EP4263333A1 - Zugmaschinenverbund mit angetriebenem anhänger - Google Patents

Zugmaschinenverbund mit angetriebenem anhänger

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Publication number
EP4263333A1
EP4263333A1 EP21839010.2A EP21839010A EP4263333A1 EP 4263333 A1 EP4263333 A1 EP 4263333A1 EP 21839010 A EP21839010 A EP 21839010A EP 4263333 A1 EP4263333 A1 EP 4263333A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
trailer
tractor
traction motor
combination
driven
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.)
Pending
Application number
EP21839010.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rico Glöckner
Migen BEBETI
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.)
ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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 ZF Friedrichshafen AG filed Critical ZF Friedrichshafen AG
Publication of EP4263333A1 publication Critical patent/EP4263333A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D59/00—Trailers with driven ground wheels or the like
    • B62D59/04—Trailers with driven ground wheels or the like driven from propulsion unit on trailer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT 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
    • B60K1/00—Arrangement or mounting of electrical propulsion units
    • B60K1/04—Arrangement or mounting of electrical propulsion units of the electric storage means for propulsion
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using DC to AC converters or inverters

Definitions

  • the present invention relates to a towing vehicle combination with a towing vehicle and a trailer coupled to it.
  • the invention also relates to a trailer for a towing vehicle combination.
  • a tractor combination with a tractor and a trailer coupled to it is usually driven only by the tractor, which pulls the trailer when driving forward and pushes it when reversing.
  • the trailer can also be powered.
  • a maximum driving speed can be limited by a driving range of the drive of the trailer.
  • the efficiency of the combination of tractor units can be low, at least in certain driving states, due to the drive in the trailer.
  • a first aspect of the invention relates to a towing vehicle combination with a towing vehicle, a trailer coupled to it and an electrical inverter.
  • the trailer has at least one driven axle with respective wheels, at least one hitch, and at least one electric traction motor.
  • the traction motor is designed to apply a drive force to the respective wheels of the at least one driven axle via the at least one clutch.
  • the tractor includes an electrical power source configured to provide electrical power to the trailer's electric traction motor via the trailer's inverter. This drives the trailer.
  • Such a design allows the tractor unit combination to be particularly efficient. For example, off-road mobility, similar to four-wheel drive cars, can be increased by the additional driven axle of the trailer.
  • the use of an electric traction motor allows a space-saving design and a simple power supply via the tractor. An energy source in the trailer can thus be dispensed with.
  • the clutch allows the trailer drive to be put into a freewheeling state, so that high driving speeds are also possible, for which only the drive of the towing vehicle, but not the trailer, is designed.
  • the traction motor of the trailer can support steep driving routes and alternatively or additionally off-road driving at low speeds and be designed accordingly.
  • the traction motor of the trailer can, however, be decoupled from the driven axle and alternatively or additionally from its wheels in order to avoid drag losses and other undesirable feedback with the traction motor of the trailer.
  • the traction motor can drive all the respective wheels on an axle together.
  • the tractor can have a drive device, which can have, for example, an internal combustion engine or an electric traction motor.
  • the tractor may have one or more powered axles with respective wheels.
  • the tractor can additionally have one or more non-driven axles with respective wheels.
  • the energy source can be formed by a generator of the drive, which is connected to the internal combustion engine, for example, or an energy store, such as a battery connected to the electric traction motor of the tractor, or a hydrogen cell.
  • the energy source can also be designed to drive a traction motor of the trailer and alternatively or additionally other electrical consumers, in particular attachments rate or the traction motor of the tractor to supply electrical energy.
  • the energy source can be designed to provide an output of at least 5 kW, 10 kW, 15 kW or more.
  • the tractor can be designed to control the combination of tractors while driving.
  • the energy source can be designed, for example, to provide AC voltage and, alternatively or additionally, DC voltage.
  • the inverter can be in the form of a converter or inverter
  • the Drive is provided in the trailer by the electric traction motor.
  • the drive of the tractor can, for example, provide a different driving range than the drive of the trailer.
  • the driving ranges can also partially or completely overlap in order to be able to provide increased performance.
  • the driving range of the trailer can correspond to a slow driving range of the towing vehicle in order to be able to provide a high torque off-road and also to improve off-road mobility by driving multiple axles.
  • the driving range of the drive of the tractor can be designed, for example, for a fast drive, such as driving on country roads, and optionally also for a slow drive, with the slow drive being able to correspond partially or entirely to the driving range of the trailer drive.
  • the driving range can be a speed range or a torque, for example.
  • Each driving range can be provided by one or more gears of a transmission.
  • the drive of the trailer can also have a gearbox.
  • the electric traction motor can be designed as a central drive and, for example, drive all wheels of one or more axles.
  • the tractor and the trailer can have corresponding electrical connections, the coupling of which allows the electric traction drive of the trailer to be supplied by the tractor.
  • respective control lines for controlling the electric traction motor of the trailer can also be provided by a controller in the tractor.
  • the tractor and the trailer can have corresponding mechanical couplings, the coupling of which pulls the trailer through the tractor allowed.
  • the connection between the tractor and trailer can be designed in such a way that electrical and mechanical coupling takes place at the same time.
  • the respective couplings can be detachable.
  • the towing vehicle can be designed, for example, as an agricultural machine, such as a tractor or a harvesting machine.
  • the trailer can, for example, be designed to transport agricultural products such as grain.
  • the trailer may be inoperable when not coupled to the tractor.
  • the clutch can, for example, be adjusted mechanically, electrically, hydraulically or pneumatically.
  • the trailer can also be connected to an appropriate source of compressed air, hydraulic oil or electrical energy of the tractor.
  • a hydraulic or pneumatic clutch can be provided between the towing vehicle and the trailer in order to be able to actuate the clutch.
  • the at least one clutch can be designed, for example, as a multi-plate clutch, a dry clutch or a claw clutch.
  • the electric traction motor can be coupled to or separated from that of the axle and alternatively or additionally to the wheels of this axle. In a disconnected state, the trailer's drive can freewheel and feedback can be avoided.
  • the inverter can be designed to control the traction motor of the trailer and optionally also a traction motor of the towing vehicle.
  • An additional control device can also be provided.
  • the inverter can be fed, for example, from an intermediate circuit of the tractor.
  • the intermediate circuit can be supported via an electrical PTO interface.
  • the intermediate circuit can be buffered, for example with a battery.
  • the battery for buffering can be arranged on the tractor or the trailer. This means that above-average services can be called up at short notice.
  • the axles or wheels that can be subjected to driving force are referred to as driven axles or driven wheels.
  • the trailer can have multiple driven axles and, alternatively or additionally, one or more non-driven axles. It can be on respective axes the trailer and also the tractor differentials can be provided or they can be free of differentials. Instead of a differential, for example, a bevel drive with 100% or a different blocking effect can be provided.
  • One or more wheels can be arranged on respective axles at each end. One end can form a left-hand side and an opposite end can form a right-hand side.
  • the axis can be continuous or interrupted.
  • the trailer has a transmission, via which the traction motor of the trailer applies a driving force to the respective wheels of the at least one driven axle.
  • the traction motor can, for example, have a reduced effect on the axles thanks to the gearbox.
  • the transmission can also be designed to transmit a driving force of the traction motor to a plurality of driven axles of the trailer.
  • the transmission can be designed so that one or more axles of the trailer is driven by its traction motor.
