WO2023143976A1 - Verfahren zum betrieb eines fahrzeugsitzkomfortsystems - Google Patents

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Piotr Ceglarek
Tomasz Stasinski
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Definitions

  • the invention relates to a method for operating a vehicle seat comfort system.
  • Vehicle seat comfort systems are often controlled by pneumatic systems that use solenoid valves that must be opened and closed to perform seat comfort functions, such as massage or seat adjustment.
  • a supply voltage is applied to the solenoid valves, with the help of which they can be opened and closed.
  • two components that interact magnetically, such as a piston and an electromagnet that interacts with it, often against the preload of a spring, so that the piston or, in general, the closure part in the absence of a voltage supply closed state returns.
  • a triggering voltage is required in order to move the piston or the movable closure part from a closed to an open position.
  • noises often occur during the shifting process, since the piston or the closure part are accelerated sharply and are therefore shifted into the open state or against the valve seat at high speed.
  • the object of the present invention is to create a method for operating a vehicle seat comfort system in which the noise generated by the switching operations of the solenoid valves used can be reduced. This problem is solved by a method with the features of claim 1 and a vehicle seat comfort system with the features of claim 5.
  • Advantageous embodiments can be found in the dependent claims.
  • pneumatic components are supplied with fluid by opening and closing at least one solenoid valve. This is done by opening and closing the solenoid valve by applying an electrical supply voltage.
  • the supply voltage is increased in a number of steps up to a maximum value in the form of a voltage ramp. Accordingly, the supply voltage is reduced compared to the maximum value in a closing phase of the solenoid valve.
  • the supply voltage is reduced after at least one or every increase in the supply voltage. Each increase ensures that the moving part of the solenoid valve is accelerated.
  • the lowering after the gradual increase ensures that the gradual acceleration is slowed down overall, so that the moving part of the solenoid valve is not moved at too high a speed, so that overall opening noises, which result from strong acceleration and thus to noise winding caused by impacts of the moving part in the open position can be reduced. In particular, this also avoids clicking noises when opening.
  • the change ie the reduction or increase in the supply voltage, can preferably take place linearly or according to a predetermined, preferably parameterized, curve shape.
  • the curve shape is to be selected primarily on the basis of the magnetic characteristics of the solenoid valve.
  • the number of steps to increase or decrease the supply voltage can also be adjustable. In principle, it is possible to define the course of the curve of the supply voltage as desired, as long as the increase in the supply voltage or the decrease in the supply voltage occurs in steps.
  • the movable part, preferably the piston, of the solenoid valve is removed from its valve seat in the opening phase and is moved towards the valve seat in the closing phase.
  • the solenoid valve can be preloaded in the direction of the closed position, for example by a spring or the like.
  • the same also applies in principle in the opposite direction, ie in the direction of the open position.
  • the supply voltage is preferably controlled by means of a PWM signal.
  • the duration of a step i.e. the duration beginning with the voltage rise to the lowest point of the subsequent voltage drop of a step, must be selected in such a way that the voltage is not too fast but also not too slow. increased. It has turned out to be advantageous if the duration of a step in the opening phase is 30 ns to 70 ns, preferably 40 ns to 60 ns, most preferably 50 ns.
  • This vehicle seat comfort system has a pneumatic system, a vehicle seat and at least one pneumatic component, preferably a fluid actuator, which is operated by the pneumatic system and is integrated in the vehicle seat.
  • the pneumatic system includes at least one solenoid valve operated with a supply voltage.
  • FIG. 1 shows an exemplary voltage/time curve when controlling a solenoid valve according to the method according to the invention
  • FIG. 2 shows an enlargement of detail B from FIG. 1 in a first variant of the method
  • FIG. 3 shows an enlargement of detail B from FIG. 1 in a second variant of the method
  • Figure 4 - shows an enlargement of detail B from Figure
  • FIG. 1 shows an example of a course of the supply voltage V as a function of time t according to the invention. What is shown is a typical step-by-step voltage curve when opening a solenoid valve and when closing it.
  • the voltage V at the solenoid valve is gradually increased, first to a level VI, then in a number of further stages up to a level V2; at this level V2 the solenoid valve is fully open.
