DE102020116023A1 - Wegeventil für eine Scheibenwischvorrichtung - Google Patents

Abstract

Ein Wegeventil (10) für eine Wischvorrichtung weist einen Einlasskanal (22), einen ersten Auslasskanal (23a) und einen zweiten Auslasskanal (23b), einen ersten Verbindungskanal (26a), der den Einlasskanal (22) mit dem ersten Auslasskanal (23a) verbindet, einen zweiten Verbindungskanal (26b), der den Einlasskanal (22) mit dem zweiten Auslasskanal (23b) verbindet, auf. Ferner weist das Wegeventil (10) eine Schalteinheit, umfassend einen im Einlasskanal (22) zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbaren Kolben (40, 50), auf. In der ersten Position des Kolbens (40, 50) besteht eine Fluidverbindung vom Einlasskanal (22) über den ersten Verbindungskanal (26a) zum ersten Auslasskanal (23a) und in der zweiten Position des Kolbens (40, 50) besteht eine Fluidverbindung vom Einlasskanal (22) über den zweiten Verbindungskanal (26b) zum zweiten Auslasskanal (23b).

Description

• Gebiet der Erfindung
• Die Erfindung betrifft die Automobiltechnik, insbesondere die Reinigung von Fahrzeugkomponenten mittels einer Wischvorrichtung.
• Stand der Technik
• Wischvorrichtungen zur Reinigung der Oberflächen von transparenten Fahrzeugkomponenten (Windschutzscheiben, Heckscheiben, Beleuchtungseinrichtungen) oder reflektierenden Fahrzeugkomponenten (Außenspiegel) sind bekannt. In der Regel weisen sie einen Wischerarm und ein Wischerblatt auf, die durch einen Wischerblattadapter miteinander gekoppelt sind. Bekannt sind ferner Wischvorrichtungen, bei denen das Wischerblatt mit zwei Düsenanordnungen ausgestattet ist, deren Düsen entlang den beiden Längsseiten des Wischerblatts verteilt sind. Diese Düsenanordnungen sind im Rhythmus der Hin-und-Her-Bewegung des Wischerblatts wechselweise aktivierbar und deaktivierbar. Sie erlauben es somit, eine Reinigungsflüssigkeit abhängig von der momentanen Bewegungsrichtung des Wischerblatts unmittelbar vor dem Wischerblatt aufzutragen, indem beim Wechsel der Bewegungsrichtung des Wischerblatts auch ein Wechsel der aktiven Düsenanordnung erfolgt.
  Der sichere Betrieb solcher Wischvorrichtungen erfordert eine Steuerung, bei der die Umschaltung der Zufuhr der Reinigungsflüssigkeit zwischen den beiden Düsenanordnungen synchron zur Bewegung des Wischerblatts erfolgt.
  Aus der DE 10 2013 209 196 A1 ist eine Wischvorrichtung bekannt, bei der ein im Wischerblattadapter untergebrachtes steuerbares Wegeventil, das mit der Elektronik des Kraftfahrzeugs verbunden ist, geschaltet wird. Aus der DE 10 2014 226 740 A1 ist eine Wischvorrichtung bekannt, deren Wischwasserauslässe durch zwei mechanische Betätigungselemente und zwei mechanische Steuerelemente gesteuert werden.
• Aufgabe der Erfindung
• Aufgabe der Erfindung ist es, ein Wegeventil bereitzustellen, welches gegenüber Wegeventilen, wie sie im Stand der Technik bekannt sind, verbessert ist. Weitere Aufgaben der Erfindung betreffen eine verbesserte Wischvorrichtung, ein verbessertes Wischsystem, sowie ein verbessertes Verfahren zum Betrieb eines Wegeventils.
• Lösung der Aufgabe
• Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Wegeventil gemäß dem unabhängigen Anspruch 1.
  Ferner wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch eine Wischvorrichtung für ein Fahrzeug gemäß Anspruch 9.
  Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Wischsystem gemäß Anspruch 10.
  Ebenfalls wird die Aufgabe der Erfindung gelöst durch ein Verfahren gemäß Anspruch 11.
• Es wird ein Wegeventil für eine Wischvorrichtung vorgeschlagen, welches aufweist: einen Einlasskanal, einen ersten Auslasskanal und einen zweiten Auslasskanal, einen ersten Verbindungskanal, der den Einlasskanal mit dem ersten Auslasskanal verbindet, einen zweiten Verbindungskanal, der den Einlasskanal mit dem zweiten Auslasskanal verbindet, ferner eine Schalteinheit, umfassend einen im Einlasskanal zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbaren Kolben. In der ersten Position des Kolbens besteht eine Fluidverbindung vom Einlasskanal über den ersten Verbindungskanal zum ersten Auslasskanal und in der zweiten Position des Kolbens besteht eine Fluidverbindung vom Einlasskanal über den zweiten Verbindungskanal zum zweiten Auslasskanal.
• Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass bei dem Wegeventil die Verbindungskanäle in Richtung einer Längsachse des Einlasskanals um eine Längendifferenz gegeneinander versetzt sind, und dass der Kolben um dieselbe Längendifferenz zwischen seiner ersten Position und seiner zweiten Position verschiebbar ist, wobei die Längendifferenz mindestens dem Durchmesser, vorzugsweise mindestens dem zweifachen Durchmesser, einer Mündung zumindest eines Verbindungskanals in den Einlasskanal entspricht.
• Weiterhin ist es möglich, dass der Kolben eine erste Kammer aufweist, wobei in der ersten Position des Kolbens eine Fluidverbindung von der ersten Kammer zum ersten Verbindungskanal besteht und in der zweiten Position des Kolbens eine Fluidverbindung von der ersten Kammer zum zweiten Verbindungskanal besteht.
• Bei einer möglichen Weiterbildung der Erfindung ist bei dem vorgeschlagenen Wegeventil die Außenwand des Kolbens und/oder die Innenwand des Einlasskanals mit einer umlaufenden Nut versehen, über die die Fluidverbindung vom Einlasskanal zu den Auslasskanälen erfolgt. Insbesondere kann eine der ersten Kammer des Kolbens benachbarte Außenwand des Kolbens eine umlaufende Nut aufweisen, über die die Fluidverbindung der ersten Kammer des Kolbens zu den Verbindungskanälen erfolgen kann. Insbesondere im Falle von in der Innenwand des Einlasskanals vorgesehenen Nuten kann eine Nut pro Verbindungskanal - speziell benachbart zum jeweiligen Verbindungskanal - vorgesehen sein.
• Möglich ist es, dass bei dem vorgeschlagenen Wegeventil die Fluidverbindungen von der ersten Kammer des Kolbens zu den Verbindungskanälen über zumindest einen Durchlass im Kolben, vorzugsweise durch zwei, im Kolben vorgesehene, insbesondere in der Wand der ersten Kammer des Kolbens vorgesehene, Queröffnungen erfolgen. Hierbei können eine oder mehrere Nuten vorgesehen werden. Insbesondere ist es aber auch möglich, dass in diesem Zusammenhang keine Nuten, insbesondere keine Nuten in diesem Bereich, vorgesehen werden. Denkbar ist es weiterhin, dass bei dem Wegeventil im Einlasskanal ein elastisches Rückstellelement, vorzugsweise eine Spiralfeder, positioniert ist, welches sich mit einem Ende mittelbar oder unmittelbar an einem Gehäuse des Wegeventils, insbesondere in einem hinteren Abschnitt des Einlasskanals, und mit dem anderen Ende auf dem Kolben, insbesondere auf einer fluiddichten stirnseitigen Begrenzungswand der ersten Kammer des Kolbens abstützt.
• Eine weitere mögliche Weiterbildungsform des Wegeventils ergibt sich, wenn ein Einstellelement vorgesehen ist, welches durch eine axiale Verschiebung des Abstützpunkts des elastischen Rückstellelements am Gehäuse eine Justage des Wegeventils ermöglicht.
• Möglich ist es weiterhin, dass das Wegeventil mindestens einen hydraulischen Bypass aufweist, der eine Fluidverbindung von einem hinteren Abschnitt des Einlasskanals zu einem oder zu beiden der Auslasskanäle oder nach außen bereitstellt.
• Denkbar ist es weiterhin, dass das Wegeventil ein Befestigungsmittel zur Befestigung, insbesondere zur reversiblen Befestigung eines separat ausgebildeten Anschlusselements aufweist, insbesondere ein Befestigungsmittel, welches der Gruppe entnommen ist, die Schrauben, Clipsverbindungsmittel, Rastnasenmittel, Hintergreifmittel und Bajonettverbindungsmittel umfasst.
• Ein weiterer Aspekt der Erfindung ergibt sich, wenn bei einer Wischvorrichtung für ein Fahrzeug, aufweisend einen Wischerarm und zumindest eine erste und eine zweite Düse, vorzugsweise eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Düsen, welche in Richtung zweier gegenüberliegender Längsseiten des Wischerarms gerichtet sind, ein Wegeventil vom vorab beschriebenen Typ vorgesehen ist, wobei der erste Auslasskanal des Wegeventils mit der ersten Düse und der zweite Auslasskanal des Wegeventils mit der zweiten Düse fluidisch verbunden ist. In aller Regel ist am Wischerarm ein Wischerblatt befestigt (unmittelbar oder mittelbar - wie beispielsweise mittels eines Adapters, eines Drehgelenks und dergleichen). Meist sind Wischerarm und Wischerblatt bezüglich ihrer Längsachsen im Wesentlichen parallel zueinander bzw. in einem kleinen Winkel zueinander angeordnet (beispielsweise bis zu 10°, 20°, 30° oder 40°). Insbesondere im Falle eines größeren Winkels (aber nicht hierauf beschränkt) können zumindest die erste und die zweite Düse (vorzugsweise eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Düsen) auch in Richtung zweier gegenüberliegender Längsseiten des Wischerblatts gerichtet sein. Die erste und/oder zweite Düse (bzw. die ersten und/oder zweiten Düsen) können am Wischerarm (gegebenenfalls auch längs des Wischerarms) und/oder am Wischerblatt (gegebenenfalls auch längs des Wischerblatts) und/oder an einem Verbindungsmittel von Wischerarm und Wischerblatt (gegebenenfalls auch längs eines derartigen Verbindungsmittels) befestigt sein.
• Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Wischsystem für ein Fahrzeug, welches mindestens eine derartige Wischvorrichtung aufweist, sowie eine insbesondere als Monopumpe ausgebildete geregelte Pumpe zur Förderung einer Flüssigkeit mit zumindest einem ersten Druck und einem zweiten Druck, eine Zuleitung zum Transport der Flüssigkeit von der geregelten Pumpe zu dem Wegeventil der mindestens einen Wischvorrichtung, sowie zumindest einen vorzugsweise als Reversiermotor ausgebildeten Bewegungsmotor zur Bewegung des Wischerarms.
• Bei dem Wischsystem kann eine Steuervorrichtung vorgesehen werden, insbesondere eine elektrische Steuervorrichtung zur Ansteuerung der geregelten Pumpe und/oder des Bewegungsmotors. Insbesondere ist es auch möglich, dass die geregelte Pumpe und/oder der Bewegungsmotor (speziell im Fall eines Reversiermotors) ihrerseits bzw. seinerseits eine Information an die Steuervorrichtung sendet. Zusätzlich oder alternativ ist es möglich, dass auch die geregelte Pumpe und der Bewegungsmotor untereinander Informationen austauschen (insbesondere wenn Datenbussysteme verwendet werden; dies ist im heutigen Kraftfahrzeugbau oftmals ohnehin bereits der Fall). Beispielsweise ist es möglich, dass die Steuervorrichtung ein Ein-/Ausschaltsignal an den Bewegungsmotor sendet. Der Bewegungsmotor wiederum sendet eine Information bezüglich seiner Bewegungsrichtung an die Steuervorrichtung. Die Steuervorrichtung wiederum steuert die geregelte Pumpe geeignet an (insbesondere derart, dass sich ein geeigneter Druck am Pumpenausgang, und damit im Einlasskanal des Wegeventils ergibt). Die Information bezüglich der Bewegungsrichtung des Bewegungsmotors kann vom Bewegungsmotor jedoch auch unmittelbar an die geregelte Pumpe gesendet werden (insbesondere wenn eine Ansteuerung der Systeme über ein Datenbussystem erfolgt). Somit ist es möglich, dass ein Reinigungsmittelaustrag in Richtung der jeweiligen Bewegungsrichtung des Wischerarms bzw. Wischerblatts erfolgt. Gegebenenfalls kann der Bewegungsmotor und/oder die geregelte Pumpe auch eine Fehlerinformation an die Steuervorrichtung senden.
• Eine geeignete Ansteuerung der geregelten Pumpe kann insbesondere durch eine Beaufschlagung mit unterschiedlichen elektrischen Spannungen bzw. durch unterschiedliche Drehzahlen der geregelten Pumpe realisiert werden. Insbesondere ist es aber auch möglich, dass eine Ansteuerung der geregelten Pumpe durch einfaches Umpolen der geregelten Pumpe bzw. durch Umkehrung der Drehrichtung der geregelten Pumpe erfolgt (aufgrund der Tatsache, dass übliche, derzeit im Kraftfahrzeugbau verwendete Wischwasserpumpen eine Vorzugsrichtung aufweisen, bewirkt eine Drehrichtungsumkehr oftmals eine Veränderung der Förderleistung/des Auslassdrucks im gewünschten Ausmaß).
• Ein nochmals weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Wegeventils vom vorab beschriebenen Typ, einer Wischvorrichtung vom vorab beschriebenen Typ oder eines Wischsystems vom vorab beschriebenen Typ, wobei der Kolben mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit beaufschlagt wird, wobei der Kolben durch eine Beaufschlagung des Wegeventils mit einem unterschiedlichen Flüssigkeitsdruck in der ersten Position und der zweiten Position gehalten oder in diese bewegt wird, wobei insbesondere durch eine Beaufschlagung des Wegeventils mit einem Flüssigkeitsdruck unterhalb eines ersten Schwellwerts der Kolben in der ersten Position gehalten oder dorthin bewegt wird, und durch Beaufschlagung des Wegeventils mit einem Flüssigkeit oberhalb eines zweiten Schwellwerts der Kolben in der zweiten Position gehalten oder dorthin bewegt wird, wobei die Beaufschlagung des Wegeventils mit einem unterschiedlichen Flüssigkeitsdruck vorzugsweise durch eine unterschiedliche Ansteuerung der geregelten Pumpe erfolgt.
