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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Hubdüse in einer Reinigungsanlage
in einen Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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Aus
der
DE 199 18 759
A1 ist eine Scheinwerferreinigungsanlage für ein
Kraftfahrzeug bekannt, die eine teleskopartig verschiebbare Hubdüsenanordnung
umfasst. In der zurückgezogenen Position befindet sich
die Hubdüse in der Außerbetriebsstellung, in der
ausgefahrenen Position nimmt die Hubdüse die Betriebsstellung
ein, in der ein Reinigungsfluid auf die zu reinigende Scheibe gespritzt wird.
Die Verstellung zwischen Außerbetriebs- und Betriebsstellung
wird entweder mithilfe eines Elektromotors oder mittels Wasserdruck
durchgeführt, mit dem das Düsenrohr aus dem Gehäuse
teleskopartig nach außen verschoben wird. In das Düsenrohr
ist ein Strömungskanal eingebracht, über den das
Reinigungswasser in der Betriebsstellung der Hubdüse austreten
kann.
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Bei
der teleskopartigen Verstellung des Düsenrohrs mittels
Wasserdruck ist es erforderlich, zur gleitenden Lagerung der Hubdüse
eine Stangendichtung vorzusehen, um einen Druckraum innerhalb des Gehäuses
der Hubdüse, in den das Wasser unter Druck zur Verstellung
des Düsenrohrs eingeleitet wird, trotz der Verschiebemöglichkeit
des Düsenrohres abzudichten. Eine derartige Stangendichtung
ist beispielsweise aus der
US
3,263,929 bekannt, die eine Hubdüse als Teil einer
Sprinkleranlage zur Landschaftsbewässerung offenbart. Die
Hubdüse dieser Druckschrift weist zwei separate Druckräume
auf, über die das Düsenrohr in entgegengesetzte
Richtungen zur Verstellung in die Betriebs- bzw. in die Außerbetriebsposition
beaufschlagt wird. Die Druckräume sind unabhängig
voneinander mit Wasser zu befüllen. Zur Separierung der
Druckräume ist eine ringförmige Stangendichtung
vorgesehen, die das Düsenrohr umgreift und eine axial gleitende
Bewegung des Düsenrohrs ermöglicht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubdüse, welche
in einer Reinigungsanlage in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird,
mit einfachen konstruktiven Maßnahmen so auszubilden, dass
eine sichere und druckdichte Abdichtung zumindest eines Druckraumes
im Gehäuse der Hubdüse gegeben ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die
erfindungsgemäße Hubdüse als Bestandteil
einer Reinigungsanlage in einem Kraftfahrzeug, beispielsweise einer
Scheinwerferreinigungsanlage oder einer Scheibenwaschanlage, weist
in einem Gehäuse ein verstellbar angeordnetes Düsenrohr
auf, das durch den Druck eines Fluids von einer Außerbetriebsposition
in eine Betriebsposition und/oder in Gegenrichtung verstellbar ist.
In der Außerbetriebsposition ist das Düsenrohr
in das Ge häuse zurückgezogen, in der Betriebsposition
ragt das Düsenrohr zumindest teilweise aus dem Gehäuse heraus.
Die Verstellung zwischen Außerbetriebs- und Betriebsposition
erfolgt mithilfe eines Fluids, das in einen Druckraum eingeleitet
wird, welcher sich im Gehäuse befindet, wobei das Fluid
auf das Düsenrohr wirkt und dieses in die gewünschte
Richtung kraftbeaufschlagt, wodurch die axiale Verstellung des Düsenrohrs
bewirkt wird. Bei dem Fluid zur Verstellung des Düsenrohrs
handelt es sich zweckmäßigerweise um das Reinigungsfluid,
das über das Düsenrohr ausgebracht wird.
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Gegenüber
einem Gehäusebauteil ist das Düsenrohr über
eine Stangendichtung abgedichtet, welche vorzugsweise fest an dem
Gehäusebauteil gehalten ist, so dass das Düsenrohr
bei der Verstellung zwischen Außerbetriebs- und Betriebsposition gegenüber
der Stangendichtung eine axial gleitende Bewegung ausübt.
