具有往复式活塞的清洁设备的制作方法

具有往复式活塞的清洁设备


背景技术：

1.用于安装到机动车辆中的流体清洁设备被广泛使用。如果出于空气动力学或美学原因而在此期望尽可能不显眼的外观，则已知使用带有弹簧加载的、压力控制的往复式活塞的清洁设备。往复式活塞借助于由输送装置产生的清洁流体的液压压力从未致动的、通常缩回的并因此隐藏的初始位置中移出。在此，所述往复式活塞仅在清洁过程期间才将与其连接的喷射喷嘴移动到暴露的、伸出的喷射位置。在输送装置关停之后，往复式活塞通过弹簧力被自动地推回到初始位置。
2.所述类型的清洁设备例如从fr 2796866 a1中已知。清洁液体经由供给管线和分散的连接管从空间上远距离的输送装置被添加到清洁设备中，并且在其中朝向可以连接到往复式活塞上的喷射喷嘴的方向进一步传输通过内部通道，该内部通道穿过往复式活塞。
3.现代机动车辆越来越多地配备有用于检测车辆周围环境的光学和光电传感器装置，比如光学相机、基于激光的测距装备等。出于功能原因，所述类型的传感器装置通常必须被定位在车辆中具有减小的安装空间的不易接近的地方。在此，所述传感器装置具有透明的盖或镜头/透镜，这些盖或镜头被附接在车辆的外部区域中并且必须被清洁。因此，清洁的可靠性和清洁剂的经济使用极为重要。
4.除了空气动力学和美学原因之外，这还对清洁设备提出了进一步的特殊要求，比如小型化、清洁射流的尽可能准确和精确的取向、快速的操作准备、清洁流体的减小的尾随流动趋势、以及改善的对不同安装位置的适应性。在此，要使清洁设备具有尽可能简单的构造并且可廉价地生产。
5.具有往复式活塞的已知清洁设备不能满足或不能充分满足这样的要求。


技术实现要素：

6.在这种背景下，本发明基于的目的是提供一种改善的清洁设备，该清洁设备适用于清洁光学或光电传感器装置，并且尽可能以最优方式满足上述特殊要求。
7.所述目的通过具有如权利要求1所述的特征组合的清洁设备来实现。由从属权利要求以及以下描述和附图得到本发明的改进以及各种实施例。
8.本发明提出，清洁设备具有用于防止往复式活塞在其整个行程期间绕致动轴线转动的至少一个引导器件，该至少一个引导器件至少局部地布置在内部通道中。
9.这使得可以在没有单独的附加件的情况下实现喷射射流的准确和永久精确的取向，并且减少维修耗费。
10.根据优选的改进方案，引导器件可以功能上可靠且制造有利地被设计成至少一个凹槽以及在凹槽中被引导的至少一个突出部。该突出部可以以特别简单、尺寸上稳定、坚固和可靠的方式被制造成肋状形状。
11.此外，本发明还提出，该清洁设备具有特别是一体形成的连接件，该连接件相对于该壳体液压密封，并且在该连接件上形成有用于连接供给管线的连接管和没入内部通道中的心轴，其中，该往复式活塞与该连接件相互作用以防止转动，并且其中，该连接管特别优
选地相对于该心轴同轴地定位。
12.通过这种高度集成的设计，还能使尺寸保持特别小，并且减少构件数量。
13.为了有效地执行坚固且永久精确的截止阀功能，该内部通道至少局部地形成为阶梯孔的型式，该阶梯孔带有布置在入口侧处的前置室并且带有通向该前置室中且具有较小直径的孔，并且其中，用于使该心轴相对于该孔密封的密封元件被设置成，使得该内部通道在该心轴没入该孔中时不能液压通过，而在该心轴已经从该孔中被引导出时能够液压通过。
14.根据本发明的引导元件可以以特别简单且节省安装空间的方式实现，其方式为：至少一个凹槽被设置在该前置室的内壁中，并且与该凹槽共同作用的至少一个突出部被设置在该连接件上。
15.为了特别准确的阀功能以及随之而来的清洁设备的特别快速的可切换性和反应速度，根据本发明的该凹槽或这些凹槽距离该孔的通入该前置室中的通入部位以限定的轴向间距终止。
16.为了能够用相同的部件选择性地实现不同但准确定义的喷射方向，本发明的优选的改进方案提出，多个凹槽被布置在该前置室的内壁中，该多个凹槽特别是在周向方向上以规则的方式彼此间隔开并且彼此平行地延伸。
17.为了有利地减小外部尺寸并且改善可安装性的目的，本发明提出，该连接件被确定尺寸为并且与该壳体连接成，使得该连接件在径向方向上完全位于轮廓内，该轮廓在连接部的区域中由该壳体的外轮廓限定。