• Denkbar ist es, dass das Verfahren derart durchgeführt wird, dass die Beaufschlagung des Wegeventils mit einem unterschiedlichen Flüssigkeitsdruck in Abhängigkeit von einer Bewegungsrichtung des Wischerarms erfolgt.
• Weitere Beschreibung der Lösung
• Aufbau des Wegeventils
• Entsprechend der üblichen Nomenklatur ist das vorgeschlagene Wegeventil in der Regel ein 3/2-Wegeventil mit 3 Anschlüssen und 2 Schaltstellungen. Es können die Mehrzahl oder im Wesentlichen alle Komponenten des Wegeventils aus Kunststoff gefertigt sein. Einzelne Komponenten können auch aus Metall und/oder aus einem elastisch verformbaren Material, wie einem gummiartigen Material, ausgeführt sein. Z. B. kann ein unten beschriebenes elastisches Rückstellelement als Stab aus einem Gummimaterial oder als Spiralfeder aus Kunststoff, aber auch als Spiralfeder aus Metall ausgeführt sein. Eine Fertigung einer Mehrzahl oder aller Komponenten des Wegeventils aus Metall oder anderen Materialien ist ebenfalls möglich.
• a) Beschreibung der starr angeordneten Komponenten des Wegeventils
• Das Wegeventil weist in der Regel folgende starr angeordnete Komponenten, die eine Kanalanordnung bilden, auf:
• • einen Einlasskanal mit einer Einlassöffnung, einem vorderen Abschnitt und einem hinteren Abschnitt,
• • einen ersten Auslasskanal mit einer ersten Auslassöffnung,
• • einen zweiten Auslasskanal mit einer zweiten Auslassöffnung,
• • einen ersten Verbindungskanal, der den vorderen Abschnitt des Einlasskanals mit dem ersten Auslasskanal verbindet,
• • einen zweiten Verbindungskanal, der den vorderen Abschnitt des Einlasskanals mit dem zweiten Auslasskanal verbindet.
• Diese Kanalanordnung kann zumindest teilweise in einem Gehäuse untergebracht sein, das den Einlasskanal, die Verbindungskanäle und Abschnitte der Auslasskanäle umgibt und begrenzt. Das Gehäuse ist vorzugsweise massiv ausgeführt. Insbesondere kann das Gehäuse (insbesondere ein aus Kunststoff ausgebildetes Gehäuse) durch ein Spritzgussverfahren gefertigt werden. Die Kanalanordnung kann erforderlichenfalls mit mechanischen Bearbeitungsverfahren, z. B. Bohren, Fräsen, in das massiv ausgeführte Gehäuse eingebracht werden (insbesondere auch zur Nachbearbeitung eines im Spritzguss Verfahren gebildeten Gehäuses). Das Gehäuse kann Vorrichtungen zum Anschluss eines Anschlusselements an das Gehäuse umfassen.
  Der Einlasskanal kann an seinem der Einlassöffnung gegenüberliegenden Ende verschließbar ausgeführt oder dort verschlossen ausgeführt sein. Beide Auslasskanäle können an ihrem der jeweiligen Auslassöffnung gegenüberliegenden Ende verschlossen ausgeführt sein, oder mittels einer Verschlusseinrichtung (Pfropfen) verschlossen werden.
  Der Einlasskanal und die Auslasskanäle können in Längsrichtung gesehen versetzt zueinander angeordnet sein.
• Die Komponenten des Wegeventils sind vorzugsweise wie folgt ausgeführt:
• Die Auslasskanäle und die Verbindungskanäle sind vorzugsweise als zylindrische Kanäle ausgeführt. Andere Querschnitte sind möglich. Der Einlasskanal ist vorzugsweise ebenfalls als zylindrischer Kanal ausgeführt, weist also einen kreisförmigen, rotationssymmetrischen Querschnitt auf. Er kann aber auch, zumindest in seinem vorderen, d. h. dem von der Einlassöffnung ausgehenden, Abschnitt, als Kanal mit einem nicht rotationssymmetrischen Querschnitt ausgeführt sein. Geeignet sind z. B. ein rechteckiger oder ein quadratischer Querschnitt oder ein quadratischer Querschnitt mit abgerundeten Ecken.
• Die Achsen des Einlasskanals und der Auslasskanäle liegen vorzugsweise in einer Ebene. Die Achsen des Einlasskanals und der Auslasskanäle verlaufen vorzugsweise parallel zueinander, d. h. diese Kanäle sind vorzugsweise parallel zueinander versetzt. Die Auslasskanäle können aber auch gewinkelt zum Einlasskanal verlaufen, sodass sie eine Y-förmige Anordnung bilden. Beide Auslasskanäle sind vorzugsweise identisch geformt, sie können also den gleichen Innendurchmesser, aber gegebenenfalls unterschiedliche Längen aufweisen. Bevorzugt liegen die Einlassöffnung und die beiden Auslassöffnungen an gegenüberliegenden Seiten des Wegeventils, sodass eine das Wegeventil durchströmende Flüssigkeit ihren Richtungssinn beibehält.
  Die Verbindungskanäle verlaufen vorzugsweise senkrecht zum Einlasskanal und zu den Auslasskanälen. Ebenso können die Achsen der beiden Verbindungskanäle parallel zueinander verlaufen. Die Verbindungskanäle können aber auch schräg vom Einlasskanal zu den Auslasskanälen verlaufen, also gegenüber einer senkrechten Verbindung um einen Winkel α geneigt sein, wobei dieser Winkel zumindest 0°, 15°, 30° oder 45° und/oder bis zu 15°, 30°, 45°, 60° oder 75° betragen kann. Ausgehend vom Einlasskanal sind sie dabei vorzugsweise in Richtung der Auslassöffnungen geneigt. Die Verbindungskanäle weisen einen Innendurchmesser d auf, der vorzugsweise kleiner ist als der Innendurchmesser der Auslasskanäle. Beide Verbindungskanäle weisen vorzugsweise den gleichen Innendurchmesser auf.
  Wenn die Verbindungskanäle senkrecht zwischen dem Einlasskanal und den Auslasskanälen verlaufen, dann bilden sie insbesondere im Falle kreisrunder Querschnitte zum Einlasskanal in der Regel eine kreisförmige Mündung mit dem Mündungsdurchmesser d_M = d aus. Wenn die Verbindungskanäle gegenüber diesem senkrechten Verlauf um einen Winkel α geneigt sind, dann bilden sie insbesondere im Falle kreisrunder Querschnitte zum Einlasskanal in der Regel eine elliptische Mündung mit dem längsten Mündungsdurchmesser d_M = d/cos α aus. Die Verbindungskanäle sind gegebenenfalls in Richtung der Achse des Einlasskanals um eine Längendifferenz D gegeneinander versetzt, die bevorzugt mindestens einem Mündungsdurchmesser d_M entspricht, sodass D ≥ d_M ist, die besonders bevorzugt aber mindestens einem zweifachen Mündungsdurchmesser d_M entspricht, sodass D ≥ 2d_M ist.
  Die Auslasskanäle können an dem ihrer Auslassöffnung entgegengesetzten Ende verschlossen ausgeführt sein. Dabei reicht jeder Auslasskanal vorzugsweise mindestens so weit, dass zumindest ein Abschnitt jedes Auslasskanals neben einem Abschnitt des Einlasskanals liegt. Vorzugsweise sind im Bereich dieser nebeneinander liegenden Abschnitte die vom Einlasskanal zu den Auslasskanälen verlaufenden Verbindungskanäle positioniert. Vorteilhafterweise enden die Auslasskanäle unmittelbar hinter der Mündung des jeweiligen Verbindungskanals. Die Auslasskanäle können unterschiedliche Längen haben, wobei sich ihre Längen vorzugsweise um die Längendifferenz D unterscheiden, um welche die Verbindungskanäle versetzt sind. Es ist aber auch möglich, die Auslasskanäle gleichlang auszuführen.
  An den vorderen Abschnitt des Einlasskanals kann sich ein hinterer Abschnitt mit einem gegenüber dem vorderen Abschnitt verkleinerten Querschnitt anschließen, welcher als Aufnahme für einen Teil eines (unten näher beschriebenen) elastischen Rückstellelements, z. B. einer Spiralfeder, dienen kann. Vorzugsweise ist dieser Abschnitt zylindrisch ausgeführt.
  An den hinteren Abschnitt des Einlasskanals (einer Einlassöffnung des Einlasskanals gegenüberliegend) kann sich eine Rückwand des Einlasskanals anschließen. Vorzugsweise kann eine derartige Rückwand mit einer Öffnung versehen sein, bzw. eine Öffnung vorgesehen sein, die mit einem Innengewinde versehen sein kann. Eine derartige Öffnung kann durch ein mit einem korrespondierenden Außengewinde ausgestattetes Einstellelement verschlossen sein. Das Einstellelement wird im Zusammenhang mit der Schalteinheit des Wegeventils näher beschrieben. Auch kann die Rückwand des Einlasskanals aber ohne Öffnung ausgeführt werden.
  Der hintere Abschnitt des Einlasskanals (insbesondere ein zwischen einer Rückwand und einer Einlassöffnung des Einflusskanals liegender hinterer Abschnitt) kann mindestens einen weiteren Kanal aufweisen, um eine Fluidverbindung vom hinteren Abschnitt des Einlasskanals zu einem oder zu beiden der Auslasskanäle oder zum Außenraum bereitzustellen. Diese Fluidverbindung wird nachfolgend als hydraulischer Bypass bezeichnet. Er wird ebenfalls im Zusammenhang mit der Schalteinheit des Wegeventils näher erläutert.
  Der Vollständigkeit halber sollte erwähnt werden, dass sich im Falle nichtkreisrunder Querschnitte der Begriff eines „Durchmessers“ auf einen Minimal-Durchmesser, einen Maximal-Durchmesser, einen mittleren Durchmesser oder einen besonders ausgezeichneten Durchmesser (zum Beispiel Hauptachse bei einer Ellipse) beziehen kann.
• b) Beschreibung der Schalteinheit des Wegeventils
• Die Schalteinheit des Wegeventils umfasst einen Kolben und ein elastisches Rückstellelement. Sie kann außerdem das schon genannte optionale Einstellelement sowie mindestens einen hydraulischen Bypass umfassen.
• b1) Kolben
• Der Kolben weist eine Außenkontur auf, die in der Regel an die Geometrie des vorderen Abschnitts des Einlasskanals angepasst ist, sodass der Kolben möglichst dicht schließend, aber verschiebbar, in einem vorderen Abschnitt des Einlasskanals positioniert werden kann. Hat der vordere Abschnitt des Einlasskanals z. B. einen vorteilhaften quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken, so erhält der Kolben in der Regel einen Querschnitt, dessen äußere Form und Größe an den Querschnitt des vorderen Abschnitts des Einlasskanals angepasst ist, also ebenfalls einen quadratischen Querschnitt mit abgerundeten Ecken wie der vordere Abschnitt des Einlasskanals. Damit der Kolben im vorderen Abschnitt des Einlasskanals verschiebbar, also gleitfähig, bleibt, sollten die äußeren Abmessungen des Querschnitts des Kolbens geringfügig kleiner sein als die inneren Abmessungen des vorderen Abschnitts des Einlasskanals, sodass ein dünner Spalt zwischen der Wand des Einlasskanals und dem darin positionierten Kolben verbleibt. Vorzugsweise unterscheiden sich diese Abmessungen um ca. 0,2 mm, sodass ein Spalt mit einer Breite von ca. 0,1 mm zwischen der Wand des Einlasskanals und dem darin positionierten Kolben gebildet wird. Wird das Wegeventil in Betrieb genommen, also mit einer Flüssigkeit, insbesondere Reinigungsflüssigkeit beaufschlagt, so kann eine geringe Menge der (Reinigungs-)Flüssigkeit in den Spalt zwischen der Wand des Einlasskanals und dem Kolben eindringen und dort einen dünnen Flüssigkeitsfilm bilden, auf dem der Kolben mit sehr geringer Gleitreibung verschiebbar ist.
• Es können Reinigungsflüssigkeiten mit unterschiedlicher Viskosität zum Einsatz kommen, insb. Wasser, Alkohol, Frostschutzmittel, sonstige Zuschlagstoffe, sowie Gemische daraus.
• Der Kolben weist eine vorzugsweise zylindrisch ausgeführte erste Kammer mit einer Einströmöffnung auf. Die vorzugsweise zylindrische Wand der ersten Kammer des Kolbens kann insbesondere zwei vorteilhafte Ausführungsformen aufweisen. In einer ersten bevorzugten Ausführungsform weist sie zwei seitliche Öffnungen (nachfolgend als Queröffnungen bezeichnet) auf, deren Größe und Form der Größe und Form der Mündungen der Verbindungskanäle in den Einlasskanal entsprechen sollte. Diese Ausführungsform wird zuerst erläutert. Im Anschluss wird dann eine zweite, besonders bevorzugte, Ausführungsform erläutert, bei der die zylindrische Wand der ersten Kammer des Kolbens anstelle der beiden Queröffnungen eine umlaufende Nut mit mindestens einem Durchlass aufweist.
• Der Kolben kann eine optionale zweite Kammer aufweisen, die von der ersten Kammer durch eine fluiddichte Trennwand getrennt ist. Die zweite Kammer kann für die Aufnahme eines Teils des elastischen Rückstellelements ausgelegt sein. Vorzugsweise entspricht ihr (Innen-)Querschnitt dem Querschnitt des hinteren Abschnitts des Einlasskanals, sodass die beiden Enden eines symmetrisch ausgeführten elastischen Rückstellelements, beispielsweise einer Spiralfeder, im hinteren Abschnitt des Einlasskanals sowie in der zweiten Kammer des Kolbens positioniert werden können.
• Der Kolben kann um die oben definierte Längendifferenz D kürzer als der vordere Abschnitt des Einlasskanals sein. Daraus resultieren zwei definierte Positionen des Kolbens, zwischen denen er im vorderen Abschnitt des Einlasskanals um die Längendifferenz D verschiebbar ist.
