DE102015221514A1 - Getriebe für ein Hybridfahrzeug, Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe und Verfahren zum Betreiben desselben - Google Patents

Getriebe für ein Hybridfahrzeug, Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe und Verfahren zum Betreiben desselben Download PDF

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Abstract

Getriebe (1) für ein Hybridfahrzeug, wobei das Hybridfahrzeug einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor (8) und einer elektrischen Maschine (5) aufweist, wobei das Getriebe (1) zumindest ein Hauptgetriebe (HG) mit zumindest folgenden Baugruppen umfasst: zwei parallel geschaltete Teilgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen und einer Ausgangswelle (4); eine erste Radebene (R1), eine zweite Radebene (R2), eine dritte Radebene (R3), eine vierte Radebene (R4) und eine als Abtriebskonstante dienende fünfte Radebene (R5) umfasst, wobei jede Radebene (R1, R2, R3, R4, R5) ein auf einer Vorgelegewelle (VW) befestigtes Festrad und ein mit dem jeweiligen Festrad kämmenden Losrad aufweist; ein erstes Schaltelement (A), ein zweites Schaltelement (B), ein drittes Schaltelement (C), ein viertes Schaltelement (D), ein fünftes Schaltelement (E), ein sechstes Schaltelement (F), ein siebtes Schaltelement (G) und ein achtes Schaltelement (H); wobei dann, wenn das achte Schaltelement (H) des Hauptgetriebes (HG) geschlossen ist, das Losrad der als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene (R5) an die Ausgangswelle (4) des Hauptgetriebes (HG) drehfest gekoppelt ist, wobei dann, wenn das siebte Schaltelement (G) des Hauptgetriebes (HG) geschlossen ist, das Losrad derjenigen Radebene (R4), die zur als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene (R5) benachbart ist, mit der Ausgangswelle (4) des Hauptgetriebes (HG) drehfest gekoppelt ist, wobei dann, wenn das sechste Schaltelement (F) des Hauptgetriebes (HG) geschlossen ist, das Losrad derjenigen Radebene (R4), die zur als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene (R5) benachbart ist, mit der ersten Getriebeeingangswelle (2) drehfest gekoppelt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Hybridfahrzeug. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs.
  • Hybridfahrzeuge mit Hybridantrieben sind aus dem Stand der Technik bekannt. Hybridantriebe besitzen dabei zwei oder mehr verschiedene Antriebsquellen, wobei sich weitgehend Antriebsstränge mit einem Verbrennungsmotor und einer oder mehreren elektrischen Maschinen als Parallelhybrid oder als Mischhybrid durchgesetzt haben. Diese Varianten besitzen eine im Kraftfluss im Wesentlichen parallele Anordnung des Verbrennungsmotors und der elektrischen Maschine und damit ist sowohl eine Überlagerung der Antriebsmomente als auch eine Ansteuerung mit rein verbrennungsmotorischem Antrieb oder rein elektromotorischem Antrieb möglich.
  • Hybridfahrzeuge verfügen zusätzlich zu dem Hybridantrieb über ein Getriebe. Ein Getriebe bezeichnet insbesondere ein mehrgängiges Getriebe, bei dem eine Vielzahl von Gängen, also feste Übersetzungsverhältnisse zwischen zwei Wellen des Getriebes, durch Schaltelemente bevorzugt automatisiert schaltbar sind. Derartige Getriebe finden vor allem in Kraftfahrzeugen, insbesondere auch bei Nutzfahrzeugen, Anwendung, um die Drehzahl- und Drehmomentabgabecharakteristik der Antriebseinheit den Fahrwiderständen des Fahrzeugs in geeigneter Weise anzupassen.
  • Aus der DE 10 2010 030 573 A1 ist ein Getriebe für ein Hybridfahrzeug mit einem zwei Getriebeeingangswellen und einer Ausgangswelle aufweisenden Hauptgetriebe bekannt. An eine erste Getriebeeingangswelle ist ein Verbrennungsmotor eines Hybridantriebs des Hybridfahrzeugs koppelbar, wohingegen an eine zweite Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes eine elektrische Maschine des Hybridantriebs des Hybridfahrzeugs koppelbar ist. Das Hauptgetriebe verfügt über mehrere Radebenen mit eineinander kämmenden Zahnrädern sowie über mehrere Schaltelemente, die zu Doppelschaltelementen zusammengefasst sind.
  • Das Getriebe der DE 10 2010 030 573 A1 ermöglicht ein rein elektrisches Fahren auch ohne Trennkupplung zwischen Verbrennungsmotor und erster Getriebeeingangswelle. Ferner ist ein rein elektrisches Rückwärtsfahren mit Drehrichtungsumkehr der elektrischen Maschine möglich. Im Hybridbetrieb ist eine elektrische Zugkraftunterstützung bei Gangwechseln möglich.
  • Aus der DE 10 2012 217 503 A1 ist ein weiteres Getriebe mit zwei Getriebeeingangswellen und einer Ausgangswelle bekannt. Auch dieses Getriebe verfügt über mehrere Radebenen mit ineinander kämmenden Zahnrädern sowie über mehrere zu Doppelschaltelementen zusammengefasste Schaltelemente.
  • Ein weiteres Getriebe für ein Hybridfahrzeug offenbart die DE 10 2010 063 582 A1 , wobei auch das aus diesem Stand der Technik bekannte Getriebe über zwei Getriebeeingangswellen und eine Ausgangswelle verfügt. An eine der Getriebeeingangswellen ist eine elektrische Maschine und an eine andere der Getriebeeingangswellen ein Verbrennungsmotor koppelbar, wobei mit diesem Getriebe ein Betrieb des Antriebsstrangs sowohl in einem sogenannten EDA-Betriebsmodus als auch in einem sogenannten ISG-Betriebsmodus möglich ist. Zwischen diesen beiden Betriebsmodi kann unter Last umgeschaltet werden.
  • Der hier vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein automatisiertes Schaltgetriebe mit elektrischer Zugkraftunterstützung zu schaffen, bei welchem bei geringem Bauaufwand und hohem Wirkungsgrad in allen Gängen im Hybridbetriebe eine Zugkraftstützung möglich ist. Dabei sollen möglichst viele Gänge bereitgestellt werden, und zwar auch zumindest ein Overdrive-Gang.
  • Des Weiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Antriebsstrang mit einem solchen Getriebe und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Getriebe gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
  • Das Getriebe umfasst zumindest ein Hauptgetriebe mit zumindest folgenden Baugruppen: zwei parallel geschaltete Teilgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen und einer Ausgangswelle, wobei an eine erste Getriebeeingangswelle eines ersten Teilgetriebes der Verbrennungsmotor und an eine zweite Getriebeeingangswelle eines zweiten Teilgetriebes die elektrische Maschine anbindbar ist; eine erste Radebene, eine zweite Radebene, eine dritte Radebene, eine vierte Radebene und eine als Abtriebskonstante dienende fünfte Radebene, wobei jede Radebene ein auf einer Vorgelegewelle befestigtes Festrad und eine in das jeweilige Festrad kämmendes, auf der ersten Getriebeeingangswelle oder der zweiten Getriebeeingangswelle oder der Ausgangswelle gelagertes Losrad aufweist; ein erstes Schaltelement, ein zweites Schaltelement, ein drittes Schaltelement, ein viertes Schaltelement, ein fünftes Schaltelement, ein sechstes Schaltelement, ein siebtes Schaltelement und ein achtes Schaltelement. Dann, wenn das achte Schaltelement des Hauptgetriebes geschlossen ist, ist das Losrad der als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene an die Ausgangswelle des Hauptgetriebes drehfest gekoppelt. Dann, wenn das siebte Schaltelement des Hauptgetriebes geschlossen ist, ist das Losrad derjenigen Radebene, die zur als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene benachbart ist, mit der Ausgangswelle des Hauptgetriebes drehfest gekoppelt. Dann, wenn das sechste Schaltelement des Hauptgetriebes geschlossen ist, ist das Losrad derjenigen Radebene, die zur als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene benachbart ist, mit der ersten Getriebeeingangswelle drehfest gekoppelt. Diejenige Radebene, die zu der die Abtriebskonstante des Hauptgetriebes bereitstellenden Radebene benachbart ist, kann auf doppelte Art und Weise genutzt werden, nämlich zum einen als reguläre Gangübersetzung und zum anderen als weitere Abtriebskonstante. Dann, wenn die zu der die Abtriebskonstante bereitstellenden Radebene benachbarte Radebene als weitere Abtriebskonstante dient, nämlich dann, wenn das siebte Schaltelement des Hauptgetriebes geschlossen ist, kann ein Overdrive-Gang bereitgestellt werden. Mit dem erfindungsgemäßen Getriebe können zusätzliche Gänge genutzt werden, ohne dass hierfür weitere Radebenen bereitgestellt werden müssen. Insbesondere kann mindestens ein Overdrive-Gang sowie in Direkt-Gang genutzt werden. Der oder jeder Overdrive-Gang ist dabei lastschaltbar. Das für den oder jeden Overdrive-Gang benötigte Schaltelement des Hauptgetriebes kann mit Hilfe der elektrischen Maschine synchronisiert werden.
  • Vorzugsweise ist dann, wenn das fünfte Schaltelement geschlossen ist, die erste Getriebeeingangswelle mit der Ausgangswelle des Hauptgetriebes direkt drehfest gekoppelt. Hierdurch kann ein Direkt-Gang einfach bereitgestellt werden.
  • Nach einer Weiterbildung ist dann, wenn das erste Schaltelement des Hauptgetriebes geschlossen ist, das Losrad der ersten Radebene an die zweite Getriebeeingangswelle drehfest gekoppelt, wobei dann, wenn das zweite Schaltelement des Hauptgetriebes geschlossen ist, das Losrad der zweiten Radebene an die zweite Getriebeeingangswelle drehfest gekoppelt ist, wobei dann, wenn das dritte Schaltelement des Hauptgetriebes geschlossen ist, die erste Getriebeeingangswelle und die zweite Getriebeeingangswelle drehfest aneinander gekoppelt sind, und wobei dann, wenn das vierte Schaltelement des Hauptgetriebes geschlossen ist, das Losrad der dritten Radebene an die erste Getriebeeingangswelle drehfest gekoppelt ist. Eine derartige Verschaltung der Schaltelemente mit den Radebenen ist besonders bevorzugt, um die elektrische Zugkraftunterstützung zu gewährleisten.
