DE102006056753A1 - planetary automatic transmission - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Planetenautomatikgetriebe mit ausschließlich fünf Schaltelementen (K1, K2, K3, B1, B2). Dieses Getriebe (K1, K2, K3, B1, B2) weist einen konstruktiv einfachen Aufbau auf, da die Schaltelemente (K1, K2, K3, B1, B2) vor und nach den Planetensätzen (4, 5, 6) angeordnet sind. Dabei lässt sich ein Elektromotor vorsehen, so dass ein Planetenautomatikgetriebe mit Hybridfunktion und CVT-Modus entsteht.The invention relates to a planetary gear with only five switching elements (K1, K2, K3, B1, B2). This transmission (K1, K2, K3, B1, B2) has a structurally simple construction, since the switching elements (K1, K2, K3, B1, B2) are arranged before and after the planetary gear sets (4, 5, 6). In this case, an electric motor can be provided so that a planetary automatic transmission with hybrid function and CVT mode arises.

Description

Die Erfindung betrifft gemäß dem einteiligen Patentanspruch 1 ein Planetenautomatikgetriebe.The Invention relates according to the one-part claim 1 a planetary automatic transmission.

Aus der DE 101 62 880 A1 ist bereits ein Planetenautomatikgetriebe bekannt, welches neben drei Planetensätzen sechs Schaltelemente aufweist. Es wird undifferenziert erwähnt, dass auf jeder Welle eine elektrische Maschine als Generator oder als Antriebsmaschine anbringbar ist, die zusätzlich zu den sechs Schaltelementen vorgesehen ist. In nachteilhafter Weise sind in jedem der sieben möglichen Vorwärtsgänge und den zwei Rückwärtsgängen vier Schaltelemente offen, so dass sich hohe Schleppverluste ergeben.From the DE 101 62 880 A1 is already a planetary gear known, which has six switching elements in addition to three planetary gear sets. It is undifferentiated mentions that on each shaft an electric machine can be attached as a generator or as a prime mover, which is provided in addition to the six switching elements. Disadvantageously, four switching elements are open in each of the seven possible forward gears and the two reverse gears, resulting in high drag losses.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein kostengünstiges hybridisierbares Planetenautomatikgetriebe mit gutem Wirkungsgrad zu schaffen.task The invention is an inexpensive hybridizable planetary automatic transmission to create with good efficiency.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.These Task is according to the invention with the Characteristics of claim 1 solved.

Gemäß einem Vorteil der Erfindung sind ausschließlich fünf Schaltelemente vorgesehen. Zusätzlich kann auch ein Elektromotor ausgeführt sein kann, der als Generator und Antriebsmaschine betreibbar ist. Somit können Hybridfahrzeuggetriebe und rein verbrennungsmotorisch angetriebene Sechs-Gang-Planetenautomatikgetriebe mit einer sehr großen Bauteilgleichheit gefertigt werden. Dabei ist erfindungsgemäß ein konkreter Radsatz mit drei Planetensätzen vorgegeben. Mit diesem Radsatz lassen sich sechs Vorwärtsgänge, ein Rückwärtsgang und Getriebespreizungen von 6,0 bis 8,0 erreichen, ohne dass die Drehzahlfaktoren – und damit die Drehzahlen – an den rotierenden Bauteilen des Planetenautomatikgetriebes in einem der Gänge zu hoch werden.According to one Advantage of the invention, only five switching elements are provided. additionally can also be an electric motor that can be used as a generator and prime mover is operable. Thus, hybrid vehicle transmission and purely internal combustion engine driven six-speed planetary automatic transmission with a very big one Component equality are manufactured. It is a concrete according to the invention Wheelset with three planetary gear sets specified. With this wheel set can be six forward gears, a reverse gear and gear ratios can reach from 6.0 to 8.0, without the Speed factors - and so that the speeds - at the rotating components of the planetary automatic transmission in one the corridors get too high.

Demzufolge ist das Planetenautomatikgetriebe hybridisierbar. Dazu ist es besonders vorteilhaft, den Rotor des Elektromotors bei dem gegebenen Radsatz mit dem Planetenträger des hinteren Planetensatzes zu koppeln. Der Stator des Elektromotors ist dabei gehäusefest. Diese Anordnung ermöglicht sogar in besonders vorteilhafter Weise einen CVT-Modus des Planetenautomatikgetriebes, in welchem das Planetengetriebe in einem bestimmten Fahrbereich eine stufenlose Übersetzungsänderung zulässt, wobei ein Teil der Antriebsleistung entweder von einem Energiespeicher abgegeben wird oder in dem Energiespeicher zwischengespeichert wird. Ein solcher Energiespeicher kann insbesondere einer Batterie, ein Kondensator oder eine Brennstoffzelle sein.As a result, the planetary automatic transmission is hybridizable. This is special advantageous, the rotor of the electric motor at the given wheelset with the planet carrier to couple the rear planetary gear set. The stator of the electric motor is case-fixed. This arrangement allows even in a particularly advantageous manner, a CVT mode of the planetary automatic transmission, in which the planetary gear in a particular driving range allows a stepless translation change, wherein a part of the drive power either from an energy store is issued or cached in the energy storage. Such an energy store can in particular a battery, a Be a condenser or a fuel cell.

In besonders vorteilhafter Weise sind beim erfindungsgemäßen Planetenautomatikgetriebe in den Gängen grundsätzlich nur drei Schaltelemente offen, was gegenüber den vier offenen Schaltelementen gemäß DE 101 62 880 A1 geringere Schleppverluste bedeutet. Solche Schleppverluste kommen insbesondere negativ zum Tragen, wenn die Schaltelemente mit Lamellenkupplungen ausgeführt sind. Aber auch konische Reibkupplungen haben solche Schleppverluste.In a particularly advantageous manner, the planetary automatic transmission according to the invention in the corridors basically only three switching elements are open, which compared to the four open switching elements according to DE 101 62 880 A1 means lower drag losses. Such drag losses are particularly negative for carrying when the switching elements are designed with multi-plate clutches. But conical friction clutches have such drag losses.

