DE102022212983A1

DE102022212983A1 - Magnetventileinheit, Reinigungsvorrichtung und Fahrzeug

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Publication number: DE102022212983A1
Application number: DE102022212983.0A
Authority: DE
Inventors: Johannes Deichmann; Jens Missun; Matthias Fischer; Andreas Schmick; Wolf Goetze; Bernd Jäger
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2022-12-01
Filing date: 2022-12-01
Publication date: 2024-06-06
Also published as: WO2024115516A1

Abstract

Es wird eine Magnetventileinheit 2 mit zumindest zwei je einen Elektromagneten EM1, EM2... EM9, EM10aufweisenden Magnetventilen 8, 10, ... vorgeschlagen, welche jeweils über einen zugeordneten Ablauf A1, A2, ..., A9, A10an eine der Reinigungsstellen eines Fahrzeugs fluidisch anschließbar sind, einem zumindest eine zentrale Versorgungsleitung 6 aufweisenden Gehäuse 4 mit zumindest einem Fluidzulauf Z zur Bereitstellung eines druckbeaufschlagten Fluids in der Versorgungsleitung 6, wobei die Magnetventile 8, 10, ... quer zur Versorgungsleitung 6 mit dem Gehäuse 4 gefügt sind.Dabei wird vorgeschlagen, dass jeweils ein einem der Abläufe A1, A2, ..., A9, A10zugeordneter Elektromagnet EM1, EM2... EM9, EM10über eine zugeordnete Ablauföffnung 7 der Versorgungsleitung 6 quer zur Versorgungsleitung 6 durchströmbar ist.Es wird ferner eine Reinigungsvorrichtung mit einer solchen Magnetventileinheit 2 sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Reinigungsvorrichtung vorgeschlagen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Magnetventileinheit zur Verteilung eines druckbeaufschlagten Fluids an einzelne Reinigungsstellen einer Vorrichtung, insbesondere eines Fahrzeugs, eine Reinigungsvorrichtung mit einer solchen Magnetventileinheit, insbesondere für ein Fahrzeug, sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Reinigungsvorrichtung.
Aus der CN 214823154 U ist eine Flüssigkeitsverteilungsvorrichtung in Gestalt eines Magnetventilblocks bekannt.
Eine der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, eine Wasserverteilung für eine Vorrichtungsreinigung, insbesondere eine Fahrzeugreinigung zu verbessern, und zwar im Hinblick auf die zunehmende Zahl von Fahrzeugsensoren.
Diese Aufgabe wird durch eine gemäß Anspruch 1 vorgeschlagene und unter Schutz gestellte Magnetventileinheit gelöst. Es werden ferner eine Verwendung einer solchen Magnetventileinheit, eine Reinigungsvorrichtung mit einer solchen Magnetventileinheit sowie ein Fahrzeug mit einer solchen Reinigungsvorrichtung vorgeschlagen und unter Schutz gestellt (vgl. Ansprüche 15, 16 und 17). Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Es wird eine Magnetventileinheit zur Verteilung eines druckbeaufschlagten Fluids an einzelne Reinigungsstellen bzw. zu reinigende Stellen einer Vorrichtung, insbesondere eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Die Magnetventileinheit weist dabei zumindest zwei je einen Elektromagneten aufweisende Magnetventile auf, welche jeweils über einen zugeordneten Ablauf an eine der Reinigungsstellen fluidisch anschließbar sind, sowie ein zumindest eine zentrale Versorgungsleitung aufweisendes Gehäuse mit zumindest einem Fluidzulauf zur Bereitstellung des druckbeaufschlagten Fluids in der Versorgungsleitung. Die Magnetventile sind dabei quer zur Versorgungsleitung mit dem Gehäuse gefügt.
Dabei wird vorgeschlagen, dass jeweils ein einem der Abläufe zugeordneter Elektromagnet über eine zugeordnete Ablauföffnung der Versorgungsleitung quer zur Versorgungsleitung durchströmbar ist.
Dadurch kann das druckbeaufschlagte Fluid aus der zentralen Versorgungsleitung möglichst direkt den jeweiligen Abläufen zugeführt werden. Es entfallen somit vorteilhafterweise unnötige und zugleich merkliche bzw. nennenswerte bzw. wesentliche hydraulische Verluste bzw. Reibungsverluste, auch Durchströmungs- oder Durchflussdruckverluste genannt, welche als solche mit Umlenkungen des Fluids auf dem Wege von der zentralen Versorgungsleitung zum jeweiligen Ablauf hin einhergehen.
Durch die vorgeschlagene Magnetventileinheit lassen sich diese hydraulischen Verluste somit durch eine möglichst direkte Zuführung des Fluids zu den jeweiligen Abläufen quer zur Versorgungsleitung vorteilhafterweise auf ein Minimum reduzieren.
Dadurch lassen sich ferner vorteilhafterweise leistungsschwächere sowie handelsübliche Fluidfördereinheiten zur Bereitstellung eines druckbeaufschlagten Fluids in der Versorgungsleitung verwenden.
Dieser vorgeschlagene Fluidverteilungsmechanismus vereinfacht eine Fahrzeugreinigungsvorrichtung bzw. ein Fahrzeugreinigungssystem und reduziert somit die damit verbundenen Kosten, weil sich durch ihn Fluidförderpumpen sowie separate Ventileinheiten einsparen lassen. Folglich geht damit auch eine Gewichtsersparnis einher. Und indem Fluidförderpumpen eingespart werden, vereinfacht sich auch eine entsprechende Fluidpumpenansteuerung.