  • Nach einer ersten, bevorzugten Alternative ist die elektrische Maschine des Hybridantriebs unter Zwischenschaltung eines Planetengetriebes drehfest an die zweite Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes ankoppelbar. Nach einer zweiten Alternative ist die elektrische Maschine des Hybridantriebs unmittelbar drehfest an die zweite Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes ankoppelbar. Nach der ersten bevorzugten Alternative kann über das Planetengetriebe, welches zwischen die elektrische Maschine und die zweite Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes geschaltet ist, eine Vorübersetzung für die elektrische Maschine bereitgestellt werden.
  • Nach der ersten, bevorzugten Alternative wiest das zwischen die elektrische Maschine des Hybridantriebs und die zweite Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes geschaltete Planetengetriebe die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Steg aufweist, wobei ein erstes Element dieses Planetengetriebes permanent an die zweite Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes drehfest gekoppelt ist, wobei ein zweites Element dieses Planetengetriebes permanent an die elektrische Maschine drehfest gekoppelt ist, und wobei ein drittes Element dieses Planetengetriebes entweder permanent gehäusefest angebunden ist, oder dann, wenn ein erstes mit diesem Planetengetriebes zusammenwirkendes Schaltelement geschlossen ist, gehäusefest angebunden und dann, wenn ein zweites mit diesem Planetengetriebe zusammenwirkendes Schaltelement geschlossen ist, an die erste Getriebeeingangswelle des Hauptgetriebes drehfest gekoppelt ist. Nach dieser Ausführung der Erfindung kann sowohl ein EDA-Betriebsmodus als auch ein ISG-Betriebsmodus genutzt werden, wobei zwischen dem EDA-Betriebsmodus und dem ISG-Betriebsmodus umgeschaltet werden kann.
  • Nach einer Weiterbildung ist dem Hauptgetriebe eine Bereichsgruppe mit einem Planetengetriebe und drei Schaltelementen nachgeordnet, wobei das Planetengetriebe der Bereichsgruppe die Elemente Sonnenrad, Hohlrad und Steg aufweist, wobei ein erstes Element des Planetengetriebes der Bereichsgruppe permanent an die Ausgangswelle des Hauptgetriebes drehfest gekoppelt ist, und wobei zweites Element des Planetengetriebes der Bereichsgruppe permanent an eine Ausgangswelle der Bereichsgruppe drehfest gekoppelt ist. Dann, wenn ein erstes Schaltelement der Bereichsgruppe geschlossen ist, ist das Losrad der als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene an die Ausgangswelle der Bereichsgruppe drehfest gekoppelt. Dann, wenn ein zweites Schaltelement der Bereichsgruppe geschlossen ist, ist ein drittes Element des Planetengetriebes gehäusefest angebunden. Dann, wenn ein drittes Schaltelement der Bereichsgruppe geschlossen ist, ist das dritte Element des Planetengetriebes an die Ausgangswelle der Bereichsgruppe drehfest angebunden. Durch die Nutzung der dem Hauptgetriebe nachgeschalteten Bereichsgruppe kann die Anzahl der bereitgestellten Gänge verdoppelt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Getriebe bei LKWs zum Einsatz kommen soll.
  • Der erfindungsgemäße Antriebsstrang ist in Anspruch 11 und die Verfahren zum Betreiben des Antriebsstrangs sind in den Ansprüchen 13 und 15 definiert.
  • Bevorzugte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
  • 1 eine Schema eines ersten erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 2 eine Schaltmatrix des Getriebes der 2;
  • 3 eine Schema eines zweiten erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 4 eine Schema eines dritten erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 5 eine Schema eines vierten erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 6 eine Schema eines fünften erfindungsgemäßen Getriebes;
  • 7 eine erste Schaltmatrix des Getriebes der 5; und
  • 8 eine zweite Schaltmatrix des Getriebes der 5.
  • Die Erfindung betrifft ein Getriebe für ein Hybridfahrzeug, einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit einem solchen Getriebe und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebsstrangs.
  • 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Getriebes 1 für ein Hybridfahrzeug, wobei das Getriebe 1 zumindest ein Hauptgetriebe HG mit zwei Getriebeeingangswellen 2 und 3 und eine Ausgangswelle 4 umfasst. 1 zeigt weiterhin einen Hybridantrieb des Hybridfahrzeugs mit einer elektrischen Maschine 5 und einem Verbrennungsmotor 8, wobei in 1 ein Rotor 6 der elektrischen Maschine 5 unmittelbar bzw. direkt an einer zweiten Getriebeeingangswelle 3 und der Verbrennungsmotor 8 unmittelbar bzw. direkt an einer ersten Getriebeeingangswelle 2 des Hauptgetriebes HG angreift. Ein Stator 7 der elektrischen Maschine 5 ist gehäusefest angebunden. Das Hauptgetriebe HG umfasst demnach zwei parallel geschaltete Teilgetriebe mit den beiden Getriebeeingangswellen 2 und 3 und der Ausgangswelle 4, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel die erste Getriebeeingangswelle 2 als Vollwelle und die zweite Getriebeeingangswelle 3 als Hohlwelle ausgeführt ist.
  • Das Hauptgetriebe HG verfügt über eine erste Radebene R1, eine zweite Radebene R2, eine dritte Radebene R3, eine vierte Radebene R4 sowie eine fünfte Radebene R5, wobei jede dieser Radebenen R1, R2, R3, R4 und R5 ein auf einer Vorgelegewelle VW befestigtes Festrad 14, 15, 16, 17 bzw. 18 sowie ein in das jeweilige Festrad kämmendes Losrad 9, 10, 11, 12 bzw. 13 umfasst.
  • Die Losräder sind abhängig von der jeweiligen Radebene R1 bis R5 entweder auf der ersten Getriebeeingangswelle 2 oder der zweiten Getriebeeingangswelle 3 oder der Getriebeausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG gelagert.
  • Die erste Radebene R1 umfasst ein Losrad 9, welches auf der zweiten Getriebeeingangswelle 3 drehbar gelagert ist, wobei in dieses Losrad 9 das Festrad 14 der Vorgelegewelle VW kämmt. Die zweite Radebene R2 umfasst ebenfalls ein auf der zweiten Getriebeeingangswelle 3 gelagertes Losrad 10, welches in das Festrad 15 der Vorgelegewelle VW kämmt. Die dritte Radebene R1 verfügt über ein auf der ersten Getriebeeingangswelle 2 gelagertes Losrad 11, welches in das Festrad 16 der Vorgelegewelle VW kämmt. Die vierte Radebene R4 und die fünfte Radebene R5 umfassen jeweils ein auf der Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG gelagertes Losrad 12 bzw. 13, wobei jedes dieser Losräder 12 bzw. 13 der vierten Radebene R4 bzw. der fünften Radebene R5 in ein Festrad 17 bzw. 18 der Vorgelegewelle VW kämmt.
  • Das Hauptgetriebe HG umfasst ferner mehrere formschlüssige Schaltelemente, nämlich ein erstes formschlüssiges Schaltelement A, ein zweites formschlüssiges Schaltelement B, ein drittes formschlüssiges Schaltelement C, ein viertes formschlüssiges Schaltelement D, ein fünftes formschlüssiges Schaltelement E, ein sechstes formschlüssiges Schaltelement F, ein siebtes formschlüssiges Schaltelement G und ein achtes formschlüssiges Schaltelement H. Dann, wenn das erste formschlüssige Schaltelement A des Hauptgetriebes HG geschlossen ist, ist das Losrad 9 der ersten Radebene R1 drehfest an die zweite Getriebeeingangswelle 3 gekoppelt. Dann, wenn das zweite formschlüssige Schaltelement B des Hauptgetriebes HG geschlossen ist, ist das Losrad 10 der zweiten Radebene R2 drehfest an die zweite Getriebeeingangswelle 3 des Hauptgetriebes HG gekoppelt. Dann, wenn das dritte formschlüssige Schaltelement C des Hauptgetriebes HG geschlossen ist, sind die erste Getriebeeingangswelle 2 und die zweite Getriebeeingangswelle 3 drehfest aneinander gekoppelt. Dann, wenn das vierte formschlüssige Schaltelement D des Hauptgetriebes HG geschlossen ist, ist das Losrad 11 der dritten Radebene R3 drehfest an die erste Getriebeeingangswelle 2 gekoppelt.
  • Dann, wenn das fünfte Schaltelement E des Hauptgetriebes HG geschlossen ist, ist die erste Getriebeeingangswelle 2 direkt bzw. unmittelbar mit der Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG gekoppelt.
  • Die fünfte Radebene R5 stellt eine Abtriebskonstante für das Hauptgetriebe HG bereit. Die Abtriebskonstante, die durch die fünfte Radebene R5 bereitgestellt ist, ist dabei nicht permanent mit der Abtriebswelle 4 des Hauptgetriebes HG verbunden, sondern schaltbar.
  • So ist dann, wenn das achte Schaltelement H des Hauptgetriebes HG geschlossen ist, das Losrad 13 der als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene R5 an die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG drehfest gekoppelt. Dann hingegen, wenn dieses achte formschlüssige Schaltelement H des Hauptgetriebes HG geöffnet ist, ist das Losrad 13 der fünften Radebene R5 nicht direkt an die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG gekoppelt.
  • Dann, wenn das siebte formschlüssige Schaltelement G des Hauptgetriebes HG geschlossen ist, ist das Losrad 12 derjenigen Radebene R4, die zur als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene R5 benachbart ist, mit der Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG drehfest gekoppelt, wohingegen dann, wenn das sechste Schaltelement F des Hauptgetriebes HG geschlossen ist, das Losrad 12 dieser vierten Radebene R4, die zur als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene R5 benachbart ist, mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 des Hauptgetriebes HG drehfest gekoppelt.
