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Die Erfindung betrifft einen Strahleneinsatz für eine Scheibenwaschdüse zum Ausbringen eines Wasserstrahls aus einer Wasserdruckquelle auf eine Scheibe eines Fahrzeuges, eine Scheibenwaschdüse mit dem Strahleneinsatz, ein Fahrzeug mit der Scheibenwaschdüse und ein Verfahren zur Herstellung eines Strahleneinsatzes für eine Scheibenwaschdüse zum Ausbringen eines Wasserstrahls aus einer Wasserdruckquelle auf eine Scheibe eines Fahrzeuges.
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Aus der
DE 10 236 885 A1 ist ein Strahleneinsatz für eine Scheibenwaschdüse zum Ausbringen eines Wasserstrahls aus einer Wasserdruckquelle auf eine Scheibe eines Fahrzeuges bekannt. Der Strahleneinsatz umfasst einen Grundkörper mit einer Kammer in die über einen Wasserzulauf Flüssigkeit einfüllbar und in der eine Düsenkugel mit einer Düsenöffnung gehalten ist. Wird der Wasserzulauf an die Wasserdruckquelle angeschlossen kann der Wasserstrahl aus der Wasserdruckquelle über die Düsenöffnung in der Düsenkugel auf die Scheibe des Fahrzeuges aufgebracht werden.
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Es ist Aufgabe die bekannte Scheibenwaschdüse zu verbessern.
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Die Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der Erfindung umfasst ein Strahleneinsatz für eine Scheibenwaschdüse zum Ausbringen eines Wasserstrahls aus einer Wasserdruckquelle auf eine Scheibe eines Fahrzeuges einen Grundkörper mit einer Kammer in die über einen Wasserzulauf Flüssigkeit einfüllbar ist und einer Trennwand, die die Kammer zu einer Außenseite der Scheibenwaschdüse trennt sowie einen Kanal, nachstehend auch Austrittskanal genannt, durch die Trennwand, so dass die Flüssigkeit über den Kanal auf die Scheibe des Fahrzeuges aufbringbar ist. Dabei ist der Kanal mit einem Herstellungsverfahren gefertigt, bei dem ein verwendetes Werkzeug lokal an einer Wandung des Kanals am Grundkörper angreift.
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Dem angegebenen Strahleneinsatz liegt die Grundüberlegung zugrunde, dass der Wasserstrahl in einem vorbestimmten Winkel, nachstehend Einstellwinkel genannt, aus der Scheibenwaschdüse austreten und auf die Scheibe des Fahrzeuges treffen sollte. Der Einstellwinkel hängt vom Auftrefffeld auf der Scheibe des Fahrzeuges ab, das wiederum so gewählt werden sollte, dass das Wasser durch den Wasserstrahl allein und dann wiederum durch die Scheibenwischer möglichst weitflächig verteilt werden kann.
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Basierend auf dieser Grundüberlegung liegt dem angegebenen Strahleneinsatz die weitergehende Überlegung zugrunde, dass die Toleranz für den Einstellwinkel nicht beliebig groß werden darf, da sonst eine effektive Verteilung des Wassers aus dem Wasserstrahl auf der Scheibe nicht mehr gewährleistet ist. Basierend auf dieser weitergehenden Überlegung wird im Rahmen des angegebenen Strahleneinsatzes erkannt, dass die Toleranz des Einstellwinkels für den Wasserstrahl von einer Oberflächenbeschaffenheit, also einer Rauigkeit eines Austrittskanals abhängt, aus dem der Wasserstrahl aus der Scheibenwaschdüse austritt und auf die Oberfläche der Scheibe trifft. Je glatter und damit weniger rau die Oberfläche dieses Austrittskanals ist, desto toleranzfreier kann der Einstellwinkel des Wasserstrahls technisch umgesetzt werden.
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Da die Oberflächenbeschaffenheit herkömmlich nicht mit einer beliebig hohen Güte herstellbar ist, ist die eingangs genannte Düsenkugel notwendig, die im Austrittskanal drehbar gelagert ist und so eine Einstellung des Einstellwinkels des Wasserstrahls am Fahrzeug zulässt, so dass der Wasserstrahl auf das Auftrefffeld gerichtet werden kann.
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Um den Einsatz einer Düsenkugel zu vermeiden wird im Rahmen der angegebenen Scheibenwaschdüse vorgeschlagen, die Oberflächenbeschaffenheit des Austrittskanals soweit zu erhöhen, dass die Toleranz des Einstellwinkels unter einen Grenzwert fällt.
