WO2012120149A2 - Antriebseinrichtung mit aktiv gelagerter antriebswelle - Google Patents

Antriebseinrichtung mit aktiv gelagerter antriebswelle Download PDF

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    • F16C39/00—Relieving load on bearings
    • F16C39/02—Relieving load on bearings using mechanical means
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C29/00—Bearings for parts moving only linearly
    • F16C29/001—Bearings for parts moving only linearly adjustable for alignment or positioning

Definitions

  • the invention relates to a drive device for an adjusting device of a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and a method for operating such a drive device.
  • a drive device for an adjusting device of a motor vehicle comprises a housing of the drive device at least partially enclosing housing or a housing portion and an electric motor driven, along a longitudinal direction extending drive shaft which is axially mounted at least one end to the housing or the housing portion.
  • Such a drive device can be used for example in the context of an adjusting device in the form of a window lifter on a vehicle door or in the form of, for example, a seat adjustment or a sunroof operation.
  • a drive shaft is axially mounted on a housing of the drive device.
  • the storage can be done, for example, characterized in that the drive shaft axially to the housing or a Housing portion rests or runs over an example disc-shaped starting element for providing a low-friction bearing on the housing.
  • the drive shaft in a conventional drive device has an axial clearance to the housing axially supporting the drive housing, which can not be completely avoided regularly and can change during operation of the drive device due to wear. Due to such an axial play, noise may occur during operation of the drive device, for example when switching the direction of rotation of the drive device and consequently a change in the axial load direction of the drive shaft (the so-called shift clutches). In addition, the change of the axial clearance due to wear during operation can also adversely affect the performance of the drive device and lead to a troubled run of the drive device.
  • the drive shaft is encompassed radially by a piezoelectric actuator which acts in a braking manner on the drive shaft of the drive device when, for example, a clamping part is detected on a window pane to be adjusted by the window lifter.
  • a piezoelectric actuator which acts in a braking manner on the drive shaft of the drive device when, for example, a clamping part is detected on a window pane to be adjusted by the window lifter.
  • An axial bearing is not effected by the actuator described in EP 1 436 880 B1.
  • a piezoelectric sensor arranged at an axial end of a drive shaft which receives axial forces arising on the drive shaft and evaluates these in order to detect a trapping case on an adjusting device.
  • the drive shaft is on the one hand directly to a housing of the drive means and on the other hand via a spring which acts on the piezoelectric sensor, stored.
  • the present invention has for its object to provide a drive device and a method for operating such a drive device available with which an advantageous axial bearing of a drive shaft can be achieved.
  • an active bearing element is arranged, which is adapted to act during the operation of the drive means axially along the longitudinal direction of the drive shaft.
  • the active bearing element may be configured to cause inhibition of rotational movement of the drive shaft in response to actuation.
  • a wrap spring In a wrap-around brake conventionally provided as a brake device, for example, a wrap spring must be dragged along in the course of normal operation of a drive device, which results in friction that is not negligible and, consequently, an increased expenditure of force.
  • an active bearing element is provided, which selectively causes depending on its operating position inhibiting a rotational movement of the drive shaft or not, friction losses can be reduced during normal operation, in which the drive shaft is to run unchecked.
  • an inhibition of the drive shaft can then be effected by means of the active bearing element, so that the drive shaft is detected and prevented in this way from rotating.
  • the active bearing element may be formed, for example, as a piezoelectric actuator, as an electromagnetic actuator or as a magnetostrictive actuator.
  • the active bearing element is actively actuated by applying an electrical, electromagnetic or magnetic signal and thus actively acts on the axial play of the drive shaft relative to the housing.
  • the axial play is thus not predetermined statically when mounting the drive device by passive elements, but can be actively influenced and controlled by suitable control of the storage element.
  • the active bearing element is operable to set an axial clearance of the drive shaft relative to the housing or housing portion and / or influencing the vibration behavior of the drive shaft and adapted to act axially along the longitudinal direction of the drive shaft.
  • the active bearing element Due to the fact that the active bearing element is additionally used to set an axial play, the active bearing element fulfills a dual function. On the one hand, the active bearing element can cause inhibition of the rotational movement of the drive shaft in response to its operating position. On the other hand, when the actuator does not cause inhibition of the rotational movement of the drive shaft, the active bearing element acting on the drive shaft, that actively the axial play of the drive shaft is set in an advantageous manner.
  • the active bearing element can act on the drive shaft, that the axial play of the drive shaft is advantageously set active, the axial play static or dynamic depending on a load the drive shaft can be adjusted.
  • At least one end noise during operation can be avoided for example when switching the direction of rotation of the drive means by the axial play of the drive shaft during operation in a suitable manner specified, for example, is minimized and a load change of the drive shaft so can not lead to an axial displacement.
  • the operating behavior of the drive device can be controlled, for example, as a function of specific operating states.
  • the axial play of the drive shaft can be increased, for example in the case of a cold start of the drive device, in order to optimize a cold start and then to reduce or variably specify the clearance in further operation of the drive device.
  • an engine imbalance can be compensated by dynamic response to imbalances and possibly thereby excited at the drive shaft vibrations by dynamic variation of the axial play of the drive shaft.
  • a dynamic increase in the excitation of a motor (anchor) unbalance can here conventionally in systems in which the axial clearance is not actively balanced, arise from the fact that starting from a quasi axial backlash of the armature shaft due to manufacturing tolerances or wear on at least one axial End of the armature shaft (depending on the starting direction of the motor) sets an axial floating bearing. Due to a swirl effect of the rotating motor armature can then lead to an increase in the motor excitation.
  • the active bearing element may advantageously be arranged axially between the housing or housing section and the associated end of the drive shaft as viewed along the longitudinal direction. In principle, it is sufficient to provide an active bearing element at one axial end of the drive shaft. Optionally possible and conceivable, however, is also to provide at both axial ends of the drive shaft in each case an active bearing element which is arranged between the associated axial end of the drive shaft and a thrust bearing serving housing portion.
  • the active bearing element causes depending on an operation inhibiting a rotational movement of the drive shaft.
  • the bearing element for example, braking effect, depending on the set by the active bearing element axial play on the drive shaft. This can serve, for example, to brake a rotational movement of the drive shaft upon detection of a trapping case and thus to prevent a further adjustment of an adjusting part to be adjusted.
  • the drive device in a Standstill be set so that at a standstill of the drive device to be adjusted adjustment does not adjust due to externally acting forces or their own weight.
  • a braking device for inhibiting the rotational movement of the drive shaft in response to certain operating conditions, which cooperates with the active bearing element and is designed to inhibit a rotational movement of the drive shaft braking in cooperation with the active bearing element.
  • the brake device can be coupled to the active bearing element via a lever gear designed as a transmission gear and can have at least one brake shoe for braking the drive shaft.
  • the one or more brake shoes may, for example, be biased towards the housing or housing section of the drive device in the direction of a position in which the at least one brake shoe abuts the drive shaft or a brake disk arranged on the drive shaft in a braking manner.
  • the active bearing element may be coupled in this case, for example, for releasing the at least one brake shoe from the braking position with the at least one brake shoe, so that upon actuation of the active bearing element, the brake shoe is released from its braking engagement with the drive shaft.
  • the axial play can be adjusted in the desired manner via the active bearing element during operation of the drive device.
  • the active bearing element thus does not interact self-locking with the drive shaft, but is used for indirect control of the braking device for producing or releasing the braking effect, which in Dolphinstromung due to suitable bias the brake shoes automatically moves to its braking position and only when energizing the active bearing element from this braking position be solved.
  • the active bearing element for example, via a stop element axially for adjusting the axial play of the drive shaft with the associated end of the drive shaft in contact.
  • the starting element can for example be arranged on the active bearing element and connected to the bearing element, which is particularly conceivable and possible that the starting element is biased by a spring axially against the active bearing element for abutment with the associated end of the drive shaft.
  • the axial play is not set solely via the active bearing element, but in an interaction of the active bearing element with the spring biasing the starting element. The axial play is thus on the one hand actively set on the active bearing element and on the other hand on the spring characteristic of the biasing spring.
  • the active bearing element can be configured, for example, as a piezoelectric actuator, as an electromagnetic actuator or as a magnetostrictive actuator, this being understood merely as an example and also other possibilities for designing the active bearing element are conceivable. If the active bearing element is constructed as a piezoelectric actuator, then the active bearing element can advantageously be constructed in multiple layers with a plurality of piezoelectric layers.
  • An active bearing element designed, for example, as a piezoelectric actuator can serve as a sensor for detecting vibrations and as an actuator for generating the compensation signal, wherein the active bearing element can be operated simultaneously or alternately as a sensor for detecting vibrations and as an actuator for generating the compensation signal.
  • a single piezoelectric element can thus be used both as a sensor and as an actuator.
  • the active bearing element servess the active bearing element alternately as a sensor and as an actuator (ie, the sensor operation and the actuator operation are staggered in time), the sensor operation is preferably shorter in time than the actuator operation.
  • the active bearing element is advantageously connected to a control electronics, via which the axial clearance is adjusted and regulated. On the one hand, it is possible to set and specify the axial clearance in a quasi-static manner during operation of the drive device by adjusting the axial play and changing the situation depending on the situation, for example switching off the drive device or detecting a trapping case.
  • the control electronics can be designed in this second case to generate the compensation signal for canceling the detected vibrations or for controlling these vibrations to a predetermined target function, ie in response to excited at the drive shaft oscillations in amplitude and phase to compensate for the excited vibrations Generate compensation signal.
  • the object is also achieved by a method for operating a drive device for an adjusting device of a motor vehicle.
  • the drive device in this case has a component of the drive device at least partially enclosing housing or a housing portion and an electric motor driven, along a longitudinal direction extending drive shaft which is axially mounted at least one end to the housing or housing portion on. It is provided that at least one end of the drive shaft between the housing or housing portion and the drive shaft, an active bearing element is arranged, which is actuated during operation of the drive means to act axially along the longitudinal direction of the drive shaft.
  • the active bearing element causes in a first operating state of the drive means inhibiting a rotational movement of the drive shaft and is operated in a second operating state of the drive means for adjusting an axial play of the drive shaft relative to the housing or housing portion and / or influencing the vibration behavior of the drive shaft and acts axially thereto along the longitudinal direction of the drive shaft.
  • the advantages and advantageous embodiments described above for the drive device are analogously also applied to the method.
  • the active bearing element can in particular be used to adjust the axial clearance as a function of an operating state of the drive device, for example as a function of the operating temperature of the drive device.
  • the active bearing element can brake the drive shaft upon detection of a trapping event on a component driven by the drive device (in particular to prevent inertia-related trailing).
  • the active bearing element acts directly braking on the drive shaft or indirectly serves to control a braking device.
  • the active bearing element generates a compensation signal in response to vibrations excited at the drive shaft during operation of the drive device, which counteracts the vibrations of the drive shaft.
  • the oscillations excited at the drive shaft can essentially be extinguished, for example in a predetermined frequency range, or the excited vibrations can be modified such that a specific target function of these oscillations results, which leads to only a low noise development and an advantageous operating behavior of the drive device.
  • the frequency range in which the operating behavior can be dynamically influenced in this way can be, for example, between 20 Hz and 500 Hz, in particular between 20 Hz and 150 Hz.
  • FIG. 1 shows an overview view of an adjusting device in the form of a
  • Fig. 2 is a schematic view of a drive device with an axially mounted on an active bearing element drive shaft.
  • Fig. 3 shows another embodiment of a mounted via an active bearing element drive shaft, in addition to a braking device in Depending on the actuation of the active bearing element is braked;
  • Fig. 4 is a view of another embodiment of an actively stored
  • FIG. 5 is a view of an embodiment modified from the embodiment of FIG. 4;
  • Fig. 6 is a view of another embodiment of an actively stored
  • Fig. 7 is a schematic view of a multilayer structure, active
  • Storage element in the form of a piezoelectric actuator
  • Fig. 8 is a schematic view of a controlled via an electronic control system
  • 9A is a schematic view of another embodiment of a
  • FIG. 9B shows a schematic view of the drive device according to FIG. 9A, in an energized state of the active bearing element
  • FIG. 10 shows a schematic view of a further embodiment of an actively mounted drive shaft
  • Fig. 1 1A-1 1 G schematic views of different piezoelectric active
  • FIG. 13 is a schematic view of yet another embodiment of an actively mounted drive shaft
  • 14 shows a view of a braking device acting radially on a drive shaft.
  • Fig. 1 shows an adjusting device 1 in the form of a double-stranded cable window lifter, which serves for adjusting a window pane 4 on a vehicle door.
  • the adjusting device 1 in the form of the window regulator is arranged on an assembly carrier 3, which can be fastened to a vehicle door in a modular manner together with the adjusting device 1 arranged thereon for providing a door module and can be configured in particular in a state fastened to the vehicle door Wet space N of the vehicle door from a drying room T moisture-proof to separate.
  • the adjusting device 1 in the form of the window regulator has a drive device 2 and two guide rails 1 1, 12 extended in parallel.
