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Technisches Gebiet
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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Hubdüse in einer Reinigungsanlage
in einem Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Stand der Technik
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In
der
DE 199 18 759
A1 wird eine Scheinwerferreinigungsanlage für
ein Kraftfahrzeug beschrieben, die eine Hubdüsenanordnung
mit einem in einem Gehäuse teleskopartig verschiebbaren
Düsenrohr umfasst, welches zwischen einer zurückgezogenen
Außerbetriebsstellung und einer ausgelenkten Betriebsstellung
verfahrbar ist. Die Stellbewegung zwischen Außerbetriebs-
und Betriebsposition wird entweder mithilfe eines Elektromotors,
oder, gemäß einer weiteren in der
DE 199 18 759 A1 genannten
Ausführungsvariante, mittels Wasserdruck durchgeführt,
der auf das Düsenrohr wirkt und dieses teleskopartig verschiebt.
Im Düsenrohr befindet sich ein Strömungskanal, über
den das Reinigungsfluid in der Betriebsstellung des Düsenrohrs
austreten kann.
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Insbesondere
in der zurückgezogenen Außerbetriebsposition muss
eine sichere Arretierung des Düsenrohrs gewährleistet
sein, um zu vermeiden, dass das Düsenrohr durch die im
Betrieb des Kraftfahrzeugs auftretenden Erschütterungen
versehentlich in die elongierte Position verfahren wird. Andererseits
darf die Rastkraft, mit der das Düsenrohr in der Außerbetriebsposition
gehalten ist, ein bestimmtes Maß nicht überschreiten,
um si cherzustellen, dass das Düsenrohr mit vertretbarem
Kraft- bzw. Stellaufwand in die Betriebsposition verfahrbar ist.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Hubdüse, welche
in einer Reinigungsanlage in einem Kraftfahrzeug eingesetzt wird,
mit einfachen konstruktiven Maßnahme in der Weise auszuführen, dass
in mindestens einer Endposition des Düsenrohrs der Hubdüse
eine sichere Verrastung gegeben ist, aus der das Düsenrohr
mit einem begrenzten Stellaufwand zu lösen sein soll.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen
des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben
zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die
erfindungsgemäße Hubdüse wird beispielsweise
in Scheinwerferreinigungsanlagen in Kraftfahrzeugen oder in Scheibenwischanlagen
eingesetzt. Darüber hinaus ist es auch möglich,
die Hubdüse in Reinigungseinrichtungen von Kraftfahrzeugen
zur Reinigung von Sensoren einzusetzen, mit denen beispielsweise
eine Abstandsmessung zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder dergleichen durchgeführt
wird.
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Die
Hubdüse weist ein in einem Gehäuse verstellbar
angeordnetes Düsenrohr auf, das relativ zu dem Gehäuse
in einer Außerbetriebsposition und einer Betriebsposition
zu verstellen ist. Mindestens in einer dieser Positionen – bevorzugt
in der Außerbetriebsposition, wobei ggf. auch die Betriebsposition
in Betracht kommt – ist das Düsenrohr über
ein im Gehäuse gehaltenes, verstellbares Klemmelement in
einer Rastposition gesichert, wobei das Klemmelement das Düsenrohr
bzw. ein mit dem Düsenrohr verbundenes Bauteil mit einer
Klemmkraft beaufschlagt. Das Klemmelement ist im Strömungsweg
des Reinigungsfluids gelegen und wird von dem Druck des Reinigungsfluids
in eine die Klemmkraft reduzierende Position verstellt.
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Diese
Ausführung hat den Vorteil, dass über das Reinigungsfluid
ein unmittelbarer Einfluss auf die Klemmkraft des Klemmelementes
ausgeübt werden kann. Dies bedeutet, dass mit dem Zuführen
von Reinigungsfluid bzw. einer Druckerhöhung des Reinigungsfluids
die Klemmkraft des Klemmelementes auf das Düsenrohr reduziert
wird, so dass das Düsenrohr mit geringerem Stellaufwand
in die gegenüberliegende Position verfahren werden kann.
