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DE102017202320A1 - Schaltgetriebe für einen Hybridantrieb, Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes und Hybridantrieb - Google Patents

Schaltgetriebe für einen Hybridantrieb, Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes und Hybridantrieb Download PDF

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DE102017202320A1
DE102017202320A1 DE102017202320.1A DE102017202320A DE102017202320A1 DE 102017202320 A1 DE102017202320 A1 DE 102017202320A1 DE 102017202320 A DE102017202320 A DE 102017202320A DE 102017202320 A1 DE102017202320 A1 DE 102017202320A1
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DE
Germany
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gear
transmission
input shaft
switching element
transmission input
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102017202320.1A
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English (en)
Inventor
Johannes Kaltenbach
Rayk GERSTEN
Stefan Renner
Johannes GLÜCKLER
Christian Mittelberger
Kai Bornträger
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ZF Friedrichshafen AG
Original Assignee
ZF Friedrichshafen AG
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Publication date
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Priority to US16/485,551 priority patent/US10967725B2/en
Priority to PCT/EP2018/051845 priority patent/WO2018149609A1/de
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe (100) für einen Hybridantrieb mit einer Getriebeeingangswelle (1), einer Getriebeausgangswelle (2), einer weiteren Getriebeeingangswelle (3) und einer Elektromaschine (EM), welche mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) triebverbunden ist, mit einem Hauptgetriebe (HG), umfassend wenigstens zwei Teilgetriebe, von denen ein erstes Teilgetriebe wenigstens eine vierte Welle (4) und mehrere damit gekoppelte Radebenen hat, ein zweites Teilgetriebe wenigstens eine weitere vierte Welle (4') und mehrere damit gekoppelte Radebenen hat und die vierte Welle (4) und die weitere vierte Welle (4') konzentrisch und/oder koaxial zueinander angeordnet sind und mit mehreren dem Hauptgetriebe (HG) zugeordneten Schaltelementen (10-70). Es ist eine mit dem Hauptgetriebe (HG) koppelbare oder gekoppelte Bereichsgruppe (GP) vorgesehen, welche wenigstens einen Planetenradsatz (PS) mit einem ersten Getriebeglied (1.1), einem zweiten Getriebeglied (1.2) und einem dritten Getriebeglied (1.3) hat, wobei mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10-70) das erste Getriebeglied (1.1) mit der Getriebeeingangswelle (1) und/oder mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) wirkverbindbar ist, das zweite Getriebeglied (1.2) mit der Getriebeausgangswelle (2) wirkverbunden ist und mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10-70) mit wenigstens einer der Radebenen des ersten Teilgetriebes und/oder des zweiten Teilgetriebes wirkverbindbar ist und das dritte Getriebeglied (1.3) mittels einer Schalteinrichtung (SE1) wahlweise gegen ein gehäusefestes Bauteil (G) festsetzbar oder gegen das erste Getriebeglied (1.1) oder zweite Getriebeglied (1.2) verblockbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe für einen Hybridantrieb, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, mit zwei Getriebeeingangswellen und einer Elektromaschine, welche mit einer der Getriebeeingangswellen triebverbunden ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes mit einem solchen Schaltgetriebe sowie einen Hybridantrieb.
  • Ein gattungsgemäßes Schaltgetriebe ist aus der DE 10 2010 063 582 A1 bekannt. Das Schaltgetriebe ist Bestandteil eines Hybridantriebes mit einer Verbrennungskraftmaschine und einer Elektromaschine, welche beide mit dem Schaltgetriebe antriebswirksam gekoppelt sind. Dazu weist das Schaltgetriebe zwei Getriebeeingangswellen auf, von denen eine Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungskraftmaschine und die andere Getriebeeingangswelle mit der Elektromaschine triebverbunden sind. Das Schaltgetriebe hat ein Hauptgetriebe mit zwei konzentrisch zueinander angeordneten Vorgelegewellen, von denen die eine Vorgelegewelle als Vollwelle und die andere Vorgelegewelle als Hohlwelle ausgebildet sind und jeweils ein Bestandteil eines Teilgetriebes des Hauptgetriebes bilden. Jedem Teilgetriebe sind mehrere mit der jeweiligen Vorgelegewelle gekoppelte Radebenen zugeordnet. Die Radebenen umfassen Gangradsätze, welche unter Nutzung von Schaltelementen selektiv schaltbar sind, so dass verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle geschaltet werden können.
  • Derartige Schaltgetriebe ermöglichen es, dass wenigstens zwei separate Antriebe, nämlich ein elektromotorischer Antrieb und beispielsweise ein verbrennungsmotorischer Antrieb, auf einen gemeinsamen Antriebsstrang, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, wirken können. Es kann auf diese Weise der Antriebsstrang durch eine Überlagerung der Antriebsmomente beider Antriebe oder alleine durch das Antriebsmoment eines der Antriebe angetrieben sein.
  • Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt einer Ausführungsform der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Schaltgetriebe der eingangs genannten Art in seinem Funktionsumfang zu erweitern. Ferner soll ein hierauf optimiertes Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes mit einem solchem Schaltgetriebe vorgeschlagen werden. Darüber hinaus soll ein Hybridantrieb bereitgestellt werden, welcher für den Einsatz eines solchen Schaltgetriebes und/oder eines solchen Verfahrens geeignet ist.
  • Die Aufgabe wird mit einem Schaltgetriebe gelöst, welches die Merkmale des Anspruches 1 aufweist. Zur Lösung der Aufgabe wird ferner ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 18 vorgeschlagen. Darüber hinaus wird ein Hybridantrieb mit den Merkmalen des Anspruches 31 vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
  • Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Schaltgetriebe, insbesondere automatisiertes Schaltgetriebe, für einen Hybridantrieb, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, vorgesehen. Das Schaltgetriebe hat eine Getriebeeingangswelle als erste Welle und eine Getriebeausgangswelle als zweite Welle. Insbesondere ist die Getriebeeingangswelle dazu vorgesehen, mit einer Antriebsmaschine, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, triebverbunden zu werden.
  • Das Schaltgetriebe hat ferner eine weitere Getriebeeingangswelle als dritte Welle und eine Elektromaschine, welche mit der weiteren Getriebeeingangswelle triebverbunden oder triebverbindbar ist. Die Elektromaschine kann zusammen mit dem Schaltgetriebe als Baueinheit vorliegen, welche beispielsweise werksseitig vorinstalliert ist. Es ergeben sich dadurch Montagevorteile, da beispielsweise im Falle einer Endmontage eines Kraftfahrzeuges auf die vorinstallierte Baueinheit zurückgegriffen werden kann. Beispielsweise nutzt die Elektromaschine das Gehäuse des Schaltgetriebes oder ein in Bezug auf das Gehäuse gehäusefestes Bauteil. Beispielsweise ist die Elektromaschine durch das Gehäuse des Schaltgetriebes und/oder das gehäusefeste Bauteil zumindest teilweise eingehaust.
  • Weiterhin hat das Schaltgetriebe ein Hauptgetriebe mit wenigstens zwei Teilgetrieben, insbesondere exakt zwei Teilgetrieben, von denen ein erstes Teilgetriebe wenigstens eine vierte Welle und wenigstens eine, vorzugsweise mehrere damit gekoppelte Radebenen hat und von denen ein zweites Teilgetriebe wenigstens eine weitere vierte Welle und wenigstens eine, vorzugsweise mehrere damit gekoppelte Radebenen hat. Die vierte Welle und die weitere vierte Welle sind konzentrisch und/oder koaxial zueinander angeordnet. Beispielsweise ist die vierte Welle eine Vollwelle und die weitere vierte Welle eine Hohlwelle. Beispielsweise ist die vierte Welle in der als Hohlwelle ausgebildeten weiteren vierten Welle aufgenommen bzw. die weitere vierte Welle umgibt die vierte Welle.
  • Insbesondere ist das Hauptgetriebe als Vorgelegegetriebe ausgebildet. Beispielsweise bilden dann die vierte Welle und die weitere vierte Welle jeweils eine Vorgelegewelle. Auch können zwei vierte Wellen und/oder zwei weitere vierte Wellen vorgesehen sein, welche beispielsweise jeweils als Vorgelegewellen ausgebildet sind. In diesem Fall wird mittels der beiden vierten Wellen und der beiden weiteren vierten Wellen eine Leistungsteilung erreicht.
  • Insbesondere haben das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle und eine gemeinsame Ausgangswelle. Beispielsweise ist die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit der weiteren Getriebeeingangswelle wirkverbunden. Beispielsweise ist die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit der Getriebeeingangswelle wirkverbunden. Beispielsweise ist die gemeinsame Ausgangswelle der beiden Teilgetriebe mit der Getriebeausgangswelle wirkverbunden.
  • Weiterhin hat das Schaltgetriebe mehrere, vorzugsweise dem Hauptgetriebe zugeordnete Schaltelemente, deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle bewirkt. Beispielsweise umfassen zumindest einzelne der Radebenen Gangradsätze, welche unter Nutzung wenigstens eines oder mehrerer oder sämtlicher der Schaltelemente selektiv schaltbar sind, so dass verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle und der weiteren Getriebeausgangswelle geschaltet werden können. Insbesondere ist durch wenigstens eines der Schaltelemente das Hauptgetriebe in einen Direktgang schaltbar. Insbesondere sind in dem Direktgang die Radebenen umgangen.
  • Bei dem Schaltgetriebe ist nunmehr eine mit dem Hauptgetriebe koppelbare oder gekoppelte, insbesondere dem Hauptgetriebe nachgeschaltete Bereichsgruppe vorgesehen, welche wenigstens einen Planetenradsatz mit einem ersten Getriebeglied, einem zweiten Getriebeglied und einem dritten Getriebeglied hat. Mittels wenigstens eines der Schaltelemente das erste Getriebeglied mit der Getriebeeingangswelle und/oder mit der weiteren Getriebeeingangswelle wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar ist. Ebenso ist mittels wenigstens eines der Schaltelemente oder eines anderen der Schaltelemente das zweite Getriebeglied mit Getriebeeingangswelle und/oder mit der weiteren Getriebeeingangswelle wirkverbindbar, wobei das zweite Getriebeglied zusätzlich mit der Getriebeausgangswelle wirkverbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist. Das dritte Getriebeglied ist mittels einer Schalteinrichtung wahlweise gegen ein gehäusefestes Bauteil festsetzbar oder gegen das erste Getriebeglied oder zweite Getriebeglied verblockbar. Dadurch stellt bei festgesetztem dritten Getriebeglied die Bereichsgruppe eine erste Übersetzung und bei verblocktem dritten Getriebeglied die Bereichsgruppe eine zweite Übersetzung bereit, wobei mittels der Schalteinrichtung die Bereichsgruppe zwischen der ersten Übersetzung und der zweiten Übersetzung umgeschaltet werden kann. Beispielsweise ist das erste Getriebeglied ein Sonnenrad, das zweite Getriebeglied ein Planetenradträger, insbesondere Steg, und das dritte Getriebeglied ein Hohlrad.
  • Durch die Bereichsgruppe ist eine Erweiterung der zu schaltenden Gänge erreicht. Die Gänge des Hauptgetriebes können je nach Schaltung der Schalteinrichtung in die erste Übersetzung oder zweite Übersetzung einer sogenannten langsamen Ganggruppe oder einer schnellen Ganggruppe zugeordnet sein. Grundsätzlich können die Gänge des Hauptgetriebes auf diese Weise zweifach geschaltet werden, so dass das Schaltgetriebe eine doppelte Anzahl von Gangstufen aufweist, von denen die eine Hälfte der langsamen Gruppe und die andere Hälfte der schnellen Gruppe zugeordnet sind. Insofern ergeben sich durch die Bereichsgruppe weitere Funktionen für das Schaltgetriebe, welches nunmehr als Gruppengetriebe vorliegt.
  • Unter einem gehäusefesten Bauteil oder dem gehäusefesten Bauteil ist im Zuge der Erfindung insbesondere ein Teil des Gehäuses des Schaltgetriebes zu verstehen, welches beispielsweise an dem Gehäuse angeformt ist. Auch kann das gehäusefeste Bauteil ein separates Bauteil sein, welches mit dem Gehäuse des Schaltgetriebes gehäusefest verbunden ist, beispielsweise lösbar verbunden ist.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schalteinrichtung wenigstens ein Schaltelement als Zusatzschaltelement des Schaltgetriebes aufweist, welches in wenigstens zwei Schaltstellungen bringbar ist, wobei in einer Schaltstellung das dritte Getriebeglied des Planetenradsatzes gegen das gehäusefeste Bauteil festgesetzt ist und in einer weiteren Schaltstellung das dritte Getriebeglied des Planetenradsatzes gegen das erste Getriebeglied oder zweite Getriebeglied verblockt ist. Dadurch ist die Schalteinrichtung bauteilsparend und kostengünstig zu realisieren, da lediglich auf ein einziges Schaltelement zurückgegriffen werden kann.
  • Nach einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Schalteinrichtung wenigstens zwei Schaltelemente als Zusatzschaltelemente des Schaltgetriebes aufweist, von denen ein erstes Zusatzschaltelement zum Festsetzen des dritten Getriebegliedes des Planetenradsatzes gegen das gehäusefeste Bauteil und ein zweites Zusatzschaltelement zum Verblocken des dritten Getriebegliedes des Planetenradsatzes gegen das erste Getriebeglied oder zweite Getriebeglied dienen. Dadurch kann die Schalteinrichtung in technisch einfacher Weise realisiert werden. Es kann dazu vorgesehen sein, dass die zwei Zusatzschaltelemente in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sind, beispielsweise jeweils ein Einzelschaltelement eines Doppelschaltelementes bilden. Auch diese Maßnahme zielt darauf ab, die Schalteinrichtung in technisch einfacher Weise zu realisieren.
  • Es bietet sich an, dass die Schalteinrichtung eine Neutralstellung, insbesondere Offenstellung, aufweist, in welcher das dritte Getriebeglied des Planetenradsatzes von dem gehäusefesten Bauteil abgekoppelt ist und ohne Verblockung vorliegt. Dadurch ist in technisch einfacher Weise ein Gang unter Umgehung der Bereichsgruppe zu schalten, indem beispielsweise mittels des wenigstens einen Schaltelementes das zweite Getriebeglied insbesondere über das erste Teilgetriebe in Wirkverbindung mit der weiteren Getriebeeingangswelle und/oder mit der Getriebeeingangswelle geschaltet wird oder geschaltet ist und die Schalteinrichtung in der Neutralstellung vorliegt.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Hauptgetriebe wenigstens zwei Antriebskonstanten aufweist, von denen eine Antriebskonstante durch eine Radebene des ersten Teilgetriebes und die andere Antriebskonstante durch eine Radebene des zweiten Teilgetriebes gebildet sind. Beispielsweise weist die Radebene wenigstens einer der Antriebskonstanten eine feste Anordnung ihrer Gangräder auf, beispielsweise indem die Gangräder jeweils als Festräder ausgebildet sind, also jeweils mit der zugehörigen Welle drehfest verbunden sind. Alternativ kann wenigstens eine der Antriebskonstanten schaltbar sein. In diesem Fall weist die zugehörige Radebene wenigstens ein Losrad als Gangrad auf, welches mittels eines Schaltelementes mit einer zugehörigen Welle wirkverbindbar ist.
