DE102006011209A1

DE102006011209A1 - Verfahren zur Anpassung einer Andruckkraft einer Waschbürste und Wascheinrichtung für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102006011209A1
Application number: DE200610011209
Authority: DE
Inventors: Andreas Holz
Original assignee: HOLZ AUTOWASCH TECHNIK GmbH; HOLZ AUTOWASCH-TECHNIK GmbH
Current assignee: HOLZ AUTOWASCH TECHNIK GmbH; HOLZ AUTOWASCH-TECHNIK GmbH
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung einer Andruckkraft einer pendelnd aufgehängten, zumindest im Wesentlichen passiv selbstnachführenden, rotierend gelagerten Waschbürste auf eine zu reinigende Oberfläche vor Durchführung eines Waschvorgangs mit den Schritten: Ermittlung der Andruckkraft der Waschbürste anhand einer Messung eines Istwerts einer resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste, Ermittlung einer Abweichung zwischen dem Istwert und einem vorgebbaren Sollwertintervall für die Andruckkraft der Waschbürste, Durchführung einer Anpassung der Andruckkraft bei Vorliegen einer Differenz zwischen Istwert und Sollwertintervall, sowie eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Wascheinrichtung für Kraftfahrzeuge.

Description

Anwendungsgebiet und Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Anpassung einer Andruckkraft einer Waschbürste sowie eine Wascheinrichtung für Kraftfahrzeuge.

Aus dem Stand der Technik ist eine Wascheinrichtung für eine Waschstrasse bekannt, die für eine Reinigung von Außenoberflächen eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird. Bei einer Waschstrasse wird das zu reinigende Kraftfahrzeug mittels einer Schleppeinrichtung typischerweise an einer Sprühstation zur Benetzung der Fahrzeugoberfläche mit einem Waschfluid, insbesondere Wasser, an einer Bürststation zur Reinigung der Fahrzeugoberfläche mit rotierenden Waschbürsten und an einer Trocknungsstation zur Trocknung der Fahrzeugoberfläche vorbeigeführt. Dabei ist die Bürststation mit zumindest einer schwenkbeweglich gelagerten Waschbürste ausgestattet, die mit einem Drehantrieb versehen ist. Die Waschbürste ist drehbeweglich um eine Rotationsachse an zumindest einem Pendelarm angebracht, der schwenkbeweglich um eine Pendelachse an einer Tragstruktur gelagert ist. Die Waschbürste weist einen trommelförmigen Grundkörper und daran angebrachte, radial nach außen abragende Waschborsten oder Waschlappen auf, die vorzugsweise aus einem Kunststoffmaterial, beispielsweise aus einem Schaumstoffmaterial oder aus einem Textilmaterial oder einem textilähnlichen Material hergestellt sind.

Durch eine Beabstandung der Rotationsachse des trommelförmigen Grundkörpers der Waschbürste von der Schwenkachse des Pendelarms, der typischerweise an einer gebäudefest angebrachten Tragsäule gelagert ist, ergibt sich durch die Rotationsbewegung der Waschbürste und die Transportbewegung des Kraftfahrzeugs eine zumindest im Wesentlichen passiv selbstnachführende Pendellagerung für die Waschbürste. Das heißt, dass sich die Waschbürste frei gegenüber der Außenoberfläche des Kraftfahrzeugs ausrichten kann und diese Außenoberfläche mit einer Waschbewegung überstreicht. Um die freie Ausrichtung zu gewährleisten und um eine Beschädigung der zu reinigenden Außenoberfläche des Kraftfahrzeugs zu vermeiden, ist der Waschbürste eine Ausgleichseinrichtung in Form eines Gegengewichts zugeordnet, das eine Gewichtskraft der Waschbürste zumindest teilweise kompensiert. Das Gegengewicht ist derart an dem Pendelarm angeordnet, dass ein bezogen auf die Pendelachse des Pendelarms durch die Gewichtskraft der Waschbürste hervorgerufenes Drehmoment zumindest teilweise von einem durch das Gegengewicht hervorgerufenen Drehmoment kompensiert werden kann. Eine resultierende Gewichtskraft der Waschbürste, die von der Differenz der Drehmomente bestimmt wird und die als vertikal nach unten gerichtete Kraft an der Waschbürste gemessen werden kann, wird auch als Andruckkraft bezeichnet. Die Andruckkraft definiert mit einer Auflagefläche der Waschbürste auf der Außenoberfläche des Kraftfahrzeugs einen Anpressdruck, der als Maßstab für die Waschwirkung der Waschbürste herangezogen werden kann und der in einem vorgegebenen Sollwertintervall liegen muss, um einen günstigen Kompromiss zwischen guter Waschleistung und geringem Verschleiß der zu reinigenden Außenoberfläche zu gewährleisten.

Typischerweise liegt die Waschbürste bedingt durch die Rotation des Grundkörpers und der daran angebrachten Waschborsten oder Waschlappen mit einer nahezu konstanten Auflagefläche auf der Oberfläche des Kraftfahrzeugs auf. Der Anpressdruck wird daher wesentlich durch die Andruckkraft beeinflusst, die ihrerseits von der Gewichtskraft der Waschbürste bestimmt wird. Die Andruckkraft bestimmt auch eine für die Waschwirkung der Waschbürste maßgebliche Reibkraft, da die Andruckkraft eine erhebliche, normal zur Außenoberfläche wirkende Kraftkomponente aufweist, die mit einem Reibungskoeffizienten zwischen Waschbürste und Außenoberfläche die Reibungskraft bestimmt. Während des Waschvorgangs besteht ein dynamisches Gleichgewicht zwischen der Andruckkraft und einer vom Auftreffen der Waschborsten oder Waschlappen auf die Außenoberfläche bestimmten Reaktionskraft. Dieses dynamische Kräftegleichgewicht wird insbesondere vom Abstand der Waschbürste zur Außenoberfläche beeinflusst, da bei geringem Abstand ein stärkeres Auftreffen und eine damit einhergehende stärkere Deformation der Waschborsten oder Waschlappen auf die Außenoberfläche stattfindet, was zu einer Erhöhung der Reaktionskraft führt, so dass die Waschbürste nach oben von der Außenoberfläche ausweicht. Dadurch wird die selbstnachführende Bewegung der Waschbürste gegenüber der Außenoberfläche gewährleistet.