Dabei können die fünf Schaltelemente in besonders vorteilhafte Weise vor und hinter den drei Planetensätzen angeordnet sein. Insbesondere können drei Schaltelemente vor den drei Planetensätzen angeordnete sein, wohingegen zwei Schaltelemente hinter den drei Planetensätzen angeordnet sind. Da somit keine Schaltelemente zwischen den Planetensätzen vorhanden sind, ist eine besonders kompakte und leichte Bauweise des Planetenautomatikgetriebes ermöglicht. Auch ist es in diesem Fall einfach, den Elektromotor für den Hybridantrieb im Getriebe zu integrieren.there can the five Switching elements in a particularly advantageous manner before and behind the three planetary gear sets be arranged. In particular, you can three switching elements to be arranged in front of the three planetary gear sets, whereas two switching elements are arranged behind the three planetary gear sets. Thereby no switching elements between the planetary gear sets are present, is a particularly compact and lightweight construction of the planetary automatic transmission allows. It is also easy in this case, the electric motor for the hybrid drive to integrate in the transmission.

Weitere Vorteile der Erfindung gehen aus den weiteren Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung vor.Further Advantages of the invention will become apparent from the other claims, the Description and the drawing above.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.The The invention is explained below with reference to several embodiments.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein Planetenautomatikgetriebe, 1 a planetary gearbox,

2 eine Tabelle, welche einerseits das Schaltschema des Planetenautomatikgetriebes aus 1 und andererseits die Übersetzungen und Stufensprünge einer konkreten Getriebeauslegung darstellt, 2 a table, on the one hand, the circuit diagram of the planetary automatic transmission from 1 and on the other hand represents the translations and increments of a concrete transmission design,

3 eine Tabelle mit dem Drehzahlfaktoren n, welche an den rotierenden Bauteilen des Planetenautomatikgetriebes gemäß 1 erreicht werden, wenn dieses mit der schon zu 2 genannten konkreten Getriebeauslegung ausgeführt ist, 3 a table with the speed factors n, which at the rotating components of the planetary gear according to 1 be achieved if this with the already too 2 said concrete gear design is executed,

4 in einer Tabelle Relativdrehzahlen an Schaltelementen des Planetenautomatikgetriebes gemäß 1, 4 in a table relative speeds to switching elements of the planetary gear according to 1 .

5 für drei alternative Gesamtspreizungen des Planetenautomatikgetriebes gemäß 1 die jeweils sechs möglichen Vorwärtsgängen zugeordneten Übersetzungen 5 for three alternative total spreads of the planetary automatic transmission according to 1 the six possible forward gears associated translations

6 für diese drei alternativen Gesamtspreizungen gemäß 5 die Spreizungen über den zugehörigen Gangsprüngen, 6 for these three alternative total spreads according to 5 the spreads over the associated gear jumps,

7 den Kraftfluss des Planetenautomatikgetriebes gemäß 1 im ersten Vorwärtsgang, 7 the power flow of the planetary automatic transmission according to 1 in the first forward,

8 den Kraftfluss des Planetenautomatikgetriebes gemäß 1 im zweiten Vorwärtsgang, 8th the power flow of the planetary automatic transmission according to 1 in the second forward,

9 den Kraftfluss des Planetenautomatikgetriebes gemäß 1 im dritten Vorwärtsgang, 9 the power flow of the planetary automatic transmission according to 1 in the third forward,

10 den Kraftfluss des Planetenautomatikgetriebes gemäß 1 im vierten Vorwärtsgang, 10 the power flow of the planetary automatic transmission according to 1 in fourth forward,

11 den Kraftfluss des Planetenautomatikgetriebes gemäß 1 im fünften Vorwärtsgang, 11 the power flow of the planetary automatic transmission according to 1 in fifth forward,

12 den Kraftfluss des Planetenautomatikgetriebes gemäß 1 im sechsten Vorwärtsgang und 12 the power flow of the planetary automatic transmission according to 1 in the sixth forward and

13 in einer Zeichnung mehrere Variationen eines Planetenautomatikgetriebes, welches als Hybridgetriebe ausgeführt ist. 13 in a drawing several variations of a planetary gear, which is designed as a hybrid transmission.

1 zeigt ein Planetenautomatikgetriebe mit einer Getriebeeingangswelle 1 und einer Getriebeausgangswelle 2, welche in einem Gehäuse 3 angeordnet sind. Die Getriebeeingangswelle 1 ist mittels eines Anfahrelementes 20 und gegebenenfalls eines Torsionsschwingungsdämpfers mit einem nicht näher dargestellten Verbrennungsmotor gekoppelt. Das Anfahrelement 20 kann insbesondere ein hydrodynamischer Drehmomentwandler, eine hydrodynamische Kupplung oder eine nasse oder trockene Anfahrkupplung sein. 1 shows a planetary gear with a transmission input shaft 1 and a transmission output shaft 2 which in a housing 3 are arranged. The transmission input shaft 1 is by means of a starting element 20 and optionally a torsional vibration damper coupled to an internal combustion engine, not shown. The starting element 20 In particular, it may be a hydrodynamic torque converter, a hydrodynamic clutch or a wet or dry starting clutch.

Es sind drei ohne Zwischenfügung eines Schaltelementes hintereinander angeordnete Planetensätze 4, 5, 6 vorgesehen.There are three without interposition of a switching element successively arranged planetary gear sets 4 . 5 . 6 intended.

Die Schaltelemente sind vor und nach den Planetensätzen 4, 5, 6 angeordnet und umfassen zwei Bremsen B1, B2 und drei Kupplungen K1, K2 K3, so dass insgesamt fünf Schaltelemente vorgesehen sind. Mittels dieser fünf Schaltelemente ist ein selektives Schalten von sechs Vorwärtsgängen V1 bis V6 und einem Rückwärtsgang R1 realisierbar. Das Planetenautomatikgetriebe weist zusätzlich zur Getriebeeingangswelle 1 und der Getriebeausgangswelle 2 fünf weitere drehbare Wellen auf, welche

  • – eine vordere Hohlwelle 7,
  • – eine hintere Hohlwelle 9,
  • – eine erste mittlere Hohlwelle 10,
  • – eine zweite mittlere Hohlwelle 11 und
  • – eine dritte mittlere Hohlwelle 12
umfassen.The switching elements are before and after the planetary gear sets 4 . 5 . 6 arranged and include two brakes B1, B2 and three clutches K1, K2 K3, so that a total of five switching elements are provided. By means of these five switching elements, a selective switching of six forward gears V1 to V6 and one reverse gear R1 can be realized. The planetary gearbox has in addition to the transmission input shaft 1 and the transmission output shaft 2 five more rotatable shafts on which
  • - a front hollow shaft 7 .
  • - a rear hollow shaft 9 .
  • - A first middle hollow shaft 10 .
  • - A second middle hollow shaft 11 and
  • - A third middle hollow shaft 12
include.

