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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Hochdruckpumpe, insbesondere Kraftstoffhochdruckpumpe, für eine Brennkraftmaschine, aufweisend einen Pumpenzylinder, in dem ein Pumpenkolben translatorisch auf und ab beweglich angeordnet ist, wobei der Pumpenkolben über einen Rollenstößel mit einem Nocken einer Welle zusammenwirkt, und wobei die Hochdruckpumpe und der Rollenstößel zumindest teilweise in dem Gehäuse angeordnet sind.
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Stand der Technik
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Ein derartiges Gehäuse ist aus der
DE 195 08 445 A1 bekannt. Dieses Gehäuse ist das Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine. Dieses Kurbelgehäuse weist eine der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine entsprechende Anzahl von Montageöffnungen auf, in die normalerweise Steckpumpen eines Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzsystems eingesetzt sind. Beim Gegenstand dieser Anmeldung sind diese Pumpen durch zumindest eine als Steckpumpe ausgebildete Hochdruckpumpe eines Common-Rail-Einspritzsystems ersetzt, die Kraftstoff in einen Hochdruckspeicher fördert. Auf diese Weise kann eine bestehende Brennkraftmaschine ohne aufwendige Änderungen von einem konventionellen Einspritzsystem auf ein Common-Rail-Einspritzsystem umgerüstet werden.
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Aus der
DE 10 2008 008 259 A1 ist eine weitere Brennkraftmaschine bekannt, die mit einem Common-Rail-Einspritzsystem ausgestattet ist. Auch diese Brennkraftmaschine ist von einem konventionellen Einspritzsystem auf ein Common-Rail-Einspritzsystem umgerüstet worden. Hierzu ist das Räderkastengehäuse der Brennkraftmaschine umgestaltet worden und zum Anbau einer Kraftstoffhochdruckpumpe umkonstruiert worden. Hierfür ist einerseits in das Räderkastengehäuse eine Montageöffnung für eine Hochdruckpumpe eingelassen worden und weiterhin die Gaswechselnockenwelle, die von dem in dem Räderkastengehäuse angeordneten Rädergetriebe angetrieben ist, um eine Gaswechselnocken ergänzt worden. Diese Anbaulösung ist speziell für die in diesem Dokument beschriebene luftgekühlte selbstzündende Brennkraftmaschine ausgelegt.
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Aus der
DE 10 2010 063 363 A1 ist eine Hochdruckpumpe für ein Kraftstoffeinspritzsystem einer Brennkraftmaschine bekannt. Diese Hochdruckpumpe ist als Steckpumpe ausgebildet und weist als Besonderheit eine Verdrehsicherung für einen Rollenstößel auf, der zwischen einer einen Nocken tragenden Welle und der Hochdruckpumpe angeordnet ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Gehäuse für eine Hochdruckpumpe bereitzustellen, das zur Aufnahme von zumindest einer Hochdruckpumpe ausgebildet ist.
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Offenbarung der Erfindung
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Vorteile der Erfindung
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Gehäuse ein Universalgehäuse ist, in dem eine zumindest einen Nocken tragende Welle gelagert ist, und dass das Gehäuse an der Brennkraftmaschine anbaubar ist. Diese Universalgehäuse mit einer zumindest einen Nocken tragendenden Welle bietet den Vorteil, dass dieses an beliebige Brennkraftmaschinen anbaubar ist. Dafür kommen bevorzugt Brennkraftmaschinen in Frage, die mit einer Standardschnittstelle zum Anbau einer speziellen Common-Rail-Hochdruckpumpe ausgestattet ist. Dabei ist eine solche Common-Rail-Hochdruckpumpe in ein speziell an die Hochdruckpumpe angepasstes Gehäuse eingebaut. Weiterhin ist diese Common-Rail-Hochdruckpumpe zur Förderung von einem Kraftstoff, insbesondere Dieselkraftstoff ausgelegt. Damit eignet sich diese Common-Rail-Hochdruckpumpe mitsamt dem zugehörigen Gehäuses nur zum Anbau an ganz bestimmte Brennkraftmaschinen. Dagegen ist das erfindungsgemäße Universalgehäuse in der Lage, beliebige Hochdruckpumpen, also beispielsweise eine Hochdruckpumpe zur Förderung von Benzin oder eine Hochdruckpumpe zur Förderung von Dieselkraftstoff aufzunehmen. Damit ist mit dem erfindungsgemäßen Universalgehäuse die Möglichkeit geschaffen, dieses an beliebige Brennkraftmaschinen anzubauen und mit auf die jeweilige Brennkraftmaschine abgestimmten Hochdruckpumpen auszustatten.