  • a central traction motor can easily be provided. This is easier to supply with electrical energy than respective decentralized traction motors per axle or per wheel.
  • the transmission can be designed as a two-stage transmission, for example, or have more stages.
  • the transmission can be designed to mount the traction motor of the trailer, which means that a separate, costly and space-intensive mount can be dispensed with.
  • the gearbox and, alternatively or additionally, the traction motor of the trailer can be designed identically to a gearbox and alternatively or additionally a traction motor of the tractor.
  • the combination of tractors can have an all-wheel drive system without speed compensation between the driven axle on the tractor and the driven axle on the trailer. So no differential compensation can be provided.
  • the combination of tractor units can be cost-effective.
  • the at least one clutch is arranged in the power flow between the traction motor and the at least one driven axle. With such a central coupling, the number of respective couplings can be small, which can be cost-effective and space-saving.
  • the power flow may correspond to a transfer of torque from the traction motor to the wheels of the trailer's driven axle.
  • An associated clutch can be provided for each driven axle, or alternatively only a single clutch can also be provided between the traction motor and two, several or all of the axles driven by it. Controlling a single clutch is particularly easy.
  • the trailer has two clutches for at least one of the driven axles, which are each arranged on an assigned side in the power flow between the at least one driven axle and the wheels of this axle.
  • a left-hand clutch and a right-hand clutch can be provided for a driven axle.
  • Two clutches can be provided for each driven axle.
  • Such clutches can be used to decouple the wheels from the respective driven axle in order to provide freewheeling.
  • Such a design is particularly efficient and can achieve low drag losses when the trailer's drive is not being used, for example when driving on a country road.
  • the arrangement of the respective clutches can be conveniently close to the wheel hubs, on which the traction motor does not have to be arranged. As a result, a central usable space of the trailer can be limited little or not at all by the couplings.
  • the trailer has at least two driven axles with respective wheels. This allows the trailer to be particularly off-road.
  • the trailer can thus have a multi-axle drive or all-wheel drive.
  • the traction motor of the trailer is designed to drive the respective wheels to be acted upon by the two driven axles of the trailer with the driving force.
  • the traction motor can also be configured to drive three or more axles of the trailer. The number of traction motors, electrical components and overall complexity of the drive control can thus remain low, although several axles of the trailer are driven.
  • One or two clutches can be provided per traction motor or per driven axle in order to be able to couple or decouple driven axles or wheels as required.
  • the trailer has at least two electric traction motors, which are each designed to apply a driving force to the respective wheels from an associated driven axle of the trailer.
  • the assigned axes can be different axes.
  • each traction motor can be provided for different driving ranges.
  • the traction motors can be very small and designed for low power, which can save money and space.
  • each of two driven axles is driven by one of the traction motors.
  • a common traction motor can also be provided for two driven axles and an additional traction motor for a further driven axle.
  • the two traction motors of the trailer are designed to provide different driving ranges.
  • the traction motor of one axle can be designed, for example, for a different driving range than the traction motor of the other axle.
  • An example is a slow and a fast driving range.
  • Each traction motor can be connected via an associated clutch.
  • the driving range can be a speed range or a torque, for example. Different driving areas can mean a different bandwidth with overlapping or can also be without overlapping.
  • the combination of tractors it can be provided that the combination of tractors has an associated inverter for each traction motor of the trailer, via which these are each connected to the energy source. As a result, for example, a separate engine control can be dispensed with.
  • the inverter can be designed to be adapted to the respective traction motor.
  • the combination of tractors has a common associated inverter for at least two traction motors of the trailer, via which these are connected to the energy source.
  • the number of expensive inverters can be reduced.
  • This can also simplify the placement of the inverter on the tractor.
  • an inverter can be provided for all of the trailer's traction motors. But it can also be provided, for example, an inverter for two traction motors of the trailer and a further inverter for a further traction motor of the trailer.
  • At least one of the driven axles has a differential in order to enable different rotational speeds of the respective wheels at the different ends of this axle. This may allow the wheels on opposite sides of the driven axle to rotate at different speeds.
  • the differential can have a locking function to make off-road driving easier. For example, the differential can allow faster cornering.
  • the differential can also be designed for self-locking.
  • Respective driven and alternatively or additionally non-driven axles of the trailer can also be free of a differential.
  • a bevel gear for connection to an output shaft of the traction motor can be provided on the respective driven axles without a differential.
  • at least one of the respective inverters is arranged on the tractor.
  • all inverters can also be arranged on the tractor. There can be a cost advantage in maintenance and production, in particular by arranging power electronics and alternatively or additionally control devices in the tractor.
  • the tractor combination it can be provided that at least one of the respective inverters is arranged on the trailer.
  • all inverters can also be arranged on the trailer.
  • the towing vehicle can be combined with cost-effective, non-powered trailers without having to use complex technology for the powered trailer. The complex technology can then largely be concentrated in the driven trailers.
  • the trailer has at least one non-driven axle with respective wheels.
  • driving stability and maximum loading can be increased with simple means.
  • a second aspect relates to a trailer for a towing vehicle combination. It can be a trailer of the tractor combination according to the first aspect.
  • the trailer according to the second aspect can have at least one driven axle with respective wheels, at least one clutch and at least one electric traction motor which is designed to apply a driving force to the respective wheels of the at least one driven axle via the at least one clutch.
  • the traction motor of the trailer according to the second aspect may be adapted to be powered by an electrical energy source of a tractor of the tractor-trailer combination via an inverter electrical energy to be supplied to drive the trailer.
  • the inverter can be part of the tractor or trailer.
  • Fig. 1 shows a schematic side view of a tractor combination with a tractor and a trailer coupled to it.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of the trailer according to FIG. 1 in a schematic top view.
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the trailer according to FIG. 1 in a schematic top view.
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the trailer according to FIG. 1 in a schematic top view.
  • FIG. 5 shows a fourth embodiment of the trailer according to FIG. 1 in a schematic top view.
  • FIG. 6 shows a fifth embodiment of the trailer according to FIG. 1 in a schematic top view.
  • Fig. 1 shows a schematic side view of a tractor combination 10 with a tractor 12 and a trailer 14 coupled to it.
  • the tractor 12 is designed as a tractor, for example, and has two axles with respective wheels, at least one of which is driven by a drive of the tractor 12 is. Furthermore, the tractor 12 has a driver's cab.
  • the tractor 12 also includes a source of electrical energy 26, such as a battery or a generator coupled to an internal combustion engine.
  • the trailer 14 has a front axle 16 , a middle axle 18 and a rear axle 20 . On the respective axles 16, 18, 20 respective wheels are arranged.
  • the trailer 14 is releasably coupled to the tractor 12 with a mechanical hitch 22 to allow the tractor 12 to tow the trailer 14 .
  • the trailer 14 has a drive, with only the middle axle 18 being a driven axle 18 in the example shown.
  • the trailer 14 has an electric traction motor 24 which is designed to apply a driving force to the respective wheels of the driven axle 18 .
  • the traction motor 24 can be connected to the rest of the drive train of the trailer 14 with a clutch so that the traction motor 24 can be disengaged for freewheeling with reduced drag losses.
  • the traction motor 24 can drive the wheels on either side of the axle 18, as opposed to an in-wheel motor design.
  • Compressed air, hydraulic power or electrical power for example, is provided on trailer 14 to control the clutch.
