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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Fahrzeuggetriebe mit einer hydraulisch betätigbaren Kupplungsbaueinheit, die so konfiguriert ist, dass sie wahlweise einen hier auch als Elastizitätselement oder Akkumulator bezeichneten Druckspeicher abkoppelt.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Im Allgemeinen umfasst ein manuelles oder ein automatisches Fahrzeuggetriebe mehrere Drehmomentübertragungsvorrichtungen (hier als Kupplungsbaueinheiten bezeichnet). Hydraulisch gesteuerte Kupplungsbaueinheiten können mit elastizitätsfördernden Vorrichtungen wie etwa einem hydraulischen Akkumulator mit einem Dämpfer konfiguriert sein. Dämpfer sind typischerweise so konfiguriert, dass sie übermäßige Druckimpulse bei einem plötzlichen Anstieg des Betätigungsdrucks, der den Kolben der Kupplungsbaueinheit beeinflusst, auffangen. Der Dämpfer kann eine mechanische Feder oder eine andere energieabsorbierende Vorrichtung umfassen. Die Dämpfung ist höchst erwünscht, um das Schaltgefühl zu verbessern, wenn das Getriebe von einem Gang zu nächsten schaltet.
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Der Prozess des Schaltens von einem Gang zum nächsten erfolgt in drei unterscheidbaren Phasen: a) Füllphase; b) Drehmomentphase und c) Trägheitsphase. Während der Drehmomentphase wird bei Hochschaltvorgängen unter Last (power-on up-shifts) das Drehmoment von der abgehenden Kupplung zu der ankommenden Kupplung übertragen, bis das Drehmoment im Wesentlichen von der einen Kupplung auf die nächste umgesetzt ist. Danach tritt der Getriebeschaltprozess in die Trägheitsphase ein, wo sich die Schlupfgeschwindigkeit der ankommenden Kupplung null nähert. Der Drehmomentphase geht eine Füllphase voraus, in der der ankommenden Kupplung Öl zugeführt wird. Während der Drehmomentphase sollte ein sanfter Übergang stattfinden, da das allmähliche Betätigen des Kolbens zu einer sanften Drehmomentübertragung führt. Umgekehrt führt das plötzliche Betätigen des Kolbens zu einer ungleichmäßigen Drehmomentübertragung, die von der Bedienungsperson bzw. dem Fahrer des Fahrzeugs wahrgenommen werden kann. Daher ist während Hochschaltvorgängen unter Last ein aktives Elastizitätselement in Form eines Druckspeichers in dem hydraulischen Steuersystem der ankommenden Kupplung höchst wünschenswert. Jedoch wird während Herunterschaltvorgängen unter Last (power-on down-shifts) die abgehende Kupplung in einer genau gesteuerten Weise gelöst, wobei danach getrachtet wird, die ankommende Kupplung schnell auszurücken, und die Aufnahme des Elastizitätselements die Druckantwortgeschwindigkeit verlangsamt.
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In der
US 5,916,060 A wird ein Hydraulikkreis zum Betätigen mehrerer Kupplungen beschrieben, der einen Dämpferspeicher beinhaltet, der derart mit der Kupplung für den dritten Gang und der Kupplung für den zweiten Gang hydraulisch verschaltet ist, dass er das Schalten in den zweiten Gang beim überspringenden Herunterschalten von dem dritten Gang in den ersten Gang verhindert.
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ZUGRUNDELIEGENDE AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, den Nachteil zu beseitigen, dass ein Elastizitätselement die Antwortzeit verlängern und die Genauigkeit des Kupplungslösens herabsetzen kann. Dafür sollte das Elastizitätselement in dem Kupplungssteuersystem während Herunterschaltvorgängen unter Last wahlweise weggenommen werden können. Diesem Bedarf kommt die vorliegende Erfindung dadurch nach, dass ein Fahrzeuggetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Verfahren zum Beeinflussen der Drehmomentübertragung in einer Fahrzeuggetriebekupplung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 sowie ein System für bedarfsorientierte Drehmomentübertragung für eine Getriebekupplungsbaueinheit mit einem hydraulischen Kupplungsspeisepfad mit den Merkmalen des Anspruchs 13 geschaffen wird. Die vorliegende Erfindung ist also auf das effiziente Managen der Verwendung eines Elastizitätselements (oder eines Akkumulators mit einem Dämpfer) in der Kupplungsbaueinheit eines Fahrzeuggetriebes gerichtet. Der Akkumulator wird wahlweise während Hochschaltvorgängen unter Last mit dem Kupplungsspeisepfad des Getriebes verbunden und während Herunterschaltvorgängen unter Last von dem Kupplungsspeisepfad getrennt.