  • the drive device 2 is connected via an at least partially guided in a Bowden cable 13 traction means 130 in the form of a flexible traction cable with guided on the guide rails 1 1, 12 drivers 14, 15, via which the window pane 4 on the guide rails 1 1, 12 is slidably mounted ,
  • the traction means 130 extends from a cable drum 10 of the drive device 2 to an upper deflecting element 1 10 of a guide rail 1 1, from this upper deflecting element 1 10 along the guide rail 1 1 to a lower deflecting element 1 1 1, of this lower deflecting the first 1 1 diagonally to an upper deflecting element 120 of the other guide rail 12, along the other guide rail 12 toward a lower deflecting element 121 and from there back to the cable drum 10.
  • the traction means 130 forms in this way a closed loop of rope, by a rotational movement of the cable drum 10 in position for adjusting the driver 14, 15 along the
  • the drive device 2 has an electric motor 20, a housing enclosing a gear 21 and a bearing cap 22 enclosing the cable drum 10.
  • the drive device 2 is connected via connection points 30 with the subframe 3 and thus held on the subframe 3.
  • the drive device 2 shows a schematic view of a first exemplary embodiment of the drive device 2.
  • the drive device 2 has an electric motor 20 with a rotor 204 and a drive shaft 200, which engages with a worm wheel 23 via a worm 201 arranged on the drive shaft 200 and via the Worm wheel 23 with the cable drum 2 (see Fig. 1) is in operative connection.
  • the drive shaft 200 is radially mounted on the housing 21 via a spherical bearing 203 and a Poltopflager 205 so designated and simultaneously supported axially on the housing 21 via a starting element 202 on the one hand and a starting element 206 and an active bearing element 5 in the form of a piezoelectric actuator.
  • the active bearing member 5 serves to actively support the drive shaft 200 axially along a longitudinal direction L, along which the drive shaft 200 extends, with respect to the housing 21.
  • the active bearing element 5 in the form of the piezoelectric actuator can be energized by applying an electrical signal to adjust an axial clearance of the drive shaft 200 and thus to influence the storage of the drive shaft 200 along the longitudinal direction L.
  • the active support of the drive shaft 200 via the active bearing element 5 can serve to adjust the axial play depending on certain operating conditions of the drive device 2.
  • the axial clearance can be reduced so that when switching the direction of rotation of the drive means, as a result of which the load direction of the forces acting on the drive shaft 200 changes forces, there is no noise, which is otherwise called switching clutches possibly be perceivable.
  • the axial clearance can be adjusted, for example, depending on certain operating conditions in different ways, for example, during a cold start of the drive device 10, a comparatively large axial play of the drive shaft 200 pretend, so that startup problems of the drive device 2 are avoided.
  • the axial play can also be dynamically controlled via the active bearing element 5 such that oscillations of the drive shaft 200, which act in particular in the axial direction, are dynamically compensated or at least modified such that there is negligible, but at least non-disturbing oscillation and noise excitation on the drive device 2 is coming.
  • a braking effect can be achieved by way of the active bearing element 5, for example, by detecting the application of a clamping case of the adjusting device 1 (see FIG. 1) by applying a contact pressure, the drive shaft 200 is braked.
  • the drive shaft 200 and thus the Drive device 2 are set at a standstill with non-energized drive device 2, so that at engine standstill there may be no unwanted adjustment of an adjusting part to be adjusted (window, see Fig. 1) due to externally acting load forces or the weight of the adjustment.
  • the active bearing element 5 is advantageously designed as a piezoelectric actuator. However, it is also conceivable and possible to design the active bearing element 5 by an electromagnetic actuator or a magnetostrictive actuator. Accordingly, the actuator is controlled via an electrical signal (piezoelectric actuator), an electromagnetic signal (electromagnetic actuator) or a magnetic signal (magnetostrictive actuator). It is common to the actuators that the applied signal is converted into a mechanical change in length of the actuator, by means of which the axial play of the drive shaft 200 can be adjusted in the desired manner.
  • a bearing element 5 configured as a piezoelectric actuator may be constructed in multiple layers with a plurality of piezoelectric layers 510, 520, 521, 522, 523.
  • the layers are then mechanically interconnected, stacked and electrically connected in parallel ,
  • a layer 510 can realize a piezoelectric sensor which can absorb and detect forces and stresses acting on the active bearing element 5.
  • the other layers 520, 521, 522, 523 realize the piezoelectric actuator and, due to the multi-layered design, allow a change of axial play over a comparatively large amplitude.
  • FIG. 3 A modified embodiment of an active support of the drive shaft 200 is shown in FIG. 3.
  • an active bearing element 5 interacts with a braking device 8 via a starting element 53, by the active bearing element 5 on a lever gear 83 and the lever gear 83 on brake shoes 81, 82 acts.
  • the brake shoes 81, 82 are used for braking the drive shaft 200 and are for this purpose, in a braking position, axially against a braking surface 208 at an end, axial end 200 A of the drive shaft 200 at. In this braking position, the brake shoes 81, 82 are biased by a spring 84 relative to the housing 21. If the active bearing element 5 is not energized, that is not actuated, the brake shoes 81, 82 are in their braking position.
  • the active bearing element 5 If, however, the active bearing element 5 is energized to set the axial play of the drive shaft 200, the active bearing element 5 expands, piezoelectrically excited, along the longitudinal direction L and thereby acts on the lever gear 83 so that it is pivotably mounted about pivot points D1, D2 Levers 831, 832, the brake shoes 81, 82 are moved from its braking position and removed from the braking surface 208 of the front end 200 A of the drive shaft 200.
  • the drive shaft 200 is thus no longer braked via the brake shoes 81, 82, and at the same time can be adjusted via the active bearing element 5, for example designed as a piezoelectric actuator, the axial play of the drive shaft 200 along the longitudinal direction L by the start-up element 53 of the active bearing element. 5 the example, disk-shaped configured starting element 206 on the side of the drive shaft 200 approximated and optionally brought into contact with this.
  • the drive shaft 200 is braked and inhibited in an indirectly controlled manner via the active bearing element 5.
  • the active bearing element 5 is energized to release the brake device 8 and can then serve in the energized state for quasi-static or dynamic adjustment of the axial play of the drive shaft 200. If the energization of the active bearing element 5 is canceled, then the brake shoes 81, 82 return due to their bias on the spring 84 in its braking position, so that the drive shaft 200 is braked again and set at a standstill of the drive device 2.
  • the brake shoes 81, 82 of the brake device 8 do not act on a friction surface at a front end of the drive shaft 200, but on an annular disc 207, the is attached to the axial end 200A of the drive shaft 200. Otherwise is the operation of the embodiment of FIG. 4 as described above with reference to the embodiment of FIG. 3.
  • FIG. 5 in turn is only slightly modified compared to the embodiment of FIG. 4.
  • the starting element 53 extends on the side of the active bearing element 5 in the active bearing element 5 along the longitudinal direction L inside and even designed as an active bearing element.
  • the (active) starting element 53 serves to adjust the axial play of the drive shaft 200.
  • the active bearing element 5, on the other hand, serves exclusively for actuating the braking device 8.
  • FIG. 6 shows an exemplary embodiment which differs from the exemplary embodiments according to FIGS. 4 and 5 in that the thrust element 53 is prestressed elastically with respect to the active bearing element 5 via an additional spring 54.
  • This causes the axial play of the drive shaft 200 is not specified solely on the active bearing element 5, but on the other hand results from the setting of the active bearing element 5 on the one hand and the spring characteristic of the spring 54.
  • By suitable energization of the active bearing element 5 and design of the spring characteristic but this is also possible to bring the thrust element 53 so in contact with the end 200A of the drive shaft 200 that elasticity in the axial play is excluded and the axial play of the drive shaft 200 is thus minimized as much as possible ,
  • control electronics 9 can be provided to control and regulate the active bearing element 5, the drive device 2.
  • the control electronics 9 can be integrated into the electronics of the drive device 2. It is also conceivable to design the control electronics 9 as part of a door control unit separately from the drive device 2.
  • the control electronics 9 is electrically connected to the formed as a piezoelectric actuator, active storage element 5 and is used to energize this active storage element 5.
  • the control electronics 9 can be based on external Specifications and variables, such as the temperature in or outside the vehicle or the operating temperature of the electric motor 20, specify an axial play and set in a quasi-static manner, for example, event-dependent.
  • the active bearing element 5 can be controlled in such a way that the drive device 2 is braked and locked (as described above with reference to the exemplary embodiments according to FIGS. 2 to 6).
  • the active bearing element 5 can also be dynamically controlled so that a vibration excitation of the drive means 2 for noise minimization and for minimizing the excitation of with the drive device 2 coupled components, if possible, at least attenuated.
  • a compensation signal can be generated via the active bearing element 5, which is just in phase with the excited vibrations on the drive shaft 200 and counteracts vibrations excited at the drive shaft 200 in this way.
  • the active bearing optionally results in an improvement in the anti-jamming function in that the drive device can be decelerated in a controlled manner upon detection of a trapping case.
  • the drive device it is also possible to design the drive device as a whole smaller and lighter, because a transmission can be used with an increased efficiency, which need not be configured self-locking.
  • an additional braking device for example a wrap spring, can be dispensed with.
  • an improvement in the detection of an adjustment of an adjustment by detection of a motor current signal may result, because due to the active Storage, the drive shaft can be set at standstill of the drive device and thus the drive shaft no random positions (relative to the last energized and detected for example via ripple of the motor current position before switching off the engine) can take.
  • FIGS. 9A and 9B show a further embodiment of a drive device 2 with a drive shaft 200, which is actively supported via an active bearing element 5 in the form of a piezoelectric element.
  • the active bearing element 5 serves on the one hand to adjust via a stop element 53, which is guided via a spring 54 on a fixedly connected to the active bearing element 5 guide member 530, in a normal operation of the drive device 2, an axial play of the drive shaft 200, so that a advantageous operating behavior can be achieved.
  • the axial play can be used in this way, for example, static or quasi-static for setting a fixed game. But it is also possible to change the axial play dynamically during operation of the drive device 2, so that imbalances can be compensated dynamically or a noise excitation can be modified, so that a noise excitation in predetermined frequency ranges, for example, is minimized.
  • the active storage element 5 is used to indirectly actuate a braking device 8.
  • the brake device 8 has brake shoes 81, 82, which may be designed as a one-piece brake element in the form of a brake ring and rest in a braking state via a friction element 810 on an axial friction surface 208 of the drive shaft 200, as shown in Fig. 9A.
  • the brake shoes 81, 82 are rotationally fixed relative to a housing 21 supported by a radial support 85 and biased in the axial direction along the longitudinal axis L via a spring 84 relative to the housing 21.
  • the braking device 8 serves, in an operating state in which an inhibition of the drive device 2 is desired, to act in a braking manner on the drive shaft 200 in the axial direction, so that the drive shaft 200 is inhibited and can not easily be rotated about the longitudinal axis L. In this way, by means of the braking device 8, the drive shaft 200 can be determined, so that on the output side the actuator 2 adjacent forces are locked or on detection of a Einklemmfalls a further movement of the drive shaft 200 is not possible.
  • the braking device 8 is actuated via the active bearing element 5.
  • the brake shoes 81, 82 of the brake device 8 are for this purpose coupled via a lever gear 83 with the active bearing element 5.
  • the lever mechanism 83 has levers 831, 832, which are mounted pivotably on the housing 21 about an axis of rotation B1 and rest with a short end on the active bearing element 5 and with a long end on the brake shoes 81, 82.
  • the lever mechanism 83 implements a transmission gear, which is designed to transmit a small displacement of the active bearing element 5 in a relatively large displacement of the brake shoes 81, 82.
  • the transmission ratio for example, be 1:15, so that, for example, an adjustment of the active bearing element 5 by 50 ⁇ in an actuation of the brake shoes 81, 82 of 750 ⁇ is transmitted.
  • the active bearing element 5 is used in cooperation with the braking device 8 to provide in a de-energized state of the drive device 2, ie engine stall, an inhibition of the drive device 2, in an energized state of the engine, ie in a normal operation of the drive device 2, the drive shaft 200, however, release to allow a smooth movement of the drive shaft 200.
  • the escapement is switchable in this way, and in addition, the axial play of the drive shaft 200 is set in the desired manner via the active bearing element 5 during normal operation of the drive device 2.
  • the active bearing element 5 In the non-energized state of the motor, shown in Fig. 9A, the active bearing element 5 is not subjected to an electrical voltage. In this state, the brake shoes 81, 82 due to the bias of the spring 84 via the friction element 810 rubbing against the friction surface 208 of the drive shaft 200, so that the drive shaft 200 is determined due to a frictional connection with the brake shoes 81, 82 and can not be rotated , The active bearing element 5 has a length L1 in this state and does not restoring the brake shoes 81, 82.
  • the drive device 2 is to be actuated for adjusting an adjustment part, then the drive device 2 is energized and also a voltage to the active Positioning element 5 is applied, which leads to an elongation of the active bearing element 5, as shown in Fig. 9B.
  • the active bearing element 5 acts on the brake shoes 81, 82 via the levers 831, 832 of the lever mechanism 83 and pulls them away from the drive shaft 200, so that the friction element 810 no longer frictionally engages the friction surface 208 of the Drive shaft 200 is (the frictional connection is canceled, a slight rubbing contact of the friction element 810 on the friction surface 208 may still exist).
  • the brake device 8 By actuating the active bearing element 5, the brake device 8 is thus actuated to release the drive shaft 200.
