DE102016226027A1 - Schaltgetriebe für einen Hybridantrieb, Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes und Hybridantrieb - Google Patents

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Johannes GLÜCKLER
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltgetriebe (100) für einen Hybridantrieb mit einer Getriebeeingangswelle (1) als erste Welle, einer Getriebeausgangswelle (2) als zweite Welle und einer weiteren Getriebeeingangswelle (3) als dritte Welle, mit einem Hauptgetriebe (HG), umfassend wenigstens eine vierte Welle (4) und mehrere damit gekoppelte Radebenen (R1, R2, R3, R4, R5), welche wenigstens zwei Teilgetriebe bilden, von denen ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle (EW1, EW2) und eine gemeinsame Ausgangswelle (AW) haben, mit mehreren Schaltelementen (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70), deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen einer der Getriebeeingangswelle (1, 2) und der Getriebeausgangswelle (2) bewirkt, mit einer Elektromaschine (EM1), welche mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) triebverbunden ist, einer in einen Überlagerungsbetrieb schaltbaren Vorübersetzung (V1) für die Elektromaschine (EM1) und mit einer Schalteinrichtung (SE) zum Umschalten der Vorübersetzung (V1) von einem Übersetzungsbetrieb in den Überlagerungsbetrieb. Es ist wenigstens eine zusätzliche Elektromaschine (EM2) vorgesehen, welche mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbunden ist. Die Erfindung umfasst ferner mehrere Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes mit einem solchen Schaltgetriebe (100) sowie einen Hybridantrieb (500).

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 Vorgelegegetriebe mit einer Vorgelegewelle und mehrere damit gekoppelte Radebenen. 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 solchen 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 werden ferner ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 11, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 14, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 17, ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 20 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 23 vorgeschlagen. Darüber hinaus wird ein Hybridantrieb mit den Merkmalen des Anspruches 25 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, eine Getriebeausgangswelle als zweite Welle und eine weitere Getriebeeingangswelle als dritte Welle. Insbesondere ist die Getriebeeingangswelle dazu vorgesehen, mit einer Antriebsmaschine, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, triebverbunden zu werden.
  • Das Schaltgetriebe hat ferner ein Hauptgetriebe mit wenigstens einer vierten Welle und mehreren damit gekoppelten oder koppelbaren Radebenen. Insbesondere ist das Hauptgetriebe als Vorgelegegetriebe ausgebildet. Beispielsweise bildet dann die vierte Welle eine Vorgelegewelle. Auch können zwei vierte Wellen bzw. Vorgelegewellen vorgesehen sein. In diesem Fall wird mittels der beiden vierten Wellen bzw. Vorgelegewellen eine Leistungsteilung erreicht.
  • Die Radebenen bilden wenigstens zwei Teilgetriebe, insbesondere höchstens zwei Teilgetriebe, von denen ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle und eine gemeinsame Ausgangswelle haben. Die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes ist mit der weiteren Getriebeeingangswelle wirkverbunden. Die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes ist mit der Getriebeeingangswelle wirkverbunden. Ferner ist die gemeinsame Ausgangswelle der beiden Teilgetriebe mit der Getriebeausgangswelle wirkverbunden.
  • Weiterhin hat das Schaltgetriebe mehrere Schaltelemente, deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle bewirkt.
  • Darüber hinaus hat das Schaltgetriebe eine Elektromaschine, welche mit der weiteren Getriebeeingangswelle triebverbunden oder triebverbindbar ist, eine in einen Überlagerungsbetrieb schaltbare Vorübersetzung für die Elektromaschine und eine Schalteinrichtung zum Umschalten der Vorübersetzung von einem Übersetzungsbetrieb in den Überlagerungsbetrieb. In dem Überlagerungsbetrieb wirken die Getriebeeingangswelle und die weitere Getriebeeingangswelle drehzahlüberlagernd auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes. In dem Übersetzungsbetrieb wirkt die weitere Getriebeeingangswelle auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes und die Getriebeeingangswelle ist von der Vorübersetzung antriebsmäßig abgekoppelt. Insbesondere wirkt die Vorübersetzung dann als Konstantübersetzung.
  • 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 Übersetzung an die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes angekoppelt. Es wird die Elektromaschine in einem sogenannten ISG-Modus genutzt (Integrierter Starter Generator, ISG)
  • Bei dem Schaltgetriebe ist nunmehr wenigstens eine zusätzliche Elektromaschine vorgesehen, welche mit der Getriebeeingangswelle wirkverbunden ist. Dadurch ergeben sich eine Reihe weiterer Funktionen für das Schaltgetriebe. Beispielsweise kann die zusätzliche Elektromaschine im Übersetzungsbetrieb der Vorübersetzung mit einem auf die Getriebeeingangswelle antriebsmäßig wirkenden anderen Antrieb, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine, zusammenwirken, beispielsweise indem die zusätzliche Elektromaschine als Generator genutzt wird und von dem anderen Antrieb angetrieben wird. Die zusätzliche Elektromaschine kann auf diese Weise zur Speisung eines Bordnetzes und/oder zum Laden eines elektrischen Energiespeichers und/oder zur Bereitstellung von elektrischer Leistung für die Elektromaschine beispielsweise bei einem Gangschaltvorgang oder beim Anfahren genutzt werden.
  • Ein weiteres Beispiel betrifft den Überlagerungsbetrieb der Vorübersetzung. Durch die zusätzliche Elektromaschine kann die Drehzahlüberlagerung an der Vorübersetzung, bewirkt durch die Drehzahl des auf die Getriebeeingangswelle wirkenden Antriebes bzw. Verbrennungskraftmaschine und die Drehzahl der Elektromaschine, je nach Bedarf und Notwendigkeit verändert werden. Hierzu braucht lediglich die Drehzahl der zusätzlichen Elektromaschine entsprechend verändert werden.
  • Das Schaltgetriebe kann zusammen mit der Elektromaschine und der zusätzlichen Elektromaschine 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 nutzen die Elektromaschine und/oder die zusätzliche Elektromaschine das Gehäuse des Schaltgetriebes oder ein in Bezug auf das Gehäuse gehäusefestes Bauteil. Beispielsweise sind die Elektromaschine und/oder die zusätzliche Elektromaschine durch das Gehäuse des Schaltgetriebes und/oder das gehäusefeste Bauteil zumindest teilweise eingehaust.
  • Mit Vorteil ist eine Trennkupplung, insbesondere separate Trennkupplung, zum Abkoppeln eines mit der Getriebeeingangswelle triebverbundenen Antriebes bzw. des vorstehend beschriebenen anderen Antriebes vorgesehen. Der Antrieb kann eine Verbrennungskraftmaschine sein. Dadurch kann die antriebsmäßige Kopplung des Antriebes mit der Getriebeeingangswelle bei Bedarf aufgehoben werden, wobei die Wirkverbindung der zusätzlichen Elektromaschine mit der Getriebeeingangswelle bestehen bleibt. Insofern ergibt sich auch dadurch eine Erweiterung des Funktionsumfangs des Schaltgetriebes, da das Schaltgetriebe in Betriebszustände gebracht werden kann, in denen anstelle des Antriebes bzw. der Verbrennungskraftmaschine nunmehr die zusätzliche Elektromaschine treibend wirkt.
  • Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine zusätzliche Vorübersetzung für die zusätzliche Elektromaschine vorgesehen und die zusätzliche Elektromaschine ist über die zusätzliche Vorübersetzung mit der Getriebeeingangswelle antriebswirksam gekoppelt. Dadurch kann auf eine kostengünstige Elektromaschine mit weniger Drehmoment, aber höherer Drehzahl zurückgegriffen werden.
  • Die zusätzliche Vorübersetzung kann in technisch einfacher Weise realisiert werden, wenn nach einer Ausgestaltung der Erfindung die zusätzliche Vorübersetzung durch ein Planetenradgetriebe mit einem ersten Getriebeglied, einem zweiten Getriebeglied und einem dritten Getriebeglied gebildet ist, wobei das erste Getriebeglied mit dem Rotor mit der zusätzlichen Elektromaschine drehfest verbunden ist, das zweite Getriebeglied mit der Getriebeeingangswelle drehfest verbunden ist und das dritte Getriebeglied gegen ein gehäusefestes Bauteil festgesetzt ist. Beispielsweise sind das erste Getriebeglied ein Sonnenrad, das zweite Getriebeglied ein Planetenradträger, insbesondere Steg, und das dritte Getriebeglied ein Hohlrad.
  • Unter einem gehäusefesten Bauteil oder dem gehäusefesten Bauteil ist 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 weiteren 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 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 Schalteinrichtung bauteilsparend und kostengünstig zu realisieren, da lediglich auf ein einziges Schaltelement zurückgriffen 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 Schalten der Vorübersetzung in den Überlagerungsbetrieb und ein zweites Zusatzschaltelement zum Schalten der Vorübersetzung in den Übersetzungsbetrieb dient. 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.
  • Es bietet sich an, dass die Schalteinrichtung eine Neutralstellung aufweist, in der die Vorübersetzung aus dem Überlagerungsbetrieb und dem Übersetzungsbetrieb herausgebracht ist und die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes von der Getriebeeingangswelle und weiteren Getriebeeingangswelle, insbesondere der damit gekoppelten Elektromaschine, antriebsmäßig abgekoppelt ist.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die Vorübersetzung durch ein Planetenradgetriebe mit einem ersten Getriebeglied, einem zweiten Getriebeglied und einem dritten Getriebeglied gebildet ist, wobei das erste Getriebeglied mit der weiteren Getriebeeingangswelle drehfest verbunden ist, das zweite Getriebeglied mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes drehfest verbunden ist und das dritte Getriebeglied über die Schalteinrichtung gegen ein gehäusefestes Bauteil oder das gehäusefeste Bauteil festsetzbar ist und über die Schalteinrichtung mit der Getriebeeingangswelle wirkverbindbar ist. Dadurch ist die Vorübersetzung in technisch einfacher Weise, axial kompakt bauend und kostengünstig realisiert.
  • Ein möglicher mechanischer Aufbau des Schaltgetriebes besteht darin, dass bezüglich des Hauptgetriebes eine erste Radebene, eine zweite Radebene, eine dritte Radebene, eine vierte Radebene und eine fünfte Radebene mit jeweils wenigstens einem Festrad und einem damit, insbesondere direkt oder indirekt, beispielsweise unter Zwischenschaltung wenigstens eines Zwischenrades, in Eingriff stehenden zugehörigen Losrad vorgesehen sind, wobei das jeweilige Festrad der vierten Welle zugeordnet ist, insbesondere mit der vierten Welle drehfest verbunden ist. Durch die fünf Radebenen, insbesondere höchstens fünf Radebenen, ist das Schaltgetriebe mit relativ geringem Bauaufwand zu realisieren, insbesondere wenn die Radebenen als Stirnradebenen ausgebildet sind und jeweils wenigstens eine Stirnradstufe aufweisen. Sofern das Hauptgetriebe als Vorgelegegetriebe ausgebildet ist, ist durch die fünf Radebenen die wenigstens eine Vorgelegewelle mit geringem Bauaufwand in ausreichender Länge zu realisieren.