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Dies wird im Rahmen des angegebenen Strahleneinsatzes dadurch erreicht, dass der Austrittskanal nicht mit einem herkömmlichen Bohrer gebohrt sondern mit einem Werkzeug eingebracht wird, das in dem Grundkörper des Strahleneinsatzes Ausnehmungen herstellt, deren Struktur im Gegensatz zum Bohren nur lokal bearbeitet wird. Bei der Herausarbeitung der Struktur greift das Werkzeug an der zu bearbeitenden Stelle im zu fertigenden Austrittskanal radial oder axial an und trägt Material ab. Die verbleibenden Stellen im Austrittskanal bleiben vom Werkzeug unberührt. Auf diese Weise wird der Grundkörper im Austrittskanal nur an den Bearbeitungsflächen durch die materialentfernende Bearbeitung erhitzt und kann sich zeitnah wieder abkühlen, wenn sich das Werkzeug weiterbewegt hat, so dass beispielsweise im Falle eines Kunststoffes als Grundkörper kein Aufschmelzen der Oberfläche der herzustellenden Ausnehmung stattfindet, was zu einer entsprechend schlechteren Oberflächenbeschaffenheit führen würde. Im Rahmen des angegebenen Strahleneinsatzes wird daher eine besonders hohe Oberflächenbeschaffenheit geschaffen, mit der die Toleranz des Einstellwinkels sehr klein gehalten werden kann.
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Durch die eingesparte Düsenkugel entfällt ein nachträgliches Einstellen des Einstellwinkels am Fahrzeug beispielsweise in einer speziellen Kabine vollständig, was den Herstellungsund auch Wartungsaufwand spürbar senkt. Zudem wird durch die eingesparte Düsenkugel das Gewicht der angegebenen Scheibenwaschdüse spürbar gesenkt.
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In einer Weiterbildung kann das Herstellungsverfahren ein Fräsverfahren und/oder ein Pulsbohrverfahren sein, so dass der Kanal entsprechend gefräst und/oder pulsgebohrt ist.
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Unter einem Fräsverfahren soll dabei ein Schnittverfahren verstanden werden, bei dem das Werkzeug axial und/oder radial an der Wand des zu fertigenden Austrittskanals angreift und das Material herausschneidet. Das Werkzeug ist dabei in seinem Durchmesser kleiner als der zu fertigende Austrittskanal und kann dabei über die gesamte Fertigungsdauer in Betrieb sein. Im Rahmen des angegebenen Strahleneinsatzes können als Fräswerkzeuge alle beliebigen bekannten Schneidwerkzeuge verwendet werden. Dies können beispielsweise mechanische Fräsbohrer, Wasserstrahlen oder Laserstrahlen sein, wie sie beispielsweise beim Trepanieren im Rahmen von Laserbohrungen eingesetzt werden.
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Demgegenüber soll unter einem Pulsbohrverfahren ein axiales Materialabtragungsverfahren verstanden werden, bei dem sich das Werkzeug schrittweise axial durch den zu fertigenden Austrittskanal bewegt. Dabei wird das Werkzeug zwischen den einzelnen axialen Abtrageschritten abgestellt, damit sich die Wände des Austrittskanals abkühlen können. Beispielsweise kann dies im Rahmen des angegebenen Strahleneinsatzes ein Einpulsbohren oder ein Perkussionsbohren im Rahmen des Laserbohrens umfassen, bei denen ein Laserpuls axial einen Werkstoff pulsartig ionisiert und verdampft, so dass der Werkstoff radial unbeschädigt bleibt.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst eine Scheibenwaschdüse zum Ausbringen eines Wasserstrahls aus einer Wasserdruckquelle auf eine Scheibe eines Fahrzeuges ein Gehäuse mit einem mit einer Wasserdruckquelle verbindbaren Wasseranschluss und einem Aufnahmeraum sowie einen in den Aufnahmeraum eingesetzten angegebenen Strahleneinsatz, wobei der Wasserzulauf mit dem Wasseranschluss verbunden ist.
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In einer Weiterbildung umfasst die angegebene Scheibenwaschdüse ein Lagerelement zum Halten des Grundkörpers in einer vorbestimmten Lage in der Scheibenwaschdüse, wobei der Austrittskanal in einem vorbestimmten Winkel zum Lagerelement liegt. Auf diese Weise kann der Austrittskanal des Strahleneinsatzes in einem vorbestimmten Winkel zum Lagerelement eingestellt und der Wasserstrahl mit einem vorbestimmten Einstellwinkel auf ein Auftrefffeld auf der Scheibe des Fahrzeuges aufgebracht werden, so dass der Einstellwinkel der Scheibenwaschdüse endgültig voreingestellt werden kann, ohne dass er nach dem Einbau der Scheibenwaschdüse auf dem Fahrzeug nachgestellt werden müsste.
