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Die Erfindung betrifft eine Waschwalze für Fahrzeug-Waschanlagen, welche für eine Rotationsbewegung mit einem Antrieb wirkverbindbar ist, an welcher Reinigungselemente angebracht sind und welche wenigstens einen elektrischen Verbraucher, insbesondere mindestens ein Beleuchtungsmittel, aufweist.
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Heutige Waschwalzen für Fahrzeug-Waschanlagen, insbesondere Autowaschanlagen, weisen typischerweise als Filz ausgebildete Textilien oder spezielle synthetische Verbundstoffe zur Behandlung der Oberfläche auf. In vielen Fällen handelt es sich um textile Materialien, die in Kombination mit Wasser und speziellen Chemikalien für eine effektive Reinigung des Fahrzeugs sorgen, zugleich aber auch hinsichtlich der mechanischen Einwirkung möglichst schonend auf das Fahrzeug einwirken sollen.
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Darüber hinaus ist es möglich, mit Beleuchtungselementen an der Waschwalze zum einen für ein interessantes, attraktives Äußeres der Wascheinrichtung zu sorgen. Zum anderen lassen sich bei entsprechender Platzierung an der Waschwalze die Lichtverhältnisse für Personen innerhalb eines Fahrzeugs während des Reinigungsvorgangs verbessern. Eine Beleuchtung von außerhalb des Reinigungsbereichs wird während der Reinigung durch die verschiedenen, sich rund um das Fahrzeug bewegenden Walzen behindert, sodass Fahrzeuginsassen diese Zeit in relativer Dunkelheit verbringen, was tendenziell als unangenehm empfunden wird.
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Stand der Technik
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Aus der
WO 2013/ 067 378 A1 ist eine beleuchtete Walze für ein Bauteil zur Fahrzeug-Wäsche bekannt. Die Walze umfasst Beleuchtungselemente an ihrer Außenseite, die die Ästhetik des Bauteils verbessern und für bessere Lichtverhältnisse in einem im Innern einer Waschanlage befindlichen Fahrzeug sorgen sollen. Die Beleuchtungselemente können als LED-Streifen ausgebildet sein, wobei diese aus einzelnen LEDs bestehen, die über Schleifringe mit einer Gleichstromquelle verbunden sind.
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Dies bringt den Nachteil mit sich, dass eine Stromversorgung über das Netz, insbesondere mittels Kabeln und/oder Schleifkontakten im Hinblick auf die in der Waschflüssigkeit enthaltenen, aggressiven chemischen Reinigungsmittel problematisch ist, da diese mit einer Korrosion elektrischer bzw. metallischer Komponenten, insbesondere im Bereich der Schleifkontakte, verbunden ist. Zudem besteht speziell in diesem Kontaktbereich die Gefahr von Kurzschlüssen.
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Aufgabe
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Stromversorgung eines an einer Waschwalze angebrachten elektrischen Verbrauchers, insbesondere eines Beleuchtungsmittels, kontaktlos auszugestalten.
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Darstellung der Erfindung
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Waschwalze gemäß Anspruch 1 oder 4. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren.
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Die erfindungsgemäße Waschwalze ist für eine Rotationsbewegung mit einem Antrieb wirkverbindbar. An ihr sind Reinigungselemente angebracht und sie weist wenigstens einen elektrischen Verbraucher auf.
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Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie für den elektrischen Verbraucher vorgesehen, welche durch die Rotationsbewegung der Waschwalze angetrieben ist. Besonders vorteilhaft dabei ist, dass durch diese Vorrichtung zur induktiven Übertragung weder eine Zuführung von Kabeln an die rotierende Waschwalze noch ein direkter, schleifender Kontakt zwischen statischen und rotierenden Teilen der Waschanlage erforderlich ist. Dadurch wird erreicht, dass weder ein Kurzschluss noch eine Korrosion im Kontaktbereich auftritt.
