CN114382936A - 用于操控车辆座椅阀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于操控车辆座椅阀的方法，车辆座椅阀的活塞通过将电压施加到驱动机构、尤其是电磁的驱动机构上从关闭位置移动到打开位置中或反之亦然。经由可通过对具有恒定频率的脉冲电压进行脉冲宽度调制改变的有效电压来调节驱动机构的功率。为了使活塞从其关闭位置朝向其打开位置移动，将脉冲宽度调制的占空比首先从尤其是0％的静止占空比提高到小于100％、尤其是小于50％的开始占空比并且在到达活塞的打开位置之后和/或在识别到阻止活塞在到达其打开位置之前的移动的阻断时才提高到最终占空比、尤其提高到100％。

Description

用于操控车辆座椅阀的方法

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的特征的用于操控车辆座椅阀的方法。本发明还涉及一种根据权利要求9的特征的用于至少一个车辆座椅阀的用于实施该方法的控制器，以及一种根据权利要求10的特征的具有至少一个车辆座椅阀和这种控制器的车辆座椅。

背景技术

尤其是要设置在车辆中的座椅有时具有至少一个可通过流体压力运行的功能装置。这些功能装置例如从其符合人体工程学的可适配性一直延伸到按摩功能。除了电动促动器之外，为此还使用液压或气动运行的膨胀体。这种也被称为“气囊”的膨胀体包括至少一个尽可能流体密封的空腔，由其基于填充和排空的容积变化引起机械功。

用于建立必要的流体压力的压缩机例如可以这样放置在车辆座椅之内或之外，使得实现膨胀体的非常低噪声的运行。其供应大多通过与压缩机以引导流体的方式连接的软管进行。每个软管配设有至少一个车辆座椅阀，通过所述车辆座椅阀例如可以控制相应的膨胀体的有针对性的填充和排空。随着膨胀体的数量增加，用于操控所需的车辆座椅阀的数量相应地增加。为此，这种车辆座椅阀可以组合成以阀体形式的单元。关于这种车辆座椅阀的构造，典型地使用这种具有可线性移动的活塞的车辆座椅阀。

DE102013225690A2公开了一种车辆座椅，其铰接地设置在座椅部分上的靠背部件具有多个气动膨胀体。这些膨胀体可以通过压缩机填充压缩空气，其中，压缩空气的导入和导出通过分别一个以引导流体的方式设置在压缩机与膨胀体之间的车辆座椅阀来控制。这些构造成电磁阀的车辆座椅阀具有相应的电磁驱动机构，该电磁驱动机构可以通过与其连接的控制器来控制。

通常，车辆座椅阀的驱动机构被施加电压，使得其切断或实现流体流的活塞从关闭位置可线性移动到打开位置中，和/或反之亦然。在实际应用中，有时会由此产生可明显察觉的切换噪声，该切换噪声尤其是由通过其驱动机构加速的活塞挡靠到其结构上的运动限制部而产生。

发明内容

在该背景下，本发明的任务在于，如下地进一步开发一种用于操控这种类型的车辆座椅阀的方法，使得该车辆座椅阀的切换噪声至少在正常运行中降低到最小。

根据本发明，所述任务的解决方案在于具有权利要求1的措施的方法。有利的进一步改进方案是从属权利要求2至8的主题。此外，所述任务通过根据权利要求9的特征的一种用于实施根据本发明的方法的控制器以及通过具有权利要求10的特征的一种车辆座椅来解决。

现在，关于根据本发明的方法提出，经由可通过脉冲宽度调制(PWM)改变的有效电压来调节驱动机构的功率。具体来说，在此具有恒定频率的脉冲电压构成输出基础，其中，最终施加在车辆座椅阀的驱动机构上的有效电压仅通过操纵脉冲电压的脉冲宽度调制的占空比(“duty cycle”)而改变到相应期望的值。

换句话说，在此作为直流电压存在的脉冲电压一定程度上在其频率的范围内周期性地接通和断开，其中，每个接通-关断过程的所属的周期持续时间作为1秒除以赫兹(Hz)为单位的预设的频率的商而得出(周期持续时间＝1/频率[Hz])。占空比指的是最终脉冲持续时间(接通)与周期持续时间的比例，从而例如50％的占空比将脉冲电压的周期持续时间改变为具有相同时长的脉冲持续(接通)和间歇(关断)的有效电压。从单纯示例性的3.0毫秒(ms)的周期持续时间出发，脉冲持续时间和间歇就此而言分别为1.5ms。此外单纯示例性地，12伏(V)的脉冲电压可以通过具有50％占空比的脉冲宽度调制而改变到6V。例如75％的占空比将会把脉冲电压从12V改变到9V，而例如25％的占空比将会实现从12V到3V的改变。通过这种方式能够仅通过脉冲电压的脉冲宽度调制和由此产生的最终施加在驱动机构上的甚至通过设定0％的占空比直至0V的有效电压来调节驱动机构的功率。

