nur ein einzelnes angetriebenes Rad erfolgt, kann das Drehmoment der nicht effektiv wirksamen Elektromotoren auf den maximal belasteten Elektromotor aufgeschaltet werden. Entsprechend kann die Auslegung der einzelnen Elektromotoren geringer ausfallen.According to such an embodiment, the respective drive situation on the respective wheels on the front and rear axles can be controlled even more appropriately and the load can be distributed among the respective electric motors by means of the clutch of the four individual wheel drives. This means that in extreme situations, in which, for example, an effective propulsion takes place through only a single driven wheel, the torque of the ineffective electric motors can be switched to the maximally loaded electric motor. Accordingly, the design of the individual electric motors can be smaller.

Ferner kann zwischen dem ersten elektrischen Antrieb und dem zweiten elektrischen Antrieb ein Getriebe vorgesehen sein, über welches das Antriebsdrehmoment des ersten und zweiten elektrischen Antriebs zwischen der Vorderachse und der Hinterachse übertragen und übersetzt werden kann.Furthermore, a transmission can be provided between the first electric drive and the second electric drive, via which the drive torque of the first and second electric drive can be transmitted and translated between the front axle and the rear axle.

Dies ist besonders vorteilhaft, wenn eine drehmomentübertragene Verbindung des ersten und zweiten elektrischen Antriebs vorliegt und die an den jeweiligen Achsen vorgesehenen elektrischen ersten und zweiten Antriebe Vorderräder bzw. Hinterräder mit unterschiedlichen Raddurchmessern an den angetriebenen Achsen aufweisen. Mit anderen Worten, das Getriebe kann Drehmoment und Drehzahl zwischen dem ersten elektrischen Antrieb und dem zweiten elektrischen Antrieb synchronisieren bzw. anpassen.This is particularly advantageous if there is a torque-transmitting connection between the first and second electric drives and the electric first and second drives provided on the respective axles have front wheels and rear wheels with different wheel diameters on the driven axles. In other words, the transmission can synchronize or adapt the torque and speed between the first electric drive and the second electric drive.

Ferner kann die Elektroantriebsstruktur einen dritten elektrischen Antrieb zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben einer ersten Zapfwelle aufweisen.Furthermore, the electric drive structure can have a third electric drive for generating a drive torque for driving a first power take-off shaft.

Außerdem kann die Elektroantriebsstruktur ferner einen vierten elektrischen Antrieb zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben einer zweiten Zapfwelle aufweisen.In addition, the electric drive structure can furthermore have a fourth electric drive for generating a drive torque for driving a second power take-off shaft.

Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann also eine Elektroantriebsstruktur vorgesehen werden, welche eine individuelle elektrische Ansteuerung von unabhängigen elektrischen Antrieben an den Vorder- und Hinterachsen sowie den Zapfwellen vorsieht.According to such an embodiment, an electric drive structure can be provided which provides for an individual electric control of independent electric drives on the front and rear axles as well as the power take-off shafts.

Bevorzugt ist der dritte und/oder vierte elektrische Antrieb mit der Kupplung direkt oder indirekt mechanisch gekoppelt, sodass die Antriebsdrehmomente der elektrischen Antriebe zwischen dem ersten elektrischen Antrieb, dem zweiten elektrischen Antrieb, dem dritten elektrischen Antrieb und/oder dem vierten elektrischen Antrieb variabel übertragen werden können.The third and / or fourth electric drive is preferably mechanically coupled directly or indirectly to the coupling so that the drive torques of the electric drives are variably transmitted between the first electric drive, the second electric drive, the third electric drive and / or the fourth electric drive can.

Dies ist besonders vorteilhaft, da somit die jeweiligen elektrischen Antriebe kleiner und damit kompakter, das heißt mit weniger Leistung, ausgelegt werden können und somit kostengünstiger sind. Zudem ermöglicht eine solche Ausgestaltung, dass nicht genutzte elektrische Antriebe, beispielsweise der Zapfwellen, zur Erzeugung von Vortriebsleistung auf die ersten und zweiten elektrischen Antriebe an der Vorder- bzw. Hinterachse aufgeschaltet werden können.This is particularly advantageous because the respective electric drives can thus be designed to be smaller and therefore more compact, that is to say with less power, and are therefore more cost-effective. In addition, such a configuration enables unused electrical drives, for example the power take-off shafts, to be switched to the first and second electrical drives on the front and rear axles to generate propulsive power.

Zudem ist es aufgrund einer solchen Ausgestaltung möglich, dass bei besonders drehmomentintensiven Tätigkeiten, zum Beispiel im Stand (z.B. bei Rückarbeiten), ermöglicht werden kann, dass das Antriebsdrehmoment des ersten elektrischen Antriebs und des zweiten elektrischen Antriebs auf den dritten und/oder vierten elektrischen Antrieb aufgeschaltet werden kann.In addition, due to such a configuration, it is possible for particularly torque-intensive activities, for example when standing (e.g. when working backwards), that the drive torque of the first electric drive and the second electric drive is transferred to the third and / or fourth electric drive can be activated.

Somit können sich beispielsweise die elektrischen Antriebe der ersten und zweiten Zapfwelle gegenseitig „unterstützen“, wenn eine der beiden nicht benötigt wird.Thus, for example, the electric drives of the first and second PTO shafts can "support" each other when one of the two is not required.

Bei Tätigkeiten im Stand kann ferner die „Unterstützung“ durch die ersten und zweiten elektrischen Antriebe realisiert werden, wenn die geforderten Drehzahlverhältnisse von drittem und/oder vierten elektrischen Antrieb der Zapfwelle(n) und erstem bzw. zweitem elektrischen Antrieb durch die Kupplung zueinander passen. Ferner können der erste und/oder zweite elektrische Antrieb von der Vorderachse bzw. Hinterachse abgekuppelt werden. Dies kann beispielsweise durch weitere (Starr-)Kupplungen realisiert werden.During activities while stationary, the "support" can also be provided by the first and second electrical drives if the required speed ratios of the third and / or fourth electrical drive of the PTO shaft (s) and the first or second electrical drive through the coupling match each other. Furthermore, the first and / or second electric drive can be decoupled from the front axle or rear axle. This can be achieved, for example, by using additional (rigid) couplings.

Eine solche Ausgestaltung ermöglicht also eine flexiblere und gleichzeitig kostengünstigere Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine.Such a configuration thus enables a more flexible and at the same time more cost-effective electric drive structure for a work machine.

Bevorzugt kann die mechanische Kopplung über eine zuschaltbare Zahnradanordnung erfolgen.The mechanical coupling can preferably take place via a switchable gear arrangement.

Entsprechend ist es möglich, wenn kein Bedarf nach weiterem Drehmoment besteht, die elektrischen Antriebe der Zapfwellen, das heißt, den dritten elektrischen Antrieb und den vierten elektrischen Antrieb, von der für die Vortriebsleistung vorgesehenen Elektroantriebsstruktur der Kupplung, des ersten elektrischen Antriebs und des zweiten elektrischen Antriebs zu entkoppeln. Entsprechend können zusätzliche Reibungsverluste oder dergleichen aufgrund einer mechanischen Kopplung bei Nichtbedarf vermieden werden und somit eine effiziente Ausgestaltung erzielt werden.Correspondingly, if there is no need for further torque, the electric drives of the power take-off shafts, that is, the third electric drive and the fourth electric drive, from the electric drive structure provided for the propulsive power of the clutch, the first electric drive and the second electric To decouple the drive. Correspondingly, additional friction losses or the like due to a mechanical coupling can be avoided when not required, and an efficient design can thus be achieved.

Ferner kann die Elektroantriebsstruktur einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor und/oder eine Brennstoffzelle und/oder eine Batterie zur Erzeugung elektrischer Energie aufweisen, um den ersten und zweiten elektrischen Antrieb mit elektrischer Energie zu versorgen. Gemäß einer solchen Ausgestaltung, kann beispielsweise am Verbrennungsmotor ein Generator vorgesehen sein, sodass eine mechanische Kopplung von Verbrennungsmotor und dem Fahrantrieb, welcher durch den ersten elektrischen Antrieb und den zweiten elektrischen Antrieb realisiert wird, ausgeschlossen werden kann.Furthermore, the electric drive structure can have an internal combustion engine, in particular a diesel engine and / or a fuel cell and / or a battery for generating electrical energy, in order to supply the first and second electrical drives with electrical energy. According to such an embodiment, a generator can be provided on the internal combustion engine, for example, so that a mechanical coupling of the internal combustion engine and the travel drive, which is implemented by the first electrical drive and the second electrical drive, can be excluded.

Zudem ist eine solche Ausgestaltung besonders vorteilhaft, da somit die Anordnung des Verbrennungsmotors und/oder der Brennstoffzelle nicht an der Position eines Antriebsstrangs oder dergleichen vorgesehen sein muss, sondern dessen Anordnung flexibler und damit zielgerichteter in der Arbeitsmaschine erfolgen kann.In addition, such a configuration is particularly advantageous since the internal combustion engine and / or the fuel cell does not have to be arranged at the position of a drive train or the like, but can be arranged in a more flexible and thus more targeted manner in the work machine.