Bei der erfindungsgemäßen Hubdüse ist
ein zusätzlicher Dichtring vorgesehen, der mit der Stangendichtung
verbunden ist und von dem Fluid aus dem Druckraum beaufschlagt ist.
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Diese
Ausführung weist verschiedene Vorteile auf. Der zusätzliche
Dichtring bewirkt eine Abdichtung des Druckraumes bzw. eines mit
dem Druckraum strömungskommunizierenden Fluidraumes, so dass
das unter Druck stehende Fluid in dem Druckraum sicher eingeschlossen
ist und ein unerwünschter Fluidleckstrom verhindert wird.
Diese Abdichtung kann an einer Stelle erfolgen, die auf Abstand
zur Dichtfläche an der Stangendichtung liegt, beispielsweise
mit radialem und/oder axialem Abstand. Auf diese Weise können
zusätzliche Dichtstellen realisiert werden, wodurch es
insbesondere möglich ist, einen zusätzlichen,
unter Druck stehenden Fluidraum abzudichten, welcher vorzugsweise
mit dem Druckraum in Strömungsverbindung steht und daher den
gleichen Druck aufweist wie das im Druckraum befindliche Fluid.
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Zugleich
wird der Vorteil der zusätzlichen Abdichtung mit konstruktiv
einfachen Maßnahmen erreicht, die sowohl eine vereinfachte
Herstellung der Hubdüse als auch eine vereinfachte Montage
einschließen. Da die Stangendichtung und der zusätzliche
Dichtring zusammenhängen, bilden diese beiden Dichtungselemente
eine gemeinsame Baueinheit, für die zur Montage auch nur
ein Arbeitsgang erforderlich ist. Der zusätzliche Dichtring
kann in entsprechenden Nuten bzw. Ausnehmungen im Gehäuse bzw.
einem mit dem Gehäuse verbundenen Bauteil eingesetzt werden,
wobei diese Nuten bzw. Ausnehmungen bei im Spritzgießverfahren
erzeugten Gehäuseteilen ohne Mehraufwand herzustellen sind.
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Ein
weiterer Vorteil liegt darin, dass die Dichtwirkung durch eine Anpassung
der Geometrie des zusätzlichen Dichtringes an die konstruktiven
Verhältnis im Einbauort verbessert werden kann. Die Geometrie
des Dichtringes kann unabhängig von der Stangendichtung
ausgeführt werden, wodurch zusätzliche konstruktive
Gestaltungsmöglichkeiten für den Dichtring bestehen.
So hat es sich als zweckmäßig erwiesen, beispielsweise
einen runden oder einen ovalen Querschnitt für den Dichtkörper
des zusätzlichen Dichtringes vorzusehen, so dass der Dichtkörper
durch die Verformung bei Druckbeaufschlagung eine radial gerichtete
Flächenkraft auf die Gehäuseteile ausübt,
in denen der Dichtring aufgenommen ist. Damit wird eine Vergleichmäßigung
der Dichtkraft und eine Abbau von Druckspitzen erreicht.
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Der
Fluidraum, welcher von dem zusätzlichen Dichtring abgedichtet
ist, befindet sich vorzugsweise zwischen einer Gehäuseseite
und einem auf das Gehäuse aufzusetzenden Deckel, wobei
sowohl das Gehäuse als auch der Deckel eine axiale Ausnehmung
für das Düsenrohr aufweisen. Der Fluidraum zwischen
Gehäuse und Deckel ist mit dem Druckraum im Inneren des
Gehäuses strömungsverbunden, so dass sich das
Fluid, welches in den Druckraum eingeleitet wird, bis in den Fluidraum
ausbreitet und dort den gleichen Druck entfaltet. Das Fluid in dem
von dem zusätzlichen Dichtring abgedichteten Druckraum
bzw. dem damit zusammenhängenden Fluidraum beaufschlagt
die Hubdüse von der Außerbetriebsstellung in die
Betriebsstellung. Möglich ist aber auch eine Abdichtung
eines Druckraumes bzw. eines damit zusammenhängenden Fluidraumes,
bei dem die Hubdüse von der Betriebsstellung in die Außerbetriebsstellung
beaufschlagt wird.