Der Antrieb kann über die vordere Hohlwelle 7 erfolgen, welche drehfest mit dem Sonnenrad 13 des ersten Planetensatzes 4 verbunden ist, so dass der Abtrieb über die Getriebeausgangswelle 2 erfolgen kann, welche mit dem Planetenträger 14 des zweiten Planetensatzes 5 verbunden ist, wobei Planetenräder 25 auf diesem Planetenträger 14 drehbar angeordnet sind. Die hintere Hohlwelle 9 ist drehfest mit dem Sonnenrad 15 des zweiten Planetensatzes 5 und dem Sonnenrad 16 des dritten Planetensatzes 6 verbunden. Die zweite mittlere Hohlwelle 11 verbindet ständig den Planetenträger 17 des ersten Planetensatzes 4 drehfest mit dem Hohlrad 18 des dritten Planetensatzes 6. Auf diesem Planetenträger 17 sind Planetenräder 23 des vordersten Planetensatzes 4 drehbar gelagert. Die dritte mittlere Hohlwelle 12 ist vorne drehfest mit dem Hohlrad 22 des ersten Planetensatzes 4 verbunden. Die erste mittlere Hohlwelle 10 verbindet den Planetenträger 19 des dritten Planetensatzes 6 mit dem Hohlrad 20 des zweiten Planetensatzes 5, wobei auf dem Planetenträger 19 Planetenräder 24 drehbar angeordnet sind.The drive can be via the front hollow shaft 7 done, which rotatably with the sun gear 13 of the first planetary gear set 4 connected so that the output via the transmission output shaft 2 can be done, which with the planet carrier 14 of the second planetary gear set 5 connected, being planetary gears 25 on this planet carrier 14 are rotatably arranged. The rear hollow shaft 9 is rotatable with the sun gear 15 of the second planetary gear set 5 and the sun wheel 16 of the third planetary gear set 6 connected. The second middle hollow shaft 11 constantly connects the planet carrier 17 of the first planetary gear set 4 rotatably with the ring gear 18 of the third planetary gear set 6 , On this planet carrier 17 are planet gears 23 of the foremost planetary set 4 rotatably mounted. The third middle hollow shaft 12 is front rotatably with the ring gear 22 of the first planetary gear set 4 connected. The first middle hollow shaft 10 connects the planet carrier 19 of the third planetary gear set 6 with the ring gear 20 of the second planetary gear set 5 , being on the planet carrier 19 planetary gears 24 are rotatably arranged.

Die hintere Hohlwelle 9 ist mittels der Bremse 22 reibschlüssig und drehfest mit dem Gehäuse 3 verbindbar. Die dritte mittlere Hohlwelle 12 ist hingegen mittels der Bremse 21 reibschlüssig und drehfest mit dem Gehäuse 3 verbindbar. Damit ist auch das drehfest mit der dritten mittleren Hohlwelle 12 gekoppelte Hohlrad 22 des vordersten Planetensatzes 4 mit der Bremse 21 gegenüber dem Gehäuse 3 festsetzbar. Mittels der Kupplung K2 ist die vordere Hohlwelle 7 mit der ersten mittleren Hohlwelle 10 reibschlüssig und drehfest verbindbar. Die dritte mittlere Hohlwelle 12 und die erste mittlere Hohlwelle 10 sind mittels der Kupplung K3 reibschlüssig und drehfest verbindbar.The rear hollow shaft 9 is by means of the brake 22 frictional and rotationally fixed to the housing 3 connectable. The third middle hollow shaft 12 is on the other hand by means of the brake 21 frictional and rotationally fixed to the housing 3 connectable. This is also the rotation with the third middle hollow shaft 12 coupled ring gear 22 of the foremost planetary set 4 with the brake 21 opposite the housing 3 fixable. By means of the clutch K2 is the front hollow shaft 7 with the first middle hollow shaft 10 frictionally and rotatably connected. The third middle hollow shaft 12 and the first middle hollow shaft 10 are frictionally and rotatably connected by means of the coupling K3.

Die Welle 13 und die Welle 17 sind mittels der Kupplung K1 reibschlüssig und drehfest miteinander koppelbar.The wave 13 and the wave 17 are by means of the clutch K1 frictionally and rotatably coupled to each other.

In 2 ist ein Schaltschema des Planetenautomatikgetriebes dargestellt. Diesem Schaltschema können auch die jeweiligen Übersetzungen i der einzelnen Gangstufen und die daraus zu bestimmenden Stufensprünge φ und die Gesamtspreizung φ1/6 beispielhaft entnommen werden.In 2 is a circuit diagram of the planetary gearbox is shown. This shift pattern can also be taken as an example from the respective gear ratios i of the individual gear stages and the incremental steps φ to be determined therefrom and the total spread φ 1/6 .

Ferner kann dem Schaltschema entnommen werden, dass bei sequentieller Schaltweise Doppelschaltungen vermieden werden, da bei zwei benachbarten Gangstufen jeweils ein gemeinsames Schaltelement eingerückt ist. Darüber hinaus kann dem Schaltschema gemäß 2 entnommen werden, dass bei jeder beliebigen Schaltung

  • – zwischen dem ersten Vorwärtsgang V1 und dem vierten Vorwärtsgang V4 und
  • – zwischen dem vierten Vorwärtsgang V4 und dem sechsten Vorwärtsgang V6
lediglich ein Schaltelement zusätzlich eingerückt werden muss. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass von jedem Vorwärtsgang sogenannte Doppel-Hochschaltungen und Doppel-Rückschaltungen durchgeführt werden können. Sie ermöglichen das Schalten beispielsweise vom ersten Vorwärtsgang V1 in den dritten Vorwärtsgang V3 mittels Überspringen des zweiten Vorwärtsganges V2, wobei der Schaltablauf identisch zu einer Einfachschaltung ausgeführt werden kann. Es muss nur ein Schaltelement zusätzlich eingerückt werden.Furthermore, it can be seen from the circuit diagram that in the case of sequential switching mode, double circuits are avoided since, in the case of two adjacent gear stages, one common switching element is engaged in each case. In addition, the circuit diagram according to 2 be taken that with any arbitrary circuit
  • Between the first forward gear V1 and the fourth forward gear V4 and
  • Between the fourth forward gear V4 and the sixth forward gear V6
only one switching element must be additionally engaged. Another advantage is that from each forward gear so-called double upshifts and double downshifts can be performed. They enable switching for example, from the first forward gear V1 in the third forward gear V3 by skipping the second forward gear V2, wherein the switching sequence can be performed identical to a single circuit. Only one switching element has to be additionally indented.