18.根据优选的实施例，该连接件特别是在组装方面有利地可以在径向方向上被完全接纳在该壳体内，尤其是可以被插入到该壳体中。
19.在此，在有效和安全组装方面特别优选的改进方案提出，该连接件与该壳体之间的连接部包括至少一个锁定元件，该至少一个锁定元件在轴向方向上产生形锁合。
20.此外，本发明的优选实施例还提出，该喷射喷嘴被形成为一体地集成在该往复式活塞中，这使得构件的数量和组装步骤进一步减少，并且避免组装错误。
21.为实现美学和/或空气动力学效果，在本发明中，在该出口侧处在该往复式活塞上可以布置有盖元件。
22.为了有效地引导和支撑往复式活塞，本发明提出，轴向向内指向的轴环被形成在该壳体上，该轴环在径向外侧围绕该往复式活塞，并且在伸出状态下用作限定行程长度的止挡件。通过轴环长度的改变，还可在构造方面特别容易地调整行程长度。
附图说明
23.本发明的其他特征、优点以及可能的应用方案从下面的描述中显现。
24.在附图中：
25.图1示出了处于未致动的初始位置(a)以及处于往复式活塞伸出的操作就绪的喷射位置(b)的根据本发明的第一实施例的三维图示，
26.图2以纵截面示出了根据本发明的第二实施例，
27.图3以纵截面示出了根据本发明的第三实施例，
28.图4以根据图2的实施例为例示出了工作原理的图示，
29.图5以纵截面示出了根据图1的实施例，
30.图6以纵截面示出了往复式活塞的实施例，
31.图7以纵截面示出了连接件的实施例，
32.图8至图9示出了往复式活塞的不同实施例，其中在各自情况下，凹槽的数量和位置不同，
33.图10至图12示出了连接件的不同实施例，其中在各自情况下，肋状突出部的数量和位置不同。
具体实施方式
34.图1
35.根据本发明的清洁设备1具有壳体2，在该壳体中布置有往复式活塞3。该往复式活塞可沿致动轴线a从未致动的缩回初始位置(a)移动到伸出的清洁位置(b)。输送装置(此处未示出)在压力下经由供给管线(同样未示出)将清洁流体传输至清洁设备1。清洁流体在入口侧在压力下经由相对于致动轴线a同心地布置的连接管10被引入清洁设备1中，使往复式活塞3移位进入其伸出位置(b)，并且在伸出状态下，通过布置在往复式活塞3的一端上的喷射喷嘴5而被排出到待清洁的表面上。作为清洁流体，水性混合物是特别适合的，但在本发明中也可以使用空气或空气/液体混合物。在所示的实施例中，形成在壳体2的一端上的两个紧固接片/突片21用于将清洁设备1紧固在车辆中。此外，盖元件18通过锁定连接部25被附接至往复式活塞3一端。在缩回状态下，盖元件18用于隐藏车身钢板中或车辆附接件中的开口，该开口对于往复式活塞3的移出是必需的。
36.图2
37.图2展示了清洁设备1的特别小型化的实施例。
38.清洁设备1的壳体2是一体的并且基本上为杯形形式。其开口侧通过连接件9以液压密封的方式封闭。在所示的实施例中，这是通过焊接以材料结合的方式实现的。在其他实施例中，例如根据图1、图3或图5，这是通过力锁合/形锁合的锁定连接和在中间夹入密封件来实现的。
39.在壳体2中布置有往复式活塞3，该往复式活塞被安装成可沿致动轴线a移动，并且穿过壳体底部中的穿通部而穿过壳体2突出。在此处所示的未致动的、缩回的初始状态下，支撑在壳体底部上的复位弹簧19将往复式活塞3压抵在连接件上。
40.形成在壳体底部上并且沿轴向方向向内延伸的轴环20用于精确地引导和安全地支撑往复式活塞3，特别是用于吸收在喷射过程期间在伸出位置中产生的反作用力，从而防止喷射射流的不期望的偏转。此外，轴环20用作轴向止挡件并且限定处于伸出状态的往复式活塞3的终端位置。
41.活塞密封件17使往复式活塞3在壳体2的圆柱形内壁上径向密封，并且该活塞密封件在往复式活塞3的行程期间在壳体的内壁上滑动。以这种方式，在壳体内部中界定压力腔室24，该压力腔室可以填充有来自输送装置的清洁流体。
42.图3
43.图3展示了另一实施例。其中，活塞密封件17被设计成由弹性材料制成的波纹管的形式。波纹管在一端处以液压密封的方式夹紧在往复式活塞3上，并且在其另一端处以液压
密封的方式夹紧在壳体2与连接件9之间，从而也界定压力腔室24。
