DE19916801A1 - Spritzdüse für eine Scheibenwaschanlage - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Spritzdüse (10) für eine Scheibenwaschanlage mit einem Düsenelement (24), bei dem zumindest ein Teil eines Durchflußkanals (36) von einem elastischen, schlauchförmigen Teil (26, 28, 30) gebildet wird, der den Durchflußkanal (36) schließt und sich unter dem Einfluß eines Waschwasserdrucks elastisch weitet sowie die Durchgangsöffnung (36) freigibt. DOLLAR A Es wird vorgeschlagen, daß der schlauchförmige Teil (26, 28, 30) mit seinem Durchflußkanal (36) im drucklosen Zustand unter einer Vorspannung dicht an einem Dorn (18, 20, 22, 54, 56) anliegt.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Spritzdüse für eine Schei­ benwaschanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bekannte Scheibenwaschanlagen für Fahrzeuge werden in der Re­ gel in Verbindung mit Scheibenwischern verwendet. Für Schein­ werfer reicht es in einigen Fällen aus, sie ohne Scheibenwi­ scher, aber mit einem höheren Druck zu benutzen. Sie werden betätigt, wenn die Feuchtigkeit durch Niederschläge nicht ausreicht, um die Fahrzeugscheibe zu säubern. Sie beinhalten einen Wasserbehälter, eine oder mehrere Spritzdüsen und eine Pumpe, die Wasser, dem unter Umständen Reinigungs- und Anti­ gefriermittel beigemischt sind, mit Druck aus dem Wasserbe­ Halter über Wasserleitungen zu den Spritzdüsen fördert. In der Regel sind die Spritzdüsen an einem Teil einer Fahrzeug­ karosserie befestigt, beispielsweise an einer Motorhaube, ei­ nem Fensterrahmen oder dgl.

Um zu verhindern, daß die Spritzdüsen bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt einfrieren, sind in den Spritzdüsen Heizele­ mente integriert, die über außen liegende Stecker mit einer Stromversorgung verbunden sind. Die Heizelemente erfordern einen relativ hohen Fertigungsaufwand für die Spritzdüsen und einen großen Montageaufwand, um die elektrischen Leitungen zu verlegen und die Stecker zu kontaktieren. Es sind aber auch Heizeinrichtungen bekannt, die durch eine Wasserzuführung ge­ führt und im Düsenkörper als Heizwendel ausgebildet sind.

Weiterhin ist bereits bekannt, Spritzdüsen am Wischblatt zu befestigen und somit das Spritzwasser direkt mit kurzer Strahllänge auf den Wischbereich zu verteilen. Da das Spritz­ wasser auf einen Bereich in der Nähe des Wischblatts konzen­ triert ist und durch die Wischbewegung in kürzester Zeit wie­ der abgewischt wird, ist die Sicht durch das aufgebrachte Spritzwasser nur kurzzeitig behindert. Ein Nachteil solcher Systeme ist, daß Witterungseinflüsse, insbesondere Hagel und extreme Sonneneinwirkung, die flexiblen Teile dieser Anord­ nung, die zum Überbrücken der gelenkigen Bereiche zwischen Wischarm und Wischblatt notwendig sind, stark beeinflussen. Ferner frieren die Spritzdüsen und Wasserleitungen, die dem Fahrtwind ausgesetzt sind, bei Temperaturen unter dem Ge­ frierpunkt schnell zu, wenn nicht genügend Antigefriermittel dem Wasser zugemischt ist. Die eingefrorenen Wasserleitungen und Spritzdüsen sind in der Regel nur mit großem Aufwand wie­ der aufzutauen.

