DE102022200713B4 - Drive train for a work machine - Google Patents
Drive train for a work machine Download PDFInfo
- Publication number
- DE102022200713B4 DE102022200713B4 DE102022200713.1A DE102022200713A DE102022200713B4 DE 102022200713 B4 DE102022200713 B4 DE 102022200713B4 DE 102022200713 A DE102022200713 A DE 102022200713A DE 102022200713 B4 DE102022200713 B4 DE 102022200713B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- switching element
- spur gear
- input shaft
- gear stage
- driving range
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 81
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 41
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 20
- 230000008859 change Effects 0.000 description 33
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 8
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 8
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 7
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 4
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 description 4
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 3
- 210000000078 claw Anatomy 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/04—Smoothing ratio shift
-
- 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
- B60K1/02—Arrangement or mounting of electrical propulsion units comprising more than one electric motor
-
- 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
- B60K17/00—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles
- B60K17/28—Arrangement or mounting of transmissions in vehicles characterised by arrangement, location, or type of power take-off
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
- F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
- F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
- F16H3/12—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with means for synchronisation not incorporated in the clutches
- F16H3/126—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts with means for synchronisation not incorporated in the clutches using an electric drive
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/04—Smoothing ratio shift
- F16H61/0403—Synchronisation before shifting
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
- F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
- F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
- F16H2003/0811—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts using unsynchronised clutches
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/04—Smoothing ratio shift
- F16H61/0403—Synchronisation before shifting
- F16H2061/0422—Synchronisation before shifting by an electric machine, e.g. by accelerating or braking the input shaft
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H61/00—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
- F16H61/04—Smoothing ratio shift
- F16H2061/0425—Bridging torque interruption
- F16H2061/0433—Bridging torque interruption by torque supply with an electric motor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
- F16H2200/0004—Transmissions for multiple ratios comprising a power take off shaft
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
- F16H2200/0021—Transmissions for multiple ratios specially adapted for electric vehicles
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H2200/00—Transmissions for multiple ratios
- F16H2200/003—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds
- F16H2200/0034—Transmissions for multiple ratios characterised by the number of forward speeds the gear ratios comprising two forward speeds
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16H—GEARING
- F16H3/00—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion
- F16H3/02—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion
- F16H3/08—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts
- F16H3/087—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears
- F16H3/089—Toothed gearings for conveying rotary motion with variable gear ratio or for reversing rotary motion without gears having orbital motion exclusively or essentially with continuously meshing gears, that can be disengaged from their shafts characterised by the disposition of the gears all of the meshing gears being supported by a pair of parallel shafts, one being the input shaft and the other the output shaft, there being no countershaft involved
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Transportation (AREA)
- Structure Of Transmissions (AREA)
- Transmission Devices (AREA)
Abstract
Elektrischer Antriebsstrang (10) für eine Arbeitsmaschine, wobei der Antriebsstrang (10) einen ersten Elektromotor (EM1) mit einer ersten Motorwelle (12) und einen zweiten Elektromotor (EM2) mit einer zweiten Motorwelle (14) sowie ein schaltbares Getriebe (16) mit einer Ausgangswelle (18) aufweist, wobei die erste Motorwelle (12) eine erste Eingangswelle (22) des Getriebes (16) bildet und wobei die zweite Motorwelle (14) eine zweite Eingangswelle (24) des Getriebes (16) bildet, wobei das Getriebe (16) ein erstes Doppelschaltelement (S1), ein zweites Doppelschaltelement (S2) und ein drittes Schaltelement (S3) aufweist, wobei die erste Eingangswelle (22) in einer ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements (S1) mit einer ersten Übersetzung mit der Ausgangswelle (18) mechanisch wirkverbunden ist, wobei die erste Eingangswelle (22) in einer zweiten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements (S1) mit einer dritten Übersetzung mit der Ausgangswelle (18) mechanisch wirkverbunden ist, wobei die zweite Eingangswelle (24) in einer ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements (S2) mit einer zweiten Übersetzung mit der Ausgangswelle (18) mechanisch wirkverbunden ist, wobei die zweite Eingangswelle (24) in einer zweiten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements (S2) mit einer vierten Übersetzung mit der Ausgangswelle (18) mechanisch wirkverbunden ist, und wobei die erste Eingangswelle (22) mit der zweiten Eingangswelle (24) mittels des dritten Schaltelements (S3) mechanisch wirkverbindbar istwobei das Getriebe (16) eine fünfte Stirnradstufe (ST5) aufweist, wobei die erste Eingangswelle (22) mit der zweiten Eingangswelle (24) mittels des dritten Schaltelements (S3) über die fünfte Stirnradstufe (ST5) mechanisch wirkverbindbar ist,dadurch gekennzeichnet, dassein Stirnrad der fünften Stirnradstufe (ST5) drehbar an der Ausgangswelle (18) gelagert ist, unddass das Getriebe (16) eine erste Stirnradstufe (ST1), eine zweite Stirnradstufe (ST2), eine dritte Stirnradstufe (ST3) und eine vierte Stirnradstufe (ST4) aufweist, wobei die erste Eingangswelle (22) in der ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements (S1) über die erste Stirnradstufe (ST1) mit der Ausgangswelle (18) mechanisch wirkverbunden ist, wobei die erste Eingangswelle (22) in der zweiten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements (S1) über die dritte Stirnradstufe (ST3) mit der Ausgangswelle (18) mechanisch wirkverbunden ist, wobei die zweite Eingangswelle (24) in der ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements (S2) mit der zweiten Stirnradstufe (ST2) mit der Ausgangswelle (18) mechanisch wirkverbunden ist, wobei die zweite Eingangswelle (24) in der zweiten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements (S2) mit der vierten Stirnradstufe (ST4) mit der Ausgangswelle (18) mechanisch wirkverbunden ist,wobei die erste Stirnradstufe (ST1) und die zweite Stirnradstufe (ST2) ein Stirnrad gemeinsam nutzen und die dritte Stirnradstufe (ST3) und die vierte Stirnradstufe (ST4) ein Stirnrad gemeinsam nutzen.Electric drive train (10) for a work machine, wherein the drive train (10) has a first electric motor (EM1) with a first motor shaft (12) and a second electric motor (EM2) with a second motor shaft (14) and a switchable transmission (16). an output shaft (18), wherein the first motor shaft (12) forms a first input shaft (22) of the transmission (16) and wherein the second motor shaft (14) forms a second input shaft (24) of the transmission (16), wherein the transmission (16) has a first double switching element (S1), a second double switching element (S2) and a third switching element (S3), wherein the first input shaft (22) in a first switching position of the first double switching element (S1) with a first gear ratio with the output shaft ( 18) is mechanically operatively connected, the first input shaft (22) being mechanically operatively connected to the output shaft (18) in a second switching position of the first double switching element (S1) with a third gear ratio, the second input shaft (24) being in a first switching position of the second Double switching element (S2) is mechanically operatively connected to the output shaft (18) with a second gear ratio, the second input shaft (24) being mechanically operatively connected to the output shaft (18) with a fourth gear ratio in a second switching position of the second double switching element (S2), and wherein the first input shaft (22) can be mechanically operatively connected to the second input shaft (24) by means of the third switching element (S3), the transmission (16) having a fifth spur gear stage (ST5), the first input shaft (22) being connected to the second input shaft (24 ) can be mechanically operatively connected by means of the third switching element (S3) via the fifth spur gear stage (ST5), characterized in that a spur gear of the fifth spur gear stage (ST5) is rotatably mounted on the output shaft (18), and in that the transmission (16) has a first spur gear stage ( ST1), a second spur gear stage (ST2), a third spur gear stage (ST3) and a fourth spur gear stage (ST4), the first input shaft (22) in the first switching position of the first double switching element (S1) via the first spur gear stage (ST1). the output shaft (18) is mechanically operatively connected, the first input shaft (22) being mechanically operatively connected to the output shaft (18) via the third spur gear stage (ST3) in the second switching position of the first double switching element (S1), the second input shaft (24) in the first switching position of the second double switching element (S2) with the second spur gear stage (ST2) is mechanically operatively connected to the output shaft (18), the second input shaft (24) in the second switching position of the second double switching element (S2) with the fourth spur gear stage (ST4 ) is mechanically operatively connected to the output shaft (18), the first spur gear stage (ST1) and the second spur gear stage (ST2) sharing a spur gear and the third spur gear stage (ST3) and the fourth spur gear stage (ST4) sharing a spur gear.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine mit zwei Elektromotoren. Zudem betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs sowie eine Arbeitsmaschine.The present invention relates to a drive train for a work machine with two electric motors. The invention also relates to a method for operating such a drive train and a work machine.
Stand der TechnikState of the art
Getriebesysteme für Arbeitsmaschinen mit Verbrennungskraftmaschinen sind häufig sehr komplex und aufwendig. Beispielsweise kann ein hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe vorgesehen sein, um eine stufenlose Übersetzung bereitstellen zu können. Durch die Leistungsverzweigung kann sowohl eine Antriebsleistung als auch eine Zapfleistung von einer einzigen Verbrennungsmaschine bereitgestellt werden. An Verbrennungsmotoren angepasste Getriebe können im Allgemeinen nicht für elektrische Antriebsstränge verwendet werden, da Elektromotoren und Verbrennungsmotoren stark unterschiedliche Drehmoment-Drehzahl-Charakteristiken aufweisen.Transmission systems for work machines with internal combustion engines are often very complex and expensive. For example, a hydrostatic power-split transmission can be provided in order to be able to provide a continuously variable transmission. Through power splitting, both drive power and tap power can be provided by a single combustion engine. Transmissions adapted to internal combustion engines generally cannot be used for electric powertrains because electric motors and internal combustion engines have very different torque-speed characteristics.
Das vielfältige Einsatzspektrum einer mobilen Arbeitsmaschine macht zudem eine sehr große Gesamtgetriebespreizung von oftmals mehr als 100 notwendig und teilweise sogar Gesamtgetriebespreizungen von bis zu 1000 erforderlich. Ein stufenlos regelbarer Elektromotor kann diese Spreizung zwar im Prinzip ohne ein Getriebe abbilden, aber nur mit spürbaren Einschränkungen hinsichtlich Perfomance und Effizienz. Aus diesem Grund ist es bekannt, auch für elektrisch angetriebene Arbeitsmaschinen Getriebe zu verwenden. Getriebe für vollelektrifizierte Fahrzeugantriebe von Arbeitsmaschinen können mit Lastunterbrechung oder ohne Lastunterbrechung schaltbar ausgelegt werden. Hierbei sind Konzepte mit Fahrbereichswechsel ohne Lastunterbrechung denen mit Fahrbereichswechsel mit Lastunterbrechung im Praxiseinsatz wenigstens bei hohen Zugkräften in Kombination mit langsamen Geschwindigkeiten deutlich überlegen. Ohne Lastkraftunterbrechung kann auch bei einem Fahrbereichswechsel weiter eine Zugkraft bereitgestellt werden. Als ohne Lastunterbrechung schaltbare Schaltelemente werden in der Regel nasse Mehrscheiben-Reibkupplungen verwendet, die jedoch während einer Lastschaltung hohe Reibverlustleistungen und im offenen Zustand ungewollte Schleppmomente erzeugen.The diverse range of uses of a mobile machine also requires a very large overall gear ratio of often more than 100 and sometimes even a total gear ratio of up to 1000. A continuously variable electric motor can in principle reproduce this spread without a gearbox, but only with noticeable restrictions in terms of performance and efficiency. For this reason, it is known to also use gearboxes for electrically driven machines. Transmissions for fully electrified vehicle drives of work machines can be designed to be switchable with or without load interruption. Concepts with a change of driving range without load interruption are clearly superior to those with a change of travel range with load interruption in practical use, at least with high tractive forces in combination with slow speeds. Without interrupting the load force, tractive force can continue to be provided even when changing the driving range. Wet multi-disc friction clutches are generally used as switching elements that can be switched without interrupting the load, but these generate high friction losses during a power shift and unwanted drag torques in the open state.
In der
In der
In der
In der
In der
In der
In der
In der
Darstellung der ErfindungPresentation of the invention
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen elektrischen Antriebsstrang für eine Arbeitsmaschine. Ein Antriebsstrang kann beispielsweise eine Antriebsleistung und optional zusätzlich eine Zapfleistung bereitstellen. Mit der Antriebsleistung kann ein Fahren der Arbeitsmaschine bewirkt werden. Mit der Zapfleistung kann ein Anbaugerät der Arbeitsmaschine, wie beispielsweise eine verstellbare Schaufel, mit einer Leistung versorgt werden. Die Arbeitsmaschine kann als Landmaschine, z. B. als Traktor, als Baumaschine oder auch als ein Spezialfahrzeug ausgebildet sein. Ein Beispiel für eine Arbeitsmaschine ist ein Radlader, bei dem jeweilige Räder durch die Antriebsleistung antreibbar sind und eine Schaufel als Anbaugerät gehoben und gesenkt werden kann.A first aspect of the invention relates to an electric drive train for a work machine. A drive train can, for example, provide drive power and optionally additional power take-off. The drive power can be used to drive the work machine. The power draw can be used to supply power to an attachment of the work machine, such as an adjustable shovel. The work machine can be used as an agricultural machine, e.g. B. be designed as a tractor, as a construction machine or as a special vehicle. An example of a work machine is a wheel loader, in which the respective wheels can be driven by the drive power and a shovel can be raised and lowered as an attachment.