  • Ein möglicher mechanischer Aufbau des Schaltgetriebes besteht darin, dass bezüglich des Hauptgetriebes eine erste Radebene, eine zweite Radebene, eine dritte Radebene, eine vierte Radebene, eine fünfte Radebene und eine sechste Radebene vorgesehen sind, von denen die erste Radebene, die fünfte Radebene und die sechste Radebene dem ersten Teilgetriebe und die zweite Radebene, die dritte Radebene und die vierte Radebene dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet sind. Die erste Radebene und die zweite Radebene bilden jeweils eine Antriebskonstante. Dazu sind die erste Radebene mit der weiteren Getriebeeingangswelle und die zweite Radebene mit der Getriebeeingangswelle wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden.
  • Die dritte Radebene, die vierte Radebene, die fünfte Radebene und die sechste Radebene sind als schaltbare Gangradebenen ausgebildet und weisen dazu jeweils wenigstens ein Festrad und ein damit, insbesondere direkt oder indirekt beispielsweise unter Zwischenschaltung wenigstens eines Zwischenrades in Eingriff stehendes, zugehöriges Losrad auf, wobei der vierten Welle das Festrad der fünften Radebene und der sechsten Radebene zugeordnet ist und der weiteren vierten Welle das Festrad der dritten Radebene und der vierten Radebene zugeordnet ist. Durch die sechs Radebenen des Hauptgetriebes, insbesondere exakt Radebenen, ist das Schaltgetriebe mit relativ geringem Bauaufwand zu realisieren, insbesondere wenn die Radebenen als Stirnradebenen ausgebildet sind und jeweils wenigstens eine Stirnradstufe aufweisen.
  • Der mechanische Aufbau des Schaltgetriebes kann ferner derart ausgeführt sein, dass die zweite Radebene, die dritte Radebene und die vierte Radebene der Getriebeeingangswelle und die erste Radebene, die fünfte Radebene und die sechste Radebene der weiteren Getriebeeingangswelle zugeordnet sind. Die Getriebeeingangswelle kann eine Vollwelle sein. Die weitere Getriebeeingangswelle kann eine Hohlwelle sein. Beispielsweise ist die weitere Getriebeeingangswelle konzentrisch bezüglich der Getriebeeingangswelle angeordnet. Beispielsweise liegen die Eingangswellen der beiden Teilgetriebe koaxial zur gemeinsamen Ausgangswelle beider Teilgetriebe. Beispielsweise ist die gemeinsame Ausgangswelle der Teilgetriebe koaxial zur Getriebeausgangswelle angeordnet.
  • Eine mögliche Verschaltung der Komponenten des Schaltgetriebes kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung derart realisiert sein, dass die Getriebeeingangswelle über ein erstes Schaltelement mit der ersten Radebene und über ein zweites Schaltelement mit einer fünften Welle wirkverbindbar ist, insbesondere drehfest verbindbar ist. Beispielsweise ist die fünfte Welle mit dem ersten Getriebeglied der Planetenradstufe der Bereichsgruppe wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden. Weiterhin ist es vorgesehen, dass die dritte Radebene über ein drittes Schaltelement, die vierte Radebene über ein viertes Schaltelement und die fünfte Radebene über ein fünftes Schaltelement jeweils mit der fünften Welle wirkverbindbar sind, insbesondere drehfest verbindbar ist, und die sechste Radebene über ein sechstes Schaltelement mit der fünften Welle und über ein siebtes Schaltelement mit dem zweiten Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe wirkverbindbar ist, insbesondere drehfest verbindbar ist. Beispielsweise ist der Direktgang des Hauptgetriebes durch Schließen des zweiten Schaltelementes geschaltet.
  • Beispielsweise ist die weitere Getriebeeingangswelle mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden, oder durch die Eingangswelle des ersten Getriebes gebildet. Beispielsweise ist die Getriebeeingangswelle mit der Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden, oder durch die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes gebildet. Beispielsweise ist die fünfte Welle mit der gemeinsamen Ausgangswelle der beiden Teilgetriebe wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden, oder durch die Ausgangswelle gebildet.
  • Bei dem Schaltgetriebe kann es vorgesehen sein, dass bezüglich der Getriebeeingangswelle bzw. einer etwaigen daran angekoppelten Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein, beispielsweise fünf Gänge, insbesondere mechanische Gänge, mittels des Hauptgetriebes wahlweise schaltbar sind. Die wahlweise schaltbaren Gänge sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch realisiert, dass in einem 1. Gang das erste Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen sind, in einem 2. Gang das vierte Schaltelement geschlossen ist, in einem 3. Gang das dritte Schaltelement geschlossen ist, in einem 4. Gang das erste Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen sind und/oder in einem 5. Gang das zweite Schaltelement geschlossen ist.
  • Bei den vorgenannten Gängen ist eine Zuordnung zu den Radebenen des Hauptgetriebes wie folgt vorgesehen: Es sind in dem 1. Gang die sechste Radebene, in dem 2. Gang die vierte Radebene, in dem 3. Gang die dritte Radebene, in dem 4. Gang die fünfte Radebene des Hauptgetriebes genutzt, wobei in dem 1. Gang und in dem 4. Gang die erste Radebene als Antriebskonstante genutzt ist und in dem 2. Gang sowie in dem 3. Gang die zweite Radebene als Antriebskonstante genutzt sind. Der 5. Gang ist der Direktgang, in dem der Kraftfluss über keine der Radebenen des Hauptgetriebes geht, also die vierte Welle und die weitere vierte Welle umgangen sind..
  • Grundsätzlich kann auch eine andere Zuordnung der Gänge zu den Radebenen des Hauptgetriebes vorgesehen sein. Beispielsweise kann die Zuordnung zwischen dem 3. Gang und dem 4. Gang vertauscht sein. Es sind dann in dem 1. Gang die sechste Radebene, in dem 2. Gang die vierte Radebene, in dem 3. Gang die fünfte Radebene und in dem 4. Gang die dritte Radebene des Hauptgetriebes genutzt, wobei der 5. Gang der Direktgang ist. Die erste Radebene und die zweite Radebene des Hauptgetriebes sind jeweils als Antriebskonstante genutzt.
  • Durch die Bereichsgruppe ist eine Erweiterung der zu schaltenden Gänge erreicht. Grundsätzlich können die Gänge des Hauptgetriebes zweifach geschaltet werden, so dass das Schaltgetriebe eine doppelte Anzahl von Gangstufen aufweist, von denen die eine Hälfte der langsamen Ganggruppe und die andere Hälfte der schnellen Ganggruppe zugeordnet sind. Durch die Bereichsgruppe ist es somit möglich, dass bezüglich der Getriebeeingangswelle bzw. einer etwaigen daran angekoppelten Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein, beispielsweise zehn Gänge, wahlweise schaltbar sind.
  • Die wahlweise schaltbaren Gänge sind nach einer Ausgestaltung der Erfindung dadurch realisiert, dass einem 1. Gang das erste Schaltelement und das sechste Schaltelement geschlossen sind und mittels der Schalteinrichtung das dritte Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe gegen das gehäusefeste Bauteil festgesetzt ist, in einem 2. Gang das vierte Schaltelement geschlossen ist und mittels der Schalteinrichtung das dritte Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe gegen das gehäusefeste Bauteil festgesetzt ist, in einem 3. Gang das dritte Schaltelement geschlossen ist und mittels der Schalteinrichtung das 3. Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe gegen das gehäusefeste Bauteil festgesetzt ist, in einem 4. Gang das erste Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen sind und mittels der Schalteinrichtung das dritte Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe gegen das gehäusefeste Bauteil festgesetzt ist, in einem 5. Gang das zweite Schaltelement geschlossen ist und mittels der Schalteinrichtung das dritte Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe gegen das gehäusefeste Bauteil festgesetzt ist, in einem 6. Gang das erste Schaltelement und das siebte Schaltelement geschlossen sind, in einem 7. Gang das vierte Schaltelement geschlossen ist und mittels der Schalteinrichtung das dritte Getriebeglied gegen das zweite Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe verblockt ist, in einem 8. Gang das dritte Schaltelement geschlossen ist und mittels der Schalteinrichtung das dritte Getriebeglied gegen das zweite Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe verblockt ist, in einem 9. Gang das erste Schaltelement und das fünfte Schaltelement geschlossen sind und mittels der Schalteinrichtung das dritte Getriebeglied gegen das zweite Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe verblockt ist und/oder in einem 10. Gang das zweite Schaltelement geschlossen ist und mittels der Schalteinrichtung das 3. Getriebeglied gegen das zweite Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe verblockt ist.
  • Der 1. Gang, der 2. Gang, der 3. Gang, der 4. Gang und der 5. Gang sind der langsamen Ganggruppe zugeordnet. Es ist mittels der Schalteinrichtung das dritte Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe gegen das gehäusefeste Bauteil festgesetzt ist, um einen Kraftfluss von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle bereitzustellen. Der 6. Gang, der 7. Gang, der 8. Gang, der 9. Gang und der 10. Gang sind der schnellen Gruppe zugeordnet. Es die Bereichsgruppe umgeschaltet, nämlich in dem 6. Gang befindet sich die Schalteinrichtung in der Neutralstellung und das siebte Schaltelement ist geschlossen und in dem 7. Gang, dem 8. Gang, dem 9. Gang und dem 10. Gang ist mittels der Schalteinrichtung das dritte Getriebeglied gegen das zweite Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe verblockt, um einen Kraftfluss von der Getriebeeingangswelle zur Getriebeausgangswelle bereitzustellen.
  • Bei den vorgenannten zehn Gängen ist ein Kraftfluss geschaltet, welcher von der Getriebeeingangswelle ausgeht. Eine Einkopplung des Drehmomentes der Elektromaschine in diesen Kraftfluss ist jedoch nur in Einzelfällen realisiert. Um das Drehmoment der Elektromaschine in weiteren Gängen zur Verfügung zu stellen, bietet es sich an, dass in dem 2. Gang das fünfte Schaltelement oder das sechste Schaltelement zusätzlich geschlossen ist, in dem 3. Gang das fünfte Schaltelement zusätzlich geschlossen ist, in dem 5. Gang das fünfte Schaltelement oder das siebte Schaltelement zusätzlich geschlossen ist, in dem 7. Gang das fünfte Schaltelement oder das siebte Schaltelement zusätzlich geschlossen ist, in dem 8. Gang das fünfte Schaltelement zusätzlich geschlossen ist und/oder in dem 10. Gang das erste Schaltelement oder das fünfte Schaltelement zusätzlich geschlossen ist.
  • Ferner kann in dem 6. Gang mittels der Schalteinrichtung zusätzlich das dritte Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe gegen das gehäusefeste Bauteil festgesetzt sein oder gegen das zweite Getriebeglied des Planetenradsatzes der Bereichsgruppe verblockt sein. Im 6. Gang liegt das dritte Getriebeglied sowohl im verblockten Fall als auch im festgesetzten Fall lastfrei vor. Der 6. Gang kann daher zur Umschaltung der Bereichsgruppe zwischen der ersten Übersetzung und der zweiten Übersetzung bzw. zwischen der langsamen Ganggruppe und der schnellen Ganggruppe genutzt werden.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Vorübersetzung für die Elektromaschine vorgesehen. Dadurch kann auf eine Elektromaschine mit geringerem maximalen Drehmoment und höherer maximaler Drehzahl zurückgegriffen werden, welche kostengünstig ist.
  • Es ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung eine weitere Schalteinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Vorübersetzung wahlweise in einen Überlagerungsbetrieb oder einen Übersetzungsbetrieb schaltbar ist. In dem Überlagerungsbetrieb wirken die Getriebeeingangswelle und die weitere Getriebeeingangswelle drehzahlüberlagernd auf das erste Teilgetriebe, insbesondere die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes. Es ist somit in dem Überlagerungsbetrieb neben der Wirkverbindung von der Elektromaschine zur Eingangswelle des ersten Teilgetriebes zusätzlich eine Wirkverbindung von der Getriebeeingangswelle zur Eingangswelle des ersten Teilgetriebes hergestellt, über welche eine mit der Getriebeeingangswelle triebverbundene Antriebsmaschine, wie beispielsweise Verbrennungskraftmaschine, wirken kann. In dem Übersetzungsbetrieb wirkt die weitere Getriebeeingangswelle auf das erste Teilgetriebe, insbesondere die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes, und die Getriebeeingangswelle ist von der Vorübersetzung antriebsmäßig abgekoppelt. Es ist somit in dem Übersetzungsbetrieb der Vorübersetzung eine Wirkverbindung von der Elektromaschine zur Eingangswelle des ersten Teilgetriebes hergestellt.
  • In dem Überlagerungsbetrieb ist mittels der Elektromaschine ein sogenannter elektrodynamischer Betrieb realisierbar. Beispielsweise kann in dieser Betriebsweise ein Kraftfahrzeug elektrodynamisch angefahren werden (elektrodynamisches Anfahren, EDA). Auch kann in dieser Betriebsweise elektrodynamisch geschaltet werden (elektrodynamisches Schalten, EDS). In dem Übersetzungsbetrieb ist die Elektromaschine in einer festen bzw. konstanten Übersetzung an das erste Teilgetriebe, insbesondere die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes, angekoppelt. Es wird die Elektromaschine in einem sogenannten IDS-Modus genutzt (Integrierter StarterGenerator, ISG).
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die weitere Schalteinrichtung wenigstens ein Schaltelement als Zusatzschaltelement des Schaltgetriebes aufweist, welches in wenigstens zwei Schaltstellungen bringbar ist, wobei in einer Schaltstellung die Vorübersetzung in den Überlagerungsbetrieb geschaltet ist, in welchem die Vorübersetzung mit der Getriebeeingangswelle wirkverbunden ist, und in einer weiteren Schaltstellung die Vorübersetzung in den Übersetzungsbetrieb geschaltet ist, in welchem die Vorübersetzung von der Getriebeeingangswelle antriebsmäßig abgekoppelt ist. Dadurch ist die weitere Schalteinrichtung bauteilsparend und kostengünstig zu realisieren, da lediglich auf ein einziges Schaltelement zurückgegriffen werden kann.
  • Alternativ kann die weitere Schalteinrichtung wenigstens zwei Schaltelemente als Zusatzschaltelemente des Schaltgetriebes aufweisen, von denen ein drittes Zusatzschaltelement zum Schalten der Vorübersetzung in den Überlagerungsbetrieb und ein viertes Zusatzschaltelement zum Schalten der Vorübersetzung in den Übersetzungsbetrieb dient. Dadurch kann die weitere Schalteinrichtung in technisch einfacher Weise realisiert werden. Es kann dazu vorgesehen sein, dass die zwei Zusatzschaltelemente in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sind, beispielsweise jeweils ein Einzelschaltelement eines Doppelschaltelementes bilden.