Dieser vorgeschlagene Fluidverteilungsmechanismus reduziert auch einen Fluidverbrauch. Und dies wiederum äußert sich in einer Erhöhung einer Reichweite eines Fahrzeugs, die sich als solche mit einer Befüllung eines Reinigungsflüssigkeitsbehälters bzw. Tanks erreichen lässt. Insbesondere gilt dies für zukünftig vollautonom fahrende Fahrzeuge, die gegenüber bisherigen Fahrzeugen eine signifikant höhere Anzahl an Sensoren - einschließlich sicherheitsrelevanter Sensoren - aufweisen werden und deren Funktionsfähigkeit, insbesondere in Bezug auf die sicherheitsrelevanten Sensoren sichergestellt werden muss.
Ferner begünstigt die Einsparung von erforderlichen Vorrichtungs- bzw. Systemkomponenten auch eine entsprechende Kompaktheit einer solchen Vorrichtung bzw. eines solchen Systems, so dass insgesamt weniger Bauraum benötigt wird.
Unter einer Reinigungsstelle kann dabei eine einem Fahrzeugsensor zugeordnete Reinigungsstelle verstanden werden. Dabei muss diese Reinigungsstelle nicht selbst Teil des Sensors sein, sondern sie kann zum zugeordneten Sensor beabstandet angeordnet sein, so zum Beispiel eine Stelle auf einer Windschutzscheibe und dergleichen mehr. Die Reinigungsstelle kann aber auch Teil eines Fahrzeugsensors sein, etwa eine einer Kamera zugeordnete Reinigungsstelle. Eine Reinigungsstelle kann aber auch eine andere Stelle des Fahrzeugs sein, die als solche keinem Fahrzeugsensor zugeordnet ist, beispielsweise eine weitere Stelle auf der besagten Windschutzscheibe, eine Stelle auf einem Scheinwerfer und dergleichen mehr.
Unter einem Fluid ist dabei eine Flüssigkeit bzw. Reinigungsflüssigkeit zu verstehen. Im einfachsten Fall handelt es sich dabei um Wasser, vorteilhafterweise jedoch um eine wässrige Reinigungsmittellösung, d.h. Wasser in Verbindung mit einem Reinigungsmittelzusatz. Die Reinigungsmittellösung kann dabei zudem vorteilhafterweise ein Gefrier- bzw. Frostschutzmittel enthalten, welches als solches den Gefrierpunkt der Reinigungsmittellösung herabsetzt.
Unter einem Fluid ist dabei auch Luft bzw. Umgebungsluft zu verstehen, welche sich ebenfalls druckbeaufschlagt zur Reinigung der zuvor genannten Reinigungsflächen eignet.
Unter einem Fluid ist aber auch ein Gemisch aus der zuvor beschriebenen Reinigungsflüssigkeit, im einfachsten Fall nur Wasser, und Luft bzw. Umgebungsluft zu verstehen.
Unter Umgebungsluft kann dabei die Luft eines Fahrzeuginnenraums verstanden werden, bei der es sich um eine zweckmäßigerweise gefilterte und ggf. auch vorgeheizte Luft handelt. Zur Filterung dieser Fahrzeuginnenraumluft kann dabei vorteilhafterweise ein ohnehin schon in einem HVAC-System (Heating, Ventilation and Air Conditioning --> dt. Heizung, Lüftung, Klimatechnik) bzw. einer Klimaanlage vorgesehener Luftfilter verwendet werden. Letzteres trägt zu einer Kostenreduktion bei.
Die Verwendung einer solch vorgeheizten Fahrzeuginnenraumluft bzw. Warmluft hat den Vorteil, dass bei kalten Außentemperaturen einer Fahrzeugumgebung einer Einfrierung der Reinigungsflüssigkeit an der jeweiligen Reinigungsstelle entgegengewirkt wird, etwa an einer Reinigungsstelle, die einer Sensoroptik zugeordnet sein kann.
Unter dem Begriff quer (→ quer zur Versorgungsleitung) ist dabei zu verstehen, dass die einzelnen fluidischen Verbindungen zwischen den Ablauföffnungen der Versorgungsleitung und den durchströmbaren Elektromagneten relativ zur Versorgungsleitung einen stumpfen oder spitzen Winkel, d.h. einen Winkel von größer oder kleiner als 90° einschließen bzw. bilden, oder auch eine orthogonale Anordnung darstellen, d.h. einen Winkel von 90° einschließen bzw. bilden.
In einer Ausführung sind die einzelnen Ablauföffnungen der Versorgungsleitung zu einer zugeordneten vom Fluid durchströmbaren Durchgangsleitung durch den Elektromagneten koaxial angeordnet. Dies begünstigt umso mehr eine direkte bzw. nahezu direkte Zuführung des Fluids zu den jeweiligen Abläufen quer zur Versorgungsleitung.
In einer weiteren Ausführung bilden je zwei einander gegenüber liegende und quer zur Versorgungsleitung angeordnete Magnetventile, zwischen denen die Versorgungsleitung liegt, ein modular erweitertes Magnetventilpaar, dessen gemeinsamer Gehäuseabschnitt entweder an einem Ende oder an beiden Enden der Versorgungsleitung um einen Gehäuseabschnitt eines weiteren Magnetventilpaares durch eine Fügeverbindung und / oder Stoffschlussverbindung erweitert ist.
Ein solches Magnetventilpaar stellt dabei eine einfache Grundeinheit dar, welche im Sinne einer kleinstmöglichen Magnetventileinheit die Grundlage für ein sog. Baukastensystem bereitstellt, aus welchem sich vorteilhafterweise bedarfsgerecht beliebig viele Magnetventilpaare dieser Art zu einer entsprechend größeren Magnetventileinheit erweitern bzw. zusammenstellen lassen.
