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TECHNISCHES GEBIET
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Die Offenbarung betrifft generell Schmierfluidpumpen für Antriebssysteme von Fahrzeugen und insbesondere Ölabsaugpumpen.
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HINTERGRUND
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Ölabsaugpumpen beinhalten normalerweise eine Vielzahl von Zahnradsätzen die gemeinsam in einem Gehäuse angeordnet sind. Die Zahnradsätze können durch Platten getrennt sein, wobei die gesamte Baugruppe fest zusammengefügt ist. Obwohl diese Zahnradsätze und Platten mit genauen Toleranzen hergestellt werden, um die beste Passung zu gewährleisten, sind die Abmessungen einer Endplatte, welche die Zahnradsätze und Platten zusammenpresst, nach Maßgabe der Abmessungen des Gehäuses, der Zahnradsätze und der Platten oft variabel. Weiterhin können unterschiedliche Wärmedehnungskoeffizienten der in der Pumpe verwendeten Materialien ebenfalls zu dimensionalen Abweichungen führen. Wenn zum Beispiel ein Gehäuse aus Aluminium ist und die Zahnradsätze aus Stahl sind, werden die jeweiligen Dehnungskoeffizienten verschieden sein und somit dimensionale Abweichungen hervorrufen. Somit kann es sein, dass die Endplatte und/oder die Zahnradsätze in einer Vielzahl unterschiedlicher Weiten hergestellt und dann nach Maßgabe der verwendeten Materialien und der endgültigen Abmessungen der anderen Komponenten ausgewählt werden.
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Ein ansonsten identisches Teil in vielen verschiedenen Größen und/oder Weiten herzustellen, kann zu höheren Kosten sowie zu einer geringeren Zuverlässigkeit der fertigen Baugruppe führen. Insofern besteht eine Gelegenheit, eine Ölabsaugpumpe bereitzustellen, die keine verschieden großen Komponenten erfordert, während der Passsitz der Zahnradsätze und Trennplatten dennoch bestehen bleibt.
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Die
WO 95/24559 A1 offenbart eine Zahnradpumpe mit einer schwimmenden Lagerung für die Achsen der Zahnräder.
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In der
US 2745356 A ist eine Zahnradpumpe offenbart, die ein Gehäuse mit einem Basiskörper und einer Abdeckung umfasst. Die in dem Gehäuse gelagerten Zahnräder werden durch Federn axial beaufschlagt.
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Die
DE 10 2011 077 949 A1 offenbart eine Zahnradpumpe mit einer Kammer und einer diese stirnseitig begrenzende Abdeckung, welche zum Vergrößern des Kammervolumens verlagerbar ist. Die Abdeckung ist durch ein Federelement beaufschlagt.
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In der
US 5 108 275 A ist eine Zahnradpumpe offenbart, die ein zentrales Gehäuse und eine Endplatte umfasst.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Pumpen der genannten Art weiter zu verbessern.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Fluidpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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KURZDARSTELLUNG
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Eine erfindungsgemäße Fluidpumpe beinhaltet ein Gehäuse, das einen Hohlraum definiert. Eine Endplatte befindet sich innerhalb des Hohlraums und unterteilt den Hohlraum in einen Zahnradabschnitt und einen Endabschnitt. Ein Zahnradsatz ist im Zahnradabschnitt angeordnet und umfasst mindestens ein um eine Rotationsachse drehbares Zahnrad. Die Endplatte ist zum Zusammenpressen des Zahnradsatzes in Längsrichtung entlang der Rotationsachse beweglich. Die Fluidpumpe umfasst ein erstes Zahnrad, das um eine erste Rotationsachse drehbar ist, sowie ein zweites Zahnrad, das mit dem ersten Zahnrad ineinandergreift und um eine zweite Rotationsachse drehbar ist, eine erste Achse, die mit dem ersten Zahnrad verbunden und um die erste Rotationsachse drehbar ist, und eine zweite Achse, die mit dem zweiten Zahnrad verbunden und um die zweite Rotationsachse drehbar ist. Die Endplatte definiert eine erste Aussparung zur Aufnahme der ersten Achse und eine zweite Aussparung zur Aufnahme der zweiten Achse. Das Gehäuse weist eine Stirnkappe mit einer ersten Vertiefung zur Aufnahme der ersten Achse und eine zweite Vertiefung zur Aufnahme der zweiten Achse aufweist. Eine erste um die erste Rotationsachse angeordnete Feder und
eine zweite um die zweite Rotationsachse angeordnete Feder greifen in die Endplatte ein und drücken die Endplatte in Richtung des Zahnradsatzes, wobei die erste Feder in der ersten Vertiefung sitzt und die zweite Feder in der zweiten Vertiefung sitzt.