  • Ferner kann es vorgesehen sein, dass die weitere Schalteinrichtung eine Neutralstellung aufweist, in welcher die Vorübersetzung aus dem Überlagerungsbetrieb und dem Übersetzungsbetrieb herausgebracht ist und das erste Teilgetriebe, insbesondere die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes, von der Getriebeeingangswelle und der Elektromaschine antriebsmäßig abgekoppelt ist.
  • Bei der Ausgestaltung mit der vorgesehenen weiteren Schalteinrichtung bietet es sich an, dass die Vorübersetzung durch ein Planetenradgetriebe mit einem ersten Getriebeglied, einem zweiten Getriebeglied und einem dritten Getriebeglied gebildet sind. Die Vorübersetzung kann dadurch in technisch einfacher Weise und kompakt bauend realisiert werden. Beispielsweise sind das erste Getriebeglied ein Sonnenrad, das zweite Getriebeglied ein Planetenradträger, insbesondere Steg, und das dritte Getriebeglied ein Hohlrad.
  • Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist durch die Vorübersetzung ein mechanischer Rückwärtsgang bezüglich der Getriebeeingangswelle bzw. eines damit gekoppelten Antriebes, insbesondere Verbrennungskraftmaschine realisiert. Ferner ist es dadurch mittels der Vorübersetzung ermöglicht, dass ein Fahrzeug im EDA-Modus in Rückwärtsfahrtrichtung angefahren werden kann.
  • Ein möglicher mechanischer Aufbau des Schaltgetriebes besteht darin, dass bezüglich des Planetenradgetriebes für die Vorübersetzung das erste Getriebeglied mit der weiteren Getriebeeingangswelle und das zweite Getriebeglied mit einer sechsten Welle wirkverbunden sind, insbesondere drehfest verbunden sind. Beispielsweise ist die sechste Welle mit dem ersten Teilgetriebe, insbesondere der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes, wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden, oder durch die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes gebildet. Es ist ferner vorgesehen, dass das dritte Getriebeglied mittels der weiteren Schalteinrichtung wahlweise mit der Getriebeeingangswelle oder einem gehäusefesten Bauteil bzw. dem gehäusefesten Bauteil wirkverbindbar ist, insbesondere drehfest verbindbar ist. Beispielsweise sind die Getriebeeingangswelle bzw. eine mit der Getriebeeingangswelle triebverbundene Antriebsmaschine oder Verbrennungskraftmaschine mit dem Hohlrad, die Elektromaschine mit dem Sonnenrad und die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit dem Planetenradträger des Planetenradgetriebes wirkverbunden.
  • Das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement und/oder das vierte Schaltelement und/oder das fünfte Schaltelement und/oder das sechste Schaltelement und/oder das siebte Schaltelement und/oder das wenigstens eine Schaltelement der Schalteinrichtung für die Vorübersetzung kann bzw. können als unsynchronisiertes Klauenschaltelement ausgebildet sein. Durch das fünfte Schaltelement und/oder das sechste Schaltelement und/oder das siebte Schaltelement und/oder das wenigstens eine Schaltelement der Schalteinrichtung für die Vorübersetzung ist eine Synchronisierung der Elektromaschine, insbesondere durch eine Drehzahlregelung der Elektromaschine, aktiv durchführbar.
  • Durch das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement und/oder das dritte Schaltelement und/oder das vierte Schaltelement ist eine Synchronisierung mit einem an der Getriebeeingangswelle gekoppelten Antrieb, beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, durchführbar. Dazu kann das Schaltgetriebe auch in den EDS-Modus geschaltet sein, indem dann zur Synchronisierung eine Drehzahlüberlagerung des Antriebes bzw. der Verbrennungskraftmaschine und der Elektromaschine an der Vorübersetzung genutzt ist. Das wenigstens eine Schaltelement der Schalteinrichtung für die Planetenradstufe der Bereichsgruppe, insbesondere das erste Zusatzschaltelement und/oder das zweite Zusatzschaltelement, kann als synchronisiertes oder synchronisierbares Schaltelement ausgebildet sein, beispielsweise als reibschlüssiges Schaltelement ausgebildet sein.
  • Weiterhin umfasst die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise ein Nutzfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine oder einem sonstigen Antrieb und einem Schaltgetriebe, insbesondere automatisiertem Schaltgetriebe. Das Schaltgetriebe kann das vorstehend beschriebene Schaltgetriebe sein. Der Übersichtlichkeit halber ist nachfolgend jeweils auf die Verbrennungskraftmaschine abgestellt. Die Bezeichnung Verbrennungskraftmaschine ist jedoch jeweils synonym für sämtliche anderen bzw. sonstigen in Frage kommenden Antriebe zu verstehen.
  • Das Schaltgetriebe hat eine Getriebeeingangswelle als erste Welle, eine Getriebeausgangswelle als zweite Welle, eine weitere Getriebeeingangswelle als dritte Welle und eine Elektromaschine. Die Getriebeeingangswelle ist mit der Verbrennungskraftmaschine triebverbunden oder triebverbindbar. Die weitere Getriebeeingangswelle ist mit der Elektromaschine triebverbunden. Durch die Getriebeausgangswelle ist eine Zugkraft für das Kraftfahrzeug bereitgestellt oder bereitstellbar.
  • Das Schaltgetriebe hat ferner ein Hauptgetriebe mit wenigstens zwei Teilgetrieben, von denen ein erstes Teilgetriebe wenigstens eine vierte Welle und wenigstens eine, vorzugsweise mehrere damit gekoppelte Radebenen hat und ein zweites Teilgetriebe wenigstens eine weitere vierte Welle und wenigstens eine, vorzugsweise mehrere damit gekoppelte Radebenen hat, wobei die vierte Welle und die weitere vierte Welle konzentrisch und/oder koaxial zueinander angeordnet sind. Beispielsweise haben das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle und eine gemeinsame Ausgangswelle. Beispielsweise ist die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit der Getriebeeingangswelle wirkverbunden. Beispielsweise ist die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit der weiteren Getriebeeingangswelle wirkverbunden. Beispielsweise ist die gemeinsame Ausgangswelle der beiden Teilgetriebe mit der Getriebeausgangswelle wirkverbunden.
  • Weiterhin hat das Schaltgetriebe mehrere, vorzugsweise dem Hauptgetriebe zugeordnete Schaltelemente, deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle bewirkt, wobei durch wenigstens eines der Schaltelemente das Hauptgetriebe in einen Direktgang schaltbar ist. Beispielsweise umfassen wenigstens einzelne der Radebenen Gangradsätze, welche unter Nutzung wenigstens eines oder mehrerer oder sämtlicher der Schaltelemente selektiv schaltbar sind, so dass verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle geschaltet werden können.
  • Darüber hinaus hat das Schaltgetriebe eine mit dem Hauptgetriebe koppelbare oder gekoppelte Bereichsgruppe, welche wenigstens einen Planetenradsatz mit einem ersten Getriebeglied, einem zweiten Getriebeglied und einem dritten Getriebeglied hat. Mittels wenigstens eines der Schaltelemente das erste Getriebeglied mit der Getriebeeingangswelle und/oder mit der weiteren Getriebeeingangswelle wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar ist. Ebenso ist mittels wenigstens eines der Schaltelemente oder eines anderen der Schaltelemente das zweite Getriebeglied mit Getriebeeingangswelle und/oder mit der weiteren Getriebeeingangswelle wirkverbindbar, wobei das zweite Getriebeglied zusätzlich mit der Getriebeausgangswelle wirkverbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist. Das dritte Getriebeglied ist mittels einer Schalteinrichtung wahlweise gegen ein gehäusefestes Bauteil festsetzbar oder gegen das erste Getriebeglied oder zweite Getriebeglied verblockbar, wodurch bei festgesetztem dritten Getriebeglied die Bereichsgruppe eine erste Übersetzung und bei verblocktem dritten Getriebeglied die Bereichsgruppe eine zweite Übersetzung bereitstellt und mittels der Schalteinrichtung die Bereichsgruppe zwischen der ersten Übersetzung und der zweiten Übersetzung umschaltbar ist.
  • Nach einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein zugkraftgestütztes und/oder zugkraftunterbrechungsfreies und/oder zugkrafterhaltendes Umschalten der Bereichsgruppe zwischen der ersten Übersetzung und der zweiten Übersetzung in einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb oder in einem hybridischen Betrieb des Hybridantriebes vorgesehen. Unter dem rein verbrennungsmotorischen Betrieb ist insbesondere zu verstehen, dass die Getriebeausgangswelle ausschließlich durch die Verbrennungskraftmaschine angetrieben ist. Unter dem hybridischen Betrieb ist insbesondere zu verstehen, dass die Getriebeausgangswelle von der Verbrennungskraftmaschine und der Elektromaschine angetrieben ist.
  • Um das zugkraftgestützte und/oder zugkraftunterbrechungsfreie und/oder zugkrafterhaltende Umschalten der Bereichsgruppe zu erreichen, ist es vorgesehen, dass das Schaltgetriebe in dem Direktgang des Hauptgetriebes und in die erste Übersetzung der Bereichsgruppe geschaltet wird oder geschaltet ist und die Elektromaschine in dem Kraftflusspfad des Direktganges antriebsmäßig geschaltet wird oder geschaltet ist, wobei in dem Direktgang die Getriebeeingangswelle und die weitere Getriebeeingangswelle mit dem ersten Getriebeglied der Bereichsgruppe wirkverbunden sind und anschließend die Schritte in der folgenden Reihenfolge ausgeführt werden:
    1. 1. Trennen der Elektromaschine von der Wirkverbindung mit dem ersten Getriebeglied der Bereichsgruppe mittels wenigstens eines der Schaltelemente;
    2. 2. Wirkverbinden der Elektromaschine mit dem zweiten Getriebeglied der Bereichsgruppe über das erste Teilgetriebe mittels wenigstens eines der Schaltelemente;
    3. 3. Trennen der Getriebeeingangswelle von der Wirkverbindung mit dem ersten Getriebeglied der Bereichsgruppe mittels wenigstens eines der Schaltelemente;
    4. 4. Umschalten der Bereichsgruppe in die zweite Übersetzung mittels der Schalteinrichtung.
  • Dadurch ist bei einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb oder bei einem hybridischen Betrieb des Hybridantriebes ein Umschalten der Bereichsgruppe von der ersten Übersetzung in die zweite Übersetzung und damit ein Umschalten das Schaltgetriebe von der langsamen Ganggruppe in die schnelle Ganggruppe erreicht, ohne dass es zu einer Unterbrechung der Zugkraft an der Getriebeausgangswelle kommt. Die Zugkraft wird während des Umschaltvorganges, insbesondere während des Abkoppelns der Verbrennungskraftmaschine aus dem Kraftflusspfad, durch die Elektromaschine gestützt und bleibt somit erhalten. Dazu werden das erste Getriebeglied und das zweite Getriebeglied der Planetenradstufe der Bereichsgruppe genutzt. Beispielsweise ist das erste Getriebeglied ein Sonnenrad, das zweite Getriebeglied ein Planetenradträger, insbesondere Steg, und das dritte Getriebeglied ein Hohlrad.
  • Indem das Umschalten der Bereichsgruppe ausgeführt wird, wenn die Getriebeeingangswelle noch von der Bereichsgruppe abgekoppelt ist, ist die an der Bereichsgruppe anliegende Trägheitsmasse zumindest um die Trägheitsmasse der Getriebeeingangswelle verringert. Dadurch sind etwaige Verluste während des Umschaltvorganges reduziert. Beispielsweise ist dann nur noch die Ausgangswelle der Teilgetriebe mit dem ersten Getriebeglied, insbesondere dem Sonnenrad, gekoppelt.
  • Zum Umschalten der Bereichsgruppe bietet es sich an, dass die Schalteinrichtung wenigstens ein synchronisiertes Schaltelement nutzt, durch welches eine Synchronisierung vor dem Umschalten der Bereichsgruppe von der ersten Übersetzung auf die zweite Übersetzung ausgeführt wird. Dadurch kann eine aktive Synchronisierung mittels der Verbrennungskraftmaschine vermieden werden. Es ist auf diese Weise die Situation vermieden, dass eine aktive Synchronisierung mittels der Verbrennungskraftmaschine unzureichend ausgeführt wird, wenn beispielsweise die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine nicht in dem erforderlichen Maße abgesenkt werden kann.
  • Das Umschalten der Bereichsgruppe kann auch ausgeführt werden, nachdem die Getriebeeingangswelle wieder mit der Bereichsgruppe wirkverbunden wurde, beispielsweise der Schaltvorgang von dem Direktgang in einen anderen Gang bereits abgeschlossen ist. Nach einer Ausgestaltung des Verfahrens kann es dazu vorgesehen sein, dass nach dem Trennen der Getriebeeingangswelle gemäß dem Schritt 3 und vor dem Umschalten der Bereichsgruppe gemäß dem Schritt 4 der folgende Schritt ausgeführt wird:
    • 3a. Wirkverbinden der Getriebeeingangswelle mit dem zweiten Getriebeglied der Bereichsgruppe über das erste Teilgetriebe anhand wenigstens eines der Schaltelemente der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes.
  • Grundsätzlich kann das Verfahren auch genutzt werden, um ein zugkraftgestütztes und/oder zugkraftunterbrechungsfreies und/oder zugkrafterhaltendes Umschalten der Bereichsgruppe von der zweiten Übersetzung in die erste Übersetzung zu erreichen. Die vorstehend beschriebenen Schritte können dazu in gleicher Weise ausgeführt werden, nur dass sich die Bereichsgruppe zu Beginn des Verfahrens in der schnellen Ganggruppe bzw. der zweiten Übersetzung befindet und dann gemäß dem Schritt 4 in die langsame Ganggruppe bzw. die erste Übersetzung umgeschaltet wird.
  • Es bietet sich an, dass vor dem Trennen der Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine und dem ersten Getriebeglied mittels des wenigstens einen Schaltelementes (Schritt 1) die Elektromaschine und/oder die Verbrennungskraftmaschine derart betrieben werden, dass die Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine und dem ersten Getriebeglied an dem wenigstens einen Schaltelement lastfrei ist. Dadurch findet im hybridischen Betrieb ein Lastabbau gegenüber der Elektromaschine, also im Kraftflusspfad für die Elektromaschine, statt, indem die Verbrennungskraftmaschine die Last übernimmt, so dass die Wirkverbindung an dem wenigstens einen Schaltelement lastfrei wird.
  • Es bietet sich ferner an, dass nach dem Trennen der Wirkverbindung gemäß dem Schritt 1 und vor dem Wirkverbinden der Elektromaschine mit dem zweiten Getriebeglied mittels des wenigstens einen Schaltelementes (Schritt 2) eine Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes gegen die Drehzahl des zweiten Getriebegliedes mittels der Elektromaschine vorgenommen wird. Insbesondere ist dazu die Drehzahl der Elektromaschine abzusenken. Beispielsweise findet ein Synchronisieren durch Drehzahlregelung der Elektromaschine aktiv statt. Durch die ausgeführte Synchronisierung sind in einfacher Weise die Voraussetzungen für das antriebsmäßige Anbinden der Elektromaschine an das zweite Getriebeglied geschaffen, ohne dass dazu das wenigstens eine Schaltelement ein synchronisiertes bzw. synchronisierbares Schaltelement sein braucht.