Ferner kann die Elektroantriebsstruktur eine Batterie zur Speicherung elektrischer Energie aufweisen, um den ersten und zweiten elektrischen Antrieb mit elektrischer Energie zu versorgen.Furthermore, the electric drive structure can have a battery for storing electrical energy in order to supply the first and second electrical drives with electrical energy.

Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann nicht nur eine Hybridausgestaltung realisiert werden, sondern eine rein elektrisch angetriebene Arbeitsmaschine erreicht werden, welche ohne an der Arbeitsmaschine vorgesehene Verbrennungsmotoren und/oder Brennstoffzellen auskommt. Eine solche Arbeitsmaschine wird dann an einer Ladestation stationär geladen und kommt ohne Brennstoffzellen und/oder Verbrennungsmotoren an der Arbeitsmaschine selbst aus.According to such a configuration, not only a hybrid configuration can be implemented, but a purely electrically driven work machine can be achieved which manages without internal combustion engines and / or fuel cells provided on the work machine. Such a work machine is then charged in a stationary manner at a charging station and manages without fuel cells and / or internal combustion engines on the work machine itself.

Es ist zudem möglich, dass sowohl ein Verbrennungsmotor und/oder eine Brennstoffzelle und eine Batterie in der Elektroantriebsstruktur für die Arbeitsmaschine vorgesehen sind.It is also possible that both an internal combustion engine and / or a fuel cell and a battery are provided in the electric drive structure for the work machine.

Gemäß einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, dass bei größeren Vorrichtungen kürzere Tätigkeiten zunächst vollelektrisch erfolgen, wohingegen die Brennstoffzelle und/oder der Verbrennungsmotor kontinuierlich Energie produzieren und zusätzlich zur Verfügung stellen. Diese elektrische Energie kann dann für die elektrischen Antriebe, z.B. nach Leerung der Batterie, verwendet werden.According to such a refinement, it is possible for larger devices to initially carry out shorter activities fully electrically, whereas the fuel cell and / or the internal combustion engine continuously produce energy and also make it available. This electrical energy can then be used for the electrical drives, e.g. after the battery has been drained.

Ferner kann die Elektroantriebsstruktur so ausgestaltet sein, dass die durch den Verbrennungsmotor und/oder die Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie und/oder die durch die Batterie gespeicherte elektrische Energie den dritten und/oder vierten elektrischen Antrieb mit elektrischer Energie versorgt.Furthermore, the electric drive structure can be designed such that the electrical energy generated by the internal combustion engine and / or the fuel cell and / or the electrical energy stored by the battery supplies the third and / or fourth electrical drive with electrical energy.

Gemäß einer solchen Ausgestaltungsform kann durch ein zentrales Element als elektrische Energiequelle jeder der elektrischen Antriebe mit elektrischer Energie versorgt werden. Somit ist eine einfache und kostengünstige sowie flexible Ausgestaltung der Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine sichergestellt.According to such an embodiment, each of the electrical drives can be supplied with electrical energy by a central element as an electrical energy source. This ensures a simple, inexpensive and flexible configuration of the electric drive structure for a work machine.

Mit Blick auf die vorstehenden Ausführungsformen kann also eine Elektroantriebsstruktur realisiert werden, welche zum Beispiel „nur“ eine Batterie aufweist, um die elektrischen Antriebe mit Energie zu versorgen. Darüber hinaus ist es denkbar, dass eine Brennstoffzelle und/oder ein Dieselgenerator allein vorgesehen sind, welche über einen Generator elektrische Energie erzeugen, um so die elektrischen Antriebe mit Energie zu versorgen. Zudem sind Ausgestaltungen möglich, bei denen sowohl eine oder mehrere Brennstoffzelle(n) und/oder ein Dieselgenerator sowie eine Batterie vorgesehen sind, um Energie zu erzeugen und in der Arbeitsmaschine zu speichern.With a view to the above embodiments, an electric drive structure can thus be implemented which, for example, “only” has one battery in order to supply the electric drives with energy. In addition, it is conceivable that a fuel cell and / or a diesel generator alone are provided, which generate electrical energy via a generator in order to supply the electrical drives with energy. In addition, configurations are possible in which one or more fuel cells and / or a diesel generator and a battery are provided in order to generate energy and store it in the work machine.

Ferner kann die Elektroantriebsstruktur eine Steuereinheit aufweisen, welche ausgestaltet ist, eine Last am ersten und zweiten elektrischen Antrieb zu erfassen, um über die Kupplung das Antriebsdrehmoment von einem Wenigerbelasteten des ersten und zweiten elektrischen Antriebs auf den Höchstbelasteten des ersten und zweiten elektrischen Antriebs zumindest teilweise zu zuschalten.Furthermore, the electric drive structure can have a control unit which is configured to detect a load on the first and second electric drive in order to at least partially transfer the drive torque via the clutch from a less loaded of the first and second electric drives to the most heavily loaded of the first and second electric drives switch on.

Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann eine Unterstützungsleistung, das heißt ein Drehmoment eines weniger belasteten elektrischen Antriebs, von einer Achse auf einen höher belasteten elektrischen Antrieb an einer weiteren Achse der Arbeitsmaschine übertragen werden. Somit ist es möglich, die elektrischen Antriebe kompakter, kleiner und damit kostengünstiger auszugestalten. Darüber hinaus kann eine effiziente Vortriebsübertragung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse der Arbeitsmaschine sichergestellt werden. Auch das Risiko des Eingrabens in Böden bei widrigen Bodenverhältnissen kann verhindert werden und zudem die Feldfrucht durch die Arbeitsmaschine weniger belastet werden.According to such an embodiment, an assisting power, that is to say a torque of a less loaded electric drive, can be transmitted from one axle to a more heavily loaded electric drive on a further axle of the work machine. It is thus possible to make the electric drives more compact, smaller and thus more cost-effective. In addition, an efficient transmission of propulsion between the front axle and the rear axle of the work machine can be ensured. The risk of digging into the ground in adverse soil conditions can also be prevented and the crop can also be less stressed by the working machine.

Zudem kann die Steuereinheit so ausgestaltet sein, dass sie eine Last am dritten elektrischen Antrieb und/oder vierten elektrischen Antrieb erfasst, um über die Kupplung und die mechanische Kopplung das Antriebsdrehmoment von mindestens einem Wenigerbelasteten des ersten elektrischen Antriebs, des zweiten elektrischen Antriebs, des dritten elektrischen Antriebs und/oder des vierten elektrischen Antriebs auf den Höchstbelasteten oder die Höherbelasteten des ersten und zweiten elektrischen Antriebs sowie des dritten und/oder vierten elektrischen Antriebs zumindest teilweise zu zuschalten.In addition, the control unit can be designed in such a way that it detects a load on the third electric drive and / or fourth electric drive in order to use the clutch and the mechanical coupling to control the drive torque of at least one less loaded of the first electric drive, the second electric drive, the third to connect the electric drive and / or the fourth electric drive at least partially to the heavily loaded or the heavily loaded of the first and second electric drive and the third and / or fourth electric drive.

Gemäß einer solchen Ausgestaltung kann eine besonders flexible, und situationsadäquate anpassbare Elektroantriebsstruktur erzeugt werden. Dies ermöglicht, dass nicht oder wenig belastete elektrische Antriebe bei drehmomentintensiveren Tätigkeiten, zum Beispiel bei den für den Fahrbetrieb zuständigen elektrischen Antrieben (erster elektrischer Antrieb und zweiter elektrischer Antrieb) unterstützen. Andersherum ist es zudem möglich, dass bei drehmomentintensiven Tätigkeiten an der Zapfwelle, die ein Drehmoment, zum Beispiel auf weitere Gerätschaften wie Zuckerrübenvollernter, Förderbänder oder dergleichen übertragen, die für den eigentlichen Fahrbetrieb vorgesehenen elektrischen Antriebe (das heißt der erste und zweite elektrische Antrieb) ebenfalls unterstützen.According to such an embodiment, a particularly flexible and situation-appropriate adaptable electric drive structure can be generated. This enables electrical drives that are not or only slightly loaded to support more torque-intensive activities, for example with the electrical drives responsible for driving (first electric drive and second electric drive). On the other hand, it is also possible, in the case of torque-intensive activities on the PTO shaft that transmit a torque, for example to other equipment such as sugar beet harvesters, conveyor belts or the like, that the electric drives provided for the actual driving operation (i.e. the first and second electric drives) also support.

Entsprechend können die jeweiligen elektrischen Antriebe kompakter und kostengünstiger ausgestaltet werden, da sie als einzelner elektrischer Antrieb weniger Drehmoment selbstständig erzeugen müssen. Das heißt, es können zum Beispiel für die Vortriebsleistung vorgesehene elektrische Antriebe auf hochbelastete elektrische Antriebe für Nebenantriebe, das heißt, die an Zapfwellen vorgesehenen dritten und/oder vierten elektrischen Antriebe, aufgeschaltet werden.Correspondingly, the respective electric drives can be made more compact and more cost-effective, since they have to generate less torque independently as a single electric drive. This means that, for example, electrical drives provided for the propulsive power can be connected to highly loaded electrical drives for auxiliary drives, that is, the third and / or fourth electrical drives provided on power take-off shafts.

