WO2020182933A1 - Voll-elektrische antriebseinheit für ein fahrzeug, insbesondere eine selbstfahrende arbeitsmaschine, sowie vorgehensweise zu ihrem betrieb - Google Patents
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Definitions
- the invention relates, in particular, to the fully electric drive of self-propelled work machines and vehicles with a very large gear ratio spread required for their drive drive.
- Self-propelled work machines are understood to mean those in which a work device can be mounted and dismantled on a carrier vehicle, in particular its chassis, such as a snow plow, or in which the work device forms an integral self-propelled work machine with the carrier vehicle, such as a self-propelled combine harvester.
- the power requirement of the work device does not have to be in a fixed relationship to the travel speed of the carrier vehicle and the power requirement to be used for this.
- the work machine can include a tool, but this is not a requirement for definition as a work machine.
- Every power receiver on the carrier vehicle, such as a hydraulic unit, is also considered to be a work device in the context of the present invention
- Vehicles with a large gear ratio spread are, for example, tractors or construction vehicles:
- a tractor used in an agricultural operation must be able to reduce the driving speed to 1 km / h or even below for certain work processes, for example certain soil cultivation, whereas driving speeds of 80 km / h or even more are desirable for ferry operations on public roads.
- the power requirement on the mechanical power take-off shafts or the hydraulic connections of the tractor for an implement connected to them and attached to the tractor can be particularly high.
- the problem of the often independent power requirements of the work device on the one hand and the drive of the carrier vehicle on the other hand has so far been solved by the fact that the only existing energy generator, the internal combustion engine, supplies the drive with torque via a hydraulic serial pump-motor combination (hydrostat), and the torque, i.e. the drive power, for the implement is taken from the hydrostatic via a power take-off and is therefore independent of the rotational speed / driving speed of the drive.
- the hydrostatic drive train can be provided parallel to a completely mechanical drive train so that the power flow optionally runs via one of the two drive trains, for example via the hydrostatic drive train when a mechanical transmission is to be shifted in the mechanical drive train.
- a drive train for a self-propelled agricultural machine in which a main drive source in the form of an internal combustion engine brings power into the drive train, but with this also continuously adjustable hydraulic motors, mostly controllable on and off, either Bringing power into the drive train as well as taking it off from it, with the power being able to be taken from the drive train via various auxiliary drives that can be switched on and off.
- a self-propelled machine exclusively electrically (fully electric drive), you could replace the combustion engine with an electric motor, but you still need the downstream hydraulic transmission in the form of the hydrostat or hydraulic converter.
- Planetary gears are also known for coping with a large speed spread, which i.a. comprise a sun gear, a ring gear and a planet carrier.
- a planetary gear in the literal sense does not necessarily have to have a ring gear, i.e. a gear with teeth on its inner circumference, but there are designs in which instead of the ring gear, usually axially offset to it, another gear with - instead or in addition - teeth on the outer circumference and / or on the end face can be present as part of the planetary gear.
- ring gear is not intended to mean any such restriction of the planetary gears that the so-called ring gear actually has to have teeth on its inner circumference.
- two-shaft operation i.e. when one of these three elements cannot or does not rotate, there can be a high, fixed transmission ratio caused solely by the geometric design of these three elements to one another.
- the latter is used, for example, in hybrid vehicles to couple two drive sources - usually different in design - such as an internal combustion engine on the one hand and an electric motor on the other so that they can provide a drive component that is variable in relation to one another, and the output of the To connect planetary gear with the driven axle of the vehicle.
- DE 2016224092 A1 describes a drive train for a motor vehicle in which the internal combustion engine and I-machine are the two drive sources and at the output of which the total torque of these two drive sources can be tapped.
- a control device is used to set a target rotational speed at the output based on the rotational speed of one of the two drive sources and the target torques of the two drive sources.
- a fully electric drive unit is understood to be one in which the required mechanical energy is provided exclusively by electric motors, regardless of whether these are supplied with energy via batteries, fuel lines or other sources.
- electric motors are used as electric motors, which can be operated either as an electric motor, that is, as an electric consumer, or as an electric generator.
- a transfer case comprising
- the two electric machines are two of the three rotating ones
- At least one power take-off that is mechanically coupled to one of the two driven inputs of the planetary gear, for example to one of the electric motors, preferably in a fixed gear ratio, the coupling preferably also being able to be canceled, i.e. deactivated.
- the speed at the power take-off cannot be freely selected, but depends on the speed at the corresponding input of the planetary gear to which the power take-off is coupled, i.e. the electric machine coupled there.
- the speed of the main output i.e. the output of the planetary gear
- the speed at the output of the planetary gear can still be varied by controlling the speed of the second electric machine in relation to the speed of the first electric machine.
- the direction of rotation at the output of the planetary gear can also be selected in this way.
- the output of the more powerful e-machine is therefore preferably a maximum of 500%, better only a maximum of 300% greater than that of the less powerful e-machine, so that both e-machines can also have the same output. If the output is different, the more powerful electric machine is preferably coupled to the input of the planetary gear on which the power take-off is located.
- the power split transmission should preferably be designed so that the maximum speed of the faster one from the planet carrier on the one hand and the power take-off on the other hand is a maximum of 500%, better only a maximum of 300% higher than that of the slower of the two.
- One electric machine is preferably coupled to the sun gear, the other electric machine to the ring gear, so that very low speeds, including standstill of the planet carrier, even when the sun gear and ring gear are rotating, can be achieved in a simple manner on the planet carrier can be.
- hydraulic components can be completely dispensed with in such a drive unit, in particular within the propulsion drive.
- controller in particular an electronic controller, which controls the drive unit, in particular the two drive sources, in particular the two electric machines, according to the target specifications entered by the operator for the drive unit or according to request signals that are supplied by connected components , controls independently of each other, whereby the direction of rotation, speed and torque of each of the two electric machines are freely adjustable,
- a transfer case in particular a differential, can also be coupled to the planet carrier in order to distribute the speed and power output at this output of the planetary gear in a targeted manner.
- power take-offs can also be operatively connected to one of the at least two drive sources, in particular electric machines, preferably in a fixed speed ratio, in particular non-rotatably.
- the two drive sources, in particular electric machines can be arranged axially parallel, in particular coaxially one behind the other or even one inside the other, in which case the planetary gear is preferably arranged on the end face and centrally on the end face of one of the two electric machines.
- the drive unit is a fully electric drive unit in the sense that the drive sources for its transfer case are exclusively electric machines and, in particular, the control for the drive unit is an electrical, in particular electronic, controller.
- the energy for the electric machines and the control can be provided by a battery, a power generator such as a fuel cell or other types of electrical energy supply.
- a clutch and / or a brake can be provided in an output train, in particular only one output, in particular the main output:
- the corresponding output which is braked anyway by the consumer driven by it, can also be braked.
- a conventional brake such as a disc brake, can be used as the brake, the removed braking energy not being used but being lost as waste heat, or a consumer, in particular a device part of the working device driven by the drive unit, can be used.
- the clutch and brake can be arranged coaxially one behind the other.
- the stated object is achieved in that the drive unit present in this vehicle - which in the case of a self-propelled work machine also drives the work device of this self-propelled work machine - is a fully electric drive unit, in particular such as previously described is.
- the planet carrier is preferably operatively connected to the drive wheels of the vehicle, in particular via an interposed differential, while - in the case of a self-propelled work machine - the power take-off is operatively connected to the work device of the self-propelled work machine.
- the speed and direction of travel of the carrier vehicle can be controlled essentially independently of the current power requirement of the implement.
- the power-split transmission together with the axle body or the drive pin for the driven wheels, can form a firmly connected, jointly manageable assembly, by installing it in a chassis, a corresponding vehicle, in particular a self-propelled machine, can be created very quickly.
- a corresponding vehicle in particular a self-propelled machine
- the existing task is solved differently depending on the primary current use - operating the work device or driving the carrier vehicle at high speed:
- Primary use is understood to mean that the other purpose of use in each case is present and can also be carried out in parallel, but the greatest proportion of the total currently used power is used for the primary purpose.
- the implement is primarily to be operated, i.e. driven by the fully electric drive unit, while the desired driving speed of the carrier vehicle is relatively low or even zero, i.e. little power is required - such as a snow blower or a combine harvester in use
- sun gear and ring gear which are each driven by one of the two electric machines, driven in opposite directions, so that this differential speed determines the speed of the planet carrier and thus the speed of the drive wheels of the carrier vehicle, which can therefore be very small and also zero can be,
- the electric machine coupled to the power take-off is operated at such a speed that the power take-off provides the required speed and / or power to the working device driven by it.
- the speed of the other electric machine is selected in relation to the first mentioned electric machine so that the desired differential speed is achieved in the planetary gear.