  • the abutment element 53 is brought into abutment with the drive shaft 200 and / or the abutment of the abutment element 53 is reinforced at the end 200A of the drive shaft 200 so that the axial play of the drive shaft 200 can be adjusted in the desired manner by means of the active bearing element 5 via the abutment element 53 ,
  • Fig. 10 shows a further embodiment of a drive device 2 with an actively mounted drive shaft 200.
  • a plurality of active bearing elements 5A, 5B, 5C are connected axially in series between the end 200A of the drive shaft 200 and the housing 21, so that the effect the active bearing elements 5A, 5B, 5C added.
  • the active bearing elements 5, 5A, 5B, 5C are advantageously formed as piezoelectric elements, of which embodiments in Fig. 1 1 A to 1 1 G are shown. As shown in FIG.
  • the active bearing element 5, 5A, 5B, 5C may, for example, comprise an actuator section 52 consisting of individual piezoelectric layers to which a positive voltage V + or a negative voltage V- may be applied to the Actuator section 52 along the direction of the applied voltage to shorten or lengthen.
  • the actuator section 52 laterally spring portions 524 are mounted, which project laterally from the Aktuatorabêt 52 and a width B of the active bearing element 5, 5A, 5B, 5C cause.
  • the actuator portion 52 may elongate, so that the width B decreases by acting on the spring portion 524. Conversely, when a negative voltage V- is applied to the actuator portion 52, the width B increases due to shortening of the actuator portion 52.
  • FIG. 11B Another exemplary embodiment of an active bearing element 5, 5A, 5B, 5C in the form of a piezoelectric element is shown in FIG. 11B.
  • an actuator portion 52 is provided consisting of a piezoelectric element which extends meandering and thus provides a piezoelectric portion of great length. Because the elongation of a piezoelectric element is proportional to the length of the piezoelectric element when a voltage is applied, in this way, when a positive voltage V + or a negative voltage V- is applied between the ends of the actuator section 52, an enlargement or reduction of the width B of the active supporting element 5, 5A, 5B, 5C.
  • FIG. 11C Another embodiment of an active bearing element 5, 5A, 5B, 5C is shown in FIG. 11C.
  • the active bearing element 5, 5A, 5B, 5C has a plate-shaped actuator section 52 on which an active section 526 is arranged via spring webs 525. By applying a voltage to the actuator section 52, the active section 526 can be moved in a direction C or counter to the direction C relative to the actuator section 52 via the spring webs 525.
  • a spring section 524 is shown is arranged on an actuator section 52 shaped in the manner of an "8", wherein the spring section protrudes on both sides from the actuator section 52 (see FIG. 11D) and is secured in recesses of the 8-shaped actuator section 52.
  • V + a voltage
  • V- the actuator portion 52 may be lengthened or shortened so that the width B of the active bearing member 5, 5A, 5B, 5C may be made smaller or larger.
  • spring sections 524 are embodied in sections in a rigid manner, wherein the rigid sections are connected to one another via joints 524a.
  • the spring section 524 is formed in one piece and surrounds the actuator section 52, wherein sections of the spring section 524 are connected to one another via hinges 524a in the form of film hinges.
  • V +, V- the width B of the active storage element 5, 5A, 5B, 5C can be changed.
  • Piezoelectric actuator systems are also described, for example, in the dissertation by Muhammed Abed Al-Wahab, "New Actuator Systems Based on Structured Piezoceramics” University of Magdeburg, 2004.
  • the described embodiments of active bearing elements 5, 5A, 5B, 5C in the form of piezo elements are to be understood merely as examples.
  • the exemplary embodiments according to FIGS. 1 1A, 1 1 B, 1 1 C bring about an amplification of the actuation travel in such a way that a comparatively small elongation or shortening of the actuator section 52 results in a comparatively large enlargement or reduction of the width B of the active bearing element 5, 5A , 5B, 5C is implemented.
  • the axial play can be adjusted in a static (quasi-static) or dynamic manner.
  • the active bearing elements 5A-5C may in this case be such that when no voltage is applied to the piezoelectrically formed bearing elements 5A-5C, the drive shaft 200 undergoes a defined bias in the axial direction. Is a positive voltage to the piezoelectric Laying elements 5A-5C applied, so the bias can be reduced or even canceled completely. When a negative voltage is applied to the active support members 5A-5C, the bias voltage can be increased.
  • the number of piezoelectric bearing elements 5A-5C can be selected depending on the need and the desired amplitude of the change in length.
  • the housing 21 In the region of the housing 21, in which the piezoelectric active bearing elements 5A-5C are arranged (in Fig. 10 corresponding to the portion of the housing 21 to the right of the drive shaft 200), the housing 21 may be formed at least slightly elastic in the radial direction. This makes it possible to compensate for a change in length of the piezoelectric active support members 5A-5C without jamming the active support members 5A-5C in the housing 21.
  • FIG. 12 shows another embodiment of an actively mounted drive shaft 200. This is modified compared with the exemplary embodiment according to FIG. 10 by providing a further active bearing element 5D, which is mounted so as to be displaceable axially along the longitudinal axis L on the housing 21 and over which the active bearing elements 5A-5C act on the drive shaft 200.
  • a further active bearing element 5D which is mounted so as to be displaceable axially along the longitudinal axis L on the housing 21 and over which the active bearing elements 5A-5C act on the drive shaft 200.
  • the active bearing elements 5A-5D can perform different functions.
  • the active bearing elements 5A-5C serve to adjust the axial play of the drive shaft 200 in a static or quasi-static manner and thus to specify a defined pretensioning of the drive shaft 200 in the axial direction.
  • the active bearing element 5D can serve in a dynamic manner in the operation of the drive device 2 and depending on z. B. a dynamic load of the drive shaft 200 to vary the axial play of the drive shaft 200 so that noise attenuated, unbalanced balanced and the overall performance can be influenced.
  • the active bearing elements 5A-5D can be of different construction, so that different active bearing elements 5A-5D are combined with each other.
  • a drive shaft 200 via active bearing elements 5A-5C, via a coupling element 55 with the End 200A of the drive shaft 200 are in operative connection, actively stored.
  • a braking device 8 is provided, which, as described above, via a radial support 85 on the housing 21 guided brake shoes 81, 82 and a lever mechanism 83 has.
  • an additional active bearing element 5D is provided, which is designed as an annular sleeve and the other active bearing elements 5A-5C encloses, so that they are arranged in an inner cavity of the additional bearing element 5D.
  • the additional active bearing element 5D acts on the levers 831, 832 of the lever mechanism 83 and pivots these about their associated axes of rotation D1, D2, so as to act on the brake shoes 81, 82 for releasing the drive shaft 200.
  • FIG. 14 shows an exemplary embodiment of a drive device 2, in which a drive shaft 200 can be detected via a brake device 8 'by means of brake shoes 81', 82 'acting radially on the drive shaft 200.
  • the brake shoes 81 ', 82' are biased by springs 84 'relative to the housing 21 in the radial direction and are connected via levers 831', 832 'of a lever operation 83' with an active bearing element 5 'in the form of a piezoelectric element in operative connection.
  • the active bearing element 5 ' If the piezoelectrically formed active bearing element 5 'is actuated by applying a voltage, the active bearing element 5' acts on the brake shoes 81 ', 82' via the levers 831 ', 832' and adjusts them radially outward, so that the frictional connection between the brake shoes 81 ', 82' and the drive shaft 200 is canceled and the drive shaft 200 is thus released for smooth operation.
  • the levers 831 ', 832' are pivotally mounted on the housing 21 about associated pivot axes D1 ', D2' and are connected at their short ends to the active bearing element 5 'in such a way that by reducing the width of the active bearing element 5' (FIG. transverse to the longitudinal direction L), the brake shoes 81 ', 82' can be pulled away radially from the drive shaft 200.
  • the idea underlying the invention is not limited to the above-described embodiments, but can also be realized in fundamentally different embodiments.
  • a drive device of the type described here is not limited in particular to use in window regulators on motor vehicle doors, but can be used in any other adjustment devices in a vehicle.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für eine Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Bauteile der Antriebseinrichtung zumindest teilweise einfassenden Gehäuse oder Gehäuseabschnitt und einer elektromotorisch angetriebenen, sich entlang einer Längsrichtung erstreckenden Antriebswelle, die zumindest über ein Ende axial an dem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt gelagert ist. Dabei ist vorgesehen, dass an zumindest einem Ende (200A) der Antriebswelle (200) zwischen dem Gehäuse (21) oder Gehäuseabschnitt und der Antriebswelle (200) ein aktives Lagerungselement (5) angeordnet ist, das geeignet ist, während des Betriebs der Antriebseinrichtung (2) axial entlang der Längsrichtung (L) auf die Antriebswelle (200) einzuwirken. Auf diese Weise werden eine Antriebseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebseinrichtung zur Verfügung gestellt, mit denen eine vorteilhafte axiale Lagerung einer Antriebswelle, eine Motorselbsthemmung sowie eine Schwingungsreduzierung erreicht werden kann.

Description

Antriebseinrichtung mit aktiv gelagerter Antriebswelle
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung für eine Verstelleinrichtung eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebseinrichtung. Eine derartige Antriebseinrichtung für eine Versteileinrichtung eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Bauteile der Antriebseinrichtung zumindest teilweise einfassendes Gehäuse oder einen Gehäuseabschnitt und eine elektromotorisch angetriebene, sich entlang einer Längsrichtung erstreckende Antriebswelle, die zumindest über ein Ende axial an dem Gehäuse oder dem Gehäuseabschnitt gelagert ist. Eine solche Antriebseinrichtung kann beispielsweise im Rahmen einer Versteileinrichtung in Form eines Fensterhebers an einer Fahrzeugtür oder auch in Form beispielsweise einer Sitzverstellung oder einer Schiebedachbetätigung zum Einsatz kommen.
Bei einer aus der EP 1 436 880 B1 bekannten Antriebseinrichtung dieser Art, die als Antrieb für einen Fensterheber ausgestaltet ist, ist eine Antriebswelle axial an einem Gehäuse der Antriebseinrichtung gelagert. Die Lagerung kann dabei beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Antriebswelle axial an dem Gehäuse oder einem Gehäuseabschnitt anliegt oder über ein beispielsweise scheibenförmiges Anlaufelement zur Bereitstellung einer reibungsarmen Lagerung an dem Gehäuse läuft.
Die Antriebswelle bei einer herkömmlichen Antriebseinrichtung weist ein Axialspiel zu dem die Antriebswelle axial lagernden Gehäuse auf, das sich regelmäßig nicht vollständig vermeiden lässt und sich im Betrieb der Antriebseinrichtung aufgrund eines Verschleißes verändern kann. Aufgrund eines solchen Axialspiels kann es im Betrieb der Antriebseinrichtung zu Störgeräuschen kommen, zum Beispiel bei einem Umschalten der Drehrichtung der Antriebseinrichtung und demzufolge einer Änderung der axialen Belastungsrichtung der Antriebswelle (dem sogenannten Umschaltklacken). Zudem kann sich die Änderung des Axialspiels aufgrund eines Verschleißes im Betrieb auch nachteilig auf das Betriebsverhalten der Antriebseinrichtung auswirken und zu einem unruhigen Lauf der Antriebseinrichtung führen. Bei der aus der EP 1 436 880 B1 bekannten Antriebseinrichtung wird die Antriebswelle radial von einem piezoelektrischen Aktuator umgriffen, der bremsend auf die Antriebswelle der Antriebseinrichtung einwirkt, wenn beispielsweise ein Einklemmteil an einer durch den Fensterheber zu verstellenden Fensterscheibe detektiert wird. Eine axiale Lagerung wird durch den in der EP 1 436 880 B1 beschriebenen Aktuator nicht bewirkt.
Aus der GB 1 592 748 B ist ein an einem axialen Ende einer Antriebswelle angeordneter piezoelektrischer Sensor bekannt, der an der Antriebswelle entstehende Axialkräfte aufnimmt und diese auswertet, um einen Einklemmfall an einer Versteileinrichtung zu detektieren. Die Antriebswelle ist einerseits direkt an einem Gehäuse der Antriebseinrichtung und andererseits über eine Feder, die auf den piezoelektrischen Sensor einwirkt, gelagert.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Antriebseinrichtung sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Antriebseinrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen eine vorteilhafte axiale Lagerung einer Antriebswelle erreicht werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist bei einer Antriebseinrichtung der eingangs genannten Art vorgesehen, dass an zumindest einem Ende der Antriebswelle zwischen dem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt und der Antriebswelle ein aktives Lagerungselement angeordnet ist, das geeignet ist, während des Betriebs der Antriebseinrichtung axial entlang der Längsrichtung auf die Antriebswelle einzuwirken. Insbesondere kann das aktive Lagerungselement ausgebildet sein, in Abhängigkeit von einer Betätigung ein Hemmen einer Drehbewegung der Antriebswelle zu bewirken. Dies geht von dem Gedanken aus, ein aktives Lagerungselement bereitzustellen, das ausgebildet ist, eine Hemmung der Bewegung der Antriebswelle zu bewirken. In Abhängigkeit von einer Betätigung des aktiven Lagerungselements kann somit die Antriebswelle wahlweise gehemmt oder freigegeben werden, so dass die Antriebswelle wahlweise festgestellt oder nur mit einer geringfügigen Kraft für eine leichte Drehbarkeit beaufschlagt wird.