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In der gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst die Kupplungsbaueinheit ein Drucksteuerventil, das dem Kupplungskolben Druck zuführt. Ein Akkumulator mit einem Dämpfer kann wahlweise mit dem Kupplungsspeisepfad hydraulisch verbunden werden, um wahlweise Druck, der einen im Voraus festgelegten Bereich überschreitet, aufzufangen.
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Außerdem steht in der gezeigten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Trennventil mit dem Kupplungsspeisepfad des Getriebes in hydraulischer Verbindung. Das Trennventil trennt wahlweise den Akkumulator von dem Kupplungsspeisepfad.
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Das Trennventil kann ferner einen hydraulisch betätigbaren Trennschieber umfassen, der wahlweise den Akkumulator mit dem Kupplungsspeisepfad verbindet oder von diesem trennt.
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Das Trennventil kann ferner einen Schieberhohlraum definieren, der den Schieber aufnimmt, der so konfigurierbar ist, dass er einen Auslass zum Ablassen von Hydraulikfluid aus dem Schieberhohlraum, wenn der Trennschieber betätigt wird, definiert.
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Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Fahrzeuggetriebe, das einen hydraulischen Kupplungsspeisepfad mit einem hydraulisch betätigbaren Kupplungskolben, der mit dem Kupplungsspeisepfad in Verbindung steht, aufweist. Außerdem ist ein Drucksteuerventil so konfiguriert, dass es dem Kupplungskolben über den Kupplungsspeisepfad Druck zuführt. Das Getriebe umfasst ferner einen Akkumulator, der wahlweise mit dem Kupplungsspeisepfad hydraulisch verbindbar ist. Der Akkumulator weist einen Dämpfer auf, der so konfigurierbar ist, dass er Druck, der einen im Voraus festgelegten Bereich überschreitet, wahlweise auffängt.
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Beeinflussen der Drehmomentübertragung in einer Fahrzeuggetriebekupplung. Das Verfahren umfasst das Beaufschlagen eines Hydraulikkreises und eines Dämpfers, der mit der Getriebekupplung hydraulisch verbindbar ist, mit Druck; das hydraulische Verbinden des Dämpfers mit dem Hydraulikkreis in der Weise, dass die Drehmomentübertragung zur besseren Getriebedrehmomentsteuerung während Hochschaltvorgängen unter Last zunimmt; und das hydraulische Trennen des Dämpfers von dem Hydraulikkreis in der Weise, dass die Drehmomentübertragung während Herunterschaltvorgängen unter Last abnimmt.
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Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden genauen Beschreibung der besten Formen zur Ausführung der Erfindung schnell deutlich, wenn diese in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen aufgenommen wird.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Querschnittsansicht des Kupplungsspeisepfads, der mit einer Kupplungsbaueinheit, einem Akkumulator, einem Trennventil und einem Kupplungsdrucksteuerventil in hydraulischer Verbindung steht;
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2 ist eine graphische Darstellung, die den Druck in dem Kupplungsspeisepfad sowohl mit als auch ohne den Akkumulator als Funktion der Zeit vergleicht; und
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3 ist ein Ablaufplan, der die Funktionalität des Trennventils entsprechend dem durch das Kupplungsdrucksteuerventil gelieferten Speisedruck zeigt.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die vorliegende Erfindung kann beispielhalber mit einer elektrohydraulischen Steuerung des Typs, der in dem US-Patent
US 5,601,506 A beschrieben ist, das gemeinsam mit der vorliegenden Anmeldung übertragen und hiermit in seiner Gesamtheit durch Verweis aufgenommen ist, implementiert sein. Daher sind die in
1 gezeigten Steuerelemente hiervon stark vereinfacht, da weitere Informationen bezüglich der Fluiddruckwegewahl und so weiter in dem oben genannten Patent gefunden werden können.
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Auf die Zeichnungen 1 bis 3 Bezug nehmend, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile darstellen, ist in 1 eine Querschnittsansicht eines Kupplungsspeisepfads 10 (wenigstens teilweise durch das Rohr 11 definiert) für eine Fahrzeugkupplungsbaueinheit 12 gezeigt. Im Wesentlichen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf einen hydraulischen Kupplungsspeisepfad 10 für ein Fahrzeuggetriebe. Der Kupplungsspeisepfad 10 umfasst einen hydraulisch betätigbaren Kupplungskolben 14, ein Drucksteuerventil 16, das so konfiguriert ist, dass es dem Kupplungskolben 14 über den Kupplungsspeisepfad 10 Druck zuführt, und einen Akkumulator 18, der wahlweise mit dem Kupplungsspeisepfad 10 hydraulisch verbindbar ist. Der Akkumulator 18 weist einen Dämpfer 20 auf, der so konfigurierbar ist, dass er Druck, der einen im Voraus festgelegten Bereich überschreitet, wahlweise auffängt.