- the primary focus is on driving, in particular driving the carrier vehicle at high speed, for which, as a rule, a high output is achieved at a high driving speed, but a lower one Driving speed high torque is required while the implement is deactivated, so it does not have to be driven
- the implement is decoupled from the power take-off.
- the sun gear and ring gear are driven at the same speed and in the same direction of rotation, this is also the speed and direction of rotation of the planet carrier, since the individual planetary pinions then stand still with respect to their own axis of rotation and do not move relative to the sun gear and ring gear.
- the speed of the planet carrier is between that of the sun gear and the ring gear, but has the same direction of rotation as these two gears of the planetary gear.
- both electric motors can preferably be driven simultaneously, but in the same direction of rotation.
- both electric motors are preferably rotated in opposite directions, preferably at the same speed, so that the planet carrier only starts moving at a differential speed, in particular comes to a standstill at the beginning.
- the procedure for starting and also driving the carrier vehicle quickly can also be used for a vehicle which does not have an implement but, for example, because of its heavy weight or for other reasons, requires high torque when starting and whose speed should be controlled very precisely.
- a first special case is the transition from a low to a high driving speed of the vehicle:
- the difference in speed is increased in such a way that the speed of one of the two electric machines is reduced to zero and switched to the opposite direction of rotation and the speed of this electric machine is increased in this other direction of rotation, this being the case after switching over The direction of rotation that causes the desired direction of travel of the vehicle
- the increase in power of the other electric machine is preferably higher, so that the vehicle is nevertheless faster.
- the speed of the other electric machine continues to increase, so that there is neither an interrupted acceleration of the vehicle, in particular the carrier vehicle, and in particular, the vehicle does not slow down temporarily.
- a second special case is the control for reversing the vehicle, i.e. the alternating driving forwards and backwards of the vehicle:
- the direction of rotation of the planet carrier and thus the drive wheels of the vehicle depends on which of the two speeds of the sun gear and planet gear is the higher.
- the vehicle can be driven alternately forwards and backwards by changing the speed of rotation of the sun gear or ring gear and the associated electric motors so that one or the other wheel alternately has the higher speed, this change in each case causes the vehicle to reverse its direction of travel.
- At least one of the two electric machines can be used as a generator to recuperate electrical energy, for example, as an electric brake, for example when the drive wheels of the vehicle, for example, when driving downhill, can use at least one of the two electric machines - regardless of the operating state of the drive unit the planetary gear, such as the planet carrier, is introduced or energy from a work machine is introduced into the planetary gear by a power take-off.
- the planetary gear such as the planet carrier
- FIGS. 1a, b two designs of the drive unit
- FIG. 1c an axial view of the planetary gear from FIG. 1 a
- FIG. 2 a self-propelled work device with the drive unit
- Figure 3 a drive axle assembly with the drive unit
- Figures 4a, b added variants of the design according to Figure 1 a.
- Figure 1a shows a side view of a 1st design of the drive unit 100 according to the invention consisting of a power split gear 50 - in the form of a classic planetary gear 1 and at least one first power take-off NA1 - and two axially parallel electric machines E1, E2 as drive sources, which In normal operation, on the one hand, drive the sun gear 2 by means of a shaft 7 and, on the other hand, the ring gear 3 of the planetary gear 1 by means of a shaft 8, while the planet carrier 4 of the planetary gear 1 serves as the main output HA in the form of a shaft 6 fixedly attached to it.
- the power take-off NA1 is coupled in a fixed speed ratio to the shaft 7 connected to the sun gear 2 in a rotationally fixed manner and / or to the first electric machine E1 connected to it.
- a further power take-off NA2 which is also coupled in a fixed speed ratio to the electric machine E1, which is also connected in this case to the shaft 7 - which is rotationally coupled to the rotor of the electric machine E1 - directly or indirectly Case, for example, a PTO shaft ZW1.
- a further power take-off NA3 can likewise be coupled to the shaft 8 connected to a fixed speed ratio and / or to the first electric machine E2 connected to it.
- Each of the power take-offs can be separated from the planetary gear 1 via a clutch 5, as shown in this case only on the power take-offs NA2 and NA3.
- the plan view of the planetary gear 1 in the axial direction 10 - the axis of rotation of the sun gear 2 - makes it clear that this is a classic planetary gear in which the internally toothed flea wheel 3 is arranged concentrically to the externally toothed sun gear 2 and both with which in this case four planet pinions 4a to d are in engagement, which are rotatably mounted about their axes of rotation on a planet carrier 4 which is operatively connected to the shaft 6, in particular is connected in a rotationally fixed manner.
- Both electric machines E1, E2 are signal-connected via signal lines 9 to the controller 100 * .
- FIG. 1 b shows, in the same view as FIG. 1 a, a second design of the drive unit 100 according to the invention, which differs from FIG. Design essentially differs in that it is a coaxial arrangement of the two electric machines E1, E2, in which the shaft 7, which connects the sun gear 2 to the electric machine E1, passes through the hollow center of the Machine E2 extends therethrough, which is located in the axial direction 10 between the electric machine E1 and the planetary gear 50.
- the e-machine E2 is connected in a rotationally fixed manner to the float 3 via connecting elements 8.
- the two electric machines E1 and 2 are arranged on one end face of the planetary gear 50, preferably on the side of the planetary gear opposite the main output HA of the planetary gear 50.
- the two electric machines E1, E2 are arranged axially parallel to one another on opposite end faces of the planetary gear 1, so that the shaft 7, which connects the planetary gear 1, in particular its sun gear 2, with the electric machine E1 and the Shaft 8, which couples the electric machine E2 to the planetary gear 50, run parallel to one another.
- the shaft 8 is non-rotatably connected to a gear, the external toothing of which meshes with an external toothing that is additionally present on the ring gear 3.
- Figures 4a, b show additional equipment on the main output 6 of the design according to Figure 1a, this additional equipment on the main output 6 can also be present on any other design of the drive unit according to the invention, in particular the planetary gear according to the invention:
- a brake 13 is arranged in the output train downstream of the main output HA in its shaft 6 on the one hand, that is, non-rotatably connected to that of this shaft 6, and a clutch 5 is arranged downstream in this output train.
- the brake 13 - in this case designed as a conventional disc brake with a brake disc 13a that is non-rotatably coupled to the main output HA, i.e. the output shaft 6, against which brake shoes 13b can be pressed in the axial direction on both sides - the main output HA can additionally be braked.
- the clutch 5 By means of the clutch 5, consumers driven by the main output HA can be completely decoupled from it.
- the clutch 5 can instead and / or additionally also be arranged upstream of the brake 13 in order to also be able to decouple the brake from the main output HA of the transfer case.
- a torque sensor 14 can be present on the main output HA, which can measure the torque and thus the power that is taken from this output.
- the power distribution to all drives within the drive unit can be determined by the controller 100 * .
- Figure 2 shows the drive unit 100 of Figure 1a installed in a self-propelled machine 200:
- the main output HA in the form of the shaft 6 is operatively connected to the driven rear axle or the two driven axles of the carrier vehicle 220 via a transfer case VG, while the auxiliary output NA1 is coupled to the implement 210 mounted on the carrier vehicle 220, in particular is detachably coupled by means of a coupling not shown here.
- the work device 210 is a boom work device in the form of a boom mower.
- the extension arm 21 1 which consists of several articulated arm parts 21 1 a to 21 1 d, is Fastened on the vehicle side to a guide shoe 214 which can be moved in a controlled manner in the horizontal transverse direction 11 along a guide rail 215 fastened in front of the front of the carrier vehicle 220.
- the working head 212 - At the free end of the boom arm facing away from the vehicle, 211 is the working head 212 - here a mowing head 212 for mowing the vegetation next to the edge of the roadway - attached, which in this illustration is in its storage position on the loading area of the carrier vehicle 220 behind it Driver's cab, so in its transport position, is.
- the arm parts 211 a to 211 d can be adjusted in their mutual angular position in a controlled manner by means of variable-length, in particular telescopic, adjusting elements arranged in between, in this case hydraulic or electrically operated working cylinder units 213, each of which is attached to one of the arm parts by one of its ducks and with its other end directly or indirectly to the next arm part, in each case away from the pivot joints in between, so that the intermediate angle between the arm parts can be changed by changing the length of the adjusting elements.
- variable-length, in particular telescopic, adjusting elements arranged in between in this case hydraulic or electrically operated working cylinder units 213, each of which is attached to one of the arm parts by one of its ducks and with its other end directly or indirectly to the next arm part, in each case away from the pivot joints in between, so that the intermediate angle between the arm parts can be changed by changing the length of the adjusting elements.
- the working group 212 can be brought into the desired position, usually laterally next to or laterally in front of the carrier vehicle 220 during work.