  • the compressed air, hydraulic power or electrical power can be provided by the tractor 12, for example.
  • the electrical energy source 26 is designed to provide sufficient electrical power for the traction motor 24 of the trailer 14 .
  • the power source 26 is connected to the traction motor 24 via an electrical connection 28 between the tractor 12 and the trailer 14 , which may be separate from or integrated with the trailer hitch 22 .
  • the energy source 26 is connected to the traction motor 24 via an inverter 30 . Because the traction motor 24 acts on the driven axle 18 and not directly on the respective wheels associated with that axle as in independent wheel drive, one traction motor 24 and inverter 30 is sufficient to provide drive to the trailer 14 .
  • the inverter 30 can be arranged on the trailer 14, as shown, or also on the tractor 12.
  • the inverter 30 can be fed from an intermediate circuit of the electrical system of the tractor 12.
  • the intermediate circuit can be supported by a tap power interface.
  • the intermediate circuit can be additionally buffered by a battery.
  • the traction motor 24 can be connected to the driven axle 18 by means of a single or multi-stage gearbox.
  • FIGS. 2 to 6 each show a schematic top view of the trailer 14 as alternative embodiments. Components of the same type can be provided with the same reference symbols and only differences and special features of the respective embodiment are explained in comparison.
  • the other embodiments of the trailer can each be coupled to the tractor 12 for their operation in order to form a tractor combination.
  • the trailer 40 according to FIG. 2 has two axles 42, 44 with respective wheels, with only the front axle 42 being driven by the traction motor 24.
  • the traction motor 24 is connected to a differential 48 of the driven axle 42 via a clutch 46 .
  • the axle 42 can run freely through the clutch 46 without feedback in the traction motor 24 occurring.
  • the clutch 46 can be designed, for example, as a multi-plate clutch, dry clutch or claw clutch and can be designed to be switched pneumatically, electrically or hydraulically, for example.
  • the differential 48 can allow the wheels on both sides of the axle 42 to rotate at different speeds, thereby improving cornering, for example.
  • the differential 48 is connected to the traction motor 24 and the intermediate clutch 46, respectively, to enable the transmission of drive power to the wheels.
  • Fig. 3 shows a trailer 50, the construction of which differs from the trailer 40 by its differential 52 and a first clutch 54 and a second clutch 56.
  • the differential 52 has an integrated differential lock or an inherent locking functionality.
  • the traction motor 24 is connected to the differential 52 in the trailer 50 .
  • the first clutch 54 provides a disengageable connection of the right wheel to the axle 42 and the second clutch 56 provides a disengageable connection of the left wheel to the axle 42. This allows the two wheels to be directly switched to freewheel so that when hitching nger 50 no longer rotates the axle 42 when idling, as with the trailer 40.
  • one side of the axle 42 can be disengaged and the driving force can be provided completely on the other side. This can make it easier, for example, to continue driving a stuck tractor unit combination in mud.
  • Fig. 4 shows a trailer 60, the construction of which differs from the trailer 50 in that no differential is provided. Instead, the trailer 60 has a bevel gear 62, which corresponds to a differential with 100% locking effect and connects the traction motor 24 to the driven axle 42.
  • Fig. 5 shows a trailer 70 with two axles 72, 74 driven by the common traction motor 24 and one non-driven axle 76.
  • a longitudinal differential can be provided between the two driven axles 72, 74 or the speed ratio of the two driven axles 72, 74 can be fixed be as shown in the example.
  • the traction motor 24 can be coupled to the two driven axles 72 , 74 by means of a coupling 78 .
  • each driven axle 72, 74 may be couplably connected to the traction motor 24 by an associated clutch.
  • the two driven axles 72, 74 are, for example, each connected to an associated differential 80, 82 with the traction motor 24 via the clutch 78, whereby different speeds of the wheels on the left and right side of each driven axle 72, 74 is possible.
  • a bevel gear can also be provided in each case.
  • Each driven axle 92, 94 is assigned a traction motor 96, 98.
  • Each traction motor 96, 98 is powered by an associated inverter 100, 102 with electrical power powered by the power source 26 of the tractor 12.
  • the respective inverters 100, 102 can be installed on the tractor 12 and, alternatively or additionally, the two traction motors 96, 98 can be supplied with electrical energy by a common inverter.
  • the two traction motors 96, 98 are each connected via an associated clutch 104, 106 to the respective driven axle 92, 94 so that they can be coupled.
  • two couplings can also be provided on one or both axles 92, 94 for the detachable connection of the wheels on both sides.
  • the two axles 92, 94 each have a differential 108, 110, with one or both axles 92, 94 also being able to be provided with a bevel gear drive.
  • tractor 40; 50; 60; 70; 90 followers, 20; 44; 76 axis ; 42; 72, 74; 92, 94 driven axle mechanical trailer hitch; 96, 98 traction motor electric power source electric connection; 100, 102 inverters ; 54, 56; 78; 104, 106 clutch; 52; 80, 82; 108, 110 diff

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Zugmaschinenverbund (10) mit einer Zugmaschine (12), einem Anhänger (14; 40; 50; 60; 70; 90) und einem Inverter (30; 100, 102). Der Anhänger (14; 40; 50; 60; 70; 90) weist eine angetriebene Achse (18; 42; 72, 74; 92, 94), eine Kupplung (46; 54, 56; 78; 104, 106) und einen elektrischen Traktionsmotor (24; 96, 98). Der Traktionsmotor (24; 96, 98) treibt über die Kupplung (46; 54, 56; 78; 104, 106) die jeweiligen Räder der angetriebenen Achse (18; 42; 72, 74; 92, 94) an. Die Zugmaschine (12) weist eine elektrische Energiequelle (26) zur Versorgung des Traktionsmotor (24; 96, 98) über den Inverter (30; 100, 102) auf. Weiterhin betrifft die Erfindung einen Anhänger (14; 40; 50; 60; 70; 90) für einen Zugmaschinenverbund (10).

Description

Zuqmaschinenverbund mit anqetriebenem Anhänger
Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Zugmaschinenverbund mit einer Zugmaschine und einem an diese gekoppelten Anhänger. Zudem bezieht sich die Erfindung auf einen Anhänger für einen Zugmaschinenverbund.
Stand der Technik
Ein Zugmaschinenverbund mit einer Zugmaschine und einem daran gekoppelten Anhänger wird üblicherweise nur von der Zugmaschine angetrieben, die dabei den Anhänger bei Vorwärtsfahrt zieht und bei Rückwärtsfahrt schiebt. Zusätzlich kann der Anhänger auch angetrieben sein. Eine solche Gestaltung kann jedoch hohe Kosten verursachen und einen Nutzraum für Geräte und Transportgut in dem Anhänger verringern. Zudem kann in diesem Fall eine maximale Fahrgeschwindigkeit durch einen Fahrbereich des Antriebs des Anhängers begrenzt sein. Ebenso kann eine Effizienz des Zugmaschinenverbunds aufgrund des Antriebs in dem Anhänger wenigstens in bestimmten Fahrzuständen gering sein.
