Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Leistungsstrang für eine Arbeitsma schine. Zudem bezieht sich die Erfindung auf eine Arbeitsmaschine.

Stand der Technik

Getriebesysteme für Arbeitsmaschinen sind häufig sehr komplex und aufwendig. Bei spielsweise kann ein hydrostatisch leistungsverzweigtes Getriebe vorgesehen sein, um eine stufen lose Übersetzung bereitstellen zu können. Durch die Leistungsver zweigung kann sowohl eine Antriebsleistung als auch eine Nebenabtriebsleistung von einer einzigen Verbrennungsmaschine bereitgestellt werden. Durch die Nutzung eines elektrifizierten Leistungsstrangs können sich hier Vereinfachungen ergeben. Sofern jedoch unterschiedliche Fahrbereiche und auch eine Nebenabtriebsleistung gewünscht sind, ergibt sich eine hohe Zahl von Wellen und eine hohe Zahl von Achs- stichen. Auch dadurch kann der Leistungsstrang teuer und komplex sein.

Darstellung der Erfindung

Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft einen Leistungsstrang für eine Arbeitsma schine. Ein Leistungsstrang kann beispielsweise eine Antriebsleistung und alternativ oder zusätzlich eine Nebenabtriebsleistung bereitstellen. Mit der Antriebsleistung kann ein Fahren der Arbeitsmaschine bewirkt werden. Mit der Nebenabtriebsleistung kann ein Werkzeug der Arbeitsmaschine, wie beispielsweise eine verstellbare Schau fel oder eine Hydraulikpumpe mit einer Leistung versorgt werden. Die Nebenabtriebs leistung kann eine Arbeitsleistung sein. Die Arbeitsmaschine kann als Landmaschine, z.B. als T raktor, als Baumaschine oder auch als ein Spezialfahrzeug ausgebildet sein.

Der Leistungsstrang weist eine erste Elektromaschine auf, welche eine erste Ab triebswelle zum Bereitstellen einer Antriebsleistung der Arbeitsmaschine aufweist. Die erste Elektromaschine kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen An triebsstrang der Arbeitsmaschine mit Leistung zu versorgen. Weiterhin weist der Leistungsstrang eine zweite Elektromaschine auf, welche eine zweite Abtriebswelle zum Bereitstellen einer Nebenabtriebsleistung der Arbeitsmaschine aufweist. Die zweite Elektromaschine kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, einen Arbeits strang der Arbeitsmaschine mit Leistung zu versorgen. Bei dem Leistungsstrang wer den also eine Antriebsleistung und eine Nebenabtriebsleistung durch zwei separate Elektromaschine bereitgestellt. Dadurch kann jede der Elektromaschinen für den ge wünschten Betriebsbereich des Antriebs bzw. eines Werkzeugs angepasst ausgelegt sein und alternativ oder zusätzlich angepasst betrieben werden. So kann auf kom plexe Getriebebauteile weitestgehend verzichtet werden. Beispielsweise muss nicht mehr eine durch eine Verbrennungskraftmaschine bereitgestellte Leistung durch ein Getriebe in eine Nebenabtriebsleistung mit einer bestimmten Drehzahl und eine An triebsleistung mit einer bestimmten Drehzahl aufgeteilt werden. Stattdessen kann die erste Elektromaschine beispielsweise mit einer gewünschten Drehzahl für einen An trieb der Arbeitsmaschine und die zweite Elektromaschine mit einer gewünschten Drehzahl für jeweilige sonstige Verbraucher des Leistungsstrangs betrieben werden.

Der Leistungsstrang kann eine Energiequelle zum Betreiben der beiden Elektroma schinen aufweisen. Beispielsweise kann der Leistungsstrang eine Batterie aufwei sen, welche dazu ausgebildet ist, eine elektrische Energie für die beiden Elektroma schinen bereitzustellen. Eine Abtriebswelle einer Elektromaschine kann beispiels weise permanent drehfest mit einem Rotor der Elektromaschine verbunden sein.

Eine Elektromaschine kann dazu ausgebildet sein, eine elektrische Energie in eine mechanische Energie zu wandeln. Optional kann eine Elektromaschine auch zur Re- kuperation ausgebildet sein. Eine Elektromaschine kann beispielsweise als Syn chronmotor oder Asynchronmotor ausgebildet sein.

