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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Waschsystem für eine Kraftfahrzeugscheibe
und betrifft im Besonderen, aber nicht ausschließlich, eine Ventilanordnung
zur Verwendung mit einem derartigen Waschsystem.
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Es
sind verschiedene Waschsysteme bekannt, welche die Abgabe eines
Reinigungsfluids erlauben, um Scheinwerferscheiben und dergleichen zu
reinigen. Allgemein umfassen sie eine Reinigungsfluidquelle, welche
mit einer Fluidabgabevorrichtung verbunden ist, die in einer Wirkstellung
Fluid auf die Scheinwerferscheibe richten kann. Üblicherweise umfasst die Fluidabgabevorrichtung
eine feste Düse,
wobei es jedoch aus Gründen
des optimalen Leistungsverhaltens vielfach wünschenswert ist, dass sich
die Düse
nahe an der Scheinwerferscheibe befindet. Mit den derzeitigen Styling-Anforderungen für Fahrzeuge
wird zunehmend gefunden, dass dieses gewünschte Merkmal schwierig zu
erzielen ist. Ferner sollte aus Sicherheitsgründen die Düse nicht so positioniert sein,
dass im Falle eines Unfalls Fußgänger durch
sie verletzt werden.
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Um
dieses Problem zu überwinden,
sind Waschsysteme vorgeschlagen worden, bei denen die Fluidabgabevorrichtung
zwischen einer zurückgezogenen
Bereitschaftsstellung und einer ausgefahrenen Wirkstellung nahe
der Scheinwerferscheibe beweglich ist. Eine derartige bekannte Fluidabgabevorrichtung ist
in der Schrift
GB 2272363 beschrieben,
welche eine teleskopische Waschvorrichtung beschreibt, die ein zylindrisches
Gehäuse
mit einem Einlass für
das Reinigungsfluid umfasst. Ein Düsenträger ist an einem Kolben montiert,
der gleitbeweglich innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, und eine Düse ist an
einem distalen Ende des Düsenträgers montiert,
welches aus dem Gehäuse
herausragt. Der Düsenträger ist
normalerweise in seiner zurückgezogenen
Position innerhalb des Gehäuses
mittels einer Rückholfeder
gehalten. Wenn Waschfluid durch den Einlass in das Gehäuse eingeführt wird,
zwingt der Druck des Fluids den Kolben entgegen der Rückholkraft
der Rückholfeder
in eine Wirkstellung, in der der Düsenträger aus dem Gehäuse herausragt.
Die Düse
wird also von einer Nicht-Wirkstellung, z.B. an der Unterkante eines
Scheinwerfers, in eine Wirkstellung, z.B. senkrecht gegenüber dem
Zentrum des Scheinwerfers, bewegt. Die Düse obstruiert also den Scheinwerfer
normalerweise nicht, sondern wird im Gebrauch in eine Stellung maximaler
Wascheffzienz gebracht.
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Der
Düsenträger ist
ein längliches
Rohr, entlang welchem Reinigungsfluid zu der Düse gelangen kann. Wenn die
Reinigungsfluidversorgung eingeschaltet wird, ist es wichtig, dass
ein Fluss durch die Düse
nicht gestattet wird, bis die Waschvorrichtung ihre Wirkstellung
voll erreicht hat. Um diesen gewünschten
Effekt bereitzustellen, wird ein Ventil innerhalb der teleskopischen
Waschvorrichtung verwendet. Das Ventil ist so gewählt, dass
es erst nach vollständigem
Ausfahren des Düsenträgers öffnet, um
Reinigungsfluid von dem Fluidreservoir zu der Düse fließen zu lassen. Ferner schließt das Ventil, bevor
der Düsenträger seinen
Rückzug
beginnt.
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Das
teleskopische Waschsystem nach
GB 2272363 umfasst
ein Gehäuse,
innerhalb welchem ein Düsenträger unter
der Wirkung eines Drucks eines Reinigungsfluids, welches über einen
Einlassanschluss in das Gehäuse
eintritt, ausfahrbar ist. Die teleskopische Waschvorrichtung umfasst
ein Ventil zum Steuern bzw. Regeln der Abgabe von Reinigungsfluid
an die Düse.
Ein Problem bei dem gezeigten Ventil ist jedoch, dass das Ventil
nach dem Öffnen des
Ventils nicht genau festgelegt ist. Eine Folge davon ist, dass das
Ventil Festlegebereiche verlangt, um das Ventil bei seiner Rückkehr in
die Geschlossen-Stellung
korrekt festzulegen. Ferner ist das Ventil anfällig gegen Beschädigung beim
Gleiten innerhalb seiner Ausnehmung.
