DE102020129244B3 - Device for cleaning a vehicle window - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (1) zur Reinigung von einer Fahrzeugscheibe (2).Erfindungsgemäß weist die Vorrichtung (1) mindestens ein erstes Düsenpaar (3) und mindestens eine zweite Düse (5) auf, wobei die Düsen (3.1; 3.2) des ersten Düsenpaares (3) konvergent zueinander ausgerichtet sind, und wobei die zweite Düse (5) zwischen dem ersten Düsenpaar (3) und der Fahrzeugscheibe (2) angeordnet ist.The invention relates to a device (1) for cleaning a vehicle window (2). According to the invention, the device (1) has at least one first pair of nozzles (3) and at least one second nozzle (5), the nozzles (3.1; 3.2) of the first pair of nozzles (3) are aligned convergently to one another, and wherein the second nozzle (5) is arranged between the first pair of nozzles (3) and the vehicle window (2).

Description

Technisches Gebiettechnical field

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Reinigung von einer Fahrzeugscheibe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device for cleaning a vehicle window according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Die US 5 419 005 A beschreibt einen Luftwischermechanismus zur Reinigung von Fahrzeugscheiben.the U.S. 5,419,005 A describes an air wiper mechanism for cleaning vehicle windows.

Über eine erste Einheit mit mehreren Düsen kann zugeführte Druckluft nach oben entlang der Außenfläche einer Windschutzscheibe strömen und bildet einen ersten Luftvorhang an einer Stelle nahe der Oberfläche der Windschutzscheibe.Compressed air supplied via a first unit having a plurality of nozzles can flow upwardly along the outer surface of a windshield and forms a first curtain of air at a location near the surface of the windshield.

Die mehreren Düsen sind vor und nahe dem unteren Ende der Windschutzscheibe positioniert und entlang des unteren Endes der Windschutzscheibe in vorbestimmten Abständen angeordnet.The plurality of nozzles are positioned in front of and near the bottom of the windshield and are spaced along the bottom of the windshield at predetermined intervals.

Eine zweite Einheit mit einer Düse kann einen zweiten Luftvorhang durch eine oszillierende Bewegung bilden.A second unit with a nozzle can form a second air curtain by an oscillating movement.

Der zweite Luftvorhang ist von der Windschutzscheibe weiter beabstandet als der erste Luftvorhang, wobei die Düse vor und nahe dem unteren Ende der Windschutzscheibe angeordnet ist, um von der Druckluftzuführeinrichtung zugeführte Luft nach oben auszustoßen, und dabei so angebracht ist, dass sie über der Außenfläche der Windschutzscheibe in einer im Wesentlichen parallelen Richtung oszilliert.The second air curtain is spaced farther from the windshield than the first air curtain, the nozzle being positioned in front of and near the lower end of the windshield for ejecting air supplied from the compressed air supply device upwards and being mounted so as to be above the outer surface of the Windshield oscillates in a substantially parallel direction.

Die US 2006 / 0 068 696 A1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Reinigen und Schützen eines Laser-Scanners.US 2006/0 068 696 A1 describes a device and a method for cleaning and protecting a laser scanner.

Die Vorrichtung umfasst mindestens eine Schlitzdüse zur Erzeugung eines laminaren Luftstroms vor einem Sichtfenster einer optoelektronischen Einrichtung und mindestens eine Düse zum Ausströmen von Druckluft in Richtung des Sichtfensters.The device comprises at least one slot nozzle for generating a laminar air flow in front of a viewing window of an optoelectronic device and at least one nozzle for outflow of compressed air in the direction of the viewing window.

Die Schlitzdüse ist zwischen der Düse und dem Sichtfenster angeordnet.The slit nozzle is arranged between the nozzle and the viewing window.

Aufgabe der Erfindungobject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur verbesserten Reinigung von Fahrzeugscheiben bereitzustellen.The object of the invention is to provide a device for improved cleaning of vehicle windows.

Lösung der Aufgabesolution of the task

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Reinigung von einer Fahrzeugscheibe gemäß Anspruch 1 gelöst.The object is achieved by a device for cleaning a vehicle window according to claim 1.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Reinigung von einer Fahrzeugscheibe umfasst mindestens ein erstes Düsenpaar.The device according to the invention for cleaning a vehicle window comprises at least a first pair of nozzles.