Bevorzugt ist dabei, dass die Steuereinheit so ausgestaltet ist, dass sie die Erfassung automatisch und die Zuschaltung manuell oder automatisch durchführen kann.It is preferred here that the control unit is designed in such a way that it can perform the detection automatically and the connection manually or automatically.

Gemäß einer solchen Ausgestaltung ist es möglich, dass weniger belastete elektrische Antriebe über die Kupplung höher belastete elektrische Antriebe unterstützen und aufgrund der automatischen Zuschaltung und Erfassung, dies ohne weiteres Zutun eines Bedieners der Arbeitsmaschine erfolgen kann.According to such an embodiment, it is possible that less loaded electrical drives support higher loaded electrical drives via the clutch and, due to the automatic connection and detection, this can be done without further action by an operator of the machine.

Alternativ dazu kann bei einer manuellen Zuschaltung ein Bediener bereits eine drehmomentintensive Belastung für die Elektroantriebsstruktur antizipieren und die Lastverteilung entsprechend anpassen und steuern, sodass während der drehmomentintensiven Tätigkeit keine weiteren Anpassungen mehr notwendig sind.Alternatively, with manual activation, an operator can anticipate a torque-intensive load on the electric drive structure and adjust and control the load distribution accordingly, so that no further adjustments are necessary during the torque-intensive activity.

Es können mehrere, bevorzugt alle, der ersten bis vierten elektrischen Antriebe ausgestaltet sein, eine Rekuperation von Bremsenergie durchführen zu können, um so die Bremsenergie rückzugewinnen.Several, preferably all, of the first to fourth electrical drives can be configured to be able to recuperate braking energy in order to recover the braking energy.

Dadurch kann zum Beispiel während des Betriebs die Batterie aufgeladen und dadurch die Reichweite der Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine erweitert werden.In this way, for example, the battery can be charged during operation, thereby extending the range of the electric drive structure for a work machine.

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend wird anhand schematischer Zeichnungen, eine Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine gemäß einer beispielhaften Ausführungsform dargestellt. Solche Elektroantriebsstrukturen werden beispielsweise zur Erzeugung von Vortrieb und zum Antrieb von Nebenantrieben, zum Beispiel an Zapfwellen, verwendet. Es zeigen:

  • 1: Eine schematische Darstellung einer Elektroantriebsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform.
  • 2: Eine schematische Darstellung der Elektroantriebsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform.
  • 3: Eine schematische Querschnittsdarstellung der Elektroantriebsstruktur gemäß einer dritten Ausführungsform.
  • 4: Eine schematische Darstellung der Elektroantriebsstruktur gemäß einer vierten Ausführungsform.
An electric drive structure for a work machine according to an exemplary embodiment is shown below with reference to schematic drawings. Such electric drive structures are used, for example, to generate propulsion and to drive auxiliary drives, for example on power take-offs. Show it:
  • 1 : A schematic representation of an electric drive structure according to a first embodiment.
  • 2 : A schematic representation of the electric drive structure according to a second embodiment.
  • 3 : A schematic cross-sectional representation of the electric drive structure according to a third embodiment.
  • 4th : A schematic representation of the electric drive structure according to a fourth embodiment.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMENDESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS

Die in 1 gezeigte erste Ausführungsform einer Elektroantriebsstruktur bezieht sich auf eine Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine. Bevorzugt handelt sich hierbei um einen Traktor, es ist jedoch auch möglich, dass es sich hierbei um weitere Land-, Forst-, Kommunal- oder Baumaschinen, wie zum Beispiel Zuckerrübenvollernter, Mähdrescher, Radlader oder Forstfahrzeuge handelt. Diese Aufzählung ist jedoch nicht limitierend.In the 1 The shown first embodiment of an electric drive structure relates to an electric drive structure for a work machine. This is preferably a tractor, but it is also possible that it is further agricultural, forestry, municipal or construction machinery, such as, for example, sugar beet harvesters, combine harvesters, wheel loaders or forestry vehicles. However, this list is not limiting.

Die erste Ausführungsform weist eine Vorderachse 2 mit zwei Vorderrädern 4 und eine Hinterachse 3 mit zwei Hinterrädern 5 auf. Überdies ist es ebenso denkbar, dass weitere Achsen vorgesehen sind, sodass sich zum Beispiel Arbeitsmaschinen mit drei, vier oder mehr Antriebsachsen ergeben.The first embodiment has a front axle 2 with two front wheels 4th and a rear axle 3 with two rear wheels 5 on. Furthermore, it is also conceivable that further axes are provided so that, for example, work machines with three, four or more drive axes result.

Die Elektroantriebsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform von 1 umfasst zudem einen ersten elektrischen Antrieb 6 zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments. Dieser erste elektrische Antrieb 6 treibt die Vorderräder 4 an. Darüber hinaus umfasst Elektroantriebsstruktur von 1 einen zweiten elektrischen Antrieb 7, welcher ebenfalls ausgestaltet ist, ein Antriebsdrehmoment zu erzeugen. Dieses Antriebsdrehmoment des zweiten elektrischen Antriebs 7 treibt die Hinterräder 5 an. Je nach Bedarf können der erste und zweite elektrische Antrieb 6, 7 identische oder unterschiedlich leistungsfähige elektrische Motoren sein.The electric drive structure according to the first embodiment of FIG 1 also includes a first electric drive 6th to generate a drive torque. That first electric drive 6th drives the front wheels 4th at. It also includes electric drive structure of 1 a second electric drive 7th , which is also designed to generate a drive torque. This drive torque of the second electric drive 7th drives the rear wheels 5 at. Depending on requirements, the first and second electric drive 6th , 7th be identical or different powerful electric motors.

Entsprechend stellt die Elektroantriebsstruktur von 1 eine Antriebsstruktur bereit, welche einen elektrischen Antrieb an den jeweiligen Achsen 2, 3 der Arbeitsmaschine aufweist. Entsprechend müssen die Achsen 2, 3 nicht mit einem Antriebsstrang verbunden werden, um die Vorderräder 4 und Hinterräder 5 der Arbeitsmaschine antreiben zu können. Mit anderen Worten, die ersten und zweiten elektrischen Antriebe 6, 7 sind direkt an der Achse oder zumindest nahe an der Vorder- bzw. Hinterachse 2, 3 angeordnet.The electric drive structure of 1 a drive structure ready, which has an electric drive on the respective axles 2 , 3 of the working machine. The axes must accordingly 2 , 3 not be connected to a drivetrain to the front wheels 4th and rear wheels 5 to be able to drive the work machine. In other words, the first and second electric drives 6th , 7th are directly on the axle or at least close to the front or rear axle 2 , 3 arranged.

In der vorliegenden Erfindung kann dabei der elektrische Antrieb als eine Elektromotorengetriebeeinheit mit zugehöriger Leistungselektronik verstanden werden.In the present invention, the electric drive can be understood as an electric motor gear unit with associated power electronics.

Mit anderen Worten, ein hierin beschriebener elektrischer Antrieb ist in der Lage, ein bestimmtes Drehmoment selbstständig zu erzeugen, welches wiederum zum Antreiben, zum Beispiel von Rädern der Arbeitsmaschine verwendet wird. Wie nachfolgend geschildert können die hierin beschriebenen elektrischen Antriebe jedoch auch zum Antreiben einer Zapfwelle geeignet sein.In other words, an electric drive described herein is able to independently generate a certain torque, which in turn is used to drive, for example, the wheels of the work machine. As described below, however, the electric drives described herein can also be suitable for driving a power take-off shaft.

Die elektrischen Antriebe 6, 7 gemäß der ersten Ausführungsform werden von einer elektrischen Energiequelle 1 mit elektrischer Leistung versorgt. Diese elektrische Leistung, welche von elektrischer Energiequelle 1 bereitgestellt wird, wird wiederum zum Erzeugen von, zum Beispiel Antriebsdrehmoment, im ersten bzw. zweiten elektrischen Antrieb 6, 7 verwendet.The electric drives 6th , 7th according to the first embodiment are from an electrical power source 1 supplied with electrical power. This electrical power, which from electrical energy source 1 is provided, is in turn used to generate, for example, drive torque, in the first or second electric drive 6th , 7th used.

Wie oben bereits erwähnt, ist hierbei der erste elektrische Antrieb 6 an der Vorderachse 2 angeordnet, wohingegen der zweite elektrische Antrieb 7 an der Hinterachse 3 angeordnet ist.As mentioned above, this is the first electric drive 6th on the front axle 2 arranged, whereas the second electric drive 7th on the rear axle 3 is arranged.