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Es
sind andere Ventile vorgeschlagen worden, einschließlich sogenannter
Näherungsventile. Diese öffnen und
schließen
nicht nur unter dem Einfluss von Hydraulikdrücken, sondern sind auch so ausgebildet,
dass sie öffnen,
sobald ein Teil des Waschsystems in eine vorgegebene Stellung ausgefahren
worden ist. Diese Ventilarten verlangen eine erhöhte Anzahl von Bauteilen, wodurch
die Herstellkosten und die Produktfehlermöglichkeiten erhöht werden.
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben angeführten Probleme
wenigstens teilweise zu mildern.
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Erfindungsgemäß wird eine
Ventilanordnung zum Steuern bzw. Regeln der Abgabe von Reinigungsfluid
an ein Waschsystem eines Fahrzeugs bereitgestellt, umfassend einen
Ventilsitz mit einem Fluideinlassanschluss, durch welchen Fluid
in die Ventilanordnung eintreten kann; ein nachgiebiges Ventilelement,
welches sich über
den Ventilsitz erstreckt und einen zentralen Bereich und wenigstens
ein Loch durch das Ventilelement aufweist, welches peripher des
zentralen Bereichs ausgebildet ist; Ventilvorspannungsmittel zum
Vorspannen des zentralen Bereichs gegen den Ventilsitz, um das Ventil
zu schließen
und dadurch den Fluideinlassanschluss abzudichten; und Befestigungsmittel
zum Befestigen der äußeren Kante
des Ventilelementes an dem Ventilsitz; wobei der zentrale Bereich
des Ventilelementes durch die Wirkung von Fluiddruck in dem Einlassanschluss
von dem Ventilsitz fort verschoben werden kann, um das Ventil zu öffnen und
das Reinigungsfluid aus der Ventilanordnung über das wenigstens eine Loch
austreten zu lassen.
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Bevorzugt
umfasst das Ventilelement eine Ventilanordnung, wobei das Ventilelement
umfasst: eine Membran, welche aus einem nachgiebigen Material hergestellt
ist und einen im Allgemeinen flachen zentralen Bereich zum Abdichten
des Fluideinlassanschlusses aufweist; und eine Mehrzahl von Löchern, welche
peripher um den zentralen Bereich angeordnet sind, wenn das Ventilelement
verschoben ist, um zu erlauben, dass Fluid von dem Einlass durch
die Löcher
zu einem Auslass der Ventilanordnung fließt.
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Erfindungsgemäß wird ferner
ein Waschsystem bereitgestellt, welches die Ventilanordnung umfasst,
wobei das System ein teleskopisches Fluidabgabesystem umfasst, umfassend
eine Kolben-Zylinder-Kombination, welche mit einer Reinigungsfluidquelle
verbindbar ist, wobei der Kolben oder der Zylinder relativ zu dem
anderen unter der Wirkung von Fluiddruck bewegbar ist, um einen
länglichen
Düsenträgerbereich
auszufahren, welcher an seinem distalen Ende eine Düse für die Abgabe
von Reinigungsfluid trägt.
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird nun im Folgenden unter Bezugnahme auf
die beigefügte
zeichnerische Darstellung beschrieben; in der Zeichnung zeigen:
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1 den
Ort eines Fluidabgabesystems in einem Fahrzeug;
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2 eine querschnittliche Darstellung einer teleskopischen
Waschvorrichtung nach dem Stand der Technik;
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3 eine
querschnittliche Darstellung einer teleskopischen Waschvorrichtung
einschließlich
einer Ventilanordnung in Einklang mit einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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4 eine
Ventilanordnung in Einklang mit einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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5 ein
weiteres Beispiel für
eine teleskopische Waschvorrichtung zur Verwendung mit einer Ventilanordnung;
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6 eine
querschnittliche Darstellung einer teleskopischen Waschvorrichtung
einschließlich
einer Ventilanordnung in Einklang mit einer zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung; In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugsziffern
gleiche Teile.
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1 zeigt
schematisch die Vorderseite eines Autos 10 mit einem Scheinwerfer 11 und
einem Stoßfänger 12.