Zweckmäßigerweise hat die Spritzdüse ein nach außen hin öff­ nendes Rückschlagventil, das verhindert, daß die Wasserlei­ tung sich bei längerer Nichtbenutzung der Waschanlage ent­ leert. Diese Rückschlagventile arbeiten größtenteils nach dem Feder/Kugel-System. Es ist ferner bekannt, als Düse eine ela­ stische Membran mit nach außen weisenden Dichtlippen zu ver­ wenden. Sie übernimmt die Funktion der Düse und des Rück­ schlagventils, indem im drucklosen Zustand die Dichtlippen schließen und nur ab einem bestimmten Druck öffnen. Dadurch bleibt die Wasserleitung im drucklosen Zustand bis zur Düsen­ öffnung gefüllt. Der Wärmeübergang vom Heizelement zum Wasser wird nicht gestört und Wasserreste werden nicht örtlich über­ hitzt und verdampfen. Dadurch werden Kalkablagerungen vermie­ den, die im Laufe der Zeit die engen Kanäle in der Spritzdüse zusetzen könnten. Ferner bleiben die leicht flüchtigen Anti­ gefriermittel in der geschlossenen Spritzdüse, so daß ein op­ timaler Gefrierschutz gewährleistet ist. Allerdings ist es schwierig, einen bestimmten, insbesondere höheren Schließ­ druck zu erzielen, eine ausreichende Dichtheit über der Le­ bensdauer zu erreichen und die Spritzstrahlrichtung, den Auf­ treffpunkt sowie die Spritzstrahlgeometrie in den gewünschten Toleranzen zu halten.

Vorteile der Erfindung

Nach der Erfindung liegt der schlauchförmige Teil mit seinem Durchflußkanal im drucklosen Zustand unter einer Vorspannung dicht an einem Dorn an. Die Vorspannung und damit der Öff­ nungs- bzw. Schließdruck können durch das Übermaß des Dorns gegenüber dem Durchflußkanal, durch die Elastizität des schlauchförmigen Teils oder durch dessen Wandstärke variiert und den gewünschten Bedingungen angepaßt werden.

Das Düsenelement kann an einer beliebigen Stelle der Schei­ benwaschanlage vorgesehen werden, um ein Rückfließen von Waschwasser oder ein Entleeren der Wasserleitungen zu verhin­ dern. Es kann aber auch die Funktion der Düse gleichzeitig übernehmen, indem der schlauchförmige Teil an seinem Ende mit dem Dorn ein Spritzloch bildet.

Der schlauchförmige Teil des Düsenelements liegt im drucklo­ sen Zustand unter einer Vorspannung dicht an dem Dorn an. Un­ ter dem Einfluß eines Wasserdrucks weitet sich der schlauch­ förmige Teil des Düsenelements und das Waschwasser gelangt durch den sich öffnenden Durchflußkanal zu dem Spritzloch. Beim Abschalten der Pumpe wird der Wasserdruck abgebaut und eine durch die Geometrie und Elastizität des Düsenelements gegebene Eigenspannung schließt den Durchflußkanal, so daß der Dorn wieder dicht von dem schlauchförmigen Teil des Dü­ senelements umschlossen wird.

Durch die Vorspannung des schlauchförmigen Teils wird im drucklosen Zustand die Spritzdüse so abgedichtet, daß in den Ruhephasen zwischen den Waschintervallen alle wasserführenden Bauteile und Kanäle der Spritzdüse verschlossen sind. Dadurch tritt beim Wischbetrieb ohne Waschfunktion kein Waschwasser aus Spritzdüsen, selbst wenn sie an Wischarmen angeordnet sind und bei hohen Wischfrequenzen bzw. hubgesteuerten Wischarmen erhöhte Beschleunigungskräfte auf das Waschwasser wirken. Infolgedessen wird weniger Waschwasser verbraucht. Die Vorspannung des schlauchförmigen Teils im Ruhezustand kann so ausgelegt werden, daß die Dichtwirkung auch bei Mate­ rialermüdung über der Lebensdauer erhalten bleibt.