Die Gewichtskraft der Waschbürste ist in einem gewissen Rahmen variabel und wird insbesondere durch eine unterschiedliche Beladung der Waschborsten oder Waschlappen mit Waschfluid beeinflusst. Beispielsweise kann die Gewichtskraft der Waschbürste durch Abtropfen und Verdunsten von Waschfluid von den Waschborsten oder Waschlappen nach einer längeren Zeit der Nichtbenutzung erheblich geringer sein als bei einem kontinuierlichen Gebrauch der Waschbürste, der mit einer dauerhaften Benetzung der Waschborsten oder Waschlappen mit dem Waschfluid verbunden ist, da die Waschborsten oder Waschlappen ein Mehrfaches ihres Eigengewichts an Waschfluid aufnehmen können.

Aufgabe und Lösung

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Anpassung einer Andruckkraft einer Waschbürste sowie eine Wascheinrichtung für ein Kraftfahrzeug zu verbessern.

Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe durch ein Verfahren zur Anpassung einer Andruckkraft einer pendelnd aufgehängten, zumindest im Wesentlichen passiv selbstnachführenden, rotierend gelagerten Waschbürste auf eine zu reinigende Oberfläche vor Durchführung eines Waschvorgangs gelöst, das die Schritte:

• Ermittlung der Andruckkraft der Waschbürste anhand einer Messung eines Istwerts einer resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste,
• Ermittlung einer Abweichung zwischen dem Istwert und einem vorgebbaren Sollwertintervall für die Andruckkraft der Waschbürste,
• Durchführung einer Anpassung der resultierenden Gewichtskraft bei Vorliegen einer Differenz zwischen Istwert und Sollwertintervall.

aufweist.