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In Weiterbildung der Erfindung weist das Universalgehäuse Montageöffnungen für zumindest eine Hochdruckpumpe auf. Im Rahmen der Erfindung können aber bevorzugt zwei Montageöffnungen für folglich zwei Hochdruckpumpen vorgesehen sein, die beide Kraftstoff beispielsweise in einen Hochdruckspeicher fördern. Dabei sind beispielsweise bei vielzylindrigen Brennkraftmaschinen zwei Hochdruckpumpen vorgesehen, um eine möglichst druckschwankungsfreie Förderung von Kraftstoff zu ermöglichen. Soll aber nur eine Hochdruckpumpe verbaut werden, kann die zweite Montageöffnung des Universalgehäuses 3 von einem einfachen Deckel abgedeckt sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die Montageöffnungen sternförmig im Bereich eines Nockens angeordnet. Diese Ausgestaltung ist besonders effizient, da mit einem Nocken zwei Hochdruckpumpen betätigt werden können. Dabei sind die Montageöffnungen vorzugsweise in einem Winkel von 90° auf der Welle angeordnet. Der Nocken kann im Übrigen als Einfachnocken oder aber auch als Mehrfachnocken, hierbei wiederum bevorzugt als Doppelnocken ausgebildet sein.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Montageöffnungen reihenförmig an dem Universalgehäuse angeordnet. Bei dieser Ausgestaltung sind dann mehrere, der Anzahl der nebeneinander liegenden Montageöffnungen entsprechende Nocken, die wiederum als Einfachnocken oder als Mehrfachnocken ausgebildet sein können, auf der Welle angeordnet. Im Übrigen kann die reihenförmige Anordnung der Montageöffnungen mit der sternförmigen Anordnung der Montageöffnungen kombiniert sein, um beispielsweise vier Hochdruckpumpen an dem Universalgehäuse zu montieren.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Welle ölgeschmiert. Die Ölschmierung kann an das Schmiersystem der Brennkraftmaschine angeschlossen sein, so dass das Schmiersystem insgesamt einfach und kostengünstig ausgebildet ist. Dabei wird dann der in dem Universalgehäuse gebildete Nockenraum von dem Öl der Brennkraftmaschine unter Umgebungsdruck geflutet oder aber das Öl der Brennkraftmaschine wird für eine Druckölschmierung des Triebwerkraumes verwendet, wobei im Falle der Druckschmierung eine Ablaufdrossel vorgesehen ist, um den gewünschten Staudruck in dem Nockenraum aufzubauen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das Universalgehäuse gegenüber der Brennkraftmaschine flüssigkeitsdicht abgedichtet. Bei dieser Ausgestaltung kann dann eine separate Dauerschmierung des Nockenraums mit einem separaten Schmiermittel vorgesehen werden. Als Schmiermittel kommen beispielsweise Fett oder Öl in Frage. Mikroleckagen, welche zu einem Druckaufbau in den Nockenraum führen könnten, können mittels eines in das Kurbelgehäuse fördernden Dichtrings beispielsweise in Form eines Wellendichtrings oder über Drosselbohrungen mit einem Rückschlagventil in das Kurbelgehäuse der Brennkraftmaschine abgeleitet werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung weist das Universalgehäuse die erwähnte Standardschnittstelle zum Anbau an die Brennkraftmaschine auf. Mittels dieser Standardschnittstelle kann das Universalgehäuse an beliebige Brennkraftmaschinen, die mit der Standardschnittstelle ausgerüstet sind, angebaut werden.
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In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist die Hochdruckpumpe eine Steckpumpe, die bevorzugt gehäuselos ausgebildet ist. Dabei kann die Steckpumpe zur Förderung von Dieselkraftstoff oder Benzinkraftstoff ausgebildet sein.
