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Die Erfindung betrifft eine Scheibenwaschdüse zum Ausbringen eines Wasserstrahls aus einer Wasserdruckquelle auf eine Scheibe eines Fahrzeuges, ein Fahrzeug mit der Scheibenwaschdüse und ein Verfahren zur Herstellung einer 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 eine Scheibenwaschdüse zum Ausbringen eines Wasserstrahls aus einer Wasserdruckquelle auf eine Scheibe eines Fahrzeuges bekannt. Die Scheibenwaschdüse umfasst einen Grundkörper mit einem mit der Wasserdruckquelle verbindbaren Wasserzulauf und einen durch den Grundkörper geführten Kanal, in dem 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 eine Scheibenwaschdüse zum Ausbringen eines Wasserstrahls aus einer Wasserdruckquelle auf eine Scheibe eines Fahrzeuges, einen Grundkörper mit einem mit der Wasserdruckquelle verbindbaren Wasserzulauf und einer Düsenöffnung, die über einen durch den Grundkörper geführten Kanal, nachstehend auch Austrittskanal genannt, mit dem Wasserzulauf verbunden ist, so dass über den Kanal und die Düsenöffnung der Wasserstrahl aus der Wasserdruckquelle auf die Scheibe des Fahrzeuges aufbringbar ist, wobei der Kanal mit einem Herstellungsverfahren gefertigt ist, bei dem ein verwendetes Werkzeug lokal an einer Wand des Kanals am Grundkörper angreift.
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Der angegebenen Scheibenwaschdüse 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 der angegebenen Scheibenwaschdüse 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 der angegebenen Scheibenwaschdüse 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 der angegebenen Scheibenwaschdüse dadurch erreicht, dass der Austrittskanal nicht mit einem herkömmlichen Bohrer gebohrt sondern mit einem Werkzeug eingebracht wird, das in dem Grundkörper der Scheibenwaschdüse 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 der angegebenen Scheibenwaschdüse 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 der angegebenen Scheibenwaschdüse 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 der angegebenen Scheibenwaschdüse 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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In einer Weiterbildung umfasst die angegebene Scheibenwaschdüse ein Lagerelement zum Halten des Grundkörper in einer vorbestimmten Lage am Fahrzeug, wobei der Austrittskanal in einem vorbestimmten Winkel zum Lagerelement liegt, so dass der Wasserstrahl mit einem vorbestimmten Einstellwinkel auf ein Auftrefffeld auf der Scheibe des Fahrzeuges aufbringbar ist. Auf diese Weise kann der Einstellwinkel der Scheibenwaschdüse bestimmt werden, ohne dass die Scheibenwaschdüse auf dem Fahrzeug befestigt werden muss.
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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 anderen Aspekt der Erfindung umfasst ein Fahrzeug eine Fahrzeugzelle, die mit einer Scheibe abgedeckt ist und eine angegebene Scheibenwaschdüse zum Aufbringen von Wasser 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 einer Scheibenwaschdüse zum Ausbringen eines Wasserstrahls aus einer Wasserdruckquelle auf eine Scheibe eines Fahrzeuges die Schritte Formen eines Grundkörper mit einem mit der Wasserdruckquelle verbindbaren Wasserzulauf und Einbringen eines Kanals, nachstehend auch Austrittskanal genannt, durch den Grundkörper in den Wasserzulauf, so dass über eine dem Wasserzulauf gegenüberliegende Öffnung des Kanals als Düsenöffnung der Wasserstrahl aus der Wasserdruckquelle auf die Scheibe des Fahrzeuges aufbringbar ist, wobei der Kanal mit einem Herstellungsverfahren gefertigt wird, bei dem ein verwendetes Werkzeug lokal an einer Wand 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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In einer anderen Weiterbildung umfasst das angegebene Verfahren den Schritt Einbringen des Kanals von einer Außenseite des Grundkörpers in den Wasserzulauf hinein, 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 Wand zum Wasserzulauf durchbricht. Auf diese Weise kann vermieden werden, dass im Wasserzulauf unbeabsichtigt eine weitere Öffnung ausgebildet wird, über die später unbeabsichtigt Wasser 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 Wand zum Wasserzulauf leicht auf einer anderen Seite des Wasserzulaufes 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 den Wasserzulauf ein pneumatischer Druck an den Wasserzulauf angelegt, der von einem Umgebungsdruck um den Grundkörper verschieden ist. Wird der Wasserzulauf beim Herausarbeiten des einzubringenden Kanals daher 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 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 einen Grundkörper einer angegebenen Scheibenwaschdüse, und
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2 den Grundkörper aus 1 mit einem eingeformten Austrittskanal 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 einen Grundkörper 2 einer angegebenen Scheibenwaschdüse 4 zeigt.
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Die Scheibenwaschdüse 4 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 Wasser genannt, sein, mit der die Scheibe entsprechend in einer dem Fachmann bekannten Weise gewaschen und/oder enteist werden kann.