Der Antriebsstrang weist einen ersten Elektromotor mit einer ersten Motorwelle auf. An der ersten Motorwelle kann beispielsweise eine erste Leistung der Arbeitsmaschine bereitgestellt werden. Eine Motorwelle kann als eine Abtriebswelle eines Elektromotors ausgebildet sein. Die erste Motorwelle kann beispielsweise mit einem Rotor des ersten Elektromotors verbunden sein oder durch diesen gebildet sein. Weiterhin weist der Antriebsstrang einen zweiten Elektromotor mit einer zweiten Motorwelle auf. An der zweiten Motorwelle kann beispielsweise eine zweite Leistung der Arbeitsmaschine bereitgestellt werden. Die zweite Motorwelle kann beispielsweise mit einem Rotor des zweiten Elektromotors verbunden sein oder durch diesen gebildet sein. Die Bezeichnung als zweite Motorwelle dient dabei lediglich der Zuordnung zu dem zweiten Elektromotor. Der zweite Elektromotor weist beispielsweise nicht mehr als eine Motorwelle auf. Die beiden Elektromotoren können als Traktionsmotoren ausgebildet sein.The drive train has a first electric motor with a first motor shaft. For example, a first power output of the work machine can be provided on the first motor shaft. A motor shaft can be designed as an output shaft of an electric motor. The first motor shaft can, for example, be connected to or formed by a rotor of the first electric motor. Furthermore, the drive train has a second electric motor with a second motor shaft. For example, a second power of the work machine can be provided on the second motor shaft. The second motor shaft can, for example, be connected to or formed by a rotor of the second electric motor. The designation as the second motor shaft only serves to assign it to the second electric motor. The second electric motor, for example, has no more than one motor shaft. The two electric motors can be designed as traction motors.
Der Antriebsstrang weist ein schaltbares Getriebe mit einer Ausgangswelle auf. An der Ausgangswelle kann beispielsweise eine Fahrleistung durch den Antriebsstrang bereitgestellt werden. Die Ausgangswelle kann beispielsweise als Fahrachse der Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Die Ausgangswelle kann eine Antriebsleistung an einen Abtrieb der Arbeitsmaschine, beispielsweise jeweilige Räder oder Ketten der Arbeitsmaschine, übertragen. Durch Antreiben der Ausgangswelle kann die Arbeitsmaschine beispielsweise über einen Untergrund bewegt werden. Die Arbeitsmaschine kann auch mehrere Antriebsachsen aufweisen, welche gemeinsam oder separat angetrieben werden. Die Ausgangswelle kann beispielsweise drehbar an der Arbeitsmaschine gelagert sein. Durch eine Rotation der Ausgangswelle kann beispielsweise eine Fahrbewegung der Arbeitsmaschine bewirkt werden. Beispielsweise können an jeweiligen Enden jeweiliger Antriebsachsen Räder befestigt sein, mittels welchen ein Antriebsmoment an den Boden übertragen werden kann. Die Arbeitsmaschine kann mit diesen Rädern auf einem Untergrund stehen. Zusätzlich kann die Arbeitsmaschine jeweilige antriebslose Achsen aufweisen.The drive train has a switchable transmission with an output shaft. For example, driving power can be provided at the output shaft by the drive train. The output shaft can be designed, for example, as a driving axle of the work machine. The output shaft can transmit drive power to an output of the work machine, for example respective wheels or chains of the work machine. By driving the output shaft, the work machine can be moved over a surface, for example. The work machine can also have several drive axles, which are driven together or separately. The output shaft can, for example, be rotatably mounted on the work machine. By rotating the output shaft, for example, a travel movement of the work machine can be caused. For example, wheels can be attached to respective ends of respective drive axles, by means of which a drive torque can be transmitted to the ground. The work machine can stand on a surface with these wheels. In addition, the work machine can have respective driveless axes.
Das Getriebe kann unterschiedliche Übersetzungen zwischen den Elektromotoren und der Ausgangswelle bereitstellen. Durch eine Schaltung des Getriebes kann die Übersetzung veränderbar sein. Beispielsweise können so unterschiedliche Fahrbereiche bereitgestellt werden. Das Getriebe kann dazu ausgebildet sein, mehrere Gänge schaltbar bereitzustellen. Dafür kann das Getriebe jeweilige Schaltelemente aufweisen. Eine Übersetzung kann ein festes Verhältnis zwischen einer oder mehreren Eingangsgrößen und einer Ausgangsgröße sein.The transmission can provide different ratios between the electric motors and the output shaft. The translation can be changed by switching the transmission. For example, different driving areas can be provided. The transmission can be designed to provide several shiftable gears. For this purpose, the transmission can have respective switching elements. A translation can be a fixed ratio between one or more input variables and an output variable.
Die erste Motorwelle bildet eine erste Eingangswelle des Getriebes. Die erste Motorwelle kann dafür mit der ersten Eingangswelle einstückig ausgebildet sein oder anderweitig permanent drehfest verbunden sein. Die erste Motorwelle kann aber auch schaltbar drehfest mit der ersten Eingangswelle verbindbar sein, beispielsweise falls bestimmte Doppelschaltelemente des Getriebes keine Neutralstellung aufweisen. Die zweite Motorwelle bildet eine zweite Eingangswelle des Getriebes. Die zweite Motorwelle kann dafür mit der zweiten Eingangswelle einstückig ausgebildet sein oder anderweitig permanent drehfest verbunden sein. Die zweite Motorwelle kann aber auch schaltbar drehfest mit der ersten Eingangswelle verbindbar sein, beispielsweise falls bestimmte Doppelschaltelemente des Getriebes keine Neutralstellung aufweisen. An einer Eingangswelle kann eine zu übersetzende Größe, wie ein Drehmoment, in das Getriebe eingeleitet werden. An der Ausgangswelle können jeweilige übersetzte Größen, wie ein Drehmoment oder mehrere Drehmomente kombiniert, ausgegeben werden.The first motor shaft forms a first input shaft of the transmission. For this purpose, the first motor shaft can be formed in one piece with the first input shaft or otherwise permanently connected in a rotationally fixed manner. However, the first motor shaft can also be connected to the first input shaft in a rotationally fixed manner, for example if certain double switching elements of the transmission do not have a neutral position. The second motor shaft forms a second input shaft of the transmission. For this purpose, the second motor shaft can be formed in one piece with the second input shaft or otherwise permanently connected in a rotationally fixed manner. The second motor shaft can also be connected to the first input shaft in a rotationally fixed manner, for example if certain double switching elements of the transmission do not have a neutral position. A variable to be translated, such as torque, can be introduced into the transmission at an input shaft. Respective translated quantities, such as a torque or several torques combined, can be output at the output shaft.
Das Getriebe weist ein erstes Doppelschaltelement, ein zweites Doppelschaltelement und ein drittes Schaltelement auf. Durch Schalten dieser Schaltelemente können beispielsweise unterschiedliche Fahrbereiche bereitgestellt werden. Ein Doppelschaltelement ist eine besondere Form eines Schaltelements. Entsprechend weist das Getriebe beispielsweise nicht zusätzlich ein erstes oder zweites Schaltelement auf, welche sich von dem ersten und zweiten Doppelschaltelement unterscheiden. Die Nummerierung der Schaltelemente bzw. Doppelschaltelement dient hier deren eindeutiger Zuordnung. Das erste Doppelschaltelement kann beispielsweise koaxial mit der ersten Eingangswelle angeordnet sein. Das zweite Doppelschaltelement kann beispielsweise koaxial mit der zweiten Eingangswelle angeordnet sein. Das dritte Schaltelement kann beispielsweise koaxial mit der ersten Eingangswelle oder der zweiten Eingangswelle angeordnet sein. Es ergibt sich eine kompakte und einfache Bauweise. Alternativ können die Doppelschaltelemente auch beispielsweise jeweils koaxial mit der Ausgangswelle angeordnet sein.The transmission has a first double shift element, a second double shift element and a third shift element. By switching these switching elements, different driving ranges can be provided, for example. A double switching element is a special form of a switching element. Accordingly, the transmission does not, for example, additionally have a first or second switching element, which differ from the first and second double switching elements. The numbering of the switching elements or double switching element serves to clearly assign them. The first double switching element can, for example, be arranged coaxially with the first input shaft. The second double switching element can, for example, be arranged coaxially with the second input shaft. The third switching element can, for example, be arranged coaxially with the first input shaft or the second input shaft. The result is a compact and simple design. Alternatively, the double switching elements can also be arranged coaxially with the output shaft, for example.
Eine schaltbare Verbindung kann in einem Zustand eine Drehmomentübertragung zwischen zwei Elementen ermöglichen, beispielsweise durch eine starre Kopplung, und in einem anderen Zustand diese Drehmomentübertragung im Wesentlichen unterbrechen. Dafür kann zwischen den zwei Elementen ein entsprechendes Schaltelement vorgesehen sein. Ein Schaltelement kann beispielsweise reibschlüssig oder formschlüssig ausgebildet sein. Ein Beispiel für ein reibschlüssiges Schaltelement ist eine Lamellenkupplung. Ein Beispiel für ein formschlüssiges Schaltelement ist eine Klauenkupplung. Ein Schaltelement kann durch Betätigung geschlossen werden. Beispielsweise kann ein Schaltelement mit einem Öldruck betätigt werden, um die Drehmomentübertragung zwischen zwei Elementen zu ermöglichen. Ein Schaltelement kann bezüglich seines geöffneten Zustands vorgespannt sein. Beispielsweise kann sich ein Schaltelement bei Wegfall eines Öldrucks selbsttätig in seinen geöffneten Zustand verstellen, um die Drehmomentübertragung zwischen zwei Elementen im Wesentlichen zu unterbrechen.A switchable connection can enable torque transmission between two elements in one state, for example through a rigid coupling, and essentially interrupt this torque transmission in another state. For this purpose, a corresponding switching element can be provided between the two elements. A switching element can, for example, be designed to be frictionally or positively locking. An example of a frictional switching element is a multi-plate clutch. An example of a positive switching element is a claw clutch. A switching element can be closed by actuation. For example, a switching element can be actuated with oil pressure to enable torque transmission between two elements. A switching element may be biased towards its open state. At For example, a switching element can automatically adjust itself to its open state when oil pressure is lost in order to essentially interrupt the torque transmission between two elements.
Ein Doppelschaltelement kann als reibschlüssiges oder formschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein. Beispielsweise kann das Doppelschaltelement als Klauenkupplung ausgebildet sein. Ein Doppelschaltelement kann wenigstens zwei Schaltstellungen aufweisen. Ein Doppelschaltelement kann zwischen einer ersten Schaltstellung und einer zweiten Schaltstellung verstellbar sein. In der ersten Schaltstellung des Doppelschaltelements kann eine andere drehfeste Verbindung als in der zweiten Schaltstellung des Doppelschaltelements bereitgestellt werden. Optional kann das Doppelschaltelement eine dritte Schaltstellung aufweisen, in welcher keine drehfeste Verbindung zwischen zwei Elementen bereitgestellt wird. Die dritte Schaltstellung kann eine Neutralstellung sein. Ein Doppelschaltelement ist kompakt und kostengünstig. Zudem kann ein Doppelschaltelement einfach verstellt werden. Beispielsweise kann bei einem Doppelschaltelement ein Aktuator zur Verstellung ausreichend sein, während zwei einzelne Schaltelement zwei Aktuatoren benötigen können.A double switching element can be designed as a frictional or positive switching element. For example, the double switching element can be designed as a claw clutch. A double switching element can have at least two switching positions. A double switching element can be adjustable between a first switching position and a second switching position. In the first switching position of the double switching element, a different rotation-proof connection can be provided than in the second switching position of the double switching element. Optionally, the double switching element can have a third switching position in which no rotationally fixed connection is provided between two elements. The third switching position can be a neutral position. A double switching element is compact and inexpensive. In addition, a double switching element can be easily adjusted. For example, with a double switching element, one actuator may be sufficient for adjustment, while two individual switching elements may require two actuators.
Die erste Eingangswelle ist in einer ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements mit einer ersten Übersetzung mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden. Die erste Eingangswelle ist in einer zweiten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements mit einer dritten Übersetzung mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden. Die zweite Eingangswelle ist in einer ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements mit einer zweiten Übersetzung mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden. Die zweite Eingangswelle in einer zweiten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements mit einer vierten Übersetzung mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden ist. So können vier verschiedene Fahrbereiche zur Verfügung gestellt werden. Zudem können sich die beiden Elektromotoren beim Antreiben der Arbeitsmaschine in vielen Fahrbereichen gegenseitig unterstützen. Dadurch kann der Antriebsstrang sehr effizient arbeiten. Die beiden Elektromotoren können beispielsweise jeweils für eine geringere Antriebsleistung ausgebildet sein, als die Arbeitsmaschine maximal insgesamt benötigt. Die verschiedenen Übersetzungen können unterschiedlich groß sein.The first input shaft is mechanically operatively connected to the output shaft in a first switching position of the first double switching element with a first gear ratio. The first input shaft is mechanically operatively connected to the output shaft in a second switching position of the first double switching element with a third gear ratio. The second input shaft is mechanically operatively connected to the output shaft with a second gear ratio in a first switching position of the second double switching element. The second input shaft is mechanically operatively connected to the output shaft in a second switching position of the second double switching element with a fourth gear ratio. Four different driving areas can be made available. In addition, the two electric motors can support each other in driving the work machine in many driving ranges. This allows the drive train to work very efficiently. The two electric motors can, for example, each be designed for a lower drive power than the maximum total required by the work machine. The different translations can be of different sizes.
