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Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe für eine hydraulische Fahrzeugbremsanlage mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Innenzahnradpumpe ist insbesondere zur Verwendung in einer schlupfgeregelten und/oder Fremdkraft-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen anstelle einer dort üblicherweise verwendeten Kolbenpumpe, welche oft, wenn auch nicht unbedingt zutreffend, als Rückförderpumpe bezeichnet wird.
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Stand der Technik
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Eine derartige Innenzahnradpumpe offenbart die Offenlegungsschrift
DE 10 2009 047 643 A1 . Die bekannte Innenzahnradpumpe weist ein Hohlrad und ein exzentrisch in dem Hohlrad angeordnetes Ritzel auf, das mit dem Hohlrad kämmt. Das Ritzel ist drehfest auf einer Pumpenwelle angeordnet, die zu einem Drehantrieb des Ritzels dient. Bei einem Drehantrieb treibt das drehende Ritzel das Hohlrad, mit dem es kämmt, ebenfalls drehend an, wodurch die Innenzahnradpumpe angetrieben wird und in an sich bekannter Weise Fluid, in einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage Bremsflüssigkeit, fördert. Das Ritzel ist ein außenverzahntes Zahnrad und das Hohlrad ein innenverzahntes Zahnrad, die hier zur eindeutigen Bezeichnung und Unterscheidung als Ritzel und als Hohlrad, zusammen auch als Zahnräder der Innenzahnradpumpe, bezeichnet werden.
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Außerhalb des Umfangsabschnitts, in dem das Ritzel und das Hohlrad kämmen, begrenzen sie einen sichelförmigen Pumpenraum zwischen sich. Im Pumpenraum ist ein Trennstück angeordnet, an dessen Innenseite Zahnköpfe von Zähnen des Ritzels und an dessen Außenseite Zahnköpfe von Zähnen des Hohlrads anliegen. Andere Bezeichnungen für das Trennstück sind Füllstück oder – aufgrund seiner üblichen, jedoch nicht zwingenden Form – Sichel oder Sichelstück. Das Trennstück teilt den Pumpenraum in einen Saugraum und in einen Druckraum. Bei einem Drehantrieb der Zahnräder gleiten die Zahnköpfe am Trennstück entlang und es wird Fluid, beispielsweise Bremsflüssigkeit aus dem Saugraum in Zahnzwischenräumen der Zahnräder der Innenzahnradpumpe innen und außen am Trennstück vorbei in den Druckraum gefördert.
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Ein bei Betrieb der Innenzahnradpumpe im Druckraum herrschender Druck beaufschlagt das Trennstück in einer Umfangsrichtung der Innenzahnradpumpe in Richtung des Saugraums. Die bekannte Innenzahnradpumpe weist einen Bolzen als Widerlager auf, der den Saugraum quer durchsetzt und an dem sich das Trennstück mit einem saugraumseitigen Ende in einer Umfangsrichtung der Innenzahnradpumpe gegen den im Druckraum herrschenden Druck abstützt. Das saugraumseitige Ende, mit dem sich das Trennstück an dem das Widerlager bildenden Bolzen abstützt, ist eine ebene Fläche, die hier als Anlagefläche bezeichnet wird. Der das Widerlager bildende Bolzen der bekannten Innenzahnradpumpe ist zylindrisch und weist eine Abflachung auf, an der das Trennstück anliegt. Die Abflachung des Widerlagers wird hier als Widerlagerfläche bezeichnet. Eine vollflächige Anlage des Trennstücks am Widerlager ist nur gewährleistet, wenn das Widerlager winkelrichtig zur Anlagefläche des Trennstücks ausgerichtet ist, was beim Einpressen des das Widerlager bildenden Bolzens Schwierigkeiten bereitet.
