WO2020173661A1

WO2020173661A1 - Schaltelement für ein automatikgetriebe

Info

Publication number: WO2020173661A1
Application number: PCT/EP2020/052435
Authority: WO
Inventors: Wolfgang Schmid; Bernhard Sauter; Hans Heckenberger
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2020-09-03
Also published as: CN113454370B; CN113454370A; DE102019202617B4; US20220170516A1; DE102019202617A1

Abstract

Ein hydraulisch betätigbares Schaltelement (100), umfasst einen Kupplungskolben (101), einen Schnellfüllkolben (102) und ein Schnellfüllventil (103), sowie einen Schnellfülldruckraum (126) und einen Kupplungsdruckraum (117). Das Schnellfüll- ventil (103) umfasst einen Verschlusskörper (132) und einen Steuerkörper (131). Der Verschlusskörper (132) ist vor Betätigung des Schaltelements (100) in einer ersten Schaltstellung befindlich, in welcher der Schnellfülldruckraum (126) mit einer Drucköl- quelle (108) verbunden ist und verschließt nach der Betätigung des Schaltelements (100) in einer zweiten Schaltstellung den Schnellfülldruckraum (126) gegen das rest- liche Hydrauliksystem. Der Steuerkörper (131 ) weist eine erste (A18) und eine zweite Druckfläche (A19) auf, wobei in dessen erster Schaltstellung nur die erste Druckflä- che (A18) von der Druckölquelle (108) druckbeaufschlagbar ist. Das Schnellfüllventil (103) ist so ausgebildet, dass die zweite Druckfläche (A19) zusätzlich zur ersten Druckfläche (A18) in der zweiten Schaltstellung oder zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung des Steuerkörpers (131) druckbeaufschlagbar ist.

Description

Schaltelement für ein Automatikqetriebe

Die Erfindung betrifft ein hydraulisch betätigbare Schaltelement für ein Automatikge triebe, ein Automatikgetriebe mit einem solchen Schaltelement sowie ein Verfahren zur Betätigung des Schaltelements.

Aus der DE 10247702 A1 der Anmelderin ist ein Automatikgetriebe bekannt, welches mehrere reibschlüssige Schaltelemente zur Drehmomentübertragung und zum Auf bau des Kraftschlusses aufweist. Ein reibschlüssiges Schaltelement, auch als Lamel lenkupplung bezeichnet, umfasst einen Innenlamellenträger, einen Außenlamellen träger, ein Lamellenpaket sowie einen Kupplungskolben und einen Kupplungszylin der auf, in welchem der Kupplungskolben verschiebbar angeordnet ist. Das Lamel lenpaket umfasst Außen- und Innenlamellen, wobei die Außenlamellen drehfest mit dem Außenlamellenträger und die Innenlamellen drehfest mit dem Innenlamellenträ ger gekoppelt sind. Außen- und Innenlamellen sind gegenüber ihrem jeweiligen Trä ger axial verschiebbar. Außen- und Innenlamellen sind innerhalb des Lamellenpakets so angeordnet, dass sich diese in axialer Richtung einander abwechseln und so inei nander eingreifen.

Zum Aufbau eines Reibmomentes werden die Lamellen mittels des druckbeauf schlagten Kupplungskolbens aneinandergedrückt, so dass eine reibschlüssige Ver bindung zwischen den Lamellen entsteht. Hierdurch kann die Kupplung ein Drehmo ment zwischen einem mit dem Außenlamellenträger drehfest gekoppelten Getriebe element und einem mit dem Innenlamellenträger drehfest gekoppelten Getriebeele ment übertragen. Im unbetätigten, d.h. offenen Zustand der Kupplung, wenn der Kupplungskolben nicht druckbeaufschlagt ist, ist ein gewisses Axialspiel zwischen den Lamellen vorhanden, um das Schleppmoment möglichst gering zu halten , wenn im Betrieb die betreffende Kupplung nicht geschaltet ist aber leer mitläuft. Unter ei nem Axialspiel ist die Bewegungsfreiheit in Richtung der Drehachse des Schaltele ments zu verstehen. Zu dem Axialspiel zwischen den Lamellen kommt ein mögliches Axialspiel zwischen dem Kupplungskolben und dem Lamellenpaket. Außerdem ist es möglich, dass zwischen dem Kupplungskolben und dem Lamellenpaket eine Wellfe der angeordnet ist, welche die Lamellen mit so geringer Kraft gegeneinanderdrückt, dass diese noch kein Moment übertragen können, welches im Antriebsstrang spürbar oder gar zum Antrieb des Fahrzeugs ausreichend ist. Die Axialspiele zwischen den Lamellen, dem Kupplungskolben und dem Lamellenpaket, sowie der Federweg der Wellfeder addieren sich zu einem Maß der axialen Bewegungsfreiheit, das nachfol gend als Lüftspiel bezeichnet wird.

Beim Zuschalten der Kupplung, nachfolgend auch als Schließen bezeichnet, ist zu nächst der Kupplungskolben mittels einer Druckbeaufschlagung durch das Betriebs medium so weit zu bewegen, dass das Lüftspiel aufgehoben wird und die Lamellen aneinander anliegen. Bei der Bewegung des Kupplungskolbens mittels dessen Druckbeaufschlagung vergrößert sich das Volumen eines Kupplungsdruckraums im Kupplungszylinder, so dass dieses Volumen vom Ölversorgungssystem bzw. der Ge triebepumpe zu befüllen ist. Erst dann ist durch eine weitere Druckbeaufschlagung des Kupplungskolbens eine Anpressung der Lamellen und damit eine Drehmomen tübertragung möglich.

Unter den allgemeinen Begriff Schaltelemente oder Kupplungen fallen in diesem Zu sammenhang sowohl Getriebekupplungen, welche zwei drehbare Teile miteinander verbinden können, als auch so genannte Getriebebremsen, welche ein drehbares Antriebselement drehfest mit dem Getriebegehäuse verbinden können. Nachfolgend beschriebene Vorgänge, insbesondere die Befüllung einer Kupplung zur Druckbeauf schlagung, betreffen sowohl Getriebekupplungen als auch -bremsen gleichermaßen.

Der Kupplungskolben weist eine druckbeaufschlagbare hydraulische Druckfläche auf und wird bei einer Druckbeaufschlagung axial um den Weg des Lüftspiels verscho ben, so dass sich ein hierzu zu befüllendes Volumen, nachfolgend als Schnellffüllvo- lumen bezeichnet, als Produkt aus dem Flächeninhalt der hydraulischen Druckfläche und dem Weg des Lüftspiels errechnet. Den Vorgang, das Schaltelement zum Aus gleich des Lüftspiels in kurzer Zeit zu befüllen wird nachfolgend als Schnellbefüllung bezeichnet. Unter einer hydraulischen Druckfläche ist in diesem Zusammenhang eine Fläche eines hydraulischen Kolbens zu verstehen, auf welche ein Druck in eine Richtung wirkt, in welche der Kolben oder Ventilschieber verschiebbar ist, wobei die Fläche die Projektionsfläche in dieser Richtung ist. Üblicherweise ist dies eine Kreis- oder Kreisringfläche, da diese Bauteile meist zylinderförmig ausgestaltet sind und de ren Verschiebung axial erfolgt, d.h. in Richtung der Zylinderachse. Eine so genannte Schaltzeit, welche vom Schaltsignal für das Auslösen des Wechsels einer Überset zungsstufe bis zum Schließen der betreffenden Kupplung und damit dem Einlegen einer neuen Übersetzungsstufe (auch als Gang bezeichnet) vergeht, muss aus Grün den der Spontaneität, d.h. für einen schnellen Gangwechsel, möglichst kurz sein. Deshalb muss die Befüllung des Volumens sehr schnell in einer kurzen Befüllzeit er folgen. Der Quotient aus dem Befüllvolumen dividiert durch die Befüllzeit ist der Volu menstrombedarf, welchen die Ölversorgung des Automatikgetriebes und damit letzt endlich die Getriebepumpe als Förderstrom bereitstellen muss.

Der Förderstrom einer üblicherweise als Verdrängerpumpe ausgestalteten Getriebe pumpe ist von der physikalischen Größe her ein Volumenstrom und errechnet sich als Produkt aus Pumpendrehzahl und Verdrängungsvolumen. Verdrängerpumpen sind beispielsweise Zahnrad-, Flügelzellen- oder Kolbenpumpen. Das Verdrängungs volumen gibt das Volumen an, welches eine Verdrängerpumpe pro Pumpenumdre hung theoretisch (geometrisch ideal oder wirkungsgradbehaftet) fördert. Das Einle gen eines Ganges aus Neutral beispielsweise erfolgt üblicherweise, wenn der die Getriebepumpe antreibende Verbrennungsmotor mit Leerlaufdrehzahl dreht, d.h. die Drehzahl der Getriebepumpe sehr gering ist. Bei den Schaltvorgängen im Fährbe trieb, wenn die die Übersetzungsstufen gewechselt werden, ist zwar die Drehzahl der Getriebepumpe höher, aber die Befüllzeit sollte noch kürzer sein. Das Verdrängungs volumen der Getriebepumpe so gewählt werden, dass ein Volumenstrom erreicht wird, welcher ausreicht um die Kupplung in einer bestimmten erforderlichen Zeit spanne bei einer bestimmten Drehzahl zu befüllen. Hierbei ist der ungünstigste Fall abzudecken, d.h. das erforderliche Verdrängungsvolumen der Getriebepumpe ist der höchste Quotient aus zu befüllendem Volumen dividiert durch das Produkt aus gefor derter Zeitspanne und bei dem Befüllvorgang eingestellter Drehzahl der Getriebe pumpe.

Mit dem Verdrängungsvolumen wachsen Durchmesser und/oder Breite einer Pumpe. Da die Breite bei einer Verdrängerpumpe strömungstechnisch begrenzt ist, erhöht sich meist der Durchmesser der rotierenden Teile. Mit dem Durchmesser der rotie renden Teile wachsen - neben dem Bauraum - progressiv das Aufnahmemoment und damit die Aufnahmeleistung. Außerdem wird der hohe Volumenstrom der Getriebe pumpe außerhalb der Schaltungen - und damit im zeitlich überwiegenden Anteil der Betriebsdauer - nicht benötigt, da beim Fahren in ein und derselben Übersetzungs stufe nur die Leckagemenge zum Aufrechterhalten eines Kupplungsdruckes sowie eine Kühl- und Schmierölmenge benötigt wird. Trotzdem muss der gesamte Volu menstrom - auch als Förderstrom bezeichnet - auf den maximal benötigten Druck gebracht werden, was ebenfalls die Aufnahmeleistung der Getriebepumpe erhöht und damit zu einer Verschlechterung des Getriebewirkungsgrades führt.

In der nicht vorveröffentlichen deutschen Patentanmeldung 102007218081.2 der An melderin ist ein Lamellenschaltelement offenbart, welches neben dem Kupplungskol ben einen Schnellfüllkolben sowie ein Schnellfüllventil zur Steuerung der Schnellbe füllung aufweist. Das Schnellfüllventil umfasst einen Steuerkörper und einen Ver schlusskörper. Hierbei wird bei Beginn der Schnellbefüllung aus einer Druckölquelle zunächst ein Schnellfülldruckraum zwischen dem Schnellfüllventil und dem Schnell füllkolben befüllt, wobei das Volumen des Schnellfülldruckraumes bzw. Schnellfüllkol bens deutlich kleiner ist als das Volumen des Kupplungsdruckraums bzw. die druck- beaufschlagbare Fläche des Kupplungskolbens. Aus diesem Grund muss der Schnellfülldruck entsprechend dem Flächenverhältnis größer sein als ein Schnellfüll druck mit welchem ein Kupplungsdruckraum direkt befüllt wird. Die Druckölquelle ist üblicherweise eine Druckstelleinrichtung welche in einem hydraulischen Schaltgerät angeordnet ist. Das hydraulische Schaltgerät wird von einer Getriebepumpe mit dem Betriebsmedium, üblicherweise Getriebeöl, versorgt.

Weil das während der Schnellbefüllung zu befüllende Volumen des Schnellfülldruck raums in ähnlichem Verhältnis kleiner ist als das des Kupplungsdruckraums, kann der während der Schnellbefüllzeit von der Getriebepumpe zu erzeugende Volumen strom in gleichem Maße geringer sein. Hierdurch kann vorteilhafterweise die Getrie bepumpe bezüglich ihres Verdrängungsvolumens im Vergleich zu Schaltelementen mit direkter Befüllung des Kupplungsdruckraums kleiner dimensioniert werden, wo- raus eine geringere Leistungsaufnahme der Getriebepumpe über dem gesamten Be triebsbereich und damit ein höherer Getriebewirkungsgrad resultiert. Nach dem Ab schluss der Schnellbefüllung steuert das Schnellfüllventil die Befüllung und Druckbe aufschlagung des Kupplungsdruckraums, welche bei geringerem Druckniveau als die Schnellbefüllung erfolgt, so dass der höhere Schnellfülldruck nur während der kurzen Schnellfüllzeit erzeugt werden muss. Nach der Schnellbefüllung wird der Schnellfüll druckraum mittels eines Verschlusskörpers verschlossen, so dass der erhöhte Schnellfülldruck im Schnellfülldruckraum erhalten bleibt.

Das Verschließen des Schnellfülldruckraums darf jedoch erst dann erfolgen, wenn der Schnellfüllkolben den Kupplungskolben an das Lamellenpaket gedrückt und das Lüftspiel aufgehoben hat, so dass die Schnellbefüllung abgeschlossen ist. Um dies zu gewährleisten, muss der Verschlusskörper so lange zurückgehalten werden. Dies geschieht bei diesem Stand der Technik mittels einer Sperrvorrichtung mit federbe lasteten Sperrschieben, die in radialer Richtung auf eine Schräge an dem kolbenför migen Steuerkörper drücken und so eine Reibkraft erzeugen, welche der axial auf den Steuerkörper wirkenden Druckkraft entgegenwirkt. Ab einem bestimmten Druck überwindet der Steuerkörper den Widerstand der Sperrschieber und wird dann in eine Stellung verschoben, in welcher der Verschlusskörper den Schnellfülldruckraum verschließt. In dieser Stellung ist dann der der erhöhte Schnellfülldruck im Schnellfüll druckraum eingesperrt und der Steuerkörper gibt über eine Steuerkante einen Kanal frei, durch welchen dann aus der Druckölquelle bei abgesenktem Druck der Kupp lungsdruckraum befüllt und druckbeaufschlagt wird, damit ein Moment über das La mellenpaket übertragbar und damit das Schaltelement geschlossen ist.