• In der ersten Position des Kolbens kann die Vorderseite des Kolbens, an der sich seine Einströmöffnung befindet, bündig mit der Einlassöffnung des Einlasskanals abschließen. In dieser ersten Position befindet sich in der Regel die erste Queröffnung des Kolbens im Bereich der Mündung des ersten Verbindungskanals in den Einlasskanal. Somit wird ein Strömungsweg von der ersten Kammer des Kolbens über den ersten Verbindungskanal zum ersten Auslasskanal hergestellt, über den eine Reinigungsflüssigkeit von der Einströmöffnung des Kolbens zur Auslassöffnung des ersten Auslasskanals strömen kann. Die zweite Queröffnung befindet sich in dieser Position in der Regel in Kontakt mit der Wand des Einlasskanals, ist somit verschlossen und hat keine Verbindung zu einem Auslasskanal. Wenn sich der Kolben in dieser ersten Position befindet, so befindet sich das Wegeventil in einer ersten Schaltstellung, in welcher der Weg von der Einlassöffnung des Einlasskanals des Wegeventils zu seiner ersten Auslassöffnung geöffnet ist, sodass eine Reinigungsflüssigkeit entlang dieses Weges strömen kann, während der Weg von der Einlassöffnung des Einlasskanals des Wegeventils zu seiner zweiten Auslassöffnung verschlossen ist. In der zweiten Position des Kolbens, die um die Längendifferenz D gegenüber seiner ersten Position verschoben ist, trifft bei der vorliegend beschriebenen Ausführungsform die Hinterseite des Kolbens auf eine ringförmige Wand, die durch die Verjüngung des Einlasskanals am Übergang von seinem vorderen Abschnitt zu seinem hinteren Abschnitt gebildet wird. In dieser zweiten Position befindet sich die zweite Queröffnung des Kolbens im Bereich der Mündung des zweiten Verbindungskanals in den Einlasskanal. Somit wird ein Strömungsweg von der ersten Kammer des Kolbens über den zweiten Verbindungskanal zum zweiten Auslasskanal hergestellt, über den eine Reinigungsflüssigkeit von der Einströmöffnung des Kolbens zur Auslassöffnung des zweiten Auslasskanals strömen kann. Die erste Queröffnung befindet sich in dieser Position in Kontakt mit der Wand des Einlasskanals, ist somit verschlossen und hat keine Verbindung zu einem Auslasskanal. Wenn sich der Kolben in dieser zweiten Position befindet, so befindet sich das Wegeventil in einer zweiten Schaltstellung, in welcher der Weg von der Einlassöffnung des Einlasskanals des Wegeventils zu seiner zweiten Auslassöffnung geöffnet ist, sodass eine Reinigungsflüssigkeit entlang dieses Weges strömen kann, während der Weg von der Einlassöffnung des Einlasskanals des Wegeventils zu seiner ersten Auslassöffnung verschlossen ist. Vorteilhaft ist es, wenn die beiden Verbindungskanäle des Wegeventils in Richtung der Achse des Einlasskanals um die oben definierte Längendifferenz D parallel zueinander versetzt sind. In diesem Fall können die beiden Queröffnungen im Kolben auf einer Linie angeordnet sein, sind also besonders einfach durch eine einzige Bohrung herstellbar. Damit die Queröffnungen reproduzierbar mit den Öffnungen der Verbindungskanäle zur Deckung gebracht werden können, sollte eine Verdrehung des Kolbens um seine Längsachse ausgeschlossen werden. Das kann dadurch realisiert werden, dass der Kolben, wie oben beschrieben, mit einem nichtrotationssymmetrischen Querschnitt ausgeführt wird, wodurch eine Verdrehung um seine Längsachse konstruktionsbedingt ausgeschlossen wird. Alternativ ist es möglich, den Kolben als Rundkolben, also rotationssymmetrisch, auszuführen. In diesem Fall sollte auch der Einlasskanal rotationssymmetrisch ausgeführt werden, also als Zylinder, dessen Innendurchmesser dem um die oben angegebene Spaltbreite vergrößerten Außendurchmesser des Rundkolbens entspricht. Um bei dieser Ausführungsform eine Verdrehung des Kolbens um seine Längsachse auszuschließen, kann dieser mit einer Verdrehsicherung ausgestattet werden. Die Verdrehsicherung kann mit einem Stift ausgestattet sein, der in einer Gehäuseabdeckung des Wegeventils integriert sein kann. Der Stift kann als separates Bauteil ausgebildet sein. Vorzugsweise ist der Stift jedoch als insbesondere einstückig mit der Gehäuseabdeckung des Wegeventils ausgebildeter Vorsprung ausgebildet.
• Eine Verdrehsicherung ist aber verzichtbar, wenn die Wand der ersten Kammer des Rundkolbens in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung mit einer umlaufenden Nut ausgestattet wird, die die Queröffnungen ersetzen kann. Im Bereich der Nut, die die erste Kammer des Rundkolbens außen umläuft, ist die Wand des Kolbens nach innen, also in Richtung Kolbenachse, verlagert.
• Außerdem kann die Wanddicke des Kolbens im Bereich der Nut verringert sein. Die Tiefe der Nut beträgt vorzugsweise 0,5 mm bis 2 mm, besonders bevorzugt 0,7 mm bis 0,8 mm. Die Nut eröffnet somit einen ringförmigen Raum, der zur Aufnahme und Weiterleitung einer Flüssigkeit geeignet ist. Um diesem ringförmigen Raum eine Flüssigkeit, insbesondere eine Reinigungsflüssigkeit, zuführen zu können, können auf der den ringförmigen Raum begrenzenden Innenseite der Nut beliebig viele Durchlässe angeordnet werden, die die erste Kammer des Kolbens mit dem ringförmigen Raum verbinden. Es genügt ein einziger Durchlass, es können aber auch 2, 3, 4, 6, 8 oder eine andere Anzahl von Durchlässen gebildet werden, die vorzugsweise in gleichen Winkelabständen über den Umfang der Nut verteilt werden. Die äußere Begrenzung des von der Nut gebildeten ringförmigen Raums kann durch die Innenwand des vorderen Abschnitts des Einlasskanals gebildet werden, der in diesem Fall als zylindrischer Abschnitt ausgeführt ist, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Rundkolbens zuzüglich der oben angegebenen Spaltbreite entspricht.
  Der Kolben kann auch in seiner Ausführungsform als Rundkolben die beiden oben beschriebenen definierten Positionen einnehmen.
  In der ersten Position des Rundkolbens befindet sich bei der vorliegend beschriebenen Ausführungsform die Nut im Bereich der Mündung des ersten Verbindungskanals in den Einlasskanal, sodass ein Strömungsweg von der ersten Kammer des Rundkolbens über den mindestens einen Durchlass, den ringförmigen Raum und den ersten Verbindungskanal zum ersten Auslasskanal hergestellt wird, über den eine Reinigungsflüssigkeit von der Einströmöffnung des Rundkolbens zur Auslassöffnung des ersten Auslasskanals transportierbar ist. Wenn sich der Rundkolben in dieser ersten Position befindet, so befindet sich das Wegeventil in einer ersten Schaltstellung, in welcher der Weg von der Einlassöffnung des Einlasskanals des Wegeventils zu seiner ersten Auslassöffnung geöffnet ist, sodass eine Reinigungsflüssigkeit entlang dieses Weges transportierbar ist, während der Weg von der Einlassöffnung des Einlasskanals des Wegeventils zu seiner zweiten Auslassöffnung verschlossen ist.
• In der zweiten Position des Rundkolbens befindet sich die Nut im Bereich der Mündung des zweiten Verbindungskanals in den Einlasskanal, sodass ein Strömungsweg von der ersten Kammer des Rundkolbens über den mindestens einen Durchlass, den ringförmigen Raum und den zweiten Verbindungskanal zum zweiten Auslasskanal hergestellt wird, über den eine Reinigungsflüssigkeit von der Einströmöffnung des Rundkolbens zur Auslassöffnung des zweiten Auslasskanals transportierbar ist. Wenn sich der Rundkolben in dieser zweiten Position befindet, so befindet sich das Wegeventil in einer zweiten Schaltstellung, in welcher der Weg von der Einlassöffnung des Einlasskanals des Wegeventils zu seiner zweiten Auslassöffnung geöffnet ist, sodass eine Reinigungsflüssigkeit entlang dieses Weges transportierbar ist, während der Weg von der Einlassöffnung des Einlasskanals des Wegeventils zu seiner ersten Auslassöffnung verschlossen ist. Eine Verdrehung des Rundkolbens um seine Längsachse hat keinen Einfluss auf diese Strömungswege, ist also bei dieser Ausführungsform unkritisch. Vorzugsweise befindet sich die umlaufende Nut am Ende seiner ersten Kammer.
• b2) Elastisches Rückstellelement
• Das elastische Rückstellelement ist vorzugsweise ein mechanisches Rückstellelement, z. B. eine Spiralfeder. Sie ist vorzugsweise aus Metall gefertigt, z. B. aus Stahl, vorzugsweise rostfreiem Stahl, oder aus Kupfer. Sie kann aber auch aus Kunststoff gefertigt sein. Geeignet als elastisches Rückstellelement wäre aber auch ein Gummistab, der bei Einwirkung einer Kraft entlang der Stabachse kontrahiert, also gestaucht, werden kann. Andere Rückstellelemente sind ebenfalls einsetzbar.
• Zur sicheren Positionierung des elastischen Rückstellelements können die Hinterseite des Kolbens oder die zweite Kammer des Kolbens, sofern er mit einer solchen ausgestattet ist, sowie der hintere Abschnitt des Einlasskanals dienen. Die zweite Kammer des Kolbens und der hintere Abschnitt des Einlasskanals weisen dazu vorzugsweise eine zylindrische Form mit gleichem Innendurchmesser auf. Die beiden Enden des elastischen Rückstellelements können in die zweite Kammer des Kolbens sowie in den hinteren Abschnitt des Einlasskanals eingelegt sein. Das elastische Rückstellelement stützt sich in diesem Fall mit einem Ende auf einer Rückwand eines hinteren Abschnitts des Einlasskanals und mit dem anderen Ende auf der fluiddichten Trennwand des Kolbens ab.
  Wird alternativ auf die optionale zweite Kammer verzichtet, dann kann das elastische Rückstellelement so im Einlasskanal positioniert sein, dass es sich mit einem Ende auf einer Rückwand des hinteren Abschnitts des Einlasskanals und mit dem anderen Ende auf dem Kolben abstützt.
  Ist das Rückstellelement eine Spiralfeder, so kann deren Länge, Federkonstante und Vorspannung so gewählt werden,
• • dass einerseits die Spiralfeder den Kolben in seine erste Position drückt, solange eine von außen auf den Kolben einwirkende Druckkraft F=p·A unterhalb eines ersten einstellbaren Schwellwerts F₁ bleibt, sodass das Wegeventil seine erste Schaltstellung einnimmt,
• • und dass andererseits eine von außen auf den Kolben einwirkende Druckkraft F=p·A, sobald sie einen zweiten einstellbaren Schwellwert F₂, der größer ist als der Schwellwert F₁, übersteigt, den Kolben in seine zweite Position drückt, sodass das Wegeventil seine zweite Schaltstellung einnimmt.
• Die beiden Schwellwerte F₁ und F₂ entsprechen der von der Spiralfeder auf den Kolben ausgeübten Gegenkraft in der ersten bzw. der zweiten Position des Kolbens. In der ersten Position des Kolbens ist die Spiralfeder im Vergleich zu ihrer entspannten (kräftefreien) Länge um eine Länge ΔL zusammengedrückt und übt eine Kraft F₁ = k·ΔL auf den Kolben aus, wobei k die Federkonstante ist. In der zweiten Kolbenposition ist die Spiralfeder zusätzlich um die Längendifferenz D zusammengedrückt und übt auf den Kolben eine größere Kraft F₂ = k·D + F₁ aus. Bei der Ermittlung der Parameter andersartiger Rückstellelemente sind analoge Überlegungen durchzuführen.
  Ein optionales Anschlusselement, das unten näher beschrieben wird, kann verhindern, dass sich der Kolben über seine erste Position hinausbewegt, also teilweise oder vollständig aus dem Einlasskanal herausgedrückt wird. Als Alternative zu einem solchen Anschlusselement kann auch ein dünner Spannring der Dicke s im Einlasskanal so positioniert werden, dass er mit der Einlassöffnung abschließt. Da sich die Längendifferenz D, um welche der Kolben im Einlasskanal verschiebbar ist, in diesem Fall um die Dicke s reduziert, ist bei Verwendung eines solchen Spannrings der Kolben im Bereich seiner ersten Kammer um die Dicke s des Spannrings zu kürzen.
  Die Parameter Länge, Federkonstante und Vorspannung der Spiralfeder sowie die beiden Schwellwerte für die von außen einwirkende Druckkraft sollten genau aufeinander abgestimmt sein. Das Vorgehen bei dieser Abstimmung wird unten in Ausführungsbeispielen erläutert. Es ist von Spiralfedern auch auf andersartige Rückstellelemente übertragbar.
• b3) Einstellelement
• Auch bei genauer Abstimmung kann es erforderlich sein, eine manuelle Feineinstellung / Justage vorzunehmen. Dazu kann ein Einstellelement vorgesehen sein. Das Einstellelement ist zwar optional, jedoch ist seine Verwendung empfehlenswert. Es kann einerseits dem Verschluss des hinteren Abschnitts des Einlasskanals dienen, andererseits erlaubt es aber auch eine Einstellung der Vorspannung des Rückstellelements, indem es eine Gegenkraft auf das vorgespannte Rückstellelement ausübt. Vorzugsweise ist das Einstellelement als Madenschraube ausgeführt, die in den hinteren Abschnitt des Einlasskanals hineinreicht und dort in Kontakt mit dem Rückstellelement, z. B. einer Spiralfeder, steht. Wird die Madenschraube definiert weiter in den hinteren Abschnitt des Einlasskanals hineingedreht, so kann sie die Spiralfeder zusammenpressen, wodurch deren Vorspannung definiert erhöht wird. Dadurch können die oben erläuterten Schwellwerte F₁ und F₂ definiert erhöht werden. Entsprechend kann diese Vorspannung definiert verringert werden, indem die Madenschraube zurückgedreht wird. Dadurch können die Schwellwerte F₁ und F₂ definiert abgesenkt werden. Um eine sichere Kraftübertragung von der Madenschraube auf die Spiralfeder zu gewährleisten, kann eine Scheibe im hinteren Abschnitt des Einlasskanals positioniert werden, die flächig zwischen der Madenschraube und der Spiralfeder liegt.
  In analoger Weise kann das Einstellelement auch auf andersartig ausgeführte Rückstellelemente einwirken.