Vorteilhafte sowie bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im folgenden näher erläutert. Das Verfahren und die Vorrichtung werden teilweise gemeinsam erläutert, wobei diese Erläuterungen sowie die entsprechenden Merkmale dennoch unabhängig für Vorrichtung und Verfahren gelten. Der Wort laut der Ansprüche wird durch die ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Mit der Messung des Istwerts der resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste wird die Ausgangssituation vor Beginn des Waschvorgangs bestimmt. Sofern der Istwert nicht in einem vorgebbaren Sollwertintervall liegt, das einen zulässigen Bereich für die Andruckkraft der Waschbürste und einen dadurch von der Waschbürste hervorgerufenen Anpressdruck auf die zu reinigende Oberfläche bestimmt, kann eine automatische oder manuelle Anpassung der resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste vorgenommen werden.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Istwert und/oder die Differenz zwischen Istwert und Sollwertintervall an einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden. Damit kann ein Bediener der Waschstrasse entscheiden, ob vor der Durchführung eines Waschvorgangs eine Anpassung der Andruckkraft notwendig ist und kann die entsprechenden Anpassungsmaßnahmen, also eine Erhöhung oder Reduzierung der Gewichtskraft der Waschbürste oder eine Veränderung des Gegengewichts, durchführen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei Vorliegen eines zu geringen Istwerts zumindest so lange eine Zufuhr eines Waschfluids auf eine Oberfläche der Waschbürste zur Erhöhung der Gewichtskraft der Waschbürste und somit eine Anpassung der Andruckkraft vorgenommen wird, bis der wiederkehrend ermittelte Istwert das Sollwertintervall erreicht. Mit dieser einfachen Maßnahme, bei der durch die Zufuhr des Waschfluids auf die Oberfläche der Waschbürste die Waschborsten oder Waschlappen der Waschbürste mit Waschfluid getränkt werden, kann eine in der Waschbürste aufgenommene Fluidmenge erhöht und somit eine Steigerung der Gewichtskraft der Waschbürste erzielt werden. Dabei wird die Waschbürste so lange mit Waschfluid versorgt, insbesondere besprüht, bis die Andruckkraft der Waschbürste und der dadurch bestimmte Anpressdruck in dem vorgegebenen Sollwertintervall liegen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Anpassung der Andruckkraft bei rotierender Waschbürste durchgeführt wird. Damit ist sichergestellt, dass die Waschbürste auch zu Beginn des durchzuführenden Waschvorgangs, bei dem ohnehin eine Rotation der Waschbürste vorgesehen ist, den vorgegebenen Anpressdruck erreicht. Bei Ermittlung der Andruckkraft im Stillstand der Waschbürste könnte die Andruckkraft im Sollwertintervall liegen, jedoch bei Inbetriebnahme der Waschbürste bedingt durch die Rotationsbewegung könnte eine Verringerung der an der Waschbürste aufgenommenen Fluidmenge eintreten, wodurch sich die Andruckkraft und der davon bestimmte Anpressdruck reduzieren würden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass während des Waschvorgangs eine Ermittlung des Anpressdrucks anhand einer Messung einer Andruckkraft der Waschbürste und eine Anpassung des Anpressdrucks bei Vorliegen einer Differenz zwischen einem Istwert der Andruckkraft und einem vorgebbaren Sollwertintervall für die Andruckkraft vorgenommen wird. Dadurch kann auch während des Waschvorgangs eine zumindest im Wesentlichen konstante Andruckkraft der Waschbürste und ein ebenfalls im Wesentlichen konstanter Anpressdruck gewährleistet werden. Die Andruckkraft der Waschbürste kann insbesondere durch der Waschbürste zugeordnete Kraftsensoren, durch eine Ermittlung eines elektrischen Motorstroms bei elektrischem Antrieb der Waschbürste oder durch die Ermittlung einer Waschbürstendrehzahl bei einem hydraulischen Antrieb der Waschbürste mit konstantem Hydraulikdruck angenähert bzw. ermittelt werden. Die angenäherte oder gemessene Andruckkraft kann als Eingangssignal für eine Anzeige des Istwerts der Andruckkraft und/oder für eine Einrichtung zur Anpassung der Andruckkraft dienen. Weiterhin kann durch eine derartige Ermittlung des Anpressdrucks während des Waschvorgangs auch eine korrekte Funktion der Wascheinrichtung dokumentiert werden, indem die während des Waschvorgangs auftretenden Anpresskräfte aufgezeichnet und gespeichert werden und somit insbesondere bei Schäden am zu waschenden Kraftfahrzeug zur Dokumentation einer fehlerfreien Funktion der Wascheinrichtung herangezogen werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass während des Waschvorgangs eine Anpassung der Andruckkraft mittels einer Einstellvorrichtung vorgenommen wird, die auf eine Pendelaufhängung der Waschbürste und/oder auf die Waschbürste einwirkt. Für die Anpassung der Andruckkraft können eine oder mehrere Kräfte und/oder Drehmomente auf die Pendelaufhängung der Waschbürste eingeleitet werden, um eine Erhöhung oder Reduzierung der resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste herbeizuführen. Damit kann gewährleistet werden, dass die Andruckkraft während des gesamten Waschvorgangs in dem vorgegebenen Sollwertintervall liegt. Denkbar ist auch eine Befüllung oder Entleerung einer oder mehrerer an der Pendelaufhängung vorgesehenen Speichereinrichtungen für eine Flüssigkeit, insbesondere für Wasser, die an der Waschbürste und/oder an einem der Pendelaufhängung zum Ausgleich der Gewichtskraft der Waschbürste zugeordneten Ausgleichsgewicht vorgesehen sein können und die auf diesem Wege eine schnelle und zuverlässige Anpassung der Andruckkraft ermöglichen. Eine Veränderung der Position des Gegengewichts längs des Pendelarms und eine dadurch hervorgerufene Veränderung des vom Gegengewicht hervorgerufenen Drehmoments kann alternativ oder ergänzend vorgenommen werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Einstellvorrichtung eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, die eine Anpassung der Andruckkraft in einer offenen oder geschlossenen Schleife er möglicht. Bei einer Anpassung der Andruckkraft in einer offenen Schleife liegt beispielsweise ein vorgebbares Andruckkraftprofil vor, das sich insbesondere anhand einer Außenkontur des zu reinigenden Kraftfahrzeugs bestimmt und bei dem der Andruckkraft in Abhängigkeit von der Stellung des Kraftfahrzeugs gegenüber der Waschbürste variiert wird. Dabei ist keine Rückkopplung zwischen der vorgegebenen Andruckkraft und der tatsächlich vorliegenden Andruckkraft vorgesehen, das heißt es liegt eine offene Schleife vor.

Bei einer geschlossenen Schleife findet eine Rückkopplung der tatsächlich gemessenen Andruckkraft in die Steuereinrichtung statt, d.h. während des Waschvorgangs wird geprüft, ob die tatsächliche Andruckkraft der vorgegebenen Andruckkraft entspricht. Sofern eine Differenz zwischen dem Istwert und dem Sollwertintervall für die Andruckkraft vorliegt, kann eine Anpassung der resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste vorgenommen. Mit einer geschlossenen Schleife, die auch als Regelschleife bezeichnet wird, ist somit eine besonders zuverlässige Anpassung der Andruckkraft während des Waschvorgangs gewährleistet.

Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe der Erfindung durch eine Wascheinrichtung für Kraftfahrzeuge mit einer Waschbürste gelöst, wobei die Waschbürste drehbar an zumindest einem Pendelarm angebracht ist, der schwenkbeweglich um eine Pendelachse an einer Tragstruktur gelagert ist und dem zumindest eine Ausgleichseinrichtung zugeordnet ist, die für einen zumindest teilweisen Ausgleich einer durch eine Gewichtskraft der Waschbürste bewirkten Andruckkraft der Waschbürste auf eine zu waschende Oberfläche ausgebildet ist, wobei der Ausgleichseinrichtung eine Einstellvorrichtung für eine Anpassung der Andruckkraft an unterschiedliche Waschbedingungen zugeordnet ist. Der Ausgleichseinrichtung kommt somit die Aufgabe zu, durch Einleitung von Kräften und/oder Drehmomenten auf den zumin dest einen Pendelarm der Wascheinrichtung eine zumindest teilweise Kompensation der Gewichtskraft der Waschbürste herbeizuführen, so dass die Andruckkraft und der davon bestimmte Anpressdruck der Waschbürste auf die zu reinigende Oberfläche geringer, insbesondere erheblich geringer, ist, wie wenn die Andruckkraft allein durch die Gewichtskraft der Waschbürste bestimmt würde.