Ein Problem der Sperrvorrichtung mit den federbelasteten Sperrschiebern ist eine re sultierende Radialkraft, die aufgrund ungleicher Federkräfte infolge von Fertigungsto leranzen auf den Kolben wirkt sowie Ungenauigkeiten bei der Einstellung der Reib kraft durch die Herstellung der Oberflächen und an diesen über die Betriebsdauer entstehenden Verschleiß. Zudem stellen die Sperrschieber mit ihren zugehörigen Druckfedern einen erhöhten Montageaufwand sowie eine vergrößerte Anzahl von Bauteilen dar, was letztendlich höhere Kosten bedeutet. Außerdem wächst mit der Anordnung der Sperrschieber der radiale Bauraum sowie der Fertigungsaufwand des Schaltelements infolge der Herstellung der Sperrschieberbohrungen. Darüber hinaus sinkt die Zuverlässigkeit des gesamten Systems aufgrund von möglichem Verschleiß oder Schäden in den zusätzlichen Bauteilen der Sperrvorrichtung.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist es, ein Schaltelement für ein Auto matikgetriebe zu schaffen, welches bei einfachem Aufbau und über der Lebensdauer zuverlässiger Funktion einen geringen Volumenstrombedarf aufweist. Hierbei sollten insbesondere kurze Schaltzeiten und Spontaneität nicht beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

Demnach umfasst ein hydraulisch betätigbares Schaltelement einen Kupplungskol ben, einen Schnellfüllkolben und eine Ventileinrichtung, sowie einen Schnellfülldruck raum und einen Kupplungsdruckraum. Die Ventileinrichtung, welche auch als

Schnellfüllventil bezeichnet wird, umfasst einen Verschlusskörper und einen Steuer körper. Hierbei ist der Verschlusskörper vor Betätigung des Schaltelements in einer ersten Schaltstellung befindlich, in welcher der Schnellfülldruckraum mit einer Druckölquelle verbunden und damit von dieser druckbeaufschlagbar ist. Während o- der nach der Betätigung des Schaltelements befindet sich der Verschlusskörper in einer zweiten Schaltstellung, in welcher dieser den Schnellfülldruckraum gegen das restliche Hydrauliksystem verschließt.

Der Steuerkörper ist vor der Betätigung des Schaltelements in einer ersten Schalt stellung befindlich, in welcher dieser eine hydraulische Verbindung von der Drucköl quelle zum restlichen Hydrauliksystem und damit zum Kupplungsdruckraum oder zum Verschlusskörper unterbricht. Der Steuerkörper weist eine erste Druckfläche auf, welche in dessen erster Schaltstellung von der Druckölquelle druckbeaufschlag bar ist. Bei oder nach der Betätigung des Schaltelements ist der Steuerkörper in ei ner zweiten Schaltstellung befindlich, in welcher dieser die Druckölquelle mit dem Kupplungsdruckraum oder dem Verschlusskörper verbindet. Erfindungsgemäß weist der Steuerkörper eine zweite Druckfläche auf, wobei das Schnellfüllventil so ausgebildet ist, dass in der zweiten Schaltstellung oder zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung des Steuerkörpers zusätzlich zur ersten Druckfläche die zweite Druckfläche von der Druckölquelle druckbeaufschlagbar ist.

Da die erste Druckfläche kleiner ist als die Summe von erster und zweiter Druckflä che ist die Kraft auf den Steuerkörper entgegen der Kraft einer Feder bei anfängli cher Druckbeaufschlagung zunächst relativ gering, so dass der Steuerkörper noch nicht eine Verbindung von der Druckölquelle zum Kupplungsdruckraum oder zum Verschlusskörper freigibt. Dies geschieht erst ab einem bestimmten höheren Druck, was den Vorteil hat, dass eine ausreichende Zeit zur Verfügung steht, in welcher der Schnellfülldruckraum aus der Druckölquelle beaufschlagt und das Lüftspiel reduziert werden kann.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Es ist in einer Ausgestaltung der Erfindung möglich, dass Steuerkörper und Ver schlusskörper fest miteinander verbunden sind, was Vorteile hinsichtlich Teilezahl und Kosten bietet.

Alternativ hierzu können Steuerkörper und Verschlusskörper als getrennte Bauteile ausgebildet sein, woraus Vorteile hinsichtlich der Funktion resultieren können.

Bevorzugt ist es bei dieser Alternative vorgesehen, dass Steuerkörper und Ver schlusskörper mechanisch gekoppelt und axial gegeneinander verschiebbar sind.

Hierbei kann in einer bevorzugten Ausgestaltung eine Spreizfeder zwischen Steuer körper und Verschlusskörper angeordnet sein, wodurch eine sichere Dichtwirkung beim Verschließen des Schnellfülldruckraumes erreicht wird, da über die Kraft der Spreizfeder der Verschlusskörper an einen Ventilsitz angedrückt wird. Der große Vor teil dieser Ausgestaltung ist, dass der Schnellfülldruck im Schnellfülldruckraum sicher eingeschlossen ist, bevor sich auf der Gegenseite des Schnellfüllkolbens im Kupp- lungsdruckraum ein Druck aufbauen kann, da das Steuerfenster - und damit der Zu strom von der Druckölquelle zum Kupplungsdruckraum - erst nach dem Verschließen des Schnellfülldruckraums geöffnet wird.

Es ist möglich, dass in der zweiten Schaltstellung des Steuerkörpers der Kupplungs druckraum mit der Druckölquelle verbunden ist und damit der Kupplungskolben von der Druckölquelle druckbeaufschlagbar ist.

Bevorzugt können Steuerkörper und Verschlusskörper konzentrisch zueinander in ei ner Ventilbohrung angeordnet sein. Vorteilhafterweise erhält man hieraus eine kom pakte, bauraumsparende Anordnung.

In einer alternativen Ausgestaltung sind Steuerkörper und Verschlusskörper hydrau lisch gekoppelt. Unter einer Koppelung ist in diesem Zusammenhang eine hydrauli sche Wirkverbindung zu verstehen, über die beispielsweise eine hydraulische Kraft leitbar ist.

Bei einer solchen Ausgestaltung ist es zudem möglich, dass Steuerkörper und Ver schlusskörper räumlich voneinander getrennt angeordnet sind. Hierdurch erhält man als Vorteil eine Flexibilität in der räumlichen Anordnung von Steuerkörper und Ver schlusskörper im Getriebe.

In diesem Zusammenhang ist es in einer bevorzugten Ausgestaltung möglich , dass der Steuerkörper in dessen erster Schaltstellung eine hydraulische Verbindung zwi schen der Druckölquelle und dem Verschlusskörper unterbricht und in einer zweiten Schaltstellung eine hydraulische Verbindung zwischen der Druckölquelle und dem Verschlusskörper so herstellt, dass der Verschlusskörper druckbeaufschlagbar ist und in dessen zweite Schaltstellung verschoben werden kann. In der zweiten Schalt stellung verschließt der Verschlusskörper den Schnellfülldruckraum, wobei in der je weils zweiten Schaltstellung von Verschlusskörper und Steuerkörper der Kupplungs druckraum mit der Druckölquelle verbunden ist. Es ist in einer Ausgestaltung vorgesehen, dass das Schnellfüllventil ein Steuerventil und ein Verschlussventil umfasst, wobei das Steuerventil den Steuerkörper und das Verschlussventil den Verschlusskörper umfasst.

Hierbei ist es möglich, dass der Steuerkörper mittels der Kraft einer Steuerdruckfeder in dessen erster Schaltstellung gehalten wird und unter der Druckbeaufschlagung der Druckölquelle in dessen zweite Schaltstellung verschiebbar ist, in welcher die

Druckölquelle durch das Steuerventil mit dem Verschlussventil hydraulisch verbun den ist.

Außerdem ist es möglich, dass der Verschlusskörper mittels der Kraft einer Ver schlussdruckfeder in dessen erster Schaltstellung gehalten wird und unter der Druck beaufschlagung der Druckölquelle in einem Betätigungsdruckraum in dessen zweite Schaltstellung verschiebbar ist.

Bei einer hydraulischen Koppelung von Steuerkörper und Verschlusskörper ist es be vorzugt möglich, dass der Flächeninhalt der ersten Druckfläche des Steuerkörpers und die Kraft der Steuerdruckfeder sowie die Flächeninhalte der Druckflächen des Verschlusskörpers und die Kraft der Verschlussdruckfeder so gewählt sind, dass der Steuerkörper und der Verschlusskörper erst dann in deren zweite Schaltstellung ver schoben werden kann, wenn der Schnellfülldruck so hoch ist, dass das Lüftspiel auf gehoben ist.

Zudem kann bei einer hydraulischen Koppelung von Steuerkörper und Verschluss körper vorgesehen sein, dass der Verschlusskörper aus dessen erster Schaltstellung heraus in einem Betätigungsdruckraum mit der Druckölquelle verbunden und damit druckbeaufschlagbar ist, wenn der Steuerkörper in dessen zweiter Schaltstellung be findlich ist.

Alternativ hierzu kann vorgesehen sein, dass der Flächeninhalt der ersten Druckflä che des Steuerkörpers und die Kraft der Steuerdruckfeder sowie die Flächeninhalte der Druckflächen des Verschlusskörpers und die Kraft der Verschlusskörperdruckfe der so gewählt sind, dass der Steuerkörper und der Verschlusskörper erst dann in deren zweite Schaltstellung verschoben werden kann, wenn ein Synchrondruckwert überschritten wird, bei welchem das Schaltelement das erforderliche Dreh-moment schlupffrei übertragen kann. Dies hat den Vorteil, dass das Schaltelement sicher ge schlossen bleibt und keine Drehmomentschwankungen auftreten können, die Kom forteinbußen verursachen. Bei dem auf den Schnellfüllkolben wirkenden Druck ist das Flächenverhältnis am Schnellfüllkolben zu beachten um auf den Synchrondruck wert zu kommen, der auf den Kupplungskolben wirken muss um Kraftschluss herzu stellen.

Bei einer Ausgestaltung mit mechanisch gekoppeltem Steuerkörper und Verschluss körper ist es denkbar, dass ein Verhältnis der Flächeninhalte der Druckflächen von Steuerkörper und Verschlusskörper und die Kraft der Druckfeder so gewählt ist, dass der Steuerkörper erst dann in eine Stellung verschoben werden kann, in welcher die ser eine Verbindung von der Druckölquelle zum Kupplungsdruckraum freigibt, wenn der Schnellfülldruck so hoch ist, dass das Lüftspiel aufgehoben ist.

Alternativ hierzu ist es möglich, dass ein Verhältnis der Flächeninhalte der Druckflä chen von Steuerkörper und Verschlusskörper und die Kraft der Druckfeder so ge wählt ist, dass der Steuerkörper erst dann in eine Stellung verschoben werden kann, in welcher dieser eine Verbindung von der Druckölquelle zum Kupplungsdruckraum freigibt, wenn ein Synchrondruckwert überschritten wird, bei welchem das Schaltele ment das erforderliche Drehmoment schlupffrei übertragen kann. Dies hat den oben genannten Vorteil, dass das Schaltelement sicher geschlossen bleibt und keine nachteiligen Drehmomentschwankungen auftreten können.

Bevorzugt umfasst der Steuerkörper zwei im wesentlichen zylindrische Steuerkörper abschnitte, welche unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen und in einer Stu fenbohrung mit entsprechenden Innendurchmessern geführt sind. Die Innendurch messer und Außendurchmesser bilden hierbei Spielpassungen. Hierdurch sind mit einfachen Fertigungsschritten die beiden unterschiedlichen Druckflächen herstellbar. Bevorzugt umfasst ein hydraulisch betätigbares Schaltelement für ein Automatikge triebe einen Kupplungskolben mit einer ersten hydraulischen Druckfläche und meh rere Reibkörper, wobei die hydraulische Druckfläche des Kupplungskolbens in einem Kupplungsdruckraum mit einem Kupplungsdruck aus einer Druckölquelle druckbeauf- schlagbar ist, um das Schaltelement durch eine Erhöhung des Reibmoments oder Herstellung von Haftreibung an den Reibpartnern zu schließen oder zumindest des sen Drehmomentübertragungsfähigkeit zu erhöhen, indem die Reibkörper aneinan der gedrückt werden. Hierbei ist zumindest zwischen den Reibkörpern im unbetätig- ten Zustand des Schaltelements ein Lüftspiel vorhanden. Das Schaltelement weist eine Einrichtung zur Reduzierung des Lüftspiels auf, in welcher eine Kraft erzeugbar ist. Die Einrichtung ist derart angeordnet, dass diese Kraft auf die Reibkörper in einer solchen Weise auf die Reibkörper wirksam ist, dass das Lüftspiel reduziert oder zu Null wird. Die Druckölquelle ist hierbei von einer elektronischen Steuerungseinheit (ECU) zur Einstellung der Drücke ansteuerbar.

Hierdurch wird vorteilhafter Weise die Reduzierung bzw. Aufhebung des Lüftspiels von der Einrichtung übernommen und der Kupplungsdruckraum muss nicht mit ei nem hohen Volumenstrom von Betriebsmedium befüllt werden, so dass das Verdrän gungsvolumen der Getriebepumpe reduziert werden kann. Unter dem„Aufheben“ des Lüftspiels ist zu verstehen, dass vollständig kein Spiel mehr zwischen den La mellen vorhanden ist.

Vorzugsweise ist nach dem Aufheben des Lüftspiels die Kraft der Einrichtung auf die Reibpartner nur so groß gewählt, dass kein zum Antrieb eines Fahrzeugs ausrei chendes Drehmoment von dem Schaltelement übertragbar ist.