Bei Schaltvorgängen zwischen dem ersten Vorwärtsgang V1 und dem vierten Vorwärtsgang V4 ist somit jeweils die Bremse B2 eingerückt, wobei im ersten Vorwärtsgang die Bremse B1, im zweiten Vorwärtsgang V2 die Kupplung K3, im dritten Vorwärtsgang V3 die Kupplung K1, und im vierten Vorwärtsgang V4 die Kupplung K2 zusätzlich eingerückt wird.at switching operations between the first forward gear V1 and the fourth forward gear V4 is thus engaged in each case the brake B2, wherein in the first forward gear the brake B1, in the second forward gear V2 the clutch K3, in the third forward gear V3 the clutch K1, and fourth forward V4 the clutch K2 additionally indented becomes.

Bei Schaltvorgängen zwischen dem vierten Vorwärtsgang V4 und dem sechsten Vorwärtsgang V6 ist die Kupplung K2 jeweils eingerückt und zusätzlich wird im fünften Vorwärtsgang V5 die Kupplung K1 im sechsten Vorwärtsgang V6 die Bremse B1 eingerückt.at switching operations between the fourth forward gear V4 and the sixth forward gear V6 the clutch K2 is engaged in each case and in addition is in the fifth forward gear V5 the clutch K1 in the sixth forward gear V6 engaged the brake B1.

Im ersten Rückwärtsgang sind die Kupplung K3 und die Bremse B1 eingerückt.in the first reverse the clutch K3 and the brake B1 are engaged.

7 bis 12 zeigen dabei die Kraftflüsse für die sechs Vorwärtsgänge V1 bis V6. Dabei ist der Kraftfluss als schraffierte Linie dargestellt. 7 to 12 show the power flows for the six forward gears V1 to V6. The power flow is shown as a hatched line.

Im Folgenden wird eine konkrete Auslegung der drei Planetensätze 4, 5, 6 dargestellt.The following is a concrete interpretation of the three planetary gear sets 4 . 5 . 6 shown.

Dabei weist der vorderste Planetensatz 4 am Hohlrad 22 einhundert Zähne auf. Hingegen weist dessen Sonnenrad vierundsechzig Zähne auf. Die zugehörigen Planetenräder 23 weisen jeweils achtzehn Zähne auf.In this case, the foremost planetary gear set 4 on the ring gear 22 one hundred teeth. By contrast, its sun gear has sixty-four teeth. The associated planet gears 23 each have eighteen teeth.

Der mittlere Planetensatz 5 weist am Hohlrad 20 neunzig Zähne auf. Hingegen weist dessen Sonnenrad 15 vierunddreißig Zähne auf. Die zugehörigen Planetenräder 25 weisen jeweils siebenundzwanzig Zähne auf.The middle planetary set 5 points at the ring gear 20 ninety teeth up. On the other hand, has its sun gear 15 Thirty-four teeth. The associated planet gears 25 each have twenty-seven teeth.

Der hintere Planetensatz 6 weist am Hohlrad 18 einundsiebzig Zähne auf. Hingegen weist dessen Sonnenrad 16 dreiunddreißig Zähne auf. Die zugehörigen Planetenräder 24 weisen jeweils neunzehn Zähne auf.The rear planetary set 6 points at the ring gear 18 seventy-one teeth on. On the other hand, has its sun gear 16 Thirty-three teeth. The associated planet gears 24 each have nineteen teeth.

Mit dieser Auslegung werden bei den einzelnen Vorwärtsgängen V1 bis V7 die in 2 dargestellten Werte für die Übersetzungen i, die Stufensprünge φ und die Gesamtspreizung φ1/6 erreicht.With this design, in the individual forward gears V1 to V7, the in 2 shown values for the translations i, the increments φ and the total spread φ reaches 1/6 .

Die Tabelle gemäß 3 zeigt die Drehzahlfaktoren n, welche an den rotierenden Bauteilen des Planetenautomatikgetriebes erreicht werden, wenn es mit den zuvor dargestellten konkreten Zähnezahlen ausgelegt ist. Dabei sind in den Zeilen der Tabelle die sechs Vorwärtsgänge V1 bis V6 und der Rückwärtsgang R1 dargestellt. Hingegen sind in den Spalten aufeinander folgend die Drehzahlfaktoren n:

  • – des Hohlrads 22 des vorderen Planetensatzes 4,
  • – des Planetenträgers 17 des vorderen Planetensatzes 4,
  • – des Sonnerads 13 des vorderen Planetensatzes 4,
  • – des Hohlrads 18 des hinteren Planetensatzes 6,
  • – des Planetenträgers 19 des hinteren Planetensatzes 6 bzw. des mit diesem Planetenträger 19 drehfest gekoppelten Hohlrads 20 des mittleren Planetensatzes 5,
  • – des Sonnerads 16 des hinteren Planetensatzes 6,
  • – der Getriebeausgangswelle 2 und
  • – des Sonnerads 15 des mittleren Planetensatzes 5,
für die Drehung um eine Zentralachse 30 des Planetenautomatikgetriebes dargestellt. Darauf folgend sind in den Spalten aufeinander folgend die Drehzahlfaktoren n:
  • – der Planetenräder 23 des vorderen Planetensatzes 4,
  • – der Planetenräder 25 des hinteren Planetensatzes 5 und
  • – der Planetenräder 24 des mittleren Planetensatzes 6
für die Drehung um deren eigene Rotationsachse 31 bzw. 32 bzw. 33 dargestellt. Es ist dabei ersichtlich, dass die Drehzahlfaktoren n akzeptable Werte aufweisen. So treten die höchsten Drehzahlfaktoren im sechsten Vorwärtsgang V6 auf und liegen lediglich bei 2,312.The table according to 3 shows the speed factors n, which are achieved on the rotating components of the planetary gearbox when it is designed with the concrete numbers of teeth shown above. The six forward gears V1 to V6 and the reverse gear R1 are shown in the rows of the table. On the other hand, in the columns, the rotational speed factors n are successive:
  • - the ring gear 22 of the front planetary gear set 4 .
  • - the planet carrier 17 of the front planetary gear set 4 .
  • - the Sonnerad 13 of the front planetary gear set 4 .
  • - the ring gear 18 of the rear planetary gear set 6 .
  • - the planet carrier 19 of the rear planetary gear set 6 or with this planet carrier 19 rotatably coupled ring gear 20 of the middle planetary set 5 .
  • - the Sonnerad 16 of the rear planetary gear set 6 .
  • - The transmission output shaft 2 and
  • - the Sonnerad 15 of the middle planetary set 5 .
for rotation about a central axis 30 of the planetary automatic transmission shown. Subsequently, in the columns, the rotational speed factors n are consecutive:
  • - the planet wheels 23 of the front planetary gear set 4 .
  • - the planet wheels 25 of the rear planetary gear set 5 and
  • - the planet wheels 24 of the middle planetary set 6
for rotation around its own rotation axis 31 respectively. 32 respectively. 33 shown. It can be seen that the speed factors n have acceptable values. Thus, the highest speed factors occur in the sixth forward gear V6 and are only at 2.312.

4 zeigt in einer Tabelle die Relativdrehzahlen nrel an den Schaltelementen. Dabei sind in den Zeilen der Tabelle die sechs Vorwärtsgänge V1 bis V6 und der Rückwärtsgang R1 dargestellt. Hingegen sind in den Spalten die Relativdrehzahlen nrel an den Kupplungen K1 bis K3 und den Bremsen B1 und B2 dargestellt. Es ist dabei ersichtlich, dass die Relativdrehzahlen nrel an den Schaltelementen akzeptable Werte aufweisen, so dass die Verluste gering gehalten werden. 4 shows in a table, the relative speeds n rel to the switching elements. The six forward gears V1 to V6 and the reverse gear R1 are shown in the rows of the table. By contrast, the relative rotational speeds n rel at the clutches K1 to K3 and the brakes B1 and B2 are shown in the columns. It can be seen that the relative rotational speeds n rel at the switching elements have acceptable values, so that the losses are kept low.

5 zeigt für drei alternative Gesamtspreizungen φ1/6, die jeweils den sechs möglichen Vorwärtsgängen V1 bis V6 zugeordneten Übersetzungen i. Dabei stellt die mittlere Gesamtspreizungen φ1/6 das zuvor beschriebene Planetenautomatikgetriebe dar. Diese drei alternativen Gesamtspreizungen betragen ca. φ1/6 = 7,0, φ1/6 = 8,1 und φ1/6 = 6,1. In 6 sind für diese drei alternativen Gesamtspreizungen φ1/6 die Spreizungen über den zugehörigen Gangsprüngen V1→V2, V2→V3 , V3→V4, V4→V5, V5→V6 dargestellt. 5 shows for three alternative total spreads φ 1/6 , each of the six possible forward gears V1 to V6 associated translations i. Here, the average total spreads φ 1/6 represents the previously described planetary automatic transmission. These three alternative total spreads are approximately φ 1/6 = 7.0, φ 1/6 = 8.1 and φ 1/6 = 6.1. In 6 the spreads over the associated gear jumps V1 → V2, V2 → V3, V3 → V4, V4 → V5, V5 → V6 are shown for these three alternative total spreads φ 1/6 .

13 zeigt in einer Zeichnung mehrere alternative Ausführungsformen eines Planetenautomatikgetriebes, welches als Hybridgetriebe ausgeführt ist. Dabei ist gegenüber 1 ein Elektromotor vorgesehen, der anhand von fünf möglichen Einbauorten der Elektromotoren E1 bis E5 dargestellt ist. Die übrigen Bauteile sind gegenüber dem Planetenautomatikgetriebe gemäß 1 unverändert, so dass auf die mit den gleichen Bezugszeichen versehenen Bauteile nur teilweise eingegangen wird. 13 shows in a drawing several alternative embodiments of a planetary gear, which is designed as a hybrid transmission. It is opposite 1 an electric motor is provided, which is illustrated by five possible installation locations of the electric motors E1 to E5. The remaining components are compared to the planetary gear according to 1 unchanged, so that is only partially addressed to the provided with the same reference numerals components.

Der Elektromotor umfasst einen Stator 100a bzw. 100b bzw. 100c bzw. 100d bzw. 100e und einen Rotor 101a bzw. 101b bzw. 101c bzw. 101d bzw. 101e. Jeder dieser Rotoren ist mittels einer Kupplung KHy1 bzw. KHy2 bzw. KHy3 bzw. KHy4 bzw. KHy5 mit einem Getriebeglied des Planetenautomatikgetriebes koppelbar.The electric motor comprises a stator 100a respectively. 100b respectively. 100c respectively. 100d respectively. 100e and a rotor 101 respectively. 101b respectively. 101c respectively. 101d respectively. 101e , Each of these rotors can be coupled by means of a coupling KHy1 or KHy2 or KHy3 or KHy4 or KHy5 to a transmission element of the planetary automatic transmission.

Beim ersten Hybridgetriebe ist der Rotor 101a des Elektromotors E1 mittels der Kupplung KHy1 mit der Hohlwelle 9 drehfest koppelbar.The first hybrid transmission is the rotor 101 of the electric motor E1 by means of the coupling KHy1 with the hollow shaft 9 rotatably coupled.

Beim zweiten Hybridgetriebe ist der Rotor 101b des Elektromotors E2 mittels der Kupplung KHy2 mit dem Planetenträger 19 drehfest koppelbar.The second hybrid transmission is the rotor 101b of the electric motor E2 by means of the coupling KHy2 with the planet carrier 19 rotatably coupled.