  • Eine mögliche Verschaltung der Komponenten des Schaltgetriebes kann nach einer Ausgestaltung der Erfindung derart realisiert sein, dass die dritte Radebene, die vierte Radebene und die fünfte Radebene der Getriebeeingangswelle und die erste Radebene und die zweite 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.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass die erste Radebene über ein erstes Schaltelement und die zweite Radebene über ein zweites Schaltelement jeweils mit der fünften Welle koppelbar sind, insbesondere drehfest verbindbar sind, eine fünfte Welle über ein drittes Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle koppelbar ist, insbesondere drehfest verbindbar ist, die dritte Radebene über ein viertes Schaltelement und die vierte Radebene über ein fünftes Schaltelement jeweils mit der Getriebeeingangswelle koppelbar sind, insbesondere drehfest verbindbar sind, die Getriebeeingangswelle über ein sechstes Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle wirkverbindbar ist, insbesondere drehfest verbindbar ist, und die fünfte Radebene mit der Getriebeausgangswelle wirkverbunden ist, insbesondere drehfest verbunden ist, oder über ein siebtes Schaltelement mit der Getriebeausgangswelle wirkverbindbar ist, insbesondere drehfest verbindbar ist. Beispielsweise ist der Direktgang des Hauptgetriebes durch Schließen des sechsten Schaltelementes geschaltet.
  • Beispielsweise ist die fünfte Welle mit der Eingangswelle des ersten Teilgetriebes wirkverbunden, insbesondere drehfest verbunden, oder durch die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes 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 Getriebeausgangswelle 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, das dritte Schaltelement und das siebte Schaltelement geschlossen sind, in einem 2. Gang das vierte Schaltelement und das siebte Schaltelement geschlossen sind, in einem 3. Gang das fünfte Schaltelement und das siebte Schaltelement geschlossen sind, in einem 4. Gang das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das siebte Schaltelement geschlossen sind und/oder in einem 5. Gang das sechste 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 erste Radebene, in dem 2. Gang die dritte Radebene, in dem 3. Gang die vierte Radebene und in dem 4. Gang die zweite Radebene des Hauptgetriebes genutzt, wobei jeweils die fünfte Radebene des Hauptgetriebes als Abtriebskonstante nutzbar ist. Beispielsweise ist dazu das siebte Schaltelemente zu schließen. Auch kann die Abtriebskonstante mit der Getriebeausgangswelle dauerhaft wirkverbunden sein. In diesem Fall kann das eine Schaltelement bzw. das siebte Schaltelement weggelassen sein. Der 5. Gang ist der Direktgang, in dem der Kraftfluss über keine dieser Radebenen geht. Grundsätzlich kann auch eine andere Zuordnung der Gänge zu dem 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 erste Radebene R1, in dem 2. Gang die dritte Radebene R3, in dem 3. Gang die zweite Radebene R2 und in dem 4. Gang die vierte Radebene R4 des Hauptgetriebes HG genutzt, wobei jeweils die fünfte Radebene R5 des Hauptgetriebes HG als Abtriebskonstante genutzt ist und der 5. Gang der Direktgang ist.
  • Bei den vorstehenden 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, wobei hierzu noch die Vorübersetzung mittels der Schalteinrichtung in den Übersetzungsbetrieb oder in den Überlagerungsbetrieb zu schalten ist. Um das Drehmoment der Elektromaschine in weiteren der Gänge zur Verfügung zu stellen, bietet es sich an, dass in dem 2. Gang das erste Schaltelement oder das zweite Schaltelement zusätzlich geschlossen ist, in dem 3. Gang das zweite Schaltelement zusätzlich geschlossen ist und/oder in dem 5. Gang das erste Schaltelement oder zweite Schaltelement und das siebte Schaltelement zusätzlich geschlossen sind. Zusätzlich ist mittels der Schalteinrichtung die Vorübersetzung in den Übersetzungsbetrieb oder in den Überlagerungsbetrieb zu schalten. Im Übersetzungsbetrieb der Vorübersetzung ist eine Wirkverbindung von der Elektromaschine zur Eingangswelle des ersten Teilgetriebes hergestellt. Im Überlagerungsbetrieb ist 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 die Verbrennungskraftmaschine und/oder die zusätzliche Elektromaschine wirken kann.
  • Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Schaltgetriebe ein Gruppengetriebe ist. Beispielsweise weist das Schaltgetriebe dann wenigstens eine mit dem Hauptgetriebe gekoppelte oder koppelbare Bereichsgruppe auf, welche wenigstens einen Planetenradsatz mit einem ersten Getriebeglied, einem zweiten Getriebeglied und einem dritten Getriebeglied umfasst. Das erste Getriebeglied ist mit einer sechsten Welle drehfest verbunden, welche über das sechste Schaltelement mit der Getriebeeingangswelle und über das siebte Schaltelement mit der fünften Radebene koppelbar ist, insbesondere drehfest verbindbar ist. Das zweite Getriebeglied ist mit der Getriebeausgangswelle drehfest verbunden und über ein achtes Schaltelement mit der fünften Radebene koppelbar, insbesondere drehfest verbindbar. Das dritte Getriebeglied ist über ein neuntes Schaltelement mit einem gehäusefesten Bauteil oder dem gehäusefesten Bauteil und über ein zehntes Schaltelement mit der Getriebeausgangswelle jeweils koppelbar, insbesondere drehfest verbindbar. Beispielsweise sind 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 beispielsweise je nach Schaltung des neunten Schaltelementes und des zehnten Schaltelementes einer sogenannten langsamen Gruppe oder einer schnellen Gruppe zugeordnet sein. 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 Gruppe und die andere Hälfte der schnellen Gruppe zugeordnet sind.
  • Bei der Ausgestaltung des Schaltgetriebes mit der Bereichsgruppe ist es möglich, dass bezüglich der Getriebeeingangswelle bzw. einer etwaigen daran angekoppelten Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein, beispielsweise zehn Gänge, insbesondere mechanische Gänge, wahlweise schaltbar sind. Die wahlweise schaltbaren Gänge können beispielsweise dadurch realisiert sein, dass in einem 1. Gang das erste Schaltelement, das dritte Schaltelement, das siebte Schaltelement und das neunte Schaltelement geschlossen sind, in einem 2. Gang das vierte Schaltelement, das siebte Schaltelement und das neunte Schaltelement geschlossen sind, in einem 3. Gang das fünfte Schaltelement, das siebte Schaltelement und das neunte Schaltelement geschlossen sind, in einem 4. Gang das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement, das siebte Schaltelement und das neunte Schaltelement geschlossen sind, in einem 5. Gang das sechste Schaltelement und das neunte Schaltelement geschlossen sind, in einem 6. Gang das erste Schaltelement, das dritte Schaltelement und das achte Schaltelement geschlossen sind, in einem 7. Gang das vierte Schaltelement und das achte Schaltelement geschlossen sind, in einem 8. Gang das fünfte Schaltelement und das achte Schaltelement geschlossen sind, in einem 9. Gang das zweite Schaltelement, das dritte Schaltelement und das achte Schaltelement geschlossen sind und/oder in einem 10. Gang das sechste Schaltelement und das zehnte Schaltelement geschlossen sind.
  • Bei den vorstehenden zehn Gängen ist ein Kraftfluss geschaltet, welcher von der Getriebeeingangswelle ausgeht. Eine Einkopplung des Drehmomentes der Elektromaschine bzw. Elektromaschinen in diesen Kraftfluss ist jedoch nur in Einzelfällen realisiert. Um das Drehmoment der Elektromaschine in weiteren der Gänge zur Verfügung zu stellen, bietet es sich an, dass in dem 2. Gang das erste Schaltelement oder das zweite Schaltelement zusätzlich geschlossen ist, in dem 3. Gang das zweite Schaltelement zusätzlich geschlossen ist, in dem 5. Gang das erste Schaltelement oder zweite Schaltelement und das siebte Schaltelement oder achte Schaltelement zusätzlich geschlossen sind, in dem 7. Gang das erste Schaltelement oder das zweite Schaltelement zusätzlich geschlossen ist, in dem 8. Gang das zweite Schaltelement zusätzlich geschlossen ist und/oder in dem 10. Gang das zweite Schaltelement und das achte Schaltelement zusätzlich geschlossen sind oder das dritte Schaltelement zusätzlich geschlossen ist.
  • Zusätzlich ist mittels der Schalteinrichtung die Vorübersetzung in den Übersetzungsbetrieb oder in den Überlagerungsbetrieb zu schalten. Im Übersetzungsbetrieb der Vorübersetzung ist eine Wirkverbindung von der Elektromaschine zur Eingangswelle des ersten Teilgetriebes hergestellt. Im Überlagerungsbetrieb ist 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 die Verbrennungskraftmaschine und/oder die zusätzliche Elektromaschine wirken kann.
  • Gegebenenfalls ist in dem 6. Gang, in dem 7. Gang, in dem 8. Gang und in dem 9. Gang jeweils das neunte Schaltelement oder das zehnte Schaltelement geschlossen. Gegebenenfalls sind in dem 10. Gang das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement zusätzlich geschlossen oder es ist das achte Schaltelement zusätzlich geschlossen. Es drehen dann die betroffenen Schaltelemente lastfrei mit.
  • Der 1. Gang, der 2. Gang, der 3. Gang, der 4. Gang und der 5. Gang sind einer gemeinsamen langsamen Gruppe zugeordnet, in welcher das achte Schaltelement geschlossen und das zehnte Schaltelement geöffnet ist. Der 6. Gang, der 7. Gang, der 8. Gang, der 9. Gang und der 10. Gang sind einer gemeinsamen schnellen Gruppe zugeordnet, in welcher das neunte Schaltelement geöffnet und das zehnte Schaltelement geschlossen ist.
  • 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 achte Schaltelement und/oder das wenigstens eine Schaltelement der Schalteinrichtung für die Vorübersetzung kann bzw. können als unsynchronisiertes Klauenschaltelement ausgebildet sein. Durch das erste Schaltelement und/oder das zweite Schaltelement und/oder das siebte Schaltelementes und/oder das wenigstens eine Schaltelement der Schalteinrichtung für die Vorübersetzung ist eine Synchronisierung mit der Elektromaschine, insbesondere durch eine Drehzahlregelung der Elektromaschine, aktiv durchführbar. Durch das dritte Schaltelement und/oder das vierte Schaltelement und/oder das fünfte Schaltelement und/oder das sechste Schaltelement ist eine Synchronisierung mit einem an der Getriebeeingangswelle gekoppelten Antrieb, beispielsweise einer Verbrennungsmaschine oder gemeinsam mit dem Antrieb bzw. der Verbrennungsmaschine und der zusätzlichen Elektromaschine aktiv durchführbar. Das neunte Schaltelement und/oder das zehnte Schaltelement kann bzw. können als synchronisierte oder synchronisierbare Schaltelemente 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 und einem Schaltgetriebe. Das Schaltgetriebe kann das vorstehend beschriebene Schaltgetriebe sein.
