DE102019208555A1

DE102019208555A1 - Ventilvorrichtung, Reinigungsfluidsystem sowie Fahrzeug

Info

Publication number: DE102019208555A1
Application number: DE102019208555.5A
Authority: DE
Inventors: Stefan Krüger; Ralph Staiger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2019-06-12
Filing date: 2019-06-12
Publication date: 2020-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung (20) für ein Reinigungsfluidsystem (10) eines Fahrzeuges (1) aufweisend einen Versorgungseingang (21), der an eine Versorgungsleitung (11) des Reinigungsfluidsystems (10) anschließbar ist, einen Versorgungsausgang (22), über welchen ein Reinigungsfluidverbraucher (2) mit Reinigungsfluid (200) versorgbar ist, und eine Hauptventilstufe (30) mit einem Hauptventilelement (31), das in einen Öffnungszustand (II), in welchem eine Fluidkommunikation zwischen dem Versorgungseingang (21) und dem Versorgungsausgang (22) ermöglicht ist, und in einen Verschlusszustand (I), in welchem die Fluidkommunikation zwischen dem Versorgungseingang (21) und dem Versorgungsausgang (22) verhindert ist, bringbar ist.Ferner betrifft die Erfindung ein Reinigungsfluidsystem (10), sowie ein Fahrzeug (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilvorrichtung für ein Reinigungsfluidsystem eines Fahrzeuges, ein Reinigungsfluidsystem zum Verteilen von Reinigungsfluid, sowie ein Fahrzeug.
Aus dem Stand der Technik sind Waschwassersysteme bekannt, durch welche eine Scheibe eines Fahrzeugs oder ein Sensor gereinigt werden kann. Insbesondere mit zunehmender Automatisierung von Fahrzeugen wachsen jedoch auch die Anforderungen an Waschwassersysteme. Mit zunehmender Anzahl an Sensoren kann z.B. die Anzahl an Waschwasserverbrauchern ebenfalls zunehmen. Dazu haben die einzelnen Verbraucher häufig einen eigenen Wasservorrat. Dazu werden dann jedoch auch mehrere Pumpen und mehrere Tanks benötigt. Um dies zu vermeiden sind ferner Waschwassersysteme bekannt, die eine Pumpe und ein zentrales Verteilventil aufweisen, um diverse unterschiedliche Leitungszweige zu versorgen. Die Leitungszweige werden dabei oft einzeln durch das Fahrzeug geführt, so dass die Anzahl unterschiedlicher Rohre im Fahrzeug mit steigender Anzahl an Waschwasserverbrauchern zunimmt. Dies wirkt sich nachteilig auf das Gewicht und den benötigten Bauraum eines solchen Waschwassersystems aus.
Weiterhin ist es bekannt die Versorgung einzelner Leitungszweige eines Waschwassersystems mit Waschwasser über Ventile zu ermöglichen. Diese weisen jedoch in der Regel eine hohe Öffnungskraft auf, so dass derartige Ventile entsprechend groß dimensioniert sind. Dadurch wird insbesondere in der Nähe des Waschwasserverbrauchers relativ viel Bauraum benötigt. Aus der FR 2 813 259 B1 ist es ferner bekannt, mehrere Waschwassersdüsen durch eine einzelne Waschwasserleitung zu versorgen. Dabei werden Vorsteuerventile eingesetzt, um einzelne Leitungsabzweigungen eines Waschwassersystems zu- oder abzuschalten. Die Vorsteuerventile erhöhen als zusätzliches Bauteil jedoch die Komplexität des Waschwassersystems und benötigen ebenfalls zusätzlichen Bauraum.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, voranstehende, aus dem Stand der Technik bekannte Nachteile zumindest teilweise zu beheben. Insbesondere ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Reinigungsfluidzufuhr für zumindest einen Reinigungsfluidverbraucher in einem Fahrzeug, insbesondere einem Fahrzeug mit mehreren Reinigungsfluidverbrauchern, bei geringem benötigtem Bauraum und/oder geringem Gewicht zu verbessern.
Die voranstehende Aufgabe wird gelöst durch eine Ventilvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1, ein Reinigungsfluidsystem mit den Merkmalen des Anspruchs 10, sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 11. Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Dabei gelten Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung beschrieben sind, selbstverständlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Reinigungsfluidsystem und/oder dem erfindungsgemäßen Fahrzeug und jeweils umgekehrt, so dass bezüglich der Offenbarung zu den einzelnen Erfindungsaspekten stets wechselseitig Bezug genommen wird bzw. werden kann.