Eine typische Ausgleichseinrichtung weist ein Gegengewicht auf, das in einem der Waschbürste abgewandten Endbereich des Pendelarms angebracht ist, wobei die Pendelachse des Pendelarms zwischen dem Gegengewicht und der Waschbürste angeordnet ist. Damit üben bezogen auf die Pendelachse sowohl die Waschbürste als auch die Ausgleichseinrichtung ein jeweils durch ihre Gewichtskräfte bestimmtes Drehmoment aus, das sich zumindest teilweise gegenseitig aufhebt, wobei eine Drehmomentdifferenz bezogen auf einen Hebelarm zwischen der Pendelachse und einer Auflagefläche der Waschbürste auf eine Oberfläche die Andruckkraft und damit den Anpressdruck bestimmt. Um einen Einfluss auf die Andruckkraft und den daraus resultierenden Anpressdruck zu nehmen, ist an der Ausgleichseinrichtung eine Einstellvorrichtung vorgesehen, die eine Beeinflussung des von der Ausgleichseinrichtung aufgebrachten Kompensationsdrehmoments ermöglicht und somit die Andruckkraft der Waschbürste mitbestimmt. Die Einstellvorrichtung kann ergänzend oder alternativ auch unmittelbar der Waschbürste zugeordnet sein und kann somit eine Veränderung der Gewichtskraft der Waschbürste bewirken.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einstellvorrichtung zumindest eine Kraftmesseinrichtung für eine Ermittlung der Andruckkraft der Waschbürste und zumindest ein Einstellmittel für eine Beeinflussung der Andruckkraft und/oder eine Anzeigeeinrichtung für die Anzeige der Andruckkraft aufweist. Die Kraftmesseinrichtung ist bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als elastisch de formierbares Messelement ausgeführt, dem zumindest eine Schalteinrichtung zur Ermittlung und/oder Verarbeitung einer Deformation des Messelements zugeordnet ist. Für eine Kraftmessung zur Ermittlung der Andruckkraft der Waschbürste kann eine Vielzahl von Messprinzipien und Messverfahren eingesetzt werden, die vorzugsweise auf einer Deformation eines elastisch deformierbaren Messelements basieren. Viele dieser Messprinzipien, wie beispielsweise eine elektrische Widerstandsmessung mit einem Dehnmessstreifen, eine elektrische Spannungsmessung mit einem deformieren Piezoelement oder eine optische Abtastung eines auf dem Pendelarm angebrachten Glasmaßstabs stellen ein präzises Messergebnis bereit. In der rauen Umgebung einer Waschstrasse mit erheblichen Einflüssen von Schmutz, Feuchtigkeit und Vibrationen weist die erfindungsgemäße Kraftmesseinrichtung eine Federeinrichtung, insbesondere ein als Wendelfeder ausgeführtes Messelement auf, das auch unter den in der Waschstrasse vorliegenden Umgebungsbedingungen ein zuverlässiges Messergebnis liefert.

Dem Messelement ist eine Schalteinrichtung zugeordnet, die eine Ermittlung und Verarbeitung oder Anzeige einer durch die vorliegenden Kräfte hervorgerufenen Deformation des Messelements auf pneumatischer, elektrischer, elektronischer oder hydraulischer Basis ermöglicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einstellmittel als Dosiervorrichtung für eine Dosierung eines Waschfluids auf eine Oberfläche der Waschbürste ausgebildet ist. Damit kann eine Anpassung der Andruckkraft der Waschbürste durch die Dosierung des Waschfluids auf die Oberfläche der Waschbürste vorgenommen werden, die Dosiervorrichtung für die Dosierung des Waschfluids kann als Sprüheinrichtung seitlich oder oberhalb der Waschbürste angeordnet sein, um Waschfluid in einem freien Sprühstrahl auf di Oberfläche der Waschbürste aufzubringen. Alternativ oder ergänzend kann in dem trommelförmigen Grundkörper zumindest eine Düse zur Abgabe des Waschfluids vorgesehen sein, durch die das Waschfluid ausgehend vom Grundkörper radial nach außen in die Waschborsten und/oder Waschlappen der Waschbürste eingebracht werden kann.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung als Steuerventil für die Dosiervorrichtung ausgebildet ist. Das Steuerventil kann insbesondere als Hydraulikventil gestaltet sein und somit eine unmittelbare Beeinflussung eines Waschfluidstroms ermöglichen, so dass keine Zwischenverarbeitung einer Deformation des Messelements notwendig ist, sondern vielmehr eine unmittelbare Umsetzung der ermittelten resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste in einem Waschfluidstrom zur Erhöhung der Andruckkraft gegeben ist. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Steuerventil als Proportionalventil ausgeführt, bei dem in Abhängigkeit von der vorliegenden Differenz zwischen Istwert und Sollwertintervall für die Andruckkraft ein kleinerer oder größerer Waschfluidstrom in die Dosiervorrichtung geleitet werden kann, um die Gewichtskraft der Waschbürste zu erhöhen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einstellmittel für eine Kraftübertragung zwischen dem Pendelarm und der Tragstruktur vorgesehen ist. Damit kann das Einstellmittel ein Drehmoment oder eine Kraft auf den Pendelarm einleiten, wobei eine Abstützung der Kraft oder des Drehmoments an der Tragstruktur stattfindet. Dies ermöglicht einen Einfachaufbau des Einstellmittels.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung für eine Unterscheidung diskreter Andruckkraftbereiche gestaltet ist. Als diskrete Andruckkraftbereiche können beispielsweise ein erstes Intervall, das eine zu hohe Andruckkraft beschreibt, ein zweites Intervall, das eine korrekte Andruckkraft beschreibt, sowie ein drittes Intervall, das eine zu geringe Andruckkraft beschreibt, vorgese hen sein. Mit einer derartigen, groben Auflösung der vorliegenden Andruckkraft kann auch unter rauen Umgebungsbedingungen eine zuverlässige Unterscheidung der Andruckkraftbereiche vorgenommen und entsprechende Maßnahmen vorgesehen werden. Eine nähere Auflösung innerhalb der jeweiligen Andruckkraftbereiche ist hingegen nicht notwendig. Aus praktischer Sicht bedeutet dies, dass die Schalteinrichtung ein Schaltsignal oder eine Schaltsignalkombination zur Verfügung stellt, bei dem lediglich eine Unterscheidung der vorgebbaren Intervalle notwendig ist, um eine Information über das jeweils vorliegende Intervall für die Andruckkraft der Waschbürste anzeigen oder verarbeiten zu können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung zumindest zwei Schaltnocken und zumindest zwei korrespondierende Schaltelemente aufweist, die eine Detektion von zumindest zwei, bevorzugt von zumindest drei, diskreten Andruckkraftbereichen ermöglichen. Jedes der Schaltelemente kann derart aufgebaut sein, dass lediglich ein Schaltzustand „ein" und ein Schaltzustand „aus" als Schaltsignal abgegeben wird. Durch eine geeignete Anordnung von zwei Schaltelementen können unterschiedliche Signalkombination ausgegeben werden kann, die die Detektion von bis zu vier diskreten Andruckkraftbereichen ermöglichen. Die Schaltnocken können derart beispielsweise an dem Pendelarm oder an dem Messelement angebracht werden, dass sie in mechanischen Kontakt mit den Schaltelementen treten können. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Schaltelemente als Näherungsschalter ausgeführt und die Schaltnocken sind für eine berührungslose Auslösung der Schaltelemente angeordnet.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Einstellmittel als Fluidzylinder ausgeführt ist. Ein Fluidzylinder kann beispielsweise als Pneumatikzylinder oder Hydraulikzylinder ausgeführt sein und ermöglicht die Aufbringung einer Zugkraft oder einer Druckkraft auf den Pendelarm der Waschbürste, wodurch eine Erhöhung oder Reduzierung der resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste herbeigeführt werden kann. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Einstellmittel als Pneumatikzylinder ausgeführt und weist eine vorspannbare Federeinrichtung zur Aufbringung einer statischen Vorspannkraft auf. Damit kann in vorteilhafter Weise eine Reduzierung oder Erhöhung der Andruckkraft der Waschbürste herbeigeführt werden, wobei durch eine Kombination eines Fluidzylinders mit einer Federeinrichtung eine elastische Vorspannung des Pendelarms gewährleistet ist, die auch bei schnellen Änderungen der Andruckkraft, wie sie beim Überfahren einer Kontur des zu reinigenden Fahrzeugs auftreten können, ein ausreichend schnelles Ausweichen oder Nachstellen der Waschbürste ermöglichen.

Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit. Dabei zeigt:

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht einer Wascheinrichtung für eine Waschstrasse zur Reinigung eines Kraftfahrzeugs mit einer Waschbürste in einer Neutralstellung,
2 in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht der Wascheinrichtung gemäß der 1 mit der Waschbürste in einer nach oben ausgelenkten Stellung,
3 in einer schematischen Darstellung eine Seitenansicht der Wascheinrichtung gemäß der 1 mit der Waschbürste in einer nach unten ausgelenkten Stellung,
4 in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf die Wascheinrichtung gemäß der 1 bis 3,
5 eine Detaildarstellung einer Kraftmesseinrichtung der Wascheinrichtung gemäß 1 in einem Zustand zu geringer Andruckkraft,
6 die Kraftmesseinrichtung gemäß 5 in einem Zustand korrekt eingestellter Andruckkraft,
7 die Kraftmesseinrichtung gemäß der 5 und 6 in einem Zustand einer leicht überhöhten Andruckkraft und
8 die Kraftmesseinrichtung der 5 bis 7 in einem Zustand stark überhöhter Andruckkraft.
Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den 1 bis 4 ist eine Wascheinrichtung 1 dargestellt, die für eine Reinigung einer Außenoberfläche eines Kraftfahrzeugs 2 gestaltet ist und die für eine Integration in eine nicht näher dargestellte Waschstrasse vorgesehen ist. Die Wascheinrichtung 1 weist eine Waschbürste 5 auf, die einen im Wesentlichen zylindrischen, trommelförmigen Grundkörper 17 sowie daran angebrachte, im Wesentlichen in radialer Rich tung nach außen abstehende Waschlappen 18 aufweist, die insbesondere als Schaumstoff- oder Kunststoffstreifen ausgeführt sind und sich über eine gesamte Breite sowie über einen gesamten Umfang des Grundkörpers 17 erstrecken. Die Waschbürste 5 ist drehbeweglich an Pendelarmen 6 angebracht, wobei für die Einleitung einer Rotationsbewegung der Waschbürste 5 ein nicht dargestellter, elektrisch betreibbarer Antriebsmotor im Grundkörper 17 untergebracht ist. Die Waschbürste 5 ist für eine Rotation in einer gemäß der 1 entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteten Drehrichtung vorgesehen. Damit wird eine Außenoberfläche 3 des Kraftfahrzeuges 2 bei Bewegung des Kraftfahrzeuges 2 in eine Förderrichtung 4 im sogenannten Gegenlauf von der Waschbürste überstrichen und gereinigt. Im Gegenlauf werden die Waschlappen 18 der Waschbürste 5 in einer der Förderrichtung 4 entgegengerichteten Bewegungsrichtung relativ zur Außenoberfläche 3 bewegt, wodurch sich eine besonders vorteilhafte Reinigungswirkung erzielen lässt.
Wie in der 4 näher dargestellt, ist die Waschbürste 5 im Wesentlichen orthogonal zur Förderrichtung 4 angeordnet und ist für die Reinigung der zumindest im Wesentlichen horizontal ausgerichteten Außenoberfläche 3 des Kraftfahrzeugs 2, insbesondere der Motorhaube, der Frontscheibe, des Dachbereichs, der Heckscheibe sowie des Kofferraumdeckels des Kraftfahrzeugs 2 vorgesehen und wird auch als Dachwaschbürste bezeichnet.
Die Waschbürste 5 übt eine durch ihre Masse bestimmte Gewichtskraft auf den Pendelarm 6 aus, die bezogen auf ein Pendellager 7 zu einem gemäß der 1 entgegen dem Uhrzeigersinn gerichteten Drehmoment führt. Die Masse der Waschbürste 5 ist einerseits von Ihrem Trockengewicht und andererseits durch die von ihr aufgenommene Masse des Waschfluids bestimmt und damit in starkem Maße veränderlich. Um zu vermeiden, dass die Waschbürste 5 mit einer durch ihre hohe Masse bedingten, hohen Andruckkraft und einem daraus resultierenden hohen Anpressdruck auf der Außenoberfläche 3 des Kraftfahrzeugs 2 aufliegt, wodurch Beschädigungen einer Lackoberfläche des Kraftfahrzeugs 2 eintreten können, ist der Wascheinrichtung 1 an einem der Waschbürste 5 entgegengesetzten Fortsatz des Pendelarms 6 ein Gegengewicht 9 zugeordnet, das Bestandteil einer Ausgleichseinrichtung ist. Das Gegengewicht 9 kann vorteilhaft durch eine Anordnung mehrerer Metallplatten verwirklicht werden, die hinsichtlich ihrer Masse und der dadurch hervorgerufenen Gewichtskraft derart auf die Waschbürste 5 abgestimmt sind, dass ein vom Gegengewicht bezogen auf das Pendellager 7 ausgeübtes, gemäß der 1 im Uhrzeigersinn gerichtetes Drehmoment das Drehmoment der Waschbürste 5 zumindest nahezu aufhebt. Die Differenz zwischen den Drehmomenten der Waschbürste 5 und des Gegengewichts 9 bezogen auf das Pendellager 7 bestimmen unter Einbeziehung eines Hebelarms zwischen dem Pendellager 7 und einem Kontaktbereich zwischen Waschbürste 5 und Kraftfahrzeug 2 eine Andruckkraft F_A. Die Andruckkraft F_A kann unter Einbeziehung einer Kontaktfläche zwischen Waschbürste 5 und Kraftfahrzeug 2 in einen Anpressdruck, also eine Kraft pro Flächeneinheit, auf die Außenoberfläche 3 umgerechnet werden. Für eine vorteilhafte Reinigungswirkung ist eine im Wesentlichen konstante Andruckkraft der Waschbürste 5 auf die Außenoberfläche 3 wünschenswert.