Hierbei ist es möglich, dass der erste elektrische Antrieb 6 und der zweite elektrische Antrieb 7 direkt an der Vorderachse bzw. Hinterachse angeordnet bzw. angeflanscht sind, um so Übertragungsverluste zu reduzieren.It is possible that the first electric drive 6th and the second electric drive 7th are arranged or flanged directly to the front axle or rear axle in order to reduce transmission losses.

Alternativ dazu ist es jedoch, zum Beispiel, bei einer Ausgestaltung mit gefederten Achsen in einer Arbeitsmaschine, möglich, dass der erste elektrische Antrieb 6 und der zweite elektrische Antrieb 7 mit Gelenkwellen, insbesondere Kardanwellen, mit der Vorderachse bzw. Hinterachse verbunden sind und nicht direkt an der Achse befestigt sind. Dadurch sind der erste elektrische Antrieb 6 und der zweite elektrische Antrieb 7 im Fahrzeugrahmen verbaut. Dementsprechend kann der Schutz der elektrischen Antriebe erhöht werden.As an alternative to this, however, it is possible, for example, in an embodiment with sprung axles in a work machine, that the first electric drive 6th and the second electric drive 7th with cardan shafts, in particular cardan shafts, are connected to the front axle or rear axle and are not attached directly to the axle. This is the first electric drive 6th and the second electric drive 7th installed in the vehicle frame. The protection of the electric drives can be increased accordingly.

Diese elektrische Energiequelle 1 kann beispielsweise in Form eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors mit einem Generator zur Erzeugung von Strom ausgestaltet sein. Das heißt, der Dieselmotor erzeugt durch die Verbrennung von Kraftstoff ebenfalls ein Drehmoment, welches einen Stromgenerator antreibt, welcher dann als elektrische Energiequelle 1 die elektrischen Antriebe, welche nahe am Wirkungsort, hier, zum Beispiel der Vorderachse 2 und der Hinterachse 3, vorgesehen sind, antreibt.This source of electrical energy 1 can for example be designed in the form of an internal combustion engine, in particular a diesel engine with a generator for generating electricity. This means that the diesel engine also generates a torque through the combustion of fuel, which drives an electricity generator, which then serves as an electrical energy source 1 the electric drives, which are close to the place of action, here, for example the front axle 2 and the rear axle 3 , are provided, drives.

Alternativ dazu kann eine Brennstoffzelle als elektrische Energiequelle 1 und damit zur Erzeugung elektrischer Energie dienen. Hierbei erfolgt die Übertragung von der elektrischen Energiequelle 1 zu den elektrischen Antrieben über eine Elektroleitung 16 zu den jeweiligen elektrischen Antrieben 6, 7. Alternativ oder in Ergänzung zu dem oben beschriebenen Verbrennungsmotor bzw. der Brennstoffzelle kann eine Batterie (nicht dargestellt) als elektrische Energiequelle 1 dienen und somit zur Speicherung elektrischer Energie ausgestaltet sein, um die elektrischen Antriebe mit elektrischer Energie zu versorgen. Entsprechend kann nicht nur eine Hybridausgestaltung, sondern eine rein elektrisch betriebene Elektroantriebsstruktur realisiert werden.Alternatively, a fuel cell can be used as the source of electrical energy 1 and thus serve to generate electrical energy. Here the transmission takes place from the electrical energy source 1 to the electric drives via an electric cable 16 to the respective electric drives 6th , 7th . As an alternative or in addition to the internal combustion engine or the fuel cell described above, a battery (not shown) can be used as the electrical energy source 1 serve and thus be designed to store electrical energy in order to supply the electrical drives with electrical energy. Accordingly, not only a hybrid configuration, but a purely electrically operated electric drive structure can be implemented.

Wie in 1 gezeigt, ist zudem in der Elektroantriebsstruktur gemäß der ersten Ausführungsform eine Kupplung zwischen dem ersten elektrischen Antrieb 6 und dem zweiten elektrischen Antrieb 7 vorgesehen. Diese Kupplung ermöglicht, dass das Antriebsdrehmoment des ersten und zweiten elektrischen Antriebs 6, 7 variabel zwischen der Vorderachse 2 und der Hinterachse 3 übertragen werden kann.As in 1 Also shown in the electric drive structure according to the first embodiment is a clutch between the first electric drive 6th and the second electric drive 7th intended. This clutch enables the drive torque of the first and second electric drive 6th , 7th variable between the front axle 2 and the rear axle 3 can be transferred.

Mit anderen Worten, die Antriebsmomente, die durch den ersten elektrischen Antrieb 6 und den zweiten elektrischen Antrieb 7 erzeugt werden, können auf die jeweiligen Achsen über den ersten und zweiten elektrischen Antrieb 6, 7 aufgeschalten werden.In other words, the drive torques generated by the first electric drive 6th and the second electric drive 7th can be generated on the respective axes via the first and second electric drive 6th , 7th be activated.

Das bedeutet, die Kupplung ermöglicht eine solche variable Ausgestaltung, dass Antriebsdrehmomente der jeweiligen ersten und zweiten elektrischen Antriebe 6, 7 zu den jeweiligen notwendigen Wirkungsorten, hier zum Beispiel an der Vorderachse 2 oder der Hinterachse 3 übertragen werden können. Das heißt, die Kupplung ermöglicht eine variable Verbindung des ersten elektrischen Antriebs 6 und des zweiten elektrischen Antriebs 7, sodass ein Drehmoment bzw. Leistung zur Unterstützung übertragen werden kann.This means that the coupling enables such a variable configuration that drive torques of the respective first and second electric drives 6th , 7th to the respective necessary places of action, here for example on the front axle 2 or the rear axle 3 can be transferred. That is, the coupling enables a variable connection of the first electric drive 6th and the second electric drive 7th so that a torque or power can be transmitted for support.

Dies ist besonders vorteilhaft, da einerseits achsunabhängig elektrische Antriebe vorgesehen sind und damit die elektrischen Antriebe 6, 7 möglichst nahe am Zielwirkungsort, hier am Fahrantrieb, vorgesehen sind und somit Übertragungsverluste verhindert werden können. Andererseits können die elektrischen Antriebe 6, 7 kompakt und kostengünstig ausgestaltet werden und gleichzeitig ausreichend leistungsfähig sein bzw. ausreichend Leistung zur Verfügung stellen, um auch bei schweren Zug- und Schubarbeiten, wie zum Beispiel Pflügen, Holzrücken oder Frontladearbeiten sowie bei widrigen Bodenverhältnissen und einer ungünstigen Gewichtsverteilung ausreichend Drehmoment zur Verfügung zu stellen.This is particularly advantageous because, on the one hand, electrical drives are provided that are independent of the axis, and thus the electrical drives 6th , 7th are provided as close as possible to the target place of action, here on the traction drive, and thus transmission losses can be prevented. On the other hand, the electric drives 6th , 7th be designed to be compact and inexpensive and at the same time be sufficiently powerful or provide sufficient power to provide sufficient torque even for heavy pulling and pushing work, such as plowing, backing wood or front loading work, as well as in adverse soil conditions and an unfavorable weight distribution.

Das bedeutet, die Kupplung ermöglicht eine variable Drehmoment- bzw. Leistungsübertragung der elektrischen Antriebe innerhalb der vorliegenden Elektroantriebsstruktur.This means that the coupling enables a variable torque or power transmission of the electric drives within the present electric drive structure.

Die tatsächliche Ausgestaltung der Vorderachse 2 und Hinterachse 3 ist hierbei nicht relevant. Es können hierbei Einzelradaufhängungen oder Starrachsen etc. vorgesehen sein.The actual design of the front axle 2 and rear axle 3 is not relevant here. Independent wheel suspensions or rigid axles etc. can be provided here.

Überdies, kann in der Elektroantriebsstruktur gemäß einer ersten Ausführungsform optional ferner ein Getriebe 9 vorgesehen sein.Moreover, in the electric drive structure according to a first embodiment, a transmission can optionally also be used 9 be provided.

Dieses Getriebe 9 kann an der Kupplung zwischen dem ersten elektrischen Antrieb 6 und dem zweiten elektrischen Antrieb 7 vorgesehen sein. Somit kann das Antriebsdrehmoment des ersten und zweiten elektrischen Antriebs 6, 7 zwischen der Vorderachse 2 und der Hinterachse 3 nicht nur übertragen, sondern auch übersetzt werden.This gear 9 can be attached to the coupling between the first electric drive 6th and the second electric drive 7th be provided. Thus, the drive torque of the first and second electric drive 6th , 7th between the front axle 2 and the rear axle 3 not only transmitted, but also translated.

Dies ist zum Beispiel vorteilhaft, wenn nur ein Teil der Antriebsleistung, das heißt des Antriebsdrehmoments des ersten elektrischen Antriebs 6 an der Vorderachse 2 zum Antreiben der Vorderräder 4 verwendet wird und ein restlicher Teil des Antriebsdrehmoments über die Kupplung an die Hinterräder 5 übertragen wird und dabei unterschiedliche Reifendurchmesser der Vorderräder 4 und Hinterräder 5 vorliegen. Dadurch können weitere Übersetzungen unnötig werden und damit eine einfachere Struktur erzielt werden.This is advantageous, for example, if only part of the drive power, that is to say the drive torque of the first electric drive 6th on the front axle 2 to drive the front wheels 4th is used and the remaining part of the drive torque via the clutch to the rear wheels 5 is transmitted and thereby different tire diameters of the front wheels 4th and rear wheels 5 are present. This can make further translations unnecessary and thus a simpler structure can be achieved.

