DE102016224134A1

DE102016224134A1 - Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016224134A1
Application number: DE102016224134.6A
Authority: DE
Inventors: Georg Felix Müller
Original assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Current assignee: Brose Fahrzeugteile SE and Co KG
Priority date: 2016-12-05
Filing date: 2016-12-05
Publication date: 2018-06-07
Also published as: WO2018104196A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Nebenaggregat (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Fensterheber, mit einer drehbar gelagerten, angetriebenen Welle (34), und mit einer Vorrichtung (38) zur aktiven Reduktion von Schwingungen der Welle (34). Die Vorrichtung (38) weist einen an der Welle (34) angebundenen ersten Aktor (50) und einen hiervon beabstandeten, stationären zweiten Aktor (46) auf. Der erste Aktor (50) und der zweite Aktor (46) stehen zumindest teilweise in einer berührungslosen Wirkverbindung miteinander. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren (54) zum Betrieb eines Nebenaggregats (2) eines Kraftfahrzeugs und eine Verwendung eines Nebenaggregats (2) eines Kraftfahrzeugs.

Description

Die Erfindung betrifft ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs, mit einer drehbargelagerten, angetriebenen Welle. Das Nebenaggregat ist bevorzugt ein elektromotorischer Fensterheber. Die Erfindung betrifft ferner sowohl ein Verfahren zum Betrieb eines derartigen Nebenaggregats als auch eine Verwendung eines derartigen Nebenaggregats.
Kraftfahrzeuge weisen eine Anzahl an (elektromotorischen) Nebenaggregaten auf, die nicht direkt dem Vortrieb des Kraftfahrzeugs dienen. Meist wird mittels dieser Nebenaggregate ein Komfort des Benutzers des Kraftfahrzeugs erhöht. Derartige Nebenaggregate sind beispielsweise elektromotorische Fensterheber oder elektromotorisch betriebene Heckklappen. Hierbei wird ein Verstellteil, nämlich ein Fenster bzw. eine Heckklappe, mittels eines Elektromotors angetrieben, sodass das Verstellteil nicht manuell verbracht werden muss. Weitere derartige Nebenaggregate sind beispielsweise eine elektromotorische Sitzverstellung, bei der Bestandteile eines Sitzes, wie eine Lehne oder der vollständige Sitz, mittels eines Elektromotors verbracht werden. Auch sind elektromotorisch verstellbare Kopfstützen bekannt. Ein weiteres derartiges Nebenaggregat ist eine Massageeinrichtung, die ein Bestandteil eines Fahrzeugsitzes ist. Hierbei wird bei Aktivierung ein bestimmter Bereich des Fahrzeugsitzes periodisch verstellt, wie eine Rückenlehne oder ein Teil einer Rückenlehne. Aufgrund dessen wird eine Durchblutung eines Benutzers des Fahrzeugsitzes angeregt, weswegen eine Benutzung des Kraftfahrzeugs angenehmer ist. Auch können mittels des Kraftfahrzeugs auf diese Weise Fahrten mit einer vergleichsweise großen zeitlichen Dauer ausgeführt werden, ohne dass der Benutzer ermüdet.
Sofern der Elektromotor oder ein sonstiges, rotierendes Bestandteil des Nebenaggregats eine Unwucht aufweist, erfolgt eine Anregung eines Gehäuses des Nebenaggregats. Mit anderen Worten wird das Nebenaggregat in eine Schwingung versetzt. Infolgedessen tritt eine Geräuschentwicklung auf, die den Komfort für den Benutzer schmälert. Insbesondere ist die Geräuschentwicklung erhöht, sofern die Anregungsfrequenz des Elektromotors bzw. des rotierenden Teils einer Eigenfrequenz des Gehäuses entspricht. Um eine derartige Geräuschentwicklung zu verhindern, wird üblicherweise der Elektromotor bzw. das rotierende Teil gewuchtet. Daher ist eine Fertigung aufgrund eines zusätzlichen Arbeitsschrittes verlängert, weswegen Herstellungskosten erhöht sind. Sofern das rotierende Bestandteil und der Elektromotor unabhängig voneinander gefertigt werden, ist zudem eine zweifache Wuchtung erforderlich, was Herstellungskosten weiter erhöht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, sowohl ein besonders geeignetes Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs als auch ein besonders geeignetes Verfahren zum Betrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs und eine besonders geeignete Verwendung eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs anzugeben, wobei insbesondere ein Komfort für einen Benutzer erhöht und vorzugsweise Herstellungskosten und/oder eine Fertigungszeit gesenkt sind.
Hinsichtlich des Nebenaggregats wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1, hinsichtlich des Verfahrens durch die Merkmale des Anspruchs 9 und hinsichtlich der Verwendung durch die Merkmale des Anspruchs 10 erfindungsgemäß gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
Das Nebenaggregat ist ein Bestandteil eines Kraftfahrzeugs und weist bevorzugt einen Elektromotor auf. Mit anderen Worten ist das Nebenaggregat ein elektromotorisches Nebenaggregat. Der Elektromotor selbst ist beispielsweise ein Asynchronmotor. Insbesondere jedoch ist der Elektromotor ein Synchronmotor. Z.B. ist der Elektromotor ein bürstenbehafteter Kommutatormotor. Vorzugsweise ist der Elektromotor ein bürstenloser Elektromotor, insbesondere ein bürstenloser Gleichstrommotor (BLDC).
Das Nebenaggregat ist beispielsweise ein Verstellantrieb. Bei Betrieb wird mittels des Verstellantriebs ein Verstellteil entlang eines Verstellwegs verbracht. Beispielsweise ist der Verstellantrieb ein (elektromotorischer) Fensterheber, eine elektromotorisch betriebene Heckklappe oder eine elektromotorisch betriebene Tür, wie eine Schiebetür. Alternativ hierzu ist der Verstellantrieb ein elektromotorisches Schiebedach oder ein elektromotorisch betriebenes Verdeck. In einer weiteren Alternative ist das Nebenaggregat eine Pumpe, wie beispielsweise eine Schmiermittelpumpe. Insbesondere ist das Nebenaggregat eine Ölpumpe, beispielsweise eine Motoröl- oder eine Getriebeölpumpe. In einer Alternative ist die Pumpe eine Kühlmittelpumpe oder ein Klimakompressor. Zweckmäßigerweise ist das Nebenaggregat eine elektromotorische Lenkunterstützung oder eine ABS- oder ESP-Einheit. In einer weiteren Alternative ist das Nebenaggregat eine elektromotorische Parkbremse oder eine sonstige elektrische Bremse. Besonders bevorzugt ist das Nebenaggregat ein Bestandteil eines Fahrzeugsitzes und dient beispielsweise der Verstellung des Sitzes oder eines Teils des Sitzes, wie einer Lehne oder einer Kopfstütze. Besonders bevorzugt ist das Nebenaggregat eine Massageeinrichtung des Fahrzeugsitzes. Mit anderen Worten wird bei Betrieb des Nebenaggregats eine Massagefunktion ausgeführt. Hierbei wird beispielsweise ein Bestandteil des Sitzes, wie die Sitzfläche oder eine Lehne bewegt, insbesondere periodisch.