Weiterhin weist der Leistungsstrang ein Fahrbereichsgetriebe mit einer Vorgelege welle auf. Mit dem Fahrbereichsgetriebe können unterschiedliche Übersetzung zwi schen der ersten Abtriebswelle und einer angetriebenen Achse der Arbeitsmaschine bereitgestellt werden. Dadurch kann der insgesamt nutzbare Fahrgeschwindigkeits bereich, welcher durch die Arbeitsmaschine bereitgestellt werden kann, vergrößert werden. So kann mit der Arbeitsmaschine mit besonders hohen oder auch besonders geringen Geschwindigkeiten gefahren werden, ohne dass dabei die erste Elektroma- schine in einem ineffizienten Betriebszustand betrieben werden muss. Die Vorgele gewelle kann eine Welle sein, an welcher jeweilige Zahnräder von unterschiedlichen Stirnradstufen, welche beispielsweise unterschiedlichen Übersetzungsstufen zuge ordnet sein können, angeordnet sind. Die Vorgelegewelle kann parallel zu der ersten Abtriebswelle angeordnet sein oder koaxial als Hohlwelle des Zapfwellenantriebs ausgeführt sein.

Das Fahrbereichsgetriebe ist dazu ausgebildet, die erste Abtriebswelle mit wenigs tens einer angetriebenen Achse der Arbeitsmaschine selektiv entweder als Durch trieb oder über eine Übersetzungsstufe mittels der Vorgelegewelle zu verbinden. Ein Durchtrieb kann eine Übersetzungsstufe sein, bei welcher eine Abtriebswelle mit der gleichen Drehzahl dreht wie eine Antriebswelle. Bei dem Durchtrieb kann eine An triebswelle mit einer Abtriebswelle koaxial angeordnet und drehfest verbunden sein. Eine gleiche Drehzahl ist dabei so zu verstehen, dass zwei Bauteile mit einer glei chen Geschwindigkeit oder mit einer geringfügig abweichenden Geschwindigkeit auf grund eines Schlupfes rotieren. Sofern der Durchtrieb bei dem Fahrbereichsgetriebe selektiert ist, kann beispielsweise die erste Abtriebswelle mit einer Eingangswelle ei nes Differentials der wenigstens einen angetriebenen Achse drehfest verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich kann bei Selektion des Durchtrieb des Fahrbereichs getriebes eine Antriebswelle des Fahrbereichsgetriebes drehfest mit einer Ab triebswelle des Fahrbereichsgetriebes verbunden sein. Die Antriebswelle und die Ab triebswelle des Fahrbereichsgetriebes können koaxial angeordnet sein, beispiels weise in Axialrichtung hintereinander. Der Durchtrieb kann eine Übersetzungsstufe mit einer Übersetzung von 1 sein.

Bei der ersten Übersetzungsstufe kann ein Drehmoment von der Antriebswelle des Fahrbereichsgetriebes zu der Abtriebswelle des Fahrbereichsgetriebes über eine o- der mehrere Stirnradstufen übertragen werden. Entsprechenden Wellen sind in die sem Fall mechanisch miteinander wirkverbunden. Eine Drehzahl der miteinander ver bundenen Wellen ist ungleich. Die erste Übersetzungsstufe kann eine andere Über setzung als der Durchtrieb bereitstellen. Durch die Vorgelegewelle kann die erste Übersetzungsstufe mit mechanisch einfachen Mitteln bereitgestellt werden. Die zweite Abtriebswelle ist koaxial mit der Vorgelegewelle angeordnet. Beispielsweise kann die Vorgelegewelle als eine Hohlwelle ausgebildet sein, welche wenigstens teil weise radial außen zu der zweiten Abtriebswelle angeordnet ist. Die zweite Ab triebswelle kann sich durch die Vorgelegewelle hindurch erstrecken. Dadurch, dass die zweite Abtriebswelle mit der Vorgelegewelle koaxial angeordnet ist, ergibt sich bei dem Leistungsstrang eine geringe Anzahl an Achsstichen. Dadurch kann ein Ge häuse des Fahrbereichsgetriebes und alternativ oder zusätzlich des Leistungsstrangs einfach und kostengünstig zu fertigen sein. Zudem ergeben sich wenige Lagerstel len, wodurch ebenfalls ein Aufwand gering sein kann.

Das Fahrbereichsgetriebe kann eine Getriebeantriebswelle und eine Getriebeab triebswelle aufweisen, welche beispielsweise der Antriebswelle bzw. Abtriebswelle des Fahrbereichsgetriebes entsprechen. Die Getriebeabtriebswelle kann mit der we nigstens einen angetriebenen Achse mechanisch wirkverbunden sein, beispielsweise permanent drehfest. Die Getriebeantriebswelle kann mit der ersten Abtriebswelle ver bunden sein, beispielsweise permanent drehfest. Jeweilige Übersetzungsstufen des Fahrbereichsgetriebes, zu welchen auch der Durchtrieb gezählt werden kann, kön nen beispielsweise mittels eines Schaltelements des Fahrbereichsgetriebes selektiert werden. Durch Betätigung dieses Schaltelements kann beispielsweise ein Gang des Fahrbereichsgetriebes gewechselt werden. Die jeweilige Übersetzungsstufe kann ein festes Verhältnis zwischen einer Eingangsdrehzahl und einer Ausgangsdrehzahl des Fahrbereichsgetriebes vorgeben.