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Offenbarung der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist ein schwenkbares Widerlager auf, das sich durch seine Schwenkbarkeit von selbst Winkelrichtung zum Trennstück ausrichtet, wenn ein im Druckraum der Innenzahnradpumpe herrschender Druck das Trennstück gegen das Widerlager beaufschlagt. Das Widerlager passt sich auch Lageänderungen des ggf. mehrteiligen Trennstücks während eines Betriebs der Innenzahnradpumpe an. Die Erfindung bewirkt eine vollflächige Anlage des Trennstücks am Widerlager mit niedriger Flächenbelastung, eine Überbeanspruchung in einem Kantenbereich durch Winkelfehler wird verhindert.
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Die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung zum Gegenstand.
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Es muss nicht unbedingt das Widerlager insgesamt schwenkbar sein, sondern das Widerlager kann ein oder auch mehrere feststehende Teile und ein oder mehrere bewegliche, d.h. schwenkbare Teile aufweisen. Anspruch 2 sieht ein schwenkbares Winkelausgleichselement des Widerlagers vor, an dem sich das Trennstück abstützt. Diese Ausgestaltung der Erfindung ermöglicht ein Einpressen des Widerlagers bei gleichzeitiger Schwenkbarkeit.
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Wegen der niedrigeren Flächenbelastung im Vergleich mit einer linienförmigen Anlage sieht Anspruch 3 eine Anlagefläche am Trennstück und eine Widerlagerfläche am Widerlager vor, an der das Trennstück mit der Anlagefläche anliegt. Die Widerlagerfläche ist am schwenkbaren Widerlager oder einem schwenkbaren Teil des Widerlagers, beispielsweise am schwenkbaren Winkelausgleichselement des Widerlagers angeordnet. Durch die Schwenkbarkeit richtet sich die Widerlagerfläche so aus, dass die Anlagefläche vollflächig anliegt. Die Anlagefläche und die Widerlagerfläche sind insbesondere, allerdings nicht zwingend, ebene Flächen. Für eine vollflächige Anlage und eine niedrige Flächenbelastung sind korrespondierende Flächen zu wählen.
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Anspruch 5 sieht vor, dass die Innenzahnradpumpe zumindest eine Axialscheibe auf zumindest einer Seite aufweist, die den Pumpenraum oder zumindest den Druckraum seitlich abdeckt. Vorzugsweise weist die Innenzahnradpumpe Axialscheiben auf beiden Seiten auf. Solche Axialscheiben werden auch als Druckoder Steuerscheiben bezeichnet. Die Axialscheibe liegt an einer Stirnseite des Hohlrads, des Ritzels und des Trennstücks an, wobei es genügt, wenn sie wie gesagt den Druckraum und zu Abdichtungszwecken angrenzende Bereiche des Hohlrads, des Ritzels und des Trennstücks überdeckt. Anspruch 5 sieht vor, dass das Widerlager die Axialscheibe an der Innenzahnradpumpe hält. Die Innenzahnradpumpe lässt sich dadurch als Baugruppe ausbilden, die vormontierbar, vor einem Einbau prüfbar und wie ein Einzelteil handhabbar ist.
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Anspruch 6 sieht einen Deckel der Innenzahnradpumpe vor, an dem das Widerlager befestigt ist. Auch diese Ausgestaltung der Erfindung hat den Zweck, die Innenzahnradpumpe als Baugruppe auszubilden. In eingebautem Zustand verschließt der Deckel beispielsweise einen Einbauraum für die Innenzahnradpumpe.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
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1 eine Ansicht einer Innenzahnradpumpe gemäß der Erfindung; und
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2 einen abgewinkelten Achsschnitt der Innenzahnradpumpe gemäß Linie II-II in 1.
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Ausführungsform der Erfindung
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Die in der Zeichnung dargestellte, erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe 1 weist eine Pumpenwelle 2 auf, die mit einem Lager, in der Ausführungsform einem Kugellager 3, drehbar in einem Deckel 4 gelagert ist. Der Deckel 4 ist ein zylindrisches Teil mit einem Flansch 5 an einem Ende. Er weist ein durchmessergestuftes achsparalleles Durchgangsloch 6 für die Durchführung der Pumpenwelle 2 auf, das exzentrisch im Deckel 4 ist.