Die Druckölquelle kann als hydraulisches Schaltgerät ausgebildet sein, welches Ven tileinrichtungen und Druckstelleinrichtungen umfasst, mittels welchen ein von einer Getriebepumpe geförderter Volumenstrom zu verschiedenen Schaltelementen gelei tet wird und ein Druck stromab des hydraulischen Schaltgeräts einstellbar ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass die Reibkörper ein La mellenpaket bilden und dass die Einrichtung zur Reduzierung des Lüftspiels einen Schnellfüllkolben und einen Verschlusskörper zur Festsetzung des Schnellfüllkolbens aufweist. Hierbei liegt der Schnellfüllkolben im unbetätigten Zustand des Schaltele ments am Kupplungskolben an. Über die Einrichtung ist eine Kraft auf den Schnell füllkolben erzeugbar, so dass der Kupplungskolben vom Schnellfüllkolben zur Reduk tion oder Aufhebung des Lüftspiels gegen das Lamellenpaket verschiebbar ist. Der Verschlusskörper setzt den Schnellfüllkolben in der Stellung, in welcher das Lüftspiel reduziert oder aufgehoben ist, zumindest zeitweise gegen ein Zurückschieben fest.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist es möglich , dass der Schnellfüllkolben hyd raulisch betätigbar ist und eine zweite hydraulische Druckfläche auf der dem Kupp lungskolben abgewandten Seite aufweist, wobei die zweite hydraulische Druckfläche in einem Schnellfülldruckraum druckbeaufschlagbar ist. Die zweite hydraulische Druckfläche des Schnellfüllkolbens ist kleiner ist als dessen erste hydraulische Druckfläche. Das Verhältnis der Flächeninhalte der zweiten zur ersten hydraulischen Druckfläche bildet ein erstes Flächenverhältnis. Bei der Druckbeaufschlagung der zweiten hydraulischen Druckfläche ist der Schnellfüllkolben mechanisch auf den Kupplungskolben wirksam und kann diesen zum Ausgleich des Lüftspiels verschie ben. Dies hat mehrere vorteilhafte Wirkungen: zum einen bietet sich eine hydrauli sche Betätigung des Schnellfüllkolbens an, da auch der Kupplungskolben hydrau lisch betätigt wird. Die zweite hydraulische Druckfläche am Schnellfüllkolben ist klei ner als die erste hydraulische Druckfläche des Kupplungskolbens, aber sowohl der Kupplungskolben als auch der Schnellfüllkolben müssen zum Lüftspielausgleich um den gleichen Weg verschoben werden. Damit erfordert die Befüllung des Schnellfüll druckraums ein entsprechend dem ersten Flächenverhältnis geringeres Volumen bzw. Volumenstroms als bei einer Schnellfüllung des Kupplungsdruckraums zum Lüftspielausgleich. Damit sinkt der Volumenstrombedarf des Automatikgetriebes, so dass die Getriebepumpe bezüglich ihres Verdrängungsvolumens kleiner dimensio niert werden kann. Positive Effekte sind eine geringere Aufnahmeleistung der Getrie bepumpe und damit ein höherer Getriebewirkungsgrad, was sich letztlich in einem geringeren Kraftstoffverbrauch bzw. geringerer C02-Emission äußert. Zudem ist der flache Schnellfüllkolben platzsparend anordenbar. In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass der Ventilkolben an einem Ende eine vierte hydraulische Druckfläche und am entgegengesetzten Ende eine fünfte hydrau lische Druckfläche aufweist, welche in der ersten Schaltstellung gemeinsam von der Druckölquelle mit einem gleich großen Druck beaufschlagbar sind, wobei die vierte hydraulische Druckfläche größer ist als die fünfte hydraulische Druckfläche.

In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Ventilkolben einen Steu erkörper und einen Verschlusskörper, wobei der Verschlusskörper und der Steuer körper so miteinander gekoppelt sind, dass diese innerhalb zweier Anschlagstellun gen gegeneinander verschiebbar sind, wobei der Ventilkolben in der ersten Schalt stellung des Ventils in einer ersten Anschlagstellung befindlich ist, in welcher der Steuerkörper und der Verschlusskörper von einer zwischen diesen eingespannten Spreizfeder auseinander gedrückt sind, und wobei der Ventilkolben in der zweiten Schaltstellung des Schnellfüllventils in einer zweiten Anschlagstellung befindlich ist, in welcher der Verschlusskörper an einem Ventilsitz anliegt und damit den Schnell fülldruckraum dicht verschließt und bis an einen Anschlag im Steuerkörper entgegen der Kraft der Spreizfeder in diesen eingeschoben ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass ein zweites Flächenver hältnis von der zweiten zur dritten hydraulischen Druckfläche größer ist als ein drittes Flächenverhältnis von der sechsten zur vierten hydraulischen Druckfläche. Hierbei ist der Unterschied der beiden Flächenverhältnisse so gewählt, dass in der zweiten Schaltstellung des Ventilkolbens die hydraulische Kraft, welche unter einem be stimmten Druckwert über die vierte hydraulische Druckfläche auf den Ventilkolben wirkt, größer ist als die Summe der entgegen gerichteten Kräfte der Druckfeder und der Spreizfeder sowie der hydraulischen Kräfte des abgeschlossenen Schnellfüll drucks und des bestimmten Drucks auf den Verschlusskörper. Der Schnellfülldruck in der zweiten Schaltstellung des Ventilkolbens wird aus dem auch im Kupplungsdruck raum wirkenden bestimmten Druck über das zweite Flächenverhältnis erzeugt, wobei der bestimmte Druckwert im Kupplungsdruckraum ausreichend ist zur Übertragung eines Drehmoments über das Schaltelement. Durch die Wahl der Flächenverhält- nisse ist sichergestellt, dass der Schnellfülldruck auch bei der Erhöhung des Kupp lungsdruckes eingesperrt und der Schnellfüllkolben damit in seiner Stellung nach Aufhebung des Lüftspiels bleibt.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung stellt das Schnellfüllventil einer Verschiebung des Ventilkolbens aus dessen erster Schaltstellung eine erste Widerstandskraft ent gegen und lässt erst ab einem bestimmten Mindestdruckwert des im Steuerdruck raum herrschenden Druckes eine Verschiebung des Ventilkolbens in Richtung der zweiten Schaltstellung zu. Hierbei ist nach der Überwindung der ersten Widerstands kraft nach dem Austreten des zweiten Steuerkörperabschnitts aus dem entsprechen den Bohrungsabschnitt eine weitere Widerstandkraft zumindest geringer als die erste Widerstandskraft.

Die Schaltelemente, welche wie vorstehend ausgebildet sind, können sowohl als Ge triebebremse oder als Getriebekupplung ausgebildet sein.

Bei einer Ausbildung des Schaltelements als Getriebebremse ist es möglich, dass das Schnellfüllventil in einem feststehenden Teil des Getriebes angeordnet ist.

Es ist vorteilhaft möglich, dass ein Automatikgetriebe mindestens ein erfindungsge mäßes, oben beschriebenes hydraulisch betätigbares Schaltelement aufweist. Hier durch wäre der Volumenstrombedarf des Automatikgetriebes abhängig vom ersten Flächenverhältnis deutlich reduziert, wodurch sich die Leistungsaufnahme der Getrie bepumpe verringert und der Wirkungsgrad des Automatikgetriebes gegenüber dem Stand der Technik erhöht.

In einem Verfahren zur Betätigung eines oben beschriebenen erfindungsgemäßen Schaltelements wird bei einem Anforderungssignal zum Schließen des Schaltele ments ein Signal von einer elektronischen Getriebesteuerung (ECU) an das hydrauli sche Schaltgerät bzw. an die von diesem umfassten Druckölquelle zur Reduzierung des Lüftspiels ausgegeben und ab einem applizierten oder gemessenen Zeitpunkt, wenn das Lüftspiel ausgeglichen ist, ein Signal zur Druckbeaufschlagung des Lamel lenpakets ausgegeben. Unter einem applizierten Wert ist in diesem Zusammenhang ein Wert einer bestimmten Größe zu verstehen, der zuvor im Versuch ermittelt wurde und in der ECU abgelegt ist.

Eine weitere Ausgestaltung des Verfahren sieht vor, dass bei der Betätigung eines Schaltelements zu einem Ausgangszeitpunkt von einer ECU ein Solldruck auf einen zweiten Solldruckwert erhöht wird und ab einem applizierten zweiten Zeitpunkt vor einem erwarteten Anstieg eines Istwertes aufgrund des Verschließens des Schnell fülldruckraums durch den Ventilkolben der Solldruckwert bis zu einem dritten Zeit punkt auf einen dritten Solldruckwert herabgesetzt wird. Nach dem Abwarten einer applizierten Zeitdauer bis zum Abschluss des Verschließens des Schnellfülldruckrau mes an einem fünften Zeitpunkt, wird ab diesem der Solldruck von dem dritten Soll druckwert auf einen vierten Solldruckwert zur Vermeidung von Druckspitzen insbe sondere im Kupplungsdruckraum verringert. Der vierte Solldruckwert wird zu einem sechsten Zeitpunkt erreicht ist, so dass ab dem sechsten Zeitpunkt der Kupplungs druck, welcher auch den Steuerdruckraum beaufschlagt, bis auf den vierten Soll druckwert ansteigt und einen vierten Druckwert zu einem siebten Zeitpunkt erreicht. Der vierte Solldruckwert wird bis zu einem applizierten achten Zeitpunkt konstant ge halten und danach auf einen letzten Solldruckwert erhöht, welcher zu einem neunten Zeitpunkt erreicht wird.

Ein alternatives Verfahren ist für ein Schaltelement mit einem Schnellfüllventil ange geben, bei welchem die Flächeninhalte der Druckflächen des Ventilkolbens und die Kraft der Druckfeder so gewählt sind, dass der Schnellfülldruck bis über einen Druck gesteigert werden kann, bei welchem das Schaltelement das erforderliche Drehmo ment schlupffrei übertragen kann. Dieser Druckwert wird auch als Synchrondruckwert bezeichnet. Nach dem Überschreiten dieses Synchrondruckwertes verschiebt sich erst der Steuerkörper bzw. der Ventilkolben so weit, dass eine hydraulische Verbin dung zwischen der Druckölquelle und dem Kupplungsdruckraum hergestellt wird und so der Kupplungskolben druckbeaufschlagt wird. Dies hat den Vorteil, dass das Schaltelement sicher geschlossen ist und es zu keinen negativen Auswirkungen in folge von Druckschwankungen kommen kann. Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schaltelements sind in den Zeichnun gen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.

Es zeigen Fig. 1 eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schaltelements als Ge triebebremse in einem Teilschnitt eines Automatikgetriebes,

Fig. 2 ein Teilschnitt des Schaltelements, Fig. 3 ein Teilschnitt eines Schnellfüllventils des erfindungsgemäßen Schalt elements in einer ersten Anschlagstellung,

Fig. 4 ein Teilschnitt des Schnellfüllventils des erfindungsgemäßen Schaltele ments in einer zweiten Anschlagstellung,

Fig. 5 ein Teilschnitt einer zweiten Variante eines Schnellfüllventils in einer ersten Anschlagstellung,

Fig. 6 ein Teilschnitt der zweiten Variante des Schnellfüllventils in einer zwei ten Anschlagstellung,

Fig. 7 eine alternative Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schaltele ments mit einer dritten Variante eines Schnellfüllventils,

Fig. 8 ein Zeitdiagramm eines ersten Verfahrens zur Betätigung des Schnell füllventils nach einer ersten Auslegung und

Fig. 9 ein Zeitdiagramm eines zweiten Verfahrens zur Betätigung des Schnell füllventils nach einer zweiten Auslegung.

In Fig. 1 ist in einer schematischen Längsschnittdarstellung durch einen Teil eines Automatikgetriebes eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Schaltelements 100 als Getriebebremse gezeigt. Fig. 2 zeigt in einer Ausschnittsvergrößerung Ele mente des Schaltelements 100. Das Schaltelement 100 umfasst einen Kupplungskol ben 101 , einen Schnellfüllkolben 102, mindestens ein Schnellfüllventil 103, ein La mellenpaket 140 und mehrere Kupplungsfedern 1 19. Das Schnellfüllventil 103 ist in einer schematischen Schnittzeichnung in den Fig. 3 und 4 detailliert dargestellt.

Die Versorgung des Schaltelements 100 mit einem Betriebsmedium - üblicherweise Getriebeöl - erfolgt aus einem als Druckölquelle wirksamen hydraulischen Schaltge rät 108, in welchem mittels nicht gezeigter Druckölquellen der jeweilige Druck einge stellt wird. Die Förderung des Betriebsmediums zum hydraulischen Schaltgerät er folgt mittels einer Getriebepumpe, welche den Druck und Volumenstrom des Be triebsmediums erzeugt.

Das hydraulische Schaltgerät 108 ist durch eine Leitung 163 mit einem Anschluss druckraum 179 verbunden, weicher zwischen dem Schnellfüllventil 103 und dem Schnellfüllkolben 102 angeordnet ist. Außerdem ist das hydraulische Schaltgerät 108 ist durch eine Leitung 177 mit einem Steuerdruckraum 176 des Schnellfüllventils 102 verbunden.

Die Kupplungsfedern sind am Umfang des Kupplungskolbens 101 verteilt, allerdings ist in der Darstellung in Fig. 1 nur die Kupplungsfeder 1 19 in die Zeichenebene ge dreht. Alternativ hierzu könnten die mehreren Kupplungsfedern als eine Tellerfeder ausgebildet sein. Das Lamellenpaket 140 umfasst eine Wellfeder 147, fünf Außenla mellen 141 und eine Außenlamelle 142 sowie fünf Innenlamellen 143. Die Außenla mellen 141 und 142 sind drehfest mit einem Außenlamellenträger 145 gekoppelt, welcher an einem Getriebegehäuse 106 ausgebildet ist. Die Innenlamellen 143 sind drehfest mit einem Innenlamellenträger 146 gekoppelt, welcher an einem drehbaren Hohlrad 162 ausgebildet ist. Das Schaltelement 100 kann somit ein drehbares Ge triebebauteil, nämlich das Hohlrad 162, mit dem Getriebegehäuse 1 06 drehfest ver binden, so dass das Schaltelement 100 als Getriebebremse ausgebildet ist.

