Sequenzielles Reinigungssystem für ein Fahrzeug

Die Erfindung betrifft ein Reinigungssystem zum Reinigen von definierten Oberflächen an einem Fahrzeug mit einem Reinigungsfluid.

Zum Reinigen von bestimmten Oberflächen an einem Fahrzeug wie Scheinwerfern, Fensterscheiben, Sensoroberflächen und dergleichen ist es bekannt, Reinigungssysteme einzusetzen, welche mit einem fluiden Reinigungsmittel als Arbeitsmedium betrieben werden.

An den für die Umwelteinflüsse stark exponierten Oberflächen, wie insbesondere Scheinwerferscheiben, kann es verstärkt zu massiven Ablagerungen von Schmutz kommen.

Scheinwerferreinigungssysteme verfügen meistens über eine oder mehrere feststehenden Düsen oder auch beweglichen hydraulischen Hubdüsen, welche punktuell sowie in einem Abstand zu der zu reinigenden Oberfläche angeordnet sind und bei Betätigung ein Sprühstrahl aus dem Reinigungsfluid versprühen. Um den Schmutz zuverlässig entfernen zu können müssen solche Systeme häufig mehrmals hintereinander oder über einen vergleichsweisen langen Zeitabschnitt kontinuierlich betrieben werden. Dies verursacht einen hohen Verbrauch des Reinigungsfluids. Zum relevanten Stand der Technik wird beispielhaft auf DE 10 2007 007 850 A1 verwiesen.

Um starke Verschmutzungen effektiv entfernen zu können ist man zudem häufig gezwungen, den Sprühstrahl vergleichsweise eng zu gestalten und lediglich auf die wichtigsten Bereiche zu fokussieren, beispielsweise unmittelbar vor den Leuchtquellen, um dort einen höheren Reinigungsdruck zu erwirken. Dabei verringert sich jedoch bei zunehmender Verschmutzung der übrigen Oberfläche der Streulichtanteil, wodurch das Fahrzeug von Fußgängern von der Seite schlechter erkannt wird.

Es stellt sich somit die Aufgabe ein Reinigungssystem vorzuschlagen, welches bei einem reduzierten Verbrauch des Reinigungsfluids eine effektive sowie möglichst großflächige Reinigung der vorgesehenen Oberfläche ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Reinigungssystem mit Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen und weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung und Figuren. Die Erfindung sieht vor, dass das Reinigungssystem wenigstens ein Vorreinigungssystem mit zugeordneten einer oder mehreren Vorreinigungsdüsen und wenigstens ein abgesondertes, sequenziell aktivierbares Hauptreinigungssystem mit entsprechend zugeordneten einer oder mehreren Hauptreinigungsdüsen aufweist.

Damit wird das Reinigungssystem in zwei Subsysteme aufgeteilt, welche für die jeweilig vorgesehenen Arbeitsprozesse optimal angepasst werden können. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung kann das Reinigungssystem derart eingerichtet sein, dass zuerst mittels des Vorreinigungssystems ein Unterbereich oder die gesamte Reinigungsoberfläche mit dem Reinigungsfluid benetzt wird, um die Schmutzschicht aufzuweichen. Nachfolgend wird mittels des Hauptreinigungssystems ein Abschnitt oder der gesamte zuvor benetzte Bereich optimal mit weniger Energie- und Wasserverbrauch gereinigt.

Die Erfindung sieht weiter vor, dass die beiden Subsysteme für den konkreten Anwendungsfall optimal angepasst werden können, indem beispielsweise der Druck des Reinigungsfluids, der Volumenstrom und die Zykluszeit für beide Subsysteme separat oder in Kombination variiert werden kann. So kann gemäß einer bevorzugten Ausführungsform das Vorreinigungssystem mit jeweils geringeren vorstehend beschriebenen Faktoren betrieben werden, wogegen für das Hauptreinigungssystem höhere Werte eingestellt würden.

Die Düsen der beiden Subsysteme können dabei optimal für die vorgesehene Aufgabe gestaltet sein, beispielsweise können die Voreinigungsdüsen feststehend sowie besonders klein, unauffällig und wassersparend gestaltet sein, wogegen die Hauptreinigungsdüsen für eine intensive Reinigung ausgelegt, jedoch mit kürzeren Zyklen und damit ebenfalls Wassersparen der betrieben werden.

