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Vorliegende Erfindung betrifft einen Einspritzöler mit einem Hohlraum zum Aufnehmen einer definierten Menge an Schmiermittel gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
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Einspritzöler werden verwendet, um Schmierstoff zu fördern und zu dosieren. Hierbei erfolgt die Schmierstoffversorgung aus einem zentralen Behälter oder einer zentralen Leitung, wobei der Einspritzöler mit dem Behälter oder der Leitung verbunden ist, um eine definierte Menge an Schmiermittel an eine Schmierstelle zu liefern. Bei bisherigen Einspritzöler ist es jedoch nicht möglich, eine konstante Wiederholgenauigkeit einer bestimmten geringen Dosiermenge mit einer definierten Toleranz zu ermöglichen. Dies liegt unter anderem daran, dass durch die Anordnung und Montage eines solchen Einspritzölers Bauteiltoleranzen auftreten, die eine geringe Dosiermenge erschweren. Hierzu zählt beispielsweise auch ein ungünstiges Durchmesser-zu-Hub-Verhältnis des Dosierkolbens, das bei bisherigen Einspritzölern durch einen Durchmesser von 3 mm und einen Hub von 0,43 mm definiert ist. Insbesondere der geringe Hub erlaubt so gut wie keine Bauteiltoleranzen, ohne dass die Dosiermenge beeinflusst wird.
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Es ist deshalb Aufgabe vorliegender Erfindung, einen Einspritzöler bereitzustellen, der eine geringe Dosierung mit geringen Toleranzschwankungen ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch einen Einspritzöler gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
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Der Einspritzöler weist einen Hohlraum zum Aufnehmen einer definierten Menge an Schmiermittel, einen Dosierkolben, der dazu ausgebildet ist, in einem betätigten Zustand das in dem Hohlraum befindliche Schmiermittel auszustoßen und in einem nicht-betätigten Zustand den Hohlraum zum Aufnehmen des Schmiermittels freizugeben, und einen Betätigungskolben auf, der über ein Fluid ansteuerbar ist und dazu ausgebildet ist, den Dosierkolben zu betätigen.
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Ist der Dosierkolben in Ruhe, befindet sich in dem Hohlraum Schmiermittel. Wird der Betätigungskolben dann über ein Fluid angesteuert, wird er in Richtung des Dosierkolbens bewegt und betätigt diesen. Der Dosierkolben stößt darauf das in dem Hohlraum befindliche Schmiermittel aus, um Schmierstellen mit Schmiermittel zu versorgen.
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Gemäß dem hier vorgeschlagenen Einspritzöler sind der Hohlraum, der Dosierkolben und der Betätigungskolben in einer Stufenbohrung angeordnet, die als Sackbohrung ausgebildet ist. Die Stufenbohrung kann dabei in einem Gehäuse des Einspritzölers vorgesehen sein. Die Montage der Bauteile erfolgt dabei nur von einer Seite der Sackbohrung, wodurch eine Ausrichtung der Bauteile zueinander vereinfacht wird, da diese nicht von zwei verschiedenen Seiten in eine Bohrung eingeführt werden müssen. Die Toleranzeffekte zwischen den Bauteilen werden dadurch reduziert. Des Weiteren führt dies auch zu einer Reduzierung der Fertigungskosten, da lediglich eine Bohrung von einer Seite erfolgen muss. Des Weiteren kann durch die geringen Toleranzen sichergestellt werden, dass die Dosiermenge, die vorab definiert wird, durch den Einbau der Bauteile nicht oder zumindest nur sehr gering beeinflusst wird.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Stufenbohrung im Bereich des Betätigungskolbens mit einer radial verlaufenden Öffnung ausgestattet, um das Fluid dem Betätigungskolben zuzuführen. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um Luft, zum Beispiel Druckluft, oder Öl handeln. Die radial verlaufende Öffnung kann mit einer Fluidzuführeinheit verbunden werden, um das Fluid dem Betätigungskolben zuzuführen. Das eingeführte Fluid bzw. die Luft wirkt auf den Betätigungskolben und verschiebt diesen in Richtung des Dosierkolbens. Auf diese Weise wird der Dosierkolben betätigt, um das Schmiermittel auszustoßen.