Handelt es sich bei der Rastposition beispielsweise um die Außerbetriebsposition
des Düsenrohrs, in der das Düsenrohr sich in einer
im Gehäuse zurückgezogenen Position befindet,
so kann zum Überführen des Düsenrohrs
in die elongierte Betriebsposition mit dem Anlegen des unter Druck
stehenden Reinigungsfluids die Klemmkraft des Klemmelementes auf
das Düsenrohr reduziert werden, woraufhin die Überführung
in die elongierte Betriebsposition mit geringerem Aufwand bewerkstelligt
werden kann. Sobald der Druck des Reinigungsfluids abnimmt, übt
auch das Klemmelement wieder seine volle Klemmkraft auf das Düsenrohr
aus und sichert dieses in gewünschter Weise in der Rastpositi on,
so dass ein versehentliches Verstellen des Düsenrohrs sicher
verhindert ist.
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Die
Reduzierung der Klemmkraft, welche von dem Klemmelement auf das
Düsenrohr ausgeübt wird, erfolgt allein über
die Druckbeaufschlagung mit dem Reinigungsfluid, das vorzugsweise
auch zur Verstellung des Düsenrohrs zwischen der zurückgezogenen
und der elongierten Position verwendet wird, wobei sowohl eine Verstellung
von der Außerbetriebs- in die Betriebsposition als auch
in Gegenrichtung über den hydraulischen Druck des Reinigungsfluids
in Betracht kommt. Zusätzliche Maßnahmen zur Reduzierung
der Klemmkraft des Klemmelements sind grundsätzlich nicht
erforderlich.
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Das
Klemmelement besteht vorzugsweise aus einem elastisch nachgiebigen
Material, insbesondere aus einem Elastomer wie beispielsweise Silikon,
wobei grundsätzlich auch sonstige, elastische Materialien
wie beispielsweise Gummi in Betracht kommen. Gemäß einer
alternativen Ausführung ist vorgesehen, dass das Klemmelement
aus einem festen Material besteht und über den hydraulischen Druck
des Reinigungsfluids zwischen mindestens zwei Positionen verstellbar
ist, wobei in einer dieser Positionen das Klemmelement die Klemmkraft
auf das Düsenrohr bzw. ein mit dem Düsenrohr verbundenes
Bauteil ausübt. Beispielsweise können bistabile
Federelemente eingesetzt werden, die über den hydraulischen
Druck zwischen den beiden stabilen Positionen verstellbar sind,
wobei in einer dieser stabilen Positionen das Klemmelement in Anlage
am Düsenrohr liegt.
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Grundsätzlich
ist es in der Ausführung des Klemmelementes aus einem elastisch
nachgiebigen Material ausreichend, wenn das Klemmelement eine einfache
geometrische Gestalt aufweist, beispielsweise als Lippe ausgeführt
ist, die an der Mantelfläche des Düsenrohrs bzw.
eines mit dem Düsenrohr verbundenen Bauteils anliegt und
durch den hydraulischen Druck in eine aufgeweitete Position verstellt wird,
in der die Radialkraft auf die Mantelfläche aufgehoben
oder zumindest reduziert ist. Gemäß einer bevorzugten
Ausführung ist vorgesehen, dass das Klemmelement als Klemmmanschette
ausgebildet ist, die das Düsenrohr bzw. ein mit dem Düsenrohr verbundenes
Bauteil ringförmig umgreift und in der Rastposition über
den Ringumfang eine radiale Klemmwirkung auf das Düsenrohr
bzw. das weitere Bauteil ausübt. Dies hat den Vorteil,
dass die Kraftbeaufschlagung nicht nur an einer Seite erfolgt, sondern dass
das Düsenrohr gleichmäßig von allen Seiten
radial mit der Klemmkraft beaufschlagt wird. Außerdem wird
zugleich der Strömungsweg dicht abgeschlossen; die Freigabe
des Strömungswegs erfolgt durch ein radiales Aufweiten
der Klemmmanschette, wodurch die unmittelbar an der Mantelfläche
des Düsenrohrs anliegenden Abschnitte der Klemmmanschette
sich radial nach außen bewegen und einen axialen Strömungsweg
freigeben.
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In
der Ausführung als Klemmmanschette hat es sich als zweckmäßig
erwiesen, eine zumindest abschnittsweise konusförmige Geometrie
vorzusehen, wobei in einer bevorzugten Ausführung die Klemmmanschette
als Doppelkonus ausgebildet ist, in der die Klemmmanschette wie
eine Eieruhr mittig einen schmalen Abschnitt und an den axialen
Stirnseiten radial erweiterte Abschnitte aufweist. Der mittige,
mit reduziertem Radius ausgeführte Abschnitt liegt mit
Klemmwirkung an der Mantelfläche des Düsenrohres
an und wird durch den Druck des Reinigungsfluids aufgeweitet. Die
an den Stirnseiten konusförmig erweiterten Abschnitte der
Klemmmanschette leiten das herangeführte Reinigungsfluid
in das Innere der Klemmmanschette, so dass sich die aufweitende
Wirkung des Reinigungsfluids optimal entfalten kann.