Das Nebenaggregat weist eine drehbar gelagerte Welle auf, die angetrieben ist. Hierfür steht die Welle beispielsweise in Wirkverbindung mit dem etwaigen Elektromotor. Insbesondere ist die Welle ein Bestandteil des Elektromotors oder geeigneterweise an der Welle angebunden, insbesondere angeformt. Zweckmäßigerweise ist die Rotorwelle des Elektromotors verlängert, sodass diese zumindest über die Länge eines etwaigen Gehäuses des Elektromotors aus diesem übersteht. Geeigneterweise ist derjenige Abschnitt, der sich außerhalb des Gehäuses des Elektromotors befindet, die Welle oder bildet zumindest teilweise die Welle. Vorzugsweise ist die Welle von dem Elektromotor beabstandet. Beispielsweise trägt die Welle ein Getrieberad, wie insbesondere ein Schneckenrad. Vorzugsweise ist die Welle von keinem Gehäuse umgeben, oder zumindest abschnittsweise frei von einem Gehäuse. Die Welle ist insbesondere mittels eines Wälzlagers drehbar gelagert, beispielsweise einem Kugel- oder Zylinderlager.
Ferner weist das Nebenaggregat eine Vorrichtung zur aktiven Reduktion (Dämpfung) von Schwingungen der Welle auf. Mit anderen Worten dient die Vorrichtung der aktiven Reduktion von ungewünschten Schwingungen der Welle, die bei einem Antrieb der Welle entstehen, also falls diese rotiert wird. Die Vorrichtung dient der aktiven Reduktion von Schwingungen der Welle, sofern diese rotiert. Hierunter wird insbesondere verstanden, dass ungewollte Schwingungen der Welle vermieden werden oder zumindest verringert werden, die in keinem direkten Zusammenhang mit dem Antrieb der Welle stehen, sondern aufgrund eines Betriebsbilds erzeugt werden. Insbesondere wird hierunter auch verstanden, dass Schwingungen auf die Welle aufgebracht werden, die jedoch unabhängig von einer Drehzahl der Welle sind oder sein können. Mit anderen Worten wird die Welle bei Betrieb der Vorrichtung mittels dieser zu einer Schwingung angeregt, wobei die Schwingung beispielsweise translatorisch ist.
Die Vorrichtung weist einen ersten Aktor auf, der an der Welle angebunden ist. Insbesondere ist der erste Aktor drehfest an der Welle befestigt. Beispielsweise ist die Welle einstückig mit dem ersten Aktor, und der erste Aktor wird in einem Arbeitsschritt mit der Welle gefertigt. Beispielsweise wird zur Herstellung ein zylindrischer Stift bereitgestellt, der die Welle und den ersten Aktor bildet, wobei der Aktor einen Abschnitt des zylindrischen Stifts bildet. Der erste Aktor ist insbesondere nicht rotations- oder drehsymmetrisch bezüglich einer Rotationsachse der Welle, und ist bezüglich der Rotationsachse vorzugsweise in radialer Richtung versetzt. Insbesondere ist der erste Aktor an einer Umfangsseite der Welle angebunden. Geeigneterweise wird mittels des ersten Aktors eine Symmetrie der Welle gestört, sodass der Verbund aus Welle und erstem Aktor vorzugsweise zu einem unsymmetrischen Aufbau führt, insbesondere zu einem bezüglich einer Drehsymmetrie unsymmetrischen Aufbau. Mit anderen Worten führt lediglich eine Rotation der Welle um 360° zu einer erneuten Abbildung auf sich selbst. Alternativ hierzu weist das Nebenaggregat eine Anzahl derartiger erster Aktoren auf, wobei diese vorzugsweise nicht drehsymmetrisch bezüglich der Rotationsachse angeordnet sind. Alternativ hierzu sind die ersten Aktoren rotationssymmetrisch bezüglich der Rotationsachse positioniert. Vorzugsweise weist das Nebenaggregat einen Elektromotor auf, wobei der erste Aktor zweckmäßigerweise von dem Elektromotor beabstandet ist.
Die Vorrichtung weist ferner einen zweiten Aktor auf, der von dem ersten Aktor beabstandet ist, und der insbesondere von der Welle beabstandet ist. Zweckmäßigerweise ist zwischen dem zweiten Aktor und der Welle / dem ersten Aktor ein Luftspalt vorhanden, sodass der erste Aktor von dem zweiten Aktor / der Welle unter Ausbildung eines Luftspalts beabstandet ist. Der zweite Aktor ist stationär, also an weiteren Bestandteilen des Nebenaggregats vorzugsweise angebunden, insbesondere befestigt, bezüglich derer die Welle bei einem Antrieb rotiert wird.
Zumindest bei Betrieb des Nebenaggregats stehen der erste Aktor und der zweite Aktor zumindest teilweise, insbesondere zeitweise, in einer berührungslosen Wirkverbindung miteinander. Mit anderen Worten wird bei Betrieb von dem ersten Aktor eine Kraft auf den zweiten Aktor und von dem zweiten Aktor eine Kraft auf den ersten Aktor ausgeübt, wofür kein mechanischer Kontakt zwischen diesen erforderlich ist, auch kein mittelbarer. Mit anderen Worten sind der erste Aktor und der zweite Aktor in keinem direkten mechanischen Kontakt und die Kraftausübung erfolgt auch nicht aufgrund einer mechanischen Wechselwirkung. Infolgedessen tritt zwischen diesen keine Reibung auf, was den Wirkungsgrad erhöht. Zudem ist ein Verschleiß im Wesentlichen nicht vorhanden.
Aufgrund der Wechselwirkung zwischen den beiden Aktoren erfolgt auch eine Kraftausübung von dem zweiten Aktor auf die Welle, weswegen diese geeignet beeinflusst werden kann. Mittels geeigneter Ansteuerung der beiden Aktoren wird zweckmäßigerweise die Schwingung der Welle reduziert. Insbesondere wird eine Schwingung mittels der beiden Aktoren reduziert, deren Ausschlag in radialer Richtung und/oder axialer Richtung ist. Hierfür werden die beiden Aktoren zweckmäßigerweise gegenphasig zu einer etwaigen Schwingung der Welle angesteuert, sodass mittels der beiden Aktoren eine Schwingung auf die Welle aufgebracht wird, die gegenphasig zu der Schwingung der Welle ist. Vorzugsweise ist hierbei die Amplitude und/oder die Frequenz gleich. Infolgedessen erfolgt eine destruktive Interferenz der beiden Schwingungen, sodass die Welle bei geeigneter Ansteuerung der beiden Aktoren keine Schwingung aufweist. Infolgedessen ist eine Geräuschentwicklung reduziert, was den Komfort eines Benutzers des Kraftfahrzeugs erhöht. Zudem ist eine mechanische Belastung der Welle sowie mit der Welle verbundener Bauteile, wie etwaiger Lager verringert, weswegen eine Zuverlässigkeit oder eine Betriebsdauer des Nebenaggregats erhöht ist. Auch ist keine Wuchtung der Welle oder etwaiger an dieser befestigter Bestandteile erforderlich, was eine Fertigungszeit senkt, und somit Herstellungskosten reduziert.