• b4) Hydraulischer Bypass
• Der hintere Abschnitt des Einlasskanals kann mindestens einen hydraulischen Bypass aufweisen, um eine Fluidverbindung vom hinteren Abschnitt des Einlasskanals zu einem oder zu beiden der Auslasskanäle oder zum Außenraum bereitzustellen. Die vorteilhafte Verwendbarkeit eines hydraulischen Bypasses resultiert aus der Konstruktion des Einlasskanals und des darin verschiebbaren Kolbens. Der Spalt zwischen dem Einlasskanal und dem Kolben kann sich, wie oben erläutert, bei Betrieb des Wegeventils mit Reinigungsflüssigkeit füllen, sodass der Kolben auf einem dünnen Flüssigkeitsfilm gleiten kann. Nachteilig ist, dass dabei auch Reinigungsflüssigkeit in den Raum transportiert werden kann, in dem das elastische Rückstellelement positioniert ist. Aufgrund der Inkompressibilität von Flüssigkeiten kann die Reinigungsflüssigkeit, die diesen Raum in unbestimmter Menge füllt, einen zusätzlichen statischen Druck auf den Kolben ausüben, der der Kolbenbewegung entgegenwirkt, sofern dieser Raum abgeschlossen ist. Der definiert einstellbaren, durch das elastische Rückstellelement auf den Kolben ausgeübten Kraft kann sich somit eine undefinierte Druckkraft überlagern, bedingt durch die inkompressible Reinigungsflüssigkeit. Daraus können eine nicht reproduzierbare Kolbenbewegung und somit ein nicht reproduzierbares Schaltverhalten des Wegeventils resultieren. Dieses Problem kann durch den hydraulischen Bypass gelöst werden, der eine Fluidverbindung des Raumes, in dem das elastische Rückstellelement positioniert ist, zu einem der beiden Ausgangskanäle herstellt. Es können auch zwei hydraulische Bypässe verwendet werden, um Fluidverbindungen zu beiden Auslasskanälen herzustellen. Ebenso kann auch ein hydraulischer Bypass von dem Raum, in dem das elastische Rückstellelement positioniert ist, zum Außenraum bzw. nach außen, also zur Umgebung, geführt werden. Dazu kann der hydraulische Bypass z. B. durch das Einstellelement hindurchgeführt werden, indem als Einstellelement eine mit einem Kanal ausgestattete Madenschraube verwendet wird. Die in den Raum, in dem das elastische Rückstellelement positioniert ist, eingedrungene Reinigungsflüssigkeit kann somit abfließen, sodass eine von ihr auf den Kolben ausgeübte undefinierte Druckkraft eliminiert wird. Dadurch können eine reproduzierbare Kolbenbewegung und ein spezifiziertes, reproduzierbares Schaltverhalten des Wegeventils mit definierter, robuster Schaltdynamik sichergestellt werden. Zudem kann die über den Spalt durch den Raum mit dem elastischen Rückstellelement und den hydraulischen Bypass fließende Reinigungsflüssigkeit auch eine Selbstreinigung des Wegeventils bewirken.
• Aufbau einer Wischvorrichtung
• Es wird nun eine Wischvorrichtung angegeben, die mit dem vorab beschriebenen Wegeventil ausgestattet ist.
  Die Wischvorrichtung kann einen Wischerarm und ein Wischerblatt umfassen, die durch einen Wischerblattadapter miteinander verbunden sein können. Beim Wischerblattadapter handelt es sich um eine mögliche Art von Verbindungsmittel zwischen Wischerarm und Wischerblatt.
  Das Wischerblatt ist üblicherweise mit einem Wischgummi ausgestattet, welches sich in der Regel mittig über die Länge des Wischerblatts erstreckt und in Kontakt mit einer zu reinigenden Oberfläche, z. B. der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, gebracht werden kann. Das Wischerblatt ist beispielsweise mit zwei Düsenanordnungen, umfassend mindestens eine, vorzugsweise aber mehrere Düsen, ausgestattet, wobei Düsen auf beiden Längsseiten des Wischerblatts angeordnet sind. Vorzugsweise sind mehrere Düsen auf beiden Längsseiten des Wischerblatts äquidistant angeordnet. Die Düsen der beiden Düsenanordnungen sind somit vorzugsweise beidseitig des Wischgummis positioniert, wobei die Düsen einer ersten Düsenanordnung auf der einen Längsseite des Wischerblatts, die Düsen einer zweiten Düsenanordnung auf der gegenüberliegenden zweiten Längsseite des Wischerblatts positioniert sind. Die Düsen sind idealerweise so gerichtet, dass sie eine Reinigungsflüssigkeit auf die zu reinigende Oberfläche sprühen können. Ein vorab beschriebenes Wegeventil kann in den Wischerarm oder in den Wischerblattadapter eingebaut sein. Um eine verbesserte Anpassung an die Geometrie des Wischerarms bzw. des Wischerblattadapters zu erreichen, kann das Wegeventil an der Stirnseite seines Gehäuses mit einem Anschlusselement verbunden sein, welches zusammen mit dem Wegeventil in den Wischerarm oder in den Wischerblattadapter eingebaut sein kann. Jeweils eine Auslassöffnung des Wegeventils ist üblicherweise fluiddicht mit einer Düsenanordnung des Wischerblatts verbunden, sodass in der ersten Schaltstellung des Wegeventils die erste Düsenanordnung und in der zweiten Schaltstellung des Wegeventils die zweite Düsenanordnung mit Reinigungsflüssigkeit beaufschlagbar ist.
  Das optionale Anschlusselement kann einen Zuführkanal aufweisen, der durch eine zylindrische Wand begrenzt ist, die vorzugsweise in einem kegelstumpfartigen Anschlussstutzen endet, der ein stabiles Aufstecken einer Schlauchverbindung ermöglicht. Der Zuführkanal kann das Anschlusselement durchlaufen und in einem Anschlussadapter enden, der eine sichere, aber lösbare, Verbindung des Anschlusselements mit dem Wegeventil ermöglicht. Diese Verbindung kann als Schraubverbindung ausgeführt sein, vorzugsweise als Schraubverbindung mit zwei Schrauben. Als Alternative zu einer solchen Schraubverbindung kann der Anschlussadapter auch einen Bajonettverschluss zur Verbindung des Anschlusselements mit dem Wegeventil aufweisen. Die Geometrie des Anschlussadapters kann an die Größe und Form der Stirnseite des Gehäuses des Wegeventils angepasst sein, sodass bei der Verbindung des Anschlusselements mit dem Wegeventil eine fluiddichte Verbindung des Zuführkanals mit dem Einlasskanal des Wegeventils gebildet werden kann. Wenn ein Wegeventil mit einem Anschlusselement verbunden ist, so kann das Anschlusselement verhindern, dass der Kolben durch das elastische Rückstellelement über seine erste Position hinaus, also aus dem Wegeventil teilweise oder ganz herausgedrückt wird. Dazu kann der das Anschlusselement durchlaufende Zuführkanal zumindest im Bereich des Anschlussadapters einen Durchmesser aufweisen, der geringer ist als der Durchmesser des vorderen Abschnitts des Einlasskanals, sodass der Kolben an den Anschlussadapter anschlägt.
• Aufbau eines Wischsystems
• Ein Wischsystem für ein Fahrzeug umfasst sinnvollerweise eine vorab beschriebene Wischvorrichtung, einen Vorratsbehälter zur Aufnahme einer Reinigungsflüssigkeit, eine geregelte Pumpe zur Förderung der Reinigungsflüssigkeit, vorzugsweise eine Monopumpe, sowie mindestens eine Zuleitung zum Transport der Reinigungsflüssigkeit von der geregelten Pumpe zu einem Wegeventil der mindestens einen Wischvorrichtung, wobei die Zuleitung fluiddicht direkt mit der Einlassöffnung des Wegeventils verbunden sein kann oder, falls ein Anschlusselement mit dem Wegeventil verbunden ist, mit einem Anschlussstutzen des Anschlusselements verbunden sein kann.
• Geregelte Pumpe
• Die geregelte Pumpe ist in der Regel eine elektrisch betriebene Pumpe. Sie ist insbesondere mit zwei verschiedenen Betriebsspannungen U₁, U₂ betreibbar. Die Betriebsspannungen sollten sich um mindestens 10 % unterscheiden, vorzugsweise liegt die höhere Betriebsspannung U₂ aber um mindestens 40 % über der niedrigeren Betriebsspannung U₁. Die Absolutwerte der Betriebsspannungen sind frei wählbar. Aus Sicherheitsgründen sollten sie unter 42 V liegen. Besonders geeignet ist die üblicherweise von der Batterie eines Kraftfahrzeugs gelieferte Betriebsspannung von 14 V. Eine bevorzugte Kombination von Betriebsspannungen ist U₂ =14 V, U₁ =9 V oder U₂ =14 V, U₁ =10 V. Die geregelte Pumpe dient der Förderung einer (Reinigungs-)Flüssigkeit. Die geregelte Pumpe ist üblicherweise mit einem Vorratsbehälter für Reinigungsflüssigkeit verbunden, sodass sie Reinigungsflüssigkeit aus dem Vorratsbehälter fördern kann. Die beiden verschiedenen Betriebsspannungen U₁ und U₂ der geregelten Pumpe ermöglichen es, die Reinigungsflüssigkeit mit zwei verschiedenen Drücken p₁ und p₂ zu fördern. Unter der höheren Betriebsspannung U₂ kann die Reinigungsflüssigkeit mit einem Druck p₂ gefördert werden, unter der niedrigeren Betriebsspannung U₁ kann die Reinigungsflüssigkeit hingegen mit einem Druck p₁ gefördert werden, wobei p₁<p₂ ist und näherungsweise die Beziehung (U₂/U₁)² = p₂/p₁ gilt (siehe dazu Ausführungsbeispiel 5). Damit ergibt sich die Möglichkeit, das Wegeventil mithilfe einer Druckveränderung von p₁ auf p₂ und umgekehrt zwischen seinen beiden Schaltstellungen umzuschalten. Das Wegeventil ist somit über den Druck der Reinigungsflüssigkeit steuerbar, die Reinigungsflüssigkeit dient somit auch als Steuerflüssigkeit. Es genügt daher oftmals, die geregelte Pumpe als Monopumpe, d. h. als Pumpe mit nur einem einzigen Auslass, auszuführen, an welchem die Reinigungsflüssigkeit unter den beiden Drücken p₁ und p₂, zwischen denen zumindest umgeschaltet werden kann, verfügbar ist.
  In ersten Versuchen hat sich weiterhin gezeigt, dass eine Druckveränderung, insbesondere eine Druckveränderung im erforderlichen Rahmen, auch durch eine einfache Umpolung (ohne Veränderung des Betrags der elektrischen Spannung) der elektrischen Spannungsversorgung der (Mono-)Pumpe möglich ist. Dieser Effekt basiert darauf, dass übliche, derzeit im Kraftfahrzeugbau verwendete Wischwasserpumpen eine gewisse Vorzugsdrehrichtung aufweisen, bei der die Förderleistung optimiert ist (beispielsweise durch einen asymmetrisch angeordneten Fluidausgang, oder durch Verwendung gekrümmter Förderschaufeln des Pumprads). Dies kann eine besonders einfache elektrische Ansteuerung ermöglichen.
  Typischerweise liegen die verwendeten Drücke im Bereich von 0,4 bar und 2 bar, wobei der Minimalwert des niedrigeren Drucks p₁ bei 0,4 bar, der Maximalwert des höheren Drucks p₂ bei 2 bar liegt. Dieser Druckbereich kann nach oben unten erweitert werden. Jedoch bedingen höhere Drücke einen unnötig hohen Energieverbrauch der Pumpe, niedrigere Drücke hingegen ein weniger robustes Schaltverhalten des Wegeventils. Der Auslass der Pumpe kann über eine einzige Zuleitung mit dem Einlasskanal des Wegeventils in einer Wischvorrichtung verbunden sein, wobei zwischen der Zuleitung und dem Wegeventil ein Anschlusselement positioniert sein kann. Umfasst das Wischsystem zwei oder mehrere Wischvorrichtungen, so kann die Zuleitung Verzweigungen aufweisen, die zu den Wegeventilen in den zwei oder mehreren Wischvorrichtungen geführt sind. Auch in diesem Fall genügt somit eine Pumpe mit nur einem Auslass, also eine Monopumpe. Im Vergleich zu Lösungen des Standes der Technik, bei denen Dualpumpen, d. h. Pumpen mit zwei Auslässen, zwingend Verwendung finden, ist die Ausführung mit einer Monopumpe kostengünstiger und damit wirtschaftlicher. Die Monopumpe kann beispielsweise als PWM-Pumpe ausgeführt sein (PWM = Pulse Width Modulation, deutsch: Pulsbreiten- oder auch Pulsweitenmodulation).
• Zuleitung
• Die Zuleitung kann einen Auslass einer Pumpe, insb. einer Monopumpe, fluiddicht mit dem Einlasskanal des Wegeventils in einer Wischvorrichtung verbinden, wobei zwischen der Zuleitung und dem Einlasskanal ein an die Stirnseite des Gehäuses des Wegeventils angeschlossenes Anschlusselement positioniert sein kann. Über Verzweigungen der Zuleitung sind in gleicher Weise auch Verbindungen zu den Einlasskanälen der Wegeventile mehrerer Wischvorrichtungen herstellbar. Die Zuleitung dient in aller Regel dem Transport der Reinigungsflüssigkeit, die, abhängig von der momentanen Betriebsspannung U₁ oder U₂ unter dem Druck p₁ oder p₂ stehen kann, von der geregelten Pumpe zum Wegeventil. Vorzugsweise ist die Zuleitung flexibel ausgeführt, insb. als flexible Schlauchverbindung. Um ein sicheres Schaltverhalten zu gewährleisten, sollte ein Druckabfall entlang der Zuleitung vermieden werden. Die Schlauchverbindung sollte dafür so ausgelegt sein, dass eine Volumenänderung, also ein Aufblähen des Schlauchs unter Druckeinwirkung, minimiert wird. Trotz seiner Flexibilität sollte der Schlauch somit einen gegen Druckänderungen beständigen Querschnitt aufweisen. Das sollte über den gesamten Temperaturbereich, dem die Schlauchverbindung ausgesetzt ist, gewährleistet sein. Es wurde eine Vielzahl von Materialien, die zur Herstellung der Schlauchverbindung in Frage kommen, getestet, insbesondere Kunststoffe. Somit kann eine fluiddichte Verbindung für den Transport von Reinigungsflüssigkeit von einem Auslass einer Pumpe, insb. einer Monopumpe, über die Zuleitung, das optionale Anschlusselement bis zum Einlasskanal eines Wegeventils, in dem ein Kolben positioniert ist, realisiert werden. Eine von der Pumpe geförderte, unter dem Druck p₁ oder p₂ stehende, Reinigungsflüssigkeit kann somit auf den Kolben eine Druckkraft F ausüben, deren Betrag zwischen F = p₁·A und F = p₂·A umschaltbar ist, wobei A die Fläche des äußeren Kolbenquerschnitts ist.
