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Die Erfindung betrifft eine Reinigungseinrichtung für eine Sensoreinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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In modernen Kraftfahrzeugen kommt eine Vielzahl von Sensoreinheiten zum Einsatz, die wegen des ihnen zugeordneten Erfassungsbereichs nicht im Inneren des Kraftfahrzeugs angeordnet werden können. Dies gilt insbesondere für Rückfahrkameras, die einen aus dem Innenraum des Kraftfahrzeugs nicht einsehbaren Bereich erfassen. Durch den damit verbundenen Kontakt der Sensoreinheit zur Umgebung des Kraftfahrzeugs ist diese einer erheblichen Verschmutzung ausgesetzt und bedarf daher der Reinigungseinrichtung, um insbesondere während der Fahrt des Kraftfahrzeugs von Verschmutzungen befreit werden zu können.
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Es ist dazu bekannt, die Sensoreinheit in einem Trägerelement der Reinigungseinrichtung aufzunehmen und daran ein feststehendes Reinigungselement mit einer Düse vorzusehen, aus welcher ein Reinigungsfluid auf die Sensoreinheit abgegeben wird.
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DE 102 32 227 A1 offenbart ein Kamerasystem für Fahrzeuge mit einer eine Optik aufweisenden Kamera, umfassend wenigstens eine mit der Kamera verbundenen Reinigungseinrichtung mit wenigstens einer Düse mit zumindest einer Düsenöffnung zur Abgabe eines Reinigungsstrahles.
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DE 692 00 428 T2 offenbart eine Beleuchtungseinheit mit einer Abdeckscheibe und einer integrierten einziehbaren Waschvorrichtung für diese Abdeckscheibe, aufweisend eine Sprühdüse, die an einem Gestänge eines die Sprühdüse tragenden Kolbens befestigt ist, welcher gleitend innerhalb eines Zylinders aufgenommen ist.
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US 2015/0040953 A1 offenbart eine Reinigungseinrichtung, umfassend einen an einem Fahrzeug angeordneten optischen Sensor mit einer externen Bilderfassungsoberfläche und einen Auslass, welcher ein Fluid auf die Bilderfassungsoberfläche absondert.
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Derartige Reinigungseinrichtungen weisen jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Im verbauten Zustand steht der Düsenabschnitt vom Kraftfahrzeug ab und die Düse liegt frei. Diese kann somit selbst durch Verschmutzungspartikel verstopft werden oder durch mechanische Einwirkungen beschädigt werden. Um diesen Nachteilen zu begegnen, wird der Düsenabschnitt typischerweise so ausgeführt, dass er nur minimal hervorragt. Dadurch kann das Reinigungsfluid jedoch nur in einem sehr flachen Winkel und mit einer sehr geringen Reinigungsleistung auf die Sensoreinheit aufgebracht werden.
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Der Erfindung liegt mithin die Aufgabe zugrunde, eine demgegenüber verbesserte Reinigungseinrichtung für eine Sensoreinheit eines Kraftfahrzeugs anzugeben.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Reinigungseinrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst.
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Die Erfindung beruht auf der Überlegung, das Reinigungselement beweglich in einem zusätzlich zum Aufnahmeabschnitt für die Sensoreinheit vorgesehenen Lagerabschnitt anzuordnen, so dass der Düsenabschnitt in der Ruhestellung oberflächenbündig mit der Außenhaut des Kraftfahrzeugs positionierbar ist. Der Düsenabschnitt steht dann nur während der Bewegung in die Reinigungsstellung und in der Reinigungsstellung von der Außenhaut des Kraftfahrzeugs ab und kann zudem relativ weit aus dem Trägerelement herausbewegt werden, wodurch sich ein besonders günstiger Abstrahlwinkel, unter dem das Reinigungsfluid auf die Sensoreinheit abgebbar ist, erzielen lässt. Das Reinigungselement ist bevorzugt zum Leiten und Abgeben eines flüssigen Reinigungsfluids, insbesondere Wasser, bevorzugt vermengt mit einem Reinigungsmittel, ausgebildet. Es ist jedoch auch das Abgeben eines gasförmigen Reinigungsfluids, insbesondere Druckluft, auf die Sensoreinheit denkbar.
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Die erfindungsgemäße Reinigungseinrichtung weist mithin den Vorteil auf, in der Ruhestellung des Reinigungselements vor Verschmutzungen und Beschädigungen geschützt zu sein. Darüber hinaus ermöglicht sie im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungseinrichtungen in der Reinigungsstellung das Abgeben des Reinigungsfluids unter einem weniger flachen Reinigungswinkel, so dass sie auch festsitzende Verschmutzungen wie angetrocknete wasserlösliche Schmutzpartikel oder Insekten effizient von der Sensoreinheit entfernen kann.
