DE102020128100A1 - Reinigungsvorrichtung, Fahrzeug, Methode zum Betreiben einer Reinigungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung (100) für ein Fahrzeug (1000) zum Bereitstellen eines Flüssigkeits-Reinigungsimpulses (FRI) und/oder eines Druckluft-Reinigungsimpulses (DRI) für mindestens eine Reinigungsdüse (320), aufweisend einen Druckzylinder (220) mit einem Zylindervolumen (VZ), aufweisend ein bewegliches Trennmittel (226), das das Zylindervolumen (VZ) in eine erste, eine Luftmenge (ML) aufnehmende Luftkammer (222) und eine zweite, eine Flüssigkeitsmenge (MF) aufnehmende Flüssigkeitskammer (224) fluiddicht aufteilt, wobei das Trennmittel (226) axial entlang einer Zylinderachse (AZ) bewegbar ist und dichtend an einer Zylinderinnenwand (221) des Druckzylinders (220) anliegt.Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Luftkammer (222) mindestens einen Luftkammer-Anschluss (223) aufweist, zum Annehmen von Druckluft (DL) mit einem Ladedruck (PL) zum Füllen der Luftkammer (222) mit der Luftmenge (ML), wobei der Ladedruck (PL) auf eine der Luftkammer (222) zugewandten Luft-Wirkfläche (ASL) des Trennmittels (226) wirkt zum Erzeugen einer Verdrängungskraft (FV) auf eine der Flüssigkeitskammer (224) zugewandten Flüssigkeits-Wirkfläche (ASF) des Trennmittels (226) zum Erzeugen eines Flüssigkeitsdrucks (PF) der in der Flüssigkeitskammer (224) aufgenommenen Reinigungsflüssigkeit (F), und der Druckzylinder (220) als Druckübersetzer ausgebildet ist, wobei die Flüssigkeits-Wirkfläche (ASF) kleiner ist als die zugewandte Luft-Wirkfläche (ASL).

