DE102022102073A1

DE102022102073A1 - Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsitzkomfortsystems

Info

Publication number: DE102022102073A1
Application number: DE102022102073.8A
Authority: DE
Inventors: Piotr Ceglarek; Tomasz Stasinski
Original assignee: Faurecia Automotive GmbH
Current assignee: Faurecia Autositze GmbH
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2022-01-28
Publication date: 2023-08-03
Also published as: WO2023143976A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsitzkomfortsystems werden pneumatische Komponenten durch Öffnen und Schlie-ßen von wenigstens einem Magnetventil mit Fluid versorgt. Dabei wird das Magnetventil über das Anlegen einer elektrischen Versorgungsspannung geöffnet und geschlossen. In der Öffnungsphase des Magnetventils wird die Versorgungsspannung in Gestalt einer Spannungsrampe in einer Mehrzahl von Schritten bis zu einem Maximalwert erhöht und in einer Schließphase des Magnetventils die Versorgungsspannung gegenüber dem Maximalwert verringert. In der Öffnungsphase des Magnetventils wird die Versorgungsspannung nach wenigstens einer oder jeder Erhöhung der Versorgungsspannung verringert.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsitzkomfortsystems.
Fahrzeugsitzkomfortsysteme werden häufig durch pneumatische Systeme gesteuert, bei denen Magnetventile zum Einsatz kommen, die zum Ausführen von Sitzkomfortfunktionen, wie zum Beispiel einer Massage oder einer Sitzverstellung geöffnet und geschlossen werden müssen. Dabei werden die Magnetventile mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt, mit deren Hilfe sie sich öffnen und schließen lassen. Üblicherweise erfolgt beim Öffnen eine relative Verschiebung zweier miteinander magnetisch wechselwirkender Bauteile, wie zum Beispiel ein Kolben und ein hiermit wechselwirkender Elektromagnet, oftmals gegen die Vorspannung einer Feder, sodass der Kolben oder allgemein das Verschlussteil bei Ausbleiben einer Spannungsversorgung in den Schließzustand zurückkehrt. Wird ein solches Ventil geschaltet, so ist eine Auslösespannung erforderlich, um den Kolben oder das bewegliche Verschlussteil aus einer geschlossenen in eine geöffnete Stellung zu bewegen. Je nachdem, wie abrupt diese Schaltung erfolgt, entstehen oftmals Geräusche beim Schaltvorgang, da der Kolben oder das Verschlussteil stark beschleunigt werden und daher mit hoher Geschwindigkeit in den Öffnungszustand bzw. gegen den Ventilsitz verschoben werden.
Bei Kraftstoffeinspritzungen oder Fahrzeugbremsen, wie sie z.B. aus EP 0 840 684 B1 bekannt sind und die mithilfe von Magnetventilen betätigt werden, ist bekannt, die Geräuschentwicklung dadurch zu reduzieren, dass die Versorgungsspannung des entsprechenden Magnetventils nicht sofort am Magnetventil anliegt, sondern eine Spannungsrampe gefahren wird, sodass sich das Verschlussteil bzw. der Kolben mit verringerter Geschwindigkeit in Bewegung setzt. Dadurch kann bereits eine Reduktion der Geräuschentwicklung erreicht werden. Während es bei Kraftstoffeinspritzsystemen, bei denen sich die Ventile in der Nähe des Motors befinden, aufgrund ohnehin im Betrieb eines Fahrzeugs vorhandener Umgebungsgeräusche die Geräuschentwicklung bei der Schaltung der Magnetventile keine so gro-ße Rolle spielt, ist dies bei Fahrzeugsitzkomfortsystemen, die sich in aller Regel in unmittelbarer Nähe eines Fahrzeuginsassen befinden und daher deren Geräuschentwicklung verstärkt wahrgenommen wird, durchaus der Fall.