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Um sicherzustellen, dass das eingeführte Fluid nicht an dem Betätigungskolben vorbeiströmen kann, kann der Betätigungskolben eine umlaufende Manschettendichtung aufweisen, die fluiddicht mit der Stufenbohrung abdichtet. Eine solche Manschettendichtung stellt sicher, dass das Fluid auf den Betätigungskolben wirkt und sich nicht an diesem vorbei in die Stufenbohrung ausbreitet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Stufenbohrung in dem Bereich des Betätigungskolbens einen ersten Durchmesser und in dem Bereich des Dosierkolbens einen zweiten Durchmesser auf, wobei der erste Durchmesser kleiner als der zweite Durchmesser ist. Die Stufenbohrung kann auch weitere Stufen aufweisen, wobei an dem geschlossenen Ende der Sackbohrung der kleinste Durchmesser und an dem offenen Ende der größte Durchmesser vorgesehen ist. Dies hat insbesondere den Vorteil, dass der Betätigungskolben mit der Manschettendichtung zunächst nur durch einen großen Durchmesser durchgeführt werden kann, ohne an der Stufenbohrung entlang zu schleifen. Auf diese Weise wird die Dichtung beim Einführen des Betätigungskolbens nicht beschädigt. Lediglich in das letzte Stück in der Stufenbohrung muss der Betätigungskolben genau eingepasst werden, was jedoch die Dichtung aufgrund der geringen Länge des Bereichs mit kleinem Durchmesser nicht negativ beeinflusst, d.h. die „Umknickgefahr“ ist deutlich verringert.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Stufenbohrung im Bereich des Hohlraums eine radial verlaufende Öffnung auf, um das Schmiermittel dem Hohlraum zuzuführen. Diese radial verlaufende Öffnung kann insbesondere mit einer Schmiermittelzuführeinheit verbunden werden. Zusätzlich kann die Stufenbohrung in diesem Bereich auch eine Entlüftungsöffnung aufweisen, um einen Druckausgleich beim Ausstoßen des Schmiermittels zu ermöglichen. Die Schmiermittelzuführeinheit kann mit einem zentralen Schmiermittelbehälter oder einer Schmiermittelleitung verbunden sein. Ist der Dosierkolben nicht betätigt und gibt den Hohlraum zum Aufnehmen des Schmiermittels frei, wird von der Schmiermittelzuführeinheit Schmiermittel in den Hohlraum eingeführt. Wird der Dosierkolben betätigt, wird dabei das Schmiermittel aus dem Hohlraum ausgestoßen und gleichzeitig die Schmiermittelzufuhr in den Hohlraum unterbunden. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass immer nur die sich die in dem Hohlraum befindliche Menge an Schmiermittel ausgestoßen wird, wodurch eine exakt dosierte Menge an ausgestoßenen Schmiermittel sichergestellt werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Betätigungskolben mit dem Dosierkolben über ein Federelement verbunden. Durch das Federelement kann erreicht werden, dass der Betätigungskolben, nachdem er durch das Fluid betätigt wurde, entgegen der Vorspannung des Federelements auf den Dosierkolben gedrückt wird, und anschließend durch die Vorspannung des Federelements wieder von dem Dosierkolben weggedrückt wird. Das Federelement kann dabei durch seine Vorspannung oder seinen Federweg einen Dosierhub definieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der Einspritzöler ein Mikrodosierungseinspritzöler, wobei vorzugsweise die Menge des in dem Hohlraum befindlichen Schmiermittels kleiner 5 mm3 ist. Insbesondere ist die Menge des in dem Hohlraum befindlichen Schmiermittels kleiner 3 mm3.