Erfindungsgemäß ist eine Ventilvorrichtung für ein Reinigungsfluidsystem eines Fahrzeuges beansprucht. Die Ventilvorrichtung weist einen Versorgungseingang, der an eine Versorgungsleitung des Reinigungsfluidsystems anschließbar ist, und einen Versorgungsausgang, über welchen ein Reinigungsfluidverbraucher mit Reinigungsfluid versorgbar ist, auf. Ferner weist die Ventilvorrichtung eine Hauptventilstufe mit einem Hauptventilelement auf, das in einen Öffnungszustand, in welchem eine Fluidkommunikation zwischen dem Versorgungseingang und dem Versorgungsausgang ermöglicht ist, und in einen Verschlusszustand, in welchem die Fluidkommunikation zwischen dem Versorgungseingang und dem Versorgungsausgang, insbesondere durch das Hauptventilelement, zumindest teilweise oder vollständig verhindert ist, bringbar ist. Ferner umfasst die Ventilvorrichtung eine Vorsteuerstufe, durch welche das Hauptventilelement hydraulisch von dem Verschlusszustand in den Öffnungszustand bringbar ist.
Das Reinigungsfluid kann vorzugsweise Waschwasser, insbesondere in Form einer Mischung aus Wasser, Reinigungsmittel und/oder Zusatzstoffen, umfassen. Somit kann das Reinigungsfluidsystem insbesondere auch als Waschwassersystem bezeichnet werden. Unter einer Versorgungsleitung des Reinigungsfluidsystems kann insbesondere eine Leitung verstanden werden, die von einer Pumpvorrichtung des Reinigungsfluidsystems zur Ventilvorrichtung führt, so dass beim Öffnen der Ventilvorrichtung der Reinigungsfluidverbraucher mit Reinigungsfluid versorgt werden kann. Insbesondere kann die Versorgungsleitung rohrförmig ausgebildet sein. Der Versorgungseingang und/oder der Versorgungsausgang kann vorzugsweise als Steckverbinder ausgebildet sein. Insbesondere kann die Ventilvorrichtung an einem Leitungselement der Versorgungsleitung form- und/oder kraftschlüssig befestigbar sein. Dadurch kann eine einfache Montage der Ventilvorrichtung im Reinigungsfluidsystem ermöglicht sein. Bei dem Reinigungsfluidverbraucher kann es sich z.B. um eine Düse einer Scheibenwischanlage des Fahrzeuges oder eine Reinigungsvorrichtung für eine Sensoreinheit, wie einen Laserscanner, ein Radarsystem, oder einen Scheinwerfer des Fahrzeuges handeln. Beispielsweise können optische Sensoren, insbesondere in Form von Kameras, vorzugsweise Rückfahrkameras und/oder Umfeld-Kameras, durch die Ventilvorrichtung mit Reinigungsfluid versorgbar sein. Unter der Fluidkommunikationsverbindung oder Fluidkommunikation kann vorzugsweise verstanden werden, dass eine Strömung von Reinigungsfluid ermöglicht ist.
Die Hauptventilstufe ist insbesondere dazu ausgebildet, einen Fluss von Reinigungsfluid vom Versorgungseingang zum Versorgungsausgang in Abhängigkeit von einer Betätigung der Ventilvorrichtung zu ermöglichen. Das Hauptventilelement kann dazu einen Ventilkörper aufweisen, der den Versorgungseingang im Verschlusszustand derart abdichtet, dass ein Fluss von Reinigungsfluid vom Versorgungseingang zum Versorgungsausgang zumindest teilweise oder vollständig verhindert ist. Insbesondere kann ein direkter oder unmittelbarer Fluss von Reinigungsfluid vom Versorgungseingang zum Versorgungsausgang durch das Hauptventilelement verhindert sein. Vorzugsweise weist die Ventilvorrichtung ein Vorspannelement auf, durch welches das Hauptventilelement in den Verschlusszustand vorgespannt ist. Das Vorspannelement kann dazu eine Feder, vorzugsweise eine Druckfeder, umfassen.
Unter der Vorsteuerstufe kann insbesondere eine Ventileinheit verstanden werden, durch welche ein Druck in der Ventilvorrichtung veränderbar ist, um das Hauptventilelement zu bewegen, so dass eine Abdichtung des Versorgungseingangs durch das Hauptventilelement aufgehoben wird. Insbesondere kann das Hauptventilelement vom Verschlusszustand in den Öffnungszustand und/oder umgekehrt bewegbar sein. Vorzugsweise sind die Vorsteuerstufe und die Hauptventilstufe in einem Gehäuse angeordnet. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse zwei Gehäuseelemente aufweist, die formschlüssig aneinander befestigt sind und/oder, dass die Vorsteuerstufe und/oder die Hauptventilstufe oder zumindest Bauteile der Vorsteuerstufe und der Hauptventilstufe formschlüssig im Gehäuse befestigt sind.