Die erste Eingangswelle ist mit der zweiten Eingangswelle mittels des dritten Schaltelements mechanisch wirkverbindbar. Dadurch können die Elektromotoren in vier Fahrbereichen die Arbeitsmaschine gemeinsam antreiben, beispielsweise auch in einem höchsten Fahrbereich. Zudem kann so ein zugunterbrechungsfreier Fahrbereichswechsel ermöglicht werden, auch wenn die drei zuvor genannten Schaltelemente formschlüssig ausgebildet sind. Dafür können beispielsweise Zwischenfahrbereiche genutzt werden. Der Antriebsstrang ist entsprechend sehr leistungsfähig und effizient. Zudem ist eine hohe Flexibilität bei der Momentenverteilung und alternativ oder zusätzlich Lastverteilung zwischen den beiden Elektromotoren möglich.The first input shaft can be mechanically operatively connected to the second input shaft by means of the third switching element. This means that the electric motors can drive the machine together in four travel ranges, for example even in the highest travel range. In addition, this makes it possible to change the driving range without interrupting the train, even if the three switching elements mentioned above are designed to be form-fitting. For example, intermediate driving areas can be used for this. The drive train is correspondingly very powerful and efficient. In addition, a high level of flexibility in torque distribution and alternatively or additionally load distribution between the two electric motors is possible.
Die Eingangswellen können beispielsweise parallel zueinander angeordnet sein. Die Ausgangswelle kann parallel zu der ersten Eingangswelle und alternativ oder zusätzlich der zweiten Eingangswelle angeordnet sein. Die Ausgangswelle kann radial zwischen der ersten Eingangswelle und der zweiten Eingangswelle angeordnet sein. Die jeweiligen Übersetzungen können beispielsweise durch Stirnradstufen und alternativ oder zusätzlich durch Planetenradsätze bereitgestellt werden. Die erste Eingangswelle kann eine andere parallele Beabstandung zu der Ausgangswelle aufweisen als die zweite Eingangswelle. Dadurch kann beispielsweise eine hohe Getriebespreizung erzielt werden.The input shafts can, for example, be arranged parallel to one another. The output shaft can be arranged parallel to the first input shaft and alternatively or additionally to the second input shaft. The output shaft can be arranged radially between the first input shaft and the second input shaft. The respective translations can be provided, for example, by spur gear stages and alternatively or additionally by planetary gear sets. The first input shaft may have a different parallel spacing to the output shaft than the second input shaft. This allows, for example, a high transmission spread to be achieved.
Das Getriebe und auch der Antriebsstrang insgesamt können beispielsweise frei von weiteren als den hier genannten Schaltelementen sein. Das Getriebe und auch der Antriebsstrang können auch beispielsweise frei von weiteren als den hier beschriebenen beweglichen Elementen, wie Wellen und Stinradstufen, sein.The transmission and the drive train as a whole can, for example, be free of switching elements other than those mentioned here. The transmission and also the drive train can also, for example, be free of moving elements other than those described here, such as shafts and spur gear stages.
Der Antriebsstrang kann eine Energiequelle zum Betreiben der beiden Elektromotoren aufweisen. Beispielsweise kann der Antriebsstrang eine Batterie aufweisen, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie für die beiden Elektromotoren bereitzustellen. Ein Elektromotor kann dazu ausgebildet sein, eine elektrische Energie in eine mechanische Energie zu wandeln. Optional kann ein Elektromotor auch zur Rekuperation ausgebildet sein. Ein Elektromotor kann beispielsweise als Synchronmotor oder Asynchronmotor ausgebildet sein.The drive train can have an energy source for operating the two electric motors. For example, the drive train can have a battery which is designed to provide electrical energy for the two electric motors. An electric motor can be designed to convert electrical energy into mechanical energy. Optionally, an electric motor can also be designed for recuperation. An electric motor can be designed, for example, as a synchronous motor or asynchronous motor.
Sind zwei Elemente mechanisch wirkverbunden, so sind diese unmittelbar oder mittelbar derart miteinander gekoppelt, dass eine Bewegung des einen Elements eine Reaktion des anderen Elements bewirkt. Beispielsweise kann eine mechanische Wirkverbindung durch eine formschlüssige oder reibschlüssige Verbindung bereitgestellt werden. Beispielsweise kann die mechanische Wirkverbindung einem Kämmen von korrespondierenden Verzahnungen von zwei Elementen entsprechen. Zwischen den Elementen können weitere Elemente, beispielsweise eine oder mehrere Stirnradstufen, vorgesehen sein. Unter einer permanent drehfesten Verbindung zweier Elemente wird eine Verbindung verstanden, bei welcher die beiden Elemente zu allen bestimmungsgemäßen Zuständen des Getriebes im Wesentlichen starr miteinander gekoppelt sind. Hierunter fällt auch eine reibschlüssige Verbindung, bei welcher es zu einem gewollten oder ungewollten Schlupf kommen kann. Permanent drehfest verbundene Elemente können als drehfest miteinander verbundene Einzelkomponenten oder auch einstückig vorliegen. Eine Verbindung zweier Elemente über ein weiteres Element kann bedeuten, dass dieses weitere Element an einer mittelbaren Wirkverbindung der beiden Elemente beteiligt ist. Beispielsweise kann dieses weitere Element im Kraftfluss zwischen diesen beiden Elementen angeordnet sein. Eine Verbindung zweier Elemente über zwei oder mehr Elemente kann bedeuten, dass diese weiteren Elemente alle an einer mittelbaren Wirkverbindung der beiden Elemente beteiligt sind.If two elements are mechanically connected, they are directly or indirectly coupled to one another in such a way that a movement of one element causes a reaction of the other element. For example, a mechanical active connection can be provided by a positive or frictional connection. For example, the mechanical active connection can correspond to a meshing of corresponding toothings of two elements. Additional elements, for example one or more spur gear stages, can be provided between the elements. A permanent, rotation-proof connection between two elements is understood to be a connection in which the two elements are essentially rigidly coupled to one another in all intended states of the transmission. This also includes a frictional connection, in which intentional or unwanted slippage can occur. Elements that are permanently connected in a rotationally fixed manner can be present as individual components that are connected to one another in a rotationally fixed manner or in one piece. A connection between two elements via another element can mean that this additional element is involved in an indirect active connection between the two elements. For example, this further element can be arranged in the flow of force between these two elements. A connection between two elements via two or more elements can mean that these additional elements are all involved in an indirect active connection between the two elements.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Getriebe eine erste Stirnradstufe, eine zweite Stirnradstufe, eine dritte Stirnradstufe und eine vierte Stirnradstufe aufweist. Eine Stirnradstufe ist eine kostengünstige und sehr effiziente Gestaltung einer mechanischen Wirkverbindung mit einer Übersetzung. Eine Stirnradstufe kann beispielsweise einstufig oder mehrstufig ausgebildet sein. Eine einstufige Stirnradstufe kann beispielsweise zwei miteinander kämmende Zahnräder aufweisen. Eine zweistufige Stirnradstufe kann beispielsweise drei miteinander kämmende Zahnräder aufweisen. Die Zahnräder einer Stirnradstufe können als Stirnräder ausgebildet sein. Jeweilige Losräder einer Stirnradstufe können beispielsweise über eines der beiden Doppelschaltelemente mit einer der Eingangswellen drehfest verbunden werden. Jeweilige Festräder einer Stirnradstufe können beispielsweise permanent drehfest mit der Ausgangswelle verbunden sein.According to the invention, it is provided that the transmission has a first spur gear stage, a second spur gear stage, a third spur gear stage and a fourth spur gear stage. A spur gear stage is a cost-effective and very efficient design of a mechanical connection with a transmission. A spur gear stage can, for example, be designed in one or more stages. A single-stage spur gear stage can, for example, have two gears that mesh with one another. A two-stage spur gear stage can, for example, have three meshing gears. The gears of a spur gear stage can be designed as spur gears. Respective idler gears of a spur gear stage can, for example, be connected in a rotationally fixed manner to one of the input shafts via one of the two double switching elements. Respective fixed gears of a spur gear stage can, for example, be permanently connected to the output shaft in a rotationally fixed manner.
Die erste Eingangswelle ist in der ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements über die erste Stirnradstufe mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden. Die erste Eingangswelle ist in der zweiten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements über die dritte Stirnradstufe mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden. Die zweite Eingangswelle ist in der ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements mit der dritten Stirnradstufe mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden. Die zweite Eingangswelle ist in der zweiten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements mit der vierten Stirnradstufe mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden. Es ergibt sich ein einfacher, kostengünstiger und effizienter Antriebsstrang.In the first switching position of the first double switching element, the first input shaft is mechanically operatively connected to the output shaft via the first spur gear stage. The first input shaft is mechanically operatively connected to the output shaft via the third spur gear stage in the second switching position of the first double switching element. The second input shaft is mechanically operatively connected to the output shaft with the third spur gear stage in the first switching position of the second double switching element. The second input shaft is mechanically operatively connected to the output shaft with the fourth spur gear stage in the second switching position of the second double switching element. The result is a simple, cost-effective and efficient drive train.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das Getriebe eine fünfte Stirnradstufe aufweist. Das Getriebe kann frei von weiteren als den hier beschriebenen Stirnradstufen sein. Die erste Eingangswelle ist mit der zweiten Eingangswelle mittels des dritten Schaltelements über die fünfte Stirnradstufe mechanisch wirkverbindbar. Es kann sich eine kostengünstige und effiziente Gestaltung für einen Antriebsstrang mit zugunterbrechungsfreiem Fahrbereichswechsel ergeben.According to the invention it is provided that the transmission has a fifth spur gear stage. The gearbox can be free of spur gear stages other than those described here. The first input shaft can be mechanically operatively connected to the second input shaft by means of the third switching element via the fifth spur gear stage. This can result in a cost-effective and efficient design for a drive train with uninterrupted driving range change.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass ein Stirnrad der fünften Stirnradstufe drehbar an der Ausgangswelle gelagert ist. Dadurch kann dieses Stirnrad einfach und bauraumgünstig gelagert werden. Beispielsweise kann sich dafür die Ausgangswelle axial über die beiden Doppelschaltelemente und alternativ oder zusätzlich die erste bis vierte Stirnradstufe hinaus erstrecken. Jeweilige Lasten an der fünften Stirnradstufe können gut an der Ausgangswelle mit abgestützt werden.According to the invention, it is provided that a spur gear of the fifth spur gear stage is rotatably mounted on the output shaft. This means that this spur gear can be stored easily and in a space-saving manner. For example, the output shaft can extend axially beyond the two double switching elements and alternatively or additionally the first to fourth spur gear stages. The respective loads on the fifth spur gear stage can be well supported on the output shaft.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das dritte Schaltelement an einer der beiden Eingangswellen gelagert ist. Dadurch ist die Integration des dritten Schaltelements bauraumsparend und einfach. Beispielsweise kann das dritte Schaltelement koaxial mit derjenigen der beiden Eingangswellen angeordnet sein, an welcher das dritte Schaltelement gelagert ist.In a further embodiment of the drive train, it can be provided that the third switching element is mounted on one of the two input shafts. This makes the integration of the third switching element space-saving and easy. For example, the third switching element can be arranged coaxially with that of the two input shafts on which the third switching element is mounted.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das dritte Schaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das erste Doppelschaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das zweite Doppelschaltelement als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Beispielsweise kann jedes der zuvor genannten Schaltelemente des Getriebes als formschlüssiges Schaltelement ausgebildet ist. Im Vergleich zu einem reibschlüssigen Schaltelement kann ein formschlüssiges Schaltelement effizienter und robuster sein. Bei einem formschlüssigen Schaltelement ist ein zugkraftunterbrechungsfreier Wechsel von Fahrbereichen nicht einfach möglich. Aufgrund der mechanischen Wirkverbindbarkeit der ersten Eingangswelle mit der zweiten Eingangswelle mittels des dritten Schaltelements kann jedoch auch nur mit formschlüssigen Schaltelementen ein zugkraftunterbrechungsfreier Wechsel zwischen beispielsweise vier Fahrbereichen ermöglicht werden. Im Vergleich zu einem reibschlüssigen Schaltelement ist keine aktive Regelung von formschlüssigen Schaltelementen beim Betätigen notwendig. Jeweilige Schaltstellungen von formschlüssigen Schaltelementen können im Wesentlichen nur bezüglich deren Endstellung verstellt werden, ohne dass eine Verstelldynamik berücksichtigt und gesteuert werden muss. An die Schaltaktuatoren wird so nur eine geringe Anforderung gestellt. Ebenso bedarf es keiner komplexen Software zur Steuerung der Betätigung.In a further embodiment of the drive train, it can be provided that the third switching element is designed as a positive switching element. Alternatively or additionally, it can be provided that the first double switching element is designed as a positive switching element. Alternatively or additionally, it can be provided that the second double switching element is designed as a positive switching element. For example, each of the aforementioned switching elements of the transmission can be designed as a positive switching element. Compared to a frictional switching element, a positive switching element can be more efficient and robust. With a positive switching element, it is not easy to change driving ranges without interrupting the tractive force. However, due to the mechanical operative connection of the first input shaft to the second input shaft by means of the third switching element, a change between, for example, four driving ranges without interruption in traction can only be made possible with positive switching elements. In comparison to a frictional switching element, no active control of positive switching elements is necessary during actuation. Respective switching positions of positive switching elements can essentially only be adjusted with respect to their end position, without adjustment dynamics having to be taken into account and controlled. This means that only low demands are placed on the switching actuators. Likewise, there is no need complex software to control the actuation.