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Title:
ACTUATOR FOR AN AUTOMATIC TRANSMISSION AND AUTOMATIC TRANSMISSION HAVING SAID ACTUATOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2021/110813
Kind Code:
A1
Abstract:
An electronically controlled transmission system is generally described as a "shift-by-wire" transmission system. Such transmission systems have corresponding actuators which convert an electrical signal into a gear shift or engage and disengage the parking brake. The problem addressed by the invention is that of creating an actuator which is characterized by a compact shape while at the same time providing high torque. To this end, the invention relates to an actuator (1) for an automatic transmission, said actuator having a drive device (6) for generating a drive torque, wherein the drive device (6) has a drive shaft (7), having a transmission unit (2) for translating the drive torque to an actuating element of the automatic transmission, the transmission unit (2) having a worm gear (4) for forming a screw stage and a planetary transmission (5) for forming a planetary stage, the drive shaft (7) forming a drive for the transmission unit (2), wherein the transmission unit (2) has a spur gear transmission (3) for forming a spur gear stage.

Inventors:
BÖCKMANN FELIX (DE)
Application Number:
PCT/EP2020/084426
Publication Date:
June 10, 2021
Filing Date:
December 03, 2020
Export Citation:
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Assignee:
ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFEN (DE)
International Classes:
F16H61/32; F16H63/34
Foreign References:
JP2004263812A2004-09-24
EP1536163A22005-06-01
JP2005282824A2005-10-13
US9896177B12018-02-20
EP1536163B12011-07-20
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Claims:
Patentansprüche

1. Betätigungsaktuator (1 ) für ein Automatikgetriebe mit einer Antriebseinrichtung (6) zur Erzeugung eines Antriebsmoments, wobei die Antriebseinrichtung (6) eine Antriebswelle (7) aufweist, mit einer Getriebeeinheit (2) zur Übersetzung des Antriebsmoments auf ein Stellglied des Automatikgetriebes, wobei die Getriebeeinheit (2) ein Schneckengetriebe (4) zur Bildung einer Schneckenstufe sowie ein Planetengetriebe (5) zur Bildung einer Pla netenstufe aufweist, wobei die Antriebswelle (7) einen Antrieb für die Getriebeeinheit (2) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebeeinheit (2) ein Stirnradgetriebe (3) zur Bildung einer Stirnradstufe auf weist.

2. Betätigungsaktuator (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Mo- mentenpfad (M) von dem Stirnradgetriebe (3) über das Schneckengetriebe (4) zu dem Planetengetriebe (5) verläuft, wobei das Antriebsmoment derart durch die Stirn radstufe und/oder die Schneckenstufe und/oder die Planetenstufe übersetzt wird, so- dass das Antriebsmoment erhöht wird.

3. Betätigungsaktuator (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (6) einen mit der Antriebswelle (7) drehfest verbundenen An triebsradabschnitt (8) aufweist und dass das Stirnradgetriebe (3) einen Stirnradab schnitt (9) aufweist, wobei der Stirnradabschnitt (9) zur Bildung der Stirnradstufe mit dem Antriebsradabschnitt (8) in Eingriff steht.

4. Betätigungsaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Schneckengetriebe (4) einen Schneckenradabschnitt (11) und eine Schneckenwelle (10) aufweist, wobei der Schneckenradabschnitt (11 ) zur Bildung der Schneckenstufe mit der Schneckenwelle (10) in Eingriff steht und wobei die Schneckenwelle (10) zu der Antriebswelle (7) gleichgerichtet ist.

5. Betätigungsaktuator (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stirnradabschnitt (9) drehfest mit der Schneckenwelle (10) verbunden ist.

6. Betätigungsaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass das Planetengetriebe (5) einen Hohlradabschnitt (12), einen Son nenradabschnitt (13), einen Planetenträger (14) sowie mehrere auf dem Planetenträ ger (14) drehbar gelagerte Planetenräder (15) aufweist, wobei die Planetenräder (15) zur Bildung der Planetenstufe mit dem Hohlradabschnitt (12) und dem Sonnenradab schnitt (13) in Eingriff stehen, wobei der Planetenträger (14) einen Abtrieb der Getrie beeinheit (2) bildet.

7. Betätigungsaktuator (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Pla nentengetriebe (5) mit seiner Drehachse (D3) zu der Schneckenwelle (10) und/oder der Antriebswelle (7) um 90 Grad verdreht ist.

8. Betätigungsaktuator (1) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sonnenradabschnitt (13) und der Schneckenradabschnitt (11 ) drehfest miteinan der verbunden sind.