Eine Achse des Leistungsstrangs kann eine Fahrzeugachse der Arbeitsmaschine sein. Eine angetriebene Achse kann eine Achse der Arbeitsmaschine sein, welche mittels des Leistungsstrangs mit einer Antriebsleistung versorgt werden kann. Die an getriebene Achse kann in einer sehr einfachen Bauweise eine Welle sein, welche mittels eines Kegeltriebs oder auch direkt mit der Getriebeabtriebswelle des Fahrbe reichsgetriebes verbunden ist. Eine Achse kann jeweilige Räder der Arbeitsmaschine aufweisen. Beispielsweise kann an jedem Ende der angetriebenen Achse ein Rad angeordnet sein, wobei die Arbeitsmaschine mit diesen Rädern auf einem Unter grund steht. Zusätzlich kann die Arbeitsmaschine jeweilige unangetriebene Achsen aufweisen. Die wenigstens eine angetriebene Achse kann beispielsweise eine Hin- terachse der Arbeitsmaschine sein. Zusätzlich kann der Leistungsstrang dazu ausge bildet sein, weitere Achsen der Arbeitsmaschine anzutreiben, wie beispielsweise eine Vorderachse.

Bei der ersten Übersetzungsstufe kann beispielsweise die Getriebeantriebswelle mit tels einer Stirnradstufe mit der Vorgelegewelle und die Vorgelegewelle mittels einer weiteren Stirnradstufe mit der Getriebeabtriebswelle mechanisch wirkverbunden sein. Bei dem Durchtrieb kann dagegen die Drehmomentübertragung zwischen der Getrie beantriebswelle und der Getriebeabtriebswelle frei von Stirnradstufen sein.

Der Leistungsstrang kann zwei mechanische Leistungen über eigenständige Elektro- maschinen bereitstellen. Dies erlaubt eine leistungsgerechte Dimensionierung und Skalierung des Antriebsstrangs und des Arbeitsstrangs. Jeweilige Übersetzungen werden mit mechanisch einfachen Mitteln bereitgestellt, wodurch der Leistungsstrang kompakt und kostengünstig ist. Dabei wird der Umstand genutzt, dass die Elektroma- schinen bereits an die jeweiligen gewünschten Leistungen angepasst sein können und entsprechend eine Anpassung nicht durch ein komplexes Getriebe bereitgestellt werden muss.

In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs ist es vorgesehen, dass das Fahrbe reichsgetriebe dazu ausgebildet ist, die erste Abtriebswelle mit der wenigstens einen angetriebenen Achse der Arbeitsmaschine selektiv entweder als Durchtrieb, über eine erste Übersetzungsstufe mittels der Vorgelegewelle oder über eine zweite Über setzungsstufe mittels der Vorgelegewelle zu verbinden. Das Fahrbereichsgetriebe kann dazu ausgebildet sein, wenigstens drei unterschiedliche Übersetzung bereitzu stellen. Die zweite Übersetzungsstufe kann eine andere Übersetzung als der Durch trieb und die erste Übersetzungsstufe bereitstellen. Die erste Übersetzungsstufe und die zweite Übersetzungsstufe nutzen zur Drehmomentübertragung beide jeweils die Vorgelegewelle. Dadurch kann eine Anzahl von notwendigen Stirnradstufen, Wellen und Achsstichen gering sein. Zudem kann das Fahrbereichsgetriebe so besonders kompakt sein und benötigt wenig Lagerungen. Bei der ersten Übersetzungsstufe ist bei der Drehmomentübertragung beispielsweise wenigstens eine andere Stirnrad stufe beteiligt als bei der zweiten Übersetzungsstufe. Das Schaltelement des Fahrbereichsgetriebes kann beispielsweise dazu ausgebildet sein, eine mechanische Wirkverbindung als Durchtrieb, über die erste Übersetzungs stufe oder die zweite Übersetzungsstufe zu selektieren. Das Schaltelement kann ent sprechend wenigstens drei Schaltstellungen aufweisen. Zusätzlich kann das Schalt element aus Sicherheitsgründen eine Neutralstellung aufweisen, um die erste Elekt- romaschine von der angetriebenen Achse zu entkoppeln. Alternativ kann aber auch auf die Neutralstellung verzichtet werden. In diesem Fall ist beispielsweise eine Elektromaschine für den Antriebsstrang besonders geeignet, welche bei extern auf geprägter Rotation, beispielsweise durch Rollen der Arbeitsmaschine, keine Span nung induziert.

