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Die Erfindung betrifft ein Pumpenaggregat für eine hydraulische Zweikrei-Fahrzeugbremsanlage, das zwei Zahnradpumpen, insbesondere zwei Innenzahnradpumpen aufweist, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Stand der Technik
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Für Schlupfregelungen hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen ist die Verwendung von Hydropumpen bekannt, die oft auch als Rückförderpumpen bezeichnet werden. Als Hydropumpen sind Kolbenpumpen üblich. Wegen der hydraulischen Trennung der Bremskreise ist für jeden Bremskreis eine eigene Hydropumpe notwendig.
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Die Offenlegungsschrift
DE 100 53 991 A1 offenbart ein Pumpenaggregat mit zwei Innenzahnradpumpen als Hydropumpen für eine Schlupfregelung einer hydraulischen Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage. Die beiden Innenzahnradpumpen sind gleichachsig auf einer gemeinsamen Pumpenwelle angeordnet. Zu einer zuverlässigen hydraulischen Trennung der beiden Bremskreise sind zwei Wellendichtungen zwischen den beiden Innenzahnradpumpen auf der Pumpenwelle angeordnet. Eine dritte Wellendichtung ist an einer Durchführung der Pumpenwelle nach außen notwendig.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Pumpenaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist zwei Zahnradpumpen auf, deren Pumpenwellen gleichachsig sein oder Winkelversatz und/oder Radialversatz aufweisen können. Die beiden Zahnradpumpen können eine gemeinsame Pumpenwelle aufweisen oder es weist jede Zahnradpumpe eine eigene Pumpenwelle auf. Die beiden Pumpenwellen können axial gegeneinander beweglich oder axialfest miteinander sein. Vorzugsweise sind die Zahnradpumpen Innenzahnradpumpen, worunter auch Zahnringpumpen zu verstehen sind, die Zahnradpumpen können allerdings auch Außenzahnradpumpen sein.
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Außerdem weist das erfindungsgemäße Pumpenaggregat ein Winkelgetriebe zu einem gemeinsamen Antrieb der Pumpenwellen oder einer gemeinsamen Pumpenwelle der beiden Zahnradpumpen auf. Das Winkelgetriebe ermöglicht eine Anordnung eines Antriebs der beiden Zahnradpumpen zwischen den Zahnradpumpen, was den Vorteil hat, dass eine Durchführung der Pumpenwelle nach außen und damit eine Dichtstelle entfällt. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Möglichkeit, das Winkelgetriebe als Untersetzungsgetriebe auszuführen, was einen schneller laufenden und in Folge dessen kleineren und leichteren Elektromotor als Pumpenmotor zum Antrieb der Zahnradpumpen ermöglicht. Außerdem ist in einfacher Weise eine Axiallagerung der gemeinsamen Pumpenwelle oder der beiden Pumpenwellen an einander fernen Enden möglich.
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In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist das Winkelgetriebe ein Schneckengetriebe (Anspruch 4) oder ein Kegelradgetriebe (Anspruch 6). Ein Schneckengetriebe ermöglicht eine große Untersetzung und eine gemeinsame Pumpenwelle oder zwei gleichachsige und miteinander drehfeste Pumpenwellen. Ein weiterer Vorteil eines Schneckengetriebes ist ein geräuscharmer Lauf. Ein Kegelradgetriebe weist einen guten Wirkungsgrad auf, der von einer Übersetzung unabhängig ist. Ein weiterer Vorteil eines Kegelradgetriebes ist die Möglichkeit eines Winkelversatz der Pumpenwellen der beiden Innenzahnradpumpen. Dabei ist ein Winkelversatz sowohl in Umfangsrichtung einer Antriebswelle des Kegelradgetriebes als auch Pumpenwellen, die in einem anderen Winkel als einem rechten Winkel zur Antriebswelle angeordnet sind, möglich, letzteres durch ein Kegelradgetriebe mit einem anderen als einem rechten Winkel zwischen der Antriebswelle und den Pumpenwellen. Ein Kegelradschraubgetriebe (Hypoidgetriebe) ermöglicht zudem einen Radialversatz der Pumpenwellen. Mit der Möglichkeit des Winkelversatz und/oder des Radialversatz der Pumpenwellen hat ein Kegelradgetriebe den Vorteil vielfältiger Anordnungsmöglichkeiten der Innenzahnradpumpen.