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Die
Hubdüse weist vorzugsweise zwei voneinander separierte
Druckräume auf, wobei das in die Druckräume eingeleitete
Fluid das Düsenrohr in entgegengesetzte axiale Richtungen
beaufschlagt. Dadurch ist es möglich, je nach Befüllung
der Druckräume mit Fluid das Düsenrohr axial in
die gewünschte Position zu verstellen, also entweder von
der Außerbetriebs- in die Betriebsposition oder von der
Betriebs- in die Außerbetriebsposition. Gemäß weiterer vorteilhafter
Ausführung ist der zusätzliche Dichtring zur Abdichtung
des ersten Druckraumes bzw. eines mit dem ersten Druckraum kommunizierenden
Fluidraumes vorgesehen, wohingegen die Stangendichtung zur Abdichtung
des zweiten Druckraumes dient.
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Stangendichtung
und zusätzlicher Dichtring sind miteinander verbunden und
bilden eine gemeinsame Baueinheit. Dies erfolgt entweder dadurch, dass
die beiden Dichtungselemente als separate Bauteile hergestellt und
nachträglich miteinander verbunden werden oder aber, gemäß alternativer Ausführung,
indem die Stangendichtung und der zusätzliche Dichtring
als gemeinsames, einstückig ausgeführtes Dichtelement
hergestellt werden.
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Der
zusätzliche Dichtring weist bevorzugt einen Dichtkörper
auf, der zur Abdichtung des Fluids aus dem Druckraum dient, sowie
einen Verbindungssteg, über den der Dichtkörper
an die Stangendichtung angebunden ist. Der Verbindungssteg kann ebenso
wie der Dichtkörper ringförmig ausgebildet sein,
wobei sowohl eine Ausführung des Verbindungsstegs als durchgehender
Ring als auch eine durchbrochene Ausführung möglich
ist. Der Verbindungssteg ist schmaler ausgeführt als der
Dichtkörper, der entweder einen runden oder einen ovalen Querschnitt
besitzt, wobei ggf. auch hiervon abweichende Querschnittsformen
möglich sind. Im Falle eines ovalen Querschnittes liegt
die größere Querschnittserstreckung vorteilhafterweise
in Achsrichtung und die kleinere Querschnittserstreckung des Ovals
in Radialrichtung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und
den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 einen
Schnitt durch den unteren Teil einer Hubdüse als Teil einer
Reinigungsanlage in einem Kraftfahrzeug, mit zwei parallel liegenden
Strömungsstutzen zur Zufuhr bzw. Ableitung von Fluid, mit
einem in einem Gehäuse der Hubdüse axial verstellbar
angeordneten Düsenrohr, das über den Druck des
in das Gehäuse eingeleiteten Fluids zwischen einer Außerbetriebsposition
und einer Betriebsposition verstellbar ist,
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2 der
obere Teil der Hubdüse im Schnitt,
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3 eine
vergrößerte Darstellung aus dem oberen Teil der
Hubdüse mit einem Dichtungselement, bestehend aus einer
Stangendichtung und einem zusätzlichen Dichtring, wobei
der zusätzliche Dichtring einen Dichtkörper mit
ovalem Querschnitt aufweist,
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4 eine
modifizierte Ausführung des zusätzlichen Dichtringes
mit einem Dichtkörper mit rundem Querschnitt.
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Die
in 1 dargestellte Hubdüse 1 als
Bestandteil einer Scheinwerferreinigungsanlage oder eine Scheibenwischanlage
umfasst ein Gehäuse 2 mit einem darin axial nach
Art eines Teleskopes verschieblich angeordneten Düsenrohr 3,
in dessen Inneren ein Strömungskanal 4 für
die Reinigungsflüssigkeit gebildet ist. Am Gehäuse 2 der
Hubdüse 1 befinden sich Strömungsstutzen 5 und 6, über
die das Fluid in das Gehäuse 2 der Hubdüse 1 einzuleiten bzw.
aus diesem abzuführen ist. Das einzuleitende bzw. abzuführende
Fluid bewirkt eine axiale Verstellung des Düsenrohrs 3 zwischen
einer zurückgezogenen Außerbetriebsposition, dargestellt
in 1, und einer elongierten, aus dem Gehäuse
herausragenden Betriebsposition, dargestellt in 2.