  • Weiterhin bietet es sich an, dass nach dem Wirkverbinden der Elektromaschine gemäß dem Schritt 2 und vor dem Trennen der Wirkverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle und dem ersten Getriebeglied mittels des wenigstens einen Schaltelementes (Schritt 3) die Elektromaschine und/oder die Verbrennungskraftmaschine derart betrieben werden, dass die Wirkverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle und dem ersten Getriebeglied an dem wenigstens einen Schaltelement lastfrei ist. Dadurch findet ein Übergang der Last von der Verbrennungskraftmaschine auf die Elektromaschine statt, so dass nunmehr die Elektromaschine die Zugkraft stützt.
  • Darüber hinaus bietet es sich an, dass nach dem Trennen der Getriebeeingangswelle gemäß dem Schritt 3 und vor dem Wirkverbinden der Getriebeeingangswelle mit dem zweiten Getriebeglied mittels des wenigstens einen Schaltelementes (Schritt 3a) eine Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes gegen die Drehzahl der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mittels der Verbrennungskraftmaschine vorgenommen wird. Durch die ausgeführte Synchronisierung sind in einfacher Weise die Voraussetzungen für das antriebsmäßige Anbinden der Verbrennungskraftmaschine an das zweite Getriebeglied geschaffen, ohne dass dazu das wenigstens eine Schaltelement ein synchronisiertes bzw. synchronisierbares Schaltelement sein braucht.
  • Die Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes mittels der Verbrennungskraftmaschine kann bereits unmittelbar nach dem Trennen der Getriebeeingangswelle gemäß dem Schritt 3 ausgeführt werden. Dadurch ist eine zeitlich schnelle Umschaltung der Bereichsgruppe zu erreichen.
  • Das vorstehend beschriebene Verfahren kann bei einer Ausführungsform oder Ausgestaltung des Schaltgetriebes ausgeführt werden, bei dem die weitere Getriebeeingangswelle mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes direkt wirkverbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist oder daraus gebildet ist, oder über eine Vorübersetzung, insbesondere feste Vorübersetzung, wirkverbunden ist. Durch die Vorübersetzung liegt also permanent ein Übersetzungsbetrieb vor, in dem die weitere Getriebeeingangswelle auf das erste Teilgetriebe, insbesondere die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes, wirkt und die Getriebeeingangswelle von der Vorübersetzung antriebsmäßig abgekoppelt ist.
  • Sofern eine solche Vorübersetzung vorgesehen ist, kann es sich um eine schaltbare Vorübersetzung handeln, welche mittels einer weiteren Schalteinrichtung des Schaltgetriebes von dem Übersetzungsbetrieb (ISG-Modus) in einen Überlagerungsbetrieb (EDA-Modus) bringbar ist, also wahlweise in den Überlagerungsbetrieb oder den Übersetzungsbetrieb schaltbar ist. Anders als in dem Übersetzungsbetrieb wirken in dem Überlagerungsbetrieb die Getriebeeingangswelle und die weitere Getriebeeingangswelle drehzahlüberlagernd auf das erste Teilgetriebe, insbesondere die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes.
  • Die vorstehend beschriebenen Schritte 1 bis 4 des Verfahrens können auch bei der Ausführungsform bzw. Ausgestaltung des Schaltgetriebes mit der schaltbaren Vorübersetzung ausgeführt werden, wenn die Vorübersetzung in den Überlagerungsbetrieb geschaltet ist. Auch kann der vorstehend beschriebene Schritt 3a des Verfahren im Überlagerungsbetrieb des Schaltgetriebes ausgeführt werden.
  • Auch im Überlagerungsbetrieb der Vorübersetzung kann es vorgesehen sein, vor dem Trennen der Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine und dem ersten Getriebeglied mittels des wenigstens einen Schaltelementes (Schritt 1) die Elektromaschine und/oder die Verbrennungskraftmaschine derart betrieben werden, dass die Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine und dem ersten Getriebeglied an dem wenigstens einen Schaltelement lastfrei ist.
  • Ferner kann auch im Überlagerungsbetrieb der Vorübersetzung es vorgesehen sein, dass nach dem Trennen der Wirkverbindung gemäß dem Schritt 1 und vor dem Wirkverbinden der Elektromaschine mit dem zweiten Getriebeglied mittels des wenigstens einen Schaltelementes (Schritt 2) eine Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes gegen die Drehzahl des zweiten Getriebegliedes mittels der Elektromaschine vorgenommen wird. Insbesondere ist dazu die Drehzahl der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes abzusenken. Dies kann durch eine Absenkung der Drehzahl der Elektromaschine beispielsweise mittels Drehzahlregelung erfolgen und/oder durch ein Rückwärtsdrehen der Elektromaschine. Durch die ausgeführte Synchronisierung sind in einfacher Weise die Voraussetzungen für das antriebsmäßige Anbinden der Elektromaschine an das zweite Getriebeglied geschaffen, ohne dass dazu das wenigstens eine Schaltelement ein synchronisiertes bzw. synchronisierbares Schaltelement sein braucht. Auch ist dadurch der Vorgang der Synchronisierung zeitlich relativ schnell ausgeführt.
  • Alternativ kann es vorgesehen sein, dass nach dem Trennen der Wirkverbindung gemäß dem Schritt 1 und vor dem Wirkverbinden der Elektromaschine mit dem zweiten Getriebeglied mittels des wenigstens einen Schaltelementes (Schritt 2) die Vorübersetzung von dem Überlagerungsbetrieb in den Übersetzungsbetrieb umgeschaltet wird, anschließend eine Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes gegen die Drehzahl des zweiten Getriebegliedes mittels der Elektromaschine vorgenommen wird und dann die Vorübersetzung von dem Übersetzungsbetrieb in den Überlagerungsbetrieb zurückgeschaltet wird. Dadurch stützten sich an der Vorübersetzung relativ wenige Trägheitsmassen ab, zumindest ist die Getriebeeingangswelle von der Vorübersetzung abgekoppelt und sützt sich damit an der Vorübersetzung nicht als Trägheitsmasse ab. Einem durch Trägheitsmassen erzeugten dynamischen Moment ist damit entgegengewirkt. Eine negative Wirkung auf den Fahrkomfort kann vermieden werden.
  • Weiterhin kann im Überlagerungsbetrieb der Vorübersetzung es vorgesehen sein, dass nach dem Wirkverbinden der Elektromaschine gemäß dem Schritt 2 und vor dem Trennen der Wirkverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle und dem ersten Getriebeglied mittels des wenigstens einen Schaltelementes (Schritt 3) die Elektromaschine und die Verbrennungskraftmaschine jeweils auf einen solchen Drehmomentwert eingestellt werden, dass an einem die Vorübersetzung ausbildenden Planetenradgetriebe dessen Standübersetzung vorliegt und dadurch die Wirkverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle und dem ersten Getriebeglied an dem wenigstens einen Schaltelement lastfrei ist. Dadurch ist im Überlagerungsbetrieb der Vorübersetzung in einfacher Weise das eine Schaltelement lastfrei zu bekommen. Insbesondere sind die eingestellten Drehmomente innerhalb der technischen Grenze der Elektromaschine und der Verbrennungskraftmaschine einzustellen, so dass man möglichst nahe an den vom Fahrer oder der Fahrstrategiefunktion gewünschten Sollwert kommt.
  • Weiterhin kann im Überlagerungsbetrieb der Vorübersetzung es vorgesehen sein, dass nach dem Trennen der Getriebeeingangswelle gemäß dem Schritt 3 und vor dem Wirkverbinden der Getriebeeingangswelle mit dem zweiten Getriebeglied mittels des wenigstens einen Schaltelementes (Schritt 3a) eine Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes gegen die Drehzahl der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes vorgenommen wird, indem das Drehmoment der Elektromaschine und das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine jeweils auf einen solchen Größenwert eingestellt wird, dass die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine auf einem Zielwert für die Synchronisierung vorliegt. Dadurch wird in einfacher Weise die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine auf den Zielwert reduziert, in dem das Schaltelement synchronisiert ist.
  • Weiterhin umfasst die Erfindung einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, beispielsweise Fern-Lastkraftwagen, mit einer Verbrennungskraftmaschine und dem vorstehend beschriebenen Schaltgetriebe, dessen Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungskraftmaschine triebverbunden oder triebverbindbar ist, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens.
  • Durch die Erfindung ist ein Schaltgetriebe, insbesondere automatisiertes Schaltgetriebe, bereitgestellt, welches voll lastschaltbar ist und als 10-Ganggetriebe ausgebildet sein kann. Eine konventionelle Anfahrkupplung kann entfallen. Das Schaltgetriebe ermöglicht eine elektrische Zugkraftstützung. Ferner ermöglicht das Schaltgetriebe eine Zugkraftstützung im Hybridbetrieb in allen vorgesehenen Gängen. Das Schaltgetriebe weist einen hohen Wirkungsgrad auf und ist mit geringem Bauaufwand zu realisieren. Ferner sind mittels des Schaltgetriebes Gangstufen bereitgestellt, welche eine geeignete Spreizung und Stufung für den Einsatz bei Fernlastkraftwagen hat. Das Schaltgetriebe stellt eine elektrodynamische Anfahrfunktion (EDA-Modus) im Hybridbetrieb für eine Vorwärtsfahrt und ebenso für eine Rückwärtsfahrt zur Verfügung. Auch stellt das Schaltgetriebe eine elektrodynamische Lastschaltfunktion (EDS-Modus) im Hybridbetrieb zur Verfügung.
  • Ferner ist durch die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes mit dem Schaltgetriebe bereitgestellt, bei dem die Bereichsgruppe des Schaltgetriebes zugkraftgestützt zwischen der langsamen Ganggruppe und der schnellen Ganggruppe umgeschaltet wird. Dieses zugkraftgestützte Umschalten ist sowohl in einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb als auch in einem hybridischen Betrieb des Hybridantriebes möglich.
  • Weitere Vorteile, Ziele, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
  • Es zeigen:
    • 1 eine mögliche Ausführungsform eines Schaltgetriebes für einen Hybridantrieb mit einem Hauptgetriebe, einer Bereichsgruppe und einem Elektroantrieb in schematischer Darstellung,
    • 2 eine tabellarische Übersicht über mögliche Gänge in einer langsamen Ganggruppe, welche mittels des Schaltgetriebes gemäß der 1 schaltbar sind, und der dazu zu betätigenden Schaltelemente,
    • 3 eine mögliche Übersetzungsreihe für die Radebenen des Schaltgetriebes gemäß der 1 und
    • 4 eine tabellarische Übersicht über mögliche Gänge in einer schnellen Ganggruppe, welche mittels des Schaltgetriebes gemäß der 1 schaltbar sind, und der dazu zu betätigenden Schaltelemente.
  • 1 zeigt eine mögliche Ausführungsform eines Schaltgetriebes 100, insbesondere automatisierten Schaltgetriebes, welches beispielsweise in oder an einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, insbesondere Nutzfahrzeuges, zum Einsatz kommen kann. Das Schaltgetriebe 100 hat eine Getriebeeingangswelle 1 als erste Welle, eine Getriebeausgangswelle 2 als zweite Welle, eine weitere Getriebeeingangswelle 3 als dritte Welle und einen Elektroantrieb mit einer Elektromaschine EM, welche mit der weiteren Getriebeeingangswelle 3 triebverbunden oder triebverbindbar ist. Beispielsweise weist die Elektromaschine EM einen gehäusefesten Stator S und einen gegenüber dem Stator S drehbaren Rotor R auf, welcher mit der weiteren Getriebeeingangswelle 3 drehfest verbunden ist. Beispielsweise ist das Schaltgetriebe 100 ein Bestandteil eines Hybridantriebes mit einer (in der 1 nicht dargestellten) Antriebsmaschine, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, welche mit der Getriebeeingangswelle 1 des Schaltgetriebes 100 triebverbindbar oder triebverbunden ist.
  • Das Schaltgetriebe 100 hat ein Hauptgetriebe HG mit mehreren Radebenen, welche vorzugsweise eine erste Radebene R1, eine zweite Radebene R2, eine dritte Radebene R3, eine vierte Radebene R4, eine fünfte Radebene R5 und eine sechste Radebene R6 umfassen, von denen zumindest einzelne der Radebenen R1, R2, R3, R4, R5 und R6 mit einer vierten Welle 4 gekoppelt sind oder koppelbar sind und zumindest andere einzelne der Radebenen R1, R2, R3, R4, R5 und R6 mit einer weiteren vierten Welle 4' gekoppelt sind oder koppelbar sind. Die vierte Welle 4 und die weitere vierte Welle 4' sind konzentrisch zueinander angeordnet. Bevorzugt ist die vierte Welle 4 eine Vollwelle und die weitere vierte Welle 4' eine Hohlwelle. Bevorzugt ist die vierte Welle 4 in die weitere vierte Welle 4' eingeschoben. Bevorzugt ist das Hauptgetriebe HG als Vorgelegegetriebe ausgebildet, wobei die vierte Welle 4 und die weitere vierte Welle 4' jeweils eine Vorgelegewelle bilden. Grundsätzlich kann das Hauptgetriebe HG auch wenigstens zwei vierte Wellen 4 und wenigstens zwei weitere vierte Wellen 4' aufweisen.
  • Das Hauptgetriebe HG umfasst zwei miteinander koppelbare Teilgetriebe, von denen ein erstes Teilgetriebe die erste Radebene R1, die fünfte Radebene R5 und die sechste Radebene R6 und ein zweites Teilgetriebe die zweite Radebene R2, die dritte Radebene R3 und die vierte Radebene R4 umfassen. Das erste Teilgetriebe und das zweite Teilgetriebe weisen jeweils eine Eingangswelle EW1, EW2 sowie eine gemeinsame Ausgangswelle AW auf. Bevorzugt ist die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes mit der weiteren Getriebeeingangswelle 3 wirkverbunden oder wirkverbindbar. Bevorzugt ist die Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes mit der Getriebeeingangswelle 1 wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden, oder daraus gebildet. Bevorzugt ist die gemeinsame Ausgangswelle AW mit der Getriebeausgangswelle 2 wirkverbunden. Bevorzugt sind die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes und die weitere Getriebeeingangswelle 3 eine Hohlwelle. Bevorzugt sind die Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes und die Getriebeeingangswelle 1 eine Vollwelle. Bevorzugt liegen die Eingangswellen EW1, EW2 der beiden Teilgetriebe koaxial zur gemeinsamen Ausgangswelle AW und/oder es liegt die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes konzentrisch zur Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes.
  • Bevorzugt sind die vierte Welle 4 dem ersten Teilgetriebe und die weitere vierte Welle 4' dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet. Bevorzugt bilden die erste Radebene R1 eine Antriebskonstante für das erste Teilgetriebe und die zweite Radebene R2 eine Antriebskonstante für das zweite Teilgetriebe. Bevorzugt sind weisen die erste Radebene R1 und die zweite Radebene R2 dazu jeweils zwei miteinander kämmende Festräder 11, 11' und 12, 12' auf, welche beispielsweise jeweils eine Stirnradstufe bilden. Bevorzugt sind eines der Festräder 11, 11' der ersten Radebene R1, insbesondere das Festrad 11', mit der vierten Welle 4 drehfest verbunden und das andere Festrad 11 mit der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes drehfest verbunden. Bevorzugt sind eines der Festräder 12, 12' der zweiten Radebene R2, insbesondere das Festrad 12', mit der weiteren vierten Welle 4' drehfest verbunden und das andere Festrad 12 mit der Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes drehfest verbunden.