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Auf der Pumpenwelle 2 ist ein hier als Ritzel 7 bezeichnetes außenverzahntes Zahnrad angeordnet. Das Ritzel 7 ist axial verschieblich und drehfest auf der Pumpenwelle 2 angeordnet, in der Ausführungsform wird die Axialverschieblichkeit und Drehfestigkeit durch einen Vierkant 8 erreicht, wobei die Erfindung nicht auf diese Möglichkeit beschränkt ist. Das Ritzel 7 befindet sich in einem hier als Hohlrad 9 bezeichneten innenverzahnten Zahnrad, das in gleicher Ebene wie das Ritzel 7 angeordnet und gleich breit wie das Ritzel 7 ist. Das Hohlrad 9 ist koaxial zu dem zylindrischen Deckel 4 und exzentrisch zur Pumpenwelle 2 und zum Ritzel 7, so dass das Ritzel 7 und das Hohlrad 9 miteinander kämmen. Bei einem Drehantrieb des Ritzels 7 mit der Pumpenwelle 2 treibt das Ritzel 7 das mit ihm kämmende Hohlrad 9 drehend mit an. Das Hohlrad 9 ist in einem Lagerring 10 eingepresst, mit dem es drehbar gleitgelagert ist.
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Das Ritzel 7 und das Hohlrad 9 schließen einen sichelförmigen Pumpenraum 11 zwischen sich in einem Umfangsabschnitt ein, in dem sie nicht miteinander kämmen. In dem Pumpenraum 11 ist ein halbsichelförmiges Trennstück 12 angeordnet, das den Pumpenraum 11 in einen Saugraum 13 und einen Druckraum 12 teilt. Das Trennstück 12 ist gleich breit wie das Ritzel 7 und das Hohlrad 9. Das Trennstück 12, das auch als Füllstück oder wegen seiner Form als Sichel bezeichnet wird, ist in der Ausführungsform mehrteilig, es weist ein Außenteil 15, an dessen zylindrischer Außenfläche Zahnköpfe von Zähnen des Hohlrads 9, und ein Innenteil 16, an dessen zylindrischer Innenfläche Zahnköpfe von Zähnen des Ritzels 7 anliegen, auf. Das Trennstück 12 stützt sich in Umfangsrichtung an einem Bolzen 17 ab, der den Pumpenraum 11 an einem saugraumseitigen Ende des Trennstücks 12 achsparallel durchsetzt. Der Bolzen 17 bildet ein Widerlager 18, der das Trennstück 12 in einer Umfangsrichtung der Innenzahnradpumpe 1 abstützt. Ein Ende des Bolzens 17 ist in ein Sackloch im Deckel 4 eingepresst, das andere Ende, das vorsteht, in einem Sackloch in einem nicht dargestellten Hydraulikblock gehalten, wenn die Innenzahnradpumpe 1 in den Hydraulikblock eingebaut ist. Durch Drehantrieb des Ritzels 7 und des Hohlrads 9 fördert die Innenzahnradpumpe 1 Fluid, in der Ausführungsform Bremsflüssigkeit, vom Saugraum 13 in Zahnzwischenräumen des Ritzels 7 und des Hohlrads 9 innen und außen am Trennstück 12 entlang in den Druckraum 14.
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Zwischen dem Kugellager 3 und dem Ritzel 7 ist eine Dichtung 19 im Deckel 4 auf der Pumpenwelle 2 angeordnet, die die Pumpenwelle 2 im Deckel 4 abdichtet.