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In Weiterbildung der Erfindung weist das Universalgehäuse auf der antriebsfernen Gehäuseseite zumindest einen Anbauplatz für ein Zusatzaggregat auf. Dieses Zusatzaggregat kann wiederum in weiterer Ausgestaltung der Erfindung eine Niederdruckpumpe, eine Ölpumpe, eine Wasserpumpe, eine Luftpumpe und/oder eine Vakuumpumpe (oder eine sonstige Pumpe) sein. Hierbei ist es im Rahmen der Erfindung auch vorgesehen, mehrere Anbauplätze zum Anbau von mehreren der genannten oder aber auch noch von weiteren Pumpen, wie beispielsweise einer Hydraulikpumpe vorzusehen. Dabei können die jeweiligen Pumpen von der in dem Universalgehäuse gelagerten Welle, die dann entsprechend verlängert ist, oder aber auch in sonstiger Art und Weise, beispielsweise elektrisch, angetrieben sein.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in das Universalgehäuse zumindest eine Leitung zur Führung eines Mediums integriert. Diese Leitung kann beispielsweise als in das Universalgehäuse eingelassener Kanal ausgebildet sein, der beispielsweise zur Förderung von Kraftstoff von einer Niederdruckpumpe zu der Hochdruckpumpe ausgelegt ist. Dabei kann die Leitung so in das Universalgehäuse eingelassen sein, dass die Niederdruckpumpe und die Hochdruckpumpe ohne weitere Bauteile miteinander kraftstoffverbunden sind.
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In Weiterbildung der Erfindung ist in das Universalgehäuse ein Kanal zur Aufnahme von Elektroleitungen integriert. Diese Elektroleitungen können Stromversorgungsleitungen, beispielsweise für den elektrischen Antrieb der Niederdruckpumpe oder aber auch Steuerleitungen, beispielsweise für die Kraftstoffzufuhr in die Hochdruckpumpe sein. Selbstverständlich können die Elektroleitungen auch zum Anschluss von Sensoren, beispielsweise Drucksensoren oder Temperatursensoren, ausgelegt sein.
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Zusammenfassend wird durch den Erfindungsgegenstand eine Hochintegration einer Steckpumpe für Benzin- oder alternativ Dieselförderung mit Zusatzaggregaten in ein Universalgehäuse ermöglicht.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der in den Figuren dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines an eine Brennkraftmaschine angebauten Universalgehäuse für eine Hochdruckpumpe,
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2 eine Schnittdarstellung eines Universalgehäuses, das zwei reihenförmig angeordnete Montageöffnungen für Hochdruckpumpen aufweist,
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3 eine Schnittdarstellung eines Universalgehäuses, das zwei sternförmig angeordnete Montageöffnungen zum Anbau von Hochdruckpumpen aufweist,
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4 eine Schnittdarstellung eines Universalgehäuses, das gegenüber einer Brennkraftmaschine flüssigkeitsdicht abgedichtet ist, und
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5 eine Schnittdarstellung eines Universalgehäuses, das auf der antriebsfernen Gehäuseseite mehrere Anbauplätze für Zusatzaggregate aufweist.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt ein teilweise dargestelltes Kurbelgehäuse 1 einer Brennkraftmaschine, die als selbstzündende oder fremdgezündete Brennkraftmaschine ausgebildet sein kann und folglich beispielsweise entweder mit Dieselkraftstoff oder Benzin betrieben wird. Das Kurbelgehäuse 1 weist eine vorzugsweise zylinderförmig ausgebildete Öffnung 2 auf, die als Standardschnittstelle zum Anbau eines Universalgehäuses 3 ausgelegt ist. Dabei ist in Verlängerung der Öffnung 2 in dem Kurbelgehäuse 1 eine Antriebsmöglichkeit für eine in dem Universalgehäuse 3 gelagerte Welle 4 vorgesehen. Die Antriebsmöglichkeit kann als Zahnrad ausgebildet sein, die mit einem auf der in das Kurbelgehäuse 1 hineinragenden Welle 4 angeordneten Antriebszahnrad kämmt, oder aber beispielsweise in Form einer Keilwellenverbindung, die direkt mit der Welle 4 zusammenwirkt. Beim Ausführungsbeispiel ist die Welle 4 auf der in das Kurbelgehäuse 1 hineinragenden Seite mit einem Konus 7 versehen, wobei auf den Konus 7 das Antriebszahnrad aufsetzbar und in einer definierten Drehlage festlegbar ist. Weiterhin ist im Ausführungsbeispiel das Universalgehäuse 3 an dem Kurbelgehäuse 1 angebaut, es kann aber grundsätzlich an einem beliebigen Gehäuseteil der Brennkraftmachine angebaut sein.