Der ebenfalls im Längsschnitt gezeigte Kupplungskolben 101 ist zwischen einem Ge häuseelement 161 , welches fest mit dem Getriebegehäuse 106 verbunden ist, und dem Lamellenpaket 140 angeordnet. Unter einem Gehäuseelement ist nachfolgend ein Bauteil des Getriebes zu verstehen, welches an dem Getriebegehäuse ausgebil det oder fest mit diesem verbunden ist. Zwischen dem Kupplungskolben 101 und dem Lamellenpaket 140 sind die Kupplungsfedern 119 angeordnet. Der Kupplungs kolben 101 ist axial, d.h. in Richtung seiner Mittelachse M, verschiebbar an dem Ge häuseelement 161 geführt. Die Mittelachse M ist identisch mit einer Drehachse A des Getriebegehäuses 106, um welche sich die Wellen des Automatikgetriebes drehen.

In Fig. 2 sind in einem Teilschnitt des Schaltelements 100 detailliert die Betätigungs elemente, welche eine Kraft auf das Lamellenpaket 140 übertragen können, darge stellt. Der Kupplungskolben 1 01 ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch und ring förmig ausgebildet und erstreckt sich hohlzylindrisch nach zwei Seiten in axialer Richtung. In Richtung des Gehäuseelements 161 ist an dem Kupplungskolben 101 ein zumindest teilweise hohlzylindrisches Führungsstück 1 12, und in Richtung des Lamellenpakets 140 (s. Fig. 1 ) ein zumindest teilweise hohlzylindrisches Andruck stück 1 13 ausgebildet. Das Führungsstück 1 12 weist eine Innenkontur 1 18 mit einem Innendurchmesser di1 18 auf. Ein Mittelstück 1 14 des Kupplungskolbens 101 weist einen kreisförmigen Durchgang 1 15 mit einem Innendurchmesser di101 auf, wobei der Kupplungskolben 101 mit dem Durchgang 1 15 auf einer zylindrischen radialen Außenkontur 164 des Gehäuseelements 161 axial verschiebbar geführt ist. Der Kupplungskolben 101 weist in axialer Projektion eine kreisringförmige hydraulische Druckfläche A1 1 auf, deren Innendurchmesser dem Innendurchmesser di101 und deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser di118 der Innenkontur 1 18 ent spricht. Der Flächeninhalt der hydraulischen Druckfläche A1 1 errechnet sich so zu A1 1 = 7r^*(di1 18 - di101 )² /4. An der Kontaktstelle zu der Außenkontur 164 ist an dem Kupplungskolben 101 ein Dichtelement angeordnet, welches in der gezeigten Ausge staltung als O-Ring 194 ausgebildet ist.

In axialer Richtung ist zwischen dem Kupplungskolben 101 und dem Gehäuseele ment 161 koaxial zum Kupplungskolben 101 der Schnellfüllkolben 102 angeordnet, welcher ebenfalls auf der Außenkontur 164 axial bewegbar geführt ist. Der Schnell füllkolben 102 ist im Wesentlichen ringförmig ausgebildet und in axialer Richtung ab gestuft, wobei der Schnellfüllkolben 102 nach deren radialer Lage einen Innenteil 121 und einen Außenteil122 aufweist. Betreffend seine radiale Lage ist der Schnellfüllkol ben 102 zwischen der Außenkontur 164 und einer Innenkontur 118 des Führungs stücks 1 12 des Kupplungskolbens 101 angeordnet.

An dem radial äußeren Rand des Außenteils 122 ist ein als Dichtlippe 192 ausgebil detes Dichtelement angeordnet, welches an der Innenkontur 1 18 des Kupplungskol bens 101 anliegt. Der ringförmige, hohlzylindrische Innenteil 121 ist in einer in dem Gehäuseelement 161 als axiale Eindrehung ausgebildeten Ringnut 165 axial beweg bar geführt und weist in axialer Projektion, d.h. in Richtung der Mittelachse M des ringförmigen Schnellfüllkolbens 102 eine kreisringförmige hydraulische Druckfläche A12 auf, welche sich aus einem Außendurchmesser dal 21 und einem Innendurch messer des Innenteils 121 berechnet. Da sowohl der Schnellfüllkolben 102 als auch der Kupplungskolben 101 an der Außenkontur 164 geführt sind, weisen diese den gleichen Innendurchmesser di101 auf, so dass der Innendurchmesser des Innenteils 121 dem Innendurchmesser di101 entspricht. Somit errechnet sich der Flächeninhalt der hydraulischen Druckfläche A12 zu A12 = p^* (da121 - di101 )² /4. Die hydraulische Druckfläche A12 ist kleiner als die hydraulische Druckfläche A11 . Der Quotient aus den hydraulischen Druckflächen A12 und A11 ist ein Flächenverhältnis a11 mit a1 1 = A12/A1 1. In der Praxis weist eine vorteilhafte Ausgestaltung ein Flächenverhältnis a1 1 von a1 1 = 1 :2,95 = 0,34 auf.

Radial nach außen und nach innen weist der Innenteil 121 in seiner Außen- bzw. In nenfläche jeweils ein als O-Ring 1 91 bzw. O-Ring 193 ausgebildetes Dichtelement auf, welche an den Nutflanken der Ringnut 165 anliegen. Die innere Nutflanke ist ein Abschnitt der Außenkontur 164 des Gehäuseelements 161 . Zwischen einem Nut grund 125, den Nutflanken und der hydraulischen Druckfläche A12 ist ein Schnellfüll druckraum 126 ausgebildet, dessen Volumen sich mit der axialen Bewegung des Schnellfüllkolbens 102 ändert. Zwischen dem Schnellfüllkolben 102 und dem Kupp lungskolben 101 ist ein Kupplungsdruckraum 1 17 ausgebildet, dessen Volumen bei einer axialen Relativbewegung von Schnellfüllkolben 102 und Kupplungskolben 101 zueinander veränderlich ist. Im nicht betätigten Zustand des Schaltelements 100 wird der Kupplungskolben 101 von den gegen das Getriebegehäuse 106 oder einem mit diesem fest verbundenen Getriebebauteil vorgespannten Kupplungsfedern 1 19 gegen den Schnellfüllkolben 102 und dieser wiederum gegen das Gehäuseelement 161 gedrückt. Der Kupplungs kolben 101 , der Schnellfüllkolben 102 und das Gehäuseelement 161 haben damit di rekten mechanischen Kontakt. Die Volumina des Schnellfülldruckraums 126 und des Kupplungsdruckraums 1 17 erreichen in dieser Position jeweils ihr Minimum. Die La mellen 141 , 142, 143 und 147 des Lamellenpakets 140 sind im nicht betätigten Zu stand des Schaltelements 100 axial beabstandet oder liegen lose aneinander an, so dass sich die einzelnen axialen Abstände insgesamt zu einem in axialer Richtung ge messenen Lüftspiel L addieren. Das Andruckstück 1 13 des Kupplungskolbens 101 ist von dem Lamellenpaket 140 beabstandet oder liegt an dem Lamellenpaket an, ohne eine wesentliche Kraftwirkung auf dieses auszuüben. Ein Drehmoment ist im„nicht betätigten Zustand“ nicht übertragbar, es kann allenfalls ein Schleppmoment durch mechanische Reibung und/oder Scherkräfte des an den Lamellen haftenden Be triebsmediums auftreten. Es wirken keine Drücke auf das Schaltelement oder diese liegen unterhalb eines bestimmten Schwellenwertes wie beispielsweise einem Vorbe- fülldruck, welcher noch keine Betätigung zu einer Momentenübertragung ermöglicht.

Benachbart zu dem Kupplungskolben 101 und dem Schnellfüllkolben 102 ist das Schnellfüllventil 103 angeordnet, welches in den Figuren 3 und 4 in einer schemati schen und nicht maßstäblichen Darstellung in einer ersten und zweiten Anschlagstel lung detailliert gezeigt ist. Das Schnellfüllventil 103 umfasst ein Ventilgehäuse, einen Ventilkolben 130 und eine Druckfeder 139. Die Druckfeder 139 ist schematisch als Doppelpfeil dargestellt. Als Ventilgehäuse ist hierbei das Gehäuseelement 161 wirk sam, in welchem eine Ventilbohrung 180 um eine Ventilbohrungsachse V als Stufen bohrung ausgebildet ist.

Die Ventilbohrung 180 weist vier Bohrungsabschnitte 181 , 182, 183 und 188 mit un terschiedlichen Innendurchmessern auf, wobei der Bohrungsabschnitt 183 an einem Ende und der Bohrungsabschnitt 188 am anderen Ende der Ventilbohrung 180 aus gebildet ist. Der Innendurchmesser des Bohrungsabschnitts 181 ist hierbei am größ ten und ein Innendurchmesser di183 des Bohrungsabschnitts 183 ist am kleinsten. Der Übergang vom ersten 181 zum zweiten Bohrungsabschnitt 182 bildet einen Ab satz 184 und der Übergang vom zweiten Bohrungsabschnitt 182 zum dritten Boh rungsabschnitt 183 einen Ventilsitz 185, welcher ebenfalls den Innendurchmesser dH 83 aufweist. Der Innendurchmesser des Bohrungsabschnitts 182 ist größer als der Innendurchmesser dH 83. Die Ventilbohrung 180 ist zwischen den Bohrungsabschnit ten 182 und 183 von einem Anschlussdruckraum 179 durchdrungen.

Der dritte Bohrungsabschnitt 183 ist durch einen Verbindungskanal 186 mit der Ringnut 165 verbunden. Der Verbindungskanal 186 kann beispielsweise als Boh rung, als umgossener Kanal oder als Einfräsung ausgebildet sein. Der Übergang vom Bohrungsabschnitt 181 zum Bohrungsabschnitt 188 bildet einen Absatz 189, welcher als eine kreisringförmige Fläche in einer radialen Ebene ausgebildet ist.

In die Ventilbohrung 180 mündet im Bohrungsabschnitt 181 radial von außen ein An schlussfenster 134, an welches sich eine Leitung 163 anschließt, die in einen Ölbe hälter 167 führt. Der Ölbehälter 167 ist mit dem Betriebsmedium, üblicherweise Ge triebeöl, bis zu einem bestimmten Füllstand 168 befüllt. Das Ende der Leitung 163 ist unterhalb des Füllstandes 168 des Betriebsmediums angeordnet. Außer dem An schlussfenster 134 mündet an einer anderen axialen Position des Bohrungsab schnitts 181 ein Steuerfenster 137 radial von außen in die Ventilbohrung. Das Steu erfenster 137 ist durch eine Leitung 151 mit dem Kupplungsdruckraum 1 17 (siehe Fig. 2) verbunden.

Das Schnellfüllventil 103 ist eine Kombination aus Sitzventil und Schieberventil. Es können mehrere Schnellfüllventile auf den Umfang verteilt werden, um den Strö mungsquerschnitt zum Schnellfülldruckraum 126 zu vergrößern, so dass dieser durch einen größeren Volumenstrom schneller befüllt werden kann. Zudem kann da mit eine ungleiche Verteilung des Schnellfülldrucks pSF über dem Umfang vermie den werden.

Der Ventilkolben 130 (siehe Fig. 3 und 4) umfasst einen Verschlusskörper 132 und einen Steuerkörper 131 . Die Außenkontur des Steuerkörpers 131 wird durch zwei zy- lindrische Steuerkörperabschnitte 152 und 153 gebildet, wobei der erste Steuerkör perabschnitt 152 einen größeren Außendurchmesser aufweist als der zweite Steuer körperabschnitt 153.

Der Übergang vom ersten Steuerkörperabschnitt 152 zum zweiten Steuerkörperab schnitt 153 bildet eine als hydraulische Druckfläche A19 wirksame Kreisringfläche in einer radialen Ebene. An dem Steuerkörperabschnitt 152 ist an dessen Außenkontur an der axialen Position der Druckfläche A19 eine Steuerkante 135 ausgebildet, wel che im Betrieb des Schnellfüllventils 103 mit dem Steuerfenster 137 zusammenwirkt.

Die Stirnfläche des zweiten Steuerkörperabschnitts 153 am Ende des Steuerkörpers 131 ist als hydraulische Druckfläche A18 wirksam. Die Summe der hydraulischen Druckflächen A18 und A19 ist eine hydraulische Druckfläche A13, welche die ge samte axiale Projektionsfläche des Steuerkörpers 131 ist. Der erste Steuerkörperab schnitt 152 wird im Bohrungsabschnitt 181 und der zweite Steuerkörperabschnitt 153 im Bohrungsabschnitt 1 88 axial verschiebbar geführt. Beide Steuerkörperabschnitte bilden mit ihren jeweiligen Bohrungsabschnitten Spielpassungen. Der Steuerkörper abschnitt 153 erstreckt sich ausgehend von der axialen Position der Druckfläche A19 um eine Länge X1 bis zu dessen Ende, bzw. der axialen Position der Druckfläche A18.

Der Steuerkörperabschnitt 152 weist eine umlaufende Steuernut 154 auf, welche bei spielsweise als Eindrehung oder Einstich in die Mantelfläche des Steuerkörperab schnitts 152 ausgebildet ist. Zwischen der Steuernut 154 und der Druckfläche A19 ist im Steuerkörper 131 ein Ausgleichskanal 155 ausgebildet, welcher beispielsweise als Bohrung oder als umgossener Kanal ausgeführt sein kann. In dem Ausgleichskanal 155 kann optional ein hydraulischer Widerstand vorgesehen sein, beispielsweise in Form einer Blende 156. Dieser Widerstand würde den Verschiebewiderstand des Steuerkörpers 131 aus der ersten Anschlagstellung heraus erhöhen und damit die Verschiebegeschwindigkeit begrenzen. Alternativ hierzu wäre auch eine Drossel stelle oder als einfachste Variante ein kleiner Bohrungsdurchmesser möglich. Auf der dem Steuerkörperabschnitt 153 gegenüberliegenden Seite des Steuerkör pers 131 ist der Verschlusskörper 132 angeordnet. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausge staltung des Ventilkolbens 130 sind Steuerkörper 131 und Verschlusskörper 132 ein stückig ausgebildet. Der zylindrische Verschlusskörper 132 weist einen Außendurch messer da132 auf, welcher geringer ist als der Durchmesser des zweiten Steuerkör perabschnitts 153. Am Ende des Verschlusskörpers 132 ist eine Kegelspitze 133 ausgebildet. Im Gehäuseelement 161 ist der Verschlusskörper 132 in einem Boh rungsabschnitt 182 der Ventilbohrung 180 axial verschiebbar geführt. Die Mantelflä che des Verschlusskörpers 132 und der Bohrungsabschnitt 182 bilden hierbei eine Spielpassung.