  • Das Schaltgetriebe umfasst eine Getriebeeingangswelle als erste Welle, eine Getriebeausgangswelle als zweite Welle, eine weitere Getriebeeingangswelle als dritte Welle, ein Hauptgetriebe, eine Elektromaschine, eine schaltbare Vorübersetzung für die Elektromaschine, eine Schalteinrichtung für die Vorübersetzung und mehrere Schaltelemente, deren selektives Schalten verschiedene Übersetzungsverhältnisse zwischen der Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle und/oder zwischen der weiteren Getriebeeingangswelle und der Getriebeausgangswelle bewirkt.
  • Das Hauptgetriebe umfasst wenigstens eine vierte Welle und mehrere damit gekoppelte Radebenen, welche wenigstens zwei Teilgetriebe bilden, von denen ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle und eine gemeinsame Ausgangswelle haben. Insbesondere sind die Eingangswelle des zweiten Teilgetriebes mit der Getriebeeingangswelle, die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes mit der weiteren Getriebeeingangswelle und die gemeinsame Ausgangswelle der beiden Teilgetriebe mit der Getriebeausgangswelle wirkverbunden.
  • Bei dem Schaltgetriebe ist die Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungskraftmaschine triebverbunden oder triebverbindbar und es ist die Elektromaschine mit der weiteren Getriebeeingangswelle triebverbunden. Mittels der Schalteinrichtung ist die Vorübersetzung von einem Übersetzungsbetrieb in einen Überlagerungsbetrieb umschaltbar. In dem Überlagerungsbetrieb wirken die Getriebeeingangswelle und die weitere Getriebeeingangswelle drehzahlüberlagernd auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes. In dem Übersetzungsbetrieb wirkt die weitere Getriebeeingangswelle auf die Eingangswelle des ersten Teilgetriebes und die Getriebeeingangswelle ist von der Vorübersetzung antriebsmäßig abgekoppelt.
  • Nach einer Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass mittels der Schalteinrichtung die Vorübersetzung in den Übersetzungsbetrieb geschaltet wird, mittels wenigstens eines der Schaltelemente die Getriebeeingangswelle und damit die Verbrennungskraftmaschine und eine mit der Getriebeeingangswelle wirkverbundene zusätzliche Elektromaschine von einer Wirkverbindung mit der Getriebeausgangswelle abgekoppelt werden und die zusätzliche Elektromaschine mittels der Verbrennungskraftmaschine generatorisch betrieben wird. Dadurch ist eine mögliche Betriebsweise für den Hybridantrieb realisiert, in welcher die zusätzliche Elektromaschine eine Funktion übernimmt. Das Schaltgetriebe befindet sich dabei im Übersetzungsbetrieb. Es ist ferner die Verbrennungskraftmaschine mit der Getriebeeingangswelle antriebsmäßig gekoppelt. Sofern das Schaltgetriebe eine Trennkupplung zum Abkoppeln der Verbrennungskraftmaschine von der Getriebeeingangswelle aufweist, ist bei dieser Betriebsweise die Trennkupplung geschlossen.
  • Die vorstehende Betriebsweise ermöglicht es, dass die zusätzliche Elektromaschine bei einem Anfahren des Kraftfahrzeuges, insbesondere seriellen Anfahren, und/oder bei einem Schaltvorgang eine Funktion ausübt. Beispielsweise wird die Elektromaschine motorisch betrieben, um das Kraftfahrzeug rein elektrisch anzufahren, und dazu wird von der Elektromaschine die von der zusätzlichen Elektromaschine erzeugte elektrische Energie genutzt. Ferner kann bei einem Schaltvorgang bezüglich der Verbrennungskraftmaschine die Elektromaschine zur Zugkraftstützung motorisch betrieben werden und dazu von der Elektromaschine die von der zusätzlichen Elektromaschine erzeugte elektrische Energie genutzt werden.
  • In den beiden vorstehenden Fällen wird die zusätzliche Elektromaschine als Generator genutzt und von der abgekoppelten Verbrennungskraftmaschine angetrieben. Die von der zusätzlichen Elektromaschine erzeugte elektrische Energie kann in ein elektrisches Bordnetz eingespeist werden. Ergänzend oder alternativ kann ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere ein elektrischer Energiespeicher für die Elektromaschine, damit gespeist werden. Ergänzend oder alternativ kann damit die Elektromaschine direkt gespeist werden. Es ist insofern der elektrische Energiespeicher für die Elektromaschine entlastet und seine Lebensdauer verlängert.
  • Nach einer Ausgestaltung oder anderen Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass mittels der Schalteinrichtung die Vorübersetzung in den Überlagerungsbetrieb geschaltet wird und die zusätzliche Elektromaschine oder eine mit der Getriebeeingangswelle wirkverbundene zusätzliche Elektromaschine generatorisch betrieben wird, indem die Verbrennungskraftmaschine die zusätzliche Elektromaschine antreibt. Auch dadurch ist eine Betriebsweise realisiert, in welcher die zusätzliche Elektromaschine eine Funktion übernimmt. Das Schaltgetriebe befindet sich dabei im Überlagerungsbetrieb. Es liegt ferner eine Kopplung der Verbrennungskraftmaschine mit der Getriebeeingangswelle vor. Sofern das Schaltgetriebe eine Trennkupplung zum Abkoppeln der Verbrennungskraftmaschine von der Getriebeeingangswelle aufweist, ist bei dieser Betriebsweise die Trennkupplung geschlossen.
  • Diese Betriebsweise ermöglicht es, dass die zusätzliche Elektromaschine bei einem Schaltvorgang eine Funktion ausübt. Beispielsweise kann es vorgesehen sein, dass bei einem Schaltvorgang bezüglich der Verbrennungskraftmaschine die Elektromaschine zur Zugkraftstützung motorisch betrieben wird und dazu die von der zusätzlichen Elektromaschine erzeugte elektrische Energie von der Elektromaschine genutzt wird. Dadurch ist der elektrische Energiespeicher für die Elektromaschine entlastet, wodurch eine längere Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers unterstützt wird.
  • Ein weiteres Beispiel ist, dass bei einem Schaltvorgang bezüglich der Verbrennungskraftmaschine die Elektromaschine zur Zugkraftstützung motorisch betrieben wird und der durch die Getriebeeingangswelle erzeugte Überlagerungsanteil an der Vorübersetzung mittels Regelung der Drehzahl der Rotorwelle der zusätzlichen Elektromaschine eingestellt wird. Dadurch ist mittels der zusätzlichen Elektromaschine die Drehzahlüberlagerung an der Vorübersetzung optimal zu regeln. Sofern die Vorübersetzung durch ein Planetenradgetriebe gebildet ist und im Überlagerungsbetrieb die Getriebeeingangswelle mit dem Hohlrad des Planetengetriebes gekoppelt ist, lässt sich der Drehzahlverlauf am Hohlrad mit Unterstützung der zusätzlichen Elektromaschine besser regeln als ohne die zusätzliche Elektromaschine.
  • Nach einer Ausgestaltung oder anderen Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass bei einem eingelegten Gang im Fahrzeug-Stillstand und bei stillstehender Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise nach einer Notbremsung, die Elektromaschine und die zusätzliche Elektromaschine motorisch betrieben werden. Dadurch können eingelegte Schaltelemente, insbesondere Klauenschaltelemente, durch das Zusammenwirken der beiden Elektromaschinen derart kraftmäßig entlastet werden, dass ein Öffnen der Schaltelemente kraftmäßig einfach stattfinden kann. Nach einer Ausgestaltung oder anderen Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass mittels einer Trennkupplung die Verbrennungskraftmaschine von der Getriebeeingangswelle abgekoppelt wird, mittels der Schalteinrichtung die Vorübersetzung in den Übersetzungsbetrieb geschaltet wird und bei einem Gangwechsel in einem der beiden Teilgetriebe zur Zugkraftstützung die zusätzliche Elektromaschine oder eine mit der Getriebeeingangswelle wirkverbundene zusätzliche Elektromaschine mittels wenigstens eines der Schaltelemente auf einen Gang des anderen Teilgetriebes geschaltet und die zusätzliche Elektromaschine motorisch betrieben wird und zum Synchronisieren des einen Teilgetriebes auf den zu schaltenden Gang die Elektromaschine motorisch betrieben wird.
  • Alternativ kann es vorgesehen sein, dass bei einem Gangwechsel in einem der beiden Teilgetriebe zur Zugkraftstützung die Elektromaschine mittels wenigstens eines der Schaltelemente auf einen Gang des anderen Teilgetriebes geschaltet wird und die Elektromaschine motorisch betrieben wird und zum Synchronisieren des einen Teilgetriebes auf den zu schaltenden Gang eine mit der Getriebeeingangswelle wirkverbundene zusätzliche Elektromaschine motorisch betrieben wird.
  • Dadurch ist eine weitere mögliche Betriebsweise realisiert, in welcher die zusätzliche Elektromaschine eine Funktion übernimmt. Das Schaltgetriebe befindet sich im Übersetzungsbetrieb und die Verbrennungskraftmaschine ist antriebsmäßig abgekoppelt. Es kann eine Lastschaltung im rein elektrischen Betrieb des Hybridantriebes ausgeführt werden.
  • Beispielsweise kann es vorgesehen sein, bei einem Gangwechsel in dem ersten Teilgetriebe zur Zugkraftstützung die zusätzliche Elektromaschine mittels des wenigstens einen Schaltelementes auf einen Gang des zweiten Teilgetriebes geschaltet und die zusätzliche Elektromaschine motorisch betrieben wird und zum Synchronisieren des ersten Teilgetriebes auf den zu schaltenden Gang die Elektromaschine motorisch betrieben wird. Bei einem Gangwechsel in dem zweiten Teilgetriebe kann dagegen zur Zugkraftstützung die Elektromaschine mittels des wenigstens einen Schaltelementes auf einen Gang des ersten Teilgetriebes geschaltet und die Elektromaschine motorisch betrieben wird und zum Synchronisieren des zweiten Teilgetriebes auf den zu schaltenden Gang die zusätzliche Elektromaschine motorisch betrieben wird.
  • Nach einer Ausgestaltung oder anderen Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass mittels einer Trennkupplung die Verbrennungskraftmaschine von der Getriebeeingangswelle abgekoppelt wird, mittels der Schalteinrichtung die Vorübersetzung in den Überlagerungsbetrieb geschaltet wird, mittels eines der Schaltelemente ein Gang des Hauptgetriebes, vorzugsweise der 1. Gang oder der 2. Gang, geschaltet wird, ein Anfahrwunsch mit einem Soll-Anfahrmoment bezogen auf die Getriebeausgangswelle festgestellt wird und hierzu ein von der Elektromaschine und von der zusätzlichen Elektromaschine oder einer mit der Getriebeeingangswelle wirkverbundenen zusätzlichen Elektromaschine jeweils aufzubringendes Drehmoment ermittelt wird und anschließend die Drehzahl der Elektromaschine und die Drehzahl der zusätzlichen Elektromaschine derart eingestellt werden, dass das jeweils aufzubringende Drehmoment erreicht wird, und vorzugsweise damit angefahren wird.