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Insbesondere, wie in 1 gezeigt ist, bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Kupplungssteuersystem mit einem Kupplungsspeisepfad 10, der mit einer Kupplungsbaueinheit 12, einem Akkumulator 18, einem Trennventil 22 (oder einer Steuerung) und einem Drucksteuerventil 16 in hydraulischer Verbindung steht. Die Kupplungsbaueinheit 12 ist mit einem hydraulisch betätigbaren Kolben 14 konfiguriert, der bei seitlicher Bewegung mit einem Satz komplementärer Kupplungsscheiben (nicht gezeigt) in Eingriff gelangt. Wenn der Druck auf der Vorderseite 15 des Kolbens 14 größer als der Druck auf der Rückseite 17 ist, d. h. der Kolben 14 seinen Hubdruck erreicht, bewegt sich der Kolben 14 seitlich, um mit den komplementären Kupplungsscheiben in Eingriff zu gelangen. Der Kolben 14 ist durch das Rohr 11 des Kupplungsspeisepfads 10 mit einem Drucksteuerventil 16 hydraulisch verbunden. Das Drucksteuerventil 16 dient als Druckregler für den Kupplungsspeisepfad 10. Das Drucksteuerventil 16 besteht aus einem zweiköpfigen Schieber 26, der in Bezug auf den Steuerventilschieberhohlraum 28 federbelastet ist. Die Vorderseite 27 des Steuerventilschiebers 26 ist mit einer Speiseleitung (oder Pumpe) 30 hydraulisch verbunden. Unter im Voraus festgelegten Bedingungen bringt die Speiseleitung 30 einen Signaldruck auf, um die Federbelastung gegen den Steuerventilschieber 26 zu überwinden und wahlweise das Drucksteuerventil 16 mit dem Kupplungsspeisepfad 10 zu verbinden oder von diesem zu trennen. Wenn das Kupplungsdruckventil 16 von dem Kupplungsspeisepfad 10 getrennt werden soll, wird der Signaldruck verringert, wobei der Steuerventilkolben 26 die Verbindung zwischen dem Drucksteuerventil 16 und dem Rohr 11 des Kupplungsspeisepfads 10 verschließt. Die Speiseleitung (oder Pumpe) 30, die die Verbindung zwischen dem Drucksteuerventil 16 und dem Kupplungsspeisepfad 10 beeinflusst, kann durch eine Steuereinheit 32 gesteuert werden, die so konfiguriert ist, dass sie unter bestimmten, im Voraus festgelegten Bedingungen ein Signal zu der Pumpe 30 sendet. Im Allgemeinen kann die Steuereinheit 32, wenn die Kupplungsbaueinheit 12 eingerückt werden soll, die Speiseleitung 30 anweisen, die Vorderseite 27 des Steuerventilschiebers 26 mit einem Signaldruck zu beaufschlagen, um dem Drucksteuerventil 16 zu ermöglichen, der Vorderseite 15 des Kupplungskolbens 14 über den Kupplungsspeisepfad 10 ausreichend Druck zuzuführen, um dadurch mit den komplementären Kupplungsscheiben 13 in Eingriff zu gelangen. In der gezeigten Ausführungsform ist das Drucksteuerventil 16 so konfiguriert, dass es dem Rohr allmählich Druck im Verhältnis zu dem von der Pumpe 30 gelieferten Signaldruck zuführt. Das Drucksteuerventil 16 hat eine zusätzliche Druckversorgung in eine Pumpe 31, die einen konstanten Druck an den Steuerventilschieberhohlraum 28 liefert. Die Pumpe 31 liefert einen konstanten Widerstandsdruck an den Steuerventilschieber 26. Zudem ist das Steuerventil mit einem Ausgangsdruckspeisepfad 29 konfiguriert, der ermöglicht, dass ein durch die Pumpe 31 in den Schieberhohlraum 28 zugeführtes Hydraulikmedium allmählich in das Rohr 11 fließt. Diese Vorkehrung ermöglicht dem Drucksteuerventil 16 das Regeln des Ausgangsdrucks in proportionaler Weise zu dem durch die Pumpe 30 zugeführten Signaldruck. Das Steuerdruckventil 16 definiert ferner einen Auslass 25 zum Wegnehmen von Druck von der Vorderseite 27 des Steuerventilschiebers 26. Der Ausgangsdruck kann bei der gezeigten Ausführungsform im Bereich von 0 bis 689,5 kPa liegen.