  • Die Abtriebskonstante, also die fünfte Radebene R5, des Hauptgetriebes HG ist demnach dann, wenn das achte formschlüssige Schaltelement H des Hauptgetriebes HG geschlossen ist, unmittelbar drehfest mit der Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG verbunden. Das Losrad der zur Abtriebskonstanten benachbarten vierten Radebene R4 ist abhängig von der Schaltstellung des siebten formschlüssigen Schaltelements G und des sechsten formschlüssigen Schaltelements F entweder unmittelbar an die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG oder an die erste Getriebeeingangswelle 2 des Hauptgetriebes HG gekoppelt.
  • Hierdurch kann die zur Abtriebskonstante benachbarte vierte Radebene R4 doppelt genutzt werden. Eine erste Nutzung dieser vierten Radebene R4 sieht vor, dass dieselbe als reguläre Gangübersetzung genutzt wirkt, und zwar für einen Kraftfluss ausgehend von der ersten Getriebeeingangswelle 2 über das geschlossene Schaltelement 4, die vierte Radebene R4 und die Abtriebskonstante der Radebene R5 sowie das geschlossene achte formschlüssige Schaltelement H auf die Ausgangswelle 4. In einer zweiten Verwendung der vierten Radebene R4 ist vorgesehen, dass dieselbe eine weitere Abtriebskonstante bereitstellt, nämlich dann, wenn das siebte formschlüssige Schaltelement G des Hauptgetriebes HG anstelle des achten formschlüssigen Schaltelements H des Hauptgetriebes HG geschlossen ist. Sind zum Beispiel das vierte formschlüssige Schaltelement D und das siebte formschlüssige Schaltelement G geschlossen, so dient die dritte Radebene R3 als Antriebsebene und die vierte Radebene R4 als Abtriebsebene, sodass dann ein Overdrive-Gang bereitgestellt werden kann.
  • Mit der Erfindung können eine Vielzahl von Gängen bereitgestellt werden, und zwar beim Hauptgetriebe HG der 1 aus Sicht des Verbrennungsmotors 8 sieben Gänge, und zwar unter anderem ein Direkt-Gang mit einer Übersetzung i von 1,00 und zwei Overdrive-Gänge mit einer Übersetzung i kleiner als 1,00. Die Overdrive-Gänge sind dabei lastschaltbar, ebenso wie alle anderen Gänge des Getriebes 1. Das für die Overdrive-Gänge benötigte, siebte formschlüssige Schaltelement G kann über die elektrische Maschine 5 synchronisiert werden.
  • Sämtliche Schaltelemente A, B, C, D, E, F, G, H sind als formschlüssige, unsynchronisierte Schalteelemente ausgeführt. Dabei sind vorzugsweise das erste Schaltelement A und das zweite Schaltelement B des Hauptgetriebes HG zu einem ersten Doppelschaltelement S1, das dritte formschlüssige Schaltelement C und das vierte formschlüssige Schaltelement D zu einem zweiten Doppelschaltelement S2, das vierte formschlüssige Schaltelement E und das fünfte Schaltelement F zu einem dritten Doppelschaltelement S3 und das siebte formschlüssige Schaltelement G und das achte formschlüssige Schaltelement H zu einem vierten Doppelschaltelement S4 zusammengefasst.
  • Im Bereich jedes der Doppelschaltelemente S1, S2, S3 und S4 ist immer nur ein einziges Schaltelement A oder B, C oder D, E oder F, G oder H geschlossen. Es können jedoch an jedem Doppelschaltelement S1, S2, S3 und S4 auch beide Schaltelemente A und B, C und D, E und F, G und H geöffnet bzw. in Neutral geschaltet sein.
  • In 1 ist nur eine obere Hälfte des zu der Achse der Wellen 2, 3 und 4 symmetrischen Radsatzes dargestellt. Durch Spiegelung an diesen Achsen kann eine Variante mit zwei Vorgelegewellen bereitgestellt werden, die zur Leistungsteilung genutzt werden kann. Es kann aber auch eine einzige Vorgelegewelle zum Einsatz kommen.
  • 2 zeigt eine Schaltmatrix für das Hauptgetriebe HG der 1, wobei in der ersten Spalte der 2 Gänge 1 bis 7 aus Sicht des Verbrennungsmotors 8 gezeigt sind, und zwar derart, dass die im jeweiligen Gang geschlossenen Schaltelemente A, B, C, D, E, F, G und H der Doppelschaltelemente S1, S2, S3 und S4 durch ein X gekennzeichnet sind.
  • Weiterhin zeigt die Schaltmatrix der 2 für diese Gänge Übersetzungen i und Gangsprünge phi, und zwar unter der Annahme, dass für die Radebenen R1, R2, R3, R4 und R5 folgende Übersetzungen gelten, nämlich für die Radebene R1 eine Übersetzung i1 = –1,300, für die Radebene R2 eine Übersetzung i2 = –0,592, für die Radebene R3 eine Übersetzung i3 = –0,770, für die Radebene R4 eine Übersetzung i4 = –1,000 und für die Radebene R5 eine Übersetzung i5 = –2,197.
  • Die oben angegebenen Übersetzungen entsprechen dabei dem jeweiligen Zähnezahnverhältnis der ineinander kämmenden Stirnräder. Das negative Vorzeichen bezieht sich auf eine Drehrichtungsumkehr. Die Übersetzungen der ineinander kämmenden Stirnradpaare der Radebenen R1 bis R5 sind dabei in folgender Kraftflussrichtung angegeben: Für die Radebenen R1, R2, R3 und R4 von den Getriebeeingangswellen 2, 3 zur Vorgelegewelle VW und für die fünfte Radebene R5 von der Vorgelegewelle VW zur Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG.
  • Dann, wenn der Kraftfluss des Verbrennungsmotors 8 über die erste Getriebeeingangswelle 2 führt, dann kann im anderen Teilgetriebe, welches mit der zweiten Getriebeeingangswelle 3 zusammenwirkt, ein Gang vorgewählt werden, alternativ können beide Teilgetriebe gekoppelt werden. Für die Gangvorwahl im jeweiligen Gang aus Sicht des Verbrennungsmotors 8 ist in Spalte 1 in Klammern der vorwählbare Gang angegeben. Der Gang 2(1) bedeutet demnach, dass für den Verbrennungsmotor 8 der zweite Gang aktiv ist, wobei der erste Gang für den Verbrennungsmotor 8 vorgewählt und gleichzeitig für die elektrische Maschine 5 aktiv ist. Der Gang 5(7) bedeutet, dass für den Verbrennungsmotor 8 der fünfte Gang aktiv ist und für den Verbrennungsmotor 8 der siebte Gang vorgewählt ist, wobei der siebte Gang bereits für die elektrische Maschine 5 aktiv ist.
  • Dann, wenn der Gang aus Sicht des Verbrennungsmotors 8 gleich bleibt, handelt es sich um eine lastfreie Vorwahlschaltung im Hintergrund, die mit Hilfe der elektrischen Maschine 5 synchronisiert werden kann, so zum Beispiel eine Schaltung vom Gang 2(1) auf den Gang 2(4) oder vom Gang 5(4) auf den Gang 5(7).
  • Wenn sich der Gang aus Sicht des Verbrennungsmotors 8 ändert, handelt es sich um eine elektrisch gestützte Schaltung, zum Beispiel vom Gang 2(4) auf den Gang 3(4) oder auch vom Gang 4 auf den Gang 5(4).
  • Das Hauptgetriebe HG der 1 stellt gemäß der Schaltmatrix der 2 aus Sicht des Verbrennungsmotors 8 sieben Gänge bereit. Beim sechsten Gang und beim siebten Gang aus Sicht des Verbrennungsmotors 8 handelt es sich um Koppelgänge, nämlich um erste und zweite Overdrive-Gänge.
  • Der sechste Gang entsteht dadurch, dass bei geschlossenem zweiten formschlüssigen Schaltelement B auch das vierte formschlüssige Schaltelement D und das siebte formschlüssige Schaltelement G geschlossen sind, wohingegen der zweite Overdrive-Gang 7 dadurch entsteht, dass bei geschlossenem Schaltelement B zusätzlich das dritte formschlüssige Schaltelement C und das siebte formschlüssige Schaltelement G geschlossen sind.
  • Der Verbrennungsmotor 8 wirkt mit der ersten Getriebeeingangswelle 2, die vorzugsweise als Vollwelle ausgeführt ist, zusammen, sowie mit einem entsprechenden Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG, dem die Gänge 2, 3, 5 und 6 zugeordnet sind. Beim Gang 5 handelt es sich dabei um einen Direktgang mit einer Übersetzung i = 1,00, bei welchem der Kraftfluss nicht über die Vorgelegewelle VW ist. Die elektrische Maschine 3 wirkt über die zweite Getriebeeingangswelle 3, die vorzugsweise als Hohlwelle ausgeführt ist, mit einem anderen Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG zusammen, dem die Gänge 1, 4 und 7 zugeordnet sind.
  • Bei geschlossenem Schaltelement C sind die beiden Teilgetriebe bzw. die beiden Getriebeeingangswellen 2 und 3 gekoppelt. Dann kann der Verbrennungsmotor 8 die Gänge des Teilgetriebes mit nutzen, welches der elektrischen Maschine 5 zugeordnet ist. Ebenso kann in diesem Fall die elektrische Maschine 5 diejenigen Gänge des Teilgetriebes nutzen, welches dem Verbrennungsmotor 8 zugeordnet ist. Dadurch, dass das dritte formschlüssige Schaltelement C mit dem vierten formschlüssigen Schaltelement D vom zweiten Doppelschaltelement S2 bereitgestellt sind, kann die elektrische Maschine 5 jedoch den mit dem vierten formschlüssigen Schaltelement D geschalteten Gang nicht nutzen.
  • Ferner kann dann, wenn das dritte formschlüssige Schaltelement C des Hauptgetriebes HG geschlossen ist, der Verbrennungsmotor 8 mit der elektrischen Maschine 5 verbunden werden, ohne dass ein Gang zur Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG geschaltet wird. Hierdurch ist es dann möglich, den Verbrennungsmotor 8 über die elektrische Maschine 5 zu starten, oder es kann in Neutral, also unabhängig von der Fahrgeschwindigkeit, also auch im Stillstand, Strom erzeugt werden, in dem der Verbrennungsmotor 8 die dann generatorisch arbeitende elektrische Maschine 5 antreibt.