  • Auch die vorstehende Betriebsweise ermöglicht es, dass bei einem rein elektrischen Anfahren des Kraftfahrzeuges, beispielsweise in Vorwärtsfahrtrichtung, die zusätzliche Elektromaschine eine Funktion übernimmt. Das Schaltgetriebe befindet sich im Überlagerungsbetrieb und die Verbrennungskraftmaschine ist antriebsmäßig abgekoppelt. Die zusätzliche Elektromaschine wird in dieser Betriebsweise zur Unterstützung der Elektromaschine genutzt, um das Kraftfahrzeug rein elektrisch anzufahren. Es ist auf diese Art und Weise auch ein Anfahren in Rückwärtsfahrtrichtung möglich, da die Elektromaschinen ihre Drehrichtung und das Vorzeichen des Drehmoments wechseln können.
  • Es bietet sich an, dass die eingestellte Drehzahl für die Elektromaschine und/oder die zusätzliche Elektromaschine den Größenwert einer vorgegebenen Mindestdrehzahl entspricht. Dadurch werden die elektrischen Verluste der Elektromaschine klein gehalten. Grundsätzlich kann die eingestellte Drehzahl für die Elektromaschine und/oder die zusätzliche Elektromaschine den Größenwert der vorgegebenen Mindestdrehzahl auch überschreiten.
  • Es kann ferner vorgesehen sein, dass die Vorübersetzung als Planetenradgetriebe mit einem ersten Getriebeglied, einem zweiten Getriebeglied und einem dritten Getriebeglied ausgebildet ist und zwei der Getriebeglieder gegeneinander verblockt werden, um das Anfahren zu beenden. Dadurch wird der Anfahrvorgang in technisch einfacher Weise beendet.
  • Nach einer Ausgestaltung oder anderen Ausführungsform des Verfahrens ist es vorgesehen, dass mittels einer Trennkupplung die Verbrennungskraftmaschine von der Getriebeeingangswelle abgekoppelt wird, mittels der Schalteinrichtung die Vorübersetzung in den Überlagerungsbetrieb geschaltet wird, mittels wenigstens eines der Schaltelemente eine dem ersten Teilgetriebe zugeordnete Gangstufe geschaltet wird, über welche eine Kraft zur Stützung der Zugkraft während eines Schaltvorganges bereit gestellt wird, indem die Elektromaschine und die zusätzliche Elektromaschine oder eine mit der Getriebeeingangswelle wirkverbundene zusätzliche Elektromaschine motorisch betrieben werden.
  • Diese Betriebsweise ermöglicht es, dass bei einem rein elektrischen Gangwechsel die zusätzliche Elektromaschine eine Funktion übernimmt. Das Schaltgetriebe befindet sich im Überlagerungsbetrieb und die Verbrennungskraftmaschine ist antriebsmäßig abgekoppelt. Die zusätzliche Elektromaschine wird in dieser Betriebsweise zur Unterstützung der Elektromaschine genutzt, um die Gangschaltung ohne Zugkraftunterbrechung zu realisieren.
  • Es bietet sich an, dass die Drehzahl der Elektromaschine und die Drehzahl der zusätzlichen Elektromaschine jeweils auf einen solchen Größenwert eingestellt werden, dass der Größenwert der Standgetriebeübersetzung bei der Vorübersetzung vorliegt, anschließend wenigstens ein lastfrei gewordenes Schaltelement ausgelegt wird und dann die Drehzahl der Elektromaschine und die Drehzahl der zusätzlichen Elektromaschine jeweils auf einen solchen Größenwert eingestellt werden, dass das wenigstens eine einzulegende Schaltelement des zu schaltenden Ganges synchron wird und dann das Schaltelement eingelegt wird. Dadurch ist in technisch einfacher Weise ein Schalten im rein elektrischen Betrieb zu realisieren.
  • Weiterhin umfasst die Erfindung einen Hybridantrieb für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, beispielsweise Fern-Lastkraftwagen, mit einer Verbrennungskraftmaschine und dem vorstehend beschriebenen Schaltgetriebe nach einer Ausführungsform, dessen Getriebeeingangswelle mit der Verbrennungskraftmaschine triebverbunden oder triebverbindbar ist, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens nach einer Ausführungsform.
  • Durch die Erfindung ist ein Schaltgetriebe, insbesondere automatisiertes Schaltgetriebe, mit elektrischer Zugkraftstützung bereitgestellt, bei dem eine konventionelle Anfahrkupplung entfallen kann. Zugleich bietet 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 und ebenso eine elektrodynamische Lastschaltfunktion (EDS-Modus) im Hybridbetrieb zur Verfügung. Auch ist durch das Schaltgetriebe ein serieller Fahrbetrieb unabhängig von einem elektrischen Energiespeicher möglich. Es ist dadurch auch bei leerer bzw. eingeschränkt funktionstüchtiger Batterie, wie beispielsweise im tiefkalten Zustand, ein elektrisches Anfahren oder ein elektrisches Fahren in Vorwärtsfahrtrichtung wie auch in Rückwärtsfahrtrichtung möglich.
  • Durch die elektrodynamische Anfahrfunktion des Schaltgetriebes im rein elektrischen Betrieb ist ein rein elektrisches Anfahren aus dem Fahrzeug-Stillstand mit vollem Drehmoment bei drehenden Elektromaschinen möglich, wobei je nach Drehrichtung der Elektromaschinen ein Anfahren wahlweise in Vorwärtsfahrtrichtung oder Rückwärtsfahrtrichtung stattfinden kann. Auch ist durch das Schaltgetriebe eine elektrodynamische Lastschaltfunktion im rein elektrischen Betrieb zur Verfügung gestellt.
  • 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 zeigt die einzige Figur (Fig.) eine mögliche Ausführungsform eines Schaltgetriebes für einen Hybridantrieb mit einem Elektroantrieb, aufweisend zwei Elektromaschinen, und einem Hauptgetriebe sowie einer Bereichsgruppe in schematischer Darstellung.
  • In der Fig. ist ein Schaltgetriebe 100, insbesondere automatisiertes Schaltgetriebe, dargestellt, welches beispielsweise in oder an einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges, insbesondere Nutzfahrzeuges, zum Einsatz kommen kann. Die Erfindung wird nachfolgend anhand dieses Schaltgetriebes 100 beispielhaft erläutert. Grundsätzlich kann die Erfindung auch bei anderen Getrieben Anwendung finden, welche beispielsweise zwei parallel geschaltete Teilgetriebe aufweisen.
  • Das Schaltgetriebe 100 weist eine Getriebeeingangswelle 1 als erste Welle, eine Getriebeausgangswelle 2 als zweite Welle und eine weitere Getriebeeingangswelle 3 als dritte Welle auf. Das Schaltgetriebe 100 hat einen Elektroantrieb mit einer Elektromaschine EM1, welche mit der weiteren Getriebeeingangswelle 3 triebverbunden oder triebverbindbar ist. Beispielsweise weist die Elektromaschine EM1 einen gehäusefesten Stator S und einen gegenüber dem Stator S drehbaren Rotor R auf, welche mit der weiteren Getriebeeingangswelle 3 drehfest verbunden ist.
  • Beispielsweise ist das Schaltgetriebe 100 ein Bestandteil eines Hybridantriebes 500 mit einer Antriebsmaschine, wie beispielsweise einer Verbrennungskraftmaschine VM, welche mit der Getriebeeingangswelle 1 des Schaltgetriebes 100 triebverbindbar oder triebverbunden ist. Beispielsweise ist die Getriebeeingangswelle 1 mit einer Abtriebswelle der Antriebsmaschine bzw. Verbrennungskraftmaschine VM drehfest verbunden oder drehfest verbindbar. Um die Antriebsmaschine bzw. die Verbrennungskraftmaschine VM von der Getriebeeingangswelle 1 abkoppeln zu können, kann eine Trennkupplung K0 vorgesehen sein. Ferner kann im Kraftfluss von der Antriebsmaschine bzw. Verbrennungskraftmaschine VM zur Getriebeeingangswelle 1 ein Torsionsdämpfer TD vorgesehen sein, welcher beispielsweise zwischen der Verbrennungskraftmaschine VM und der Trennkupplung K0 angeordnet ist. Beispielsweise ist die Trennkupplung K0 der Getriebeeingangswelle 1 vorgelagert und einerseits der Getriebeeingangswelle 1 und andererseits einer Antriebswelle 1' zugeordnet, wobei die Antriebswelle 1' mit dem Antrieb bzw. der Verbrennungskraftmaschine VM gekoppelt oder koppelbar 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 und eine fünfte Radebene R5 umfassen, von denen zumindest einzelne der Radebenen R1, R2, R3, R4 und R5 mit einer vierten Welle 4 gekoppelt sind oder koppelbar sind. Bevorzugt ist das Hauptgetriebe HG als Vorgelegegetriebe ausgebildet, wobei die vierte Welle 4 eine Vorgelegewelle bildet. Grundsätzlich kann das Hauptgetriebe HG auch zwei vierte Wellen 4 aufweisen.
  • Bevorzugt umfassen die erste Radebene R1, die zweite Radebene R2, die dritte Radebene R3, die vierte Radebene R4 und die fünfte Radebene R5 jeweils einen Gangradsatz, beispielsweise eine Stirnradstufe. Dazu haben die erste Radebene R1, die zweite Radebene R2, die dritte Radebene R3, die vierte Radebene R4 und die fünfte Radebene R5 wenigstens ein Festrad 11' bzw. 12' bzw. 13' bzw. 14' bzw. 15', insbesondere Stirnrad, und ein zugehöriges Losrad 11 bzw. 12. bzw. 13 bzw. 14 bzw. 15, insbesondere Gegenstirnrad. Das jeweilige Festrad 11' bzw. 12' bzw. 13' bzw. 14' bzw. 15' ist der vierten Welle 4 zugeordnet, insbesondere mit der vierten Welle 4 drehfest verbunden.
  • Das Hauptgetriebe HG umfasst zwei miteinander koppelbare Teilgetriebe, von denen ein erstes Teilgetriebe die dritte Radebene R3, die vierte Radebene R4 und die fünfte Radebene R5 und ein zweites Teilgetriebe die erste Radebene R1 und die zweite Radebene R2 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. 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.
  • Bevorzugt hat das Schaltgetriebe 100 zusätzlich eine Bereichsgruppe GP, welche mit dem Hauptgetriebe HG gekoppelt oder koppelbar ist. Die Bereichsgruppe GP hat wenigstens einen Planetenradsatz PS mit einem ersten Getriebeglied 3.1, einem zweiten Getriebeglied 3.2 und einem dritten Getriebeglied 3.3. Bevorzugt sind das erste Getriebeglied 3.1 ein Sonnenrad, das zweite Getriebeglied 3.2 ein Planetenradträger, insbesondere Steg und das dritte Getriebeglied 3.3 ein Hohlrad.