为了使活塞从其关闭位置朝向其打开位置移动，现在从静止占空比出发将脉冲宽度调制的占空比首先提高到小于100％、优选小于50％的开始占空比。以这种方式，车辆座椅阀的驱动机构最初仅被提供低于脉冲电压的有效电压，使得其功率相应地降低。在到达活塞的打开位置之后，静止占空比才提高到最终占空比，该最终占空比优选可以为100％。因此，驱动机构在活塞到达打开位置之后才发挥其全部功率。对此替代地或补充地，如果在活塞到达其打开位置之前识别出阻碍活塞移动的阻断，则可以将静止占空比提高到最终占空比。

由此得出的优点在于车辆座椅阀的明显更低噪声的运行。这基本上在于其驱动机构的在活塞朝向其打开位置开始移动时减小的功率，使得所述驱动机构不以最大的力撞击到其结构上的运动限制部上。

在此，例如在从静止占空比开始提高起的确定的时间段之后才进行将占空比提高到最终占空比，在所述时间段结束之后通常预期活塞到达其打开位置中。在该时刻，活塞已经贴靠在其运动限制部的区域处，从而提高到最终占空比仅引起活塞在运动限制部区域处的以相同程度提高的压紧力，由此绝对没有生成机械噪声。同时确保了无论如何克服活塞的例如由温度或/和其它影响引起的、但是本身未察觉到的运动阻断，对于该运动阻断而言，开始占空比不能产生驱动机构的足够高的起动力。虽然由此在撞击到活塞的结构上的运动限制部时会由以相应更高的功率或加速度移动的活塞生成相应的噪声，但是这样在正常运行之外在没有这种阻断的情况下也继续保证了车辆座椅阀的功能。

如果存在至少一个用于识别活塞的运动阻断的器件，则也可以在识别出活塞的所述运动阻断的时刻将开始占空比提高到最终占空比或者至少朝向最终占空比进行。实际上，所述用于识别的器件可以在提高开始占空比期间利用运动阻断，以便监控该措施的成功，从而例如在已识别到阻断解决的情况下可以停止朝向最终占空比进一步提高开始占空比，以便在很大程度上使在此本来已经以提高的效率移动的并且由此挡靠到其运动限制部上的活塞的噪声生成最小化。

根据之前阐述的基本的发明思想的一种特别优选的进一步改进方案，开始占空比可以被线性地提高到中间占空比。在此，中间占空比位于开始占空比与最终占空比之间并且就此而言小于最终占空比。在第一时间段内将开始占空比线性地提高到中间占空比，所述第一时间段可以在到达处于移动中的活塞的打开位置的时刻之后或尚在该时刻之前结束。因此，在活塞仍然移动时或在活塞已经到达其打开位置之后，可以实施该提高。当然，活塞到达其打开位置的时刻也可以位于开始占空比提高到中间占空比的时间段内，从而所述提高在活塞到达其打开位置之前开始并且在其到达打开位置之后结束。

在此基础上，中间占空比因此可以在到达活塞的打开位置之前或之后线性地提高到最终占空比。在接着第一时间段的第二时间段内进行提高。第二时间段在此可以短于第一时间段。通过将中间占空比提高到最终占空比，确保了如果中间占空比也不能引起驱动机构的足够高的功率来提供克服阻断所需的起动力，活塞也相对于可能的阻断移动到其打开位置中。

在活塞到达其打开位置之后，可以直接或在确定的时间段之后突然将最终占空比降低到保持占空比。因为最晚在提高到最终占空比之后由活塞位于其打开位置中出发，所以驱动机构的在该时刻本身过高的功率可以相应地通过降低最终占空比的方式来降低。在此，通过降低要达到的保持占空比可以这样选择，使得活塞在任何情况下都继续保持在其打开位置中。通常，活塞克服复位力移动到其打开位置中，该复位力例如可以至少部分地由机械的弹簧机构产生。复位力例如有针对性地用于在需要时将活塞再次移动到其关闭位置中。在该背景下，保持占空比这样选择，使得活塞即使在承受复位力时也继续保持在其之前所占据的打开位置中。换句话说，在此在理想情况中调节在由驱动机构的作用到活塞上的驱动力和沿相反的方向加载活塞的复位力构成的相互作用的影响之间的平衡，这导致活塞保持在其打开位置中。当然，驱动机构的驱动力在此可以稍微大于复位力，例如大2％至10％，从而在任何情况下(例如也在暂时的、影响活塞的位置的作用和/或事件的情况下)确保活塞在其打开位置中的状态。