Alternativ wird der zweite Aktor bzw. der erste Aktor derart angesteuert, dass die Welle eine bestimmte Schwingung ausführt. Somit kann eine Geräuschentwicklung der Welle aktiv beeinflusst werden, sodass diese ein bestimmtes Geräusch abgibt. Folglich wird dem Benutzer ein Betrieb der Welle signalisiert, wobei insbesondere sichergestellt ist, dass die Welle stets die gleiche Schwingung ausführt, also insbesondere stets die gleiche Frequenz und/oder die gleiche Amplitude aufweist, sodass für den Benutzer ein gleichmäßiger akustischer Eindruck entsteht.
Insbesondere umfasst das Nebenaggregat ein Steuergerät (Steuereinheit), das zweckmäßigerweise signaltechnisch mit dem ersten und/oder dem zweiten Aktor verbunden ist. Mit anderen Worten wird der erste Aktor und/oder der zweite Aktor mittels der Steuereinheit gesteuert. Geeigneterweise ist der erste Aktor ein passiver Aktor, und der zweite Aktor ist ein aktiver Aktor. Mit anderen Worten ist lediglich der zweite Aktor signaltechnisch mit der Steuereinheit gekoppelt, wobei die Steuereinheit vorzugsweise stationär ist. Infolgedessen ist es nicht erforderlich, etwaige Steuersignale zu dem mit der Welle rotierenden ersten Aktor aufzubringen, weswegen Herstellungskosten sowie eine Komplexität reduziert sind.
Beispielsweise weist die Steuereinheit einen digitalen Regler, beispielsweise einen P-, einen I- oder einen D-Regler auf. Zweckmäßigerweise umfasst die Steuereinheit einen PID-Regler. Mittels dessen wird geeigneterweise der erste bzw. zweite Aktor angesteuert. Beispielsweise umfasst das Nebenaggregat einen Drehzahlsensor, beispielsweise einen Hall-Sensor oder ein Mikrosystem (MEMS).
Geeigneterweise erfolgt eine Ansteuerung des bzw. der Aktoren in Abhängigkeit einer Drehzahl bzw. einer Position der Welle. Zum Beispiel wird nach Fertigung des Nebenaggregats eine etwaige Unwucht der Welle bzw. eine resultierende Schwingung der Welle bei Betrieb in einem Speicher des Nebenaggregats hinterlegt, beispielsweise in einem Speicher des Steuergeräts. Vorzugsweise wird eine sich ergebende Schwingung in Abhängigkeit einer Drehzahl der Welle hinterlegt, insbesondere in einem Kennfeld. Sofern folglich bei Betrieb des Nebenaggregats die Welle rotiert wird, wird anhand des Kennfelds ermittelt, welche Schwingung resultiert. Vorzugsweise erfolgt eine Ansteuerung des jeweiligen Aktors mittels des Kennfelds derart, dass die Welle in eine zusätzliche Schwingung versetzt wird, die die gleiche Amplitude und Frequenz aufweist, zu dieser jedoch um 180° phasenversetzt ist. Infolgedessen erfolgt die destruktive Interferenz. Zumindest jedoch ist die Frequenz bzw. Amplitude hierbei im Wesentlichen gleich, beispielsweise existiert eine Abweichung von 10%, 5%, 2% oder 0%. Beispielsweise wird/werden der bzw. die Aktoren derart angesteuert, dass diese eine Überlagerung unterschiedlicher Schwingungen auf die Welle aufbringen, sofern diese bei Betrieb ebenfalls Schwingungen mit unterschiedlichen Frequenzen, also insbesondere Oberschwingungen, aufweist.
Beispielsweise weist der zweite Aktor einen Elektromagneten auf. Insbesondere ist der zweite Aktor ein Elektromagnet. Der erste Aktor selbst ist geeignet ausgestaltet, sodass dieser mit dem zweiten Aktor wechselwirkt. Beispielsweise ist der erste Aktor ebenfalls ein Elektromagnet. Besonders bevorzugt jedoch ist der erste Aktor ein Ferromagnetikum, beispielsweise Eisen, sodass mittels einer magnetischen Wechselwirkung der zweite Aktor auf den ersten Aktor und umgekehrt eine (magnetische) Kraft ausübt. Somit sind Herstellungskosten reduziert und es ist nicht erforderlich, den mit der Welle mitbewegten ersten Aktor mit elektrischer Energie zu versorgen.
Alternativ hierzu ist der erste Aktor ein elektrischer Leiter, insbesondere eine Metallplatte. Der erste Aktor ist vorzugsweise derart positioniert, dass bei Ansteuerung des zweiten Aktors innerhalb des ersten Aktors Wirbelströme induziert werden. Die hierbei entstehenden Magnetfelder wechselwirken mit den mittels des zweiten Aktors erstellten Magnetfeldern zusammen, sodass eine Kraftausübung mittels des zweiten Aktors auf den ersten Aktor erfolgt. Infolgedessen erfolgt auch eine Krafteinwirkung mittels des zweiten Aktors auf die Welle, sodass aktiv Schwingungen der Welle reduziert werden können. Besonders bevorzugt weist der Aktor einen Permanentmagneten auf, und vorzugsweise ist der erste Aktor der Permanentmagnet. Infolgedessen ist es ermöglicht, auch mit vergleichsweise klein bauenden Aktoren vergleichsweise große Kräfte auf die Welle aufzubringen und somit auch vergleichsweise ausgeprägte Schwingungen der Welle zu reduzieren.
Vorzugsweise umfasst der Elektromagnet eine Spule. Die Spule ist vorzugsweise aus einem Lackdraht gewickelt, beispielsweise aus einem Kupferlackdraht oder einem Aluminiumlackdraht. Beispielsweise ist die Spule parallel zur Welle angeordnet. Mit anderen Worten ist die Achse der Spule parallel zur Welle, insbesondere zu einer Rotationsachse der Welle. Die Spule ist auf einen Kern gewickelt, der U-förmig ist und einen Mittelschenkel sowie zwei Seitenschenkel aufweist. Hierbei ist jedes Ende des Mittelschenkels mit jeweils einem der Enden der zueinander parallel angeordneten Seitenschenkel angebunden, und die Spule ist auf den Mittelschenkel gewickelt. Beispielsweise ist der Mittelschenkel an den beiden Seitenschenkeln befestigt, oder der Kern ist einstückig. Der Kern selbst ist aus einem weichmagnetischen Material erstellt, insbesondere aus einem Blech, vorzugsweise einem Weicheisen. Auf diese Weise ist das Magnetfeld vergleichsweise schnell schaltbar. Insbesondere ist der Kern mittels eines Blechpakets gebildet oder weist zumindest ein Blechpaket auf. Zweckmäßigerweise sind die einzelnen Blechlagen einstückig und U-förmig.
Der Elektromagnet ist derart bezüglich der Welle positioniert, dass der Mittelschenkel bezüglich der Freienden der Seitenschenkel von der Welle weg versetzt ist. Mit anderen Worten sind die Seitenschenkel bezüglich des Mittelschenkels zumindest teilweise in Richtung der Welle versetzt. Bei Betrieb tritt vorzugsweise das mittels der Spule erstellte Magnetfeld an den in Richtung der Welle versetzten Enden der Seitenschenkel aus dem Kern aus, wo das Magnetfeld geeigneterweise konzentriert wird. Infolgedessen kann mittels des zweiten Aktors vergleichsweise punktuell eine Kraft auf den ersten Aktor aufgebracht werden, sodass Schwingungen vergleichsweise effizient reduziert werden können. Auch kann eine vergleichsweise große Spule herangezogen werden, sodass eine Krafteinwirkung weiter erhöht ist. Hierbei erfolgt eine Einwirkung sowohl punktuell und aufgrund der Seitenschenkel vergleichsweise konzentriert, was die Reduktion weiter verbessert.