Besonders bevorzugt können die Hauptreinigungsdüse als Hubdüsen ausgebildet werden, wodurch diese außerhalb des Betriebs unauffällig verdeckt geparkt werden und während des Betriebs in eine erhöhte Position für einen optimalen Einfallwinkel des Sprühstrahls das gebracht werden können.

Für eine effektiven Aufbau können das Vorreinigungssystem und das Hauptreinigungssystem von einer gemeinsamen Fördereinrichtung mit Reinigungsfluid versorgt werden.

Bevorzugt kann die Fördereinrichtung als eine Dualpumpe mit wenigstes einem ersten und einem zweiten Betriebsmodi ausgebildet sein, welche in dem ersten Betriebsmodus das Vorreinigungssystem und in dem zweiten Betriebsmodus das Hauptreinigungssystem versorgt.

Gemäß einer besonderes bevorzugten, effizient ansteuerbaren Ausführungsform kann die Fördereinrichtung als eine Rotationspumpe vorgesehen sein, wobei der erste Betriebsmodus einer ersten Rotationsrichtung und der zweite Betriebsmodus einer zweiten, gegenläufigen Rotationsrichtung zugeordnet ist.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung sieht ferner vor, dass die Vorreinigungsdüsen und die Hauptreinigungsdüsen baulich voneinander getrennt und räumlich zueinander beabstandet angeordnet werden, sodass die Reinigung von zwei unterschiedlichen Orten erfolgt.

Dies ermöglicht eine bessere Adaption der Reinigungssystem an das Reinigungsobjekt, beispielsweise eine komplex geformte Oberfläche eines Scheinwerfers.

Für einen effizienten, besonderes energie- und wassersparenden Betrieb können die Vorreinigungsdüsen in der unmittelbaren Nähe der Reinigungsoberfläche angeordnet werden, wodurch beispielsweise der Fahrtwindeffekt reduziert wird und dadurch der Betriebsdruck und der benötigte Volumenstrom für das Vorreinigungssystem verringert werden können.

Für eine optimale Bedeckung Reinigungsoberfläche können mehrere Vorreinigungsdüsen zueinander beabstandet entlang einer Außenkontur der Reinigungsoberfläche angeordnet sein.

Zwecks einer besonderen einfachen und effizienten Montage sowie Aufbaus des Vorreinigungssystems können die die Vorreinigungsdüsen gemäß der bevorzugten Ausführungsform in oder an einer gesonderten Baukomponente angeordnet sein, welche in der Gestalt der Außenkontur der Reinigungsoberfläche zumindest abschnittsweise folgt und diese insbesondere ganz oder teilweise umrandet. Beispielsweise können die vor Reinigungsdüsen in eine gesondert montierbare Zierleiste integriert werden.

Für einen effektiven Aufbau des Reinigungsystems bei einer effizienten Hauptreinigung kann die Hauptreinigungsdüse in einer optimal entfernten Position zur Außenkontur der Reinigungsoberfläche positioniert und die Vorreinigungsdüsen oder die damit bestückte Baukomponente platzsparend zwischen der Hauptreinigungsdüse und der Außenkontur der Reinigungsoberfläche angeordnet werden.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Hierbei zeigen:

Fig.1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen Reinigungssystems am Beispiel einer Scheinwerfer Reinigungsanlage.

Fig.2 eine stark vereinfachte Queransicht des Reinigungsystems gemäß Fig. 1 . Fig.1 und 2 zeigen beispielhaft sowie vereinfacht ein erfindungsgemäßes Reinigungssystem 1 am Beispiel eines Scheinwerferreinigungssystems für zwei Scheinwerfer. Die transparenten Scheinwerferscheiben stellen dabei die Reinigungsoberflächen 2,2' dar. Nachfolgende Beschreibung bezieht ich lediglich auf einen von beiden Scheinwerfern, die Wirkungsweise am anderen Scheinwerfer ist analog.

Das Reinigungssystem 1 umfasst zwei Subsysteme beziehungsweise Kreise - ein Vorreinigungssystem 3 und ein Hauptreinigungssystem 5, welche sequenziell hintereinander aktiviert beziehungsweise betätigt werden und welchen jeweils unterschiedliche Aufgaben zugewiesen sind.