Beim dritten Hybridgetriebe ist der Rotor 101c des Elektromotors E3 mittels der Kupplung KHy3 mit der dritten mittleren Hohlwelle 12 drehfest koppelbar.The third hybrid transmission is the rotor 101c of the electric motor E3 by means of the coupling KHy3 with the third middle hollow shaft 12 rotatably coupled.

Beim vierten Hybridgetriebe ist der Rotor 101d des Elektromotors E4 mittels der Kupplung KHy4 mit der vordersten Planetenträger 17 drehfest koppelbar.The fourth hybrid transmission is the rotor 101d of the electric motor E4 by means of the coupling KHy4 with the front planet carrier 17 rotatably coupled.

Beim fünften Hybridgetriebe ist der Rotor 101e des Elektromotors E5 mittels der Kupplung KHy5 mit der Getriebeeingangswelle 1 drehfest koppelbar.The fifth hybrid transmission is the rotor 101e of the electric motor E5 by means of the coupling KHy5 with the transmission input shaft 1 rotatably coupled.

Der Stator 100a bzw. 100b bzw. 100c bzw. 100d bzw. 100e ist hingegen drehfest mit dem Gehäuse 3 verbunden. In der Kupplung KHy1 bzw. KHy2 bzw. KHy3 bzw. KHy4 bzw. KHy5 kann in alternativen Ausgestaltungen auch ein drehelastischer Torsionsdämpfer versehen sein, der ein gewisses Drehspiel zulässt.The stator 100a respectively. 100b respectively. 100c respectively. 100d respectively. 100e on the other hand is non-rotatable with the housing 3 connected. In the coupling KHy1 or KHy2 or KHy3 or KHy4 or KHy5 may be provided in alternative embodiments, a torsionally elastic torsional damper, which allows a certain rotational play.

Beim ersten Hybridgetriebe ist ein Starten des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor E1 nicht möglich. Es kann beispielsweise ein üblicher Anlassermotor vorgesehen sein. Eine rein elektrische Fahrt – d.h. ohne Verbrennungsmotor – ist möglich. Ein Boost-Betrieb, bei dem die Antriebsleistung mittels des Verbrennungsmotors verstärkt wird, ist nicht möglich. Eine Rekuperation ist nur eingeschränkt möglich. Der Elektromotor E1 ermöglicht es, das Hybridgetriebe im so genannten CVT-Modus zu betreiben. Dabei kann im verbrennungsmotorischen Betrieb sowohl elektrische Leistung in den Elektromotor E1 eingeleitet werden, als auch elektrische Leistung entnommen werden. Demzufolge lässt sich auch das an der Getriebeausgangswelle 2 abgegebene Drehmoment variieren, was wiederum Rückwirkung auf deren Drehzahl und damit die Fahrzeuggeschwindigkeit hat. Durch das breite Band von maximal einleitbarer Leistung und maximal entnehmbarer Leistung lässt sich das Getriebe in einem mittels der Schaltelemente festgelegtem Gang über ein breites Band stufenlos verstellten.In the first hybrid transmission starting the engine with the electric motor E1 is not possible. For example, a conventional starter motor may be provided. A purely electric drive - ie without an internal combustion engine - is possible. A boost operation in which the drive power is boosted by means of the internal combustion engine is not possible. A recuperation is limited. The electric motor E1 makes it possible to operate the hybrid transmission in the so-called CVT mode. Both electric power can be introduced into the electric motor E1 in the internal combustion engine operation, as well as electrical power can be taken. Consequently, this can also be done on the transmission output shaft 2 output torque vary, which in turn has a retroactive effect on their speed and thus the vehicle speed. Due to the broad band of maximum power that can be introduced and the maximum power that can be removed, the transmission can be infinitely adjusted over a wide band in a gear that is determined by means of the shifting elements.

Beim zweiten Hybridgetriebe ist ein Starten des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor E2 möglich. Es braucht kein Anlassermotor vorgesehen sein. Die Kupplungen KHy2 und K2 sind eingerückt und damit treibt der Elektromotor E2 den Verbrennungsmotor 1 : 1 an.At the second hybrid transmission is starting the engine with the electric motor E2 possible. There is no need for a starter motor. Couplings KHy2 and K2 are indented and Thus, the electric motor E2 drives the combustion engine 1: 1.

Eine rein elektrische Fahrt – d.h. ohne Verbrennungsmotor – ist möglich. In einem ersten elektrischen Fahrbereich sind die Kupplungen KHy2, K2 und K3 eingerückt und damit treibt der Elektromotor E2 die Getriebeausgangswelle 2 1 : 1 an. In einem zweiten elektrischen Fahrbereich sind die Kupplungen KHy2, B3 eingerückt und damit treibt der Elektromotor E2 die Getriebeausgangswelle 2 mit einem Übersetzungsverhältnis i = 1,378 ins Langsame an.A purely electric drive - ie without an internal combustion engine - is possible. In a first electric driving range, the clutches KHy2, K2 and K3 are engaged and thus the electric motor E2 drives the transmission output shaft 2 1: 1. In a second electric driving range, the clutches KHy2, B3 are engaged, and thus the electric motor E2 drives the transmission output shaft 2 with a gear ratio i = 1.378 slow.

Ein Boost-Betrieb, bei dem die Antriebsleistung mittels des Verbrennungsmotors verstärkt wird, ist möglich. So kann insbesondere im ersten Vorwärtsgang V1 oder im dritten Vorwärtsgang V3 der Elektromotor E2 elektrische Leistung einspeisen.One Boost operation, in which the drive power by means of the internal combustion engine reinforced is possible. Thus, in particular in the first forward gear V1 or in the third forward gear V3 the electric motor E2 feed electrical power.

Eine Rekuperation ist in sämtlichen Gängen möglich.A Recuperation is in all Gears possible.