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das erste Doppelschaltelement eine Neutralstellung aufweist, in welcher eine Drehmomentübertragung von der ersten Eingangswelle an die Ausgangswelle über das erste Doppelschaltelement unterbrochen ist. Eine Drehmomentübertragung von der ersten Eingangswelle an die Ausgangswelle kann weiterhin über das dritte Schaltelement, die zweite Eingangswelle und das zweite Doppelschaltelement erfolgen, beispielsweise wenn sich das zweite Doppelschaltelement nicht in seiner Neutralstellung befindet. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das zweite Doppelschaltelement eine Neutralstellung aufweist, in welcher eine Drehmomentübertragung von der zweiten Eingangswelle an die Ausgangswelle über das zweite Doppelschaltelement unterbrochen ist. Eine Drehmomentübertragung von der zweiten Eingangswelle an die Ausgangswelle kann weiterhin über das dritte Schaltelement, die erste Eingangswelle und das erste Doppelschaltelement erfolgen, beispielsweise wenn sich das erste Doppelschaltelement nicht in seiner Neutralstellung befindet. Durch die Neutralstellungen kann ein Leerlauf bereitgestellt werden. Zudem können durch die jeweiligen Neutralstellung jeweilige Zwischenfahrbereich bereitgestellt werden. Jeweilige Zwischenfahrbereiche können für einen zugkraftunterbrechungsfreien Fahrbereichswechsel genutzt werden.In a further embodiment of the drive train, it can be provided that the first double switching element has a neutral position in which torque transmission from the first input shaft to the output shaft via the first double switching element is interrupted. Torque transmission from the first input shaft to the output shaft can continue to take place via the third switching element, the second input shaft and the second double switching element, for example when the second double switching element is not in its neutral position. Alternatively or additionally, it can be provided that the second double switching element has a neutral position in which torque transmission from the second input shaft to the output shaft via the second double switching element is interrupted. Torque transmission from the second input shaft to the output shaft can continue to take place via the third switching element, the first input shaft and the first double switching element, for example when the first double switching element is not in its neutral position. The neutral positions can provide an idle. In addition, respective intermediate travel ranges can be provided by the respective neutral position. Respective intermediate driving ranges can be used to change driving ranges without interrupting the tractive force.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das erste Doppelschaltelement an der ersten Eingangswelle gelagert ist. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das zweite Doppelschaltelement an der zweiten Eingangswelle gelagert ist. Dadurch ist die Integration des ersten Doppelschaltelements bzw. des zweiten Doppelschaltelements bauraumsparend und einfach. Beispielsweise kann das erste bzw. zweite Doppelschaltelement koaxial mit derjenigen der beiden Eingangswellen angeordnet sein, an welcher das dritte Schaltelement gelagert ist.In a further embodiment of the drive train, it can be provided that the first double switching element is mounted on the first input shaft. Alternatively or additionally, it can be provided that the second double switching element is mounted on the second input shaft. This makes the integration of the first double switching element or the second double switching element space-saving and simple. For example, the first or second double switching element can be arranged coaxially with that of the two input shafts on which the third switching element is mounted.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die erste Stirnradstufe und die zweite Stirnradstufe ein Stirnrad gemeinsam nutzen. Die erste Stirnradstufe und die zweite Stirnradstufe können sich ein Stirnrad teilen, beispielsweise ein mit der Ausgangswelle permanent drehfest verbundenes erstes Festrad. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die dritte Stirnradstufe und die vierte Stirnradstufe ein Stirnrad gemeinsam nutzen. Die dritte Stirnradstufe und die vierte Stirnradstufe können sich ein Stirnrad teilen, beispielsweise ein mit der Ausgangswelle permanent drehfest verbundenes zweites Festrad. Dadurch ist das Getriebe kompakt und kostengünstig. Es werden sehr wenige Teile benötigt. Bei unterschiedlicher paralleler Beabstandung der Eingangswellen zur Ausgangswelle kann trotzdem eine unterschiedliche Übersetzung durch die beiden Stirnradstufen, welche ein Stirnrad gemeinsam nutzen, bereitgestellt werden. Alternativ können die jeweiligen Stirnradstufen auch keine Stirnräder gemeinsam nutzen. Beispielsweise kann pro Stirnradstufe ein mit der Ausgangswelle permanent drehfest verbundenes Festrad vorgesehen sein. Dadurch ist die Auslegung der verschiedenen Übersetzungen besonders einfach.According to the invention, it is provided that the first spur gear stage and the second spur gear stage share a spur gear. The first spur gear stage and the second spur gear stage can share a spur gear, for example a first fixed gear that is permanently connected to the output shaft in a rotationally fixed manner. According to the invention, it is provided that the third spur gear stage and the fourth spur gear stage share a spur gear. The third spur gear stage and the fourth spur gear stage can share a spur gear, for example a second fixed gear that is permanently connected to the output shaft in a rotationally fixed manner. This makes the gearbox compact and cost-effective. Very few parts are required. With different parallel spacing between the input shafts and the output shaft, a different gear ratio can still be provided by the two spur gear stages, which share a spur gear. Alternatively, the respective spur gear stages cannot share any spur gears. For example, a fixed gear that is permanently connected to the output shaft in a rotationally fixed manner can be provided for each spur gear stage. This makes the interpretation of the different translations particularly easy.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, dass der Antriebsstrang ein viertes Schaltelement und eine Zapfwelle aufweist. Eine der beiden Eingangswellen kann mit der Zapfwelle mittels des vierten Schaltelements mechanisch wirkverbindbar sein. Das vierte Schaltelement kann beispielsweise ebenfalls formschlüssig ausgebildet sein. Dann kann ein Wählen eines bestimmten Fahrbereichs notwendig sein, um die Zapfwelle mittels des vierten Schaltelements während der Fahrt ankoppeln zu können.In a further embodiment of the drive train, it can be provided that the drive train has a fourth switching element and a PTO shaft. One of the two input shafts can be mechanically operatively connected to the PTO shaft by means of the fourth switching element. The fourth switching element can also be designed to be form-fitting, for example. It may then be necessary to select a specific driving range in order to be able to couple the PTO shaft while driving using the fourth switching element.
Zwischen derjenigen der beiden Eingangswellen, welche mittels des vierten Schaltelements mit der Zapfwelle mechanisch wirkverbindbar ist, und der Zapfwelle können jeweilige weitere Stirnradstufen vorgesehen sein. Der Antriebsstrang kann so ausgebildet sein, dass die mechanische Wirkverbindung zwischen der Zapfwelle und dieser Eingangswelle auch hergestellt werden kann, wenn jeweilige Doppelschaltelement in deren Neutralstellung sind. Dadurch kann es möglich sein, eine Fahrleistung mit einem der beiden Elektromotoren und eine Zapfleistung mit dem anderen der beiden Elektromotoren unabhängig bereitzustellen. In bestimmten Schaltzuständen kann also beispielsweise die Zapfwelle von dem einem der beiden Elektromotoren angetrieben werden und die Ausgangswelle unabhängig davon von dem anderen der beiden Elektromotoren. Der Antriebsstrang kann auch ein Zapfgetriebe aufweisen, mittels welchem unterschiedliche Übersetzungen zwischen dieser Eingangswelle und der Zapfwelle bereitgestellt werden können. Durch die Verbindung der beiden Eingangswellen durch das dritte Schaltelement kann die Zapfwelle auch von beiden Elektromotoren angetrieben werden, beispielsweise wenn kein Fahrantrieb benötigt wird. Dann können besonders hohe Zapfleistungen bereitgestellt werden. Auch eine Wegzapfwellenfunktion kann bereitgestellt werden.Additional spur gear stages can be provided between that of the two input shafts, which can be mechanically operatively connected to the PTO shaft by means of the fourth switching element, and the PTO shaft. The drive train can be designed in such a way that the mechanical operative connection between the PTO shaft and this input shaft can also be established when the respective double switching element is in its neutral position. This makes it possible to independently provide driving performance with one of the two electric motors and power draw with the other of the two electric motors. In certain switching states, for example, the PTO shaft can be driven by one of the two electric motors and the output shaft can be driven independently by the other of the two electric motors. The drive train can also have a power take-off gear, by means of which different translations can be provided between this input shaft and the power take-off shaft. By connecting the two input shafts through the third switching element, the PTO shaft can also be driven by both electric motors, for example if no traction drive is required. Particularly high power outputs can then be provided. A ground speed PTO function can also be provided.
Ein zweiter Aspekt betrifft ein Verfahren zum Betreiben des Leistungsstrangs gemäß dem ersten Aspekt. Jeweilige Vorteile und weitere Merkmale sind der Beschreibung des ersten Aspekts zu entnehmen, wobei Ausgestaltungen des ersten Aspekts auch Ausgestaltungen des zweiten Aspekts und umgekehrt bilden. Das Verfahren weist einen Schritt eines Betreibens des Antriebsstrang mit einem der folgenden vier Fahrbereiche auf. Das Verfahren weist zudem einen Schritt eines Fahrbereichswechsels von einem derzeitigen Fahrbereich zu einem gewünschten Fahrbereich ohne Zugkraftunterbrechung auf. Der Antriebsstrang kann so besonders leistungsfähig und effizient betrieben werden. Der zugkraftunterbrechungsfreie Fahrbereichswechsel kann jeweils durch Wechsel von aufeinanderfolgenden Fahrbereichen erfolgen.A second aspect relates to a method for operating the power train according to the first aspect. Respective advantages and further features can be found in the description of the first aspect, with embodiments of the first aspect also embodiments of the second aspect and form vice versa. The method has a step of operating the drive train with one of the following four driving ranges. The method also has a step of changing the driving range from a current driving range to a desired driving range without interrupting the tractive force. This means the drive train can be operated particularly powerfully and efficiently. The driving range change without interruption in tractive force can be carried out by changing successive driving ranges.
In einem ersten Fahrbereich ist das dritte Schaltelement geschlossen und das erste Doppelschaltelement befindet sich in seiner ersten Schaltstellung. Das zweite Doppelschaltelement kann sich in seiner Neutralstellung befinden. In einem zweiten Fahrbereich ist das dritte Schaltelement geschlossen und das zweite Doppelschaltelement befindet sich in seiner ersten Schaltstellung. Das erste Doppelschaltelement kann sich in seiner Neutralstellung befinden. In einem dritten Fahrbereich ist das dritte Schaltelement geschlossen und das erste Doppelschaltelement befindet sich in seiner zweiten Schaltstellung. Das zweite Doppelschaltelement kann sich in seiner Neutralstellung befinden. In einem vierten Fahrbereich ist das dritte Schaltelement geschlossen und das zweite Doppelschaltelement befindet sich in seiner zweiten Schaltstellung. Das erste Doppelschaltelement kann sich in seiner Neutralstellung befinden. Die vier Fahrbereiche sind besonders geeignet für einen Dauerbetrieb des Antriebsstrangs. Die Antriebsleistung kann durch beide Elektromotoren bereitgestellt werden. Die vier Fahrbereiche werden beispielsweise in einem ersten Modus ohne angekoppelte Zapfwelle genutzt. Das optionale vierte Schaltelement ist in dem ersten Modus geöffnet sein. In bestimmten Fahrbereichen kann in einem zweiten Modus die optionale Zapfwelle mittels des geschlossenen vierten Schaltelements angekoppelt sein.In a first driving range, the third switching element is closed and the first double switching element is in its first switching position. The second double switching element can be in its neutral position. In a second driving range, the third switching element is closed and the second double switching element is in its first switching position. The first double switching element can be in its neutral position. In a third driving range, the third switching element is closed and the first double switching element is in its second switching position. The second double switching element can be in its neutral position. In a fourth driving range, the third switching element is closed and the second double switching element is in its second switching position. The first double switching element can be in its neutral position. The four driving ranges are particularly suitable for continuous operation of the drive train. The drive power can be provided by both electric motors. The four driving ranges are used, for example, in a first mode without a connected PTO. The optional fourth switching element is to be open in the first mode. In certain driving ranges, the optional PTO shaft can be coupled in a second mode by means of the closed fourth switching element.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, dass der Schritt des Fahrbereichswechsels wenigstens einen der folgenden Schritte aufweist. Bei Beginn des Fahrbereichswechsel und auch davor können die beiden Elektromotoren so gesteuert werden, dass beide Elektromotoren die derzeitig benötigte Antriebsleistung gemeinsam bereitstellen.In a further embodiment of the drive train, it can be provided that the step of changing the driving range has at least one of the following steps. At the start of the driving range change and also before, the two electric motors can be controlled so that both electric motors jointly provide the currently required drive power.
Der Schritt des Fahrbereichswechsels kann einen Schritt eines Steuerns der Leistung der beiden Elektromotoren aufweisen, sodass ein Primärmotor der beiden Elektromotoren eine benötigte Antriebsleistung in dem derzeitigen Fahrbereich alleine bereitstellt. Beispielsweise kann dazu ein Sekundärmotor der beiden Elektromotoren unbestromt sein. Dadurch kann eines der beiden Doppelschaltelemente und alternativ oder zusätzlich das dritte Schaltelement lastfrei sein. Primärmotor und Sekundärmotor ist jeweils eine Zuordnung, welche sich aus dem derzeitigen und dem gewünschten Fahrbereich ergibt. Beide Elektromotoren können beispielsweise auch identisch ausgebildet sein. Je nach Fahrbereichswechsel kann also der erste Elektromotor oder der zweite Elektromotor dem Primärmotor entsprechen. Ebenso kann je nach Fahrbereichswechsel also der erste Elektromotor oder der zweite Elektromotor dem Sekundärmotor entsprechen.The step of changing the driving range may include a step of controlling the power of the two electric motors so that a primary motor of the two electric motors alone provides a required driving power in the current driving range. For example, a secondary motor of the two electric motors can be de-energized. As a result, one of the two double switching elements and alternatively or additionally the third switching element can be load-free. The primary motor and secondary motor are each assigned, which results from the current and the desired driving range. For example, both electric motors can also be designed identically. Depending on the change in driving range, the first electric motor or the second electric motor can correspond to the primary motor. Likewise, depending on the change in driving range, the first electric motor or the second electric motor can correspond to the secondary motor.