Die Richtung des Dorns bestimmt im wesentlichen die Richtung des Spritzstrahls, so daß mit geringen Toleranzen der Auf­ treffpunkt des Spritzstrahls auf die Fahrzeugscheibe vorher­ bestimmt werden kann. Die Geometrie des Spritzstrahls wird weitgehend durch das Spritzloch bestimmt, das sich zwischen dem Dorn und dem schlauchförmigen Teil bildet, wenn der Druck des Waschwassers die Vorspannung überschreitet. Besitzt der Dorn einen kreisförmigen Querschnitt und hat der schlauchför­ mige Teil über seinen Umfang eine gleichförmige Elastizität, so wird sich ein ringförmiger Spalt bilden, aus dem das Waschwasser austritt.

Um zu erreichen, daß das Waschwasser nur an einem definierten Umfangsbereich des schlauchförmigen Teils austritt, ist es zweckmäßig, daß der schlauchförmige Teil über den anderen Be­ reich seines Umfangs mit dem Dorn fest verbunden ist, so daß in diesem Bereich kein Wasser entweichen kann. Häufig reicht es aus, daß der schlauchförmige Teil in diesem Bereich eine geringere Elastizität und/oder eine größere Wandstärke auf­ weist, so daß sich der Spalt zwischen dem Dorn und dem schlauchförmigen Teil in dem Umfangsbereich mit der geringe­ ren Wandstärke und größeren Elastizität bildet. Hierbei wird sich bei einer gleichen Durchflußmenge ein kompakterer Spritzstrahl ausbilden.

Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß der schlauchför­ mige Teil zumindest an einem Teil seines Umfangs den Dorn in Längsrichtung überragt und sich an der Stirnfläche des Dorns abstützt.

Die Geometrie des Spritzstrahls kann ferner durch den Quer­ schnitt des Dorns beeinflußt werden, z. B. indem er mindestens einen abgeflachten Bereich aufweist. Dieser abgeflachte Be­ reich, der von der Kreisform abweicht, kann gerade oder bo­ genförmig sein. Beim Aufbringen eines Drucks wird der schlauchförmige Teil zunächst einen kreisförmigen Querschnitt anstreben und somit ein Spritzloch zum abgeflachten Bereich des Dorns hin bilden. Bei mehreren Abflachungen am Umfang läßt sich der Spritzstrahl auf mehrere Umfangssegmente auf­ teilen. Dies kann z. B. durch einen polygonen Querschnitt des Dorns erreicht werden. Um einen konzentrierten Spritzstrahl zu erreichen und gleichzeitig den Dorn stabil auszuführen, ist es zweckmäßig, daß sich der Dorn zu seinem Ende hin ver­ jüngt.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorge­ schlagen, daß an einem Düsenkörper mehrere Dorne vorgesehen sind, die die Richtung divergierender Strahlen bestimmen und über die das elastische Düsenelement gezogen ist. Somit kön­ nen Spritzstrahlen in verschiedenen Richtungen durch eine Spritzdüse erzeugt werden, wobei die Elastizität des Dü­ senelements so ausgelegt ist, daß es sich über die vorteil­ hafterweise fest mit dem Düsenkörper verbundenen Dorne mon­ tieren läßt. Zweckmäßigerweise besitzt das Düsenelement einen plattenförmigen Teil, über den es mit dem Düsenkörper verbun­ den ist. Hierzu kann der plattenförmige Teil mit dem Düsen­ körper verklebt oder verschweißt werden oder in den Düsenkör­ per eingelassen und mittels eines Rahmens befestigt werden. Der Rahmen, der zweckmäßigerweise formschlüssig in den plat­ tenförmigen Teil eingreift, versteift den plattenförmigen Teil, so daß er auch unter Druckbeanspruchung seine Form bei­ behält. Verteilerkanäle, die die schlauchförmigen Teile mit­ einander verbinden, werden vorteilhaft von der Trennfläche zwischen dem Düsenkörper und dem plattenförmigen Teil aus in den Düsenkörper und/oder in das plattenförmige Teil eingear­ beitet. Heizleitungen können durch die Wasserleitung und den Wasserkanal bis in die Dorne geführt werden. Vorteilhaft wer­ den sie bei der Fertigung in die Dorne mit eingespritzt. Wird die Spritzdüse an einem Wischarm befestigt, ist es zweckmä­ ßig, an dem Düsenkörper einen Haltebügel anzuformen.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe­ schreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammen­ fassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer erfindungs­ gemäßen Spritzdüse im montierten Zustand,