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsitzkomfortsystems zu schaffen, bei welchem die Geräuschentwicklung durch die Schaltvorgänge der verwendeten Magnetventile reduziert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Fahrzeugsitzkomfortsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsitzkomfortsystems werden pneumatische Komponenten durch Öffnen und Schließen von wenigstens einem Magnetventil mit Fluid versorgt. Dies geschieht, indem das Magnetventil über das Anlegen einer elektrischen Versorgungsspannung geöffnet und geschlossen wird. In der Öffnungsphase des Magnetventils wird dabei die Versorgungsspannung in Gestalt einer Spannungsrampe in einer Mehrzahl von Schritten bis zu einem Maximalwert erhöht. Entsprechend wird die Versorgungsspannung in einer Schließphase des Magnetventils gegenüber dem Maximalwert verringert. Erfindungsgemäß wird in der Öffnungsphase des Magnetventils die Versorgungsspannung nach wenigstens einer oder jeder Erhöhung der Versorgungsspannung verringert. Jede Erhöhung sorgt dafür, dass das bewegliche Teil des Magnetventils beschleunigt wird. Das Absenken nach der schrittweisen Erhöhung sorgt dafür, dass die sukzessive Beschleunigung insgesamt verlangsamt wird, sodass das bewegliche Teil des Magnetventils mit nicht zu hoher Geschwindigkeit bewegt wird, sodass insgesamt Öffnungsgeräusche, die infolge starker Beschleunigung und damit zur Geräuschentwicklung bei Anschlagen des beweglichen Teils in der Öffnungsstellung entstehen, reduziert werden. Dadurch werden insbesondere auch Klickgeräusche beim Öffnen vermieden.
Bevorzugt kann die Veränderung, also die Verringerung oder Erhöhung der Versorgungsspannung, linear oder nach einer vorgegebenen, bevorzugt parametrisierten, Kurvenform erfolgen. Die Kurvenform wird in erster Linie aufgrund der Magnetcharakteristik des Magnetventils zu wählen sein. Auch kann die Anzahl der Schritte zur Erhöhung bzw. Verringerung der Versorgungsspannung einstellbar sein. Grundsätzlich ist es möglich, den Kurvenverlauf der Versorgungsspannung beliebig festzulegen, solange die Erhöhung der Versorgungsspannung oder die Verringerung der Versorgungsspannung in Schritten erfolgt.
Nach einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass in der Öffnungsphase das bewegliche Teil, bevorzugt der Kolben, des Magnetventils von seinem Ventilsitz entfernt und in der Schließphase auf den Ventilsitz zu bewegt wird. Grundsätzlich kann das Magnetventil in Richtung der Schließstellung beispielsweise durch eine Feder oder dergleichen vorgespannt werden. Dasselbe gilt natürlich grundsätzlich auch in umgekehrter Richtung, also in Richtung der Öffnungsstellung.
Grundsätzlich ist jedes Verfahren denkbar, mit welchem sich die erfindungsgemäß erforderliche Spannungsrampe fahren lässt. Bevorzugt erfolgt die Steuerung der Versorgungsspannung jedoch mittels eines PWM-Signals. Die zeitliche Dauer eines Schrittes, also die Dauer beginnend mit dem Spannungsanstieg bis zum tiefsten Punkt des darauffolgenden Spannungsabfalls eines Schrittes muss so gewählt sein, dass eine nicht zu schnelle aber auch nicht zu langsame Spannungserhöhung erfolgt. Als vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn die zeitliche Dauer eines Schrittes in der Öffnungsphase 30ns bis 70ns, vorzugsweise 40ns bis 60ns, äußerst bevorzugt 50ns beträgt.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Fahrzeugsitzkomfortsystem zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens. Dieses Fahrzeugsitzkomfortsystem weist ein pneumatisches System, einen Fahrzeugsitz und wenigstens eine durch das pneumatische System betriebene, im Fahrzeugsitz integrierte pneumatische Komponente, bevorzugt einen Fluidaktorator, auf. Das pneumatische System umfasst dabei wenigstens ein mit einer Versorgungsspannung betriebenes Magnetventil.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der 1-4 näher erläutert.