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Die beiden Zahnradpumpen des Pumpenaggregats sind erfindungsgemäß insbesondere als Hydropumpen einer hydraulischen Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen, wobei jedem Bremskreis eine Zahnradpumpe zugeordnet ist. Denkbar sind auch mehr als zwei Zahnradpumpen für eine Fahrzeugbremsanlage mit mehr als zwei Bremskreisen oder eine Fahrzeugbremsanlage mit mindestens zwei Zahnradpumpen in mindestens einem Bremskreis.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
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1 eine perspektivische Darstellung eines Pumpenaggregats gemäß der Erfindung;
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2 eine Ansicht des Pumpenaggregats aus 1;
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3 eine Stirnansicht des Pumpenaggregats aus 1;
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4 eine Stirnansicht entsprechend 3, wobei Innenzahnradpumpen im Achsschnitt gezeichnet sind; und
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5 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pumpenaggregats in einer 1 entsprechenden Darstellung.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Das in 1 bis 4 dargestellte, erfindungsgemäße Pumpenaggregat 1 ist zur Verwendung in einer mit Ausnahme des Pumpenaggregats 1 nicht gezeichneten Schlupfregelung einer hydraulischen Zweikreis-Fahrzeugbremsanlage vorgesehen. Das Pumpenaggregat 1 weist zwei Innenzahnradpumpen 2 auf, von denen jede zu einem Bremsdruckaufbau bzw. zum Fördern von Bremsflüssigkeit in einem Bremskreis der Fahrzeugbremsanlage dient. Schlupfregelungen sind an sich bekannt und sollen hier nicht näher erläutert werden.
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Die beiden Innenzahnradpumpen 2 sind gleichachsig und mit Abstand voneinander einander gegenüber in einem Hydraulikblock 3 angeordnet, dessen Umriss mit dünnen Linien gezeichnet ist. „Gleichachsig“ bezieht sich auf Pumpenwellen 4 der beiden Innenzahnradpumpen 2, ihre Hohlräder und ihre Pumpengehäuse 5 können um die Pumpenwellen 4 verdreht und damit radial versetzt zueinander angeordnet sein; in der gezeichneten und beschriebenen Ausführungsform sind die beiden Innenzahnradpumpen 2, also auch ihre Hohlräder und ihre Pumpengehäuse 5 gleichachsig zueinander angeordnet. Zu einem Einbau in den Hydraulikblock 3 sind die beiden Innenzahnradpumpen 2 in zwei einander gegenüberliegende, durchmessergestufte zylindrische Ansenkungen in zwei Längsseiten des Hydraulikblocks 3 eingesetzt, wobei die Ansenkungen Aufnahmen 6 für die Innenzahnradpumpen 2 bilden. Hydraulikblöcke 3 sind von Schlupfregelungen hydraulischer Fahrzeugbremsanlagen bekannt, üblicherweise sind die Hydraulikblöcke 3 flache, quaderförmige Bauteile aus einer Aluminiumlegierung, in denen weitere Ansenkungen als Aufnahmen für Magnetventile, Hydrospeicher, Dämpferkammern usw. der Schlupfregelung angebracht und durch eine Verbohrung des Hydraulikblocks 3 hydraulisch miteinander verschaltet sind. Die Aufnahmen und Verbohrung des Hydraulikblocks 3 sind der Klarheit wegen nicht gezeichnet.
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Den Innenzahnradpumpen 2 ferne Enden der Pumpenwellen 4 sind je zur Hälfte in ein Schneckenrad 7, d.h. ein Zahnrad eines Schneckengetriebes 8 eingepresst. Die beiden Pumpenwellen 4 sind dadurch starr miteinander und mit dem Schneckenrad 7 verbunden, wobei eine drehfeste Verbindung mit einer (begrenzten) Axialbeweglichkeit genügt. Das Schneckenrad 7 und das Schneckengetriebe 8 sind in einer Mitte zwischen den beiden Innenzahnradpumpen 2 in einer Längsmittelebene des Hydraulikblocks 3 angeordnet. Das Schneckenrad 7 kämmt mit einer Schnecke 9 des Schneckengetriebes 8, die starr auf einer Motorwelle 10 eines Elektromotors 11 als Pumpenmotor zum Antrieb der beiden Innenzahnradpumpen 2 angeordnet ist. Das Schneckengetriebe 8 kann ein Zylinder-Schneckengetriebe, bei dem eine Hüllfläche der Schnecke zylindrisch ist, ein Globoid-Schneckengetriebe, bei dem die Hüllfläche der Schnecke 9 eine globoidische Form aufweist, oder ein Globoidgetriebe sein, bei dem sowohl die Schnecke 9 als auch das Schneckenrad 7 eine globoidische Hüllfläche aufweisen. Die Aufzählung ist nicht abschließend.