In einer Alternative weist der erste Aktor und der zweite Aktor jeweils eine Elektrode auf. Beispielsweise ist der erste Aktor bzw. der zweite Aktor mittels der jeweiligen Elektrode gebildet, oder mittels der Elektrode sowie einem etwaigen Anschluss. Mit anderen Worten erfolgt eine Wechselwirkung zwischen den beiden Aktoren aufgrund eines elektrischen Feldes. Mit anderen Worten herrscht eine kapazitive Wechselwirkung. Folglich ist eine Ansteuerung vereinfacht und Herstellungskosten sind reduziert. Beispielsweise ist der erste Aktor einstückig mit der Welle.
Beispielsweise umgibt der zweite Aktor die Welle umfangsseitig. Mit anderen Worten ist der zweite Aktor hohlzylindrisch ausgestaltet oder ringförmig. Geeigneterweise ist der zweite Aktor konzentrisch zur Welle positioniert. Insbesondere ist die Welle lediglich in einem Axialabschnitt mittels des zweiten Aktors umfangsseitig umgeben. Beispielsweise umfasst der zweite Aktor den Elektromagneten, der vorzugsweise eine Spule umfasst. Hierbei ist die Spule um die Welle gewickelt. Mit anderen Worten ist die Welle in die Spule eingeführt. Die Spule ist von der Welle beabstandet, insbesondere unter Ausbildung eines Luftspalts. Vorzugsweise ist der erste Aktor ein Permanentmagnet oder ein Ferromagnetikum, also insbesondere Weicheisen. Bei Ansteuerung des zweiten Aktors wird insbesondere eine Kraft auf die Welle in Axialrichtung aufgebracht, sodass mittels der beiden Aktoren eine Schwingung der Welle in Axialrichtung, also in einer Richtung parallel zur Rotationsachse der Welle, reduziert wird. Sofern der erste Aktor ein Permanentmagnet ist, ist dieser beispielsweise rotationssymmetrisch bezüglich der Welle angeordnet oder bezüglich einer Rotationsachse der Welle in Radialrichtung versetzt. Vorzugsweise ist die Magnetisierungsrichtung des Permanentmagneten des ersten Aktors ebenfalls in Axialrichtung, was eine Wechselwirkung verbessert.
Beispielsweise ist der zweite Aktor in Axialrichtung bezüglich der Welle versetzt. Mit anderen Worten ist in Axialrichtung zwischen der Welle und dem zweiten Aktor ein Raum bereitgestellt, der insbesondere mit Luft gefüllt ist. Infolgedessen ist es ermöglicht, mittels der beiden Aktoren bei geeigneter Ansteuerung eine Kraft auf die Welle aufzubringen, die zumindest teilweise parallel zur Axialrichtung der Welle gerichtet ist. Infolgedessen ist es ermöglicht, eine Schwingung der Welle in Axialrichtung mittels der beiden Aktoren zu reduzieren. Vorzugsweise ist der erste Aktor an einem axialen Ende der Welle angebunden, sodass eine Entfernung zwischen den beiden Aktoren verringert ist. Infolgedessen ist eine Kraftwirkung zwischen den beiden erhöht. Aufgrund der Aufbringung einer Kraftkomponente in Axialrichtung sind etwaige Lager der Welle vergleichsweise wenig beansprucht, weswegen die Welle in Axialrichtung lediglich vergleichsweise gering abgestützt werden muss. Somit ist ein Wirkungsgrad des Nebenaggregats aufgrund der verringerten Reibung erhöht.
Alternativ oder in Kombination hierzu ist der zweite Aktor in Radialrichtung bezüglich der Welle versetzt. Hierbei ist der zweite Aktor beispielsweise in Axialrichtung bezüglich der Welle versetzt. Besonders bevorzugt jedoch überdeckt der zweite Aktor die Welle bei einer Projektion auf diese in Radialrichtung. Mit anderen Worten ist der zweite Aktor nicht bezüglich der Welle in Axialrichtung versetzt. Vorzugsweise ist in Radialrichtung zwischen dem zweiten Aktor und dem ersten Aktor, insbesondere ebenfalls zur Welle, ein Spalt erstellt, geeigneterweise ein Luftspalt. Vorzugsweise ist der zweite Aktor in Axialrichtung zwischen zwei etwaigen Lagern angeordnet, mittels derer die Welle gelagert ist. Insbesondere ist der zweite Aktor im Wesentlichen mittig zwischen den beiden Lagern in Axialrichtung positioniert. Alternativ oder in Kombination hierzu ist der erste Aktor in Axialrichtung zwischen den beiden Lagern positioniert, insbesondere mittig. Infolgedessen erfolgt eine Kraftausübung mittels der beiden Aktoren auf die Welle im Wesentlichen im Bereich einer maximalen Amplitude einer Schwingung der Welle in Radialrichtung, sodass diese vergleichsweise effizient unterdrückt werden kann.
Vorzugsweise weist das Nebenaggregat einen Sensor zur Erfassung einer Schwingung der Welle auf. Mit anderen Worten ist der Sensor geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, zweckmäßigerweise ertüchtigt, eine Schwingung der Welle zu erfassen, welche mittels der beiden Aktoren reduziert werden kann. Beispielsweise umfasst der Sensor ein Piezoelement, welches an der Welle anliegt. Alternativ hierzu ist der Sensor ein Beschleunigungssensor, der an der Welle angebunden ist, beispielsweise im Bereich des ersten Aktors. Vorzugsweise ist der Sensor hierbei in direktem mechanischem Kontakt mit dem ersten Aktor. Folglich wird mittels des Sensors eine Schwingung in dem Bereich erfasst, in dem mittels des ersten Aktors bei Betrieb eine Kraft auf die Welle aufgebracht wird. Auch werden mittels des Sensors etwaige Alterungseffekte des Nebenaggregats sowie Umwelteinflüsse berücksichtigt, die einen Einfluss auf eine Ausbildung von den Schwingungen der Welle haben. Zudem ist es nicht erforderlich, jedes Nebenaggregats bezüglich eines Prüfstands hinsichtlich der Ausbildung von Schwingungen zu vermessen, was Herstellungskosten reduziert. Auch kann eine vergleichsweise kostengünstige Steuereinheit herangezogen werden, da diese kein Kennfeld aufweisen muss. Der Sensor selbst ist vorzugsweise mit der etwaigen Steuereinheit signaltechnisch gekoppelt. Zumindest jedoch ist der Sensor mit dem ersten und/oder zweiten Aktor signaltechnisch gekoppelt, beispielsweise über die Steuereinheit.