  • Weiterhin hat das Schaltgetriebe 100 mehrere 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, ein siebtes Schaltelement 70, ein achten Schaltelement 80, ein neuntes Schaltelement L und ein zehntes Schaltelement S, 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. Bevorzugt ist das sechste Schaltelement 60 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.
  • Im Einzelnen können die Schaltelemente 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, L, S wie folgt schaltbar sein. Es sind die erste Radebene R1 über das erste Schaltelement 10 und die zweite Radebene R2 über das zweite Schaltelement 20 jeweils mit einer fünften Welle 5 koppelbar, insbesondere drehfest verbindbar. Es ist die fünfte Welle 5 über das dritte Schaltelement 30 mit der Getriebeeingangswelle 1 koppelbar, insbesondere drehfest verbindbar. Es sind die dritte Radebene R3 über das vierte Schaltelement 40 und die vierte Radebene R4 über das fünfte Schaltelement 50 jeweils mit der Getriebeeingangswelle 1 koppelbar, insbesondere drehfest verbindbar. Es sind die Getriebeeingangswelle 1 über das sechste Schaltelement 60 und die fünfte Radebene R5 über das siebte Schaltelement 70 jeweils mit der Getriebeausgangswelle 2 koppelbar, insbesondere drehfest verbindbar. Durch das dritte Schaltelement 30 sind die beiden Teilgetriebe des Hauptgetriebes HG miteinander koppelbar. Insofern kann die Verbrennungskraftmaschine VM dadurch die von dem ersten Teilgetriebe bereitgestellten Gänge nutzen. Umgekehrt kann der Elektroantrieb die von dem zweiten Teilgetriebe bereitgestellten Gänge nutzen. Bevorzugt ist die fünfte Welle 5 durch die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes gebildet oder damit drehfest verbunden.
  • Sofern die Bereichsgruppe GP vorgesehen ist, ist das erste Getriebeglied 3.1 mit einer sechsten Welle 6 drehfest verbunden, welche über das sechste Schaltelement 60 mit der Getriebeeingangswelle 1 und über das siebte Schaltelement 70 mit der fünften Radebene R5 koppelbar ist, insbesondere drehfest verbindbar ist. Es ist ferner das zweite Getriebeglied 3.2 mit der Getriebeausgangswelle 2 drehfest verbunden und über das achte Schaltelement 80 mit der fünften Radebene R5 koppelbar, insbesondere drehfest verbindbar. Weiterhin ist das dritte Getriebeglied 3.3 über das neunte Schaltelement L mit einem gehäusefesten Bauteil G oder dem gehäusefesten Bauteil G und über das zehnte Schaltelement S mit der Getriebeausgangswelle 2 jeweils koppelbar, insbesondere drehfest verbindbar.
  • Durch den Planetenradsatz PS kann die fünfte Radebene R5 des Hauptgetriebes HG, welche als Abtriebskonstante genutzt ist, über den Planetenradsatz PS auf zwei Wegen der Getriebeausgangswelle 2 gekoppelt werden, die fünfte Radebene R5 kann einmal über das siebte Schaltelement 70 mit der sechsten Welle 6 drehfest verbunden werden und ist darüber mit dem ersten Getriebeglied 3.1 des Planetenradsatzes PS drehfest verbunden. Die fünfte Radebene R5 kann alternativ auch über das achte Schaltelement 80 mit dem zweiten Getriebeglied 3.2 des Planetenradsatzes PS drehfest verbunden werden. Durch die Ankopplung der fünften Radebene R5 an das zweite Getriebeglied 3.2 ist erreicht, dass über die vierte Welle 4 bzw. Vorgelegewelle die Elektromaschine EM1 die Zugkraft stützen kann, während zwischen dem neunten Schaltelement L und dem zehnten Schaltelement S lastfrei umgeschaltet wird. Auch ist durch die Umkopplung der fünften Radebene R5 mittels des siebten Schaltelementes 70 und des achten Schaltelementes 80 erreicht, dass die Drehzahl der vierten Welle 4 bzw. Vorgelegewelle beim Fahren im Direktgang abgesenkt werden kann, um Schleppverluste an Lagern und Dichtungen zu reduzieren.
  • Bevorzugt sind das erste Schaltelement 10 und das zweite Schaltelement 20 in einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Bevorzugt sind das dritte Schaltelement 30 und das vierte Schaltelement 40 in einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Bevorzugt sind das fünfte Schaltelement 50 und das sechste Schaltelement 60 in einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Bevorzugt sind das siebte Schaltelement 70 und das achte Schaltelement 80 in einem Doppelschaltelement zusammengefasst. Bevorzugt sind das neunte Schaltelement L und das zehnte Schaltelement S in einem Doppelschaltelement zusammengefasst.
  • Die Elektromaschine EM1 ist Bestandteil einer ersten Elektromaschinengruppe EMG1. Der ersten Elektromaschinengruppe EMG1 sind ferner eine schaltbare Vorübersetzung V1 für die Elektromaschine EM1 und eine Schalteinrichtung SE für die Vorübersetzung V1 zugeordnet. Mittels der Schalteinrichtung SE kann die Vorübersetzung V1 wahlweise in einen Übersetzungsbetrieb und in einen Überlagerungsbetrieb geschaltet werden. In dem Überlagerungsbetrieb wirken die Getriebeeingangswelle 1 und die weitere Getriebeeingangswelle 3 drehzahlüberlagernd auf die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes.
  • In dem Übersetzungsbetrieb wirkt die weitere Getriebeeingangswelle 3 auf die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes, wobei die Getriebeeingangswelle 1 von der Vorübersetzung V1 antriebsmäßig abgekoppelt ist. Insofern wirkt die Elektromaschine EM1 über die Vorübersetzung V1 sowohl in dem Übersetzungsbetrieb als auch in dem Überlagerungsbetrieb antriebsmäßig auf die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes. Im Überlagerungsbetrieb ist es aufgrund der an der Vorübersetzung V1 stattfindenden Drehzahlüberlagerung auch möglich, dass die Elektromaschine EM1 auf die Eingangswelle EW2 des zweiten Teilgetriebes, also auf die Getriebeeingangswelle 1 wirkt.
  • Bevorzugt ist die Vorübersetzung V1 durch ein Planetenradgetriebe mit einem ersten Getriebeglied 1.1, einem zweiten Getriebeglied 1.2 und einem dritten Getriebeglied 1.3 gebildet. Es sind dann das erste Getriebeglied 1.1 mit der weiteren Getriebeeingangswelle 3 drehfest verbunden, das zweite Getriebeglied 1.2 mit der fünften Welle 5 drehfest verbunden und das dritte Getriebeglied 1.3 gegen ein gehäusefestes Bauteil G festgesetzt. 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. 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 SE wenigstens zwei Schaltelemente als Zusatzschaltelemente des Schaltgetriebes 100 auf, von denen ein erstes Zusatzschaltelement I zum Schalten der Vorübersetzung V1 in den Überlagerungsbetrieb und ein zweites Zusatzschaltelement J zum Schalten der Vorübersetzung V1 in den Übersetzungsbetrieb dient. Die Schalteinrichtung SE kann zusätzlich eine Neutralstellung aufweisen, in der die Vorübersetzung V1 aus dem Überlagerungsbetrieb und dem Übersetzungsbetrieb herausgebracht ist und die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes von der Getriebeeingangswelle 1 und der Elektromaschine EM1 antriebsmäßig abgekoppelt ist.
  • Das Schaltgetriebe 100 kann alleine mittels der realisierbaren Gangstufen des Hauptgetriebes HG als 5-Ganggetriebe betrieben werden. Durch die Bereichsgruppe GP ist eine Verdoppelung der Gangzahl möglich. Um die Elektromaschine EM1 über die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes nutzen zu können, ist zusätzlich mittels der Schalteinrichtung SE die Vorübersetzung V1 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 ist eine zusätzliche Elektromaschine EM2 vorgesehen, welche mit der Getriebeeingangswelle 1 wirkverbunden ist und ein Bestandteil einer zweiten Elektromaschinengruppe EMG2 ist. Bevorzugt umfasst die weitere Elektromaschinengruppe EMG2 eine zusätzliche Vorübersetzung V2 für die zusätzliche Elektromaschine EM2, wobei die zusätzliche Elektromaschine EM2 über die zusätzliche Vorübersetzung V2 mit der Getriebeeingangswelle 1 antriebswirksam gekoppelt ist. Die zusätzliche Vorübersetzung V2 kann durch ein Planetenradgetriebe mit einem ersten Getriebeglied 2.1, einem zweiten Getriebeglied 2.2 und einem dritten Getriebeglied 2.3 gebildet sein. Es ist dann das erste Getriebeglied 2.1 mit dem Rotor R der zusätzlichen Elektromaschine EM2 drehfest verbunden, das zweite Getriebeglied 2.2 mit der Getriebeeingangswelle 1 drehfest verbunden und das dritte Getriebeglied 2.3 gegen ein gehäusefestes Bauteil G oder das gehäusefeste Bauteil G festgesetzt.
  • Bei dem Schaltgetriebe 100 übt die zusätzliche Elektromaschine EM2 sowohl im Übersetzungsbetrieb als auch im Überlagerungsbetrieb der Vorübersetzung V1 eine Funktion aus. Insofern ist durch die zusätzliche Elektromaschine EM2 der Funktionsumfang des Schaltgetriebes 100 erweitert.
  • Beispielsweise kann die zusätzliche Elektromaschine EM2 bei einem seriellen Anfahren des Kraftfahrzeuges genutzt sein. Zum seriellen Anfahren wird das dritte Schaltelement 30, das vierte Schaltelement 40, das fünfte Schaltelement 50 und das sechste Schaltelement 60 geöffnet, um die Getriebeeingangswelle 1 und damit die Verbrennungskraftmaschine VM zusammen mit der zusätzlichen Elektromaschine EM2 vom Antrieb, also der Getriebeausgangswelle 2, mechanisch abzukoppeln. Die Trennkupplung K0 bleibt geschlossen. Beispielsweise wird dann der 1. Gang eingelegt, indem das erste Schaltelement 10, das siebte Schaltelement 70 und das elfte Schaltelement L jeweils geschlossen werden. Es wirkt dann auf die Getriebeausgangswelle 2 die Elektromaschine EM1 alleine.
  • Für diesen Fall wird die zusätzliche Elektromaschine EM2 als Generator benutzt und von der abgekoppelten Verbrennungskraftmaschine VM angetrieben. Die von der zusätzlichen Elektromaschine EM2 erzeugte elektrische Energie kann in ein elektrisches Bordnetz eingespeist werden. Ergänzend oder alternativ kann ein elektrischer Energiespeicher, insbesondere ein elektrischer Energiespeicher für die Elektromaschine EM1, damit gespeist werden. Ergänzend oder alternativ kann damit die Elektromaschine EM1 auch direkt gespeist werden. Durch die zusätzliche Elektromaschine EM2 kann daher der elektrische Energiespeicher für die Elektromaschine EM1 entlastet werden, so dass dadurch die Lebensdauer des elektrischen Energiespeichers verlängert wird.