Durch Bereitstellen eines solchen aktiven Lagerungselements, das in Abhängigkeit von seiner Betätigung ein Hemmen der Drehbewegung der Antriebswelle bewirken kann, wird möglich, die Antriebseinrichtung insgesamt nicht selbsthemmend auszubilden und gleichzeitig auf passive Bremsvorrichtungen, wie Schlingfederbremsen oder dergleichen, zu verzichten, die herkömmlich vorgesehen sind, um eine abtriebsseitig anliegende Kraft zu sperren und somit ein Rücksteilen eines Verstellteils infolge beispielsweise einer wirkenden Gewichtskraft zu verhindern. Eine herkömmlich vorgesehene Selbsthemmung der Antriebseinrichtung oder eine herkömmlich vorgesehene passive Bremsvorrichtung führen regelmäßig dazu, dass Reibungsverluste entstehen und somit die Antriebseinrichtung insgesamt schwergängig wird und der Wirkungsgrad sinkt. Bei einer herkömmlich als Bremsvorrichtung vorgesehenen Schlingfederbremse muss beispielsweise eine Schlingfeder im normalen Betrieb einer Antriebseinrichtung schleifend mitbewegt werden, was eine nicht zu vernachlässigende Reibung und demzufolge einen erhöhten Kraftaufwand zur Folge hat. Dadurch, dass anspruchsgemäß ein aktives Lagerungselement vorgesehen ist, das wahlweise in Abhängigkeit von seiner Betätigungsstellung ein Hemmen einer Drehbewegung der Antriebswelle bewirkt oder nicht, können im normalen Betrieb, in dem die Antriebswelle ungehemmt laufen soll, Reibungsverluste reduziert werden. Bei einem Stillstand der Antriebseinrichtung oder beispielsweise auch bei einem Einklemmfall kann dann mittels des aktiven Lagerungselements eine Hemmung der Antriebswelle bewirkt werden, so dass die Antriebswelle festgestellt und auf diese Weise an einer Drehbewegung gehindert wird.
Das aktive Lagerungselement kann beispielsweise als piezoelektrischer Aktuator, als elektromagnetischer Aktuator oder als magnetostriktiver Aktuator ausgebildet sein. Das aktive Lagerungselement ist aktiv durch Anlegen eines elektrischen, elektromagnetischen oder magnetischen Signals betätigbar und wirkt somit aktiv auf das Axialspiel der Antriebswelle gegenüber dem Gehäuse ein. Das Axialspiel wird damit nicht statisch bei Montage der Antriebseinrichtung durch passive Elemente vorgegeben, sondern kann aktiv durch geeignete Ansteuerung des Lagerungselements beeinflusst und gesteuert werden.
Vorzugsweise ist das aktive Lagerungselement dabei zum Einstellen eines Axialspiels der Antriebswelle gegenüber dem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt und/oder zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens der Antriebswelle betätigbar und dazu ausgebildet, axial entlang der Längsrichtung auf die Antriebswelle einzuwirken.
Dadurch, dass das aktive Lagerungselement zusätzlich auch zum Einstellen eines Axialspiels verwendet wird, erfüllt das aktive Lagerungselement eine Doppelfunktion. Einerseits, kann das aktive Lagerungselement ein Hemmen der Drehbewegung der Antriebswelle in Abhängigkeit von seiner Betätigungsstellung bewirken. Zum anderen kann dann, wenn das Betätigungselement kein Hemmen der Drehbewegung der Antriebswelle bewirkt, das aktive Lagerungselement so auf die Antriebswelle einwirken, dass aktiv das Axialspiel der Antriebswelle in vorteilhafter Weise eingestellt wird.
Beispielsweise kann auf diese Weise vorgesehen sein, dass in einem ersten Betriebszustand, beispielsweise bei Stillstand der Antriebsvorrichtung oder in einem Einklemmfall, mittels des aktiven Lagerungselements auf direkte oder indirekte Weise ein Hemmen der Drehbewegung der Antriebswelle bewirkt und die Antriebswelle auf diese Weise festegestellt wird. In einem zweiten Betriebszustand hingegen, in dem ein Verstellteil mittels der Antriebseinrichtung verstellt wird, kann das aktive Lagerungselement so auf die Antriebswelle einwirken, dass das Axialspiel der Antriebswelle in vorteilhafter Weise aktiv eingestellt wird, wobei das Axialspiel statisch oder auch dynamisch in Abhängigkeit von einer Belastung der Antriebswelle eingestellt werden kann.
Mittels einer solchen aktiven Lagerung der Antriebswelle in axialer Richtung an zumindest einem Ende können Störgeräusche im Betrieb beispielsweise bei einem Umschalten der Drehrichtung der Antriebseinrichtung vermieden werden, indem das Axialspiel der Antriebswelle im Betrieb in geeigneter Weise vorgegeben, z.B. minimiert wird und eine Belastungsänderung der Antriebswelle damit nicht zu einem axialen Verschieben führen kann. Zudem kann mittels der aktiven Lagerung das Betriebsverhalten der Antriebseinrichtung beispielsweise in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen gesteuert werden. So kann das Axialspiel der Antriebswelle beispielsweise bei einem Kaltstart der Antriebseinrichtung vergrößert werden, um einen Kälteanlauf zu optimieren und um im weiteren Betrieb der Antriebseinrichtung das Spiel dann in geeigneter Weise zu verkleinern oder variabel vorzugeben.
Zudem kann durch eine dynamische Einstellung des Axialspiels der Antriebswelle gegebenenfalls auch eine Motorunwucht ausgeglichen werden, indem dynamisch auf Unwuchten und gegebenenfalls dadurch an der Antriebswelle angeregte Schwingungen durch dynamische Variation des Axialspiels der Antriebswelle reagiert wird.
Eine dynamische Erhöhung der Anregung einer Motor-(anker-)unwucht kann hierbei herkömmlich bei Systemen, bei denen das Axialspiel nicht aktiv ausgeglichen wird, dadurch entstehen, dass ausgehend von einer quasi axialen Spielfreiheit der Ankerwelle sich aufgrund von Fertigungstoleranzen oder Verschleiß an mindestens einem axialen Ende der Ankerwelle (je nach Anlaufrichtung des Motors) eine axiale Loslagerung einstellt. Aufgrund einer Drallwirkung des sich drehenden Motorankers kann es dann zu einer Erhöhung der Motoranregung kommen.
Das aktive Lagerungselement kann vorteilhafterweise entlang der Längsrichtung gesehen axial zwischen dem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt und dem zugeordnetem Ende der Antriebswelle angeordnet sein. Grundsätzlich ist ausreichend, an einem axialen Ende der Antriebswelle ein aktives Lagerungselement vorzusehen. Gegebenenfalls möglich und denkbar ist aber auch, an beiden axialen Enden der Antriebswelle jeweils ein aktives Lagerungselement vorzusehen, das zwischen dem zugeordneten axialen Ende der Antriebswelle und einem der Axiallagerung dienenden Gehäuseabschnitt angeordnet ist.
Das aktive Lagerungselement bewirkt in Abhängigkeit von einer Betätigung ein Hemmen einer Drehbewegung der Antriebswelle. Hierzu kann das Lagerungselement beispielsweise bremsend, in Abhängigkeit von dem durch das aktive Lagerungselement eingestellten Axialspiel, auf die Antriebswelle einwirken. Dies kann beispielsweise dazu dienen, um bei Detektion eines Einklemmfalls eine Drehbewegung der Antriebswelle zu bremsen und damit ein weiteres Verstellen eines zu verstellenden Verstellteils zu verhindern. Ebenso kann mittels der Hemmung die Antriebseinrichtung in einem Stillstand festgesetzt werden, so dass bei einem Stillstand der Antriebseinrichtung ein zu verstellendes Verstellteil sich nicht aufgrund extern einwirkender Kräfte oder der eigenen Gewichtskraft verstellt. Für ein Hemmen der Drehbewegung der Antriebswelle in Abhängigkeit von bestimmten Betriebszuständen kann eine Bremseinrichtung vorgesehen sein, die mit dem aktiven Lagerungselement zusammenwirkt und ausgebildet ist, unter Zusammenwirken mit dem aktiven Lagerungselement eine Drehbewegung der Antriebswelle bremsend zu hemmen. Die Bremseinrichtung kann hierzu über ein als Übersetzungsgetriebe ausgebildetes Hebelgetriebe mit dem aktiven Lagerungselement gekoppelt sein und zumindest eine Bremsbacke zum Bremsen der Antriebswelle aufweisen. Die eine oder die mehreren Bremsbacken können beispielsweise in Richtung einer Stellung, in der die zumindest eine Bremsbacke bremsend an der Antriebswelle oder einer an der Antriebswelle angeordneten Bremsscheibe anliegt, gegenüber dem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt der Antriebseinrichtung vorgespannt sein.
Das aktive Lagerungselement kann in diesem Fall beispielsweise zum Lösen der zumindest einen Bremsbacke aus der Bremsstellung mit der zumindest einen Bremsbacke gekoppelt sein, so dass bei Betätigung des aktiven Lagerungselements die Bremsbacke aus ihrem bremsenden Eingriff mit der Antriebswelle gelöst wird. Zudem kann in diesem Fall über das aktive Lagerungselement das Axialspiel im Betrieb der Antriebseinrichtung in gewünschter Weise eingestellt werden. Das aktive Lagerungselement wirkt damit nicht selbsthemmend mit der Antriebswelle zusammen, sondern dient zur indirekten Steuerung der Bremseinrichtung zum Herstellen oder Lösen der bremsenden Wirkung, wobei bei Nichtbestromung aufgrund geeigneter Vorspannung die Bremsbacken automatisch in ihre Bremsstellung bewegt und erst bei Bestromung des aktiven Lagerungselements aus dieser Bremsstellung gelöst werden.
Das aktive Lagerungselement kann beispielsweise über ein Anlaufelement axial zum Einstellen des Axialspiels der Antriebswelle mit dem zugeordneten Ende der Antriebswelle in Kontakt stehen. Das Anlaufelement kann beispielsweise an dem aktiven Lagerungselement angeordnet und mit dem Lagerungselement verbunden sein, wobei insbesondere denkbar und möglich ist, dass das Anlaufelement über eine Feder axial gegenüber dem aktiven Lagerungselement zur Anlage an dem zugeordneten Ende der Antriebswelle vorgespannt ist. In letzterem Fall wird das Axialspiel nicht allein über das aktive Lagerungselement eingestellt, sondern in einem Zusammenspiel des aktiven Lagerungselements mit der das Anlaufelement vorspannenden Feder. Das Axialspiel wird damit einerseits aktiv über das aktive Lagerungselement und andererseits über die Federkennlinie der vorspannenden Feder eingestellt.
Das aktive Lagerungselement kann beispielsweise als piezoelektrischer Aktuator, als elektromagnetischer Aktuator oder auch als magnetostriktiver Aktuator ausgestaltet sein, wobei dies lediglich beispielhaft zu verstehen ist und auch andere Möglichkeiten zur Ausgestaltung des aktiven Lagerungselements denkbar sind. Ist das aktive Lagerungselement als piezoelektrischer Aktuator aufgebaut, so kann das aktive Lagerungselement vorteilhafterweise mehrschichtig aufgebaut sein mit einer Mehrzahl von piezoelektrischen Schichten. Dies ermöglicht, dass eine der piezoelektrischen Schichten einen Sensorabschnitt zur Detektion von auf das aktive Lagerungselement über die Antriebswelle einwirkenden Axialkräften verwirklichen kann, so dass im Rahmen eines Regelkreises über das aktive Lagerungselement einerseits durch die Antriebswelle ausgeübte Axialkräfte detektiert werden können und andererseits zum Regeln und Steuern des Betriebsverhaltens in Abhängigkeit der wirkenden Kräfte das Axialspiel eingestellt werden kann. Der mehrschichtige Aufbau des aktiven Lagerungselements mit einer Mehrzahl von piezoelektrischen Schichten ermöglicht zudem, einen piezoelektrischen Aktuator zu verwirklichen, der sich über einen vergleichsweise großen Weg mechanisch zum Einstellen des Axialspiels verformen kann. Dies wird über die mehrlagige Ausbildung des aktiven Lagerungselements erreicht, bei dem die Schichten quasi in Reihe geschaltet sind, so dass bei geeigneter Bestromung sich die an den Schichten ergebende Verformung addiert und eine vergleichsweise große Verformung ermöglicht. Ein beispielsweise als piezoelektrischer Aktuator aufgebautes aktives Lagerungselement kann als Sensor zur Detektion von Schwingungen und als Aktuator zur Erzeugung des Kompensationssignals dienen, wobei das aktive Lagerungselement gleichzeitig oder abwechselnd als Sensor zur Detektion von Schwingungen und als Aktuator zur Erzeugung des Kompensationssignals betreibbar ist. Ein einziges piezoelektrisches Element kann somit sowohl als Sensor als auch als Aktuator eingesetzt werden. Dient das aktive Lagerungselement abwechselnd als Sensor und als Aktuator (d.h. sind der Sensorbetrieb und der Aktuatorbetrieb zeitlich gestaffelt), so ist der Sensorbetrieb vorzugsweise zeitlich kürzer als der Aktuatorbetrieb. Das aktive Lagerungselement ist vorteilhafterweise mit einer Steuerelektronik verbunden, über die das Axialspiel eingestellt und geregelt wird. Zum einen ist dabei möglich, das Axialspiel in quasi-statischer Weise im Betrieb der Antriebseinrichtung einzustellen und vorzugeben, indem das Axialspiel eingestellt und situationsabhängig, beispielsweise einem Abschalten der Antriebseinrichtung oder bei Detektion eines Einklemmfalls, verändert wird.