Die beiden Düsen eines ersten Düsenpaares sind konvergent zueinander gerichtet, so dass die aus den jeweiligen Öffnungen ausströmenden Luftströme für sich eine turbulente Strömung erzeugen, deren Turbulenzgrad nach dem Aufeinandertreffen noch deutlich erhöht wird.The two nozzles of a first pair of nozzles are directed towards each other so that the air streams flowing out of the respective openings generate a turbulent flow, the degree of turbulence of which is significantly increased after they meet.

Weiterhin umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung mindestens eine zweite Düse.Furthermore, the device according to the invention comprises at least one second nozzle.

Die zweite Düse weist eine geometrische Form eines Spaltes mit Kantenabrundungen zur Erzeugung eines weitgehend laminaren Luftstroms auf.The second nozzle has a geometric shape of a gap with rounded edges to generate a largely laminar air flow.

Der aus einer Öffnung der zweiten Düse ausströmende laminare Luftstrom lenkt den zuvor mittels des mindestens einen ersten Düsenpaares verwirbelten und kleingranularen Partikelstrom noch vor einem Auftreffen auf die Fahrzeugscheibe nach oben, d.h. Richtung Fahrzeugdach, ab.The laminar air flow emerging from an opening of the second nozzle deflects the small-granular particle flow, which was previously swirled by means of the at least one first pair of nozzles, upwards, i.e. towards the vehicle roof, before it hits the vehicle window.

Die zweite Düse ist in Bezug auf eine primäre Fahrtwindrichtung zwischen dem ersten Düsenpaar und der Fahrzeugscheibe angeordnet, so dass während einer Fahrt des Fahrzeuges der Fahrtwind zeitlich zuerst auf die von dem mindestens einen ersten Düsenpaar erzeugte turbulente Strömung trifft und zeitlich anschließend auf den von der mindestens einen zweiten Düse erzeugten laminaren Luftstrom.The second nozzle is arranged between the first pair of nozzles and the vehicle window in relation to a primary airflow direction, so that while the vehicle is moving, the airflow first encounters the turbulent flow generated by the at least one first pair of nozzles and then the flow generated by the at least laminar air flow generated by a second nozzle.

Die laterale Variabilität der Ausströmungsgeschwindigkeit wird durch mehrere zweite Düsen mittels der Variabilität des an jeder dieser zweiten Düsen anliegenden Luftdruckes ermöglicht.The lateral variability of the outflow speed is made possible by a plurality of second nozzles by means of the variability of the air pressure present at each of these second nozzles.

Aufgrund der turbulenten Strömung wird eine Verwirbelung und damit eine Zerkleinerung von im Strom des Fahrtwindes befindlichen Partikeln (Regentropfen) realisiert. Dadurch wird das Oberfläche-zu-Volumen-Verhältnis der entstehenden Partikel erhöht, was eine entscheidende Vergrößerung des dynamischen Auftriebes im anschließenden laminaren Luftstrom ermöglicht.Due to the turbulent flow, a turbulence and thus a comminution of particles (raindrops) in the flow of the relative wind is realized. This increases the surface-to-volume ratio of the resulting particles, which enables a decisive increase in dynamic lift in the subsequent laminar air flow.

Sowohl das mindestens eine erste Düsenpaar als auch die mindestens eine zweite Düse können auf einer jeweiligen Düsenleiste oder auch auf einer gemeinsamen Düsenleiste angeordnet sein.Both the at least one first pair of nozzles and the at least one second nozzle can NEN be arranged on a respective nozzle bar or on a common nozzle bar.

Mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann eine wischerlose Klarsicht (partikelimpaktfreies Freihalten) von Fahrzeugscheiben während der Fahrt oder bei Fahrzeugstillstand realisiert werden.By means of the device according to the invention, a wiper-free clear view (particle impact-free keeping clear) of vehicle windows can be realized while driving or when the vehicle is stationary.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Winkel, über welche die einzelnen Düsen eines ersten Düsenpaares konvergent zueinander angeordnet sind, jeweils variabel.In an advantageous embodiment of the invention, the angles over which the individual nozzles of a first pair of nozzles are arranged so as to converge with one another are each variable.