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In einer zusätzlichen Weiterbildung weist der Austrittskanal eine Oberfläche mit einer Rauigkeit auf, bei der der Einstellwinkel um weniger als einen vorbestimmten Wert verfälscht wird.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine mit einer Scheibe abgedeckte Fahrzeugzelle und eine angegebene Scheibenwaschdüse zum Aufbringen von Flüssigkeit auf die Scheibe. In einem derartigen Fahrzeug kann die Gefahr eines unbemerkten Falscheinbaus der angegebenen Scheibenwaschdüse reduziert werden, da der Einstellwinkel schon beim Einbau der Scheibenwaschdüse feststeht und nicht mehr mit einer Düsenkugel verstellt werden kann. Stellt sich bei einem Test der Scheibenwaschdüse im Fahrzeug ein falscher Einstellwinkel heraus, so ist die Verwechslung der Scheibenwaschdüse offensichtlich.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Herstellen eines Strahleneinsatzes für eine Scheibenwaschdüse zum Ausbringen eines Wasserstrahls aus einer Wasserdruckquelle auf eine Scheibe eines Fahrzeuges die Schritte Formen eines Grundkörpers mit einer Kammer in die über einen Wasserzulauf Flüssigkeit einfüllbar ist und einer Trennwand, die die Kammer zu einer Außenseite der Scheibenwaschdüse trennt und Fertigen eines Kanals, nachstehend auch Austrittskanal genannt, durch die Trennwand, so dass die Flüssigkeit über den Kanal auf die Scheibe des Fahrzeuges aufbringbar ist, wobei der Kanal mit einem Herstellungsverfahren gefertigt wird, bei dem ein verwendetes Werkzeug lokal an einer Wandung des Kanals am Grundkörper angreift.
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In einer Weiterbildung des angegebenen Verfahrens kann das Werkzeug ein Laser sein. Mit Lasern lassen sich selbst kleinste Strukturen aus beliebigen Winkeln und Positionen heraus im Grundkörper der Scheibenwaschdüse formen, so dass das Strahlbild und die Anzahl der Austrittskanäle der der herzustellenden Scheibenwaschdüse beliebig gewählt werden können.
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Prinzipiell kann die Kammer im Strahleneinsatz in jedem beliebigen Herstellungsstadium in den Grundkörper eingeformt werden. In besonders günstiger Weise wird die Kammer jedoch vor dem Fertigen des Austrittskanals in den Grundkörper eingeformt, so dass der Grundkörper mit der Kammer beispielsweise durch Spritzguss in einem Verfahrensschritt hergestellt werden kann.
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In einer anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Einsetzen des Grundkörpers mit der geformten Kammer in einen Aufnahmeraum der Scheibenwaschdüse, die ein Gehäuse mit einem mit einer Wasserdruckquelle verbindbaren Wasseranschluss und den Aufnahmeraum umfasst, vor dem Fertigen des Kanals.
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Zweckmäßigerweise kann der Austrittskanal dabei von einer Außenseite des Grundkörpers in die Kammer hinein eingebracht werden, was herstellungstechnisch besonders einfach umzusetzen ist.
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In einer besonderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Beenden des Einbringens, wenn ein zum Einbringen benutztes Werkzeug eine Wandung am Grundkörper zur Kammer hin durchbricht. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass in der Kammer unbeabsichtigt eine weitere Öffnung ausgebildet wird, über die später unbeabsichtigt Flüssigkeit austreten könnte. Dies ist insbesondere bei einem durch Wasser oder Laser ausgebildetem Werkzeug günstig, deren axiale Ausdehnung nur vom zu bearbeitenden Werkstück selbst begrenzt wird, so dass hier beim Durchbrechen der Wandung zur Kammer leicht auf einer anderen Seite des Austrittskanals in der Kammer weiter Material abgetragen werden könnte.
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In einer bevorzugten Weiterbildung des angegebenen Verfahrens wird beim Einbringen des Austrittskanals von der Außenseite des Grundkörpers in die Kammer ein pneumatischer Druck an die Kammer angelegt, der von einem Umgebungsdruck um den Grundkörper verschieden ist. Wird die Kammer daher durch den Austrittskanal bei der Herstellung durchbrochen, passt sich der pneumatische Druck aufgrund der Öffnung an den Umgebungsdruck an, so dass der Durchbruch technisch zeitnah erkennbar ist.