Zum anderen ist aber auch möglich, über die Steuerelektronik das Axialspiel in dynamischer Weise zu ändern und vorzugeben, indem hierzu mittels des aktiven Lagerungselements ein dynamisches Kompensationssignal in Abhängigkeit von an der Antriebswelle detektierten Schwingungen erzeugt wird. Dies ermöglicht, beispielsweise eine Motorunwucht dynamisch auszugleichen, indem Vibrationen und Schwingungen, die sich an der Antriebswelle ergeben, durch aktive Steuerung des aktiven Lagerungselements ausgeglichen oder zumindest modifiziert werden.
Die Steuerelektronik kann in diesem zweiten Fall dazu ausgebildet sein, das Kompensationssignal zum Auslöschen der detektierten Schwingungen oder zum Regeln dieser Schwingungen auf eine vorbestimmte Zielfunktion zu erzeugen, also in Abhängigkeit von an der Antriebswelle angeregten Schwingungen ein in Amplitude und Phase zur Kompensation der angeregten Schwingungen abgestimmtes Kompensationssignal zu generieren.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für eine Versteileinrichtung eines Kraftfahrzeugs gelöst. Die Antriebseinrichtung weist hierbei ein Bauteile der Antriebseinrichtung zumindest teilweise einfassendes Gehäuse oder einen Gehäuseabschnitt und eine elektromotorisch angetriebene, sich entlang einer Längsrichtung erstreckende Antriebswelle, die zumindest über ein Ende axial an dem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt gelagert ist, auf. Dabei ist vorgesehen, dass an zumindest einem Ende der Antriebswelle zwischen dem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt und der Antriebswelle ein aktives Lagerungselement angeordnet ist, das während des Betriebs der Antriebseinrichtung betätigt wird, um axial entlang der Längsrichtung auf die Antriebswelle einzuwirken.
Vorzugsweise bewirkt das aktive Lagerungselement in einem ersten Betriebszustand der Antriebseinrichtung ein Hemmen einer Drehbewegung der Antriebswelle und wird in einem zweiten Betriebszustand der Antriebseinrichtung zum Einstellen eines Axialspiels der Antriebswelle gegenüber dem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt und/oder zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens der Antriebswelle betätigt und wirkt dazu axial entlang der Längsrichtung auf die Antriebswelle ein. Die vorangehend für die Antriebseinrichtung beschriebenen Vorteile und vorteilhaften Ausgestaltungen finden analog auch auf das Verfahren Anwendung. Das aktive Lagerungselement kann insbesondere dazu verwendet werden, das Axialspiel in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Antriebseinrichtung, beispielsweise in Abhängigkeit von der Betriebstemperatur der Antriebseinrichtung, einzustellen. Ebenso ist möglich, das aktive Lagerungselement dazu zu verwenden, bei Detektion eines Einklemmfalls an einem durch die Antriebseinrichtung angetriebenen Bauteil die Antriebswelle zu bremsen (insbesondere um einen trägheitsbedingten Nachlauf zu verhindern). Hierzu ist, analog wie vorangehend beschrieben, denkbar, dass das aktive Lagerungselement direkt bremsend auf die Antriebswelle einwirkt oder indirekt zum Steuern einer Bremseinrichtung dient. Ebenso ist möglich, dass das aktive Lagerungselement in Abhängigkeit von an der Antriebswelle angeregten Schwingungen im Betrieb der Antriebseinrichtung ein Kompensationssignal erzeugt, das den Schwingungen der Antriebswelle entgegenwirkt. Hierdurch können die an der Antriebswelle angeregten Schwingungen beispielsweise in einem vorbestimmten Frequenzbereich im Wesentlichen ausgelöscht werden, oder die angeregten Schwingungen können so modifiziert werden, dass sich eine bestimmte Zielfunktion dieser Schwingungen ergibt, die zu nur einer geringen Geräuschentwicklung und einem vorteilhaften Betriebsverhalten der Antriebseinrichtung führt. Der Frequenzbereich, in dem auf diese Weise dynamisch das Betriebsverhalten beeinflusst werden kann, kann beispielsweise zwischen 20 Hz und 500 Hz, insbesondere zwischen 20 Hz und 150 Hz, liegen.
Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke soll nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. Es zeigen: Fig. 1 eine Übersichtsansicht einer Versteileinrichtung in Form eines
Fensterhebers mit einer Antriebseinrichtung;
Fig. 2 eine schematische Ansicht einer Antriebseinrichtung mit einer axial über ein aktives Lagerungselement gelagerten Antriebswelle.
Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer über ein aktives Lagerungselement gelagerten Antriebswelle, die zusätzlich über eine Bremseinrichtung in Abhängigkeit von der Betätigung des aktiven Lagerungselements gebremst wird;
Fig. 4 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer aktiv gelagerten
Antriebswelle;
Fig. 5 eine Ansicht eines gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 modifizierten Ausführungsbeispiels; Fig. 6 eine Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer aktiv gelagerten
Antriebswelle;
Fig. 7 eine schematische Ansicht eines mehrschichtig aufgebauten, aktiven
Lagerungselements in Form eines piezoelektrischen Aktuators;
Fig. 8 eine schematische Ansicht einer über eine Steuerelektronik gesteuerten
Antriebseinrichtung mit aktiven Lagerungselementen;
Fig. 9A eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer
Antriebsvorrichtung mit einer aktiv gelagerten Antriebswelle, in einem nicht bestromten Zustand eines aktiven Lagerungselements;
Fig. 9B eine schematische Ansicht der Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 9A, in einem bestromten Zustand des aktiven Lagerungselements;
Fig. 10 eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer aktiv gelagerten Antriebswelle;
Fig. 1 1A-1 1 G schematische Ansichten von unterschiedlichen piezoelektrischen aktiven
Lagerungselementen; eine schematische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels einer aktiv gelagerten Antriebswelle; Fig. 13 eine schematische Ansicht eines wiederum anderen Ausführungsbeispiels einer aktiv gelagerten Antriebswelle; und Fig. 14 eine Ansicht einer radial auf einer Antriebswelle einwirkenden Bremseinrichtung.
Fig. 1 zeigt eine Versteileinrichtung 1 in Form eines doppelsträngigen Seilfensterhebers, der zum Verstellen einer Fensterscheibe 4 an einer Fahrzeugtür dient. Die Versteileinrichtung 1 in Form des Fensterhebers ist an einem Aggregateträger 3 angeordnet, der zur Bereitstellung eines Türmoduls in modularer Weise zusammen mit der daran angeordneten Versteileinrichtung 1 an einer Fahrzeugtür befestigt werden kann und insbesondere dazu ausgestaltet sein kann, in einem an der Fahrzeugtür befestigten Zustand einen Nassraum N der Fahrzeugtür von einem Trockenraum T feuchtigkeitsdicht zu trennen.
Die Versteileinrichtung 1 in Form des Fensterhebers weist eine Antriebseinrichtung 2 sowie zwei parallel erstreckte Führungsschienen 1 1 , 12 auf. Die Antriebseinrichtung 2 ist über ein zumindest abschnittsweise in einem Bowdenzug 13 geführtes Zugmittel 130 in Form eines flexiblen Zugseils mit an den Führungsschienen 1 1 , 12 geführten Mitnehmern 14, 15 verbunden, über die die Fensterscheibe 4 an den Führungsschienen 1 1 , 12 gleitend gelagert ist. Das Zugmittel 130 erstreckt sich von einer Seiltrommel 10 der Antriebseinrichtung 2 hin zu einem oberen Umlenkelement 1 10 der einen Führungsschiene 1 1 , von diesem oberen Umlenkelement 1 10 entlang der Führungsschiene 1 1 hin zu einem unteren Umlenkelement 1 1 1 , von diesem unteren Umlenkelement 1 1 1 diagonal zu einem oberen Umlenkelement 120 der anderen Führungsschiene 12, entlang der anderen Führungsschiene 12 hin zu einem unteren Umlenkelement 121 und von dort zurück zur Seiltrommel 10. Das Zugmittel 130 bildet auf diese Weise eine geschlossene Seilschlaufe aus, die durch eine Drehbewegung der Seiltrommel 10 in ihrer Lage zum Verstellen der Mitnehmer 14, 15 entlang der Führungsschienen 1 1 , 12 betätigt werden kann.
Die Antriebseinrichtung 2 weist einen Elektromotor 20, ein ein Getriebe einfassendes Gehäuse 21 und einen die Seiltrommel 10 einfassenden Lagerdeckel 22 auf. Die Antriebseinrichtung 2 ist über Verbindungsstellen 30 mit dem Aggregateträger 3 verbunden und somit an dem Aggregateträger 3 gehalten.
Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der Antriebseinrichtung 2. Die Antriebseinrichtung 2 weist einen Elektromotor 20 mit einem Rotor 204 und einer Antriebswelle 200 auf, die über eine an der Antriebswelle 200 angeordnete Schnecke 201 mit einem Schneckenrad 23 in Eingriff steht und über das Schneckenrad 23 mit der Seiltrommel 2 (siehe Fig. 1 ) in Wirkverbindung ist. Die Antriebswelle 200 ist über ein Kalottenlager 203 und ein so bezeichnetes Poltopflager 205 radial an dem Gehäuse 21 gelagert und gleichzeitig über ein Anlaufelement 202 einerseits und ein Anlaufelement 206 sowie ein aktives Lagerungselement 5 in Form eines piezoelektrischen Aktuators axial an dem Gehäuse 21 abgestützt.
Das aktive Lagerungselement 5 dient der aktiven Lagerung der Antriebswelle 200 axial entlang einer Längsrichtung L, entlang derer sich die Antriebswelle 200 erstreckt, gegenüber dem Gehäuse 21 . Das aktive Lagerungselement 5 in Form des piezoelektrischen Aktuators kann dabei durch Anlegen eines elektrischen Signals bestromt werden, um ein Axialspiel der Antriebswelle 200 einzustellen und somit die Lagerung der Antriebswelle 200 entlang der Längsrichtung L zu beeinflussen.
Die aktive Lagerung der Antriebswelle 200 über das aktive Lagerungselement 5 kann dazu dienen, abhängig von bestimmten Betriebszuständen der Antriebseinrichtung 2 das Axialspiel einzustellen. So kann mittels des aktiven Lagerungselements 5 beispielsweise das Axialspiel so reduziert werden, dass bei einem Umschalten der Drehrichtung der Antriebseinrichtung, infolge dessen sich auch die Belastungsrichtung der auf die Antriebswelle 200 wirkenden Kräfte ändert, es zu keinen Störgeräuschen kommt, was als so genanntes Umschaltklacken ansonsten gegebenenfalls wahrnehmbar wäre.
Zudem kann das Axialspiel beispielsweise abhängig von bestimmten Betriebsbedingungen in unterschiedlicher Weise eingestellt werden, um beispielsweise bei einem Kaltstart der Antriebseinrichtung 10 ein vergleichsweise großes Axialspiel der Antriebswelle 200 vorzugeben, so dass Kälteanlaufprobleme der Antriebseinrichtung 2 vermieden sind.
Darüber hinaus kann über das aktive Lagerungselement 5 auch dynamisch das Axialspiel derart geregelt werden, dass insbesondere in Axialrichtung wirkende Schwingungen der Antriebswelle 200 dynamisch ausgeglichen oder zumindest so modifiziert werden, dass es zu einer vernachlässigbaren, zumindest aber nicht störenden Schwingungs- und Geräuschanregung an der Antriebseinrichtung 2 kommt.
Über das aktive Lagerungselement 5 kann zudem auch eine Bremswirkung erzielt werden, indem beispielsweise bei Detektion eines Einklemmfalls der Versteileinrichtung 1 (siehe Fig. 1 ) durch Aufbringen eines Anpressdrucks die Antriebswelle 200 gebremst wird. Auf diese Weise kann beispielsweise auch die Antriebswelle 200 und damit die Antriebseinrichtung 2 in einem Stillstand bei nicht bestromter Antriebseinrichtung 2 festgesetzt werden, so dass bei Motorstillstand es zu keiner ungewollten Verstellung eines zu verstellenden Verstellteils (Fensterscheibe, siehe Fig. 1 ) aufgrund extern wirkender Belastungskräfte oder der Gewichtskraft des Verstellteils kommen kann.
Das aktive Lagerungselement 5 ist vorteilhafterweise als piezoelektrischer Aktuator ausgestaltet. Denkbar und möglich ist aber auch, das aktive Lagerungselement 5 durch einen elektromagnetischen Aktuator oder einen magnetostriktiven Aktuator auszugestalten. Entsprechend wird der Aktuator über ein elektrisches Signal (piezoelektrischer Aktuator), ein elektromagnetisches Signal (elektromagnetischer Aktuator) oder ein magnetisches Signal (magnetostriktiver Aktuator) angesteuert. Gemein ist den Aktuatoren, dass das anliegende Signal in eine mechanische Längenänderung des Aktuators umgesetzt wird, mittels derer das Axialspiel der Antriebswelle 200 in gewünschter Weise eingestellt werden kann.