9. Betätigungsaktuator (1) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung (18) zur Erfassung einer Drehbewegung des Planetenträgers (14), wobei der Planetenträger (14) einen Wellenabschnitt (17) und ein endseitig an dem Wellenabschnitt (17) angeordnetes Sensorelement (19) aufweist, wobei das Sensorelement (19) drehfest mit dem Wellenabschnitt (17) verbunden ist, sodass das Sensorelement (19) bei einem Antrieb durch die Antriebseinrichtung (6) relativ zu der Sensoreinrichtung (18) verdreht wird.

10. Automatikgetriebe mit dem Stellglied und der Betätigungsaktuator (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellglied zur Ar retierung der einzelnen Gänge zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Schalt positionen durch den Betätigungsaktuator (1) bewegbar ist.

Description:
Betätiqunqsaktuator für ein Automatikqetriebe sowie

Automatikqetriebe mit dem Betätiqunqsaktuator

Die Erfindung betrifft einen Betätigungsaktuator für ein Automatikgetriebe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Auto matikgetriebe mit dem Betätigungsaktuator.

Ein elektronisch gesteuertes Getriebesystem wird allgemein als "Shift-by-Wire"-Ge- triebesystem bezeichnet. Hierzu weisen derartige Getriebesysteme eine entspre chende Aktuatorik auf, welche ein elektrisches Signal in einen Gangwechsel bzw.

Ein- und Auslegen der Parksperre umsetzt. Üblicherweise weist die Aktuatorik ein Getriebe auf, welches dazu dient ein durch einen Elektromotor erzeugtes Drehmo ment auf eine Ausgangswelle zu übersetzen. Die Ausgangswelle rotiert wiederum ein Stellglied, welches zum Gangwechsel über mehrere unterschiedliche Stellpositionen verdreht wird. Dabei können insbesondere beim Auslegen der Parksperre hohe Drehmomente erforderlich sein.

Die Druckschrift EP 1536163 B1 , die wohl den nächstkommenden Stand der Technik bildet, offenbart einen elektrischen Aktuator für ein Automatikgetriebe, welcher einen Adapter aufweist, um Drehbewegung zwischen dem Adapter und dem Automatikge triebe zu übertragen. Der Aktuator umfasst einen Elektromotor mit einer Ausgangs welle, einen Zahnradsatz, der den Adapter und die Ausgangswelle operativ an schließt, um Geschwindigkeit zu senken und Drehmoment zu erhöhen, das durch die Ausgangswelle des Elektromotors geliefert und an den Adapter angelegt wird, sowie einen Ausklinkmechanismus, der operativ an den Zahnradsatz angeschlossen ist und selektiv zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position beweglich ist, um den Adapter selektiv an den Elektromotor anzuschließen bzw. von diesem zu entkop peln.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, einen Betätigungsaktuator der eingangs genannten Art zu schaffen, welcher sich durch eine kompakte Bauform auszeichnet und zugleich hohe Drehmomente bereitstellt. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung ein Automatikgetriebe mit dem Betätigungsaktuator vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Betätigungsaktuator mit den Merk malen des Anspruchs 1 sowie durch ein Automatikgetriebe mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteran sprüchen, den Zeichnungen und/oder der Beschreibung.

Gegenstand der Erfindung ist ein Betätigungsaktuator, welcher für ein Automatikge triebe ausgebildet und/oder geeignet ist. Der Betätigungsaktuator dient insbesondere zum Ein- und Auslegen einer Parksperre („P“ und „nicht-P“), welche ein Fahrzeug ge gen Wegrollen sichert. Alternativ oder optional ergänzend dient der Betätigungsaktu ator zum Ein- und Auslegen von weiteren Gängen, wie z.B. „R“, „N“, „D“ und/oder „1“, „2“, „3“ etc. Vorzugsweise ist das Automatikgetriebe als ein sogenanntes „Shift-by- Wire“ Automatikgetriebe ausgeführt.

Der Betätigungsaktuator ist als ein mechatronisches Verstellsystem ausgeführt und weist hierzu eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung eines Antriebsmoments sowie eine Getriebeeinheit zur Übersetzung des Antriebsmoments auf. Die Antriebseinrich tung ist über die Getriebeeinheit getriebetechnisch mit einem Stellglied des Automa tikgetriebes verbunden. Insbesondere wird das Stellglied zur Gangwahl und/oder zum Ein- bzw. Auslegen der Parksperre durch den Betätigungsaktuator rotiert. Be vorzugt weist der Betätigungsaktuator ein Gehäuse auf, wobei die Getriebeeinheit und/oder der Elektromotor innerhalb des Gehäuses angeordnet und/oder fixiert sind.

