Technisches Gebiet

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.

Stand der Technik

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.

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.

In der DE 10 2019 202 994 A1 ist eine Antriebseinheit für ein Elektrofahrzeug mit einer elektrischen Maschine und einem Dreigang-Schaltgetriebe beschrieben.

In der DE 10 2019 214 986 A1 ist eine Antriebsachse eines Elektrofahrzeugs mit einer ersten elektrischen Maschine und einer zweiten elektrischen Maschine beschrieben, wobei die zweite elektrische Maschine bedarfsweise als zusätzlicher Antrieb zuschaltbar ist.

Darstellung der Erfindung

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.

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.

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.

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.

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 drehtest 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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. 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.

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.

In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, 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.

Die erste Eingangswelle kann in der ersten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements über die erste Stirnradstufe mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden sein. Die erste Eingangswelle kann in der zweiten Schaltstellung des ersten Doppelschaltelements über die dritte Stirnradstufe mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden sein. Die zweite Eingangswelle kann in der ersten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements mit der dritten Stirnradstufe mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden sein. Die zweite Eingangswelle kann in der zweiten Schaltstellung des zweiten Doppelschaltelements mit der vierten Stirnradstufe mit der Ausgangswelle mechanisch wirkverbunden ist. Es ergibt sich ein einfacher, kostengünstiger und effizienter Antriebsstrang.

In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, dass das Getriebe eine fünfte Stirnradstufe aufweist. Das Getriebe kann frei von weiteren als den hier beschriebenen Stirnradstufen sein. Die erste Eingangswelle kann mit der zweiten Eingangswelle mittels des dritten Schaltelements über die fünfte Stirnradstufe mechanisch wirkverbindbar sein. Es kann sich eine kostengünstige und effiziente Gestaltung für einen Antriebsstrang mit zugunterbrechungsfreiem Fahrbereichswechsel ergeben.

In einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, 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.

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 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 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 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 einer weiteren Ausführungsform des Antriebsstrangs kann es vorgesehen sein, 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. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, 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.

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.

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.

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.

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 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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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. 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.

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.

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.

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.

Kurze Beschreibung der Figuren

Fig. 1 veranschaulicht schematisch einen Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine. Fig. 2 veranschaulicht jeweilige Fahrbereiche des Antriebsstrangs gemäß Fig. 1 mit einer tabellarischer Schaltmatrix.

Fig. 3 veranschaulicht schematisch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine.

Fig. 4 veranschaulicht jeweilige Fahrbereiche des Antriebsstrangs gemäß Fig. 3 mit einer tabellarischer Schaltmatrix.

Fig. 5 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von einem ersten Fahrbereich zu einem zweiten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß Fig. 3.

Fig. 6 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von dem zweiten Fahrbereich zu einem dritten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß Fig. 3.

Fig. 7 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von dem dritten Fahrbereich zu einem vierten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß Fig. 3.

Fig. 8 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von dem vierten Fahrbereich zu dem dritten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß Fig. 3.

Fig. 9 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von dem dritten Fahrbereich zu dem zweiten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß Fig. 3.

Fig. 10 veranschaulicht tabellarisch ein Verfahren für einen zugkraftunterbrechungsfreien Wechsel von dem zweiten Fahrbereich zu dem ersten Fahrbereich bei dem Antriebsstrang gemäß Fig. 3. Fig. 11 veranschaulicht schematisch eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Antriebsstrangs einer Arbeitsmaschine, welcher eine Zapfwelle aufweist.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen

Fig. 1 veranschaulicht schematisch einen elektrischen Antriebsstrang 100 für eine Arbeitsmaschine. Der Antriebsstrang 100 weist einen ersten Elektromotor EM1 mit einer ersten Motorwelle 12 auf. Der Antriebsstrang 100 weist einen dazu parallel angeordneten zweiten Elektromotor EM2 mit einer zweiten Motorwelle 14 auf.

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.

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.

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.

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 Fig. 2 für jeden dieser Fahrbereiche dargestellt. In einem Fahrbereich FB1.2 wird die erste Stirnradstufe ST1 zur Drehmomentübertragung von der ersten Motorwelle 12 zu der Ausgangswelle 18 genutzt. Entsprechend ist die Schaltstellung in der Tabelle von Fig. 2 für das erste Schaltelement S1 mit „1“ veranschaulicht. In dem Fahrbereich FB1.2 wird die zweite Stirnradstufe ST2 zur Drehmomentübertragung von der zweiten Motorwelle 14 zu der Ausgangswelle 18 genutzt. Entsprechend ist die Schaltstellung in der Tabelle von Fig. 2 für das zweite Schaltelement mit „2“ veranschaulicht. Beide Elektromotoren EM1 , EM2 können gemeinsam in Fahrbereich FB1.2 die Ausgangswelle 18 antreiben, was durch die beiden „X“ in der Tabelle von Fig. 2 veranschaulicht ist.