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Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass der Lagerabschnitt und der Aufnahmeabschnitt derart zueinander angeordnet sind, dass die Düse in der Ruhestellung durch einen Gehäuseabschnitt der Sensoreinheit verdeckbar oder verdeckt ist. Der Düsenabschnitt kann also teilweise am Gehäuseabschnitt der Sensoreinheit anliegen, wobei gleichzeitig ein Austritt des Reinigungsfluids aus der Düse verhindert wird. Die Sensoreinheit und das Reinigungselement können auf diese Weise besonders platzsparend zueinander angeordnet werden, so dass die Reinigungseinrichtung nur einen minimalen Bauraum im Kraftfahrzeug in Anspruch nimmt.
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Außerdem kann es bei der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung mit besonderem Vorteil vorgesehen sein, dass sie mehrere Reinigungselemente und Lagerabschnitte umfasst, wobei in den Lagerabschnitten jeweils ein Reinigungselement gelagert ist. Dies ermöglicht die Abgabe des Reinigungsfluids auf die Sensoreinheit aus verschiedenen Richtungen, um eine möglichst hohe Reinigungsleistung zu erzielen. Ebenso ist bei einer symmetrischen Anordnung der mehreren Reinigungselemente eine gleichmäßigere Reinigung der Sensoreinheit möglich.
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Es wird bei der mehrere Reinigungselemente und Lagerabschnitte umfassenden Reinigungseinrichtung besonders bevorzugt, dass die Lagerabschnitte in Umfangsrichtung um die Aufnahmeabschnitte angeordnet sind. Mithin umgeben auch die Düsenabschnitte des Reinigungselements die Sensoreinheit zumindest abschnittsweise entlang ihres Umfangs. Mit besonderem Vorteil bilden Düsenabschnitte in der Reinigungsstellung so einen Spritzschutz, insbesondere wenn sie paarweise gegenüberliegend angeordnet sind. Während der Reinigung entsteht dann eine Einhausung, welche die Verschmutzung des restlichen Kraftfahrzeugs durch ein flüssiges Reinigungsfluid erheblich reduziert.
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Außerdem wird es bei der mehrere Reinigungselemente und Lagerabschnitte umfassenden Reinigungseinrichtung bevorzugt, dass die Lagerabschnitte derart angeordnet sind, dass die Düsenabschnitte die Sensoreinheit in der Reinigungsstellung übergreifen. Mit anderen Worten sind die Lagerabschnitte derart angeordnet, dass die Düsenabschnitte in einem spitzen Winkel bezüglich einer zu reinigenden Fläche der Sensoreinheit angeordnet sind und/der dass die Düsenabschnitte beim Überführen in die Reinigungsstellung aufeinander zu bewegbar sind. Dadurch wird der Abstand zwischen den Düsen und der zu reinigenden Fläche der Sensoreinheit verringert, was eine weitere Verbesserung der Reinigungsleistung der Reinigungseinrichtung bewirkt. Zudem kann durch die übergreifende Position der Düsenabschnitte in der Reinigungseinrichtung die zuvor beschriebene Spritzschutzwirkung verbessert werden, da die in der Reinigungsstellung gebildete Einhausung auch den dem Kraftfahrzeug abgewandten Bereich zumindest abschnittsweise umfasst.
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Es ist bei der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung zudem zweckmäßig, wenn die Bewegung des Reinigungselements entlang des Lagerabschnitts in die Ruhestellung durch den Düsenabschnitt begrenzt ist. Die Ruhestellung ist mithin dadurch definiert, dass der Düsenabschnitt beim Einnehmen der Ruhestellung an das Trägerelement anschlägt und. in der Ruhestellung dort anliegt. Dementsprechend ist der Düsenabschnitt in diesem Fall breiter als der Reinigungsabschnitt und der Lagerabschnitt ausgebildet. Bevorzugt ruht der Düsenabschnitt auf einem aus einem Elastomer ausgebildeten Abschnitt des Trägerelements, um ein schonendes Einnehmen und Verharren in der Ruhestellung zu ermöglichen. Ebenso ist es bei der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung möglich, dass der Düsenabschnitt zur Seite der Sensoreinheit hin konkav ausgebildet ist.