Darstellung der Erfindung
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Zugmaschinenverbund mit einer Zugmaschine, einem an diese gekoppelten Anhänger und einem elektrischen Inverter. Der Anhänger weist wenigstens eine angetriebene Achse mit jeweiligen Rädern, wenigstens eine Kupplung und wenigstens einen elektrischen Traktionsmotor auf. Der Traktionsmotor ist dazu ausgebildet ist, über die wenigstens eine Kupplung die jeweiligen Räder der wenigstens einen angetriebenen Achse mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen. Die Zugmaschine weist eine elektrische Energiequelle auf, welche dazu ausgebildet ist, den elektrischen Traktionsmotor des Anhängers über den Inverter des Anhängers mit elektrischer Energie zu versorgen. Dadurch wird der Anhänger angetrieben. Durch eine solche Bauweise kann der Zugmaschinenverbund besonders leistungsfähig sein. Beispielsweise kann eine Geländegängigkeit, ähnlich zu Allrad-PKWs, durch die zusätzliche angetriebene Achse des Anhängers erhöht sein. Die Nutzung eines elektrischen Traktionsmotors erlaubt eine bauraumsparende Bauweise und eine einfache Energieversorgung über die Zugmaschine. Auf eine Energiequelle in dem Anhänger kann so verzichtet werden. Die Kupplung erlaubt es, den Antrieb des Anhängers in einen Freilaufzustand zu versetzen, sodass auch hohe Fahrgeschwindigkeiten möglich sind, für die nur der Antrieb der Zugmaschine, nicht aber des Anhängers, ausgelegt ist. Beispielsweise kann der Traktionsmotor des Anhängers bei steilen Fahrstrecken und alternativ oder zusätzlich Geländefahrten mit niedrigen Geschwindigkeiten unterstützen und entsprechend ausgelegt sein. Bei hohen Fahrgeschwindigkeiten, wie bei Landstraßenfahrten, kann der Traktionsmotor des Anhängers dagegen von der angetriebenen Achse und alternativ oder zusätzlich deren Rädern entkoppelt werden, um Schleppverluste und andere unerwünschte Rückkopplungen mit dem Traktionsmotor des Anhängers zu vermeiden. Der Traktionsmotor kann alle jeweiligen Räder einer Achse gemeinsam antreiben. Es ist also kein Traktionsmotor pro Rad oder pro Seite einer angetriebenen Achse des Anhängers notwendig. Dadurch kann die Zahl kostenintensiver elektrischer Motoren trotz der angetriebenen Achse des Anhängers gering sein. Damit kann auch die Zahl der Inverter, beispielsweise im Vergleich zu einem Radnabenantrieb bei einem Anhänger, gering sein.
Die Zugmaschine kann eine Antriebsvorrichtung aufweisen, welche beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder einen elektrischen Traktionsmotor aufweisen kann. Die Zugmaschine kann eine oder mehrere angetriebene Achsen mit jeweiligen Rädern aufweisen. Die Zugmaschine kann zusätzlich eine oder mehrere antriebslose Achsen mit jeweiligen Rädern aufweisen. Die Energiequelle kann durch einen Generator des Antriebs gebildet sein, welcher beispielsweise mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, oder einem Energiespeicher, wie einer mit dem elektrischen Traktionsmotor der Zugmaschine verbundenen Batterie oder eine Wasserstoffzelle. Die Energiequelle kann auch dazu ausgebildet sein, einen Traktionsmotor des Anhängers und alternativ oder zusätzlich weitere elektrische Verbraucher, insbesondere Anbauge- rate oder den Traktionsmotor der Zugmaschine, mit elektrischer Energie zu versorgen. Beispielsweise kann die Energiequelle dafür ausgebildet sein, eine Leistung von wenigstens 5kW, 10kW, 15kW oder mehr zur Verfügung zu stellen. Die Zugmaschine kann zum Steuern des Zugmaschinenverbunds während der Fahrt ausgebildet sein. Die Energiequelle kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, Wechselspannung und alternativ oder zusätzlich Gleichspannung bereitzustellen. Der Inverter kann beispielsweise als Umrichter oder Wechselrichter ausgebildet sein.
Durch den elektrischen Traktionsmotor wird ein Antrieb in dem Anhänger bereitgestellt. Der Antrieb der Zugmaschine kann beispielsweise einen anderen Fahrbereich als der Antrieb des Anhängers bereitstellen. Die Fahrbereiche können sich dabei auch teilweise oder komplett überschneiden, um eine erhöhte Leistung bereitstellen zu können. Beispielsweise kann der Fahrbereich des Anhängers einem langsamen Fahrbereich der Zugmaschine entsprechen, um im Gelände ein hohes Drehmoment bereitstellen zu können und auch die Geländegängigkeit durch einen Antrieb mehrerer Achsen zu verbessern. Der Fahrbereich des Antriebs der Zugmaschine kann beispielsweise für eine schnelle Fahrt, wie eine Landstraßenfahrt ausgebildet sein, und optional zusätzlich für eine langsame Fahrt, wobei die langsame Fahrt teilweise oder gänzlich dem Fahrbereich des Antriebs des Anhängers entsprechen kann. Der Fahrbereich kann beispielsweise ein Geschwindigkeitsbereich oder ein Drehmoment sein. Jeweilige Fahrbereiche können durch ein oder mehrere Gänge eines Getriebes bereitgestellt werden.
Der Antrieb des Anhängers kann auch ein Getriebe aufweisen. Der elektrische Traktionsmotor kann als Zentralantrieb ausgebildet sein und beispielsweise alle Räder einer oder mehrerer Achsen antreiben. Die Zugmaschine und der Anhänger können korrespondierende elektrische Anschlüsse aufweisen, deren Kopplung die Versorgung des elektrischen Traktionsantriebs des Anhängers durch die Zugmaschine erlaubt. Dabei können auch jeweilige Steuerleitungen zum Steuern des elektrischen Traktionsmotos des Anhängers durch eine Steuerung in der Zugmaschine vorgesehen sein. Die Zugmaschine und der Anhänger können korrespondierende mechanische Kupplungen aufweisen, deren Kopplung das Ziehen des Anhängers durch die Zugmaschine erlaubt. Die Verbindung von Zugmaschine und Anhänger kann so ausgebildet sein, dass gleichzeitig elektrisch und mechanisch gekoppelt wird. Jeweilige Kopplungen kann lösbar ausgebildet sein.
Die Zugmaschine kann beispielsweise als eine Landmaschine, wie ein Traktor oder eine Erntemaschine, ausgebildet sein. Der Anhänger kann beispielsweise zum Transport von landwirtschaftlichen Erzeugnissen, wie Getreide, ausgebildet sein. Der Anhänger kann beispielsweise nicht betreibbar sein, wenn dieser nicht an die Zugmaschine gekoppelt ist. Die Kupplung kann beispielsweise mechanisch, elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch verstellbar sein. Zu diesem Zweck kann der Anhänger auch mit einer entsprechenden Quelle für Druckluft, Hydrauliköl oder elektrische Energie der Zugmaschine verbunden sein. Beispielsweise kann eine hydraulische oder pneumatische Kupplung zwischen der Zugmaschine und dem Anhänger vorgesehen sein, um die Kupplung betätigen zu können. Die wenigstens eine Kupplung kann beispielsweise als Lamellenkupplung, Trockenkupplung oder Klauenkupplung ausgebildet sein. Durch die Kupplung kann der elektrische Traktionsmotor mit dem der Achse und alternativ oder zusätzlich den Rädern dieser Achse beispielsweise gekoppelt oder davon getrennt werden. In einem getrennten Zustand kann der Antrieb des Anhängers freilaufen und Rückkopplungen können vermieden werden.