Der Schritt des Fahrbereichswechsels kann einen Schritt eines Öffnens des dritten Schaltelements aufweisen. Dieses Öffnen des dritten Schaltelements kann beispielsweise erfolgen, sobald der Primärmotor die benötigte Antriebsleistung in dem derzeitigen Fahrbereich vollständig alleine bereitstellt. So kann weiterhin die benötigte Antriebsleistung voll an der Ausgangswelle bereitgestellt werden.The step of changing the driving range may include a step of opening the third switching element. This opening of the third switching element can take place, for example, as soon as the primary motor completely alone provides the required drive power in the current driving range. This means that the required drive power can still be fully provided at the output shaft.
Der Schritt des Fahrbereichswechsels kann einen Schritt eines Synchronisierens einer Drehzahl des Sekundärmotors mit dem gewünschten Fahrbereich aufweisen. Dieser Schritt kann nach dem Öffnen des dritten Schaltelements erfolgen. Beispielsweise kann die Drehzahl des Sekundärmotors so eingestellt werden, dass ein mit dessen Motorwelle direkt verbundenes Doppelschaltelement beidseitig mit der gleichen Geschwindigkeit dreht. Beispielsweise kann die Drehzahl des Sekundärmotors so eingestellt werden, dass das zweite Doppelschaltelement beidseitig mit der gleichen Geschwindigkeit dreht, falls der Sekundärmotor in dem Fahrbereichswechsel dem zweiten Elektromotor entspricht. Beispielsweise kann eine abtriebsseitige Seite des zweiten Doppelschaltelements über eine Stirnradstufe für den gewünschten Fahrbereich durch die von dem ersten Elektromotor weiter angetriebene Ausgangswelle mitgedreht werden. Antriebsseitig kann die zweite Eingangswelle durch den zweiten Elektromotor mit einer entsprechenden Drehzahl gedreht werden, so dass die abtriebsseitige Seite des zweiten Doppelschaltelements und ein Antrieb des zweiten Doppelschaltelements gleich schnell drehen.The step of changing the driving range may include a step of synchronizing a speed of the secondary motor with the desired driving range. This step can be done after opening the third switching element. For example, the speed of the secondary motor can be adjusted so that a double switching element directly connected to its motor shaft rotates at the same speed on both sides. For example, the speed of the secondary motor can be set so that the second double switching element rotates at the same speed on both sides if the secondary motor corresponds to the second electric motor in the driving range change. For example, an output side of the second double switching element can be rotated via a spur gear stage for the desired travel range by the output shaft, which is further driven by the first electric motor. On the drive side, the second input shaft can be rotated by the second electric motor at a corresponding speed, so that the output side of the second double switching element and a drive of the second double switching element rotate at the same speed.
Der Schritt des Fahrbereichswechsels kann einen Schritt eines Einlegens eines Zwischenfahrbereichs durch Verstellen eines der beiden Doppelschaltelemente aus seiner Neutralstellung in eine andere Stellung aufweisen. Dieser Schritt kann nach dem Synchronisieren der Drehzahl des Sekundärmotors der beiden Elektromotoren mit dem gewünschten Fahrbereich erfolgen. Beispielsweise kann dieses Doppelschaltelement so verstellt werden, dass die abtriebsseitige Seite des zweiten Doppelschaltelements, welche mit der Stirnradstufe für den gewünschten Fahrbereich verbunden ist, mit einer entsprechenden Eingangswelle drehfest verbunden ist. Dadurch kann auch ein formschlüssiges Doppelschaltelement einfach ausgehend von seiner Neutralstellung geschlossen werden. Beispielsweise können in dem Zwischenfahrbereich beide Elektromotoren die Ausgangswelle antreiben, sind jedoch mit unterschiedlichen Übersetzungen mit der Ausgangswelle verbunden. Dadurch kann sich einer der beiden Elektromotoren in einem ineffizienten Betriebsbereich befinden, beispielsweise wenn beide Elektromotoren gleich ausgebildet sind.The step of changing the driving range can have a step of inserting an intermediate driving range by adjusting one of the two double switching elements from its neutral position to another position. This step can be done after synchronizing the speed of the secondary motor of the two electric motors with the desired driving range. For example, this double switching element can be adjusted so that the output side of the second double switching element, which is connected to the spur gear stage for the desired driving range, is connected in a rotationally fixed manner to a corresponding input shaft. This also allows for a positive fit Double switching element can simply be closed starting from its neutral position. For example, in the intermediate travel range, both electric motors can drive the output shaft, but are connected to the output shaft with different ratios. As a result, one of the two electric motors can be in an inefficient operating range, for example if both electric motors are of the same design.
Der Schritt des Fahrbereichswechsels kann einen Schritt eines Steuerns der Leistung der beiden Elektromotoren, sodass nun der Sekundärmotor eine benötigte Antriebsleistung in dem Zwischenfahrbereich alleine bereitstellt. Beispielsweise kann dazu der Primärmotor unbestromt sein. Dadurch kann nun ein anderes der beiden Doppelschaltelemente und alternativ oder zusätzlich das dritte Schaltelement lastfrei sein.The step of changing the driving range can include a step of controlling the power of the two electric motors, so that the secondary motor alone now provides the required drive power in the intermediate driving range. For example, the primary motor can be de-energized for this purpose. As a result, another of the two double switching elements and alternatively or additionally the third switching element can now be load-free.
Der Schritt des Fahrbereichswechsels kann einen Schritt eines Verstellens des anderen der beiden Doppelschaltelemente in seine Neutralstellung aufweisen. Dieses Verstellen in die Neutralstellung kann beispielsweise erfolgen, sobald der Sekundärmotor die benötigte Antriebsleistung in dem derzeitigen Fahrbereich vollständig alleine bereitstellt. Damit kann nun der Primärmotor von der Ausgangswelle entkoppelt werden. Trotzdem kann weiterhin die benötigte Antriebsleistung voll an der Ausgangswelle bereitgestellt werden, nun durch den Sekundärmotor.The step of changing the driving range can include a step of adjusting the other of the two double switching elements into its neutral position. This adjustment to the neutral position can take place, for example, as soon as the secondary motor completely alone provides the required drive power in the current driving range. This means that the primary motor can now be decoupled from the output shaft. Nevertheless, the required drive power can still be provided in full at the output shaft, now by the secondary motor.
Der Schritt des Fahrbereichswechsels kann einen Schritt eines Synchronisierens einer Drehzahl des Primärmotors mit dem gewünschten Fahrbereich aufweisen. Dieser Schritt kann nach dem Verstellen des anderen der beiden Doppelschaltelemente in seine Neutralstellung erfolgen. Beispielsweise kann an der zweiten Motorwelle eine Drehzahl eingestellt werden, welche einer Drehzahl der ersten Motorwelle entspricht. Dadurch kann ohne Drehzahldifferenz das dritte Schaltelement geschlossen werden. Dadurch kann auch ein formschlüssiges drittes Schaltelement einfach geschlossen werden.The step of changing the driving range may include a step of synchronizing a speed of the primary motor with the desired driving range. This step can be done after adjusting the other of the two double switching elements to its neutral position. For example, a speed can be set on the second motor shaft which corresponds to a speed of the first motor shaft. This means that the third switching element can be closed without a speed difference. This means that a positive third switching element can also be easily closed.
Der Schritt des Fahrbereichswechsels kann einen Schritt eines Schließens des dritten Schaltelements, um in den gewünschten Fahrbereich zu wechseln. Dieser Schritt kann nach dem Synchronisieren der Drehzahl des Primärmotors mit dem gewünschten Fahrbereich erfolgen. Nun kann die Antriebsleistung in jedem der vier Fahrbereiche wieder gemeinsam von beiden Elektromotoren bereitgestellt werden. Beispielsweise treiben nun beide Elektromotoren über eine der vier Stirnradstufen die Ausgangswelle an, wobei die beiden Motorwellen der beiden Elektromotoren über eine fünfte Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden sein können.The step of changing the driving range may include a step of closing the third switching element in order to change to the desired driving range. This step can be done after synchronizing the speed of the primary motor with the desired driving range. Now the drive power can again be provided jointly by both electric motors in each of the four driving ranges. For example, both electric motors now drive the output shaft via one of the four spur gear stages, whereby the two motor shafts of the two electric motors can be mechanically operatively connected via a fifth spur gear stage.
Der Schritt des Fahrbereichswechsels kann einen Schritt eines Steuerns der Leistung der beiden Elektromotoren aufweisen, sodass beide Elektromotoren zusammen eine benötigte Antriebsleistung in dem gewünschten Fahrbereich zur Verfügung zu stellen. Dieser Schritt kann nach dem Schließen des dritten Schaltelements, um in den gewünschten Fahrbereich zu wechseln, erfolgen. Die benötigte Antriebsleistung kann während des Fahrbereichwechselvorgangs konstant sein. Die benötigte Antriebsleistung kann aber auch variieren, beispielsweise aufgrund einer Anforderung des Fahrers der Arbeitsmaschine.The step of changing the driving range may include a step of controlling the power of the two electric motors so that both electric motors together provide a required drive power in the desired driving range. This step can be done after closing the third switching element in order to switch to the desired driving range. The required drive power can be constant during the driving range change process. However, the required drive power can also vary, for example due to a request from the driver of the work machine.
Diesen Schritten des zugkraftunterbrechungsfreien Fahrbereichswechsels liegt der Gedanke zugrunde, dass wenigstens kurzfristig nur einer der beiden Elektromotoren die benötigte Antriebsleistung bereitstellen kann. Dafür kann ein Elektromotor kurzfristig mit einer größeren Last beaufschlagt werden. Eine dadurch im Dauerbetrieb möglicherweise entstehende Überhitzung kann vermieden werden, da ein Schaltvorgang und insgesamt der Fahrbereichswechsel sehr kurz sein kann, beispielsweise gleich oder kürzer als eine Sekunde. Aufgrund dieser nur kurzen Zeitdauer kann zudem dieser Elektromotor in einem ineffizienten Betriebsbereich betrieben werden, ohne dass eine Gesamteffizienz des Antriebsstrangs in einem relevanten Umfang sinkt. Vielmehr kann die Arbeitsmaschine aufgrund des zugunterbrechungsfreien Fahrbereichswechsel insgesamt in vielen Betriebszuständen effizienter betrieben werden.These steps of changing the driving range without interruption of traction are based on the idea that, at least in the short term, only one of the two electric motors can provide the required drive power. To achieve this, an electric motor can be subjected to a larger load for a short period of time. Overheating that may occur during continuous operation can be avoided because a switching process and the overall change in driving range can be very short, for example equal to or shorter than one second. Due to this short period of time, this electric motor can also be operated in an inefficient operating range without the overall efficiency of the drive train decreasing to any relevant extent. Rather, the working machine can be operated more efficiently overall in many operating states due to the uninterrupted travel range change.
In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, dass während des Schritts des Fahrbereichswechsels wenigstens einer der beiden Elektromotoren wenigstens zeitweise oberhalb eines Dauerlastbetriebsbereichs dieses Elektromotors betrieben wird. Beispielsweise kann der Primärmotor oberhalb seines Dauerlastbetriebsbereichs betrieben werden, wenn der Primärmotor die benötigte Antriebsleistung in dem derzeitigen Fahrbereich alleine bereitstellt. Beispielsweise kann der Sekundärmotor oberhalb seines Dauerlastbetriebsbereichs betrieben werden, wenn der Sekundärmotor die benötigte Antriebsleistung in dem Zwischenfahrbereich alleine bereitstellt. Ein Dauerlastbereich kann ein Lastbereich sein, in welchem ein Elektromotor ohne Beschädigung und alternativ oder zusätzlich übermäßigen Verschleiß betrieben werden kann. Ein Dauerlastbereich kann beispielsweise durch eine Temperaturklasse einer Isolierung eines Elektromotors definiert sein. Oberhalb des Dauerlastbereichs erfolgt üblicherweise ein Derating oder sogar eine Abschaltung. Oberhalb des Dauerlastbetriebsbereichs drohen dem Elektromotor prinzipbedingt ein erhöhter Verschleiß sowie eine schnelle Überhitzung. Da der Fahrbereichswechsel jedoch beispielsweise nicht länger als eine Sekunde dauert, ist während des Fahrbereichswechsel auch im Betrieb oberhalb des Dauerlastbetriebsbereichs nicht mit einem tatsächlich erhöhten Verschleiß oder einer Beschädigung zu rechnen. So müssen die Elektromotoren nicht auf einen Dauerbetrieb mit der Spitzenlast während des Fahrbereichswechsels ausgelegt werden. Dadurch können die Elektromotoren klein und kostengünstig sein. Sofern kein Fahrbereichswechsel erfolgt, können die Elektromotoren beispielsweise innerhalb ihres jeweiligen Dauerlastbereichs betrieben werden.In a further embodiment of the drive train, it can be provided that during the step of changing the driving range, at least one of the two electric motors is operated at least temporarily above a continuous load operating range of this electric motor. For example, the primary motor can be operated above its continuous load operating range if the primary motor alone provides the required drive power in the current driving range. For example, the secondary motor can be operated above its continuous load operating range if the secondary motor alone provides the required drive power in the intermediate travel range. A continuous load range can be a load range in which an electric motor can be operated without damage and, alternatively or additionally, excessive wear. A continuous load range can be defined, for example, by a temperature class of insulation of an electric motor. Above the continuous load range, derating or even shutdown usually occurs. Above the continuous load operating range, the electric motor is inherently at risk of increased wear and rapid overheating. However, since the driving range change, for example, does not last longer than one Second, no actual increased wear or damage is to be expected during the change of driving range, even when operating above the continuous load operating range. This means that the electric motors do not have to be designed for continuous operation at peak load during driving range changes. This allows the electric motors to be small and inexpensive. If there is no change in driving range, the electric motors can be operated, for example, within their respective continuous load range.