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 Fig. 2 für das erste Schaltelement S1 mit „3“ und für das zweite Schaltelement S2 mit „2“ veranschaulicht. Beide Elektromotoren EM1 , EM2 können in Fahrbereich 2.3 gemeinsam die Ausgangswelle 18 antreiben, was durch die beiden „X“ in der Tabelle von Fig. 2 veranschaulicht.

In einem Fahrbereich FB3.4 wird die drite 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 Fig. 2 für das erste Schaltelement S1 mit „3“ und für das zweite Schaltelement S2 mit „4“ veranschaulicht. Beide Elektromotoren EM1 , EM2 können in Fahrbereich 3.4 gemeinsam die Ausgangswelle 18 antreiben, was durch die beiden „X“ in der Tabelle von Fig. 2 veranschaulicht ist.

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 Fig. 2 für das zweite Schaltelement S2 mit „4“ veranschaulicht. In Fahrbereich FB4.0 treibt der erste Elektromotor EM1 aber nicht die Ausgangswelle 18 an. Die ist in der Tabelle von Fig. 2 durch ein veranschaulicht. In dem gezeigten Beispiel des Getriebes 16 ist die Übersetzung für ein Antreiben durch den ersten Elektromotor EM1 zu klein.

Entsprechend kann nur der zweite Elektromotor EM2 die Ausgangswelle 18 antreiben, was erneut durch ein „X“ in der Tabelle von Fig. 2 veranschaulicht ist. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel kann das erste Doppelschaltelement S1 in eine Neutralstellung verstellt werden. Dies ist in der Tabelle von Fig. 2 durch ein veranschaulicht. Sofern das erste Doppelschaltelement S1 keine Neutralstellung bereitstellen kann, muss der erste Elektromotor S1 sonst mitgeschleppt werden.

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. Fig. 3 veranschaulicht schematisch eine erste Ausführungsform eines elektrischen Antriebsstrangs 10 mit einem Getriebe 16 für eine Arbeitsmaschine gemäß der Erfindung. Der Antriebsstrang 10 und das Getriebe 16 weisen die gleichen Komponenten wie der Antriebsstrang 100 und das Getriebe 116 auf, welche deshalb mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Das Getriebe 16 weist jedoch zusätzlich ein drittes formschlüssiges Schaltelement S3 und eine fünfte Stirnradstufe ST5 auf. Ansonsten ist das Getriebe 16 und auch der Antriebsstrang 10 frei von zusätzlichen Komponenten. Durch diese zusätzlichen Komponenten kann der Antriebsstrang 10 weitere Fahrbereiche mit mechanisch einfachen Mitteln bereitstellen, sodass in allen dauerhaft im Betrieb genutzten Fahrbereichen die Ausgangswelle 18 mit beiden Elektromotoren EM1 , EM2 angetrieben werden kann. Zudem ist eine Flexibilität einer Momentenverteilung und Lastverteilung zwischen den beiden Elektromotoren EM1 , EM2 erhöht. Beide Doppelschaltelemente S1 , S2 weisen bei dem Getriebe 16 eine Neutralstellung auf.

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. 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 Fig. 4 veranschaulicht, welche die gleiche Nomenklatur wie die Tabelle gemäß Fig. 2 nutzt. In den Fahrbereiche FB1.2, FB2.3 und FB3.4 ist jeweils das dritte Schaltelement geöffnet, was durch ein in Fig. 4 veranschaulicht ist. Die Fahrbereiche FB1.2, 2.3 und 3.4 werden bei dem Antriebsstrang 10 jedoch nicht im regulären Betrieb genutzt, sondern nur für jeweils zugkraftunterbrechungsfreie Fahrbereichswechsel, was noch anhand der Figs. 5 bis 11 beschrieben wird. Für einen Fährbetrieb werden die zusätzlichen Fahrbereiche FB1 , FB2, FB3 und FB4 genutzt, bei welchen die Antriebsleistung von beiden

Elektromotoren EM1 , EM2 bereitgestellt werden kann und dann jeweils gemeinsam über die gleiche Stirnradstufe der ersten bis vierten Stirnradstufe ST1 bis ST4 an die Ausgangswelle 18 übertragen wird.