- the drive unit 100 allows the driving speed of the carrier vehicle 220 to be controlled independently of the power output to the implement 210 via the power take-off NA1 by controlling the speed and thus the power of the two electric machines E1, E2.
- FIG. 3 shows how the drive unit 100 according to the invention with a transfer case VG coupled to the shaft 6 of the main output HA, which on the other hand is operatively connected to the driven axle 221, is a finished, can form jointly manageable drive assembly 222, which only needs to be inserted and fixed in its chassis during assembly of the carrier vehicle 220.
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Abstract
Um bei einem rein elektrisch angetriebenen Fahrzeug (200), insbesondere einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine (200), den Fahrtantrieb einerseits und das Arbeitsgerät (210) andererseits unabhängig voneinander mit der jeweils notwendigen Energie versorgen zu können, wird eine voll-elektrische Antriebseinheit (100) vorgesehen, die beides versorgt, mit einem Planetengetriebe (1), welches von zwei getrennt steuerbaren E-Maschinen (E1, E2) angetrieben wird und somit allein betrachtet als Summier-Getriebe wirkt. Wegen eines zusätzlich vorhandenen Nebenabtriebs (NA1), der mit einer der beiden E-Maschinen (E1) und/oder dem entsprechenden Antriebs-Eingang in das Planetengetriebe (1) mit festem Übersetzungsverhältnis gekoppelt ist, kann über diesen Nebenabtriebs (NA1) das Arbeitsgerät (210) versorgt werden, während die Drehzahl des Fahrantriebes unabhängig davon über die Differenz- Drehzahl zwischen Sonnenrad (2) und Hohlrad (3), welche von den beiden E- Maschinen (E1, E2) angetrieben werden, gesteuert wird. Die Summe aus Planetengetriebe und Nebenabtrieb (NA1) wirkt damit primär als Verteilergetriebe.
Description
Voll-elektrische Antriebseinheit für ein Fahrzeug, insbesondere eine selbstfahrende Arbeitsmaschine, sowie Vorgehensweise zu ihrem Betrieb
I. Anwendungsgebiet Die Erfindung betrifft den insbesondere voll-elektrischen Antrieb von selbstfahrenden Arbeitsmaschinen sowie Fahrzeugen mit benötigter sehr großer Getriebespreizung ihres Fahr-Antriebes.
II. Technischer Hintergrund
Unter selbstfahrenden Arbeitsmaschinen werden solche verstanden, bei denen ein Arbeitsgerät montierbar und demontierbar auf einem Trägerfahrzeug, insbesondere dessen Chassis, angeordnet ist wie etwa ein Schneepflug, oder bei dem das Arbeitsgerät zusammen mit dem Trägerfahrzeug eine integrale selbstfahrende Arbeitsmaschine bildet wie etwa bei einem selbstfahrenden Mähdrescher.
Bei einer solchen selbstfahrenden Arbeitsmaschine muss der Leistungsbedarf des Arbeitsgerätes nicht mit der Fahrgeschwindigkeit des Trägerfahrzeuges und dem hierfür aufzuwendenden Leistungsbedarf in einem festen Verhältnis zueinander stehen.
Die Arbeitsmaschine kann ein Werkzeug umfassen, was jedoch nicht Bedingung für die Definition als Arbeitsmaschine ist. Jeder Leistungsempfänger auf dem Trägerfahrzeug wie etwa eine Hydraulik-Einheit gilt im Sinne der vorliegenden Erfindung ebenfalls als Arbeitsgerät
Fahrzeuge mit großer Getriebespreizung sind beispielsweise Traktoren oder Baufahrzeuge:
Ein im landwirtschaftlichen Betrieb eingesetzter Traktor muss für bestimmte Arbeitsvorgänge, beispielsweise bestimmte Bodenbearbeitungen, die Fahrgeschwindigkeit auf 1 km/h oder gar darunter senken können, im Fährbetrieb auf öffentlichen Straßen sind dagegen Fahrgeschwindigkeiten von 80 km/h oder gar mehr erwünscht.
Gleichzeitig kann gerade bei einer solchen langsamen Kriechfahrt der Leistungsbedarf an den mechanischen Zapfwellen oder den hydraulischen Anschlüssen des Traktors für ein damit verbundenes, am Traktor angebautes Arbeitsgerät besonders hoch sein.
Bei selbstfahrenden Arbeitsmaschinen wird das Problem des oftmals voneinander unabhängigen Leistungsbedarfs von Arbeitsgerät einerseits und Fahrantrieb des Trägerfahrzeuges andererseits bisher dadurch gelöst, dass der einzige vorhandene Energieerzeuger, der Verbrennungsmotor, über eine hydraulische serielle Pumpe-Motor-Kombination (Hydrostat) den Fahrantrieb mit Drehmoment versorgt, und aus dem Hydrostat über einen Nebenabtrieb das Drehmoment, also die Antriebsleistung, für das Arbeitsgerät entnommen wird und somit unabhängig von der Drehzahl/Fahrgeschwindigkeit des Fahrantriebes. Dabei kann der hydrostatische Antriebsstrang parallel zu einem vollständig mechanischen Antriebsstrang vorgesehen sein, sodass der Kraftfluss wahlweise über einen der beiden Antriebsstränge läuft, beispielsweise über den hydrostatischen Antriebsstrang dann, wenn ein mechanisches Getriebe im mechanischen Antriebsstrang geschaltet werden soll.
Aus der internationalen Patentanmeldung Wo 2017/063864 A1 ist ein Antriebsstrang für eine selbstfahrende landwirtschaftliche Arbeitsmaschine bekannt, bei dem eine Haupt-Antriebsquelle in Form eines Verbrennungsmotors Leistung in den Antriebsstrang einbringt, mit diesem aber auch kontinuierlich verstellbare Hydraulikmotoren, meist gesteuert an- und auskuppelbar, sowohl
Leistung in den Antriebsstrang einbringen als auch aus diesem abnehmen können, wobei die Leistung aus dem Antriebsstrang über verschiedene, zuschaltbare und abschaltbar, Neben-Abtriebe abgenommen werden kann. Will man eine selbstfahrende Arbeitsmaschine dagegen ausschließlich elektrisch antreiben (voll-elektrischer Antrieb), so könnte man den Verbrennungsmotor durch einen Elektromotor ersetzen, benötigt jedoch nach wie vor das nachgeschaltete hydraulische Getriebe in Form des Hydrostats oder hydraulischen Wandlers.
Bei reinen Transport-Fahrzeugen, insbesondere Zug-Fahrzeugen mit benötigter großer Getriebespreizung des Fahr-Antriebes wird der unabhängige Nebenabtrieb nicht benötigt, und der Hydrostat dient lediglich der Erzielung der großen Drehzahl-Spreizung, gegebenenfalls in Kombination mit einem vor-oder nachgeschalteten mechanischen Getriebe.
Für die Bewältigung einer großen Drehzahl-Spreizung sind weiterhin Planetengetriebe bekannt, die u.a. ein Sonnenrad, ein Hohlrad und einen Planetenträger umfassen.
In diesem Zusammenhang sei darauf hingewiesen, dass ein Planetengetriebe im wörtlichen Sinn nicht unbedingt ein Hohlrad, also ein Rad mit einer Verzahnung an seinem Innenumfang, aufweisen muss, sondern es Bauformen gibt, bei denen statt des Hohlrades, meist axial dazu versetzt, ein weiteres Zahnrad mit - stattdessen oder zusätzlich - Verzahnung am Außenumfang und/oder auf der Stirnseite als Bestandteil des Planetengetriebes vorhanden sein kann.
Für die Zwecke der vorliegenden Anmeldung sei jedoch klargestellt, dass der Begriff„Hohlrad“ keine derartige Einschränkung der Planetengetriebe bedeuten soll, dass das sogenannte Hohlrad tatsächlich eine Verzahnung an seinem Innenumfang aufweisen muss.
Im Zweiwellen-Betrieb, also wenn eines dieser drei Elemente nicht drehbar ist oder nicht dreht, kann ein hohes, allein durch die geometrische Auslegung dieser drei Elemente zueinander bedingtes, festes Übersetzungsverhältnis vorliegen.
Im Dreiwellen-Betrieb, also wenn alle dieser drei Elemente drehbar sind, kann ein Planetengetriebe
• als Verteiler-Getriebe eingesetzt werden, indem eines der drei Elemente angetrieben wird und die beiden anderen als Abtriebe benutzt werden
• oder als Summier-Getriebe eingesetzt werden, indem zwei der drei Elemente angetrieben werden und das dritte als einziger Abtrieb benutzt wird, an den die Summe der Antriebsleistungen der beiden angetriebenen Elemente des Planeten-Getriebes abgegeben wird.