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Besonders bevorzugt kann das Einbringen des Austrittskanals dann basierend auf der Veränderung des pneumatischen Drucks im Wasserzulauf beendet werden.
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Die angegebene Scheibenwaschdüse kann optional um die zuvor genannten Merkmale des angegebenen Verfahrens genauso eingeschränkt werden, wie das angegebene Verfahren optional um die Merkmale der angegebenen Scheibenwaschdüse eingeschränkt werden kann.
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Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei:
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1 eine Explosionsansicht einer angegebenen Scheibenwaschdüse,
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2 eine Draufsicht eines Strahleneinsatzes der angegebenen Scheibenwaschdüse; und
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3 eine perspektivische Ansicht der angegebenen Scheibenwaschdüse zeigen.
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In den Figuren werden gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen und nur einmal beschrieben.
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Es wird auf 1 Bezug genommen, die eine Explosionsansicht einer Scheibenwaschdüse 2 zeigt zeigt.
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Die Scheibenwaschdüse 2 soll in der vorliegenden Ausführung in einem nicht weiter dargestellten Fahrzeug zum Aufbringen von Flüssigkeit auf eine nicht weiter dargestellte Scheibe des Fahrzeuges verwendet werden. Die Flüssigkeit kann beispielsweise eine Waschflüssigkeit und/oder eine Enteisungsflüssigkeit, nachstehend der Einfachheit Flüssigkeit genannt, sein, mit der die Scheibe entsprechend in einer dem Fachmann bekannten Weise gewaschen und/oder enteist werden kann.
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Dazu weist die Scheibenwaschdüse 2 ein Gehäuse 4 auf, in dem ein Strahleneinsatz 6 einsetzbar ist.
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Das Gehäuse 4 weist einen Flüssigkeitsanschluss 8 auf, an den eine nicht näher dargestellte Wasserdruckquelle zur Flüssigkeitsversorgung der Scheibenwaschdüse 2 anschließbar ist. Auf der dem Flüssigkeitsanschluss 8 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 4 ist ein Aufnahmeraum 10 für den Strahleneinsatz 6 ausgebildet. Das Gehäuse 4 umfasst ferner eine Lagerwelle 12, um die das Gehäuse 4 im am Fahrzeug eingebauten Zustand geschwenkt werden kann, um eine Einstrahlhöhe der Flüssigkeit auf der Scheibe festzulegen.
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Der Strahleneinsatz 6 weist einen Grundkörper 14 auf, durch den eine Durchgangsöffnung 16 geführt ist. An der in die Zeichnungsebene hinein betrachteten Oberseite des Grundkörpers 14 ist eine Kammer 18 ausgebildet. Die Durchgangsöffnung 16 leitet die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitsanschluss 8 in nicht weiter dargestellter Weise in die Kammer 18, in der sich die Flüssigkeit sammeln kann. Diese ist auf der der Durchgangsöffnung 16 gegenüberliegenden Seite mit einer Trennwand 20 verschlossen, wobei durch diese Trennwand ein Austrittskanal 22 für die Flüssigkeit geführt ist. Die sich in der Kammer ansammelnde Flüssigkeit wird daher durch den Austrittskanal 22 gedrückt und in Form eines Flüssigkeitsstrahls auf die Scheibe des Fahrzeuges geleitet.
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Der Flüssigkeitsstrahl trifft mit einem bestimmten Einstellwinkel auf die Scheibe. Dieser Einstellwinkel setzt sich aus einem vertikalen Einstellwinkel und einem horizontalen Einstellwinkel zusammen, wobei der vertikale Einstellwinkel über die zuvor beschriebene Lagerwelle 12 manuell verstellbar ist. Der horizontale Einstellwinkel ist demgegenüber jedoch unverstellbar und muss im Rahmen der Fertigung für die gewünschte Endlage des Flüssigkeitsstrahls im Fahrzeug voreingestellt werden.
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Der horizontale Einstellwinkel hängt im Wesentlichen von einem nicht weiter dargestellten Winkel zur Lagerwelle 12 ab, mit dem die Flüssigkeit aus dem Austrittskanal 8 ausgestoßen wird. Dieser Winkel sollte zwar gleich einem in 2 angedeuteten horizontalen Lagewinkel 24 des Austrittskanals 22 zur Lagerwelle 12 sein, er weist jedoch eine Toleranz auf, die in erster Linie von der Oberflächenbeschaffenheit des Austrittskanals 22 abhängig ist. Das heißt, dass die Oberfläche des geplanten Austrittskanals 22 mit einer möglichst hohen Güte und damit mit einer möglichst geringen Oberflächenrauigkeit gefertigt werden sollte.