Die Fügeverbindung zwischen zwei miteinander gefügten Gehäuseabschnitten kann dabei beispielsweise in Gestalt einer sog. Bajonett-Verbindung und dergleichen mehr ausgebildet sein.
Analog dazu können auch die einzelnen Magnetventile mit dem zugeordneten bzw. gemeinsamen Gehäuseabschnitt mittels einer Fügeverbindung - etwa in Gestalt der besagten Bajonett-Verbindung und dergleichen mehr - gefügt und / oder einer Stoffschlussverbindung verbunden sein.
In einer weiteren Ausführung sind die Elektromagnete jeweils über einen innenliegenden als Verschlusskörper fungierenden Ventilkolben mit einer Durchgangsleitung durchströmbar. Dabei wird vorgeschlagen, dass sich vom zugeordneten Elektromagneten aus eine Feder in diese Durchgangsleitung erstreckt, über welche der Ventilkolben in einem unbestromten Zustand des Elektromagneten gegen eine zugeordnete Ablauföffnung der Versorgungsleitung vorgespannt angelegt ist und diese fluidisch dichtend verschließt.
In einer weiteren Ausführung gabelt bzw. verzweigt sich die Durchgangsleitung des Ventilkolbens hin zu einem Verschlussabschnitt des Ventilkolbens in zumindest zwei Leitungsabschnitte um den Verschlussabschnitt herum, wobei der Verschlussabschnitt zusammen mit zugeordneten Gehäuseabschnitten der Magnetventileinheit diese Leitungsabschnitte mit ausbildet.
Der Verschlussabschnitt des Ventilkolbens ist dabei zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch, d.h. konvex, konkav und / oder konisch ausgebildet, um die zugeordnete Ablauföffnung der Versorgungsleitung fluidisch dichtend zu verschließen. Der Verschlussabschnitt kann dabei beispielsweise in Gestalt einer Kugel ausgeführt sein.
Es wird dabei vorgeschlagen, die seitens der Versorgungsleitung mit Druck beaufschlagbare Fläche dieses zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch, d.h. konvex, konkav und / oder konisch ausgebildeten Verschlussabschnitts kleinstmöglich auszubilden. Denn diese Minimierung der druckbeaufschlagten Fläche des Verschlussabschnitts ermöglicht eine entsprechend kostengünstige Auslegung der Elektromagnete, weil zur Aktuierung der einzelnen Magnetventile minimal aufzubringende Magnetkräfte ausreichen, um den jeweiligen Ventilkolben entgegen einer auf ihn einwirkenden bzw. rückstellend wirkenden Feder in eine Öffnungsposition zu verstellen.
Der Ventilkolben ist dabei aus einem magnetischen Material ausgebildet, etwa aus einem mit ferromagnetischen Partikeln versetzten Kunststoff oder aus einem magnetisierten rostfreien Stahl und dergleichen mehr. Im Falle eines mit Magnetpartikeln versetzten Kunststoffes kann der Verschlussabschnitt mit diesem Kunststoff verspritzt bzw. stoffschlüssig verbunden oder alternativ dazu auch verpresset sein.
In einer weiteren Ausführung weist die Magnetventileinheit eine zentrale Leiterplatte zur Kontaktierung der einzelnen Elektromagnete auf. Eine solche Leiterplatte lässt sich dabei vorteilhafterweise an einer Seite bzw. an einem Abschnitt der Magnetventileinheit, etwa an dem die Versorgungsleitung bildenden Gehäuse durch eine Fügeverbindung und / oder Stoffschlussverbindung bauraumsparend anbringen. Dabei kann auf der Leiterplatte eine busansteuerbare zentral elektronische Steuereinheit ausgeführt bzw. angeordnet sein, so dass die einzelnen Magnetventile unter Umgehung von separaten Kabeln angesteuert werden können.
In einer weiteren Ausführung weist die Magnetventileinheit zumindest eine Fluidfördereinheit zur Bereitstellung des druckbeaufschlagten Fluids auf.
Bei der Fluidfördereinheit kann es sich dabei um eine Flüssigkeitsförderpumpe mit zumindest einer Pumpenstufe oder auch um eine Fluidfördereinheit in Gestalt einer sog. Pumpen-Verdichter-Einheit mit zumindest einer Pumpenstufe und zumindest einer Verdichterstufe handeln, welche drehzahlgesteuert und / oder drehzahlgeregelt eine Flüssigkeit und / oder Luft fördert bzw. fördern.
In einer weiteren Ausführung weist die Magnetventileinheit zumindest eine erste Fluidfördereinheit und eine zweite Fluidfördereinheit der zuvor beschriebenen Art zur Bereitstellung des druckbeaufschlagten Fluids auf. Diese Fluidfördereinheiten können dabei fluidisch in Reihe und / oder parallel zueinander angeordnet sein.
Es wird ferner eine Verwendung einer Magnetventileinheit der zuvor beschriebenen Art vorgeschlagen, wobei zumindest eines der Magnetventile an keine der Reinigungsstellen des Fahrzeugs fluidisch angeschlossen wird, um im Falle einer Vereisung des Fluids in der zentralen Versorgungsleitung einen Druckausgleich hin zur Umgebung zuverlässig zu ermöglichen bzw. zu gewährleisten.
Zudem wird eine Reinigungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Magnetventileinheit der zuvor beschriebenen Art vorgeschlagen.
Es wird außerdem ein Fahrzeug mit einer solchen Reinigungsvorrichtung vorgeschlagen.
Unter einem Fahrzeug ist dabei jede Art von Fahrzeug zu verstehen, welches entweder verbrennungsmotorisch und/oder elektromotorisch betrieben wird, insbesondere aber Personenkraftwagen und/oder Nutzfahrzeuge. Dabei handelt es sich vorzugsweise um teilautonom und insbesondere um vollautonom betriebene Fahrzeuge.
