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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben der Massagefunktion eines Kraftfahrzeugsitzes in einem Kraftfahrzeugsitzsystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein entsprechendes Kraftfahrzeugsitzsystem ist beispielsweise aus
DE 10 2017 214 244 A1 bekannt. In Kraftfahrzeugsitzen kommen seit einiger Zeit Blasen zum Einsatz, welche mit Fluid, zum Beispiel Luft oder einem anderen Gas oder einer Flüssigkeit, gefüllt werden können, um beispielsweise eine Sitzverstellung, Komforteinstellung oder Massagefunktion zu realisieren. Während bei der Massagefunktion eine Steuerung nach einem bestimmten Muster bzw. einem Massageprogramm entsprechende Blasen periodisch befüllt und in aller Regel komplett entleert, werden bei den Komforteinstellungen bzw. Sitzvorstellungen in der Regel keine dynamischen Vorgänge benötigt. Der Sitzinsasse wird in der Regel vor Fahrtantritt beispielsweise eine Lordosenverstellung oder eine Einstellung einer Seitenwange auf eine als komfortabel empfundene Einstellung einstellen. Der Belüftungsvorgang bzw. Entleerungsvorgang läuft dann lediglich einmal ab, nicht periodisch. Demzufolge werden in heute üblichen Kraftfahrzeugsitzen für die genannten nicht dynamischen Vorstellungen von den Massageblasen verschiedene Blasen eingesetzt. Je mehr Blasen eingesetzt und folglich auch über die Steuerung bzw. das pneumatische System betrieben werden müssen, desto aufwendiger und teurer ist das gesamte Kraftfahrzeugsitzsystem.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren der eingangs genannten Art sowie ein Kraftfahrzeugsitzsystem anzugeben, mit denen die Kosten des Kraftfahrzeugsitzsystems sowie der Betrieb desselben reduziert werden können.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Kraftfahrzeugsitzsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 6. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.
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Die vorliegende Erfindung löst die oben genannte Aufgabe dadurch, dass ein und dieselbe mit Fluid, bevorzugt Luft, befüllbare Blase sowohl für statische Einstellungen, wie beispielsweise Sitzvorstellungen oder Komforteinstellungen, als auch als Massageblase betrieben werden kann. Mit anderen Worten übernimmt eine Massageblase auch gleichzeitig eine Stützfunktion innerhalb des Kraftfahrzeugsitzes. Dadurch kann ein beträchtlicher Teil der sonst erforderlichen fluidbefüllbaren Blasen eingespart werden.
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Dazu sieht das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben der Massagefunktion eines Kraftfahrzeugsitzes in einem Kraftfahrzeugsitzsystem, welcher wenigstens eine fluidbefüllbare Massageblase umfasst, vor, dass eine Steuerung das Befüllen und Entleeren der Massageblase(n) steuert, indem die Massageblase(n) anhand vorgegebener Leersolldrücke und Füllsolldrücke entleert bzw. befüllt wird/werden. Erfindungsgemäß wird dabei der Druck in der/den Massageblase(n) während der Ausführung der Massagefunktion stets über oder gleich dem vorgegebenen Leersolldruck gehalten. Der Leersolldruck ist ein positiver Druckwert, der so ausgelegt ist, dass die Massageblase(n) neben der Massagefunktion auch eine Stützfunktion für den Sitzinsassen ausführt/ausführen.
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Anders als bei herkömmlichen Massagesystemen mit entsprechenden fluidbefüllbaren Blasen werden die Blasen also während des Massageprogramms nicht vollständig entleert, sondern immer auf einem Leersolldruck gehalten, der ausreicht, um den Sitzinsassen entsprechend abzustützen. Natürlich kann dieser Leersolldruck entsprechend den Komfortanforderungen oder Einstellungsanforderungen, die der Benutzer eines Fahrzeugs vorgibt, durch den Benutzer variiert und entsprechend in der Steuerung gespeichert werden.
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Vorzugsweise ermittelt die Steuerung aus einer vorgegebenen Druck-Zeit-Beziehung für eine zu entleerende Massageblase beim Entleeren einen Ist-Druckwert. Die Druck-Zeit-Beziehung kann zum Beispiel eine blasenspezifische Funktion oder aber eine Wertetabelle sein, die in der Steuerung gespeichert ist. Bei tabellarischen Werten können Zwischenwerte interpoliert werden. Technisch kann die Ermittlung eines Ist-Druckwertes so erfolgen, dass nach dem Beginn der Entleerung die verstrichene Zeit anhand der Funktion bzw. Wertetabelle in einem Druckwert umgerechnet wird, welcher zum jeweiligen Betrachtungszeitpunkt dem Ist-Druckwert entspricht. Dieser wird erfindungsgemäß mit dem Leersolldruck verglichen. Dieser Vergleich läuft in der Regel mehrfach ab, sodass das Entleeren der Massageblase(n) so lange fortgesetzt wird, bis der jeweils vorgegebene Leersolldruck erreicht ist.