Description

• Die Erfindung betrifft eine Reinigungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Reinigungsvorrichtungen, insbesondere für ein Fahrzeug zum Bereitstellen eines Flüssigkeits-Reinigungsimpulses und/oder eines Druckluft-Reinigungsimpulses, sind gemeinhin bekannt. Mit derartigen Reinigungsvorrichtung in werden insbesondere Sensoren, beispielsweise Oberflächen von Kameralinsen oder anderen optischen Sensoren, gereinigt, um deren Funktion im Betrieb eines Fahrzeugs zu gewährleisten. Für derartige Reinigungsvorrichtungen besteht gattungstypisch ein Zielgrößenkonflikt zwischen unterschiedlichen Leistungsmerkmalen, insbesondere einer ausreichenden Reinigungsleistung und/oder einem niedrigen Flüssigkeitsverbrauch und/oder einem geringen apparativen Aufwand.
• Vor diesem Hintergrund bestehen beispielsweise Ansätze, Flüssigkeit bei der Reinigung zu sparen. So zeigt die DE10 2015 121434 A1 eine Kameraeinheit zur bildlichen Erfassung eines Außenbereichs für ein Kraftfahrzeug mit einer zum Reinigen der Kameraeinheit vorgesehenen Reinigungsvorrichtung, wobei die Reinigungsvorrichtung ein Stellglied zum Antreiben eines beweglichen Bauteils, insbesondere eines Kolbens, umfasst. Die in DE10 2015 121434 A1 gezeigte Reinigungsvorrichtung umfasst ein Gehäuse, wobei das Gehäuse zwei Kammern umfasst, wobei eine erste Kammer ein größeres Füllvolumen aufweist als eine zweite Kammer.
• Ein derartiger, grundsätzlich vorteilhafter Ansatz berücksichtigt zwar bereits, dass unterschiedliche Mengen von Luft und Wasser zur Reinigung eingesetzt werden können, indem Luft und Wasser in unterschiedlich großen Kammern gehalten werden und über ein gemeinsam angetriebenes Bauteil gefördert werden; dies aber nur zur Reduzierung des Wasserverbrauchs.
• Problematisch ist aber vielmehr noch der apparative Aufwand, insbesondere die Tatsache, dass für jede Reinigungsvorrichtung ein separates Stellglied in Form eines Antriebs zum Fördern von Luft und Wasser benötigt wird. Auch problematisch ist die noch unzureichende Einstellbarkeit eines Flüssigkeitsdrucks der Reinigungsflüssigkeit. Wünschenswert wäre es daher, mindestens eines der genannten Probleme zumindest teilweise zu verbessern. Insbesondere wäre ein möglichst geringer apparativer Aufwand und/oder ein geringer Bauraum wünschenswert. Auch wäre zugunsten einer möglichst hohen Reinigungsleistung eine verbesserte Einstellbarkeit eines relativ hohen Flüssigkeitsdrucks wünschenswert, insbesondere im Bezug auf einen Ladedruck der im Fahrzeug vorhandenen bzw. bereitgestellten Druckluft.
• An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, in verbesserter Weise eine Reinigungsvorrichtung anzugeben, die insbesondere den apparativen Aufwand reduziert und/oder eine Einstellbarkeit eines, insbesondere relativ hohen, Flüssigkeitsdrucks ermöglicht.
• Die Aufgabe, betreffend die Reinigungsvorrichtung, wird durch die Erfindung in einem ersten Aspekt mit einer Reinigungsvorrichtung des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung geht aus von einer Reinigungsvorrichtung für ein Fahrzeug zum Bereitstellen eines Flüssigkeits-Reinigungsimpulses und/oder eines Druckluft-Reinigungsimpulses für mindestens eine Reinigungsdüse, aufweisend:
• - einen Druckzylinder mit einem Zylindervolumen, aufweisend ein bewegliches Trennmittel, das das Zylindervolumen in eine erste, eine Luftmenge aufnehmende Luftkammer und eine zweite, eine Flüssigkeitsmenge aufnehmende Flüssigkeitskammer fluiddicht aufteilt, wobei
• - das Trennmittel axial entlang einer Zylinderachse bewegbar ist und dichtend an einer Zylinderinnenwand des Druckzylinders anliegt. Erfindungsgemäß ist bei der Reinigungsvorrichtung vorgesehen, dass
• - die Luftkammer mindestens einen Luftkammer-Anschluss aufweist, ausgebildet zum Annehmen von Druckluft mit einem Ladedruck zum Füllen der Luftkammer, wobei
• - bei einem Füllen der Luftkammer mit der Luftmenge der Ladedruck auf eine der Luftkammer zugewandten Luft-Wirkfläche des Trennmittels wirkt zum Erzeugen einer Verdrängungskraft, wobei
• - die Verdrängungskraft auf eine der Flüssigkeitskammer zugewandten Flüssigkeits-Wirkfläche des Trennmittels wirkt zum Erzeugen eines Flüssigkeitsdrucks der in der Flüssigkeitskammer aufgenommenen Reinigungsflüssigkeit, und
• - der Druckzylinder als Druckübersetzer ausgebildet ist, wobei die Flüssigkeits-Wirkfläche kleiner ist als die zugewandte Luft-Wirkfläche, sodass der Flüssigkeitsdruck größer ist als der Ladedruck.
• Vorzugsweise ist mindestens eine erste und mindestens eine zweite Kammer vorgesehen; d. h. es können im Prinzip auch eine Mehrzahl Luftkammern bzw. eine Mehrzahl Flüssigkeitskammern vorgesehen sein, wobei auch dann der Druckzylinder als Druckübersetzer ausgebildet ist, d. h. jeweils bei einer Luftkammer und einer zugeordneten Flüssigkeitskammer die Flüssigkeits-Wirkfläche kleiner ist als die zugewandte Luft-Wirkfläche, sodass der Flüssigkeitsdruck größer ist als der Ladedruck. Auch ist es möglich, dass insgesamt, d. h. kumulativ für die Mehrzahl an Kammern gilt, dass die Flüssigkeits-Wirkfläche kleiner ist als die zugewandte Luft-Wirkfläche, sodass der Flüssigkeitsdruck größer ist als der Ladedruck.
• Der Druckzylinder ist somit mittels Druckluft aktuierbar. Insbesondere weist das Trennmittel eine erste, der Luftkammer zugewandte Luft-Wirkfläche und eine zweite, der Flüssigkeitskammer zugewandte Flüssigkeits-Wirkfläche auf, wobei die Flüssigkeits-Wirkfläche in Richtung der Zylinderachse gegenüberliegend von der Luft-Wirkfläche angeordnet und, insbesondere starr, mit dieser verbunden ist. Bei einem Vergrößern der Luftkammer erfolgt ein Verkleinern der Flüssigkeitskammer. Dabei wird Reinigungsflüssigkeit in Form des Flüssigkeits-Reinigungsimpulses über einen Flüssigkeitskammer-Anschluss der Flüssigkeitskammer mit einem Flüssigkeitsdruck bereitgestellt.
• Die Erfindung geht aus von der Erkenntnis, dass bei Fahrzeugen eine Druckluftversorgungsanlage und/oder eine Druckluftquelle in der Regel zur Verfügung steht. Dies ist insbesondere der Fall aufgrund anderer Fahrzeugfunktionen, beispielsweise einer Luftfederanlage, eines Bremssystems oder dergleichen. Aufgrund dieser Verfügbarkeit von Druckluft kann diese vorteilhaft auch bei einer Reinigungsvorrichtung sowohl als Mediums-, als auch als Energiequelle eingesetzt werden. Auch besteht bei einer Nutzung von Druckluft als Energiequelle der Vorteil, dass mehrere Reinigungsvorrichtungen mittels einer Druckluftquelle versorgt werden können, insbesondere in Anbetracht von Lösungen des Standes der Technik bei denen ein separates Stellglied für jede Reinigungsvorrichtung vorgesehen ist.
• Durch die Nutzung einer, insbesondere bereits im Fahrzeug vorhandenen, Druckluftquelle kann die Abhängigkeit von etwaigen Stellantrieben für die Reinigungsvorrichtung, insbesondere zur Erzeugung von Reinigungsimpulsen, vorteilhaft verringert werden oder sogar vollständig auf derartige Stellantriebe verzichtet werden.
• Die Erfindung hat überraschend erkannt, dass für eine wirksame Reinigung, insbesondere einer Sensoroberfläche, ein Flüssigkeits-Reinigungsimpuls mit einem relativ hohen Flüssigkeitsdruck vorteilhaft ist, und dabei jedoch schon eine relativ geringe Flüssigkeitsmenge ausreicht. Gleichzeitig ist umgekehrt ein Druckluft-Reinigungsimpuls mit einem relativ niedrigen Impulsdruck ausreichend, dabei jedoch eine größere Luftmenge bzw. ein länger andauernder Druckluft-Reinigungsimpuls vorteilhaft.
• Diese Zusammenhänge können vorteilhaft mit einer erfindungsgemäßen Reinigungsvorrichtung mit einem als Druckübersetzer funktionierenden Druckzylinder genutzt werden. Dadurch, dass die die Flüssigkeits-Wirkfläche kleiner ist als die zugewandte Luft-Wirkfläche, kann der Flüssigkeitsdruck In Abhängigkeit des Verhältnisses zwischen der Flüssigkeits-Wirkfläche und der Luft-Wirkfläche eingestellt werden, und zwar derart, dass der Flüssigkeitsdruck größer ist als der Ladedruck.
• Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
• Im Rahmen einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Trennmittel mit einer Rückstellfeder im Druckzylinder gehalten wird zum Erzeugen einer, gegen die Verdrängungskraft wirkenden, Rückstellkraft, insbesondere wenn das Trennmittel bei einem Füllen der Luftkammer bewegt wird, insbesondere zum Zurückbewegen des Trennmittels durch die Rückstellkraft zum Bereitstellen einer Luftmenge als Druckluft-Reinigungsimpuls und/oder zum Wiederauffüllen der Flüssigkeits-Kammer mit Reinigungsflüssigkeit. In einer derartigen Weiterbildung kann eine Rückstellfeder vorteilhaft als mechanischer Energiespeicher verwendet werden, mit dem das Trennmittel in seine Ausgangsposition zurückbewegt werden kann. Insbesondere kann vorteilhaft auf eine zusätzliche Förderrichtung oder ein zusätzliches Stellglied zum Zurückbewegen des Trennmittels, insbesondere zum Fördern der Reinigungsflüssigkeit, vorteilhaft verzichtet werden.
• Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass
• - das Trennmittel eine erste Luft-Wirkfläche und eine in Richtung der Zylinderachse gegenüberliegend von der ersten Luft-Wirkfläche angeordnete, zweite Luft-Wirkfläche aufweist, und
• - das Trennmittel eine in Richtung der Zylinderachse gegenüberliegend von der ersten Luft-Wirkfläche angeordnete, erste Flüssigkeits-Wirkfläche aufweist, und
• - das Trennmittel eine in Richtung der Zylinderachse gegenüberliegend von der zweiten Luft-Wirkfläche angeordnete, zweite Flüssigkeits-Wirkfläche aufweist, wobei
• - die erste Luft-Wirkfläche einer ersten Luftkammer zugewandt ist, die zweite Luft-Wirkfläche einer zweiten Luftkammer zugewandt ist, die erste Flüssigkeits-Wirkfläche einer ersten Flüssigkeitskammer zugewandt ist und die zweite Flüssigkeits-Wirkfläche einer zweiten Flüssigkeitskammer zugewandt ist. In einer derartigen Weiterbildung ist das Trennmittel bevorzugt als Mehrfachstempel, insbesondere als symmetrischer Mehrfachstempel, ausgebildet. Insbesondere weist der Mehrfachstempel einen Luftstempel, und in Richtung der Zylinderachse in beide Richtungen axial beanstandete und starr mittels eines Stempelschafts verbundene Flüssigkeitsstempel auf, insbesondere einen ersten Flüssigkeitsstempel und einen zweiten Flüssigkeitsstempel. In einer solchen Weiterbildung können insbesondere mehrere Reinigungsdüsen und/oder mehrere Düsenanschlüsse über einen ersten und einen zweiten Reinigungsstrang versorgt werden. In einer derartigen Weiterbildung kann der Druckzylinder mindestens eine Rückstellfeder, insbesondere zwei, bevorzugt gleich dimensionierte und symmetrisch angeordnete, Rückstellfedern aufweisen. Die Rückstellfeder ist bevorzugt in der jeweiligen Luftkammer angeordnet.
• Im Rahmen einer Weiterbildung ist ein Schaltventil vorgesehen, das ausgebildet ist zum Herstellen einer pneumatischen Verbindung zwischen einem Moduldruckluftanschluss und dem Luftkammer-Anschluss in einer Belüftungsstellung, und insbesondere Herstellen einer pneumatischen Verbindung zwischen dem Luftkammer-Anschluss und einer Druckluft-Düsenleitung in einer Entlüftungsstellung. Das Schaltventil ist bevorzugt als 3/2-Wegeventil, besonders bevorzugt als 3/2-Wege-Magnetventil, ausgebildet. In Weiterbildungen kann das Schaltventil als stufenlos öffnendes Ventil ausgebildet sein, insbesondere als über ein pulsweitenmoduliertes Signal stufenlos betätigbares Ventil ausgebildet sein, um die selektive Einstellung eines Ladedruckes zu ermöglichen.
• Die Erfindung wird durch eine Bypassventilanordnung weitergebildet, die ausgebildet ist zum Herstellen einer pneumatischen Verbindung zwischen dem Moduldruckluftanschluss und der Druckluft-Düsenleitung vorbei an dem Schaltventil in einer Öffnungsstellung zum Bereitstellen einer Bypass-Druckluftströmung. Die Bypassventilanordnung weist insbesondere ein Druckluftimpuls-Rückschlagventil und/oder ein 2/2-Wegeventil auf. Das 2/2-Wegeventil ist insbesondere als 2/2-Wege-Magnetventil gebildet. Mittels einer Bypassventilanordnung kann vorteilhaft eine Druckluftströmung, unabhängig von dem Druckzylinder, für eine Reinigungsdüse bereitgestellt werden.
• Im Rahmen einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Druckzylinder und/oder das Trennmittel derart ausgebildet sind, dass die Luftkammer ein Totvolumen aufweist, das nicht vom Trennmittel passiert wird, wobei der Luftkammer-Anschluss im Bereich des Totvolumens angeordnet ist. Insbesondere weist das Totvolumen eine axiale Erstreckung von weniger als 5 mm auf, bevorzugt weniger als 2 mm. Mittels eines Totvolumens wird vorteilhaft sichergestellt, dass eine Luft-Wirkfläche des kann mittels nicht direkt an anderen Teilen des Druckzylinders anliegt. Diese Weise ist gewährleistet, dass die über den Luftkammer-Anschluss einströmende Druckluft stets mit der Luft-Wirkfläche in Kontakt kommen kann und somit insbesondere der Ladedruck zwecks Aktuierung des Trennmittels auf die Luft-Wirkfläche wirken kann.
• Die Erfindung wird dadurch weitergebildet, dass das Trennmittel als Mehrfachstempel ausgebildet ist, wobei mindestens ein Luftstempel über einen Stempelschaft mit mindestens einem Flüssigkeitsstempel verbunden ist. Der Flüssigkeitsstempel weist mindestens eine Flüssigkeits-Wirkfläche auf. Der Luftstempel weist mindestens eine Luft-Wirkfläche auf. Eine Bauform des Trennmittels als Mehrfachstempel ist vorteilhaft, da sie auf relativ material- und gewichtssparende Weise eine feste, insbesondere starre, Beabstandung von Luft- zu Flüssigkeits-Wirkfläche ermöglicht.
• Insbesondere ist ein Ladedruck kleiner als 10 bar, bevorzugt zwischen 3 und 7 bar, besonders bevorzugt 5 bar. Insbesondere beträgt ein Flüssigkeitsstempel-Durchmesser 15 mm. Insbesondere beträgt ein Luftstempel-Durchmesser 20 mm.
• Im Rahmen einer Weiterbildung ist ein Ladedruck-Einstellmittel vorgesehen, insbesondere ein Druckregelventil und oder ein Proportionalventil, wobei das Ladedruck-Einstellmittel insbesondere in der Druckluft-Anschlussleitung angeordnet ist. Mittels eines Ladedruck-Einstellmittels kann vorteilhaft ein Ladedruck, beispielsweise dauerhaft konstant oder selektiv variabel, eingestellt werden. Insbesondere kann die Reinigungsvorrichtung und/oder das Ladedruck-Einstellmittel ausgebildet sein, den Ladedruck in Abhängigkeit eines Reinigungsprüfsignals einzustellen. Diese Weise kann beispielsweise vorteilhaft bei einer größeren und/oder hartnäckigeren Verschmutzungen ein höherer Ladedruck eingestellt werden, woraus insbesondere ein höherer Impulsdruck und/oder höherer Flüssigkeitsdruck resultiert.
• Die Erfindung wird durch mindestens eine Reinigungsdüse weitergebildet, die angeordnet und ausgebildet ist zum Beaufschlagen mindestens einer Sensoroberfläche mit einem Flüssigkeits-Reinigungsimpuls und/oder einem Druckluft-Reinigungsimpuls.
• In einem zweiten Aspekt führt die Erfindung auf ein Fahrzeug, insbesondere einen PKW oder ein Nutzfahrzeug oder einen Anhänger, aufweisend mindestens eine Reinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung. Bei dem Fahrzeug gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung werden die Vorteile der Reinigungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt vorteilhaft genutzt.
• Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
• 1 eine erste Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung,
• 2 eine weitere Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung,
• 3 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer Reinigungsvorrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung.
• 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung 100 gemäß dem Konzept der Erfindung. Die Reinigungsvorrichtung 100, ist ausgebildet zum Bereitstellen von Druckluft DL in Form eines Druckluft-Reinigungsimpulses DRI an einem Düsen-Druckluftanschluss 104 und zum Bereitstellen von Reinigungsflüssigkeit F in Form eines Flüssigkeits-Reinigungsimpulses FRI an einem Düsen-Flüssigkeitsanschluss 102. Die Reinigungsvorrichtung 100 weist einen Moduldruckluftanschluss 272 auf, der ausgebildet ist zum Annehmen von Druckluft DL von einer Druckluftquelle 600, insbesondere einem Kompressor 602 und/oder einem Druckspeicher 604 einer Druckluftversorgungsanlage 606. Der Moduldruckluftanschluss 272 ist über eine Druckluft-Anschlussleitung 273 pneumatisch mit einem ersten Anschluss 270.1 eines Schaltventils 270 verbunden. Das Schaltventil 270 ist vorliegend als 3/2-Wege-Magnetventil ausgebildet. Die Reinigungsvorrichtung 100 weist einen Modulflüssigkeitsanschluss 618 auf, der ausgebildet ist zum Annehmen von Reinigungsflüssigkeit F von einer Flüssigkeitsquelle 400.
• Die Reinigungsvorrichtung 100 weist einen Druckzylinder 220 auf, der mittels Druckluft DL an einem Luftkammer-Anschluss 223 beaufschlagt werden kann. Der Druckzylinder 220 weist ein als Mehrfachstempel 229 ausgebildetes Trennmittel 226 auf, welches axial entlang einer Zylinderachse AZ bewegbar ist und ein Zylindervolumen VZ des Druckzylinders 220 variabel in mindestens eine Luftkammer 222 und eine Flüssigkeitskammer 224 aufteilt.