Durch die Anordnung der Waschbürste 5 am Pendelarm 6 und die zumindest teilweise Kompensation der Gewichtskraft der Waschbürste 5 mittels des Gegengewichts 9 sowie durch die Rotation der Waschbürste 5 gemäß der 1 entgegen dem Uhrzeigersinn wird eine selbsttätige, d.h. im Wesentlichen passiv selbstnachführende Auflage der Waschbürste 5 auf der Außenoberfläche 3 gewährleistet. Eine Ausübung von Kräften und/oder Momenten auf die Waschbürste 5, auf den Pendelarm 6 oder auf das Gegengewicht 9 während des Wachvorgangs ist für die Durchführung des Waschvorgangs nicht notwendig, kann jedoch erfindungsgemäß zur Optimierung der Waschleistung vorgesehen sein.
Für eine derartige Waschleistungsoptimierung ist vor Beginn der Durchführung des Waschvorgangs die Ermittlung der Andruckkraft F_A, d.h. der resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste 5 vorgesehen, die mit der in den 5 bis 8 näher dargestellten Kraftmesseinrichtung 11 und der zugeordneten Schalteinrichtung 13 verwirklicht werden kann.
Die Kraftmesseinrichtung 11 gemäß der in den 1 bis 8 dargestellten Ausführungsform kann in Abhängigkeit der resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste 5 unterschiedliche, voneinander diskrete Stellungen einnehmen, die in den 5 bis 8 näher dargestellt sind und die entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zu unterschiedlichen Maßnahmen zur Anpassung der Andruckkraft F_A führen.
Die Kraftmesseinrichtung 11 umfasst einen Stützarm 19, der als Profilschiene ausgeführt ist und der an der als Tragstruktur vorgesehenen Standsäule 8 befestigt ist. An einem der Standsäule 8 abgewandten Endbereich des Stützarms 19 ist eine Trägereinrichtung 20 vorgesehen, an der zwei als elektronische Näherungsschalter 14 ausgeführte Schaltelemente sowie ein Längsträger 21 angebracht sind. Der Längsträger 21 dient zur Abstützung zweier elastisch ausgeführter Endanschläge 22 sowie einer Stützhülse 23, in der ein als Schraubenfeder 12 ausgeführtes Messelement untergebracht und abgestützt ist. In einem von der Schraubenfeder 12 bestimmten Zylinderraum ist ein stabförmiger Einsatz 28 eingebracht, der endseitig einen Auflagestempel 24 aufweist und der in einem verjüngten Abschnitt der Stützhülse 23 schiebebeweglich aufgenommen ist. Zwischen dem Auflagestempel 24 und der Schraubenfeder 12 ist ein U-förmiges Trägerblech 25 eingespannt, das sich außerhalb der Stützhülse 23 bis zu einem nach unten gerichteten End bereich des stabförmigen Einsatzes erstreckt und an dem eine mit zwei Schaltnocken versehene Schaltgabel 15 angebracht ist.
Gemäß der 1 bis 3 liegt der Pendelarm 6 vor der Durchführung eines Waschvorgangs auf dem Auflagestempel 24 auf, wobei eine vom Pendelarm 6 auf den Auflagestempel 24 ausgeübte Auflagekraft proportional zur resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste 5 und somit zur Andruckkraft F_A ist.
Durch die Andruckkraft F_A der Waschbürste 5 liegt bezogen auf das Pendellager 7 ein Drehmoment vor, das in der Auflagekraft auf den Auflagestempel 24 resultiert. Durch die Auflagekraft wird die Schraubenfeder 12 komprimiert, was zu einer Translationsbewegung des Auflagestempels 24 längs einer Mittelachse 26 führt. Durch diese Translationsbewegung findet eine Relativbewegung der Schaltgabel 15 gegenüber den Näherungsschaltern 14 statt, wobei die Schaltnocken der Schaltgabel 15 und die Näherungsschalter 14 derart gegenüberliegend angeordnet sind, dass vier diskrete Andruckkraftbereiche von den Näherungsschaltern 14 unterschieden werden können. Zu diesem Zweck weisen die Schaltnocken der Schaltgabel 14 eine unterschiedliche Länge auf, so dass für die beiden Näherungsschalter 14 unterschiedliche lange Schaltbereiche gebildet werden, die zu der gewünschten Auflösung von vier Andruckkraftbereichen führt.