Im dem gezeigten Beispiel werden beide Systeme von derselben Fördereinrichtung 8 betrieben beziehungsweise mit Reinigungsfluid versorgt. Zuerst wird ein Vorreinigungssystem 3 aktiviert. Es dient dazu, die Reinigungsoberfläche 2 möglichst vollständig und gleichmäßig mit dem Reinigungsfluid zu benetzen, um den Schmutz insbesondere aufzuweichen. Um diesen Zweck zu erfüllen, wird ein vergleichsweise niedriger Druck und ein vergleichsweise geringer Volumenstrom, benötigt.

Um einen möglichst großen Bereich, vorzugsweise die gesamte Reinigungsoberfläche 2 zuverlässig mit Reinigungsfluid benetzen zu können, verfügt das Vorreinigungssystem 3 über mehrere, zueinander beabstandet angeordnete Vorreinigungsdüsen 4 -4““, welche möglichst nahe der Reinigungsoberfläche 2 positioniert sind.

Grundsätzliche versprüht eine jede Düse bei Betätigung einen, vor allem durch konstruktive Auslegung der Düse definierten Sprühstrahl 11 .

Um bei einem begrenzten Volumendurchsatz und Druck des Reinigungsfluids im Vorreinigungssystem 3 das Durchnässen der Schmutzschicht zuverlässig zu erreichen, darf der Sprühstrahl 11 nicht zu breit ausgelegt werden. Daher beaufschlagt jeder Sprühstrahl 11 lediglich jeweils einen bestimmten, vergleichsweise kleinen Abschnitt der Reinigungsoberfläche 2, welcher maßgeblich durch Ausrichtung der jeweiligen Düse definiert ist. Durch eine geschickte Anordnung, Ausrichtung und Positionierung der Vorreinigungsdüsen 4, 4‘, 4“, 4‘“, 4““ entlang der Außenkante 9 der Reinigungsoberfläche 2 kann erreicht werden, dass die einzelnen kleinen Sprühstrahlen 11 des Vorreinigungssystems 3 ein Pattern bilden, welches die Reinigungsoberfläche 2 vollständig oder nahezu vollständig bedeckt. Hierfür reicht es, die Vorreinigungsdüsen 4, 4‘, 4“, 4‘“, 4““ aus optischer Sicht vorteilhaft im Wesentlichen oberflächenbündig oder zumindest oberflächennah zu gestalten. Den kumulierten, durch die einzelnen Sprühstrahlen 11 des Vorreinigungssystems 3 beaufschlagten Oberflächenanteil der Reinigungsoberfläche 2 kann man als einen Vorreinigungsbereich B definieren. Zwecks einer effektiven Herstellung und Montage sind die Vorreinigungsdüsen 4, 4‘, 4“, 4‘“, 4““ in eine gesonderte Baukomponente 10 eingebaut oder integriert. Die Baukomponente 10 ist derart gestaltet, dass sie der Außenkontur 9 der Reinigungsoberfläche 2 zumindest abschnittsweise folgt oder die gesamte Reinigungsoberfläche 2 außen umschließt. Bei einer

Scheinwerferreinigungsanlage kann die Baukomponente 10 beispielsweise als eine Art separat montierbare Zierleiste gestaltet sein, welche neben Vorreinigungsdüsen auch einen Abschnitt des Vorreinigung-Leitungssystems 12 aufnimmt oder als ein Innenkanal integriert.

Jede Vorreinigungsdüse 4 kann dabei als eine einfache Pralldüse mit einer fixierten Sprührichtung ausgebildet sein, welche konstruktiv festgelegt ist.

Nach Ablauf einer definierten Betriebsdauer - einer Vorreinigung-Zyklusdauer Tv, wird das Vorreinigungssystem 3 deaktiviert und nach einer weiteren definierten Zeitspanne oder unmittelbar danach ein Hauptreinigungssystem 5 aktiviert, welches im Vergleich zum Vorreinigungssystem 3 mit einem höheren Druck und/oder Volumenstrom betrieben wird.

Das Hauptreinigungssystem 5 weist eine oder mehrere hier speziell zugeordnete Hauptreinigungsdüsen 6,6' auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Hauptreinigungsdüse 6 als eine hydraulische Hubdüse mit einem Doppelkopf gestaltet, welche nach dem Ausfahren aus der versenkten geparkten Position entsprechend zwei Hauptreinigung-Sprühstrahlen 14 in Richtung Reinigungsoberfläche 2 versprüht. Diese können je nach Anwendungsfall sowohl relativ großflächig ausgelegt als auch auf die besonders wichtigen Abschnitte der Reinigungsoberfläche 2 fokussiert werden.