• Der Druckzylinder 220 weist im Bereich der Luftkammer 222 einen Luftkammer-Anschluss 223 auf, über den die Luftkammer 222 mit Druckluft DL beaufschlagbar ist, um die Luftkammer 222 zu füllen. Die am Luftkammer-Anschluss 223 bereitgestellte Druckluft DL weist insbesondere einen Ladedruck PL auf. Der Ladedruck PL wird insbesondere über die Druckquelle 600 oder optional über ein geeignetes pneumatisches Ladedruck-Einstellmittel 360, insbesondere einen Druckregelventil 362 oder ein Proportionalventil 364, eingestellt. Hierzu kann die Reinigungsvorrichtung 101 derartiges Ladedruck-Einstellmittel 360, insbesondere in der Druckluft-Anschlussleitung 273 angeordnet, aufweisen.
• Bei einem Beaufschlagen des Luftkammer-Anschlusses 223, insbesondere mit einem Ladedruck PL, wirkt der Ladedruck PL der in die Luftkammer 222 eintretenden Druckluft DL, insbesondere Luftmenge ML, auf eine, der Luftkammer 222 zugewandten, Luft-Wirkfläche ASL des Trennmittels 226. Der auf die Luft-Wirkfläche ASL wirkende Ladedruck PL resultiert in einer auf das Trennmittel 226 wirkenden Verdrängungskraft FV. Es erfolgt ein Expandieren der Luftkammer 222 unter Verschieben des Trennmittels 226, wobei sich gleichzeitig die Flüssigkeitskammer 224 verkleinert und die in der Flüssigkeitskammer 224 gehaltene Flüssigkeitsmenge MF an Reinigungsflüssigkeit F als Flüssigkeits-Reinigungsimpuls FRI am Flüssigkeitskammer-Anschluss 225 bereitgestellt wird.
• Vorliegend wird das Trennmittel 226 von einer Rückstellfeder 228 im Druckzylinder 220 gehalten, wodurch die Rückstellfeder 228 bei Auslenkung des Trennmittels 226 eine Rückstellkraft FR erzeugt, die der Verdrängungskraft FV entgegengerichtet ist. Die Rückstellkraft FR ist insbesondere abhängig von einer Federkonstante K der Rückstellfeder 228. Der Luftkammer-Anschluss 223 ist pneumatisch über eine Luftkammer-Leitung 227 mit einem zweiten Anschluss 270.2 des Schaltventils 270 verbunden. Je größer die Federkonstante K, desto größer die Rückstellkraft FR. Je größer die Rückstellkraft FR, desto größer ist der Impulsdruck PI. Gleichzeitig verringert sich jedoch der Flüssigkeitsdruck PF, da die Rückstellkraft FR gegen die Verdrängungskraft FV wirkt.
• Das Trennmittel 226 ist mit einem Hub H axial bewegbar in dem Druckzylinder 220 aufgenommen. Insbesondere kann in der Luftkammer 222 ein Totvolumen VT vorgesehen sein, welches nicht von dem Trennmittel 226, insbesondere von dem Luftstempel 231, passiert wird. Das heißt, dass das Trennmittel 226 vor Erreichen einer stirnseitigen Wandung des Druckzylinders 220 bereits seine axiale Endstellung erreicht. Durch ein Totvolumen VT wird vorteilhaft gewährleistet, dass die über den Luftkammer-Anschluss 223 in die Luftkammer 222 eintretende Druckluft mit der gesamten Luft-Wirkfläche ASL in Kontakt kommt und somit der Ladedruck PL auf die gesamte Luft-Wirkfläche ASL wirken kann. Der Luftkammer-Anschluss 223 ist vorteilhaft im Bereich des Totvolumens VT angeordnet, insbesondere in der stirnseitigen Wandung des Druckzylinders 220 und/oder im mantelseitigen Luftkammer-Segment 220.1 des Druckzylinders 220, und zwar dort im Bereich des Totvolumens VT.
• Der Druckzylinder 220 weist im Bereich der Flüssigkeitskammer 224 einen Flüssigkeitskammer-Anschluss 225 auf, über den die Flüssigkeitskammer 224 fluidführend mit einer Flüssigkeits-Düsenleitung 626 verbunden ist. Der Flüssigkeitskammer-Anschluss 225 ist an einem Zylinder-Anschlusspunkt 619 mit der Flüssigkeits-Düsenleitung 626 fluidführend verbunden. Bei einem Beaufschlagen des Luftkammer-Anschlusses 223 mit Druckluft DL und einem Verschieben des Trennmittels 226 wird eine in der Flüssigkeitskammer 224 gehaltene Flüssigkeitsmenge MF über den Flüssigkeitskammer-Anschluss 225 in Form eines Flüssigkeits-Reinigungsimpulses FRI über den Zylinder-Anschlusspunkt 619 und die Flüssigkeits-Düsenleitung 626 an dem Düsen-Flüssigkeitsanschluss 102 für eine Reinigungsdüse 320 bereitgestellt. Dies geschieht dadurch, dass das Volumen der Flüssigkeitskammer 224 durch das Verschieben des Trennmittels 226 verkleinert wird und die Reinigungsflüssigkeit F so aus dem Druckzylinder 220, insbesondere impulsartig, herausgedrückt wird.
• Das Trennmittel 226 ist in Form eines Mehrfachstempels 229 gebildet, mit einem Luftstempel 231 und einem Flüssigkeitsstempel 233, die über einen Stempelschaft 235 starr miteinander verbunden sind. Der Luftstempel 231 ist in einem Luftkammer-Abschnitt 220.1 des Druckzylinders 220 angeordnet und weist eine Luft-Wirkfläche ASL auf, die der Luftkammer 224 zugewandt ist. Der Flüssigkeitsstempel 233 ist in einem Flüssigkeitskammer-Segment 220.2 des Druckzylinders 220 angeordnet und weist eine Flüssigkeits-Wirkfläche ASF auf, die der Flüssigkeitskammer 224 zugewandt ist. Der Luftkammer-Abschnitt 220.1 und das Flüssigkeitskammer-Segment 220.2 weisen jeweils einen Innendurchmesser auf, der zu dem Außendurchmesser bzw. der Wirkfläche ASL, ASF des jeweiligen Stempels 231, 233 korrespondiert, zum Herstellen eines axial beweglichen, aber fluiddichten Kontakts. Das Trennmittel 226 ist innerhalb des Zylindervolumens VZ des Druckzylinders 220, axial entlang der Zylinderachse AZ bewegbar. Der Luftstempel 231 und der Flüssigkeitsstempel 233 sind ausgebildet, dass sie jeweils druckdicht an einer Zylinderinnenwand 221 des Druckzylinders 220 anliegen.
• Optional kann das Trennmittel 226 zur besseren Abdichtung der Luftkammer 222 von der Flüssigkeitskammer 224 einen oder mehrere Dichtringe, insbesondere aus Kunststoff und/oder Gummi, aufweisen. Vorliegend weist der Luftstempel 231 einen in Umfangsrichtung angeordneten Luftstempel-Dichtring 237, und der Flüssigkeitsstempel 233 einen Flüssigkeitsstempel-Dichtring 239 auf.
• Das Trennmittel 226 teilt das Zylindervolumen VZ in veränderbarer Weise in eine Luftkammer 222 und eine Flüssigkeitskammer 224. Aufgrund der starr verbundenen und unterschiedlich groß ausgebildeten Wirkflächen ASL, ASF ist ein effektives Luftkammervolumen VL0, dass bei einem maximal ausgelenkten Hub H des Trennmittels 226 in der Luftkammer 222 bereitsteht, größer als ein effektives Flüssigkeitskammervolumen VF0, das bei einem in Gegenrichtung maximal ausgelenkten Hub H des Trennmittels 226 in der Flüssigkeitskammer 224 bereitsteht.
• Der Mehrfachstempel 229 wird von einer Rückstellfeder 228 in dem Zylindervolumen VZ des Druckzylinders 220 gehalten, sodass bei einer Auslenkung, insbesondere durch eine Beaufschlagung des Luftkammeranschlusses 223 mit dem Ladedruck PL hervorgerufen, eine Rückstellkraft FR erzeugt wird.
• Über einen Luftkammer-Anschluss 223 kann die Luftkammer 222 einerseits mit Druckluft DL mit einem Ladedruck PL - zur Erzeugung einer auf die Luft-Wirkfläche ASL des Trennmittels 226 wirkenden Verdrängungskraft FV- beaufschlagt werden. Andererseits kann über den Luftkammer-Anschluss 223 zwecks Bereitstellung eines Druckluft-Reinigungsimpuls DRI durch das sich, insbesondere über die Rückstellkraft FR, zurückbewegende Trennmittel 226 Druckluft DL mit einem Impulsdruck PI abgeben. Der Impulsdruck PI ergibt sich dabei insbesondere durch die Rückstellkraft FR dividiert durch die Luft-Wirkfläche ASL. Der Flüssigkeitsdruck PF ergibt sich bei Ausführungsformen mit Rückstellfeder insbesondere durch die Differenz von Verdrängungskraft FV und Rückstellkraft FR, dividiert durch die Flüssigkeits-Wirkfläche ASF.
• Über einen Flüssigkeitskammer-Anschluss 225 kann die Flüssigkeitskammer 224 Reinigungsflüssigkeit F ansaugen und zwecks Bereitstellung eines Flüssigkeits-Reinigungsimpulses FRI mit einem Flüssigkeitsdruck PF abgeben. Der Flüssigkeitsdruck PF ist von dem Ladedruck PL abhängig, wobei jedoch nicht der gesamte Ladedruck PL am Flüssigkeitskammer-Anschluss 225 als Flüssigkeitsdruck PF genutzt werden kann, da durch die Überwindung der Rückstellkraft FR Verluste entstehen.
• Bei einem Flüssigkeitsstempel-Durchmesser DF des Flüssigkeitsstempels 233 (mit entsprechend resultierender runder Flüssigkeits-Wirkfläche ASF) von 15 mm und einem Hub H von 19 mm resultiert ein effektives Flüssigkeitskammervolumen VF0 von 3,4 ml. Bei einem Luftstempel-Durchmesser DLU des Luftstempels 231 (mit entsprechend resultierender runder Luft-Wirkfläche ASL) von 20 mm und dem Hub H von 19 mm resultiert ein effektives Luftkammervolumen VL0 von 6,0 ml.
• Dadurch, dass die Luft-Wirkfläche ASL größer ist als die Flüssigkeits-Wirkfläche ASF, funktioniert der Druckzylinder 220 als Druckübersetzer. Der Zusammenhang ist dabei im Wesentlichen - insbesondere wenn man einen durch eine Rückstellfeder 228 verursachten Druckverlust zur Vereinfachung nicht berücksichtigt - wie folgt: $$PL\ast ASL=PF\ast ASF$$