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Der Befüllvorgang kann erfindungsgemäß folgendermaßen gesteuert werden: Der Ist-Druckwert wird in einer jeweils zu befüllenden Massageblase gemessen und von der Steuerung mit dem vorgegebenen Füllsolldruck verglichen. Dabei wird ähnlich wie beim Entleeren oben das Befüllen der jeweiligen Massageblase so lange fortgesetzt, bis der Füllsolldruck erreicht ist. Wie oben beschrieben werden Massageblasen im Stand der Technik vollständig und nicht lediglich wie erfindungsgemäß bis auf einen Leersolldruck entleert. Daraus ergibt sich das Problem, dass bei herkömmlichen Massageblasen mehr Fluid pro Zeit in die Massageblase eingefüllt werden muss. Mit anderen Worten, ist die Füllgeschwindigkeit dementsprechend größer, da der Befüllvorgang eben bei einer vollständig evakuierten Blase und nicht bei einer Blase vorgenommen wird, die sich bereits auf dem Niveau des Leersolldrucks befindet. Demzufolge sieht die Erfindung bevorzugt vor, dass diesem Umstand dadurch Rechnung getragen wird, dass die Füllgeschwindigkeit im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsitzsystem bzw. im erfindungsgemäßen Verfahren verändert wird. Bevorzugt ist dazu vorgesehen, dass die Steuerung vor dem Beginn des Befüllvorgangs den Druckunterschied zwischen dem Füllsolldruck und dem Ist-Druckwert der zu befüllenden Massageblase ermittelt und daraus bestimmt, ob das Befüllen mit maximaler oder demgegenüber mit um einen Faktor reduzierter Füllgeschwindigkeit erfolgt. Entsprechende Faktoren für entsprechende Druckunterschiede können auch entweder als Funktion oder Wertetabelle in der Steuerung des Kraftfahrzeugsitzsystems oder der externen Steuerung einer verwendeten Pumpe hinterlegt sein. Bei dieser Ermittlung des Druckunterschiedes wird also festgestellt, welcher Druckunterschied durch den Befüllvorgang ausgeglichen werden muss. Je nachdem wie groß die Druckdifferenz ist, kann das Befüllen beschleunigt oder verlangsamt werden.
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Dies sorgt auch dafür, dass die Dauer des durch Befüllen bis auf den Füllsolldruck erzielten Druckimpulses beim Massagevorgang nicht durch zu schnelles Befüllen der betreffenden Massageblase verlängert wird.
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Das Ändern der Füllgeschwindigkeit kann grundsätzlich je nach verwendetem Füllmechanismus auf unterschiedliche Weise erreicht werden. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Befüllung der Massageblase über eine Pumpe mit PWM-Steuerung erfolgt, wobei der oben genannte Faktor ein veränderlicher PWM-Koeffizient der PWM-Steuerung der Pumpe ist. Üblicherweise weist dieser Koeffizient Werte von >0 bis 1 (maximale Füllgeschwindigkeit) auf. Die Steuerung ermittelt anhand einer Wertetabelle oder Funktion zum mit einem Drucksensor gemessenen Druckunterschied einen entsprechenden Faktor bzw. Koeffizienten und ändert dann entsprechend den PWM-Koeffizienten der PWM-Steuerung ab. Es wird periodisch abgefragt, ob der aktuelle PWM-Koeffizient noch korrekt ist, oder ob er geändert werden muss, je nachdem wann der Füllsolldruck erreicht ist oder erreicht wird.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeugsitzsystem zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens. Das Kraftfahrzeugsitzsystem umfasst dabei wenigstens einen Kraftfahrzeugsitz mit einer Rückenlehne und einem Sitzteil, wobei die Rückenlehne und/oder das Sitzteil wenigstens eine fluidbefüllbare Blase aufweist. Jede Blase ist über eine eigene Zuführleitung mit Fluid befüllbar. Zwischen Zuführleitung und Blase ist ferner jeweils ein Befüllventil angeordnet, welches im geöffneten Zustand das Befüllen der jeweiligen Blase mit Fluid ermöglicht. Zudem ist jeder Blase ein Entleerungsventil zugeordnet, durch welches im geöffneten Zustand Fluid aus der zugehörigen Blase entweichen kann. Das Kraftfahrzeugsitzsystem umfasst weiter einen Drucksensor, der den Fluiddruck in der Zuführleitung oder bei mehreren Blasen in einer gemeinsamen Leitung, z. B. einer Common Rail misst. Die wenigstens eine Blase ist dabei eine Massageblase. Ferner umfasst das Kraftfahrzeugsitzsystem eine Steuerung, die das Befüllen und Entleeren der Massageblase(n) steuert. Wie die Steuerung erfolgt, ist bereits oben zum erfindungsgemäßen Verfahren erläutert worden. Bevorzugt umfasst das Kraftfahrzeugsitzsystem weiter eine mit der gemeinsamen Leitung verbundene Pumpe. Diese Pumpe kann, wenn sie an die gemeinsame Leitung angeschlossen ist, alle Blasen Befüllen, wenn die entsprechenden Befüllventile geöffnet sind. Bevorzugt weist die Pumpe eine PWM-Steuerung auf. Dadurch lässt sich durch Veränderung des PWM-Koeffizienten die Förderleistung der Pumpe und damit die Füllgeschwindigkeit der Blasen durch die Steuerung verändern.