Durch die Vorsteuerstufe kann somit eine vorteilhafte Betätigung der Hauptventilstufe ermöglicht sein. Insbesondere kann durch die Vorsteuerstufe eine Betätigungskraft eine hydraulische Übersetzung erfahren, so dass durch die Vorsteuerstufe die Betätigungskraft reduziert sein kann. Dadurch kann ein benötigter Bauraum der Ventilvorrichtung reduziert sein. Darüber hinaus bietet die hydraulische Ansteuerung der Hauptventilstufe den Vorteil, dass es insbesondere nicht notwendig ist, einen Elektromotor vorzusehen, der zusätzliches Gewicht und zusätzlichen Bauraum benötigt.
Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Vorsteuerstufe eine Vorsteuerkammer aufweist und die Vorsteuerstufe in einen Deaktivierungszustand, in welchem ein Durchfluss von Reinigungsfluid durch die Vorsteuerkammer verhindert ist, und in einen Aktivierungszustand, in welchem der Durchfluss von Reinigungsfluid durch die Vorsteuerkammer ermöglicht ist, bringbar ist. Insbesondere ist vorgesehen, dass durch den Aktivierungszustand der Vorsteuerstufe auch die Hauptventilstufe aktiviert und/oder betätigt wird. Die Vorsteuerkammer kann insbesondere durch einen Hohlraum in der Ventilvorrichtung gebildet sein. Vorzugsweise sind die Vorsteuerstufe und die Hauptventilstufe durch die Vorsteuerkammer direkt miteinander verbunden und/oder aneinander angeordnet. So kann das Hauptventilelement dazu ausgebildet sein, die Vorsteuerkammer zumindest teilweise abzudichten. Somit kann ein Druck in der Vorsteuerkammer erzeugbar sein, um das Hauptventilelement vom Verschlusszustand in den Öffnungszustand zu bewegen. Im Aktivierungszustand kann insbesondere ab einem vorbestimmten Druck der Durchfluss von Reinigungsfluid durch die Vorsteuerkammer ermöglicht sein. Bei dem Vorbestimmten Druck kann es sich um einen Öffnungsdruck zum hydraulischen Öffnen des Hauptventilelementes handeln.
Weiterhin kann bei einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Vorsteuerstufe einen Vorsteuerausgang in Form eines Bypasskanals aufweist, durch den die Vorsteuerstufe, insbesondere die Vorsteuerkammer der Vorsteuerstufe, mit dem Versorgungsausgang in Fluidkommunikationsverbindung bringbar ist. Durch den Bypasskanal kann ermöglicht sein, dass Reinigungsfluid aus der Vorsteuerkammer direkt zum Versorgungsausgang strömt. Insbesondere kann durch den Bypasskanal ein direkter Fluss von Reinigungsfluid vom Versorgungseingang zum Versorgungsausgang zumindest teilweise überbrückbar sein. Vorzugsweise ist der Bypasskanal zumindest im Aktivierungszustand der Vorsteuerstufe über einen Ringkanal mit der Vorsteuerkammer verbunden. Durch den Ringkanal kann ein benötigter Öffnungshub zur Öffnung der Vorsteuerkammer verringert sein, wenn das Reinigungsfluid umlaufend in den Ringkanal einströmen kann, um die Vorsteuerkammer zu verlassen.
Im Rahmen der Erfindung ist es ferner denkbar, dass die Hauptventilstufe einen Stufenausgang aufweist, der im Öffnungszustand der Hauptventilstufe mit dem Versorgungseingang und dem Versorgungsausgang, vorzugsweise direkt oder indirekt, in Fluidkommunikation steht, insbesondere wobei der Stufenausgang mit dem Vorsteuerausgang in Fluidkommunikationsverbindung bringbar ist. Insbesondere ist dadurch eine Öffnungsbewegung des Hauptventilelementes unterstützbar. Vorzugsweise kann durch ein Durchlasselement ein Strömungsweg, z.B. in Form eines Druckventils oder einer Düse, vom Versorgungseingang zur Vorsteuerkammer ausgebildet sein oder ausbildbar sein. Vorteilhafterweise kann dabei vorgesehen sein, dass der Bypasskanal einen größeren Querschnitt aufweist, als das Durchlasselement. Dadurch kann vorgesehen sein, dass Reinigungsfluid beim Überführen der Vorsteuerstufe vom Deaktivierungszustand in den Aktivierungszustand über den Vorsteuerausgang, d.h. insbesondere den Bypasskanal, aus der Vorsteuerkammer herausströmt. Insbesondere kann das Reinigungsfluid ferner zum Stufenausgang der Hauptventilstufe strömen und/oder einen Druck am Stufenausgang der Hauptventilstufe erhöhen und/oder eine vorteilhafte Druckdifferenz erzeugen. Insbesondere kann der Stufenausgang auf einer der Vorsteuerkammer gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Dadurch kann eine Öffnungsbewegung des Hauptventilelementes unterstützt werden.
