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Die Erfindung betrifft einen Pumpeneinsatz ohne eigenes Gehäuse, mit einer Welle, die in einer Lagerausnehmung einer Druckplatte gelagert ist, die einen Druckraum begrenzt.
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Aus der internationalen Veröffentlichung
WO 2009/036723 A1 ist ein gattungsgemäßer Pumpeneinsatz ohne eigenes Gehäuse bekannt. Der Pumpeneinsatz wird in ein separates Gehäuse, zum Beispiel ein Getriebegehäuse, eingesetzt, um eine Pumpe darzustellen. Bei dem bekannten Pumpeneinsatz ist zwischen der Druckplatte und dem Getriebegehäuse eine axiale Dichtung angeordnet, die in einem drucklosen Zustand als axiales Vorspannungselement dazu dient, den Pumpeneinsatz gegen einen Sicherungsring zu drücken, durch den der Pumpeneinsatz an der Druckplatte im Getriebegehäuse festgelegt ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen Pumpeneinsatz ohne eigenes Gehäuse, mit einer Welle, die in einer Lagerausnehmung einer Druckplatte gelagert ist, die einen Druckraum begrenzt, dahingehend zu verbessern, dass der Pumpeneinsatz weniger Bauraum benötigt und/oder kostengünstiger herstellbar ist.
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Die Aufgabe ist bei einem Pumpeneinsatz ohne eigenes Gehäuse, mit einer Welle, die in einer Lagerausnehmung einer Druckplatte gelagert ist, die einen Druckraum begrenzt, dadurch gelöst, dass die Lagerausnehmung der Druckplatte durch ein Druckaufnahmeelement gegenüber dem Druckraum abgedichtet ist. Der Pumpeneinsatz dient zur Darstellung einer Pumpe, die auch als Cartridge-Pumpe bezeichnet wird und vorzugsweise als Flügelzellenpumpe ausgeführt ist. Der Pumpeneinsatz kann zum Beispiel bei einem Pumpenhersteller hergestellt werden, um später bei einem anderen Hersteller in ein separates Gehäuse, zum Beispiel ein Getriebegehäuse, eingebaut zu werden. Bei dem anderen Hersteller kann es sich zum Beispiel um einen Getriebehersteller oder einen Kraftfahrzeughersteller handeln. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung kann die in der internationalen Veröffentlichung
WO 2009/036723 A1 offenbarte zweite, in axialer Richtung vorgespannte Dichtung zwischen dem Getriebegehäuse und der Druckplatte entfallen. Dadurch kann der Herstellungsaufwand des Pumpeneinsatzes erheblich reduziert werden. Darüber hinaus kann der benötigte Bauraum für den Pumpeneinsatz reduziert werden, da durch das erfindungsgemäße Druckaufnahmeelement mehr Fläche zur Druckkompensation beziehungsweise Spaltkompensation im Betrieb der Pumpe bereitgestellt werden kann.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement auf seiner der Welle abgewandten Stirnseite mit dem Druck aus dem Druckraum beaufschlagt ist. Im Betrieb der mit dem erfindungsgemäßen Pumpeneinsatz dargestellten Pumpe herrscht in dem Druckraum Überdruck oder Hochdruck, der dazu verwendet wird, die Druckplatte in axialer Richtung so gegen eine Fördereinheit, die zum Beispiel einen Konturring, einen Rotor und Flügel enthält, zu drücken, dass axiale Spalte im Wesentlichen auf Null reduziert werden. Durch die Druckbeaufschlagung des Druckaufnahmeelements wird die mit dem Druck aus dem Druckraum beaufschlagte Fläche der Druckplatte vergrößert. Des Weiteren wird das Druckaufnahmeelement durch die Druckbeaufschlagung im Betrieb des Pumpeneinsatzes so gegen die Druckplatte gedrückt, dass Spalte zwischen dem Druckaufnahmeelement und der Druckplatte reduziert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement verliersicher an der Welle gehalten ist. Das Druckaufnahmeelement kann zum Beispiel kraftschlüssig, vorzugsweise durch einen Presssitz, oder formschlüssig, vorzugsweise durch eine Schnappverbindung oder Clipsverbindung, verliersicher an der Welle gehalten sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement in eine Ringnut an der Welle eingreift. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann das Druckaufnahmeelement besonders vorteilhaft zusätzlich verwendet werden, um den Pumpeneinsatz beim Transport und/oder Einbau in das Getriebegehäuse zusammenzuhalten.