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Ein offenbartes Schmierfluidsystem für ein Fahrzeug beinhaltet eine erste Fluidpumpe. Die erste Fluidpumpe beinhaltet ein Gehäuse, das einen Einlass zur Aufnahme von Fluid, einen Hohlraum, der mit dem Einlass fluidisch verbunden ist, und einen Auslass, der mit dem Hohlraum fluidverbunden ist, definiert. Eine Platte ist innerhalb des Hohlraums angeordnet und teilt den Hohlraum in einen Zahnrad- und einen Endabschnitt. Ein Zahnradsatz ist innerhalb des Zahnradabschnitts angeordnet und beinhaltet mindestens ein um eine Rotationsachse drehbares Zahnrad. Die Platte ist zum Zusammenpressen des Zahnradsatzes in Längsrichtung entlang der Rotationsachse beweglich. Das System beinhaltet außerdem einen Behälter, der mit dem Auslass der ersten Fluidpumpe fluidverbunden ist. System beinhaltet des Weiteren eine zweite Fluidpumpe mit einem Einlass, der mit dem Behälter zur Aufnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter fluidverbunden ist.
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Ein offenbartes Fahrzeug beinhaltet einen Verbrennungsmotor. Das Fahrzeug beinhaltet außerdem eine erste Fluidpumpe mit einem Gehäuse, das einen Einlass definiert, der mit dem Verbrennungsmotor zur Aufnahme eines Schmierfluids fluidverbunden ist, einen Hohlraum, der mit dem Einlass fluidverbunden ist, und einen Auslass, der mit dem Hohlraum fluidverbunden ist. Die erste Fluidpumpe beinhaltet außerdem eine Platte. die innerhalb des Hohlraums angeordnet ist und den Hohlraum in einen Zahnrad- und einen Endabschnitt unterteilt. Ein Zahnradsatz ist innerhalb des Zahnradabschnitts angeordnet und beinhaltet mindestens ein um eine Rotationsachse drehbares Zahnrad. Die Platte ist zum Zusammenpressen des Zahnradsatzes in Längsrichtung entlang der Rotationsachse beweglich. Das Fahrzeug beinhaltet außerdem einen Behälter, der mit dem Auslass der ersten Fluidpumpe fluidverbunden ist. Das Fahrzeug beinhaltet des Weiteren eine zweite Fluidpumpe mit einem Einlass, der mit dem Behälter zur Aufnahme von Flüssigkeit aus dem Behälter fluidverbunden ist und einen Auslass, der mit dem Verbrennungsmotor zur Versorgung des Verbrennungsmotors mit Schmierfluid fluidverbunden ist.
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Das Zusammenpressen des Zahnradsatzes trägt zur Verbesserung der Gesamteffizienz der zugehörigen Fluidpumpe bei.
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Die obigen Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Lehren lassen sich leicht aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Durchführungsmodi der Lehren ableiten, wenn diese in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen betrachtet werden.