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Um den Austrittkanal 22 mit der zuvor genannten hohen Güte zu fertigen sollte darauf geachtet werden, dass die Oberfläche des Austrittskanals 8 bei der Fertigung durch das Fertigungswerkzeug zumindest im Bereich einer Austrittsöffnung 26 nicht beschädigt wird. Dieser Vorgabe steht jedoch regelmäßig entgegen, dass der Austrittskanal 22 technisch am einfachsten von der Außenseite des Grundkörpers 14 zur Kammer 18 hin gefertigt werden kann. Würde der Austrittskanal 22 beispielsweise mit einem Bohrer hergestellt, so würde der Bohrer während der Fertigung ständig an der Austrittsöffnung 26 reiben, das Material in diesem Bereich erhitzen und so die Oberflächengüte in diesem Bereich des Austrittskanals 22 spürbar senken. Im der Folge tritt das Wasser mit einem horizontalen Winkel aus dem Austrittskanal 22 aus, der völlig unbestimmt ist und mit nur einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit dem horizontalen Lagewinkel 24 des Austrittskanals 22 entspricht.
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Zur Steigerung der Oberflächengüte des Austrittskanals 22 im Bereich der Austrittsöffnung 26 wird im Rahmen der vorliegenden Ausführung vorgeschlagen, den Austrittskanal 8 mit einem Fertigungsverfahren herzustellen, dass den Austrittskanal 22 zumindest an dieser Stelle vor mechanischen Belastungen, wie der zuvor genannten Erwärmung schont.
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In der vorliegenden Ausführung wird dies durch Laserbohren erreicht, was anhand der 2 Bezug näher erläutert werden soll, die den Grundkörper 14 aus 1 mit dem eingeformten Austrittskanal 22 und einem den Austrittskanal 22 formenden Laserstrahl 28 zeigt. In 2 ist zur Darstellung des horizontalen Lagewinkels 24 das Lagerelement 12 der Scheibenwaschdüse 2 aus 1 gestrichelt angedeutet.
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Der Laserstrahl 28 wird in der vorliegenden Ausführung von einem dem Fachmann an sich bekannten Laserresonator 30 ausgegeben und kann im Rahmen des Laserbohrens als Einzelpulsbohrer, als Perkussionsbohrer, als Trepanierbohrer oder als Wendelbohrer betrieben werden. Großer Vorteil ist, dass der Laserstrahl 28 Material im Grundkörper 14 entfernt, dass der Austrittsöffnung 26 axial gegenüberliegt, ohne radial die Oberfläche des Austrittskanals 22 spürbar zu erwärmen oder anderweitig zu beschädigen. Auf diese Weise kann der Austrittskanal 22 mit einer besonders hohen Oberflächengüte geschaffen werden.
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Damit der Laserstrahl 28 nach dem Eintritt in die Kammer 18 diese nicht unbeabsichtigt an einer dem Austrittskanal 22 gegenüberliegenden Stelle beschädigt, muss der Laserstrahl 28 nach dem Durchstoß in den Hauptkanal 18 rechtzeitig abgeschaltet werden. Dies soll anhand 3 näher erläutert werden, die die Scheibenwaschdüse in einer perspektivischen Ansicht zeigt.
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Zum Einformen des Austrittskanals 22 in den Strahleneinsatz 6 wird dieser zunächst ohne den Aufnahmeraum 10 des Gehäuses 4 eingesetzt. Dann wird der Austrittskanal 22 mit dem Laserstrahl 28 in der zuvor beschriebenen Weise in den Strahleneinsatz 6 eingeformt. Zur rechtzeitigen Abschaltung des Laserstrahls 28 nach dem Eintritt in die in 3 nicht zu sehende Kammer 18 wird diese über den Flüssigkeitsanschluss 8 mittels einer Druckquelle 32 unter pneumatischen Druck gesetzt. Weiter ist über den Flüssigkeitsanschluss 8 ein Druckfühler 34 ins Innere der Scheibenwischdüse 2 geführt. Dieser erfasst den pneumatischen Druck in der Kammer 18.
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Wird die Kammer 18 durch den Laserstrahl 28 über den Austrittskanal 22 nach außen hin geöffnet, so fällt der pneumatische Druck in der Kammer 18 und der Laserresonator 30 kann über den Druckfühler 34 abgeschaltet werden. Zur Erkennung des Druckabfalls kann dabei der absolute Druck und/oder ein Druckgradient überwacht und beispielsweise einem Schwellenwert gegenübergestellt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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