44.波纹管的弹性用于使往复式活塞3回位，从而可以省却单独的复位弹簧19。以这种方式，不同于根据图1和图2的实施例，壳体2可以以在制造方面特别优化的方式设计为圆锥形而不是圆柱形。有利于从制造工具脱模，并且由于缺乏滑动动作而对壳体内侧的表面的要求降低。
45.然而，如果例如可由波纹管产生的复位力本身是不足的或者期望特别快速的活塞复位，则在本发明中也可以将单独的复位弹簧19与波纹管一起使用。
46.图4
47.在图4中以简化形式展示了清洁设备1的工作原理。
48.a)往复式活塞3在未致动的初始状态下轴向地贴靠在连接件9上。在启动输送装置(未示出)时，压力腔室24填充有清洁流体，并且压力开始在所述压力腔室中积聚。
49.b)一旦压力腔室24中的压力超过复位弹簧19的弹簧力(以及通常的摩擦学影响)，往复式活塞3就被置于运动中并开始从壳体2移出。在此过程中，复位弹簧19被压缩(或根据图3所示的波纹管伸长)。
50.心轴12径向居中地形成在连接件9上，并且在一端处设置有径向作用的密封元件15。
51.往复式活塞3具有阶梯状的内部通道4，该内部通道完全打通该活塞并延伸到喷射喷嘴5。内部通道4在其中央部段中是呈孔14的形式，该孔以密封的方式与密封元件15共同作用。孔14在入口侧处通向前置室13中，该前置室的直径大于密封元件15的外径，从而密封元件可以在所述前置室中被绕流。以这种方式，阶梯状的通入部位16与密封元件一起作为行程受控制的截止阀起作用，该截止阀根据往复式活塞3的位置来阻塞或开放内部通道4。
52.优选地，通入部位16是倒圆的或倒角的，以便减少密封元件15的磨损。
53.c)一旦密封元件15朝向前置室16的方向移动越过通入部位16，则内部通道4被完全解除阻塞，并且清洁流体到达喷射喷嘴5并且作为喷射射流从喷射喷嘴5离开。
54.往复式活塞3借助于清洁流体的压力继续运动，直到它止挡在轴环20上为止。通过结合内部通道的横截面和长度来设计止挡位置，可以实现：在往复式活塞3止挡在轴环20上的同时，喷射射流从喷射喷嘴离开，从而促进对狭窄界定区域的有目标的低消耗清洁。
55.d)如果例如通过关停输送装置或被合适的切断单元阻塞供给管线来防止清洁流体继续流入清洗设备1中，则使得压力降低，并且往复式活塞3通过压缩的复位弹簧19的力被再次推回到其缩回的初始位置并轴向止挡在连接件9上。
56.图5
57.在图5中以纵截面放大地展示了根据图1的清洁设备1的优选实施例。
58.清洁设备1的壳体2基本上为圆柱形形式，并且在入口侧处通过连接件9封闭。连接部位被实施成液压密封的。在径向方向上，连接件9完全位于轮廓内，该轮廓在连接部的区域中由壳体2的外壳限定。
59.在所示的实施例中，连接件9像一种型式的栓塞一样被插入到壳体2中，并且通过锁定元件27锁定。锁定元件27为珠缘状/鼓包状或焊瘤状的形式，并且接合到对应的径向凹槽中，使得形成轴向作用的形锁合。在本发明中，锁定元件27/径向凹槽28的作用配对可以如图所示或径向反过来设置，即，径向凹槽28在连接件9中，锁定元件27在壳体2上。同样，锁
定元件27也可以是多个单独的突出部的形式，这些突出部被布置成在周部上彼此间隔开。
60.连接件9为一体形式，并且在入口侧处具有径向居中布置的连接管10，该连接管用于连接清洁流体的供给管线11。形成在连接管10内的供给管线通道22通到横向连接部23中，由此实现压力腔室24的快速且均匀的馈给。
61.在出口侧处，心轴12与连接管10同心地形成在连接件9上，该心轴在所有运行状态下都没入往复式活塞3的内部通道4中。密封元件15在心轴端部的区域中布置在心轴12上。
62.延伸穿透往复式活塞3的内部通道4在其分布轮廓上具有多个不同地形成的部段。内部通道4在入口侧处具有相对较宽的圆柱形前置室13，其直径大于密封元件15的外径。
63.内部通道4在其中央部段中具有孔14，该孔的直径的尺寸被确定为用于与密封元件15进行密封作用，因此小于前置室13的直径。孔14通入前置室13中，使得在通入部位16处形成台阶。在本发明中，通入部位16优选地可以是倒角的、倒圆的或以某些其他方式弄平滑的。与通入部位16协作，心轴12与密封元件15一起像阀体一样作用，当该阀体没入孔14中时，该阀体以液压密封的方式阻塞内部通道4。