  • Es kann unter Nutzung von drei Gängen rein elektrisch gefahren werden, und zwar derjenigen Gänge des Teilgetriebes, welches mit der zweiten Getriebeeingangswelle 3 zusammenwirkt, wobei bei rückwärtsdrehender elektrischer Maschine eine Rückwärtsfahrt realisiert werden kann.
  • Wie 1 zeigt, kann auf eine Trennkupplung bzw. Anfahrkupplung zwischen dem Verbrennungsmotor 8 und der ersten Getriebeeingangswelle 2 verzichtet werden. Dies ist dadurch möglich, dass die erste Getriebeeingangswelle 2 bei geöffneten Schaltelementen C, D, E und F abgekoppelt werden kann. Es ist jedoch auch möglich, eine Trennkupplung zwischen Verbrennungsmotor 8 und erster Getriebeeingangswelle 2 optional vorzusehen.
  • Durch die beiden Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG können Verbrennungsmotor 8 und elektrische Maschine 5 mit unterschiedlichen Übersetzungen betrieben werden. Es ist von Vorteil, da so für den Verbrennungsmotor 8 und die elektrische Maschine 5 fahrsituationsabhängig jeweils geeignete Betriebspunkte gewählt werden können. Die elektrische Maschine 5 kann auch ganz oder teilweise abgekoppelt werden, wobei bei stillstehender elektrischer Maschine 5 Nulllastverluste vermieden werden können.
  • Im Hybridbetrieb sind Lastschaltungen möglich. So wird bei einem Gangwechsel eines Gangs, welcher dem Teilgetriebe zugeordnet ist, welches mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 zusammenwirkt, Zugkraft über die zweite Getriebeeingangswelle 3 und die elektrische Maschine 5 gestützt. Dann, wenn ein Gangwechsel eines Gangs erfolgen soll, welcher dem Teilgetriebe zugeordnet ist, welches mit der zweiten Getriebeeingangswelle 3 zusammenwirkt, kann die Zugkraft über den Verbrennungsmotor 8 und die erste Getriebeeingangswelle 2 gestützt werden.
  • Die Schaltelemente A, D, G und H können stets über die elektrische Maschine 5 aktiv synchronisiert werden. Dieselbe können demnach als unsynchronisierte Klauenschaltelemente ausgeführt werden. Die Schaltelemente C, D, E und F können auf unterschiedliche Art und Weise synchronisiert werden.
  • So können die Schaltelemente C, D, E und F aktiv über den Verbrennungsmotor 8 synchronisiert werden, wenn der Verbrennungsmotor 8 fest mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 verbunden ist.
  • Dann, wenn der Verbrennungsmotor 8 unter Zwischenschaltung einer Anfahrkupplung oder Trennkupplung mit der ersten Getriebeeingangswelle 2 verbunden ist, können diese Schaltelemente C, D, E und F bei geschlossener Trenn- oder Anfahrkupplung über den Verbrennungsmotor 8 aktiv synchronisiert werden, alternativ über eine andere Zentralchronisierung. In diesen beiden Fällen können auch die Schaltelemente C, D, E und F jeweils als unsynchronisierte Klauenschaltelemente ausgeführt werden.
  • Ferner ist es möglich, die Schaltelemente C, D, E und F als synchronisierte Schaltelemente auszuführen, und zwar dann, wenn der Verbrennungsmotor 8 an die erste Getriebeeingangswelle 2 über eine nicht dargestellte Trenn- oder Anfahrkupplung gekoppelt ist.
  • Im in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 6 der elektrischen Maschine 5 permanent drehfest an die zweite Getriebeeingangswelle 3 gekoppelt, wobei der Verbrennungsmotor 8 permanent drehfest an die erste Getriebeeingangswelle 2 gekoppelt ist. Wie bereits ausgeführt, kann zwischen die erste Getriebeeingangswelle 2 und den Verbrennungsmotor 8 auch eine Trenn- oder Anfahrkupplung geschaltet sein.
  • 3 zeigt eine Weiterbildung des Getriebes 1 der 1, wobei im Ausführungsbeispiel der 3 zwischen die elektrische Maschine 5 und die zweite Getriebeeingangswelle 2 ein Planetengetriebe PG2 geschaltet ist, welches die Elemente Sonnenrad SR2, Steg ST2 und Hohlrad HR2 ausweist.
  • Dabei ist in der Variante der 6 ein erstes Element ST2 des Planetengetriebes PG2 permanent an die zweite Getriebeeingangswelle 3 des Hauptgetriebes HG drehfest gekoppelt, wobei der Rotor 6 der elektrischen Maschine 5 permanent drehfest an ein zweites Element SR2 dieses Planetengetriebes PG2 drehfest gekoppelt ist. Beim ersten Element des Planetengetriebes PG2 handelt es sich vorzugsweise um den Steg ST2 und beim zweiten Element de Planetengetriebes PG2 um das Sonnenrad SR2.
  • In 3 ist ein drittes Element des Planetengetriebes PG2, und zwar vorzugsweise das Hohlrad HR2 des Planetengetriebes PG2, permanent gehäusefest angebunden. In diesem Fall stellt das Planetengetriebe PG2 eine Festübersetzung für die elektrische Maschine 5 bereit. Dies verfügt über den Vorteil, dass die elektrische Maschine 5 mit weniger Drehmoment und dafür höherer Drehzahl ausgelegt werden kann, da das Planetengetriebe PG2 als Vorübersetzung für die elektrische Maschine 5 wirkt.
  • Demgegenüber zeigt 4 eine Weiterentwicklung des Getriebes 1 der 1, in welcher das dritte Element des Planetengetriebes PG2, nämlich das Hohlrad HR2, abhängig von der Schaltstellung von zwei weiteren formschlüssigen Schaltelementen entweder gehäusefest angebunden ist oder drehfest an die erste Getriebeeingangswelle 2 des Hauptgetriebes HG angebunden ist. So wirkt in 4 mit dem Planetengetriebe PG2 ein erstes Schaltelement J zusammen, welches in geschlossenem Zustand das Hohlrad HR2 des Planetengetriebes PG2 gehäusefest anbindet. Ferner wirkt mit dem Planetengetriebe PG2 ein zweites formschlüssiges Schaltelement I zusammen, welches dann, wenn dasselbe geschlossen ist, das Hohlrad HR2 des Planetengetriebes PG2 drehfest an die erste Getriebeeingangswelle 2 des Hauptgetriebes HG koppelt. Dabei sind gemäß 4 diese beiden formschlüssigen Schaltelemente I und J, die mit dem zwischen die elektrische Maschine 5 und die zweite Getriebeeingangswelle 3 des Hauptgetriebes HG zusammenwirkenden Planetengetriebe PG2 zusammenwirken, von dem Doppelschaltelement S6 bereitgestellt, wobei immer nur eines der Schaltelemente J und I geschlossen sein kann.
  • Dann, wenn das Schaltelement J geschlossen ist, wenn also das Hohlrad HR2 des Planetengetriebes PG2 gehäusefest angeschlossen ist, wirkt das Planetengetriebe PG2 wiederum als feste Vorübersetzung für die elektrische Maschine 5, wobei dann insbesondere ein sogenannter ISG-Betriebsmodus bereitgestellt werden kann. Dann hingegen, wenn das formschlüssige Schaltelement I geschlossen ist, wenn also das Hohlrad HR2 des Planetengetriebes PG2 nicht gehäusefest angebunden ist, sondern vielmehr drehfest an die erste Getriebeeingangswelle 2 des Hauptgetriebes HG gekoppelt ist, wirkt das Planetengetriebe PG2 als Überlagerungsgetriebe für Verbrennungsmotor 8 und elektrische Maschine 5, sodass dann ein sogenannter EDA-Betriebsmodus sowie ein sogenannter EDS-Betriebsmodus genutzt werden kann.
  • Dann, wenn das Schaltelement J geschlossen ist, kann vorzugsweise ein sogenannter ISG-Betriebsmodus genutzt werden, wobei dann, wie bereits ausgeführt, das Planetengetriebe PG2 als feste Vorübersetzung für die elektrische Maschine 5 wirkt. Der ISG-Betriebsmodus verfügt über den Vorteil, dass dann die elektrische Maschine 5 mit weniger Drehmoment und höhere Drehzahl ausgelegt werden kann.
  • Dann, wenn das Schaltelement I geschlossen ist, wird der sogenannte EDA-Betriebsmodus bereitgestellt, in welchem das Planetengetriebe PG2 als Überlagerungsgetriebe wirkt. Im EDA-Betriebsmodus kann bei geschlossenem formschlüssigen Schaltelement I elektrodynamisch angefahren werden. In diesem Fall ist der erste Gang eingelegt, das heißt, dass die formschlüssigen Schaltelemente A und H geschlossen sind, das Schaltelement C jedoch nicht geschlossen ist. Im Fahrzeugstillstand steht dann der Steg ST2 des Planetengetriebes PG2 still. Der Verbrennungsmotor 8 dreht mit Leerlaufdrehzahl, die elektrische Maschine 5 dreht rückwärts. Die Drehmomentverhältnisse am Planetengetriebe PG2 sind konstant. Die Momente von Verbrennungsmotor 8 und elektrischer Maschine 5 addieren sich am Steg ST2 des Planetengetriebes PG2. Auf diese Weise kann elektrodynamisch im EDA-Betriebsmodus angefahren werden. Während des Anfahrvorgangs ändert sich die Drehzahl der elektrischen Maschine 5, bis sich dann das Planetengetriebe PG2 im Blockumlauf befindet. Dann kann das Anfahren im EDA-Betriebsmodus beendet werden, indem das formschlüssige Schaltelement C geschlossen und das Planetengetriebe PG2 verblockt wird.
  • Bei geschlossenem Schaltelement I, also im sogenannten EDA-Betriebsmodus, kann auch elektrodynamisch geschalten werden, nämlich unter Bereitstellung einer sogenannten EDS-Lastschaltfunktion. Hierzu ist ein Gang in dem Teilgetriebe eingelegt, welcher mit der zweiten Getriebeeingangswelle zusammenwirkt. Dieser Gang dient als Stützgang, über welchen Last während der Lastschaltung geleitet wird. Dieser Stützgang kann dabei identisch mit dem Ist-Gang oder dem Ziel-Gang sein, muss aber keinem dieser beiden entsprechen.