Der Inverter kann zur Steuerung des Traktionsmotors des Anhängers und optional auch eines Traktionsmotors der Zugmaschine ausgebildet sein. Es kann auch ein zusätzliches Steuergerät vorgesehen sein. Der Inverter kann beispielsweise aus einem Zwischenkreis der Zugmaschine gespeist werden. Der Zwischenkreis kann über eine elektrische Zapfleistungsschnittstelle gestützt sein. Der Zwischenkreis kann gepuffert sein, beispielsweise mit einer Batterie. Die Batterie zur Pufferung kann auf der Zugmaschine oder dem Anhänger angeordnet sein. Dadurch können überdurchschnittliche Leistungen kurzfristig abgerufen werden. Die mit Antriebskraft beaufschlagbaren Achsen bzw. Räder werden als angetriebene Achse bzw. angetriebene Räder bezeichnet.
Der Anhänger kann mehrere angetriebene Achsen und alternativ oder zusätzlich eine oder mehrere antriebslose Achsen aufweisen. Es können an jeweiligen Achsen des Anhängers und auch der Zugmaschine Differentiale vorgesehen sein oder diese frei von Differentialen sein. Anstelle von einem Differential kann beispielsweise ein Kegeltrieb mit 100% oder einer davon abweichenden Sperrwirkung vorgesehen sein. An jeweilige Achsen können an jedem Ende ein oder mehrere Räder angeordnet sein. Ein Ende kann dabei einer linken Seite und ein gegenüberliegendes Ende eine rechte Seite bilden. Die Achse kann durchgehend ausgebildet sein oder auch unterbrochen sein.
In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass der Anhänger ein Getriebe aufweist, über welches der Traktionsmotor des Anhängers die jeweiligen Räder der wenigstens einen angetriebenen Achse mit einer Antriebskraft beaufschlagt. Durch das Getriebe kann der Traktionsmotor beispielsweise untersetzt auf die Achsen wirken. Das Getriebe kann auch dazu ausgebildet sein, eine Antriebskraft des Traktionsmotor auf mehrere angetriebene Achsen des Anhängers zu übertragen. Das Getriebe kann so ausgebildet sein, dass eine oder mehrere Achsen des Anhängers durch dessen Traktionsmotor angetrieben wird. Dadurch kann einfach ein zentraler Traktionsmotor vorgesehen werden. Dieser ist einfacher mit elektrischer Energie zu versorgen, als jeweilige dezentrale Traktionsmotoren pro Achse oder pro Rad. Das Getriebe kann beispielsweise als zweistufiges Getriebe ausgebildet sein oder mehr Stufen aufweisen. Das Getriebe kann dazu ausgebildet sein, den Traktionsmotor des Anhängers zu lagern, wodurch auf eine separate, kosten- und bauraum intensive Lagerung verzichtet werden kann.
Das Getriebe und alternativ oder zusätzlich des Traktionsmotor des Anhängers kann identisch zu einem Getriebe und alternativ oder zusätzlich einem Traktionsmotor der Zugmaschine ausgebildet sein. Dadurch können viele Gleichteile bei dem Zugmaschinenverbund genutzt werden. Der Zugmaschinenverbund kann ein Allrad-System ohne Drehzahlausgleich zwischen angetriebener Achse an der Zugmaschine und angetriebener Achse an dem Anhänger aufweisen. Es kann also kein Differentialausgleich vorgesehen sein. Dadurch kann der Zugmaschinenverbund kostengünstig sein. In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass die wenigstens eine Kupplung im Kraftfluss zwischen dem Traktionsmotor und der wenigstens einen angetriebenen Achse angeordnet ist. Durch eine solche zentrale Kupplung kann die Zahl jeweiliger Kupplungen gering sein, was kostengünstig und bauraumgünstig sein kann. Der Kraftfluss kann einer Übertragung von Drehmoment von dem Traktionsmotor zu den Rädern der angetriebenen Achse des Anhängers entsprechen. Für jede angetriebene Achse kann eine zugeordnete Kupplung vorgesehen sein oder alternativ kann auch zwischen dem Traktionsmotor und zwei, mehreren oder allen davon angetriebenen Achsen nur eine einzige Kupplung vorgesehen sein. Die Ansteuerung einer einzigen Kupplung ist besonders einfach.
In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass der Anhänger für wenigstens eine der angetriebenen Achsen zwei Kupplungen aufweist, die jeweils auf einer zugeordneten Seite im Kraftfluss zwischen der wenigstens einen angetriebenen Achse und jeweils den Rädern dieser Achse angeordnet sind. Beispielsweise kann also bei einer angetriebenen Achse eine linke Kupplung und eine rechte Kupplung vorgesehen sein. Für jede angetriebene Achse können jeweils zwei Kupplungen vorgesehen sein. Durch solche Kupplungen können jeweils die Räder von der jeweiligen angetriebenen Achse zum Bereitstellen eines Freilaufs entkoppelt werden. Eine solche Bauweise ist besonders effizient und kann geringe Schleppverluste erzielen, wenn der Antrieb des Anhängers nicht genutzt wird, beispielsweise bei Fahrten auf einer Landstraße. Zudem kann die Anordnung der jeweiligen Kupplungen günstig in der Nähe zu den Radnaben sein, an denen der Traktionsmotor nicht angeordnet sein muss. Dadurch kann ein zentraler Nutzraum des Anhängers wenig oder gar nicht durch die Kupplungen beschränkt sein.
In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass der Anhänger wenigstens zwei angetriebene Achsen mit jeweiligen Rädern aufweist. Dadurch kann der Anhänger besonders geländegängig sein. Der Anhänger kann so einen Mehrachsenantrieb oder Allradantrieb aufweisen.
In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass der Traktionsmotor des Anhängers dazu ausgebildet ist, die jeweiligen Räder von den zwei angetriebenen Achsen des Anhängers mit der Antriebskraft zu beaufschlagen. Der Traktionsmotor kann auch dazu ausgebildet sein, drei oder mehr Achsen des Anhängers anzutreiben. So kann die Anzahl von Traktionsmotoren, elektrischen Komponenten und insgesamt eine Komplexität der Antriebssteuerung gering bleiben, obwohl mehrere Achsen des Anhängers angetrieben sind. Pro Traktionsmotor oder pro angetriebener Achse kann dabei eine oder zwei Kupplungen vorgesehen werden, um bedarfsgerecht angetriebene Achsen oder Räder koppeln oder entkoppeln zu können.
In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass der Anhänger wenigstens zwei elektrische Traktionsmotoren aufweist, welche jeweils dazu ausgebildet sind, die jeweiligen Räder von einer zugeordneten angetriebenen Achse des Anhängers mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen. Die zugeordnete Achsen können unterschiedliche Achsen sein. So kann ein besonders bedarfsgerechter Antrieb bereitgestellt werden. Beispielsweise kann jeder Traktionsmotor für unterschiedliche Fahrbereiche vorgesehen sein. Zudem können die Traktionsmotoren so sehr klein sein und für geringe Leistung ausgelegt sein, was kosten- und bauraumsparend sein kann. Beispielsweise wird jeweils eine von zwei angetriebenen Achsen mit jeweils einem der Traktionsmotoren angetrieben. Beispielsweise kann aber auch für zwei angetriebene Achsen ein gemeinsamer Traktionsmotor vorgesehen sein und für eine weitere angetriebene Achse ein zusätzlicher Traktionsmotor.