  • Auch kann die zusätzliche Elektromaschine EM2 im Übersetzungsbetrieb der Vorübersetzung V1 während eines Gangwechsels bzw. Schaltvorganges genutzt werden. Es wird dabei durch die Elektromaschine EM1 die Zugkraft gestützt. Die während des Schaltvorganges abgekoppelte Getriebeeingangswelle 1, durch welche neben der Verbrennungskraftmaschine VM auch die zusätzliche Elektromaschine EM2 abgekoppelt ist, ermöglicht eine Nutzung der zusätzlichen Elektromaschine EM2 im generatorischen Betrieb, wobei die zusätzliche Elektromaschine von der Verbrennungskraftmaschine VM angetrieben wird, so dass die von der zusätzlichen Elektromaschine EM2 erzeugte elektrische Leistung der Elektromaschine EM1 direkt oder über den zugehörigen elektrischen Energiespeicher bereitgestellt werden kann. Es kann somit auch in dieser Betriebsweise der elektrische Energiespeicher entlastet und eine längere Lebensdauer erreicht werden.
  • Die zusätzliche Elektromaschine EM2 übt auch eine Funktion aus, wenn sich die Vorübersetzung in dem Überlagerungsbetrieb befindet und ein Gangwechsel bzw. Schaltvorgang ausgeführt wird. Während eines solchen Schaltvorganges findet dann eine Drehzahlüberlagerung an der Vorübersetzung V1 statt. Da die zusätzliche Elektromaschine EM2 mit der Verbrennungskraftmaschine VM gekoppelt ist, ist über die Drehzahl der zusätzlichen Elektromaschine EM2 der Drehzahlverlauf an der Vorübersetzung V1, insbesondere dem als Hohlrad ausgebildeten dritten Getriebeglied 1.3, besser als ohne Wirken der zusätzlichen Elektromaschine EM2 regelbar. Auch kann in diesem Fall die von der zusätzlichen Elektromaschine EM2 aus ihrem generatorischen Betrieb erzeugte elektrische Leistung für die Elektromaschine EM1 bereitgestellt werden. Insofern ist auch bei dieser Betriebsweise durch die zusätzliche Elektromaschine EM2 eine Entlastung des elektrischen Energiespeichers erreicht.
  • Durch die zusätzliche Elektromaschine EM2 ist es auch möglich, dass bei einem eingelegten Gang im Fahrzeug-Stillstand und bei stillstehender Verbrennungskraftmaschine VM, beispielsweise bei einer Notbremsung, gezielt drehmomententlastend auf ein eingelegtes Schaltelement, insbesondere Klauenschaltelement wirkt, um das Auseinanderbringen bzw. Auslegen des Schaltelementes zu begünstigen.
  • Die zusätzliche Elektromaschine EM2 bietet auch eine Funktion, wenn die Trennkupplung K0 geöffnet ist und sich die Vorübersetzung im Übersetzungsbetrieb befindet. Es ist dann eine Lastschaltung im rein elektrischen Betrieb möglich. Die Lastschaltung im rein elektrischen Betrieb kann wie folgt ausgeführt werden:
  • Bei einem Gangwechsel im ersten Teilgetriebe, beispielsweise bei einem Wechsel von der ersten Radebene R1 auf die zweite Radebene R2 mittels des ersten Schaltelementes 10 und des zweiten Schaltelementes 20, stützt die zusätzliche Elektromaschine EM2 die Zugkraft über einen Gang im zweiten Teilgetriebe. Dazu ist das vierte Schaltelement 40 oder das fünfte Schaltelement 50 oder das sechste Schaltelement 60 zu schließen. Die Elektromaschine EM1 synchronisiert dann das erste Teilgetriebe auf den neuen Gang.
  • Umgekehrt stützt bei einem Gangwechsel im zweiten Teilgetriebe die Elektromaschine EM1 die Zugkraft über einen Gang im ersten Teilgetriebe. Bei dem Gangwechsel ist wenigstens eine Änderung in der Schaltposition des dritten Schaltelementes 30, des vierten Schaltelementes 40, des fünften Schaltelementes 50 und des sechsten Schaltelementes 60 bewirkt. Der Gang in dem ersten Teilgetriebe ist beispielsweise durch Schließen des ersten Schaltelementes 10 oder des zweiten Schaltelementes 20 erreicht. In diesem Fall ist die zusätzliche Elektromaschine EM2 zur Synchronisierung des zweiten Teilgetriebes auf den neuen Gang genutzt.
  • Eine weitere Betriebsweise des Schaltgetriebes 100 betrifft das sogenannte rein elektrische Anfahren. Es wird dabei das Kraftfahrzeug ohne die Verbrennungskraftmaschine VM, sondern ausschließlich elektrisch mittels des Elektroantriebes angefahren. Die Vorübersetzung V1 befindet sich dazu im Überlagerungsbetrieb. Ferner ist die Trennkupplung K0 geöffnet, so dass die Verbrennungskraftmaschine VM von der Getriebeeingangswelle 1 abgekoppelt ist. Die zusätzliche Elektromaschine EM2 ist nach wie vor mit der Getriebeeingangswelle 1 gekoppelt. Ein solches rein elektrisches Anfahren kann wie folgt ausgeführt werden:
  • Es wird ein Gang im Hauptgetriebe HG, beispielsweise der 1. Gang, eingelegt, beispielsweise indem das erste Schaltelement 10 geschlossen wird. Bezüglich der Bereichsgruppe GP ist bevorzugt die langsame Gruppe wirksam. Dazu sind oder werden das siebte Schaltelement 70 und das neunte Schaltelement L geschlossen. Bevorzugt steht im Fahrzeugstillstand die fünfte Welle 5 bzw. die Eingangswelle EW1 still. Sofern nunmehr ein Anfahrwunsch mit einem Soll-Anfahrmoment bezogen auf die Getriebeausgangswelle 2 festgestellt wird, wird das nötige Drehmoment der Elektromaschine EM1 und der zusätzlichen Elektromaschine EM2 jeweils ermittelt und anschließend die Drehzahl der Elektromaschine EM1 und die Drehzahl der zusätzlichen Elektromaschine EM2 derart eingestellt, dass das jeweils aufzubringende Drehmoment erreicht wird und damit dann angefahren wird.
  • Durch die zusätzliche Elektromaschine EM2 ist die Ermittlung des aufzubringenden Drehmomentes zur Einhaltung der Mindestdrehzahl der Elektromaschinen EM1 und EM2 ermöglicht. Die Mindestdrehzahl der jeweiligen Elektromaschine EM1 bzw. EM2 sollte eingehalten werden, damit die Strombelastung des Wechselrichters der Elektromaschinen EM1 und EM2 gleichmäßig auf die einzelnen Phasenströme aufgeteilt werden kann, um Verluste aus einer elektrischen Blindleistung zu reduzieren.
  • Bevorzugt wird das aufzubringende Drehmoment berechnet, beispielsweise unter Nutzung von Informationen an dem Schaltgetriebe 100 realisierten Übersetzungen der einzelnen Getriebekomponenten. Insofern unterstützt die zusätzliche Elektromaschine EM2 durch ihren motorischen Betrieb die Elektromaschine EM1, um dadurch ein rein elektrisches Anfahren des Fahrzeuges mit möglichst geringem elektrischen Verlust zu realisieren. Der elektrische Energiespeicher hat dazu ausreichend funktionsfähig zu sein, um die Summenleistung für die Elektromaschine EM1 und die zusätzliche Elektromaschine EM2 bereitzustellen.
  • Während des Anfahrvorganges können die Drehzahlen verändert werden, um einerseits an jeder der beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 eine Mindestdrehzahl zu gewährleisten und andererseits die Blindleistung möglichst gering zu halten. Es ist jedoch auch möglich, kurzzeitig die Mindestdrehzahl zu unterschreiten, wenn beispielsweise ein „Nulldurchgang“ bezüglich der Drehzahl vorliegt. Bevorzugt wird das Anfahren beendet, indem das dritte Schaltelement 30 geschlossen wird. In diesem Fall ist dann die Vorübersetzung V1 verblockt. Beide Elektromaschinen EM1 und EM2 wirken dann im 1. Gang.
  • Die zusätzliche Elektromaschine EM2 übt darüber hinaus auch eine Funktion aus, wenn das Schaltgetriebe 100 im rein elektrischen Betrieb, also bei geöffneter Trennkupplung K0, geschaltet wird. Diese Lastschaltfunktion ist im Überlagerungsbetrieb der Vorübersetzung V1 möglich. Dazu ist ein dem ersten Teilgetriebe zugeordneter Gang einzulegen. Dieser dient als Stützgang, über den der Kraftfluss während der Lastschaltung geleitet wird. Der Stützgang kann identisch mit dem Istgang oder dem Zielgang sein. Das Schaltverfahren kann wie folgt ausgeführt werden:
  • In einer Lastübernahmephase werden an der Elektromaschine EM1 und an der zusätzlichen Elektromaschine EM2 die Drehmomente so eingestellt, dass es der Standgetriebeübersetzung an der Vorübersetzung V1 entspricht. Dadurch liegt nur noch der Kraftfluss über die Eingangswelle EW1 des ersten Teilgetriebes vor. Sofern die Vorübersetzung V1 ein Planetenradgetriebe ist, findet der Kraftfluss dann über das zweite Getriebeglied 1.2, welches beispielsweise als Planetenradträger oder Steg ausgebildet ist, von der Vorübersetzung V1 an den Stützgang statt. Alle anderen Gangschaltelemente sind lastfrei oder werden lastfrei.
  • Anschließend wird das lastfrei gewordene Schaltelement des Istganges ausgelegt. Nunmehr werden die Drehzahlen der Elektromaschine EM1 und der zusätzlichen Elektromaschine EM2 so geregelt, dass das einzulegende Schaltelement des Zielganges synchron wird. Das synchron gewordene Schaltelement des Zielgangs wird dann anschließend eingelegt, wodurch die Schaltung abgeschlossen ist.
  • Durch die zusätzliche Elektromaschine EM2 kann bei diesem Schaltverfahren eine hohe Zugkraft erreicht werden, weil sich die Drehmomente der beiden Elektromaschinen EM1 und EM2 an der Vorübersetzung V1 summieren. Diese Betriebsweise ist auch im Schub während des Rekuperierens möglich, weil beide Elektromaschinen EM1 und EM2 ihre Drehrichtung und das Vorzeichen des Drehmomentes wechseln können.