  • Bevorzugt umfassen die dritte Radebene R3, die vierte Radebene R4, die fünfte Radebene R5 und die sechste Radebene R6 jeweils einen schaltbaren Gangradsatz, beispielsweise eine Stirnradstufe. Dazu haben die dritte Radebene R3, die vierte Radebene R4, die fünfte Radebene R5 und die sechste Radebene R6 wenigstens ein Festrad 13' bzw. 14' bzw. 15' bzw. 16', insbesondere Stirnrad, und ein zugehöriges Losrad 13 bzw. 14 bzw. 15 bzw. 16, insbesondere Gegenstirnrad. Das jeweilige Festrad 13' bzw. 14' ist der weiteren vierten Welle 4' zugeordnet, insbesondere mit der weiteren vierten Welle 4' drehfest verbunden, und das jeweilige Festrad 15' bzw. 16' ist der vierten Welle 4 zugeordnet, insbesondere mit der vierten Welle 4 drehfest verbunden.
  • Weiterhin hat das Schaltgetriebe 100 mehrere, insbesondere dem Hauptgetriebe HG zugeordnete Schaltelemente, vorzugsweise ein erstes Schaltelement 10, ein zweites Schaltelement 20, ein drittes Schaltelement 30, ein viertes Schaltelement 40, ein fünftes Schaltelement 50, ein sechstes Schaltelement 60 und ein siebtes Schaltelement 70, deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle 1 und der Getriebeausgangswelle 2 und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle 3 und der Getriebeausgangswelle 2 bewirkt. Beispielsweise sind die Gangradsätze der dritten Radebene R3, der vierten Radebene R4, der fünften Radebene R5 und der sechsten Radebene R6 mittels wenigstens einzelner der Schaltelemente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 selektiv schaltbar. Bevorzugt ist das zweite Schaltelement 20 dazu vorgesehen, die Getriebeausgangswelle 2, insbesondere unter Umgehung der Radebenen R1, R2, R3, R4, R5, mit der Getriebeeingangswelle 1 zu koppeln, insbesondere drehfest zu verbinden, so dass sich dann das Schaltgetriebe 100 in einem Direktgang bezüglich des Hauptgetriebes HG befindet. Bevorzugt ist das erste Schaltelement 10 dazu vorgesehen, die beiden Teilgetriebe miteinander zu koppeln, insbesondere die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes mit der Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes drehfest zu verbinden.
  • Weiterhin hat das Schaltgetriebe 100 eine dem Hauptgetriebe HG koppelbare oder gekoppelte, insbesondere dem Hauptgetriebe HG nachgeschaltete Bereichsgruppe GP mit wenigstens einem Planetenradsatz PS, der ein erstes Getriebeglied 1.1, ein zweites Getriebeglied 1.2 und ein drittes Getriebeglied 1.3 hat. Bevorzugt sind das erste Getriebeglied 1.1 ein Sonnenrad, das zweite Getriebeglied 1.2 ein Planetenradträger, insbesondere Steg, und das dritte Getriebeglied 1.3 ein Hohlrad.
  • Der Bereichsgruppe GP ist eine Schalteinrichtung SE1 zugeordnet, mittels welcher die Bereichsgruppe GP wahlweise in eine erste Übersetzung oder in eine zweite Übersetzung geschaltet werden kann. In der ersten Übersetzung sind die mit dem Hauptgetriebe HG schaltbaren Gänge einer langsamen Ganggruppe zugeordnet. In der zweiten Übersetzung sind die mit dem Hauptgetriebe HG schaltbaren Gänge einer schnellen Ganggruppe zugeordnet. Bevorzugt werden die erste Übersetzung und die zweite Übersetzung erreicht, indem das dritte Getriebeglied 1.3 des Planetenradsatzes PS mittels der Schalteinrichtung SE1 wahlweise gegen ein gehäusefestes Bauteil G festsetzt wird (erste Übersetzung) oder gegen das zweite Getriebeglied 1.2 des Planetenradsatzes PS verblockt wird (zweite Übersetzung). Bevorzugt ist das gehäusefeste Bauteil G ein fest mit dem Gehäuse des Schaltgetriebes 100 verbundenes Bauteil oder ein integraler Bestandteil des Gehäuses selbst.
  • Bevorzugt weist die Schalteinrichtung SE1 wenigstens zwei Schaltelemente als Zusatzschaltelemente L, S des Schaltgetriebes 100 auf, von denen ein erstes Zusatzschaltelement L zum Festsetzen des dritten Getriebegliedes 1.3 des Planetenradsatzes PS gegen das gehäusefeste Bauteil G und ein zweites Zusatzschaltelement S zum Verblocken des dritten Getriebegliedes 1.3 des Planetenradsatzes PS gegen das zweite Getriebeglied 1.2 dienen. Die Zusatzschaltelemente L und S können in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein. Bevorzugt hat die Schalteinrichtung SE1 auch eine Neutralstellung, insbesondere Offenstellung, in welcher das dritte Getriebeglied 1.3 des Planetenradsatzes PS von dem gehäusefesten Bauteil G abgekoppelt ist und ohne Verblockung vorliegt.
  • Bevorzugt ist das erste Getriebeglied 1.1 des Planetenradsatzes PS der Bereichsgruppe GP mit einer fünften Welle 5 wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden. Bevorzugt ist die fünfte Welle 5 mit der gemeinsamen Ausgangswelle AW der Teilgetriebe wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden, oder durch die Ausgangswelle AW gebildet. Bevorzugt ist das zweite Getriebeglied 1.2 des Planetenradsatzes PS der Bereichsgruppe GP mit der Getriebeausgangswelle 2 wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden. Bevorzugt ist das zweite Getriebeglied 1.2 des Planetenradsatzes PS der Bereichsgruppe GP zusätzlich mittels eines der Schaltelemente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 mit der sechsten Radebene R6 wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar.
  • Bei dem Schaltgetriebe 100 können eine Vorübersetzung V für die Elektromaschine EM und eine weitere Schalteinrichtung SE2 vorgesehen sein, mittels welcher die Vorübersetzung V wahlweise in einen Überlagerungsbetrieb oder einen Übersetzungsbetrieb schaltbar ist. Bevorzugt sind die Elektromaschine EM, die Vorübersetzung V und die weitere Schalteinrichtung SE2 in einer Elektromaschinengruppe EMG zusammengefasst.
  • In dem Überlagerungsbetrieb wirken die Getriebeeingangswelle 1 und die weitere Getriebeeingangswelle 3 drehzahlüberlagernd auf die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes. Es ist somit in dem Überlagerungsbetrieb neben der Wirkverbindung von der Elektromaschine EM zur Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes zusätzlich eine Wirkverbindung von der Getriebeeingangswelle 1 zur Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes hergestellt, über welche eine mit der Getriebeeingangswelle 1 triebverbundene Antriebsmaschine, wie beispielsweise Verbrennungskraftmaschine, wirken kann. Beispielsweise kann in dieser Betriebsweise ein Kraftfahrzeug elektrodynamisch angefahren werden (elektrodynamisches Anfahren, EDA). Auch kann in dieser Betriebsweise elektrodynamisch geschaltet werden (elektrodynamisches Schalten, EDS).
  • In dem Übersetzungsbetrieb wirkt die weitere Getriebeeingangswelle 3 auf die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes und die Getriebeeingangswelle 1 ist von der Vorübersetzung V antriebsmäßig abgekoppelt. Es ist somit in dem Übersetzungsbetrieb der Vorübersetzung V nur eine Wirkverbindung von der Elektromaschine EM zur Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes hergestellt. Die Vorübersetzung V wirkt in dieser Betriebsweise als Konstandübersetzung zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle 3 und der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes.
  • Bevorzugt weist die weitere Schalteinrichtung SE2 wenigstens zwei Schaltelemente als Zusatzschaltelemente I, J des Schaltgetriebes 100 auf, von denen ein drittes Zusatzschaltelement I zum Schalten der Vorübersetzung V in den Überlagerungsbetrieb und ein viertes Zusatzschaltelement J zum Schalten der Vorübersetzung V in den Übersetzungsbetrieb dient. Die Zusatzschaltelemente I und J können in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sein. Bevorzugt hat die weitere Schalteinrichtung SE2 auch eine Neutralstellung, insbesondere Offenstellung, in welcher die Vorübersetzung V aus dem Überlagerungsbetrieb und dem Übersetzungsbetrieb herausgebracht ist und die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes von der Getriebeeingangswelle 1 und der Elektromaschine EM antriebsmäßig abgekoppelt ist.
  • Bevorzugt weist die Vorübersetzung V ein Planetenradgetriebe auf oder ist daraus gebildet und hat ein erstes Getriebeglied 2.1, ein zweites Getriebeglied 2.2 und ein drittes Getriebeglied 2.3. Bevorzugt sind das erste Getriebeglied 2.1 mit der weiteren Getriebeeingangswelle 3 und das zweite Getriebeglied 2.2 mit dem einer sechsten Welle 6 wirkverbunden sind, insbesondere drehfest verbunden sind. Bevorzugt ist die sechste Welle 6 mit der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden, oder durch die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes gebildet. Bevorzugt ist das dritte Getriebeglied 2.3 mittels der weiteren Schalteinrichtung SE2 wahlweise mit der Getriebeeingangswelle 1 oder einem gehäusefesten Bauteil G bzw. dem gehäusefesten Bauteil G wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar. Bevorzugt sind das erste Getriebeglied 2.1 ein Sonnenrad, das zweite Getriebeglied 2.2 ein Planetenradträger, insbesondere Steg, und das dritte Getriebeglied 2.3 ein Hohlrad.
  • Bevorzugt sind die Schaltelemente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 wie folgt schaltbar: Es ist die Getriebeeingangswelle 1 über das erste Schaltelement 10 mit der ersten Radebene R1 und über das zweite Schaltelement 20 mit der fünften Welle 5 und/oder der Ausgangswelle AW der Teilgetriebe jeweils wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar. Es ist die dritte Radebene R3 über das dritte Schaltelement 30, die vierte Radebene R4 über das vierte Schaltelement 40 und die fünfte Radebene R5 über das fünfte Schaltelement 50 jeweils mit der fünften Welle 5 und/oder der Ausgangswelle AW der Teilgetriebe wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar. Es ist die sechste Radebene R6 über das sechste Schaltelement 60 mit der fünften Welle 5 und/oder der Ausgangswelle AW der Teilgetriebe wirkverbindbar, insbesondere drehfest verbindbar, und über das siebte Schaltelement 70 mit dem zweiten Getriebeglied 1.2 des Planetenradsatzes PS der Bereichsgruppe GP wirkverbindbar ist, insbesondere drehfest verbindbar ist.
  • Durch das erste Schaltelement 10 sind die beiden Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG miteinander koppelbar. Insofern kann die Verbrennungskraftmaschine dadurch die von dem ersten Teilgetriebe bereitgestellten Gänge nutzen. Umgekehrt kann der Elektroantrieb die von dem zweiten Teilgetriebe bereitgestellten Gänge nutzen. Durch das zweite Schaltelement 20 sind die Getriebeeingangswelle 1 bzw. die Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes und die Ausgangswelle AW des zweiten Teilgetriebes direkt koppelbar, so dass in dem koppelten Zustand ein Direktgang vorliegt.
  • Bevorzugt sind das zweite Schaltelement 20 und das dritte Schaltelement 30 in einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Bevorzugt sind das fünfte Schaltelement 50 und das sechste Schaltelement 60 in einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Bevorzugt sind das erste Schaltelement 10 und das siebte Schaltelement 70 jeweils ein Einzelschaltelement.
  • Das Schaltgetriebe 100 kann alleine mittels der realisierbaren Gangstufen des Hauptgetriebes HG als 5-Ganggetriebe betrieben werden. Durch die Bereichsgruppe GP kann eine Verdoppelung der Gangstufen des Hauptgetriebes HG erreicht werden, indem mittels der Schalteinrichtung SE1 die Bereichsgruppe GP wahlweise in die erste Übersetzung geschaltet vorliegt und damit die Gänge des Hauptgetriebes HG in der langsamen Ganggruppe schaltbar sind oder in die zweite Übersetzung geschaltet vorliegt und damit die Gänge des Hauptgetriebes HG in der schnellen Ganggruppe schaltbar sind. Um die Elektromaschine EM über die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes nutzen zu können, ist zusätzlich mittels der weiteren Schalteinrichtung SE2 die Vorübersetzung V in den Übersetzungsbetrieb oder in den Überlagerungsbetrieb zu schalten. Bei dem Schaltgetriebe 100 können Gangwechsel ausgeführt werden, welche voll lastschaltbar sind.
  • Bei dem Schaltgetriebe 100 kann grundsätzlich eine Trennkupplung oder Anfahrkupplung für eine an die Getriebeeingangswelle 1 anbindbare Antriebsmaschine, wie beispielsweise Verbrennungskraftmaschine, vorgesehen sein. Es kann wenigstens ein mechanischer Rückwärtsgang vorgesehen sein. Der Rückwärtsgang kann durch eine zusätzliche Stirnradebene mit einem zusätzlichen Schaltelement realisiert sein. Alternativ kann der Rückwärtsgang als Planeten-Wendesatz mit zwei zusätzlichen Schaltelementen realisiert sein, von denen ein Schaltelement für die Vorwärtsfahrt und ein anderes Schaltelement für die Rückwärtsfahrt genutzt ist. Alternativ kann eine sogenannte PGR-Bereichsgruppe vorgesehen sein. Eine solche Bereichsgruppe ist mit einem R-Gang integriert.
  • 2 zeigt eine tabellarische Übersicht über mögliche Gänge, welche - ausgehend von der Getriebeeingangswelle 1 - mit dem Schaltgetriebe 100 schaltbar sind und der dazu auszuführenden Schaltkombinationen bezüglich des ersten Schaltelementes 10, des zweiten Schaltelementes 20, des dritten Schaltelementes 30, des vierten Schaltelementes 40, des fünften Schaltelementes 50, des sechsten Schaltelementes 60, des siebten Schaltelementes 70, des ersten Zusatzschaltelementes L, des zweiten Zusatzschaltelementes S, des dritten Zusatzschaltelementes I und des vierten Zusatzschaltelementes J. Die Schaltmatrix gemäß der 2 bezieht sich auf eine Variante, in der das Schaltgetriebe 100 als 10-Ganggetriebe genutzt ist. Insofern sind zehn wahlweise schaltbare Gänge realisiert, welche sich auf einen Kraftfluss ausgehend von der Getriebeeingangswelle 1 beziehen. Die 2 betrifft ferner den ISG-Modus des Schaltgetriebes 100. In diesen Modus befindet sich die Vorübersetzung V in dem Übersetzungsbetrieb. Es ist dazu durchgängig das vierte Zusatzschaltelement J geschlossen und bevorzugt das dritte Zusatzschaltelement I geöffnet.