Weiterhin kann bei einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass die Vorsteuerstufe eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit aufweist, um das Hauptventilelement vom Verschlusszustand in den Öffnungszustand zu bringen. Dazu kann die Ventilvorrichtung einen Steueranschluss aufweisen, durch welchen die Betätigungseinheit mit einem Steuergerät verbindbar ist. Bei dem Steuergerät kann es sich um eine Steuer- und/oder Regeleinheit, insbesondere in Form eines Prozessors und/oder eines Mikrocontrollers des Fahrzeuges, vorzugsweise der Ventilvorrichtung, handeln. Insbesondere kann die Betätigungseinheit einen Elektromagneten umfassen. Vorzugsweise kann die Betätigungseinheit eine Spule und ein magnetisch bewegbares Betätigungselement aufweisen. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Spule in Abhängigkeit von einem Steuersignal des Steuergerätes bestrombar ist, um das Betätigungselement auszulösen. Beispielsweise kann das Betätigungselement dazu einen Eisenkörper aufweisen. Dadurch kann die Vorsteuerstufe vorteilhaft betätigbar sein, ohne einen großen Bauraum zu benötigen.
Weiterhin ist es bei einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung denkbar, dass ein Hubelement vorgesehen ist, durch welches die Vorsteuerstufe vom Deaktivierungszustand in den Aktivierungszustand bringbar ist. Das Hubelement kann vorteilhafterweise am Betätigungselement befestigt sein und/oder mit dem Betätigungselement gekoppelt sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass das Hubelement im Deaktivierungszustand der Vorsteuerstufe die Vorsteuerkammer zumindest teilweise abdichtet, so dass ein Strömen von Reinigungsfluid von der Vorsteuerkammer zum Bypasskanal verhindert ist und im Aktivierungszustand geöffnet ist, so dass ein Strömen von Reinigungsfluid von der Vorsteuerkammer zum Bypasskanal und/oder in den Ringkanal ermöglicht ist. Somit kann durch eine Bewegung des Betätigungselementes eine Bewegung des Hubelementes ermöglicht sein. Vorzugsweise kann durch das Hubelement ein Druck in der Vorsteuerkammer veränderbar sein, um das Hauptventilelement anzusteuern und/oder vom Verschlusszustand in den Öffnungszustand zu bringen.
Es ist ferner bei einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung denkbar, dass das Hauptventilelement und/oder das Hubelement eine, insbesondere elastische, Membran aufweist. Die Membran kann z.B. einen Kunststoff aufweisen oder aus einem Kunststoff bestehen. Vorzugsweise kann die Membran einen, insbesondere faserverstärkten, Kautschuk, beispielsweise aus Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk, sog. EPDM, aufweisen. Dadurch kann in einfacher Art und Weise eine Abdichtungsfunktion und eine Öffnungsfunktion durch Verformen der Membran bereitgestellt sein. Vorzugsweise kann die Membran in einem Randbereich umlaufend befestigt sein, so dass über eine Verformung eines mittigen Bereiches der Membran eine Öffnungs- und/oder Abdichtungsfunktion ermöglicht ist. Darüber hinaus kann die Membran kostengünstig sein und ein geringes Gewicht aufweisen.
Insbesondere kann bei einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung vorgesehen sein, dass das Hauptventilelement durch ein Durchlasselement überbrückbar ist, um eine Fluidkommunikation des Versorgungseingangs mit der Vorsteuerstufe zu ermöglichen. Durch das Durchlasselement kann ein Zugang von Reinigungsfluid vom Versorgungseingang der Ventilvorrichtung zur Versorgungskammer bereitstellbar sein. Dazu kann das Durchlasselement insbesondere dazu ausgebildet sein, bei einer Druckdifferenz zwischen dem Versorgungseingang und der Vorsteuerkammer zu öffnen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Durchlasselement um ein Rückschlagventil, welches einen Durchlass von Reinigungsfluid nur in eine Richtung, insbesondere vom Versorgungseingang zur Vorsteuerstufe, ermöglicht. Insbesondere kann der Bypasskanal einen größeren Querschnitt aufweisen, als das Durchlasselement.