Im Weiteren wird die Erfindung unter Bezugnahme auf Figurendarstellungen im Einzelnen erläutert. Aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen ergeben sich weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Hierzu zeigen:

1 eine vorgeschlagene Magnetventileinheit in einer ersten perspektivischen Ansicht,
2 die in 1 gezeigte Magnetventileinheit in einer zweiten perspektivischen Ansicht,
3 die in 1 gezeigte Magnetventileinheit in einer dritten perspektivischen Ansicht,
4 ein Magnetventilpaar der in den 1 bis 3 gezeigten Magnetventileinheit in einer perspektivischen Ansicht sowie
5 ein Magnetventil der in den 1 bis 3 gezeigten Magnetventileinheit in einer Schnittansicht.

Die vorgeschlagene Magnetventileinheit 2 ist für eine Reinigungsvorrichtung eines Fahrzeugs vorgesehen und dient der Versorgung einzelner Reinigungsstellen des Fahrzeugs mit einer druckbeaufschlagten Flüssigkeit bzw. Reinigungsflüssigkeit. Diese Magnetventileinheit 2 fungiert dabei im Sinne eines Verteilers, welcher die Flüssigkeit über je einen der dargestellten Abläufe A₁, A₂, ..., A₉, A₁₀ an die einzelnen Reinigungsstellen verteilt.
Die Magnetventileinheit 2 weist dabei ein Gehäuse 4 mit einem Zulauf Z auf, über welchen die von einer - hier nicht dargestellten - Flüssigkeitsförderpumpe bzw. Pumpe bereitgestellte Flüssigkeit einer zentralen Versorgungsleitung 6 im Gehäuse 4 zugeführt wird. Dabei sind durch die 1 - lediglich beispielhaft - insgesamt zehn Magnetventile 8, 10, ... als Bestandteile dieser Magnetventileinheit 2 dargestellt. Auf der in der 1 dargestellten Oberseite der Magnetventileinheit 2 ist zudem eine zwischen den einzelnen Magnetventilen 8, 10, ... angeordnete Leiterplatte 12 am Gehäuse 4 bauraumsparend vorgesehen, welche sich über die gesamte Magnetventileinheit 2 zwischen den einzelnen Elektromagneten EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ der jeweiligen Magnetventile 8, 10, ... erstreckt und mit diesen Elektromagneten EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ elektrisch kontaktiert ist. Über eine zentral elektronische Steuereinheit, die auf der Leiterplatte 12 angeordnet ist, lassen sich die einzelnen Magnetventile 8, 10, ... unter Umgehung von separaten Kabeln entsprechend individuell ansteuern.
Die 2 hingegen zeigt beispielhaft eine Art von möglicher ortsfester Festlegung bzw. Fixierung der einzelnen Magnetventile 8, 10, ... gegenüber dem Gehäuse 4, und zwar mittels einzelner Klammern 14, die jeweils zwischen zwei einander gegenüber liegenden Magnetventilen 8, 10, ... , zwischen denen das Gehäuse 4 liegt, vorgesehen sind und die Magnetventile 8, 10, ... relativ zum Gehäuse 4 sichern bzw. festlegen. Diese Klammern 14 greifen dabei in Hinterschneidungen bzw. Aussparungen zugeordneter Gehäuseabschnitte, insbesondere Kunststoffgehäuseabschnitte der jeweiligen Magnetventile 8, 10, ... ein, so dass die einzelnen Magnetventile 8, 10, ... gegenüber Gehäuse 4 zuverlässig gesichert bzw. festgelegt sind.
Anstelle der einzelnen Klammern 14 ließe sich auch eine einzige und entsprechend größere Klammer zum Zwecke dieser Festlegung vorsehen, welcher in analoger Weise über entsprechende Greifabschnitte in die besagten Hinterschneidungen bzw. Aussparungen greift.
Zusätzlich oder alternativ zu einer solch formschlüssigen Verbindung ließe sich die Ortsfestlegung der einzelnen Magnetventile 8, 10, ... auch über je eine lokale Verschweißung - bzw. zumindest über je eine lokale stoffschlüssige Verbindung - der Magnetventile 8, 10, ... mit dem Gehäuse 4 zuverlässig bewerkstelligen.
Die 3 veranschaulicht dabei sehr schön, dass jeweils ein einem der Abläufe A₁, A₂, ..., A₉, A₁₀ zugeordneter Elektromagnet EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ über eine zugeordnete Ablauföffnung 7 der Versorgungsleitung 6 quer zur Versorgungsleitung 6 sowie nahezu direkt durchströmbar ist. Von der Versorgungsleitung 6 ausgehend bedarf es somit bis zum jeweiligen Ablauf A₁, A₂, ..., A₉, A₁₀ nahezu keiner bzw. keiner nennenswerten Umlenkung der Flüssigkeit, so dass mit einer solchen Umlenkung einhergehende hydraulische Verluste, auch Durchflussdruckverluste genannt, vorteilhafterweise entfallen bzw. auf ein absolutes Minimum reduziert werden.
Die vorgeschlagene Magnetventileinheit 2 ermöglicht somit eine möglichst direkte Durchströmung der einzelnen Elektromagnete EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ quer zur Versorgungsleitung 6.
Zu einer solchen - möglichst direkten - Durchströmung der einzelnen Elektromagnete EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ wird ferner vorgeschlagen, die einzelnen Magnetventile 8, 10, ... orthogonal zur Versorgungsleitung 6 anzuordnen und mit dem Gehäuse 4 zu fügen. Dies ermöglicht eine sehr kompakt bauende bzw. bauraumsparende Lösung eines Flüssigkeitsverteilungsmechanismus.