  • Die Gänge bzw. Gangstufen sind in der ersten Spalte der Übersicht angegeben. Die Gänge sind mit „1“, „2“, „3“, „4“, „5“, „6“, „7“, „8“, „9“, „10“ gekennzeichnet. In sich daran anschließenden Spalten ist die Stellung der Schaltelemente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, L, S, I, J angegeben, wobei durch Kreuze gekennzeichnet ist, dass das jeweilige Schaltelement 10 bzw. 20 bzw. 30 bzw. 40 bzw. 50 bzw. 60 bzw. 70 bzw. 80 bzw. L bzw. S bzw. I bzw. J in einer geschlossenen Schalterstellung vorliegt. Sofern kein Kreuz angegeben ist, kann das entsprechende Schaltelement 10 bzw. 20 bzw. 30 bzw. 40 bzw. 50 bzw. 60 bzw. 70 bzw. 80 bzw. L bzw. S bzw. I bzw. J geöffnet vorliegen.
  • In der tabellarischen Übersicht der 2 ist ferner eine Spalte vorgesehen, welche mit „Vorwahl“ bezeichnet ist. Darin angegeben sind Vorwahlgänge. Diese Vorwahlgänge sind schaltbar, wenn der in der ersten Spalte angegebene Gang geschaltet ist, da das wenigstens eine zusätzlich zu schaltenden Schaltelement des Vorwahlganges in dem Teilgetriebe liegt, welches in dem geschalteten Gang lastfrei vorliegt. Dadurch lassen sich die Schaltzeiten für einen Gangwechsel verringern. Zugleich sind die Vorwahlgänge zu schalten, um in dem betroffenen Gang des Schaltgetriebes 100 gemäß der ersten Spalte der 2 einen Kraftfluss auch ausgehend von der Elektromaschine EM bereit zu stellen. Insofern sind beispielsweise zwei 2. Gänge schaltbar, welche sich hinsichtlich des Kraftflusspfades über die Getriebeeingangswelle 1 nicht unterschieden, jedoch unterschiedliche Schaltelemente zusätzlich geschaltet werden, um auch die Elektromaschine EM in den Kraftflusspfad einzukoppeln bzw. aufzuschalten.
  • Darüber hinaus sind in der 2 beispielhaft Größenwerte einer möglichen Auslegung des Schaltgetriebes 100 hinsichtlich der Übersetzungen und der Übersetzungssprünge bzw. Gangsprünge angegeben. Es ist die zu jedem Gang vorgesehene Übersetzung i angegeben. Gangsprünge bzw. Übersetzungssprünge, welche als „phi“ bezeichnet sind, betreffen den Gangsprung des jeweils angegebenen Ganges in den jeweils nächsthöheren Gang, wobei der Wert für den Gangsprung jeweils in der Zeile für den kleineren Gang angegeben ist.
  • Wie aus der 2 ersichtlich ist, wird der 1. Gang wird durch Schließen des ersten Schaltelementes 10, des sechsten Schaltelementes 60 und des ersten Zusatzschaltelementes L geschaltet. Der 2. Gang wird durch Schließen des vierten Schaltelementes 40 und des ersten Zusatzschaltelementes L geschaltet. Der 3. Gang wird durch Schließen des dritten Schaltelementes 30 und des ersten Zusatzschaltelementes L geschaltet. Der 4. Gang wird durch Schließen des ersten Schaltelementes 10, des fünften Schaltelementes 50 und des ersten Zusatzschaltelementes L geschaltet. Der 5. Gang wird durch Schließen des zweiten Schaltelementes 20 und des ersten Zusatzschaltelementes L geschaltet. Der 6. Gang wird durch Schließen des ersten Schaltelementes 10 und des siebten Schaltelementes 70 geschaltet. Der 7. Gang wird durch Schließen des vierten Schaltelementes 40 und des zweiten Zusatzschaltelementes S geschaltet. Der 8. Gang wird durch Schließen des dritten Schaltelementes 30 und des zweiten Zusatzschaltelementes S geschaltet. Der 9. Gang wird durch Schließen des ersten Schaltelementes 10, des fünften Schaltelementes 50 und des zweiten Zusatzschaltelementes S geschaltet. Der 10. Gang wird durch Schließen des zweiten Schaltelementes 20 und des zweiten Zusatzschaltelementes S geschaltet. Bevorzugt ist das dritte Zusatzschaltelement I bei allen zehn Gängen geöffnet oder wird in die Offenstellung bzw. Neutralstellung geschaltet. Bevorzugt ist das vierte Zusatzschaltelement J bei allen zehn Gängen geschlossen oder wird in die Geschlossenstellung geschaltet.
  • Ausgehend von der Getriebeeingangswelle 1 ist in den Gängen eins bis zehn jeweils ein Kraftflusspfad hin zur Getriebeausgangswelle 2 aufgebaut. Um bei sämtlichen dieser Gänge auch einen Kraftflusspfad von der weiteren Getriebeeingangswelle 3 auf die Getriebeausgangswelle 2 aufzubauen, ist es vorgesehen, dass in dem 2. Gang das fünfte Schaltelement 50 (Vorwahl: 4. Gang) oder das sechste Schaltelement 60 (Vorwahl: 1. Gang) zusätzlich geschlossen ist, in dem 3. Gang das fünfte Schaltelement 50 (Vorwahl: 4. Gang) zusätzlich geschlossen ist, in dem 5. Gang das fünfte Schaltelement 50 (Vorwahl: 4. Gang) oder das siebte Schaltelement 70 (Vorwahl: 6. Gang) zusätzlich geschlossen ist, in dem 7. Gang das fünfte Schaltelement 50 (Vorwahl: 9. Gang) oder das siebte Schaltelement 70 (Vorwahl: 6. Gang) zusätzlich geschlossen ist, in dem 8. Gang das fünfte Schaltelement 50 (Vorwahl: 9. Gang) zusätzlich geschlossen ist und/oder in dem 10. Gang das erste Schaltelement 10 (Vorwahl: 10. Gang) oder das fünfte Schaltelement 50 (Vorwahl: 9. Gang) zusätzlich geschlossen ist.
  • In dem 6. Gang sind das erste Zusatzschaltelement L und das zweite Zusatzschaltelement S jeweils lastfrei, da der Kraftfluss über das siebte Schaltelement 70 direkt auf das zweite Getriebeglied 1.2 des Planetenradsatzes PS der Bereichsgruppe GP geleitet wird. Insofern kann in dem 6. Gang wahlweise das erste Zusatzschaltelement L oder das zweite Zusatzschaltelement S geschlossen bleiben oder eine Umschaltung der Bereichsgruppe stattfinden, so dass entweder das erste Zusatzschaltelement L geschlossen ist und das zweite Zusatzschaltelement S offen ist oder erste Zusatzschaltelement L offen ist und das zweite Zusatzschaltelement S geschlossen ist.
  • 3 zeigt beispielhaft eine mögliche Übersetzungsreihe für die Radebenen R1, R2, R3, R4, R5, R6, die durch den Planetenradsatz PS gebildete Radebene und die durch die Vorübersetzung V gebildete Radebene. Für den Planetenradsatz PS ist die angegebene Übersetzung die Standgetriebeübersetzung. Gleiches gilt für die Vorübersetzung V, wenn die Vorübersetzung V durch ein Planetenradgetriebe gebildet ist. Bezüglich der Radebenen R1, R2, R3, R4, R5, R6 entspricht die angegebene Übersetzung dem jeweiligen Zähnezahlverhältnis der Stirnräder. Das negative Vorzeichen bezieht sich auf eine Drehrichtungsumkehr. Die Übersetzungen der Radebenen R1 und R2 sind in der Kraftflussrichtung von der Getriebeeingangswelle 1 und der weiteren Getriebeeingangswelle 3 hin zur vierten Welle 4 bzw. weiteren vierten Welle 4' angegeben. Die Übersetzungen bezüglich der dritten Radebene R3, der vierten Radebene R4, der fünften Radebene R5 und der sechsten Radebene R6 sind in der Kraftflussrichtung von der vierten Welle 4 bzw. der weiteren vierten Welle 4' zur fünften Welle 5 bzw. Ausgangswelle AW angegeben.
  • 4 zeigt eine tabellarische Übersicht über mögliche Gänge, welche - ausgehend von der Getriebeeingangswelle 1 - mit dem Schaltgetriebe 100 schaltbar sind und der dazu auszuführenden Schaltkombinationen bezüglich der Schaltelemente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70 und der Zusatzschaltelemente L, S, I, J. Im Unterschied zu der 2 betrifft die 4 den EDA-Modus des Schaltgetriebes 100. In diesen Modus befindet sich die Vorübersetzung V in dem Überlagerungsbetrieb. Es ist dazu durchgängig das dritte Zusatzschaltelement I geschlossen und bevorzugt das vierte Zusatzschaltelement J geöffnet. Ansonsten ist die Schaltmatrix der 4 identisch zu der Schaltmatrix gemäß der 2, so dass auf die Beschreibung zu der 2 verwiesen wird.
  • Das Schaltgetriebe 100 gemäß der 1 hat eine Vielzahl von Eigenschaften und/oder Funktionen, von denen nachfolgend Einige vorgestellt werden: Durch die Kopplung der beiden Teilgetriebe mittels des ersten Schaltelementes 10 kann eine an die Getriebeeingangswelle 1 angebundene Verbrennungskraftmaschine die Gänge des ersten Teilgetriebes nutzen, welches der Elektromaschine EM zugeordnet ist. Gleiches gilt in umgekehrter Weise, dass nämlich die Elektromaschine EM die Gänge des zweiten Teilgetriebes nutzen kann, welches der Verbrennungskraftmaschine bzw. Getriebeeingangswelle 1 zugeordnet ist.
  • Darüber hinaus kann mittels des ersten Schaltelementes 10 die Verbrennungskraftmaschine bzw. Getriebeeingangswelle 1 mit der Elektromaschine EM verbunden werden, ohne dass ein Gang zur Getriebeausgangswelle 2 geschaltet wird. Dadurch kann die Verbrennungskraftmaschine mit der Elektromaschine EM gestartet werden oder es kann in der Neutralstellung des ersten Schaltelementes 10, also unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit und somit auch im Stillstand des Fahrzeuges, elektrischer Strom erzeugt werden. In diesem Fall treibt die Verbrennungskraftmaschine die Elektromaschine EM an, welche dann generatorisch arbeitet.
  • Bezüglich des Hauptgetriebes HG ist ein rein elektrisches Fahren mit denjenigen beiden Gängen möglich, welche der sechsten Welle 6 bzw. der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes zugeordnet sind. Ferner ist eine Rückwärtsfahrt möglich, welche durch eine Drehrichtungsumkehr der Elektromaschine EM bewirkt werden kann. Durch die Bereichsgruppe GP entstehen daraus vier elektrische Gänge.
  • Durch das Hauptgetriebe HG ist es ferner ermöglicht, dass für ein rein elektrisches Fahren eine Trennkupplung für die Verbrennungskraftmaschine nicht erforderlich ist, da die Getriebeeingangswelle 1 durch das Öffnen des ersten Schaltelementes 10, des zweiten Schaltelementes 20, des dritten Schaltelementes 30 und des vierten Schaltelementes 40 abgekoppelt wird. Durch die zwei Teilgetriebe können die Verbrennungskraftmaschine und die Elektromaschine EM mit unterschiedlichen Übersetzungen betrieben werden. Für die Verbrennungskraftmaschine und die Elektromaschine EM können dadurch fahrsituationsabhängig jeweils geeignete Betriebspunkte gewählt werden. Die Elektromaschine EM kann teilweise auch ganz abgekoppelt werden und stillstehen, wodurch Nulllastverluste vermieden sind.
  • Es ist möglich, dass bei einem das Schaltgetriebe 100 aufweisenden Hybridantrieb im ISG-Modus unterbrechungsfreie Lastschaltungen ausgeführt werden können. Beispielsweise stützt die Elektromaschine EM die Zugkraft über die sechste Welle 6 bzw. Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes bei sämtlichen Gangwechseln, welche der Getriebeeingangswelle 1 zugeordnet sind. Beispielsweise stützt die Verbrennungskraftmaschine die Zugkraft über die Getriebeeingangswelle 1 bei sämtlichen Gangwechseln, welche der sechsten Welle 6 bzw. der Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes zugeordnet sind.
  • Weiterhin kann mittels des Schaltgetriebes 100 ein Hybridantrieb derart betrieben werden, dass die Umschaltung der Bereichsgruppe GP des Schaltgetriebes 100 von der langsamen Ganggruppe in die schnelle Ganggruppe oder umgekehrt kraftgestützt bzw. zugkraftunterbrechungsfrei stattfindet, wenn der Hybridantrieb sich in einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb oder in einem hybridischen Betrieb befindet. Ein solches zugkraftunterbrechungsfreies Umschalten der Bereichsgruppe GP kann im ISG-Modus des Schaltgetriebes 100 ebenso wie im EDA-Modus des Schaltgetriebes 100 ausgeführt werden. Dieser Vorgang geht von dem Direktgang aus, beispielsweise dem Direktgang in der langsamen Ganggruppe, in welcher das zweite Schaltelement 20 und das erste Zusatzschaltelement L geschlossen sind. Die Elektromaschine EM wirkt aufgrund der Vorgeschichte (4. Gang) noch im 4. Gang, indem das fünfte Schaltelement 50 geschlossen ist. Diese Ausgangssituation ist in der 2 und der Zeile bezüglich des 5. Ganges mit Vorwahl des 4. Ganges angegeben. Zum zugkraftunterbrechungsfreien Umschalten der Bereichsgruppe GP im Zuge der Schaltung von dem 5. Gang in den 6. Gang wird beispielsweise wie folgt vorgegangen:
    1. 1. Lastabbau an der Elektromaschine EM, sofern Last vorhanden ist (Lastübernahme durch die Verbrennungskraftmaschine);
    2. 2. Lastfreies Öffnen des fünften Schaltelementes 50;
    3. 3. Aktives Synchronisieren des siebten Schaltelementes 70 durch Absenkung der Drehzahl der Elektromaschine EM mittels Drehzahlregelung der Elektromaschine EM;
    4. 4. Lastfreies Schließen des siebten Schaltelementes 70 (vgl. Schaltmatrix gemäß dem 5. Gang mit Vorwahl des 6. Ganges). Dadurch ist der richtige Anschlussgang (6. Gang) vorgewählt;
    5. 5. Lastübergang der Verbrennungskraftmaschine auf die Elektromaschine EM, d. h. die Elektromaschine EM stützt die Zugkraft im Zielgang (6. Gang);
    6. 6. Öffnen des zweiten Schaltelementes 20, nachdem die Verbrennungskraftmaschine lastfrei geworden ist;
    7. 7. Optional: Wechsel von L nach S (Synchronisation durch synchronisiertes Zusatzschaltelement S) während das zweite Schaltelement 20 offen ist. Wechsel von L nach S an dieser Stelle ist vorteilhaft, aber nicht notwendig. Der Wechsel könnte auch außerhalb der Schaltung von dem 5. Gang in den 6. Gang zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen, wie beispielsweise in der Schaltmatrix für den 6. Gang mit Vorwahl L nach dem 6. Gang mit Vorwahl S dargestellt ist. Das Zusatzschaltelement L würde dann vorerst geschlossen bleiben gemäß der Schaltmatrix für den 6. Gang mit Vorwahl L;
    8. 8. Unmittelbar nachdem das zweite Schaltelement 20 geöffnet wurde bzw. bereits beginnend mit dem Schritt 7, sofern der Schritt 7 ausgeführt wird, wird die Verbrennungskraftmaschine auf Drehzahl synchronisiert, d. h. das erste Schaltelement 10 wird mit der Verbrennungskraftmaschine synchronisiert;
    9. 9. Lastfreies Schließen des ersten Schaltelementes 10. Es ist der 6. Gang eingelegt und die Schaltung abgeschlossen. In der Schaltmatrix gemäß der 2 ist der 6. Gang mit Vorwahl L bzw. Vorwahl S erreicht;
    10. 10. Lastübergang von der Elektromaschine EM auf die Verbrennungskraftmaschine je nach Betriebsstrategie.