  
• Hieraus ergibt sich, dass bei einem Ladedruck PL von 5 bar vorteilhaft ein Flüssigkeitsdruck PF von 8,9 bar resultiert. Durch die entgegen der Verdrängungskraft FV wirkende Rückstellkraft Fr einer Rückstellfeder 228 ist der Flüssigkeitsdruck PF tatsächlich geringer. Bei einem Druckzylinder 220 mit einer Rückstellfeder 228 lautet der sich aus dem Kräftegleichgewicht ergebenden Zusammenhang wie folgt: $$PL\ast ASL-FR=PF\ast ASF$$

  
• Der Düsen-Druckluftanschluss 104 ist über die Druckluft-Düsenleitung 278 pneumatisch mit einem dritten Anschluss 270.3 des Schaltventils 270 verbunden. Das Schaltventil 270 weist insbesondere eine relativ große Nennweite auf, um den Druckluft-Reinigungsimpuls DRI vorteilhaft ohne bzw. mit möglichst nur geringem Druckverlust an die Druckluft-Düsenleitung 278 weiterzugeben. Insbesondere weist das Schaltventil 270 eine Nennweite auf, die größer als der oder gleich dem Durchmesser der Druckluft-Düsenleitung 278 und/oder der Luftkammer-Leitung 227. Es hat sich vorliegend --aber auch allgemein unabhängig von der konkreten Ausführungsform-- gezeigt, dass bevorzugt die insofern vergleichsweise große Nennweite eines Schaltventils 270 in einem Bereich oberhalb von 1,2 mm liegt, insbesondere in einem Bereich von 1,0 mm bis 3,0 mm liegt; allgemein haben sich Nennweiten eines solchen oder ähnlich ausgeführten Schaltventils, wie das des Schaltventils 270, als vorteilhaft erwiesen, um einen Luftimpuls aus dem Ventilkolben des Schaltventils 270 möglichst gut weiterzugeben. Insbesondere haben sich solche Nennweiten für die Reinigung eines Kamerasensors als vorteilhaft erwiesen, sind aber nicht darauf beschränkt.
• Zwischen dem Zylinder-Anschlusspunkt 619 und dem Düsen-Flüssigkeitsanschluss 102 ist in der Flüssigkeits-Düsenleitung 626 ein Ansaugdruck-Rückschlagventil 350 angeordnet.
• Zwischen dem Zylinder-Anschlusspunkt 619 und dem ModulFlüssigkeitsanschluss 618 ist in der Flüssigkeits-Düsenleitung 626 ein Flüssigkeitsimpuls-Rückschlagventil 352 angeordnet. Das Flüssigkeitsimpuls-Rückschlagventil 352 verhindert, das beim Bereitstellen des Flüssigkeits-Reinigungsimpulses FRI Reinigungsflüssigkeit F in Richtung des Modul-Flüssigkeitsanschlusses 618 entweicht.
• In einer Belüftungsstellung 270A des Schaltventils 270 ist der erste Anschluss 270.1 mit dem zweiten Anschluss 270.2 pneumatisch verbunden und der dritte Anschluss 270.3 gesperrt. In dieser Belüftungsstellung 270A wird ein am Moduldruckluftanschluss 272 anliegender Luftdruck, insbesondere ein Ladedruck PL, an den Luftkammer-Anschluss 223 weitergeleitet, was eine Expansion der Luftkammer 222 und ein Bereitstellen eines Flüssigkeits-Reinigungsimpulses FRI am Düsen-Flüssigkeitsanschluss 102 zur Folge hat. Folglich erfolgt ein Beaufschlagen einer Sensoroberfläche 300 mit dem Flüssigkeits-Reinigungsimpuls FRI über die Reinigungsdüse 320.
• In einer Entlüftungsstellung 270B des Schaltventils 270 ist - wie vorliegend dargestellt - der zweite Anschluss 270.2 mit dem dritten Anschluss 270.3 pneumatisch verbunden und der erste Anschluss 270.1 gesperrt. Diese Entlüftungsstellung 270B hat eine Entlüftung des Luftkammer-Anschlusses 223 zur Folge, wodurch sich das Trennmittel 226, insbesondere durch die Rückstellkraft FR, zurückbewegt, und sowohl die Luftkammer 222 sich verkleinert, als auch die Flüssigkeitskammer 224 sich vergrößert. Durch das Zurückbewegen des Trennmittels 226 entsteht ein Unterdruck am Flüssigkeitskammer-Anschluss 225. Aufgrund des Ansaugdruck-Rückschlagventils 350 wirkt der Unterdruck nur am Modul-Flüssigkeitsanschluss 618 (und nicht am Düsen-Flüssigkeitsanschluss 102), wodurch neue Reinigungsflüssigkeit F von der Flüssigkeitsquelle 400 in die Flüssigkeitskammer 224 gesaugt wird, insbesondere ohne dass eine Pumpe oder dergleichen Fördereinrichtung für die Reinigungsflüssigkeit F benötigt wird.
• Gleichzeitig bewirkt das Zurückbewegen des Trennmittels 226 einen Überdruck am Luftkammer-Anschluss 223, welcher ein Strömen von Druckluft DL über den zweiten Anschluss 270.2 und den dritten Anschluss 270.3 zum Düsen-Druckluftanschluss 104 zur Folge hat, wodurch ein Druckluft-Reinigungsimpuls DRI am Düsen-Druckluftanschluss 104 bereitgestellt wird. Folglich wird über die Reinigungsdüse 320 die Sensoroberfläche 300 zwecks Reinigung mit dem Druckluft-Reinigungsimpuls DRI beaufschlagt.
• Der Reinigungsvorgang ist damit abgeschlossen und kann bei Bedarf, insbesondere durch ein Zurückschalten des Schaltventils 270 in die Belüftungsstellung 270A, wiederholt werden.
• In vorteilhaften Ausführungsformen kann die Reinigungsvorrichtung 100 wie hier gezeigt optional eine Bypassventilanordnung 330 aufweisen. Die Bypassventilanordnung 330 weist insbesondere ein Druckluftimpuls-Rückschlagventil 354 und ein 2/2-Wegeventil 332 auf. Das 2/2-Wegeventil 332 ist insbesondere als 2/2-Wege-Magnetventil 333 gebildet.
• Das 2/2-Wegeventil 332 ist pneumatisch über einen ersten Anschluss 332.1 mit der Druckluft-Anschlussleitung 273, und über einen zweiten Anschluss 332.2 und einer Bypassleitung 623 mit einem Bypass-Anschlusspunkt 621 der Druckluft-Düsenleitung 278 pneumatisch verbunden.
• Das Druckluftimpuls-Rückschlagventil 354 ist vorliegend zwischen dem dritten Anschluss 270.3 des Schaltventils 270 und dem Bypass-Anschlusspunkt 621 in der Druckluft-Düsenleitung 278 angeordnet. Das Druckluftimpuls-Rückschlagventil 354 ist insbesondere ausgebildet, in Strömungsrichtung des Druckluft-Reinigungsimpulses DRI und/oder der Bypass-Druckluftströmung BDS zu öffnen und in der Gegenrichtung zu schließen.
• In einer Schließstellung 332A des 2/2-Wegeventils 332 ist der erste Anschluss 332.1 von dem zweiten Anschluss 332.2 pneumatisch getrennt. Durch ein Schalten der Bypassventilanordnung 330 kann unter Umgehung des Schaltventils 270 der Düsen-Druckluftanschluss 104 direkt mit Druckluft DL vom Moduldruckluftanschluss 272 versorgt werden. Vorliegend geschieht dies, indem das 2/2-Wegeventil 332 in eine Öffnungsstellung 332B geschaltet wird, in der der erste Anschluss 332.1 mit dem zweiten Anschluss 332.2 pneumatisch verbunden wird. Hierdurch kann die am Moduldruckluftanschluss 272 anliegende Druckluft DL direkt über den Bypass-Anschlusspunkt 621 und die Druckluft-Düsenleitung 278 weitergeleitet werden zum Bereitstellen einer Bypass-Druckluftströmung BDS am Düsen-Druckluftanschluss 104. Durch die Bypassventilanordnung 330 wird somit vorteilhaft ein Beaufschlagen der Sensoroberfläche 300 mit Druckluft DL, insbesondere mit einer Bypass-Druckluftströmung BDS, ermöglicht, ohne den Druckzylinder 220 zu betätigen.
• Das Druckluftimpuls-Rückschlagventil 354 stellt insbesondere sicher, dass - wenn sich das 2/2-Wegeventil 332 in der Öffnungsstellung 332B und das Schaltventil in der Entlüftungsstellung 270B befindet - die Druckluft DL nicht in Richtung des Schaltventils 270 und somit in die Luftkammer 222 des Druckzylinders 220 strömen kann.
• Optional kann die Reinigungsvorrichtung 100 ein Ladedruck-Einstellmittel 360, insbesondere ein Druckregelventil 362 und oder ein Proportionalventil 364, aufweisen, um einen Ladedruck PL einzustellen. Ein solches Ladedruck-Einstellmittel 360 kann vorteilhaft in der Druckluft-Anschlussleitung 273 angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich kann das Schaltventil 270 als stufenlos öffnendes Ventil ausgebildet sein, insbesondere als über ein pulsweitenmoduliertes Signal stufenlos betätigbares Ventil ausgebildet sein, um die Einstellung eines Ladedruckes zu ermöglichen.
• 2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung 100' gemäß dem Konzept der Erfindung. Die Reinigungsvorrichtung 100' weist einen Druckzylinder 220' auf, der im Unterschied zu der in 1 gezeigten Ausführungsform insbesondere eine erste Luftkammer 222.1 und eine zweite Luftkammer 222.2, sowie eine erste Flüssigkeitskammer 224.1 und eine zweite Flüssigkeitskammer 224.2 aufweist. D. h. vorliegend ist in der zweiten Ausführungsform vorgesehen, dass eine Mehrzahl Luftkammern bzw. eine Mehrzahl Flüssigkeitskammern vorgesehen sind, wobei auch dann der Druckzylinder als Druckübersetzer ausgebildet ist, d. h. jeweils bei einer Luftkammer und einer zugeordneten Flüssigkeitskammer die Flüssigkeits-Wirkfläche kleiner ist als die zugewandte Luft-Wirkfläche, sodass der Flüssigkeitsdruck größer ist als der Ladedruck.
• Es ist also bei der ersten und der zweiten Ausführungsform gemäß dem Konzept der Erfindung vorgesehen, dass die Luftkammer 222 mindestens einen Luftkammer-Anschluss 223 aufweist, ausgebildet zum Annehmen von Druckluft DL mit einem Ladedruck PL zum Füllen der Luftkammer 222, wobei
• - bei einem Füllen der Luftkammer 222 mit der Luftmenge ML der Ladedruck PL auf eine der Luftkammer 222 zugewandten Luft-Wirkfläche ASL des Trennmittels 226 wirkt zum Erzeugen einer Verdrängungskraft FV, wobei
• - die Verdrängungskraft FV auf eine der Flüssigkeitskammer 224 zugewandten Flüssigkeits-Wirkfläche ASF des Trennmittels 226 wirkt zum Erzeugen eines Flüssigkeitsdrucks PF der in der Flüssigkeitskammer 224 aufgenommenen Reinigungsflüssigkeit F, und
• - der Druckzylinder 220 als Druckübersetzer ausgebildet ist, wobei die Flüssigkeits-Wirkfläche ASF kleiner ist als die zugewandte Luft-Wirkfläche ASL, sodass der Flüssigkeitsdruck PF größer ist als der Ladedruck PL.
