CN113165603A - 清洁单元 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种清洁单元(100)、尤其是用于机动车中的窗玻璃或传感器的清洁单元，其设置有用于清洁液体(R)的储备容器(110)、至少一个设置在清洁喷嘴单元(1；101、102、103、104、105)中或上的清洁喷嘴(3)、在所述储备容器(110)与所述清洁喷嘴(3)之间的流体连接部和至少一个设置在所述储备容器(110)与所述清洁喷嘴(3)之间的喷射泵(6)，该喷射泵由设置在所述清洁喷嘴单元(1；101、102、103、104、105)中或上的具有缸轴线(X)的活塞‑缸单元(2)构成，其特征在于，所述活塞‑缸单元(2)的活塞构造成电磁操纵的活塞(20)，该活塞能够在沿着缸轴线(X)指向的电磁力(M)的作用下沿着形成压缩方向的第一方向被操纵。

Description

清洁单元
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的清洁单元，其尤其是用于机动车中的窗玻璃或传感器。本发明还涉及一种具有这种清洁单元的机动车。
背景技术
根据现有技术，在汽车中通过传统的洗涤水系统进行传感器清洁。在此，清洁喷嘴通过洗涤水管道借助泵被加载压力。一旦在喷嘴处超过所设置的止回阀的打开压力，该止回阀打开并且清洁流体喷射到传感器上。在切断泵之后，压力又下降到止回阀的打开压力以下并且喷嘴关闭，由此喷射过程结束。
由DE19653432A1已知一种盘式洗涤装置，其具有多个盘式洗涤喷嘴，其中，每个喷嘴设有一个电磁阀，所述电磁阀在加载电脉冲时打开喷嘴出口。中央的泵通过软管管路为喷嘴供应处于压力下的洗涤液，并且相应的喷嘴开口借助配属于其的电磁阀根据车窗刮水器的位置被打开和关闭。
由DE102014115670A1已知一种用于机动车的倒车摄像机的清洁装置，其中，除了摄像机光学器件外还设置有用于清洁液体的指向摄像机光学器件的喷射喷嘴。所述喷射喷嘴通过管路与活塞泵连接，该活塞泵具有在缸中克服弹簧的力可轴向移动的活塞，该活塞通过活塞杆由外部的致动器驱动。利用这种致动器操纵的活塞杆驱动装置，在活塞泵的压缩室中只有缓慢的压力构建是可能的，由此产生活塞泵的仅缓慢的响应特性。
尤其是在大的管路长度时，软管管路的弹性和管路中的液体体积的惯性导致在清洁喷嘴处延迟的压力构建。出于这个原因，在洗涤水泵起动后以一定的延迟才达到了清洁喷嘴的所希望的工作点。然而，因为传感器的清洁过程(不同于传统的窗玻璃清洁或前照灯清洁)通常以非常短的喷射时间(例如＜1.0秒)工作，快速的压力构建和压力降低对于清洁喷嘴的高效率是有利的。理想的是，此时工作点压力立即施加在清洁喷嘴上。仅以这种方式才能确保恒定的高压在整个喷射过程中可供使用。
发明内容
本发明的任务是，这样构造一种同类型的清洁装置，使得其具有相对于现有技术较快速的响应特性。
所述任务利用权利要求1的特征来解决。
本发明涉及一种清洁单元、尤其是用于机动车中的窗玻璃或传感器的清洁单元，其设置有用于清洁液体的储备容器、至少一个清洁喷嘴、在所述储备容器与所述清洁喷嘴之间的流体连接部和至少一个设置在所述储备容器与所述清洁喷嘴之间的喷射泵，其中，所述清洁喷嘴设置在清洁喷嘴单元中或上，并且所述喷射泵由设置在所述清洁喷嘴单元中或上的具有缸轴线的活塞-缸单元构成，根据本发明规定，所述活塞-缸单元的活塞构造成电磁操纵的活塞，该活塞能够在沿着缸轴线指向的电磁力的作用下沿着形成压缩方向的第一方向被操纵。