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Der Elektromotor 11 ist außen an einer Flachseite des Hydraulikblocks 3 befestigt. Eine Achse der Motorwelle 10 und der Schnecke 9 verläuft tangential zu einer Achse der Pumpenwellen 4 und des Schneckenrads 7. Das Schneckengetriebe 8 ist ein Winkelgetriebe, und zwar ein 90°-Winkelgetriebe und das Schneckengetriebe 8 ist ein Untersetzungsgetriebe. Ein Winkelgetriebe zum gemeinsamen Antrieb der beiden Innenzahnradpumpen 2 mit einem gemeinsamen Elektromotor 11 als Pumpenmotor hat den Vorteil einer kompakten und für den Einbau in und Anbau an den Hydraulikblock 3 geeigneten Anordnung der Innenzahnradpumpen 2 und des Elektromotors 11. Ein Untersetzungsgetriebe zum Antrieb der beiden Innenzahnradpumpen 2 hat den Vorteil, dass der Elektromotor 11 mit höherer Drehzahl dreht als die Innenzahnradpumpen 2. Das ermöglicht einen kleineren und leichteren Elektromotor 11 als Pumpenmotor. Das Schneckengetriebe 8 als Untersetzungsgetriebe ermöglicht eine große Untersetzung und damit einen schnell laufenden Elektromotor 11 als Pumpenmotor mit entsprechend großem Baugrößen- und Gewichtsvorteil. Die Motorwelle 10 ist an einem dem Elektromotor 11 fernen Ende mit einem Kugellager 12 drehbar im Hydraulikblock 3 gelagert und radial abgestützt. Die Motorwelle 10 kann auch in anderer Weise als mit dem Kugellager 12 wälz- oder gleitgelagert sein.
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Von einer Stirnseite des als Pumpenmotor verwendeten Elektromotors 11 steht randnah ein Vierkant-Schutzrohr 16 ab, das durch den Hydraulikblock 3 durchführt. Das Schutzrohr 16 enthält elektrische Steuerleitungen zu einer elektronischen Kommutierung des Elektromotors 11 und davon getrennt Stromleitungen für einen Antriebsstrom des Elektromotors 11.
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Die beiden Innenzahnradpumpen 2 weisen je ein hier als Ritzel 13 bezeichnetes, außenverzahntes Zahnrad auf, das drehfest auf der Pumpenwelle 4 ist (4). Das Ritzel 13 ist exzentrisch so in einem Hohlrad 14 angeordnet, dass es mit dem Hohlrad 14 kämmt. Das Hohlrad 14 ist ein innenverzahntes Zahnrad, das bei einem Drehantrieb des mit ihm kämmenden Ritzels 13 drehend mit angetrieben wird, so dass die Innenzahnradpumpe 2 in an sich bekannter Weise Fluid, fördert. In einer hydraulischen Fahrzeugbremsanlage ist das Fluid Bremsflüssigkeit. Das Ritzel 13 und das Hohlrad 14 kämmen in einem Umfangsabschnitt miteinander. Diesem Umfangsabschnitt gegenüber schließen das Ritzel 13 und das Hohlrad 14 einen sichelförmigen, hier als Pumpenraum bezeichneten Freiraum zwischen sich ein. Ein im Pumpenraum angeordnetes Trennstück 15 unterteilt den Pumpenraum in einen Saugraum und einen Druckraum. Das Trennstück 15 wird auch als Füllstück oder wegen seiner üblichen Sichel- oder Halbsichelform als Sichel oder Sichelteil bezeichnet. Das Trennstück 15 ist ortsfest im Pumpenraum gehalten.
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Das Ritzel 13, das Hohlrad 14 und das Trennstück 15 sind gleich breit und in einer Ebene in einer zylindrischen Ansenkung in dem Pumpengehäuse 5 aufgenommen. Die Ansenkung im Pumpengehäuse 5 wird hier als Pumpeneinbauraum 17 bezeichnet. Das Hohlrad 14 ist in einen Lagerring 18 eingepresst, mit dem es im Pumpengehäuse 5 drehbar gleitgelagert ist. Der Lagerring 18 steht beidseitig über das Hohlrad 14 über und ragt in eine Kreisnut am Umfang und am Grund des Pumpeneinbauraums 17, die Teil des Pumpeneinbauraums 17 ist.