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Die Steuerung weist bevorzugt gespeicherte Druck/Zeit-Informationen auf, die für das Befüll- oder/und Entleerungs-Verhalten der Massageblase(n) charakteristisch sind. Mit diesen Informationen lässt sich beim Entleeren einer Massageblase abhängig von der Zeitdauer des Entleerungsvorgangs auf den aktuellen Ist-Druck in der jeweiligen Massageblase schließen bzw. lässt sich dieser Druck berechnen.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1-5 näher erläutert.
- 1 - zeigt eine perspektivische Ansicht auf einen Kraftfahrzeugsitz, der Teil eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsitzsystems ist.
- 2 - ist ein Blockdiagramm, welches die Anordnung pneumatischer Komponenten des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsitzsystems beim Befüllen einer Blase zeigt.
- 3 - zeigt das Blockdiagramm von 2 beim Entleeren einer Blase.
- 4 - zeigt drei Druck/Zeit-Diagramme, nämlich für (A) ein konventionelles System mit Massageblasen, ein erfindungsgemäßes System mit Massageblasen ohne PWM-Steuerung (B) und mit PWM-Steuerung (C).
- 5 - ist ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens beim Befüllen und beim Entleeren einer Blase.
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Der in 1 dargestellte Kraftfahrzeugsitz 1 ist Teil eines erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugsitzsystems und verfügt üblicherweise über eine Rückenlehne 2 und ein Sitzteil 3. Beispielhaft sind in der Rückenlehne im Bereich der Lordose Blasen B1 bis B3 angedeutet, die in der Rückenlehne integriert sind. Diese Blasen B1 bis B3 stehen beispielhaft für alle möglichen Blasen an allen möglichen Stellen des Kraftfahrzeugsitzes 1. Die Blasen B1 bis B3 haben erfindungsgemäß zwei Funktionen: einmal als Stütze für den Sitzinsassen, der diese über einen hier nicht abgebildeten Schalter so einstellen kann, wie es für ihn am komfortabelsten ist; zum anderen als Massageeinrichtung, die von einer nicht abgebildeten Steuerung des Kraftfahrzeugsitzsystems aktiviert wird. Üblicherweise wird der Benutzer hierzu eines von mehreren Massageprogrammen auswählen.
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Die Blasen B1 bis B3 sind also erfindungsgemäß von der Funktion her sowohl Massageblasen als auch Stützblasen.
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In den 2 und 3 ist die Fluidversorgung der Blasen B1 bis B3 schematisch angedeutet. Da die Blasen B2 und B3 und mögliche weitere Blasen genauso mit Fluid beschickt werden wie die Blase B1, sind diese lediglich gestrichelt angedeutet und die folgende Erläuterung geschieht mit Blick auf die 2 und 3 am Beispiel der Blase B1. Über eine Fluidversorgung 4, bei der es sich bevorzugt um eine Pumpe handelt, wird eine gemeinsame Leitung 5 mit Fluid, bevorzugt Luft, beschickt. Ziffer 6 bezeichnet einen Drucksensor, der den Fluiddruck in der gemeinsamen Leitung 5 oder in einer der Blasen B1 bis B3 misst. Ziffer 7bezeichnet eine Zuführleitung, mit der die Blase B1 aus der gemeinsamen Leitung 5 mit dem von der Pumpe 4 bereitgestellten Fluid befüllt wird, wenn das Befüllventil 8 geöffnet ist.