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Bevorzugt wird durch den Einspritzöler erreicht, dass diese Dosiermenge um maximal +/-10 % abweicht. Dies wird erreicht, indem der Dosierkolben einen Hub und einen Durchmesser aufweist, wobei das Verhältnis von Hub zu Durchmesser ungefähr 1 ist. Insbesondere kann der Hub ungefähr 1,5 mm und der Durchmesser ungefähr 1,6 mm sein. Auf diese Weise wird der Kolbendurchmesser im Vergleich zu bekannten Durchmessern, die bis zu 3 mm betragen, auf 1,6 mm verkleinert. Gleichzeitig wird der Hub auf 1,5 mm (bisher 0,43 mm) verlängert, wodurch eine wesentlich genauere Dosierung realisierbar ist. Durch dieses Durchmesser-Hub-Verhältnis sind größere Bauteiltoleranzen möglich, da der Hub im Vergleich zu bekannten Einspritzölern vergrößert ist.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
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Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
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Es zeigen:
- 1: eine Schnittansicht eines Einspritzölers gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel; und
- 2: eine perspektivische Ansicht des Einspritzölers aus 1.
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Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1 und 2 zeigen einen Einspritzöler 1 in einer Schnittansicht und einer perspektivischen Ansicht, der in einem Gehäuse 2 eingebaut ist. Der Einspritzöler 1 weist einen Hohlraum 4 zum Aufnehmen einer definierten Menge an Schmiermittel auf. Der Einspritzöler 1 weist des Weiteren einen Dosierkolben 6 und einen Betätigungskolben 8 auf. Der Hohlraum 4, der Dosierkolben 6 und der Betätigungskolben 8 sind in einer Stufenbohrung 10 in dem Gehäuse 2 angeordnet, die als Sackbohrung ausgebildet ist.
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Im Betrieb wird, um Schmiermittel an eine Schmierstelle zu leiten, der Dosierkolben 6 durch den Betätigungskolben 8 betätigt, so dass sich der Dosierkolben 6 in den Hohlraum 4 bewegt und daher das darin befindliche Schmiermittel aus dem Einspritzöler ausstößt. Die Ausführrichtung des Schmiermittels ist durch den Pfeil 12 angegeben.
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In dem Bereich des Betätigungskolbens 8 ist in der Stufenbohrung eine radiale Öffnung 16 vorgesehen, die mit einer Fluidzuführeinheit (nicht gezeigt) verbindbar ist. Über die radiale Öffnung 16 kann zum einen Fluid in die Stufenbohrung 10 eingeführt werden, um den Betätigungskolben zu betätigen. Des Weiteren kann diese Luft wieder abgeführt werden, um eine Rückbewegung des Betätigungskolbens 8 zu ermöglichen. Bei dem Fluid kann es sich insbesondere um Druckluft handeln.
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Wird das Druckfluid, beispielsweise die Druckluft, über die radiale Öffnung 16 eingeführt, drückt diese auf dem Betätigungskolben 8 und bewegt dadurch den Betätigungskolben 8 entgegen der Vorspannrichtung eines Federelements 18. Der Dosierkolben weist einen Dosierhub 20 auf, der durch das Federelement 18 definiert wird. Dieser kann beispielsweise ca. 1,5 mm und der Durchmesser des Dosierkolbens kann ca. 1,6 mm betragen. Durch dieses Verhältnis kann eine größere Toleranz in Bezug auf Ungenauigkeiten bei der Fertigung sichergestellt werden.
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Durch die Bewegung des Betätigungskolbens 8 wird der Dosierkolben 6 in den Hohlraum 4 bewegt und das dort befindliche Schmiermittel mit Druck über ein Rückschlagventil 22 ausgestoßen. Bewegt sich nun der Betätigungskolben 8 wieder zurück bzw. wird durch das Federelement 18 wieder in seine ursprüngliche Position zurückbewegt, wird auch der Dosierkolben 6 zurückbewegt und das Rückschlagventil 22 wird durch ein Federelement 24 ebenfalls in seine ursprüngliche Position bewegt, um den Hohlraum 4 in nach außen wieder abzudichten.