Vorzugsweise kann bei einer erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung vorgesehen sein, dass ein Leitungsausgang vorgesehen ist, der mit dem Versorgungseingang in Fluidkommunikation steht, insbesondere so dass der Versorgungseingang und der Leitungsausgang in einen Leitungsabschnitt der Versorgungsleitung integrierbar sind. Dadurch kann die Ventilvorrichtung überbrückbar sein und die Versorgungsleitung am Leitungsausgang fortgesetzt werden. Somit kann die Ventilvorrichtung ebenfalls einen Leitungsabschnitt der Versorgungsleitung bilden. Insbesondere ist es denkbar, dass nur wenn von einem der Ventilvorrichtung zugeordneten Reinigungsfluidverbraucher Reinigungsfluid benötigt und/oder angefordert wird, kann vorgesehen sein, dass das Hauptventilelement in den Öffnungszustand gebracht wird. Somit kann der Reinigungsfluidverbraucher durch die Ventilvorrichtung mit Reinigungsfluid versorgbar sein und gleichzeitig durch die Ventilvorrichtung überbrückbar sein. Dadurch können mittels eines insbesondere linearen Leitungsabschnittes mehrere Reinigungsfluidverbraucher mit Reinigungsfluid versorgbar sein. Ferner kann dadurch ermöglicht sein, dass die Versorgungsleitung als Ringleitung ausgebildet ist. Dadurch kann ein zumindest teilweiser Rücklauf des Reinigungsfluids zu einem Tank und/oder zu einer Pumpvorrichtung ermöglicht sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Reinigungsfluidsystem zum Verteilen von Reinigungsfluid in einem Fahrzeug beansprucht. Das Reinigungsfluidsystem weist eine Versorgungsleitung zum Verteilen von Reinigungsfluid im Fahrzeug und eine Pumpvorrichtung zum Befördern von Reinigungsfluid durch die Versorgungsleitung auf. Ferner weist das Reinigungsfluidsystem mehrere Ventilvorrichtungen auf, die derart angeordnet sind, dass durch jede der Ventilvorrichtungen jeweils zumindest ein Reinigungsfluidverbraucher mit Reinigungsfluid aus der Versorgungsleitung versorgbar ist.
Somit bringt ein erfindungsgemäßes Reinigungsfluidsystem die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung beschrieben worden sind. Insbesondere kann die Versorgungsleitung mehrere Leitungsabschnitte aufweisen, zwischen denen oder an denen die Ventilvorrichtungen jeweils angeordnet sind. Die Pumpvorrichtung kann vorzugsweise mit einer Reinigungsfluidquelle, insbesondere einem Reinigungsfluidtank verbunden sein, um das Reinigungsfluid in die Versorgungsleitung zu befördern. Insbesondere können durch das Reinigungsfluidsystem somit mehrere Reinigungsfluidverbraucher vorteilhaft mit Reinigungsfluid versorgt und gereinigt werden. Insbesondere kann ein lokal benötigter Bauraum im Vergleich der Reinigungsfluidverbraucher durch den Einsatz der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung reduziert und/oder die Versorgung mit Reinigungsfluid verbessert sein. Durch die Ventilvorrichtungen können insbesondere jeweils genau ein Reinigungsfluidverbraucher oder mehrere Reinigungsfluidverbraucher versorgbar sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug beansprucht. Dabei weist das Fahrzeug mehrere Reinigungsfluidverbraucher und ein Reinigungsfluidsystem nach Anspruch 10 zum Verteilen von Reinigungsfluid an die Reinigungsfluidverbraucher auf.
Somit bringt ein erfindungsgemäßes Fahrzeug die gleichen Vorteile mit sich, wie sie bereits ausführlich mit Bezug auf eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung und/oder ein erfindungsgemäßes Reinigungsfluidsystem beschrieben worden sind. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fahrzeug um ein Kraftfahrzeug. Weiterhin ist es denkbar, dass es sich bei dem Fahrzeug um ein zumindest teilweise automatisiertes oder um ein autonom betreibbares Fahrzeug handelt. Derartige Fahrzeuge sind besonders auf die Funktionstüchtigkeit von Sensoreinheiten angewiesen, so dass eine vorteilhafte Reinigung die Zuverlässigkeit und/oder Sicherheit des Fahrzeugs insgesamt verbessern kann. Bei den Reinigungsfluidverbrauchern kann es sich um eine Scheibenwischanlage, optische Sensoren, wie z.B. Kameras, und/oder dergleichen handeln.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnungen Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Es zeigen schematisch:

1 eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung in einem ersten Ausführungsbeispiel,
2 die erfindungsgemäße Ventilvorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in teilweise geschnittener Ansicht,
3 + 4 weitere Schnittdarstellungen der erfindungsgemäßen Ventilvorrichtung des ersten Ausführungsbeispiels in unterschiedlichen Zuständen der Hauptventilstufe,
5 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Reinigungsfluidsystem in einem weiteren Ausführungsbeispiel,

In der nachfolgenden Beschreibung zu einigen Ausführungsbeispielen der Erfindung werden für die gleichen technischen Merkmale auch in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen die identischen Bezugszeichen verwendet.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung 20 für ein Reinigungsfluidsystem 10 eines Fahrzeuges 1. Die Ventilvorrichtung 20 weist einen Versorgungseingang 21 auf, der an eine Versorgungsleitung 11 des Reinigungsfluidsystems 10 anschließbar ist. Gegenüber dem Versorgungseingang 21 ist ferner ein Leitungsausgang 23 angeordnet, der ebenfalls an die Versorgungsleitung 11 anschließbar ist. Dadurch kann die Ventilvorrichtung 20 selbst ein Teilstück der Versorgungsleitung 11 ausbilden, wenn die Versorgungsleitung 11 z.B. mit mehreren hintereinander geschalteten Verbrauchern vorgesehen ist. Ferner weist die Ventilvorrichtung 20 einen Versorgungsausgang 22 auf, durch welchen ein Reinigungsfluidverbraucher 2 mit Reinigungsfluid 200 versorgbar ist.