Die Antriebseinrichtung weist eine Antriebswelle auf, wobei die Antriebswelle einen Antrieb für die Getriebeeinheit bildet. Vorzugsweise ist die Antriebseinrichtung als ein Elektromotor ausgebildet. Die Getriebeeinheit weist ein Schneckengetriebe zur Bil dung einer Schneckenstufe sowie ein Planetengetriebe zur Bildung einer Planeten stufe auf. Insbesondere ist das Schneckengetriebe als ein Zylinder-Schneckenge triebe ausgebildet.

Im Rahmen der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Getriebeeinheit ein Stirnrad getriebe zur Bildung einer Stirnradstufe aufweist. Insbesondere ist das Stirnradge triebe als ein einstufiges Stirnradgetriebe ausgebildet. Die Getriebeeinheit ist somit mehrstufig, insbesondere dreistufig, ausgeführt. Bevorzugt ist eine erste Getriebe stufe durch die Stirnradstufe, eine zweite Getriebestufe durch die Schneckenstufe und eine dritte Getriebestufe durch die Planetenstufe definiert. Vorzugsweise sind das Schneckengetriebe, das Planetengetriebe und das Stirnradgetriebe getriebe technisch miteinander gekoppelt angeordnet, sodass das Antriebsmoment über die drei Getriebestufen umgesetzt wird.

Der Vorteil der Erfindung besteht insbesondere darin, dass durch das zusätzlich inte grierte Stirnradgetriebe deutliche höhere Drehmomente auf das Stellglied übertragen werden können. Diese hohen Drehmomente sind insbesondere für das Auslegen der Parksperre erforderlich. Zudem kann durch das Stirnradgetriebe der Bauraum in der Getriebeeinheit bzw. des Betätigungsaktuators reduziert werden. Somit kann ein ho hes Antriebsmoment auf einen geringen Bauraum zur Verfügung gestellt werden. Durch die dreistufige Übersetzung kann zudem die Bauteilbelastung der einzelnen Komponenten reduziert werden. Zudem kann die Antriebseinrichtung hinsichtlich ih rer Leistung optimiert werden, sodass deren Kosten gesenkt werden können.

In einer konkreten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Momenten- pfad von dem Stirnradgetriebe über das Schneckengetriebe zu dem Planetenge triebe verläuft. Insbesondere bildet der Momentenpfad einen Übertragungsweg für das Antriebsmoment von dem Antrieb zu einem Abtrieb der Getriebeeinheit. Dabei sind das Stirnradgetriebe, das Schneckengetriebe und das Planetengetriebe in dem Momentenpfad hintereinander angeordnet. Das Antriebsmoment wird derart durch die Stirnradstufe und/oder die Schneckenstufe und/oder die Planetenstufe übersetzt, sodass das Antriebsmoment, insbesondere an der Abtriebsseite, erhöht wird und/o der erhöht ist. Somit wird eine Getriebeeinheit vorgeschlagen, welche sich durch ein besonders hohes Übersetzungsverhältnis (i > 1) auszeichnet.

In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Antriebseinrich tung einen mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Antriebsradabschnitt auf weist. Insbesondere ist der Antriebsradabschnitt als ein separates Zahnrad ausgebil det, welches drehfest, insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig, mit der Antriebswelle verbunden ist. Alternativ kann der Antriebsrad abschnitt jedoch auch als eine an der Antriebswelle angeordnete Verzahnungskontur ausgebildet sein. Im Speziellen ist der Antriebsradabschnitt als ein Motorritzel ausge bildet.