  Durch die Zuführung von unter den umschaltbaren Drücken p₁ und p₂ stehender Reinigungsflüssigkeit zum Wegeventil kann der Kolben zwischen seinen beiden Positionen verschoben werden, wodurch das Wegeventil in sehr einfacher Weise, ohne Zuhilfenahme externer Schalteinheiten, die z. B. elektrisch oder pneumatisch ausgeführt sein könnten, zwischen seinen beiden Schaltstellungen umschalten kann. Durch den Verzicht auf solche externen Schalteinheiten ist das Wegeventil mit einem sehr kleinen Bauraum ausführbar, d. h. das Wegeventil kann ein sehr geringes Volumen, eine kompakte Bauweise und ein geringes Gewicht aufweisen. Insbesondere sind die Geometrie und die Abmessungen des Wegeventils und des daran ankoppelbaren Anschlusselements so weit miniaturisierbar, dass das Wegeventil mit einem daran angekoppelten Anschlusselement im Inneren eines Wischerblattadapters oder in einem Wischerarm untergebracht werden kann. Aufgrund der erwähnten kompakten Bauweise des Wegeventils ist es ebenso möglich, das Wegeventil an einem im Wesentlichen beliebigen Ort entlang des Wischwasserschlauchs/der Wischwasserschläuche anzuordnen. Beispielsweise ist eine Anordnung kurz hinter der Wischwasserpumpe, eine Anordnung kurz vor dem Übergang auf den beweglichen Wischerarm, oder eine Anordnung in einem sonstigen geeigneten Bereich des Fahrzeugs, an oder in dem beispielsweise ein ausreichender Bauraum vorhanden ist, möglich. Die dafür nötige Geometrie und die Abmessungen von Wegeventil und Anschlusselement werden in den Ausführungsbeispielen näher beschrieben.
• Ausführungsbeispiele
• Die Erfindung wird nun in Ausführungsbeispielen unter Zuhilfenahme von Zeichnungen beschrieben.
• Figurenliste
• 1 zeigt zwei schematische Außenansichten eines Ausführungsbeispiels eines Wegeventils aus zwei verschiedenen Betrachtungsrichtungen.
• 2a zeigt eine technische Zeichnung einer Seitenansicht eines solchen Wegeventils. 2b zeigt eine technische Zeichnung eines Schnittes durch das Wegeventil.
• 3a zeigt alle Komponenten des Wegeventils und das Anschlusselement in einer Explosionsdarstellung.
• 3b zeigt in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines komplett ausgestatteten Wegeventils mit eingebauter Schalteinheit sowie ein mit dem Wegeventil verbundenes Anschlusselement.
• 4a zeigt einen Rundkolben eines Wegeventils in Außenansicht, 4b zeigt einen solchen Rundkolben in Schnittansicht.
• 5a zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Wischvorrichtung für ein Kraftfahrzeug.
• 5b zeigt ein Wischerblatt einer Wischvorrichtung, das mit zwei Düsenanordnungen (eine davon verdeckt) ausgestattet ist.
• 5c zeigt in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel für eine Wischvorrichtung, ausgestattet mit einem in einem Wischerblattadapter positionierten, mit einem Anschlusselement verbundenen Wegeventil, das mit zwei Düsenanordnungen eines Wischerblatts verbunden ist.
• 5d zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Wischsystem für ein Kraftfahrzeug, aufweisend zwei Wischvorrichtungen, die mit Wegeventilen gemäß der Erfindung ausgestattet werden können.
• 6 zeigt eine Schnittdarstellung einer weiteren Ausführungsform eines Wegeventils.
• 7a zeigt eine weitere Ausführungsform eines Wegeventils, 7b zeigt ein mit diesem Wegeventil verbindbares Anschlusselement, 7c zeigt das Wegeventil und das Anschlusselement in verbundenem Zustand.
• 8a zeigt eine technische Zeichnung einer Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels eines Wegeventils mit Abmessungen. 8b zeigt eine technische Zeichnung eines Schnittes durch dieses Wegeventil, ebenfalls mit Abmessungen.
• Ausführungsbeispiel 1: Wegeventil ohne eingebaute Schalteinheit
• Das in 1 in zwei schematischen Außenansichten gezeigte Wegeventil 10 weist ein massiv ausgeführtes Gehäuse 20 auf, das die Form eines flachen Quaders mit Abkantungen hat. Im Gehäuse 20 sind ein weitgehend verdeckter Einlasskanal 22, erkennbar durch seine auf der Stirnseite 21a des Gehäuses 20 positionierte Einlassöffnung 22a, sowie verdeckte Abschnitte zweier Auslasskanäle 23a und 23b untergebracht. Die Wandungen 24a und 24b der Auslasskanäle 23a und 23b ragen aus der Rückseite 21b des Gehäuses 20 heraus. Sie weisen an ihren Enden jeweils eine Auslassöffnung 25a, 25b auf. Benachbart zur Einlassöffnung 22a befinden sich die Öffnungen 28a, 28b zweier Gewindebohrungen 27a, 27b, die erst in 2b gezeigt werden. Sie dienen der Herstellung einer Schraubverbindung zu einem Anschlusselement, das in Ausführungsbeispiel 2 beschrieben wird. Die in der oberen Ansicht erkennbaren Öffnungen 29a, 29b, 29c sind fertigungstechnisch bedingt. Sie werden vor Inbetriebnahme des Wegeventils durch eine Gehäuseabdeckung verschlossen. Zusätzlich können sie durch Stopfen verschlossen werden. Alle Komponenten des Wegeventils sind aus Kunststoff ausgeführt.
  2a zeigt eine Seitenansicht eines Wegeventils 10 mit einem Gehäuse 20, dessen Form gegenüber 1 unwesentlich verändert ist, sowie den Wandungen 24a, 24b der Auslasskanäle, die in 2a deckungsgleich verlaufen. Ferner ist eine Schnittebene A - A markiert, die senkrecht zur Zeichenebene verläuft.
  2b zeigt einen Schnitt durch das Wegeventil 10 entlang der in 2a markierten Schnittebene A - A. Das Wegeventil 10 weist einen mittig im Gehäuse 20 positionierten zylindrischen Einlasskanal 22 auf, der sich aus einem vorderen, für die Aufnahme und Bewegung eines Kolbens vorgesehenen, Abschnitt 22v und einem hinteren Abschnitt 22h mit einem gegenüber dem vorderen Abschnitt 22v verringerten Durchmesser zusammensetzt. Aufgrund der Differenz der Durchmesser dieser beiden Abschnitte wird am Übergang vom vorderen Abschnitt 22v zum hinteren Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 eine ringförmige Wand 22r ausgebildet. Auf beiden Seiten des Einlasskanals 22 sind im Gehäuse 20 zwei zylindrische Auslasskanäle 23a, 23b positioniert, die parallel, aber beabstandet, zum Einlasskanal 22 verlaufen. Die Auslasskanäle 23a, 23b sind über das Gehäuse 20 hinaus verlängert und werden außerhalb des Gehäuses 20 durch die Wandungen 24a, 24b begrenzt, die an ihren Enden die Auslassöffnungen 25a, 25b bilden. Beide Auslasskanäle 23a, 23b führen sacklochförmig so weit in das Gehäuse hinein, dass ein hinterer Abschnitt jedes Auslasskanals 23a, 23b benachbart neben dem vorderen Abschnitt 22v des Einlasskanals verläuft. Die beiden Auslasskanäle weisen im Gehäuse 20 eine Längendifferenz D auf. Unmittelbar vor seinem sacklochförmigen Ende geht von jedem Auslasskanal 23a, 23b ein Verbindungskanal 26a, 26b aus, der den jeweiligen Auslasskanal 23a, 23b mit dem Einlasskanal 22 verbindet. Die Verbindungskanäle 26a, 26b, die senkrecht zum Einlasskanal 22 und zu den Auslasskanälen 23a, 23b verlaufen, sind somit ebenfalls um die Längendifferenz D parallel zueinander versetzt. Vom hinteren Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 ist ein hydraulischer Bypass 30 zu einem Auslasskanal, hier zum Auslasskanal 23b, geführt. Der hintere Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 ist durch eine Rückwand abgeschlossen, die eine durchgehende Gewindebohrung 31 aufweist. Somit ist die Rückwand des hinteren Abschnitts 22h verschließbar, indem ein Einstellelement (in Ausführungsbeispiel 2 erläutert) in die Gewindebohrung 31 eingeschraubt wird. Dazu sind die Rückwand des hinteren Abschnitts 22h hinreichend dick und die Gewindebohrung 31 mit einer ausreichenden Anzahl von Gewindegängen auszuführen. Das Gehäuse 20 weist zudem noch eine ringförmige Nut 33 auf, die die Einlassöffnung 22a umläuft und zur Aufnahme eines Dichtungsrings geeignet ist. Ferner weist es zwei symmetrisch zur Einlassöffnung 22a angeordnete Gewindebohrungen 27a, 27b auf, die der Herstellung einer in Ausführungsbeispiel 2 erläuterten Schraubverbindung zu einem Anschlusselement dienen.
• Ausführungsbeispiel 2
• Dieses Ausführungsbeispiel beschreibt zunächst ein komplett ausgestattetes Wegeventil 10, danach seinen Einbau in eine Wischvorrichtung und seine Funktionsweise.
  3a zeigt alle Komponenten des Wegeventils 10 in einer Explosionsdarstellung. Zusätzlich zu den schon in Ausführungsbeispiel 1 genannten Komponenten, die hier nicht erneut aufgezählt werden, zeigt 3a:
• - ein Einstellelement, ausgeführt als Madenschraube 32,
• - einen Dichtungsring 34,
• - eine Scheibe 36,
• - ein elastisches Rückstellelement, ausgeführt als Spiralfeder 38,
• - einen Kolben, ausgeführt als Rundkolben 40,
• - eine Gehäuseabdeckung 39.

Außerdem zeigt 3a ein Anschlusselement 60, das nicht Bestandteil des Wegeventils 10 ist, aber mit dem Wegeventil 10 verbindbar ist. Das Anschlusselement 60 weist einen Zuführkanal 62 auf, der durch eine zylindrische Wand 63 begrenzt ist, die in einem kegelstumpfartigen Anschlussstutzen 64 endet, der ein stabiles Aufstecken einer Schlauchverbindung ermöglicht. Der Zuführkanal 62 durchläuft das Anschlusselement 60 und führt in einen Anschlussadapter 66, der eine sichere, aber lösbare, Verbindung des Anschlusselements mit dem Wegeventil ermöglicht. Dazu weist er zwei Bohrlöcher 67a, 67b auf, die so positioniert und dimensioniert sind, dass eine Schraubverbindung mit den Gewindebohrungen 27a, 27b des Gehäuses 20 des Wegeventils 10 ausgeführt werden kann. Der Zuführkanal 62 endet in einer Auslassöffnung 62a, die so positioniert ist, dass sie mit der Einlassöffnung 22a des Einlasskanals 22 verbunden ist, wenn das Anschlusselement 60 mit dem Wegeventil 10 verbunden ist.
• 3b zeigt eine Schnittdarstellung des zusammengebauten Wegeventils 10, das mit einem Anschlusselement 60 verbunden ist. Die Schnittebene entspricht der Schnittebene in 2b, wobei der Schnitt durch das Anschlusselement 60 hindurch weitergeführt ist. Um eine dichte Verbindung zwischen dem Wegeventil 10 und dem Anschlusselement 60 zu gewährleisten, ist ein Dichtungsring 34 in die die Einlassöffnung 22a umlaufende Nut 33 eingelegt. Die Komponenten der Schalteinheit, umfassend den Rundkolben 40, die Spiralfeder 38, die Scheibe 36 und die Madenschraube 32 sind in das Wegeventil 10 eingebaut. Der Rundkolben 40 ist in 4a in einer Außenansicht und in 4b in einer Schnittansicht detailliert dargestellt. Er weist eine zylindrisch ausgeführte erste Kammer 42 mit einer Einströmöffnung 41 auf. Die erste Kammer 42 ist durch eine erste Kolbenwand 43 begrenzt. Ferner weist er eine zylindrisch ausgeführte zweite Kammer 44 mit einer Öffnung 46 auf. Die zweite Kammer 44 ist durch eine zweite Kolbenwand 45 begrenzt. Die beiden Kammern liegen symmetrisch zur Achse des Rundkolbens und sind durch eine flüssigkeitsdichte Trennwand 47 voneinander getrennt. Unmittelbar vor der Trennwand 47, also am Ende der ersten Kammer 42, ist die erste Kammer 42 verjüngt, indem die erste Kolbenwand 43 in Richtung der Kolbenachse verlagert ist. Zusätzlich ist die erste Kolbenwand 43 in diesem Bereich dünner ausgeführt. Dadurch wird am Ende der ersten Kammer 42 eine Nut 48 ausgebildet, die die erste Kammer 42 außen umläuft und einen ringförmigen Raum eröffnet. Auf der den ringförmigen Raum begrenzenden Innenseite der Nut sind vier Durchlässe 49 angeordnet, die die erste Kammer 42 des Rundkolbens 40 mit dem ringförmigen Raum verbinden.
  Die Schnittdarstellung des zusammengebauten Wegeventils 10 in 3b zeigt den im vorderen Abschnitt 22v des Einlasskanals 22 platzierten Rundkolben 40. Er befindet sich in einer definierten ersten Position, in der seine Einströmöffnung 41 mit der Stirnseite 21a des Gehäuses 20 abschließt. Der Rundkolben 40 ist um eine Längendifferenz D kürzer als der vordere Abschnitt 22v des Einlasskanals 22. Somit ist er im vorderen Abschnitt 22v des Einlasskanals 22 um genau diese Längendifferenz D verschiebbar in eine definierte und reproduzierbare zweite Position, in welcher die zweite Kolbenwand 45 an der ringförmigen Wand 22r am Übergang vom vorderen Abschnitt 22v zum hinteren Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 anschlägt, sodass sich die Öffnung 46 der zweiten Kammer 44 des Rundkolbens 40 in der Ebene des Übergangs vom vorderen Abschnitt 22v zum hinteren Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 befindet.