Wie beispielhaft in Fig. 7 dargestellt, kann ein als piezoelektrischer Aktuator ausgestaltetes Lagerungselement 5 mehrschichtig aufgebaut sein mit einer Mehrzahl von piezoelektrischen Schichten 510, 520, 521 , 522, 523. Die Schichte sind hier dann mechanisch miteinander verbunden, aufeinander gestapelt und elektrisch parallel angeschlossen. Eine Schicht 510 kann dabei einen piezoelektrischen Sensor verwirklichen, der auf das aktive Lagerungselement 5 wirkende Kräfte und Spannungen aufnehmen und detektieren kann. Die anderen Schichten 520, 521 , 522, 523 verwirklichen den piezoelektrischen Aktuator und ermöglichen, durch die mehrlagige Ausgestaltung, eine Axialspieländerung über eine vergleichsweise große Amplitude.
Ein modifiziertes Ausführungsbeispiel einer aktiven Lagerung der Antriebswelle 200 zeigt Fig. 3. Bei diesem Ausführungsbeispiel wirkt ein aktives Lagerungselement 5 über ein Anlaufelement 53 mit einer Bremseinrichtung 8 zusammen, indem das aktive Lagerungselement 5 auf ein Hebelgetriebe 83 und über das Hebelgetriebe 83 auf Bremsbacken 81 , 82 einwirkt.
Die Bremsbacken 81 , 82 dienen zum Bremsen der Antriebswelle 200 und liegen hierzu, in einer Bremsstellung, axial an einer Bremsfläche 208 an einem stirnseitigen, axialen Ende 200A der Antriebswelle 200 an. In diese Bremsstellung sind die Bremsbacken 81 , 82 über eine Feder 84 gegenüber dem Gehäuse 21 vorgespannt. Ist das aktive Lagerungselement 5 nicht bestromt, also nicht betätigt, befinden sich die Bremsbacken 81 , 82 in ihrer Bremsstellung. Wird hingegen zum Einstellen des Axialspiels der Antriebswelle 200 das aktive Lagerungselement 5 bestromt, so dehnt sich das aktive Lagerungselement 5, piezoelektrisch angeregt, entlang der Längsrichtung L aus und wirkt dadurch auf das Hebelgetriebe 83 ein, so dass über um Schwenkpunkte D1 , D2 schwenkbar gelagerte Hebel 831 , 832 die Bremsbacken 81 , 82 aus ihrer Bremsstellung bewegt und von der Bremsfläche 208 des stirnseitigen Endes 200A der Antriebswelle 200 entfernt werden. Die Antriebswelle 200 wird damit nicht mehr über die Bremsbacken 81 , 82 gebremst, und gleichzeitig kann über das aktive Lagerungselement 5, beispielsweise ausgestaltet als piezoelektrischer Aktuator, das Axialspiel der Antriebswelle 200 entlang der Längsrichtung L eingestellt werden, indem das Anlaufelement 53 des aktiven Lagerungselements 5 dem beispielsweise scheibenförmig ausgestalteten Anlaufelement 206 aufseiten der Antriebswelle 200 angenähert und gegebenenfalls in Anlage mit diesem gebracht wird.
Durch Bestromung verändert sich die Länge des aktiven Lagerungselements 5 in die Richtung V1 auf das Ende 200A der Antriebswelle 200 zu. Aufgrund der Hebelwirkung der Hebel 831 , 832 des Hebelgetriebes 83 werden dadurch gleichzeitig die Bremsbacken 81 , 82 in die entgegen gesetzte Richtung V2 bewegt und au ßer Reibschluss mit der Bremsfläche 208 an dem Ende 200A der Antriebswelle 200 gebracht.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 erfolgt damit, im Vergleich mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, ein Bremsen und Hemmen der Antriebswelle 200 auf indirekt über das aktive Lagerungselement 5 gesteuerte Weise. Das aktive Lagerungselement 5 wird zum Lösen der Bremseinrichtung 8 bestromt und kann dann in bestromtem Zustand zum quasi-statischen oder dynamischen Einstellen des Axialspiels der Antriebswelle 200 dienen. Wird die Bestromung des aktiven Lagerungselements 5 wieder aufgehoben, so kehren die Bremsbacken 81 , 82 aufgrund ihrer Vorspannung über die Feder 84 in ihre Bremsstellung zurück, so dass die Antriebswelle 200 wieder gebremst und in einem Stillstand der Antriebseinrichtung 2 festgesetzt wird.
Ein gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 nur geringfügig modifiziertes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel wirken die Bremsbacken 81 , 82 der Bremseinrichtung 8 nicht auf eine Reibfläche an einem stirnseitigen Ende der Antriebswelle 200, sondern auf eine ringförmige Bremsscheibe 207 ein, die an dem axialen Ende 200A der Antriebswelle 200 angebracht ist. Ansonsten ist die Funktionsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 4 analog wie vorangehend anhand des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 3 beschrieben.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 wiederum ist nur geringfügig modifiziert gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Anlaufelement 53 aufseiten des aktiven Lagerungselements 5 in das aktive Lagerungselement 5 entlang der Längsrichtung L hinein erstreckt und selbst als aktives Lagerungselement ausgestaltet. Das (aktive) Anlaufelement 53 dient hierbei zur Einstellung des Axialspiels der Antriebswelle 200. Das aktive Lagerungselement 5 hingegen dient ausschließlich zur Betätigung der Bremseinrichtung 8.
Fig. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, das sich dadurch von den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 4 und 5 unterscheidet, dass das Anlaufelement 53 über eine zusätzliche Feder 54 federelastisch gegenüber dem aktiven Lagerungselement 5 vorgespannt ist. Dies bewirkt, dass das Axialspiel der Antriebswelle 200 nicht allein über das aktive Lagerungselement 5 vorgegeben wird, sondern sich aus der Einstellung des aktiven Lagerungselements 5 einerseits und der Federkennlinie der Feder 54 andererseits ergibt. Durch geeignete Bestromung des aktiven Lagerungselements 5 und Ausgestaltung der Federkennlinie ist hierbei aber auch möglich, das Anlaufelement 53 so in Anlage mit dem Ende 200A der Antriebswelle 200 zu bringen, dass eine Elastizität im Axialspiel ausgeschlossen ist und das Axialspiel der Antriebswelle 200 damit weitestgehend minimiert ist.
Ansonsten ist auch bei diesem Ausführungsbeispiel die Funktionsweise analog wie vorangehend anhand von Fig. 3 bis 5 beschrieben.
Wie schematisch in Fig. 8 dargestellt, kann eine Steuerelektronik 9 vorgesehen sein, um das aktive Lagerungselement 5, der Antriebseinrichtung 2 zu steuern und zu regeln. Die Steuerelektronik 9 kann dabei in die Elektronik der Antriebseinrichtung 2 integriert sein. Denkbar ist aber auch, die Steuerelektronik 9 als Bestandteil eines Türsteuergeräts separat von der Antriebseinrichtung 2 auszugestalten. Die Steuerelektronik 9 ist elektrisch mit dem als piezoelektrischen Aktuator ausgebildeten, aktiven Lagerungselement 5 verbunden und dient zum Bestromen dieses aktiven Lagerungselements 5. Die Steuerelektronik 9 kann dabei anhand externer Vorgaben und Stellgrößen, beispielsweise der Temperatur in oder außerhalb des Fahrzeugs oder der Betriebstemperatur des Elektromotors 20, ein Axialspiel vorgeben und in quasi-statischer Weise beispielsweise ereignisabhängig einstellen. Wird beispielsweise ein Einklemmfall an einer der Antriebseinrichtung 2 zugeordneten Versteileinrichtung detektiert, so kann das aktive Lagerungselement 5 derart angesteuert werden, dass die Antriebseinrichtung 2 gebremst und festgesetzt wird (wie vorangehend anhand der Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 2 bis 6 beschrieben).
Wird im Betrieb der Antriebseinrichtung 2 eine Unwucht von Bauteilen, insbesondere der Antriebswelle 200 und des Rotors 204, detektiert, so kann das aktive Lagerungselement 5 auch dynamisch so angesteuert werden, dass eine Schwingungsanregung der Antriebseinrichtung 2 für eine Geräuschminimierung und für eine Minimierung der Anregung von mit der Antriebseinrichtung 2 gekoppelten Bauteilen nach Möglichkeit zumindest gedämpft wird. So kann beispielsweise über das aktive Lagerungselement 5 ein Kompensationssignal erzeugt werden, das gerade phasenverkehrt zu den angeregten Schwingungen an der Antriebswelle 200 ist und an der Antriebswelle 200 angeregten Schwingungen auf diese Weise entgegenwirkt.
Insgesamt kann durch eine aktive Lagerung mittels aktiver Lagerungselemente der beschriebenen Art eine Verbesserung der Akustik einer Antriebseinrichtung erreicht werden. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, dass mittels der aktiven Lagerungselemente eine Hemmung der Antriebseinrichtung bereitgestellt werden kann, so dass eine selbsthemmende Ausgestaltung der mechanischen Bauteile der Antriebseinrichtung nicht erforderlich ist und die Antriebseinrichtung damit nach akustischen Gesichtspunkten verbessert ausgelegt werden kann.
Zudem ergibt sich durch die aktive Lagerung gegebenenfalls eine Verbesserung der Einklemmschutzfunktion, indem die Antriebseinrichtung in geregelter Weise bei Detektion eines Einklemmfalls abgebremst werden kann.
Auch ist möglich, die Antriebseinrichtung insgesamt kleiner und leichter auszugestalten, weil ein Getriebe mit einem erhöhten Wirkungsgrad verwendet werden kann, das nicht selbsthemmend ausgestaltet sein muss. Insbesondere kann gegebenenfalls auf eine zusätzliche Bremseinrichtung, beispielsweise eine Schlingfeder, verzichtet werden.
Schließlich kann sich noch eine Verbesserung der Erfassung einer Verstellposition eines Verstellteils durch Detektion eines Motorstromsignals ergeben, weil aufgrund der aktiven Lagerung die Antriebswelle bei Stillstand der Antriebseinrichtung festgesetzt werden kann und somit die Antriebswelle keine zufälligen Positionen (relativ zur letzten bestromten und z.B. über Rippel des Motorstroms erfassten Position vor Abschalten des Motors) einnehmen kann.
Fig. 9A und 9B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung 2 mit einer Antriebswelle 200, die über ein aktives Lagerungselement 5 in Form eines Piezoelements aktiv gelagert ist. Das aktive Lagerungselement 5 dient dabei einerseits dazu, über ein Anlaufelement 53, das über eine Feder 54 an einem fest mit dem aktiven Lagerungselement 5 verbundenen Führungselement 530 geführt ist, in einem normalen Betrieb der Antriebsvorrichtung 2 ein Axialspiel der Antriebswelle 200 einzustellen, so dass ein vorteilhaftes Betriebsverhalten erreicht werden kann.
Das Axialspiel kann auf diese Weise beispielsweise statisch oder quasistatisch zum Einstellen eines fixen Spiels verwendet werden. Möglich ist aber auch, das Axialspiel im Betrieb der Antriebsvorrichtung 2 dynamisch zu verändern, so dass Unwuchten dynamisch ausgeglichen werden können oder auch eine Geräuschanregung modifiziert werden kann, so dass eine Geräuschanregung in vorbestimmten Frequenzbereichen beispielsweise minimiert wird.
Zum anderen dient das aktive Lagerungselement 5 dazu, auf indirekte Weise eine Bremseinrichtung 8 zu betätigen. Die Bremseinrichtung 8 weist Bremsbacken 81 , 82 auf, die als einstückiges Bremselement in Form eines Bremsrings ausgeführt sein können und in einem bremsenden Zustand über ein Reibelement 810 an einer axialen Reibfläche 208 der Antriebswelle 200 anliegen, wie dies in Fig. 9A dargestellt ist. Die Bremsbacken 81 , 82 sind über eine Radialabstützung 85 verdrehfest gegenüber einem Gehäuse 21 abgestützt und in axialer Richtung entlang der Längsachse L über eine Feder 84 gegenüber dem Gehäuse 21 vorgespannt.
Die Bremseinrichtung 8 dient dazu, in einem Betriebszustand, in dem eine Hemmung der Antriebsvorrichtung 2 gewünscht ist, in axialer Richtung bremsend auf die Antriebswelle 200 einzuwirken, so dass die Antriebswelle 200 gehemmt ist und nicht ohne weiteres um die Längsachse L verdreht werden kann. Auf diese Weise kann mittels der Bremseinrichtung 8 die Antriebswelle 200 festgestellt werden, so dass abtriebsseitig an der Antriebsvorrichtung 2 anliegende Kräfte gesperrt sind oder bei Detektion eines Einklemmfalls ein Weiterbewegen der Antriebswelle 200 nicht möglich ist.