In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs ist es vorgesehen, dass der Leis tungsstrang ein erstes Stirnradgetriebe aufweist, welches dazu ausgebildet ist, die zweite Abtriebswelle mit einem Pumpenantrieb zu verbinden. Das erste Stirnradge triebe kann dazu ausgebildet sein, einen Achsversatz zwischen einer Antriebswelle des Pumpenantriebs und der zweiten Abtriebswelle zu überbrücken. Alternativ oder zusätzlich kann das erste Stirnradgetriebe eine Übersetzung zwischen der zweiten Abtriebswelle und der Antriebswelle des Pumpenantriebs bereitstellen. Dadurch kann die zweite Elektromaschine anders ausgelegt sein, beispielsweise für höhere oder niedrigere Drehzahlen als beim Pumpenantrieb gewünscht. So können sich Bau raumvorteile ergeben. Der Leistungsstrang kann den Pumpenantrieb aufweisen. Der Pumpenantrieb kann permanent oder schaltbar mit der zweiten Abtriebswelle über das erste Stirnradgetriebe mechanisch wirkverbunden sein. Beispielsweise kann die schaltbare Verbindung vorgesehen werden, wenn die zweite Elektromaschine auch andere Verbraucher als den Pumpenantrieb mit Nebenabtriebsleistung versorgen soll. Dann kann verhindert werden, dass der Pumpenantrieb mit Leistung versorgt wird, wenn diese nicht benötigt wird, aber andere Verbraucher eine Nebenabtriebs leistung benötigen. Alternativ oder zusätzlich können auch jeweilige weitere Verbrau cher schaltbar mit der zweiten Abtriebswelle verbindbar sein. Das Stirnradgetriebe kann beispielsweise zwei miteinander kämmende Zahnräder aufweisen. Das erste Stirnradgetriebe kann beispielsweise auch drei paarweise miteinander kämmende Zahnräder aufweisen. In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs ist es vorgesehen, dass der Leis tungsstrang eine Zapfwelle und ein zweites Stirnradgetriebe aufweist. Die Zapfwelle kann dazu ausgebildet sein, eine Nebenabtriebsleistung an externe Verbraucher zu übertragen, wie zum Beispiel an ein landwirtschaftliches Anbaugerät Anhänger. Das zweite Stirnradgetriebe kann eine Übersetzungsstufe zwischen der zweiten Ab triebswelle und der Zapfwelle bereitstellen. Alternativ kann die zweite Abtriebswelle auch die Zapfwelle bilden oder mit dieser drehfest verbunden oder verbindbar sein. Das zweite Stirnradgetriebe und das erste Stirnradgetriebe können so aufeinander abgestimmt sein, dass der Pumpenantrieb und die Zapfwelle bei unterschiedlichen gewünschten Drehzahlen rotieren. Ein Drehmoment kann von der zweiten Ab triebswelle über das zweite Stirnradgetriebe in Axialrichtung an der wenigstens einen angetriebenen Achse vorbei an die Zapfwelle übertragbar sein. So kann die Zapf welle koaxial mit der ersten Abtriebswelle sowie der Getriebeabtriebswelle angeord net sein. Das zweite Stirnradgetriebe kann einen axialen Versatz zwischen der Zapf welle und der zweiten Abtriebswelle ermöglichen. Die Zapfwelle kann beispielsweise an einer Rückseite der Arbeitsmaschine zugänglich sein und an der angetriebenen Achse vorbeigeführt sein. Die zweite Abtriebswelle kann mit der Zapfwelle über das zweite Stirnradgetriebe permanent mechanisch wirkverbunden sein.

In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs ist es vorgesehen, dass der Leis tungsstrang eine erste Kupplung aufweist, wobei die zweite Abtriebswelle mit dem zweiten Stirnradgetriebe mittels der ersten Kupplung verbindbar ist. Sofern kein zwei tes Stirnradgetriebe vorgesehen ist, kann die erste Kupplung auch die zweite Ab triebswelle mit der Zapfwelle verbinden. Die erste Kupplung kann ein Schaltelement sein. Die Kupplung kann formschlüssig oder reibschlüssig ausgebildet sein. Eine last- schaltbare erste Kupplung kann als Mehrlamellenkupplung ausgebildet sein. Durch die erste Kupplung kann die Zapfwelle und alternativ oder zusätzlich das zweite Stirnradgetriebe von der zweiten Abtriebswelle entkoppelt werden. Dadurch können Verluste, wenn der Pumpenantrieb betrieben werden soll, nicht jedoch ein Verbrau cher an der Zapfwelle, reduziert werden. Die Möglichkeit der Entkopplung des Ab triebs der Zapfwelle kann aufgrund Normen und Richtlinien notwendig sein.