为了能够实现精确地操控相应的清洁喷嘴单元并且即使在短的喷射循环中也实现立即的压力构建，根据本发明，所述致动器、即喷射泵设置在清洁喷嘴单元中或上，优选直接设置在清洁喷嘴之前，或者进一步优选甚至集成于清洁喷嘴中。以这种方式避免了在喷射泵与清洁喷嘴之间的在现有技术中阻碍快速压力构建的清洁液体管路。通过在各个清洁喷嘴单元中或上设置喷射泵，在发明主题中因此将在现有技术中通过软管管路引起的系统中的惯性和弹性降低到最小，因为通过构成各个喷射泵的活塞-缸单元的活塞仅须使处于压力腔中的流体加速。由此在作用位置上、即在清洁喷嘴中实现更快的压力构建。因此，对于每次喷雾(Sprühstoβ)产生精确限定的且通过压力腔的容积预先给定的清洁流体的量。将活塞设置为电磁线性驱动装置的可运动的元件确保了喷射泵的非常快速的响应特性。
根据本发明的清洁单元的其它优选的和有利的设计特征是从属权利要求2至9的主题。
优选地，活塞-缸单元的活塞由磁性材料制成或者至少具有这样的材料。由此改善了电磁驱动装置的效率，从而由此构成的喷射泵的响应特性还更快。
如下实施方式也是特别有利的，其中所述活塞-缸单元具有电磁激励装置，该电磁激励装置构造用于在施加电压时使所述活塞沿缸轴线运动。由此能够实现喷射泵的特别紧凑的结构形式。
优选地，所述电磁激励装置包围活塞-缸单元的缸区段并且具有至少两个在缸轴线的方向上依次相继设置的电线圈。该实施方式也允许用于活塞的高效的线性驱动装置的特别紧凑的构造。在此，按照线性驱动装置的类型可以产生磁场，该磁场从一个线圈沿着缸轴线向前运动到下一个线圈并且在此带动活塞。这种线性驱动装置可以特别突然地使活塞加速，从而在喷射泵中几乎突然地构建压力。
也有利的是，设置有复位弹簧，该复位弹簧以反向于所述压缩方向的复位力加载活塞。这种复位弹簧能够实现使活塞快速地自动复位到其起始位置中并且非常有效地抽吸新的清洁液体到活塞-缸单元的泵腔或压力腔中。
也特别有利的是，在活塞-缸单元的活塞中设置有第一止回阀。由此能够实现快速填充活塞-缸单元的泵腔。
优选地，在构成喷射泵的活塞-缸单元与清洁喷嘴之间设置有第二止回阀。由此，在第二止回阀关闭时防止了在活塞回引时通过清洁喷嘴抽吸空气。以这种方式实现了由复位弹簧在引导活塞回到其初始位置时非常有效地构建吸入力，该吸入力引起泵腔的快速的再次填充。
在所有实施方式中特别有利的是，在所述储备容器与构成喷射泵的活塞-缸单元之间设置有输送泵。通过这种输送泵不仅总是将清洁液体补充到系统中，而且此外可在通向各个清洁喷嘴单元的管路系统中构建轻微的过压，所述过压辅助各个泵腔的快速的再次填充。
优选地，设置多个清洁喷嘴单元，这些清洁喷嘴单元分别连接到构成在储备容器与相应的清洁喷嘴之间的流体连接部的共同的流体管路上，该流体管路构造成环形管路并且从储备容器经由清洁喷嘴单元延伸回到储备容器，并且所述输送泵设置在环形管路中，优选在储备容器中或上的环形管路中。所述输送泵在此有效地设置在储备容器中的清洁液体体积与沿清洁液体的流动方向观察的第一清洁喷嘴单元之间的环形管路中。但共同的流体管路也可以构造成分支管路。
在储备容器与相应的喷射泵之间，止回阀可设置在每个喷射泵之前，即在每个活塞-缸单元之前，这确保了总是有清洁液体存在于相应的喷射泵的吸入侧。
本发明还涉及一种机动车，其具有至少一个根据本发明的清洁单元。
附图说明
下面借助附图详细说明和阐述本发明的优选实施例以及附加的设计细节和其它优点。
其中：
图1示出具有多个根据本发明构造的清洁喷嘴单元的清洁单元；
图2示出根据本发明的清洁喷嘴单元的部分剖切的示图，以及
图3A至3C示出具有根据图2的清洁喷嘴单元的喷射过程的不同阶段。
具体实施方式
图1示出根据本发明的用于在机动车中使用的用于清洁窗玻璃或传感器的清洁单元。该清洁单元100具有用于清洁液体的储备容器110，在该储备容器中设置有输送泵112。输送泵112具有吸入接管111，该吸入接管浸入到清洁液体R的体积中。在输送泵112的压力侧上连接有环形管路120，该环形管路120以其另一个端部122再次通入到储备容器110中。环形管路在其通入到储备容器110中的端部122的区域中可以设置有节流阀124，该节流阀形成流动阻力，所述流动阻力使输送泵112能够在环形管路120的内部构建轻微的过压。