Fig. 2 eine Explosionszeichnung einer Spritzdüse nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Dorn mit einem abgeflachten Profil und

Fig. 4 eine Variante zu Fig. 3.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine Spritzdüse 10 einer Scheibenwaschanlage besteht im we­ sentlichen aus einem Düsenkörper 16 und einem Düsenelement 24, das mindestens ein Spritzloch 34 aufweist und gleichzei­ tig als eine Düse und ein Rückschlagventil wirkt (Fig. 1). Über ein Anschlußstück 12 ist der Düsenkörper 16 mit einer nicht dargestellten Wasserleitung der Scheibenwaschanlage verbunden. Im Düsenkörper 16 führt ein Wasserkanal 14 vom An­ schlußstück 12 zu dem Düsenelement 24. An seinem dem Düsen­ element 24 zugewandten Ende mündet der Wasserkanal 14 in ei­ nen Verteilerkanal 44 (Fig. 2), der in den Düsenkörper 16 eingearbeitet ist.

Am Düsenkörper 16, im Bereich des Verteilerkanals 44, sind Dorne 18, 20 und 22 befestigt bzw. angespritzt, die einen kreisförmigen Querschnitt besitzen und in unterschiedliche Richtungen 48 weisen. Das Düsenelement 24 besteht aus einem plattenförmigen Teil 32, der zur Befestigung am Düsenkörper 16 dient, und aus schlauchförmigen Teilen 26, 28 und 30, wel­ che die Dorne 18, 20 und 22 dichtend umgeben. Das Düsenele­ ment 24, zumindest aber die schlauchförmigen Teile 26, 28 und 30, sind aus einem gummielastischen Werkstoff gefertigt.

Im drucklosen Zustand liegen die schlauchförmigen Teile 26, 28 und 30 unter einer Vorspannung an den Dornen 18, 20 und 22 an. Beim Spritzvorgang gelangt Waschwasser mit einem durch eine Pumpe erzeugten Druck über den Wasserkanal 14 zu den Dornen 18, 20 und 22, umströmt diese und weitet die elasti­ schen, schlauchförmigen Teile 26, 28 und 30, so daß sich ein Durchflußkanal 36 zwischen den Dornen 18, 20 und 22 und den sie umgebenden, schlauchförmigen Teilen 26, 28 und 30 öffnet. Das Waschwasser wird durch die Spritzlöcher 34, die sich am Ende der Durchflußkanäle 36 befinden, auf die Fahrzeugscheibe gespritzt. Bei nachlassendem Druck bewirkt eine durch die Ei­ genspannung der schlauchförmigen Teile 26, 28 und 30 bestimm­ te Rückstellkraft, daß diese Teile 26, 28 und 30 wieder fest an den Dornen 18, 20 und 22 anliegen und dabei die Durchfluß­ kanäle 36 schließen.