In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs ist es vorgesehen, dass der Leis tungsstrang eine zweite Kupplung aufweist, wobei die erste Abtriebswelle mit einer weiteren angetriebenen Achse mittels der zweiten Kupplung mechanisch wirkver bindbar ist. So kann ein Allradantrieb oder Mehrachsantrieb bedarfsgerecht zu- und abgeschaltet werden. Alternativ kann die weitere angetriebenen Achse permanent mit der ersten Abtriebswelle verbunden sein, wodurch dann kostengünstig der Allrad antrieb oder Mehrachsantrieb bereitgestellt werden kann. Die weitere angetriebene Achse kann beispielsweise eine Vorderachse sein. Die weitere angetriebene Achse kann wie die andere angetriebene Achse ausgebildet sein. Eine der angetriebenen Achse kann lenkbar zum Steuern der Arbeitsmaschine ausgebildet sein. Die erste Abtriebswelle kann mit der zweiten Kupplung mittels einer Stirnradstufe mechanisch wirkverbunden sein.

In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs ist es vorgesehen, dass das Fahrbe reichsgetriebe ein Schaltelement aufweist. Das Schaltelement kann dazu ausgebildet sein, zwischen dem Durchtrieb, der ersten Übersetzungsstufe und optional der zwei ten Übersetzungsstufe umzuschalten. Das Schaltelement kann als reibschlüssige o- der formschlüssige Kupplung ausgebildet sein. Das Schaltelement kann beispiels weise eine axial verschiebbare Muffe aufweisen.

Die erste Abtriebswelle kann in der ersten und zweiten Übersetzungsstufe über eine erste Stirnradstufe mit der Vorgelegewelle mechanisch wirkverbunden sein. Die Vor gelegewelle kann in der ersten Übersetzungsstufe über eine zweite Stirnradstufe mit der angetriebenen Achse mechanisch wirkverbunden sein. Die Vorgelegewelle kann in der zweiten Übersetzungsstufe über eine dritte Stirnradstufe mit der angetriebenen Achse mechanisch wirkverbunden sein. Es ergibt sich ein kompaktes, kostengünsti ges und einfaches Fahrbereichsgetriebe. Bei dem Durchtrieb kann die Vorgelege welle von der ersten Abtriebswelle entkoppelt sein. Alternativ können die zweite Stirnradstufe und die dritte Stirnradstufe von der angetriebenen Achse entkoppelt sein.

In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs ist es vorgesehen, dass das Schalt element als formschlüssige Kupplung ausgebildet ist, welche wenigstens zwischen den drei Schaltstellungen verstellbar ist. Optional kann das Schaltelement eine wei tere Schaltstellung aufweisen, bei welcher keine Verbindung zwischen zwei Bauteilen durch das Schaltelement bereitgestellt wird. Dies ist die Neutralstellung. Die Kupp lung kann zum Schalten durch die erste Elektromaschine synchronisiert werden. Zum Schalten kann die Arbeitsmaschine lastfrei rollen. Alle Fahrbereiche können bei 0 km/h beginnen, wodurch ein Schalten im Stillstand ebenfalls möglich ist. Elektroma- schinen können dafür üblicherweise, im Gegensatz zu einer Verbrennungskraftma schine, bereits bei einer Drehzahl von 0 eine Leistung bereitstellen. Auch ist eine kurzzeitige Überlast zum Anfahren in einem höheren Gang ohne Beschädigung mög lich.

In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs ist es vorgesehen, dass das Fahrbe reichsgetriebe eine erste Hohlwelle zum Bereitstellen der ersten Übersetzungsstufe und eine zweite Hohlwelle zum Bereitstellen der zweiten Übersetzungsstufe aufweist. Die erste Hohlwelle und die zweite Hohlwelle können koaxial zum Durchtrieb und al ternativ oder zusätzlich der Getriebeabtriebswelle und alternativ oder zusätzlich der ersten Abtriebswelle angeordnet sein. Dadurch ist der Leistungsstrang kompakt und weist eine geringe Anzahl von Achsstichen auf. Beispielsweise kann ein Zahnrad der zweiten Stirnradstufe an der ersten Hohlwelle und ein Stirnrad der dritten Stirnrad stufe an der zweiten Hohlwelle angeordnet sein. Die beiden Hohlwellen können mit einander verschachtelt sein. Die beiden Hohlwellen können radial außen zu einer Getriebeabtriebswelle angeordnet sein.