• Der Druckzylinder 220' weist entsprechend ein Luftkammer-Segment 220.1 auf zur Bildung einer ersten Luftkammer 222.1 und einer, mittels des Luftstempels 231 fluiddicht von dieser abgetrennten, zweiten Luftkammer 222.2. Der Druckzylinder 220' weist weiter ein Flüssigkeitskammer Segment 220.2 zur Bildung einer ersten Flüssigkeitskammer 224.1, und ein weiteres Flüssigkeitskammer-Segment 220.3 zur Bildung einer zweiten Flüssigkeitskammer 224.2 auf. Das Trennmittel 226 ist entsprechend als symmetrischer Mehrfachstempel 229' aufgebaut mit einem in der Mitte angeordneten Luftstempel 231, und in Richtung der Zylinderachse AZ in beide Richtungen axial beanstandete und starr mittels eines Stempelschafts 235 verbundene Flüssigkeitsstempel 233, nämlich einem ersten Flüssigkeitsstempel 233.1 und einem zweiten Flüssigkeitsstempel 233.2.
• Die Funktionsweise eines einzelnen Reinigungsstranges 100.1, 100.2 ist im Wesentlichen analog zu der in 1 gezeigten Reinigungsvorrichtung 100. in Kombination beider Reinigungsstränge 100.1, 100.2 in dem Druckzylinder 220' ist jedoch vorteilhaft ein wechselndes Beaufschlagen der ersten Luftkammer 222.1 mit dem ersten Schaltventil 270 und der zweiten Luftkammer 222.2 mit dem zweiten Schaltventil 470 möglich. Hieraus ergibt sich beispielhaft folgender Ablauf:
• In einem ersten Schritt ist das erste Schaltventil 270 in einer Belüftungsstellung 270A und das zweite Schaltventil 470 in einer Entlüftungsstellung 470B. Folglich wird die erste Luftkammer 222.1 mit einem ersten Ladedruck PL1 beaufschlagt, wodurch eine erste Verdrängung FV1 auf das Trennmittel 226' wirkt und es zu einer Vergrößerung der ersten Luftkammer 222.1 und so zu einer Verkleinerung der zweiten Luftkammer 222.2 als auch der zweiten Flüssigkeitskammer 224.2 kommt. Folglich wird am zweiten Luftkammer-Anschluss 223.2 ein zweiter Druckluft Reinigungsimpuls DRI2 mit einem zweiten Impulsdruck PI2 bereitgestellt. Gleichzeitig wird am zweiten Flüssigkeitsanschluss 225.2 der zweiten Flüssigkeitskammer 224.2 ein zweiter Flüssigkeits-Reinigungsimpuls FRI2 mit einem zweiten Flüssigkeitsdruck PF2 bereitgestellt. Der zweite Flüssigkeitsdruck PF2 ist gemäß dem in 1 erläuterten Konzept des Druckübersetzers und hier gemäß dem Flächenverhältnis der ersten Luft-Wirkfläche ASL1 zur zweiten Flüssigkeits-Wirkfläche ASF2 erhöht.
• In einem zweiten Schritt ist das erste Schaltventil 270 in einer Entlüftungsstellung 270B und das zweite Schaltventil 470 in einer Belüftungsstellung 470A. Entsprechend wirkt nun kein erster Ladedruck PL1 am ersten Luftkammer-Anschluss 223.1, sondern ein zweiter Ladedruck P2 am zweiten Luftkammer-Anschluss 223.2. Entsprechend wirkt eine zweite Verdrängungskraft FV2 auf die zweite Luft-Wirkfläche ASL2, was zu einer - im Vergleich zum ersten Schritt gegenläufigen - Axialbewegung des Trennmittels 226' führt. Entsprechend vergrößert sich die zweite Luftkammer 222.2 und auch die zweite Flüssigkeitskammer 224.2 zum Ansaugen neuer Reinigungsflüssigkeit F. Gleichzeitig verkleinert sich die erste Luftkammer 222.1 und die erste Flüssigkeitskammer 224.1. Folglich wird am ersten Luftkammer-Anschluss 223.1 ein erster Druckluft-Reinigungsimpuls DRI1 mit einem ersten Impulsdruck PI1 bereitgestellt. Gleichzeitig wird am ersten Flüssigkeitsanschluss 225.1 der ersten Flüssigkeitskammer 224.1 ein erster Flüssigkeit-Reinigungsimpuls FRI1 mit einem ersten Flüssigkeitsdruck PF1 bereitgestellt. Der erste Flüssigkeitsdruck PF1 ist dabei gemäß dem Flächenverhältnis der zweiten Luft-Wirkfläche ASL2 zur ersten Flüssigkeit-Wirkfläche ASF1 erhöht.
• In Ausführungsformen kann der Druckzylinder 220' ohne Rückstellfeder 228 ausgebildet sein. In derartigen Ausführungsformen entspricht der erste Impulsdruck PI1 des ersten Druckluft-Reinigungsimpulses DRI1 - aufgrund gleicher Luft-Wirkflächen ASL1, ASL2 und ohne Berücksichtigung einer Rückstellfeder 228 - dem zweiten Ladedruck PL2. Ebenso entspricht der zweite Impulsdruck PI2- aufgrund gleicher Luftwirkflächen ASL1, ASL2 - dem ersten Ladedruck PL1. Auf diese Weise kann vorteilhaft der Impulsdruck PI1, PI2 des einen Reinigungsstranges 100.1, 100.2 durch den Ladedruck PL1, PL2 des jeweils anderen Reinigungsstranges 100.1, 100.2 eingestellt werden.
• In anderen Ausführungsformen kann der Druckzylinder 220' mindestens eine Rückstellfeder 228, insbesondere eine erste Rückstellfeder 228.1 und eine zweite Rückstellfeder 228.2, aufweisen. Insbesondere können beide Rückstellfeder 228.1, 228.2 identisch ausgelegt, insbesondere dimensioniert sein, sodass bei einem symmetrischen Trennmittels 226' und einem symmetrischen Druckzylinder 222' eine Ruhelage des Trennmittels 226' in der axialen Mitte des Druckzylinders 220' resultiert. Bei einer Auslenkung des Trennmittels 226' resultiert somit eine erste Rückstellkraft FR1, die gegen die zweite Verdrängungskraft FV2 wirkt, oder eine zweite Rückstellkraft FR2, die gegen die erste Verdrängungskraft FV1 wirkt.
• Die Reinigungsvorrichtung 100' stellt somit vorteilhaft mit nur einem Druckzylinder 220' einen ersten Reinigungsstrang 100.1 und einen zweiten Reinigungsstrang 100.2 bereit. Der erste Reinigungsstrang 100.1 ist im Wesentlichen über ein erstes Schaltventil 270 und der zweite Reinigungsstrang 100.2 über ein zweites Schaltventil 470 steuerbar. Die übrigen, bereits in 1 gezeigten und erläuterten Bestandteile sind in 2 für jeden der beiden Reinigungsstränge 100.1, 100.2 mit gleichen Bezugszeichen wie in 1, jedoch über eine entsprechende Ziffer 1 oder 2 zu dem jeweiligen Reinigungsstrang 100.1, 100.2 zugeordnet, gezeigt. Die effektiven Luftkammervolumen VL0 der ersten und zweiten Luftkammern 222.1, 222.2 und die effektiven Flüssigkeitskammervolumen VF0 der ersten und zweiten Flüssigkeitskammer 224.1, 224.2, und auch die Wirkflächen ASF1, ASF2, ASL1, ASL2, entsprechen insbesondere den in 1 genannten.
• Ein oder beide Reinigungsstränge 100.1, 100.2 können eine Bypassventilanordnung 330.1, 330.2, analog zu der in 1 gezeigten, aufweisen. Ein oder beide Reinigungsstränge 100.1, 100.2 können ein Ladedruck-Einstellmittel 360.1, 360.2, analog zu dem in 1 gezeigten, aufweisen.
• Die Druckluft-Reinigungsimpulse DRI1, DRI2 werden an einem ersten und zweiten Druckluft-Düsenanschluss 104.1, 104.2 und die Flüssigkeit-Reinigungsimpulse FRI1, FRI2 an einem ersten und zweiten Flüssigkeits-Düsenanschluss 102.1, 102.2 bereitgestellt. Diese Druckluft- und Flüssigkeits-Düsenanschlüsse 102.1, 102.2, 104.1, 104.2 können einer oder mehreren Reinigungsdüsen 320 (hier nicht gezeigt) zugeordnet sein. Insbesondere können Sie einer Reinigungsdüse 320 zur Reinigung einer größeren Sensoroberfläche 300 zugeordnet sein.
• 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 1000, insbesondere eines PKW 1002 oder Nutzfahrzeugs 1004 oder eines Anhängers 1006 - vorliegend in Form eines autonomen oder teilautonomen Fahrzeugs - aufweisend eine Reinigungsvorrichtung 100, 100' für mindestens eine Reinigungsdüse 320 zum Reinigen einer Sensoroberfläche 300 eines als optischen Sensor, beispielsweise als Kamera, ausgebildeten Sensors 301. Gleichwohl ist ein Einsatz der Reinigungsvorrichtung 100 in anderen Fahrzeugen möglich.
• Die Reinigungsvorrichtung 100, 100' kann eine Modulsteuereinheit 210 aufweisen, welche mit einer Fahrzeugsteuereinheit 1020 über eine Fahrzeugsteuerleitung 1024 signalführend verbunden ist. Die Fahrzeugsteuerleitung 1024 ist insbesondere als ein Fahrzeugbus 1026, insbesondere CAN-Bus, ausgebildet. In anderen Ausführungsformen kann die Reinigungsvorrichtung 100, 100', insbesondere das mindestens eine Schaltventil 270, 470 und/oder das mindestens eine Bypassventil 330, 330.1, 330.2 und/oder das mindestens eine Ladedruck-Einstellmittel 360, 360.1, 360.2 signalführend mit einer Fahrzeugsteuereinheit 1020 des Fahrzeugs 1000 verbunden sein zum Steuern der Reinigungsvorrichtung 100, 100'. Insbesondere können eine oder mehrere Reinigungsvorrichtungen 100, 100' zentral in einem Bereich des Fahrzeugs 1000, insbesondere nebeneinander oder als Zentralmodul, angeordnet sein. Alternativ oder zusätzlich können mehrere Reinigungsvorrichtungen 100, 100' dezentral im Fahrzeug 1000, insbesondere jeweils in der Nähe der zu versorgenden Reinigungsdüse 320, angeordnet sein.
• Der Sensor 301 ist über eine Sensorleitung 306 mit der Fahrzeugsteuereinheit 1020 signalführend zur Übermittlung von Sensorsignalen 305 verbunden. Insbesondere kann ein Reinigungsprüfsignal 307 zum Feststellen, ob eine Reinigung der Sensoroberfläche 300 erfolgt ist oder ob ein Flüssigkeits-Reinigungsimpuls FRI abgegeben wurde, über die Sensorleitung 306 an die Fahrzeugsteuereinheit 1020 übermittelt werden. Ein Reinigungsprüfsignal 307 kann bei einem als Kamera ausgebildeten Sensor 301 insbesondere mit Mitteln der Bildverarbeitung generiert werden, beispielsweise durch das Feststellen einer Verbesserung der Signalqualität des Sensorsignals oder von Flüssigkeitspartikeln im Kamerabild. In Ausführungsformen kann alternativ oder zusätzlich eine Sensorleitung 306' zwischen dem Sensor 301 und der Modulsteuereinheit 210, insbesondere zur Übermittlung des Reinigungsprüfsignals 307, vorgesehen sein.
• Die Reinigungsdüse 320 ist zum Beaufschlagen der Sensoroberfläche 300 mit einem Flüssigkeits-Reinigungsimpuls FRI und/oder einem Druckluft-Reinigungsimpuls und/oder einer Bypass-Druckluftströmung ausgebildet. Die Reinigungsdüse 320 ist insbesondere über einen Düsen-Flüssigkeitsanschluss 102 und/oder einen Düsen-Druckluftanschluss 104 und/oder einen Düsen-Kombinationsanschluss 106 fluidführend mit der Reinigungsvorrichtung 100 verbunden. In Ausführungsformen, in denen die Reinigungsdüse 320 nicht direkt an der Reinigungsvorrichtung 100 oder dem Sensorreinigungsmodul 200 angeordnet ist, kann die Reinigungsdüse 320 über eine Düsenanschlussleitung 108 fluidführend mit dem Düsen-Flüssigkeitsanschluss 102 und/oder dem Düsen-Druckluftanschluss 104 und/oder dem Düsen-Kombinationsanschluss 106 verbunden werden.
• Bezugszeichenliste