  • the supply voltage can be reduced to near a threshold value V3.
  • V3 denotes a threshold value below which the moving part of the solenoid valve can no longer be kept open and will return to its closed position. Lowering the voltage level of the supply voltage V to the threshold value V3 saves energy when the solenoid valve is kept open.
  • the voltage can be lowered from level V3 further in stages to a level V4 and finally to zero.
  • the stepwise or stepwise increase in the supply voltage V from level VI to level V2 is always accompanied by a lowering again after a level has been reached.
  • This lowering of the supply voltage after an increase step ensures that the moving part of the solenoid valve, ie for example a piston or the like, experiences a lower acceleration than would be the case if such a lowering did not take place.
  • this counter-acceleration also slightly slows down the moving part of the solenoid valve, so that jerky opening and thus loud noise development are avoided in this way.
  • FIG. 2 shows that an increase step S according to the invention has a rising edge S1 and a falling edge S2 before the next increase step S follows.
  • the rising edge S1 is shown in simplified form as a sudden increase; the rising edge could of course also represent a straight line rising more slowly in comparison or any other, preferably monotonically or strictly monotonously, rising curve.
  • the falling edge S2 as in the example shown, this can be a falling straight line or any other form of a falling curve, preferably monotonic or strictly monotonic.
  • the waveform of the supply voltage profile shown in FIG. 1 can be parameterized as desired, as long as there is at least a slight drop in the supply voltage between two increases in the supply voltage.
  • FIG. 3 shows another example of the shape of a step S, which has a steeper second edge S2 compared to the embodiment shown in FIG.
  • the moving part of the solenoid valve is accelerated even more slowly overall when the valve is opened.
  • the rising edge S1 of a stage can have a profile that differs from that shown, for example, in FIG. 4, but the falling edge S2 can also have a profile that is not linear, as indicated in FIG.
  • the moving part, preferably a piston, of a solenoid valve can be opened or closed with significantly less noise.
  • the specific course of the voltage course when the solenoid valve opens between two boost levels includes a drop in the supply voltage.
  • the present invention is particularly suitable for use in vehicle seat comfort systems, for example in seat adjustments or massage systems that are operated pneumatically and, as a result, noise development is often perceived as annoying.
  • the invention provides a remedy insofar as the method according to the invention can be used to achieve a significant reduction in noise development.

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Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeugsitzkomfortsystems werden pneumatische Komponenten durch Öffnen und Schließen von wenigstens einem Magnetventil mit Fluid versorgt. Dabei wird das Magnetventil über das Anlegen einer elektrischen Versorgungsspannung (V) geöffnet und geschlossen. In der Öffnungsphase des Magnetventils wird 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. In der Öffnungsphase des Magnetventils wird die Versorgungsspannung (V) nach wenigstens einer oder jeder Erhöhung der Versorgungsspannung (V) verringert.

Description

VERFAHREN ZUM BETRIEB EINES FAHRZEUGSITZKOMFORTSYSTEMS
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Fahr- zeugsitzkomfortsystems .
STAND DER TECHNIK
Fahrzeugsitzkomfortsysteme werden häufig durch pneumatische Systeme gesteuert, bei denen Magnetventile zum Einsatz kom- men, die zum Ausfuhren von Sitzkomfortfunktionen, wie zum Beispiel einer Massage oder einer Sitzverstellung geöffnet und geschlossen werden müssen. Dabei werden die Magnetven- tile mit einer Versorgungsspannung beaufschlagt, mit deren Hilfe sie sich öffnen und schließen lassen. Üblicherweise erfolgt beim Öffnen eine relative Verschiebung zweier mit- einander magnetisch wechselwirkender Bauteile, wie zum Bei- spiel ein Kolben und ein hiermit wechselwirkender Elektro- magnet, 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 Auslösespan- nung erforderlich, um den Kolben oder das bewegliche Ver- schlussteil aus einer geschlossenen in eine geöffnete Stel- lung zu bewegen. Je nachdem, wie abrupt diese Schaltung er- folgt, 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 0840 684 Bl bekannt sind und die mithilfe von Magnetventilen betätigt werden, ist bekannt, die Geräusch- entwicklung dadurch zu reduzieren, dass die Versorgungsspan- nung des entsprechenden Magnetventils nicht sofort am Mag- netventil 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 wer- den. Während es bei Kraftstoffeinspritzsystemen, bei denen sich die Ventile in der Nähe des Motors befinden, aufgrund ohnehin im Betrieb eines Fahrzeugs vorhandener Umgebungsge- räusche die Geräuschentwicklung bei der Schaltung der Mag- netventile keine so große Rolle spielt, ist dies bei Fahr- zeugsitzkomfort Systemen, die sich in aller Regel in unmit- telbarer Nähe eines Fahrzeuginsassen befinden und daher de- ren Geräuschentwicklung verstärkt wahrgenommen wird, durch- aus der Fall.