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Figurenliste
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- 1 ist ein schematisches Diagramm eines Schmierfluidsystems eines Fahrzeugs gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
- 2 ist eine perspektivische Ansicht einer ersten Fluidpumpe und einer zweiten Fluidpumpe des Schmierfluidsystems gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
- 3 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht der ersten Fluidpumpe entlang der Linie 3-3 in 2 und gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
- 4 ist eine perspektivische Ansicht von Zahnradsätzen, Trennscheiben und einer Endplatte der ersten Fluidpumpe gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
- 5 zeigt eine teilweise Querschnittsansicht der ersten Fluidpumpe entlang der Linie 5-5 in 3 und gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
- 6 ist eine perspektivische Ansicht der Endplatte gemäß einer exemplarischen Ausführungsform;
- 7 ist eine perspektivische Ansicht der Endplatte gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform;
- 8 ist eine Stirnansicht der Endplatte gemäß der exemplarischen Ausführungsform aus 7; und
- 9 ist eine Vergrößerung von einem Abschnitt der Querschnittsansicht aus 5 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass Begriffe, wie „über“, „unter“, „nach oben“, „nach unten“, „oben“, „unten“ usw., beschreibend für die Figuren verwendet werden und keine Einschränkungen des Umfangs der durch die beigefügten Patentansprüche definierten Offenbarung darstellen. Darüber hinaus können die hierin enthaltenen Lehren in Bezug auf die funktionalen und/oder logischen Blockkomponenten und/oder verschiedenen Verarbeitungsschritte beschrieben sein. Es ist zu beachten, dass derartige Blockkomponenten aus einer beliebigen Anzahl von Hardware-, Software- und/oder Firmware-Komponenten aufgebaut sein können, die dafür konfiguriert sind, die spezifizierten Funktionen auszuführen.
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Unter Bezugnahme auf die Figuren, worin gleiche Nummern in den verschiedenen Ansichten gleiche Teile anzeigen, wird hierin ein Schmierfluidsystem 100 für ein Fahrzeug 102 beschrieben.
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In den hierin gezeigten und beschriebenen exemplarischen Ausführungsformen ist das Fahrzeug 102 als ein Automobil ausgebildet (nicht gesondert nummeriert). Es versteht sich jedoch, dass das hierin beschriebene Schmierfluidsystem 100 auch in anderen Fahrzeugen 102 eingesetzt werden kann, einschließlich, jedoch nicht beschränkt auf, Militärfahrzeugen, Rennautos, industrieller Ausrüstung, Lkw, Motorrädern, Flugzeugen, Lokomotiven und Wasserfahrzeugen. Weiterhin kann das hierin beschriebene Schmierfluidsystem 100 auch in Nichtfahrzeug-Anwendungen (nicht dargestellt) zum Einsatz kommen.
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In einer Ausführungsform, wie in 1 gezeigt, beinhaltet das Fahrzeug 102 einen Verbrennungsmotor 104, im Folgenden als „Motor“ bezeichnet. Der Motor 104 nutzt Flüssigkeiten, einschließlich Schmierölen, wie Fachleute leicht einsehen werden. Es versteht sich weiterhin, dass das Schmierfluidsystem 100 in anderen Motortypen (nicht dargestellt) und Nichtmotor-Anwendungen (nicht dargestellt) genutzt werden kann.
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Das Schmierfluidsystem 100 beinhaltet eine erste Fluidpumpe 106. Bei der in 1 gezeigten exemplarischen Ausführungsform beinhaltet die erste Fluidpumpe 106 einen Einlass 108, der mit dem Motor 104 fluidverbunden ist. Die erste Fluidpumpe 106 kann von Fachleuten alternativ als „Ölabsaugpumpe“ bezeichnet werden. Jedoch soll durch diese Namenskonvention keine bestimmte Konfiguration oder Verwendung der ersten Fluidpumpe 106 impliziert werden. Es versteht sich, dass die erste Fluidpumpe 106 auch ohne das restliche Schmierfluidsystem 100 genutzt und/oder anderweitig eingesetzt werden kann. Weiterhin kann die erste Fluidpumpe 106 auch für das Pumpen anderer Flüssigkeiten als Schmieröle genutzt werden.