Ein Versorgungsreservoir 13 ist innerhalb der Fahrzeugkarosserie
untergebracht und enthält
Reinigungsfluid, welches mittels eines Fluidabgabekanals 14 an
eine teleskopische Waschvorrichtung 20 abgegeben werden
kann. Die teleskopische Waschvorrichtung 20 umfasst einen äußeren Zylinder 21 und
einen Düsenträgerbereich,
an dem eine Düse 22 zum
Abgeben von Reinigungsfluid an die Scheinwerferscheibe gesichert
ist. Die schwarzen Linien zeigen die teleskopische Waschvorrichtung
in einer ersten Nicht-Wirkstellung, in der die teleskopische Waschvorrichtung
zusammengezogen ist. Die unterbrochenen Linien zeigen die Fluidabgabedüse in ihrer
Fluidabgabeposition, in der die Waschvorrichtung ausgefahren ist.
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Die 2a und 2b zeigen,
wie eine teleskopische Waschvorrichtung 20 nach dem Stand der
Technik von einer ersten, zusammengezogenen Stellung 2a in
eine zweite, ausgefahrene Stellung 2b ausgefahren werden
kann.
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Das
im Wesentlichen zylindrische Gehäuse 21 weist
an einem Ende einen Fluideinlassanschluss 23 auf, durch
den Reinigungsfluid von dem Fluidabgabekanal zu der Waschvorrichtung
befördert wird.
Innerhalb des Gehäuses
befindet sich ein Düsenträger 24,
der an einem Ende die Düse 22 trägt. Ein
Dichtungselement 25 ist zu dem anderen Ende des Düsenträgers 24 hin
gesichert. Eine Feder spannt das Dichtungselement nach unten, von
dem oberen Bereich des Gehäuses
weg vor und neigt dadurch dazu, den Düsenträger in einem zusammengezogenen
Zustand innerhalb des Gehäuses 21 zu
halten.
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Wenn
der Scheinwerfer dies verlangt, wird Reinigungsfluid von dem Versorgungsreservoir
entlang Kanal 14 und in den Einlass 23 hinein
gepumpt. Der Druck des Fluids übt
eine Kraft auf den unteren Teil des Dichtungselementes 25 aus,
welche die Vorspannkraft der Feder überwindet und dadurch bewirkt,
dass der Düsenträger ausfährt, wie
in 2b gezeigt. Die Aufwärtsbewegung des Düsenträgers wird
begrenzt, wenn der ringförmige
Bereich 26 mit der einwärts
gerichteten Oberfläche
des Gehäuses
in Anlage kommt. Dies verhindert eine Überkompression der Feder.
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Ein
Ventilelement 27 ist am ausgangsseitigen Ende des Düsenträgers 24 angeordnet,
um die Abgabe des Reinigungsfluids an die Düse 22 zu steuern bzw.
zu regeln. Das Ventil ist ein Ventil nach Art eines Tellerventils
mit einem Rand 27, einem konischen Bereich 28 und
einer Vorspannfeder 29, welche den konischen Bereich des
Ventils gegen den Auslass des Düsenträgers drängt, um
dadurch die Düse
abzudichten. Wenn der Fluiddruck in dem Düsenträger 24 ausreichend
ist, wird der konische Teil des Ventils von dem Ende des Düsenträgers weg
gezwungen, wodurch Fluid in die Kammer der Düse über durch den Rand 27 gebildete Löcher eingelassen
wird. Das Fluid wird dann aus der Düse hinaus gezwungen, um dadurch
das Reinigen des Scheinwerfers zu unterstützen.
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Am
Ende des Reinigungszyklus wird der Fluidfluss in dem Einlass begrenzt
und die Vorspannkraft der Feder bewirkt, dass das Ventil schließt und dann
der Düsenträger in seine
Nicht-Wirkstellung zurückkehrt.
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3 zeigt
schematisch eine teleskopische Waschvorrichtung 30, umfassend
eine Ventilanordnung 40 gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Die Waschvorrichtung 30 umfasst
einen Einlasskanal 31, durch den Fluid von einem Kanal 14 fließen kann.
Der Einlasskanal ist so geformt, dass er mit Schnappsitz um einen
unteren Bereich eines im Wesentlichen zylindrischen Gehäuses 32 passt.
Die beiden sind mit einer fluiddichten Dichtung 33 abgedichtet.
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Ein
Düsenträger 34 ist
innerhalb des Gehäuses 32 positioniert
und an seinem unteren Ende mit einer fluiddichten Dichtung 35 gegen
die Innenfläche des
Gehäuses
abgedichtet. Ein Einlasselement 36 sitzt an dem unteren
Ende des Gehäuses
und definiert einen Fluideinlassanschluss 37. Eine Ventilanordnung 40 ist über den
Einlassanschluss 37 angeordnet, um die Abgabe von Reinigungsfluid
in die Kammer 38 innerhalb des Düsenträgers 34 zu steuern
bzw. zu regeln. In Richtung auf das obere Ende des Düsenträgers 34 befindet
sich eine offene Düse 39,
die bei ausgefahrenem Träger 34 bewirkt,
dass Reinigungsfluid auf den Scheinwerfer gerichtet wird.