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Zwischen der Dichtung 19 auf einer Seite und dem Ritzel 7, dem Hohlrad 9 und dem Trennstück 12 auf einer anderen Seite befindet sich eine Axialscheibe 20, die an Stirnseiten des Ritzels 7, des Hohlrads 9 und des Trennstücks 12 anliegt. In 1 ist die Axialscheibe 20 mit einer Strichlinie gezeichnet. Die Axialscheibe 20 weist ein Durchgangsloch für die Pumpenwelle 2, ein Durchgangsloch für den Bolzen 17, der den Pumpenraum 11 zwischen dem Hohlrad 9 und dem Ritzel 7 achsparallel durchsetzt und der das Widerlager 18 bildet, das das Trennstück 13 in einer Umfangsrichtung abstützt, und ein Durchgangsloch 21, durch das der Pumpenraum 11 mit einem Druckfeld 22 kommuniziert und das Teil eines Pumpenauslass ist, auf. Der Bolzen 17 hält auch die Axialscheibe 20 drehfest. In Ansicht hat die Axialscheibe 20 die Form eines Kreissegments, das mehr als einen Halbkreis einnimmt, wobei eine Stufe aus dem Kreissegment an einer Ecke ausgespart ist. Die Axialscheibe 20 deckt das Trennstück 13 und den Druckraum 14 auf einer Seite ab.
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Auf einer der Axialscheibe 20 zugewandten Innenseite, d.h. auf einer dem Ritzel 7 und dem Hohlrad 9 abgewandten Außenseite der Axialscheibe 20, weist der Deckel 4 das Druckfeld 22 auf. In 1 ist das Druckfeld 22 mit einer Strichlinie gezeichnet. Das Druckfeld 22 ist eine flache Vertiefung mit ungefähr halbsichelförmiger Form, die sich ungefähr über den Druckraum 14 und über einen Teil des Trennstücks 12 erstreckt. In 1 ist die Axialscheibe 20 mit einer Strichlinie gezeichnet. Das Druckfeld 22 ist von einer Druckfelddichtung 23 umschlossen, die das Druckfeld 22 zwischen dem Deckel 4 und der Axialscheibe 20 abdichtet. Anstatt wie gezeichnet im Deckel 4 kann das Druckfeld 22 auch in der Außenseite der Axialscheibe 20 vorgesehen sein (nicht dargestellt). Die Axialscheibe 20 weist das Durchgangsloch 21 auf, das vom Druckraum 14 in das Druckfeld 22 führt. Durch das Durchgangsloch 21 kommuniziert das Druckfeld 22 mit dem Druckraum 14 der Innenzahnradpumpe 1, so dass im Druckfeld 22 der gleiche Druck wie in einem Pumpenauslass herrscht. Durch die Druckbeaufschlagung im Druckfeld 22 wird die Axialscheibe 20 in dichtende Anlage an die Stirnseiten des Ritzels 7, des Hohlrads 9 und des Trennstücks 12 beaufschlagt. Die Axialscheibe 20 liegt nach Art eines Gleitlagers an den Stirnseiten des Ritzels 7, des Hohlrads 9 und des Trennstücks 12 an, sie dichtet nicht hermetisch ab, es ist ein optimales oder zumindest günstiges Verhältnis zwischen einer Reibung zwischen dem drehenden Ritzel 7 und dem drehenden Hohlrad 9 einerseits und der drehfesten Axialscheibe 20 andererseits und einer geringen Leckage anzustreben, das im wesentlichen durch Größe, Form und Lage des Druckfeld 22 wählbar ist. Aus dem Druckfeld 22 führt eine abgewinkelte Auslassbohrung 24 im Deckel 4 ein kurzes Stück achsparallel und anschließend radial nach außen an einen Umfang des Deckels 4. Das Durchgangsloch 21 in der Axialscheibe 20 und die abgewinkelte Auslassbohrung 24 im Deckel 4 sind Bestandteil eines Pumpenauslass der Innenzahnradpumpe 1.
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Beiderseits einer Mündung der Auslassbohrung 24 am Umfang des Deckels 4 weist der Deckel 4 zwei Dichtringe 25 auf, die in umlaufenden Nuten im Deckel 4 angeordnet sind und die beiderseits der Ringnut 23 zwischen dem nicht dargestellten Hydraulikblock und dem Deckel 4 abdichten.