Eine zumindest teilweise geschnittene Ansicht der Ventilvorrichtung 20 ist in 2 dargestellt. Um Reinigungsfluid 200 von dem Versorgungseingang 21 zum Versorgungsausgang 22 zu leiten, ist eine Hauptventilstufe 30 vorgesehen, die von einer Vorsteuerstufe 40 hydraulisch angesteuert und/oder geöffnet werden kann. Die Vorsteuerstufe 40 und die Hauptventilstufe 30 sind in einem Gehäuse 25 der Ventilvorrichtung 20 angeordnet, welches zwei Gehäuseelemente 25.1, 25.2 aufweist, die formschlüssig aneinander befestigt sind. Ferner weist die Ventilvorrichtung 20 eine Betätigungseinheit 43 mit einem Betätigungselement 46 auf, um die Vorsteuerstufe 40 elektrisch anzusteuern. Dazu ist das Betätigungselement 46 linear gelagert und insbesondere in Richtung der Vorsteuerstufe 40 vorgespannt. Die Ventilvorrichtung 20 weist ferner einen Steueranschluss 24 auf, mit welchem die Ventilvorrichtung 20, insbesondere die Betätigungseinheit 43, mit einem Steuergerät 3 des Fahrzeuges 1 verbindbar ist. Über den Steueranschluss 24 ist eine Spule 47 der Betätigungseinheit 43 bestrombar, um eine Bewegung des Betätigungselementes 46 zu initiieren.
3 zeigt eine Detailansicht der Hauptventilstufe 30 und der Vorsteuerstufe 40, wenn die Ventilvorrichtung 20 mit dem Versorgungseingang 21 an die Versorgungsleitung 11 und mit dem Versorgungsausgang 22 an einen Reinigungsfluidverbraucher 2 angeschlossen ist. Die Hauptventilstufe 30 weist ein Hauptventilelement 31 auf, welches sich in einem Verschlusszustand I befindet. Dabei dichtet das Hauptventilelement 31 den Versorgungseingang 21 zumindest teilweise ab, so dass Reinigungsfluid 200 nicht unmittelbar vom Versorgungseingang 21 zum Versorgungsausgang 22 strömen kann. Zwischen der Hauptventilstufe 30 und der Vorsteuerstufe 40 kann dabei weiterhin ein Durchlass von Reinigungsfluid 200 ermöglicht sein. Dazu weist das Hauptventilelement 31 ein Durchlasselement 33 auf, durch welches das Hauptventilelement 31 überbrückbar ist. Das Durchlasselement 33 kann als Düse und/oder Druckventil ausgebildet sein. Weiterhin wirkt ein Vorspannelement 32 auf das Hauptventilelement 31, so dass das Hauptventilelement 31 in den Verschlusszustand I vorgespannt ist. Das Vorspannelement 32 ist insbesondere als Druckfeder ausgestaltet. Die Vorsteuerstufe 40 weist eine Vorsteuerkammer 42 auf, die mit dem Reinigungsfluid 200 befüllbar ist oder gefüllt ist. Darüber hinaus weist die Vorsteuerstufe 40 ein Hubelement 41 auf, welches in einem Deaktivierungszustand III der Vorsteuerstufe 40 die Vorsteuerkammer 42 zumindest bereichsweise verschließt. Dadurch ist ein Durchfluss von Reinigungsfluid 200 durch die Vorsteuerkammer 42 hindurch verhindert. Das Hubelement 41 steht ferner mit dem Betätigungselement 46 in Wirkverbindung, so dass bei einer Bewegung des Betätigungselementes 46 das Hubelement 41 zumindest bereichsweise bewegt wird, um die Vorsteuerkammer 42 zu öffnen und die Vorsteuerstufe 40 in einen Aktivierungszustand IV zu bringen. Das Hubelement 41 und das Hauptventilelement 31 weisen eine Membran auf, die in einem mittleren Bereich verformbar ist. Durch die Membran kann vorteilhaft eine Dichtwirkung erzielt werden. Darüber hinaus kann die Membran in den Randbereichen der Membran befestigbar sein. Dadurch ist es z.B. möglich, die Membranen bei der Montage der Gehäuseelemente 25.1, 25.2 des Gehäuses 25 der Ventilvorrichtung 20 zusammen mit weiteren Bauteilen formschlüssig zu befestigen.