Der Ventilkolben 130 ist in der Darstellung in Fig. 3 in einer ersten Anschlagstellung gezeigt, welche beispielsweise vor einer Betätigung des Schaltelements 100 einge nommen wird, oder wenn das Schaltelement 100 gar nicht betätigt wird. Zwischen dem Steuerkörper 131 und dem Gehäuseelement 161 ist zur Seite des Verschluss körpers 132 hin konzentrisch zu dem Verschlusskörper 132 eine Druckfeder 139 in einem Federraum 166 angeordnet, welche den Ventilkolben 130 in die erste An schlagstellung drückt, wenn der Druck in dem Steuerdruckraum unterhalb eines be stimmten Wertes liegt. Der Federraum 166 ist entlüftet, d.h. er steht mit einem druck losen Bereich 195 des Getriebes in Verbindung, so dass im Federraum 166 zumin dest näherungsweise Umgebungsdruck pO herrscht. Auf der dem Verschlusskörper 132 abgewandten Seite des Ventilkolbens 130 ist zwischen dem Steuerkörper 131 und dem Gehäuseelement 161 ein Steuerdruckraum 176 ausgebildet, welcher je nach axialem Abstand des Steuerkörpers 131 bei dessen Verschiebung in axialer Richtung sein Volumen verändert. Die Leitung 177 von dem hydraulischen Steuerge rät 108 mündet in den Steuerdruckraum 176. In der ersten Anschlagstellung liegt der Steuerkörper 131 mit dessen Druckfläche A19 an einer Anschlagfläche 175 des Ge häuseelements 161 an.

In der ersten Anschlagstellung des Ventilkolbens 130 nehmen dessen Elemente fol gende Positionen ein: der Steuerkörperabschnitt 153 mit seiner vollen Länge X1 in den Bohrungsabschnitt 188 eingedrungen. Der Steuerkörperabschnitt 152 ver- schließt das Steuerfenster 137 und damit die Leitung 151 , welche zum Kupplungs druckraum 117 führt, so dass in diesem nur ein Vorbefülldruck p1 herrscht. Die Steu ernut 154 und das Anschlussfenster 134 überdecken sich, so dass die Steuernut 154 durch die Leitung 163 mit dem Betriebsmedium im Ölbehälter 167 verbunden ist. Das Volumen des Federraums 166 ist maximal. Die Vorspannkraft der Druckfeder 139 nimmt ihren geringsten Wert an. Die Kegelspitze 133 des Verschlusskörpers 132 ist maximal von dem Ventilsitz 185 beabstandet, so dass der Bohrungsabschnitt 183 und damit der Schnellfülldruckraum 126 mit der Druckölquelle 108 verbunden sind. Damit kann in der ersten Anschlagstellung der Schnellfülldruckraum 126 von der Druckölquelle 108 befüllt werden, wenn das Schaltelement 100 betätigt werden soll.

Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung den Ventilkolben 130 in seiner zweiten An schlagstellung. Diese ist erreicht, wenn die Kegelspitze 133 des Verschlusskörpers 132 an dem Ventilsitz 185 anliegt und damit den Schnellfülldruckraum 126 gegen das restliche Hydrauliksystem verschließt. Der im Schnellfülldruckraum 126 einge schlossene Druck wirkt über eine Druckfläche A15 auf den Verschlusskörper 132.

Die kreisförmige Druckfläche A15 errechnet sich aus dem Innendurchmesser di183 des Bohrungsabschnitts 183 bzw. dem Innendurchmesser des Ventilsitzes 185. Zu sätzlich wirkt noch ein von der Druckölquelle 108 eingestellter Druck, wie beispiels weise ein Kupplungsdruck pK, über eine ringförmige Druckfläche A16, welche radial außerhalb des Ventilsitzes 185 liegt, auf die Kegelspitze 133 des Ventilkolbens 130.

In der zweiten Anschlagstellung des Ventilkobens 130 nimmt der Steuerkörper 131 eine Position ein, in welcher der Steuerdruckraum 176 sein größtes Volumen auf weist, da mit dem Austritt des Steuerkörperabschnitts 153 aus dem Bohrungsab schnitt 188 ein zusätzliches Volumen im Bereich der Druckfläche A19 hinzukam, so dass nun die gesamte Druckfläche A13 durch das hydraulische Schaltgerät 108 be aufschlagt werden kann. Die Steuerkante 135 hat auf dem Weg in die zweite An schlagstellung das Steuerfenster 137 überstrichen, so dass der Steuerkörperab schnitt 152 dieses nicht mehr verschließt und durch den Schnellfülldruckraum 175 und die Leitung 177 der Kupplungsdruckraum 117 mit der Druckölquelle 108 verbun den ist und der Kupplungskolben 101 von diesem druckbeaufschlagt werden kann. Wenn sich der Steuerkörper 131 aus dessen erster Anschlagstellung in die zweite Anschlagstellung verschiebt, müssen drei Bedingungen gewährleistet sein. Zum ei nen muss der Schnellfülldruckraum 126 vom Verschlusskörper 132 verschlossen sein, bevor die Steuerkante 135 des Steuerkörperabschnitts 152 das Steuerfenster freigibt. Zum anderen muss der Steuerkörperabschnitt 153 den Bohrungsabschnitt 188 verlassen haben, bevor die Steuerkante 135 des Steuerkörperabschnitts 152 das Steuerfenster freigibt. Deshalb muss in der ersten Anschlagstellung ein axialer Abstand X2 zwischen Steuerkante 135 und Steuerfenster 137 größer sein als die Länge X1.

Damit in der zweiten Anschlagstellung kein Kurzschluss zwischen der Druckölquelle 108 und dem Ölbehälter 167 durch den Ausgleichskanal 155 besteht, sind die Maße der axialen Erstreckung von Steuernut 154 und Anschlussfenster 134 sowie deren Lage so gewählt, dass der Steuerkörperabschnitt 152 mit dessen Außenfläche das Anschlussfenster 134 in der zweiten Anschlagstellung verschließt. Dies bedeutet, dass ein Abstand X3 zwischen dem Ende des Ausgleichskanals 155 und dem An schlussfenster 134 kleiner sein muss als der Abstand X2.

Wird das Schaltelement 100 wieder geöffnet, so wird mittels des hydraulischen Schaltgeräts 108 der Druck in dem Steuerdruckraum 176 abgesenkt und der Ventil kolben 130 durch die Kraft der Druckfeder 139 in die erste Anschlagstellung zurück geschoben.

Die Figuren 5 und 6 zeigen in ebenfalls nicht maßstäblicher schematischer Darstel lung eine alternative Ausgestaltung eines Schnellfüllventils 203. Dieses weist einen Ventilkolben 230 auf, welcher im Gegensatz zu dem Ventilkolben 130 in Fig. 3 und 4 nicht einstückig aufgebaut ist, sondern bei welchem ein Steuerkörper 231 und ein Verschlusskörper 232 zwei separate Bauteile sind, die axial zueinander verschiebbar sind. Der Steuerkörper 231 ist wie der Steuerkörper 131 in Fig. 3 und 4 ausgebildet, weist aber im Unterschied zu diesem eine Führungsbohrung 271 auf, in welchem der Verschlusskörper 232 relativ zum Steuerkörper 231 axial verschiebbar geführt ist. In einem Bohrungsgrund 273 ist eine Spreizfeder 238 angeordnet, welche Steuerkörper 231 und Verschlusskörper 232 auseinanderdrückt. An dem Verschlusskörper 232 ist an dem von dem Steuerkörper 231 abgewandtem Ende eine Kegelspitze 233 ausge bildet.

Der Steuerkörper 231 weist wie der Steuerkörper 131 einen ersten 252 und einen zweiten Steuerkörperabschnitt 253 auf. Ebenfalls analog zum Steuerkörper 131 ist an dem Steuerkörperabschnitt 252 eine Steuernut 154, ein Ausgleichskanal 155 und eine Druckfläche A19 ausgebildet. An dem von dem Verschlusskörper 232 abge wandten Ende des Steuerkörperabschnitts 252 schließt sich der zylindrische Steuer körperabschnitt 253 an. Die Funktionsweise der Schnellfüllventile 203 und 103 ist prinzipiell gleich. Der Vorteil des Schnellfüllventils 203 liegt in der Entkoppelung des Steuerkörpers 231 und des Verschlusskörpers 232. Hierdurch ist es möglich, dass bei der Bewegung des Ventilkolbens 230 in die in Fig. 6 dargestellte Anschlagstel lung die Kegelspitze 233 bereits am Ventilsitz 185 anliegt und den Schnellfülldruck raum 126 verschließt, bevor eine Steuerkante 235 das Steuerfenster 137 freigibt. Nach dem Verschließen des Schnellfülldruckraums 126 wird der Steuerkörper 231 unter dessen Druckbeaufschlagung im Steuerdruckraum 176 noch weiter gegen den Verschlusskörper 232 verschoben, wobei auf dieser Strecke das Steuerfenster 137 freigegeben und der Kupplungsdruckraum 1 17 befüllt wird. Hierbei wird die Spreizfe der 238 vorgespannt, bis eine bestimmte Vorspannkraft erreicht wird oder in einer al ternativen Ausgestaltung Steuerkörper 231 und Verschlusskörper 232 in direktem axialen Kontakt aneinander anliegen. Fig. 6 zeigt den Ventilkolben 230 in der zweiten Anschlagstellung, in welcher der Verschlusskörper 232 entgegen der Kraft der Spreizfeder 238 tiefer in den Steuerkörper 231 eingeschoben ist als in der ersten An schlagstellung in Fig. 5.

Der Vorteil dieser Ausgestaltung liegt in dem zuverlässigen Verschließen des Schnellfülldruckraums 126 vor der Druckbeaufschlagung des Kupplungsdruckraumes 1 17, unabhängig von Fertigungstoleranzen, welche sich auf die Lage des Steuer fensters und der Steuerkante auswirken können. Eine Abstimmung von Blenden in den Leitungen wie unter Fig. 3 und 4 beschrieben ist ebenfalls nicht erforderlich.

Dem gegenüber steht als Nachteil ein Mehraufwand an Bauteilen und Fertigungs schritten durch die zweiteilige Ausführung von Steuerkörper 231 und Verschlusskör per 232. Fig. 7 zeigt in schematischer, nicht maßstäblicher Darstellung ein Schnellfüllventil 303 als eine weitere alternative Ausgestaltung eines Schnellfüllventils. Das Schnell füllventil 303 ist hierbei zweiteilig aufgebaut und umfasst hierbei ein Verschlussventil 330 und ein Steuerventil 350. Das Verschlussventil 330 umfasst einen Verschluss körper 331 und das Steuerventil 350 einen Steuerkörper 351. Im Gegensatz zu den Schnellfüllventilen 103 und 203 sind Verschlusskörper und Steuerkörper nicht me chanisch, sondern hydraulisch miteinander gekoppelt. Deshalb sind das Verschluss ventil 330 und das Steuerventil 350 räumlich getrennt voneinander und frei in ihrer Lage anordenbar.

Das Verschlussventil 330 umfasst neben dem Verschlusskörper 331 eine Ver schlussdruckfeder 339. Der stufenkolbenförmige Verschlusskörper 331 des Ver schlussventils 330 weist einen ersten zylindrischen Verschlusskörperabschnitt 332 und einen zweiten zylindrischen Verschlusskörperabschnitt 336 auf. Der Außen durchmesser des ersten Verschlusskörperabschnitts 332 ist kleiner als der des zwei ten Verschlusskörperabschnitts 336. Der stufenförmige Übergang zwischen den Ver schlusskörperabschnitten 332 und 336 bildet eine ringförmige Anlagefläche 338, wel che in einer radialen Ebene liegt, die senkrecht von einer Mittelachse des Ver schlusskörpers 331 durchstoßen wird.

Der Verschlusskörper 331 ist axial verschiebbar in einer Verschlussventilbohrung 340 angeordnet, welche als Stufenbohrung ausgebildet ist. Die Verschlussventilboh rung 340 umfasst einen ersten Bohrungsabschnitt 341 und einen zweiten Bohrungs abschnitt 342 in dem Gehäuseelement 161 . Hierbei bildet der Übergang zwischen den beiden Bohrungsabschnitten 341 und 342 eine ringförmige Anlagefläche 362 im Gehäuseelement 161 . Im eingebauten Zustand des Verschlusskörpers 331 ist zwi schen der Anlagefläche 338 des Verschlusskörpers 331 und der Anlagefläche 362 des Gehäuseelements 161 die Verschlussdruckfeder 339 vorgespannt angeordnet, deren Vorspannkraft auf den Verschlusskörper 331 in Richtung einer Anschlagfläche 343 des Gehäuseelements 161 wirkt. Zwischen dem zweiten Verschlusskörperab schnitt 336 und der Anlagefläche ist ein Betätigungsdruckraum 379 ausgebildet, des sen Volumen sich mit der axialen Verschiebung des Verschlusskörpers 331 ändert. Der Verschlusskörperabschnitt 332 ist wie der Verschlusskörper 132 in Fig. 3 und 4 gestaltet und weist an dessen dem Verschlusskörperabschnitt 336 abgewandtem Ende eine Kegelspitze 333 auf, welche im eingebauten Zustand dem Schnellfüll druckraum 126 zugewandt ist und welche gegen den Ventilsitz 185 den Schnellfüll druckraum 126 dicht verschließt, sobald sich der Verschlusskörper 331 in dessen zweiter Anschlagstellung befindet.

Das Verschlussventil 330 und das Steuerventil 350 sind hydraulisch durch eine Lei tung 377 und eine Kombination aus einer Leitung 374 und einer Leitung 378 mitei nander verbunden. Hierbei wird aus der Druckölquelle 108 parallel sowohl der Schnellfülldruckraum 126 durch die Leitung 378 als auch das Steuerventil 350 durch die Leitung 374 mit dem Betriebsmedium versorgt. Zwischen der Druckölquelle 108 und dem Schnellfülldruckraum 126 ist das Verschlussventil 330 angeordnet. Das Steuerventil 350 ist durch ein Steuerfenster 337 und die Leitung 377 mit dem Betäti gungsdruckraum 379 des Verschlussventils 330 verbunden. Das Verschlussventil 330 ist wie bei den Ausgestaltungen in den Figuren 3 bis 6 durch das Steuerfenster 137 und die Leitung 151 mit dem Schnellfülldruckraum 126 verbunden.