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Die Welle 4 ist in dem Universalgehäuse 3 in geeigneter Weise, beispielsweise mittels Kugellagern 5a, 5b oder Rollenlagern gelagert. Zwischen den Kugellagern 5a, 5b ist auf der Welle 4 ein Nocken 6 angeordnet, der vorzugsweise einstückig mit der Welle 4 in Form einer Nockenwelle gefertigt ist. Der Nocken 6 kann als Einfachnocken oder als Mehrfachnocken ausgebildet sein.
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Das Universalgehäuse 3 ragt mit einem Flansch 8, der zusammen mit der Öffnung 2 die Standardschnittstelle darstellt, in die Öffnung 2 hinein und weist eine Ringnut 9 auf, in die ein Runddichtring 10 zur Abdichtung des Universalgehäuses 3 gegenüber dem Kurbelgehäuse 1 eingesetzt ist.
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Das Universalgehäuse 3 weist eine Montageöffnung 11 auf, in die ein Rollenstößel 12 und ein Pumpenzylinder 14 der Hochdruckpumpe 13 eingesetzt sind. Der Rollenstößel 12 weist einen Stößelkörper 15 auf, der eine Laufrolle 16 trägt. Die Laufrolle 16 rollt auf dem Nocken 6 ab und setzt bei einer Drehbewegung der Welle 4 deren Rotationsbewegung in eine translatorische auf- und ab- Bewegung des Rollenstößels 12 um. Mit dem Stößelkörper 15 ist ein Pumpenkolben 17 verbunden, der in dem Pumpenzylinder 14 auf und ab bewegbar ist. Der Pumpenkolben 17 fördert bei einer Aufwärtsbewegung Kraftstoff, der sich in einem in einem Pumpenzylinderkopf 18 angeordneten Arbeitsraum befindet, über einen seitlichen Hochdruckauslass 19 und eine Hochdruckleitung beispielsweise in einen Hochdruckspeicher.
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Der Stößelkörper 15 wird von einer Feder 20, die sich auf der gegenüberliegenden Seite an dem Pumpenzylinderkopf 18 abstützt, gegen den Nocken 6 der Welle 4 gedrückt. Um zu verhindern, dass aus dem Pumpenarbeitsraum Kraftstoff entlang des Pumpenkolbens 17 zu den ölgeschmierten Teilen des Rollenstößels 12 bzw. zu den Kugellagern 5a, 5b gelangt, ist der Pumpenkolben mittels eines Dichtelementes 21 gegenüber dem Pumpenzylinder 14 abgedichtet.
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Die Kugellager 5a, 5b und der Rollenstößel 12 können entweder durch Öl, das aus dem Kurbelgehäuse 1 durch die Öffnung 2 in einen Nockenraum 22 gelangt, geschmiert werden, oder aber im Falle einer Druckölschmierung ist ein kurbelgehäuseseitiger Druckölkanal 23a mit Druckölkanälen 23b in dem Universalgehäuse 3 verbunden, die das Drucköl zu den Schmierstellen, insbesondere den Kugellagern 5a, 5b und dem Rollenstößel 12 weiterleiten. In die Druckölkanäle 23b können Drosseln 24 eingesetzt sein. Der Druckölkanal 23a ist im Bereich der Verbindungsstelle mit einem ersten Druckölkanal 23b abgedichtet.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 unterscheidet sich von der Ausführung gemäß 1 dadurch, dass hier das Universalgehäuse 3 zwei Montageöffnungen 11a, 11b aufweist, die reihenförmig angeordnet sind. Dementsprechend sind hier auf der Welle 4 zwei Nocken 6 angeordnet, die mit jeweils einem Rollenstößel 12 der beiden in die Montageöffnungen 11a, 11b eingebauten Hochdruckpumpen 13 zusammenwirken.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 weist das Universalgehäuse 3 ebenfalls zwei Montageöffnungen 11c, 11d auf, die hier sternförmig in einem Winkel von 90° angeordnet sind. In diesen beiden Montageöffnungen 11c, 11d sind ebenfalls jeweils ein Rollenstößel 12 von zwei Hochdruckpumpen 13 eingesetzt, die auf einem als Doppelnocken ausgebildeten Nocken 6a abrollen.