  • In ähnlicher Weise kann eine zugkraftunterbrechungsfreie Umschaltung der Bereichsgruppe GP im Zuge einer Schaltung von dem 5. Gang auf den 6. Gang ausgeführt werden, wenn das Schaltgetriebe 100 im EDA-Modus ist. Die Umschaltung kann wie folgt ausgeführt werden:
    1. 1. Lastabbau an der Elektromaschine EM, sofern Last vorhanden ist, durch Lastübernahme mittels der Verbrennungskraftmaschine;
    2. 2. Lastfreies Öffnen des fünften Schaltelementes 50;
    3. 3. Aktives Synchronisieren des siebten Schaltelementes 70 mittels Drehzahlregelung der Elektromaschine EM. Dazu wird die Drehzahl an dem zweiten Getriebeglied 2.2 (Steg) der Vorübersetzung V gesenkt. Dies geschieht durch Absenkung der Drehzahl der Elektromaschine EM entsprechend der Willis-Gleichung für das die Vorübersetzung ausbildende Planetenradgetriebe. Anstelle der Drehzahlabsenkung kann auch eine Drehrichtungsumkehr der Elektromaschine EM erfolgen;
    4. 4. Lastfreies Schließen des siebten Schaltelementes 70. Es ist nunmehr der richtige Anschlussgang (6. Gang) vorgewählt;
    5. 5. Die Drehmomente der Verbrennungskraftmaschine und der Elektromaschine EM werden so eingestellt, dass sie im Verhältnis der Standübersetzung des Planetenradgetriebes für die Vorübersetzung V stehen und damit das auszulegende zweite Schaltelement 20 lastfrei wird. Der Kraftfluss läuft dann ausschließlich über das zweite Getriebeglied 2.2 (Steg) des Planetenradgetriebes und über das siebte Schaltelement 70. Gleichzeitig werden die Drehmomente der Verbrennungskraftmaschine und der Elektromaschine EM im Rahmen der Grenzen der beiden Arbeitsmaschinen so eingestellt, dass die Zugkraft möglichst nahe dem vom Fahrer oder einer Fahrstrategiefunktion gewünschten Sollwert kommt;
    6. 6. Öffnen des zweiten Schaltelementes 20, nachdem es lastfrei geworden ist;
    7. 7. Optional: Wechsel von L nach S (Synchronisation durch synchronisiertes Zusatzschaltelement S) während das zweite Schaltelement 20 offen ist, indem das Zusatzschaltelement S geschlossen wird und das Zusatzschaltelement L geöffnet wird. Der Wechsel von L nach S an dieser Stelle ist vorteilhaft, aber nicht zwangsläufig erforderlich. Der Wechsel könnte auch außerhalb der Schaltung von dem 5. Gang in den 6. Gang zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen. Das Zusatzschaltelement L würde dann vorerst geschlossen bleiben;
    8. 8. Unmittelbar nachdem das zweite Schaltelement 20 geöffnet wurde, d. h. gleichzeitig mit dem Schritt 7, werden die Drehmomente der Verbrennungskraftmaschine und der Elektromaschine EM so gesteuert bzw. geregelt, dass die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine auf Zieldrehzahl sinkt und damit das erste Schaltelement 10 synchronisiert ist;
    9. 9. Lastfreies Schließen des ersten Schaltelementes 10. Es ist der 6. Gang eingelegt und die Schaltung abgeschlossen;
    10. 10. Lastübergang von der Elektromaschine EM auf die Verbrennungskraftmaschine je nach Betriebsstrategie.
  • Bei dem dargestellten Schaltgetriebe 100 sind der Einfachheit halber die koaxial bezüglich der Getriebeeingangswelle 1 angeordneten Getriebeglieder lediglich zur Hälfte dargestellt.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebeeingangswelle (erste Welle)
    2
    Getriebeausgangswelle (zweite Welle)
    3
    weitere Getriebeeingangswelle (dritte Welle)
    4
    vierte Welle
    4'
    weitere vierte Welle
    5
    fünfte Welle
    6
    sechste Welle
    EW1
    Eingangswelle
    EW2
    Eingangswelle
    AW
    Ausgangswelle
    HG
    Hauptgetriebe
    GP
    Bereichsgruppe
    EMG
    Elektromaschinengruppe
    EM
    Elektromaschine
    R
    Rotor
    S
    Stator
    V
    Vorübersetzung
    PS
    Planetenradsatz
    G
    Gehäuse, gehäusefestes Bauteil
    1.1
    erstes Getriebeglied
    1.2
    zweites Getriebeglied
    1.3
    drittes Getriebeglied
    2.1
    erstes Getriebeglied
    2.2
    zweites Getriebeglied
    2.3
    drittes Getriebeglied
    R1
    erste Radebene
    R2
    zweite Radebene
    R3
    dritte Radebene
    R4
    vierte Radebene
    R5
    fünfte Radebene
    R6
    sechste Radebene
    11
    Festrad
    12
    Festrad
    13
    Losrad
    14
    Losrad
    15
    Losrad
    16
    Losrad
    11'
    Festrad
    12'
    Festrad
    13'
    Festrad
    14'
    Festrad
    15'
    Festrad
    16'
    Festrad
    10
    erstes Schaltelement
    20
    zweites Schaltelement
    30
    drittes Schaltelement
    40
    viertes Schaltelement
    50
    fünftes Schaltelement
    60
    sechstes Schaltelement
    70
    siebtes Schaltelement
    SE1
    Schalteinrichtung
    L
    erstes Zusatzschaltelement
    S
    zweiten Zusatzschaltelement
    SE2
    weitere Schalteinrichtung
    I
    drittes Zusatzschaltelement
    J
    viertes Zusatzschaltelement
    100
    Schaltgetriebe
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010063582 A1 [0002]

Claims (31)

  1. Schaltgetriebe (100) für einen Hybridantrieb, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, mit einer Getriebeeingangswelle (1) als erste Welle, einer Getriebeausgangswelle (2) als zweite Welle, einer weiteren Getriebeeingangswelle (3) als dritte Welle und einer Elektromaschine (EM), welche mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) triebverbunden ist, mit einem Hauptgetriebe (HG), umfassend wenigstens zwei Teilgetriebe, von denen ein erstes Teilgetriebe wenigstens eine vierte Welle (4) und wenigstens eine, vorzugsweise mehrere damit gekoppelte Radebenen (R1, R5, R6) hat, ein zweites Teilgetriebe wenigstens eine weitere vierte Welle (4') und wenigstens eine, vorzugsweise mehrere damit gekoppelte Radebenen (R2, R3, R4) hat und die vierte Welle (4) und die weitere vierte Welle (4') konzentrisch und/oder koaxial zueinander angeordnet sind, und mit mehreren dem Hauptgetriebe (HG) zugeordneten Schaltelementen (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70), deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle (1) und der Getriebeausgangswelle (2) und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle (3) und der Getriebeausgangswelle (2) bewirkt, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Hauptgetriebe (HG) koppelbare oder gekoppelte Bereichsgruppe (GP) vorgesehen ist, welche wenigstens einen Planetenradsatz (PS) mit einem ersten Getriebeglied (1.1), einem zweiten Getriebeglied (1.2) und einem dritten Getriebeglied (1.3) hat, wobei mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) das erste Getriebeglied (1.1) mit der Getriebeeingangswelle (1) und/oder mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) wirkverbindbar ist und mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) das zweite Getriebeglied (1.2) mit der Getriebeeingangswelle (1) und/oder mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) wirkverbindbar ist, wobei das zweite Getriebeglied (1.2) zusätzlich mit der Getriebeausgangswelle (2) wirkverbunden ist, und das dritte Getriebeglied (1.3) mittels einer Schalteinrichtung (SE1) wahlweise gegen ein gehäusefestes Bauteil (G) festsetzbar oder gegen das erste Getriebeglied (1.1) oder das zweite Getriebeglied (1.2) verblockbar ist.
  2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (SE1) wenigstens ein Schaltelement als Zusatzschaltelement des Schaltgetriebes (100) aufweist, welches in wenigstens zwei Schaltstellungen bringbar ist, wobei in einer Schaltstellung das dritte Getriebeglied (1.3) des Planetenradsatzes (PS) gegen das gehäusefeste Bauteil (G) festgesetzt ist und in einer weiteren Schaltstellung das dritte Getriebeglied (1.3) des Planetenradsatzes (PS) gegen das erste Getriebeglied (1.1) oder das zweite Getriebeglied (1.2) verblockt ist.
  3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (SE1) wenigstens zwei Schaltelemente (L, S) als Zusatzschaltelemente des Schaltgetriebes (100) aufweist, von denen ein erstes Zusatzschaltelement (L) zum Festsetzen des dritten Getriebegliedes (1.3) des Planetenradsatzes (PS) gegen das gehäusefeste Bauteil (G) und ein zweites Zusatzschaltelement (S) zum Verblocken des dritten Getriebegliedes (1.3) des Planetenradsatzes (PS) gegen das erste Getriebeglied (1.1) oder zweite Getriebeglied (1.2) dienen.
  4. Schaltgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Zusatzschaltelement (L) und das zweite Zusatzschaltelement (S) in einem Doppelschaltelement zusammengefasst sind.
  5. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (SE1) eine Neutralstellung aufweist, in welcher das dritte Getriebeglied (1.3) des Planetenradsatzes (PS) von dem gehäusefesten Bauteil (G) abgekoppelt ist und ohne Verblockung vorliegt.
  6. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptgetriebe (HG) wenigstens zwei Antriebskonstanten aufweist, von denen eine Antriebskonstante durch eine Radebene (R1) des ersten Teilgetriebes und die andere Antriebskonstante durch eine Radebene (R2) des zweiten Teilgetriebes gebildet sind.
  7. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich des Hauptgetriebes (HG) eine erste Radebene (R1), eine zweite Radebene (R2), eine dritte Radebene (R3), eine vierte Radebene (R4), eine fünfte Radebene (R5) und eine sechste Radebene (R6) vorgesehen sind, von denen die erste Radebene (R1), die fünfte Radebene (R5) und die sechste Radebene (R6) dem ersten Teilgetriebe und die zweite Radebene (R2), die dritte Radebene (R3) und die vierte Radebene (R4) dem zweiten Teilgetriebe zugeordnet sind, die erste Radebene (R1) und die zweite Radebene (R2) jeweils eine Antriebskonstante bilden und dazu die erste Radebene (R1) mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) und die zweite Radebene (R2) mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbunden sind, die dritte Radebene (R3), die vierte Radebene (R4), die fünfte Radebene (R5) und die sechste Radebene (R6) jeweils wenigstens ein Festrad (13', 14', 15', 16') und ein zugehöriges Losrad (13, 14, 15, 16) aufweisen, der vierten Welle (4) das Festrad (15', 16') der fünften Radebene (R5) und der sechsten Radebene (R6) zugeordnet ist und der weiteren vierten Welle (4') das Festrad (13', 14') der dritten Radebene (R3) und der vierten Radebene (R4) zugeordnet ist.
  8. Schaltgetriebe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeingangswelle (1) über ein erstes Schaltelement (10) mit der ersten Radebene (R1) und über ein zweites Schaltelement (20) mit einer fünften Welle (5) wirkverbindbar ist, wobei die fünfte Welle (5) mit dem ersten Getriebeglied (1.1) der Planetenradstufe (PS) wirkverbunden ist, die dritte Radebene (R3) über ein drittes Schaltelement (30), die vierte Radebene (R4) über ein viertes Schaltelement (40) und die fünfte Radebene (R5) über ein fünftes Schaltelement (50) jeweils mit der fünften Welle (5) wirkverbindbar sind und die sechste Radebene (R6) über ein sechstes Schaltelement (60) mit der fünften Welle (5) und über ein siebtes Schaltelement (70) mit dem zweiten Getriebeglied (1.2) des Planetenradsatzes (PS) wirkverbindbar ist.
  9. Schaltgetriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Getriebeeingangswelle (1) wenigstens ein, vorzugsweise zehn Gänge wahlweise schaltbar sind, wobei in einem 1. Gang das erste Schaltelement (10) und das sechste Schaltelement (60) geschlossen sind, in einem 2. Gang das vierte Schaltelement (40) geschlossen ist, in einem 3. Gang das dritte Schaltelement (30) geschlossen ist, in einem 4. Gang das erste Schaltelement (10) und das fünfte Schaltelement (50) geschlossen sind, in einem 5. Gang das zweite Schaltelement (20) geschlossen ist, in einem 6. Gang das erste Schaltelement (10) und das siebte Schaltelement (70) geschlossen sind, in einem 7. Gang das vierte Schaltelement (40) geschlossen ist, in einem 8. Gang das dritte Schaltelement (30) geschlossen ist, in einem 9. Gang das erste Schaltelement (10) und das fünfte Schaltelement (50) geschlossen sind und/oder in einem 10. Gang das zweite Schaltelement (20) geschlossen ist, wobei in dem 1. Gang, dem 2. Gang, dem 3. Gang, dem 4. Gang und dem 5. Gang jeweils mittels der Schalteinrichtung (SE1) das dritte Getriebeglied (1.3) des Planetenradsatzes (PS) gegen das gehäusefeste Bauteil (G) festgesetzt ist und in dem 7. Gang, dem 8. Gang, dem 9. Gang und dem 10. Gang jeweils mittels der Schalteinrichtung (SE1) das dritte Getriebeglied (1.3) des Planetenradsatzes (PS) gegen das zweite Getriebeglied (1.2) des Planetenradsatzes (PS) verblockt ist.