Die Verschlusskörperabschnitte 332 und 336 sind in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 7 fest miteinander verbunden bzw. einstückig ausgebildet. Alternativ hierzu wäre auch eine zweistückige Ausgestaltung möglich, wobei zwischen den beiden Ver schlusskörperabschnitten 332 und 336 eine Spreizfeder angeordnet wäre (siehe Fig. 5 und 6). Die Druckbeaufschlagung des Verschlusskörpers 331 entgegen der Kraft der Verschlussdruckfeder 339 erfolgt vom Steuerventil 350 her in dem Betätigungs druckraum 379, wo der Druck des Betriebsmediums auf eine hydraulische Druckflä che A37 des Verschlusskörperabschnitts 336 des Verschlusskörpers 331 wirkt.

Das Steuerventil 350 umfasst ein Steuerventilgehäuse 306, einen Steuerkörper 351 und eine Steuerdruckfeder 357. Der Steuerkörper 351 weist einen hohlzylindrischen Steuerkörperabschnitt 352 und einen zylindrischen Steuerkörperabschnitt 353 auf, wobei der Steuerkörperabschnitt 353 einen geringeren Außendurchmesser als der Steuerkörperabschnitt 352 aufweist. Der Außendurchmesser des Steuerkörperab- Schnitts 353 begrenzt eine kreisförmige Druckfläche A38 in axialer Projektion. Zwi schen der Druckfläche A38 und dem Steuerventilgehäuse 306 ist ein Steuerdruck raum 376a ausgebildet, dessen Volumen sich mit der Verschiebung des Steuerkör pers 351 verändert. Die Außendurchmesser der Steuerkörperabschnitte 352 und 353 begrenzen eine Druckfläche A39, welche durch den stufenförmigen Übergang vom Steuerkörperabschnitt 352 zum Steuerkörperabschnitt 353 gebildet wird. Zwischen der Druckfläche A39 und dem Steuerventilgehäuse 306 bzw. der Anschlagfläche 375 ist ein Steuerdruckraum 376b ausgebildet. Die Druckflächen A38 und A39 addieren sich zu einer Druckfläche A33. Innerhalb des hohlzylindrischen Steuerkörperab schnitts 351 ist in einem Federraum 358 die Steuerdruckfeder 357 angeordnet. Der Federraum 358 ist mit einem drucklosen Bereich 395 des Getriebes verbunden und damit entlüftet.

In der Zylindermantelfläche des Steuerkörperabschnitts 352 ist eine umlaufende Steuernut 354 ausgebildet, welche beispielsweise als Einstich herstellbar ist. Zwi schen der Steuernut 354 und der Druckfläche A39 ist ein durchgängiger, d.h. nach beiden Seiten offener Ausgleichskanal 355 ausgebildet, welcher beispielsweise als Bohrung hergestellt ist. Auch bei dem Ausgleichskanal 355 ist wie beim Ausgleichs kanal 155 in Fig. 3 die optionale Anordnung eines hydraulischen Widerstandes in diesem möglich. Der Steuerkörper 351 ist durch eine Druckbeaufschlagung der Druckfläche A38 oder A33 entgegen der Kraft der Steuerdruckfeder 357 in einer Steuerventilbohrung 380 axial verschiebbar. Das Steuerventilgehäuse 306 ist wie dargestellt als separates Gehäuse ausgebildet. Alternativ hierzu kann dieses aber auch innerhalb des Gehäuseelements 161 ausgebildet sein.

Die Steuerventilbohrung 380 ist als Stufenbohrung ausgebildet und weist zwei Boh rungsabschnitte 381 und 382 auf, innerhalb derer der Steuerkörper 351 axial ver schiebbar geführt ist. Die Außendurchmesser der entsprechenden Steuerkörperab schnitte 352 und 353 bilden zusammen mit den ihnen zugeordneten Bohrungsab schnitten 381 und 382 jeweils eine Spielpassung. Der stufenförmige Übergang vom Bohrungsabschnitt 381 zum Bohrungsabschnitt 382 bildet eine ringförmige Anschlag fläche 375, welche in einer radialen Ebene liegt, die senkrecht von einer Bohrungs achse S der Steuerventilbohrung 380 durchstoßen wird. Der Außendurchmesser der Druckfläche A39 bildet eine Steuerkante 359. Radial von außen münden ein An schlussfenster 334 und das Steuerfenster 337 in den Bohrungsabschnitt 381 der Steuerventilbohrung 380. Das Anschlussfenster 334 ist durch eine Leitung 363 mit dem Ölbehälter 167 verbunden, wobei wie bei der Leitung 163 in Fig. 3 das Ende der Leitung 363 unterhalb des Füllstandes des Ölbehälters 167 liegt.

Der Steuerkörper 351 ist axial zwischen zwei Anschlagpositionen verschiebbar. In Fig. 7 ist der Steuerkörper 351 in einer Position zwischen den beiden Anschlagpositi onen dargestellt, wobei dieser unter der Wirkung eines hydraulischen Druckes so weit gegen die Kraft der Steuerdruckfeder 357 verschoben ist, dass der Steuerkör perabschnitt 353 gerade aus dem Bohrungsabschnitt 382 austritt.

In einem Ruhezustand, wenn keine Betätigung des Schaltelements 300 vorgesehen ist und der vom hydraulischen Schaltgerät 108 in den Leitungen 374 und 378 einge stellte Druck nur einem Vorbefülldruck p1 oder dem Umgebungsdruck pO entspricht, liegt der Steuerkörper 351 unter der Vorspannkraft der Steuerdruckfeder 357 mit der Druckfläche A39 an der Anschlagfläche 375 des Steuerventilgehäuses 306 an. Das Volumen des Steuerdruckraums 376 erreicht hierbei sein Minimum. Das Anschluss fenster 334 und damit der Ölbehälter 167 sind durch die Steuernut 354 und den Aus gleichskanal 355 mit dem Steuerdruckraum 376 zwischen der Druckfläche A39 und der Anschlagfläche 375 verbunden.

Wird nun bei einer einzuleitenden Schaltung der Druck in den Leitungen 374 und 378 sowie dem Schnellfülldruckraum 1 26 und dem Steuerdruckraum 376a mittels einer Druckstelleinrichtung des als Druckölquelle108 wirksamen hydraulischen Schaltge räts erhöht, wirkt dieser im Steuerventil 350 auf die Druckfläche A38 des Steuerkör pers 351 sowie auf den Schnellfüllkolben 102. Die Vorgänge im Schnellfülldruckraum 126 erfolgen wie bereits unter Fig. 3 bis 6 sowie 8 und 9 beschrieben.

Bei einer Steigerung des Schnellfülldruckes pSF wird der Steuerkörper 351 ab einem bestimmten Druckwert entgegen der Kraft der Steuerdruckfeder 357 verschoben, während wie unter Fig. 3 bis 6 sowie in Fig. 8 und 9 beschrieben der Schnellfüll druckraum 126 befüllt und der Schnellfüllkolben 102 druckbeaufschlagt und gegen den Kupplungskolben 101 verschoben wird. So lange bei der Bewegung des Steuer körpers 351 aus dessen Anschlagstellung heraus der Steuerkörperabschnitt 353 in nerhalb des Bohrungsabschnitts 382 geführt wird, vergrößert sich das Volumen des Steuerdruckraums 376b zwischen der Druckfläche A39 und der Anschlagfläche 375. Ein hierdurch in diesem Teil des Steuerdruckraums 376 entstehender Unterdrück wird ausgeglichen, indem der Raum zwischen Druckfläche A39 und Anschlagfläche 375 durch das Anschlussfenster 334, die Steuernut 354 und den Ausgleichskanal 355 mit dem Betriebsmedium befüllt wird.

Sobald der Steuerkörperabschnitt 353 den Bohrungsabschnitt 382 verlässt, addieren sich die Steuerdruckräume 376a und 376b zu dem Steuerdruckraum 376 und die druckbeaufschlagbare Fläche des Steuerkörpers 351 vergrößert sich von der Druck fläche A38 auf die erheblich größere Druckfläche A33. Proportional zur Vergrößerung der Druckfläche vergrößert sich die Kraft auf den Steuerkörper 351 entgegen der Kraft der Steuerdruckfeder 357, so dass der Steuerkörper 351 in eine zweite An schlagposition verschoben wird. Während dieser Bewegung wird nach dem Austre ten des Steuerkörperabschnitts 353 aus dem Bohrungsabschnitt 382 von der Steuer kante 359 des Steuerkörpers 351 das Steuerfenster 337 geöffnet, so dass der im Steuerdruckraum 376 herrschende Schnellfülldruck pSF durch die Leitung 377 den Betätigungsdruckraum 379 des Verschlusskörpers 331 und damit die Druckfläche A37 beaufschlagen kann. Die axialen Positionen von Steuernut 354, Steuerkante 359, Steuerfenster 337 und Anschlussfenster 334 sind so gewählt, dass vor dem Öff nen des Steuerfensters 337 das Anschlussfenster 334 von dem Steuerkörperab schnitt 352 verschlossen wird. Falls dies nicht so gewählt wäre, würde der Druck im Steuerdruckraum 376 sinken, weil das Betriebsmedium durch den Ausgleichskanal 355 in den Ölbehälter 167 entweichen könnte.

Mit der Öffnung des Steuerfensters 337 und der daraus resultierenden Druckbeauf schlagung des Betätigungsdruckraumes 379 wird (analog zu dem Vorgang in Fig. 3 und 4) der Verschlusskörper 331 entgegen der Kraft der Verschlussdruckfeder 339 in eine zweite Anschlagstellung verschoben, in welcher der Verschlusskörperabschnitt 332 den Schnellfülldruckraum 126 verschließt. Auf dem Weg in diese zweite An- schlagstellung bzw. mit dem Erreichen der zweiten Anschlagstellung gibt der Ver schlusskörperabschnitt 336 mit dessen Steuerkante 335 das Steuerfenster 137 frei und der entsprechend veränderte Druck (siehe Fig. 8 und 9) beaufschlagt nun den Kupplungsdruckraum 1 17 und damit den Kupplungskolben 101.

Die Abstimmung des Verschlussventils 330, dass der Schnellfülldruckraum 126 si cher verschlossen und der Schnellfülldruck pSF sicher eingeschlossen ist kann wie unter Fig. 3 und 4 beschrieben über die Wahl der axialen Positionen des Steuerfens ters 137 und der Steuerkante 335 des Verschlusskörpers 331 erfolgen. Zusätzlich ist noch eine Abstimmung über die Anordnung hydraulischer Widerstände in Form von Drosseln oder Blenden in den Leitungen 151 , 374, 378 und 377 möglich. Alternativ hierzu kann ein sicheres Schließen des Schnellfülldruckraums 126 vor der Druckbe aufschlagung des Kupplungsdruckraums 1 17 erreicht werden, indem der Verschluss körper 331 analog zu Fig. 5 und 6 zweiteilig ausgeführt wird.

Der Flächeninhalt der Druckfläche A33 und die Kraft der Steuerdruckfeder 357 ist so gewählt, dass auch bei einer Absenkung des von der Druckölquelle 108 eingestellten Druckes während der Befüllung des Kupplungsdruckraums 1 17 das Steuerfenster 337 des Steuerventils 350 geöffnet bleibt.

Wie die Schnellbefüllung erfolgt und welche Vorgänge dabei im Schnellfüllventil 103 sowie in dessen Ansteuerung aus der Druckölquelle 108 ablaufen, wird wie folgt an hand der Zeitdiagramme in Fig. 8 und 9 in Zusammenschau mit den Fig. 3 und 4 be schrieben. Fig. 8 zeigt ein erstes Verfahren zur Ansteuerung der Schnellbefüllung. Hierbei befindet sich zu einem Zeitpunkt tO vor der Betätigung des Schaltelements 100 der Ventilkolben 130 in seiner ersten Anschlagstellung wie in Fig. 3 dargestellt. Die Betätigung eines Schaltelements wird nachfolgend auch als Schaltung bezeich net. Das Hohlrad 162 dreht sich noch frei gegenüber dem Getriebegehäuse 106 (s. Fig. 1 ). Das Lamellenpaket 140 ist offen, zwischen den Lamellen und dem Kupp lungskolben 101 besteht in axialer Richtung das Lüftspiel L. Die Wellfeder 147 ist entspannt. Sämtliche Drücke stromab des hydraulischen Schaltgeräts 108 sind drucklos oder weisen einen Vorbefülldruckwert p1 auf, welcher zu gering ist, um eine Wirkung auf das Schaltelement hinsichtlich der Übertragung eines Drehmoments auszuüben, aber hoch genug ist, um sicher zu stellen, dass alle mit Öl beaufschlag baren Räume nicht leer sind. In der Praxis beträgt dieser Druck beispielsweise 0,5 bis 0,8 bar.

Durch die die Betätigung des als Getriebebremse ausgebildeten Schaltelements 100 soll das Hohlrad 162 drehfest mit dem Getriebegehäuse 106 verbunden werden. Zu dem Zeitpunkt tO in Fig. 8 wird von einer nicht dargestellten elektronischen Steue rungseinheit (ECU) der Befehl an das hydraulische Schaltgerät 108 ausgegeben, den Druck ausgehend von dem Vorbefülldruck p1 auf einen Solldruckwert p2S zu er höhen. Der Druckanstieg vollzieht sich gleichermaßen in allen hydraulisch miteinan der verbundenen Bereichen, d.h. in dem Steuerdruckraum 176 als auch in dem An schlussdruckraum 179 und dem Schnellfülldruckraum 126.

Der zweite Solldruckwert p2S wird jedoch vom Schnellfülldruck pSF nicht erreicht, da durch die Druckbeaufschlagung der hydraulischen Druckfläche A12 des Schnellfüll kolbens 102 im Schnellfülldruckraum 126 der Schnellfüllkolben 102 gegen den Kupp lungskolben 101 und beide letztendlich gegen die Kraft der Kupplungsfedern 1 19 und der Elastizitäten des Lamellenpakets 140 gedrückt werden. Der Schnellfüllkolben 102 und der Kupplungskolben 101 werden um den Weg des Lüftspiels L gegen das Lamellenpaket 140 verschoben. Es stellt sich hierbei im Schnellfülldruckraum 126 beim Loslaufen des Schnellfüllkolbens 102 zu einem Zeitpunkt t1 stromab des hyd raulischen Schaltgeräts 108 ein Druckwert p2 ein, der sich aus der hydraulischen Druckfläche A12 und den Kräften der Kupplungsfedern 1 19 und theoretisch der ent sprechenden Elastizitäten des Lamellenpakets 140 und der Wellfeder 147 ergibt. Zu dem vergrößert sich während der Bewegung des Schnellfüllkolbens 102 der Raumin halt des Schnellfülldruckraums 126 bis das Lüftspiel L aufgehoben ist.