Ein dritter Aspekt betrifft eine Arbeitsmaschine mit einem Antriebsstrang gemäß dem ersten Aspekt. Jeweilige Vorteile und weitere Merkmale sind der Beschreibung des ersten Aspekts zu entnehmen, wobei Ausgestaltungen des ersten Aspekts auch Ausgestaltungen des dritten Aspekts und umgekehrt bilden. Die Ausgangswelle ist dazu ausgebildet, einen Fahrabtrieb der Arbeitsmaschine anzutreiben. Beispielsweise ist die Ausgangswelle permanent mit jeweiligen Rädern der Arbeitsmaschine mechanisch wirkverbunden. Die Ausgangswelle kann drehbar an der Arbeitsmaschine gelagert sein, ebenso wie jeweilige Eingangswellen. Die Elektromotoren können an der Arbeitsmaschine befestigt sein. Die Arbeitsmaschine kann eine Energiequelle für den Leistungsstrang aufweisen.A third aspect relates to a work machine with a drive train according to the first aspect. Respective advantages and further features can be found in the description of the first aspect, with embodiments of the first aspect also forming embodiments of the third aspect and vice versa. The output shaft is designed to drive a drive output of the work machine. For example, the output shaft is permanently mechanically connected to the respective wheels of the work machine. The output shaft can be rotatably mounted on the work machine, as can respective input shafts. The electric motors can be attached to the work machine. The work machine can have an energy source for the power train.
In einer weiteren Ausführungsform der Arbeitsmaschine kann es vorgesehen sein, dass die Arbeitsmaschine eine Steuervorrichtung aufweist, welche dazu ausgebildet ist, den Leistungsstrang mit einem Verfahren gemäß dem zweiten Aspekt zu betreiben. Jeweilige Vorteile und weitere Merkmale sind der Beschreibung des zweiten Aspekts zu entnehmen, wobei Ausgestaltungen des zweiten Aspekts auch Ausgestaltungen des dritten Aspekts und umgekehrt bilden. Die Steuervorrichtung kann beispielweise durch die Leistungselektronik der Elektromotoren gebildet sein. Die Steuervorrichtung kann einen Mikroprozessor und alternativ oder zusätzlich einen oder mehrere Inverter aufweisen. Die Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, einen Fahrbereichswechsel zugkraftunterbrechungsfrei zu steuern. Die Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, jeweilige Schaltelemente des Antriebsstrangs zu verstellen. Die Steuervorrichtung kann dazu ausgebildet sein, zwischen verschiedenen Betriebsmodi des Leistungsstrangs zu wechseln.In a further embodiment of the work machine, it can be provided that the work machine has a control device which is designed to operate the power train using a method according to the second aspect. Respective advantages and further features can be found in the description of the second aspect, with embodiments of the second aspect also forming embodiments of the third aspect and vice versa. The control device can be formed, for example, by the power electronics of the electric motors. The control device can have a microprocessor and alternatively or additionally one or more inverters. The control device can be designed to control a change in driving range without interruption in traction. The control device can be designed to adjust respective switching elements of the drive train. The control device can be designed to switch between different operating modes of the power train.
Kurze Beschreibung der FigurenShort description of the characters
-
1 veranschaulicht schematisch einen nicht erfindungsgemäßen Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine.1 schematically illustrates a drive train of a work machine not according to the invention. -
2 veranschaulicht jeweilige Fahrbereiche des nicht erfindungsgemäßen Antriebsstrangs gemäß1 mit einer tabellarischer Schaltmatrix.2 illustrates respective driving ranges of the drive train not according to theinvention 1 with a tabular switching matrix. -
3 veranschaulicht schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine.3 schematically illustrates a first embodiment of a drive train according to the invention of a work machine. -
4 veranschaulicht jeweilige Fahrbereiche des Antriebsstrangs gemäß3 mit einer tabellarischer Schaltmatrix.4 illustrates the respective driving ranges of thedrive train 3 with a tabular switching matrix. -
5 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von einem ersten Fahrbereich zu einem zweiten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß3 .5 illustrates in a table a method for a change without interruption in traction from a first driving range to a second driving range in the drive train according to3 . -
6 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von dem zweiten Fahrbereich zu einem dritten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß3 .6 illustrates in a table a method for a change without interruption in traction from the second driving range to a third driving range in the drive train according to3 . -
7 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von dem dritten Fahrbereich zu einem vierten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß3 .7 illustrates in a table a method for a change from the third driving range to a fourth driving range without interruption in traction in the drive train according to3 . -
8 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von dem vierten Fahrbereich zu dem dritten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß3 .8th illustrates in a table a method for a change from the fourth driving range to the third driving range without interruption in traction in the drive train according to3 . -
9 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von dem dritten Fahrbereich zu dem zweiten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß3 .9 illustrates in a table a method for a change from the third driving range to the second driving range without interruption in traction in the drive train according to3 . -
10 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von dem zweiten Fahrbereich zu dem ersten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß3 .10 illustrates in a table a method for a change without interruption in traction from the second driving range to the first driving range in the drive train according to3 . -
11 veranschaulicht schematisch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine, welcher eine Zapfwelle aufweist.11 schematically illustrates a second embodiment of a drive train according to the invention of a work machine, which has a PTO shaft.
Detaillierte Beschreibung von AusführungsformenDetailed Description of Embodiments
Der Antriebsstrang 100 weist ein schaltbares Getriebe 116 auf. Das Getriebe 116 weist eine erste Eingangswelle 22 auf, welche durch die erste Motorwelle 12 gebildet ist. Das Getriebe 116 weist eine zweite Eingangswelle 24 auf, welche durch die zweite Motorwelle 14 gebildet ist. Das Getriebe 116 weist eine Ausgangswelle 18 auf, welche eine angetriebene Achse der Arbeitsmaschine ausbildet. Das Getriebe 116 ist dazu ausgebildet, ein Drehmoment mit unterschiedlich wählbaren Übersetzungen von den beiden Eingangswellen 22, 24 an die Ausgangswelle 18 zu übertragen.The
Das Getriebe 116 weist ein erstes formschlüssiges Doppelschaltelement S1 und ein zweites formschlüssiges Doppelschaltelement S2 auf. Das Getriebe 116 weist keine weiteren Schaltelemente auf. Zudem weist das Getriebe 116 eine erste Stirnradstufe ST1, eine zweite Stirnradstufe ST2, eine dritte Stirnradstufe ST3 und eine vierte Stirnradstufe ST4 auf. Die erste Eingangswelle 22 ist in einer ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements S1 mit einer ersten Übersetzung über die erste Stirnradstufe ST1 mit der Ausgangswelle 18 mechanisch wirkverbunden. Die zweite Eingangswelle 24 ist in einer ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements S2 mit einer zweiten Übersetzung über die zweite Stirnradstufe ST2 mit der Ausgangswelle 18 mechanisch wirkverbunden. Die erste Eingangswelle 22 ist in einer zweiten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements S1 mit einer dritten Übersetzung über die dritte Stirnradstufe ST3 mit der Ausgangswelle 18 mechanisch wirkverbunden. Die zweite Eingangswelle 24 ist in einer zweiten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements S2 mit einer vierten Übersetzung über die vierte Stirnradstufe ST4 mit der Ausgangswelle 18 mechanisch wirkverbunden ist. Das Getriebe 116 weist keine weiteren Stirnradstufen auf.The
Die erste Stirnradstufe ST1 und die zweite Stirnradstufe ST2 nutzen gemeinsam ein permanent mit der Ausgangswelle 18 drehfest verbundenes Festrad. Die dritte Stirnradstufe ST3 und die vierte Stirnradstufe ST4 nutzen gemeinsam ein permanent mit der Ausgangswelle 18 drehfest verbundenes Festrad. Die Ausgangswelle 18 ist parallel zu der ersten Eingangswelle 22 und der zweiten Eingangswelle 24 angeordnet. Das erste Doppelschaltelement S1 ist koaxial mit der ersten Eingangswelle 22 angeordnet und an der ersten Eingangswelle 22 gelagert. Das zweite Doppelschaltelement S2 ist koaxial mit der zweiten Eingangswelle 24 angeordnet und an der zweiten Eingangswelle 24 gelagert.The first spur gear stage ST1 and the second spur gear stage ST2 together use a fixed gear that is permanently connected to the
Mit dem Getriebe 116 können für den Antriebsstrang 100 vier Fahrbereiche bereitgestellt werden. Die jeweiligen Schaltzustände der beiden Doppelschaltelemente S1, S2 sind in der Tabelle von
In einem Fahrbereich FB2.3 wird die dritte Stirnradstufe ST3 zur Drehmomentübertragung von der ersten Motorwelle 12 zu der Ausgangswelle 18 genutzt und die zweite Stirnradstufe ST2 zur Drehmomentübertragung von der zweiten Motorwelle 14 zu der Ausgangswelle 18. Entsprechend ist die Schaltstellung in der Tabelle von
In einem Fahrbereich FB3.4 wird die dritte Stirnradstufe ST3 zur Drehmomentübertragung von der ersten Motorwelle 12 zu der Ausgangswelle 18 genutzt und die vierte Stirnradstufe ST4 zur Drehmomentübertragung von der zweiten Motorwelle 14 zu der Ausgangswelle 18. Entsprechend ist die Schaltstellung in der Tabelle von
In einem Fahrbereich FB4.0 wird die vierte Stirnradstufe ST4 zur Drehmomentübertragung von der zweiten Motorwelle 14 zu der Ausgangswelle 18 genutzt. Entsprechend ist die Schaltstellung in der Tabelle von
In der Praxis bedeutet dies einen deutlichen Performanceverlust des Antriebsstrangs 100 bei hohen Geschwindigkeiten. Es steht nur noch die Antriebsleistung des zweiten Elektromotors EM2 im Fahrbereich FB4.0 zur Verfügung. Entsprechend sind nur die Fahrbereiche FB1.2, FB2.3 und FB3.4 voll mit beiden Elektromotoren EM1, EM2 nutzbar.In practice, this means a significant loss of performance of the
Die erste Eingangswelle 22 ist mit der zweiten Eingangswelle 24 mittels des dritten Schaltelements S3 über die fünfte Stirnradstufe ST5 mechanisch wirkverbindbar. Die fünfte Stirnradstufe ST5 ist mehrstufig ausgebildet. Ein Losrad der fünften Stirnradstufe ST5 ist mit der ersten Eingangswelle 22 mittels des dritten Schaltelements S3 drehfest verbindbar. Das dritte Schaltelement S3 ist dazu koaxial mit der ersten Eingangswelle 22 angeordnet und an der ersten Eingangswelle 22 gelagert. Ein Festrad ist mit der zweiten Eingangswelle 24 permanent drehfest verbunden. Ein mittleres Losrad ist an der Ausgangswelle 18 gelagert, wofür die Ausgangswelle 18 bei dem Getriebe 16 im Vergleich zu dem Getriebe 116 axial Richtung der beiden Elektromotoren EM1, EM2 verlängert ist. Die fünfte Stirnradstufe ST5 stellt in der gezeigten Ausführungsform eine neutrale Übersetzung bereit. Das heißt, eine Drehzahl der beiden Eingangswellen 22, 24 ist bei geschlossenem dritten Schaltelement S3 gleich. Diese Bauweise ist besonders einfach zu realisieren, falls die beiden Motorwellen 12, 14, wie gezeigt, gleich zu der Ausgangswelle 18 parallel beabstandet sind. Dadurch können beide Elektromotoren EM1, EM2 einfach jeweils eine Hälfte der Last im Normalbetrieb ohne Schaltvorgang aufbringen, sofern die beiden Elektromotoren EM1, EM2 identisch ausgebildet sind.The
Das Getriebe 16 des Antriebsstrangs 10 kann ebenfalls die Fahrbereiche FB1.2, 2.3 und 3.4 bereitstellen, so wie das Getriebe 116. Dies und weitere Fahrbereiche des Antriebsstrangs 10 sind in der Tabelle gemäß