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In einer offenen Seite des Einbauraums 17 ist eine axial bewegliche und drehfeste Axialscheibe 19 angeordnet, die in einem Druckfeld 20 mit einem Auslassdruck der Innenzahnradpumpe 2 beaufschlagt wird. Das Druckfeld 20 ist eine flache Ansenkung in einer dem Ritzel 13, dem Hohlrad 14 und dem Trennstück 15 abgewandten Außenseite der Axialscheibe 19. Anders als dargestellt kann das Druckfeld 20 auch in einem Deckel 21 der Innenzahnradpumpe 2 vorgesehen sein. Die Druckbeaufschlagung auf der Außenseite beaufschlagt die Axialscheibe 19 seitlich gegen das Ritzel 13, das Hohlrad 14 und das Trennstück 15 und das Ritzel 13, das Hohlrad 14 und das Trennstück 15 gegen einen Grund der Ansenkung, die den Pumpeneinbauraum 17 bildet. Auf diese Weise ist der Pumpenraum seitlich abgedichtet. Die Anlage des Ritzels 13 und des Hohlrads 14 am Grund der den Pumpeneinbauraum 17 bildenden Ansenkung und an der Axialscheibe 15 ist nach Art einer hydrodynamischen Gleitlagerung, die Abdichtung ist nicht hermetisch dicht, sondern es ist ein günstiges Verhältnis zwischen niedriger Gleitreibung und geringer Leckage anzustreben.
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Das Pumpengehäuse 5 ist durchmessergestuft zylindrisch, der Pumpeneinbauraum 17 ist mit dem bereits genannten und ebenfalls zylindrischen Deckel 21 hermetisch dicht verschlossen. Die in dem Pumpengehäuse 5 angeordnete und mit dem Deckel 21 verschlossene Innenzahnradpumpe 2 ist als Baugruppe ausgeführt, die vormontierbar und auf Funktion prüfbar ist, bevor sie in den Hydraulikblock 3 eingebaut wird.
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Ein pumpenseitiges Ende der Pumpenwelle 4 ist kugelförmig und in einer kegeligen Ansenkung im Deckel 21 gleitgelagert. Das kugelförmige Ende der Pumpenwelle 4 bildet mit der kegeligen Ansenkung im Deckel 21 ein Kalottenlager 22, also ein Axialgleitlager für die Pumpenwelle 4. Das Kalottenlager 22 stützt die Pumpenwelle 4 in einer axialen Richtung, in einer entgegengesetzten axialen Richtung stützt die Pumpenwelle 4 ein Kalottenlager 22 der jeweils anderen Innenzahnradpumpe 2. Die Pumpenwellen 4 können Axialspiel in den Kalottenlagern 22 aufweisen.
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Auf einer dem Deckel 21 abgewandten Seite ist die Pumpenwelle 4 mit einer Dichtungsanordnung 23 im Pumpengehäuse 5 abgedichtet und mit einem Radiallager 27, hier einen Gleitlager, drehbar gelagert. Die Dichtungsanordnung 23 umfasst eine Manschettendichtung 24, einen Stützring 25 aus Kunststoff, an dem sich die Manschettendichtung 24 abstützt, und eine Sekundärdichtung 26 in Form eines O-Rings, der die Manschettendichtung 24 an einem Außenrand im Pumpengehäuse 5 abdichtet. Ein Pumpendruck in der Innenzahnradpumpe 2 beaufschlägt die Manschettendichtung 24 gegen die Pumpenwelle 4, so dass die Manschettendichtung 24 bei niedrigem Pumpendruck wenig Reibung und Verschleiß aufweist und trotzdem bei hohem Pumpendruck zuverlässig abdichtet.
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Durch die Anordnung des gemeinsamen Antriebs der beiden Innenzahnradpumpen 2 des erfindungsgemäßen Pumpenaggregats 1 mit dem Elektromotor 11 als Pumpenmotor und dem Schneckengetriebe 8 zwischen den beiden Innenzahnradpumpen 2 benötigen die beiden Innenzahnradpumpen 2 jeweils nur eine Wellendurchführung ihrer Pumpenwelle 4 auf einer Seite aus dem Pumpengehäuse 16 und damit auch nur eine Abdichtung der Pumpenwellen 4. Das Schneckengetriebe 8 kommt nicht mit Bremsflüssigkeit in Berührung und kann deswegen miteiner Initialschmierung versehen sein oder eine andere Schmierung aufweisen, die hinsichtlich Reibung und Verschleiß günstiger als Bremsflüssigkeit ist.