在所述环形管路120上连接有多个清洁喷嘴单元101、102、103、104、105。这些清洁喷嘴单元101、102、103、104、105基本上结构相同地设计并且下面借助图2和3还要进行描述。环形管路120可以是一种管道，但是它也可以由柔性软管制成或者具有至少一个柔性软管。
通过环形管路120将清洁液体R供应给各个清洁喷嘴单元101、102、103、104、105。由于环形管路120中存在轻微的过压，因此环形管路120总是填充有清洁流体R，由于所述轻微的过压，清洁流体R也存在于相应的清洁喷嘴单元101、102、103、104、105的流体入口处。
图2示出清洁喷嘴单元1，其根据本发明构造并且对应于在图1中示意性地示出的清洁单元101、102、103、104、105。
清洁喷嘴单元1具有壳体10，该壳体具有缸区段12，该缸区段12形成活塞-缸单元2的缸。所述缸区段12在其两个轴向端部上除相应一个流动开口(流入口13或流出口14)之外被封闭。所述流入口13通入到与环形管路120相连接或可连接的流体接头11中，并且所述流出口14通入到与清洁喷嘴单元1的壳体10有效流动地、优选整体地连接的清洁喷嘴3的内部流体通道30中。
活塞20沿缸轴线X可轴向移动地设置在清洁喷嘴单元1的壳体10的缸区段12中。该活塞20由磁性材料制成或者具有这种磁性材料。活塞20、壳体10的喷嘴侧的端壁15和缸区段12的周向壁16包围活塞-缸单元2的泵腔或压力腔26。
电磁激励装置4围绕清洁喷嘴单元1的壳体10的缸区段12。所述电磁激励装置4在此示例性地通过两个示意性示出的并且沿缸轴线X的方向依次相继设置的电线圈40、42示出，所述电线圈构造用于使电流穿流，其中，也可以设置有多于两个的线圈。
当线圈40、42通过施加电压而被激励时，它们产生电磁场，该电磁场使磁性的活塞20沿着缸轴线X朝向清洁喷嘴3(在图2中向右)运动。在清洁喷嘴单元1的壳体10的缸区段12的内部设置有构造成压力弹簧5的螺旋弹簧，该螺旋弹簧同样在活塞20与壳体10的喷嘴侧的端壁15之间在缸轴线X的方向上延伸并且不仅支承在活塞20上而且支承在喷嘴侧的端壁15上。所述压力弹簧5由于其弹簧力F而力求将活塞20压离喷嘴侧的端壁15(在图2中向左)。通过线圈40、42的激励引起的磁力M本身力求将活塞20朝向喷嘴侧的端壁15挤压并且因此克服压力弹簧5的力F作用。
在活塞20中构造有第一止回阀22，其流动通道21在轴向上穿过活塞20。在活塞20的朝向喷嘴侧的端壁15的侧上设置有阀体24，该阀体与阀座23在流动通道21的那里的开口的区域中密封地配合作用。
在清洁喷嘴3的流体通道30中设置有具有流动通道31和设置在背离压力腔26的一侧上的阀体34的第二止回阀32，该阀体与阀座33在流动通道31的在那里的开口的区域中密封地配合作用。
所述活塞-缸单元2与两个止回阀22、32和用于活塞20的电磁激励装置4一起形成高度敏捷的喷射泵6。
清洁喷嘴3在流体通道30的背离活塞-缸单元2的端部上具有喷嘴开口36，喷射束38可以从该喷嘴开口中排出，如在图2中象征性示出的那样。
图2示出活塞-缸单元2的活塞20的初始位置或静止位置。在活塞20与缸区段12的喷嘴侧的端壁15之间形成活塞-缸单元2的压力腔26。在活塞20的背离压力腔26的一侧上(在图2中在活塞20的左侧)存在处于由输送泵112与节流阀124相结合产生的轻微的过压下的清洁液体。然而，所述轻微的过压不足以打开活塞20中的止回阀22。
下面将参照图3A至图3C描述图2中所示的清洁喷嘴单元1的工作方式。
如果现在用电压加载电线圈40、42，使得电流在其中流动，则产生磁场，该磁场力求使磁性的活塞20以磁力M朝向缸区段12的喷嘴侧的端壁15的方向克服压力弹簧5的弹簧力F运动。磁力M在此明显大于弹簧力F，从而活塞20突然地在压力弹簧5压缩的情况下在图2和3中向右运动并且压缩压力腔26的容积。图3A和3B示出这种移动的两个阶段。