Letzteres wird beispielsweise in Hybrid-Fahrzeugen benutzt, um zwei - meist von der Bauart unterschiedliche - Antriebsquellen wie beispielsweise einen Verbrennungsmotor einerseits und einen Elektromotor andererseits so zu koppeln, dass diese einen in ihrem Verhältnis zueinander variablen Antriebs- Anteil leisten können, und den Abtrieb des Planetengetriebes mit der angetriebenen Achse des Fahrzeuges zu verbinden.
In diesem Zusammenhang beschreibt die DE 2016224092 A1 einen Antriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, bei dem Verbrennungsmotor und I- Maschine die beiden Antriebsquellen sind und an deren Ausgang das Summen Drehmoment dieser beiden Antriebsquellen ab greifbar ist. Dabei soll mittels einer Regelvorrichtung eine Soll-Drehgeschwindigkeit an dem Ausgang einstellen basierend auf der Drehgeschwindigkeit einer der beiden Antriebsquellen sowie der Soll-Drehmomente der beiden Antriebsquellen.
Die dadurch erreichbare Drehzahl-Spreizung an der angetriebenen Achse ist jedoch begrenzt.
III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Es ist daher die Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung, eine voll elektrischen Antriebseinheit, insbesondere ohne hydraulische Komponenten in der Antriebseinheit selbst, für ein Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, das eine große , vorzugsweise stufenlose, Drehzahlspreizung, insbesondere von mehr als 1 zu 500, vorzugsweise mehr als 1 zu 600 vorzugsweise mehr als 1 zu 690 für dessen Antriebsräder bietet und im Fall einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine eine Leistungsversorgung oder Drehmoment-Versorgung für das Arbeitsgerät bietet, die unabhängig von der Drehzahl oder der Fahrgeschwindigkeit des Fahrantriebes, also der angetriebenen Räder des Trägerfahrzeuges, ist. b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 , 1 1 und 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Unter einer voll-elektrischen Antriebseinheit wird eine solche verstanden, bei der die benötigte mechanische Energie ausschließlich von Elektromotoren zur Verfügung gestellt wird, unbeachtlich der Tatsache, ob diese über Batterien, über Brennstoff-Zeilen oder andere Quellen mit Energie versorgt werden.
Insbesondere werden dabei als Elektromotoren E-Maschinen verwendet, die wahlweise als Elektromotor, also als elektrischer Verbraucher, oder elektrischer Generator betrieben werden können.
Hinsichtlich der voll-elektrischen Antriebseinheit wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass diese umfasst
- mindestens zwei unabhängig voneinander steuerbare E-Maschinen als Antriebsquellen
- ein Verteilergetriebe, umfassend
- ein Planetengetriebe mit den drei drehbaren Hauptkomponenten
Sonnenrad, Hohlrad und Planetenträger
- wobei die zwei E-Maschinen zwei der drei drehbaren
Hauptkomponenten des Planetengetriebes antreiben,
- mindestens einen Nebenabtrieb, der mit einem der beiden angetriebenen Eingänge des Planetengetriebes, also beispielsweise mit einer der E-Maschinen, mechanisch gekoppelt ist, vorzugsweise in einem festen Übersetzungsverhältnis, wobei die Kopplung vorzugsweise auch aufhebbar, also deaktivierbar, sein kann.
Durch diese Konstellation ist zwar die Drehzahl am Nebenabtrieb nicht frei wählbar, sondern hängt von der Drehzahl am entsprechenden Eingang des Planetengetriebes, mit der der Nebenabtrieb gekoppelt ist, also der dort angekoppelten E-Maschine, ab. Jedoch kann die Drehzahl des Hauptabtriebes, also des Ausganges des Planetengetriebes, frei gewählt werden, da es von der Relation der Drehzahlen an den beiden Eingängen des Planetengetriebes abhängt.
Wenn also der Nebenabtrieb eine bestimmte Drehzahl der mit ihm in fester Übersetzung gekoppelten in Maschine erfordert, kann dennoch am Ausgang des Planetengetriebes die Drehzahl variiert werden, indem in Relation zur Drehzahl der ersten E-Maschine die Drehzahl der zweiten E-Maschine gesteuert wird. Auch die Drehrichtung am Ausgang des Planetengetriebes kann auf diese Art und Weise gewählt werden.
Vorzugsweise ist deshalb die Leistung der leistungsstärkeren E-Maschine um maximal 500 %, besser nur um maximal 300 % größer als die der leistungsschwächeren E-Maschine, so dass beide E-Maschinen auch die gleiche Leistung besitzen können. Ist die Leistung unterschiedlich, ist die leistungsstärkere E-Maschine vorzugsweise mit dem Eingang des Planetengetriebes gekoppelt, an dem der Nebenabtrieb sitzt.
Das Leistungsverzweigung-Getriebe sollte vorzugsweise so ausgelegt sein, dass die maximale Drehzahl des schnelleren aus Planetenträger einerseits und Nebenabtrieb andererseits maximal 500 %, besser nur um maximal 300 % höher ist als die des langsameren der beiden.
Vorzugsweise ist die eine E-Maschine mit dem Sonnenrad, die andere E- Maschine mit dem Hohlrad gekoppelt, also wirkverbunden, so dass am Planetenträger auch sehr niedrige Drehzahlen einschließlich Stillstand des Planetenträgers, auch bei drehenden Sonnenrad und Hohlrad, auf einfache Art und Weise verwirklicht werden können.
Auf diese Art und Weise kann bei einer solchen Antriebseinheit vollständig auf hydraulische Komponenten verzichtet werden, insbesondere innerhalb des Fahr- Antriebes.
Vorzugsweise ist eine Steuerung, insbesondere eine elektronische Steuerung, vorhanden, die nach den vom Bediener eingegebenen Ziel-Vorgaben für die Antriebseinheit oder nach Anforderungssignalen, die von angeschlossenen Komponenten geliefert werden, die Antriebseinheit steuert, insbesondere der beiden Antriebsquellen, insbesondere die beiden E-Maschinen, unabhängig voneinander ansteuert, wobei also Drehrichtung, Drehzahl und Drehmoment jeder der beiden E-Maschinen frei einstellbar sind,
Je nach Anwendungszweck kann am Planetenträger ferner ein Verteilergetriebe, insbesondere ein Differential, angekoppelt sein, um die an diesen Ausgang des Planetengetriebes ausgegebene Drehzahl und Leistung zielgerichtet zu verteilen.
Ebenso können weiterhin Nebenabtriebe, vorzugsweise jedoch jeweils in einem festen Drehzahlverhältnis, insbesondere drehfest, mit einer der vorhandenen mindestens zwei Antriebsquellen, insbesondere E-Maschinen wirkverbunden sein.
Für eine kompakte Gestaltung der Antriebseinheit können die beiden Antriebsquellen, insbesondere E-Maschinen, achsparallel, insbesondere koaxial hintereinander oder gar ineinander liegend, angeordnet sein, wobei dann das Planetengetriebe vorzugsweise stirnseitig und zentrisch auf der Stirnseite einer der beiden E-Maschinen angeordnet ist.
Insbesondere handelt es sich bei der Antriebseinheit um eine vollelektrische Antriebseinheit in dem Sinne, dass die Antriebsquellen für deren Verteilergetriebe ausschließlich E-Maschinen sind und insbesondere die Steuerung für die Antriebseinheit eine elektrische, insbesondere elektronische, Steuerung ist. Die Energie für die E-Maschinen und die Steuerung kann durch eine Batterie, einen Stromerzeuger wie eine Brennstoffzelle oder über andere Arten der elektrischen Energieversorgung zur Verfügung gestellt werden.
Zusätzlich kann in einem Abtriebsstrang, insbesondere nur einem Abtrieb, insbesondere dem Haupt-Abtrieb, eine Kupplung und/oder eine Bremse vorgesehen sein:
Mittels der Bremse kann der entsprechende Abtrieb, der durch den davon angetriebenen Verbraucher ohnehin gebremst wird, zusätzlich abgebremst werden.
Als Bremse kann eine konventionelle Bremse wie etwa eine Scheibenbremse verwendet werden, wobei die abgenommene Bremsenergie nicht genutzt wird sondern als Abwärme verloren geht, oder auch ein Verbraucher, insbesondere ein Geräte-Teil des von der Antriebseinheit angetriebenen Arbeitsgerätes, verwendet werden.
Ob sich dabei die Bremse oder die Kupplung in diesem Abtriebsstrang, insbesondere dem Haupt-Abtrieb, bezüglich der Antriebseinheit, insbesondere
dem Planetengetriebe, weiter stromabwärts befindet, hängt vom Verwendungszweck ab.
Kupplung und Bremse können koaxial hintereinander angeordnet sein.