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Es ist bei der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung zudem vorteilhaft, wenn der Leitungsabschnitt ein an den Düsenabschnitt anschließendes Rohr umfasst. Der Leitungsabschnitt ist also zumindest teilweise starr ausgebildet und wird innerhalb des Lagerabschnitts geführt, wobei der Lagerabschnitt gegengleich zum Rohr ausgebildet ist. An das Rohr kann dann eine flexible Zuleitung für das Reinigungsfluid, beispielsweise in Form eines Schlauches, angeschlossen werden.
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Außerdem ist es bei der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung von besonderem Vorteil, wenn die Düse mehrere Düsenöffnungen aufweist, welche zur flächigen Abgabe des Reinigungsfluids ausgebildet sind. Mit anderen Worten sind die Düsenöffnungen zur Abgabe des Reinigungsfluids unter unterschiedlichen Abstrahlwinkeln bezüglich des Düsenabschnitts ausgebildet, um mit der Düse einen möglichst großflächigen zu reinigenden Bereich der Sensoreinheit abzudecken. Folglich kann der Durchsatz des Reinigungsfluids durch eine jede Düsenöffnung wesentlich geringer gewählt werden als bei lediglich einer Düsenöffnung der Düse, so dass bei identischer Reinigungsfluidmenge eine bessere Reinigungsleistung erzielt werden kann bzw. bei gleichbleibender Reinigungsleistung eine geringere Menge des Reinigungsfluids benötigt wird. Die Reinigungseinrichtung kann mithin besonders ressourcenschonend betrieben werden, da infolge des geringeren Einsatzes ein Reinigungsfluid das Volumen einer Reinigungseinrichtung des Reinigungsfluidbehälters reduziert werden kann. Es ergibt sich so eine Gewichts- und damit einhergehende Emissionsreduktion des Kraftfahrzeugs, in dem die Reinigungseinrichtung verbaut ist.
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Schließlich wird es bei der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung besonders bevorzugt, dass sie eine Pumpe aufweist, mittels welcher das Reinigungselement durch einen zum Pumpen des Reinigungsfluids erzeugten Druck in die Reinigungsstellung bewegbar ist. Die für den Druckaufbau im Reinigungsfluid bzw. zum Pumpen des Reinigungsfluids aus dem Reinigungsfluidbehälter ohnehin erforderliche Pumpe kann also auch zum Antrieb des Reinigungselements verwendet werden. Es kann daher mit besonderem Vorteil auf zusätzliche Antriebseinrichtungen verzichtet werden. Es ist bei der erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung aber gleichwohl denkbar, dass sie einen Motor aufweist, mittels welchem das Reinigungselement in die Reinigungsstellung bewegbar ist. Der Motor ist bevorzugt ein Elektromotor. Selbstverständlich können in beiden zuvor genannten Fällen geeignete Rückstellmittel, insbesondere Federelemente, vorgesehen sein, gegen deren Rückstellkraft das Reinigungselement in die Reinigungsstellung bewegbar ist oder mittels deren Rückstellkraft das Überführen des Reinigungselements aus der Reinigungsstellung in die Ruhestellung erfolgt.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Sensormodul für ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 9.
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Bei dem erfindungsgemäßen Sensormodul ist es von besonderem Vorteil, wenn die Sensoreinheit eine Kamera ist, wobei die Reinigungseinrichtung zur Reinigung einer optischen Linse der Kamera ausgebildet ist und das Gehäuseteil ein die Linse aufnehmendes Objektivgehäuse ist. Folglich ist die zu reinigende Fläche der Sensoreinheit die optische Linse. Wenn die Düse der Reinigungseinrichtung in der Ruhestellung verdeckt ist, erfolgt dies zweckmäßigerweise durch das Objektivgehäuse.
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Daneben betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug gemäß Anspruch 11.
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Es wird bei dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug besonders bevorzugt, dass das Abdeckteil eine Streuscheibe einer Beleuchtungseinheit des Kraftfahrzeugs ist oder umfasst. Bevorzugt ist das Sensormodul in ein Rücklicht des Kraftfahrzeugs integriert, wobei gerade hier durch die Oberflächenbündigkeit des Sensormoduls mit dem Abdeckteil eine besonders raumsparende und ästhetisch anspruchsvolle Anordnung im Kraftfahrzeug ermöglicht wird.