64.在出口侧处，往复式活塞3具有喷射喷嘴5。在所示的实施例中，喷射喷嘴5与往复式活塞3一体地形成为在内部通道4的端部处的特别成型的喷射通道。然而，在本发明中，喷射喷嘴5也可以被设置为传统的、单独的喷射插入件，以用于连接至往复式活塞3。
65.此外，盖元件18在出口侧处经由锁定连接部25连接至往复式活塞3。尽管盖元件18可以主要用于在清洁设备1的安装位置处不显眼地封闭往复式活塞所需的开口，但是它也可以用于实现某些特定的设计重点。
66.在前置室13的内壁中，多个轴向延伸的凹槽7、7
‘
被布置在往复式活塞3中。肋状的径向突出部8、8
‘
形成在心轴12上，这些肋状的径向突出部在所有运行状态中至少局部地接合到各自对应的凹槽7、7
‘
中。以这种方式，在连接件9与往复式活塞3之间形成了沿周向方向作用的形锁合，该形锁合防止相对旋转，并因此始终确保往复式活塞3以及喷射喷嘴5相对于清洁设备1的定义的、不变的取向。同时，往复式活塞3的轴向引导也得到改善。
67.在本发明中，突出部8被形成为如图所示以肋状方式轴向地延伸并不是绝对必要的。突出部同样可以例如以接片状、叶片状或销状的方式形成为具有小的轴向延伸部。
68.与凹槽7、7
‘
接合的径向突出部8、8
‘
因此限定了用于引导和防止往复式活塞3转动的引导器件6、6
‘
。
69.所有的凹槽7、7
‘
不是延伸至通入部位16，而是以距该通入部位限定的轴向间距结束(参见凹槽端部26)。以这种方式，为阀功能获得明确定义的圆形控制边缘。此外，由引导器件6、6
‘
扰动的流动可以在通入部位16之前布置的圆柱形部段中被平静，从而总体上加快了往复式活塞3的初始位置与喷射位置之间的切换。
70.图6
71.图6以纵截面展示了未组装的往复式活塞3的优选实施例。在该实施例中，前置室13的内壁具有多于四个的凹槽7，这些凹槽被布置为在周向方向上彼此均匀地间隔开。
72.此处，在凹槽端部26与通入部位16之间的轴向间距也可清楚看出。
73.图7
74.图7以纵截面示出了未组装的根据图5的连接件9，以展示上面已经描述过的结构元件和特征。
75.图8和图9
76.图8至图9展示了往复式活塞3的不同实施例，它们基本上在凹槽7、
…
的数量和位置方面显著不同。
77.图10至图12
78.图10至图12展示了连接件9的不同实施例，它们基本上在突出部8、
…
的数量和位置方面显著不同。
79.根据本发明的清洁设备1可以被实现为模块化系统，通过该模块化系统，通过有目的的组合往复式活塞3和连接件9和/或壳体2的特定实施例，可以针对不同目的以灵活的方式优化所得的清洁设备1。
80.因此可以例如通过将根据图9a的往复式活塞3与根据图10a的连接件9结合，在结构上限定喷射喷嘴5的单一特定取向和避免组装错误。
81.相比之下，可以例如通过将根据图9c的往复式活塞3与根据图10a的连接件9结合，利用相同零件实现喷射喷嘴5的多个取向，以便例如可在不同的安装位置处使用。
82.通过使用具有不同长度的轴环20的壳体2的变型，可以有效地影响行程长度。
83.附图标记列表：
[0084]1ꢀꢀ
清洁设备
[0085]2ꢀꢀ
壳体
[0086]3ꢀꢀ
往复式活塞
[0087]4ꢀꢀ
内部通道
[0088]5ꢀꢀ
喷射喷嘴
[0089]6ꢀꢀ
引导器件
[0090]7ꢀꢀ
凹槽
[0091]8ꢀꢀ
突出部
[0092]9ꢀꢀ
连接件
[0093]
10 连接管
[0094]
11 供给管线
[0095]
12 心轴
[0096]
13 前置室
[0097]
14 孔
[0098]
15 密封元件
[0099]
16 通入部位
[0100]
17 活塞密封件
[0101]
18 盖元件
[0102]
19 复位弹簧
[0103]
20 轴环
[0104]
21 紧固接片
[0105]
22 供给管线通道
[0106]
23 横向连接部
[0107]
24 压力腔室
[0108]
25 锁定连接部
[0109]
26 凹槽端部
[0110]
27 锁定元件
[0111]
28 径向凹槽
[0112]
a
ꢀꢀ
致动轴线