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 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 Fig. 4 für die Elektromotoren EM1 , EM2 veranschaulicht. Im Teillastbetrieb bis zu einer vorgegebenen Höchstlast ist einer der beiden Elektromotoren EM1 , EM2 zur Effizienzsteigerung stillgelegt. Ab Überschreiten dieser vorgegebenen Höchstlast wird dieser der beiden Elektromotoren EM1 , EM2 automatisch zugeschaltet.

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 Fig. 4 für die Elektromotoren EM1 , EM2 veranschaulicht. Im Teillastbetrieb bis zu einer vorgegebenen Höchstlast ist einer der beiden Elektromotoren EM1 , EM2 zur Effizienzsteigerung stillgelegt. Ab Überschreiten dieser vorgegebenen Höchstlast wird dieser der beiden Elektromotoren EM1 , EM2 automatisch zugeschaltet.

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 Fig. 4 für die Elektromotoren EM1 , EM2 veranschaulicht. Im Teillastbetrieb bis zu einer vorgegebenen Höchstlast ist einer der beiden Elektromotoren EM1 , EM2 zur Effizienzsteigerung stillgelegt. Ab Überschreiten dieser vorgegebenen Höchstlast wird dieser der beiden Elektromotoren EM1 , EM2 automatisch zugeschaltet.

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 Fig. 4 für die Elektromotoren EM1 , EM2 veranschaulicht. Im Teillastbetrieb bis zu einer vorgegebenen Höchstlast ist einer der beiden Elektromotoren EM1 , EM2 zur Effizienzsteigerung stillgelegt. Ab Überschreiten dieser vorgegebenen Höchstlast wird dieser der beiden Elektromotoren EM1 , EM2 automatisch zugeschaltet.

Fig. 5 veranschaulicht ein Schaltablauf zum zugkraftunterbrechungsfreien Fahrbereichswechsel von dem ersten Fahrbereich FB1 zu dem zweiten Fahrbereich FB2. Zunächst werden beide Elektromotoren EM1 , EM2 so gesteuert, dass diese gemeinsam eine derzeit benötigte Antriebsleistung jeweils zu 50% bereitstellen. Je nach Auslegung und geforderter Antriebsleistung erfolgt in anderen Ausführungsformen eine andere Lastaufteilung. Zu Beginn des Fahrbereichswechsels wird eine Leistung des ersten Elektromotors EM1 so gesteuert, dass dieser als Primärmotor die benötigte Antriebsleistung in dem derzeitigen ersten Fahrbereich FB1 alleine bereitstellt. Sobald der erste Elektromotors EM1 die benötigte Antriebsleistung vollständig bereitstellt, wird das dritte Schaltelement S3 geöffnet. Dies ist in Fig. 5 mit einem veranschaulicht. Die Bestromung des zweiten Elektromotors EM2 wird dagegen abgeschaltet, sodass dieser keine Leistung mehr bereitstellt.

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.

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 Fig. 5 mit einem veranschaulicht. Die Bestromung des ersten Elektromotors EM1 wird dagegen abgeschaltet, sodass dieser keine Leistung mehr bereitstellt.

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.

Fig. 6 veranschaulicht ein Schaltablauf zum zugkraftunterbrechungsfreien Fahrbereichswechsel von dem zweiten Fahrbereich FB2 zu dem dritten Fahrbereich FB3. Zunächst werden beide Elektromotoren EM1 , EM2 so gesteuert, dass diese gemeinsam eine derzeit benötigte Antriebsleistung jeweils zu 50% bereitstellen. Je nach Auslegung und geforderter Antriebsleistung erfolgt in anderen Ausführungsformen eine andere Lastaufteilung. Zu Beginn des Fahrbereichswechsels wird eine Leistung des zweiten Elektromotors EM2 so gesteuert, dass dieser als Primärmotor die benötigte Antriebsleistung in dem derzeitigen ersten Fahrbereich FB2 alleine bereitstellt. Sobald der zweite Elektromotors EM2 die benötigte Antriebsleistung vollständig bereitstellt, wird das dritte Schaltelement S3 geöffnet. Dies ist in Fig. 6 mit einem veranschaulicht. Die Bestromung des ersten Elektromotors EM1 wird dagegen abgeschaltet, sodass dieser keine Leistung mehr bereitstellt.

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.

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 Fig. 6 mit einem veranschaulicht. Die Bestromung des zweiten Elektromotors EM2 wird dagegen abgeschaltet, sodass dieser keine Leistung mehr bereitstellt.