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Um
die Klemmwirkung zu verbessern, kann es zweckmäßig
sein, an der Mantelfläche des Düsenrohrs bzw.
des mit dem Düsenrohr verbundenen Bauteils einen Riffelabschnitt
vorzusehen, der mit einer geriffelten, die Reibwirkung erhöhenden
Oberfläche versehen ist. Das Klemmelement kann in der Ausführung
als Klemmmanschette auf der radial innen liegenden Seite eine Klemmnase
aufweisen, die in der Rastposition in Anlage mit der Mantelfläche,
insbesondere dem Riffelabschnitt kommt. Über die Ausführung
als Klemmnase wird die radiale, von der Klemmmanschette ausgeübte
Klemmkraft auf eine reduzierte Fläche verteilt, wodurch
der Klemmdruck erhöht ist.
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Die
Klemmmanschette wirkt insbesondere auf einen Rastdorn, der einteilig
mit dem Düsenrohr ausgebildet ist und von der Klemmmanschette
umgriffen wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Vorteile und zweckmäßige Ausführungen
sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und
den Zeichnungen zu entnehmen.
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Es
zeigen:
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1 einen
Schnitt durch eine Hubdüse in einer Scheinwerferreinigungsanlage
mit einer steuerbaren Pumpe, die mit zwei Strömungsöffnungen
im Gehäuse der Hubdüse verbunden ist, wobei die
Förderung von Fluid in die jeweilige Strömungsöffnung einstellbar
ist, mit einem axial teleskopartig verstellbaren Düsenrohr
im Gehäuse der Hubdüse, dargestellt in der zurückgezogenen
Außerbetriebesposition,
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2 die
Hubdüse in der Betriebsposition mit ausgefahrenem Düsenrohr, über
das Fluid austreten kann,
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3 die
Hubdüse zu Beginn der Überführungsbewegung
von der Betriebsposition zurück in die eingezogene Außerbetriebsposition,
die durch Umkehrung der Förderrichtung des Fluids durchgeführt
wird,
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4 einen
Schnitt durch den Bodenbereich einer Hubdüse mit einem
darin verschieblich angeordneten Düsenrohr, welches sich
in Außerbetriebsposition befindet und in dieser Position über
ein Klemmelement gesichert ist,
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5 eine
vergrößerte Darstellung der 4 aus
dem Bereich des Klemmelements,
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6 eine
Darstellung der 4 in noch größerer
Auflösung aus dem Bereich des Klemmelements.
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In
den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Wie
in 1 dargestellt, umfasst die Scheinwerferreinigungsanlage 1 eine
Hubdüse 2, eine Pumpe 3 und einen Vorratsbehälter 4.
Die Scheinwerferreinigungsanlage 1 ist zum Einsatz in einem
Kraftfahrzeug zur Reinigung der Frontscheinwerfer vorgesehen, wobei
grundsätzlich auch alternative Anwendungen für
die Reinigungsanlage bzw. die Hubdüse 2 in Betracht
kommen.
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Aus
dem Vorratsbehälter 4 wird Fluid, insbesondere
Wasser, mittels der Pumpe 3 in die Hubdüse 2 gefördert.
Die Hubdüse 2 weist ein vorteilhaft zylindrisches
Gehäuse 5 auf, in welchem ein Düsenrohr 6 axial
translatorisch verstellbar nach Art eines Teleskops gehalten ist.
Im Inneren des Düsenrohres 6 befindet sich ein
Strömungskanal 7, an dessen Stirnseite ein Düsenkopf 8 angeordnet
ist, über den das Reinigungsfluid austritt. Das Düsenrohr 6 ist
zwischen der in 1 dargestellten, zurückgezogenen
Außerbetriebsposition und der in 2 dargestellten,
ausgefahrenen Betriebsposition zu verstellen. In Außerbetriebsposition
ist das Düsenrohr vollständig in den Innenraum
des Gehäuses 5 eingefahren, lediglich der Düsenkopf 8 ragt
aus dem Gehäuse heraus. In Betriebsposition ist dagegen
das Düsenrohr 6 annähernd vollständig
aus dem Gehäuse ausgefahren.