Eine solch direkte Durchströmung der einzelnen Elektromagnete EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ wird zudem dadurch begünstigt, dass die einzelnen Ablauföffnungen 7 zur zugeordneten Durchgangsleitung durch den jeweiligen Elektromagneten EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ koaxial angeordnet sind.
Die in den 1 bis 3 veranschaulichte Magnetventileinheit 2 stellt zudem einen Flüssigkeitsverteilungsmechanismus ohne jegliche Flüssigkeitsleckage innerhalb des Gehäuses 4 dar. Die Ventilkolben 18 mit ihrem kugelförmigen Verschlussabschnitt 26 sind zwar relativ zum Gehäuse 4, 4g bewegbar, die Verschlussabschnitte 26 bilden jedoch nur in einer Öffnungsstellung des zugeordneten Ventilkolbens 18 einen Spalt zum zugeordneten Gehäuseabschnitt 4g aus, über welchen das druckbeaufschlagte Fluid strömen kann. Dadurch bedarf es keiner Fluidförderpumpe bzw. Fluidförderpumpen, welche als solche Flüssigkeitsleckagen vorhalten muss bzw. müssen. Somit trägt die vorgeschlagene Magnetventileinheit 2 zur Energieeinsparung bei.
Die in den 1 bis 3 veranschaulichte Magnetventileinheit 2 stellt zudem eine sehr kompakt bauende bzw. bauraumsparen Lösung eines Flüssigkeitsverteilungsmechanismus dar.
Ein weiterer Vorteil dieser vorgeschlagenen Magnetventileinheit 2 ergibt sich aus ihrem modularen Aufbau (vgl. 4), welcher als solcher eine hohe Flexibilität bietet.
Je zwei einander gegenüber liegende und quer zur Versorgungsleitung 6 angeordnete Magnetventile 8, 10, ... , zwischen denen die Versorgungsleitung 6 liegt, bilden dabei ein modular erweitertes Magnetventilpaar, dessen gemeinsamer Gehäuseabschnitt 4g entweder an einem Ende oder an beiden Enden der Versorgungsleitung 6 um einen Gehäuseabschnitt 4g eines weiteren Magnetventilpaares durch eine Fügeverbindung und / oder Stoffschlussverbindung erweitert ist.
Diese Fügeverbindung zwischen zwei miteinander gefügten Gehäuseabschnitten 4g ist dabei beispielhaft in Gestalt einer Bajonett-Verbindung ausgeführt.
Analog dazu können in einer weiteren - hier nicht dargestellten - Ausführung auch die einzelnen Magnetventile 8, 10, ... mittels solch einer Bajonett-Verbindung mit dem zugeordneten Gehäuseabschnitt 4g gefügt bzw. verbunden und dadurch gegenüber dem Gehäuseabschnitt 4g bzw. dem Gehäuse 4 festgelegt sein.
Sowohl die Fügeverbindungen zwischen einzelnen Magnetventilen 8, 10, ... und den jeweils zugeordneten Gehäuseabschnitten 4g als auch die Fügeverbindungen zwischen den einzelnen Gehäuseabschnitten 4g sind mittels entsprechender Dichtungen, etwa in Gestalt von O-Ringen, hinreichend fluidisch dichtend ausgeführt.
Diese vorgeschlagene Modularität ermöglicht eine flexible Verwendung eines sog. Baukastensystems, aus dem - je nach Anforderung bzw. bedarfsabhängig - eine beliebig große Magnetventileinheit 2 im Sinne einer Flüssigkeitsverteileinheit bedarfsgerecht und dabei kostenoptimiert zusammenstellbar ist.
Die Elektromagnete EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ sind dabei jeweils über einen innenliegenden, als Verschlusskörper fungierenden Ventilkolben 18 mit einer Durchgangsleitung 22 durchströmbar (vgl. 5). Innerhalb des jeweiligen Elektromagneten EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ erstreckt sich dabei eine Schraubenfeder 20 in diese Durchgangsleitung 22, über welche der Ventilkolben 18 in einem unbestromten Zustand des Elektromagneten EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ gegen eine zugeordnete Ablauföffnung 7 der Versorgungsleitung 6 vorgespannt angelegt ist und diese fluidisch dichtend verschließt.
Diese Durchgangsleitung 22 verzweigt bzw. gabelt sich dabei hin zu einem Verschlussabschnitt 26 - des Ventilkolbens 18 - in Gestalt einer Kugel in zumindest zwei Leitungsabschnitte 23, 25 um den Verschlussabschnitt 26 herum. Dabei bildet dieser Verschlussabschnitt bzw. diese Kugel 26 mit zugeordneten Kunststoff-Gehäuseabschnitten des jeweiligen Magnetventils 8, 10, ... sowie mit zugeordneten Kunststoff-Gehäuseabschnitten des jeweiligen gemeinsamen Gehäuseabschnitts 4g diese Leitungsabschnitte 23, 25 mit aus. Die einzelnen Ventilkolben 18 sind dabei vorteilhafterweise aus einem Kunststoff mit Magnetpartikeln, etwa ferromagnetischen Magnetpartikeln ausgebildet, welcher mit der jeweiligen Kugel 26 stoffschlüssig verbunden bzw. verspritzt ist.
Diese Kugelt 26 stellt demnach zusammen mit den jeweiligen Leitungsabschnitten 23, 25 einen hydraulischen Abschnitt dar, welcher eine geringfügige Umlenkung der Flüssigkeit bewirkt. Darüber hinaus steht der zuvor genannten direkten Durchströmung der jeweiligen Magnetventile 8, 10, ... bzw. der jeweiligen Elektromagnete EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ nichts im Wege.