车辆座椅阀用于切换流体流、优选压缩空气。这意味着，流体的流动可以在车辆座椅阀打开(活塞的打开位置)的情况下进行，而其在其关闭状态(活塞的关闭位置)中被阻止。就这点而言，车辆座椅阀作为切换单元仅知道两种状态。本发明规定，可以检测可通过车辆座椅阀切换的流体流的流体压力。尤其是在检测到活塞下游的流体压力时，可以对活塞在其关闭位置和/或打开位置方面的状态做出陈述。因此，所检测到的流体压力的增加例如可以提示，活塞在向其打开位置的路径中或者已经到达该打开位置。在根据本发明的方法的范围内，因此例如可以基于在驱动机构的操作期间流体压力的预期变化的消失来识别出阻碍活塞朝向其打开位置的移动的阻断。

关于活塞从其打开位置向后移动到其关闭位置中，本发明提出了其它措施，以便能够尽可能低噪声地实施这些措施：

因此，活塞可以优选首先克服复位力从其关闭位置朝向其打开位置移动。复位力可以至少部分地由机械的弹簧机构产生。现在为了使活塞从其打开位置重新朝向其关闭位置移动返回，可以在其开始向后移动时将保持占空比如此程度地降低，直到驱动机构的作用到活塞上的驱动力小于在相反的方向上加载活塞的复位力。通过保持占空比的降低和驱动机构的驱动力的伴随其发生的降低，加载活塞的复位力从一定的值起足以使活塞从其打开位置朝向其关闭位置返回移动。因为活塞在此不以驱动机构的全部功率加速，所以活塞在到达关闭位置时产生的在其运动限制部的区域上贴靠伴随有相应少的能量，从而显著降低了噪声生成。

可设想，在活塞从其打开位置提升时作用到该活塞上的流体压力提高了本来加载该活塞的复位力。因此，在本发明的范围内规定，可检测在活塞朝向其关闭位置移动返回期间提高复位力的流体压力，其中，保持占空比因此如此程度地降低，直至驱动机构的作用到活塞上的驱动力小于在相反的方向上加载活塞且通过流体压力提高的复位力。换句话说，进一步完善根据本发明的方法的措施也考虑流体压力对活塞的可能的影响，以便关于活塞的低噪声地返回到其关闭位置中的移动将保持占空比降低到尽可能切合实际的并且就此而言理想的值。

优选地，保持占空比降低回到静止占空比可以线性地进行。这意味着，保持占空比在例如预先给定的时间段上恒定地降低。在此，以这样的方式进行降低，使得一旦活塞位于其关闭位置中，就达到静止占空比。作为对此的替代方案，可以这样进行降低，使得只有在活塞处于其关闭位置中之后才达到静止占空比。由此确保了活塞永远不会以复位力的整个高度移动回到其关闭位置中，否则这会在到达其结构上的运动限制部时引起相应的噪声。

根据本发明的方法提供一种以这样的方式影响车辆座椅阀的活塞的移动运动的可非常简单实现的可能性，即可在很大程度上减少或甚至完全避免一般可察觉的噪声。通过调整脉冲电压的脉冲宽度调制的占空比，作用到活塞上的并且使活塞移动的力能够保持在始终适配的范围内，该范围虽然保证活塞的移动，但是尽可能不以过高的驱动力使活塞移动。除了可能的噪声降低之外，由此也得到活塞或/和其结构上的运动限制部的明显降低的磨损。

此外，本发明涉及一种用于至少一个车辆座椅阀的用于实施根据本发明的方法的控制器。

本发明还涉及一种具有至少一个车辆座椅阀和根据本发明的控制器的车辆座椅。

已经结合根据本发明的方法详细阐述了由根据本发明的控制器和/或根据本发明的车辆座椅得到的优点，从而为了避免在这里的重复，参见相应的实施方式。

附图说明

下面借助示意性示出的实施例详细阐述本发明。在附图中：

图1示出根据本发明的用于将车辆座椅阀的活塞移动到其打开位置中的方法的示意性过程，以及

图2示出根据本发明的用于使车辆座椅阀的活塞移动到其关闭位置中的方法的示意性过程。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于使未详细示出的车辆座椅阀的活塞移动的方法的单纯示意性的过程。在此，借助第一函数图1a仅示出对车辆座椅阀的操控，由此得到施加在操纵活塞的驱动机构上的有效电压。所述驱动机构优选是电磁驱动机构。