  10. Schaltgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass in dem 2. Gang das fünfte Schaltelement (50) oder das sechste Schaltelement (60) zusätzlich geschlossen ist, in dem 3. Gang das fünfte Schaltelement (50) zusätzlich geschlossen ist, in dem 5. Gang das fünfte Schaltelement (50) oder das siebte Schaltelement (70) zusätzlich geschlossen ist, in dem 6. Gang mittels der Schalteinrichtung (SE1) das dritte Getriebeglied (1.3) des Planetenradsatzes (PS) gegen das gehäusefeste Bauteil (G) festgesetzt ist oder gegen das zweite Getriebeglied (1.2) des Planetenradsatzes (PS) verblockt ist, in dem 7. Gang das fünfte Schaltelement (50) oder das siebte Schaltelement (70) zusätzlich geschlossen ist, in dem 8. Gang das fünfte Schaltelement (50) zusätzlich geschlossen ist und/oder in dem 10. Gang das erste Schaltelement (10) oder das fünfte Schaltelement (50) zusätzlich geschlossen ist.
  11. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorübersetzung (V) für die Elektromaschine (EM) und eine weitere Schalteinrichtung (SE2) vorgesehen sind, mittels welcher die Vorübersetzung (V) wahlweise in einen Überlagerungsbetrieb oder einen Übersetzungsbetrieb schaltbar ist, wobei in dem Überlagerungsbetrieb die Getriebeeingangswelle (1) und die weitere Getriebeeingangswelle (3) drehzahlüberlagernd auf das erste Teilgetriebe wirken und in dem Übersetzungsbetrieb die weitere Getriebeeingangswelle (3) auf das erste Teilgetriebe wirkt und die Getriebeeingangswelle (1) von der Vorübersetzung (V) antriebsmäßig abgekoppelt ist.
  12. Schaltgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schalteinrichtung (SE2) wenigstens ein Schaltelement als Zusatzschaltelement des Schaltgetriebes (100) aufweist, welches in wenigstens zwei Schaltstellungen bringbar ist, wobei in einer Schaltstellung die Vorübersetzung (V) in den Überlagerungsbetrieb geschaltet ist und in einer weiteren Schaltstellung die Vorübersetzung (V) in den Übersetzungsbetrieb geschaltet ist.
  13. Schaltgetriebe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schalteinrichtung (SE2) wenigstens zwei Schaltelemente (I, J) als Zusatzschaltelemente des Schaltgetriebes (100) aufweist, von denen ein drittes Zusatzschaltelement (I) zum Schalten der Vorübersetzung (V) in den Überlagerungsbetrieb und ein viertes Zusatzschaltelement (J) zum Schalten der Vorübersetzung (V) in den Übersetzungsbetrieb dient.
  14. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Schalteinrichtung (SE2) eine Neutralstellung aufweist, in welcher die Vorübersetzung (V) aus dem Überlagerungsbetrieb und dem Übersetzungsbetrieb herausgebracht ist und das erste Teilgetriebe von der Getriebeeingangswelle (1) und der Elektromaschine (EM) antriebsmäßig abgekoppelt ist.
  15. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorübersetzung (V) durch ein Planetenradgetriebe mit einem ersten Getriebeglied (2.1), einem zweiten Getriebeglied (2.2) und einem dritten Getriebeglied (2.3) gebildet ist, wobei das erste Getriebeglied (2.1) mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) und das zweite Getriebeglied (2.2) mit dem ersten Teilgetriebe wirkverbunden sind und das dritte Getriebeglied (2.3) mittels der weiteren Schalteinrichtung (SE2) wahlweise mit der Getriebeeingangswelle (1) oder einem gehäusefesten Bauteil (G) wirkverbindbar ist.
  16. Schaltgetriebe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich des Planetenradgetriebes der Vorübersetzung (V) das erste Getriebeglied (2.1) ein Sonnenrad, das zweite Getriebeglied (2.2) ein Planetenradträger und das dritte Getriebeglied (2.3) ein Hohlrad sind.
  17. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich der Planetenradstufe (PS) der Bereichsgruppe (GP) das erste Getriebeglied (1.1) ein Sonnenrad, das zweite Getriebeglied (1.2) ein Planetenradträger und das dritte Getriebeglied (1.3) ein Hohlrad sind.
  18. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes für ein Kraftfahrzeug, umfassend eine Verbrennungskraftmaschine oder einen sonstigen Antrieb und ein Schaltgetriebe (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 17, mit einer Getriebeeingangswelle (1) als erste Welle, einer Getriebeausgangswelle (2) als zweite Welle, einer weiteren Getriebeeingangswelle (3) als dritte Welle und einer Elektromaschine (EM), wobei die Getriebeeingangswelle (1) mit der Verbrennungskraftmaschine triebverbunden oder triebverbindbar ist, die weitere Getriebeeingangswelle (3) mit der Elektromaschine (EM) triebverbunden ist und durch die Getriebeausgangswelle (2) eine Zugkraft für das Kraftfahrzeug bereitstellbar ist, mit einem Hauptgetriebe (HG) umfassend wenigstens zwei Teilgetriebe, von denen ein erstes Teilgetriebe wenigstens eine vierte Welle (4) und wenigstens eine, vorzugsweise mehrere damit gekoppelte Radebenen (R1, R5, R6) hat, ein zweites Teilgetriebe wenigstens eine weitere vierte Welle (4') und wenigstens eine, vorzugsweise mehrere damit gekoppelte Radebenen (R2, R3, R4) hat und die vierte Welle und die weitere vierte Welle (4') konzentrisch und/oder koaxial zueinander angeordnet sind, mit mehreren dem Hauptgetriebe (HG) zugeordneten Schaltelementen (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70), deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle (1) und der Getriebeausgangswelle (2) und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle (3) und der Getriebeausgangswelle (2) bewirkt, wobei durch wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) das Hauptgetriebe (HG) in einen Direktgang schaltbar ist, und mit einer mit dem Hauptgetriebe (HG) koppelbaren oder gekoppelten Bereichsgruppe (GP), welche wenigstens einen Planetenradsatz (PS) mit einem ersten Getriebeglied (1.1), einem zweiten Getriebeglied (1.2) und einem dritten Getriebeglied (1.3) hat, wobei mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) das erste Getriebeglied (1.1) mit der Getriebeeingangswelle (1) und/oder mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) wirkverbindbar ist und mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) das zweite Getriebeglied (1.2) mit der Getriebeeingangswelle (1) und/oder mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) wirkverbindbar ist, wobei das zweite Getriebeglied (1.2) zusätzlich mit der Getriebeausgangswelle (2) wirkverbunden ist, und das dritte Getriebeglied (1.3) mittels einer Schalteinrichtung (SE1) wahlweise gegen ein gehäusefestes Bauteil (G) festsetzbar oder gegen das erste Getriebeglied (1.1) oder zweite Getriebeglied (1.2) verblockbar ist, wodurch bei festgesetztem dritten Getriebeglied (1.3) die Bereichsgruppe (GP) eine erste Übersetzung und bei verblocktem dritten Getriebeglied (1.3) die Bereichsgruppe (GP) eine zweite Übersetzung bereitstellt und mittels der Schalteinrichtung (SE1) die Bereichsgruppe (GP) zwischen der ersten Übersetzung und der zweiten Übersetzung umschaltbar ist, wobei bei dem Verfahren ein zugkraftgestütztes Umschalten der Bereichsgruppe (GP) zwischen der ersten Übersetzung und der zweiten Übersetzung in einem rein verbrennungsmotorischen Betrieb oder hybridischen Betrieb des Hybridantriebes vorgesehen ist, indem das Schaltgetriebe (100) in den Direktgang des Hauptgetriebes (HG) und in die erste Übersetzung der Bereichsgruppe (GP) geschaltet wird oder geschaltet ist und die Elektromaschine (EM) in den Kraftflusspfad des Direktganges antriebsmäßig geschaltet wird oder geschaltet ist, wobei in dem Direktgang die Getriebeeingangswelle (1) und die weitere Getriebeeingangswelle (3) mit dem ersten Getriebeglied (1.1) der Bereichsgruppe (GP) wirkverbunden sind, und anschließend die Schritte in der folgenden Reihenfolge ausgeführt werden: 1. Trennen der Elektromaschine (EM) von der Wirkverbindung mit dem ersten Getriebeglied (1.1) der Bereichsgruppe (GP) mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70); 2. Wirkverbinden der Elektromaschine (EM) mit dem zweiten Getriebeglied (1.2) der Bereichsgruppe (GP) über das erste Teilgetriebe mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70); 3. Trennen der Getriebeeingangswelle (1) von der Wirkverbindung mit dem ersten Getriebeglied (1.1) der Bereichsgruppe (GP) mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70); 4. Umschalten der Bereichsgruppe (GP) in die zweite Übersetzung mittels der Schalteinrichtung (SE1).
  19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trennen der Getriebeeingangswelle (1) gemäß dem Schritt 3 und vor dem Umschalten der Bereichsgruppe (GP) gemäß dem Schritt 4 der folgende Schritt ausgeführt wird: 3a. Wirkverbinden der Getriebeeingangswelle (1) mit dem zweiten Getriebeglied (1.2) der Bereichsgruppe (GP) über das erste Teilgetriebe mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70).
  20. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Trennen der Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine (EM) und dem ersten Getriebeglied (1.1) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (50) (Schritt 1) die Elektromaschine (EM) und /oder die Verbrennungskraftmaschine derart betrieben werden, dass die Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine (EM) und dem ersten Getriebeglied (1.1) an dem wenigstens einen Schaltelement (50) lastfrei ist.
  21. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trennen der Wirkverbindung gemäß dem Schritt 1 und vor dem Wirkverbinden der Elektromaschine (EM) mit dem zweiten Getriebeglied (1.2) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (70) (Schritt 2) eine Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes (70) gegen die Drehzahl des zweiten Getriebegliedes (1.2) mittels der Elektromaschine (EM) vorgenommen wird.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Wirkverbinden der Elektromaschine (EM) gemäß dem Schritt 2 und vor dem Trennen der Wirkverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle (1) und dem ersten Getriebeglied (1.1) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (20) (Schritt 3) die Elektromaschine (EM) und/oder die Verbrennungskraftmaschine derart betrieben werden, dass die Wirkverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle (1) und dem ersten Getriebeglied (1.1) an dem wenigstens einen Schaltelement (20) lastfrei ist.
  23. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trennen der Getriebeeingangswelle (1) gemäß dem Schritt 3 und vor dem Wirkverbinden der Getriebeeingangswelle (1) mit dem zweiten Getriebeglied (1.2) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (10) (Schritt 3a) eine Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes (10) gegen die Drehzahl einer Eingangswelle (EW1) des ersten Teilgetriebes mittels der Verbrennungskraftmaschine vorgenommen wird.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe (100) eine Vorübersetzung (V) für die Elektromaschine (EM) und eine weitere Schalteinrichtung (SE2) aufweist, mittels welcher die Vorübersetzung (V) wahlweise in einen Überlagerungsbetrieb oder einen Übersetzungsbetrieb schaltbar ist, wobei in dem Überlagerungsbetrieb die Getriebeeingangswelle (1) und die weitere Getriebeeingangswelle (3) drehzahlüberlagernd auf das erste Teilgetriebe wirken und in dem Übersetzungsbetrieb die weitere Getriebeeingangswelle (3) auf das erste Teilgetriebe wirkt und die Getriebeeingangswelle (1) von der Vorübersetzung (V) antriebsmäßig abgekoppelt ist, wobei es vorgesehen ist, dass die Vorübersetzung (V) in den Übersetzungsbetrieb geschaltet ist oder vor dem Trennen der Wirkverbindung gemäß dem Schritt 1 geschaltet wird.
  25. Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe (100) eine Vorübersetzung (V) für die Elektromaschine (EM) und eine weitere Schalteinrichtung (SE2) aufweist, mittels welcher die Vorübersetzung (V) wahlweise in einen Überlagerungsbetrieb oder einen Übersetzungsbetrieb schaltbar ist, wobei in dem Überlagerungsbetrieb die Getriebeeingangswelle (1) und die weitere Getriebeeingangswelle (3) drehzahlüberlagernd auf eine Eingangswelle (EW1) des ersten Teilgetriebes wirken und in dem Übersetzungsbetrieb die weitere Getriebeeingangswelle (3) auf die Eingangswelle (EW1) des ersten Teilgetriebes wirkt und die Getriebeeingangswelle (1) von der Vorübersetzung (V) antriebsmäßig abgekoppelt ist, wobei es vorgesehen ist, dass die Vorübersetzung (V) in den Überlagerungsbetrieb geschaltet ist oder vor dem Trennen der Wirkverbindung gemäß dem Schritt 1 geschaltet wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Trennen der Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine (EM) und dem ersten Getriebeglied (1.1) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (50) (Schritt 1) die Elektromaschine (EM) und/oder die Verbrennungskraftmaschine derart betrieben werden, dass die Wirkverbindung zwischen der Elektromaschine (EM) und dem ersten Getriebeglied (1.1) an dem wenigstens einen Schaltelement (50) lastfrei ist.
  27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trennen der Wirkverbindung gemäß dem Schritt 1 und vor dem Wirkverbinden der Elektromaschine (EM) mit dem zweiten Getriebeglied (1.2) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (70) (Schritt 2) eine Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes (70) gegen die Drehzahl des zweiten Getriebegliedes (1.2) mittels der Elektromaschine (EM) vorgenommen wird.
  28. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trennen der Wirkverbindung gemäß dem Schritt 1 und vor dem Wirkverbinden der Elektromaschine (EM) mit dem zweiten Getriebeglied (1.2) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (70) (Schritt 2) die Vorübersetzung (V) von dem Überlagerungsbetrieb in den Übersetzungsbetrieb umgeschaltet wird, anschließend eine Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes (70) gegen die Drehzahl des zweiten Getriebegliedes (1.2) mittels der Elektromaschine (EM) vorgenommen wird und dann die Vorübersetzung (V) von dem Übersetzungsbetrieb in den Überlagerungsbetrieb zurückgeschaltet wird.
  29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Wirkverbinden der Elektromaschine (EM) gemäß dem Schritt 2 und vor dem Trennen der Wirkverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle (1) und dem ersten Getriebeglied (1.1) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (20) (Schritt 3) die Elektromaschine (EM) und die Verbrennungskraftmaschine jeweils auf einen solchen Drehmomentwert eingestellt werden, dass an einem die Vorübersetzung (V) ausbildenden Planetenradgetriebe dessen Standübersetzung vorliegt und dadurch die Wirkverbindung zwischen der Getriebeeingangswelle (1) und dem ersten Getriebeglied (1.1) an dem wenigstens einen Schaltelement (20) lastfrei ist.
  30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Trennen der Getriebeeingangswelle (1) gemäß dem Schritt 3 und vor dem Wirkverbinden der Getriebeeingangswelle (1) mit dem zweiten Getriebeglied (1.2) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (10) (Schritt 3a) eine Synchronisierung des wenigstens einen Schaltelementes (10) gegen die Drehzahl der Eingangswelle (EW1) des ersten Teilgetriebes vorgenommen wird, indem das Drehmoment der Elektromaschine (EM) und das Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine jeweils auf einen solchen Größenwert eingestellt wird, dass die Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine auf einem Zielwert für die Synchronisierung vorliegt.
  31. Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine oder einem sonstigen Antrieb und einem Schaltgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dessen Getriebeeingangswelle (1) mit der Verbrennungskraftmaschine triebverbunden oder triebverbindbar ist, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 18 bis 30.
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