In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass die beiden Traktionsmotoren des Anhängers zur Bereitstellung unterschiedlicher Fahrbereiche ausgebildet sind. Der Traktionsmotor der einen Achse kann beispielsweise für einen anderen Fahrbereich als der Traktionsmotor der anderen Achse ausgebildet sein. Ein Beispiel ist ein langsamer und ein schneller Fahrbereich. Jeder Traktionsmotor kann über eine zugeordnete Kupplung verbunden sein. Der Fahrbereich kann beispielsweise ein Geschwindigkeitsbereich oder ein Drehmoment sein. Unterschiedliche Fahrbereiche kann eine unterschiedliche Bandbreite mit Überlappung bedeuten oder können auch überlappungsfrei sein. In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass der Zugmaschinenverbund für jeden Traktionsmotor des Anhängers einen zugeordneten Inverter aufweist, über welchen diese jeweils mit der Energiequelle verbunden sind. Dadurch kann beispielsweise auf eine separate Motorsteuerung verzichtet werden. Zudem kann der Inverter so an den jeweiligen Traktionsmotor angepasst ausgebildet sein.
In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass der Zugmaschinenverbund für wenigstens zwei Traktionsmotoren des Anhängers einen gemeinsamen zugeordneten Inverter aufweist, über weichen diese mit der Energiequelle verbunden sind. Dadurch kann die Anzahl teurer Inverter reduziert sein. Dies kann auch das Anordnen des Inverters an der Zugmaschine vereinfachen. Beispielsweise kann ein Inverter für alle Traktionsmotoren des Anhängers vorgesehen sein. Es kann aber auch beispielsweise ein Inverter für zwei Traktionsmotoren des Anhängers vorgesehen sein und ein weiterer Inverter für einen weiteren Traktionsmotor des Anhängers.
In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass wenigstens eine der angetriebenen Achsen ein Differential aufweist, um unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der jeweiligen Räder an den unterschiedlichen Enden dieser Achse zu ermöglichen. Dies kann unterschiedlich schnelles Drehen der Räder auf gegenüberliegenden Seiten der angetriebenen Achse erlauben. Das Differential kann eine Sperrfunktion aufweisen, um eine Geländefahrt zu vereinfachen. Das Differential kann beispielsweise schnellere Kurvenfahrten erlauben. Das Differential kann auch für eine Eigensperrung ausgebildet sein.
Jeweilige angetriebene und alternativ oder zusätzlich antriebslose Achsen des Anhängers können auch frei von einem Differential sein. Eine solche Bauweise ist kostengünstig und robust. Beispielsweise kann an den jeweiligen angetriebenen Achsen ohne Differential ein Kegeltrieb zum Verbinden mit einer Ausgangswelle des Traktionsmotors vorgesehen sein. In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass wenigstens einer der jeweiligen Inverter an der Zugmaschine angeordnet ist. Beispielsweise können auch alle Inverter an der Zugmaschine angeordnet sein. Es kann sich ein Kostenvorteil bei Wartung und Herstellung ergeben, insbesondere durch eine Anordnung von Leistungselektronik und alternativ oder zusätzlich Steuergeräten in der Zugmaschine.
In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass wenigstens einer der jeweiligen Inverter an dem Anhänger angeordnet ist. Beispielsweise können auch alle Inverter an dem Anhänger angeordnet sein. Durch eine solche Bauweise ist eine Nachrüstung eines angetriebenen Anhängers bei einem Zugmaschinenverbund einfach möglich. Zudem kann die Zugmaschine so mit kostengünstigen antriebslosen Anhängern kombiniert werden, ohne aufwendige Technik für den Anhänger mit Antrieb zu enthalten. Die aufwendige Technik kann dann größtenteils in den angetriebenen Anhängern konzentriert werden.
In einer Ausführungsform des Zugmaschinenverbunds kann es vorgesehen sein, dass der Anhänger wenigstens eine antriebslose Achse mit jeweiligen Rädern aufweist. Dadurch kann beispielsweise eine Fahrstabilität und eine maximale Beladung mit einfachen Mitteln erhöht werden.
Ein zweiter Aspekt betrifft einen Anhänger für einen Zugmaschinenverbund. Es kann sich um einen Anhänger des Zugmaschinenverbunds gemäß dem ersten Aspekt handeln. Jeweilige Vorteile und weitere Merkmale ergeben sich dann aus den Ausführungen zu dem ersten Aspekt.
Der Anhänger gemäß dem zweiten Aspekt kann wenigstens eine angetriebene Achse mit jeweiligen Rädern, wenigstens eine Kupplung und wenigstens einen elektrischen Traktionsmotor, welcher dazu ausgebildet ist, über die wenigstens eine Kupplung die jeweiligen Räder der wenigstens einen angetriebenen Achse mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen, aufweisen. Der Traktionsmotor des Anhängers gemäß dem zweiten Aspekt kann dazu ausgebildet sein, von einer elektrischen Energiequelle einer Zugmaschine des Zugmaschinenverbunds über einen Inverter mit elektrischer Energie zum Antrieb des Anhängers versorgt zu werden. Der Inverter kann Teil der Zugmaschine oder des Anhängers sein.
Kurze Beschreibung der Figuren
Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht einen Zugmaschinenverbund mit einer Zugmaschine und einem daran gekoppelten Anhänger.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Oberansicht eine erste Ausführungsform des Anhängers gemäß Fig. 1.
Fig. 3 zeigt in einer schematischen Oberansicht eine zweite Ausführungsform des Anhängers gemäß Fig. 1.
Fig. 4 zeigt in einer schematischen Oberansicht eine dritte Ausführungsform des Anhängers gemäß Fig. 1.
Fig. 5 zeigt in einer schematischen Oberansicht eine vierte Ausführungsform des Anhängers gemäß Fig. 1.
Fig. 6 zeigt in einer schematischen Oberansicht eine fünfte Ausführungsform des Anhängers gemäß Fig. 1.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen
Fig. 1 veranschaulicht in einer schematischen Seitenansicht einen Zugmaschinenverbund 10 mit einer Zugmaschine 12 und einem daran gekoppelten Anhänger 14. Die Zugmaschine 12 ist beispielhaft als Traktor ausgebildet und weist zwei Achsen mit jeweiligen Rädern auf, von denen wenigstens eine mit einem Antrieb der Zugmaschine 12 angetrieben ist. Weiterhin weist die Zugmaschine 12 eine Fahrerkabine auf. Außerdem weist die Zugmaschine 12 eine elektrische Energiequelle 26 auf, wie eine Batterie oder einen mit einem Verbrennungsmotor gekoppelten Generator. Der Anhänger 14 weist eine vordere Achse 16, eine mittlere Achse 18 und eine hintere Achse 20 auf. An den jeweiligen Achsen 16, 18, 20 sind jeweilige Räder angeordnet. Der Anhänger 14 ist mit einer mechanischen Hängerkupplung 22 an die Zugmaschine 12 lösbar gekoppelt, damit die Zugmaschine 12 den Anhänger 14 ziehen kann. Zudem weist der Anhänger 14 einen Antrieb auf, wobei in dem gezeigten Beispiel nur die mittlere Achse 18 eine angetriebene Achse 18 ist. Der Anhänger 14 weist einen elektrischen Traktionsmotor 24 auf, welcher dazu ausgebildet ist, die jeweiligen Räder der angetriebenen Achse 18 mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen. Der Traktionsmotor 24 kann dabei mit einer Kupplung mit dem restlichen Antriebsstrang des Anhängers 14 verbunden sein, damit der Traktionsmotor 24 auskuppelbar für einen Freilauf mit reduzierten Schleppverlusten ist. Der Traktionsmotor 24 kann die Räder auf beiden Seiten der Achse 18 antreiben, im Gegensatz zu einer Bauweise mit Radnabenmotoren. Zum Steuern der Kupplung wird an dem Anhänger 14 beispielsweise Druckluft, eine hydraulische Leistung oder eine elektrische Leistung bereitgestellt. Die Druckluft, hydraulische Leistung oder die elektrische Leistung kann beispielsweise von der Zugmaschine 12 bereitgestellt werden.