Das Verfahren dient dem Betrieb eines Nebenaggregats eines Kraftfahrzeugs, das eine drehbar gelagerte, angetriebene Welle und eine Vorrichtung zur aktiven Reduktion von Schwingungen der Welle aufweist. Die Vorrichtung umfasst einen an der Welle angebundenen ersten Aktor und einen hiervon beabstandeten stationären zweiten Aktor. Der erste Aktor und der zweite Aktor stehen zumindest teilweise in einer berührungslosen Wechselwirkung miteinander. Das Nebenaggregat ist vorzugsweise ein elektromotorisches Nebenaggregat und weist folglich einen Elektromotor auf, mittels dessen vorzugsweise die Welle angetrieben ist. Das Nebenaggregat ist beispielsweise ein Verstellantrieb, wie ein Fensterheber, eine Heckklappe oder eine Tür, wie eine Schiebetür. Alternativ ist der Verstellantrieb ein Schiebedach oder ein elektromotorisch betriebenes Verdeck. Als weitere AIternative ist das Nebenaggregat eine Pumpe, wie eine Schmiermittelpumpe und insbesondere eine Ölpumpe. In einer weiteren Alternative ist das Nebenaggregat ein Klimakompressor oder eine elektromotorische Bremse, wie eine Parkbremse. Alternativ ist das Nebenaggregat eine Kühlmittelpumpe oder ein Klimakompressor. Ferner weist das Nebenaggregat einen Sensor zur Erfassung einer Schwingung der Welle auf.
Vorzugsweise umfasst das Nebenaggregat eine Steuereinheit, die signaltechnisch mit dem Sensor gekoppelt ist. Vorzugsweise werden mittels der Steuereinheit Sensordaten des Sensors erfasst oder zumindest analysiert und ausgewertet. Die Steuereinheit ist ferner mit dem ersten Aktor und/oder zweiten Aktor signaltechnisch gekoppelt. Mit anderen Worten erfolgt mittels der Steuereinheit eine Ansteuerung oder Regelung des ersten bzw. zweiten Aktors. Hierbei wird der erste Aktor / der zweite Aktor vorzugsweise mittels der Steuereinheit bestromt. Die Steuereinheit ist geeignet, insbesondere vorgesehen und eingerichtet, geeigneterweise ertüchtigt, ein Verfahren durchzuführen.
Das Verfahren sieht vor, dass eine erste Schwingung der Welle mit einer Frequenz und mit einer ersten Amplitude erfasst wird. Hierfür wird vorzugsweise der Sensor herangezogen. Mit anderen Worten wird bestimmt, ob die Welle eine Schwingung aufweist, und die Frequenz und die erste Amplitude der ersten Schwingung wird erfasst. In einem weiteren Arbeitsschritt werden der erste Aktor und/oder der zweite Aktor in Abhängigkeit der Frequenz zur Erzeugung einer zweiten Schwingung der Welle angesteuert, wobei beispielsweise eine Regelung des jeweiligen Aktors erfolgt. Der erste bzw. der zweite Aktor werden derart angesteuert, dass diese eine zweite Schwingung auf die Welle aufbringen und folglich die zweite Schwingung erzeugen. Hierbei weist die zweite Schwingung bevorzugt die Frequenz auf, also die Frequenz der ersten Schwingung. Mit anderen Worten ist die Ansteuerung derart, dass eine dritte Schwingung der Welle aufgrund einer Überlagerung der ersten Schwingung und der zweiten Schwingung resultiert. Die Amplitude der dritten Schwingung ist kleiner als die erste Amplitude. Infolgedessen ist die Schwingung der Welle reduziert. Zusammenfassend werden insbesondere der erste Aktor und/oder der zweite Aktor in Abhängigkeit der Frequenz zur Erzeugung einer zweiten Schwingung der Welle angesteuert. Mit anderen Worten wird mittels des ersten Aktors und/oder des zweiten Aktors die Welle in eine zweite Schwingung versetzt. Die Ansteuerung ist derart, dass eine dritte Schwingung der Welle resultiert, die die Überlagerung der ersten Schwingung und der zweiten Schwingung ist.
Vorzugsweise weist die zweite Schwingung die Frequenz der ersten Schwingung oder ein ganzzahliges Vielfaches hiervon auf. Insbesondere ist die zweite Schwingung bezüglich der ersten Schwingung phasenversetzt, insbesondere um 180°, sodass die erste Schwingung und die zweite Schwingung sich zumindest teilweise auslöschen. Mit anderen Worten ist insbesondere eine Gegenkopplung erstellt. Mit nochmals anderen Worten wird die Welle beispielsweise versteift. Vorzugsweise ist die zweite Schwingung mittels einer geeigneten Pulsfolge erstellt. Mit anderen Worten liegt die zweite Schwingung in Form einer Pulsfolge vor, wobei zweckmäßigerweise die einzelnen Pulse zeitlich kürzer als eine Wellenlänge der zweiten Schwingung ist, insbesondere kürzer als 20%, 10%, 5% oder 1% hiervon. Beispielsweise ist die zweite Schwingung bezüglich der ersten Schwingung um 90° phasenversetzt und/oder weist die erste Amplitude auf. Dies entspricht einem exponentiellen Abklingen der dritten Schwingung.
Die Ansteuerung ist derart eingestellt, dass die Amplitude der dritten Schwingung unterhalb eines Grenzwerts verbleibt, der beispielsweise null ist, sodass die Welle im Wesentlichen keine Schwingung ausführt. Alternativ ist der Grenzwert fest vorgegeben und beispielsweise 5 mm, 2 mm oder 1 mm. In einer weiteren Alternative ist der Grenzwert in Abhängigkeit der ersten Amplitude bestimmt und beispielsweise gleich der Hälfte, einem Viertel oder einem Zehntel der ersten Amplitude. Aufgrund des Verfahrens ist eine Geräuschentwicklung des Nebenaggregats reduziert und eine mechanische Belastung verringert. Hierfür ist keine Fertigung der Bestandteile der Welle mit vergleichsweise geringen Fehlertoleranzen sowie ein Auswuchten der Welle erforderlich, was Herstellungskosten reduziert.
Beispielsweise wird eine Anzahl an ersten Schwingungen erfasst, die sich anhand der jeweiligen Frequenz unterscheiden. Zweckmäßigerweise wird mittels des ersten Aktors und/oder des zweiten Aktors eine korrespondierende Anzahl an zweiten Schwingungen erzeugt, sodass die resultierenden dritten Schwingungen der Wellen im Vergleich zu den ersten Schwingungen verringert sind. Besonders bevorzugt wird lediglich der zweite Aktor angesteuert, und der erste Aktor ist passiv, beispielsweise ein Permanentmagnet. Auf diese Weise ist eine Erstellung von Ansteuersignalen reduziert, und die Steuereinheit kann vergleichsweise einfach aufgebaut werden. Auch ist es nicht erforderlich, Steuersignale auf den mit der Welle rotierenden ersten Aktor zu übertragen.
Zweckmäßigerweise wird ein Nebenaggregat eines Kraftfahrzeugs mit einer drehbar gelagerten, angetriebenen Welle und mit einer Vorrichtung zur aktiven Reduktion von Schwingungen der Welle, wobei die Vorrichtung einen an der Welle angebundenen ersten Aktor und einen hiervon beabstandeten zweiten Aktor aufweist, und wobei der erste Aktor und der zweite Aktor zumindest teilweise in einer berührungslosen Wirkverbindung miteinander stehen, verwendet, um ein Verfahren auszuführen, bei dem eine erste Schwingung der Welle mit einer Frequenz und mit einer ersten Amplitude erfasst wird, und bei dem der erste Aktor und/oder der zweite Aktor in Abhängigkeit der Frequenz zur Erzeugung einer zweiten Schwingung der Welle derart angesteuert wird, dass eine dritte Schwingung der Welle resultiert, wobei eine Amplitude der dritten Schwingung kleiner als die erste Amplitude ist.