DIE ERFINDUNG
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 Merk- malen des Anspruchs 1 sowie ein Fahrzeugsitzkomfortsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Vorteilhafte Ausführungs- formen finden sich in den Unteransprüchen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Fahr- zeugsitzkomfortsystems 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 Span- nungsrampe in einer Mehrzahl von Schritten bis zu einem Ma- ximalwert erhöht. Entsprechend wird die VersorgungsSpannung in einer Schließphase des Magnetventils gegenüber dem Maxi- malwert verringert. Erfindungsgemäß wird in der Öffnungs- phase des Magnetventils die VersorgungsSpannung nach wenigs- tens einer oder jeder Erhöhung der VersorgungsSpannung ver- ringert. Jede Erhöhung sorgt dafür, dass das bewegliche Teil des Magnetventils beschleunigt wird. Das Absenken nach der schrittweisen Erhöhung sorgt dafür, dass die sukzessive Be- schleunigung insgesamt verlangsamt wird, sodass das beweg- liche Teil des Magnetventils mit nicht zu hoher Geschwindig- keit bewegt wird, sodass insgesamt Öffnungsgeräusche, die infolge starker Beschleunigung und damit zur Geräuschent- wicklung bei Anschlägen des beweglichen Teils in der Öff- nungsstellung 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 erfol- gen. Die Kurvenform wird in erster Linie aufgrund der Mag- netcharakteristik 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 belie- big festzulegen, solange die Erhöhung der Versorgungsspan- nung oder die Verringerung der Versorgungsspannung in Schritten erfolgt.
Nach einer weiteren bevorzugten Variante des erfindungsge- mäßen 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 Mag- netventil in Richtung der Schließstellung beispielsweise durch eine Feder oder dergleichen vorgespannt werden. Das- selbe gilt natürlich grundsätzlich auch in umgekehrter Rich- tung, also in Richtung der Öffnungsstellung.
Grundsätzlich ist jedes Verfahren denkbar, mit welchem sich die erfindungsgemäß erforderliche Spannungsrampe fahren lässt. Bevorzugt erfolgt die Steuerung der Versorgungsspan- nung jedoch mittels eines PWM-Signals. Die zeitliche Dauer eines Schrittes, also die Dauer beginnend mit dem Spannungs- anstieg bis zum tiefsten Punkt des darauffolgenden Span- nungsabfalls eines Schrittes muss so gewählt sein, dass eine nicht zu schnelle aber auch nicht zu langsame Spannungs- erhöhung erfolgt. Als vorteilhaft hat es sich herausge- stellt, wenn die zeitliche Dauer eines Schrittes in der Öff- nungsphase 30ns bis 70ns, vorzugsweise 40ns bis 60ns, äußerst bevorzugt 50ns beträgt.
Schließlich betrifft die Erfindung ein Fahrzeugsitzkomfort- system 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.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGSABBILDUNGEN
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren 1-4 näher erläutert .