Diese Winkel können jeweils bezüglich der Fahrgeschwindigkeit, der Partikelart und -dichte, Windattribute und der Fahrzeugneigung innerhalb eines Bereiches zwischen +/-15° bis +/-45° optimiert geregelt werden.These angles can be optimally controlled within a range of +/-15° to +/-45° with regard to driving speed, particle type and particle density, wind attributes and vehicle inclination.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Winkel zwischen dem ersten Düsenpaar und der Fahrzeugscheibe variabel.In a further advantageous embodiment of the invention, an angle between the first pair of nozzles and the vehicle window is variable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist ein Winkel zwischen der zweiten Düse und der Fahrzeugscheibe variabel.In a further advantageous embodiment of the invention, an angle between the second nozzle and the vehicle window is variable.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst die Vorrichtung ein vertikal ausgerichtetes und zwischen der mindestens einen zweiten Düse und der Fahrzeugscheibe angeordnetes statisches Magnetfeld.In a further advantageous embodiment of the invention, the device comprises a vertically oriented static magnetic field arranged between the at least one second nozzle and the vehicle window.

Die Feldstärke kann vorzugsweise im Bereich zwischen 0,5 bis 1 Tesla liegen.The field strength can preferably be in the range between 0.5 and 1 Tesla.

Hierdurch kann ein dynamischer Auftrieb, der mittels des aus der mindestens einen zweiten Düse ausströmenden Luftstromes erzielt wird, insbesondere bei geringen Fahrgeschwindigkeiten unterstützt werden.As a result, a dynamic lift, which is achieved by means of the air flow flowing out of the at least one second nozzle, can be supported, in particular at low driving speeds.

Die Felderzeugung kann mit konventionellen (und nicht mit supraleitenden Spulen) erreicht werden.Field generation can be achieved with conventional (rather than superconducting) coils.

Dieses Magnetfeld kann mittels magnetischer Levitation die Aufwärtsbewegung der kleingranularen (Wasser-)Partikel über deren Diamagnetismus verstärken.By means of magnetic levitation, this magnetic field can increase the upward movement of the small-granular (water) particles via their diamagnetism.

Figurenlistecharacter list

Es zeigen:

  • 1: eine Seitenansicht auf eine erfindungsgemäße Vorrichtung;
  • 2: eine Frontansicht auf die erfindungsgemäße Vorrichtung.
Show it:
  • 1 : a side view of a device according to the invention;
  • 2 : a front view of the device according to the invention.

Die schematischen 1 und 2 zeigen eine Ausführungsform einer Vorrichtung 1 zur Reinigung einer Fahrzeugscheibe 2 bei einer Fahrzeugfahrt in Richtung des Pfeils P1. The schematic 1 and 2 show an embodiment of a device 1 for cleaning a vehicle window 2 when the vehicle is traveling in the direction of the arrow P1.

Die Fahrzeugscheibe 2 ist beispielsweise eine Windschutzscheibe.The vehicle window 2 is a windshield, for example.

Die Vorrichtung 1 umfasst in dieser Ausführungsform erste Düsenpaare 3.
Jedes Düsenpaar 3 umfasst zwei einzelne Düsen 3.1 (linke Düse) und 3.2 (rechte Düse), deren Öffnungen 4.1, 4.2 in Winkeln α1, α2 konvergent zueinander gerichtet sind.
Die Winkel α1, α2 können je nach Windgeschwindigkeit, Partikelgröße und -dichte, etc. variabel einstell- oder regelbar sein und liegen in den Bereichen I -45° < α1< -15° und 15° < α2< 45.°
Die Ausrichtung der Düsen 3.1 und 3.2 ist gegenüber der Scheibenebene über einen Winkel β definiert, welcher je nach Windgeschwindigkeit, Partikelgröße und -dichte etc. variabel in einem Bereich zwischen -10°< β< 70° einstell- oder regelbar ist.
Negative Werte des Winkels β repräsentieren einen Reinigungsbetrieb und positive Werte des Winkels β repräsentieren einen Zerstäubungsbetrieb.
Während der Fahrt besteht damit die Möglichkeit, zwischen dem Reinigungsbetrieb und dem Zerstäubungsbetrieb zu alternieren.
Die Vorzugsrichtung des erzeugten, turbulenten Luftstroms kann senkrecht zur Fahrtrichtung sein.In this embodiment, the device 1 comprises first pairs of nozzles 3.
Each pair of nozzles 3 comprises two individual nozzles 3.1 (left-hand nozzle) and 3.2 (right-hand nozzle), the openings 4.1, 4.2 of which are directed at angles α 1 , α 2 to converge towards one another.
Depending on the wind speed, particle size and particle density, etc., the angles α 1 , α 2 can be variably adjusted or regulated and are in the ranges I -45° < α 1 < -15° and 15° < α 2 < 45. °
The orientation of the nozzles 3.1 and 3.2 is defined by an angle β relative to the disk plane, which can be adjusted or regulated in a range between -10°<β<70° depending on the wind speed, particle size and particle density etc.
Negative values of angle β represent a cleaning operation and positive values of angle β represent an atomizing operation.
It is therefore possible to alternate between cleaning operation and atomization operation while driving.
The preferred direction of the generated, turbulent air flow can be perpendicular to the direction of travel.