Die im Hinblick auf das Verfahren/die Verwendung genannten Ausgestaltungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf das Nebenaggregat zu übertragen und umgekehrt.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

1 schematisch vereinfacht einen elektromotorischen Fensterheber mit einem Elektromotor,
2 schematisch vereinfacht den Elektromotor mit einer daran angebundenen Welle und eine Vorrichtung zur aktiven Reduktion von Schwingungen der Welle,
3 ein Verfahren zum Betrieb des elektromotorischen Fensterhebers,
4 Schwingungen der Welle, und
5 bis 7 jeweils weitere Varianten der Vorrichtung

Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
In 1 ist schematisch ein Nebenaggregat 2 eines Kraftfahrzeugs in Form eines elektromotorischen Verstellantriebs, nämlich eines elektromotorischen Fensterhebers gezeigt. Der elektromotorische Fensterheber 2 umfasst ein Verstellteil 4, nämlich eine Fensterscheibe, und ist an einer Tür 6 des Kraftfahrzeugs befestigt. Die Fensterscheibe 4 wird bei Aktivierung mittels eines Elektromotors 8 entlang eines Verstellweges 10 verbracht. Hierfür steht ein Schneckenrad eines nicht dargestellten Schneckengetriebes 11 des elektromotorischen Fensterhebers 2 mit einer dem Elektromotor 8 wellenseitig zugeordneten Schnecke in Wirkverbindung, wobei mittels des Schneckenrads sowie mittels einer Seiltrommel oder einer Spindel die Rotationsbewegung des Elektromotors 8 in eine Translationsbewegung der Fensterscheibe 4 umwandelt wird. Der Elektromotor 8 wird mittels einer Steuerelektronik 12 gesteuert, welche über einen Taster 14 von einem Benutzer des Kraftfahrzeugs aktiviert wird.
Mittels der Steuerelektronik 12 wird ein Steuerbefehl an den Elektromotor 8 übermittelt, der eine Elektronik 16 aufweist. Die Elektronik 16 umfasst eine Geschwindigkeitsregelung, mittels derer die Drehzahl des Elektromotor 8 geregelt wird. In einer nicht näher dargestellten Variante weist die Elektronik 16 eine Geschwindigkeitssteuerung auf, mittels derer die Drehzahl des Elektromotor 8 gesteuert wird. Die Steuerelektronik 12 weist einen Algorithmus zur Erkennung eines Einklemmfalls auf, wobei beispielsweise die von dem Elektromotor 8 aufgebrachte Kraft und/oder die Position der Fensterscheibe 4 entlang des Verstellwegs 10 als Eingangsgrößen herangezogen wird. Insbesondere wird bei Überschreiten eines bestimmten Schwellwerts durch die von dem Elektromotor 8 aufgebrachte Kraft ein Einklemmfall erkannt.
In 2 ist schematisch vereinfacht ausschnittweise das Nebenaggregat 2 mit dem Elektromotor 8 in einer Schnittdarstellung längs einer Rotationsachse 18 gezeigt. Der Elektromotor 8 weist eine Motorwelle 20 auf, an der drehfest ein Rotor 22 befestigt ist. Der Rotor 22 ist unter Ausbildung eines Luftspalts umfangsseitig von einem Stator 24 umgeben. Die Motorwelle 20 ist mittels eines A-seitigen Lagers 26 sowie eines B-seitigen Lagers 28 drehbar um die Rotationsachse 18 gelagert, wobei die beiden Lager 26,28 der rotativen Lagerung dienen und insbesondere Kugellager oder Gleitlager sind. Der Stator 24, der Rotor 22 sowie die beiden Lager 26,28 sind innerhalb eines Motorgehäuses 30 angeordnet, und die Motorwelle 20 steht in einer Axialrichtung 32, also einer Richtung, die parallel zur Rotationsachse 18 ist, über das Gehäuse 30 über. Auf Seiten des A-seitigen Lagers 26 ist an der Motorwelle 20 eine Welle 34 angeformt. Hierbei geht die Welle 34 in die Motorwelle 20 über, die folglich miteinander einstückig und in einem Arbeitsschritt gefertigt sind. Die Welle 34 ist an dem dem Motor 8 gegenüberliegenden Ende mittels eines dritten Lagers 36 gelagert, das beispielsweise baugleich zu dem A-seitigen Lager 26 bzw. dem B-seitigen Lager 28 ist. Zumindest jedoch dient das dritte Lager 36 der rotativen Lagerung und ist insbesondere ein Kugellager oder Gleitlager. Die Welle 34 ist aus einem Stahl erstellt, und auf diese ist vorzugsweise im Bereich des dritten Lagers 36 eine nicht näher dargestellte Schnecke des Schneckengetriebes aufgesetzt.
Das Nebenaggregat 2 weist ferner eine Vorrichtung 38 zur aktiven Reduktion von Schwingungen der Welle 34 auf. Die Vorrichtung 38 umfasst eine Steuereinheit (Steuergerät) 40 mit einem PID-Regler 42, der digital ausgestaltet ist. Ferner weist die Vorrichtung 38 einen Sensor 44 und einen zweiten Aktor 46 auf. Der zweite Aktor 46 ist signaltechnisch mit der Steuereinheit 40 verbunden, die signaltechnisch mit dem Sensor 44 verbunden ist. Zudem sind der Sensor 44, die Steuereinheit 40 und der zweite Aktor 46 stationär, sodass diese bei einer Rotationsbewegung der Welle 34 bzw. der Motorwelle 20 nicht bewegt werden. Der Sensor 44 ist geeignet, vorgesehen und eingerichtet, eine Schwingung der Welle 34 zu erfassen. Der zweite Aktor 46 umfasst einen Elektromagneten 48 in Form einer Spule, die konzentrisch um die Welle 34 unter Ausbildung eines Luftspalts gewickelt ist. Der Elektromagnet 48 umgibt einen an der Welle drehfest angebundenen ersten Aktor 50 in Form eines Permanentmagneten 52, der in Axialrichtung 32 magnetisiert ist.
Zum Betrieb des Nebenaggregats 2 wird ein Verfahren 54 ausgeführt, das in 3 gezeigt ist. Hierfür wird in einem nicht gezeigten Arbeitsschritt der Elektromotor 8 mittels der Elektronik 16 bestromt, sodass die Motorwelle 20 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 18 ausführt. Infolgedessen führt auch die Welle 34 eine Rotationsbewegung um die Rotationsachse 18 durch. In einem ersten Arbeitsschritt 56 wird mittels des Sensors 44 eine erste Schwingung 58 der Welle 34, mit einer Frequenz 60 und einer ersten Amplitude 62 erfasst, wie in 4 dargestellt ist. Die erste Schwingung 58 ist eine zeitliche Schwingung der Welle 34 in Axialrichtung 32, und die Frequenz 60 ist in Form der Wellenlänge in 4 gezeigt.