Gemäß dieser Ausführungsform weist das Stirnradgetriebe einen Stirnradabschnitt auf, wobei der Stirnradabschnitt zur Bildung der Stirnradstufe mit dem Antriebsradab schnitt in Eingriff steht. Insbesondere stehen der Stirnradabschnitt und der Antriebs radabschnitt über eine Gerad-, Schräg- und Pfeilverzahnung miteinander in Eingriff. Bevorzugt weist der Stirnradabschnitt eine Zähnezahl auf, welche größer ist als eine Zähnezahl des Antriebsradabschnitts. Somit ist der Betrag des Übersetzungsverhält nisses der Stirnradstufe |i| > 1 , wobei das übertragene Antriebsmoment vergrößert wird.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Schneckengetriebe eine Schnecken welle und einen Schneckenradabschnitt aufweist, wobei der Schneckenradabschnitt zur Bildung der Schneckenstufe mit der Schneckenwelle in Eingriff steht. Insbeson dere ist die Schneckenwelle als eine Welle mit einem oder mehreren Schraubengän gen ausgebildet. Vorzugsweise stehen die Schneckenwelle und der Schneckenrad abschnitt über eine Schrägverzahnung miteinander in Eingriff. Besonders bevorzugt sind die Drehachse der Schneckenwelle und die Drehachse des Schneckenrades um 90 Grad zueinander versetzt. Vorzugsweise stehen die Schneckenwelle und der Schneckenradabschnitt derart miteinander in Eingriff, sodass eine selbsthemmende Paarung umgesetzt ist. Dadurch können insbesondere rückwirkende Momente abge fangen werden. Bevorzugt weist der Schneckenradabschnitt eine Zähnezahl auf, welche größer ist als eine Gangzahl der Schneckenwelle. Somit ist der Betrag des Übersetzungsverhältnisses der Schneckenstufe |i| > 1 , wobei das übertragene An triebsmoment vergrößert wird.

Gemäß dieser Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Schneckenwelle gleichgerich tet zu der Antriebswelle ausgerichtet ist. Besonders bevorzugt sind die Drehachsen der Schneckenwelle und der Antriebswelle parallel zueinander ausgerichtet auf grund der parallelen Anordnung der beiden Wellen, kann der Betätigungsaktuator deutlich kompakter bzw. flacher ausgestaltet werden. Vorzugsweise sind die An triebswelle und/oder die Schneckenwelle in dem Gehäuse drehbar gelagert aufge- nommen. Hierzu kann mindestens oder genau eine Lagereinrichtung, z.B. ein Wälz lager, vorgesehen sein.

In einer weiteren Konkretisierung ist vorgesehen, dass der Stirnradabschnitt drehfest mit der Schneckenwelle verbunden ist. Insbesondere bildet der abtreibende Stirnab schnitt zugleich einen Eingang in das Schneckengetriebe. Vorzugsweise ist der Stirn radabschnitt als ein separates Zahnrad, insbesondere Stirnrad, ausgebildet, welches drehfest, insbesondere formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüs- sig, mit der Schneckenwelle verbunden ist. Alternativ kann der Stirnradabschnitt je doch auch als eine endseitig an der Schneckenwelle angeformte Verzahnungskontur ausgebildet sein. Im Speziellen sind die Schneckenwelle und der Stirnradabschnitt einstückig, insbesondere aus einem gemeinsamen Materialabschnitt und/oder aus einem gemeinsamen Halbzeug gefertigt, miteinander verbunden. Es wird somit eine Getriebeeinheit vorgeschlagen, welche eine besonders kompakte Bauform aufweist. Zudem kann die Getriebeeinheit besonders kostengünstig gefertigt werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Planetenge triebe einen Hohlradabschnitt, einen Sonnenradabschnitt, einen Planetenträger so wie mehrere auf dem Planetenträger drehbar gelagerte Planetenräder aufweist. Ins besondere ist das Planetengetriebe in einem sogenannten Zweiwellenbetrieb mit ei ner Umlaufübersetzung betrieben. Die Planetenräder stehen zur Bildung der Plane tenstufe mit dem Hohlradabschnitt und dem Sonnenradabschnitt in Eingriff. Insbe sondere weist das Planetengetriebe mindestens oder genau zwei, vorzugsweise mehr als drei, im Speziellen mehr als sechs der Planetenräder auf. Besonders bevor zugt ist der Hohlradabschnitt feststehend, wobei ein Antrieb über den Sonnenradab schnitt und ein Abtrieb über den Planetenträger erfolgt. Insbesondere ist der Hohlrad abschnitt als eine in das Gehäuse eingebrachte Innenverzahnung ausgebildet. Alter nativ kann der Hohlradabschnitt jedoch auch als ein separates Hohlrad ausgebildet sein, welches drehfest an dem Gehäuse festgelegt ist. In einer weiteren Umsetzung vorgesehen, dass der Sonnenradabschnitt und der Schneckenradabschnitt drehfest miteinander verbunden sind. Insbesondere bildet der abtreibende Schneckenradabschnitt zugleich einen Eingang in das Planetenge triebe. Der Sonnenradabschnitt und der Schneckenradabschnitt können jeweils als ein separates Zahnrad ausgebildet sein, welche vorzugsweise drehfest, insbeson dere formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig, miteinander ver bunden sind und/oder auf einer gemeinsamen Welle drehfest aufgenommen sind. Al ternativ sind der Sonnenradabschnitt und der Schneckenradabschnitt durch ein Stu fenrad gebildet, wobei der Sonnenradabschnitt und der Schneckenradabschnitt ein stückig, insbesondere aus einem gemeinsamen Materialabschnitt und/oder Halbzeug gefertigt, miteinander verbunden. Bevorzugt weist der Schneckenradabschnitt eine Zähnezahl auf, welche größer ist als eine Zähnezahl des Sonnenradabschnitts. Es wird somit eine Getriebeeinheit vorgeschlagen, welche eine besonders kompakte Bauform aufweist. Zudem kann die Getriebeeinheit besonders kostengünstig gefertigt werden.

In einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Betätigungsaktuator eine Sensorein richtung zur Erfassung einer Drehbewegung des Planetenträgers aufweist. Insbeson dere ist die Sensoreinrichtung als ein berührungsloser Sensor ausgebildet. Vorzugs weise ist die Sensoreinrichtung als ein magnetischer und/oder optischer und/oder in duktiver Sensor ausgebildet. Beispielsweise ist die Sensoreinrichtung als ein Drehge ber zur Erfassung eines Drehwinkels oder ein Induktivgeber zur Erfassung einer Drehzahl ausgebildet. Im Speziellen ist die Sensoreinrichtung als ein Hallsensor aus gebildet.

Gemäß dieser Ausgestaltung weist der Planetenträger einen Wellenabschnitt auf.

Der Wellenabschnitt ist vorzugsweise koaxial durch den Sonnenradabschnitt und/o der den Schneckenradabschnitt geführt. Insbesondere sind der Sonnenradabschnitt und/oder der Schneckenradabschnitt drehbar auf dem Wellenabschnitt gelagert. Ins besondere wird der Drehwinkel und/oder die Drehzahl des Abtriebs direkt durch die Sensoreinrichtung über den Wellenabschnitt sensiert. Hierzu weist der Wellenab schnitt ein endseitig an dem Wellenabschnitt angeordnetes Sensorelement auf. Ins besondere dient das Sensorelement zur Bildung eines durch die Sensoreinrichtung erfassbaren Messpunktes oder Messbereichs. Beispielsweise kann das Sensorele ment als ein Magnet, insbesondere ein Dauermagnet, zur magnetischen Erfassung durch die Sensoreinrichtung ausgebildet sein. Alternativ kann das Sensorelement beispielsweise eine Markierung zur optischen Erfassung durch die Sensoreinrichtung aufweisen. Alternativ kann das Sensorelement eine Kontur zur induktiven Erfassung durch die Sensoreinrichtung aufweisen. Das Sensorelement ist dabei drehfest mit dem Wellenabschnitt verbunden, wobei das Sensorelement bei einem Antrieb durch die Antriebseinrichtung relativ zu der Sensoreinrichtung verdreht wird. Dadurch wird die Drehbewegung des Planetenträgers über das Planetengetriebe geführt und kann hier einfacher durch die Sensoreinrichtung erfasst werden. Im Speziellen ist das Sen sorelement lösbar und/oder verliersicher mit dem Wellenabschnitt verbunden. Bei spielsweise ist das Sensorelement über eine Schnappverbindung mit dem Wellenab schnitt verbunden.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Automatikgetriebe mit dem Stell glied und mit dem Betätigungsaktuator, wie diese bereits zuvor beschrieben wurden. Insbesondere dient das Stellglied zum Ein- und Auslegen der Parksperre und/oder zum Ein- und Auslegen der weiteren Gänge. Bevorzugt ist das Stellglied mit dem Ab trieb, insbesondere dem Planetenträger, der Getriebeeinheit bewegungsgekoppelt. Zur Arretierung der einzelnen Gänge ist das Stellglied zwischen mindestens zwei un terschiedlichen Schaltpositionen durch den Betätigungsaktuator bewegbar. Insbe sondere wird das Stellglied durch den Betätigungsaktuator um die Drehachse des Planetengetriebes verdreht. Beispielsweise ist in einer ersten Schaltposition die Park sperre eingelegt und in einer zweiten Schaltposition ausgelegt oder einer der weite ren Gänge, z.B. „N“ oder „D“, eingelegt.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung. Dabei zei gen:

Figur 1 in einer Explosionsdarstellung einen Betätigungsaktuator für ein Automatikge triebe als ein Ausführungsbeispiel der Erfindung; Figur 2 in einer perspektivischen Darstellung den Betätigungsaktuator aus Figur 1 ohne Gehäusedeckel;

Figur 3 in gleicher Darstellung wie Figur 2 den Betätigungsaktuator mit einem Gehäu sedeckel.