Die einzelnen Düsen 3.1, 3.2 können in einem unterschiedlichen Abstand zu der Fahrzeugscheibe 2 angeordnet sein.The individual nozzles 3.1, 3.2 can be arranged at different distances from the vehicle window 2.

Die aus den einzelnen Düsen 3.1, 3.2 eines Düsenpaares 3 in Richtung der Pfeile P2, P3 ausströmenden Luftströme mit überkritischer Reynoldszahl treffen innerhalb des unteren Viertels der Fahrzeugscheibe 2 aufeinander, generieren dabei einen noch höheren Verwirbelungsgrad (Erhöhung der überkritischen Reynoldszahl der Einzelströme) und bewirken dadurch eine effiziente Zerkleinerung der im Luftstrom enthaltenen Partikel durch inelastische Stöße mit hoher Rate.The air streams with a supercritical Reynolds number flowing out of the individual nozzles 3.1, 3.2 of a pair of nozzles 3 in the direction of the arrows P2, P3 meet within the lower quarter of the vehicle window 2, generate an even higher degree of turbulence (increase in the supercritical Reynolds number of the individual streams) and thus cause efficient comminution of the particles contained in the air flow by inelastic collisions at a high rate.

Weiterhin umfasst die Vorrichtung 1 zweite Düsen 5.Furthermore, the device 1 comprises second nozzles 5.

Die zweite Düse 5 weist die Form einer Spaltdüse mit abgerundeten Kanten auf.The second nozzle 5 has the shape of a slit nozzle with rounded edges.

Die geometrische Ausbildung der zweiten Düse 5 ist derart gewählt, dass ein aus einer Öffnung 6 der zweiten Düse 5 in Richtung des Pfeils P4 ausströmender Luftstrom (Druckluft, welche über den Fahrtwind und/oder Pumpen in Reservoir gespeichert wird) möglichst laminar und nicht turbulent ist.The geometric design of the second nozzle 5 is selected in such a way that an air flow (compressed air which is stored in the reservoir via the relative wind and/or pumps) flowing out of an opening 6 of the second nozzle 5 in the direction of arrow P4 is as laminar as possible and not turbulent .

Der aus der Öffnung 6 ausströmende laminare Luftstrom lenkt den verwirbelten und kleingranularen Partikelstrom nach oben (Heben über das Fahrzeugdach 7) ab.The laminar air flow flowing out of the opening 6 deflects the turbulent and small-granular particle flow upwards (lifting over the vehicle roof 7).

Die zweite Düse 5 ist in einem variablen Winkel γ gegenüber der Fahrzeugscheibe 2 geneigt und kann stufenlos in einem Regelbetrieb (0°<γ<50°) und in einem Reinigungsbetrieb (0°>γ>-10°) verstellt werden.The second nozzle 5 is inclined at a variable angle γ relative to the vehicle window 2 and can be continuously adjusted in a control mode (0°<γ<50°) and in a cleaning mode (0°>γ>-10°).

Zudem umfasst die Vorrichtung 1 ein Magnetfeld 8.In addition, the device 1 includes a magnetic field 8.

Das Magnetfeld 8 ist zwischen der zweiten Düse 5 und der Fahrzeugscheibe 2 angeordnet. Das Magnetfeld 8 wird durch eine nicht dargestellte Spulenanordnung am Fahrzeugdach 7 (N-Pol) und der Motorhaube 9 (S-Pol) senkrecht zur Fahrtrichtung ausgerichtet und vorzugsweise lateral lokalisiert generiert.The magnetic field 8 is arranged between the second nozzle 5 and the vehicle window 2 . The magnetic field 8 is generated by a coil arrangement (not shown) on the vehicle roof 7 (N pole) and the hood 9 (S pole) perpendicular to the direction of travel and preferably laterally localized.