  • Bei dem dargestellten Schaltgetriebe 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
    5
    fünfte Welle
    6
    sechste Welle
    EW1
    Eingangswelle
    EW2
    Eingangswelle
    AW
    Ausgangswelle
    HG
    Hauptgetriebe
    GP
    Bereichsgruppe
    EMG1
    Elektromaschinengruppe
    EMG2
    weitere Elektromaschinengruppe
    VM
    Verbrennungskraftmaschine
    TD
    Torsionsdämpfer
    K0
    Trennkupplung
    1'
    Antriebswelle
    EM1
    Elektromaschine
    EM2
    zusätzliche Elektromaschine
    R
    Rotor
    S
    Stator
    V1
    Vorübersetzung
    V2
    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
    3.1
    erstes Getriebeglied
    3.2
    zweites Getriebeglied
    3.3
    drittes Getriebeglied
    R1
    erste Radebene
    R2
    zweite Radebene
    R3
    dritte Radebene
    R4
    vierte Radebene
    R5
    fünfte Radebene
    11
    erstes Losrad
    12
    zweites Losrad
    13
    drittes Losrad
    14
    viertes Losrad
    15
    fünftes Losrad
    11'
    erstes Festrad
    12'
    zweites Festrad
    13'
    drittes Festrad
    14'
    viertes Festrad
    15'
    fünftes Festrad
    10
    erstes Schaltelement
    20
    zweites Schaltelement
    30
    drittes Schaltelement
    40
    viertes Schaltelement
    50
    fünftes Schaltelement
    60
    sechstes Schaltelement
    70
    siebtes Schaltelement
    80
    achtes Schaltelement
    L
    neuntes Schaltelement
    S
    zehntes Schaltelement
    SE
    Schalteinrichtung
    I
    erstes Zusatzschaltelement
    J
    zweites Zusatzschaltelement
    100
    Schaltgetriebe
    500
    Hybridantrieb
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010063582 A1 [0002]

Claims (25)

  1. Schaltgetriebe (100) für einen Hybridantrieb, beispielsweise eines Kraftfahrzeuges, mit einer Getriebeeingangswelle (1) als erste Welle, einer Getriebeausgangswelle (2) als zweite Welle und einer weiteren Getriebeeingangswelle (3) als dritte Welle, mit einem Hauptgetriebe (HG), umfassend wenigstens eine vierte Welle (4) und mehrere damit gekoppelte Radebenen (R1, R2, R3, R4, R5), welche wenigstens zwei Teilgetriebe bilden, von denen ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle (EW1, EW2) und eine gemeinsame Ausgangswelle (AW) haben, mit mehreren 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, mit einer Elektromaschine (EM1), welche mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) triebverbunden ist, einer in einen Überlagerungsbetrieb schaltbaren Vorübersetzung (V1) für die Elektromaschine (EM1) und mit einer Schalteinrichtung (SE) zum Umschalten der Vorübersetzung (V1) von einem Übersetzungsbetrieb in den Überlagerungsbetrieb, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine zusätzliche Elektromaschine (EM2) vorgesehen ist, welche mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbunden ist.
  2. Schaltgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Trennkupplung (K0) zum Abkoppeln eines mit der Getriebeeingangswelle (1) triebverbundenen Antriebes vorgesehen ist.
  3. Schaltgetriebe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine zusätzliche Vorübersetzung (V2) für die zusätzliche Elektromaschine (EM2) vorgesehen ist und die zusätzliche Elektromaschine (EM2) über die zusätzliche Vorübersetzung (V2) mit der Getriebeeingangswelle (1) antriebswirksam gekoppelt ist.
  4. Schaltgetriebe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Vorübersetzung (V2) 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 dem Rotor (R) der zusätzlichen Elektromaschine (EM2) drehfest verbunden ist, das zweite Getriebeglied (2.2) mit der Getriebeeingangswelle (1) drehfest verbunden ist und das dritte Getriebeglied (2.3) gegen ein gehäusefestes Bauteil (G) festgesetzt ist.
  5. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (SE) wenigstens ein Schaltelement als Zusatzschaltelement des Schaltgetriebes (100) aufweist, welches in wenigstens zwei Schaltstellungen bringbar ist, wobei in einer Schaltstellung die Vorübersetzung (V1) in den Überlagerungsbetrieb geschaltet ist, in welchem die Vorübersetzung (V1) mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbunden ist, und in einer weiteren Schaltstellung die Vorübersetzung (V1) in den Übersetzungsbetrieb geschaltet ist, in welchem die Vorübersetzung (V1) von der Getriebeeingangswelle (1) antriebsmäßig abgekoppelt ist.
  6. Schaltgetriebe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (SE) wenigstens zwei Schaltelemente (I, J) als Zusatzschaltelemente des Schaltgetriebes (100) aufweist, von denen ein erstes Zusatzschaltelement (I) zum Schalten der Vorübersetzung (V1) in den Überlagerungsbetrieb und ein zweites Zusatzschaltelement (J) zum Schalten der Vorübersetzung (V1) in den Übersetzungsbetrieb dient.
  7. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (SE) eine Neutralstellung aufweist, in welcher die Vorübersetzung (V1) aus dem Überlagerungsbetrieb und dem Übersetzungsbetrieb herausgebracht ist und die Eingangswelle (EW1) des ersten Teilgetriebes von der Getriebeeingangswelle (1) und der Elektromaschine (EM1) antriebsmäßig abgekoppelt ist.
  8. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorübersetzung (V1) durch ein Planetenradgetriebe mit einem ersten Getriebeglied (1.1), einem zweiten Getriebeglied (1.2) und einem dritten Getriebeglied (1.3) gebildet ist, wobei das erste Getriebeglied (1.1) mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) drehfest verbunden ist, das zweite Getriebeglied (1.2) mit der Eingangswelle (EW1) des ersten Teilgetriebes drehfest verbunden ist und das dritte Getriebeglied (1.3) über die Schalteinrichtung (SE) gegen ein gehäusefestes Bauteil (G) festsetzbar ist und über die Schalteinrichtung (SE) mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbindbar ist.
  9. Schaltgetriebe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bezüglich des Hauptgetriebes eine erste Radebene (R1), eine zweite Radebene (R2), eine dritte Radebene (R3), eine vierte Radebene (R4) und eine fünfte Radebene (R5) mit jeweils wenigstens einem Festrad (11', 12', 13', 14', 15') und einem zugehörigen Losrad (11, 12, 13, 14, 15) vorgesehen sind, wobei das jeweilige Festrad (11', 12', 13', 14', 15') der vierten Welle (4) zugeordnet ist, wobei die erste Radebene (R1) über ein erstes Schaltelement (10) und die zweite Radebene (R2) über ein zweites Schaltelement (20) jeweils mit einer fünften Welle (5) koppelbar sind, welche mit der Eingangswelle (EW1) des ersten Teilgetriebes drehfest verbunden oder daraus gebildet ist, die fünfte Welle (5) über ein drittes Schaltelement (30) mit der Getriebeeingangswelle (1) koppelbar ist, die dritte Radebene (R3) über ein viertes Schaltelement (40) und die vierte Radebene (R4) über ein fünftes Schaltelement (50) jeweils mit der Getriebeeingangswelle (1) koppelbar sind, die Getriebeeingangswelle (1) über ein sechstes Schaltelement (60) mit der Getriebeausgangswelle (2) wirkverbindbar ist und die fünfte Radebene (R5) mit der Getriebeausgangswelle (2) wirkverbunden ist oder über ein siebtes Schaltelement (70) mit der Getriebeausgangswelle (2) wirkverbindbar ist.
  10. Schaltgetriebe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltgetriebe (100) eine mit dem Hauptgetriebe (HG) gekoppelte oder koppelbare Bereichsgruppe (GP) aufweist, welche wenigstens einen Planetenradsatz (PS) mit einem ersten Getriebeglied (3.1), einem zweiten Getriebeglied (3.2) und einem dritten Getriebeglied (3.3) hat, wobei das erste Getriebeglied (3.1) mit einer sechsten Welle (6) drehfest verbunden ist, welche über das sechste Schaltelement (60) mit der Getriebeeingangswelle (1) und über das siebte Schaltelement (70) mit der fünften Radebene (R5) koppelbar ist, das zweite Getriebeglied (3.2) mit der Getriebeausgangswelle (2) drehfest verbunden ist und über ein achtes Schaltelement (80) mit der fünften Radebene (R5) koppelbar ist und das dritte Getriebeglied (3.3) über ein neuntes Schaltelement (L) mit einem gehäusefesten Bauteil (G) und über ein zehntes Schaltelement (S) mit der Getriebeausgangswelle (2) jeweils koppelbar ist.
  11. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes (500) für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (VM) und einem Schaltgetriebe (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend eine Getriebeeingangswelle (1) als erste Welle, eine Getriebeausgangswelle (2) als zweite Welle, eine weitere Getriebeeingangswelle (3) als dritte Welle, ein Hauptgetriebe (HG), eine Elektromaschine (EM1), eine schaltbare Vorübersetzung (V1) für die Elektromaschine (EM1), eine Schalteinrichtung (SE) für die Vorübersetzung (V1) und mehrere Schaltelemente (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 das Hauptgetriebe (HG) wenigstens eine vierte Welle (4) und mehrere damit gekoppelte Radebenen (R1, R2, R3, R4, R5) umfasst, welche wenigstens zwei Teilgetriebe bilden, von denen ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle (EW1, EW2) und eine gemeinsame Ausgangswelle (AW) haben, und wobei die Getriebeeingangswelle (1) mit der Verbrennungskraftmaschine (VM) triebverbunden oder triebverbindbar ist, die Elektromaschine (EM1) mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) triebverbunden ist und mittels der Schalteinrichtung (SE) die Vorübersetzung (V1) von einem Übersetzungsbetrieb in einen Überlagerungsbetrieb umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Schalteinrichtung (SE) die Vorübersetzung (V1) in den Übersetzungsbetrieb geschaltet wird, mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) die Getriebeeingangswelle (1) und damit die Verbrennungskraftmaschine (VM) und eine mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbundene zusätzliche Elektromaschine (EM2) von einer Wirkverbindung mit der Getriebeausgangswelle (2) abgekoppelt wird und die zusätzliche Elektromaschine (EM2) mittels der Verbrennungskraftmaschine (VM) generatorisch betrieben wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromaschine (EM1) motorisch betrieben wird, um das Kraftfahrzeug rein elektrisch anzufahren, und dazu die von der zusätzlichen Elektromaschine (EM2) erzeugte elektrische Energie von der Elektromaschine (EM1) genutzt wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Schaltvorgang bezüglich der Verbrennungskraftmaschine (VM) die Elektromaschine (EM1) zur Zugkraftstützung motorisch betrieben wird und dazu die von der zusätzlichen Elektromaschine (EM2) erzeugte elektrische Energie von der Elektromaschine (EM1) genutzt wird.