• Der erste Verbindungskanal 26a, der den Einlasskanal 22 mit dem ersten Auslasskanal 23a verbindet, ist so positioniert, dass er in Kontakt mit dem durch die Nut 48 eröffneten ringförmigen Raum steht, wenn sich der Rundkolben 40 in seiner ersten, in 3b gezeigten, Position befindet. Somit wird in dieser Kolbenposition, die der ersten Schaltstellung des Wegeventils 10 entspricht, ein Strömungsweg von der ersten Kammer 42 des Rundkolbens 40 über die Durchlässe 49, den von der Nut 48 eröffneten ringförmigen Raum und den ersten Verbindungskanal 26a zum ersten Auslasskanal 23a gebildet. Der zweite Verbindungskanal 26b ist in dieser Kolbenposition durch die zweite Kolbenwand 45 verschlossen, sodass kein Strömungsweg von der ersten Kammer 42 des Rundkolbens 40 zum zweiten Auslasskanal 23b besteht.
  Der zweite Verbindungskanal 26b, der den Einlasskanal 22 mit dem zweiten Auslasskanal 23b verbindet, ist gegenüber dem ersten Verbindungskanal 26a um die Längendifferenz D in Bewegungsrichtung des Rundkolbens 40 versetzt. Er ist somit so positioniert, dass er in Kontakt mit dem durch die Nut 48 eröffneten ringförmigen Raum steht, wenn sich der Rundkolben 40 in seiner zweiten Position befindet. Somit wird in dieser Kolbenposition, die der zweiten Schaltstellung des Wegeventils 10 entspricht, ein Strömungsweg von der ersten Kammer 42 des Rundkolbens 40 über die Durchlässe 49, den von der Nut 48 eröffneten ringförmigen Raum und den zweiten Verbindungskanal 26b zum zweiten Auslasskanal 23b gebildet. Der erste Verbindungskanal 26a ist in dieser Kolbenposition durch die erste Kolbenwand 43 verschlossen, sodass kein Strömungsweg von der ersten Kammer 42 des Rundkolbens 40 zum ersten Auslasskanal 23a besteht. Eine als elastisches Rückstellelement fungierende Spiralfeder 38 ist mit ihrem einen Ende im hinteren Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 und mit ihrem anderen Ende in der zweiten Kammer 44 des Rundkolbens 40 positioniert. Sie ist so dimensioniert, dass sie den Rundkolben 40 in seine erste Position drückt, solange eine in der ersten Kammer 42 des Rundkolbens 40 wirkende Druckkraft F unterhalb eines ersten Schwellwerts F₁ liegt. Das mit dem Wegeventil 10 verbundene Anschlusselement 60 verhindert, dass der Rundkolben 40 durch die Spiralfeder 38 über seine erste Position hinaus, also aus dem Wegeventil 10 teilweise oder ganz herausgedrückt wird. Dazu weist der das Anschlusselement 60 durchlaufende Zuführkanal 62 zumindest im Bereich des Anschlussadapters 66 einen Durchmesser auf, der geringer ist als der Durchmesser des vorderen Abschnitts 22v des Einlasskanals 22. Dadurch wird, analog zur Bildung der ringförmigen Wand 22r, eine weitere ringförmige Wand 62r gebildet, an welcher die erste Kolbenwand 43 anschlägt, sodass der unter der Kraftwirkung der Spiralfeder 38 stehende Rundkolben 40 seine erste Position definiert und reproduzierbar einnimmt, wie in 3b gezeigt. In dieser Kolbenposition liegt die Einströmöffnung 41 der ersten Kammer 42 des Rundkolbens 40 in einer Ebene mit der Einlassöffnung 22a des Einlasskanals 22 des Wegeventils 10 und der Auslassöffnung 62a des Zuführkanals 62 des Anschlusselements 60. Vorzugsweise entspricht der Durchmesser des Zuführkanals 62 zumindest im Bereich des Anschlussadapters 66 dem Durchmesser der ersten Kammer 42 des Rundkolbens 40.
  Unabhängig davon, ob sich der Rundkolben 40 in seiner ersten Position oder in seiner zweiten Position befindet, besteht stets ein Strömungsweg vom Bereich des Anschlussstutzens 64 durch den Zuführkanal 62 in die ersten Kammer 42 des im Einlasskanal 22 positionierten Rundkolbens 40.
  Der Zuführkanal 62 des Anschlusselements 60 ist gegen die Ebene, in welcher der Einlasskanal 22 und die Auslasskanäle 23a, 23b des Wegeventils 10 liegen, abgewinkelt. Das ist jedoch für die Funktionsweise des Wegeventils 10 nicht wesentlich, sondern dient der Anpassung an die Geometrie einer Wischvorrichtung, in der das Wegeventil eingesetzt werden soll.
  Eine als Einstellelement dienende Madenschraube 32 ist in die Gewindebohrung 31, die sich in der Rückwand des hinteren Abschnitts 22h des Einlasskanals 22 befindet, eingeschraubt. Über eine zwischen dieser Rückwand und der Spiralfeder 38 positionierte Scheibe 36 kann die Spiralfeder 38 durch Hineindrehen der Madenschraube 32 in den hinteren Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 definiert zusammengedrückt werden, wodurch eine Feineinstellung der Vorspannung der Spiralfeder 38 ermöglicht wird. Vom hinteren Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 ist ein hydraulischer Bypass 30 zum Auslasskanal 23b geführt. Eine Flüssigkeit, die durch den Spalt zwischen der Wand des Einlasskanals 22 und der zweiten Kolbenwand 45 des Rundkolbens 40 in den durch den hinteren Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 und die zweite Kammer 44 des Rundkolbens 40 begrenzten Raum der Spiralfeder 38 gelangt, kann somit durch den hydraulischen Bypass abfließen. Sie kann somit keinen statischen Druck aufbauen und keine zusätzliche, nicht reproduzierbare Druckkraft auf den Rundkolben 40 ausüben, die sich der definierten, durch die Spiralfeder 38 auf den Rundkolben 40 ausgeübten Kraft überlagern würde. Die Eliminierung dieser unerwünschten Druckkraft mithilfe des hydraulischen Bypasses ermöglicht ein reproduzierbares Schaltverhalten des Wegeventils. Fertigungstechnisch werden die Verbindungskanäle 26a, 26b und der hydraulische Bypass 30 realisiert, indem sie von einer Seite des Gehäuses 20, in diesem Fall von seiner in 3a oberen Seite, in das Gehäuse 20 hineingefräst werden. Die dabei entstehenden Öffnungen 29a, 29b, 29c in der oberen Seite müssen wieder verschlossen werden, was durch die Gehäuseabdeckung 39 erfolgt. Zusätzlich können Stopfen in die Öffnungen 29a, 29b, 29c eingebracht werden, die aber nicht in die Verbindungskanäle 26a, 26b und den hydraulischen Bypass 30 hineinragen sollten.
  Die typischen Abmessungen eines quaderförmigen Bauraums, in welchem das Wegeventil 10 unterzubringen ist, betragen 40 mm x 20 mm x 7 mm. Das Wegeventil 10 weist somit hinreichend kleine, miniaturisierte, Abmessungen auf, die es erlauben, das mit seinem Anschlusselement 60 verbundene Wegeventil 10 in einem Wischerarm oder in einem Wischerblattadapter einer Wischvorrichtung eines Kraftfahrzeugs unterzubringen. Im unten folgenden Ausführungsbeispiel 5 wird die Dimensionierung eines Wegeventils 10 und seiner Schalteinheit quantitativ im Detail erläutert.
  5a zeigt eine bekannte Wischvorrichtung 80 für ein Kraftfahrzeug, aufweisend einen Wischerarm 81, ein Wischerblatt 82 sowie einen Wischerblattadapter 83, der den Wischerarm 81 und das Wischerblatt 82 verbindet. Ein Wegeventil 10 gemäß dieser Erfindung kann im Wischerblattadapter 83, bezeichnet durch die Position V1, oder im Wischerarm 81, bezeichnet durch die Position V2, untergebracht werden.
• 5b zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein Wischerblatt 82 einer Wischvorrichtung, das mit einem Wischgummi 84 ausgestattet ist. Das Wischerblatt 82 weist auf seinen beiden Längsseiten zwei Düsenanordnungen auf. Dargestellt ist nur die Hälfte einer ersten Düsenanordnung mit einer durch 5 Düsenausgänge erkennbaren Fluidleitung 88a.
  5c zeigt eine Wischvorrichtung 80, bei der ein in einem Wischerblattadapter 83 positioniertes, mit einem Anschlusselement 60 verbundenes, Wegeventil 10, mit zwei Düsenanordnungen eines Wischerblatts 82 verbunden ist. Eine optimale Anpassung an die Geometrie des Wischerblattadapters 83 und des Wischerarms 81 wird dadurch realisiert, dass der Zuführkanal 62 des Anschlusselements 60 gegen die Ebene, in welcher der Einlasskanal und die Auslasskanäle des Wegeventils 10 liegen, abgewinkelt ist. Am Anschlussstutzen des Zuführkanals ist eine nicht dargestellte Schlauchverbindung angebracht, die das Wegeventil 10 mit einer nicht dargestellten Monopumpe verbindet. Der Wischerblattadapter 83 weist eine Eindüsungsvorrichtung 85 auf, deren erste Auslässe 86a, 86b mit Fluidleitungen 88a, 88b der ersten Düsenanordnung und deren zweite Auslässe 87a, 87b mit Fluidleitungen 89a, 89b der zweiten Düsenanordnung verbunden sind. Die Fluidleitungen 88a, 88b, 89a, 89b weisen äquidistant angeordnete Düsenausgänge auf, die durch Ovale veranschaulicht sind. Das Wegeventil 10 stellt in seiner ersten Schaltstellung eine Fluidverbindung zur ersten Düsenanordnung mit den ersten Auslässen 86a, 86b und in seiner zweiten Schaltstellung eine Fluidverbindung zur zweiten Düsenanordnung mit den zweiten Auslässen 87a, 87b her.
  5d zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein Wischsystem 90 für eine Windschutzscheibe 100 eines Kraftfahrzeugs gemäß dem Stand der Technik, aufweisend zwei Wischvorrichtungen 80a, 80b, die mit Wegeventilen gemäß der Erfindung ausgestattet werden können (aber in 5d noch nicht damit ausgestattet sind). Die Wischvorrichtungen 80a, 80b weisen jeweils einen Wischerarm 81a, 81b, ein Wischerblatt 82a, 82b sowie einen Wischerblattadapter 83a, 83b auf. Zudem weist das Wischsystem 90 einen Reversiermotor 99 auf, welcher beide Wischerarme 81a, 81b in eine Hin-und-Her-Bewegung versetzen kann. Gemäß dem in 5d dargestellten Stand der Technik, also ohne Wegeventile, ist das Wischsystem 90 mit einer an einen Vorratsbehälter 91 für Reinigungsflüssigkeit angeschlossenen Dualpumpe 92 ausgestattet. Ein erster Auslass der Dualpumpe 92 ist mit einer ersten Zuleitung 95, ausgeführt als Schlauchleitung, verbunden, die sich in einer Connector Box 97 in die ebenfalls als Schlauchleitungen ausgeführten Abschnitte 95a, 95b verzweigt, welche zu den Drehachsen der Wischerarme 81a, 81b und von dort weiter durch die Wischerarme 81a, 81b zu den Wischerblattadaptern 83a, 83b geführt werden. Dort versorgen sie, wenn sich die Wischerarme 81a, 81b nach oben bewegen, jeweils eine erste, nach oben gerichtete Düsenanordnung in den Wischerblättern 82a, 82b mit Reinigungsflüssigkeit, sodass Reinigungsflüssigkeit vor den sich nach oben bewegenden Wischerblättern 82a, 82b auf die zu reinigende Oberfläche gesprüht wird. Wenn die Wischerarme 81a, 81b ihre Bewegungsrichtung ändern und sich nach unten bewegen, ist jeweils eine zweite Düsenanordnung auf der gegenüberliegenden Längsseite der Wischerblätter mit Reinigungsflüssigkeit zu versorgen, sodass Reinigungsflüssigkeit nun vor den sich nach unten bewegenden Wischerblättern 82a, 82b auf die zu reinigende Oberfläche gesprüht wird. Gemäß dem Stand der Technik ist dazu eine mit einem zweiten Auslass der Dualpumpe 92 verbundene zweite Zuleitung 96, ausgeführt als Schlauchleitung, vorhanden, die sich in der Connector Box 97 in die ebenfalls als Schlauchleitungen ausgeführten Abschnitte 96a, 96b verzweigt, welche zur Drehachse der Wischerarme und von dort weiter durch die Wischerarme 81a, 81b zu den Wischerblattadaptern 83a, 83b geführt werden. Dort versorgen sie, wenn sich die Wischerarme 81a, 81b nach unten bewegen, jeweils eine zweite, nach unten gerichtete Düsenanordnung mit Reinigungsflüssigkeit, sodass Reinigungsflüssigkeit vor den sich nach unten bewegenden Wischerblättern 82a, 82b auf die zu reinigende Oberfläche gesprüht wird. Dieser Aufbau kann wesentlich einfacher und kostengünstiger gestaltet werden, indem Wegeventile gemäß dieser Erfindung in die Wischerblattadapter 83a, 83b eingebaut werden. Bei einer solchen Ausstattung mit Wegeventilen kann auf eine der beiden Zuleitungen 95 oder 96 mit ihren Abschnitten 95a, 95b oder 96a, 96b verzichtet werden. Beispielsweise kann auf die von einem zweiten Auslass der Dualpumpe ausgehende komplette zweite Zuleitung 96 mit den zu den Wischerblattadaptern 83a, 83b führenden Abschnitten 96a, 96b verzichtet werden. Somit ist auch der zweite Auslass der Dualpumpe 92 nicht mehr belegt und damit verzichtbar. Die Dualpumpe 92 mit zwei Auslässen kann somit durch eine kostengünstige Monopumpe mit nur einem Auslass ersetzt werden. Gemäß dem in 5d dargestellten Stand der Technik werden ausgehend von der Dualpumpe 92 zwei Schläuche, die sich in der Connector Box 97 verzweigen, über die gesamte Strecke bis zu den Wischerblattadaptern 83a, 83b geführt. Es handelt sich somit um ein aufwendiges Zweischlauchsystem. Bei Einsatz der Wegeventile in den Wischerblattadaptern 83a, 83b genügt ein von einer Monopumpe ausgehendes Einschlauchsystem, aufweisend zum Beispiel die Zuleitung 95 mit den Verzweigungen 95a, 95b, die zu den Wischerblattadaptern führen. Somit wird eine erhebliche Gewichts-, Volumen-, Material- und damit Kosteneinsparung erzielt. Um die Wirkungsweise des Wischsystems 90 zu veranschaulichen, sind in 5d beide Düsenanordnungen beider Wischvorrichtungen 80a, 80b in Betrieb, d. h. Reinigungsflüssigkeit sprühend, gezeigt (visualisiert durch von beiden Seiten der Wischerblätter 82a, 82b ausgehende kurze parallele Striche). Im praktischen Betrieb bewirken die Wegeventile hingegen, dass bei jedem Wischerblatt 82a, 82b stets nur eine der beiden Düsenanordnungen bedarfsgerecht in Betrieb gesetzt wird, nämlich die in die momentane Bewegungsrichtung des Wischerblatts sprühende Düsenanordnung.