Insbesondere bei einem Stillstand oder einer geringen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges steht ein Staudruck des Fahrtwindes zur Speisung des Druckreservoirs nur abgeschwächt zur Verfügung, um diese aufzuladen.In particular, when the vehicle is at a standstill or traveling at a low speed, the dynamic pressure of the relative wind to feed the pressure reservoir is only weakened in order to charge it.

Hierbei kann eine mittels magnetischer Levitation erreichte Komponente des dynamischen Partikelauftriebs die Ablenkung über das Fahrzeugdach 7 dominieren (in Richtung des Pfeils P4).In this case, a component of the dynamic particle buoyancy achieved by means of magnetic levitation can dominate the deflection over the vehicle roof 7 (in the direction of arrow P4).

Die Feldstärke eines solchen Dipolfeldes ist in den Polen besonders groß und führt daher dort zu einer erhöhten Auftriebswirkung, welche gewünscht ist.The field strength of such a dipole field is particularly high in the poles and therefore leads there to an increased buoyancy effect, which is desirable.

Da das Magnetfeld 8 statisch ist, erfolgt keine physiologisch relevante Abstrahlung von Feldenergie.Since the magnetic field 8 is static, there is no physiologically relevant emission of field energy.

BezugszeichenlisteReference List

11
Vorrichtungcontraption
22
Fahrzeugscheibevehicle window
33
erstes Düsenpaarfirst pair of nozzles
3.13.1
Düsejet
3.23.2
Düsejet
4.14.1
Öffnungopening
4.24.2
Öffnungopening
55
zweite Düsesecond nozzle
66
Öffnungopening
77
Fahrzeugdachvehicle roof
88th
Magnetfeldmagnetic field
99
Motorhaube Engine Hood
P1P1
Pfeilarrow
P2p2
Pfeilarrow
P3P3
Pfeilarrow
P4P4
Pfeil arrow
α1α1
Winkelangle
α2α2
Winkelangle
ββ
Winkelangle
γg
Winkelangle

Claims (5)

Vorrichtung (1) zur Reinigung von einer Fahrzeugscheibe (2), wobei die Vorrichtung (1) mindestens ein erstes Düsenpaar (3), mittels welchem Luftströme ausströmen können, und mindestens eine zweite Düse (5), mittels welcher ein Luftstrom ausströmen kann, aufweist, und wobei die zweite Düse (5) zwischen dem ersten Düsenpaar (3) und der Fahrzeugscheibe (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsen (3.1; 3.2) des ersten Düsenpaares (3) konvergent zueinander ausgerichtet sind.Device (1) for cleaning a vehicle window (2), the device (1) having at least a first pair of nozzles (3) by means of which air streams can flow out, and at least a second nozzle (5) by means of which an air stream can flow out , and wherein the second nozzle (5) is arranged between the first pair of nozzles (3) and the vehicle window (2), characterized in that the nozzles (3.1; 3.2) of the first pair of nozzles (3) are aligned convergently to one another. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Winkel (α1, α2), in welchem die einzelnen Düsen (3.1; 3.2) des ersten Düsenpaares (3) konvergent zueinander angeordnet sind, variabel sind.Device (1) after claim 1 , characterized in that the angle (α 1 , α 2 ) at which the individual nozzles (3.1; 3.2) of the first pair of nozzles (3) are arranged so as to converge towards one another are variable. Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel (β) zwischen dem ersten Düsenpaar (3) und der Fahrzeugscheibe (2) variabel ist.Device (1) after claim 1 or 2 , characterized in that an angle (β) between the first pair of nozzles (3) and the vehicle window (2) is variable. Vorrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Winkel (γ) zwischen der zweiten Düse (5) und der Fahrzeugscheibe (2) variabel ist.Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that an angle (γ) between the second nozzle (5) and the vehicle window (2) is variable. Vorrichtung (1) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung (1) mindestens ein vertikal ausgerichtetes und zwischen der mindestens einen zweiten Düse (5) und der Fahrzeugscheibe (2) angeordnetes statisches Magnetfeld (8) aufweist.Device (1) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the device (1) has at least one vertically aligned static magnetic field (8) arranged between the at least one second nozzle (5) and the vehicle window (2).
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