Erst nach dem Anliegen des Andruckstücks 1 13 des Kupplungskolbens 101 an der Wellfeder 147 des nun lüftspielfreien Lamellenpakets 140 könnte theoretisch der Druck in allen verbundenen Bereichen - und damit auch der Schnellfülldruck pSF im Schnellfülldruckraum 126 - weiter in Richtung des Solldruckwertes p2S steigen. Bis zu einem Zeitpunkt t3, an dem die Verschiebung des Schnellfüllkolbens 102 abge schlossen und das Lüftspiel L aufgehoben ist, entspricht der Druck konstant dem Druckwert p2. Ein vorteilhafter Druckwert p2 beträgt in der Praxis beispielsweise p2 = 4,5 bar. Der Solldruckwert p2S wurde deshalb deutlich höher als die einstellende zweite Druckwert p2 gewählt, um in der entsprechenden Druckölquelle im hydrauli schen Schaltgerät 108 einen möglichst großen Strömungsquerschnitt und damit ei nen möglichst hohen Volumenstrom zur Schnellbefüllung des Schaltelements zur Verfügung zu haben.

Im Steuerdruckraum 176 wird die hydraulische Druckfläche A18 und im Anschluss druckraum 179 die hydraulische Druckfläche A14 des Ventilkolbens 130 vom glei chen Druck, welcher dem Druckwert p2 entspricht, beaufschlagt, wodurch entgegen gerichtete Druckkräfte entstehen. Obwohl die hydraulische Druckfläche A18 größer ist als die hydraulische Druckfläche A14 bleibt der Ventilkolben 130 auch bei Errei chen des Druckwerts p2 in seiner ersten Anschlagstellung. Der Grund hierfür ist, dass neben der Druckkraft aus der hydraulischen Druckfläche A14 in Verbindung mit dem Druckwert p2 noch eine Vorspannkraft der Druckfeder 139 der Druckkraft aus der hydraulischen Druckfläche A18 und dem Druckwert p2 entgegenstehen. Hierbei sind die Vorspannkraft der Druckfeder 139 und die Flächeninhalte der Druckflächen A14 und A18 so gewählt, dass die Druckkraft aus A1 8 beim Anliegen des Druckwerts p2 überstiegen wird und so der Ventilkolben 130 in seiner ersten Anschlagstellung verbleibt, während der Schnellfülldruckraum 126 durch den Verbindungskanal 186 befüllt und die hydraulische Druckfläche A12 von einem Schnellfülldruck pSF in der Höhe des Druckwertes p2 bis zum Zeitpunkt t3 beaufschlagt werden kann.

Vor dem Erreichen eines Zeitpunkts t3 wird zu einem Zeitpunkt t2 der Solldruckwert pS auf einen Solldruckwert p3S reduziert, welcher zum Zeitpunkt t3 erreicht ist. Der Solldruckwert p3S ist größer als der sich bei der Schnellbefüllung einstellende Druck wert p2. Damit soll ein Überschwingen des Drucks vermieden werden, wenn zum Zeitpunkt t3 die Schnellbefüllung abgeschlossen ist und der Druck schlagartig auf den ursprünglichen Solldruckwert p2S ansteigen würde. So ist zum Zeitpunkt t3 der Solldruckwert p3S eingestellt und der Druck steigt ohne Druckspitze zum Zeitpunkt t3 ausgehend vom Druckwert p2 an. Zu einem Zeitpunkt t4 ist ein Druckwert p3 er reicht. Der Druckwert p3 entspricht dem Solldruckwert p3S. Der Solldruckwert p3S ist hierbei so gewählt, dass dieser ausreicht um den Ventilkolben 130 in Richtung des sen zweiter Anschlagstellung zu verschieben - entgegen der Kräfte der Druckfeder 139 und des Druckes in Höhe des Druckwerts p3 auf die hydraulische Druckfläche A14.

Wenn der Ventilkolben 130 aus seiner ersten Anschlagstellung verschoben wird, ver größert sich der zwischen der Druckfläche A19 und dem Gehäuseelement 161 bzw. dessen Anschlagfläche 175 eingeschlossene Raum, so dass der Druck in diesem Bereich unter den Umgebungsdruck sinken würde, wodurch eine zusätzliche Kraft in Richtung der ersten Anschlagstellung auf den Ventilkolben 130 entstehen würde. Um dies zu vermeiden ist der Ausgleichskanal 155 vorgesehen. Wenn der Druck zwi schen Druckfläche A19 und Anschlagfläche 175 sinkt, wird vom Umgebungsdruck pO das Betriebsmedium aus dem Ölbehälter 167 durch die Leitung 163, das Anschluss fenster 134, die Steuernut 154 und den Ausgleichskanal 155 in den sich vergrößern den Raum verschoben, so dass dieser befüllt wird. Damit das Betriebsmedium vom Umgebungsdruck pO in die Leitung 163 gedrückt werden kann, muss das Ende der Leitung 163 unter dem Füllstand 168 angeordnet sein.

Wenn sich der Ventilkolben 130 weiter als die Länge X1 in Richtung der zweiten An schlagstellung bewegt hat, verlässt der Steuerkörperabschnitt 153 den Bohrungsab schnitt 188, so dass der Schnellfülldruck pSF nun auf die gesamte Druckfläche A13 wirken kann. Hierdurch wächst die verschiebende Axialkraft im Maße der Vergröße rung der Druckfläche und der Ventilkolben 130 wird beschleunigt in die zweite An schlagstellung verschoben, in welcher der Verschlusskörper 132 den Schnellfüll druckraum 126 verschließt. Der Steuerkörper 131 des Ventilkolbens 130 überfährt dabei mit dessen Steuerkante 135 das Steuerfenster 137 und gibt damit eine hydrau lische Verbindung durch die Leitung 151 zum Kupplungsdruckraum 1 17 frei, der nun aus der Druckölquelle 108 befüllt und druckbeaufschlagt werden kann. Der Schnell fülldruck pSF wird deshalb zu einem Zeitpunkt t5 auf einen Solldruck p4S abgesenkt, welcher zu einem Zeitpunkt t6 erreicht wird und welcher einem Druckwert p4 ent spricht. Die axialen Lagen der Steuernut 154, des Steuerfensters 137 und des Anschluss fensters 134 in Bezug auf die Steuerkante 135 sind so gewählt, dass der Steuerkör per 131 das Steuerfenster 137 während seiner Verschiebung erst dann öffnet, wenn das Anschlussfenster 134 von dem Steuerkörperabschnitt 152 verschlossen ist. Hier durch wird ein hydraulischer Kurzschluss zwischen dem Steuerdruckraum 176 und dem Ölbehälter 167 und damit ein Eindruck des Schnellfülldrucks pSF verhindert. Außerdem ist der Weg X2 und der Hub xH so zu wählen, dass der Schnellfülldruck raum 126 durch den Verschlusskörper 132 verschlossen ist, bevor der Kupplungs druckraum 1 17 druckbeaufschlagt wird, da ansonsten der Schnellfüllkolben 102 wie der in Richtung seiner Ausgangsposition verschoben werden kann.

Dieses Zeitverhalten ist theoretisch zusätzlich auch dadurch einstellbar, indem hyd raulische Widerstände in Form von Drosseln oder Blenden in den Leitungen 151 , 177 und/oder 178 angeordnet werden. Hiermit kann ein Druckaufbau oder ein Druckein bruch in den unterschiedlichen Räumen wie dem Schnellfülldruckraum 126, dem Kupplungsdruckraum 1 17, dem Anschlussdruckraum 179 oder dem Steuerdruck raum 176 verzögert werden.

Der Kupplungsdruck pK steigt von dem Zeitpunkt t6 vom bis dahin im Kupplungs druckraum herrschenden Vorbefülldruck p1 auf den Druckwert p4 an, der zu einem Zeitpunkt t7 erreicht wird. Der Kupplungsdruck pK verbleibt so lange auf dem Druck wert p4, bis zu einem Zeitpunkt t8 von der ECU über das hydraulische Schaltgerät 108 die für den Gangwechsel erforderliche Druckrampe ausgegeben wird, während der die Übertragungsfähigkeit des Schaltelements erhöht wird. Da der Kupplungs druck pK über den Schnellfüllkolben 102 auf den Schnellfülldruckraum 126 wirkt, er höht sich der dort herrschende vom Verschlusskörper 132 eingeschlossene Schnell fülldruck pSF gemäß einem Flächenverhältnis a1 1 der Druckflächen A12 und AM. Der in besagtem Verhältnis ansteigende Schnellfülldruck pSF wirkt über die Druckflä che A15 auf den Verschlusskörper 132 und damit den Ventilkolben 130. Die Flächen inhalte der Druckflächen A13 und A15 sind so gewählt, dass der Druckwert p4 in ausreichend ist, um den Verschlusskörper 132 an den Ventilsitz 185 zu drücken und damit den Schnellfülldruckraum 126 geschlossen zu halten. Fig. 9 zeigt in einem Zeitdiagramm ein alternatives Verfahren zur Ansteuerung des Schnellfüllventils 103. Bis zum Zeitpunkt t4 verläuft die Ansteuerung gleich wie im Zeitdiagramm von Fig. 8. Im Unterschied zu dem dort dargestellten Verfahren wird nach der Einstellung des Druckwertes p3 der Schnellfülldruckraum 126 nicht ver schlossen, sondern die Übertragungsfähigkeit des Schaltelements durch eine weitere Erhöhung der Schnellfülldrucks pSF nach einem Zeitpunkt t5‘ weiter gesteigert. Dies wird durch eine andere Auslegung der Druckfeder 139 und gegebenenfalls der Flä cheninhalte der Druckflächen A18 und A14 erreicht als bei einem für das Verfahren nach Fig. 8 geeignetem Schnellfüllventil. Die Federkraft der Druckfeder 139 ist bei ei nem Verfahren nach Fig. 9 höher als die der Druckfeder für das Verfahren nach Fig. 8.

Hierdurch gibt der Ventilkolben 130 bzw. dessen Steuerkante 135 auch zu dem Zeit punkt t5‘ das Steuerfenster 137 nicht frei, sondern der Kupplungskolben 101 wird von dem Schnellfüllkolben 102 gegen das Lamellenpaket 140 gedrückt. Ab dem Zeit punkt t5‘ wird der Schnellfülldruck pSF in einer Rampe gesteigert, bis zu einem Zeit punkt t6‘ ein Synchrondruckwert pSYN überschritten wird, unter welchem das Schalt element 100 geschlossen ist und das Drehmoment schlupffrei über dieses übertrag bar ist. Die Hälften des Schaltelements 100 sind nun drehfest miteinander verbun den. Die Federkraft der Druckfeder 139 bzw. die Auslegung der Druckflächen A18 und A14 sind so gewählt, dass erst zu einem Zeitpunkt t7‘ ein Druckwert p5 erreicht wird, welcher in einem ausreichenden Sicherheitsabstand über dem Synchrondruck wert pSYN liegt, und bei welchem der Steuerkörperabschnitt 153 aus dem Bohrungs abschnitt 188 austritt. Nun wirkt der Druck mit dem Druckwert p5 auf die deutlich grö ßere Druckfläche A13, so dass unter der proportional erhöhten Druckkraft des Schnellfülldrucks pSF der Ventilkolben 130 das Steuerfenster 137 freigibt und in die zweite Anschlagstellung verschoben wird. Der Druck mit dem Druckwert p5 wirkt nun direkt auf den Kupplungskolben 101 und hält das Schaltelement 100 sicher geschlos sen. Dabei kann der Kupplungsdruck pK noch weiter bis auf einen Druckwert p6 ge steigert werden, welcher zu einem Zeitpunkt t8‘ erreicht wird. Der im Schnellfülldruck raum 126 eingeschlossene Druck wird über das Flächenverhältnis a1 1 des Schnell füllkolbens 102 bis auf einen Druckwert p7 angehoben. Das Verfahren nach Fig. 9 hat gegenüber dem Verfahren nach Fig. 8 den Vorteil, dass die Druckbeaufschlagung des Kupplungskolbens 101 erst erfolgt, wenn ein schlupffreier Kraftschluss zwischen den Schaltelementhälften hergestellt ist, so dass es nicht zur Unterbrechung des Kraftschlusses oder einer unerwünschten Änderung der Übertragungsfähigkeit des Schaltelements 100 kommen kann, was sich negativ auf den Fahrkomfort auswirken würde.

Theoretisch bietet das Verfahren nach Fig. 8 den Vorteil, dass die Anhebung des Schnellfülldrucks pSF auf den erhöhten Druckwert p3 nur für die sehr kurze Dauer (in der Praxis ca. 50 msec) der Schnellbefüllung stattfindet. Hieraus resultiert ein gerin ger Leistungsbedarf der Getriebepumpe und damit ein gegenüber dem Stand der Technik höherer Gesamtwirkungsgrad des Getriebes.