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Nach einer ersten besonderen Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Vorrichtung als Generator ausgebildet, dessen Rotor mit der Waschwalze drehfest verbunden und dessen Stator ortsfest bezüglich der Rotationsbewegung der Waschwalze ist. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, da bei einer Ausbildung der Vorrichtung als Generator die Drehbewegung der Waschwalze direkt für die notwendige Drehung des Rotors des Generators genutzt werden kann, während der Stator ortsfest zu dieser Drehbewegung steht.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist der Generator innerhalb der zumindest bereichsweise als Hohlwelle ausgebildeten Waschwalze angeordnet. Vorteilhaft ist hierbei, dass durch diese auch als Rohrgenerator bezeichnete Variante eine besonders kompakte, also platzsparende Bauweise des Systems aus Waschwalze und Generator ermöglicht wird, da der Generator vollständig in der Hohlwelle aufgenommen werden kann.
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Nach einer anderen Ausführungsform ist der Generator an einer Antriebswelle der Waschwalze angeordnet. Dies ermöglicht eine einfachere, kostengünstigere Bauweise, bei der die beiden Bauteile Waschwalze und Generator modular miteinander verbunden werden können und der Generator ohne weitere Komponenten direkt an der Antriebswelle angebracht werden kann. Die Welle kann sich dabei neben dem die Reinigungselemente enthaltenden Teil der Walze befinden, wobei auch eine Nachrüstung bzw. ein Austausch von Komponenten der Walze leichter möglich ist.
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Bei einer Anordnung des Generators an der Antriebswelle der Waschwalze ist bevorzugt der Rotor des Generators in einem mit der Waschwalze drehfest verbundenen, auf der Antriebswelle angeordneten Gehäuseteil und der Stator in einem bezüglich der Waschwalze feststehenden Gehäuseteil angeordnet. Diese vorteilhafte Ausgestaltung ermöglicht den Schutz beider Generatorkomponenten vor Schmutz, Flüssigkeiten, Chemikalien oder mechanischen und elektrischen Einwirkungen. Zudem wird wiederum die Austauschbarkeit von einzelnen Teilen erleichtert und eine kompakte Bauweise ermöglicht, da die Gehäuseteile mit den Generatorkomponenten zusammen auf die Antriebswelle gesteckt werden können.
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Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Stator des Generators mindestens einen Permanentmagneten aufweist. Hierdurch ist keine Stromzuführung an den Stator nötig, wie es für den Aufbau eines magnetischen Feldes durch einen Elektromagneten notwendig wäre. Somit entsteht in diesem Bereich ein autarkes System ohne elektrische Anbindung nach außen.
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Es ist darüber hinaus von Vorteil, wenn der Generator als Gleichstromgenerator ausgebildet ist, mit einem elektronischen Kommutator, der vorzugsweise innerhalb des Rotors angeordnet ist. Die Abgabe von Gleichstrom durch den Generator ermöglicht die Stromversorgung in einer Form, die für den Betrieb vieler elektrischer Verbraucher benötigt wird. Der für die Umwandlung von Wechsel- in Gleichstrom nötige Kommutator sollte hierbei ein elektronischer sein, da im anderen Fall ein schleifender Kontakt, typischerweise mittels metallischer Bürsten, nötig wäre. Der elektronische Kommutator sollte sich bevorzugt innerhalb des Rotors befinden, um eine platzsparende Ausgestaltung zu ermöglichen, bei der der Kommutator zudem Schutz vor äußeren Einwirkungen genießt.
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Die weitere Ausgestaltung des Generators als Innenläufer ist besonders vorteilhaft, da der Rotor in kompakter Weise direkt an der Antriebswelle der Waschwalze bzw. axial um diese herum positioniert werden kann. Der Stator kann dann konzentrisch um den Rotor herum platziert werden. Andernfalls müssten sich Stator und Rotor innerhalb einer als Hohlwelle ausgebildeten Antriebswelle befinden, was einen höheren Konstruktionsaufwand bzw. höhere Kosten verursachen kann.