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Die erste Fluidpumpe 106 beinhaltet einen Auslass 110, der mit einem Behälter 112 fluidverbunden ist. Der Behälter 112 erhält von der ersten Fluidpumpe 106 Fluid, welches Fluid darin gespeichert wird. Das Schmierfluidsystem 100 beinhaltet des Weiteren eine zweite Fluidpumpe 114 mit einem Einlass 116 und einem Auslass 118. Der Einlass 116 ist mit dem Reservoir 112 fluidverbunden, und der Auslass 118 ist mit dem Motor 104 fluidverbunden, um Fluid an den Motor 104 zurückzuleiten.
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Ein exemplarische Ausführungsform der ersten und zweiten Fluidpumpen 106, 114 ist in 2 dargestellt. Die erste Fluidpumpe 106 beinhaltet ein Gehäuse 200, welches eine Stirnkappe 202 beinhaltet. In den exemplarischen Ausführungsformen ist das Gehäuse 200 hauptsächlich aus einem Metall gebildet. Es versteht sich jedoch, dass auch andere Materialien verwendet werden können, um das Gehäuse 200 sowie weitere Teile der ersten Fluidpumpe 106 zu bilden. Das Gehäuse 200 der Pumpe definiert den Einlass 108 und den Auslass 110, was in 2 zu sehen ist. Das Gehäuse 200 definiert auch einen Hohlraum 300, wie in 3 gezeigt.
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Unter Bezugnahme auf 3 und 4 beinhaltet die erste Fluidpumpe 106 mindestens einen Zahnradsatz 302, 304, 306, welcher mindestens ein Zahnrad 310, 314 hat, das um eine Rotationsachse 316 drehbar ist. In den in 3 und 4 gezeigten exemplarischen Ausführungsformen, beinhaltet die erste Fluidpumpe 106 einen ersten Zahnradsatz 302, einen zweiten Zahnradsatz 304, und einen dritten Zahnradsatz 306. Jeder Zahnradsatz beinhaltet ein erstes Zahnrad 310, das um eine erste Rotationsachse 312 drehbar ist, und ein zweites Zahnrad 314, das mit dem ersten Zahnrad 310 ineinandergreift und um eine zweite Rotationsachse 316 drehbar ist. Aufgrund der Konfiguration der Zahnräder 310, 314 kann die erste Fluidpumpe 106 kann von Fachleuten auch als „Außenzahnradpumpe“ bezeichnet werden. Es versteht sich jedoch, dass Fachleute auch andere Typen und/oder Konfigurationen von Zahnrädern und Zahnradsätzen einsetzen können.
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Die erste Fluidpumpe 106 der exemplarischen Ausführungsformen beinhaltet außerdem eine erste Achse 318, die mit dem ersten Zahnrad 310 verbunden und um die erste Rotationsachse 312 drehbar ist, und eine zweite Achse 320, die mit dem zweiten Zahnrad 314 verbunden und um die zweite Rotationsachse 316 drehbar ist. Genauer genommen ist in den exemplarischen Ausführungsformen die erste Achse 318 mit jedem ersten Zahnrad 310 jedes Zahnradsatzes 302, 304, 306 verbunden, und die zweite Achse 320 ist mit jedem zweiten Zahnrad 314 jedes Zahnradsatzes 302, 304, 306 verbunden. Die erste Achse 318 ist mit einer angetriebenen Welle 322 für den Antrieb der ersten Fluidpumpe 106 verbunden. Die angetriebene Welle 322 kann mit dem Motor 104 oder jeder anderen Bewegungsquelle verbunden sein, wie Fachleute einsehen werden.
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Die erste Fluidpumpe 106 beinhaltet mindestens eine Trennplatte 324, die zwei aus der Vielzahl von Zahnradsätzen 302, 304, 306 separiert. In den in 3 und 4 gezeigten exemplarischen Ausführungsformen werden zwei Trennplatten 324 verwendet und zwischen dem ersten Zahnradsatz 302 und dem zweiten Zahnradsatz 304 sowie dem zweiten Zahnradsatz 304 und dem dritten Zahnradsatz 306 angeordnet. Selbstverständlich kann in anderen Ausführungsformen eine beliebige Anzahl von Zahnradsätzen verwendet werden, wie Fachleute einsehen werden.