In einem zweiten Arbeitsschritt 64 wird mittels der Steuereinheit 40, insbesondere mittels des PID-Reglers 42 der zweite Aktor 46 angesteuert und folglich der Elektromagnet 48 bestromt. Mittels des zweiten Aktors 46 wird ein pulsierendes Magnetfeld in Axialrichtung 32 erstellt, welches ebenfalls die Frequenz 60 aufweist. Somit wird mittels des zweiten Aktors 46, der mit dem ersten Aktor 50 zusammenwirkt, eine zweite Schwingung 66 erzeugt. Mit anderen Worten wird die Welle 34 aufgrund der starren Verbindung dieser mit dem ersten Aktor 50 angeregt. Die zweite Schwingung 66 weist ebenfalls die Frequenz 60 und eine zweite Amplitude 68 auf, die geringfügig kleiner als die erste Amplitude ist. Die zweite Schwingung 66 ist bezüglich der ersten Schwingung 58 phasenversetzt, und zwar um 180°. Die erste Schwingung 58 und die zweite Schwingung 66 überlagern sich, sodass eine dritte Schwingung 70 der Welle resultiert, die ebenfalls die Frequenz 60 aufweist. Die dritte Schwingung 70 weist eine Amplitude 72 auf, die kleiner als die erste Amplitude 62 ist. Zusammenfassend wird der zweite Aktor 46 in Abhängigkeit der Frequenz 60 zur Erzeugung der zweiten Schwingung 66 der Welle 34 derart angesteuert, dass die dritte Schwingung 70 der Welle resultiert, wobei die Amplitude 72 der dritten Schwingung 70 kleiner als die erste Amplitude 62 ist.
In 5 ist eine weitere Ausgestaltungsform der Vorrichtung 38 ausschnittsweise dargestellt. Der erste Aktor 50 ist zylindersektorförmig ausgestaltet. Mit anderen Worten weist der erste Aktor 50 in einem Querschnitt senkrecht zur Axialrichtung 32 einen Kreissektor als Querschnitt auf. In einer Alternative ist der Querschnitt kreisbogenförmig. Zudem ist der erste Aktor 50 einstückig mit der Welle 34 und bündig mit dieser, sodass der Verbund aus Welle 34 und erstem Aktor 50 im Wesentlichen zylindrisch ausgestaltet ist. Der zweite Aktor 46 weist den Elektromagneten 48 auf, der abgewandelt ist. Der Elektromagnet 48 umfasst eine parallel zur Welle 34 angeordnete Spule 74. Mit anderen Worten ist die Spule 74 hohlzylindrisch ausgestaltet, und die Achse des Hohlzylinders verläuft in Axialrichtung 32. Zudem umfasst der Elektromagnet 46 einen Kern 76, der aus weichmagnetischen Blechlamellen gefertigt. Der Kern 76 ist U-förmig ausgestaltet und weist einen Mittelschenkel 78 auf, dessen Enden jeweils an Enden zweier Seitenschenkel 80 angebunden sind. Die verbleibenden Freienden der Seitenschenkel 76 sind bogenförmig ausgespart. Die beiden Seitenschenkel 80 sind parallel zueinander und deckungsgleich bei einer Projektion in Axialrichtung 32. Die Spule 74 ist zu der Welle 34 beabstandet und um den Mittelschenkel 78 des Kerns 76 gewickelt.
Der die Spule 74 tragende Mittelschenkel 78 ist in einer Radialrichtung 82 bezüglich der Welle 34 versetzt, und die zwei Seitenschenkel sind bezüglich des Mittelschenkels 78 in Richtung der Welle 34 versetzt und verlaufen in der Radialrichtung 82. Hierbei ist zwischen den Seitenschenkeln 76 und der Welle 34 sowie dem ersten Aktor 50 jeweils ein Luftspalt 84 gebildet, sodass der zweite Aktor 46 weder die Welle 34 noch den ersten Aktor 50 berührt. Zum Betrieb wird ebenfalls das in 3 gezeigte Verfahren 54 herangezogen, wobei mittels dieser Vorrichtung Schwingungen in Radialrichtung 82 reduziert werden. Mit anderen Worten ist die erste Schwingung 58 in Radialrichtung 82 gerichtet. Der Sensor 44 ist hierbei geeignet angepasst, ebenso die Steuereinheit 40.
In 6 ist eine weitere Alternative der Vorrichtung 38 gezeigt, die wiederum die Steuereinheit 40, den Sensor 44 und den ersten Aktor 50 sowie den zweiten Aktor 46 aufweist. Die Welle 34 ist endseitig mittels des dritten Lagers 36 gelagert und trägt ein erstes Zahnrad 86, das bei Betrieb mit einem zweiten Zahnrad 88 eines nicht weiter dargestellten Getriebes 90 kämmt. An einem Ende in Axialrichtung 32 der Welle 34 ist der erste Aktor 50 befestigt, wobei zwischen dem ersten Aktor 50 und dem ersten Zahnrad 86 das dritte Lager 36 angeordnet ist. Der erste Aktor 50 ist wiederum der Permanentmagnet 52 oder ein Ferromagnetikum. Alternativ ist der erste Aktor 50 ein elektrischer Leiter, in den bei einem Einwirken eines Magnetfelds Wirbelströme induziert werden, die wiederum ein Magnetfeld ausbilden. Der zweite Aktor 46 umfasst den Elektromagneten 48 und ist in nicht näher dargestellter Weise über die Steuereinheit 40 mit dem Sensor 44 signaltechnisch gekoppelt und wird mittels der Steuereinheit 40 betrieben. Der zweite Aktor 46 ist bezüglich der Welle 34 sowie bezüglich des ersten Aktors 50 in Axialrichtung 32 versetzt. Infolgedessen wird bei Betrieb des Elektromagneten 48 eine Kraft auf die Welle 34 in Axialrichtung 32 ausgeübt, sodass wiederum mittels der Vorrichtung 38 Schwingungen in Axialrichtung 32 der Welle 34 reduziert werden.
In 7 ist eine letzte Ausführungsform der Vorrichtung 38 gezeigt, die wiederum die Steuereinheit 40, den Sensor 44 sowie den zweiten Aktor 46 aufweist, die signaltechnisch miteinander gekoppelt sind. Ferner weist die Vorrichtung 38 wiederum den ersten Aktor 50 auf, der drehfest an der Welle 34 befestigt ist. Hierbei ist der erste Aktor 50 ebenfalls signaltechnisch mit der Steuereinheit 40 verbunden. Der erste Aktor 50 und der zweite Aktor 46 weisen jeweils eine Elektrode 92 auf und bilden somit einen Kondensator. Bei Anlegen einer elektrischen Spannung an die Elektroden 92 mittels der Steuereinheit 40 erfolgt ein Ausüben einer Kraft in Radialrichtung 82 auf die Welle 34, sodass mittels dieser Vorrichtung 38 wiederum Schwingungen in Radialrichtung 82 reduziert werden.
Zusammenfassend wird die drehbar gelagerte Welle 34 berührungslos mittels des berührungslos auf den an der Welle 34 angebundenen ersten Aktor 50 wirkenden zweiten Aktors 46 über ein dynamisches Kraftfeld beeinflusst. Somit wird eine Schwingungsreduktion störender Schwingungsanteile der bei Betrieb rotierenden Welle 34 erzielt. Optional werden bestimmte Schwingungsanteile damit gezielt verändert oder erzeugt, sodass ein bestimmter akustischer Eindruck der Welle 34 entsteht. Zusammenfassend dient die Vorrichtung 38 auch der Erzeugung von Schwingungen der Welle 34, sofern diese rotiert.