Um die Vorsteuerstufe 40 in den Aktivierungszustand IV, wie in 4 dargestellt, zu überführen, wird das Hubelement 41 somit durch das Betätigungselement 46 zumindest teilweise von der Vorsteuerkammer 42 entfernt, so dass ein Durchfluss von Reinigungsfluid 200 durch die Vorsteuerkammer 42 ermöglicht ist. Die Vorsteuerstufe 40 weist ferner einen Vorsteuerausgang 44 in Form eines Bypasskanals auf, durch den die Vorsteuerkammer 42 im Aktivierungszustand IV mit dem Versorgungsausgang 22 in Fluidkommunikationsverbindung steht. Durch Öffnen des Hubelementes 41 erfolgt dadurch eine Druckveränderung, insbesondere in Form einer Drucksenkung, in der Vorsteuerkammer 42, durch welche das Hauptventilelement 31 gegen das Vorspannelement 32 angehoben wird. Dadurch wird die Hauptventilstufe 30 vom Verschlusszustand I in den Öffnungszustand II gebracht, in welchem eine Fluidkommunikationsverbindung direkt zwischen dem Versorgungseingang 21 und dem Versorgungsausgang 22 ermöglicht ist. Vorzugsweise weist der Vorsteuerausgang 44 ferner einen größeren Querschnitt auf, als das Durchlasselement 33. Dadurch kann das Öffnen des Hauptventilelementes 31 durch Reinigungsfluid 200 unterstützt werden, welches aus der Vorsteuerkammer 42 durch den Vorsteuerausgang 44 abfließt. Dadurch kann die Vorsteuerstufe 40 und/oder die Betätigungseinheit 43, insbesondere das Betätigungselement 46, geringer dimensioniert sein, da eine geringere Öffnungskraft notwendig ist, als ohne den Bypasskanal. Insbesondere steht der Vorsteuerausgang 44 im Öffnungszustand II der Hauptventilstufe 30 mit einem Stufenausgang 35 der Hauptventilstufe 30 in Fluidkommunikation, so dass aus dem Stufenausgang 35 und dem Vorsteuerausgang 44 Reinigungsfluid 200 vorteilhaft, vorzugsweise unter vorteilhaften Druckverhältnissen, zum Versorgungsausgang 22 fließen kann.
Die Vorsteuerstufe 40 und die Hauptventilstufe 30 weisen jeweils einen Ringkanal 45, 34 auf, um den Austritt von Reinigungsfluid 200 aus dem Versorgungseingang 21 und/oder aus der Vorsteuerkammer 42 zu verbessern.
5 zeigt ferner ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 mit einem erfindungsgemäßen Reinigungsfluidsystem 10. Das Fahrzeug 1 weist mehrere Reinigungsfluidverbraucher 2 auf, die durch das Reinigungsfluidsystem 2 versorgt werden können, indem Reinigungsfluid 200 durch eine Versorgungsleitung 11 des Reinigungsfluidsystems 10 befördert wird. Dazu weist das Reinigungsfluidsystem 10 eine Pumpvorrichtung 12 mit einem Tank (nicht dargestellt) auf. Bei den Reinigungsfluidverbrauchern 2 kann es sich z.B. um Sensoren des Fahrzeugs 1, insbesondere Kameras, eine Scheibenwischanlage und/oder dergleichen handeln. Vorzugsweise handelt es sich bei den Reinigungsfluidverbrauchern 2 um Reinigungsdüsen von Sensoren des Fahrzeugs 1, insbesondere Kameras, und/oder einer Scheibenwischanlage. Insbesondere kann es sich bei dem Fahrzeug 1 um ein zumindest teilweise automatisiertes oder autonom betreibbares Fahrzeug 1 handeln, welches diverse Reinigungsfluidverbraucher 2 aufweist. Jedem der Reinigungsfluidverbraucher 2 ist eine erfindungsgemäße Ventilvorrichtung 20 dezentral zugeordnet. Die Ventilvorrichtungen 20 und/oder die Pumpvorrichtung 12 können über eine Steuereinheit 3 angesteuert werden, um das Reinigungsfluid 200 zu den Reinigungsfluidverbrauchern 2 zu bringen. Somit kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Versorgungsleitung 11 lediglich einen einzelnen Leitungsstrang aufweist, an den die Ventilvorrichtungen 20 angeschlossen sind und/oder in den die Ventilvorrichtungen 20 integriert sind. Vorzugsweise sind die Ventilvorrichtungen 20 dabei gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeug
2: Reinigungsfluidverbraucher, insbesondere Reinigungsdüsen
3: Steuergerät
10: Reinigungsfluidsystem
11: Versorgungsleitung
12: Pumpvorrichtung
20: Ventilvorrichtung
21: Versorgungseingang
22: Versorgungsausgang
23: Leitungsausgang
24: Steueranschluss
25: Gehäuse
25.1: erstes Gehäuseelement
25.2: zweites Gehäuseelement
30: Hauptventilstufe
31: Hauptventilelement
32: Vorspannelement
33: Durchlasselement
34: Ringkanal
35: Stufenausgang
40: Vorsteuerstufe
41: Hubelement
42: Vorsteuerkammer
43: Betätigungseinheit