Somit kann das Antriebsdrehmoment des ersten elektrischen Antriebs 6 oder des zweiten elektrischen Antriebs 7 nicht nur übertragen, sondern auch übersetzt werden.Thus, the drive torque of the first electric drive 6th or the second electric drive 7th not only transmitted, but also translated.

2 veranschaulicht eine Elektroantriebsstruktur gemäß einer zweiten Ausführungsform. 2 Fig. 10 illustrates an electric drive structure according to a second embodiment.

In allen hierin beschriebenen Ausführungsformen bezeichnen die mit gleichen Bezugszahlen versehenen Elemente gleiche oder ähnliche Elemente.In all of the embodiments described herein, elements provided with the same reference numbers designate the same or similar elements.

In Ergänzung zu der in 1 dargestellten ersten Ausführungsform, weist die zweite Ausführungsform gemäß 2 zudem einen dritten elektrischen Antrieb 10 zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments auf. Dieser dritte elektrische Antrieb 10, ist als Nebenantrieb zu verstehen und ist ausgestaltet, eine erste Zapfwelle 11 der Arbeitsmaschine anzutreiben. Darüber hinaus umfasst die Elektroantriebsstruktur gemäß der zweiten Ausführungsform von 2 ferner einen vierten elektrischen Antrieb 12 zum Erzeugen eines weiteren Antriebsdrehmoments. Dieser vierte elektrische Antrieb 12 ist ausgestaltet, eine zweite Zapfwelle 13 anzutreiben.In addition to the in 1 illustrated first embodiment, the second embodiment according to 2 also a third electric drive 10 to generate a drive torque. This third electric drive 10 , is to be understood as a power take-off and is designed to have a first PTO shaft 11 to drive the working machine. In addition, the electric drive structure according to the second embodiment of FIG 2 also a fourth electric drive 12th to generate a further drive torque. This fourth electric drive 12th is designed a second PTO 13th to drive.

Beispielhaft können die erste und zweite Zapfwelle 11, 13 nahe der Vorderachse 2 und der Hinterachse 3 der Arbeitsmaschinen vorgesehen sein und damit ein Drehmoment an der Front bzw. am Heck der Arbeitsmaschine an weitere Gerätschaften und anschließbare Vorrichtungen abgeben.The first and second power take-off shafts 11 , 13th near the front axle 2 and the rear axle 3 of the working machines can be provided and thus deliver a torque to further equipment and connectable devices at the front or rear of the working machine.

Ein Beispiel hierfür wäre zum Beispiel der Anschluss eines Kartoffelvollernters. Hierbei kann das Drehmoment des dritten oder vierten elektrischen Antriebs 10, 12 nach außen an den angeschlossenen Kartoffelvollernter über eine der Zapfwellen 11, 13 übertragen werden, um somit zum Beispiel Förderbänder an dieser Gerätschaft anzutreiben. Die Position der Zapfwellen 11, 13 an der Arbeitsmaschine ist jedoch nicht darauf beschränkt.An example of this would be the connection of a potato harvester. The torque of the third or fourth electric drive can be used here 10 , 12th to the outside of the connected potato harvester via one of the PTO shafts 11 , 13th be transmitted in order to drive conveyor belts on this equipment, for example. the Position of the PTO shafts 11 , 13th on the work machine is not limited to this.

Die mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschriebene elektrische Energiequelle 1 ist zudem ausgestaltet über weitere Elektroleitungen 16, den dritten elektrischen Antrieb 10 und den vierten elektrischen Antrieb 12 ebenfalls mit elektrischer Energie zu versorgen. Das bedeutet, die elektrische Energiequelle 1 dient als globale Stromversorgung für die ersten bis vierten elektrischen Antriebe 6, 7, 10, 12 der zweiten Ausführungsform, welche wiederum Antriebsdrehmomente für die Nebenantriebe, das heißt die erste und zweite Zapfwelle 11, 13 und/oder für den Fahrbetrieb, das heißt den Antrieb der Vorderachse 3 und der Hinterachse 4 und der damit verbundenen Vorderräder 4 und Hinterräder 5 erzeugt.The electric power source described with reference to the first embodiment 1 is also designed to have additional electrical lines 16 , the third electric drive 10 and the fourth electric drive 12th also to be supplied with electrical energy. That means the source of electrical energy 1 serves as a global power supply for the first to fourth electric drives 6th , 7th , 10 , 12th the second embodiment, which in turn provides drive torques for the power take-offs, i.e. the first and second PTO shafts 11 , 13th and / or for driving, i.e. driving the front axle 3 and the rear axle 4th and the associated front wheels 4th and rear wheels 5 generated.

3 veranschaulicht eine weitere, dritte Ausführungsform. In Ergänzung zu den Anordnungen gemäß der ersten und zweiten Ausführungsform ist in der in 3 dargestellten dritten Ausführungsform der dritte und vierte elektrische Antrieb 10, 12 mit der variablen Kupplung 8 direkt mittels einer zuschaltbaren Zahnradanordnung 14 mechanisch gekoppelt. 3 Figure 3 illustrates a further, third embodiment. In addition to the arrangements according to the first and second embodiment, in FIG 3 illustrated third embodiment of the third and fourth electric drive 10 , 12th with the variable clutch 8th directly by means of a switchable gear arrangement 14th mechanically coupled.

Somit können die Antriebsdrehmomente der elektrischen Antriebe 6, 7, 10, 12 zwischen dem ersten elektrischen Antrieb 6, dem zweiten elektrischen Antrieb 7, dem dritten elektrischen Antrieb 10 und/oder dem vierten elektrischen Antrieb 12 variabel übertragen werden.This allows the drive torques of the electric drives 6th , 7th , 10 , 12th between the first electric drive 6th , the second electric drive 7th , the third electric drive 10 and / or the fourth electric drive 12th can be transmitted variably.

Das heißt, im Falle der Zuschaltung des dritten und/oder vierten elektrischen Antriebs 10, 12, zum Beispiel zum Fahrbetrieb, ist es möglich, die Antriebsdrehmomente der elektrischen Antriebe untereinander variabel zuzuschalten. Hierbei erfolgt die Verbindung der dritten und vierten elektrischen Antriebe 10, 12 mit der Kupplung 8 über die Zahnradanordnung 14 in einem zugeschalteten Zustand. Die Kupplung 8 kann dabei unter anderem den ersten und/oder zweiten elektrischen Antrieb 6, 7 variabel zur Zahnradanordnung 14 zuschalten. Ferner kann die Kupplung 8 unter anderem ohne Einbindung der Zahnradanordnung 14 den ersten und zweiten elektrischen Antrieb 6, 7 variabel zum Antriebsdrehmomentaustausch verbinden.That is, if the third and / or fourth electric drive is switched on 10 , 12th , for example for driving, it is possible to switch on the drive torques of the electric drives variably among each other. This is where the third and fourth electric drives are connected 10 , 12th with the clutch 8th about the gear arrangement 14th in an activated state. The coupling 8th can include the first and / or second electric drive 6th , 7th variable to gear arrangement 14th switch on. Furthermore, the clutch 8th among other things, without the involvement of the gear arrangement 14th the first and second electric drive 6th , 7th connect variably for the drive torque exchange.

Ist die Zahnradanordnung 14 nicht zugeschaltet, erfolgt keine Antriebsdrehmomentübertragung der dritten und vierten elektrischen Antriebe 10, 12 auf die Kupplung 8 und damit an den ersten bzw. zweiten elektrischen Antrieb 6, 7 der Elektroantriebsstruktur gemäß der dritten Ausführungsform.Is the gear arrangement 14th not switched on, there is no drive torque transmission from the third and fourth electric drives 10 , 12th on the clutch 8th and thus to the first or second electric drive 6th , 7th the electric drive structure according to the third embodiment.

Optional kann eine Starrkupplung 19 vorgesehen sein, welche ermöglicht, dass nur einer des dritten und vierten elektrischen Antriebs 10, 12 das Antriebsdrehmoment auf die Zahnradanordnung 14 überträgt.A rigid coupling is available as an option 19th be provided, which allows only one of the third and fourth electric drive 10 , 12th the drive torque on the gear assembly 14th transmits.