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Wie in 1 weiter gezeigt ist, ist in der vorliegenden Erfindung ein Elastizitätselement oder Akkumulator 18 aufgenommen. Der Akkumulator 18 ist ein passiver Druckspeicher. Der Akkumulator 18 besteht aus einem Akkumulatorkolben 34, der mit dem Kupplungsspeisepfad 10 des Getriebes hydraulisch verbindbar ist. Der Druck an der Vorderseite 35 des Akkumulatorkolbens 34 ist im Wesentlichen gleich dem Speisedruck Ps, der von dem Drucksteuerventil 16 geliefert wird, wenn der Akkumulator 18 mit dem Drucksteuerventil 16 verbunden ist. Der Akkumulatorkolben 34 ist in dem Akkumulatorhohlraum 36 federbelastet. Eine Feder (oder ein Dämpfer) 20 ist mit einer im Voraus festgelegten Härte ausgelegt, um zu ermöglichen, dass sich der Akkumulatorkolben 34 seitlich bewegt, um dadurch die aus dem Speisedruck resultierende Last, nur wenn der Speisedruck größer als ein im Voraus festgelegter Wert ist, aufzufangen. In einer Anordnung geht der im Voraus festgelegte Bereich von 0 bis 344,7 kPa. Daher ist die von der Akkumulatorfeder 20 erfahrene Last gleich dem Speisedruck Ps, multipliziert mit der Mantelfläche der Vorderseite 35 des Akkumulatorkolbens 34. Diese Last ist gleich der Federkonstante Kap der Akkumulatorfeder 20, multipliziert mit der Änderung der seitlichen Bewegung des Akkumulatorkolbens 34. Daher drückt sich die Akkumulatorfeder 20, je größer der Speisedruck Ps ist, umso mehr zusammen und absorbiert dadurch mehr Energie. Der Akkumulator 18 definiert ferner einen Auslass 38 an der Rückseite des Akkumulatorkolbenhohlraums 36. Der Auslass 38 dient dazu, bei einem Hub des Akkumulatorkolbens 34 Hydraulikfluid aus dem Akkumulatorkolbenhohlraum 36 abzulassen.
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Ein technischer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, dass der Akkumulator 18 wahlweise mit dem Kupplungsspeisepfad 10 verbunden und von diesem getrennt werden kann, um Elastizität nach Bedarf (oder Elastizität unter im Voraus festgelegten Bedingungen) zu verschaffen. Das Trennventil 22 ist mit dem Akkumulator 18 und mit dem Kupplungsspeisepfad 10 hydraulisch verbunden und dazwischen angeordnet. Das Trennventil 22 besteht aus einem zweiköpfigen Schieber 40, der jenem des Kupplungsdrucksteuerventils 16 gleicht. Die Vorderseite 41 des Trennventilschiebers 40 ist mit einer Pumpe oder Druckspeiseleitung 42, die die Vorderseite 41 des Trennventilschiebers 40 mit einem Steuerdruck Pc beaufschlagt, um den Akkumulator 18 von dem Kupplungsspeisepfad 10 wahlweise zu trennen. Der Trennventilschieber 40 ist gegen den Trennventilkolbenhohlraum 44 federbelastet. Wenn der Steuerdruck Pc größer als die Kraft der Feder 46 ist, bewegt sich der Trennschieber 40 seitlich, um die Hydraulikverbindung zwischen dem Akkumulator 18 und dem Kupplungsspeisepfad 10 zu verschließen. Die Pumpe oder Speiseleitung 42 kann durch eine Steuereinheit 48 beeinflusst werden, die so wirkt, dass sie den Steuerdruck erhöht, wenn danach getrachtet wird, den Akkumulator 18 aus (von) dem Kupplungsspeisepfad 10 und dadurch von dem Kupplungssteuersystem wegzunehmen. Ferner ist die Feder 46 mit einer Härte Kdv ausgelegt, derart, dass der Steuerdruck Pc, multipliziert mit der Mantelfläche an der Vorderseite 41 des Trennventilkolbens 40, gleich der Federkonstante Kdv, multipliziert mit der zum Schließen des Trennventils 22 erforderlichen seitlichen Bewegung des Trennventilkolbens 40, ist. Ähnlich dem Akkumulator 18 kann das Trennventil 22 mit einem Auslass 50 versehen sein, um bei einem Hub des Trennventilkolbens 40 Hydraulikmedium aus dem Trennventilkolbenhohlraum 44 abzulassen. Obwohl in der gezeigten Ausführungsform das Trennventil als zweistufiges Ventil gezeigt ist, kann das Trennventil auch ein Regelventil wie etwa das Steuerungsspeiseventil 16 sein.