Das Fluid, mit dem die Verstellbewegung des Düsenrohres
erreicht wird, ist vorteilhafterweise identisch mit der Reinigungsflüssigkeit,
die nach der Verstellung des Düsenrohrs in die Betriebsposition
aus dem Düsenrohr austritt.
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Zum
Verstellen des Düsenrohrs 3 aus der zurückgezogenen
Außerbetriebsposition wird in den ersten Strömungsstutzen 5 das
Fluid wie mit den Pfeilen gemäß 1 eingetragen
in die Hubdüse 1 eingeführt. Das Fluid
beaufschlagt eine Radialwandung 7, welche einteilig mit
dem Düsenrohr 3 ausgebildet ist und sich – bezogen
auf die Längsachse bzw. die Verstell richtung des Düsenrohres – radial
erstreckt. Die Radialwandung 7 ist Teil eines radialen Einströmkanals 8 im
Düsenrohr 3, über die das Fluid in den
axial verlaufenden Strömungskanal 4 im Düsenrohr 3 geleitet
wird.
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In
der Außerbetriebsposition gemäß 1 liegt
die Radialwaldung 7 am unteren Ende des Gehäuses 2 der
Hubdüse 1 an. Durch die Druckbeaufschlagung mit
dem Fluid wird das Düsenrohr 3 axial aus dem Gehäuse 2 herausgeschoben
bis zum Erreichen der Betriebsposition, hierbei strömt
das über den Strömungsstutzen 5 eingeführte
Fluid in einen sich vergrößernden, ersten Druckraum 9 innerhalb des
Gehäuses 2.
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Mit
zunehmender Verschiebung des Düsenrohres 3 in
die Betriebsposition gemäß 2 öffnet sich
ein Überströmkanal 10, der als Durchbrechung in
der Außenwand des Gehäuses 2 ausgeführt
ist, wobei die Durchbrechung von einem radial erweiterten Abschnitt
eines Deckels 11 übergriffen ist, der auf die
axiale Seite des Gehäuses 2 aufgesetzt ist, über die
das Düsenrohr ausgeschoben wird. Über den Überströmkanal 10 kann
das sich im ersten Druckraum 9 befindliche Fluid in den
radialen Einströmkanal 8 eintreten und von dort
weiter in den Strömungskanal 4 im Düsenrohr 3 fließen.
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Zur
Verstellung des Düsenrohrs 3 in Gegenrichtung,
also von der in 2 dargestellten, elongierten
Betriebsposition in die in das Gehäuse zurückgezogene
Außerbetriebsposition, wird, wie in 2 mit den
Pfeilen dargestellt, Fluid über den zweiten Strömungsstutzen 6 zugeführt.
Der zweite Strömungsstutzen 6 mündet
in einen zweiten Druckraum 12, der auf der dem ersten Druckraum 9 axial gegenüberliegenden
Seite des radialen Einströmkanals 8 des Düsenrohrs 3 gebildet
ist. Das in den Druckraum 12 einströmende Fluid
beaufschlagt die Wandung des radialen Einströmkanals 8 in
Richtung des Bodens des Gehäuses 2 und damit das
Düsenrohr 3 in die Außerbetriebsposition.
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Wie 2 in
Verbindung mit 3 zu entnehmen, liegt an der
Außenwand des Düsenrohrs 3 eine ringförmige
Stangendichtung 13 an, die gehäusefest gehalten
ist. Das Düsenrohr 3 kann gegenüber der
Stangendichtung 13 eine axial gleitende Bewegung ausführen.
Die Stangendichtung 13 dient zum Abdichten des zweiten
Druckraumes 12. Axial ist die Stangendichtung 13 zum
einen von einem Abschnitt des Gehäuses 2 und zum
andern, in Gegenrichtung, von einem Abschnitt des Deckels 11 gehalten,
so dass die Stangendichtung 13 axial in beide Richtungen
gesichert und damit fest mit dem Gehäuse verbunden ist.