1 - zeigt einen beispielhaften Spannungs-/Zeitverlauf bei der Ansteuerung eines Magnetventils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
2 - zeigt eine Vergrößerung des Details B aus 1 in einer ersten Verfahrensvariante,
3 - zeigt eine Vergrößerung des Details B aus 1 in einer zweiten Verfahrensvariante,
4 - zeigt eine Vergrößerung des Details B aus 1 in einer dritten Verfahrensvariante.

In 1 ist ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Verlauf der Versorgungsspannung V als Funktion der Zeit t dargestellt. Gezeigt ist ein typischer stufenweiser oder schrittweiser Spannungsverlauf beim Öffnen eines Magnetventils sowie beim Schließen desselben.
Für den Öffnungsvorgang wird die Spannung V am Magnetventil schrittweise angehoben, zuerst auf ein Niveau V1, dann in einer Mehrzahl weiterer Stufen bis auf ein Niveau V2; bei diesem Niveau V2 ist das Magnetventil vollständig geöffnet. Die Versorgungsspannung kann nach vollständigem Öffnen des Magnetventils, d.h. nach Erreichen des Spannungsniveaus V2 bis in die Nähe eine Schwellenwertes V3 abgesenkt werden. V3 bezeichnet einen Schwellenwert, unterhalb dessen das bewegliche Teil des Magnetventils nicht mehr offengehalten werden kann und in seine Schließstellung zurückkehrt. Das Absenken des Spannungsniveaus der Versorgungsspannung V auf den Schwellenwert V3 spart Energie beim Offenhalten des Magnetventils. Zum Schließen des Magnetventils kann schließlich die Spannung von Niveau V3 weiter stufenweise auf eine Niveau V4 und schließlich auf null abgesenkt werden.
Man erkennt in 1, dass erfindungsgemäß die schritt- oder stufenweise Erhöhung der Versorgungsspannung V vom Niveau V1 bis zum Niveau V2 stets mit einem Wiederabsenken nach Erreichen einer Stufe einhergeht. Durch dieses Absenken der Versorgungsspannung nach einem Erhöhungsschritt wird erreicht, dass das bewegliche Teil des Magnetventils, also beispielsweise ein Kolben oder dergleichen, eine geringere Beschleunigung erfährt als dies der Fall wäre, wenn eine solche Absenkung nicht stattfände. Durch diese Gegenbeschleunigung wird also trotz stufenweiser Erhöhung der Versorgungsspannung des Magnetventils gleichzeitig auch das bewegliche Teil des Magnetventils leicht gebremst, sodass ein ruckartiges Öffnen und damit eine starke Geräuschentwicklung auf diese Weise vermieden wird.
Exemplarisch soll der Kurvenverlauf am Beispiel des Details B aus 1 anhand von drei weiteren Ausführungsbeispielen erläutert werden.
In 2 erkennt man, dass eine erfindungsgemäße Erhöhungsstufe S eine aufsteigende Flanke S1 und eine abfallende Flanke S2 aufweist, bevor sich die nächste Erhöhungsstufe S anschließt. Im in 2 dargestellten Beispiel ist die aufsteigende Flanke S1 vereinfacht als sprunghafte Erhöhung dargestellt, genauso könnte natürlich die aufsteigende Flanke eine demgegenüber langsamer steigende Gerade oder eine andere beliebig, bevorzugt monoton oder streng monoton, ansteigende Kurve darstellen. Ebenso verhält es sich mit der abfallenden Flanke S2: diese kann - wie im gezeigten Beispiel - eine fallende Gerade oder aber jede andere Form einer, bevorzugt monoton oder streng monoton, fallenden Kurve sein. Prinzipiell lässt sich die Kurvenform des in 1 dargestellten Verlaufes der Versorgungsspannung beliebig parametrisieren, solange zwischen zwei Anstiegen der Versorgungsspannung zumindest ein geringer Abfall der Versorgungsspannung folgt.