• Funktionsweise und Betriebsverfahren eines Wegeventils, einer Wischvorrichtung und eines Wischsystems gemäß der Erfindung
  Das Wegeventil wird zyklisch im Rhythmus der Hin-und-Her-Bewegung eines Wischerblatts betrieben, um zwei Düsenanordnungen des Wischerblatts abwechselnd mit Reinigungsflüssigkeit zu beaufschlagen. Die beiden Phasen der Hin- und Her-Bewegung des Wischerblatts sollen hier als Vorlaufphase und Rücklaufphase bezeichnet werden.
• Während der Vorlaufphase wird die Monopumpe mit einer niedrigen Betriebsspannung U₁ = 9 V oder U₁ = 10 V betrieben und fördert eine Reinigungsflüssigkeit mit einem Druck p₁ durch die Schlauchverbindung und das Anschlusselement zum Wegeventil. Die Reinigungsflüssigkeit übt auf den Kolben eine Druckkraft F=p₁·A aus, wobei A die Fläche des äußeren Kolbenquerschnitts (also einschließlich der ringförmigen Stirnfläche der ersten Kolbenwand) ist. Die vorgespannte elastische Rückstelleelement, vorzugsweise eine Spiralfeder, übt auf den Kolben eine entgegengesetzt gerichtete Kraft F₁=k·ΔL aus, die größer als die Druckkraft F=p₁·A ist. Die Druckkraft F=p₁·A kann somit die von der Spiralfeder ausgeübte Kraft Fi nicht überwinden, der Kolben verbleibt in seiner ersten Position (oder bewegt sich dorthin). Das Wegeventil nimmt seine erste Schaltstellung ein. Reinigungsflüssigkeit wird über den ersten Strömungsweg dem ersten Auslasskanal zugeführt, von dort zur ersten Düsenanordnung im Wischerblatt weitergeleitet und in oben beschriebener Weise unmittelbar vor dem sich bewegenden Wischerblatt auf die zu reinigende Fläche gesprüht.
  Während der Rücklaufphase wird die Monopumpe mit einer hohen Betriebsspannung U₁=14 V betrieben und fördert eine Reinigungsflüssigkeit mit einem Druck p₂, der größer ist als p₁, durch die Schlauchverbindung und das Anschlusselement zum Wegeventil. Die Reinigungsflüssigkeit übt auf den Kolben jetzt eine Druckkraft F=p₂·A aus. Damit sich der Kolben in seine zweite Position bewegt und dort gehalten wird, muss die Druckkraft p₂·A größer sein als die von der Spiralfeder in der zweiten Kolbenposition ausgeübte Kraft F₂. Da die Spiralfeder in dieser Position zusätzlich um die Längendifferenz D zusammengedrückt ist, ist F₂=k·(D+ΔL). Wenn also die Druckkraft F=p₂·A größer ist als F₂, dann überwindet sie die von der Spiralfeder ausgeübte Kraft F₂ und der Kolben bewegt sich in seine zweite Position und wird dort gehalten. Das Wegeventil nimmt seine zweite Schaltstellung ein. Reinigungsflüssigkeit wird über den zweiten Strömungsweg dem zweiten Auslasskanal zugeführt, von dort zur zweiten Düsenanordnung im Wischerblatt weitergeleitet und in oben beschriebener Weise unmittelbar vor dem sich jetzt in die entgegengesetzte Richtung bewegenden Wischerblatt auf die zu reinigende Fläche gesprüht.
• Bei jedem Wechsel der Bewegungsrichtung des Wischerblatts sendet die Wischvorrichtung einen Steuerimpuls an die Monopumpe, der dort eine Umschaltung zwischen den beiden Betriebsspannungen U₁ und U₂ auslöst. Der Steuerimpuls kann von einem Reversiermotor der Wischvorrichtung erzeugt werden.
  Somit werden das Förderverhalten der Pumpe, das Schaltverhalten des Wegeventils und damit die Bereitstellung von Reinigungsflüssigkeit für die jeweils zu versorgende Düsenanordnung mit der Bewegung des Wischerblatts synchronisiert.
  Der Vollständigkeit halber wird darauf hingewiesen, dass das vorliegend detailliert beschriebene Wischverfahren, bei dem im Rhythmus der Hin-und-Her-Bewegung des Wischerblatts Reinigungsflüssigkeit abwechselnd in unterschiedliche Richtungen ausgegeben wird, auch mit einem anderweitigen, insbesondere (stark) vereinfachten Aufbau der Anordnung realisiert werden kann. Beispielsweise kann eine vergleichsweise geringe Anzahl (im Extremfall von nur zwei) Fächerdüsen, die in zueinander unterschiedliche Richtungen Reinigungsflüssigkeit ausgeben, vorgesehen werden. Dennoch kann sich das detailliert beschriebene Wischverfahren auch im Zusammenhang mit einer solchen Anordnung als vorteilhaft erweisen.
• Das Wegeventil kann in verschiedener Weise modifiziert werden, ohne seine Funktionsweise grundlegend zu verändern, was nachfolgend in zwei weiteren Ausführungsbeispielen erläutert wird.
• Ausführungsbeispiel 3
• Dieses Ausführungsbeispiel beschreibt eine weitere Ausführungsform eines Wegeventils 10, das in 6 in einer zu 2b analogen Schnittdarstellung gezeigt ist. Es ist der in Ausführungsbeispiel 2 beschriebenen Ausführungsform ähnlich, sodass unveränderte Komponenten dieselben Bezugszeichen wie in Ausführungsbeispiel 2 erhalten. Es weist gegenüber der in Ausführungsbeispiel 2 beschriebenen Ausführungsform aber folgende Änderungen und Besonderheiten auf: Anstelle eines Rundkolbens weist es einen nachfolgend als Q-Kolben 50 bezeichneten Kolben auf, dessen äußerer Querschnitt die Form eines Quadrats mit abgerundeten Ecken hat. Dementsprechend weist der vordere Abschnitt 22v des Einlasskanals 22 ebenfalls einen, an den Querschnitt des Q-Kolbens 50 angepassten, Querschnitt mit abgerundeten Ecken auf. Der hintere Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 ist, wie in Ausführungsbeispiel 2, zylindrisch ausgeführt. Anstelle der umlaufenden Nut mit Durchlässen beim oben beschriebenen Rundkolben weist die erste Kammer 52 des Q-Kolbens 50 zwei gegenüberliegende Queröffnungen 58a, 58b auf. In seiner ersten Position, die in 6 dargestellt ist und der ersten Schaltstellung des Wegeventils entspricht, besteht ein Strömungsweg von der Einströmöffnung 51 über die erste Kammer 52 des Q-Kolbens 50, die erste Queröffnung 58a zum ersten Verbindungskanal 26a, während die zweite Queröffnung blockiert ist. In seiner zweiten Position, die in 6 nicht dargestellt ist und der zweiten Schaltstellung des Wegeventils entspricht, besteht ein Strömungsweg von der Einströmöffnung 51 über die erste Kammer 52 des Q-Kolbens 50, die zweite Queröffnung 58b zum zweiten Verbindungskanal 26b, während die erste Queröffnung 58a blockiert ist. Der Q-Kolben ist zwischen seinen beiden Positionen um eine Längendifferenz D verschiebbar, die Verbindungskanäle sind um dieselbe Längendifferenz D gegeneinander versetzt. Aufgrund seines nicht rotationssymmetrischen Querschnitts weist der Q-Kolben 50 eine inhärente Verdrehsicherheit auf. Die Queröffnungen 58a, 58b kommen daher reproduzierbar mit den Verbindungskanälen 26a, 26b zur Deckung. Das Schaltverhalten dieses Wegeventils entspricht also genau dem in Ausführungsbeispiel 2 beschriebenen, sodass es hier nicht erneut erläutert wird. Die erste Kammer 52 und die zweite Kammer 54 des Q-Kolbens 50 sind zylindrisch ausgeführt und durch eine flüssigkeitsdichte Trennwand 57 voneinander getrennt. Das elastische Rückstellelement, vorzugsweise eine Spiralfeder, ist nicht dargestellt. Die Verbindungskanäle 26a, 26b sowie der hydraulische Bypass 30 werden bei dieser Ausführungsform nicht durch Fräsen von der oberen Seite des Gehäuses 20, sondern durch Bohrungen 29d, 29e, 29f in zwei gegenüberliegenden Seitenflächen des Gehäuses 20 hergestellt. Die Bohrungen 29d, 29e, 29f müssen verschlossen werden, z. B. durch Stopfen, die aber nicht in die Verbindungskanäle 26a, 26b und den hydraulischen Bypass 30 hineinragen dürfen.
  In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann das Wegeventil 10 mit der in seinem Inneren befindlichen Kanalanordnung statt mit herkömmlichen Verfahren (Fräsen, Bohren) durch additive Fertigungsverfahren, z. B. 3D-Druck, gefertigt werden. Die unerwünschten, durch Fräsen und Bohren erzeugten, Öffnungen 29a-f entstehen bei additiven Fertigungsverfahren nicht, wodurch eine effizientere Fertigung realisierbar wäre.
• Ausführungsbeispiel 4
• 7a zeigt in einer schematischen Darstellung noch eine weitere Ausführungsform des Wegeventils 10, bei der die Stirnseite des Gehäuses 20 statt mit Bohrlöchern für eine Schraubverbindung mit einer Befestigung 72 für einen Bajonettverschluss ausgestattet ist. 7b zeigt ein dazu passendes Anschlusselement 60, dessen Anschlussadapter als Bajonettverschluss 74 ausgeführt ist. 7c zeigt das Wegeventil 10 und das Anschlusselement 60 in verbundenem Zustand, also mit eingerastetem Bajonettverschluss 76.
• Ausführungsbeispiel 5
• Dieses Ausführungsbeispiel beschreibt eine konkrete Ausführungsform eines Wegeventils 10 mit Angabe geeigneter Abmessungen sowie wesentliche Überlegungen zur quantitativen Dimensionierung seiner Schalteinheit.
  8a zeigt eine Seitenansicht des Wegeventils 10 mit Angabe seiner Abmessungen. Es ist eine Schnittebene D - D markiert, die senkrecht zur Zeichenebene verläuft. 8b zeigt, ebenfalls mit Abmessungen, einen Schnitt durch das Wegeventil 10 entlang der in 8a markierten Schnittebene D - D.
  Die Darstellungen in 8a, b entsprechen denen in 2a, b und Ausführungsbeispiel 1, wobei dieselben Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen sind. Bzgl. des grundlegenden Aufbaus wird daher hier auf Ausführungsbeispiel 1 verwiesen. An dieser Stelle werden nur die Besonderheiten bei der Dimensionierung erläutert.
  Der Einlasskanal 22 hat eine Länge von 20 mm, zusammengesetzt aus einem vorderen Abschnitt 22v mit 17 mm Länge und 4 mm Durchmesser und einem hinteren Abschnitt 22h mit 3 mm Länge und 3,2 mm Durchmesser. Die beiden Verbindungskanäle 26a, 26b mit einem Durchmesser von jeweils 2 mm, welche jeweils einen Auslasskanal 23a, 23b mit dem Einlasskanal 22 verbinden, sind um die Längendifferenz D = 4,3 mm parallel zueinander in Richtung der Achse des Einlasskanals 22 versetzt. Im vorderen Abschnitt 22v des Einlasskanal 22 ist ein (nicht dargestellter) Kolben mit einer ersten und einer zweiten Kammer angeordnet, der um dieselbe Längendifferenz D = 4,3 mm zwischen einer ersten und einer zweiten Position, entsprechend den beiden Schaltstellungen des Wegeventils, im vorderen Abschnitt 22v des Einlasskanals 22 verschiebbar sein muss, Somit muss der Kolben um D = 4,3 mm kürzer sein als der vordere Abschnitt 22v des Einlasskanals 22, also eine Kolbenlänge von 12,7 mm aufweisen. Wenn sich der Kolben in seiner ersten Position befindet, also mit der Ebene der Einlassöffnung abschließt, muss seine erste Kammer leicht über den Bereich des ersten Verbindungskanals 26a hinausreichen, welcher wie 8b zu entnehmen ist, ausgehend von der Ebene der Einlassöffnung bis etwa 7 mm reicht. Für die erste Kammer des Kolbens wird daher eine Tiefe von 8 mm gewählt. Für die Trennwand zwischen der ersten und der zweiten Kammer des Kolbens wird eine Dicke von 2 mm gewählt. Somit ergibt sich für die zweite Kammer des Kolbens eine Tiefe von 2,7 mm (12,7 mm - 8 mm - 2 mm). Im Einlasskanal ist eine (nicht dargestellte) vorgespannte Spiralfeder, die als elastisches Rückstellelement fungiert, positioniert. Sie erstreckt sich von der flüssigkeitsdichten Trennwand des Kolbens über die zweite Kammer des Kolbens bis zur Rückwand des hinteren Abschnitts des Einlasskanals. Befindet sich der Kolben in seiner ersten Position, so hat die vorgespannte Spiralfeder eine Länge 10 mm (2,7 mm + D + 3 mm, mit D = 4,3 mm). Befindet sich der Kolben in seiner zweiten Position, so hat die dann stärker gespannte Spiralfeder eine Länge von 5,7 mm (2,7 mm + 3 mm), sie wird also um D = 4,3 mm weiter kontrahiert.