In den Fahrbereichen FB1, FB2, FB3 und FB4 kann auch einer der beiden Elektromotoren EM1, EM2 zur Effizienzsteigerung im Teillastbetrieb stillgelegt werden. Bei hohen Drehzahlen und geringer Last ist ein Wirkungsgrad eines Elektromotos relativ gering. Durch das Stilllegen eines der beiden Elektromotoren EM1, EM2 im Teillastbetrieb können die Verluste in dem so mit größerer Last alleine betrieben Elektromotor verringert werden. Dadurch kann ein Gesamtwirkungsgrad des Antriebsstrangs 10 im Teillastbetrieb gesteigert werden. In einer Ausführungsform erfolgt dieses Stilllegen in den Fahrbereichen FB1, FB2, FB3 und FB4 automatisch bei Unterschreiten einer Minimallast durch eine Steuervorrichtung.In the driving ranges FB1, FB2, FB3 and FB4, one of the two electric motors EM1, EM2 can also be shut down to increase efficiency in partial load operation. At high speeds and low loads, the efficiency of an electric motor is relatively low. By shutting down one of the two electric motors EM1, EM2 in partial load operation, the losses in the electric motor operated alone with a larger load can be reduced. As a result, the overall efficiency of the
In dem ersten Fahrbereich FB1 verbindet das erste Doppelschaltelement S1 die erste Eingangswelle 22 mit der Ausgangswelle 18 über die erste Stirnradstufe ST1, was mit Schaltstellung „1“ veranschaulicht ist. Das dritte Schaltelement S3 ist geschlossen, was mit „X“ veranschaulicht ist. Entsprechend wird auch das von dem zweiten Elektromotor EM2 erzeugte Drehmoment über die erste Stirnradstufe ST1 an die Ausgangswelle 18 übertragen, nachdem es zunächst über die fünfte Stirnradstufe ST5 an die erste Eingangswelle 22 übertragen wird. Das zweite Doppelschaltelement S2 befindet sich in seiner mit „-“ veranschaulichten Neutralstellung. Ein Antriebsmoment der beiden Elektromotoren EM1, EM2 wird an der ersten Eingangswelle 22 addiert, um zusammen die Ausgangswelle 18 anzutreiben. Dies ist ebenfalls durch „X“ in
In dem zweiten Fahrbereich FB2 verbindet das zweite Doppelschaltelement S2 die zweite Eingangswelle 24 mit der Ausgangswelle 18 über die zweite Stirnradstufe ST2, was mit Schaltstellung „2“ veranschaulicht ist. Das dritte Schaltelement S3 ist geschlossen, was mit „X“ veranschaulicht ist. Entsprechend wird auch das von dem ersten Elektromotor EM1 erzeugte Drehmoment über die zweite Stirnradstufe ST2 an die Ausgangswelle 18 übertragen, nachdem es zunächst über die fünfte Stirnradstufe ST5 an die zweite Eingangswelle 24 übertragen wird. Das erste Doppelschaltelement S1 befindet sich in seiner mit „-“ veranschaulichten Neutralstellung. Ein Antriebsmoment der beiden Elektromotoren EM1, EM2 wird an der zweiten Eingangswelle 24 addiert, um zusammen die Ausgangswelle 18 anzutreiben. Dies ist ebenfalls durch „X“ in
In dem dritten Fahrbereich FB3 verbindet das erste Doppelschaltelement S1 die erste Eingangswelle 22 mit der Ausgangswelle 18 über die dritte Stirnradstufe ST3, was mit Schaltstellung „3“ veranschaulicht ist. Das dritte Schaltelement S3 ist geschlossen, was mit „X“ veranschaulicht ist. Entsprechend wird auch das von dem zweiten Elektromotor EM2 erzeugte Drehmoment über die dritte Stirnradstufe ST3 an die Ausgangswelle 18 übertragen, nachdem es zunächst über die fünfte Stirnradstufe ST5 an die erste Eingangswelle 22 übertragen wird. Das zweite Doppelschaltelement S2 befindet sich in seiner mit „-“ veranschaulichten Neutralstellung. Ein Antriebsmoment der beiden Elektromotoren EM1, EM2 wird an der ersten Eingangswelle 22 addiert, um zusammen die Ausgangswelle 18 anzutreiben. Dies ist ebenfalls durch „X“ in
In dem vierten Fahrbereich FB4 verbindet das zweite Doppelschaltelement S2 die zweite Eingangswelle 24 mit der Ausgangswelle 18 über die vierte Stirnradstufe ST4, was mit Schaltstellung „4“ veranschaulicht ist. Das dritte Schaltelement S3 ist geschlossen, was mit „X“ veranschaulicht ist. Entsprechend wird auch das von dem ersten Elektromotor EM1 erzeugte Drehmoment über die vierte Stirnradstufe ST4 an die Ausgangswelle 18 übertragen, nachdem es zunächst über die fünfte Stirnradstufe ST5 an die zweite Eingangswelle 24 übertragen wird. Das erste Doppelschaltelement S1 befindet sich in seiner mit „-“ veranschaulichten Neutralstellung. Ein Antriebsmoment der beiden Elektromotoren EM1, EM2 wird an der zweiten Eingangswelle 24 addiert, um zusammen die Ausgangswelle 18 anzutreiben. Dies ist ebenfalls durch „X“ in
Anschließend wird eine Drehzahl des zweiten Elektromotors EM2 als Sekundärmotor mit dem gewünschten zweiten Fahrbereich FB2 synchronisiert. Die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 24 wird dabei an eine abtriebsseitig an dem zweiten Doppelschaltelement S2 von der Ausgangswelle 18 über die zweite Stirnradstufe ST2 anliegende Drehzahl angepasst. Nun kann das formschlüssige zweite Doppelschaltelement S2 aus seiner Neutralstellung in die Schaltstellung verstellt werden, in welcher die zweite Eingangswelle 24 mit der zweiten Stirnradstufe ST2 verbunden ist. Das zweite Doppelschaltelement S2 wird somit geschlossen. Bei dem Getriebe 16 ist nun der Fahrbereich FB1.2 eingelegt worden, sodass beide Elektromotoren EM1, EM2 die Ausgangswelle 18 antreiben. Der Fahrbereich FB1.2 wird lediglich als Zwischenfahrbereich bei dem Fahrbereichswechsel von dem ersten Fahrbereich FB1 zu dem zweiten Fahrbereich FB2 genutzt.A speed of the second electric motor EM2 as a secondary motor is then synchronized with the desired second driving range FB2. The speed of the
Bei Erreichen des Zwischenfahrbereichs wird eine Leistung des zweiten Elektromotors EM2 als Sekundärmotor nun so gesteuert, dass dieser die benötigte Antriebsleistung in dem derzeitigen Zwischenfahrbereich FB1.2 alleine bereitstellt. Sobald der zweite Elektromotors EM2 die benötigte Antriebsleistung vollständig bereitstellt, wird das erste Doppelschaltelement S1 in seine Neutralstellung verstellt. Dies ist in
Anschließend wird eine Drehzahl des ersten Elektromotors EM1 als Primärmotor mit dem gewünschten zweiten Fahrbereich FB2 synchronisiert. Die Drehzahl der ersten Eingangswelle 22 wird dabei an eine an dem dritten Schaltelement S3 von der zweiten Eingangswelle 24 über die fünfte Stirnradstufe ST5 anliegende Drehzahl angepasst. Nun kann das formschlüssige dritte Schaltelement S3 aus seiner geöffneten Stellung in seine geschlossene Stellung verstellt werden, sodass die beiden Eingangswellen 22, 24 miteinander mechanisch wirkverbunden sind. Dies ist durch ein „X“ für das Schaltelement S3 veranschaulicht. Bei dem Getriebe 16 ist nun der zweite Fahrbereich FB2 eingelegt worden, sodass beide Elektromotoren EM1, EM2 die Ausgangswelle 18 antreiben können. Die beide Elektromotoren EM1, EM2 werden nun wieder so gesteuert, dass diese gemeinsam eine derzeit benötigte Antriebsleistung in dem nunmehr eingelegten zweiten Fahrbereich FB2 jeweils zu 50% bereitstellen. Je nach Auslegung und geforderter Antriebsleistung erfolgt in anderen Ausführungsformen eine andere Lastaufteilung.A speed of the first electric motor EM1 as the primary motor is then synchronized with the desired second driving range FB2. The speed of the
Anschließend wird eine Drehzahl des ersten Elektromotors EM1 als Sekundärmotor mit dem gewünschten zweiten Fahrbereich FB3 synchronisiert. Die Drehzahl der ersten Eingangswelle 22 wird dabei an eine abtriebsseitig an dem ersten Doppelschaltelement S1 von der Ausgangswelle 18 über die dritte Stirnradstufe ST3 anliegende Drehzahl angepasst. Nun kann das formschlüssige erste Doppelschaltelement S1 aus seiner Neutralstellung in die Schaltstellung verstellt werden, in welcher die erste Eingangswelle 22 mit der dritten Stirnradstufe ST3 verbunden ist. Das erste Doppelschaltelement S1 wird somit geschlossen. Bei dem Getriebe 16 ist nun der Fahrbereich FB2.3 eingelegt worden, sodass beide Elektromotoren EM1, EM2 die Ausgangswelle 18 antreiben. Der Fahrbereich FB2.3 wird lediglich als Zwischenfahrbereich bei dem Fahrbereichswechsel von dem zweiten Fahrbereich FB2 zu dem zweiten Fahrbereich FB3 genutzt.A speed of the first electric motor EM1 as a secondary motor is then synchronized with the desired second driving range FB3. The speed of the
Bei Erreichen des Zwischenfahrbereichs wird eine Leistung des ersten Elektromotors EM1 als Sekundärmotor nun so gesteuert, dass dieser die benötigte Antriebsleistung in dem derzeitigen Zwischenfahrbereich FB2.3 alleine bereitstellt. Sobald der erste Elektromotors EM1 die benötigte Antriebsleistung vollständig bereitstellt, wird das zweite Doppelschaltelement S2 in seine Neutralstellung verstellt. Dies ist in
Anschließend wird eine Drehzahl des zweiten Elektromotors EM2 als Primärmotor mit dem gewünschten dritten Fahrbereich FB3 synchronisiert. Die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 24 wird dabei an eine an dem dritten Schaltelement S3 von der ersten Eingangswelle 22 anliegende Drehzahl angepasst. Nun kann das formschlüssige dritte Schaltelement S3 aus seiner geöffneten Stellung in seine geschlossene Stellung verstellt werden, sodass die beiden Eingangswellen 22, 24 miteinander mechanisch wirkverbunden sind. Dies ist durch ein „X“ für das Schaltelement S3 veranschaulicht. Bei dem Getriebe 16 ist nun der dritte Fahrbereich FB3 eingelegt worden, sodass beide Elektromotoren EM1, EM2 die Ausgangswelle 18 antreiben können. Die beide Elektromotoren EM1, EM2 werden nun wieder so gesteuert, dass diese gemeinsam eine derzeit benötigte Antriebsleistung in dem nunmehr eingelegten dritten Fahrbereich FB3 jeweils zu 50% bereitstellen. Je nach Auslegung und geforderter Antriebsleistung erfolgt in anderen Ausführungsformen eine andere Lastaufteilung.A speed of the second electric motor EM2 as the primary motor is then synchronized with the desired third driving range FB3. The speed of the
Anschließend wird eine Drehzahl des zweiten Elektromotors EM2 als Sekundärmotor mit dem gewünschten vierten Fahrbereich FB4 synchronisiert. Die Drehzahl der zweiten Eingangswelle 24 wird dabei an eine abtriebsseitig an dem zweiten Doppelschaltelement S2 von der Ausgangswelle 18 über die vierte Stirnradstufe ST4 anliegende Drehzahl angepasst. Nun kann das formschlüssige zweite Doppelschaltelement S2 aus seiner Neutralstellung in die Schaltstellung verstellt werden, in welcher die zweite Eingangswelle 24 mit der vierten Stirnradstufe ST4 verbunden ist. Das zweite Doppelschaltelement S2 wird somit geschlossen. Bei dem Getriebe 16 ist nun der Fahrbereich FB3.4 eingelegt worden, sodass beide Elektromotoren EM1, EM2 die Ausgangswelle 18 antreiben. Der Fahrbereich FB3.4 wird lediglich als Zwischenfahrbereich bei dem Fahrbereichswechsel von dem dritten Fahrbereich FB3 zu dem vierten Fahrbereich FB4 genutzt.A speed of the second electric motor EM2 as a secondary motor is then synchronized with the desired fourth driving range FB4. The speed of the
Bei Erreichen des Zwischenfahrbereichs wird eine Leistung des zweiten Elektromotors EM2 als Sekundärmotor nun so gesteuert, dass dieser die benötigte Antriebsleistung in dem derzeitigen Zwischenfahrbereich FB3.4 alleine bereitstellt. Sobald der zweite Elektromotors EM2 benötigte die Antriebsleistung vollständig bereitstellt, wird das erste Doppelschaltelement S1 in seine Neutralstellung verstellt. Dies ist in
Anschließend wird eine Drehzahl des ersten Elektromotors EM1 als Primärmotor mit dem gewünschten vierten Fahrbereich FB4 synchronisiert. Die Drehzahl der ersten Eingangswelle 22 wird dabei an eine an dem dritten Schaltelement S3 von der zweiten Eingangswelle 24 über die fünfte Stirnradstufe ST5 anliegende Drehzahl angepasst. Nun kann das formschlüssige dritte Schaltelement S3 aus seiner geöffneten Stellung in seine geschlossene Stellung verstellt werden, sodass die beiden Eingangswellen 22, 24 miteinander mechanisch wirkverbunden sind. Dies ist durch ein „X“ für das Schaltelement S3 veranschaulicht. Bei dem Getriebe 16 ist nun der vierte Fahrbereich FB4 eingelegt worden, sodass beide Elektromotoren EM1, EM2 die Ausgangswelle 18 antreiben können. Die beide Elektromotoren EM1, EM2 werden nun wieder so gesteuert, dass diese gemeinsam eine derzeit benötigte Antriebsleistung in dem nunmehr eingelegten zweiten Fahrbereich FB2 jeweils zu 50% bereitstellen. Je nach Auslegung und geforderter Antriebsleistung erfolgt in anderen Ausführungsformen eine andere Lastaufteilung.A speed of the first electric motor EM1 as the primary motor is then synchronized with the desired fourth driving range FB4. The speed of the
Die
Die
Die
Die Gesamtdauer eines Fahrbereichswechsel beträgt bei der gezeigten Ausführungsform 1 Sekunde oder weniger. Während dieser kurzen Zeit wird in einer Ausführungsform jeweils derjenige der beiden Elektromotoren EM1, EM2 welcher die derzeitig benötigte Antriebsleistung alleine bereitstellt oberhalb seines Dauerlastbetriebsbereichs betrieben. Der Elektromotor erhitzt sich aufgrund der kurzen Dauer des Fahrbereichswechsels dabei nicht in einen thermisch kritischen Bereich.The total duration of a driving range change is 1 second or less in the embodiment shown. During this short time, in one embodiment, the one of the two electric motors EM1, EM2 which alone provides the currently required drive power is operated above its continuous load operating range. Due to the short duration of the driving range change, the electric motor does not heat up to a thermally critical range.