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Sämtliche Ausführungen zur erfindungsgemäßen Reinigungseinrichtung lassen sich analog auf das erfindungsgemäße Sensormodul und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug übertragen, so dass auch mit diesen die zuvor beschriebenen Vorteile erzielt werden können.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiel sowie anhand der Zeichnungen. Diese sind schematische Darstellungen und zeigen:
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1 ein erfindungsgemäßes Sensormodul, das in einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug eingebaut ist, in einer horizontal geschnittenen Ansicht;
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2 eine Explosionsansicht des in 1 gezeigten Sensormoduls und eines Abdeckteils;
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3 eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Sensormoduls in einem zusammengebauten Zustand in einer Ruhestellung; und
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4 eine perspektivische Ansicht des in 2 gezeigten Sensormoduls im zusammengebauten Zustand in einer Reinigungsstellung.
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1 ist eine Prinzipskizze eines Ausführungsbeispiels eines Kraftfahrzeugs 1, umfassend eine heckseitig angeordnete Beleuchtungseinheit 2 und ein Sensormodul 3, welches in die Beleuchtungseinheit 2 integriert ist, wobei ein Abdeckteil 4 der Beleuchtungseinheit 2 auf das Sensormodul 3 aufgesetzt ist. Das Sensormodul 3 umfasst eine Sensoreinheit 5 in Form einer Kamera sowie eine Reinigungseinrichtung 6 zum Reinigen der Sensoreinheit 5 mittels eines Reinigungsfluids. Das Reinigungsfluid ist Wasser, welches mit einem Reinigungsmittel vermengt ist und in einem Reinigungsfluidbehälter 7 der Reinigungseinrichtung 6 bevorratet ist. Zur Erzeugung eines Drucks für die Abgabe des Reinigungsfluids auf die Sensoreinheit 5 weist die Reinigungseinrichtung 6 zudem eine Pumpe 8 auf.
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2 ist eine Explosionsdarstellung des Sensormoduls 3 und des Abdeckteils 4.
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Die als Kamera ausgebildete Sensoreinheit 5 umfasst ein Objektivgehäuse 9, in welchem eine optische Linse 10 aufgenommen ist. Die Sensoreinheit 5 ist als Rückfahrkamera im Kraftfahrzeug 1 vorgesehen, wobei die Linse 10 die Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 erfasst und dementsprechend zur Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 hin freiliegt. Sie ist daher Verschmutzungen ausgesetzt und bedarf zu einer wirkungsvollen Erfassung von Bilddaten der regelmäßigen Reinigung durch die Reinigungseinrichtung 6. Dazu wird das Reinigungsfluid auf die Linse 10 abgegeben.
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Die Reinigungseinrichtung 6 umfasst ein Trägerelement 11, eine Grundplatte 12, an der die Sensoreinheit 5 und das Trägerelement 11 befestigt sind sowie zwei Reinigungselemente 13, mittels derer das Reinigungsfluid auf die Linse 10 der Sensoreinheit 5 abgebbar ist. Das Trägerelement 11 umfasst einen Aufnahmeabschnitt 14, in dem die Sensoreinheit 5 aufgenommen ist. Außerdem sind zwei Lagerabschnitte 15 vorgesehen, die jeweils ein Reinigungselement 13 lagern.
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Die Reinigungselemente 13 sind identisch aufgebaut und werden im Weiteren anhand eines von ihnen beschrieben. Dieses weist einen Leitungsabschnitt 16 in Form eines Rohres und einen an diesen anschließenden Düsenabschnitt 17 auf. Der Düsenabschnitt 17 umfasst eine Düse 18 mit drei Düsenöffnungen 19, aus welchen das Reinigungsfluid jeweils unter unterschiedlichen Abstrahlwinkeln austreten kann. Schließlich ist am Leitungsabschnitt 16 ein Anschluss 20 vorgesehen, an den eine Zuleitung, z. B. ein flexibler Schlauch, anschließbar ist, um das Reinigungselement 13 mit der Pumpe 8 und dem Reinigungsfluidbehälter 7 (vgl. 1) zu verbinden.
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Das Reinigungselement 13 ist so im Lagerabschnitt 15 des Trägerelements 11 gelagert, dass sein Düsenabschnitt 17 in einer Ruhestellung auf einer Auflagefläche 21 des Trägerelements 11 aufliegt, wodurch die Bewegbarkeit des Reinigungselements 13 begrenzt ist. Durch den von der Pumpe 8 erzeugten Druck auf das Reinigungsfluid ist das Reinigungselement 13 aus der Ruhestellung heraus in eine Reinigungsstellung bewegbar, in welcher das Reinigungsfluid mittels der Düse 18 auf die Linse 10 abgegeben wird. Dazu ist der Lagerabschnitt 15 gegengleich zum Leitungsabschnitt 16 ausgebildet, wobei die Bewegung in die Reinigungsstellung gegen eine Rückstellkraft eines (in 2 nicht gezeigten) Rückstellelements erfolgt. In einer alternativen Ausgestaltung wird das Reinigungselement 13 durch einen (in 2 nicht gezeigten) Elektromotor bewegt.