Die Bremseinrichtung 8 wird über das aktive Lagerungselement 5 betätigt. Die Bremsbacken 81 , 82 der Bremseinrichtung 8 sind hierzu über ein Hebelgetriebe 83 mit dem aktiven Lagerungselement 5 gekoppelt. Das Hebelgetriebe 83 weist Hebel 831 , 832 auf, die um eine Drehachse B1 schwenkbar an dem Gehäuse 21 gelagert sind und mit einem kurzen Ende an dem aktiven Lagerungselement 5 und mit einem langen Ende an den Bremsbacken 81 , 82 anliegen.
Das Hebelgetriebe 83 verwirklicht ein Übersetzungsgetriebe, das dazu ausgestaltet ist, einen kleinen Verstellweg des aktiven Lagerungselements 5 in einen vergleichsweise großen Verstellweg der Bremsbacken 81 , 82 zu übertragen. Das Übersetzungsverhältnis kann beispielsweise 1 :15 betragen, so dass beispielsweise ein Verstellweg des aktiven Lagerungselements 5 um 50 μηι in einen Betätigungsweg der Bremsbacken 81 , 82 von 750 μηι übertragen wird.
Das aktive Lagerungselement 5 dient in Zusammenwirken mit der Bremseinrichtung 8 dazu, in einem unbestromten Zustand der Antriebsvorrichtung 2, also bei Motorstillstand, eine Hemmung der Antriebsvorrichtung 2 bereitzustellen, in einem bestromten Zustand des Motors, also in einem normalen Betrieb der Antriebsvorrichtung 2, die Antriebswelle 200 hingegen freizugeben, um eine leichtgängige Bewegung der Antriebswelle 200 zu ermöglichen. Die Hemmung ist auf diese Weise schaltbar, und zusätzlich wird über das aktive Lagerungselement 5 im normalen Betrieb der Antriebsvorrichtung 2 das axiale Spiel der Antriebswelle 200 in gewünschter Weise eingestellt.
Im nicht bestromten Zustand des Motors, dargestellt in Fig. 9A, ist das aktive Lagerungselement 5 nicht mit einer elektrischen Spannung beaufschlagt. In diesem Zustand liegen die Bremsbacken 81 , 82 aufgrund der Vorspannung der Feder 84 über das Reibelement 810 reibend an der Reibfläche 208 der Antriebswelle 200 an, so dass die Antriebswelle 200 aufgrund eines Kraftschlusses mit den Bremsbacken 81 , 82 festgestellt ist und nicht verdreht werden kann. Das aktive Lagerungselement 5 weist in diesem Zustand eine Länge L1 auf und wirkt nicht rückstellend auf die Bremsbacken 81 , 82 ein.
Soll die Antriebsvorrichtung 2 zum Verstellen eines Verstellteils betätigt werden, so wird die Antriebsvorrichtung 2 bestromt und auch eine Spannung an das aktive Lagerungselement 5 angelegt, die zu einer Längung des aktiven Lagerungselements 5 führt, wie dies in Fig. 9B dargestellt ist. Bei Anlegen einer entsprechenden Spannung verlängert sich das aktive Lagerungselement 5 in axialer Richtung entlang der Längsachse L um eine Längenänderung Δ L gegenüber dem Zustand gemäß Fig. 9A, so dass es eine Länge L2=L1 + A L aufweist. Aufgrund der Längenänderung Δ L wirkt das aktive Lagerungselement 5 über die Hebel 831 , 832 des Hebelgetriebes 83 auf die Bremsbacken 81 , 82 ein und zieht diese weg von der Antriebswelle 200, so dass das Reibelement 810 nicht mehr kraftschlüssig in Anlage mit der Reibfläche 208 der Antriebswelle 200 ist (der Kraftschluss ist aufgehoben; eine geringfügig reibende Anlage des Reibelements 810 an der Reibfläche 208 kann hingegen noch bestehen).
Durch Betätigen des aktiven Lagerungselements 5 wird die Bremseinrichtung 8 somit zum Freigeben der Antriebswelle 200 betätigt. Gleichzeitig wird das Anlaufelement 53 in Anlage mit der Antriebswelle 200 gebracht bzw. die Anlage des Anlaufelements 53 an dem Ende 200A der Antriebswelle 200 verstärkt, so dass mittels des aktiven Lagerungselements 5 über das Anlaufelement 53 das Axialspiel der Antriebswelle 200 in gewünschter Weise eingestellt werden kann.
Es wird somit eine schaltbare Hemmung der Antriebsvorrichtung 2 mittels des aktiven Lagerungselements 5 bereitgestellt. Dies ermöglicht, die Antriebsvorrichtung 2 nicht selbsthemmend auszugestalten und auch keine passive Bremsvorrichtung, zum Beispiel in Form einer Schlingfederbremse, vorzusehen, so dass Reibungsverluste der Antriebsvorrichtung 2 im Betrieb reduziert werden können und der Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung 2 insgesamt erhöht ist.
Gleichzeitig kann durch Einstellen des Axialspiels mittels des aktiven Lagerungselements 5 ein vorteilhaftes Betriebsverhalten der Antriebsvorrichtung 2 bei einem Verstellen eines Verstellteils erreicht werden. Insbesondere können Geräusche reduziert werden, ein Umschaltklacken kann vermieden werden, und eine Geräuschanregung in bestimmten Frequenzbereichen kann unterdrückt werden.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung 2 mit einer aktiv gelagerten Antriebswelle 200. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind mehrere aktive Lagerungselemente 5A, 5B, 5C axial in Reihe zwischen dem Ende 200A der Antriebswelle 200 und dem Gehäuse 21 geschaltet, so dass sich die Wirkung der aktiven Lagerungselemente 5A, 5B, 5C addiert. Die aktiven Lagerungselemente 5, 5A, 5B, 5C sind vorteilhafterweise als piezoelektrische Elemente ausgebildet, von denen Ausführungsbeispiele in Fig. 1 1 A bis 1 1 G dargestellt sind. Wie in Fig. 1 1 A dargestellt ist, kann das aktive Lagerungselement 5, 5A, 5B, 5C beispielsweise einen Aktuatorabschnitt 52 bestehend aus einzelnen piezoelektrischen Schichten aufweisen, an das eine positive Spannung V+ oder eine negative Spannung V- angelegt werden kann, um den Aktuatorabschnitt 52 entlang der Richtung der angelegten Spannung zu verkürzen oder zu längen. An dem Aktuatorabschnitt 52 sind seitlich Federabschnitte 524 angebracht, die seitlich von dem Aktuatorabschnitt 52 abstehen und eine Breite B des aktiven Lagerungselements 5, 5A, 5B, 5C bewirken.
Wird beispielsweise eine positive Spannung V+ an den Aktuatorabschnitt 52 angelegt, so kann sich der Aktuatorabschnitt 52 verlängern, so dass durch Einwirken auf den Federabschnitt 524 sich die Breite B verkleinert. Wird umgekehrt eine negative Spannung V- an den Aktuatorabschnitt 52 angelegt, so vergrößert sich die Breite B aufgrund einer Verkürzung des Aktuatorabschnitts 52.
Ein anderes Ausführungsbeispiel eines aktiven Lagerungselements 5, 5A, 5B, 5C in Form eines Piezoelements ist in Fig. 1 1 B dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist ein Aktuatorabschnitt 52 bestehend aus einem Piezoelement vorgesehen, der sich mäanderförmig erstreckt und somit einen piezoelektrischen Abschnitt großer Länge bereitstellt. Weil die Längung eines Piezoelements bei Anlegen einer Spannung proportional ist zur Länge des Piezoelements, kann auf diese Weise bei Anlegen einer positiven Spannung V+ oder einer negativen Spannung V- zwischen den Enden des Aktuatorabschnitts 52 eine Vergrößerung oder Verkleinerung der Breite B des aktiven Lagerungselements 5, 5A, 5B, 5C erreicht werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines aktiven Lagerungselements 5, 5A, 5B, 5C ist in Fig. 1 1 C dargestellt. Das aktive Lagerungselement 5, 5A, 5B, 5C weist einen tellerförmigen Aktuatorabschnitt 52 auf, an dem über Federstege 525 ein Wirkabschnitt 526 angeordnet ist. Durch Anlegen einer Spannung an den Aktuatorabschnitt 52 kann über die Federstege 525 der Wirkabschnitt 526 in eine Richtung C oder entgegen der Richtung C relativ zum dem Aktuatorabschnitt 52 bewegt werden.
Bei einem in Fig. 1 1 D und 1 1 E dargestellten Ausführungsbeispiels eines piezoelektrischen aktiven Lagerungselements 5, 5A, 5B, 5C ist ein Federabschnitt 524 an einem nach Art einer „8" geformten Aktuatorabschnitt 52 angeordnet, wobei der Federabschnitt beidseits von dem Aktuatorabschnitt 52 vorsteht (siehe Fig. 1 1 D) und in Aussparungen des 8-förmigen Aktuatorabschnitts 52 befestigt ist. Durch Anlegen einer Spannung V+, V- kann der Aktuatorabschnitt 52 gelängt oder verkürzt werden, so dass auf diese Weise die Breite B des aktiven Lagerungselements 5, 5A, 5B, 5C verkleinert bzw. vergrößert werden kann.
Bei einem in Fig. 1 1 F dargestellten Ausführungsbeispiel, das dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 1 A ähnlich ist, sind Federabschnitte 524 abschnittsweise starr ausgebildet, wobei die starren Abschnitte über Gelenke 524a miteinander verbunden sind. Durch Anlegen einer Spannung V+, V- an den Aktuatorabschnitt 52 kann wiederum die Breite B des aktiven Lagerungselements 5, 5A, 5B, 5C verändert werden.
Bei einem in Fig. 1 1 G dargestellten, geringfügig modifizierten weiteren Ausführungsbeispiel ist der Federabschnitt 524 einstückig ausgebildet und umgreift den Aktuatorabschnitt 52, wobei Abschnitte des Federabschnittes 524 über Gelenke 524a in Form von Filmscharnieren miteinander verbunden sind. Wiederum kann durch Anlegen einer Spannung V+, V- die Breite B des aktiven Lagerungselements 5, 5A, 5B, 5C verändert werden.
Piezoelektrische Aktorsysteme sind beispielsweise auch in der Dissertation von Muhammed Abed Al-Wahab,„Neue Aktorsysteme auf Basis strukturierter Piezokeramik" Universität Magdeburg, 2004 beschrieben.
Die beschriebenen Ausführungsbeispiele von aktiven Lagerungselementen 5, 5A, 5B, 5C in Form von Piezoelementen sind lediglich beispielhaft zu verstehen. Die Ausführungsbeispiele gemäß Fig. 1 1A, 1 1 B, 1 1 C bewirken hierbei eine Verstärkung des Betätigungswegs dahingehend, dass eine vergleichsweise kleine Längung oder Kürzung des Aktuatorabschnitts 52 in eine vergleichsweise große Vergrößerung bzw. Verkleinerung der Breite B des aktiven Lagerungselements 5, 5A, 5B, 5C umgesetzt wird.
Mittels der aktiven Lagerungselemente 5A-5C bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 kann in statischer (quasistatischer) oder dynamischer Weise das Axialspiel eingestellt werden. Die aktiven Lagerungselemente 5A-5C können hierbei derart beschaffen sein, dass dann, wenn keine Spannung an den piezoelektrisch ausgebildeten Lagerungselementen 5A-5C anliegt, die Antriebswelle 200 eine definierte Vorspannung in axialer Richtung erfährt. Wird eine positive Spannung an die piezoelektrischen Lagerungselementen 5A-5C angelegt, so kann die Vorspannung sich reduzieren oder sogar ganz aufgehoben werden. Wird eine negative Spannung an die aktiven Lagerungselemente 5A-5C angelegt, so kann die Vorspannung vergrößert werden. Die Anzahl der piezoelektrisch ausgebildeten Lagerungselemente 5A-5C kann in Abhängigkeit vom Bedarf und von der gewünschten Amplitude der Längenänderung gewählt werden.
Im dem Bereich des Gehäuses 21 , in dem die piezoelektrischen aktiven Lagerungselemente 5A-5C angeordnet sind (in Fig. 10 entsprechend dem Abschnitt des Gehäuses 21 rechts der Antriebswelle 200), kann das Gehäuse 21 in radialer Richtung zumindest geringfügig elastisch ausgebildet sein. Dies ermöglicht, eine Längenänderung der piezoelektrischen aktiven Lagerungselemente 5A-5C auszugleichen, ohne dass die aktiven Lagerungselemente 5A-5C im Gehäuse 21 verklemmen.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer aktiv gelagerten Antriebswelle 200 zeigt Fig. 12. Dieses ist gegenüber dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10 dadurch modifiziert, dass ein weiteres aktives Lagerungselement 5D vorgesehen ist, das axial entlang der Längsachse L verschiebbar an dem Gehäuse 21 gelagert ist und über das die aktiven Lagerungselemente 5A-5C auf die Antriebswelle 200 einwirken.
Die aktiven Lagerungselemente 5A-5D können unterschiedliche Funktionen erfüllen. Beispielsweise können die aktiven Lagerungselemente 5A-5C dazu dienen, in statischer oder quasistatischer Weise das Axialspiel der Antriebswelle 200 einzustellen und somit eine definierte Vorspannung der Antriebswelle 200 in axialer Richtung vorzugeben. Das aktive Lagerungselement 5D hingegen kann dazu dienen, in dynamischer Weise im Betrieb der Antriebsvorrichtung 2 und abhängig von z. B. einer dynamischen Belastung der Antriebswelle 200 das Axialspiel der Antriebswelle 200 zu variieren, so dass Geräusche gedämpft, eine Unwucht ausgeglichen und das Betriebsverhalten insgesamt beeinflusst werden kann.