  • Bei einer EDS-Lastschaltung erfolgt zunächst eine Lastübernahme, wobei hierbei am Verbrennungsmotor 8 und an der elektrischen Maschine 5 Drehmomente so eingestellt werden, dass das Verhältnis der Drehmomente der Standgetriebeübersetzung des Planetengetriebes PG2 entspricht. Dabei erfolgt der Kraftfluss dann ausschließlich über den Steg ST2 des Planetengetriebes PG2 und über den Stützgang. Alle anderen Gangschaltelemente werden lastfrei. Die lastfrei gewordenen Gangschaltelemente des Ist-Gangs können ausgelegt werden. Die Drehzahlen von Verbrennungsmotor 8 und elektrischer Maschine 5 werden so geregelt, dass das einzulegende Gangschaltelement des Ziel-Gangs synchron wird. Das synchron gewordene Schaltelement des Ziel-Gangs wird dann eingelegt, die Schaltung ist abgeschlossen, wobei bedarfsweise Last an der elektrischen Maschine 5 abgebaut werden kann. Eine derartige EDS-Lastschaltfunktion verfügt über den Vorteil, dass das zuzuschaltende Schaltelement im Zusammenspiel von elektrischer Maschine 5 und Verbrennungsmotor 8 synchronisiert wird. Ein weiterer Vorteil des EDS-Lastschaltverfahrens besteht darin, dass eine hohe Zugkraft erreicht werden kann, da sich die Drehmomente von Verbrennungsmotor 8 und elektrischer Maschine 5 am Planetengetriebe 2 summieren.
  • Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des Getriebes 1 zeigt 5, wobei es sich beim Getriebe 1 der 5 um eine Weiterentwicklung des Getriebes 1 der 4 handelt. So weist das Getriebe 1 der 5 zusätzlich zum Hauptgetriebe HG eine Bereichsgruppe GP mit einem Planetengetriebe PG1 sowie drei Schaltelementen K, L und S auf. Das Planetengetriebe PG1 der Bereichsgruppe GP weist die Elemente Sonnenrad SR1, Steg ST1 und Hohlrad HR1 auf.
  • Ein erstes Element des Planetengetriebes PG1 der Bereichsgruppe GP, gemäß 5 das Sonnenrad SR1 des Planetengetriebes PG1, ist permanent drehfest an die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG gekoppelt. Ein zweites Element des Planetengetriebes PG1 der Bereichsgruppe GP, gemäß 5 der Steg ST1 des Planetengetriebes PG1, ist permanent drehfest an eine Ausgangswelle 19 der Bereichsgruppe GP gekoppelt.
  • Dann, wenn ein erstes Schaltelement K der Bereichsgruppe GP geschlossen ist, ist das Losrad 13 der als Abtriebskonstante wirkenden fünften Radebene R5 des Hauptgetriebes HG den Steg ST1 des Planetengetriebes PG und damit an die Ausgangswelle 19 der Bereichsgruppe GP drehfest angebunden.
  • Dann, wenn ein zweites Schaltelement L der Bereichsgruppe GP geschlossen ist, ist ein drittes Element des Planetengetriebes PG1 der Bereichsgruppe GP, nämlich gemäß 5 das Hohlrad HR1, gehäusefest angebunden, wohingegen dann, wenn ein drittes Schaltelement S der Bereichsgruppe GP geschlossen ist, das dritte Element des Planetengetriebes PG1 der Bereichsgruppe PG, nämlich das Hohlrad HR1, an die Ausgangswelle 19 der Bereichsgruppe GP drehfest angebunden ist. Gemäß 5 sind das zweite Schaltelement L und das dritte Schaltelement S der Bereichsgruppe GP von einem Doppelschaltelement S5 gebildet, wobei immer nur eines der Schaltelemente L, S des Doppelschaltelements S5 geschlossen sein kann, alternativ können beide Schaltelemente L und S des Doppelschaltelements S5 geöffnet sein.
  • Beim Getriebe der 5 ist demnach das Losrad 13 der fünften Radebene R5, welches die Abtriebskonstante des Hauptgetriebes HG bildet, bei geschlossenem Schaltelement K an die Ausgangswelle 19 der Bereichsgruppe GP und bei geschlossenem Schaltelement H an die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG koppelbar. Das Losrad 12 der vierten Radebene R4, die zu der fünften Radebene R5, welche die Abtriebskonstante des Hauptgetriebes HG bereitstellt, benachbart ist, ist bei geschlossenem Schaltelement G an die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG und bei geschlossenem Schaltelement F an die erste Getriebeeingangswelle 2 des Hauptgetriebes HG gekoppelt.
  • Die dem Hauptgetriebe HG nachgeschaltete Bereichsgruppe GP dient der Verdopplung der Ganganzahl des Hauptgetriebes HG. Dann, wenn das Schaltelement L der Bereichsgruppe GP geschlossen ist, wird ein langsamer Fahrbereich geschaltet, wohingegen dann, wenn das Schaltelement S der Bereichsgruppe GP geschlossen ist, ein schneller Fahrbereich über die Bereichsgruppe GP geschaltet ist. Eine derartige Bereichsgruppe GP ist dann von Vorteil, wenn das Hauptgetriebe HG bei Lastkraftwagen zum Einsatz kommen soll.
  • Die durch die fünfte Radebene R5 bereitgestellte Abtriebskonstante ist umkoppelbar. So kann das Losrad 13 der Abtriebskonstante und damit der fünften Radebene R5 bei geschlossenem Schaltelement H an das Sonnenrad SR1 des Planetengetriebes PG1 der Bereichsgruppe GP und damit an die Ausgangswelle 4 des Hauptgetriebes HG gekoppelt werden, und bei geschlossenem Schaltelement K an den Steg ST1 des Planetengetriebes PG1 und damit an die Ausgangswelle 19 der Bereichsgruppe GP. Bei der Ankopplung der Antriebskonstanten an den Steg ST1 bei geschlossenem Schaltelement K kann über die Vorgelegewelle die elektrische Maschine 5 die Zugkraft über das Schaltelement K direkt am Steg ST1 des Planetengetriebes PG1 der Bereichsgruppe GP stützen, während das Doppelschaltelement S5 zwischen den Schaltelementstellungen L und S lastfrei umgeschaltet werden kann. Ferner kann die Drehzahl der Vorgelegewelle VW beim Fahren im Direktgang abgesenkt werden, um Schleppverluste an Lagern und Dichtungen zu reduzieren.
  • Eine Besonderheit des Getriebes 1 der 5 besteht darin, dass die beiden Overdrive-Gänge dann, wenn das Schaltelement L des Doppelschaltelements S5 der Bereichsgruppe GP geschlossen ist, nicht genutzt werden können, da sonst die Bereichsgruppe GP nicht lastschaltbar umgeschaltet werden könnte. Die Umschaltung der Bereichsgruppe GP ist nur ausgehend vom Direktgang lastschaltbar. Im Direktgang ist die Vorgelegewelle VW lastfrei, sodass dann der nächsthöhere Gang lastfrei vorgewählt werden kann. Durch die Ankopplung der Betriebskonstanten bzw. der fünften Radebene R5 an den Steg ST1 des Planetengetriebes PG1 der Bereichsgruppe PG bei geschlossenem Schaltelement K wird im Anschlussgang das Schaltelement L der Bereichsgruppe GP lastfrei. Danach kann lastfrei vom Schaltelement L auf das Schaltelement S umgeschaltet werden.
  • Für das Getriebe 1 der 5 zeigen 7 und 8 Schaltmatrizen, wiederum zusammen mit Übersetzungen i und Gangsprüngen phi, und zwar unter der Annahme, dass das Planetengetriebe PG2 eine Standgetriebeübersetzung i0 von –2,00 aufweist, und dass das Planetengetriebe PG1 der Bereichsgruppe GP eine Standgetriebeübersetzung i0 = –2,720 aufweist.
  • Für die Übersetzungen i1, i2, i3, i4 und i5 der Radebenen R1, R2, R3, R4 und R5 gelten die bereits oben für die Schaltmatrix der 2 gültigen Übersetzungen.
  • Die Schaltmatrix der 7 gibt dabei aus Sicht des Verbrennungsmotors 8 Gänge im sogenannten ISG-Betriebsmodus, also bei geschlossenem Schaltelement J an. In Klammern gesetzte Gänge sind wiederum vorgewählte Gänge, die für den Verbrennungsmotor 8 vorgewählt und für die elektrische Maschine 5 bereits aktiv sind. Dann, wenn im ISG-Betriebsmodus der Kraftfluss des Verbrennungsmotors 8 über die erste Getriebeeingangswelle 2 geführt wird, kann wiederum im mit der zweiten Getriebeeingangswelle 3 zusammenwirkenden, kraftflussfreien Teilgetriebe ein Gang vorgewählt werden. Ferner können die beiden Teilgetriebe aneinander gekoppelt werden. Wie bereits im Zusammenhang mit der Schaltmatrix der 2 beschrieben, sind auch in der Schaltmatrix der 7 vorgewählte Gänge in Klammern angegeben.
  • Dann, wenn der Gang aus Sicht des Verbrennungsmotors gleich bleibt, sich jedoch der in Klammern gesetzte Gang ändert, handelt es sich um eine lastfreie Vorwahlschaltung im Hintergrund, welche mit Hilfe der elektrischen Maschine 5 synchronisiert werden kann, so zum Beispiel bei der Schaltung vom Gang 2(1) in den Gang 2(4). Dann, wenn sich der Gang aus Sicht des Verbrennungsmotors ändert, handelt es sich um eine elektrisch gestützte Lastschaltung, zum Beispiel bei der Schaltung vom Gang 1 auf den Gang 2(1).