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Das Trägerelement 11 und das Reinigungselement 13 sind als Spritzgussteile aus einem Kunststoff hergestellt, wobei die Auflagefläche 21 aus einem Elastomer gebildet ist, um ein schonendes Anschlagen des Düsenabschnitts 17 an das Trägerelement 11 beim Einnehmen der Ruhestellung zu ermöglichen. Die Grundplatte 12 ist aus Aluminium hergestellt.
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Das Abdeckteil 4 umfasst einen Reflektor 22 und eine Streuscheibe 23, in denen jeweils Durchgangsöffnungen für die Reinigungselemente 13 und das Objektivgehäuse 9 der Sensoreinheit 5 vorgesehen sind. Das Abdeckteil 4 ist auf die Reinigungseinrichtung 11 aufsetzbar und an dieser befestigbar.
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3 ist eine perspektivische Darstellung des Sensormoduls 3 und des Abdeckteils 4 im zusammengebauten Zustand in der Ruhestellung. Ersichtlich ist der Düsenabschnitt 17 zur Seite der Sensoreinheit 5 hin konkav ausgebildet, so dass die Düse 18 in der Ruhestellung durch das Objektivgehäuse 9 verdeckbar ist. Dementsprechend sind auch die Lagerabschnitte 15 bezüglich des Aufnahmeabschnitts 14 in Umfangsrichtung um diesen angeordnet.
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Die Düsenabschnitte 17 bilden also eine Klammer um das Objektivgehäuse 9 und die Linse 10 und können mithin auch als „Brackets” bezeichnet werden. Zudem sind die Reinigungselemente 13 zusammen mit dem Objektivgehäuse 9 und dem Linsenabschnitt 10 oberflächenbündig zur Streuscheibe 23 angeordnet, so dass nur minimaler Bauraum für die Reinigungseinrichtung 6 erforderlich ist und zudem Verschmutzungen und Beschädigungen des Reinigungselements 13, insbesondere ein Verstopfen seiner Düse 18, vermieden werden.
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4 ist eine perspektivische Darstellung des Sensormoduls 3 und des Anbauteils 4 im zusammengebauten Zustand in der Reinigungsstellung.
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Ersichtlich ragt der Düsenabschnitt 17 aus der Streuscheibe 23 hervor, wobei die Düse 18 freiliegt und das Reinigungsfluid auf die Linse 10 abgibt. Ersichtlich bewegen sich die Reinigungselemente 13 nicht rechtwinklig, sondern spitzwinklig bezüglich der Streuscheibe 23 in die Reinigungsstellung. Dazu sind die Lagerabschnitte 15 entsprechend abgeschrägt im Trägerelement 11 ausgebildet (vgl. 2). Dadurch kann das Reinigungsfluid aus den Düsenöffnungen 19 unter einem spitzeren Abstrahlwinkel austreten, um eine effektivere Reinigung der Linse 10 zu ermöglichen. Gleichzeitig wird durch die Anordnung der Reinigungselemente 13 bzw. der Lagerabschnitte 15 in Umfangsrichtung um den Aufnahmeabschnitt 14 (vgl. 2) in der Reinigungsstellung eine Einhausung gebildet, die eine Verunreinigung der Außenhaut des Kraftfahrzeugs 1 (vgl. 2) durch von der Linse 10 abprallendes oder wegfließendes Reinigungsfluid vermeidet. Ebenso kann die Linse 10 durch die zuvor beschriebenen besonders günstigen Abstrahlwinkel des Reinigungsfluids im Vergleich zu herkömmlichen Reinigungseinrichtungen mit einer verringerten Menge an Reinigungsfluid bzw. bei identischer Menge des Reinigungsfluids mit einer verbesserten Reinigungsleistung gereinigt werden. Dementsprechend kann auch der Reinigungsfluidbehälter 7 (vgl. 1) ein demgegenüber verringertes Volumen aufweisen, wodurch sich ein geringeres Gewicht des Kraftfahrzeugs 1 und ein emissionsärmerer Betrieb erzielen lässt.