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement verliersicher an der Druckplatte gehalten ist. Die Druckplatte kann zum Beispiel mit Hilfe eines Sprengrings an dem Wellenende gehalten sein, um den Pumpeneinsatz beim Transport und beim Einbau in das Getriebegehäuse zusammenzuhalten. Das Druckaufnahmeelement kann zum Beispiel kraftschlüssig, vorzugsweise durch einen Presssitz, stoffschlüssig, zum Beispiel durch Kleben, oder formschlüssig, zum Beispiel durch eine Schnappverbindung oder Clipsverbindung, an der Druckplatte gehalten sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement dichtend an der Druckplatte anliegt. Die Dichtwirkung kann gegebenenfalls allein durch die Druckbeaufschlagung des Druckaufnahmeelements erreicht werden. Durch eine spezielle Ausgestaltung des Druckaufnahmeelements oder mit Hilfe von zusätzlichen Dichtelementen kann die Dichtwirkung gegebenenfalls verbessert werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement einen Ringkörper der Druckplatte umgreift. An dem Ringkörper kann zum Beispiel eine Ringnut vorgesehen sein, in welche das Druckaufnahmeelement eingreift. Das Druckaufnahmeelement kann aber auch kraftschlüssig, zum Beispiel durch einen Presssitz, verliersicher an dem Ringkörper gehalten sein.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement ganz oder teilweise in einer Ausnehmung der Druckplatte angeordnet ist. Die Ausnehmung ist vorzugsweise in einem beziehungsweise dem Ringkörper ausgespart, der den Druckraum in radialer Richtung begrenzt.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckaufnahmeelement und der Druckplatte ein Dichtelement angeordnet ist. Das Dichtelement ist vorzugsweise als O-Ring ausgeführt und in einer entsprechenden Ringnut der Druckplatte oder des Druckaufnahmeelements angeordnet.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement eine Dichtlippe aufweist, die dichtend an der Druckplatte anliegt. Das liefert den Vorteil, dass zusätzliche Dichtelemente entfallen können.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement als Blech-Umformteil ausgeführt ist. Das Druckaufnahmeelement hat vorzugsweise im Wesentlichen die Gestalt eines Topfes mit einem Topfboden, von dem eine Topfwandung ausgeht, welche das freie Ende der Welle umgibt beziehungsweise den Ringkörper der Druckplatte umgreift.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement als Blech-Umformteil mit einer Beschichtung aus Kunststoff ausgeführt ist. die Kunststoffschicht dient zur Abdichtung und ist vorzugsweise als Elastomer-Schicht ausgeführt. Die Aufbringung der Kunststoffschicht erfolgt vorzugsweise durch Anvulkanisieren.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement aus Kunststoff gebildet ist. Bei dem Druckaufnahmeelement handelt es sich vorzugsweise um ein Spritzgussteil, das einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement einstückig mit der Druckplatte verbunden ist. Das Druckaufnahmeelement kann zum Beispiel als Trennkörper oder Druckaufnahmedeckel ausgeführt sein, der zum Beispiel an die Druckplatte angegossen ist. Bei der einstückigen Ausführung des Druckaufnahmeelements kann der Pumpeneinsatz beim Transport und/oder Einbau in das Getriebegehäuse zum Beispiel mit Hilfe von Stiften und/oder Sicherungselementen zusammengehalten werden.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Pumpeneinsatzes ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufnahmeelement auf seiner der Welle abgewandten Seite von einem separaten Gehäuse, insbesondere einem Getriebegehäuse, beabstandet ist. Durch diesen Abstand wird ein Zwischenraum geschaffen, der mit dem Druckraum in Verbindung steht und in welchem das Druckaufnahmeelement mit Druck aus dem Druckaufnahmeraum beaufschlagt wird.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
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1 einen Teilausschnitt eines herkömmlichen Pumpeneinsatzes in einem Getriebegehäuse und die
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2 bis 10 ähnliche Teilausschnitte wie in 1 gemäß verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung.