  14. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes (500) für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (VM) und einem Schaltgetriebe (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend eine Getriebeeingangswelle (1) als erste Welle, eine Getriebeausgangswelle (2) als zweite Welle, eine weitere Getriebeeingangswelle (3) als dritte Welle, ein Hauptgetriebe (HG), eine Elektromaschine (EM1), eine schaltbare Vorübersetzung (V1) für die Elektromaschine (EM1), eine Schalteinrichtung (SE) für die Vorübersetzung (V1) und mehrere Schaltelemente (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 das Hauptgetriebe (HG) wenigstens eine vierte Welle (4) und mehrere damit gekoppelte Radebenen (R1, R2, R3, R4, R5) umfasst, welche wenigstens zwei Teilgetriebe bilden, von denen ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle (EW1, EW2) und eine gemeinsame Ausgangswelle (AW) haben, und wobei die Getriebeeingangswelle (1) mit der Verbrennungskraftmaschine (VM) triebverbunden oder triebverbindbar ist, die Elektromaschine (EM1) mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) triebverbunden ist und mittels der Schalteinrichtung (SE) die Vorübersetzung (V1) von einem Übersetzungsbetrieb in einen Überlagerungsbetrieb umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Schalteinrichtung (SE) die Vorübersetzung (V1) in den Überlagerungsbetrieb geschaltet wird, eine mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbundene zusätzliche Elektromaschine (EM2) generatorisch betrieben wird, indem die Verbrennungskraftmaschine (VM) die zusätzliche Elektromaschine (EM2) antreibt.
  15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schaltvorgang die Elektromaschine (EM1) zur Zugkraftstützung motorisch betrieben wird und dazu die von der zusätzlichen Elektromaschine (EM2) erzeugte elektrische Energie von der Elektromaschine (EM1) genutzt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei dem Schaltvorgang die Elektromaschine (EM1) zur Zugkraftstützung motorisch betrieben wird und der durch die Getriebeeingangswelle (1) erzeugte Überlagerungsanteil an der Vorübersetzung (V1) mittels Regelung der Drehzahl der Rotorwelle der zusätzlichen Elektromaschine (EM2) eingestellt wird.
  17. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes (500) für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (VM) und einem Schaltgetriebe (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend eine Getriebeeingangswelle (1) als erste Welle, eine Getriebeausgangswelle (2) als zweite Welle, eine weitere Getriebeeingangswelle (3) als dritte Welle, ein Hauptgetriebe (HG), eine Elektromaschine (EM1), eine schaltbare Vorübersetzung (V1) für die Elektromaschine (EM1), eine Schalteinrichtung (SE) für die Vorübersetzung (V1) und mehrere Schaltelemente (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 das Hauptgetriebe (HG) wenigstens eine vierte Welle (4) und mehrere damit gekoppelte Radebenen (R1, R2, R3, R4, R5) umfasst, welche wenigstens zwei Teilgetriebe bilden, von denen ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle (EW1, EW2) und eine gemeinsame Ausgangswelle (AW) haben, und wobei die Getriebeeingangswelle (1) mit der Verbrennungskraftmaschine (VM) triebverbunden oder triebverbindbar ist, die Elektromaschine (EM1) mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) triebverbunden ist und mittels der Schalteinrichtung (SE) die Vorübersetzung (V1) von einem Übersetzungsbetrieb in einen Überlagerungsbetrieb umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Trennkupplung (K0) die Verbrennungskraftmaschine (VM) von der Getriebeeingangswelle (1) abgekoppelt wird, mittels der Schalteinrichtung (SE) die Vorübersetzung (V1) in den Übersetzungsbetrieb geschaltet wird und bei einem Gangwechsel in einem der beiden Teilgetriebe zur Zugkraftstützung eine mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbundene zusätzliche Elektromaschine (EM2) mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) auf einen Gang des anderen Teilgetriebes geschaltet und die zusätzliche Elektromaschine (EM2) motorisch betrieben wird und zum Synchronisieren des einen Teilgetriebes auf den zu schaltenden Gang die Elektromaschine (EM1) motorisch betrieben wird, oder bei einem Gangwechsel in einem der beiden Teilgetriebe zur Zugkraftstützung die Elektromaschine (EM1) mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) auf einen Gang des anderen Teilgetriebes geschaltet und die Elektromaschine (EM1) motorisch betrieben wird und zum Synchronisieren des einen Teilgetriebes auf den zu schaltenden Gang eine mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbundene zusätzliche Elektromaschine (EM2) motorisch betrieben wird.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Gangwechsel in dem ersten Teilgetriebe zur Zugkraftstützung die zusätzliche Elektromaschine (EM2) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (40; 50; 60) auf einen Gang des zweiten Teilgetriebes geschaltet und die zusätzliche Elektromaschine (EM2) motorisch betrieben wird und zum Synchronisieren des ersten Teilgetriebes auf den zu schaltenden Gang die Elektromaschine (EM1) motorisch betrieben wird.
  19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Gangwechsel in dem zweiten Teilgetriebe zur Zugkraftstützung die Elektromaschine (EM1) mittels des wenigstens einen Schaltelementes (10; 20) auf einen Gang des ersten Teilgetriebes geschaltet und die Elektromaschine (EM1) motorisch betrieben wird und zum Synchronisieren des zweiten Teilgetriebes auf den zu schaltenden Gang die zusätzliche Elektromaschine (EM2) motorisch betrieben wird.
  20. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes (500) für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (VM) und einem Schaltgetriebe (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend eine Getriebeeingangswelle (1) als erste Welle, eine Getriebeausgangswelle (2) als zweite Welle, eine weitere Getriebeeingangswelle (3) als dritte Welle, ein Hauptgetriebe (HG), eine Elektromaschine (EM1), eine schaltbare Vorübersetzung (V1) für die Elektromaschine (EM1), eine Schalteinrichtung (SE) für die Vorübersetzung (V1) und mehrere Schaltelemente (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 das Hauptgetriebe (HG) wenigstens eine vierte Welle (4) und mehrere damit gekoppelte Radebenen (R1, R2, R3, R4, R5) umfasst, welche wenigstens zwei Teilgetriebe bilden, von denen ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle (EW1, EW2) und eine gemeinsame Ausgangswelle (AW) haben, und wobei die Getriebeeingangswelle (1) mit der Verbrennungskraftmaschine (VM) triebverbunden oder triebverbindbar ist, die Elektromaschine (EM1) mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) triebverbunden ist und mittels der Schalteinrichtung (SE) die Vorübersetzung (V1) von einem Übersetzungsbetrieb in einen Überlagerungsbetrieb umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Trennkupplung (K0) die Verbrennungskraftmaschine (VM) von der Getriebeeingangswelle (1) abgekoppelt wird, mittels der Schalteinrichtung (SE) die Vorübersetzung (V1) in den Überlagerungsbetrieb geschaltet wird, mittels eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) ein Gang des Hauptgetriebes (HG), vorzugsweise der 1. Gang oder der 2. Gang, geschaltet wird, ein Anfahrwunsch mit einem Soll-Anfahrmoment bezogen auf die Getriebeausgangswelle (2) festgestellt wird und hierzu ein von der Elektromaschine (EM1) und von einer mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbundenen zusätzlichen Elektromaschine (EM2) jeweils aufzubringendes Drehmoment ermittelt wird und anschließend die Drehzahl der Elektromaschine (EM1) und die Drehzahl der zusätzlichen Elektromaschine (EM2) derart eingestellt werden, dass das jeweils aufzubringende Drehmoment erreicht wird, und vorzugsweise damit angefahren wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die eingestellte Drehzahl für die Elektromaschine (EM1) und/oder die zusätzliche Elektromaschine (EM2) den Größenwert einer vorgegebenen Mindestdrehzahl im Wesentlichen entspricht oder überschreitet.
  22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorübersetzung (V1) als Planetenradgetriebe mit einem ersten Getriebeglied (1.1), einem zweiten Getriebeglied (1.2) und einem dritten Getriebeglied (1.3) ausgebildet ist und zwei der Getriebeglieder (1.1, 1.2, 1.3) gegeneinander verblockt werden, um das Anfahren zu beenden.
  23. Verfahren zum Betreiben eines Hybridantriebes (500) für ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine (VM) und einem Schaltgetriebe (100), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 10, aufweisend eine Getriebeeingangswelle (1) als erste Welle, eine Getriebeausgangswelle (2) als zweite Welle, eine weitere Getriebeeingangswelle (3) als dritte Welle, ein Hauptgetriebe (HG), eine Elektromaschine (EM1), eine schaltbare Vorübersetzung (V1) für die Elektromaschine (EM1), eine Schalteinrichtung (SE) für die Vorübersetzung (V1) und mehrere Schaltelemente (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 das Hauptgetriebe (HG) wenigstens eine vierte Welle (4) und mehrere damit gekoppelte Radebenen (R1, R2, R3, R4, R5) umfasst, welche wenigstens zwei Teilgetriebe bilden, von denen ein erstes Teilgetriebe und ein zweites Teilgetriebe jeweils eine Eingangswelle (EW1, EW2) und eine gemeinsame Ausgangswelle (AW) haben, und wobei die Getriebeeingangswelle (1) mit der Verbrennungskraftmaschine (VM) triebverbunden oder triebverbindbar ist, die Elektromaschine (EM1) mit der weiteren Getriebeeingangswelle (3) triebverbunden ist und mittels der Schalteinrichtung (SE) die Vorübersetzung (V1) von einem Übersetzungsbetrieb in einen Überlagerungsbetrieb umschaltbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass mittels einer Trennkupplung (K0) die Verbrennungskraftmaschine (VM) von der Getriebeeingangswelle (1) abgekoppelt wird, mittels der Schalteinrichtung (SE) die Vorübersetzung (V1) in den Überlagerungsbetrieb geschaltet wird, mittels wenigstens eines der Schaltelemente (10, 20, 30, 40, 50, 60, 70) eine dem ersten Teilgetriebe zugeordnete Gangstufe geschaltet wird, über welche eine Kraft zur Stützung der Zugkraft während eines Schaltvorganges bereitgestellt wird, indem die Elektromaschine (EM1) und eine mit der Getriebeeingangswelle (1) wirkverbundene zusätzliche Elektromaschine (EM2) motorisch betrieben werden.
  24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Elektromaschine (EM1) und die Drehzahl der zusätzlichen Elektromaschine (EM2) jeweils auf einen solchen Größenwert eingestellt werden, dass der Größenwert der Standgetriebeübersetzung der Vorübersetzung (V1) vorliegt, anschließend wenigstens ein lastfrei gewordenes Schaltelement ausgelegt wird und dann die Drehzahl der Elektromaschine (EM1) und die Drehzahl der zusätzlichen Elektromaschine (EM2) jeweils auf einen solchen Größenwert eingestellt werden, dass das wenigstens eine einzulegende Schaltelement des zu schaltenden Ganges synchron wird, und dann das Schaltelement eingelegt wird.
  25. Hybridantrieb (500) für ein Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einer Verbrennungskraftmaschine (VM) und einem Schaltgetriebe (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dessen Getriebeeingangswelle (1) mit der Verbrennungskraftmaschine (VM) triebverbunden oder triebverbindbar ist, insbesondere zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 11 bis 24.
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