Die elektrische Energiequelle 26 ist dazu ausgebildet, ausreichend elektrische Leistung für den Traktionsmotor 24 des Anhängers 14 bereitzustellen. Die Energiequelle 26 ist mit dem Traktionsmotor 24 über eine elektrische Verbindung 28 zwischen der Zugmaschine 12 und dem Anhänger 14 verbunden, welche separat zu der Hängerkupplung 22 sein kann oder in diese integriert. Zudem ist die Energiequelle 26 über einen Inverter 30 mit dem Traktionsmotor 24 verbunden. Da der Traktionsmotor 24 auf die angetriebene Achse 18 wirkt und nicht direkt auf die jeweiligen dieser Achse zugeordneten Räder, wie bei einem Einzelradantrieb, ist ein Traktionsmotor 24 und ein Inverter 30 ausreichend, um einen Antrieb an dem Anhänger 14 bereitzustellen.
Der Inverter 30 kann, wie gezeigt, an dem Anhänger 14 angeordnet sein, oder auch an der Zugmaschine 12. Der Inverter 30 kann aus einem Zwischenkreis des elektrischen Systems der Zugmaschine 12 gespeist werden. Der Zwischenkreis kann über eine Zapfleistungsschnitstelle gestützt sein. Der Zwischenkreis kann durch eine Batterie zusätzlich gepuffert sein. Der Traktionsmotor 24 kann mit der angetriebenen Achse 18 mittels eines ein- oder mehrstufigen Getriebes verbunden sein.
Die Fig. 2 bis 6 veranschaulichen in jeweils einer schematischen Draufsicht zu dem Anhänger 14 alternative Ausführungsformen. Bauteile gleicher Art können mit dem gleichen Bezugszeichen versehen und lediglich Unterschiede und Besonderheiten der jeweiligen Ausführungsform werden im Vergleich erläutert. Die weiteren Ausführungsformen des Anhängers können jeweils zu deren Betrieb an die Zugmaschine 12 gekoppelt sein, um so einen Zugmaschinenverbund zu bilden.
Der Anhänger 40 gemäß Fig. 2 weist zwei Achsen 42, 44 mit jeweiligen Rädern auf, wobei nur die vordere Achse 42 mittels des Traktionsmotors 24 angetrieben ist. Der Traktionsmotor 24 ist über eine Kupplung 46 mit einem Differential 48 der angetriebenen Achse 42 verbunden. Durch die Kupplung 46 kann die Achse 42 freilaufen, ohne dass es zu Rückkopplungen in den Traktionsmotor 24 kommt. Die Kupplung 46 kann beispielsweise als Lamellenkupplung, Trockenkupplung oder Klauenkupplung ausgebildet sein und beispielsweise pneumatisch, elektrisch oder hydraulisch schaltbar ausgebildet sein. Das Differential 48 kann eine unterschiedliche Drehzahl der Räder auf beiden Seiten der Achse 42 ermöglichen und damit beispielsweise eine Kurvenfahrt verbessern. Zudem ist das Differential 48 mit dem Traktionsmotor 24 bzw. der zwischengeschalteten Kupplung 46 verbunden sein, um die Antriebskraftübertragung an die Räder zu ermöglichen.
Fig. 3 zeigt einen Anhänger 50, dessen Bauweise sich von dem Anhänger 40 durch dessen Differential 52 und eine erste Kupplung 54 und eine zweite Kupplung 56 unterscheidet. Das Differential 52 weist eine integrierte Differentialsperre oder eine Eigensperrfunktionalität auf. Der Traktionsmotor 24 ist bei dem Anhänger 50 mit dem Differential 52 verbunden. Die erste Kupplung 54 stellt eine auskuppelbare Verbindung des rechten Rads mit der Achse 42 bereit und die zweite Kupplung 56 eine auskuppelbare Verbindung des linken Rads mit der Achse 42. Dadurch können die beiden Räder direkt in einen Freilauf geschaltet werden, sodass bei dem Anhä- nger 50 im Leerlauf nicht mehr die Achse 42 mitrotiert, wie bei dem Anhänger 40. Zudem kann aufgrund der Differentialsperre oder der Eigensperrfunktionalität eine Seite der Achse 42 ausgekuppelt werden und die Antriebskraft komplett an der anderen Seite bereitgestellt werden. Dies kann beispielsweise eine Weiterfahrt eines feststeckenden Zugmaschinenverbunds in Schlamm vereinfachen.
Fig. 4 zeigt einen Anhänger 60, dessen Bauweise sich von dem Anhänger 50 dadurch unterscheidet, dass kein Differential vorgesehen ist. Stattdessen weist der Anhänger 60 einen Kegeltrieb 62 auf, welcher einem Differential mit 100% Sperrwirkung entspricht und den Traktionsmotor 24 mit der angetriebenen Achse 42 verbindet.
Fig. 5 zeigt einen Anhänger 70 mit zwei durch den gemeinsamen Traktionsmotor 24 angetriebenen Achsen 72, 74 und einer antriebslosen Achse 76. Zwischen den beiden angetriebenen Achsen 72, 74 kann ein Längsdifferential vorgesehen sein oder das Drehzahlverhältnis der beiden angetriebenen Achsen 72, 74 kann starr sein, wie in dem Beispiel gezeigt. In dem gezeigten Beispiel ist der Traktionsmotor 24 mittels einer Kupplung 78 mit den beiden angetriebenen Achsen 72, 74 kuppelbar verbunden. In einer anderen Ausführungsform kann jede angetriebene Achse 72, 74 durch eine zugeordnete Kupplung mit dem Traktionsmotor 24 kuppelbar verbunden sein. Hier zeigt sich, dass die jeweiligen Besonderheiten der gezeigten Ausführungsformen miteinander kombinierbar sind (hier beispielsweise die Besonderheiten von Anhänger 50 mit Anhänger 70), wodurch sich weitere Ausführungsformen ergeben, die im Rahmen dieser Offenbarung liegen. Die beiden angetriebenen Achsen 72, 74 sind beispielhaft jeweils mit einem zugeordneten Differential 80, 82 mit dem Traktionsmotor 24 über die Kupplung 78 verbunden, wodurch unterschiedliche Drehzahlen der Räder auf der linken und rechten Seite jeder angetriebenen Achse 72, 74 ermöglicht wird. Statt der jeweiligen Differentiale 80, 82 kann aber auch jeweils ein Kegeltrieb vorgesehen sein.