Gemäß der 2 und 5 liegt eine zu geringe Andruckkraft F_A der Waschbürste 5 vor, d.h. der Anpressdruck der Waschbürste 5 auf die Außenoberfläche 3 des Kraftfahrzeugs 2 bei der Durchführung des Waschvorgangs wäre zu gering, um ein vorteilhaftes Waschergebnis sicherzustellen. Ein derartiger Zustand der Waschbürste 5 kann sich insbesondere nach einer Phase längerer Nichtbenutzung der Waschbürste 5 einstellen, bei der es zu einem Abtropfen und/oder Verdunsten von Waschfluid, das in oder an den Waschlappen 18 der Waschbürste 5 aufgenommen worden war, gekommen ist. Die vom Pendelarm 6 auf den Auflagestempel 24 und die Schraubenfeder 12 ausgeübte Auflagekraft führt nur zu einer geringen Deformation der Schraubenfeder 12, so dass lediglich der untere der beiden Schaltnocken der Schaltgabel 15 im Erfassungsbereich der Näherungsschalter 14 platziert ist und zur Bereitstellung eines Schaltsignals „ein" durch den unteren Näherungsschalter 14 an eine nicht dargestellte Steuereinrichtung führt. Die Schaltstellung „ein" des unteren Näherungsschalters 14 ist in der 5 durch einen Punkt am unteren Näherungsschalter 14 dargestellt.
Um ein korrektes Waschergebnis sicherzustellen, kann bei einer zu geringen resultierenden Gewichtskraft vorgesehen werden, zusätzliches Waschfluid auf die Oberfläche der Waschbürste 5 aufzubringen, um die Andruckkraft F_A zu erhöhen. Dies kann wie in 2 schematisch dargestellt, durch eine als Einstellmittel wirkende Dosiervorrichtung 16 vorgenommen werden, die durch mehrere Düsen das Waschfluid auf die Waschbürste 5 aufsprühen kann. Ergänzend oder alternativ kann ein an der Standsäule 8 befestigter und auf den Pendelarm 6 einwirkender Stellzylinder 10 mit einem druckbeaufschlagten Fluid, insbesondere mit Druckluft, beaufschlagt werden und somit eine im Wesentlichen vertikal nach unten gerichtete Stellkraft zur Erhöhung der resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste 5 ausüben. Durch Erhöhung der resultierenden Gewichtskraft mittels Zuführung von Waschfluid auf die Waschbürste 5 und/oder mittels Ausübung einer Stellkraft durch den Stellzylinder 10 auf den Pendelarm 6 wird eine höhere Druckkraft auf den Auflagestempel 24 ausgeübt, was zu einer verstärkten Deformation der Schraubenfeder 12 führt. Damit nähern sich die Schaltnocken der Schaltgabel 15 derart an die Näherungsschalter 14 an, dass beide Näherungsschalter das Stellsignal „ein" an die nicht dargestellte Steuereinrichtung abgeben und somit signalisieren, dass eine korrekte Andruckkraft der Waschbürste 5 vorliegt, wie dies in den 1 und 6 dargestellt ist. Mit Eintreten dieses Schaltzustands der Näherungsschalter 14 kann eine weitere Zuführung von Waschfluid auf die Waschbürste 5 reduziert oder unterbrochen werden und der Waschvorgang findet mit einer korrekten Andruckkraft statt.
Bei der Darstellung der 3 und 7 liegt ein Schaltzustand „ein" für den oberen Näherungsschalter 14 sowie ein Schaltzustand „aus" für den unteren Näherungsschalter 14 vor. Dies signalisiert der nicht dargestellten Steuereinrichtung, dass die Andruckkraft der Waschbürste 5 bereits außerhalb eines für die Durchführung des Waschvorgangs optimalen Sollwertintervalls liegt, so dass eine Reduzierung der resultierenden Gewichtskraft vorgenommen werden muss. Dies kann insbesondere über den Stellzylinder 10 verwirklicht werden, der mit einem druckbeaufschlagten Fluid derart versorgt wird, dass er eine im Wesentlichen vertikal nach oben gerichtete Zugkraft F_Z auf den Pendelarm 6 ausübt und somit zu einer Reduzierung der resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste 5 beiträgt.
Bei der Darstellung der 8 liegt eine erheblich überhöhte Andruckkraft der Waschbürste 5 vor, so dass die Schraubenfeder 12 stark deformiert wird und die Schaltnocken der Schaltgabel 15 beide außerhalb des Erfassungsbereichs der Näherungsschalter 14 liegen und an die nicht dargestellte Steuereinrichtung zweifach das Schaltsignal „aus" bereitgestellt wird. Nachdem es sich bei einer derartigen Abweichung der resultierenden Gewichtskraft aus dem Sollwertintervall nicht mehr um eine ordnungsgemäße Gewichtskraftveränderung der Waschbürste 5 handeln kann, wird von der Steuereinheit ein Störungssignal erzeugt, und der Betrieb der Waschstrasse wird so lange eingestellt, bis ein Bediener an der Wascheinrichtung 1 eine Kontrolle und gegebenenfalls eine manuelle Nachstellung der resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste 5 vorgenommen hat.