  • Bei der lastfreien Vorwahlschaltung vom Gang 10(9) auf den Gang 10(12), also bei Beibehaltung des Gangs 10 für den Verbrennungsmotor unter Änderung des für die elektrische Maschine aktiven Gangs 9 auf den Gang 12, wird das Schaltelement G mit Hilfe der elektrischen Maschine 5 synchronisiert. In umgekehrter Richtung bei der Ausführung einer Schaltung vom Gang 10(12) in den Gang 10(9) wird das Schaltelement K mit Hilfe der elektrischen Maschine synchronisiert. Schaltungen vom Gang 10(12) in den Gang 11(12) sowie vom Gang 11(12) in den Gang 12 erfolgen mit elektrischer Zugkraftstützung, Stützmoment wird demnach dann über den zwölften Gang geleitet. In umgekehrte Richtung erfolgt dies auch für Rückschaltungen.
  • 8 zeigt eine Schaltmatrix für das Getriebe 1 der 5 im EDA-Betriebsmodus, also dann, wenn das Schaltelement I anstelle des Schaltelements J geschlossen ist. Die Schaltmatrix der 8 ist identisch zur Schaltmatrix der 7, es ergeben sich jedoch andere Drehzahlverhältnisse an der elektrischen Maschine 5 und am Planetengetriebe PG2. Bei einer lastfreien Vorwahlschaltung vom Gang 10(9) in den Gang 10(12) wird das Schaltelement G mit Hilfe der elektrischen Maschine 5 über das Planetengetriebe PG synchronisiert. In umgekehrter Richtung bei einer Vorwahlschaltung vom Gang 10(12) in den Gang 10(9) wird das Schaltelement K mit Hilfe der elektrischen Maschine 5 über das Planetengetriebe PG2 synchronisiert. Die Schaltungen 10(12) nach 11(12) sowie die Schaltung 11(12) nach 12 erfolgen mit elektrischer Zugkraftunterstützung über den Planetensatz PG2, wobei das Stützmoment am Steg ST2 des Planetengetriebes PG2 über den zwölften Gang geleitet wird.
  • Ein weiteres Getriebe 1 zeigt 6, wobei sich das Getriebe 1 der 6 vom Getriebe 1 der 5 durch die Anordnung und Gruppierung der formschlüssigen Schaltelemente G, H und K unterscheidet. So ist beim Getriebe 1 der 5 das Schaltelement K als Einzelschaltelement ausgeführt, wohingegen die Schaltelemente G und H von einem Doppelschaltelement S4 gebildet sind. Im Unterschied hierzu ist in 6 das Schaltelement G als Einzelschaltelement ausgeführt, in diesem Fall sind dann die Schaltelemente H und K von einem Doppelschaltelement S4' bereitgestellt. Für das Getriebe 1 der 6 gelten die Schaltmatrizen der 7 und 8 analog.
  • Ferner sei darauf hingewiesen, dass die Schaltemente G, H und K auch zu einem Dreifachschaltelement zusammengefasst sein und mit Hilfe eines gemeinsamen Aktuators betätigt werden können. So ist immer nur eines der drei Schaltelemente G, H und K geschlossen.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin einen Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs mit einem oben beschriebenen Getriebe 1, wobei der Verbrennungsmotor 8 vorzugsweise permanent drehfest an die erste Getriebeeingangswelle 2 des Hauptgetriebes HG gekoppelt ist, und wobei die elektrische Maschine 5 entweder direkt oder unter Zwischenschaltung des Planetengetriebes PG2 an die zweite Getriebeeingangswelle 3 des Hauptgetriebes HG gekoppelt ist.
  • Die hier vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs mit dem Hauptgetriebe HG und der Bereichsgruppe GP, nämlich einerseits ein Verfahren zum zugkraftunterbrechungsfreien Umschalten im ISG-Betriebsmodus bei geschlossenem Schaltelement J sowie ein Verfahren zum zugkraftunterbrechungsfreien Umschalten im EDA-Betriebsmodus bei geschlossenem Schaltelement I.
  • Dann, wenn ein zugkraftunterbrechungsfreies Umschalten im ISG-Betriebsmodus bereitgestellt werden soll, ist also das Schaltelement J geschlossen. Ferner sei davon ausgegangen, dass verbrennungsmotorisch bzw. hybridisch im fünften Gang, also im Direktgang gefahren wird, und zwar dann, wenn an der Bereichsgruppe GP das Schaltelement L geschlossen ist. Für die elektrische Maschine 5 ist der vierte Gang vorgewählt sowie aktiv, die Schaltelemente B und H sind geschlossen.
  • Soll nun ausgehend von diesem ISG-Betriebsmodus in einen höheren Gang geschaltet werden, so erfolgt vorzugsweise zunächst an der elektrischen Maschine 5 ein Lastabbau, wobei der Verbrennungsmotor 8 die entsprechende Last übernimmt. Anschließend wird das achte Schaltelement H des Hauptgetriebes HG lastfrei geöffnet. Danach erfolgt ein aktives Synchronisieren des ersten Schaltelements K der Bereichsgruppe GP über die elektrische Maschine 5, nämlich bei drehzahlgeregelter elektrischer Maschine 5. Hierzu wird die Drehzahl der elektrischen Maschine 5 abgesenkt. Die Drehzahlabsenkung erfolgt um den Faktor der Übersetzung der Bereichsgruppe GP. Das erste Schaltelement K der Bereichsgruppe GP wird dann lastfrei geschlossen, dies entspricht dem Gang 5(9). Darauffolgend wird das zweite Schaltelement B des Hauptgetriebes HG lastfrei geöffnet. Sodann wird das erste Schaltelement A des Hauptgetriebes HG aktiv synchronisiert, und zwar über einen drehzahlgeregelten Betrieb der elektrischen Maschine 5. Hierzu wird die Drehzahl der elektrischen Maschine 5 angehoben, und zwar bis zum Drehzahlniveau des sechsten Gangs. Sodann wird das Schaltelement A lastfrei geschlossen. Dies entspricht in der Schaltmatrix dem Gang 5(6), es ist demnach dann der richtige Anschlussgang, also der sechste Gang, vorgewählt, also für die elektrische Maschine 5 aktiv.
  • Nachfolgend erfolgt ein Lastübergang vom Verbrennungsmotor 8 auf die elektrische Maschine 5, das heißt, die elektrische Maschine 5 stützt im Ziel-Gang die Zugkraft. Nachdem der Verbrennungsmotor 8 lastfrei geworden ist, wird das fünfte Schaltelement E des Hauptgetriebes HG geöffnet. Der Verbrennungsmotor 8 synchronisiert das dritte Schaltelement C des Hauptgetriebes HG auf Zieldrehzahl. Nachfolgend kann das dritte Schaltelement C des Hauptgetriebes HG lastfrei geschlossen werden, für den Verbrennungsmotor 8 ist dann der sechste Gang eingelegt. Die Schaltung ist abgeschlossen. Dies entspricht dem Gang 6(L). Je nach Betriebsstrategie kann ein Lastübergang von der elektrischen Maschine 5 auf den Verbrennungsmotor 8 erfolgen.
  • Optional kann vorgesehen sein, dass sobald das fünfte Schaltelement E des Hauptgetriebes HG geöffnet ist, die Bereichsgruppe GP auf den schnellen Fahrbereich S umgeschaltet wird. Dies erfolgt durch den Wechsel des synchronisierten Schaltelemente L und S im Hintergrund, und zwar lastfrei.
  • Zusammenfassend kann also festgestellt werden, dass dann, um vom fünften Gang in den sechsten Gang zu schalten, sowohl vom Schaltelement H auf das Schaltelement K als auch zwischen den Schaltelementen A und B umgeschaltet werden muss. Zunächst wird vom Schaltelement H auf das Schaltelement K gewechselt und nachfolgend zwischen den Schaltelementen A und B. Hierin liegt der Vorteil, dass die elektrische Maschine 5 zuerst in der Drehzahl abgesenkt wird und mit hohem Drehmoment synchronisieren kann. Es wird weniger Energie zur Drehzahländerung der Trägheitsmasse des Rotors 6 der elektrischen Maschine 5 benötigt. Würde zuerst zwischen den Schaltelementen A und B umgeschaltet, würde die Drehzahl der elektrischen Maschine 5 zwischenzeitlich stark ansteigen, was von Nachteil wäre, da die Gefahr einer Überdrehzahl bestehen würde. Das oben beschriebene Verfahren ist unabhängig von der Vorübersetzung des Planetengetriebes PG1 für die elektrische Maschine 5. Das Verfahren ist auch dann ausführbar, wenn kein Planetengetriebe PG2 vorhanden ist, wenn also der Rotor der elektrischen Maschine 5 direkt an die zweite Getriebeeingangswelle 3 gekoppelt ist.
  • Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zum zugkraftunterbrechungsfreien Umschalten im EDA-Betriebsmodus beschrieben, wobei im EDA-Betriebsmodus das Schaltelement I geschlossen ist. Ferner soll davon ausgegangen werden, dass im fünften Gang, also im Direktgang, verbrennungsmotorisch bzw. hybridisch gefahren wird, also bei geschlossenen Schaltelementen E und L. Es soll also davon ausgegangen werden, dass der Gang 5(4) wirksam ist, also für den Verbrennungsmotor der Gang 5 und für die elektrische Maschine der Gang 4 aktiv ist. Hierzu sind die Schaltelemente B und H geschlossen.
  • Zur Durchführung der Umschaltung wird zunächst Last an der elektrischen Maschine 5 abgebaut, und soweit vorhanden, vom Verbrennungsmotor 8 übernommen. Nachfolgend wird das achte Schaltelement H des Hauptgetriebes HG lastfrei geöffnet. Anschließend erfolgt ein aktives Synchronisieren des ersten Schaltelements K der Bereichsgruppe GP mit der elektrischen Maschine 5, und zwar über eine Drehzahlregelung der elektrischen Maschine 5. Hierzu wird die Drehzahl des Stegs ST2 des Planetengetriebes PG2 abgesenkt. Dies erfolgt über eine Absenkung der Drehzahl der elektrischen Maschine 5. Die Drehzahlabsenkung am Steg ST2 des Planetengetriebes PG2 erfolgt um den Faktor der Übersetzung der Bereichsgruppe GP. Nachfolgend kann das erste Schaltelement K der Bereichsgruppe GP lastfrei geschlossen werden. Dann ist der Gang 5(9) aktiv, für den Verbrennungsmotor als nach wie vor der Gang 5, für die elektrische Maschine hingegen ist der Gang 9 aktiv, also für den Verbrennungsmotor vorgewählt, da das Schaltelement B noch geschlossen ist.