Fig. 6 zeigt einen Anhänger 90 mit zwei angetrieben Achsen 92, 94. Jeder angetriebenen Achse 92, 94 ist dabei ein Traktionsmotor 96, 98 zugeordnet. Jeder Traktionsmotor 96, 98 wird über einen zugeordneten Inverter 100, 102 mit elektrischer Energie von der Energiequelle 26 der Zugmaschine 12 versorgt. In anderen Ausführungsformen können die jeweiligen Inverter 100, 102 auf der Zugmaschine 12 installiert sein und alternativ oder zusätzlich die beiden Traktionsmotoren 96, 98 durch einen gemeinsamen Inverter mit elektrischer Energie versorgt werden. Die beiden Traktionsmotoren 96, 98 sind über jeweils eine zugeordnete Kupplung 104, 106 mit der jeweiligen angetriebenen Achse 92, 94 kuppelbar verbunden. Alternativ können auch jeweils zwei Kupplungen bei einer der oder beiden Achsen 92, 94 zum kuppelbaren Verbinden der Räder auf beiden Seiten vorgesehen sein. Die beiden Achsen 92, 94 weisen jeweils ein Differential 108, 110 auf, wobei auch bei einer der oder beiden Achsen 92, 94 ein Kegelradantrieb vorgesehen sein kann.
Bezuqszeichen
Zugmaschinenverbund
Zugmaschine ; 40; 50; 60; 70; 90 Anhänger , 20; 44; 76 Achse ; 42; 72, 74; 92, 94 angetriebene Achse mechanische Hängerkupplung; 96, 98 Traktionsmotor elektrische Energiequelle elektrische Verbindung; 100, 102 Inverter ; 54, 56; 78; 104, 106 Kupplung ; 52; 80, 82; 108, 110 Differential
Kegeltrieb

Claims

Patentansprüche
1. Zugmaschinenverbund (10) mit einer Zugmaschine (12), einem an dieser gekoppelten Anhänger (14; 40; 50; 60; 70; 90) und einem elektrischen Inverter (30; 100, 102), wobei der Anhänger (14; 40; 50; 60; 70; 90) wenigstens eine angetriebene Achse (18; 42; 72, 74; 92, 94) mit jeweiligen Rädern, wenigstens eine Kupplung (46; 54, 56; 78; 104, 106) und wenigstens einen elektrischen Traktionsmotor (24; 96, 98), welcher dazu ausgebildet ist, über die wenigstens eine Kupplung (46; 54, 56; 78; 104, 106) die jeweiligen Räder der wenigstens einen angetriebenen Achse (18; 42; 72, 74; 92, 94) mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen, aufweist, wobei die Zugmaschine (12) eine elektrische Energiequelle (26) aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den elektrischen Traktionsmotor (24; 96, 98) des Anhängers (14; 40; 50; 60; 70; 90) über den Inverter (30; 100, 102) zum Antrieb des Anhängers (14; 40; 50; 60; 70; 90) mit elektrischer Energie zu versorgen.
2. Zugmaschinenverbund (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger (14; 40; 50; 60; 70; 90) ein Getriebe aufweist, über welches der Traktionsmotor (24; 96, 98) des Anhängers (14; 40; 50; 60; 70; 90) die jeweiligen Räder der wenigstens einen angetriebenen Achse (18; 42; 72, 74; 92, 94) mit einer Antriebskraft beaufschlagt.
3. Zugmaschinenverbund (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Kupplung (46; 78; 104, 106) im Kraftfluss zwischen dem Traktionsmotor (24; 96, 98) und der wenigstens einen angetriebenen
Achse (18; 42; 72, 74; 92, 94) angeordnet ist.
4. Zugmaschinenverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger (50; 60) für wenigstens eine der angetriebenen Achse (18; 42) zwei Kupplungen (54, 56) aufweist, die jeweils auf einer zugeordneten Seite im Kraftfluss zwischen der wenigstens einen angetriebenen Achse (18; 42) und jeweils den Rädern dieser Achse (18; 42) angeordnet sind.
5. Zugmaschinenverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger (70; 90) wenigstens zwei angetriebene Achsen (72, 74; 92, 94) mit jeweiligen Rädern aufweist.
6. Zugmaschinenverbund (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Traktionsmotor (24) des Anhängers (70) dazu ausgebildet ist, die jeweiligen Räder von den zwei angetriebenen Achsen (72, 74) des Anhängers (70) mit der Antriebskraft zu beaufschlagen.
7. Zugmaschinenverbund (10) nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger (90) wenigstens zwei elektrische Traktionsmotoren (96, 98) aufweist, welche jeweils dazu ausgebildet sind, die jeweiligen Räder von einer zugeordneten angetriebenen Achse (92, 94) des Anhängers (90) mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen.
8. Zugmaschinenverbund (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Traktionsmotoren (96, 98) des Anhängers (90) zur Bereitstellung unterschiedlicher Fahrbereiche ausgebildet sind.
9. Zugmaschinenverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass der Zugmaschinenverbund (10) für jeden Traktionsmotor (24; 96, 98) des Anhängers einen zugeordneten Inverter (30; 100, 102) aufweist, über weichen diese jeweils mit der Energiequelle (26) verbunden sind.
10. Zugmaschinenverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dass der Zugmaschinenverbund (10) für wenigstens zwei Traktionsmotoren (96, 98) des Anhängers (90) einen gemeinsamen zugeordneten Inverter aufweist, über weichen diese mit der Energiequelle (26) verbunden sind.
11 . Zugmaschinenverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der angetriebenen Achsen (18; 42; 72, 74; 92, 94) ein Differential (48; 52; 80, 82; 108, 110) aufweist, um unterschiedliche Drehgeschwindigkeiten der jeweiligen Räder an den unterschiedlichen Enden dieser Achse (18; 42; 72, 74; 92, 94) zu ermöglichen.
12. Zugmaschinenverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der jeweiligen Inverter an der Zugmaschine (12) angeordnet ist.
13. Zugmaschinenverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der jeweiligen Inverter (30; 10, 102) an dem Anhänger (14; 40; 50; 60; 70; 90) angeordnet ist.
14. Zugmaschinenverbund (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anhänger (14; 40; 50; 60; 70) wenigstens eine antriebslose Achse (16, 20; 44; 76) mit jeweiligen Rädern aufweist.
15. Anhänger (14; 40; 50; 60; 70; 90) für einen Zugmaschinenverbund (10), wobei der Anhänger (14; 40; 50; 60; 70; 90) wenigstens eine angetriebene
Achse (18; 42; 72, 74; 92, 94) mit jeweiligen Rädern, wenigstens eine Kupplung (46; 54, 56; 78; 104, 106) und wenigstens einen elektrischen Traktionsmotor (24; 96, 98), welcher dazu ausgebildet ist, über die wenigstens eine Kupplung (46; 54, 56; 78; 104, 106) die jeweiligen Räder der wenigstens einen angetriebenen Achse (18; 42; 72, 74; 92, 94) mit einer Antriebskraft zu beaufschlagen, aufweist, wobei der Traktionsmotor (24; 96, 98) des Anhängers (14; 40; 50; 60; 70; 90) dazu ausgebildet ist, von einer elektrische Energiequelle (26) einer Zugmaschine (12) des Zugmaschinenverbunds (10) über einen Inverter (30; 100, 102) mit elektrischer Energie zum Antrieb des Anhängers (14; 40; 50; 60; 70; 90) versorgt zu werden.
18
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