100, 100'

Reinigungsvorrichtung

100.1, 100.2

erster, zweiter Reinigungsstrang

102

Flüssigkeits-Düsenanschluss

102.1, 102.2

erster, zweiter Flüssigkeits-Düsenanschluss

104

Druckluft-Düsenanschluss

104.1, 104.2

erster, zweiter Druckluft-Düsenanschluss

106

Düsen-Kombinationsanschluss

108

Düsenanschlussleitung

210

Modulsteuereinheit

220, 220'

Druckzylinder

220.1

Luftkammer-Segment des Druckzylinders

220.2

Flüssigkeitskammer-Segment des Druckzylinders

220.3

weiteres Flüssigkeitskammer-Segment des Druckzylinders

221

Zylinderinnenwand

222

Luftkammer

222.1, 222.2

erste, zweite Luftkammer

223

Luftkammeranschluss

223.1, 223.2

erster, zweiter Luftkammeranschluss

224

Flüssigkeitskammer

224.1, 224.2

erste, zweite Flüssigkeitskammer

225

Flüssigkeitskammer-Anschluss

225.1, 225.2

erster, zweiter Flüssigkeitskammer-Anschluss

226, 226',

Trennmittel

226.1, 226.2

erstes, zweites Trennmittel

227

Luftkammer-Leitung

228

Rückstellfeder

228.1, 228.2

erste, zweite Rückstellfeder

229,229'

Mehrfachstempel

231

Luftstempel

233

Flüssigkeitsstempel

233.1, 233.2

erster, zweiter Flüssigkeitsstempel

235

Stempelschaft

237

Luftstempel-Dichtring

239

Flüssigkeitsstempel-Dichtring

241

Kolbenschaft-Dichtring

270

Schaltventil, erstes Schaltventil

270.1, 270.2, 270.3

erster bis dritter Anschluss des Schaltventils

270A

Belüftungsstellung des Schaltventils

270B

Entlüftungsstellung des Schaltventils

272

Moduldruckluftanschluss

273

Druckluft-Anschlussleitung

278

Druckluft-Düsenleitung

300

Sensoroberfläche

301

Sensor

305

Sensorsignal

306,306'