Alternativ zu einer solchen Kunststoffausbildung kann der Ventilkolben 18 bspw. auch aus einem ferromagnetischen Metall oder aus einem rostfreien, magnetisierten Stahl ausgebildet und mit der Kugel 26 oder mit einem alternativen Verschlussabschnitt gefügt und / oder stoffschlüssig verbunden sein, welcher einen zumindest abschnittsweise konvex, konkav und / oder konisch ausgebildeten Rotationskörperabschnitt zum Verschließen der zugeordneten Ablauföffnung 7 aufweist.
Durch die Verwendung einer solchen Kugel 26 oder eines dazu alternativ ausgebildeten Verschlussabschnitts mit einer konkav, konvex und / oder konisch ausgeformten Verschlussfläche lässt sich die zugeordnete Ablauföffnung 7 der Versorgungsleitung 6 auf ein Minimum reduzieren. Somit ist auch in einer Schließstellung des Ventilkolbens 18 eine seitens der Versorgungsleitung 6 mit der Flüssigkeit druckbeaufschlagte Verschlussfläche des Ventilkolbens 18 auf ein Minimum reduzierbar. Damit einhergehend lässt die rückstellende Schraubenfeder 20 sowie der jeweilige Elektromagnet EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ kraftoptimiert auslegen. Dies wiederum erlaubt es die Kosten einer solchen Magnetventileinheit 2 kleinstmöglich zu halten, denn es sind die einzelnen Elektromagnete EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀, welche die Kosten wesentlich beeinflussen und nach oben treiben.
Der vorgeschlagene Ventilkolben 18 bzw. dessen Verschlussabschnitt bzw. Kugel 26 ermöglicht somit eine kraft- und huboptimierte Auslegung bzw. Dimensionierung der einzelnen Magnetventile 8, 10, ... aufgrund einer kleinstmöglich gestaltbaren Verschlussfläche, auf welche die druckbeaufschlagte Flüssigkeit in der Versorgungsleitung einwirkt.
5 veranschaulicht das Magnetventil 8 mit dem Elektromagnet EM₁, welcher einen Spulenkörper 16 mit einer Draht- bzw. Spulenwicklung aus bspw. Kupfer sowie einen Drahtwicklungs- bzw. Spulenträger 17 aus Kunststoff umfasst, durch welchen die Drahtwicklung aufgenommen ist. Der Drahtwicklungsträger 17 ist dabei mit der Drahtwicklung verspritzt. An einer der beiden Stirnseiten des Drahtwicklungsträgers 17 erstrecken sich ein erstes Draht- bzw. Spulenende 24 und ein zweites Draht- bzw. Spulenende 26 durch den Kunststoff des Drahtwicklungsträger 17 hindurch und beispielsweise bis zur Leiterplatte 12, mit welcher die Drahtenden 24, 26 kontaktiert sind. Alternativ dazu ist jeder der in den 1 bis 3 gezeigte Elektromagnet EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀ mit einer eigenen Steckbuchse ausrüstbar, über welche diese Drahtenden mit einem entsprechenden Stecker kontaktierbar sind.
Der Elektromagnet EM₁ weist ferner einen metallischen Rückschlusstopf 30, etwa aus Eisen oder Stahl auf, mit welchem der Spulenkörper 16 gefügt ist. Der Rückschlusstopf 30 umfasst dabei einen ersten, zentralen sowie buchsenartigen Topfabschnitt 32, welcher eine Durchgangleitung 38 bis zum Ablauf A₁ und somit die besagte Durchgangsleitung durch den Elektromagnet EM₁ mit ausbildet, einen sich an den ersten Topfabschnitt 32 anschließenden zweiten Topfabschnitt 34 sowie einen sich an den zweiten Topfabschnitt 34 anschließenden dritten Topfabschnitt 36, welcher mit dem Spulenkörper 16 gefügt ist. In der Durchgangsleitung durch den Elektromagneten EM₁ ist die besagte Schraubenfeder 20 an einem ersten Federsitz in der Durchgangsleitung 38 sowie an einem zweiten Federsitz in der Durchgangsleitung 22 anliegend und vorgespannt angeordnet, so dass der Ventilkolben 18 in einem unbestromten Zustand des Elektromagneten EM₁ gegen die zugeordnete Ablauföffnung 7 der Versorgungsleitung 6 vorgespannt angelegt ist und diese fluidisch dichtend verschließt.
Die in der 5 veranschaulichte Anordnung aus Rückschlusstopf 30 und Spulenkörper 16 ist zudem abschnittsweise mit einem Kunststoff verspritzt, welcher einerseits einen mit dem gemeinsamen Gehäuseabschnitt 4g fügbaren Kunststoffabschnitt bildet, durch welchen der Ventilkolben 18 bis kurz vor den buchsenartigen Topfabschnitt 32 in das Magnetventil 8 eingeführt ist, sowie einen Kunststoffabschnitt für den Ablauf A₁ des Magnetventils 8. Diese Kunststoffumspritzung verbindet nicht nur die den Rückschlusstopf 30 bildenden metallischen Topfabschnitte mit dem Spulenkörper 16, sondern schützt diese metallischen Abschnitte bzw. Komponenten auch vor Korrosion.
Am mit dem gemeinsamen Gehäuseabschnitt 4g fügbaren Kunststoffabschnitt des Magnetventils 8 sind ferner eine Hinterschneidung bzw. Aussparung 28 zur Interaktion mit der zuvor beschriebenen Klammer 14 sowie eine Hinterschneidung bzw. Aussparung 29 zur Aufnahme eines Dichtringes, etwa in Gestalt eines O-Rings zu sehen.