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In 2 ist der geöffnete Zustand (gepunktete Füllung) des Ventils 8 gezeigt, während das Entlüftungsventil 9 sich in der geschlossenen Stellung (zu erkennen an der Schraffur) befindet. Folglich verläuft der Strömungsweg des Fluid am Drucksensor 6 vorbei durch die Zuführleitung 7 und das geöffnete Ventil 8 in die Blase B1 hinein.
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In 3 ist ein Entleerungszustand für die Blase B1 gezeigt. Dort ist das Befüllventil 8 geschlossen (Schraffur) und das Entlüftungsventil 9 geöffnet (gepunktete Füllung). Über die Zuführleitung 7 kann also kein weiteres Fluid in die Blase B1 gelangen, sondern in der Blase B1 vorhandenes Fluid wird über das Entlüftungsventil 9 aus der Blase herausgelassen.
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Grundsätzlich ist es nun eine Frage der Steuerung, genauer der erfindungsgemäßen Steuerung, wie das Befüllen bzw. Entleeren der jeweiligen Blasen abläuft.
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In 4 sind drei Druck/Zeit-Diagramme dargestellt. Zu erkennen sind jeweils die zeitlichen Druckverläufe in den Blasen B1 (gestrichelte Kurve), B2 (gepunktete Kurve) und B3 (durchgezogene Kurve), t0 bezeichnet den Zeitpunkt, an welchem der Massagezyklus mit dem Befüllen der Blase B1 beginnt. pf bezeichnet den Füllsolldruck, der bei dem ausgewählten Massageprogramm eingestellt werden soll.
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Der herkömmliche Betrieb von Massageblasen nach dem Stand der Technik ist im Diagramm A dargestellt. Zu erkennen ist (am Beispiel der Blase B1), dass vor dem Start des eigentlichen Massageprogrammes zum Zeitpunkt t0 der Druck p in der Blase B1 auf Null abgesenkt wird. Die Blase B1 ist also zum Beginn der Massage leer. Entsprechend hoch ist der Unterschied zwischen dem aktuellen Druck in der Blase B1 und dem Füllsolldruck pf und entsprechend viel Zeit vergeht, bis der Druck p auf den Füllsolldruck pf gebracht wird, wie man an den Verlauf der Kurve an der Flanke F1 erkennt.
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Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, die Massageblase B1, B2, B3 zu jeder Zeit mindestens auf einem Leersolldruck p1 zu halten. Dieser Leersolldruck p1 ist so gewählt, dass die jeweilige Blase B1 bis B3 neben ihrer Massagefunktion auch eine Stützfunktion auf den Fahrzeuginsassen ausüben kann. Bei der Komforteinstellung kann der Benutzer demzufolge den Leersolldruck p1 jeder Blase B1 bis B3 voreinstellen.
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Wie man im Diagramm B erkennt, wird die Blase B1 zum Zeitpunkt t0 nicht vollständig geleert, sondern befindet sich auf dem Niveau des Leersolldrucks p1. Dadurch erkennt man sofort, dass der Druckunterschied zwischen Leersolldruck und Füllsolldruck pf - p1 verglichen mit dem im Diagramm A zu überbrückenden Druckunterschied vergleichsweise gering ist. Entsprechend verringert sich demgegenüber auch die Zeitdauer, die zum Befüllen der Blase B1 erforderlich ist, was man im Diagramm B an der Flanke F1 erkennt. Aufgrund der kürzeren Zeitdauer wächst allerdings auch die Zeitdauer an, in der das Druckniveau des Füllsolldrucks pf gehalten wird. Dies könnte auf das Massageergebnis gegebenenfalls nachteilig wirken. Folglich sieht die Erfindung vorteilhafterweise vor, dass die Steigung der Rampe F1 verringert werden kann. Das bedeutet, dass die Befüllzeit zur Überbrückung des Druckunterschiedes pf - p1 bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform verlängert werden kann. Dies ist im Diagramm C gezeigt, wie man an der dortigen Flanke F1 im Vergleich zur Flanke F1 im Diagramm B erkennt.
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In 5 ist veranschaulicht, wie dazu die Steuerung zum Befüllen und Entleeren arbeiten kann.
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Wird durch das Starten des Massageprogramms eine Blase betätigt, Schritt S1, stellt die Steuerung zunächst fest (S2), ob ausweislich des ausgeführten Massageprogramms die Blase gelehrt oder gefüllt werden soll.
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Zunächst soll hier der Entleerungsvorgang beschrieben werden (linker Zweig des Flussdiagramms in 5).