In einer Ausführungsform des Leistungsstrangs ist es vorgesehen, dass wenigstens eine angetriebene Achse ein Differential mit zwei Ausgangswellen aufweist. Eine An triebswelle des Differentials kann mit der Getriebeabtriebswelle verbunden sein, bei spielsweise permanent drehfest. Die wenigstens eine angetriebene Achse kann dazu ausgebildet ist, eine zusätzliche Übersetzung zwischen den Ausgangswellen und je weiligen Rädern bereitzustellen. Dafür kann zwischen der jeweiligen Ausgangswelle und eines damit mechanisch wirkverbunden Rads der Arbeitsmaschine ein Getriebe, beispielsweise in Form einer Stirnradstufe oder eines Planetengetriebes, vorgesehen sein. Das Differential kann aber auch in allen marktüblichen Bauweisen wie offene, selbstsperrende, oder zwangsgesperrte Bauweise über schaltbare Differentialsperre, ausgeführt sein. Die angetriebene Achse kann pro Seite bzw. pro Ausgangswelle des Differentials eine Bremse aufweisen. Die jeweiligen Bremsen können als Fahrbrem- sen ausgebildet sein. Die jeweiligen Bremsen können beispielsweise eine Ausgangs welle eines Differentials an einem Gehäuse festsetzen. Eine Seite der Achse kann jeweils einem Ende entsprechen.

Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Arbeitsmaschine mit einem Leistungs strang gemäß dem ersten Aspekt. Jeweilige weitere Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile sind den Beschreibungen des ersten Aspekts zu entnehmen. Umgekehrt stellen auch Merkmale, Ausführungsformen und Vorteile des zweiten Aspekts Merk male, Ausführungsformen und Vorteile des ersten Aspekts dar. Die Arbeitsmaschine kann eine Landmaschine sein. Besonders geeignet ist der Leistungsstrang für einen elektrisch betriebenen T raktor mit geringer Leistung, wie beispielsweise einer Stra ßenkehrmaschine.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 veranschaulicht schematisch einen Leistungsstrang für eine Arbeitsmaschine.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen

Fig. 1 veranschaulicht schematisch einen Leistungsstrang 10 für eine Arbeitsma schine. Der Leistungsstrang 10 weist eine erste Elektromaschine 12 und eine zweite Elektromaschine 14 auf. Eine erste Abtriebswelle 16 der ersten Elektromaschine 12 ist mit einem Fahrbereichsgetriebe 18 des Leistungsstrangs 10 verbunden. Die erste Elektromaschine 12 ist dazu ausgebildet, eine Antriebsleistung für einen Fahrantrieb der Arbeitsmaschine bereitzustellen. Das Fahrbereichsgetriebe 18 ist dazu ausgebil det, eine von der ersten Elektromaschine 12 bereitgestellte Antriebsleistung an die erste angetriebene Achse 20 der Arbeitsmaschine zu übertragen. Die zweite Elektro maschine 14 ist dazu ausgebildet, eine Zapfwellenleistung für die Arbeitsmaschine bereitzustellen. Die Zapfwellenleistung wird dazu genutzt, einen Pumpenantrieb des Leistungsstrangs 10 und eine Zapfwelle 22 der Arbeitsmaschine anzutreiben. Der Pumpenantrieb kann einen Teil der durch die zweite Elektromaschine 14 bereitge stellten Leistung für eine Getriebepumpe und alternativ oder zusätzlich Arbeitshyd- raulikpumpe bereitstellen. Am Pumpenantrieb wird eine hydraulische Nebenabtriebs leistung entnommen. Der Pumpenantrieb ist in einer anderen Ausführungsform nicht vorgesehen.