Der Elektromotor E2 ermöglicht es, das Hybridgetriebe analog dem vorangegangenen Beispiel im CVT-Modus zu betreiben. In diesem CVT-Modus sind die Kupplungen KHy2 und K1 eingerückt. Bei den zum Ausführungsbeispiel 1 genannten Zähnezahlen ergibt sich ein Overdrive mit einer Übersetzung von i = 0,557, wenn sich der Elektromotor E2 mit der 1,5-fachen Drehzahl des Verbrennungsmotors dreht. Durch Verschieben der Drehzahlen vom Elektromotor E2 und/oder dem Verbrennungsmotor lassen sich im Overdrive-Bereich beliebige Übersetzungen darstellen.The electric motor E2 makes it possible to operate the hybrid transmission analogous to the previous example in the CVT mode. In this CVT mode, the couplings KHy2 and K1 are engaged. In the for the embodiment 1 mentioned numbers of teeth results in an overdrive with a ratio of i = 0.557, when the electric motor E2 rotates at 1.5 times the speed of the engine. By shifting the rotational speeds of the electric motor E2 and / or the internal combustion engine can be in the overdrive area arbitrary translations.

Beim dritten Hybridgetriebe ist ein Starten des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor E3 nicht möglich. Es kann beispielsweise ein üblicher Anlassermotor vorgesehen sein. Eine rein elektrische Fahrt – d.h. ohne Verbrennungsmotor – ist möglich. Ein Boost-Betrieb, bei dem die Antriebsleistung mittels des Verbrennungsmotors verstärkt wird, ist eingeschränkt möglich. Eine Rekuperation ist möglich. Der Elektromotor E3 ermöglicht es, das Hybridgetriebe analog dem vorangegangenen Beispiel im CVT-Modus zu betreiben.In the third hybrid transmission starting the engine with the electric motor E3 is not possible. For example, a conventional starter motor may be provided. A purely electric drive - ie without an internal combustion engine - is possible. A boost operation, in which the drive power is boosted by means of the internal combustion engine is limited possible. A recuperation is possible Lich. The electric motor E3 makes it possible to operate the hybrid transmission analogous to the previous example in the CVT mode.

Das vierte Hybridgetriebe weist einen ähnlich guten Funktionsumfang auf, wie das zweite Hybridgetriebe. So ist ein Starten des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor E4 möglich. Es braucht kein Anlassermotor vorgesehen sein. Die Kupplungen KHy4 und K1 sind eingerückt und damit treibt der Elektromotor E2 den Verbrennungsmotor 1 : 1 an.The fourth hybrid transmission has a similar good range of functions on, like the second hybrid transmission. Such is a starting of the internal combustion engine possible with the electric motor E4. There is no need for a starter motor. Couplings KHy4 and K1 are indented and thus the electric motor E2 drives the internal combustion engine 1: 1 at.

Eine rein elektrische Fahrt – d.h. ohne Verbrennungsmotor – ist möglich. In einem ersten elektrischen Fahrbereich sind die Kupplungen KHy4, K1 und K3 eingerückt und damit treibt der Elektromotor E4 die Getriebeausgangswelle 2 1 : 1 an. In einem zweiten elektrischen Fahrbereich sind die Kupplungen KHy4 und B2 eingerückt und damit treibt der Elektromotor E2 die Getriebeausgangswelle 2 mit einem Übersetzungsverhältnis i = 2,018 an.A purely electric drive - ie without an internal combustion engine - is possible. In a first electric driving range, the clutches KHy4, K1 and K3 are engaged and thus the electric motor E4 drives the transmission output shaft 2 1: 1. In a second electric driving range, the clutches KHy4 and B2 are engaged, and thus the electric motor E2 drives the transmission output shaft 2 with a gear ratio i = 2.018.

Ein Boost-Betrieb, bei dem die Antriebsleistung mittels des Verbrennungsmotors verstärkt wird, ist möglich. So kann eingeschränkt im ersten Vorwärtsgang V1, insbesondere aber im dritten Vorwärtsgang V3, der Elektromotor E4 elektrische Leistung einspeisen.One Boost operation, in which the drive power by means of the internal combustion engine reinforced is possible. So can restricted in the first forward gear V1, but especially in the third forward gear V3, the electric motor Feed E4 electrical power.

Eine Rekuperation ist in sämtlichen Gängen möglich.A Recuperation is in all Gears possible.

Der Elektromotor E4 ermöglicht es, das Hybridgetriebe analog dem vorangegangenen Beispiel im CVT-Modus zu betreiben. In diesem CVT-Modus werden ähnlich dem Kraftfluss des zweiten Vorwärtsganges V2 die Kupplungen K3 und B2 eingerückt. Zusätzlich wird die Kupplung Khy4 des Elektromotors E4 eingerückt.Of the Electric motor E4 allows it, the hybrid transmission analogous to the previous example in the CVT mode to operate. In this CVT mode, similar to the power flow of the second forward gear V2 the clutches K3 and B2 engaged. In addition, the clutch Khy4 engaged by the electric motor E4.

Beim fünften Hybridgetriebe ist ein Starten des Verbrennungsmotors mit dem Elektromotor E5 möglich. Es braucht kein Anlassermotor vorgesehen sein. Eine rein elektrische Fahrt – d.h. ohne Verbrennungsmotor – ist möglich. Ein Boost-Betrieb, bei dem die Antriebsleistung mittels des Verbrennungsmotors verstärkt wird, ist möglich. Eine Rekuperation ist möglich. Ein Betrieb ist CVT-Modus ist jedoch nicht möglich.At the fifth Hybrid transmission is a starting of the internal combustion engine with the electric motor E5 possible. There is no need for a starter motor. A purely electric Ride - i. without combustion engine - is possible. A boost mode in which the drive power is boosted by means of the internal combustion engine, is possible. Recuperation is possible. An operation is CVT mode but is not possible.

Damit bieten das zweite und das vierte Hybridgetriebe den größten Funktionsumfang.In order to The second and fourth hybrid transmissions offer the largest range of functions.

In sämtlichen Ausführungsformen kann auf die jeweilige Kupplung KHy1 bzw. KHy2 bzw. KHy3 bzw. KHy4 bzw. KHy5 des Elektromotors auch verzichtet werden. Dies bringt die Einschränkung mit sich, dass der Elektromotor E1 bzw. E2 bzw. E3 bzw. E4 bzw. E5 stets mitdreht.In all embodiments can on the respective coupling KHy1 or KHy2 or KHy3 or KHy4 or KHy5 of the electric motor also be waived. This brings the restriction with it that the electric motor E1 or E2 or E3 or E4 or E5 always turns.