Ebenso ist offen gelassen, ob die Bremse und/oder die Kupplung direkt auf dem entsprechenden Abtrieb sitzen, oder in einem dazu parallelen Neben-Strang, der mit dem Abtriebsstrang gekoppelt ist, insbesondere mechanisch gekoppelt ist, vorzugsweise in einem festen Drehzahlverhältnis,
Hinsichtlich eines voll-elektrisch angetriebenen Fahrzeuges, insbesondere einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine, wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass die in diesem Fahrzeug vorhandene Antriebseinheit - die bei einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine auch das Arbeitsgerät dieser selbstfahrenden Arbeitsmaschine mit antreibt - eine voll-elektrische Antriebseinheit, insbesondere wie zuvor beschrieben, ist.
Vorzugsweise ist dabei der Planetenträger mit den Antriebsrädern des Fahrzeuges, insbesondere über ein zwischengeschaltetes Differenzial, wirkverbunden, während - bei einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine - der Nebenabtrieb mit dem Arbeitsgerät der selbstfahrenden Arbeitsmaschine wirkverbunden ist.
Dadurch kann die Fahrgeschwindigkeit und Fahrtrichtung des Trägerfahrzeuges im Wesentlichen unabhängig von dem momentanen Leistungsbedarf des Arbeitsgerätes gesteuert werden.
Dabei kann das Leistungsverzweigungs-Getriebe zusammen mit dem Achskörper oder den Antriebszapfen für die angetriebenen Räder eine fest miteinander verbundene, gemeinsam handhabbare Baugruppe bilden, durch deren Einbau in ein Chassis sehr schnell ein entsprechendes Fahrzeug, insbesondere eine selbstfahrende Arbeitsmaschine, erstellt werden kann.
Hinsichtlich des Steuerungsverfahrens für eine selbstfahrende Arbeitsmaschine, insbesondere deren voll-elektrische Antriebseinheit, welche sowohl das Trägerfahrzeug als auch das Arbeitsgerät antreibt, wird die bestehende Aufgabe abhängig von der primären momentanen Verwendung - Betreiben des Arbeitsgerätes oder schnelles Fahren des Trägerfahrzeuges - unterschiedlich gelöst:
Unter primärer Verwendung wird verstanden, dass der jeweils andere Verwendungszweck durchaus parallel vorliegen und auch durchgeführt werden kann, jedoch der größte Anteil der insgesamt momentan genutzten Leistung für den primären Verwendungszweck verwendet wird.
Wenn primär das Arbeitsgerät betrieben, also von der voll-elektrischen Antriebseinheit angetrieben, werden soll, dagegen die dabei gewünschte Fahrgeschwindigkeit des Trägerfahrzeuges relativ gering oder gar null ist, also wenig Leistung benötigt - wie beispielsweise bei einer im Einsatz befindlichen Schneefräse oder einem Mähdrescher - werden
- einerseits Sonnenrad und Hohlrad, die von jeweils einem der beiden E- Maschinen angetrieben werden, gegenläufig angetrieben, so dass diese Differenz-Drehzahl die Drehzahl des Planetenträgers und damit die Drehzahl der Antriebsräder des Trägerfahrzeuges bestimmt, die somit sehr klein sein kann und auch Null sein kann,
- andererseits die mit dem Nebenabtrieb gekoppelte E-Maschine mit einer solchen Drehzahl betrieben, dass der Nebenabtrieb dem davon angetriebenen Arbeitsgerät die gewünschte Drehzahl und/oder Leistung zur Verfügung stellt. Die Drehzahl der anderen E-Maschine wird in Relation zur erstgenannten E-Maschine so gewählt, dass die gewünschte Differenz-Drehzahl im Planetengetriebe erzielt wird.
Steht dagegen primär das Fahren, insbesondere das schnelle Fahren des Trägerfahrzeuges im Vordergrund, wofür in der Regel bei hoher Fahrgeschwindigkeit eine hohe Leistung, dagegen bei niedriger
Fahrgeschwindigkeit hohes Drehmoment benötigt wird, während das Arbeitsgerät deaktiviert ist, also nicht angetrieben werden muss, werden
- einerseits Sonnenrad und Hohlrad, in der gleichen Drehrichtung angetrieben, so dass die höhere dieser beiden Drehzahlen die Drehzahl des Planetenträgers und damit die Drehzahl der Antriebsräder des Trägerfahrzeuges bestimmt, die somit sehr hoch sein kann,
- andererseits das Arbeitsgerät von dem Nebenabtrieb entkoppelt ist.
Wenn beispielsweise Sonnenrad und Hohlrad mit der gleichen Drehzahl und in der gleichen Drehrichtung angetrieben werden, ist dies auch die Drehzahl und Drehrichtung des Planetenträgers, da dann die einzelnen Planeten-Ritzel bezüglich ihrer eigenen Drehachse Stillstehen und keine Relativbewegung zu Sonnenrad und Hohlrad vollziehen.
Dreht sich beispielsweise das Hohlrad etwas schneller als das Sonnenrad, aber in der gleichen Drehrichtung, so liegt die Drehzahl des Planetenträgers zwischen der von Sonnenrad und Hohlrad, besitzt aber die gleiche Drehrichtung wie diese beiden Räder des Planetengetriebes.
Soll das Fahrzeug aus dem Stand anfahren, können beide E-Maschinen vorzugsweise gleichzeitig, jedoch in der gleichen Drehrichtung, angetrieben werden.
Für ein besonders langsames Anfahren, beispielsweise wegen eines hierfür erforderlichen sehr hohen Drehmomentes, werden vorzugsweise beide E- Maschine gegenläufig in Drehung versetzt, vorzugsweise mit der gleichen Drehzahl, wodurch sich der Planetenträger nur mit einer Differenzgeschwindigkeit in Bewegung setzt, insbesondere anfangs stillsteht.
Mittels leichter Erhöhung der Drehzahl der einen E-Maschine und oder leichten Absenkung der Drehzahl der anderen E-Maschine stellt sich - ausgehend von einem stillstehenden Planetenträger- dann eine geringe Drehzahl verbunden mit einem hohen Drehmoment am Planetenträger ein. Dadurch lassen sich hohe
Antriebsmomente beim Anfahren oder langsamen Fahrgeschwindigkeiten der mit dem Planetenträger gekoppelten Antriebsräder des Fahrzeuges realisieren.
Die Vorgehensweise für das Anfahren und auch das schnelle Fahren des Trägerfahrzeuges ist auch anwendbar für ein Fahrzeug, welches kein Arbeitsgerät besitzt, aber beispielsweise wegen eines hohen Gewichts oder aus anderen Gründen ein hohes Drehmoment beim Anfahren benötigt und dessen Geschwindigkeit sehr genau gesteuert werden soll.
Einen ersten Sonderfall stellt dabei der Übergang von einer niedrigen zu einer hohen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges dar:
Zunächst wird ausgehend von gegenläufiger Drehrichtung der beiden E- Maschinen deren Differenzdrehzahl erhöht, was auch von einer Differenzdrehzahl = Null aus erfolgen kann und dann einem Anfahren des Fahrzeuges entspricht.
Das Erhöhen der Differenzdrehzahl erfolgt dabei so, dass die Drehzahl einer der beiden E-Maschinen bis auf Null abgesenkt und in die entgegengesetzte Drehrichtung umgeschaltet wird und in dieser anderen Drehrichtung die Drehzahl dieser E-Maschine erhöht wird, wobei diese nach dem umschalten vorliegende Drehrichtung derjenigen Drehrichtung entspricht, die die gewünschte Fahrtrichtung des Fahrzeuges bewirkt
Vorzugsweise ist beim Absenken der Drehzahl der einen E-Maschine der Zuwachs an Leistung der anderen E-Maschine höher, so dass das Fahrzeug dennoch schneller wird. Auch während des Wechsels der Drehrichtung der einen E-Maschine die Drehzahl der anderen E-Maschine weiter erhöht, so dass es weder zu einer unterbrochenen Beschleunigung des Fahrzeuges, insbesondere Trägerfahrzeuges und insbesondere nicht zu einer zeitweisen Verlangsamung des Fahrzeuges kommt.
Einen zweiten Sonderfall stellt die Steuerung für einen Reversier-Betrieb des Fahrzeuges dar, also das abwechselnde Vorwärtsfahren und Rückwärtsfahren des Fahrzeuges:
Bei ungleichen Drehrichtungen von Sonnenrad und Hohlrad, also insbesondere der beiden damit gekoppelten E-Maschinen, hängt die Drehrichtung des Planetenträgers und damit der Antriebsräder des Fahrzeuges davon ab, welche der beiden Drehzahlen von Sonnenrad und Planetenrad die Flöhere ist.