Die schlauchförmigen Teile 26, 28 und 30 überragen die Dorne 18, 20 und 22 in Längsrichtung 48 mindestens an einem Teil ihres Umfangs und stützen sich an den Stirnflächen 50 der Dorne 18, 20 und 22 ab. An einem anderen Teil ragen die Dorne 18, 20 und 22 aus den sie umgebenden schlauchförmigen Teilen 26, 28 und 30 heraus und bilden je ein Spritzloch 34. Die Form der Spritzlöcher 34 wird durch die Gestaltung der Dorne 18, 20 und 22 bestimmt. So bewirkt ein kreisförmiger Quer­ schnitt der Dorne 18, 20 und 22 ein ringförmiges Spritzloch 34, während ein abgeflachter Bereich am Umfang des Dorns 54 ein kompaktes Spritzloch 34 erzeugt, wie es in Fig. 3 gestri­ chelt eingezeichnet ist. Mehrere Abflachungen, wie sie z. B. bei einem polygonen Querschnitt des Dorns 56 vorhanden sind, erzeugen mehrere Spritzlöcher 34 für einen mehrstrahligen, gegebenenfalls aufgefächerten Spritzstrahl (Fig. 4).

Günstige Strömungsverhältnisse für das Waschwasser entstehen, wenn sich die Dorne 18, 20 und 22 in Längsrichtung 48 zu ih­ ren Ende hin verjüngen. Eine weitere Möglichkeit, die Strö­ mungsverhältnisse und besonders die Strömungsrichtung des Waschwassers zu bestimmen wird dadurch erreicht, daß die schlauchförmigen Teile 26, 28 und 30 über den Umfang ihrer Anlageflächen an den Dornen 18, 20 und 22 unterschiedliche Elastizität aufweisen. So werden die Bereiche 58 der schlauchförmigen Teile 26, 28 und 30 mit einer größeren Ela­ stizität früher durch den Wasserdruck von den Dornen 18, 20 und 22 gelöst. Auch ist es möglich die Richtung des Wassers dadurch zu bestimmen, daß die schlauchförmigen Teile 26, 28 und 30 über einen Umfangsbereich ihrer Anlageflächen an den Dornen 18, 20 und 22 fest mit ihnen verbunden sind.

Das Düsenelement 24 ist über den plattenförmigen Teil 32 mit dem Düsenkörper 16 verbunden. Dazu besitzt der Düsenkörper 16 am Ende des Wasserkanals 14 eine Aussparung 42, in die das Düsenelement 24 eingelassen ist. Die dem Düsenkörper 16 abge­ wandte Seite des plattenförmigen Teils 32 des Düsenelements 24 weist am gesamten Umfang eine Nut 40 auf, in die ein Rah­ men 38 formschlüssig eingreift. Der Rahmen 38 hält das Dü­ senelement 24 am Düsenkörper 16 fest, indem er auch in die Aussparung 42 eingepaßt ist. Zusätzlich ist das Düsenelement 24 und/oder der Rahmen 38 mit dem Düsenkörper 16 verschweißt oder verklebt. Wie in den Düsenkörper 16 können die Vertei­ lerkanäle 44 auch in das Düsenelement 24 eingearbeitet sein.

Um die Spritzdüse 10 zu beheizen, führt eine Heizleitung 46 durch die Wasserleitung und den Wasserkanal 14 bis in die Dorne 18, 20 und 22, so daß die Spritzdüse 10 über die Dorne 18, 20 und 22 und die sie umgebenden schlauchförmigen Teile 26, 28 und 30 bis an die Spritzlöcher 34 erwärmt wird. Durch die Erwärmung der elastischen Teile wird sichergestellt, daß auch bei niedrigen Außentemperaturen eine ausreichende Ela­ stizität des Werkstoffs gegeben ist. Da die Heizleitung 46 durch die Wasserzufuhr führt, wird gleichzeitig das Waschwas­ ser erwärmt. Alle wasserführenden Bauteile sind beim Nichtbe­ tätigen der Spritzdüse 10 durch das Düsenelement 24 ver­ schlossen, so daß kein Restwasser einfrieren kann und auch bei niedrigen Temperaturen eine einwandfreie Funktion gewähr­ leistet ist. Der Düsenkörper 16 besitzt schließlich einen Haltebügel 52, mit dem er an ein Fahrzeugteil angeklipst wer­ den kann, vorzugsweise an einen Wischarm eines Scheibenwi­ schers.