Das hinterste und das mittlere Sonnenrad der Getriebe gemäß 1 und 13 können in einer alternativen Ausgestaltung auch mittels ausschließlich eines axial sehr breiten Zahnrades ausgeführt sein. Demzufolge weisen dann beide Sonnenräder zwangsläufig die gleiche Zähnezahl auf. Das ist eine kostengünstige und konstruktiv einfache Ausgestaltung.The rearmost and the middle sun gear of the transmission according to 1 and 13 can also be carried out in an alternative embodiment by means of only an axially very wide gear. Consequently, then both sun gears inevitably have the same number of teeth. This is a cost-effective and structurally simple design.

Bei den beschriebenen Ausführungsformen handelt es sich nur um beispielhafte Ausgestaltungen. Eine Kombination der be schriebenen Merkmale für unterschiedliche Ausführungsformen ist ebenfalls möglich. Weitere, insbesondere nicht beschriebene Merkmale der zur Erfindung gehörenden Vorrichtungsteile, sind den in den Zeichnungen dargestellten Geometrien der Vorrichtungsteile zu entnehmen.at the described embodiments is they are only exemplary embodiments. A combination of be described features for different embodiments is also possible. Further, in particular not described features of the invention belonging Device parts are the geometries shown in the drawings to remove the device parts.

Claims (7)

Planetenautomatikgetriebe mit ausschließlich fünf Schaltelementen, bei welchem ein Sonnenrad (13) eines ersten Planetensatzes (4) – drehfest mit einer Getriebeeingangswelle (1) verbunden ist, – mittels eines ersten Schaltelements (K1) mit einem Planetenträger (17) dieses ersten Planetensatzes (4) koppelbar ist, dessen Planetenräder (23) mit einem Hohlrad (22) kämmen, welches mittels des zweiten Schaltelementes (B1) reibschlüssig mit einem Gehäuse (3) koppelbar ist, und – mittels des dritten Schaltelementes (K2) drehfest mit einem Hohlrad (20) eines zweiten Planetensatzes (5) koppelbar ist, wobei dieses Hohlrad (20) drehfest mit einem Planetenträger (19) eines dritten Planetensatzes (6) verbunden ist, dessen Planetenräder (24) – einerseits mit einem Sonnenrad (16) kämmen, welches drehfest mit einem Sonnenrad (15) des zweiten Planentensatzes (5) gekoppelt ist und mittels des vierten Schaltelementes (B2) reibschlüssig mit dem Gehäuse (3) koppelbar ist und – andererseits mit einem Hohlrad (18) kämmen, welches drehfest mit dem Planetenträger (17) des ersten Planetensatzes (4) verbunden ist, der mittels des fünften Schaltelementes (K3) drehfest mit dem Hohlrad (22) des ersten Planetensatzes (4) koppelbar ist, wobei ein Planetenträger (14) der Planetenräder (25) des zweiten Planetensatzes (5) drehfest mit der Getriebeausgangswelle (2) gekoppelt ist.Planetary automatic transmission with only five switching elements, in which a sun gear ( 13 ) of a first planetary gear set ( 4 ) - rotatably with a transmission input shaft ( 1 ), - by means of a first switching element (K1) with a planet carrier ( 17 ) of this first planetary set ( 4 ) whose planetary gears ( 23 ) with a ring gear ( 22 ), which by means of the second switching element (B1) frictionally with a housing ( 3 ) can be coupled, and - by means of the third switching element (K2) rotationally fixed with a ring gear ( 20 ) of a second planetary gear set ( 5 ) is coupled, said ring gear ( 20 ) rotatably with a planet carrier ( 19 ) of a third planetary gear set ( 6 ) whose planetary gears ( 24 ) - on the one hand with a sun wheel ( 16 ), which rotatably with a sun gear ( 15 ) of the second planentatement ( 5 ) and by means of the fourth switching element (B2) frictionally engaged with the housing ( 3 ) and - on the other hand with a ring gear ( 18 ), which rotatably with the planet carrier ( 17 ) of the first planetary gear set ( 4 ), which by means of the fifth switching element (K3) rotatably connected to the ring gear ( 22 ) of the first planetary gear set ( 4 ) is coupled, wherein a planet carrier ( 14 ) of planetary gears ( 25 ) of the second planetary gear set ( 5 ) rotatably with the transmission output shaft ( 2 ) is coupled. Planetenautomatikgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromotor (E1 bzw. E2 bzw. E3 bzw. E4 bzw. E5) vorgesehen ist, der bei Stillstand der Getriebeeingangswelle (1) diese antreiben kann.Planetary automatic transmission according to claim 1, characterized in that an electric motor (E1 or E2 or E3 or E4 or E5) is provided which at standstill of the transmission input shaft ( 1 ) can drive these. Planetenautomatikgetriebe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein CVT-Modus vorgesehen ist.Planetary automatic transmission according to one of the preceding claims, characterized gekenn records that a CVT mode is provided. Planetenautomatikgetriebe nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Planetenträger (19) des dritten Planetensatzes (6) zum Betrieb im CVT-Modus mit einem Elektromotor (E2) koppelbar ist.Planetary automatic transmission according to claim 3, characterized in that the planet carrier ( 19 ) of the third planetary set ( 6 ) for operation in the CVT mode with an electric motor (E2) can be coupled. Planetenautomatikgetriebe nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Schaltelement (K1) im CVT-Modus eingerückt ist.Planetary automatic transmission according to claim 4, characterized in that the first switching element (K1) in the CVT mode indented is. Planetenautomatikgetriebe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Gesamtspreizung (φ1/6) ca. sieben beträgt.Planetary automatic transmission according to claim 1, characterized in that a total spread (φ 1/6 ) is about seven. Planetenautomatikgetriebe nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass drei Schaltelemente (K1, K2, B1) vor den drei Planetensätzen (4, 5, 6) angeordnet sind, wohingegen zwei Schaltelemente (K3, B2/E1) hinter den drei Planetensätzen (4, 5, 6) angeordnet sind.Planetary automatic transmission according to one of the preceding claims, characterized in that three switching elements (K1, K2, B1) in front of the three planetary gear sets ( 4 . 5 . 6 ), whereas two switching elements (K3, B2 / E1) behind the three planetary gear sets ( 4 . 5 . 6 ) are arranged.
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Effective date: 20130104