Somit kann ein abwechselndes Vorwärtsfahren und Rückwärtsfahren des Fahrzeuges bewirkt werden, indem - ohne die Drehrichtung von Sonnenrad oder Hohlrad sowie der damit gekoppelten E-Maschinen zu ändern - deren Drehzahlen so verändert werden, dass abwechselnd das eine oder das andere Rad die höhere Drehzahl besitzt, wobei dieser Wechsel jeweils eine Fahrtrichtung-Umkehr des Fahrzeuges bewirkt.
Ein Anhalten einer der E-Maschinen wird dadurch vermieden und somit auch die im untersten Drehzahlbereich einer E-Maschine relativ geringe Leistung.
Bei der beschriebene Antriebseinheit kann zumindest eine der beiden E- Maschinen - insbesondere unabhängig vom Betriebszustand der Antriebseinheit - als Generator zum Rekuperieren von elektrischer Energie, beispielsweise , beispielsweise als elektrische Bremse, eingesetzt werden, beispielsweise wenn von den Antriebsrädern des Fahrzeuges bei z.B. Bergabfahrt Energie in das Planetengetriebe, etwa den Planetenträger, eingebracht wird oder von einem Nebenabtrieb Energie von einer Arbeitsmaschine in das Planetengetriebe eingebracht wird.
C) Ausführungsbeispiele
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
Figuren 1a, b: zwei Bauformen der Antriebseinheit,
Figur 1c: eine axiale Ansicht des Planetengetriebes aus Figur 1 a, Figur 2: ein selbstfahrendes Arbeitsgerät mit der Antriebseinheit aus
Figur 1 a - c,
Figur 3: eine Antriebsachsen-Baugruppe mit der Antriebseinheit aus
Figur 1 a - c,
Figuren 4a, b: ergänzte Varianten der Bauform gemäß Figur 1 a.
Figur 1a zeigt in der Seitenansicht eine 1. Bauform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 100 bestehend aus einem Leistungsverzweigung-Getriebes 50 - in Form eines klassischen Planetengetriebes 1 und mindestens einem ersten Nebenabtrieb NA1 - und zwei achsparallel zueinander angeordneten E- Maschinen E1 , E2 als Antriebsquellen, die im Normalbetrieb einerseits das Sonnenrad 2 mittels einer Welle 7 und andererseits das Hohlrad 3 des Planetengetriebes 1 mittels einer Welle 8 antreiben, während der Planetenträger 4 des Planetengetriebes 1 als Hauptabtrieb HA in Form einer drehfest daran befestigten Welle 6 dient.
Der Nebenabtrieb NA1 ist mit der drehfest mit dem Sonnenrad 2 verbundenen Welle 7 und/oder der mit dieser verbundenen ersten E-Maschine E1 in einem festen Drehzahlverhältnis gekoppelt.
Zusätzlich ist in diesem Fall an der Welle 7 - die drehtest mit dem Rotor der E- Maschine E1 gekoppelt ist - direkt oder indirekt ein weiterer Nebenabtrieb NA2 vorhanden, der ebenfalls in einem festen Drehzahlverhältnis mit der E-Maschine E1 gekoppelt ist, der in diesem Fall beispielsweise eine Zapfwelle ZW1 sein kann.
Ebenso kann ein weiterer Nebenabtrieb NA3 in einem festen Drehzahlverhältnis verbundenen Welle 8 und/oder der mit dieser verbundenen ersten E-Maschine E2 gekoppelt sein.
Jeder der Nebenabtriebe kann über eine Kupplung 5 von dem Planetengetriebe 1 , trennbar sein, wie in diesem Fall nur an den Nebenabtrieben NA2 und NA3 dargestellt.
Insbesondere die Aufsicht auf das Planetengetriebe 1 in axialer Richtung 10- der Rotationsachse des Sonnenrades 2 - gemäß Figur 1c macht deutlich, dass es sich hierbei um ein klassisches Planetengetriebe handelt, bei dem das innen verzahnte Flohlrad 3 konzentrisch zum außen verzahnten Sonnenrad 2 angeordnet ist und beide mit über die in diesem Fall vier Planetenritzel 4a bis d in Eingriff stehen, die drehbar um ihre Rotationsachsen auf einem Planetenträger 4 befestigt sind, der mit der Welle 6 wirkverbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist.
Beide E-Maschinen E1 , E2 sind signaltechnisch über Signalleitungen 9 mit der Steuerung 100*verbunden.
Figur 1 b zeigt in der gleichen Ansicht wie Figur 1 a eine 2. Bauform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 100, die sich von der 1 . Bauform im Wesentlichen dadurch unterscheidet, dass es sich dabei um eine koaxiale Anordnung der beiden E-Maschinen E1 , E2 handelt, bei der sich die Welle 7, die das Sonnenrad 2 mit der E-Maschinen E1 verbindet, durch das hohle Zentrum der E-Maschine E2 hindurch erstreckt, die sich in axialer Richtung 10 zwischen der E-Maschine E1 und dem Planetengetriebe 50 befindet. Die E-Maschine E2 ist über Verbindungselemente 8 mit dem Flohlrad 3 drehfest verbunden.
Um einen einfachen kompakten Aufbau zu erzielen, ist bei dieser 2. Bauform die beide E-Maschinen E1 und 2 auf der einen Stirnseite des Planetengetriebes 50 angeordnet, vorzugsweise auf der dem Hauptabtrieb HA des Planetengetriebes 50 gegenüberliegenden Seite des Planetengetriebes.
Bei der 1 . Bauform gemäß Figur 1a sind dagegen die beiden E-Maschinen E1 , E2 auf einander gegenüberliegenden Stirnseiten des Planetengetriebes 1 achsparallel zueinander angeordnet, so dass die Welle 7, die das Planetengetriebe 1 , insbesondere dessen Sonnenrad 2, mit der E-Maschinen E1 verbindet und die Welle 8, die die E-Maschine E2 mit dem Planetengetriebe 50 koppelt, parallel zueinander verlaufen. Die Welle 8 ist dabei mit einem Zahnrad drehfest verbunden, dessen Außenverzahnung mit einer auf dem Hohlrad 3 zusätzlich vorhandenen Außenverzahnung kämmt.
Die Figuren 4a, b zeigen eine ergänzte Ausstattung am Haupt-Abtrieb 6 der Bauform gemäß Figur 1a, wobei diese ergänzte Ausstattung am Haupt-Abtrieb 6 auch an jeder anderen Bauform der erfindungsgemäßen Antriebseinheit, insbesondere des erfindungsgemäßen Planetengetriebes, vorhanden sein kann:
Gemäß Figur 4b ist im Abtriebsstrang stromabwärts des Haupt-Abtriebes HA in dessen Welle 6 einerseits eine Bremse 13 angeordnet, also drehfest mit dem dieser Welle 6 verbunden, und stromabwärts davon eine Kupplung 5 in diesem Abtriebsstrang angeordnet.
Durch die Bremse 13 - in diesem Fall ausgebildet als konventionelle Scheibenbremse mit einer drehfest mit dem Haupt-Abtrieb HA, also der Abtriebswelle 6, gekoppelten Bremsscheibe 13a, gegen die in axialer Richtung beidseits Bremsbacken 13b angepresst werden können - kann der Haupt-abtrieb HA zusätzlich gebremst werden.
Mittels der Kupplung 5 können von dem Haupt-Abtrieb HA angetriebene Verbraucher vollständig von diesem abgekoppelt werden.
Die Kupplung 5 kann stattdessen und/oder zusätzlich auch stromaufwärts des der Bremse 13 angeordnet werden, um auch die Bremse vom Haupt-Abtrieb HA des Verteilergetriebes abkoppeln zu können.
Bei der Bauform gemäß Figur 4b gilt, insbesondere funktional, das gleiche wie zu Figur 4a erläutert, jedoch sind Bremse 13 und Kupplung 5 hier in einem separaten Nebenstrang des Haupt-Abtriebsstanges 6 angeordnet, der über eine Zahnradverbindung mit dem Haupt-Abtrieb HA in einem festen Drehzahlverhältnis gekoppelt ist.
In beiden Fällen kann am Haupt-Abtrieb HA ein Drehmoment-Sensor 14 vorhanden sein, der das Drehmoment und damit die Leistung, die an diesem Abtrieb abgenommen wird, messen kann.
Damit kann - selbst wenn nur an diesem Haupt-Abtrieb HA oder nur einem der Neben-Abtriebe ein solcher Drehmoment-Sensor 14 vorhanden ist - die Leistungs-Verteilung auf alle Abtriebe innerhalb der Antriebs-Einheit von der Steuerung 100* ermittelt werden.
Figur 2 zeigt die Antriebseinheit 100 der Figur 1a eingebaut in einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine 200:
Dabei ist der Hauptabtrieb HA in Form der Welle 6 mit der angetriebenen Hinterachse oder den beiden angetriebenen Achsen des Trägerfahrzeuges 220 über jeweils ein Verteilergetriebe VG wirkverbunden, während der Nebenabtrieb NA1 mit dem auf dem Trägerfahrzeug 220 montierten Arbeitsgerät 210 gekoppelt ist, insbesondere lösbar gekoppelt ist mittels einer hier nicht dargestellten Kupplung.