Figur 1 zeigt in einer Explosionsdarstellung einen Betätigungsaktuator 1, welcher zur Betätigung eines Automatikgetriebes, nicht dargestellt, ausgebildet und/oder geeig net ist. Beispielsweise ist das Automatikgetriebe als ein „Shift-by-Wire“ Automatikge triebe ausgebildet, wobei der Betätigungsaktuator 1 zum Ein- bzw. Auslegen eines Gangs des Automatikgetriebes auf Basis eines elektrischen Stellsignals ausgebildet ist. Hierzu ist der Betätigungsaktuator 1 mit einem entsprechenden Stellglied, nicht dargestellt, wirkverbunden, welches bei einer Betätigung des Betätigungsaktuators 1 zwischen mindestens zwei unterschiedlichen Schaltpositionen verdreht wird. Bei spielsweise kann durch eine Rotation des Stellglieds eine Parksperre ein- und aus legt werden. Bei einer anderen Ausführung des Automatikgetriebes können über den Betätigungsaktuator 1 auch weitere Gänge, wie z. B. „P“, „R“, „N“, „D“, durch eine Rotation des Stellglieds gewählt werden.

Für das Auslegen der Parksperre können sehr hohe Drehmoment erforderlich sein. Zudem ist der Bauraum in diesem Bereich am Automatikgetriebe sehr gering. Es ist somit erforderlich, ein hohes Drehmoment auf geringem Bauraum zur Verfügung zu stellen. Zusätzlich muss der Betätigungsaktuator 1 rückwirkende Momente, insbe sondere Drehmoment an Abtriebsseite, abfangen, ohne sich rückwärts zu drehen.

Hierzu weist der Betätigungsaktuator 1 eine Getriebeeinheit 2 auf, welche ein Stirn radgetriebe 3, ein Schneckengetriebe 4 und ein Planetengetriebe 5 umfasst. Die Ge triebeeinheit 2 weist somit drei Getriebestufen auf, wobei eine erste Getriebestufe durch eine Stirnradstufe des Stirnradgetriebes 3, eine zweite Getriebestufe durch eine Schneckenstufe des Schneckengetriebes 4 und eine dritte Getriebestufe durch eine Planetenstufe des Planetengetriebes 5 gebildet ist. Das Schneckengetriebe 4 kann hierbei selbsthemmend ausgeführt sein, um die rückwirkenden Momente abzu fangen. Der Betätigungsaktuator 1 weist zudem eine Antriebseinrichtung 6 zur Erzeugung ei nes Antriebsmoments auf. Die Antriebseinrichtung 6 ist als ein Elektromotor ausgebil det und über die Getriebeeinheit 2 getriebetechnisch mit dem Stellglied verbunden. Hierzu weist die Antriebseinrichtung 6 eine Antriebswelle 7 sowie einen drehfest mit der Antriebswelle 7 verbundenen Antriebsradabschnitt 8 - durch die Antriebseinrich tung 6 verdeckt - auf. Die Antriebswelle 1 wird in einem Betrieb um eine erste Dreh achse D1 rotiert, wobei der Antriebsradabschnitt 8 in Umlaufrichtung um die Dreh achse D1 mitgenommen wird.

Das Stirnradgetriebe 3 weist einen Stirnradabschnitt 9 auf, welcher zur Bildung der Stirnradstufe mit dem Antriebsradabschnitt 8 der Antriebseinrichtung 6 in Eingriff steht. Der Stirnradabschnitt 9 ist als ein Stirnrad ausgebildet, welches über eine Schrägverzahnung mit dem Antriebsradabschnitt 8 kämmt.

Das Schneckengetriebe 4 weist eine Schneckenwelle 10 und einen Schneckenrad abschnitt 11 auf, welche zur Bildung der Schneckenstufe miteinander in Eingriff ste hen. Die Schneckenwelle 10 ist drehfest mit dem Stirnradabschnitt 9 verbunden, wo bei in einem Betrieb die Schneckenwelle 10 um eine zweite Drehachse D2 rotiert.