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In 1 ist eine Pumpe 1 im Schnitt dargestellt. Die Pumpe 1 umfasst einen Pumpeneinsatz 2, der zur Darstellung der Pumpe 1 in ein separates Getriebegehäuse 4 eingebaut ist. Das Getriebegehäuse 4 enthält eine gestufte Sacklochbohrung, in welcher der Pumpeneinsatz 2 angeordnet ist.
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Der Pumpeneinsatz 2 umfasst ein erste Druckplatte 7, einen Konturring 9, einen Rotor 11 und eine zweite Druckplatte 13. In Schlitzen des Rotors 11 sind radial verschieblich Flügel 15 angeordnet, welche bei Drehung des Rotors 11 mit ihrer Flügeloberkante an der Kontur des Konturrings 9 entlang laufen, der auch als Hubring bezeichnet wird. Entsprechend der Kontur des Konturrings oder Hubrings 9 ergeben sich dabei zwischen zwei benachbarten Flügeln 15 Zellen, welche sich vergrößern oder verkleinern, je nach Konturabschnitt, und dabei Öl ansaugen und wieder ausstoßen.
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Der Rotor 11 wird durch eine Welle 17 angetrieben, die daher auch als Antriebswelle 17 bezeichnet wird. Wenn die Welle 17 den Rotor 11 antreibt, dann wird Öl aus einem Saugraum 19 in einen Druckraum 22 der Pumpe 1 gefördert. Der Druckraum 22 ist zwischen der ersten Druckplatte 7 und dem Getriebegehäuse 4 ausgebildet.
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Die Antriebswelle 17 ist gestuft ausgeführt und unter anderem in einer Lagerausnehmung 24 der ersten Druckplatte 7 gelagert. Mit ihrem freien Ende ragt die Antriebswelle 17 in einen Niederdruckraum 32, der gegenüber dem Druckraum 22 abgedichtet ist. Die erste Druckplatte 7 ist durch einen Sprengring 26 in axialer Richtung zusammen mit den übrigen Teilen des Pumpeneinsatzes 2 verliersicher an der Antriebswelle 17 gehalten. Der Sprengring 26 greift in eine Ringnut an der Antriebswelle 17 ein.
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Der Druckraum 22 ist durch einen O-Ring 28 gegenüber dem Saugraum 19 abgedichtet. Zur Abdichtung des Druckraums 22 gegenüber dem Niederdruckraum 32 wird eine relativ komplizierte axiale Dichtung 30 benötigt, die auch als Kombidichtung bezeichnet wird. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung kann die bei herkömmlichen Pumpen 1 verwendete axiale Dichtung 30 durch Verwendung eines Druckaufnahmeelements 42; 43; 44; 45; 46; 47; 48; 49; 80 entfallen.
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Durch das erfindungsgemäße Druckaufnahmeelement 42 bis 49; 80 wird die zum Getriebegehäuse 4 hin offene Lagerausnehmung 24 der Antriebswelle 17 verschlossen. Dabei ist das Druckaufnahmeelement 42 bis 49; 80 so ausgeführt und angeordnet, dass sich zwischen der ersten Druckplatte 7 beziehungsweise dem Druckaufnahmeelement 42 bis 49; 80 und dem Getriebegehäuse 4 ein Zwischenraum 50 ergibt, der mit dem Druckraum 22 verbunden ist. Dadurch wird die im Betrieb der Pumpe mit dem Förderdruck beaufschlagte Fläche der ersten Druckplatte 7 vergrößert.