  • Anschließend erfolgt ein lastfreies Öffnen des zweiten Schaltelements B des Hauptgetriebes HG. Nachfolgend wird das erste Schaltelement A des Hauptgetriebes HG aktiv synchronisiert, und zwar über eine drehzahlgeregelt betriebene elektrische Maschine 5. Hierzu wird die Drehzahl am Steg des Planetengetriebes PG2 angehoben, und zwar bis zum Drehzahlniveau des sechsten Gangs. Dies erfolgt wiederum durch Anheben der Drehzahl der elektrischen Maschine 5. Nachfolgend kann das erste Schaltelement A des Hauptgetriebes HG lastfrei geschlossen werden. In diesem Fall ist dann der Gang 5(6) eingelegt, also für den Verbrennungsmotor ist der Gang 5 aktiv, für die elektrische Maschine 5 der Gang 6.
  • Anschließend werden die Drehmomente von Verbrennungsmotor 8 und elektrischer Maschine 5 so eingestellt, dass sie im Verhältnis der Standgetriebeübersetzung des Planetengetriebes PG2 stehen. Hierdurch wird das auszulegende fünfte Schaltelement E des Hauptgetriebes HG lastfrei. Der Kraftfluss läuft dann ausschließlich über den Steg ST2 vom Planetengetriebe PG2 über den Ziel-Gang, also über die Schaltelemente A und K. Gleichzeitig werden die Drehmomente von Verbrennungsmotor 8 und elektrischer Maschine 5 im Rahmen ihrer Grenzen so eingestellt, dass die Zugkraft möglichst nahe dem vom Fahrer oder einer Fahrstrategie gewünschten Soll-Moment entspricht. Nachdem das fünfte Schaltelement E des Hauptgetriebes HG lastfrei geworden ist, wird dasselbe lastfrei geöffnet. Nachfolgend werden die Drehmomente von Verbrennungsmotor 8 und elektrischer Maschine 5 so geregelt, dass die Verbrennungsmotordrehzahl auf die Zieldrehzahl sinkt, das heißt das Schaltelement C wird synchronisiert. Nachfolgend kann das dritte Schaltelement C des Hauptgetriebes HG lastfrei geschlossen werden, wobei dann für den Verbrennungsmotor der sechste Gang eingelegt ist. Die Schaltung ist abgeschlossen, es ist demnach der Gang 6(L) eingelegt.
  • Abhängig von der Betriebsstrategie kann Last von der elektrischen Maschine 5 auf den Verbrennungsmotor 8 übertragen werden. Sobald das Schaltelement E geöffnet ist, kann optional die Bereichsgruppe GP umgeschaltet werden, indem das Schaltelement L geöffnet und das Schaltelement S geschlossen wird.
  • Um also für den Verbrennungsmotor vom Gang 5 in den Gang 6 zu wechseln, muss sowohl vom achten Schaltelement H des Hauptgetriebes HG auf das erste Schaltelement K der Bereichsgruppe GP als zwischen den Schaltelement A und B umgeschaltet werden. Zunächst erfolgt die Umschaltung vom Schaltelement H auf das Schaltelement K und erst nachfolgend die Umschaltung zwischen den Schaltelementen A und B. Dies verfügt wiederum über den Vorteil, dass die elektrische Maschine 5 zuerst in ihrer Drehzahl abgesenkt wird und so mit hohem Drehmoment synchronisieren kann. Es wird weniger Energie zur Drehzahländerung der Trägheitsmasse des Rotors der elektrischen Maschine 5 benötigt, als dies der Fall wäre, wenn zuerst zwischen den Schaltelementen A und B umgeschaltet würde.
  • Wie oben ausgeführt, kann auf eine Trennkupplung zwischen Verbrennungsmotor 8 und erster Getriebeeingangswelle 2 verzichtet werden. Es kann jedoch optional auch eine solche Trennkupplung zwischen Verbrennungsmotor 8 und erster Getriebeeingangswelle 2 zum Einsatz kommen.
  • Ferner kann optional mindestens ein mechanischer Rückwärtsgangs bereitgestellt werden, entweder über eine zusätzliche Stirnradebene im Hauptgetriebe HG mit einem zusätzlichen Schaltelement, oder als Planeten-Wendesatz zum Bespiel am Getriebeeingang des Hauptgetriebes HG mit zwei zusätzlichen Schaltelementen, oder als Bereichsgruppe GP mit integriertem Rückwärtsgang.
  • Gegebenenfalls kann auch die Gangzuordnung der Gänge zu den Radebenen R1 bis R5 im Hauptgetriebe HG angepasst werden. Ferner können andere Übersetzungen Radebenen R1 bis R5 und der Planetengetriebe PG1, PG2 genutzt werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Getriebe
    2
    Getriebeeingangswelle
    3
    Getriebeeingangswelle
    4
    Ausgangswelle
    5
    elektrische Maschine
    6
    Rotor
    7
    Stator
    8
    Verbrennungsmotor
    9
    Losrad
    10
    Losrad
    11
    Losrad
    12
    Losrad
    13
    Losrad
    14
    Festrad
    15
    Festrad
    16
    Festrad
    17
    Festrad
    18
    Festrad
    19
    Ausgangswelle
    A
    Schaltelement
    B
    Schaltelement
    C
    Schaltelement
    D
    Schaltelement
    E
    Schaltelement
    F
    Schaltelement
    G
    Schaltelement
    H
    Schaltelement
    I
    Schaltelement
    J
    Schaltelement
    K
    Schaltelement
    L
    Schaltelement
    S
    Schaltelement
    HG
    Hauptgetriebe
    GP
    Bereichsgruppe
    PG1
    Planetengetriebe
    SR1
    Sonnenrad
    ST1
    Steg
    HR1
    Hohlrad
    PG2
    Planetengetriebe
    SR2
    Sonnenrad
    ST2
    Steg
    HR2
    Hohlrad
    R1
    Radebene
    R2
    Radebene
    R3
    Radebene
    R4
    Radebene
    R5
    Radebene
    S1
    Doppelschaltelement
    S2
    Doppelschaltelement
    S3
    Doppelschaltelement
    S4
    Doppelschaltelement
    S4‘
    Doppelschaltelement
    S5
    Doppelschaltelement
    S6
    Doppelschaltelement
    VW
    Vorgelegewelle
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010030573 A1 [0004, 0005]
    • DE 102012217503 A1 [0006]
    • DE 102010063582 A1 [0007]

Claims (16)

  1. Getriebe (1) für ein Hybridfahrzeug, wobei das Hybridfahrzeug einen Hybridantrieb mit einem Verbrennungsmotor (8) und einer elektrischen Maschine (5) aufweist, wobei das Getriebe (1) zumindest ein Hauptgetriebe (HG) mit zumindest folgenden Baugruppen umfasst: zwei parallel geschaltete Teilgetriebe mit zwei Getriebeeingangswellen (2, 3) und einer Ausgangswelle (4), wobei an eine erste Getriebeeingangswelle (2) eines ersten Teilgetriebes der Verbrennungsmotor (8) und an eine zweite Getriebeeingangswelle (3) eines zweiten Teilgetriebes die elektrische Maschine (5) anbindbar ist; eine erste Radebene (R1), eine zweite Radebene (R2), eine dritte Radebene (R3), eine vierte Radebene (R4) und eine als Abtriebskonstante dienende fünfte Radebene (R5), wobei jede Radebene (R1, R2, R3, R4, R5) ein auf einer Vorgelegewelle (VW) befestigtes Festrad und ein mit dem jeweiligen Festrad kämmenden, auf der ersten Getriebeeingangswelle (2) oder der zweiten Getriebeeingangswelle (3) oder der Ausgangswelle (4) gelagerten Losrad aufweist; ein erstes Schaltelement (A), ein zweites Schaltelement (B), ein drittes Schaltelement (C), ein viertes Schaltelement (D), ein fünftes Schaltelement (E), ein sechstes Schaltelement (F), ein siebtes Schaltelement (G) und ein achtes Schaltelement (H), wobei dann, wenn das achte Schaltelement (H) des Hauptgetriebes (HG) geschlossen ist, das Losrad der als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene (R5) an die Ausgangswelle (4) des Hauptgetriebes (HG) drehfest gekoppelt ist, dann, wenn das siebte Schaltelement (G) des Hauptgetriebes (HG) geschlossen ist, das Losrad derjenigen Radebene (R4), die zur als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene (R5) benachbart ist, mit der Ausgangswelle (4) des Hauptgetriebes (HG) drehfest gekoppelt ist, dann, wenn das sechste Schaltelement (F) des Hauptgetriebes (HG) geschlossen ist, das Losrad derjenigen Radebene (R4), die zur als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene (R5) benachbart ist, mit der ersten Getriebeeingangswelle (2) drehfest gekoppelt ist.
  2. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das fünfte Schaltelement (E) geschlossen ist, die erste Getriebeeingangswelle (2) mit der Ausgangswelle (4) des Hauptgetriebes (HG) direkt drehfest gekoppelt ist.
  3. Getriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn das erste Schaltelement (A) des Hauptgetriebes (HG) geschlossen ist, das Losrad der ersten Radebene (R1) an die zweite Getriebeeingangswelle (3) drehfest gekoppelt ist, dann, wenn das zweite Schaltelement (B) des Hauptgetriebes (HG) geschlossen ist, das Losrad der zweiten Radebene (R2) an die zweite Getriebeeingangswelle (3) drehfest gekoppelt ist, dann, wenn das dritte Schaltelement (C) des Hauptgetriebes (HG) geschlossen ist, die erste Getriebeeingangswelle (2) und die zweite Getriebeeingangswelle (3) drehfest aneinander gekoppelt sind, dann, wenn das vierte Schaltelement (D) des Hauptgetriebes (HG) geschlossen ist, das Losrad der dritten Radebene (R3) an die erste Getriebeeingangswelle (2) drehfest gekoppelt ist.