Bei dem Arbeitsgerät 210 handelt es sich in diesem Fall um ein Ausleger- Arbeitsgerät in Form eines Ausleger-Mähgerätes. Der Auslegerarm 21 1 , der aus mehreren gelenkig miteinanderverbundenen Armteilen 21 1 a bis 21 1 d besteht, ist
fahrzeugseitig an einem Führungsschuh 214 befestigt, welcher in der horizontalen Querrichtung 11 gesteuert verfahrbar ist entlang einer vor der Vorderfront des Trägerfahrzeuges 220 befestigten Führungsschiene 215.
Am fahrzeug-abgewandten, freien Ende des Auslegerarm ist 211 ist der Arbeitskopf 212 - hier ein Mähkopf 212 zum Mähen des Bewuchses neben dem Rand der Fahrbahn von Straßen - befestigt, der sich in dieser Darstellung in seiner Ablageposition auf der Ladefläche des Trägerfahrzeuges 220 hinter dessen Fahrerkabine, also in seiner Transportstellung, befindet.
Die Armteile 211 a bis 211 d können in ihrer gegenseitigen Winkellage gesteuert verstellt werden durch dazwischen angeordnete längenveränderbare, insbesondere teleskopierbare, Stellelemente, in diesem Fall hydraulische oder elektrisch betätigbare, Arbeitszylinder-Einheiten 213, die jeweils mit einem ihrer Enten an einem der Armteile befestigt sind und mit ihrem anderen Ende direkt oder indirekt mit dem nächsten Armteil, jeweils abseits der Schwenkgelenke dazwischen, so dass durch verändern der Länge der Stellelemente der Zwischenwinkel zwischen den Armteilen verändert werden kann.
Durch Verschwenken des fahrzeugseitigen Endes des Auslegerarmes 211 um eine vertikale Schwenkachse gegenüber dem Führungsschuh 214 kann der Arbeitsgruppe 212 in die gewünschte Lage, im Arbeitseinsatz meist seitlich neben oder seitlich vor dem Trägerfahrzeug 220 gebracht werden.
Durch die erfindungsgemäße Antriebseinheit 100 kann die Fahrgeschwindigkeit des Trägerfahrzeuges 220 unabhängig von der über den Nebenabtrieb NA1 an das Arbeitsgerät 210 abgegebenen Leistung gesteuert werden durch Steuerung der Drehzahl und damit Leistung der beiden E-Maschinen E1 , E2.
Zum vereinfachten Aufbau einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine 200 zeigt Figur 3, wie die erfindungsgemäße Antriebseinheit 100 mit einem mit der Welle 6 des Hauptabtriebes HA gekoppelten Verteilergetriebe VG, welches andererseits mit der angetriebenen Achse 221 wirkverbunden ist, eine fertige,
gemeinsam handhabbare Antriebs-Baugruppe 222 bilden kann, die bei der Montage des Trägerfahrzeuges 220 lediglich in dessen Chassis eingesetzt und fixiert werden muss.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Planetengetriebe
2 Sonnenrad
3 Hohlrad
4 Planetenträger
4a-d Planeten-Ritzel
5 Kupplung
6 Welle
7 Welle
8 Verbindungselement
9 Signalleitung
10 axiale Richtung, Rotationsachse 1 1 1. Querrichtung
12 2. Querrichtung
13 Bremse
13a Bremsscheibe
13b Bremsbacke
14 Leistungs-Sensor, Drehmoment-Sensor
50 Leistungsverzweigungs-Getriebe
100 Antriebseinheit
100 Steuerung
200 selbstfahrende Arbeitsmaschine
210 Arbeitsgerät, Ausleger-Mähgerät
21 1 Auslegerarm
211 a - d Armteile
212 Arbeitskopf, Mähkopf
213 Arbeitszylinder-Einheit
214 Führungsschuh
215 Frontschiene 220 Trägerfahrzeug
221 Antriebsachse
221 a, b angetriebenes Rad
222 Antriebsachsen-Baugruppe
E1 , E2 E- Maschine
HA Haupt-Abtrieb
NA1 , 12, 13 Nebenabtrieb
VG Verteilergetriebe
ZW1 , ZW2 Zapfwelle
Claims
PATENTANSPRÜCHE
1. Voll-elektrische Antriebseinheit (100) für ein Fahrzeug, insbesondere eine selbstfahrende Arbeitsmaschine (200) mit einem Trägerfahrzeug (220) und einem integrierten oder demontierbar darauf angeordneten Arbeitsgerät (210), wobei die Antriebseinheit (100) umfasst
- ein Leistungsverzweigungs-Getriebe (50) mit
- einem Planetengetriebe (1) mit den drehbaren Elementen
Sonnenrad (2), Hohlrad (3) sowie Planetenträger (4),
- wobei eines dieser drei drehbaren Elemente als Haupt-Abtrieb des Planetengetriebes (1) genutzt werden kann,
- zwei Antriebsquellen, von denen jede mit einem der beiden anderen der drei genannten drehbaren Elemente (2, 3, 4) des Planetengetriebes (1) wirkverbunden ist und dieses antreiben kann,
- einer Steuerung (100*), die die beiden Antriebsquellen unabhängig voneinander zentral steuern kann,
gekennzeichnet durch
- zwei E-Maschinen (E1, E2) als Antriebsquellen,
- wobei die E-Maschinen (E1 , E2) unabhängig voneinander steuerbar sind,
- mindestens einen Nebenabtrieb (NA1), der mit einer der beiden E- Maschinen (E1 oder E2) wirkverbunden ist, insbesondere in einem festen Übersetzungsverhältnis mit dieser E-Maschine (E1 oder E2) wirkverbunden ist.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die maximale Leistung der leistungsstärkeren E-Maschine (z.B. E1) um maximal 500 %, besser nur um maximal 300. % größer ist als diejenige der leistungsschwächeren E-Maschine (z.B. E2),
- insbesondere beide E-Maschinen (E1, E2) die gleiche maximale Leistung besitzen.
3. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die maximale Drehzahl des schnelleren aus Planetenträger einerseits und Nebenabtrieb andererseits maximal 500 %, besser nur um maximal 300 % höher ist als die des langsameren der beiden,
- insbesondere die maximale Drehzahl des Planetenträgers einerseits und des Nebenabtriebs andererseits die gleiche ist.
4. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Planetenträger (4) mit den Antriebsrädern (221a, b) eines Fahrzeuges, insbesondere eines Trägerfahrzeuges (220) wirkverbindbar ist, und/oder
der wenigstens eine Nebenabtrieb (NA1) mit dem Arbeitsgerät (210) wirkverbindbar ist.
5. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die eine E-Maschine (E1, E2) mit dem Sonnenrad (2) und die andere E- Maschine (E2, E1) mit dem Hohlrad (3) wirkverbunden ist,
und/oder
- die beiden E-Maschinen (E1 , E2) in der Drehrichtung umschaltbar sind.
6. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- der Nebenabtrieb (NA1 ) eine Zapfwelle (ZW1 ) ist, und/oder der Nebenabtrieb (NA1) übereine Kupplung (5) abkuppelbar ist.
7. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- die beiden E-Maschinen (E1 , E2) achsparallel, insbesondere konzentrisch zueinander, angeordnet sind, - insbesondere mit dem Planetengetriebe (1 ) an einer der beiden Stirnseiten der E-Maschinen-Gruppe.
8. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- bei koaxial zueinander angeordneten E-Maschinen (E1, E2) die vom
Planetengetriebe (1) weiter entfernte E-Maschine (E1 oder E2), insbesondere axial, mit dem Nebenabtrieb (NA1) wirkverbunden ist.
9. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- an mindestens einem der Abtriebe (HA, NA1, NA2, NA3), vorzugsweise nur an einem Abtrieb, vorzugsweise nur am Haupt-Abtrieb (HA,), ein
Drehmoment-Detektor (14) angeordnet ist, und/oder - der Planetenträger (4) mit einem Verteilergetriebe (VG), insbesondere einen Differenzial, wirkverbunden ist.
10. Antriebseinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
- mit dem Haupt-Abtrieb (HA,), koaxial oder parallel angeordnet,
- eine Kupplung (5),
und/oder
- eine Bremse (13) wirkverbunden ist,
- insbesondere als Bremse (13) das Arbeitsgerät (210) oder eine seiner im Betrieb Energie verbrauchenden Teil-Geräte verwendet wird.