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Die in 2 dargestellte Druckplatte 7 umfasst eine zentrale Ausnehmung 52, die sich von der Lagerausnehmung 24 erweitert. Die Ausnehmung 52 wird von einem Ringkörper 54 der Druckplatte 7 begrenzt. Der Ringkörper 54 begrenzt den Druckraum 22 in radialer Richtung. In der Ausnehmung 52 ist das Druckaufnahmeelement 42 aufgenommen, das im Wesentlichen topfartig mit einem Topfboden ausgeführt ist, von dem sich eine Topfwandung in die Ausnehmung 52 hinein erstreckt. Die Topfwandung weist an ihrem freien Ende Finger auf, die von der Topfwandung radial nach innen abgewinkelt sind und clipsartig in eine Ringnut 56 eingreifen. Dadurch übernimmt das Druckaufnahmeelement 42 zusätzlich die Funktion des Sprengrings 26 aus 1.
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Die in 3 dargestellte Druckplatte 7 umfasst einen ähnlichen Ringkörper 58 wie in 2. Der Ringkörper 58 wird von einer Topfwandung des ebenfalls topfartig ausgeführten Druckaufnahmeelements 43 umgriffen. Zur Abdichtung ist zwischen der Topfwandung des Druckaufnahmeelements 43 und dem Ringkörper 58 ein Dichtelement 59 angeordnet. Das Dichtelement 59 ist vorzugsweise als O-Ring ausgeführt und in einer entsprechenden Ringnut des Ringkörpers 58 aufgenommen. Die Druckplatte 7 ist, wie in 1, durch einen Sprengring 26 verliersicher an dem freien Ende der Antriebswelle 17 gehalten.
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Die in den 2, 3, 7, 8 dargestellten Druckaufnahmeelemente 42; 43; 47; 48 sind vorzugsweise als Blech-Umformteile ausgeführt. Die in den 5 und 9 dargestellten Druckaufnahmeelemente 45; 49 sind auch als Blech-Umformteile ausgeführt, aber zusätzlich, vorzugsweise durch Anvulkanisieren, mit einer Elastomer-Schicht versehen. Die in den 4 und 6 dargestellten Druckaufnahmeelemente 44; 46 sind aus Kunststoff gebildet, vorzugsweise im Spritzgussverfahren.
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Das in 4 dargestellte Druckaufnahmeelement 44 ist im Wesentlichen topfartig mit einem Topfboden und einer Topfwandung ausgebildet, die einen Ringkörper 61 der Druckplatte 7 umgreift. Das Druckaufnahmeelement 44 ist mit einer Sicherungseinrichtung 62 kombiniert, durch die das Druckaufnahmeelement 44 verliersicher an dem freien Ende der Antriebswelle 17 gehalten ist. Die Sicherungseinrichtung 62 umfasst Haltearme oder Schnapphaken, die von dem Topfboden ausgehen und an ihren freien Enden so abgewinkelt sind, dass sie in eine Ringnut 63 der Antriebswelle 17 eingreifen. Zur Abdichtung ist zwischen der Topfwandung und dem Ringkörper 61 der Druckplatte 7 ein Dichtelement 64 in Form eines O-Rings angeordnet.
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Das in 5 dargestellte Druckaufnahmeelement 45 entspricht in Form und Gestalt dem Druckaufnahmeelement 42 in 2. Das Druckaufnahmeelement 45 weist jedoch im Unterschied zu dem Druckaufnahmeelement 42 innen eine Blechschicht 66 und außen eine Kunststoffschicht 67 auf. Die Kunststoffschicht 67 ist vorzugsweise aus einem elastomeren Kunststoffmaterial beziehungsweise aus Gummi gebildet. Daher wird das Druckaufnahmeelement 45 auch als Gummi-Metallteil bezeichnet. Die vorzugsweise anvulkanisierte Kunststoffschicht 67 dient dazu, die Schnittstelle zwischen dem Druckaufnahmeelement 45 und der Druckplatte 7 abzudichten.
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Das in 6 dargestellte Druckaufnahmeelement 46 ist im Wesentlichen topfartig mit einem Topfboden und einer Topfwandung ausgebildet, welche einen Ringkörper 58 der Druckplatte 7 umgreift. An den Topfboden ist innen eine Dichtlippe 70 angespritzt, die zu Dichtzwecken an der dem Getriebegehäuse 4 zugewandten Stirnseite des Ringkörpers 58 anliegt. Das Druckaufnahmeelement 46 ist, ebenso wie das Druckaufnahmeelement 43 aus 3, vorzugsweise durch einen Presssitz und durch den Druck verliersicher an dem Ringkörper 58 der Druckplatte 7 gehalten.