Sensorleitung

307

Reinigungsprüfsignal

320

Reinigungsdüse

330

Bypassventilanordnung

330.1, 330.2

erste, zweite Bypassventilanordnung

332

2/2-Wegeventil

332.1, 332.2

erster, zweiter Anschluss des 2/2-Wegeventils

332A

Schließstellung des 2/2-Wegeventils

332B

Öffnungsstellung des 2/2-Wegeventils

333

2/2-Wege-Magnetventil

350

Ansaugdruck-Rückschlagventil

350.1, 350.2

erstes, zweites Ansaugdruck-Rückschlagventil

352

Flüssigkeitsimpuls-Rückschlagventil

352.1, 352.2

erstes, zweites Flüssigkeitsimpuls-Rückschlagventil

354

Druckluftimpuls-Rückschlagventil

360.1, 360.2

erstes, zweites Ladedruck-Einstellmittel

360

Ladedruck-Einstellmittel

362

Druckregelventil

364

Proportionalventil

400

Flüssigkeitsquelle

470

zweites Schaltventil

470A

Belüftungsstellung des zweiten Schaltventils

470B

Entlüftungsstellung des zweiten Schaltventils

600

Druckquelle, Druckluftquelle

604

Druckspeicher

618

Modulflüssigkeitsanschluss

619

Zylinder-Anschlusspunkt

619.1, 619.2

erster, zweiter Zylinder-Anschlusspunkt

621

Bypass-Anschlusspunkt

623

Bypassleitung

626

Flüssigkeits-Düsenleitung

1000

Fahrzeug

1002

PKW

1004

Nutzfahrzeug

1006

Anhänger

1020

Fahrzeugsteuereinheit

1024

Fahrzeugsteuerleitung

1026

Fahrzeugbus

ASF

Flüssigkeits-Wirkfläche

ASF1, ASF2

erste, zweite Flüssigkeits-Wirkfläche

ASL

Luft-Wirkfläche

ASL1, ASL2

erste, zweite Luft-Wirkfläche

AZ

Zylinderachse

BDS

Bypass-Druckluftströmung

DF

Flüssigkeitsstempel-Durchmesser

DL

Druckluft

DLU

Luftstempel-Durchmesser

DRI

Druckluft-Reinigungsimpuls

DRI1, DRI2

erster, zweiter Druckluft-Reinigungsimpuls

F

Reinigungsflüssigkeit

FR

Rückstellkraft

FRI

Flüssigkeits-Reinigungsimpuls

FRI1, FRI2

erster, zweiter Flüssigkeits-Reinigungsimpuls

FV

Verdrängungskraft

H

Hub

K

Federkonstante

MF

Flüssigkeitsmenge

MF1, MF2

erste, zweite Flüssigkeitsmenge

ML

Luftmenge

ML1, ML2

erste, zweite Luftmenge

PF

Flüssigkeitsdruck

PF1, PF2

erster, zweiter Flüssigkeitsdruck

PI

Impulsdruck

PI1, PI2

erster, zweiter Impulsdruck

PL

Ladedruck

PL1, PL2

erster, zweiter Ladedruck

VF

Flüssigkeitskammervolumen

VF0

effektives Flüssigkeitskammervolumen

VF1

erstes Flüssigkeitskammervolumen

VF2

zweites Flüssigkeitskammervolumen

VL

Luftkammervolumen

VL0

effektives Luftkammervolumen

VL1

erstes Luftkammervolumen

VL2

zweites Luftkammervolumen

VT

Totvolumen

VZ

Zylindervolumen

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102015121434 A1 [0003]

Claims (10)

1. Reinigungsvorrichtung (100) für ein Fahrzeug (1000) zum Bereitstellen eines Flüssigkeits-Reinigungsimpulses (FRI) und/oder eines Druckluft-Reinigungsimpulses (DRI) für mindestens eine Reinigungsdüse (320), aufweisend: - einen Druckzylinder (220) mit einem Zylindervolumen (VZ), aufweisend ein bewegliches Trennmittel (226), das das Zylindervolumen (VZ) in eine erste, eine Luftmenge (ML) aufnehmende Luftkammer (222) und eine zweite, eine Flüssigkeitsmenge (MF) aufnehmende Flüssigkeitskammer (224) fluiddicht aufteilt, wobei - das Trennmittel (226) axial entlang einer Zylinderachse (AZ) bewegbar ist und dichtend an einer Zylinderinnenwand (221) des Druckzylinders (220) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass - die Luftkammer (222) mindestens einen Luftkammer-Anschluss (223) aufweist, ausgebildet zum Annehmen von Druckluft (DL) mit einem Ladedruck (PL) zum Füllen der Luftkammer (222), wobei - bei einem Füllen der Luftkammer (222) mit der Luftmenge (ML) der Ladedruck (PL) auf eine der Luftkammer (222) zugewandten Luft-Wirkfläche (ASL) des Trennmittels (226) wirkt zum Erzeugen einer Verdrängungskraft (FV), wobei - die Verdrängungskraft (FV) auf eine der Flüssigkeitskammer (224) zugewandten Flüssigkeits-Wirkfläche (ASF) des Trennmittels (226) wirkt zum Erzeugen eines Flüssigkeitsdrucks (PF) der in der Flüssigkeitskammer (224) aufgenommenen Reinigungsflüssigkeit (F), und - der Druckzylinder (220) als Druckübersetzer ausgebildet ist, wobei die Flüssigkeits-Wirkfläche (ASF) kleiner ist als die zugewandte Luft-Wirkfläche (ASL), sodass der Flüssigkeitsdruck (PF) größer ist als der Ladedruck (PL).
2. Reinigungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - das Trennmittel (226) mit einer Rückstellfeder (228) im Druckzylinder (220) gehalten wird zum Erzeugen einer, gegen die Verdrängungskraft (FV) wirkenden, Rückstellkraft (FR), insbesondere wenn das Trennmittel (226) bei einem Füllen der Luftkammer (222) bewegt wird.
3. Reinigungsvorrichtung (100) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass - das Trennmittel (226) eine erste Luft-Wirkfläche (ASL1) und eine in Richtung der Zylinderachse (AZ) gegenüberliegend von der ersten Luft-Wirkfläche (ASL1) angeordnete, zweite Luft-Wirkfläche (ASL2) aufweist, und - das Trennmittel (226) eine in Richtung der Zylinderachse (AZ) gegenüberliegend von der ersten Luft-Wirkfläche (ASL1) angeordnete, erste Flüssigkeits-Wirkfläche (ASF1) aufweist, und - das Trennmittel (226) eine in Richtung der Zylinderachse (AZ) gegenüberliegend von der zweiten Luft-Wirkfläche (ASL2) angeordnete, zweite Flüssigkeits-Wirkfläche (ASF2) aufweist, wobei - die erste Luft-Wirkfläche (ASL1) einer ersten Luftkammer (222.1) zugewandt ist, die zweite Luft-Wirkfläche (ASL2) einer zweiten Luftkammer (222.2) zugewandt ist, die erste Flüssigkeits-Wirkfläche (ASF1\) einer ersten Flüssigkeitskammer (224.1) zugewandt ist und die zweite Flüssigkeits-Wirkfläche (ASF2) einer zweiten Flüssigkeitskammer (224.2) zugewandt ist.
4. Reinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Schaltventil (270), das ausgebildet ist zum Herstellen einer pneumatischen Verbindung zwischen einem Moduldruckluftanschluss (272) und dem Luftkammer-Anschluss (223) in einer Belüftungsstellung (270A), und insbesondere zum Herstellen einer pneumatischen Verbindung zwischen dem Luftkammer-Anschluss (223) und einer Druckluft-Düsenleitung (278) in einer Entlüftungsstellung (270B).
5. Reinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Bypassventilanordnung (330, 330.1, 330.2), das ausgebildet ist zum Herstellen einer pneumatischen Verbindung zwischen dem Moduldruckluftanschluss (272) und der Druckluft-Düsenleitung (278) vorbei an dem Schaltventil (270) in einer Öffnungsstellung (330B, 332B, 334B) zum Bereitstellen einer Bypass-Druckluftströmung (BDS).
6. Reinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass - der Druckzylinder (220) und/oder das Trennmittel (226) derart ausgebildet sind, dass die Luftkammer (222) ein Totvolumen (VT) aufweist, das nicht vom Trennmittel (226) passiert wird, wobei der Luftkammer-Anschluss (223) im Bereich des Totvolumens (VT) angeordnet ist. Insbesondere weist das Totvolumen (VT) eine axiale Erstreckung von weniger als 5 mm auf, bevorzugt weniger als 2 mm.
7. Reinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass - das Trennmittel (226) als Mehrfachstempel (229) ausgebildet ist, wobei mindestens ein Luftstempel (231) mit mindestens einer Luft-Wirkfläche (ASL ASL1, ASL2) über einen Stempelschaft (235) mit mindestens einem Flüssigkeitsstempel (233.1, 233.2) verbunden ist, der mindestens eine Flüssigkeits-Wirkfläche (ASF, ASF1, ASF2) aufweist.
8. Reinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch ein Ladedruck-Einstellmittel (360, 360.1, 360.2), insbesondere ein Druckregelventil (362) und oder ein Proportionalventil (364), wobei das Ladedruck-Einstellmittel (360, 360.1, 360.2) insbesondere in der Druckluft-Anschlussleitung (273, 273.1, 273.2) angeordnet ist.
9. Reinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens eine Reinigungsdüse (320), angeordnet und ausgebildet zum Beaufschlagen mindestens einer Sensoroberfläche (300) mit einem Flüssigkeits-Reinigungsimpuls (FRI) und/oder einem Druckluft-Reinigungsimpuls (DRI).
10. Fahrzeug (1000), insbesondere PKW (1002) oder Nutzfahrzeug (1004) oder Anhänger (1006), aufweisend mindestens eine Reinigungsvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

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