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Einteilig
mit dem Düsenrohr 6 ist eine Trennwand 13 ausgebildet,
die an den unteren, ersten und zweiten Strömungsöffnungen 9 und 10 in
der der Gehäusewand benachbarten Seite des Düsenrohres 6 gehalten
ist und den Innenraum des Gehäuses ausfüllt. Die
Trennwand 13 separiert einen ersten Druckraum 11 von
einem zweiten Druckraum 12, wobei der erste Druckraum 11 mit
der ersten Strömungsöffnung 9 und der
zweite Druckraum 12 mit der zweiten Strömungsöffnung 10 kommuniziert.
Die beiden Strömungsöffnungen 9 und 10 sind über
Leitungen 14 und 15 mit der Pumpe 3 verbunden,
wobei je nach Förderrichtung der Pumpe 3 Fluid über
die Öffnung 9 eingeleitet und über die Öffnung 10 ausgeleitet
wird oder eine Durchströmung in Gegenrichtung erfolgt.
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Wie
einem Vergleich der 1 und 2 zu entnehmen,
wird zum Überführen des Düsenrohres aus
der zurückgezogenen Außerbetriebsposition (1)
in die elongierte Betriebsposition (2) die Förderpumpe 3 in
der Weise betätigt, dass das Fluid aus dem Vorratsbehälter 4 über
die erste Strömungsöffnung 9 in den ersten
Druckraum 11 gefördert wird, der sich unterhalb
der Trennwand 13 befindet, so dass der hydraulische Druck
die Trennwand 13 und damit auch das Düsenrohr 6 in
Ausschubrichtung kraftbeaufschlagt. Daraufhin bewegen sich die Trennwand 13 und
das Düsenrohr 6 axial in Richtung der Betriebsposition,
wodurch der erste Druckraum 11 sich kontinuierlich vergrößert
und mit dem Fluid aufgefüllt wird. Mit zunehmender Elongationsbewegung
verkleinert sich zugleich der zweite Druckraum 12 auf der
Gegenseite der Trennwand 13. Dieser zweite Druckraum 12 ist über
ein Verbindungsrohr 17, welches im Inneren des Gehäuses 5 geführt
ist, mit der zweiten Strömungsöffnung 10 verbunden. Fluid,
welches sich im zweiten Druckraum 12 befindet, kann somit
bei einer Ausschubbewegung des Düsenrohres 6 aus
dem zweiten Druckraum 12 und über das Verbindungsrohr 17 über
die zweite Strömungsöffnung 10 und die
Leitung 15 austreten.
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In
die Trennwand 13 ist ein quer zur Ausschubrichtung des
Düsenrohrs verlaufender Verbindungskanal 16 eingebracht.
Während der Überführungsbewegung von
der zurückgezogenen Außerbetriebsposition in die
ausgelenkte Betriebsposition liegt die eine Mündungsöffnung
des Verbindungskanals 16 an der Innenwand des Gehäuses 5 an
und ist dadurch verschlossen. Die gegenüberliegende Mündungsöffnung
des Verbindungskanals 16 mündet in den Strömungskanal 7,
der im Düsenrohr 6 verläuft. Mit Erreichen
der Betriebsposition (2) gelangt die an der Innenwand
anliegende Mündungsöffnung des Verbindungskanals 16 in
den Bereich eines Bypass 18, der als radiale Erweiterung
in die Innenwand des Gehäuses 5 eingebracht ist.
Dadurch wird die Mündungsöffnung des Ver bindungskanals 16 freigegeben
und das im ersten Druckraum 11 befindliche Fluid kann über
den Bypass 18 in den Verbindungskanal 16 und weiter
in den Strömungskanal 7 einströmen und über
den Düsenkopf 8, wie in 2 dargestellt,
austreten. In dieser Betriebsposition nimmt der zweite Druckraum 12 seine
minimale Größe ein, ein weiterer Strömungsabfluss
aus dem zweiten Druckraum 12 findet nicht statt, da der
zweite Druckraum 12 nicht weiter verkleinert wird.
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In 3 ist
die Hubdüse 2 zu Beginn der Rückstellbewegung
von der Betriebsposition in die Außerbetriebsposition dargestellt.
Diese Rückstellbewegung wird mithilfe der Pumpe 3 durchgeführt,
indem die Förderrichtung der Pumpe 3 umgekehrt
und Fluid über die zweite Leitung 15 und die zweite
Strömungsöffnung 10 in den zweiten Druckraum 12 gefördert
wird. Die Trennwand 13 wird dadurch in Richtung des Bodens
des Gehäuses mit den Strömungsöffnungen 9 und 10 gedrückt,
wodurch das Düsenrohr 6 wieder eingefahren wird.