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In einer besonderen Ausführungsform ist der Rotor des Generators zumindest bereichsweise mit einem Kunstharz, insbesondere Epoxidharz, vergossen. Hierdurch ist eine elektrische Isolation des Rotors und insbesondere auch des üblicherweise als elektronische Platine ausgebildeten Kommutators gegenüber dem Stator möglich, falls etwa ein ungewollter mechanischer Kontakt zwischen den Komponenten entsteht. Des Weiteren ist so ein zusätzlicher Schutz vor Schmutz, Flüssigkeiten, Chemikalien oder mechanischen und elektrischen Einwirkungen von außerhalb des Generators gegeben. Als Material für die sich bildende Schutzschicht kommt insbesondere Epoxidharz als weit verbreitetes Kunstharz in Frage, das neben einem guten mechanischen Schutz auch eine gute Temperatur- und Chemikalien-Beständigkeit bietet.
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In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Übertragung der elektrischen Energie an den elektrischen Verbraucher mittels induktiver Kopplung mindestens zweier einander gegenüberliegender elektromagnetischer Spulen, wobei wenigstens eine Spule bezüglich der Waschwalze feststehend ausgebildet und wenigstens eine zweite Spule mit der Waschwalze drehfest verbunden ist. Hierbei ist besonders vorteilhaft, dass die mindestens eine feststehende Spule von außen mit Strom versorgt und auch besonders hinsichtlich des Magnetfeldes gesteuert werden kann. Da die Spulen hier gegeneinander rotieren, ist ohne weiteres auch die zur Induktion einer Spannung in der rotierenden Spule notwendige zeitliche Änderung der magnetischen Flussdichte gegeben. Zudem ist dies hier zusätzlich über die Steuerung der feststehenden Spule bzw. die zeitliche Modulation von deren Magnetfeld möglich.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass die wenigstens eine, bezüglich der Waschwalze feststehende Spule über einen für den Antrieb der Waschwalze vorgesehen Elektromotor mit Strom beaufschlagt ist. Somit ist es möglich, die Spule, parallel zum Betrieb der Walze, über den Elektromotor für den Antrieb mit von diesem abgezweigtem Strom zu versorgen, ohne dass eine zusätzliche äußere Stromquelle notwendig wäre.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist die wenigstens eine Spule in einem mit der Waschwalze drehfest verbundenen Gehäuseteil und die wenigstens eine andere Spule in einem bezüglich der Waschwalze feststehenden Gehäuseteil angeordnet. Dies ermöglicht wiederum einen Schutz vor Schmutz, Flüssigkeiten, Chemikalien oder mechanischen und elektrischen Einwirkungen.
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Eine besondere Ausführungsform sieht vor, dass der mindestens eine elektrische Verbraucher als Beleuchtungsmittel, vorzugsweise als LED-Beleuchtungsmittel, insbesondere als LED-Streifen, ausgebildet ist, welches vorzugsweise an der Außenseite der Waschwalze angebracht ist. Mit dem Beleuchtungsmittel können die Lichtverhältnisse für Personen innerhalb eines Fahrzeugs während des Reinigungsvorgangs verbessert werden, wobei durch die bevorzugte Anbringung an der Außenseite der Walze eine weitgehend ungestörte, direkte Beleuchtung möglich ist. Bevorzugt wird dabei ein LED-Beleuchtungsmittel eingesetzt, da so der Energieverbrauch minimiert und eine flexible räumliche Ausgestaltung des Beleuchtungsmittels ermöglicht wird. Hierbei sind insbesondere LED-Streifen geeignet, da diese in räumlich passender Weise entlang der Längsachse der Waschwalze und zwischen den an der Außenseite der Walze befindlichen Reinigungselementen angebracht werden können.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das mindestens eine Beleuchtungsmittel zumindest bereichsweise mit einem Kunstharz, insbesondere Epoxidharz, vergossen. Hierdurch ist ein Schutz des Beleuchtungsmittels vor Schmutz, Flüssigkeiten, Chemikalien oder mechanischen und elektrischen Einwirkungen gegeben. Als Material für die Schutzschicht kommt wiederum besonders Epoxidharz aufgrund der bereits zuvor genannten Vorteile in Frage.