Den kumulierten, durch die einzelnen Sprühstrahlen 14 des Hauptreinigungssystems 5 beaufschlagten Oberflächenanteil der Reinigungsoberfläche 2 kann man als einen Reinigungsabschnitt A definieren. Die zuvor durch das Vorreinigungssystem 3 eingeweichte und idealerweise teilweise aufgelöste Schmutzschicht wird durch das Hauptreinigungssystem 5 mit einem vergleichsweise kurzen Sprühstoß effektiv abgetragen. Durch die im Betriebszustand ausgefahrene, erhöhte Position der Hauptreinigungsdüse 6 trifft der Sprühstrahl 14 mit einem steileren Winkel auf die Reinigungsoberfläche 2, wodurch der Reinigungseffekt zusätzlich verbessert wird. In gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Vorreinigungssystem 3 über ein gesondert zugeordnetes Vorreinigung-Leitungssystem 12 und das Hauptreinigungssystem 5 über ein separates, ebenfalls gesondert zugeordnetes Hauptreinigung-Leitungssystem 13 mit Reinigungsfluid versorgt.

Die Fördereinrichtung 8 ist hier als eine elektrisch angetriebene Dual-Rotationspumpe ausgebildet und fungiert zugleich als eine Vorrichtung 7 für sequenzielle Aktivierung der beiden Subsysteme. Dies erfolgt durch unterschiedliche Auslegung der Förderleistung der Pumpe bei verschiedenen Drehrichtungen. So wird bei einer ersten Drehrichtung der Pumpe das Vorreinigungssystem 3 mit einem definierten Vorreinigungsdruck Pv und/oder Vorreinigungsvolumenstrom Qv beaufschlagt. Bei der gegenläufigen Drehrichtung wird das Hauptreinigungssystem 5 mit einem vergleichsweise höheren spezifischen Hauptreinigungsdruck Ph und/oder höherem Hauptreinigungsvolumenstrom Qh beaufschlagt.

Eine solche drehabhängige Differenz kann sowohl konstruktiv, beispielsweise durch besondere Schaufelgeometrie, als auch steuerungstechnisch, durch jeweils unterschiedliche Ansteuerung der Pumpe erfolgen.

Ebenso ist es möglich, die Zyklusdauer für beide Subsysteme unterschiedlich zu gestalten, insbesondere die Hauptreinigung-Zyklusdauer Th gegenüber der Vorreinigung-Zyklusdauer Tv zu erhöhten.

Eine andersartig realisierte, hier nicht dargestellte Vorrichtung 7 für die sequenzielle Ansteuerung der beiden Subsysteme bleibt innerhalb der Erfindung selbstverständlich zulässig. Zum Beispiel kann diese statt mit einer Dualpumpe auch mit einer einfachen Pumpe und einer nachgeschalteten Umschaltventileinrichtung realisiert werden, welche die beiden Subsysteme abwechselnd absperrt beziehungsweise freigibt und zugleich die jeweilige Durchflussmenge steuert, beispielsweise durch Variation der Strömungswiderstände mittels gesonderter Drosselstellen oder Leitungsdurchmessern.

Die vorstehend beschriebene Ausführung dient lediglich als ein Anwendungsbeispiel. Die Erfindung kann unter Beibehaltung des Grundprinzips einer sequenziellen Reinigung mittels gesonderter Vorreinigungs- und Hauptreinigungssysteme genauso zum reinigen von anderen Oberflächen verwendet werden, beispielsweise Kameraobjektiven, Abdeckscheiben von LiDAR- und anderen Sensoren, Windschutzscheiben usw. Bezugszeichenliste

1 Reinigungssystem

2 Reinigungsoberfläche

3 Vorreinigungssystem

4 Vorreinigungsdüse

5 Hauptreinigungssystem

6 Hauptreinigungsdüse

7 Vorrichtung für sequenzielle Aktivierung

8 Fördereinrichtung

9 Außenkontur

10 Baukomponente

11 Sprühstrahl

12 Vorreinigung-Leitungssystem

13 Hauptreinigung-Leitungssystem

14 Sprühstrahl

A Abschnitt

B Bereich

Ph Hauptreinigungsdruck

Pv Vorreinigungsdruck

Qh Hauptreinigungsvolumenstrom

Qv Vorreinigungsvolumenstrom

Th Hauptreinigung-Zyklusdauer

Tv Vorreinigung-Zyklusdauer