Radial nach außen ist die Stangendichtung 13 ebenfalls
von einem Abschnitt des Gehäuses 2 sicher gehalten.
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Mit
der Stangendichtung 13 ist ein zusätzlicher Dichtring 14 verbunden,
der, wie 3 zu entnehmen ist, aus einem
ringförmigen Dichtkörper 15 und einem
schmalen Verbindungssteg 16 besteht, über den
die Anbindung an die Stangendichtung 13 erfolgt. Der Verbindungssteg 16 ist
vorzugsweise ebenfalls ringförmig ausgebildet, wobei sowohl
eine durchge hende Ausführung als auch eine durchbrochene
Ausführung in Betracht kommt. Über den Verbindungssteg 16 erfolgt
eine Anbindung an die dem Deckel 11 zugewandte Stirnseite
der Stangendichtung 13. Stangendichtung 13 und
zusätzlicher Dichtring 14 können als
separate Bauteile ausgeführt sein, die über den
Verbindungssteg miteinander verbunden werden, beispielsweise verschweißt
oder verklebt, oder aber, gemäß alternativer Ausführung, als
einstückiges Bauteil, das als gemeinsames Bauteil im Spritzgießverfahren
hergestellt wird.
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Der
zusätzliche Dichtring 14 erstreckt sich, bezogen
auf die Stangendichtung 13, radial nach außen.
Der Dichtring 14 dient zur Abdichtung eines zusätzlichen
Fluidraumes 17, der im radial außen liegenden
Eckbereich zwischen Gehäuse 2 und Deckel 11 gebildet
ist. Dieser Fluidraum 17 kommuniziert insbesondere mit
dem ersten Druckraum 9, so dass sich das in den ersten
Druckraum 9 eingeleitete Fluid auch im Fluidraum 17 ausbreitet
und dort den gleichen Druck entwickelt. Wie mit dem Pfeil 18 dargestellt,
kann über einen schmalen Spalt zwischen der Stirnseite
des Gehäuses 2 und der benachbarten Deckelinnenseite
des Deckels 11 das Fluid im Fluidraum 17 auch
auf den Dichtkörper 15 des zusätzlichen
Dichtringes 14 wirken. Der Dichtkörper 15 besitzt
im Ausführungsbeispiel gemäß 3 einen
ovalen Querschnitt, wobei das Oval des Dichtkörpers 15 in
Achsrichtung des Düsenrohres 3 die größere
und in Radialrichtung die kleinere Erstreckung aufweist. Durch die
Druckbeaufschlagung gemäß Pfeil 18 entsteht
eine radiale Druckverteilung, so wie dies mit den Pfeilen 19 dargestellt
ist. Dadurch wird der Druck auf eine größere Fläche
verteilt und es werden Druckspitzen reduziert.
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Der
Dichtkörper 15 des zusätzlichen Dichtringes 14 ist
zwischen Gehäuse 2 und Deckel 11 eingeklemmt,
wobei zweckmäßigerweise nutförmige Ausnehmungen
in die benachbarten Wandungen von Gehäuse 2 und
Deckel 11 zur Aufnahme des Dichtkörpers vorgesehen
sind.
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In
den Ausführungsbeispielen kommuniziert der Fluidraum 17 mit
dem ersten Druckraum 9, welcher dazu dient, das Düsenrohr
aus der Außerbetriebsposition in die Betriebsposition zu
verstellen. Grundsätzlich ist es aber auch möglich,
dass der Fluidraum 17 nicht mit dem ersten Druckraum, sondern mit
dem zweiten Druckraum strömungsverbunden ist, welcher dazu
dient, das Düsenrohr aus der Außerbetriebsposition
in die Betriebsposition zu verstellen.
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Im
Ausführungsbeispiel nach 4 ist der zusätzliche
Dichtring 14 ebenfalls mit der Stangendichtung 13 verbunden
und erstreckt sich radial nach außen an der Stirnseite
der Stangendichtung. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel
nach 3 weist jedoch der Dichtkörper 15 des
zusätzlichen Dichtringes 14 einen runden Querschnitt
auf.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19918759
A1 [0002]
- - US 3263929 [0003]