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Weitere Ziele, Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Es zeigen:
- 1 in einer Frontalansicht eine mögliche Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waschwalze;
- 2, 2a eine perspektivische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Energie;
- 3, 3a eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung zur Übertragung elektrischer Energie aus 2 bzw. 2a;
- 4 eine perspektivische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waschwalze;
- 5 eine Explosionsdarstellung der Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie gemäß 4.
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1 zeigt die Waschwalze 1 zur Anordnung in einer Waschanlage für Kraftfahrzeuge. Die Waschwalze 1 wird von einem Antrieb 2, bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einem Elektromotor 11, in Rotation versetzt. Die Waschwalze 1 ist in einem Haltegestell 6 angeordnet, um während des Betriebs entsprechend der Kontur des Fahrzeugs auch horizontal und vertikal bewegt zu werden. Alternativ zu einem elektrischen Antrieb kann die Waschwalze 1 auch hydraulisch angetrieben sein.
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Der in diesem Fall gezeigte elektrische Antrieb durch den Elektromotor 11 am oberen Ende der gezeigten Konstruktion. Er befindet sich bei dieser vertikalen Anordnung der Waschwalze 1 oberhalb dieser. Generell ist neben dieser Anordnung auch eine horizontale Anordnung der Waschwalze 1 für entsprechend anders gerichtete Waschvorgänge vorstellbar.
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Das Haltegestell 6 sichert sowohl den Antrieb 2 und die Lager 7 als auch die statischen Komponenten einer Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie. Für die Lagerung einer Antriebswelle 3 sind zumindest zwei Lager 7 vorgesehen. Die Übertragungsvorrichtung ist zusammen mit den sie umgebenden, schützenden Gehäuseteilen 8a, 8b vorzugsweise koaxial zur Antriebswelle 3 angeordnet. Die Gehäuseteile 8a, 8b sind vorzugsweise topfförmig ausgebildet, sodass die Übertragungsvorrichtung möglichst eng und damit platzsparend umschlossen wird. Das obere, statische Gehäuseteil 8b kann zusammen mit dem untersten Lager direkt am Haltegestell 6 befestigt werden.
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Über die Übertragungsvorrichtung wird Strom mittels Kabelverbindungen 13 an einen elektrischen Verbraucher 4 geleitet. Wie aus 1 zu entnehmen, können als elektrischer Verbraucher 4 Beleuchtungsmittel, bspw. in Längsrichtung der Waschwalze 1 verlaufende LED-Streifen 4a bzw. -Stäbe, zum Einsatz kommen, die zwischen einzelnen Reinigungselementen 17 an der Außenseite des unten befindlichen zylindrischen Walzensegments 14 angebracht sind. Die Reinigungselemente 17 können z.B. als eine Vielzahl von Borsten oder Lappen ausgebildet sein, wobei als Material hierfür u.a. als Filz ausgebildete Textilien oder speziell für die Fahrzeugwäsche entwickelte synthetische Verbundstoffe in Frage kommen. Die LED-Streifen 4a können über Steckverbindungen an der Übertragungsvorrichtung angeschlossen sein, was es in einfacher Weise möglich macht, eine unterschiedliche Anzahl an Beleuchtungsmitteln bzw. Streifen einzusetzen. Die LEDs können in einem U-Profil aus Aluminium eingelegt und mit Epoxidharz vergossen bzw. versiegelt werden, was eine lange Haltbarkeit, insbesondere einen Schutz vor Korrosion, sowie gefahrlose Reinigung ermöglicht. Die LED-Streifen 4a bzw. -Stäbe werden dabei typischerweise auf bzw. in das U-Profil geschraubt, womit u.a. ein leichter Austausch der Streifen möglich ist.