根据本发明的方法基于具有恒定频率的脉冲电压，通过其脉冲宽度调制(PWM)可以将相应可变的有效电压施加到驱动机构上。通过有效电压的变化，可以相应地调节有源地将活塞移动到其关闭位置中的驱动机构的功率。为此，以下面描述的方式改变脉冲宽度调制的占空比D：

在活塞开始移动时，活塞位于其关闭位置中。在关闭位置中，活塞被例如机械的弹簧机构加载并且就此而言保持。在关闭位置中，静止占空比D1为0％，从而得出施加在驱动机构上的0.0伏特(V)的有效电压。现在为了使活塞从其关闭位置朝向其打开位置移动，在此单纯示例性地在20毫秒(ms)的时间t之后将静止占空比D1突然提高到开始占空比D2。在此，开始占空比D2单纯示例性地为30％，从而现在一定程度上30％的脉冲电压作为有效电压施加在驱动机构上。

所述开始占空比D2原则上这样选择，使得活塞反向于在常规运行中加载该活塞的复位力从其关闭位置出来朝向其打开位置运动。开始占空比D1可能已经足以使活塞移动到其打开位置中，由于驱动机构的功率减小，所以活塞仅以小的速度和力到达所述打开位置。结果是，尤其是相应平缓地贴靠到其结构上的运动限制部上，使得由此产生的噪声生成降低到最小值。

为了克服活塞的可能的运动阻断，将开始占空比D2在(在此单纯示例性的)60ms的第一时间段T1上提高到中间占空比D3。单纯示例性地，中间占空比D3在当前情况中为60％，使得现在一定程度上60％的脉冲电压作为有效电压施加在驱动机构上。就这点而言，线性地提高到中间占空比D3是有利的，因为驱动机构的平行增加的驱动力在活塞可能存在运动阻断的情况下在某个时候达到如下高度，该高度可能足以克服运动阻断并且因此将活塞移动到其打开位置中。同时，也仅最大可能的脉冲电压的一部分作为有效电压施加在驱动机构上，从而在此也可以产生可能更高的、但是始终非常小的噪声。

如果不存在运动阻断，则已经由于开始占空比D2处于其打开位置中的活塞通过该措施仅进一步被挤压靠到其结构上的运动限制部上，由此绝对不生成噪声。就此而言，将开始占空比D2提高到中间占空比D3应理解为一种保护措施，以便确保活塞不会由于运动阻断而保持在其关闭位置中。

为了克服仍处于其关闭位置中的或在去往其打开位置的路径上被卡住的活塞的仍较大的运动阻断，现在中间占空比D3在(在此单纯示例性的)20ms的第二时间段T2上提高到最终占空比D4。如可看出的，第二时间段T2明显短于第一时间段T1，从而与提高了另外的40％占空比D相结合得出在第二时间段T2期间函数图1a的明显更陡的走向。

单纯示例性地，最终占空比D4在当前情况中为100％，使得现在一定程度上100％的脉冲电压作为有效电压施加在驱动机构上。就这点而言，线性地提高到最终占空比D4是有利的，因为驱动机构的平行增加的驱动力在活塞可能存在运动阻断的情况下在某个时候达到如下高度，该高度可能足以克服运动阻断并且因此将活塞最终移动到其打开位置中。由此也可以克服可能存在于活塞的打开位置的区域中的运动块，以便使该运动块最终移动到其打开位置中。由于驱动机构的现在明显更高的驱动功率而产生的活塞的速度以及力能够在这种处于常规运行之外的场景中伴随有相应更大的噪声生成，然而因此确保了活塞在任何情况下都移动到其打开位置中。

在之前所采取的措施中由此出发，活塞现在明确地处于其打开位置中。在下一个步骤中，现在将最终占空比D4突然降低到保持占空比D5。该保持占空比在此单纯示例性地为40％，从而现在还将40％的脉冲电压作为有效电压施加在驱动机构上。

保持占空比D5在此这样选择，使得活塞在任何情况下都被可靠地保持在其打开位置中并且车辆座椅阀实现其预期功能。

原则上也可以检测可通过车辆座椅阀切换的流体流的作用到活塞上的流体压力。只要用于引入活塞从其关闭位置移动出来的占空比D被操纵，然而在此没有识别到流体压力的预期变化，则例如第一时间段T1可以被缩短和/或中间占空比D3例如高于在此示出的值，以便实现尽可能快速地克服活塞的明显存在的运动阻断。