3 zeigt ein weiteres Beispiel für die Form einer Stufe S, welche im Vergleich zu der in 2 dargestellten Ausführungsform eine steiler abfallende zweite Flanke S2 aufweist. Dadurch wird gegenüber der in 2 dargestellten Ausführungsform das bewegliche Teil des Magnetventils insgesamt beim Öffnen des Ventils noch langsamer beschleunigt.
Es kann sowohl die ansteigende Flanke S1 einer Stufe einen anderen als den beispielsweise in 4 dargestellten Verlauf haben, aber auch die abfallende Flanke S2 kann einen Verlauf haben, der nicht linear ist, wie dies in 4 angedeutet ist.
Natürlich sind andere Kurvenverläufe denkbar als die, die in den oben beschriebenen Figuren dargestellt sind. Insbesondere können natürlich auch beim Schließen des Magnetventils andere Kurvenverläufe mit anderen Stufenformen, insbesondere auch solchen Verläufen, die mit Bezug auf die 2 - 4 beschrieben worden sind, aufweisen.
Mit der vorliegenden Erfindung kann das bewegliche Teil, bevorzugt ein Kolben, eines Magnetventils mit wesentlich weniger Geräuschentwicklung geöffnet oder geschlossen werden. Dies wird dadurch erreicht, dass, bevorzugt durch Steuerung der Versorgungsspannung des Magnetventils mittels PWM Signalen, der spezielle Verlauf gerade des Spannungsverlaufs beim Öffnen des Magnetventils zwischen zwei Erhöhungsstufen einen Abfall der Versorgungsspannung beinhaltet. Die Folge ist, dass das bewegliche Teil gegenüber konventionellen Lösungen weniger stark beschleunigt wird, sodass dadurch auch die entsprechende Geräuschentwicklung reduziert wird.
Besonders eignet sich die vorliegende Erfindung zum Einsatz in Fahrzeugsitzkomfortsystemen, zum Beispiel bei Sitzverstellungen oder Massagesystemen, die pneumatisch betrieben werden und infolgedessen eine Geräuschentwicklung oftmals als störend empfunden wird. Die Erfindung schafft insoweit Abhilfe, dass mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens eine deutliche Verringerung der Geräuschentwicklung erreicht werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0840684 B1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsitzkomfortsystems, bei welchem pneumatische Komponenten durch Öffnen und Schließen von wenigstens einem Magnetventil mit Fluid versorgt werden, indem das Magnetventil über das Anlegen einer elektrischen Versorgungsspannung (V) geöffnet und geschlossen wird, wobei in der Öffnungsphase des Magnetventils die Versorgungsspannung (V) in Gestalt einer Spannungsrampe in einer Mehrzahl von Schritten bis zu einem Maximalwert (V₂) erhöht und in einer Schließphase des Magnetventils die Versorgungsspannung (V) gegenüber dem Maximalwert (V₂) verringert wird, wobei in der Öffnungsphase des Magnetventils die Versorgungsspannung (V) nach wenigstens einer oder jeder Erhöhung der Versorgungsspannung (V) verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung, Verringerung oder Erhöhung der Versorgungsspannung (V) linear oder nach einer vorgegebenen Kurvenform erfolgt.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Öffnungsphase der Kolben des Magnetventils von seinem Ventilsitz entfernt und in der Schließphase auf den Ventilsitz zu bewegt wird.
Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Versorgungsspannung (V) mittels eines PWM-Signals erfolgt.
Fahrzeugsitzkomfortsystem zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorigen Ansprüche, aufweisend ein pneumatisches System, einen Fahrzeugsitz und wenigstens eine durch das pneumatische System betriebene, im Fahrzeugsitz integrierte pneumatische Komponente, bevorzugt einen Fluidaktorator, wobei das pneumatische System wenigstens ein mit einer Versorgungsspannung (V) betriebenes Magnetventil umfasst.