Der Stirnradabschnitt 9 ist koaxial zu der Drehachse D2 an einem axialen Ende der Schneckenwelle 10 angeordnet und bildet somit einen Eingang des Schneckenge triebes 4. Die Schneckenwelle 10 weist an ihrem Außenumfang mehrere Schrauben gänge auf, welche mit einer Schrägverzahnung des Schneckenradabschnitts 11 in Eingriff stehen. Beispielsweise ist der Schneckenradabschnitt 11 hierzu als ein Schnecken- oder Schraubrad ausgebildet. Im Betrieb treibt die Schneckenwelle 10 somit den Schneckenradabschnitt 11 an, welcher um eine dritte Drehachse D3 ro tiert.

Das Planetengetriebe 5 weist einen Hohlradabschnitt 12, einen Sonnenradabschnitt 13 - durch den Schneckenradabschnitt 11 verdreckt -, einen Planetenträger 14 sowie mehrere auf dem Planetenträger 14 drehbar gelagerte Planetenräder 15 auf. Der Sonnenradabschnitt 13 steht zur Bildung der Planetenstufe mit jedem der Planeten räder 15 in Eingriff, wobei die Planetenträger 15 wiederum mit dem Hohlradabschnitt 12 in Eingriff stehen. Der Sonnenradabschnitt 13 ist drehfest mit dem Schneckenrad abschnitt 11 verbunden, wobei der Schneckenradabschnitt 11 , der Hohlradabschnitt 12, der Sonnenradabschnitt 13, der Planetenträger 14 sowie die Planetenräder 14 koaxial und/oder konzentrisch zu der dritten Drehachse D3 angeordnet sind. Bei spielsweise sind der Schneckenradabschnitt 12 und der Sonnenradabschnitt 13 ge meinsam durch ein Stufenzahnrad gebildet, welches zur Bildung des Schnecken radabschnitts 11 an seinem großen Außenumfang die Schrägverzahnung und zur Bildung des Sonnenradabschnitts 13 an seinem kleinen Außenumfang eine Gerad verzahnung aufweist.

Der Betätigungsaktuator 1 weist ein Gehäuse 16 auf, wobei die Getriebeeinheit 2 und die Antriebseinrichtung 6 gemeinsam in dem Gehäuse 16 aufgenommen und/o der drehbar gelagert sind. Der Hohlradabschnitt 12 bildet dabei einen integralen Be standteil des Gehäuses 16 und ist hierzu durch eine in das Gehäuse 16 eingebrachte Verzahnungsgeometrie gebildet. In einem Betrieb treibt der Sonnenradabschnitt 13 die Planetenräder 15 an, welche sich im fest gelagerten Hohlradabschnitt 12 des Pla netengetriebes 5 abrollen, sodass der Planetenträger 14 um die dritte Drehachse D3 rotiert wird.

Der Planetenträger 14 weist einen Wellenabschnitt 17 auf, welcher sich koaxial zu der dritten Drehachse D3 erstreckt. Der Wellenabschnitt 17 ist durch einen drehfest mit dem Planetenträger 14 verbundenen Stift gebildet, welcher durch das Planeten getriebe 5 und das Schneckenradgetriebe 2 geführt ist. Beispielsweise sind der Schneckenradabschnitt 11 und/oder der Sonnenradabschnitt 13 an dem Wellenab schnitt 17 gelagert und/oder abgestützt.

Ferner ist der Betätigungsaktuator 1 mit einer Sensoreinrichtung 18, nur schematisch angedeutet, ausgestattet, welche eine Drehbewegung des Planetenträgers 14 er fasst. Hierzu weist der Betätigungsaktuator 1 ein Sensorelement 19 auf, welches an einer axialen Stirnseite des Wellenabschnitts 17 drehfest montiert und einen durch die Sensoreinrichtung 18 erfassbaren Messbereich erzeugt. Beispielsweise ist das Sensorelement 19 als ein Magnet, insbesondere als ein Permanentmagnet, ausgebil det, welcher ein Magnetfeld als den Messbereich erzeugt. Die Sensoreinrichtung 18 ist hierzu als ein Magnetfeldsensor, insbesondere als ein Hall-Sensor, ausgebildet, welcher auf Basis des Magnetfelds eine Drehbewegung des Planetenträgers 14 de- tektiert. Alternativ sind aber auch andere Sensorprinzipien anwendbar. In einem Be trieb wird der Planetenträger 14 und somit der Wellenabschnitt 17 mit dem Sensorel ement 19 um die dritte Drehachse D3 rotiert, wobei die Drehbewegung des Planeten trägers 14 durch die Sensoreinrichtung 18 sensiert wird. Das daraus gewonnene Sensorsignal kann durch eine Auswerteeinheit - nicht dargestellt - ausgewertet wer den und anschließend zur Steuerung der Antriebseinrichtung 6 herangezogen wer den.