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Um die Waschflüssigkeit auf die Scheibe zu transportieren, weist der Grundkörper 2 in der vorliegenden Ausführung ein Kopfteil 6 auf, durch das ein in 2 gezeigter, noch zu beschreibender Austrittskanal 8 geführt ist.
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Das Kopfteil 6 kann über eine Lagerfläche 10 auf einer Fahrzeugzelle aufliegen. Damit das Kopfteil 6 auf der Fahrzeugzelle nicht verrutscht, erstreckt vom Kopfteil 6 in die Zeichnungsebene hinein betrachtet nach unten ein Schaft 12. Dieser wird durch eine Ausnehmung in der Fahrzeugzelle geführt. Über eine Kopfklammer 14 am Kopfteil 6 sowie eine Schaftklammer 16 am Schaft 12 kann die Scheibenwaschdüse 4 dabei an der Fahrzeugzelle befestigt werden.
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Durch den Schaft 12 ist ein Hauptkanal 18 geführt, in den der oben genannte Austrittskanal 8 münden soll. In den Hauptkanal 18 werden aus einem durch ein Anschlussstück 20 geführten Versorgungskanal 22 die Waschflüssigkeit und/oder die Enteisungsflüssigkeit gedrückt, die dann nur noch über den geplanten Austrittskanal 8 entweichen kann.
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Nach dem Austritt des Wassers aus dem Austrittskanal 8 trifft diese mit einem bestimmten Einstellwinkel auf die Scheibe der Fahrzelle. Da die Scheibe zur restlichen Fahrzelle und damit zur Scheibenwaschdüse eine feste Lage aufweist, hängt der Einstellwinkel in grob gesagt von einem Austrittswinkel 24 zwischen dem geplanten Austrittskanal 8 und der Lagerfläche 10 ab.
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Im Einzelnen hängt der Einstellwinkel jedoch von einem nicht weiter dargestellten Winkel zur Lagerfläche 10 ab, mit dem das Wasser aus dem Austrittskanal 8 ausgestoßen wird. Dieser Winkel sollte zwar gleich dem Austrittswinkel 24 sein, er weist jedoch eine Toleranz auf, die in erster Linie von der Oberflächenbeschaffenheit des geplanten Austrittskanals 8 abhängig ist. Das heißt, dass die Oberfläche des geplanten Austrittskanals 8 mit einer möglichst hohen Güte und damit mit einer möglichst geringen Oberflächenrauigkeit gefertigt werden sollte.
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Um den Austrittkanal 8 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 8 technisch am einfachsten von der Außenseite des Kopfteils 6 zum Hauptkanal 18 hin gefertigt werden kann. Würde der Austrittskanal 8 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 8 spürbar senken. Im der Folge tritt das Wasser mit einem Winkel aus dem Austrittskanal 8 aus, der völlig unbestimmt ist und mit nur einer sehr geringen Wahrscheinlichkeit dem Austrittswinkel 24 entspricht.
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Zur Steigerung der Oberflächengüte des Austrittskanals 8 im Bereich der Austrittsöffnung 26 wird im Rahmen der vorliegenden Ausführung vorgeschlagen, den Austrittskanal 8 mit einem Fertigungsverfahren herzustellen, dass den Austrittskanal 8 zumindest an dieser Stelle vor mechanischen Belastungen, wie der zuvor genannten Erwärmung schon.
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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 aus 1 mit dem eingeformten Austrittskanal 8 und einem den Austrittskanal 8 formenden Laserstrahl 28 zeigt.
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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 2 entfernt, dass der Austrittsöffnung 26 axial gegenüberliegt, ohne radial die Oberfläche des Austrittskanals 8 spürbar zu erwärmen oder anderweitig zu beschädigen. Auf diese Weise kann der Austrittskanal 8 mit einer besonders hohen Oberflächengüte geschaffen werden.
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Damit der Laserstrahl 28 nach dem Eintritt in den Hauptkanal 18 diesen nicht unbeabsichtigt an einer dem Austrittskanal 8 gegenüberliegenden Stelle beschädigt, muss der Laserstrahl 28 nach dem Durchstoß in den Hauptkanal 18 rechtzeitig abgeschaltet werden.
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In der vorliegenden Ausführung wird der Hauptkanal 18 dazu unter pneumatischen Druck gesetzt, wobei der Hauptkanal 18 selbst und der Versorgungskanal 22 mit einem Verschlusstopfen 32 druckdicht verschlossen sind. Durch den, den Hauptkanal 18 verschließenden Verschlussstopfen 32 ist ein Druckfühler 34 geführt. Dieser erfasst den pneumatischen Druck im Hauptkanal 18. Wird der Hauptkanal 18 durch den Laserstrahl 28 über den Austrittskanal 8 nach außen hin geöffnet, so fällt der pneumatische Druck um Hauptkanal 18 und der Laserresonator 30 kann durch ein entsprechendes, mit dem Druckfühler 34 verbundenes Messgerät 36 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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