Die aktiven Lagerungselemente 5A-5D können unterschiedlicher Bauform sein, so dass unterschiedliche aktive Lagerungselemente 5A-5D miteinander kombiniert sind.
Bei einem weiteren, in Fig. 13 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Antriebswelle 200 über aktive Lagerungselemente 5A-5C, die über ein Koppelelement 55 mit dem Ende 200A der Antriebswelle 200 in Wirkverbindung stehen, aktiv gelagert. Zusätzlich ist eine Bremseinrichtung 8 vorgesehen, die, analog wie vorangehend beschrieben, über eine Radialabstützung 85 an dem Gehäuse 21 geführte Bremsbacken 81 , 82 und ein Hebelgetriebe 83 aufweist.
Zum Betätigen der Bremseinrichtung 8 ist ein zusätzliches aktives Lagerungselement 5D vorgesehen, dass als ringförmige Hülse ausgebildet ist und die anderen aktiven Lagerungselemente 5A-5C einfasst, so dass diese in einem inneren Hohlraum des zusätzlichen Lagerungselements 5D angeordnet sind. Das zusätzliche aktive Lagerungselement 5D wirkt auf die Hebel 831 , 832 des Hebelgetriebes 83 ein und verschwenkt diese um ihre zugeordneten Drehachsen D1 , D2, um auf diese Weise auf die Bremsbacken 81 , 82 zum Freigeben der Antriebswelle 200 einzuwirken.
Fig. 14 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Antriebsvorrichtung 2, bei dem eine Antriebswelle 200 über eine Bremseinrichtung 8' mittels radial auf die Antriebswelle 200 einwirkender Bremsbacken 81 ', 82' festgestellt werden kann. Die Bremsbacken 81 ', 82' sind über Federn 84' gegenüber dem Gehäuse 21 in radialer Richtung vorgespannt und stehen über Hebel 831 ', 832' eines Hebelbetriebes 83' mit einem aktiven Lagerungselement 5' in Form eines Piezoelements in Wirkverbindung.
In einem nicht bestromten Zustand des aktiven Lagerungselements 5 sind die Bremsbacken 81 ', 82' reibend in Anlage mit einer äu ßeren Umfangsfläche der Antriebswelle 200, so dass ein Kraftschluss zwischen den radial an dem Gehäuse 21 geführten Bremsbacken 81 ', 82' und der Antriebswelle 200 hergestellt und auf diese Weise die Antriebswelle 200 festgestellt ist.
Wird das piezoelektrisch ausgebildete aktive Lagerungselement 5' durch Anlegen einer Spannung betätigt, so wirkt das aktive Lagerungselement 5' über die Hebel 831 ', 832' auf die Bremsbacken 81 ', 82' ein und verstellt diese radial nach au ßen, so dass der Kraftschluss zwischen den Bremsbacken 81 ', 82' und der Antriebswelle 200 aufgehoben ist und die Antriebswelle 200 somit für einen leichtgängigen Betrieb freigegeben wird.
Die Hebel 831 ', 832' sind um zugeordnete Schwenkachsen D1 ', D2' schwenkbar an dem Gehäuse 21 gelagert und stehen mit ihren kurzen Enden mit dem aktiven Lagerungselement 5' in Verbindung derart, dass durch eine Reduzierung der Breite des aktiven Lagerungselements 5' (quer zur Längsrichtung L) die Bremsbacken 81 ', 82' von der Antriebswelle 200 radial weggezogen werden können. Der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke ist nicht auf die vorangehend geschilderten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungsformen verwirklichen. So ist eine Antriebseinrichtung der hier beschriebenen Art insbesondere nicht auf einen Einsatz bei Fensterhebern an Kraftfahrzeugtüren beschränkt, sondern kann bei beliebigen anderen Versteileinrichtungen in einem Fahrzeug zum Einsatz kommen.
Bezugszeichenliste
1 VerStelleinrichtung
10 Seiltrommel
1 1 , 12 Führungsschiene
1 10, 1 1 1 , 120, 121 Umlenkelement
13 Bowdenzug
130 Zugmittel
14, 15 Mitnehmer
2 Antriebseinrichtung
20 Elektromotor
200 Antriebswelle
200A Stirnseite
201 Schnecke
202 Anlaufelement
203 Lager
204 Rotor
205 Lager
206 Anlaufelement
207 Bremsscheibe
208 Reibfläche
21 Gehäuse
22 Lagerdeckel
23 Schneckenrad
3 Trägerplatte
30 Verbindungsstelle
4 Fensterscheibe
5, 5A-5D; 5' Aktives Lagerungselement
51 Sensorabschnitt
510 Schicht
52 Aktuatorabschnitt
520, 521 , 522, 523 Schicht
524 Federabschnitt
524a Gelenk
525 Federstege
526 Wirkabschnitt
53 Anlaufelement 530 Führungselement
54 Feder
55 Koppelelement
8 Bremseinrichtung
81 , 82; 81 ', 82' Bremsbacke
810 Reibelement
83; 83' Hebelgetriebe
831 , 832; 831 ', 832' Hebel
84; 84' Feder
85 Radialabstützung
9 Steuerelektronik
B Breite
C Richtung
D Drehachse
D1 , D2; DV, D2' Schwenkpunkt
AL Längenänderung
L Längsrichtung
L1 , L2 Länge
N Nassraum
T Trockenraum
V1 , V2 Richtung
V+, V- Spannung

Claims

Patentansprüche
Antriebseinrichtung für eine Versteileinrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit
- einem Bauteile der Antriebseinrichtung zumindest teilweise einfassenden Gehäuse oder Gehäuseabschnitt und
- einer elektromotorisch angetriebenen, sich entlang einer Längsrichtung erstreckenden Antriebswelle, die zumindest über ein Ende axial an dem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Ende (200A) der Antriebswelle (200) zwischen dem Gehäuse (21 ) oder Gehäuseabschnitt und der Antriebswelle (200) ein aktives Lagerungselement (5) angeordnet ist, das geeignet ist, während des Betriebs der Antriebseinrichtung (2) axial entlang der Längsrichtung (L) auf die Antriebswelle (200) einzuwirken.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5) ausgebildet ist, in Abhängigkeit von einer Betätigung ein Hemmen einer Drehbewegung der Antriebswelle (200) zu bewirken.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5) zum Einstellen eines Axialspiels der Antriebswelle (200) gegenüber dem Gehäuse (21 ) oder Gehäuseabschnitt und/oder zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens der Antriebswelle (200) betätigbar und dazu ausgebildet ist, axial entlang der Längsrichtung (L) auf die Antriebswelle (200) einzuwirken.
Antriebseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5) als piezoelektrischer Aktuator, als elektromagnetischer Aktuator oder als magnetostriktiver Aktuator ausgebildet ist.
5. Antnebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5) entlang der Längsrichtung (L) gesehen axial zwischen dem Gehäuse (21 ) oder Gehäuseabschnitt und dem zugeordneten Ende (200A) der Antriebswelle (200) angeordnet ist.
6. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Bremseinrichtung (8), die mit dem aktiven Lagerungselement (5) zusammenwirkt und ausgebildet ist, unter Zusammenwirken mit dem aktiven Lagerungselement (5) eine Drehbewegung der Antriebswelle (200) zu hemmen.
7. Antriebseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (8) über ein Hebelgetriebe (83) mit dem aktiven Lagerungselement (5) gekoppelt ist.
8. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Hebelgetriebe (83) als Übersetzungsgetriebe derart ausgestaltet ist, dass ein kleiner Betätigungsweg des aktiven Lagerungselements (5) in einen größeren
Betätigungsweg der Bremseinrichtung (8) umgesetzt wird.
9. Antriebseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremseinrichtung (8) zumindest eine Bremsbacke (81 , 82) zum Bremsen der
Antriebswelle (200) aufweist.
10. Antriebseinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Bremsbacke (81 , 82) in Richtung einer Bremsstellung, in der die zumindest eine
Bremsbacke (81 , 82) bremsend an der Antriebswelle (200) oder einer an der Antriebswelle (200) angeordneten Bremsscheibe (207) anliegt, gegenüber dem Gehäuse (21 ) oder Gehäuseabschnitt der Antriebseinrichtung (2) vorgespannt ist und das aktive Lagerungselement (5) zum Lösen der zumindest einen Bremsbacke (81 , 82) aus der Bremsstellung mit der zumindest einen Bremsbacke (81 , 82) gekoppelt ist.
1 1 . Antnebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5) über ein Anlaufelement (206, 53) axial zum Einstellen des Axialspiels der Antriebswelle (200) mit dem zugeordneten Ende (200A) der Antriebswelle (200) in Kontakt steht.
12. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Anlaufelement (53) an dem aktiven Lagerungselement (5) angeordnet und mit dem Lagerungselement (5) verbunden ist.
13. Antriebseinrichtung nach Anspruch 1 1 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Anlaufelement (53) über eine Feder (54) axial gegenüber dem aktiven Lagerungselement (5) zur Anlage an dem zugeordneten Ende (200A) der
Antriebswelle (200) vorgespannt ist.
14. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das als piezoelektrischer Aktuator aufgebaute aktive
Lagerungselement (5) mehrschichtig aufgebaut ist mit einer Mehrzahl von piezoelektrischen Schichten (510, 520, 521 , 522, 523).
15. Antriebseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine der piezoelektrischen Schichten (510, 520, 521 , 522, 523) einen Sensorabschnitt (51 ) zur Detektion von auf das aktive Lagerungselement (5) über die Antriebswelle (200) einwirkenden Axialkräften verwirklicht.
16. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das als piezoelektrischer Aktuator aufgebaute aktive Lagerungselement (5, 5A, 5B, 5C) als Sensor zur Detektion von Schwingungen (S) und als Aktuator zur Erzeugung des Kompensationssignals (S') dient, wobei das aktive Lagerungselement (5, 5A, 5B, 5C) gleichzeitig oder abwechselnd als Sensor zur Detektion von Schwingungen (S) und als Aktuator zur Erzeugung des Kompensationssignals (S') betreibbar ist.
17. Antriebseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5) mit einer Steuerelektronik (9) verbunden ist.
18. Antriebseinrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (9) zum Erzeugen eines dynamischen Kompensationssignals in Abhängigkeit von an der Antriebswelle detektierten Schwingungen ausgestaltet ist.
19. Antriebseinrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerelektronik (9) ausgebildet ist, das Kompensationssignal zum Auslöschen der detektierten Schwingungen oder zum Regeln der Schwingungen auf eine vorbestimmte Zielfunktion zu erzeugen.
20. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung für eine Versteileinrichtung eines Kraftfahrzeugs, wobei die Antreibseinrichtung
- ein Bauteile der Antriebseinrichtung zumindest teilweise einfassenden Gehäuse oder Gehäuseabschnitt und
- eine elektromotorisch angetriebene, sich entlang einer Längsrichtung erstreckende Antriebswelle, die zumindest über ein Ende axial an dem Gehäuse oder Gehäuseabschnitt gelagert ist,
aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an zumindest einem Ende (200A) der Antriebswelle (200) zwischen dem
Gehäuse (21 ) oder Gehäuseabschnitt und der Antriebswelle (200) ein aktives Lagerungselement (5) angeordnet ist, das während des Betriebs der Antriebseinrichtung (2) betätigt wird, um axial entlang der Längsrichtung (L) auf die Antriebswelle (200) einzuwirken
21 . Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5) in einem ersten Betriebszustand der Antriebseinrichtung (2) ein Hemmen einer Drehbewegung der Antriebswelle (200) bewirkt und in einem zweiten Betriebszustand der Antriebseinrichtung (2) zum Einstellen eines Axialspiels der Antriebswelle (200) gegenüber dem Gehäuse (21 ) oder Gehäuseabschnitt und/oder zur Beeinflussung des Schwingungsverhaltens der Antriebswelle (200) betätigt wird und dazu axial entlang der Längsrichtung (L) auf die Antriebswelle (200) einwirkt.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass über das aktive Lagerungselement (5) das Axialspiel in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Antriebseinrichtung (2), insbesondere der Betriebstemperatur der Antriebseinrichtung (2) und/oder festgelegter Schwingungsparameter, eingestellt wird.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5) bei Detektion eines Einklemmfalls an einem durch die Antriebseinrichtung (2) angetriebenen Bauteils (4) die Antriebswelle (200) bremst.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5) in Abhängigkeit von an der Antriebswelle (200) angeregten Schwingungen im Betrieb der Antriebseinrichtung (2) ein
Kompensationssignal erzeugt, das den Schwingungen der Antriebswelle (200) entgegenwirkt.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5, 5A, 5B, 5C) die an der Antriebswelle (200) angeregten Schwingungen in einem vorbestimmten Frequenzbereich im Wesentlichen auslöscht.
26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Lagerungselement (5) die an der Antriebswelle (200) angeregten Schwingungen in einem vorbestimmten Frequenzbereich auf eine Zielfunktion hin regelt.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzbereich zwischen 20 Hz und 500 Hz liegt.
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