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.

Fig. 7 veranschaulicht ein Schaltablauf zum zugkraftunterbrechungsfreien Fahrbereichswechsel von dem dritten Fahrbereich FB3 zu dem vierten Fahrbereich FB4. Zunächst werden beide Elektromotoren EM1 , EM2 so gesteuert, dass diese gemeinsam eine derzeit benötigte Antriebsleistung jeweils zu 50% bereitstellen. Je nach Auslegung und geforderter Antriebsleistung erfolgt in anderen Ausführungsformen eine andere Lastaufteilung. Zu Beginn des Fahrbereichswechsels wird eine Leistung des ersten Elektromotors EM1 so gesteuert, dass dieser als Primärmotor die benötigte Antriebsleistung in dem derzeitigen dritten Fahrbereich FB3 alleine bereitstellt. Sobald der erste Elektromotors EM1 die benötigte Antriebsleistung vollständig bereitstellt, wird das dritte Schaltelement S3 geöffnet. Dies ist in Fig. 7 mit einem veranschaulicht. Die Bestromung des zweiten Elektromotors EM2 wird dagegen abgeschaltet, sodass dieser keine Leistung mehr bereitstellt. 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.

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 Fig. 7 mit einem veranschaulicht. Die Bestromung des ersten Elektromotors EM1 wird dagegen abgeschaltet, sodass dieser keine Leistung mehr bereitstellt.

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.

Die Fig. 8 veranschaulicht einen veranschaulicht ein Schaltablauf zum zugkraftunterbrechungsfreien Fahrbereichswechsel von dem vierten Fahrbereich FB4 zu dem dritten Fahrbereich FB3. Der Schaltablauf und die Motorsteuerung erfolgt dabei in umgekehrter Reihenfolge wie bei dem Hochschalten von dem dritten Fahrbereich FB3 in den vierten Fahrbereich FB4 - veranschaulicht in Fig. 7.

Die Fig. 9 veranschaulicht einen veranschaulicht ein Schaltablauf zum zugkraftunterbrechungsfreien Fahrbereichswechsel von dem dritten Fahrbereich FB3 zu dem zweiten Fahrbereich FB2. Der Schaltablauf und die Motorsteuerung erfolgt dabei in umgekehrter Reihenfolge wie bei dem Hochschalten von dem zweiten Fahrbereich FB2 in den dritten Fahrbereich FB3 - veranschaulicht in Fig. 6.

Die Fig. 10 veranschaulicht einen veranschaulicht ein Schaltablauf zum zugkraftunterbrechungsfreien Fahrbereichswechsel von dem zweiten Fahrbereich FB2 zu dem ersten Fahrbereich FB1 . Der Schaltablauf und die Motorsteuerung erfolgt dabei in umgekehrter Reihenfolge wie bei dem Hochschalten von dem ersten Fahrbereich FB1 in den zweiten Fahrbereich FB2 - veranschaulicht in Fig. 6.

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.

Fig. 11 veranschaulicht schematisch eine zweite Ausführungsform eines elektrischen Antriebsstrangs 10 eine Arbeitsmaschine gemäß der Erfindung. Der Antriebsstrang 10 gemäß der zweiten Ausführungsform weist die gleichen Komponenten und Funktionen wie die erste Ausführungsform auf. Auch das Getriebe 16 ist im Wesentlichen gleich ausgebildet. Entsprechend kann die zweite Ausführungsform mit dem gleichen Verfahren ein zugkraftunterbrechungsfreier Fahrbereichswechsel erfolgen wie bei der ersten Ausführungsform.

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.

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.

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 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.

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.

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.

Bezuqszeichen

10 Antriebsstrang

12 erste Motorwelle

14 zweite Motorwelle

16 Getriebe

18 Ausgangswelle

22 erste Eingangswelle

24 zweite Eingangswelle

60 Zapfwelle

100 Antriebsstrang

116 schaltbares Getriebe

EM1 erster Elektromotor

EM2 zweite Elektromotor

S1 erstes formschlüssiges Doppelschaltelement

S2 zweites formschlüssiges Doppelschaltelement

S3 drittes formschlüssiges Schaltelement

S4 viertes formschlüssiges Schaltelement

ST1 erste Stirnradstufe

ST2 zweite Stirnradstufe

ST3 dritte Stirnradstufe

ST4 vierte Stirnradstufe

ST5 fünfte Stirnradstufe

ST6 sechste Stirnradstufe