Der Antriebsstrang 10 weist zusätzlich ein viertes formschlüssiges Schaltelement S4, eine sechste Stirnradstufe ST6 und eine Zapfwelle 60 auf. Die zweite Eingangswelle 24 ist auf einer dem zweiten Elektromotor EM2 abgewandten Seite axial verlängert und streckt sich durch das zweite Doppelschaltelement S4 hindurch. Die zweite Eingangswelle 24 ist mit der Zapfwelle 60 mittels des vierten Schaltelements S4 über die sechste Stirnradstufe ST6 mechanisch wirkverbindbar. So kann durch den Antriebsstrang 10 zusätzlich eine mechanische Zapfleistung an der Zapfwelle 60 bereitgestellt werden. In einer anderen Ausführungsform entfällt die sechste Stirnradstufe ST6.The
Der Antriebsstrang 10 gemäß der zweiten Ausführungsform kann in einem Fahrantriebsmodus und einem Zapfbetriebsmodus betrieben werden. In dem Fahrantriebsmodus wird der Antriebsstrang 10 gemäß der zweiten Ausführungsform wie die erste Ausführungsform betrieben und die Zapfwelle 60 ist aufgrund eines in Offenstellung befindlichen vierten Schaltelements S4 entkoppelt. In dem Zapfbetriebsmodus ist das vierte Schaltelement S4 geschlossen.The
Im Zapfbetriebsmodus ist in einem ersten Submodus das dritte Schaltelement S3 geöffnet und das zweite Doppelschaltelement S2 befindet sich in seiner Neutralstellung. Dann können noch die zwei Fahrbereiche FB1 und FB3 genutzt werden, um die Ausgangswelle 18 ausschließlich durch den ersten Elektromotor EM1 über die erste Stirnradstufe ST1 oder die dritte Stirnradstufe ST3 für einen Fahrantrieb anzutreiben, also mit zwei unterschiedlichen Übersetzungen. Der zweite Elektromotor EM2 treibt dann ausschließlich die Zapfwelle 60 an. In dem ersten Submodus kann also gleichzeitig eine Antriebsleistung an der Ausgangswelle 18 und unabhängig davon eine Zapfleistung an der Zapfwelle 60 bereitgestellt werden.In the tapping mode, the third switching element S3 is open in a first submode and the second double switching element S2 is in its neutral position. Then the two driving ranges FB1 and FB3 can be used to drive the
In einer anderen Ausführungsform ist das vierte Schaltelement S4 mit der ersten Eingangswelle 22 verbunden. Entsprechend stehen dann für einen Fahrantrieb der zweite Fahrbereich FB2 und der vierte Fahrbereich FB4 bei Nutzung des ersten Submodus zur Verfügung. Die Zapfwelle 60 wird dann von dem ersten Elektromotor EM1 angetrieben und die Ausgangswelle 18 von dem zweiten Elektromotor EM2.In another embodiment, the fourth switching element S4 is connected to the
Zur Aktivierung des Zapfbetriebsmodus während einer Fahrt mit der Arbeitsmaschine muss zunächst in den ersten Fahrbereich FB1 oder den dritten Fahrbereich FB3 gewechselt werden. Anschließend wird der zweite Elektromotor EM2 so gesteuert, dass diese kein Drehmoment bereitstellt. Das zweite Doppelschaltelement wird in seine Neutralstellung geschaltet. So kann das vierte formschlüssige Schaltelement S4 eingelegt werden. In einer alternativen Ausführungsform ist das vierte Schaltelement S4 reibschlüssig ausgebildet, womit auf ein Steuern des zweite Elektromotors EM2 so, dass dieser kein Drehmoment bereitstellt, verzichtet werden kann.To activate the tapping mode while driving the machine, you must first switch to the first driving range FB1 or the third driving range FB3. The second electric motor EM2 is then controlled so that it does not provide any torque. The second double switching element is switched to its neutral position. The fourth positive switching element S4 can thus be inserted. In an alternative embodiment, the fourth switching element S4 is designed to be frictionally engaged, which means that there is no need to control the second electric motor EM2 so that it does not provide any torque.
Im Zapfbetriebsmodus ist in einem zweiten Submodus das dritte Schaltelement S3 geschlossen, das zweite Doppelschaltelement S2 befindet sich in seiner Neutralstellung und das erste Doppelschaltelement S1 befindet sich in seiner Neutralstellung. Die Ausgangswelle 18 wird so nicht mit einer Antriebsleistung versorgt und die Arbeitsmaschine steht still. Die beiden Elektromotoren EM1, EM2 können in dem zweiten Submodus die Zapfwelle 60 gemeinsam über die sechste Stirnradstufe ST6 antreiben. Die beiden Leistungen der Elektromotoren EM1, EM2 summieren sich an der zweiten Eingangswelle 24, indem die von dem ersten Elektromotor EM1 bereitgestellt Leistung über die fünfte Stirnradstufe an die zweite Eingangswelle 24 übertragen wird.In the tapping mode, the third switching element S3 is closed in a second submode, the second double switching element S2 is in its neutral position and the first double switching element S1 is in its neutral position. The
BezugszeichenReference symbols
- 1010
- AntriebsstrangDrivetrain
- 1212
- erste Motorwellefirst motor shaft
- 1414
- zweite Motorwellesecond motor shaft
- 1616
- Getriebetransmission
- 1818
- Ausgangswelleoutput shaft
- 2222
- erste Eingangswellefirst input wave
- 2424
- zweite Eingangswellesecond input wave
- 6060
- Zapfwelle PTO shaft
- 100100
- AntriebsstrangDrivetrain
- 116116
- schaltbares Getriebe switchable gearbox
- EM1EM1
- erster Elektromotorfirst electric motor
- EM2EM2
- zweite Elektromotor second electric motor
- S1S1
- erstes formschlüssiges Doppelschaltelementfirst positive double switching element
- S2S2
- zweites formschlüssiges Doppelschaltelementsecond positive double switching element
- S3S3
- drittes formschlüssiges Schaltelementthird positive switching element
- S4S4
- viertes formschlüssiges Schaltelement fourth positive switching element
- ST1ST1
- erste Stirnradstufefirst spur gear stage
- ST2ST2
- zweite Stirnradstufesecond spur gear stage
- ST3ST3
- dritte Stirnradstufethird spur gear stage
- ST4ST4
- vierte Stirnradstufefourth spur gear stage
- ST5ST5
- fünfte Stirnradstufefifth spur gear stage
- ST6ST6
- sechste Stirnradstufesixth spur gear stage
Claims (11)
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022200713.1A DE102022200713B4 (en) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | Drive train for a work machine |
PCT/EP2023/051404 WO2023139228A1 (en) | 2022-01-24 | 2023-01-20 | Drive train for a work machine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102022200713.1A DE102022200713B4 (en) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | Drive train for a work machine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102022200713A1 DE102022200713A1 (en) | 2023-07-27 |
DE102022200713B4 true DE102022200713B4 (en) | 2024-02-29 |
Family
ID=85036766
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102022200713.1A Active DE102022200713B4 (en) | 2022-01-24 | 2022-01-24 | Drive train for a work machine |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102022200713B4 (en) |
WO (1) | WO2023139228A1 (en) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103770639A (en) | 2013-12-12 | 2014-05-07 | 袁一卿 | Electric power assembly applied to purely-electric vehicle |
CN104633020A (en) | 2015-02-13 | 2015-05-20 | 吉林大学 | Double-motor four-gear gearbox for electric car and gear shifting control method of double-motor four-gear gearbox |
CN105042045A (en) | 2015-07-02 | 2015-11-11 | 北京理工大学 | Horizontally-placed dual-motor power shifting speed changer |
US20180222484A1 (en) | 2017-02-08 | 2018-08-09 | Oshkosh Corporation | Twin engine power uniter |
WO2019206227A1 (en) | 2018-04-26 | 2019-10-31 | Wang Guobin | Design method and control strategy for dual-power hybrid system |
DE102019202994A1 (en) | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Zf Friedrichshafen Ag | Drive unit for an electric vehicle and drive axle with a drive unit |
CN111828620A (en) | 2020-07-10 | 2020-10-27 | 燕山大学 | Dual-motor three-mode six-gear transmission |
DE102019214986A1 (en) | 2019-09-30 | 2021-04-01 | Zf Friedrichshafen Ag | Drive axle of an electric vehicle and powershift process |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018215920A1 (en) * | 2018-09-19 | 2020-03-19 | ZF Drivetech (Suzhou) Co.Ltd. | Electric drive axle for a vehicle |
AT522931A1 (en) * | 2019-11-12 | 2021-03-15 | Avl Commercial Driveline & Tractor Eng Gmbh | ELECTRICALLY DRIVEN AXLE ARRANGEMENT FOR A VEHICLE |
-
2022
- 2022-01-24 DE DE102022200713.1A patent/DE102022200713B4/en active Active
-
2023
- 2023-01-20 WO PCT/EP2023/051404 patent/WO2023139228A1/en unknown
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103770639A (en) | 2013-12-12 | 2014-05-07 | 袁一卿 | Electric power assembly applied to purely-electric vehicle |
CN104633020A (en) | 2015-02-13 | 2015-05-20 | 吉林大学 | Double-motor four-gear gearbox for electric car and gear shifting control method of double-motor four-gear gearbox |
CN105042045A (en) | 2015-07-02 | 2015-11-11 | 北京理工大学 | Horizontally-placed dual-motor power shifting speed changer |
US20180222484A1 (en) | 2017-02-08 | 2018-08-09 | Oshkosh Corporation | Twin engine power uniter |
WO2019206227A1 (en) | 2018-04-26 | 2019-10-31 | Wang Guobin | Design method and control strategy for dual-power hybrid system |
DE102019202994A1 (en) | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Zf Friedrichshafen Ag | Drive unit for an electric vehicle and drive axle with a drive unit |
DE102019214986A1 (en) | 2019-09-30 | 2021-04-01 | Zf Friedrichshafen Ag | Drive axle of an electric vehicle and powershift process |
CN111828620A (en) | 2020-07-10 | 2020-10-27 | 燕山大学 | Dual-motor three-mode six-gear transmission |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102022200713A1 (en) | 2023-07-27 |
WO2023139228A1 (en) | 2023-07-27 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1789276B1 (en) | Method for starting an internal combustion engine in a parallel hybrid drive train | |
DE102012216277B4 (en) | Transmission device with a planetary gear device | |
EP2655111B1 (en) | Device for a drivetrain of a hybrid vehicle, drivetrain, and method for operating same | |
DE102010061824B4 (en) | Power train and method of operating the same | |
EP2115320B1 (en) | Multi-speed planetary coupling gear | |
EP3174747B1 (en) | Transmission arrangement for a hybrid motor vehicle, and hybrid motor vehicle | |
EP3532327A1 (en) | Hybrid drive train for a hybrid-drive motor vehicle | |
DE102011080068A1 (en) | Automated range-change transmission for drive train of motor vehicle, comprises countershaft-type main transmission, which has main shaft and countershaft, where rear-mounted group is drivingly connected downstream of main transmission | |
EP3501870B1 (en) | Method for operating a drive device for a motor vehicle and corresponding drive device | |
DE102012204477B4 (en) | Transmission device with at least one electric variator for steplessly varying a transmission ratio and with power splitting | |
WO2017076607A1 (en) | Drive arrangement for a hybrid vehicle and power train having such a drive arrangement | |
DE102015220232A1 (en) | Method for operating a drive train of a motor vehicle | |
EP3308992A1 (en) | Pto shaft transmission | |
EP1704348A1 (en) | Hydrostatic mechanical power-split transmission | |
DE102020203802A1 (en) | Compact hybrid transmission | |
DE102022200713B4 (en) | Drive train for a work machine | |
DE102021205940B4 (en) | Transmission and drive train for a motor vehicle | |
DE102016204580A1 (en) | Hybrid powertrain for a hybrid-powered motor vehicle | |
DE102014213908A1 (en) | Transmission system for a hybrid drive and method for operating a transmission system | |
WO2022058122A1 (en) | Motor vehicle comprising at least two drive motors and comprising an automatic gearbox having a fixed gear ratio and a power-split gear ratio | |
DE102021205930B4 (en) | Powershift DHT hybrid transmission | |
DE102021206520B4 (en) | Powershiftable hybrid transmission with no gear preselection and a simple design | |
DE102023202276B3 (en) | Drivetrain for a motor vehicle | |
AT520944B1 (en) | Torque transmission device, drive system and motor vehicle | |
WO2023139229A1 (en) | Power train for a working machine |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division |