11. Voll-elektrisch angetriebenes Fahrzeug, insbesondere selbstfahrende Arbeitsmaschine (200), dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebseinheit der selbstfahrenden Arbeitsmaschine (200) eine voll elektrische Antriebseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ist.
12. Fahrzeug nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass
- der Planetenträger (4) mit den Antriebsrädern (222a, b) eines Fahrzeuges, insbesondere eines Trägerfahrzeuges (220) wirkverbunden ist,
- der wenigstens eine Nebenabtrieb (NA1) insbesondere mit dem Arbeitsgerät (210) wirkverbunden ist,
13. Fahrzeug nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass
die angetriebene Achse (221 ) zusammen mit der voll-elektrischen Antriebseinheit (100) eine integrierte, gemeinsam handhabbare, Antriebsachsen-Baugruppe
(222) ist.
14. Verfahren zum Steuern einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine (200) mit einem Trägerfahrzeug (220) und einem darauf angeordneten Arbeitsgerät (210) sowie einer Antriebseinheit (100), die beide antreibt,
dadurch gekennzeichnet, dass
A) zum primären Betreiben des Arbeitsgerätes (210) bei langsamer Fahrt oder gar Stillstand des Trägerfahrzeuges (220)
- Sonnenrad (2) und Hohlrad (3) gegenläufig von je einer der beiden E- Maschinen (E1, E2) angetrieben werden, so dass die Differenz-Drehzahl die Drehzahl des Planetenträgers (4) und damit der Antriebsräder (222a, b) bestimmt,
- die beiden E-Maschinen (E1 , E2), insbesondere die mit dem Nebenabtrieb (NA1) gekoppelte E-Maschine (E1), so gesteuert wird, dass das mit dem Nebenabtrieb (NA1) gekoppelte Arbeitsgerät (210) die momentan benötigte Leistung und/oder Drehzahl erhält, und/oder
B) zum primären schnellen Fahren des Trägerfahrzeuges (220)
- Sonnenrad (2) und Hohlrad (3) in die gleiche Drehrichtung laufend von je einer der beiden E-Maschinen (E1, E2) angetrieben werden, so dass die Summe der beiden Drehzahlen die Drehzahl des Planetenträgers (4) und damit der Antriebsräder (221a, b) bestimmt.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass
beim Anfahren des Fahrzeuges, insbesondere Trägerfahrzeuges (220) und nicht angetriebenem Arbeitsgerät (210)
- beide E-Maschinen (E1, E2) gleichzeitig also einem zeitlichen Abstand von weniger als 2 Sekunden, besser weniger als 1 Sekunde, in Drehung versetzt werden,
- jedoch von Beginn an gleichlaufend.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass
beim Übergang von langsamer zu schneller Fahrt des Trägerfahrzeuges (220), insbesondere bei, zumindest anfangs, angetriebenem Arbeitsgerät (210)
- ausgehend von gegenläufiger Drehrichtung der beiden E-Maschinen (E1 , E2) deren Differenzdrehzahl erhöht wird,
- dabei die Drehzahl einer der beiden E-Maschinen (E1) bis auf Null abgesenkt, in die entgegengesetzte Drehrichtung umgeschaltet und in dieser anderen Drehrichtung angetrieben wird,
- insbesondere während des Null-Durchgang der E-Maschine (E1) die Drehzahl oder das Drehmoment der anderen E-Maschine (E2) weiter erhöht wird, vorzugsweise so, dass die Drehzahl des Planetenträgers (4) während des Null-Durchganges nicht absinkt, vorzugsweise weiter steigt, insbesondere kontinuierlich steigt.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass
für einen Reversierbetrieb des Fahrzeuges, insbesondere Trägerfahrzeuges (200), bei entgegengesetzt beizubehaltenden Drehrichtungen von Sonnenrad (2) und Flohlrad (3) sowie der damit gekoppelten E-Maschinen (E1, E2) deren Drehzahlen so verändert werden, dass abwechselnd das eine oder das andere davon die höhere Drehzahl besitzt, wobei dieser Wechsel jeweils eine Fahrtrichtungs-Umkehr des Planetenträgers (4) und damit des Fahrzeuges (200) bewirkt.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17,
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine der beiden E-Maschinen (E1, E2) von dem
Leistungsverzweigungs-Getriebe (50) angetrieben als Generator eingesetzt wird und eine damit verbundene Batterie auf lädt.
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18,
dadurch gekennzeichnet, dass
über wenigstens einen der Nebenabtriebe (NA1, NA2, NA3) Leistung, insbesondere von einem daran angeschlossenen Arbeitsgerät, in das Leistungsverzweigungs-Getriebe (50) eingebracht werden kann.
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP4116122A1 (de) | 2021-07-07 | 2023-01-11 | Volvo Truck Corporation | Elektrischer antriebsstrang für ein fahrzeug |
| US12090830B2 (en) | 2019-03-19 | 2024-09-17 | Zf Friedrichshafen Ag | Method for operating a drive train of a working machine, drive train for a working machine, and working machine |
| CN118850009A (zh) * | 2024-08-14 | 2024-10-29 | 上海玖行能源科技有限公司 | 一种车辆换电站、换电系统及方法 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102023102489A1 (de) * | 2023-02-01 | 2024-08-01 | Deere & Company | Antriebsstrang und Fahrzeug |
| EP4678437A1 (de) | 2024-07-12 | 2026-01-14 | Deere & Company | Antriebsanordnung, achse und arbeitsmaschine |
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| DE102024207088A1 (de) * | 2024-07-29 | 2026-01-29 | Zf Friedrichshafen Ag | Antriebsanordnung für eine Arbeitsmaschine |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010031156A1 (de) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Zf Friedrichshafen Ag | Antriebsstrang für ein Elektrofahrzeug und Verfahren zum Ansteuern eines Antriebsstranges |
| WO2017063864A1 (en) | 2015-10-14 | 2017-04-20 | Agco International Gmbh | Agricultural vehicle driveline |
| DE102016224092A1 (de) | 2016-12-05 | 2018-06-07 | Zf Friedrichshafen Ag | Regelung für Eingänge eines Summiergetriebes |
| WO2018156676A2 (en) * | 2017-02-22 | 2018-08-30 | Dana Heavy Vehicle Systems Group, Llc | Continuously variable electric axles with on-demand energy harvesting capabilities for secondary or tag e-axles |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5826042B2 (ja) | 2012-01-12 | 2015-12-02 | 株式会社クボタ | 電動作業車 |
| JP6052152B2 (ja) * | 2013-12-10 | 2016-12-27 | トヨタ自動車株式会社 | ハイブリッド車両の制御装置 |
| JP6271270B2 (ja) * | 2014-01-31 | 2018-01-31 | 株式会社小松製作所 | 作業車両及び作業車両の制御方法 |
| CN106241633B (zh) * | 2016-08-23 | 2018-08-14 | 三峡大学 | 一种船用拖曳绞车液压控制系统及传动装置和控制方法 |
| CN206336116U (zh) * | 2016-10-10 | 2017-07-18 | 蔚来汽车有限公司 | 电动汽车动力耦合系统及具有其的电动汽车 |
-
2019
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-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102010031156A1 (de) * | 2010-07-09 | 2012-01-12 | Zf Friedrichshafen Ag | Antriebsstrang für ein Elektrofahrzeug und Verfahren zum Ansteuern eines Antriebsstranges |
| WO2017063864A1 (en) | 2015-10-14 | 2017-04-20 | Agco International Gmbh | Agricultural vehicle driveline |
| DE102016224092A1 (de) | 2016-12-05 | 2018-06-07 | Zf Friedrichshafen Ag | Regelung für Eingänge eines Summiergetriebes |
| WO2018156676A2 (en) * | 2017-02-22 | 2018-08-30 | Dana Heavy Vehicle Systems Group, Llc | Continuously variable electric axles with on-demand energy harvesting capabilities for secondary or tag e-axles |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US12090830B2 (en) | 2019-03-19 | 2024-09-17 | Zf Friedrichshafen Ag | Method for operating a drive train of a working machine, drive train for a working machine, and working machine |
| EP4116122A1 (de) | 2021-07-07 | 2023-01-11 | Volvo Truck Corporation | Elektrischer antriebsstrang für ein fahrzeug |
| US11890928B2 (en) | 2021-07-07 | 2024-02-06 | Volvo Truck Corporation | Electric powertrain for a vehicle |
| CN118850009A (zh) * | 2024-08-14 | 2024-10-29 | 上海玖行能源科技有限公司 | 一种车辆换电站、换电系统及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20220185086A1 (en) | 2022-06-16 |
| EP3774423C0 (de) | 2025-01-15 |
| DE102019106294A1 (de) | 2020-09-17 |
| US12447806B2 (en) | 2025-10-21 |
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| EP3774423B1 (de) | 2025-01-15 |
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