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Eine
Feder 50 ist innerhalb des Gehäuses 32 angeordnet.
Ein Ende der Feder wird gegen einen an dem Düsenträger 34 gebildeten
Rand 51 gedrängt, während das
andere Ende der Feder gegen eine einwärts gedrehte Kante 52 des
Gehäuses
gedrängt wird.
Die Feder bewirkt, dass der Düsenträger in seiner
Nicht-Wirkstellung vorgespannt ist, in der der Träger innerhalb
des Gehäuses 32 zurückgezogen
ist. Wenn die Waschvorrichtung tätig
ist, fährt
der Düsenträger nach
oben aus, entgegen dem durch die Feder ausgeübten Druck, die daher zusammengedrückt wird.
Das Ausfahren des Düsenträgers wird
durch den Rand 51 und einen an der Innenfläche des
Gehäuses 32 gebildeten
Anlagebereich begrenzt.
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Weitere
Einzelheiten der Ventilanordnung 40 sind in 4 gezeigt.
Wie ersichtlich, bildet ein oberer Bereich des Einlasselementes 36 einen
Ventilsitz, auf dem die Ventilanordnung montiert ist. Ein Membranventil 41 ist über den
Einlassanschluss 37 angeordnet und liegt an einer erhabenen
Anlagefläche 42 an,
die als ein Ring um den Einlassanschluss 37 gebildet ist.
Das Membran ventil ist aus einem nachgiebigen Material gebildet,
z.B. EPDM-Kautschuk, und weist auf einer Seite einen im Wesentlichen
flachen kreisförmigen
zentralen Bereich 43 auf. Eine Mehrzahl von Löchern 44,
welche das Membranventil perforieren, sind durch das Membranventil 41 hindurch peripher
um den zentralen Bereich gebildet. Das Membranventil 41 ist
an seinen Kanten fixiert, dadurch, dass es zwischen dem Einlasselement 36 und der
Lippe 45 eines Ventilkörpers 46 mit
offener Mündung
zusammengedrückt
ist. Der Ventilkörper 46 weist
einen im Wesentlichen zylindrischen Bereich 47 mit offener
Mündung
auf, der sich zu einem sich verjüngenden
konischen Bereich 48 verlängert, welcher sich zu einem
weiteren im Wesentlichen zylindrischen Bereich 49 verengt,
der ein blindes Ende 50 aufweist. Das blinde Ende kann
ein es durchsetzendes kleines Loch 51 aufweisen. Eine Mehrzahl
von Löchern 52 sind
durch den Ventilkörper
um den sich verjüngenden
konischen Bereich gebildet. Durch Fixieren der Position des Ventils
auf diese Weise kann die Position, in die der zentrale Bereich des
Ventils nach dem Öffnen
und anschließenden
Schließen
zurückkehrt,
vorbestimmt werden, was dabei hilft, die korrekte Funktion des Ventils
sicherzustellen.
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Eine
Feder 53 ist innerhalb des Ventilkörpers angeordnet und an einem
Ende an einem Federhaltebereich des blinden Endes des Ventilkörpers gesichert.
Das andere Ende der Feder ist an einem Teil des Membranventilelements
gesichert, um den zentralen Bereich 43 des perforierten
Membranventils gegen den Ventilsitz vorzuspannen. Eine Dichtungsscheibe 54 ist
um einen Schaftbereich des Membranventils auf der dem zentralen
Bereich entgegengesetzten Seite gesichert. Die Dichtungsscheibe
ist aus einem langlebigen Material gebildet, z.B. aus Nylon.
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Wenn
der Fluiddruck erhöht
wird, um den Scheinwerfer eines Fahrzeugs zu reinigen, erhöht sich
der Druck des Fluids an dem Einlassanschluss 37 entsprechend.
Die Federparameter der Ventilanordnung sind so gewählt, dass
der Druck, bei dem das Membranventil öffnet, größer ist als der Fluiddruck,
der erforderlich ist, um den Düsenträger entgegen
dem vorspannenden Einfluss der Feder 50 nach oben zu zwingen.