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Unter Bezugnahme auf 5 unterteilt der mindestens eine Zahnradsatz 302, 304, 306 den Hohlraum 300 in eine Niederdruckseite 500 und eine Hochdruckseite 502. Die Niederdruckseite 500 ist mit dem Einlass 108 fluidverbunden, um Fluid zu empfangen, wie in 5 dargestellt. Die Hochdruckseite 502 ist mit dem Auslass 110 fluidverbunden. Diese Verbindung ist in den 1 und 2, jedoch nicht in 5 explizit dargestellt.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 3 und 4 beinhaltet die erste Fluidpumpe 106 des Weiteren eine Endplatte 326. Die Endplatte 326 ist innerhalb des Hohlraums 300 angeordnet und teilt den Hohlraum in einen Zahnradabschnitt 328 und einen Endabschnitt 330. Der mindestens eine Zahnradsatz 302, 304, 306 ist im Zahnradabschnitt 328 angeordnet.
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Die Endplatte 326 ist in Längsrichtung entlang mindestens einer der Rotationsachsen 312, 316 beweglich. Mit anderen Worten kann sich die Endplatte 326 in einer Richtung bewegen, die parallel zu mindestens einer der Rotationsachsen 312, 316 verläuft. Diese Bewegung erlaubt der Endplatte 326, den mindestens einen Zahnradsatz 302, 304, 306 zusammenzupressen. In den exemplarischen Ausführungsformen presst die Endplatte 326 die Zahnradsätze 302, 304, 306 und die Trennplatten 324 zusammen und gegen ein proximales Ende 327 des Gehäuses, das gegenüber der Stirnkappe 202 liegt.
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Wenn wir jetzt auf die 6-8 Bezug nehmen, definiert die Endplatte 326 der exemplarischen Ausführungsformen einen ersten Hohlraum 600 zur Aufnahme der ersten Achse 318 und einen zweiten Hohlraum 602 zur Aufnahme der zweiten Achse 320. Die Achsen 318, 320, wie sie in die Hohlräume 600, 602 der Endplatte 326 montiert sind, sind am deutlichsten in 3 zu sehen.
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Unter erneuter Bezugnahme auf 3 beinhaltet die erste Fluidpumpe 106 der exemplarischen Ausführungsformen des Weiteren mindestens eine Feder 332, 334, welche in die Endplatte 326 eingreift und die Endplatte 326 in Richtung des mindestens einen Zahnradsatzes 302, 304, 306 drückt. In den exemplarischen Ausführungsformen sitzen eine erste Feder 332 und eine zweite Feder 334 jeweils in einer ersten Aussparung 900 und einer zweiten Aussparung 902, die durch die Stirnkappe 202 gebildet werden, wie am besten in 9 zu sehen. Die Aussparungen 900, 902 können auch die Achsen 318, 320 aufnehmen, wie in 9 gezeigt. In den exemplarischen Ausführungsformen ist die erste Feder 332 eine Spiralfeder, die um die erste Achse 318 angeordnet ist, und die zweite Feder 334 ist eine Spiralfeder, die um die zweite Achse 320 angeordnet ist. Fachleute erkennen gleichwohl auch andere Techniken zur Realisierung der mindestens einen Feder 332, 334.
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Unter Bezugnahme auf 3, 5, 6 und 9, beinhaltet die erste Fluidpumpe 106 des Weiteren mindestens einen Kanal 336, der mit dem Endabschnitt 330 fluidverbunden ist. Der mindestens eine Kanal 336 kann den Endabschnitt 330 mit einem Fluid versorgen. Unter Druck stehend presst das Fluid gegen die Endplatte 326, um die Endplatte 326 in Richtung des mindestens einen Zahnradsatzes 302, 304, 306 zu drücken. Durch Zusammenpressen des mindestens einen Zahnradsatzes 302, 304, 306 wird die Effizienz der ersten Fluidpumpe 106 verbessert.