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4 zeigt ein Universalgehäuse 3, das weitgehend dem in 1 dargestellten Universalgehäuse 3 entspricht, wobei hier aber ein Dichtring 25a vorgesehen ist, der die Welle 4 gegenüber dem Universalgehäuse 3 bzw. dem Flansch 8 abdichtet. Weiterhin ist der Pumpenkolben 17 gegenüber dem Pumpenzylinder 14 ebenfalls mittels eines Dichtrings 25b abgedichtet. Da bei dieser Ausführungsform auch keine Druckölkanäle 23a, 23b vorgesehen sind, ist eine vollkommende Trennung des Nockenraums 22 von dem inneren des Kugelgehäuses 1 gegeben. Bei dieser Ausführung kann der Nockenraum 22 beispielsweise mit Fett oder mit einem von dem Öl in dem Kurbelgehäuse 1 verschiedenden Öl oder sonstigen Schmiermittel gefüllt sein.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 5 zeigt einem dem in 1 dargestellten Universalgehäuse 3 entsprechendes Universalgehäuse 3, an das auf der antriebsfernen Gehäuseseite 26 eine Ölpumpe 27, eine Vakuumpumpe 28 und eine Niederdruckpumpe 29 in dieser Reihenfolge angebaut sind.
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In das Universalgehäuse 3 ist optional eine als Kanal 30 ausgebildete Leitung zur Zuführung von Kraftstoff in einen Saugraum der Hochdruckpumpe 13 eingelassen, wobei der Kanal 30 mit in die Ölpumpe 27 und, die Vakuumpumpe 28 und die Niederdruckpumpe 29 eingelassenen Kanälen 30a, 30b, 30c zusammenwirkt, die eine direkte Verbindung von dem Förderausgang der Niederdruckpumpe 29 zu dem Saugraum der Hochdruckpumpe 13 herstellen. Die Niederdruckpumpe 29 ist beispielsweise als elektrisch betriebene Zahnradpumpe ausgebildet und weist einen Anschluss 31 für Elektroleitungen auf. Der Anschluss 31 ist ggf. durch weiterführende Kanäle in der Niederdruckpumpe 29, der Vakuumpumpe 28 und der Ölpumpe 27 mit der Hochdruckpumpe 13 verschaltet, um diese an beispielsweise ein elektrisches Steuergerät anzuschließen. Dabei ist die Hochdruckpumpe 13 beispielsweise eine Zumesseinheit integriert, die elektrisch angesteuert die den Pumpenarbeitsraum der Hochdruckpumpe 13 zuzuführende Kraftstoffmenge einstellt.
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Die Niederdruckpumpe 29 weist einen Kraftstoffsauganschluss 32 auf, der über eine nicht dargestellte Leitung beispielsweise mit einem Kraftstofftank ggf. unter Einschaltung von Filterelementen verbunden ist.
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Zwischen der Niederdruckpumpe 29 und der Vakuumpumpe 28, die beispielsweise auch durch eine Wasserpumpe ersetzt sein kann, ist ggf. ein Deckel 33 angeordnet. Die Vakuumpumpe 28 kann über einen Radialdichtring 34 gegenüber der Welle 4 abgedichtet sein.
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Die Ölpumpe 27 ist als Zahnradpumpe ausgebildet und weist eine sogenannte Saugniere 35 und eine sogenannte Druckniere 36 auf. Die Saugniere 35 wird mit Öl, dass durch die Öffnung 2, das Kugellager 5a, den Nockenraum 22 und weiter über das Kugellager 5b in die Ölpumpe 27 gelangt, mit Öl versorgt, während die Druckniere 36 an die Druckölkanäle 23b, 23a angeschlossen ist. Dabei werden im Unterschied zu der Ausführung gemäß der 1 hier die Druckölkanäle 23b, 23a von der Ölpumpe 27 mit Öl versorgt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19508445 A1 [0002]
- DE 102008008259 A1 [0003]
- DE 102010063363 A1 [0004]