Der sich zwischen dem Ventilkolben 18 und dem Topfabschnitt 32 darstellende Spalt S begrenzt den möglichen Hub des Ventilkolbens 18. Im Falle einer Vereisung der Flüssigkeit in der zentralen Versorgungsleitung 6 gewährleistet bzw. ermöglicht dieser Spalt S vorteilhafterweise eine sog. Vereisungskompensation bzw. einen sog. Vereisungsschutz der Magnetventileinheit 2. Dabei wird eine vereisungsbedingte Bewegung der Flüssigkeit durch den Ventilkolben 8 hindurch bzw. über den Ventilkolben 8 hinaus ermöglicht, um eine vereisungsbedingte Beschädigung des jeweiligen Magnetventils 8 und / oder der Versorgungsleitung 6 abzuwenden.
Insofern stellt die vorgeschlagene Magnetventileinheit 2 in Bezug auf jedes der Magnetventile 8, 10, ... eine entsprechende Kompensations- bzw. Druckausgleichsmöglichkeit bereit, so dass die einzelnen Magnetventile 8, 10, ... einer vereisungsbedingten Beschädigung der vorgeschlagenen Magnetventileinheit 2 entgegenwirken können.
Es wird zudem eine vorteilhafte Verwendung der zuvor beschriebenen Magnetventileinheit 2 in einer Konfiguration vorgeschlagen, in welcher zumindest eines der Magnetventile 8, 10, ... an keine der besagten Reinigungsstellen des Fahrzeugs angeschlossen ist bzw. wird. Dadurch lässt sich eine vereisungsbedingte Beschädigung der Magnetventileinheit 2 sogar noch zuverlässiger vermeiden bzw. abwenden, weil bezüglich des nicht angeschlossenen Magnetventils ablaufseitig keine Flüssigkeit vorhanden ist und somit auch nicht vereisen kann. Dadurch wird ein zuverlässiger Druckausgleich hin zur Umgebung ermöglicht, um eine vereisungsbedingte Beschädigung des jeweiligen Magnetventils 8 und / oder der Versorgungsleitung 6 abzuwenden.
Die einzelnen Kunststoffgehäuseteile 4g sowie die einzelnen Kunststoffabschnitte der jeweiligen Magnetventile 8, 10, ...... sind dabei z.B. aus einem duroplastischen oder thermoplastischen Kunststoff - etwa aus einem PPS-GF-Werkstoff - hergestellt.
Die in der 4 veranschaulichte Magnetventileinheit 2 im Sinne einer kleinstmöglichen Grundeinheit der in den 1 bis 3 gezeigten Magnetventileinheit 2 zeigt dabei ein Magnetventilpaar, dessen Magnetventile 8, 10, ... einander gegenüber liegend in einem Winkel von 180° sowie koaxial zueinander angeordnet sind. Diese Anordnung ermöglicht eine einfache Festlegung der beiden Magnetventile 8, 10, ... zum gemeinsamen Gehäuseabschnitt 4g, etwa mittels der zuvor genannten Klammer 14.
Alternativ zu einer solchen Anordnung können die Magnetventile 8, 10, ... auch derart zueinander und gegenüber liegend angeordnet und mit dem gemeinsamen Gehäuseabschnitt 4g gefügt sein, dass sie einen stumpfen Winkel von größer 90° und kleiner 180° oder einen spitzen Winkel von kleiner 90° miteinander einschließen, ohne dabei die zuvor beschriebene Vorteilhaftigkeit eines Baukastensystems zu verlieren. Dies macht die vorgeschlagene Magnetventileinheit 2 - je nach Bauraumgegebenheiten - umso flexibler ausgestaltbar.
In einer weiteren - hier nicht dargestellten Ausführung - kann zumindest ein Gehäuseabschnitt 4g eines der in den 1 bis 3 dargestellten Magnetventilpaare einen sog. Trennwandabschnitt aufweisen, welcher die in der 3 dargestellte, zentrale Versorgungsleitung 6 in zumindest zwei Bereiche unterteilt. In dieser Ausführung weist das Gehäuse 4 zumindest eine erste Versorgungsleitung bzw. einen ersten Versorgungsleitungsabschnitt und eine zweite Versorgungsleitung bzw. einen zweiten Versorgungsleitungsabschnitt mit je einem zugeordneten Zulauf auf.
Dies ermöglicht es sogar zumindest zwei verschiedene Druckbereiche mit mindestens je einer zugeordneten Flüssigkeitsförderpumpe zu betreiben, so z.B. einen ersten Versorgungsleitungsabschnitt mit z.B. 3bar und einen zweiten Versorgungsleitungsabschnitt mit z.B. 5bar. Dies ist ein weiterer Aspekt, der für die Flexibilität der vorgeschlagener Magnetventileinheit 2 spricht.
Die vorgeschlagene Magnetventileinheit 2 stellt einen Flüssigkeitsverteilungsmechanismus bzw. eine Art von Flüssigkeitsverteiler mit auf ein Minimum reduzierten Durchflussdruckverlusten bzw. hydraulischen Verlusten dar.