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Auf einer gegenüberliegenden Seite des Ritzels 7 und des Hohlrads 9 wie die Axialscheibe 20 weist die Innenzahnradpumpe 1 eine weitere Axialscheibe 26 auf, die dichtend an den Stirnseiten des Ritzels 7, des Hohlrads 9 und des Trennstücks 12 anliegt. Die weitere Axialscheibe 26 ist unbeweglich, d.h. dreh-, radial- und axialfest in dem nicht dargestellten Hydraulikblock. Die weitere Axialscheibe 26 ist kreisförmig. Sie wird wie die Axialscheibe 20 von dem Bolzen 17 durchsetzt, an dem sich das Trennstück 12 in Umfangsrichtung abstützt. Der Bolzen 17 hält die weitere Axialscheibe 26 drehfest. Die weitere Axialscheibe 26 weist ein exzentrisches, zylindrisches Durchgangsloch auf, das koaxial zur Pumpenwelle 2 ist und das ein Lager 27 bildet, in dem die Pumpenwelle 2 drehbar gleitgelagert ist. Zur Gleitlagerung der Pumpenwelle 2 kann eine nicht dargestellte Gleitlagerbuchse in das Lagerloch 27 in der Axialscheibe 26 eingepresst oder in anderer Weise dort befestigt sein. Auch ist eine Wälzlagerung der Pumpenwelle 2 mit einem nicht dargestellten Wälzlager in der weiteren Axialscheibe 26 möglich.
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Durch die Druckbeaufschlagung der Außenseite der Axialscheibe 20 im Druckfeld 22 wird die axial bewegliche Axialscheibe 20 gegen die Stirnseiten des Ritzels 7, des Hohlrads 9 und des Trennstücks 12 und die der Axialscheibe 20 abgewandten Stirnseiten des axial beweglichen Ritzels 7, des axial beweglichen Hohlrads 9 und des Trennstücks 12 gegen die zugewandte Innenseite der weiteren Axialscheibe 26 beaufschlagt, so dass die Stirnseiten des Ritzels 7, des Hohlrads 9 und des Trennstücks 12 auch an der weiteren Axialscheibe 26 dichtend anliegen. Auch hier ist die Anlage nach Art eines Gleitlagers, die Abdichtung ist nicht hermetisch sondern weist eine Leckage auf.
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Die Innenzahnradpumpe 1 ist eine Baugruppe, die vormontierbar und deren Funktion prüfbar ist, bevor sie in den nicht dargestellten Hydraulikblock eingebaut wird. Der Hydraulikblock weist ein gestuftes Sackloch als Aufnahme für die Innenzahnradpumpe 1 auf, in das die Innenzahnradpumpe 1 eingesetzt und beispielsweise durch Verstemmen befestigt wird. Der Hydraulikblock ist Teil einer ebenfalls nicht dargestellten Schlupfregelung einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage. Der Hydraulikblock ist ein quaderförmiges Teil aus einer Aluminiumlegierung, das eine zweite Ansenkung als Aufnahme für eine zweite Innenzahnradpumpe 1 sowie weitere Ansenkungen für hydraulische Bauelemente der Schlupfregelung aufweist. Solche Bauelemente sind nicht dargestellte Magnetventile und Hydrospeicher. Außen am Hydraulikblock wird ein Elektromotor zum Antrieb der beiden Innenzahnradpumpen 1 angebracht. Die Aufnahmen für die hydraulischen Bauelemente sind durch Bohrungen im Hydraulikblock 15 miteinander verbunden, wodurch die nicht dargestellten hydraulischen Bauelemente der Schlupfregelung hydraulisch miteinander verschaltet sind. Mit den hydraulischen Bauelementen bestückt und mit dem Elektromotor und weiteren elektrischen, elektromechanischen und elektronischen Komponenten versehen bildet der Hydraulikblock ein Hydraulikaggregat und ein Schlupfregelaggregat der hydraulischen Fahrzeugbremsanlage.