图2以同样单纯示意性的方式借助第二函数图1b示出根据本发明的用于使活塞重新移动返回到其关闭位置中的方法的过程。如可看出的，保持占空比D5在活塞的打开位置中首先还示例性地为40％。由此出发，保持占空比D5单纯示例性地在20ms之后越过第三时间段T3降低到0％的起始的静止占空比D1。单纯示例性地，第三时间段T3在此为60ms。

通过用复位力加载活塞，在保持占空比D5降低期间在某一时候达到复位力大于当时的占空比D的时刻，从而活塞平缓地通过复位力移动返回到其关闭位置中。在此，第三时间段T3这样选择，使得在正常情况下，一旦活塞到达其关闭位置中，就达到静止占空比D1，或在活塞到达其关闭位置中之后，才达到静止占空比D1。以这种方式，处于运动中的活塞的速度和力进一步被减小到最小值，使得能够实现显著的噪声降低。

当然也可以检测在活塞朝向其关闭位置移动返回期间增加加载活塞的复位力的流体压力并且因此在保持占空比D5降低时考虑到该流体压力。该考虑例如可以以第三时间段T3的相应的适配表示。

附图标记列表

1a 第一函数图

1b 第二函数图

D 以百分比为单位的脉冲宽度调制的占空比

D1 静止占空比

D2 开始占空比

D3 中间占空比

D4 最终占空比

D5 保持占空比

t 以毫秒为单位的时间[ms]

T1 D2至D3之间的第一时间段

T2 D3至D5之间的第二时间段

T3 D5至D1之间的第三时间段

Claims (10)

1.用于操控车辆座椅阀的方法，车辆座椅阀的活塞通过将电压施加到驱动机构、尤其是电磁的驱动机构上有源地从关闭位置移动到打开位置中或反之亦然，其特征在于，经由能通过对具有恒定频率的脉冲电压进行脉冲宽度调制改变的有效电压来调节驱动机构的功率，其中，为了使活塞从其关闭位置朝向其打开位置移动，将脉冲宽度调制的占空比(D)首先从尤其是0％的静止占空比(D1)提高到小于100％、尤其是小于50％的开始占空比(D2)，并且在到达活塞的打开位置之后和/或在识别到阻止活塞在到达其打开位置之前的移动的阻断时才提高到最终占空比(D4)、尤其提高到100％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述开始占空比(D2)尤其是在到达活塞的打开位置之前或之后在第一时间段(T1)内首先线性地提高到相对于所述最终占空比(D4)更小的中间占空比(D3)。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述中间占空比(D3)在到达活塞的打开位置之前或之后在尤其是相对于所述第一时间段(T1)更短的第二时间段(T2)内线性地提高到所述最终占空比(D4)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在到达活塞的打开位置之后最终占空比(D4)降低、尤其是突然降低到保持占空比(D5)，使得被复位力、尤其是由机械的弹簧机构引起的复位力加载的活塞通过所述驱动机构的反作用于所述复位力的驱动力仍保持在其打开位置中。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，检测能通过车辆座椅阀切换的流体流的流体压力，其中，基于在驱动机构的操作期间流体压力的预期变化的消失来识别出阻碍活塞朝向其打开位置移动的阻断。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述活塞克服复位力、尤其是由机械的弹簧机构引起的复位力从其关闭位置朝向其打开位置移动，其中，在活塞从其打开位置开始朝向其关闭位置移动返回时，所述保持占空比(D5)如下程度地降低，直到驱动机构的作用到活塞上的驱动力小于在相反的方向上加载活塞的复位力。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的方法，其特征在于，检测在活塞朝向其关闭位置移动返回期间提高加载活塞的复位力的流体压力，其中，所述保持占空比(D5)如下程度地降低，直至驱动机构的作用到活塞上的驱动力小于在相反的方向上加载活塞且通过流体压力提高的复位力。

8.根据权利要求4至7中任一项所述的方法，其特征在于，尤其是在活塞朝向其关闭位置移动返回期间或在到达活塞的关闭位置之后，所述保持占空比(D5)线性地降低到静止占空比(D1)，使得一旦活塞处于其关闭位置中，就达到该静止占空比(D1)，或在活塞处于其关闭位置中之后，才达到该静止占空比(D1)。

9.用于至少一个车辆座椅阀的用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法的控制器。

10.具有至少一个车辆座椅阀和根据权利要求9所述的控制器的车辆座椅。

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