  4. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (A) und das zweite Schaltelement (B) des Hauptgetriebes (HG) von einem ersten Doppelschaltelement (S1) gebildet sind, das dritte Schaltelement (C) und das vierte Schaltelement (D) des Hauptgetriebes (HG) von einem zweiten Doppelschaltelement (S2) gebildet sind, das fünfte Schaltelement (E) und das sechste Schaltelement (F) des Hauptgetriebes (HG) von einem dritten Doppelschaltelement (S3) gebildet sind, im Bereich jedes Doppelschaltelements (S1, S2, S3) immer nur eines der Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) geschlossen ist oder beide Schaltelemente (A, B, C, D, E, F) des jeweiligen Doppelschaltelements (S1, S2, S3) geöffnet sind.
  5. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die elektrische Maschine (5) des Hybridantriebs unter Zwischenschaltung eines Planetengetriebes (PG2) drehfest an die zweite Getriebeeingangswelle (3) des Hauptgetriebes (HG) ankoppelbar ist, oder die elektrische Maschine (5) des Hybridantriebs unmittelbar drehfest an die zweite Getriebeeingangswelle (3) des Hauptgetriebes (HG) ankoppelbar ist.
  6. Getriebe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das zwischen die elektrische Maschine (5) des Hybridantriebs und die zweite Getriebeeingangswelle (3) des Hauptgetriebes (HG) geschaltete Planetengetriebe (PG2) die Elemente Sonnenrad (SR2), Hohlrad (HR2) und Steg (ST2) aufweist, wobei ein erstes Element (ST2) dieses Planetengetriebes (PG2) permanent an die zweite Getriebeeingangswelle (3) des Hauptgetriebes (HG) drehfest gekoppelt ist, ein zweites Element (SR2) dieses Planetengetriebes (PG2) permanent an die elektrische Maschine (5) drehfest gekoppelt ist, ein drittes Element (HR2) dieses Planetengetriebes (PG2) entweder permanent gehäusefest angebunden ist, oder dann, wenn ein erstes mit diesem Planetengetriebe (PG2) zusammenwirkendes Schaltelement (J) geschlossen ist, gehäusefest angebunden und dann, wenn ein zweites mit diesem Planetengetriebe (PG2) zusammenwirkendes Schaltelement (I) geschlossen ist, an die erste Getriebeeingangswelle (2) des Hauptgetriebes (HG) drehfest gekoppelt ist.
  7. Getriebe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und zweite mit diesem Planetengetriebe (PG2) zusammenwirkende Schaltelement (J, I) von einem sechsten Doppelschaltelement (S6) gebildet sind, wobei immer nur eines der Schaltelemente (J, I) des sechsten Doppelschaltelements (S6) geschlossen ist oder beide Schaltelemente (J, I) des sechsten Doppelschaltelements (S6) geöffnet sind.
  8. Getriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hauptgetriebe (HG) eine Bereichsgruppe (GP) mit einem Planetengetriebe (PG1) und drei Schaltelementen (K, L, S) nachgeordnet ist, wobei das Planetengetriebe (PG1) der Bereichsgruppe (GP) die Elemente Sonnenrad (SR1), Hohlrad (HR1) und Steg (ST1) aufweist, wobei ein erstes Element (SR1) des Planetengetriebes (PG1) der Bereichsgruppe (GP) permanent an die Ausgangswelle des Hauptgetriebes (HG) drehfest gekoppelt ist, und wobei zweites Element (ST1) des Planetengetriebes (PG1) der Bereichsgruppe (GP) permanent an eine Ausgangswelle (19) der Bereichsgruppe (GP) drehfest gekoppelt ist, dann, wenn ein erstes Schaltelement (K) der Bereichsgruppe (GP) geschlossen ist, das Losrad der als Abtriebskonstante dienenden fünften Radebene (R5) an die Ausgangswelle (19) der Bereichsgruppe (GP) drehfest gekoppelt ist, dann, wenn ein zweites Schaltelement (L) der Bereichsgruppe (GP) geschlossen ist, ein drittes Element (HR1) des Planetengetriebes (PG1) gehäusefest angebunden ist, dann, wenn ein drittes Schaltelement (S) der Bereichsgruppe (GP) geschlossen ist, das dritte Element (HR1) des Planetengetriebes (PG1) an die Ausgangswelle (19) der Bereichsgruppe (GP) drehfest angebunden ist.
  9. Getriebe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das siebte Schaltelement (G) und das achte Schaltelement (H) des Hauptgetriebes (HG) von einem vierten Doppelschaltelement (S4) gebildet sind und das erste Schaltelement (K) der Bereichsgruppe (GP) als Einzelschaltelement ausgebildet ist, oder das siebte Schaltelement (G) des Hauptgetriebes (HG) als Einzelschaltelement und das achte Schaltelement (H) des Hauptgetriebes (HG) und das erste Schaltelement (K) der Bereichsgruppe (GP) von einem vierten Doppelschaltelement (S4‘) gebildet sind, wobei immer nur eines der Schaltelemente des vierten Doppelschaltelements (S4, S4‘) geschlossen ist oder beide Schaltelemente desselben geöffnet sind.
  10. Getriebe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Schaltelement (L) und das dritte Schaltelement (S) der Bereichsgruppe (GP) von einem fünften Doppelschaltelement (S5) gebildet sind, wobei immer nur eines der Schaltelemente (L, S) des fünften Doppelschaltelements (S5) geschlossen ist oder beide Schaltelemente (L, S) desselben geöffnet sind.
  11. Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, mit einem einen Verbrennungsmotor (8) und eine elektrische Maschine (5) aufweisenden Hybridabtrieb und mit einem Getriebe (1) nach einem der Anspruche 1 bis 10.
  12. Antriebsstrang nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Verbrennungsmotor (8) permanent oder alternativ unter Zwischenschaltung einer Trennkopplung an die erste Getriebeeingangswelle (2) gekoppelt ist.
  13. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 11 oder 12, der ein Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 aufweist, nämlich zur Ausführung eines Gangwechsels in einem ISG-Betriebsmodus, in welchem das dritte Element (HR2) des zwischen die elektrische Maschine (5) des Hybridantriebs und die zweite Getriebeeingangswelle (3) des Hauptgetriebes (HG) geschalteten Planetengetriebes (PG2) gehäusefest angebunden ist, von einem bei geschlossenem zweiten Schaltelement (L) der Bereichsgruppe (GP) zeithöchsten Gang in einen bei geschlossenem zweiten Schaltelement (L) der Bereichsgruppe (GP) höchsten Gang, mit folgenden Schritten: zunächst wird durch lastfreies Öffnen des achten Schaltelements (H) des Hauptgetriebes (HG) das Losrad der Abtriebskonstante von der Ausgangswelle (4) des Hauptgetriebes (HG) abgekoppelt, dann wird das erste Schaltelement (K) der Bereichsgruppe (GP) über die elektrische Maschine (5) aktiv synchronisiert, dann wird das erste Schaltelement (K) der Bereichsgruppe (GP) geschlossen und das zweite Schaltelement (B) des Hauptgetriebes (HG) lastfrei geöffnet, dann wird das erste Schaltelement (A) des Hauptgetriebes (HG) über die elektrische Maschine (5) aktiv synchronisiert und geschlossen, dann wird der Verbrennungsmotor (8) lastfrei gestellt und das fünfte Schaltelement (E) des Hauptgetriebes (HG) wird lastfrei geöffnet, dann wird das dritte Schaltelement (C) des Hauptgetriebes (HG) über den Verbrennungsmotor (8) aktiv synchronisiert und geschlossen.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Öffnen des fünften Schaltelements (E) des Hauptgetriebes (HG) die Bereichsgruppe (GP) umgeschaltet wird, nämlich durch Öffnen des zweiten Schaltelements (L) der Bereichsgruppe (GP) und durch Schließen des dritten Schaltelements (S) der Bereichsgruppe (GP).
  15. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrang eines Hybridfahrzeugs nach Anspruch 11 oder 12, der ein Getriebe (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 aufweist, nämlich zur Ausführung eines Gangwechsels in einem EDA-Betriebsmodus, in welchem das dritte Element (HR2) des zwischen die elektrische Maschine (5) des Hybridantriebs und die zweite Getriebeeingangswelle (3) des Hauptgetriebes (HG) geschalteten Planetengetriebes (PG2) drehfest an die erste Getriebeeingangswelle (2) angebunden ist, von einem bei geschlossenem zweiten Schaltelement (L) der Bereichsgruppe (GP) zeithöchsten Gang in einen bei geschlossenem zweiten Schaltelement (L) der Bereichsgruppe (GP) höchsten Gang, mit folgenden Schritten: zunächst wird durch lastfreies Öffnen des achten Schaltelements (H) des Hauptgetriebes (HG) das Losrad der Abtriebskonstante von der Ausgangswelle (4) des Hauptgetriebes (HG) abgekoppelt, dann wird das erste Schaltelement (K) der Bereichsgruppe (GP) über die elektrische Maschine (5) aktiv synchronisiert, dann wird das erste Schaltelement (K) der Bereichsgruppe (GP) geschlossen und das zweite Schaltelement (B) des Hauptgetriebes (HG) lastfrei geöffnet, dann wird das erste Schaltelement (A) des Hauptgetriebes (HG) über die elektrische Maschine (5) aktiv synchronisiert und geschlossen, dann werden die von dem Verbrennungsmotor (8) und der elektrischen Maschine (5) bereitgestellten Drehmomente so eingestellt, dass dieselben im Verhältnis der Standgetriebeübersetzung des Planetengetriebes (PG2) stehen, welches zwischen die elektrischen Maschine (5) und die zweite Getriebeeingangswelle (3) geschaltet ist, wodurch das fünfte Schaltelement (E) des Hauptgetriebes (HG) lastfrei gestellt und lastfrei geöffnet wird, dann wird das dritte Schaltelement (C) des Hauptgetriebes (HG) über den Verbrennungsmotor (8) und die elektrische Maschine (5) aktiv synchronisiert und geschlossen.
  16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Öffnen des fünften Schaltelements (E) des Hauptgetriebes (HG) die Bereichsgruppe (GP) umgeschaltet wird, nämlich durch Öffnen des zweiten Schaltelements (L) der Bereichsgruppe (GP) und durch Schließen des dritten Schaltelements (S) der Bereichsgruppe (GP).
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