Figur 1 - zeigt einen beispielhaften Spannungs-/Zeitver- lauf bei der Ansteuerung eines Magnetventils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,
Figur 2 - zeigt eine Vergrößerung des Details B aus Figur 1 in einer ersten Verfahrensvariante,
Figur 3 - zeigt eine Vergrößerung des Details B aus Figur 1 in einer zweiten Verfahrensvariante,
Figur 4 - zeigt eine Vergrößerung des Details B aus Figur
1 in einer dritten Verfahrensvariante. BESTER WEG ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
In Figur 1 ist ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Ver- lauf der Versorgungsspannung V als Funktion der Zeit t dar- gestellt. Gezeigt ist ein typischer stufenweiser oder schrittweiser Spannungsverlauf beim Öffnen eines Magnetven- tils sowie beim Schließen desselben.
Für den Öffnungsvorgang wird die Spannung V am Magnetventil schrittweise angehoben, zuerst auf ein Niveau VI, 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 beweg- liche 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 Mag- netventils. 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 Figur 1, dass erfindungsgemäß die schritt- oder stufenweise Erhöhung der Versorgungsspannung V vom Ni- veau VI bis zum Niveau V2 stets mit einem Wiederabsenken nach Erreichen einer Stufe einhergeht. Durch dieses Absenken der Versorgungsspannung nach einem Erhöhungsschritt wird er- reicht, 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 Gegenbe- schleunigung wird also trotz stufenweiser Erhöhung der Ver- sorgungsspannung des Magnetventils gleichzeitig auch das be- wegliche 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 Figur 1 anhand von drei weiteren Ausführungsbeispielen erläutert werden.
In Figur 2 erkennt man, dass eine erfindungsgemäße Erhö- hungsstufe S eine aufsteigende Flanke S1 und eine abfallende Flanke S2 aufweist, bevor sich die nächste Erhöhungsstufe S anschließt. Im in Figur 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 Figur 1 darge- stellten Verlaufes der Versorgungsspannung beliebig paramet- risieren, solange zwischen zwei Anstiegen der Versorgungs- spannung zumindest ein geringer Abfall der Versorgungsspan- nung folgt. Figur 3 zeigt ein weiteres Beispiel für die Form einer Stufe S, welche im Vergleich zu der in Figur 2 dargestellten Aus- führungsform eine steiler abfallende zweite Flanke S2 auf- weist. Dadurch wird gegenüber der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform das bewegliche Teil des Magnetventils ins- gesamt beim Öffnen des Ventils noch langsamer beschleunigt.
Es kann sowohl die ansteigende Flanke S1 einer Stufe einen anderen als den beispielsweise in Figur 4 dargestellten Ver- lauf haben, aber auch die abfallende Flanke S2 kann einen Verlauf haben, der nicht linear ist, wie dies in Figur 4 angedeutet ist.
Natürlich sind andere Kurvenverläufe denkbar als die, die in den oben beschriebenen Figuren dargestellt sind. Insbeson- dere können natürlich auch beim Schließen des Magnetventils andere Kurvenverläufe mit anderen Stufenformen, insbesondere auch solchen Verläufen, die mit Bezug auf die Figuren 2 -4 beschrieben worden sind, aufweisen.
Mit der vorliegenden Erfindung kann das bewegliche Teil, bevorzugt ein Kolben, eines Magnetventils mit wesentlich we- niger Geräuschentwicklung geöffnet oder geschlossen werden. Dies wird dadurch erreicht, dass, bevorzugt durch Steuerung der Versorgungsspannung des Magnetventils mittels PWM Sig- nalen, 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 Sitzver- stellungen 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 wer- den kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE :
1. 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 Anle- gen 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 Ver- sorgungsspannung (V) nach wenigstens einer oder jeder Erhöhung der VersorgungsSpannung (V) verringert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Veränderung, Verringerung oder Erhöhung der VersorgungsSpannung (V) linear oder nach einer vorgege- benen 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.
4. Verfahren nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Versorgungsspannung (V) mittels eines PWM-Signals erfolgt. 5. Fahrzeugsitzkomfortsystem zur Durchführung eines Ver- fahrens nach einem der vorigen Ansprüche, aufweisend ein pneumatisches System, einen Fahrzeugsitz und we- nigstens 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.
PCT/EP2023/051070 2022-01-28 2023-01-18 Verfahren zum betrieb eines fahrzeugsitzkomfortsystems WO2023143976A1 (de)

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