Das Fluid, welches sich im ersten Druckraum 11 befindet,
wird durch die Verkleinerung des ersten Druckraumes über
die erste Strömungsöffnung 9 und die
Leitung 14 abgeleitet.
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In
den 4 bis 6 ist jeweils der Bodenbereich
der Hubdüse 2 mit dem Düsenrohr 6 in
der zurückgezogenen Außerbetriebsposition dargestellt. Das
Düsenrohr 6 nimmt in der Außerbetriebsposition im
Gehäuse 5 eine Rast- bzw. Klemmposition ein, in der
ein stirnseitig benachbart zum Boden am Düsenrohr 6 angeordneter,
zylindrischer Rastdorn 22 von einem Klemmelement 21 radial
kraftbeaufschlagt und in dieser Position gesichert ist. Das Klemmelement 21 ist
als Klemmmanschette aus einem elastisch nachgiebigen Material, insbesondere
aus einem Elastomer wie beispielsweise Silikon gefertigt, das am
Gehäuse 5 abgestützt ist und im Strömungsweg des
Reinigungsfluids liegt. Das Reinigungsfluid wird zum Überführen
des Düsenrohrs 6 von der dargestellten Außerbetriebsposition
in die elongierte Betriebsposition wie mit den Pfeilen dargestellt über
den ersten Anschlussstutzen 19 in Richtung auf die freie Stirnseite
des Rastdorns 22 geleitet, anschließend zwischen
der Klemmmanschette 21 und der Mantelfläche des
Rastdorns axial in einen Druckraum 25 geführt,
welcher sich unmittelbar benachbart zum Bodenbereich des Düsenrohres 6 befindet,
und schließlich vom Druckraum 25 in den Strömungskanal 7 im Düsenrohr 6 geleitet, über
das das Reinigungsfluid austritt. Da die Klemmmanschette 21 vom
Druck des Reinigungsfluids radial aufgeweitet ist und damit die Klemmwirkung
auf den Rastdorn 22 reduziert bzw. aufgehoben ist, genügt
der Druck im Druckraum 25, um das Düsenrohr 6 axial
in die elongierte Betriebsposition zu verstellen. Die Ableitung
des Fluids erfolgt mit dem Zurücksetzen des Düsenrohrs
in die eingezogene Außerbetriebsposition über
einen zweiten Anschlussstutzen 20.
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Wie
den vergrößerten Darstellungen der 5 und 6 zu
entnehmen, ist die Klemmmanschette 21 ähnlich
wie eine Eieruhr in Form eines Doppelkonus ausgebildet, wobei der
mittlere Abschnitt mit reduziertem Radius der Mantelfläche
des zylindrischen Rastdorns 22 mit Klemmwirkung anliegt.
Die Klemmmanschette 21 ist an einem Ringflansch 24 des
Gehäuses gehalten, der eine Durchtrittsöffnung
für das heranzuführende Reinigungsfluid umschließt.
An diesem Ringflansch 24 ist die Klemmmanschette 21 gemäß bevorzugter
Ausführung angespritzt, was beispielsweise im Wege des
Zweikomponenten-Spritzverfahrens durchgeführt wird. Ein Teil
des sich trichter- bzw. konusförmig erweiternden Abschnittes
der Klemmmanschette 21 befindet sich unterhalb des Ringflansches 24 auf
der dem ersten Anschlussstutzen 19 zugewandten Seite, wohingegen
der größere, doppelkonusförmige Teil
der Klemmmanschette 21 oberhalb des Ringflansches 24 auf
der dem Rastdorn 22 zugewandten Seite angeordnet ist.
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Wie 6 zu
entnehmen, befindet sich an der Mantelfläche des Rastdorns 22 in
demjenigen Bereich, welcher von der Klemmmanschette 21 beaufschlagt
wird, ein Riffelabschnitt 23, über den die Mantelfläche
mit einer Riffelung zur Erhöhung der Reibung und damit
der Klemmwirkung zwischen Klemmmanschette und Rastdorn versehen
ist. An der radial schmalsten Stelle ist an der Klemmmanschette 21 eine
radial nach innen ragende, ringförmig umlaufende Klemmnase 26 gebildet,
die im Bereich des Riffelabschnittes 23 die Mantelfläche
des Rastdornes 22 kontaktiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19918759
A1 [0002, 0002]