Eine zweite Abtriebswelle 24 der zweiten Elektromaschine 14 ist über ein erstes Stirnradgetriebe 26 permanent mechanisch mit dem Pumpenantrieb wirkverbunden. Bei der Ausführungsform ohne Pumpenantrieb ist das erste Stirnradgetriebe 26 nicht vorgesehen. Zudem ist die zweite Abtriebswelle 24 über eine erste Kupplung 28 mit einem zweiten Stirnradgetriebe 30 mechanisch wirkverbindbar. Das zweite Stirnrad getriebe 30 verbindet die zweite Abtriebswelle 24 mit der Zapfwelle 22. Durch die erste Kupplung 28 kann eine mechanische Wirkverbindung zwischen der zweiten Ab triebswelle 24 und der Zapfwelle 22 geöffnet und geschlossen werden. So können unnötige Schleppverluste vermieden werden, wenn eine Nebenabtriebsleistung an der Zapfwelle 22 nicht benötigt wird. Das zweite Stirnradgetriebe 30 ermöglicht es, die Zapfwelle 22 in Axialrichtung hinter der ersten angetriebenen Achse 20 anzuord nen, während die zweite Elektromaschine 14 axial vor der ersten angetriebenen Achse 20 angeordnet ist. Dadurch, dass die Nebenabtriebsleistung durch die zweite Elektromaschine 14 bereitgestellt wird, kann auf eine Anfahrkupplung für die Zapf welle 22 verzichtet werden. Die Kupplung 28 ist als eine einfache Schaltmuffe mit nur zwei Schaltstellung ausgebildet. In einer anderen Ausführungsform ist die Kupplung 28 lastschaltbar ausgebildet.

Die beiden Elektromaschinen 12, 14 sind voneinander entkoppelt. So kann sowohl für eine Fahrleistung als auch eine Nebenabtriebsleistung eine Charakteristik der Elektromaschinen 12, 14 hinsichtlich Drehmoment-Drehzahl-Spreizung voll genutzt werden. Auf ein mehrstufiges Zapfwellengetriebe wurde verzichtet. Stattdessen ist nur das simple zweite Stirnradgetriebe 30 vorgesehen. Markttypische Zapfwellen drehzahlen können trotzdem aufgrund einer hohen Spreizung der zweiten Elektroma schine 14 über dieses zweite Stirnradgetriebe 30 realisiert werden.

Das Fahrbereichsgetriebe 18 weist eine Vorgelegewelle 34 auf. Die Vorgelege welle 34 ist koaxial mit der zweiten Abtriebswelle 24 und damit einer Drehachse der zweiten Elektromaschine 14 angeordnet. Dadurch weist das Fahrbereichsgetriebe 18 eine geringe Anzahl von Achsstichen auf und ist zudem sehr kompakt. Das Fahrbe reichsgetriebe 18 weist ein Schaltelement 36 auf. Zudem weist das Fahrbereichsge triebe 18 eine erste Stirnradstufe 38, eine zweite Stirnradstufe 40 und eine dritte Stirnradstufe 42 auf. Die erste Abtriebswelle 16 ist permanent mit der Vorgelege welle 34 mittels der ersten Stirnradstufe 38 mechanisch wirkverbunden. Die erste Ab triebswelle 16 bildet zudem eine Getriebeantriebswelle für das Fahrbereichsge triebe 18.

Das Schaltelement 36 weist vier Schaltstellungen auf und ist als ein einziges mecha nisches Schaltelement ausgebildet. Das Schaltelement 36 ist formschlüssig ausgebil det. In einer anderen Ausführungsform ist das Schaltelement 36 reibschlüssig ausge bildet und erlaubt eine Lastschaltung. In einer ersten Schaltstellung verbindet das Schaltelement 36 die erste Abtriebswelle 16 mit einer Getriebeabtriebswelle 44 des Fahrbereichsgetriebes 18. In der ersten Schaltstellung ist ein Durchtrieb für das Fahr bereichsgetriebe 18 selektiert. Damit wird die erste Abtriebswelle 16 mit der Getrie beabtriebswelle 44 drehfest verbunden, sodass die erste Abtriebswelle 16 und die Getriebeabtriebswelle 44 die gleiche Drehzahl aufweisen. Der Durchtrieb erlaubt ei nen sehr hohen mechanischen Wirkungsgrad. Die Übersetzung ist bei der ersten Schaltstellung und damit dem Durchtrieb höher als bei anderen Übersetzungsstufen, um ein effizientes Fahren mit hohen Geschwindigkeiten zu ermöglichen. Die erste Abtriebswelle 16 und die Getriebeabtriebswelle 44 sind koaxial und axial hintereinan der angeordnet, nämlich beidseitig zu dem Schaltelement 36.