包含在压力腔26中的清洁液体将设置在活塞20中的第一止回阀22的阀体24压靠到所属的阀座21上，从而第一止回阀22关闭并且压力腔26中的液体由向右迁移的活塞20加压。由于压力腔26内部中的压力上升，在第二止回阀32中，阀体34从其阀座33中运动出来，从而清洁液体可从压缩室26中通过流动通道31进入到清洁喷嘴3的流体通道30中并且通过喷嘴开口36作为喷射束38排出。
图3B示出处于其最右边位置、即上死点的活塞20。如果活塞20到达图3B所示的位置，那么切断施加在线圈40、42上的电压并且磁场消失，因此磁力M也不再作用。因此，压力弹簧5的弹簧力F能够如在图3C中所示的那样使活塞20缓慢地运动回到其初始位置中(在图2和3中向左)。在此，第二止回阀32关闭，并且设置在活塞中的第一止回阀22的阀体24由于在环形管路120中存在的轻微的过压和由于活塞20的返回运动而在第一止回阀22的流动通道21中产生的动态压力而从其阀座23上松开并且从其关闭位置运动出来，如在图3C中示意性示出的那样，从而清洁液体可以从环形管路120中通过流动通道21流入到压力腔26中。由此，来自环形管路120的轻微的过压也存在于压力腔26中。然而，所述轻微的过压不足以打开清洁喷嘴3中的第二止回阀32，从而该阀继续保持关闭并且没有清洁液补充流入并且可以通过清洁喷嘴3排出。
在根据本发明的清洁单元100中，代替具有旋转作用的传统的中央洗涤水泵，分散地设置有配设给相应的清洁喷嘴单元1、101、102、103、104、105的活塞-缸喷射泵，其具有带有平移作用的电磁操纵的活塞20，并且所述喷射泵6设置在相应的清洁喷嘴单元1、101、102、103、104、105中或上，即设置在清洁喷嘴3的空间上紧邻的附近。一旦电磁激励装置4的线圈40、42被加载电流，由此产生的磁场将活塞20反向于复位弹簧5朝向清洁喷嘴3的方向牵拉。由此在活塞-缸单元2的压力腔26中产生的过压突然地打开在喷嘴出口37之前在喷嘴开口36处放置的第二止回阀32并且所述喷射过程直接地且没有显著延迟地并且几乎以最大压力开始。
如果压力腔26排空，则线圈40、42被无电流地切换并且作为复位弹簧起作用的压力弹簧5使活塞20运动返回到其初始或静止位置(图2)。在所述返回运动中，压力腔26通过单侧能通过的第一止回阀22重新用清洁液体填充(“重新填充阶段”)。一旦活塞20到达其静止位置，就可以实施下一次喷雾。
在重新填充阶段中用清洁液体供给各个清洁喷嘴单元101、102、103、104、105可以在整个车辆中通过相同的环形管路120或分支管路实现。具有非常小的功率的输送泵或循环泵用于软管管路的排气。此外，输送泵或循环泵在所进行的喷射过程之后提供对于在每个清洁喷嘴单元101、102、103、104、105的流入接头处的重新填充阶段所必需的清洁液体。车辆中待清洁的传感器的数量越大，则如图1中示例性示出的环形管路系统的构造越有用。
所述清洁过程例如可以通过施加到线圈40、42上的电压的变化和/或通过所施加的电压的持续时间的变化来控制。施加到线圈40、42上的电压的大小影响施加到活塞20上的力并且因此影响喷出清洁液体R的压力的大小。所施加的电压越高，施加到活塞20上的力越大。通过改变电压被施加到线圈40、42上的持续时间，可能影响到活塞20的运动的持续时间。因此，所施加的电压的持续时间控制活塞20经过的路径并且由此控制喷出的清洁流体R的量。
本发明不限于上述实施例，这些实施例仅用于一般阐述本发明的核心思想。在保护范围的范畴内，按照本发明的装置也可不同于上述实施形式。在此，该装置可以尤其具有由各权利要求的各相应的单个特征的组合构成的特征。
在权利要求书、说明书和附图中的附图标记仅用于更好地理解本发明并且不应限制保护范围。
附图标记列表
1 清洁喷嘴单元
2 活塞-缸单元
3 清洁喷嘴
4 电磁激励装置
5 压力弹簧
6 喷射泵
10 壳体