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Durch die Anordnung des Antriebs der beiden Innenzahnradpumpen 2 zwischen den beiden Innenzahnradpumpen 2 lassen sich die Innenzahnradpumpen 2 wie beschrieben auf ihren einander abgewandten Seiten mit den Deckeln 21 hermetisch dicht verschließen und benötigen dort weder eine Wellendurchführung noch eine Abdichtung der Pumpenwellen 4. Ebenfalls ist eine Wellendurchführung und Abdichtung der Pumpenwellen 4 am Hydraulikblock 3 nach außen entbehrlich und entfällt.
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Das in 5 dargestellte, erfindungsgemäße Pumpenaggregat 1 weist ein Kegelradgetriebe 28 als Winkelgetriebe anstelle des Schneckengetriebes 8 in 1 bis 4 auf. Im Übrigen ist das Pumpenaggregat 1 aus 5 gleich ausgeführt wie das Pumpenaggregat 1 aus 1 bis 4 und funktioniert in gleicher Weise. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden zur Erläuterung der 5 die Erläuterungen zu 1 bis 4 in Bezug genommen. Mit 1 bis 4 übereinstimmende Bauteile sind in 5 mit den gleichen Bezugszahlen versehen.
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In 5 ist anstelle der Schnecke 9 ein Kegelrad 29 starr auf der Motorwelle 10 des Elektromotors 11 angeordnet, das mit zwei Kegelrädern 30 kämmt, die starr auf den Pumpenwellen 4 der beiden Innenzahnradpumpen 2 angeordnet sind. Als Kegelräder 29, 30 können auch ein Ritzel auf der Motorwelle 10 und zwei Tellerräder auf den Pumpenwellen 4 angeordnet sein (nicht dargestellt). Grundsätzlich ist auch umgekehrt ein Tellerrad auf der Motorwelle 10 und zweit Ritzel auf den Pumpenwellen 4 möglich, was allerdings zu einer Übersetzung führen würde, wobei in den meisten Fällen eine Untersetzung gewünscht ist. In der in 5 dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden Pumpenwellen 4 der Innenzahnradpumpen 2 gleichachsig und ihre Achsen schneiden eine Achse der Motorwelle 10 rechtwinklig. Das Kegelradgetriebe 28 erlaubt allerdings auch einen Winkelversatz der beiden Pumpenwellen 4 zu einander, so dass die Innenzahnradpumpen 2 anders als gezeichnet nicht einander gegenüberliegend sondern in einem anderen Winkel als 180° in Umfangsrichtung der Motorwelle 10 zueinander versetzt im Hydraulikblock 3 angeordnet sind (nicht dargestellt). Zusätzlich oder statt dem Winkelversatz in Umfangsrichtung der Motorwelle 10 erlaubt ein Kegelradgetriebe 28 durch einen von 90° abweichenden Kegelwinkel einen Winkelversatz der Pumpenwellen 4 und der Innenzahnradpumpen 2 in einer Axialebene der Motorwelle 10, was bedeutet, dass die Pumpenwellen 4 nicht radial zur Motorwelle 10 sondern in einem anderen Winkel als einem rechten Winkel zur Motorwelle 10 verlaufen (nicht dargestellt). Zusätzlich oder statt einem oder beiden vorstehend erläuterten Winkelversätzen ermöglicht eine Ausführung des Kegelradgetriebes 28 als Kegelradschraubgetriebe einen Radialversatz der Pumpenwellen 4 (nicht dargestellt). Das bedeutet, dass die Achsen der Pumpenwellen 4 die Achse der Motorwelle 10 nicht schneiden. Die Pumpenwellen 4 können in gleicher Richtung zur Motorwelle 10 versetzt sein, so dass die Pumpenwellen 4 gleichachsig sind, oder die Pumpenwellen 4 sind in entgegengesetzten Richtungen zur Motorwelle 10 oder jedenfalls verschieden weit versetzt. Kegelradschraubgetriebe werden auch als Hypoidgetriebe bezeichnet. Die beschriebenen Winkelversätze und Radialversatz der Pumpenwellen 4 mit den Innenzahnradpumpen 2, den ein Kegelradgetriebe 28 ermöglicht, ermöglicht vielfältige Anordnungsmöglichkeiten der Innenzahnradpumpen 2 im Hydraulikblock 3.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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