In einer zweiten Schaltstellung trennt das Schaltelement 36 die direkte Verbindung der ersten Abtriebswelle 16 mit der Getriebeabtriebswelle 44. Stattdessen wird die zweite Stirnradstufe 40 mit der Getriebeabtriebswel le 44 zur Drehmomentübertra gung verbunden. Zu diesem Zweck koppelt das Schaltelement 36 eine erste Hohl welle 46, welche mit einem Stirnrad der zweiten Stirnradstufe 40 permanent drehfest verbunden ist, mit der Getriebeabtriebswelle 44. So wird eine erste Übersetzungs stufe durch das Fahrbereichsgetriebe 18 bereitgestellt. Bei der ersten Übersetzungs stufe wird ein Drehmoment von der ersten Elektromaschine 12 über die erste Ab triebswelle 16, die erste Stirnradstufe 38, die Vorgelegewelle 34, die zweite Stirnrad stufe 40 und die erste Hohlwelle 46 an die Getriebeabtriebswelle 44 übertragen. In einer dritten Schaltstellung bleibt die direkte Verbindung der ersten Abtriebswelle 16 mit der Getriebeabtriebswelle 44 getrennt. Statt der zweiten Stirnradstufe 40 wird die dritte Stirnradstufe 42 zur Drehmomentübertragung mit der Getriebeab triebswelle 44 verbunden. Zu diesem Zweck koppelt das Schaltelement 36 eine zweite Hohlwelle 48, welche mit einem Stirnrad der dritten Stirnradstufe 42 perma nent drehfest verbunden ist, mit der Getriebeabtriebswelle 44. Die erste Hohlwelle 46 ist dagegen von der Getriebeabtriebswelle 44 entkoppelt. So wird eine zweite Über setzungsstufe durch das Fahrbereichsgetriebe 18 bereitgestellt. Bei der zweiten Übersetzungsstufe wird ein Drehmoment von der ersten Elektromaschine 12 über die erste Abtriebswelle 16, die erste Stirnradstufe 38, die Vorgelegewelle 34, die dritte Stirnradstufe 42 und die zweite Hohlwelle 48 an die Getriebeabtriebswelle 44 über tragen. Die zweite Hohlwelle 48 ist koaxial zu und radial innerhalb der ersten Hohl welle 46 vorgesehen. Die dritte Übersetzungsstufe 42 ist axial hinter der zweiten Übersetzungsstufe 40 angeordnet, also von den Elektromaschinen 12, 14 abge wandt.

Zudem kann das Schaltelement 36 eine Neutralstellung bereitstellen. In der Neutral stellung ist die erste Abtriebswelle 16 von der Getriebeabtriebswelle 44 getrennt, so dass kein Drehmoment von der ersten Elektromaschine 12 über das Fahrbereichsge triebe 18 an jeweilige angetriebene Achsen der Arbeitsmaschine übertragbar ist.

Die Getriebeabtriebswelle 44 ist über einen Kegeltrieb 50 mit einer Eingangswelle ei nes Differential 52 der ersten angetriebenen Achse 20 permanent mechanisch wirk verbunden. Das Differential 52 weist eine erste Ausgangswelle 54 und eine zweite Ausgangswelle 56 auf. Jede der beiden Ausgangswellen 54,56 kann mittels einer zu geordneten Bremse 58,60 gebremst werden. An jeder Seite weist die erste angetrie bene Achse 20 ein angetriebenes Rad 62 auf. Die jeweiligen angetriebenen Rä der 62 sind mittels eines Planetengetriebes 64 jeweils mit einer der beiden Aus gangswellen 52,54 des Differentials 52 der ersten angetriebenen Achse 20 mecha nisch wirkverbunden.

Der Leistungsstrang 10 weist eine zweite Kupplung 66 auf, welche über ein weiteres Stirnradgetriebe 68 mit der Getriebeabtriebswelle 44 mechanisch wirkverbunden ist. Die zweite Kupplung 66 ist als Klauenschaltung ausgebildet. In einer weiteren Vari ante kann die zweite Kupplung 66 lastschaltbar und reibschlüssig ausgebildet sein. Mittels der zweiten Kupplung 66 ist eine weitere angetriebene Achse, welche in Figur 1 nicht dargestellt ist, mit der Getriebeabtriebswelle 44 mechanisch wirkverbindbar. Damit ist dann entsprechend eine Drehmomentübertragung von der ersten Elektro- maschine 12 an die weitere angetriebene Achse schaltbar möglich.

Bezuqszeichen

Leistungsstrang erste Elektromaschine zweite Elektromaschine erste Abtriebswelle Fahrbereichsgetriebe erste angetriebene Achse Zapfwelle zweite Abtriebswelle erstes Stirnradgetriebe erste Kupplung zweites Stirnradgetriebe Vorgelegewelle Schaltelement erste Stirnradstufe zweite Stirnradstufe dritte Stirnradstufe Getriebeabtriebswelle erste Hohlwelle zweite Hohlwelle Kegeltrieb Differential erste Ausgangswelle zweite Ausgangswelle 60 Bremsen angetriebenes Rad Planetengetriebe zweite Kupplung Stirnradgetriebe