11 流体接头
12 缸区段
13 流入口
14 流出口
15 喷嘴侧的端壁
16 周向壁
20 活塞
21 流动通道
22 第一止回阀
23 阀座
24 阀体
26 压力腔
30 流体通道
31 流动通道
32 第二止回阀
33 阀座
34 阀体
36 喷嘴开口
37 喷嘴出口
38 喷射束
40 电线圈
42 电线圈
100 清洁单元
101 清洁喷嘴单元
102 清洁喷嘴单元
103 清洁喷嘴单元
104 清洁喷嘴单元
105 清洁喷嘴单元
110 储备容器
111 吸入接管
112 输送泵
120 环形管路
122 环形管路的通入储备容器110中的端部
124 节流阀
F 弹簧力
M 磁力
R 清洁流体
X 缸轴线

Claims (10)

1.清洁单元(100)，其设置有用于清洁液体(R)的储备容器(110)、至少一个设置在清洁喷嘴单元(1；101、102、103、104、105)中或上的清洁喷嘴(3)、在所述储备容器(110)与所述清洁喷嘴(3)之间的流体连接部和至少一个设置在所述储备容器(110)与所述清洁喷嘴(3)之间的喷射泵(6)，该喷射泵由设置在所述清洁喷嘴单元(1；101、102、103、104、105)中或上的具有缸轴线(X)的活塞-缸单元(2)构成，其特征在于，
所述活塞-缸单元(2)的活塞构造成电磁操纵的活塞(20)，该活塞能够在沿着缸轴线(X)指向的电磁力(M)的作用下沿着形成压缩方向的第一方向被操纵。
2.根据权利要求1所述的清洁单元(100)，其特征在于，所述活塞(20)由磁性材料制成或具有这种磁性材料。
3.根据权利要求1或2所述的清洁单元(100)，其特征在于，所述活塞-缸单元(2)具有电磁激励装置(4)，该电磁激励装置构造用于在施加电压时使所述活塞(20)沿缸轴线(X)运动。
4.根据权利要求3所述的清洁单元(100)，其特征在于，所述电磁激励装置(4)包围活塞-缸单元(2)的缸区段(12)并且具有至少两个在缸轴线(X)的方向上依次相继设置的电线圈(40、42)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的清洁单元(100)，其特征在于，设置有复位弹簧(5)，该复位弹簧以反向于所述压缩方向的复位力(F)加载活塞(20)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的清洁单元(100)，其特征在于，在活塞-缸单元(2)的活塞(20)中设置有第一止回阀(22)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的清洁单元(100)，其特征在于，在构成喷射泵(6)的活塞-缸单元(2)与清洁喷嘴(3)之间设置有第二止回阀(32)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的清洁单元(100)，其特征在于，在所述储备容器(110)与构成喷射泵(6)的活塞-缸单元(2)之间设置有输送泵(112)。
9.根据权利要求8所述的清洁单元(100)，其特征在于，设置有多个清洁喷嘴单元(101、102、103、104、105)，这些清洁喷嘴单元分别连接到构成在储备容器(110)与相应的清洁喷嘴(3)之间的流体连接部的共同的流体管路上，该流体管路构造成环形管路(120)并且从储备容器(110)经由清洁喷嘴单元(101、102、103、104、105)延伸回到储备容器(110)，并且所述输送泵(112)设置在储备容器(110)中的清洁液体体积与沿清洁液体的流动方向观察的第一清洁喷嘴单元(101)之间的环形管路(120)中。
10.机动车，其具有至少一个根据前述权利要求中任一项所述的清洁单元(100)。
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