44: Vorsteuerausgang, insbesondere Bypasskanal
45: Ringkanal
46: Betätigungselement
47: Spule
200: Reinigungsfluid
I: Verschlusszustand
II: Öffnungszustand
III: Deaktivierungszustand
IV: Aktivierungszustand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

FR 2813259 B1 [0003]

Claims

Ventilvorrichtung (20) für ein Reinigungsfluidsystem (10) eines Fahrzeuges (1) aufweisend einen Versorgungseingang (21), der an eine Versorgungsleitung (11) des Reinigungsfluidsystems (10) anschließbar ist, einen Versorgungsausgang (22), über welchen ein Reinigungsfluidverbraucher (2) mit Reinigungsfluid (200) versorgbar ist, und eine Hauptventilstufe (30) mit einem Hauptventilelement (31), das in einen Öffnungszustand (II), in welchem eine Fluidkommunikation zwischen dem Versorgungseingang (21) und dem Versorgungsausgang (22) ermöglicht ist, und in einen Verschlusszustand (I), in welchem die Fluidkommunikation zwischen dem Versorgungseingang (21) und dem Versorgungsausgang (22) zumindest teilweise verhindert ist, bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorsteuerstufe (40) vorgesehen ist, durch welche das Hauptventilelement (31) hydraulisch von dem Verschlusszustand (I) in den Öffnungszustand (11) bringbar ist.
Ventilvorrichtung (20) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerstufe (40) eine Vorsteuerkammer (42) aufweist und die Vorsteuerstufe (40) in einen Deaktivierungszustand (III), in welchem ein Durchfluss von Reinigungsfluid (200) durch die Vorsteuerkammer (42) verhindert ist, und in einen Aktivierungszustand (IV), in welchem der Durchfluss von Reinigungsfluid (200) durch die Vorsteuerkammer (42) ermöglicht ist, bringbar ist.
Ventilvorrichtung (20) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerstufe (40) einen Vorsteuerausgang (44) in Form eines Bypasskanals aufweist, durch den die Vorsteuerstufe (40) mit dem Versorgungsausgang (22) in Fluidkommunikationsverbindung bringbar ist.
Ventilvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptventilstufe (30) einen Stufenausgang (35) aufweist, der im Öffnungszustand (II) der Hauptventilstufe (30) mit dem Versorgungseingang (21) und dem Versorgungsausgang (22) in Fluidkommunikation steht, wobei der Stufenausgang (35) mit dem Vorsteuerausgang (44) in Fluidkommunikationsverbindung bringbar ist.
Ventilvorrichtung (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsteuerstufe (40) eine elektrisch ansteuerbare Betätigungseinheit (43) aufweist, um das Hauptventilelement (31) vom Verschlusszustand (I) in den Öffnungszustand (II) zu bringen.
Ventilvorrichtung (20) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hubelement (41) vorgesehen ist, durch welches die Vorsteuerstufe (40) vom Deaktivierungszustand (III) in den Aktivierungszustand (IV) bringbar ist.
Ventilvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventilelement (31) und/oder das Hubelement (41) eine Membran aufweist.
Ventilvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hauptventilelement (31) durch ein Durchlasselement (33) überbrückbar ist, um eine Fluidkommunikation des Versorgungseingangs (21) mit der Vorsteuerstufe (40) zu ermöglichen.
Ventilvorrichtung (20) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Leitungsausgang (23) vorgesehen ist, der mit dem Versorgungseingang (21) in Fluidkommunikation steht, so dass der Versorgungseingang (21) und der Leitungsausgang (23) in einen Leitungsabschnitt der Versorgungsleitung (11) integrierbar sind.
Reinigungsfluidsystem (10) zum Verteilen von Reinigungsfluid (200) in einem Fahrzeug (1) aufweisend eine Versorgungsleitung (11) zum Verteilen von Reinigungsfluid (200) im Fahrzeug (1), eine Pumpvorrichtung (12) zum Befördern von Reinigungsfluid (200) durch die Versorgungsleitung (11), und mehrere Ventilvorrichtungen (20), die derart angeordnet sind, dass durch jede der Ventilvorrichtungen (20) jeweils zumindest ein Reinigungsfluidverbraucher (2) mit Reinigungsfluid (200) aus der Versorgungsleitung (11) versorgbar ist.
Fahrzeug (1) aufweisend mehrere Reinigungsfluidverbraucher (2) und ein Reinigungsfluidsystem (10) nach Anspruch 10 zum Verteilen von Reinigungsfluid (200) an die Reinigungsfluidverbraucher (2).