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In 2 ist der Druck innerhalb des Kupplungsspeisepfads, Ps, als Funktion der Zeit aufgezeichnet. Die Aufzeichnung A ist eine schematische Darstellung des Drucks innerhalb des Kupplungsspeisepfads 10 bei damit verbundenem Akkumulator 18 (oder im Elastizität-zugeschaltet-Modus) und bei geöffnetem Trennventil 22 während der Kupplungsfüllphase und der Drehmomentphase. Die Aufzeichnung B jedoch zeigt den Druck innerhalb des Kupplungsspeisepfads 10, Ps, bei geschlossenem Trennventil 22 (oder im Elastizität-weggenommen-Modus) und bei von dem System weggenommenen Akkumulator 18. Der zum Beschicken des Kolbens 14 der Kupplungsbaueinheit 12 erforderliche Druck ist P*. Wie in 2 gezeigt ist, entwickelt sich der Druck allmählich in Richtung des gewünschten Pegels für die Kolbenbetätigung, P*, wenn der Akkumulator 18 vorhanden ist (wie in der Aufzeichnung A gezeigt ist); jedoch klettert der Druck in dem Kupplungsspeisepfad 10 ohne den Akkumulator 18 schnell über den gewünschten Pegel hinaus und liegt außerhalb des im Voraus festgelegten Bereichs. Der Fahrer des Fahrzeugs kann ein solches energisches Klettern erkennen.
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Die Logistik des Trennventils 22 ist wenigstens teilweise in 3 gezeigt und wird hier besprochen. Nur unter den Bedingungen eines Hochschaltens unter Last wird in der gezeigten Ausführungsform der Akkumulator 18 verwendet. Wenn der Motor eingeschaltet ist, 52, und das Getriebe herunterschaltet, ist das Trennventil 22 (wie in 1 gezeigt ist) geschlossen und das Elastizitätselement von dem Kupplungsspeisepfad weggenommen, wie bei 56 angegeben ist. Da das Trennventil 22 hydraulisch betätigbar und federbelastet ist, muss der zum Schließen des Trennventils erforderliche Steuerdruck Pc größer als der Federkraftdruck des Trennventils, Kdv, multipliziert mit der zum Verschließen des Trennventils erforderlichen Strecke, geteilt durch die Mantelfläche der Vorderseite 41 des Trennventilkolbens 40, sein. Wenn das Getriebe im Heraufschaltmodus 54 ist, ist das Trennventil geöffnet, wie bei 58 gezeigt ist, wobei der Akkumulator (oder das Elastizitätselement) in der Lage ist, eine Last entsprechend der Härte der vorbelastenden Feder 20 aufzunehmen. Die aufgenommene Last ist gleich der Federkonstante Kap, multipliziert mit der von dem Akkumulatorkolben zurückgelegten Strecke, wie bei 60 gezeigt ist. Das Ergebnis ist, dass der Druck in dem Kupplungsspeisepfad 10, Pa-A, mit dem Akkumulator 18 kleiner als der Druck ohne den Akkumulator 18, Pa-B, ist, wie bei 62 gezeigt ist.
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Die vorliegende Erfindung umfasst außerdem ein Verfahren zum Beeinflussen der Elastizität in einer Fahrzeuggetriebekupplung 12. Das Verfahren umfasst das Beaufschlagen eines Hydraulikkreises (oder Kupplungsspeisepfads 10, wie in 1 gezeigt ist) und eines Dämpfers (Akkumulators 18), der mit der Getriebekupplung 12 hydraulisch verbindbar ist, mit Druck; das hydraulische Verbinden des Dämpfers 12 mit dem Hydraulikkreis 10 in der Weise, dass die Kupplungselastizität zur besseren Steuerung des Getriebedrehmoments während Hochschaltvorgängen unter Last zunimmt; und das hydraulische Trennen des Dämpfers 18 von dem Hydraulikkreis 10 in der Weise, dass die Kupplungselastizität während Herunterschaltvorgängen unter Last abnimmt.