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In der in 5 und 6 gezeigten exemplarischen Ausführungsform wird der mindestens eine Kanal 336 mit mindestens einem Loch 504, 506 ausgebildet, das durch die Endplatte 326 geht, um den Zahnradabschnitt 328 mit Endabschnitt 330 fluidisch zu verbinden. Genauer genommen verbindet das mindestens eine Loch 504, 506 durch die Platte 326 die Hochdruckseite 502 des Zahnradabschnitts 328 fluidisch mit dem Endabschnitt 330. Somit kann unter Hochdruck stehendes Fluid von der ersten Fluidpumpe genutzt werden, um die Zahnradsätze 302, 304, 306 und Trennscheiben 324 zusammenzupressen. Wie in 5 und 6 zu sehen ist, ist das mindestens eine Loch 504, 506 als ein erstes Loch 504 und ein zweites Loch 506 ausgebildet. Jedoch kann jede beliebige Anzahl von Löchern 504, 506 verwendet werden.
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In der in 3 und 9 gezeigten exemplarischen Ausführungsform ist der mindestens eine Kanal 336 mit einem Durchlass 338 ausgebildet, die mit der zweiten Fluidpumpe 114 fluidverbunden ist. Genauer genommen empfängt der Durchlass 338 von der zweiten Fluidpumpe 114 ein unter Druck stehendes Fluid, das anschließend dem Endabschnitt 330 zum Zusammenpressen der Zahnradsätze 302, 304, 306 und der Trennscheiben 324 zugeleitet wird. Wie in 3 gezeigt wird der Durchlass 338 durch das Gehäuse 200 und die Stirnkappe 202 definiert. Der Durchlass 338 kann bei einem Gussverfahren des Gehäuses 200 und der Stirnkappe 202 gebildet werden. Alternativ kann der Durchlass 338 durch maschinelle Bearbeitung des Gehäuses 200 und/oder der Stirnkappe 202 gebildet werden.
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Wie an besten in 6-9 zu sehen definiert die Endplatte 326 eine Fase 604 um eine Umfangskante der Seite der Endplatte 326, welche dem Endabschnitt 330 des Hohlraums 300 zugewandt ist. Die Fase 604 bewirkt die Verteilung des Fluids um die Endplatte 326 herum und gleicht das Drücken der Endplatte 326 in Richtung des mindestens einen Zahnradsatzes 302, 304, 306 aus. Wie in 5-6 gezeigt grenzt mindestens ein Teil der Fase 604 an die Verbindung des Durchlasses 338 mit dem Endabschnitt 330 an. Somit wird die Fase 604 zur Vereinfachung des Fluidstroms in den Endabschnitt 330 verwendet.
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Wie oben erwähnt ist die Endplatte 326 beweglich und kann durch mindestens eine Feder 332, 334 und/oder Fluid im Endabschnitt 330 betätigt werden, um die Zahnradsätze 302, 304, 306 und die Trennscheiben 324 zusammenzupressen. Somit kann die erste Fluidpumpe 106 mit der Endplatte 326 montiert und im Allgemeinen konsistente Abmessungen mit dieser haben. Mit anderen Worten muss die Endplatte 326 nicht in einer Vielzahl von Weiten (nicht nummeriert) hergestellt werden, um werkseitig abweichende Zahnradsätze 302, 304, 306 und/oder Trennscheiben 324 aufzunehmen.
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Die detaillierte Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, der Umfang der Offenbarung wird jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert. Während einige der besten Modi und andere Ausführungsformen zur Umsetzung der beanspruchten Lehren im Detail beschrieben werden, existieren verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zur Umsetzung der Offenbarung, die in den Patentansprüchen im Anhang definiert sind.