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Fluid insbesondere Druckluft wird über die radiale Öffnung 16 in die Stufenbohrung 10 eingeführt, die im Bereich des Betätigungskolbens einen Hohlraum 17 bildet. Um sicherzustellen, dass das Druckfluid bzw. die Druckluft nicht unkontrolliert aus dem Hohlraum 17 entweicht, ist um den Betätigungskolben 8 eine Manschettendichtung 14 angeordnet. Die Manschettendichtung 14 dichtet den Betätigungskolben 8 fluiddicht gegen die Stufenbohrung ab. Sollte dennoch Fluid bzw. Luft an der Manschettendichtung 14 vorbeiströmen, sind weitere Dichtungen 34 um den Einspritzöler 1 vorgesehen, die gegen die Stufenbohrung 10 abdichten. Diese Dichtungen 34 dienen auch dazu, die einzelnen Teile, unter anderem den Hohlraum 4, gegen austretendes Schmiermittel abzudichten.
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Im Bereich des Hohlraums 4 weist die Stufenbohrung 10 eine radiale Öffnung 26 auf, die mit einer Schmiermittelzuführeinheit (nicht gezeigt) verbunden werden kann. Befindet sich der Dosierkolben 6 in dem nicht-betätigten Zustand, d. h. ist der Hohlraum 4 freigegeben, wird über die Schmiermittelzuführeinheit neues Schmiermittel in den Hohlraum 4 eingeführt. Die radiale Öffnung 26 weist dabei zusätzlich noch eine Entlüftungsschraube 28 auf, um einen Druckausgleich des Hohlraums 4 zu ermöglichen. Solche Entlüftungsöffnungen sind ebenfalls im Bereich des Betätigungskolbens 8 als Entlüftungsöffnung 30 und im Bereich des Federelement 18 als Entlüftungsöffnung 32 vorgesehen, um einen Druckausgleich bei Betätigung des Betätigungskolbens 8 zu ermöglichen.
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Durch den oben beschriebenen Einspritzöler ist es möglich, eine Dosiergenauigkeit mit einer Toleranz von +/-10 % bei einer geringen Dosiermenge von weniger als 5 mm3 pro Hub zu ermöglichen. Dies wird zum erreicht, indem der Einspritzöler in einer Stufenbohrung angeordnet ist, die als Sackbohrung ausgebildet ist. Daher können die einzelnen Bauteile des Einspritzölers von einer Seite aus in die Stufenbohrung eingesetzt werden, wodurch eine genauere Anordnung der Bauteile zueinander möglich ist. Zum anderen wird die Toleranz von +/-10 % erreicht, indem der Dosierkolben einen Hub aufweist, der ungefähr 1,5 mm ist, und einen Durchmesser, der ungefähr 1,6 mm ist. Durch dieses Durchmesser-Hub-Verhältnis sind größere Bauteiltoleranzen möglich, da der Hub im Vergleich zu bekannten Einspritzölern vergrößert ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Einspritzöler
- 2
- Gehäuse
- 4
- Hohlraum
- 6
- Dosierkolben
- 8
- Betätigungskolben
- 10
- Stufenbohrung
- 12
- Ausführrichtung
- 14
- Manschettendichtung
- 16
- radiale Öffnung
- 17
- Hohlraum
- 18
- Federelement
- 20
- Dosierhub
- 22
- Rückschlagventil
- 24
- Federelement
- 26
- radiale Öffnung
- 28
- Entlüftungsschraube
- 30
- Entlüftungsöffnung
- 32
- Entlüftungsöffnung
- 34
- Dichtungen