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An einem dem Saugraum 13 zugewandten Ende des Trennstücks 12 bilden Stirnflächen des Innenteils 16 und des Außenteils 15 eine Anlagefläche 28 des Trennstücks 12, wobei sich die Stirnflächen des Innenteils 16 und des Außenteils 15 in einer Ebene befinden. Die Anlagefläche 28 liegt an einer Widerlagerfläche 29, die eine ebenfalls ebene Fläche an einem ringförmigen Winkelausgleichselement 30 ist. Das Winkelausgleichselement 30 ist auf der Stirnseite des Trennstücks 12 im Saugraum 13 und schwenkbar auf dem Bolzen 17 angeordnet, der zusammen mit dem Winkelausgleichselement 30 das Widerlager 18 bildet. Das Trennstück 12 stützt sich in einer Umfangsrichtung der Innenzahnradpumpe 1 gegen einen bei Betrieb der Innenzahnradpumpe 1 im Druckraum 14 herrschenden Druck am Winkelausgleichselement 30 ab, das Teil des Widerlagers 18 ist. Durch die Schwenkbarkeit richtet sich das Winkelausgleichselement 30 so aus, dass die Anlagefläche 28 des Trennstücks 12 vollflächig an der Widerlagerfläche 29 anliegt. Auf diese Weise wird eine Abstützkraft, mit der sich das Trennstück 12 am Widerlager 18 abstützt, auf die gesamte Anlagefläche 28 des Trennstücks 12 bzw. auf die gesamte Widerlagerfläche 29 verteilt und eine niedrige Flächenbelastung erreicht. Eine hohe Kantenbelastung verbunden mit Verformung und Verschleiß durch einen Winkelfehler zwischen der Anlagefläche 28 des Trennstücks 12 und der Widerlagerfläche 29 wird vermieden.
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Ein Vorteil des Winkelausgleichselements 30 auf dem Bolzen 17, der zusammen mit dem Winkelausgleichselement 30 das Widerlager 18 bildet, ist, dass der Bolzen 17 drehfest und deswegen in den Deckel 4 eingepresst oder in anderer Weise starr am Deckel 4 befestigt sein kann. Das ermöglicht zum einen eine einfache Befestigung des das Widerlager 18 bildenden Bolzens 17 am Deckel 4 der Innenzahnradpumpe 1 und zum anderen lässt sich der das Widerlager 18 bildende Bolzen 17 als Verbindungselement benutzen, das die Teile der Innenzahnradpumpe 1 zusammenhält: In der dargestellten und beschriebenen Ausführungsform der Erfindung ist eine geschlitzte und federnde Spannhülse 31 auf der Außenseite der weiteren Axialscheibe 26 auf den Bolzen 17 aufgesetzt, so dass der in den Deckel 4 eingepresste Bolzen 17 über die Spannhülse 31 die weitere Axialscheibe 26 und alle dazwischen befindlichen Teile der Innenzahnradpumpe 1, nämlich das Ritzel 7, das Hohlrad 9 und das Trennstück 12 als Baugruppe verbindet und zusammenhält. Die Verbindung der Teile der Innenzahnradpumpe 1 mit dem Bolzen 17, der das Widerlager 18 bildet, oder auch mit einem anderen Widerlager als einem Bolzen 17, ist auch in anderer Weise als mit der Spannhülse 31 möglich. Es ist nicht zwingend, dass der das Widerlager 18 bildende Bolzen 17 durchmessergestuft ist, er kann auch ohne Durchmesserstufung zylindrisch sein oder auch eine andere Form aufweisen. Durch die Verbindung der Teile der Innenzahnradpumpe 1 zu einer Baugruppe ist die Innenzahnradpumpe 1 vormontierbar und vor ihrem Einbau auf Funktionsfähigkeit prüfbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009047643 A1 [0002]