Claims

Verfahren zur Anpassung einer Andruckkraft (F_A) einer pendelnd aufgehängten, zumindest im Wesentlichen passiv selbstnachführenden, rotierend gelagerten Waschbürste (5) auf eine zu reinigende Oberfläche (3) vor Durchführung eines Waschvorgangs mit den Schritten: Ermittlung der Andruckkraft (F_A) der Waschbürste (5) anhand einer Messung eines Istwerts einer resultierenden Gewichtskraft der Waschbürste (5), Ermittlung einer Abweichung zwischen dem Istwert und einem vorgebbaren Sollwertintervall für die Andruckkraft (F_A) der Waschbürste (5), Durchführung einer Anpassung der Andruckkraft (F_A) bei Vorliegen einer Differenz zwischen Istwert und Sollwertintervall.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Istwert und/oder die Differenz zwischen Istwert und Sollwertintervall an einer Anzeigeeinrichtung (27) angezeigt werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen eines zu geringen Istwerts zumindest solange eine Zufuhr eines Waschfluids auf eine Oberfläche der Waschbürste (5) zur Erhöhung der Gewichtskraft der Waschbürste (5) und somit eine Anpassung der Andruckkraft (F_A) vorgenommen wird, bis der wiederkehrend ermittelte Istwert im Sollwertintervall liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anpassung der Andruckkraft (F_A) bei rotierender Waschbürste (5) durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Waschvorgangs eine Ermittlung der Andruckkraft anhand einer Messung einer Andruckkraft (F_A) der Waschbüste (5) und eine Anpassung der Andruckkraft (F_A) bei Vorliegen einer Differenz zwischen einem Istwert der Andruckkraft (F_A) und einem vorgebbaren Sollwertintervall für die Andruckkraft (F_A) vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während des Waschvorgangs eine Anpassung der Andruckkraft (F_A) mittels einer Einstellvorrichtung (10, 16) vorgenommen wird, die auf eine Pendelaufhängung (6) und/oder auf die Waschbürste (5) einwirkt.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einstellvorrichtung (10, 16) eine Steuereinrichtung zugeordnet ist, die eine Anpassung der Andruckkraft (F_A) in einer offenen oder geschlossenen Schleife ermöglicht.
Wascheinrichtung (1) für Kraftfahrzeuge (2) mit einer Waschbürste (5), die drehbar an zumindest einem Pendelarm (6) angebracht ist, der schwenkbeweglich um eine Pendelachse an einer Tragstruktur (8) gelagert ist und dem zumindest eine Ausgleichseinrichtung (9) zugeordnet ist, die für einen zumindest teilweisen Ausgleich einer durch eine Gewichtskraft der Waschbürste (5) bewirkten Andruckkraft (F_A) der Waschbürste auf eine zu waschende Oberfläche (3) ausgebildet ist, wobei der Ausgleichseinrichtung (9) eine Einstellvorrichtung (10, 16) für eine Anpassung der Andruckkraft (F_A) an unterschiedliche Waschbedingungen zugeordnet ist.
Wascheinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellvorrichtung (10, 16) zumindest eine Kraftmesseinrichtung (11) für eine Ermittlung der Andruckkraft (F_A) der Waschbürste (5) und zumindest ein Einstellmittel für eine Beeinflussung der Andruckkraft (F_A) und/oder eine Anzeigeeinrichtung für die Anzeige der Andruckkraft (F_A) aufweist.
Wascheinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftmesseinrichtung (11) ein elastisch deformierbares Mess element (12) sowie zumindest eine Schalteinrichtung (13) zur Ermittlung und/oder Verarbeitung einer Deformation des Messelements (12) aufweist.
Wascheinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (10, 16) als Dosiervorrichtung für eine Dosierung eines Waschfluids auf eine Oberfläche der Waschbürste (5) ausgebildet ist.
Wascheinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung als Steuerventil, insbesondere als Proportionalventil, für die Dosiervorrichtung (16) ausgebildet ist.
Wascheinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel (10, 16) für eine Kraftübertragung zwischen dem Pendelarm (6) und der Tragstruktur (8) vorgesehen ist.
Wascheinrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (13) für eine Unterscheidung diskreter Andruckkraftbereiche gestaltet ist.
Wascheinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalteinrichtung (13) zumindest zwei Schaltnocken (15) und zumindest zwei korrespondierende Schaltelemente (14) aufweist, die für eine Detektion von zumindest zwei, bevorzugt von zumindest drei, besonders bevorzugt vier, diskreten Andruckkraftbereichen ausgebildet sind.
Wascheinrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Einstellmittel als Fluidzylinder (10), insbesondere als Pneumatikzylinder, ausgeführt ist, dem insbesondere eine vorspannbare Federeinrichtung zur Aufbringung einer statischen Vorspannkraft zugeordnet ist.