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Zunächst wird der Startzeitpunkt t0 von der Steuerung gespeichert, S31. Sodann wird das Entleerungsventil (vergleiche Position 9 in 3) geöffnet, S32. Das Befüllventil 8 ist geschlossen. Danach wird die aktuelle Zeit t ermittelt, S33, woraus sich ein Zeitunterschied t-t0 zum Startzeitpunkt t0 ergibt, welcher in Schritt S34 ermittelt wird. In der Steuerung des Kraftfahrzeugsitzsystems ist nun entweder als Funktion oder als Wertetabelle für die betreffende Blase charakteristisch hinterlegt, wie deren Entleerungsverhalten als Funktion der Zeit aussieht. Die Wertetabelle ordnet daher ermittelten Zeitunterschieden Druckwerte zu, aus denen sich der Momentandruck p nach einer bestimmten verstrichenen Zeitdauer während des Entleerungsvorganges ermitteln lässt. Auf diese Weise lässt sich indirekt also der aktuelle Fülldruck bzw. Druck in der zu betrachtenden Blase B1 bis B3 ermitteln, S35, und anschließend mit dem entsprechenden Leersolldruck p1 vergleichen, Schritt S36. Ist der momentane Druck in der Blase noch nicht wenigstens gleich dem Leersolldruck p1 sondern größer, wird mit Schritt S33 fortgesetzt. Ist der Leersolldruck p1 erreicht, das Entleerungsventil 9 geschlossen, Schritt S 37, und die Betätigung der Blase beendet, Schritt S5.
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Für den Befüllvorgang wird zunächst der Druckunterschied zwischen Füllsolldruck pf und dem aktuell in der Blase vorherrschenden Druck berechnet, Schritt S41. Zur Bestimmung des momentan vorherrschenden Drucks in der Blase kann beispielsweise der Drucksensor 6 verwendet werden. Für das Ausführen des Befüllvorgangs gemäß Diagramm B von 4, wird nun mit Schritt S46 fortgefahren und der momentane Druck in der Blase gemessen und sodann mit dem Füllsolldruck pf verglichen, Schritt S47.
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Ist der Füllsolldruck erreicht, wird das Befüllventil 8 geschlossen, Schritt S48, und die Betätigung der Blase beendet, Schritt S5.
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Die Erfindung bietet jedoch bevorzugt auch die Möglichkeit, die Befüllzeit zu variieren, insbesondere zu verlangsamen, wie dies im Diagramm C der 4 dargestellt ist. Dazu ist die Pumpe 4 mit einer PWM-Steuerung ausgestattet. Diese PWM-Steuerung ermöglicht, die Förderleistung der Pumpe über die Steuerung zu verändern und so Einfluss auf die Füllgeschwindigkeit, d. h. die Zeitspanne, in der die Blase vom Leersolldruck p1 ausgehend bis zum Füllsolldruck pf befüllt wird, zu reduzieren. Dazu wird nach der ersten Berechnung des Druckunterschiedes in Schritt S41 ein entsprechender Faktor oder PWM-Koeffizient der Pumpe ermittelt, der einer gewünschten Zeitspanne entspricht, die die Steuerung oder das Massageprogramm für das Befüllen einer Blase vorgibt oder veranschlagt. Abhängig von diesen Zeitspannen sind in der Steuerung entsprechende PWM-Koeffizienten im Rahmen einer Wertetabelle oder einer mathematischen Funktion hinterlegt. In Schritt S42 wird also ausgehend von einem zu überbrückenden Druckunterschied die Zeitspanne festgelegt, in der dieser Druckunterschied überwunden werden soll und daraus aus der in der Steuerung hinterlegten Wertetabelle oder der hinterlegten mathematischen Funktion ein entsprechender PWM-Koeffizient ermittelt. Im Anschluss an diese Ermittlung wird geprüft, ob der PWM-Koeffizient, mit welchem die Pumpe betrieben wird, aufgrund des in Schritt S41 ermittelten Koeffizienten geändert werden muss oder nicht, Schritt S43. Falls ja, wird dieser geänderte PWM-Koeffizient in der PWM-Steuerung der Pumpe aktualisiert und im Anschluss daran das Befüllventil 8 zur zu befüllenden Blase B1 geöffnet, Schritt S45. Falls in Schritt S43 keine Änderung des PWM-Koeffizienten festgestellt wird, wird sofort mit Schritt S45 fortgefahren.
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Im Anschluss daran werden die bereits beschriebenen Schritte S46 bis S48 durchgeführt, sodass das Befüllventil 8 so lange geöffnet bleibt, bis der Füllsolldruck pf in der betreffenden Blase erreicht ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102017214244 A1 [0002]