Somit können Betriebsmodi erzeugt werden, in denen beispielsweise der vierte elektrische Antrieb 12 die zweite Zapfwelle 13 unabhängig von den weiteren elektrischen Antrieben antreibt und beispielsweise der dritte elektrische Antrieb 10 sein Antriebsdrehmoment für den Fahrbetrieb durch den ersten und zweiten elektrischen Antrieb 6, 7 zur Verfügung stellt. Somit kann die zweite Zapfwelle 13 durch den vierten elektrischen Antrieb 12 angetrieben werden und der in diesem Beispiel nicht benötigte dritte elektrische Antrieb 10, den Fahrbetrieb des ersten elektrischen Antriebs 6 und des zweiten elektrischen Antriebs 7 über die geschlossene Starrkupplung 19 an der ersten Zapfwelle 11, die Zahnradanordnung 14 und die Kupplung 8 unterstützen. Die Starrkupplung 19 an der zweiten Zapfwelle 13, welche den vierten elektrischen Antrieb 12 mit der Zahnradanordnung 14 verbindet, ist in diesem Fall geöffnet, sodass keine Kopplung des vierten elektrischen Antriebs 12 mit der Zahnradanordnung 14 erfolgt.Operating modes can thus be generated in which, for example, the fourth electric drive 12th the second PTO 13th drives independently of the other electric drives and, for example, the third electric drive 10 its drive torque for driving by the first and second electric drive 6th , 7th provides. Thus, the second PTO 13th by the fourth electric drive 12th are driven and the third electric drive, which is not required in this example 10 , the driving operation of the first electric drive 6th and the second electric drive 7th via the closed rigid coupling 19th on the first PTO 11 who have favourited gear assembly 14th and the clutch 8th support. The rigid coupling 19th on the second PTO 13th , which is the fourth electric drive 12th with the gear arrangement 14th connects, is open in this case, so that no coupling of the fourth electric drive 12th with the gear arrangement 14th he follows.

Überdies ist es ebenfalls möglich, dass beide Antriebsdrehmomente des dritten elektrischen Antriebs 10 und des vierten elektrischen Antriebs 12 über die geschlossenen Starrkupplungen 19 mit der Zahnradanordnung 14 verbunden sind und damit zumindest teilweise oder vollständig das von ihnen erzeugbare Antriebsdrehmoment über die Kupplung und die Zahnradanordnung 14 an die für den Fahrantrieb vorgesehenen ersten und zweiten elektrischen Antriebe 6, 7 übertragen.In addition, it is also possible that both drive torques of the third electric drive 10 and the fourth electric drive 12th via the closed rigid couplings 19th with the gear arrangement 14th are connected and thus at least partially or completely the drive torque that can be generated by them via the clutch and the gear arrangement 14th to the first and second electric drives provided for the travel drive 6th , 7th transfer.

Umgekehrt ist es ebenfalls möglich, dass die ersten und zweiten elektrischen Antriebe 6, 7 ihr Antriebsdrehmoment über die Kupplung 8, die Zahnradanordnung 14 sowie mindestens eine geschlossene Starrkupplung 19 an den dritten und/oder vierten elektrischen Antrieb 10, 12 unterstützend übertragen. Somit kann eine erhöhte Leistung an dem dritten und/oder vierten elektrischen Antrieb 10, 12 zur Verfügung gestellt werden.Conversely, it is also possible that the first and second electric drives 6th , 7th your drive torque via the clutch 8th who have favourited gear assembly 14th and at least one closed rigid coupling 19th to the third and / or fourth electric drive 10 , 12th transferring support. This means that increased power can be achieved on the third and / or fourth electric drive 10 , 12th to provide.

4 veranschaulicht eine weitere, vierte Ausführungsform. Im Gegensatz zu den ersten bis dritten oben beschriebenen Ausführungsformen, weist in der vierten Ausführungsform der erste elektrische Antrieb 6 zwei Elektromotoren 15 auf. Überdies weist auch der zweite elektrische Antrieb 7 zwei Elektromotoren 15 auf. 4th Fig. 11 illustrates a further, fourth embodiment. In contrast to the first to third embodiments described above, in the fourth embodiment the first electric drive 6th two electric motors 15th on. In addition, the second electric drive 7th two electric motors 15th on.

Hierbei ist jeder der Elektromotoren 15 der Vorderachse 2 ausgestaltet, einen Vorderrad 4 einzeln anzutreiben und jeder der Elektromotoren der Hinterachse 3 ist ausgestaltet ein Hinterrad 5 einzeln anzutreiben.Here is each of the electric motors 15th the front axle 2 designed a front wheel 4th individually to drive and each of the electric motors of the rear axle 3 is designed a rear wheel 5 to drive individually.

Mit anderen Worten, durch die Elektromotoren 15 kann ein Einzelradantrieb erzeugt werden.In other words, by the electric motors 15th a single wheel drive can be generated.

Hierbei können die Elektromotoren 15, welche auch als Radnabenmotoren verstanden werden können, zudem über ein Planetengetriebe zur Drehmoment-Drehzahl-Anpassung verfügen.Here the electric motors 15th , which can also be understood as wheel hub motors, also have a planetary gear for torque-speed adjustment.

Wie in 4 dargestellt, ist dabei jedes der Räder einzeln angetrieben. Hierbei ist jedes der Räder über eine Radnabenantriebskupplung 17 und ein an jeder Achse, das heißt der Vorderachse 2 und der Hinterachse 3, vorgesehenes Winkelgetriebe 18 mit der Kupplung verbunden. Hierbei ist im Regelfall ferner ein Ausgleichsgetriebe notwendig. Gemäß einer solchen Ausgestaltung können die beiden Elektromotoren 15 an der Vorderachse 2 und die beiden Elektromotoren 15 an der Hinterachse 3 individuell ihr Antriebsdrehmoment an mindestens eines der Räder übertragen und somit nicht nur individuell ein Einzelrad antreiben, sondern auch bei weniger Bedarf ein bzw. mindestens ein weiteres Rad beim Antrieb unterstützen.As in 4th shown, each of the wheels is driven individually. Here, each of the wheels is via a wheel hub drive coupling 17th and one on each axle, i.e. the front axle 2 and the rear axle 3 , provided angular gear 18th connected to the clutch. As a rule, a differential gear is also necessary here. According to such an embodiment, the two electric motors 15th on the front axle 2 and the two electric motors 15th on the rear axle 3 individually transmit their drive torque to at least one of the wheels and thus not only individually drive a single wheel, but also support one or at least one additional wheel in driving when there is less need.

Überdies ist es aufgrund der Anordnung der Kupplung, der Zahnradanordnung 14 und der Starrkupplungen 19 möglich, dass die Einzelradantriebe durch die Elektromotoren 15 zur Unterstützung der dritten und vierten elektrischen Antriebe 10, 12 und damit zum Antrieb der ersten und zweiten Zapfwelle 11, 13 beitragen und umgekehrt.Moreover, it is due to the arrangement of the clutch, the gear arrangement 14th and the rigid couplings 19th possible that the single wheel drives by the electric motors 15th to support the third and fourth electric drives 10 , 12th and thus to drive the first and second PTO shafts 11 , 13th contribute and vice versa.

Eine jede der oben beschriebenen ersten bis vierten Ausführungsformen kann ferner eine Steuereinheit aufweisen.Each of the first to fourth embodiments described above may further include a control unit.

Eine solche Steuereinheit ist ausgestaltet, eine Last an mindestens dem ersten und zweiten elektrischen Antrieb 6, 7 zu erfassen und über die Kupplung des Antriebsdrehmoments vom Wenigerbelasteten des ersten und zweiten elektrischen Antriebs 6, 7 auf den Höchstbelasteten des ersten und zweiten elektrischen Antriebs 6, 7 zumindest teilweise zuzuschalten.Such a control unit is designed to place a load on at least the first and second electric drive 6th , 7th to detect and via the coupling of the drive torque from the less loaded of the first and second electric drive 6th , 7th on the highest loads of the first and second electric drive 6th , 7th to be switched on at least partially.

Überdies ist es jedoch auch möglich, dass die Steuereinheit ausgestaltet ist, dass sie ferner eine Last am dritten elektrischen Antrieb 10 und/oder vierten elektrischen Antrieb 12 erfasst, um über die Kupplung und die mechanische Kopplung über die Zahnradanordnung 14 das Antriebsdrehmoment von mindestens einem Wenigerbelasteten des ersten elektrischen Antriebs 6, des zweiten elektrischen Antriebs 7, des dritten elektrischen Antriebs 10 und des vierten elektrischen Antriebs 12 auf den Höchstbelasteten des ersten und zweiten elektrischen Antrieb 6, 7 sowie des dritten und vierten elektrischen Antriebs 10, 12 zumindest teilweise zuschaltet (vgl. 2 bis 4).In addition, however, it is also possible for the control unit to be designed so that it also has a load on the third electric drive 10 and / or fourth electric drive 12th detected to via the clutch and the mechanical coupling via the gear arrangement 14th the drive torque of at least one less loaded person of the first electric drive 6th , the second electric drive 7th , the third electric drive 10 and the fourth electric drive 12th on the highest loads of the first and second electric drive 6th , 7th as well as the third and fourth electric drive 10 , 12th at least partially activates (cf. 2 until 4th ).