• Zur Förderung von Reinigungsflüssigkeit zum Wegeventil wurde beim vorliegend beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Pumpe A 177 860 00 00, Mercedes®, Baureihe 223 (BR223), technischer Stand 2020, eingesetzt. Wird diese Pumpe in erster Näherung als Ohmscher Widerstand betrachtet, so sind Betriebsspannung und Betriebsstrom der Pumpe proportional. Die Leistung der Pumpe (Produkt von Betriebsspannung und Betriebsstrom) ist somit proportional zum Quadrat der Betriebsspannung. Somit wäre unter idealen Bedingungen auch der Druck der von der Pumpe geförderten Reinigungsflüssigkeit proportional zum Quadrat der Betriebsspannung. Unter realen Bedingungen ist aber ein erheblicher Druckabfall zu erwarten, insb. da die Reinigungsflüssigkeit über zwei Düsenanordnungen abfließt. Das Verhalten der mit dem Wegeventil verbundenen Pumpe kann also nicht mit ausreichender Genauigkeit berechnet werden und wurde daher experimentell untersucht. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1: Erreichbarer Druck Pmax und Volumenstrom Qmax der Reinigungsflüssigkeit in Abhängigkeit von der Betriebsspannung der Pumpe.

  Messung	Spannung [V]	Pmax [bar]	Qmax [l/min]
  1	7	0,479	1,161
  2	7	0,480	1,167
  3	7,5	0,525	1,240
  4	7,5	0,534	1,228
  5	14	1,659	2,242
  6	14	1,688	2,259
  7	15	1,874	2,391
  8	15	1,932	2,395
  9	11	1,102	1,810
  10	11	1,139	1,831
  11	10,5	1,005	1,721
  12	10,5	1,030	1,747
  13	10	0,935	1,658
  14	10	0,937	1,661

• Die Druck-/Durchflussmessungen, deren Ergebnisse in Tabelle 1 wiedergegeben sind, erfolgten an einem Einschlauchsystem mit Schlauch 5x9 und den Längen des MVC-Systems (= Magic Vision Control) mit BR223-Wischerblättern. Der Pumpenschlauch war im Inneren mit einem Heizkabel ausgestattet. Ort der Durchflussmessung: am Ende Armschlauch Mittelabgang. Ort der Druckmessung: am Ende Armschlauch Endabgang.
  Für den Betrieb der Pumpe werden die Spannungen U₁ =10 V und U₂ = 14 V gewählt. Die (nicht dargestellte) Pumpe wird zyklisch zwischen den beiden Betriebsspannungen U₁ = 10 V und U₂ = 14 V geschaltet und fördert Reinigungsflüssigkeit mit einem Druck p₁ = 0,936 bar und p₂ = 1,674 bar durch eine (nicht dargestellte) Schlauchverbindung zum Wegeventil, wo die Reinigungsflüssigkeit auf den Kolben mit dem Durchmesser 4 mm, entsprechend einem Querschnitt A ≈ 12,56 mm² einwirkt. Beim Druck p₁ =0,936 bar beträgt die auf den Kolben ausgeübte Druckkraft somit F=p₁·A = 1,18 N, beim Druck p₂ = 1,674 bar beträgt diese Druckkraft F=p₂·A = 2,10 N. Der gemessene Druck p₂ ist um einen Faktor 1,74 höher als der gemessene Druck p₁. Bei einer idealen quadratischen Abhängigkeit würden sich die Drücke um einen Faktor 1,96 (=1,4²) unterscheiden. Die für die Messungen verwendete Pumpe ist eine Dualpumpe. Die Erfindung erlaubt es, diese Pumpe durch eine kostengünstige Monopumpe gleicher Leistung zu ersetzen. Solche Monopumpen sind auf dem Markt verfügbar. Zur Dimensionierung der Spiralfeder können nun zwei Randbedingungen formuliert werden:
• Die von der Spiralfeder in der ersten Schaltstellung des Wegeventils auf den Kolben ausgeübte Gegenkraft Fi muss so bemessen sein, dass sie die Kraft F=p₁·A = 1,18 N übersteigt, damit sie den Kolben in seiner ersten Position hält. Sie sollte dazu um mindestens 10 % höher liegen. Gewählt wird hier ein Schwellwert F₁=k·ΔL= 1,30 N, wobei k die Federkonstante ist und ΔL die Längendifferenz, um die die Feder in dieser Kolbenposition gegenüber ihrer Länge im kräftefreien Zustand bereits komprimiert ist.

Die von der Spiralfeder in der zweiten Schaltstellung des Wegeventils auf den Kolben ausgeübte Gegenkraft F₂ muss so bemessen sein, dass sie die Kraft F=p₂·A = 2,10 N unterschreitet, damit die von der Reinigungsflüssigkeit ausgeübte Druckkraft den Kolben in seine zweite Position bewegt. Sie sollte dazu um mindestens 10 % niedriger liegen. Gewählt wird hier ein Schwellwert F₂=k·(4,3 mm + ΔL)= 2,31 N, wobei in der Bedingung berücksichtigt ist, dass die Feder nun zusätzlich um D = 4,3 mm komprimiert ist. Aus den Bedingungen F₁=k·ΔL= 1,30 N und F₂=k·(4,3 mm + ΔL)= 2,31 N lassen sich nun k und ΔL leicht berechnen:
• F₂ - Fi = k·4,3 mm = 1,01 N → k = 0,235 N/mm, ΔL = 5,5 mm. Die entspannte (kräftefreie) Feder hat somit eine Länge von 15,5 mm. Sie wird in der ersten Schaltstellung auf eine Länge von 10,0 mm und in der zweiten Schaltstellung auf eine Länge von 5,7 mm komprimiert, also auf etwas mehr als ein Drittel ihrer Länge im kräftefreien Zustand.

Werden die gleichen Überlegungen durchgeführt, lediglich mit dem Unterschied, dass auf die zweite Kammer verzichtet wird, so ergibt sich für die entspannte (kräftefreie) Feder eine Länge von 12,7 mm. Sie wird in der ersten Schaltstellung auf eine Länge von 7,3 mm und in der zweiten Schaltstellung auf eine Länge von 3,0 mm komprimiert, also auf weniger als ein Viertel ihrer Länge im kräftefreien Zustand. Die Feder wird in diesem Fall also stärker beansprucht als bei Verwendung der zweiten Kammer. Um einer Ermüdung der Feder vorzubeugen, ist die Ausstattung des Kolbens mit einer zweiten Kammer also sinnvoll.
Der vom hinteren Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 zum Auslasskanal 23b geführte hydraulische Bypass 30 stellt sicher, dass sich in dem Raum, in welchem die Spiralfeder untergebracht ist und dessen Volumen durch die Kolbenbewegung veränderlich ist, kein statischer Druck aufbauen kann, der die Kraftwirkung der Spiralfeder überlagert. Der hintere Abschnitt 22h des Einlasskanals 22 ist flüssigkeitsdicht durch eine Rückwand abgeschlossen, bei der in diesem Beispiel auf eine durchgehende Gewindebohrung zur Aufnahme eines Einstellelements verzichtet wurde.
• Das Wegeventil kann in vielfältiger Weise modifiziert werden. Zum Beispiel können die parallel verlaufenden Kanäle (Einlasskanal und Auslasskanäle) auch gewinkelt angeordnet werden. Zu den vorhandenen Auslasskanälen könnten weitere Auslasskanäle parallel geschaltet werden, um weitere Düsenanordnungen mit Reinigungsflüssigkeit zu versorgen.
• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
• Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
• Zitierte Patentliteratur
• DE 102013209196 A1 [0002]
• DE 102014226740 A1 [0002]

Claims (11)

1. Wegeventil (10) für eine Wischvorrichtung, aufweisend einen Einlasskanal (22), einen ersten Auslasskanal (23a) und einen zweiten Auslasskanal (23b), einen ersten Verbindungskanal (26a), der den Einlasskanal (22) mit dem ersten Auslasskanal (23a) verbindet, einen zweiten Verbindungskanal (26b), der den Einlasskanal (22) mit dem zweiten Auslasskanal (23b) verbindet, aufweisend ferner eine Schalteinheit, umfassend einen im Einlasskanal (22) zwischen einer ersten und einer zweiten Position verschiebbaren Kolben (40, 50), dadurch gekennzeichnet, dass in der ersten Position des Kolbens (40, 50) eine Fluidverbindung vom Einlasskanal (22) über den ersten Verbindungskanal (26a) zum ersten Auslasskanal (23a) besteht und in der zweiten Position des Kolbens (40, 50) eine Fluidverbindung vom Einlasskanal (22) über den zweiten Verbindungskanal (26b) zum zweiten Auslasskanal (23b) besteht.
2. Wegeventil (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungskanäle (26a, 26b) in Richtung einer Längsachse des Einlasskanals (22) um eine Längendifferenz (D) gegeneinander versetzt sind, und dass der Kolben (40, 50) um dieselbe Längendifferenz (D) zwischen seiner ersten Position und seiner zweiten Position verschiebbar ist, wobei die Längendifferenz (D) mindestens dem Durchmesser (d_M), vorzugsweise mindestens dem zweifachen Durchmesser (2d_M), einer Mündung zumindest eines Verbindungskanals (26a, 26b) in den Einlasskanal (22) entspricht.
3. Wegeventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (40, 50) eine erste Kammer (42, 52) aufweist, wobei in der ersten Position des Kolbens (40, 50) eine Fluidverbindung von der ersten Kammer (42, 52) zum ersten Verbindungskanal (26a) besteht und in der zweiten Position des Kolbens (40, 50) eine Fluidverbindung von der ersten Kammer (42, 52) zum zweiten Verbindungskanal (26b) besteht.
4. Wegeventil nach einem der vorangehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand des Kolbens (40) und/oder die Innenwand des Einlasskanals (22) mit einer umlaufenden Nut (48) versehen ist, über die die Fluidverbindung vom Einlasskanal (22) zu den Auslasskanälen (23a, 23b) erfolgt, wobei insbesondere eine der ersten Kammer (42) des Kolbens (40) benachbarte Außenwand des Kolbens (40) eine umlaufende Nut (48) aufweist, über die die Fluidverbindung der ersten Kammer (42) des Kolbens (40) zu den Verbindungskanälen (26a, 26b) erfolgt.
5. Wegeventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidverbindungen von der ersten Kammer (52) des Kolbens (40, 50) zu den Verbindungskanälen (26a, 26b) über zumindest einen Durchlass (49) im Kolben (40, 50), vorzugsweise durch zwei, im Kolben (40, 50) vorgesehene, insbesondere in der Wand der ersten Kammer (52) des Kolbens (50) vorgesehene, Queröffnungen (58a, 58b) erfolgen.
6. Wegeventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass im Einlasskanal (22) ein elastisches Rückstellelement (38), vorzugsweise eine Spiralfeder, positioniert ist, welches sich mit einem Ende mittelbar oder unmittelbar an einem Gehäuse (20) des Wegeventils (10), insbesondere in einem hinteren Abschnitts (22h) des Einlasskanals (22), und mit dem anderen Ende auf dem Kolben (40, 50), insbesondere auf einer fluiddichten stirnseitigen Begrenzungswand (47, 57) der ersten Kammer (42, 52) des Kolbens (40, 50) abstützt.
7. Wegeventil (10) nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch ein Einstellelement (32), welches durch eine axiale Verschiebung des Abstützpunkts des elastischen Rückstellelements (38) am Gehäuse eine Justage des Wegeventils (10) ermöglicht.
8. Wegeventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch mindestens einen hydraulischen Bypass (30), der eine Fluidverbindung von einem hinteren Abschnitt (22h) des Einlasskanals (22) zu einem oder zu beiden der Auslasskanäle (23a, 23b) oder nach außen bereitstellt.
9. Wischvorrichtung (80) für ein Fahrzeug, aufweisend einen Wischerarm (81) und zumindest eine erste und eine zweite Düse, vorzugsweise eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Düsen, welche in Richtung zweier gegenüberliegender Längsseiten des Wischerarms (81) gerichtet sind, gekennzeichnet durch ein Wegeventil (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der erste Auslasskanal (23a) des Wegeventils (10) mit der ersten Düse und der zweite Auslasskanal (23b) des Wegeventils (10) mit der zweiten Düse fluidisch verbunden ist.
10. Wischsystem (90) für ein Fahrzeug, umfassend mindestens eine Wischvorrichtung (80) nach Anspruch 9, eine insbesondere als Monopumpe ausgebildete geregelte Pumpe (92) zur Förderung einer Flüssigkeit mit zumindest einem ersten Druck (p₁) und einem zweiten Druck (p₂), eine Zuleitung (95, 95a, 95b, 95c, 95d) zum Transport der Flüssigkeit von der geregelten Pumpe (92) zu dem Wegeventil (10) der mindestens einen Wischvorrichtung (80), sowie zumindest einen vorzugsweise als Reversiermotor ausgebildeten Bewegungsmotor zur Bewegung des Wischerarms (81).
11. Verfahren zum Betrieb eines Wegeventils (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, einer Wischvorrichtung nach Anspruch 9 oder eines Wischsystems nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (40, 50) mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit beaufschlagt wird, wobei der Kolben (40, 50) durch eine Beaufschlagung des Wegeventils (10) mit einem unterschiedlichen Flüssigkeitsdruck in der ersten Position und der zweiten Position gehalten oder in diese bewegt wird, wobei insbesondere durch eine Beaufschlagung des Wegeventils (10) mit einem Flüssigkeitsdruck unterhalb eines ersten Schwellwerts (p₁) der Kolben (40, 50) in der ersten Position gehalten oder dorthin bewegt wird, und durch Beaufschlagung des Wegeventils (10) mit einem Flüssigkeitsdruck oberhalb eines zweiten Schwellwerts (p₂) der Kolben (40, 50) in der zweiten Position gehalten oder dorthin bewegt wird, wobei die Beaufschlagung des Wegeventils (10) mit einem unterschiedlichen Flüssigkeitsdruck vorzugsweise durch eine unterschiedliche Ansteuerung der geregelten Pumpe (92) erfolgt.

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