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2 und 2a zeigen in zwei Darstellungen die als Generator 5 ausgebildete Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie, sowie die Antriebswelle 3 der Waschwalze 1 inklusive Lager 7. Über das Lager 7 wird der obere, statische Gehäuseteil 8b fixiert, während der untere Gehäuseteil 8a sich diesem gegenüber drehen kann. Die Gehäuseteile 8a, 8b bestehen vorzugsweise aus speziellem, korrosionsresistentem, magnetischem Edelstahl. Es verbleibt ein kleiner Schlitz als Öffnung zwischen beiden Gehäuseteilen 8a, 8b. Alternativ kann in diesem Schlitz eine Dichtung mit schleifendem Kontakt zu den Gehäuseteilen 8a, 8b vorgesehen sein. Ein weiterer Schutz des Rotors 10 ist durch die zuvor beschriebene Kunstharz-Schicht gegeben.
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Der Stator 9 kann durch Permanentmagnete 18 gebildet sein, welche auf einem Ring an der Innenseite des oberen Gehäuseteils 8b befestigt sind. Der im Innern laufende, bevorzugt scheibenförmige Rotor 10 umfasst im äußeren Bereich radial angeordnete Spulen, die den Permanentmagneten 18 direkt gegenüber liegen und in die Wechselspannung induziert wird. Eine als elektronischer Kommutator dienende Platine im Innern des Rotors 10 sorgt für eine Umwandlung des sich ergebenden Wechselstroms in Gleichstrom.
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Die Explosionsdarstellung in 3 und 3a verdeutlicht die Anordnung der Einzelkomponenten gemäß 2 bzw. 2a, insbesondere die Anordnung der Spulen auf dem Rotor 10 und der Magnete 18 des Stators 9. Die beiden oberen Bauteile Lager 7 und oberes Gehäuseteil 8b, inklusive Stator 9, sind feststehend und über jeweils vier einander gegenüberliegenden Bohrungen miteinander verbindbar. Unteres Gehäuseteil 8a, Rotor 10 und Antriebswelle 3 können miteinander verbunden werden und drehen sich gemeinsam. Beide Gehäuseteile 8a, 8b sind zur Durchführung der Antriebswelle 3 und der Einführung des Lagers 7 in der Mitte mit einer Durchführungsöffnung versehen.
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4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer weiteren möglichen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Waschwalze 1 für den Fall der Energieübertragung durch induktive Kopplung. Hierbei wird ein elektrischer Antrieb 2 für den Betrieb der Waschwalze 1 eingesetzt, wobei Strom von einem die Waschwalze 1 antreibenden Elektromotor 11 über eine im abgebildeten Gehäuse 15 untergebrachte Steuerung abgezweigt wird, um die feststehende elektromagnetische Spule 12a im Innern des Gehäuses 8b zu betreiben. Die Steuerung kann Elemente zur Umwandlung einer zugeführten elektrischen Spannung in eine andere umfassen.
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5 zeigt eine Explosionsdarstellung einer Vorrichtung zur induktiven Übertragung elektrischer Energie mittels induktiver Kopplung. Die insgesamt ringförmig ausgebildeten und axial angeordneten zwei Spulen 12a und 12b liegen bevorzugt einander gegenüber, um auf direktem Wege die Induktion von Spannung in der unteren, rotierenden Spule 12b zu ermöglichen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Waschwalze
- 2
- Antrieb
- 3
- Antriebswelle
- 4
- elektrischer Verbraucher
- 4a
- LED-Streifen
- 5
- Generator
- 6
- Haltegestell
- 7
- Lager
- 8a, 8b
- Gehäuseteile
- 9
- Stator
- 10
- Rotor
- 11
- Elektromotor
- 12
- elektromagnetische Spulen
- 12a
- feste Spule
- 12b
- mitdrehende Spule
- 13
- Kabelverbindungen
- 14
- zylindrisches Walzensegment
- 15
- Gehäuse für Steuerung
- 17
- Reinigungselemente
- 18
- Permanentmagnet