Hierbei erfolgt die Erfassung beispielhaft über Drehmomentsensoren, welche in den elektrischen Antrieben 6, 7, 10, 12 vorgesehen sind und ausgestaltet sind, ein an den jeweiligen elektrischen Antrieben 6, 7, 10, 12 anliegendes Drehmoment zu erfassen. Andere Sensorarten und Methoden zur Erfassung der wirkenden Last an den jeweiligen elektrischen Antrieben sind jedoch analog möglich. Zum Beispiel kann das Drehmoment indirekt über die notwendige elektrische Leistung ermittelt werden. Auch eine manuelle Steuerung der „Mischung“ über die Steuereinheit durch den Fahrzeugführer ist denkbar.In this case, the acquisition takes place, for example, via torque sensors in the electric drives 6th , 7th , 10 , 12th are provided and configured, one on the respective electric drives 6th , 7th , 10 , 12th to detect the applied torque. However, other types of sensors and methods for detecting the load acting on the respective electric drives are also possible. For example, the torque can be determined indirectly via the necessary electrical power. Manual control of the “mixture” via the control unit by the vehicle driver is also conceivable.

Somit ist es möglich, die wirkenden Drehmomente an den jeweiligen elektrischen Antrieben 6, 7, 10, 12 für den Fahrbetrieb bzw. die Nebenantriebe zu erfassen und Überbelastungen an den elektrischen Antrieben 6, 7, 10, 12 zu vermeiden, da zur Unterstützung das Antriebsdrehmoment weitere, weniger belastete elektrische Antriebe auf den höchstbelasteten elektrischen Antrieb aufgeschalten bzw. zugeschalten werden kann. Entsprechend ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die jeweiligen elektrischen Antriebe 6, 7, 10, 12 für den Fahrbetrieb und den Betrieb von Nebenantrieben kompakter und weniger leistungsfähig auszugestalten und trotzdem dabei eine hohe Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit zu ermöglichen.In this way it is possible to determine the acting torques on the respective electric drives 6th , 7th , 10 , 12th for driving operation or the power take-offs and to record overloads on the electrical drives 6th , 7th , 10 , 12th to be avoided, since to support the drive torque further, less loaded electric drives can be switched on or switched on to the most heavily loaded electric drive. Accordingly, it is possible according to the present invention, the respective electric drives 6th , 7th , 10 , 12th for the driving operation and the operation of power take-offs to be made more compact and less powerful while still enabling a high level of operational safety and reliability.

Besonders bevorzugt erfolgt hierbei die Erfassung, beispielhaft durch Drehmomentsensoren, und die Zuschaltung über die Kupplung, die Radnabenantriebskupplung 18 und/oder die Starrkupplung 19 automatisch.In this case, it is particularly preferable for the detection, for example by torque sensors, and the connection via the clutch, the wheel hub drive clutch, to take place 18th and / or the rigid coupling 19th automatically.

Hierbei können beispielsweise Aktuatoren vorgesehen sein, die für ein entsprechendes Verschalten bzw. Öffnen und Schließen der jeweiligen Kupplungen sorgen und entsprechend die Antriebsdrehmomente durch die Arbeitsmaschine zur jeweiligen Wirkungsstelle leiten. Überdies ist aufgrund dieser Aktuatoren möglich, Kupplungen an den jeweiligen elektrischen Antrieben 6, 7, 10, 12 bei Nichtbedarf zu öffnen und diese nicht bzw. individuell zu betreiben.Here, for example, actuators can be provided, which ensure a corresponding interconnection or opening and closing of the respective clutches and correspondingly guide the drive torques through the machine to the respective point of action. Furthermore, due to these actuators, it is possible to have couplings on the respective electric drives 6th , 7th , 10 , 12th to open when not required and not to operate them or to operate them individually.

Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf solche Aktuatoren und eine Steuereinheit beschränkt. Es ist ebenso möglich, dass zum Beispiel die jeweiligen elektrischen Antriebe und Kupplungen etc. eigene Untersteuereinheiten aufweisen, welche die Leistungen erfassen und dezentral die variable Drehmomentübertragung innerhalb der Arbeitsmaschine steuern.However, the present invention is not limited to such actuators and a control unit. It is also possible, for example, for the respective electrical drives and clutches etc. to have their own sub-control units which record the power and control the variable torque transmission within the machine in a decentralized manner.

Wie eingangs bereits beschrieben, kann dabei beispielsweise die zweite Zapfwelle 13 durch den Betrieb des vierten elektrischen Antriebs 12 unabhängig von den weiteren elektrischen Antrieben betätigt werden. Währenddessen kann beispielsweise der dritte elektrische Antrieb 10, das von ihm erzeugte Antriebsdrehmoment für den Fahrmodus den Vorderrädern 4 und Hinterrädern 5 zur Verfügung stellen.As already described at the beginning, the second power take-off shaft, for example 13th by operating the fourth electric drive 12th can be operated independently of the other electrical drives. Meanwhile, for example, the third electric drive 10 , the drive torque it generates for the driving mode, the front wheels 4th and rear wheels 5 provide.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
elektrische Energiequelleelectrical energy source
22
VorderachseFront axle
33
HinterachseRear axle
44th
VorderradFront wheel
55
HinterradRear wheel
66th
erster elektrischer Antriebfirst electric drive
77th
zweiter elektrischer Antriebsecond electric drive
88th
variable Kupplungvariable clutch
99
Getriebetransmission
1010
dritter elektrischer Antriebthird electric drive
1111
erste Zapfwellefirst PTO
1212th
vierter elektrischer Antriebfourth electric drive
1313th
zweite Zapfwellesecond PTO
1414th
ZahnradanordnungGear arrangement
1515th
ElektromotorElectric motor
1616
ElektroleitungElectric line
1717th
RadnabenantriebskupplungWheel hub drive coupling
1818th
WinkelgetriebeAngular gear
1919th
StarrkupplungRigid coupling

Claims (15)