Somit begünstigt diese vorgeschlagene Magnetventileinheit 2 hohe Leistungen einer Fahrzeugreinigungsvorrichtung, welche als solche eine solche Magnetventileinheit 2 aufweist. Durch die dabei verwertbaren hohen Flüssigkeitsdrücke lässt sich ein Flüssigkeitsverbrauch der Fahrzeugreinigungsvorrichtung vorteilhafterweise auf ein Minimum reduzieren. Dadurch müssen die dabei verwendeten Flüssigkeitsförderpumpen im Wesentlichen lediglich geringste Verluste der Magnetventileinheit 2 kompensieren.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung exemplarische Ausführungen erläutert werden, sei darauf hingewiesen, dass eine Vielzahl von Abwandlungen möglich ist. Außerdem sei darauf hingewiesen, dass es sich bei den exemplarischen Ausführungen lediglich um Beispiele handelt, die den Schutzbereich, die Anwendungen und den Aufbau in keiner Weise einschränken sollen. Vielmehr wird dem Fachmann durch die vorausgehende Beschreibung ein Leitfaden für die Umsetzung von mindestens einer exemplarischen Ausführung gegeben, wobei diverse Änderungen, insbesondere im Hinblick auf die Funktion und Anordnung der beschriebenen Bestandteile, vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich zu verlassen, wie er sich aus den Ansprüchen und diesen äquivalenten Merkmalskombinationen ergibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

CN 214823154 U [0002]

Claims

Magnetventileinheit (2) zur Verteilung eines druckbeaufschlagten Fluids an einzelne Reinigungsstellen einer Vorrichtung mit zumindest zwei je einen Elektromagneten (EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀) aufweisenden Magnetventilen (8, 10, ...), welche jeweils über einen zugeordneten Ablauf (A₁, A₂, ..., A₉, A₁₀) an eine der Reinigungsstellen fluidisch anschließbar sind, einem zumindest eine zentrale Versorgungsleitung (6) aufweisenden Gehäuse (4) mit zumindest einem Fluidzulauf (Z) zur Bereitstellung des druckbeaufschlagten Fluids in der Versorgungsleitung (6), wobei die Magnetventile (8, 10, ...) quer zur Versorgungsleitung (6) mit dem Gehäuse (4) gefügt sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein einem der Abläufe (A₁, A₂, ..., A₉, A₁₀) zugeordneter Elektromagnet (EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀) über eine zugeordnete Ablauföffnung (7) der Versorgungsleitung (6) quer zur Versorgungsleitung (6) durchströmbar ist.
Magnetventileinheit (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablauföffnung (7) zu einer vom Fluid durchströmbaren Durchgangsleitung durch den Elektromagneten (EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀) koaxial angeordnet ist.
Magnetventileinheit (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass je zwei einander gegenüber liegende und quer zur Versorgungsleitung (6) angeordnete Magnetventile (8, 10, ...), zwischen denen die Versorgungsleitung (6) liegt, ein modular erweitertes Magnetventilpaar bilden, dessen gemeinsamer Gehäuseabschnitt (4g) entweder an einem Ende oder an beiden Enden der Versorgungsleitung (6) um einen Gehäuseabschnitt (4g) eines weiteren Magnetventilpaares durch eine Fügeverbindung und / oder Stoffschlussverbindung erweitert ist.
Magnetventileinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Magnetventile (8, 10, ...) mit dem Gehäuse (4, 4g) mittels einer Fügeverbindung und / oder Stoffschlussverbindung gefügt / verbunden sind.
Magnetventileinheit (2) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Fügeverbindung in Gestalt einer Bajonett-Verbindung ausgebildet ist.
Magnetventileinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektromagnete (EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀) jeweils über einen innenliegenden als Verschlusskörper fungierenden Ventilkolben (18) mit einer Durchgangsleitung (22) durchströmbar sind.
Magnetventileinheit (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich vom zugeordneten Elektromagneten (EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀) aus eine Feder (20) in diese Durchgangsleitung (22) erstreckt, über welche der Ventilkolben (18) in einem unbestromten Zustand des Elektromagneten (EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀) gegen eine zugeordnete Ablauföffnung der Versorgungsleitung (6) vorgespannt angelegt ist und diese fluidisch dichtend verschließt.
Magnetventileinheit (2) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchgangsleitung (22) hin zu einem Verschlussabschnitt (26) des Ventilkolbens (18) in zumindest zwei Leitungsabschnitte (23, 25) um den Verschlussabschnitt (26) herum gabelt, wobei der Verschlussabschnitt (26) mit zugeordneten Gehäuseabschnitten der Magnetventileinheit diese Leitungsabschnitte (23, 25) mit ausbildet.
Magnetventileinheit (2) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlussabschnitt (26) zumindest abschnittsweise rotationssymmetrisch zum fluidisch dichten Verschließen der zugeordneten Ablauföffnung (7) der Versorgungsleitung (6) ausgebildet ist.
Magnetventileinheit (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (18) aus einem magnetischen Material ausgebildet ist.
Magnetventileinheit (2) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (10, 12) aus einem Kunststoff mit Magnetpartikeln ausgebildet ist, welcher mit dem Verschlussabschnitt (26) stoffschlüssig verbunden ist.
Magnetventileinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventileinheit (2) eine zentrale Leiterplatte (12) zur Kontaktierung der einzelnen Elektromagnete (EM₁, EM₂ ... EM₉, EM₁₀) aufweist.
Magnetventileinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventileinheit (2) zumindest eine Fluidfördereinheit zur Bereitstellung des druckbeaufschlagten Fluids aufweist.
Magnetventileinheit (2) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetventilbaugruppe (2) zumindest eine erste Fluidfördereinheit und eine zweite Fluidfördereinheit zur Bereitstellung des druckbeaufschlagten Fluids aufweist.
Magnetventileinheit (2) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidfördereinheiten fluidisch in Reihe und / oder parallel zueinander angeordnet sind.
Verwendung einer Magnetventileinheit (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 15, wobei zumindest eines der Magnetventile (8, 10, ...) an keine der Reinigungsstellen des Fahrzeugs fluidisch angeschlossen wird, um im Falle einer Vereisung des Fluids in der zentralen Versorgungsleitung (6) einen Druckausgleich hin zur Umgebung zu ermöglichen.
Reinigungsvorrichtung für ein Fahrzeug mit einer Magnetventileinheit (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 15.
Fahrzeug mit einer Reinigungsvorrichtung nach Anspruch 17.