Claims (19)

1. Spritzdüse (10) für eine Scheibenwaschanlage mit einem Düsenelement (24), bei dem zumindest ein Teil eines Durch­ flußkanals (36) von einem elastischen, schlauchförmigen Teil (26, 28, 30) gebildet wird, der den Durchflußkanal (36) schließt und sich unter dem Einfluß eines Waschwasserdrucks elastisch weitet sowie die Durchgangsöffnung (36) freigibt, dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchförmige Teil (26, 28, 30) mit seinem Durchflußkanal (36) im drucklosen Zustand un­ ter einer Vorspannung dicht an einem Dorn (18, 20, 22, 54, 56) anliegt.

2. Spritzdüse (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchförmige Teil (26, 28, 30) an seinem Ende mit dem Dorn (18, 20, 22, 54, 56) ein Spritzloch (34) bildet.

3. Spritzdüse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchförmige Teil (26, 28, 30) über den Umfang seiner Anlagefläche am Dorn (18, 20, 22, 54, 56) eine unterschiedliche Elastizität aufweist.

4. Spritzdüse (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des schlauchförmigen Teils (26, 28, 30) den Öffnungsdruck bestimmt.

5. Spritzdüse (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandstärke des schlauchförmigen Teils (26, 28, 30) in einem Bereich (58) seines Umfangs dünner ausgeführt ist.

6. Spritzdüse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchförmige Teil (26, 28, 30) über einen Umfangsbereich seiner Anlagefläche am Dorn (18, 20, 22) mit dem Dorn (18, 20, 22, 54, 56) fest verbunden ist.

7. Spritzdüse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der schlauchförmige Teil (26, 28, 30) zumindest an einem Teil seines Umfangs den Dorn (18, 20, 22, 54, 56) in Längsrichtung (48) überragt und sich an der Stirnfläche (50) des Dorns (18, 20, 22, 54, 56) abstützt.

8. Spritzdüse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (18, 20, 22) einen kreisförmigen Querschnitt aufweist.

9. Spritzdüse (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Dorns (54, 56) mindestens einen abgeflachten Bereich aufweist.

10. Spritzdüse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (18, 20, 22, 54, 56) sich zu seinem Ende hin verjüngt.

11. Spritzdüse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Düsenkörper (16) mehrere Dorne (18, 20, 22) vorgesehen sind, die die Richtung diver­ gierender Spritzstrahlen bestimmen und über die das elasti­ sche Düsenelement (24) gezogen ist.

12. Spritzdüse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsenelement (24) über einen plattenförmigen Teil (32) mit dem Düsenkörper (16) verbunden ist.

13. Spritzdüse (10) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich­ net, daß der plattenförmige Teil (32) in den Düsenkörper (16) eingelassen ist.

14. Spritzdüse (10) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, da­ durch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Teil (32) mit einem Rahmen (38) im Düsenkörper (16) gehalten ist.

15. Spritzdüse (10) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich­ net, daß der Rahmen (38) im Bereich des Umfangs formschlüssig in den plattenförmigen Teil (32) eingreift.

16. Spritzdüse (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 15, da­ durch gekennzeichnet, daß der plattenförmige Teil (32) und/oder der Rahmen (38) mit dem Düsenkörper (16) verschweißt oder verklebt sind.

17. Spritzdüse (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 16, da­ durch gekennzeichnet, daß in dem plattenförmigen Teil (32) und/oder dem Düsenkörper (16) Verteilerkanäle (44) eingear­ beitet sind.

18. Spritzdüse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Heizleitung (46) durch die Wasserleitung und den Wasserkanal (14) bis in die Dorne (18, 20, 22, 54, 56) geführt wird.

19. Spritzdüse (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Düsenkörper (16) ein Hal­ tebügel (60) angeformt ist.