Sobald der Düsenträger ausgefahren
worden ist, ist der zunehmende Fluiddruck schließlich ausreichend, um den vorspannenden
Einfluss der Feder 53 zu überwinden und das Ventil 41 zu öffnen, indem
der zentrale Bereich 43 von der Anlagefläche 42 weg
verschoben wird. Die Dichtungsscheibe 54 wird nach oben
gedrängt,
bis sie mit der Endwand 55 des Ventilkörpers zur Anlage kommt, um
dadurch das Verschieben des zentralen Bereichs 43 zu begrenzen.
Durch Herstellen der Dichtungsscheibe aus einem langlebigen Material
kann die Lebensdauer des Membranventils verlängert werden. Von diesem Moment
an kann Fluid entlang einem Fluidweg von dem Einlass durch die Löcher 44 in dem
Ventil und durch die in dem Ventilkörper gebildeten Löcher 52 aus
der Ventilanordnung heraus fließen. So tritt das Fluid in die Kammer 38 ein
und füllt die
Kammer, bis das Wasser schließlich
durch die Düse 39 auf
den Scheinwerfer gespritzt wird.
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Wenn
die Waschvorrichtung nicht mehr benötigt wird, wird der Fluidfluss
von dem Reservoir 13 angehalten. Damit fällt der
Druck des Fluids auf das Einlasselement 36 und an dem Fluideinlass 37.
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Das
Ventil der Ventilanordnung schließt bei einem Fluiddruck, der
größer ist
als der Druck, bei dem der Düsenträger sich
zusammenzuziehen beginnt. Auf diese Weise wird ein Fluidfluss durch
die Düse
an jedem anderen Punkt als bei voll ausgefahrenem Düsenträger verhindert.
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Als
eine Folge der Platzierung der Ventilanordnung 40 relativ
tief unten in dem Düsenträger entsteht
eine relativ große
Kammer 38, die ein Betriebsfertigmachen (Priming) mit Fluid
verlangt, bevor das Fluid aus der Düse verspritzt werden kann.
Ferner wird nach Schließen
des Ventils eine beträchtliche Menge
an Fluid in der Kammer zurückgehalten,
welches aus der Düse
austreten kann.
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5 zeigt
eine teleskopische Waschvorrichtung, welche diese Nachteile überwinden
kann.
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In
dem in 5 gezeigten Beispiel ist der Einlasskanal integral
geformt mit dem zylindrischen Gehäuse 32 ausgebildet.
Die Düse 39 ist ähnlich der im
Vorstehenden beschriebenen ausgebildet, aber der Düsenträger 60 weist
einen vergrößerten Durchmesser
in Richtung auf seinen unteren Teil auf, der einen Ventilträger 61 enthält. Der
Träger 61 ist
an seinem oberen Ende zu dem Ventilsitz mit um den Einlassanschluss 37 gebildeter
erhabener Anlagefläche 42 ausgebildet.
Die Außenfläche des
Ventilträgers
ist mit einer Fluiddichtung 62 zu der Innenfläche des
Düsenträgers abgedichtet.
Durch die Verwendung eines länglichen
Ventilträgers
auf diese Weise kann die Priming-Kammer 38 größenmäßig viel
kleiner ausgeführt
werden, wodurch die Funktion des Waschsystems verbessert wird.
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6 zeigt
eine weitere teleskopische Waschvorrichtung mit einer Ventilanordnung
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung. Im Vergleich zu der Ventilanordnung
der 3 bis 5 ist der in 6 gezeigte
Ventilkörper 70 integral
geformt mit dem Düsenträger 34 ausgebildet.
Eine Mehrzahl von Löchern 71 sind
durch den Ventilkörper
gebildet, um Fluid aus der Ventilanordnung austreten und in die
Kammer 38 fließen
zu lassen. Durch Ausbildung des Ventilkörpers auf diese Weise kann
die Zahl der Einzelteile der Ventilanordnung vermindert werden,
wodurch Herstellung und Montage effizienter gestaltet werden. Ferner
ist die Fluiddichtung um den Ventilträger 72 und Düsenträger 34 bei
dieser Ausführungsform
modifiziert und wird durch die äußere Kante 73 des
Membranventilelementes gestellt. Durch Fixieren der Position des Membranventils
auf diese Weise bildet das nachgiebige Material des Membranventils
eine gute Fluiddichtung. Ferner stellt die genaue Positionierung
des Membranventils sicher, dass die Rückkehrposition des Ven tils
gewährleistet
ist, wodurch die korrekte Funktion des Ventils sichergestellt wird.
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Für den Fachmann
wird erkennbar sein, dass Alternativen zu den obigen Beispielen
möglich sind,
ohne den Bereich der Erfindung, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert
ist, zu verlassen.