Elektroantriebsstruktur für eine Arbeitsmaschine, insbesondere für einen Traktor, aufweisend: eine Vorderachse (2) mit zwei Vorderrädern (4); eine Hinterachse (3) mit zwei Hinterrädern (5); einen ersten elektrischen Antrieb (6) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Vorderräder (4); einen zweiten elektrischen Antrieb (7) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben der Hinterräder (5); und eine Kupplung zwischen dem ersten elektrischen Antrieb (6) und dem zweiten elektrischen Antrieb (7), über die das Antriebsdrehmoment des ersten und zweiten elektrischen Antriebs (6, 7) variabel zwischen der Vorderachse (2) und der Hinterachse (3) übertragen werden kann.Electric drive structure for a work machine, in particular for a tractor, comprising: a front axle (2) with two front wheels (4); a rear axle (3) with two rear wheels (5); a first electric drive (6) for generating a drive torque for driving the front wheels (4); a second electric drive (7) for generating a drive torque for driving the rear wheels (5); and a coupling between the first electric drive (6) and the second electric drive (7), via which the drive torque of the first and second electric drive (6, 7) can be variably transmitted between the front axle (2) and the rear axle (3) . Elektroantriebsstruktur gemäß Anspruch 1, wobei der erste elektrische Antrieb (6) an der Vorderachse (2) angeordnet ist, und wobei der zweite elektrische Antrieb (7) an der Hinterachse (3) angeordnet ist.Electric drive structure according to Claim 1 , wherein the first electric drive (6) is arranged on the front axle (2), and wherein the second electric drive (7) is arranged on the rear axle (3). Elektroantriebsstruktur gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste elektrische Antrieb (6) ausgestaltet ist, die Vorderachse (2) und dadurch die Vorderräder (4) anzutreiben, und wobei der zweite elektrische Antrieb (7) ausgestaltet ist, die Hinterachse (3) und dadurch die Hinterräder (5) anzutreiben.Electric drive structure according to Claim 1 or 2 , wherein the first electric drive (6) is designed to drive the front axle (2) and thereby the front wheels (4), and wherein the second electric drive (7) is designed to drive the rear axle (3) and thereby the rear wheels (5) to drive. Elektroantriebsstruktur gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der erste elektrische Antrieb (6) zwei Elektromotoren (15) aufweist, wobei jeder der Elektromotoren (15) der Vorderachse (2) ausgestaltet ist, ein Vorderrad (4) einzeln anzutreiben, und wobei der zweite elektrische Antrieb (7) zwei Elektromotoren (15) aufweist, wobei jeder der Elektromotoren (15) der Hinterachse (3) ausgestaltet ist, ein Hinterrad (5) einzeln anzutreiben.Electric drive structure according to Claim 1 or 2 wherein the first electric drive (6) has two electric motors (15), each of the electric motors (15) of the front axle (2) being designed to drive a front wheel (4) individually, and the second electric drive (7) having two electric motors (15), each of the electric motors (15) of the rear axle (3) being designed to drive a rear wheel (5) individually. Elektroantriebsstruktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen dem ersten elektrischen Antrieb (6) und dem zweiten elektrischen Antrieb (7) ferner ein Getriebe (9) vorgesehen ist, über welches das Antriebsdrehmoment des ersten und zweiten elektrischen Antriebs (6, 7) zwischen der Vorderachse (4) und der Hinterachse (3) übertragen und übersetzt werden kann.Electric drive structure according to one of the preceding claims, wherein a gear (9) is further provided between the first electric drive (6) and the second electric drive (7), via which the drive torque of the first and second electric drive (6, 7) between the Front axle (4) and the rear axle (3) can be transmitted and translated. Elektroantriebsstruktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektroantriebsstruktur ferner einen dritten elektrischen Antrieb (10) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben einer ersten Zapfwelle (11) aufweist.Electric drive structure according to one of the preceding claims, wherein the electric drive structure further comprises a third electric drive (10) for generating a drive torque for driving a first power take-off shaft (11). Elektroantriebsstruktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektroantriebsstruktur ferner einen vierten elektrischen Antrieb (12) zum Erzeugen eines Antriebsdrehmoments zum Antreiben einer zweiten Zapfwelle (13) aufweist.Electric drive structure according to one of the preceding claims, wherein the electric drive structure further comprises a fourth electric drive (12) for generating a drive torque for driving a second power take-off shaft (13). Elektroantriebsstruktur gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei der dritte und/oder vierte elektrische Antrieb (10, 12) mit der Kupplung direkt oder indirekt mechanisch gekoppelt ist, so dass die Antriebsdrehmomente der elektrischen Antriebe zwischen dem ersten elektrischen Antrieb (6), dem zweiten elektrischen Antrieb (7), dem dritten elektrischen Antrieb (10) und/oder dem vierten elektrischen Antrieb (12) variabel übertragen werden kann.Electric drive structure according to Claim 6 or 7th , wherein the third and / or fourth electric drive (10, 12) is mechanically coupled directly or indirectly to the coupling, so that the drive torques of the electric drives between the first electric drive (6), the second electric drive (7), the third electric drive (10) and / or the fourth electric drive (12) can be transmitted variably. Elektroantriebsstruktur gemäß Anspruch 8, wobei die mechanische Kopplung über eine zuschaltbare Zahnradanordnung (14) erfolgt.Electric drive structure according to Claim 8 , the mechanical coupling taking place via a switchable gear arrangement (14). Elektroantriebsstruktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektronantriebsstruktur einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Dieselmotor, und/oder eine Brennstoffzelle zur Erzeugung elektrischen Energie aufweist, um den ersten und zweiten elektrischen Antrieb (6, 7) mit elektrischer Energie zu versorgen.Electric drive structure according to one of the preceding claims, wherein the electron drive structure has an internal combustion engine, in particular a diesel engine, and / or a fuel cell for generating electrical energy in order to supply the first and second electrical drive (6, 7) with electrical energy. Elektroantriebsstruktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektronantriebsstruktur eine Batterie zur Speicherung elektrischer Energie aufweist, um den ersten und zweiten elektrischen Antrieb (6, 7) mit elektrischer Energie zu versorgen.Electric drive structure according to one of the preceding claims, wherein the electron drive structure has a battery for storing electrical energy in order to supply the first and second electrical drives (6, 7) with electrical energy. Elektroantriebsstruktur gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei die Elektronantriebsstruktur so ausgestaltet ist, dass die durch den Verbrennungsmotor und/oder die Brennstoffzelle erzeugte elektrische Energie und/oder die durch die Batterie gespeicherte elektrische Energie ferner den dritten und/oder vierten elektrischen Antrieb (10, 12) mit elektrischer Energie versorgt.Electric drive structure according to Claim 10 or 11 , wherein the electron drive structure is designed such that the electrical energy generated by the internal combustion engine and / or the fuel cell and / or the electrical energy stored by the battery also supplies the third and / or fourth electrical drive (10, 12) with electrical energy. Elektroantriebsstruktur gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Elektroantriebsstruktur ferner eine Steuereinheit aufweist, welche ausgestaltet ist, eine Last am ersten und zweiten elektrischen Antrieb (6, 7) zu erfassen, um über die Kupplung das Antriebsdrehmoment von einem weniger Belasteten des ersten und zweiten elektrischen Antriebs (6, 7) auf den Höchstbelasteten des ersten und zweiten elektrischen Antriebs (6, 7) zumindest teilweise zuzuschalten.Electric drive structure according to one of the preceding claims, wherein the electric drive structure further comprises a control unit which is designed to detect a load on the first and second electric drive (6, 7) in order to use the coupling to reduce the drive torque of a less loaded one of the first and second electric drives To connect the drive (6, 7) at least partially to the maximum load of the first and second electric drive (6, 7). Elektroantriebsstruktur gemäß Anspruch 13, wobei die Steuereinheit so ausgestaltet ist, dass sie ferner eine Last am dritten elektrischen Antrieb (10) und/oder vierten elektrischen Antrieb (12) erfasst, um über die Kupplung und die mechanische Kopplung das Antriebsdrehmoment von mindestens einem weniger Belasteten des ersten elektrischen Antriebs (6), des zweiten elektrischen Antriebs (7), des dritten elektrischen Antriebs (10) und/oder des vierten elektrischen Antriebs (12) auf den Höchstbelasteten oder die Höherbelasteten des ersten und zweiten elektrischen Antriebs sowie des dritten und/oder vierten elektrischen Antriebs (10, 12) zumindest teilweise zuzuschalten.Electric drive structure according to Claim 13 , wherein the control unit is designed such that it also detects a load on the third electric drive (10) and / or fourth electric drive (12) in order to use the clutch and the mechanical coupling to control the drive torque of at least one less loaded of the first electric drive (6), the second electric drive (7), the third electric drive (10) and / or the fourth electric drive (12) to the heavily loaded or heavily loaded of the first and second electric drive and the third and / or fourth electric drive (10, 12) to be switched on at least partially. Elektroantriebsstruktur gemäß Anspruch 13 oder 14, wobei die Steuereinheit ausgestaltet ist, die Erfassung automatisch und die Zuschaltung manuell oder automatisch durchzuführen.Electric drive structure according to Claim 13 or 14th , wherein the control unit is designed to carry out the detection automatically and the connection manually or automatically.
DE202021105282.1U 2021-09-30 2021-09-30 Electric drive structure for a work machine Active DE202021105282U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202021105282.1U DE202021105282U1 (en) 2021-09-30 2021-09-30 Electric drive structure for a work machine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE202021105282.1U DE202021105282U1 (en) 2021-09-30 2021-09-30 Electric drive structure for a work machine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202021105282U1 true DE202021105282U1 (en) 2021-10-18

Family

ID=78408878

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202021105282.1U Active DE202021105282U1 (en) 2021-09-30 2021-09-30 Electric drive structure for a work machine

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE202021105282U1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102018218078A1 (en) INTEGRATED HYBRID DRIVE SYSTEM FOR A WORK VEHICLE
DE102004046467B4 (en) Self-propelled harvester
WO2007031399A1 (en) Drive system for an agricultural or industrial utility vehicle
DE102019215806A1 (en) MOTOR POWER TRANSFER SYSTEM BY-BY-GEAR
EP2329981B1 (en) Drive assembly and method for a work machine with two combustion engines
DE102018206411B4 (en) Drive train for an electrically operated machine
DE102018132361A1 (en) ELECTRIC POWER SYSTEM WITH ENERGY STORAGE BY MOTOR-CHARGED FLYWHEEL
DE4412116C2 (en) Removable harvesting attachment
EP3722118A1 (en) Vehicle assembly for an off-road utility vehicle in particular
WO2020187905A1 (en) Method for operating a drive train of a working machine, drive train for a working machine, and working machine
WO2009127199A2 (en) Motor vehicle, particularly military motor vehicle, and method for controlling a motor vehicle
DE102014011195B4 (en) Ground milling machine with a maintenance engine operated compressor and method for operating such a ground milling machine
DE102021115611A1 (en) DRIVE TRAIN OVERLOAD PROTECTION FOR WORK VEHICLES WITH POWER BOOST
EP2774473B1 (en) Self-propelled agricultural harvester
BE1026409B1 (en) DRIVE SYSTEM FOR A FIELD CHIPPER
DE202021105282U1 (en) Electric drive structure for a work machine
DE102017126682A1 (en) Working device, work vehicle with such a working device, modular system for producing the working device and method for operating at least the working device
EP3774423A1 (en) Fully electric drive unit for a vehicle, in particular a self-propelling work machine, and procedure for operation thereof
DE102006059220A1 (en) Mower for front-mounted on an agricultural vehicle
EP0025848B1 (en) Self-propelled machine with working implements, in particular agricultural machine
DE102011053657B4 (en) Drive system for a motor vehicle
EP3469872B1 (en) Working machine, work vehicle with a such working machine, construction kit for producing the working machine, and method for operating at least the working machine
DE102019200490A1 (en) COUPLING DRIVE SYSTEM FOR WORK EQUIPMENT
DE102010010863A1 (en) Agricultural machine e.g. loading carriage, for attaching to tractor, has mechanical drive train coupled with power take-off shaft, where drive torque of drive train is superimposed with drive torque of power take-off shaft
DE102022100543A1 (en) Remote controllable self-propelled lawn care device

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R163 Identified publications notified