Bezuaszeichen Schaltelement

Kupplungskolben

Schnellfüllkolben

Schnellfüllventil

Getriebegehäuse

Druckölquelle

Führungsstück

Andruckstück

Mittelstück

Durchgang

Kupplungsdruckraum

Innenkontur

Kupplungsfeder, Druckfeder

Innenteil

Außenteil

Bohrungsgrund

Nutgrund

Schnellfülldruckraum

Ventilkolben

Steuerkörper

Verschlusskörper

Kegelspitze

Anschlussfenster

Steuerkante

Steuerfenster

Druckfeder

Lamellenpaket

Außenlamellen

Außenlamelle

Innenlamellen Außenlamellenträger

Innenlamellenträger

Wellfeder

Leitung

Steuerkörperabschnitt

Steuernut

Ausgleichskanal

Blende

Gehäuseelement

Hohlrad

Leitung

Außenkontur des Gehäuseteils

Ringnut

Federraum

Ölbehälter

Füllstand

Führungsbohrung

Anschlagfläche

Steuerdruckraum

Leitung

Anschlussdruckraum

Ventilbohrung

Bohrungsabschnitt

Absatz

Ventilsitz

Verbindungskanal

Bohrungsabschnitt

O-Ring, Dichtelement (Kupplungskolben) Dichtlippe, Dichtelement O-Ring, Dichtelement

O-Ring, Dichtelement druckloser Bereich, Entlüftung

Schnellfüllventil

Ventilkolben

Steuerkörper

Verschlusskörper

Kegelspitze

Spreizfeder

Steuerkörperabschnitt

Führungsbohrung

Bohrungsgrund

Schaltelement

Schnellfüllventil

Steuerventilgehäuse

Verschlussventil

Verschlusskörper

Verschlusskörperabschnitt

Kegelspitze

Anschlussfenster

Steuerkante

Verschlusskörperabschnitt

Steuerfenster

Anlagefläche

Verschlussdruckfeder

Verschlussventilbohrung

Bohrungsabschnitt

Anschlagfläche

Steuerventil

Steuerkörper

Steuerkörperabschnitt 353 Steuerkörperabschnitt

354 Steuernut

355 Ausgleichskanal

357 Steuerdruckfeder

358 Federraum

359 Steuerkante

362 Anlagefläche

363 Leitung

366 Federraum

374 Leitung

375 Anschlagfläche

376 Steuerdruckraum

376a Steuerdruckraum

376b Steuerdruckraum

377 Leitung

378 Leitung

379 Betätigungsdruckraum

380 Steuerventilbohrung

381 Bohrungsabschnitt

382 Bohrungsabschnitt a11 Flächenverhältnis A12/A1 1 = A12/A17

A Drehachse Automatikgetriebe

A11 hydraulische Druckfläche

A12 hydraulische Druckfläche

A13 hydraulische Druckfläche

A14 hydraulische Druckfläche

A15 hydraulische Druckfläche

A16 hydraulische Druckfläche

A17 hydraulische Druckfläche

A18 hydraulische Druckfläche

A19 hydraulische Druckfläche

A33 hydraulische Druckfläche A37 hydraulische Druckfläche

A38 hydraulische Druckfläche

A39 hydraulische Druckfläche da121 Außendurchmesser da132 Außendurchmesser dH 01 Innendurchmesser dH 18 Innendurchmesser dH 83 Innendurchmesser

L Lüftspiel

M Mittelachse Kupplungskolben p Druck

pK Kupplungsdruck

pS Solldruckverlauf

pSF Schnellfülldruck

pSYN Synchrondruckwert p2S Solldruckwert

p3S Solldruckwert

p4S Solldruckwert

p1 Vorbefülldruckwert p2 Druckwert

p3 Druckwert

p4 Druckwert

p5 Druckwert

p6 Druckwert

p7 Druckwert

S Bohrungsachse Steuerventil t Zeit

tO Zeitpunkt

t1 Zeitpunkt

t2 Zeitpunkt

t3 Zeitpunkt

t4 Zeitpunkt

t5 Zeitpunkt t5‘ Zeitpunkt

t6 Zeitpunkt

t6‘ Zeitpunkt

t7 Zeitpunkt

t7‘ Zeitpunkt

t8 Zeitpunkt

t8‘ Zeitpunkt

t9 Zeitpunkt

X1 Länge

X2 Abstand

X3 Abstand

V Ventilbohrungsachse

Claims

Patentansprüche

1 . Hydraulisch betätigbares Schaltelement (100, 200, 300), umfassend einen Kupp lungskolben (101 ),

einen Schnellfüllkolben (102) und eine Ventileinrichtung (103, 203, 303),

sowie einen Schnellfülldruckraum (126) und

einen Kupplungsdruckraum (1 17),

die Ventileinrichtung (103, 203, 303)

einen Verschlusskörper (132, 232, 331 ) und

einen Steuerkörper (131 , 231 , 351 ) umfassend,

wobei der Verschlusskörper (132, 232, 331 ) vor Betätigung des Schaltelements (100, 200, 300) in einer ersten Schaltstellung befindlich ist, in welcher der Schnellfülldruck raum (126) mit einer Druckölquelle (108) verbunden und damit von dieser druckbe- aufschlagbar ist und

während oder nach der Betätigung des Schaltelements (100, 200, 300) in einer zwei ten Schaltstellung den Schnellfülldruckraum (126) gegen das restliche Hydrauliksys tem verschließt,

und wobei der Steuerkörper (131 , 231 , 351 ) vor der Betätigung des Schaltelements (100, 200, 300) in einer ersten Schaltstellung befindlich ist, wobei der Steuerkörper (131 , 231 , 351 ) eine erste Druckfläche (A18, A38) aufweist, welche von der Drucköl quelle (108) in der ersten Schaltstellung druckbeaufschlagbar ist,

und wobei der Steuerkörper (131 , 231 , 351 ) bei oder nach der Betätigung des Schaltelements (100, 200, 300) in einer zweiten Schaltstellung befindlich ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (131 , 231 , 351 ) eine zweite Druck fläche (A19, A39) aufweist und die Ventileinrichtung (103, 203, 303) so ausgebildet ist, dass in der zweiten Schaltstellung oder zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung des Steuerkörpers (131 , 231 , 351 ) zusätzlich zur ersten Druckfläche (A18, A38) die zweite Druckfläche (A19, A39) druckbeaufschlagbar ist.

2. Schaltelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Steuerkörper (131 ) und Verschlusskörper (132) fest miteinander verbunden sind.

3. Schaltelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Steuerkörper (231 , 351 ) und Verschlusskörper (232, 331 ) als getrennte Bauteile ausgebildet sind.

4. Schaltelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerkörper (231 ) und Verschlusskörper (232) mechanisch gekoppelt und axial gegeneinander verschiebbar sind.

5. Schaltelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Steuerkörper (231 ) und dem Verschlusskörper (232) eine Spreizfeder (238) angeord net ist.

6. Schaltelement nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Schaltstellung des Steuerkörpers (131 , 231 ) der Kupplungsdruckraum (1 17) mit der Druckölquelle (108) verbunden ist und damit der Kupplungskolben (101 ) von der Druckölquelle (108) druckbeaufschlagbar ist.

7. Schaltelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerkörper (351 ) und Verschlusskörper (331 ) hydraulisch gekoppelt sind.

8. Schaltelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (351 ) in dessen erster Schaltstellung eine hydraulische Verbindung zwischen der Druckölquelle (108) und dem Verschlusskörper (331 ) unterbricht und in einer zweiten Schaltstellung eine hydraulische Verbindung zwischen der Druckölquelle (108) und dem Verschlusskörper (331 ) so herstellt, dass der Verschlusskörper (331 ) druckbe aufschlagbar ist und in dessen zweite Schaltstellung verschoben werden kann, in welcher dieser den Schnellfülldruckraum (126) verschließt, wobei in der jeweils zwei ten Schaltstellung von Verschlusskörper (331 ) und Steuerkörper (351 ) der Kupp lungsdruckraum (1 17) mit der Druckölquelle (108) hydraulisch verbunden ist.

9. Schaltelement nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass Steuerkör per (351 ) und Verschlusskörper (331 ) räumlich voneinander getrennt angeordnet sind.

10. Schaltelement nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (351 ) mittels der Kraft einer Steuerdruckfeder (357) und der Ver schlusskörper (331 ) mittels der Kraft einer Verschlussdruckfeder (339) jeweils in de ren erster Schaltstellung gehalten wird und unter der Druckbeaufschlagung aus der Druckölquelle (108) jeweils in deren zweite Schaltstellung verschiebbar sind.

1 1 . Schaltelement nach Anspruch 1 0, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschluss körper (331 ) aus dessen erster Schaltstellung heraus in einem Betätigungsdruck raum (379) mit der Druckölquelle (108) verbunden und damit druckbeaufschlagbar ist, wenn der Steuerkörper (351 ) in dessen zweiter Schaltstellung befindlich ist.

12. Schaltelement nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Flächeninhalt der ersten Druckfläche (A38) des Steuerkörpers (351 ) und die Kraft der Steuerdruckfeder (357) sowie die Flächeninhalte der Druckflächen (A37) des Verschlusskörpers und die Kraft der Verschlussdruckfeder (339) so gewählt sind, dass der Steuerkörper (351 ) und der Verschlusskörper (331 ) erst dann in deren zweite Schaltstellung verschoben werden kann, wenn der Schnellfülldruck (pSF) so hoch ist, dass das Lüftspiel (L) aufgehoben ist.

13. Schaltelement nach einem der Ansprüche 7 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Flächeninhalt der ersten Druckfläche (A38) des Steuerkörpers (351 ) und die Kraft der Steuerdruckfeder (357) sowie die Flächeninhalte der Druckflächen (A37) des Verschlusskörpers und die Kraft der Verschlusskörperdruckfeder (339) so ge wählt sind, dass der Steuerkörper (351 ) und der Verschlusskörper (331 ) erst dann in deren zweite Schaltstellung verschoben werden kann, wenn ein Synchrondruckwert (pSYN) überschritten wird, bei welchem das Schaltelement das erforderliche Dreh moment schlupffrei übertragen kann.

14. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der Flächeninhalte der Druckflächen (A18, A19, A14) von Steuerkörper (131 , 231 ) und Verschlusskörper (132, 232) und die Kraft der Druckfeder (139) so gewählt ist, dass der Steuerkörper (131 , 231 ) erst dann in eine Stellung verschoben werden kann, in welcher dieser eine Verbindung von der Druckölquelle (108) zum Kupplungsdruckraum (1 17) freigibt, wenn der Schnellfülldruck (pSF) so hoch ist, dass das Lüftspiel (L) aufgehoben ist.

15. Schaltelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis der Flächeninhalte der Druckflächen (A18, A19, A14) von Steuerkörper (131 , 231 ) und Verschlusskörper (132, 232) und die Kraft der Druckfeder (139) so gewählt ist, dass der Steuerkörper (131 , 231 ) erst dann in eine Stellung verschoben werden kann, in welcher dieser eine Verbindung von der Druckölquelle (108) zum Kupplungsdruckraum (1 17) freigibt, wenn ein Synchron druckwert (pSYN) überschrit ten wird, bei welchem das Schaltelement (100) das erforderliche Drehmoment schlupffrei übertragen kann.

16. Schaltelement nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Steuerkörper (131 , 231 , 351 ) mittels der Kraft einer Druckfeder (139, 357) in dessen erster Schaltstellung gehalten wird und unter der Druckbeauf schlagung durch die Druckölquelle (108) in dessen zweite Schaltstellung verschieb bar ist.

17. Schaltelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass Steuerkörper (131 , 231 ) und Verschlusskörper (132, 232) konzent risch zueinander in einer Ventilbohrung (180) angeordnet sind.

18. Schaltelement nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, dass der Steuerkörper (131 , 351 ) zwei im wesentlichen zylindrische Steuer körperabschnitte (152, 153, 352, 353) umfasst, welche unterschiedliche Außendurch messer aufweisen.

19. Schaltelement (100, 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltelement (100, 300) als Getriebebremse ausgebildet ist.

20. Schaltelement (100, 300) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnellfüllventil (303) in einem feststehenden Gehäuseelement (161 ) des Getriebes angeordnet ist.

21 . Automatikgetriebe mit mindestens einem hydraulisch betätigbaren Schaltelement (100, 300) nach einem der vorangegangenen Ansprüche.

22. Verfahren zur Betätigung eines hydraulisch betätigbaren Schaltelements nach ei nem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Signal zum Schließen des Schaltelements (100, 300) ein Signal von der ECU an die Drucköl quelle (108) zur Reduzierung des Lüftspiels ausgegeben wird

und ab einem applizierten oder gemessenen Zeitpunkt, wenn das Lüftspiel (L) aus geglichen ist, ein Signal zur Druckbeaufschlagung des Kupplungskolbens (101 , 301 ) und damit des Lamellenpakets (140) ausgegeben wird.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Betätigung eines Schaltelements (100) zu einem Ausgangszeitpunkt (tO) von einer ECU ein Soll druck (pS) des Schnellfülldrucks (pSF) auf einen zweiten Solldruckwert (p2S) erhöht wird

und ab einem applizierten zweiten Zeitpunkt (t2) vor einem erwarteten Anstieg eines Istwertes aufgrund des Verschließens des Schnellfülldruckraums (126) durch den Ventilkolben (131 ) der Solldruck bis zu einem dritten Zeitpunkt (t3) auf einen dritten Solldruckwert (p3S) herabgesetzt wird,

wobei nach dem Abwarten einer applizierten Zeitdauer bis zum Abschluss des Ver schließens des Schnellfülldruckraums (126) an einem fünften Zeitpunkt (t5), ab diesem der Solldruck (pS) von dem dritten Solldruckwert (p3S) auf einen vierten Solldruckwert (p4S) zur Vermeidung von Druckspitzen im Kupplungsdruckraum (1 17) verringert wird

bis dieser zu einem sechsten Zeitpunkt (t6) erreicht ist,

so dass ab dem sechsten Zeitpunkt (t6) der Kupplungsdruck (pK), welcher auch den Steuerdruckraum (176) beaufschlagt, bis auf den vierten Solldruckwert (p4S) ansteigt und einen vierten Druckwert (p4) zu einem siebten Zeitpunkt (t7) erreicht, wobei der vierte Solldruckwert (p4S) bis zu einem applizierten achten Zeitpunkt (t8) konstant gehalten

und danach auf einen fünften Solldruckwert (p5S) erhöht wird, welcher zu einem neunten Zeitpunkt (t9) erreicht wird.

24. Verfahren zur Betätigung eines hydraulisch betätigbaren Schaltelements nach ei nem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Signal zum Schließen des Schaltelements (100, 300) ein Signal von der ECU an die Drucköl quelle (108) zur Reduzierung des Lüftspiels ausgegeben wird und dass der Schnell fülldruckraum (126) mit einem Schnellfülldruck (pSF) beaufschlagt wird, welcher un ter Berücksichtigung der Flächenverhältnisse (a1 1 ) am Schnellfüllkolben (102) bis über einen Synchrondruckwert (pSYN) angehoben wird, bei welchem das Schaltele ment (100, 300) das erforderliche Drehmoment schlupffrei übertragen kann.