Figur 2 zeigt den Betätigungsaktuator 1 in einer perspektivischen Darstellung, wie dieser bereits in Figur 1 , beschrieben wurde. In der gezeigten Darstellung verläuft ein Momentpfad M - schematisch durch gestrichelte Linie angedeutet -, von der Antriebs einrichtung 6 über das Stirnradgetriebe 3 und das Schneckengetriebe 4 zu dem Pla netengetriebe 5 - durch den Schneckenradabschnitt 11 verdeckt -, wobei das Stirn radgetriebe 3, das Schneckengetriebe 4 und das Planetengetriebe 5 in dem Moment pfad M hintereinander angeordnet sind. Somit bildet die als Motorwelle ausgebildete Antriebswelle 7 einen Antrieb der Getriebeeinheit 2 und der Planetenträger 14 einen Abtrieb der Getriebeeinheit 2. Da der Abtrieb direkt sensiert werden muss, ist der Wellenabschnitt 17 von der zur Abtriebsseite gegenüberliegenden Seite durch das Planetengetriebe 5 und das Schneckengetriebe 4 entlang der dritten Drehachse D3 geführt. Dadurch wird die Drehbewegung des Planetenträgers 14 über das Planeten getriebe 5 geführt und kann an der gegenüberliegenden Seite einfacher durch die Sensoreinrichtung 18 erfasst werden. Zudem kann der Wellenabschnitt 17 neben der Durchführung der Drehbewegung zugleich als Lagerwelle für das Stufenzahnrad die nen.

Wie in dem Ausführungsbeispiel dargestellt, ist der Antriebsradabschnitt 7 als ein Motorritzel ausgebildet, welches eine Stirnverzahnung aufweist. Der Antriebsradab schnitt 8 weist dabei eine kleinere Zähnezahl als der Stirnradabschnitt 9 auf, sodass die Drehzahl verkleinert und das übertragene Antriebsmoment vergrößert wird. Die Schneckenwelle 10 weist eine Gangzahl auf, welche kleiner ist als eine Zähnezahl des Schneckenradabschnitts 11 , sodass die Drehzahl weiter verkleinert und das übertragene Antriebsmoment weiter vergrößert wird. Weiter kann die Drehzahl durch das Planetengetriebe 5 weiter reduziert und das Antriebsmoment an dem Planeten träger 14 weiter erhöht werden.

Die Antriebseinrichtung 6 und deren Antriebswelle 7 liegen mit ihrer ersten Dreh achse D1 parallel zu der Schneckenwelle 10 bzw. der zweiten Drehachse D2. Die dritte Drehachse D3 ist zu der ersten und der zweiten Drehachse um 90 Grad ver dreht angeordnet und um einen Achsversatz verschoben. Durch die Achswinkel bzw. Achsversätze der Getriebstufen führt das Konzept zu einer geringen, insbesondere flachen, Baugröße. Somit wird ein Betätigungsaktuator 1 vorgeschlagen, der auf ge ringem Bauraum ein hohes Drehmoment auf der Abtriebsseite zur Verfügung stellen kann.

Figur 3 zeigt den Betätigungsaktuator 1 in einer perspektivischen Darstellung, wobei der Betätigungsaktuator 1 in der gezeigten Darstellung einen Gehäusedeckel 20 auf- weist. Der Gehäusedeckel 20 ist als eine Lagerschale ausgebildet, welche die An triebseinheit 6 und die Getriebeeinheit 2 abschirmt. Beispielsweise ist der Gehäuse deckel 20 formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder stoffschlüssig mit dem Ge häuse 16 verbunden.

Bezuqszeichen

1 Betätigungsaktuator Getriebeeinheit Stirnradgetriebe Schneckengetriebe Planetengetriebe Antriebseinrichtung Antriebswelle

8 Antriebsradabschnitt

9 Stirnradabschnitt

10 Schneckenwelle

11 Schneckenradabschnitt

12 Hohlradabschnitt

13 Sonnenradabschnitt

14 Planetenträger

15 Planetenräder

16 Gehäuse

17 Wellenabschnitt

18 Sensoreinrichtung

19 Sensorelement

20 Gehäusedeckel

D1 erste Drehachse

D2 zweite Drehachse

D3 dritte Drehachse