Die Vorrichtung 38 umfasst in einer Ausführungsform den die Welle 34 umschließenden Elektromagneten 48 und den bei Betrieb mit der Welle 34 mit rotierenden ersten Aktor 50, der der Permanentmagnet 52 oder ein Ferromagnetikum sein kann. Alternativ umfasst der erste Aktor 50 ein weichmagnetisches Material, in dem vorzugsweise bei Betrieb Wirbelströme erzeugt werden, die mit dem mittels des Elektromagneten 48 erzeugten Magnetfelds wechselwirken. In weiteren Alternativen ist der Elektromagnet 46 in Radialrichtung 82 seitlich zu der Welle 34 versetzt, und der erste Aktor 50 ist wiederum der Permanentmagnet 52 oder ein sonstiges Ferromagnetikum. In einer weiteren Alternative ist der zweite Aktor 46 in Axialrichtung 32 seitlich zur Welle 34 angeordnet und weist beispielsweise ebenfalls den Elektromagneten 46 auf, der vorzugsweise eine Spule sowie einen Kern umfasst. Der erste Aktor 50 ist wiederum ein Permanentmagnet 52 oder ein Ferromagnetikum. Die erstellten Magnetfelder wirken mittels Wirbelströmen zusammen, die beispielsweise über Spulenströme ansteuerbar sind, wobei die Spulen vorzugsweise Bestandteil des Elektromotors 8 sind. In einer weiteren Alternative erfolgt die Aufbringung der Kraft auf die Welle 34 aufgrund elektrisch-kapazitiver Rückwirkung der Elektroden 92, die über eine elektrische Spannung ansteuerbar sind. Mittels des Sensors 44 erfolgt die Erfassung der Amplitude und Phase der ersten Schwingung 58, wobei der Sensor 44 beispielsweise in einer Schaltung integriert ist, beispielsweise in einer Mikroschaltung (MEMS) oder einem Hall-Sensor. Der Regler 42 ist insbesondere digital ausgestaltet, beispielsweise ein PID-Regler oder ein Feed-Forward-Regler.
Aufgrund der beiden Aktoren 46,50 lässt sich prinzipiell jede beliebige auftretende Schwingung der Welle 34 beeinflussen. Auf diese Weise kann die Geräuschentwicklung des Nebenaggregats 2 gezielt angepasst werden, insbesondere reduziert. Auch weist das Nebenaggregat 2 eine vergleichsweise geringe Komplexität auf. Sofern die Vorrichtung 38 den Elektromagneten 46 aufweist, ist eine Aufbringung von vergleichsweise starken Kräften auf die Welle 34 ermöglicht, sodass auch vergleichsweise große erste Schwingungen 58 mittels der Vorrichtung 38 kompensiert werden können. Die Ansteuerung ist vergleichsweise einfach. Auch kann eine Anbindung an den Regler 42 vergleichsweise einfach erfolgen, beispielsweise über einen Computer oder eine Steuerplatine. Aufgrund der Verwendung eines integrierten Sensors 44 ist ein vergleichsweise kompakter Aufbau des Nebenaggregats 2 gegeben. Aufgrund des digitalen Reglers 42 ist eine Optimierung der Regelschleife auf die tatsächliche erste Schwingung 58 ermöglicht. In weiteren Alternativen ist der Regler 42 ein reiner D-Regler, welcher somit als Dämpfungsglied wirkt. Alternativ ist der Regler 42 ein reiner P-Regler, welcher als Modifikator der Wellensteifigkeit verwendet wird.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch andere Varianten der Erfindung von dem Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen. Insbesondere sind ferner alle im Zusammenhang mit den einzelnen Ausführungsbeispielen beschriebene Einzelmerkmale auch auf andere Weise miteinander kombinierbar, ohne den Gegenstand der Erfindung zu verlassen.
Bezugszeichenliste

2: Nebenaggregat
4: Verstellteil
6: Tür
8: Elektromotor
10: Verstellweg
11: Schneckengetriebe
12: Steuerelektronik
14: Taster
16: Elektronik
18: Rotationsachse
20: Motorwelle
22: Rotor
24: Stator
26: A-seitiges Lager
28: B-seitiges Lager
30: Motorgehäuse
32: Axialrichtung
34: Welle
36: drittes Lager
38: Vorrichtung zur aktiven Reduktion von Schwingungen der Welle
40: Steuereinheit
42: PID-Regler
44: Sensor
46: zweiter Aktor
48: Elektromagnet
50: erster Aktor
52: Permanentmagnet
54: Verfahren
56: erster Arbeitsschritt
58: erste Schwingung
60: Frequenz
62: erste Amplitude
64: zweiter Arbeitsschritt
66: zweite Schwingung
68: zweite Amplitude
70: dritte Schwingung
72: Amplitude
74: Spule
76: Kern
78: Mittelschenkel
80: Seitenschenkel
82: Radialrichtung
84: Luftspalt
86: erstes Zahnrad
88: zweites Zahnrad
90: Getriebe
92: Elektrode

Claims

Nebenaggregat (2) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Fensterheber, mit einer drehbar gelagerten, angetriebenen Welle (34), und mit einer Vorrichtung (38) zur aktiven Reduktion von Schwingungen der Welle (34), wobei die Vorrichtung (38) einen an der Welle (34) angebundenen ersten Aktor (50) und einen hiervon beabstandeten, stationären zweiten Aktor (46) aufweist, und wobei der erste Aktor (50) und der zweite Aktor (46) zumindest teilweise in einer berührungslosen Wirkverbindung miteinander stehen.
Nebenaggregat (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktor (46) einen Elektromagneten (46) umfasst, und dass der erste Aktor (50) einen Permanentmagneten (52) umfasst.
Nebenaggregat (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromagnet (46) eine Spule (74) aufweist, die auf einen Mittelschenkel (78) eines U-förmigen Kerns (76) gewickelt ist, wobei der Kern (76) zwei Seitenschenkel (80) aufweist, die bezüglich des Mittelschenkels (78) zumindest teilweise in Richtung der Welle (34) versetzt sind.
Nebenaggregat (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Aktor (50) und der zweite Aktor (46) jeweils eine Elektrode (92) umfassen.
Nebenaggregat (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktor (46) die Welle (34) umfangsseitig umgibt.
Nebenaggregat (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktor (50) in Axialrichtung (32) bezüglich der Welle (34) versetzt ist.
Nebenaggregat (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Aktor (46) in Radialrichtung (82) bezüglich der Welle (34) versetzt ist.
Nebenaggregat (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Sensor (44) zur Erfassung einer Schwingung der Welle (34).
Verfahren (54) zum Betrieb eines Nebenaggregats (2) eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 8, bei dem - eine erste Schwingung (58) der Welle (34), mit einer Frequenz (60), und mit einer ersten Amplitude (62) erfasst wird, - der erste Aktor (50) und/oder der zweite Aktor (46) in Abhängigkeit der Frequenz (60) zur Erzeugung einer zweiten Schwingung (66) der Welle (34) derart angesteuert wird, dass eine dritte Schwingung (70) der Welle resultiert, wobei eine Amplitude (72) der dritten Schwingung (70) kleiner als die erste Amplitude (62) ist.
Verwendung eines Nebenaggregats (2) eines Kraftfahrzeugs nach Anspruch 8 zur Durchführung des Verfahrens (54) nach Anspruch 9.