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Die in den 7 bis 9 dargestellten Druckaufnahmeelemente 47 bis 49 haben jeweils eine topfartige Gestalt mit einem Topfboden, von dem eine Topfwandung ausgeht, die einen Ringkörper 58 der Druckplatte 7 umgreift. Bei dem in 7 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Dichtelement 73, vorzugsweise in Form eines O-Rings, in axialer Richtung zwischen der Stirnseite des Ringkörpers 58 und dem Topfboden des Druckaufnahmeelements 47 angeordnet.
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Im Unterschied dazu ist bei dem in 8 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Dichtelement 75, vorzugsweise in Form eines O-Rings, zwischen einer Fase 76 an dem Ringkörper 58 und dem Druckaufnahmeelement 48 angeordnet. Die Fase 76 liefert den Vorteil, dass eine Ringnut zur Aufnahme des Dichtelements, wie bei dem Dichtelement 73 in 7 und den Dichtelementen 59 und 64 in den 3 und 4, entfallen kann.
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Bei dem in 9 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das als Blech-Umformteil ausgeführte Druckaufnahmeelement 49 innen mit einer anvulkanisierten Elastomer-Schicht versehen. Die anvulkanisierte Elastomer-Schicht dient dazu, die Schnittstelle zwischen dem Ringkörper 58 der Druckplatte 7 und dem Druckaufnahmeelement 49 abzudichten. Weitere Dichtelemente sind zu diesem Zweck dann nicht mehr erforderlich. Das Druckaufnahmeelement 49 ist, ebenso wie die Druckaufnahmeelemente 47 und 48 in den 7 und 8, durch einen Presssitz und den Druck verliersicher an dem Ringkörper 58 der Druckplatte 7 gehalten.
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Das in 10 dargestellte Druckaufnahmeelement 80 ist als Druckaufnahmedeckel 82 ausgeführt, der einstückig mit der Druckplatte 7 verbunden ist. Der Druckaufnahmedeckel 82 trennt einen Niederdruckraum 84 am Ende der Lagerausnehmung 24 von dem Druckraum 22. Das in 10 sichtbare Ende der Welle 17 ragt in dem Niederdruckraum 84, ist aber in axialer Richtung von dem Druckaufnahmedeckel 82 beabstandet.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pumpe
- 2
- Pumpeneinsatz
- 4
- Getriebegehäuse
- 7
- erste Druckplatte
- 9
- Konturring
- 11
- Rotor
- 13
- zweite Druckplatte
- 15
- Flügel
- 17
- Welle
- 19
- Saugraum
- 22
- Druckraum
- 24
- Lagerausnehmung
- 26
- Sprengring
- 28
- O-Ring
- 30
- Dichtung
- 32
- Niederdruckraum
- 42
- Druckaufnahmeelement
- 43
- Druckaufnahmeelement
- 44
- Druckaufnahmeelement
- 45
- Druckaufnahmeelement
- 46
- Druckaufnahmeelement
- 47
- Druckaufnahmeelement
- 48
- Druckaufnahmeelement
- 49
- Druckaufnahmeelement
- 50
- Zwischenraum
- 52
- Ausnehmung
- 54
- Ringkörper
- 56
- Ringnut
- 58
- Ringkörper
- 59
- Dichtelement
- 61
- Ringkörper
- 62
- Sicherungseinrichtung
- 63
- Ringnut
- 64
- Dichtelement
- 66
- Blechschicht
- 67
- Kunststoffschicht
- 70
- Dichtlippe
- 73
- Dichtelement
- 75
- Dichtelement
- 76
- Fase
- 80
- Druckaufnahmeelement
- 82
- Druckaufnahmedeckel
- 84
- Niederdruckraum
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- WO 2009/036723 A1 [0002, 0004]
