DE1653377A1

DE1653377A1 - Ventilplattenausgleichsoeffnung

Info

Publication number: DE1653377A1
Application number: DE19671653377
Authority: DE
Inventors: Millard Dennis John
Original assignee: Boulton Paul Aircraft Ltd
Current assignee: Boulton Paul Aircraft Ltd
Priority date: 1966-02-21
Filing date: 1967-02-20
Publication date: 1971-11-25
Also published as: JPS5019761B1; FR1512031A; SE337168B; GB1169003A

Description

PATENTANWÄLTE

i)R.i.\'G.II.NEGENDÄNK · dipl-ing-H. HAUCK · βιρι,.-phys. W. SCHMITZ

H AMBlTRG · MÜNCHEN

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ΤΕΪ..538Ο586 . kbsbdapatekt

18. Februar 1967

Ventilpiattenausgleichsöffnung

■■-ie Erfindung bezielit sich &.uf hydraulische Vorrichtungen, insbesondere suf eine hydraulische Pumpe oder einen hydraulischen Kotor ;.W eliier;i umlaufenden Zylinderblock, der in Lagern gelagert i£t, ■?2'iLe Rotation gestatten, jedoch Aixial- und Kippbewegungen V/ider- i tsnd entgegensetzen, v'obei eier Zylinöerblook eine flache Floak-{"•';'.--rfl?che aufweist, die im wesentlichen im rechten Winkel zur Eicakumleufachse liegt, und ferner auf ein.3 Yeiitilplatte die drehfoo-r, f_:Ut -.inem Lagerzapfen sitzt und gegen cli^ Biookoberflachs ge-"ΐΓ'Μ-ΐ -fir·:!, so 6.95- in die Blockoberfläehe hineinführende Zylinder- '-'*-?.γ.VT-~r) v;«!ir^ni les Blookumlaufs mit den in äer Yentilplatte an-.-".ν-ΐί-.Λ+Λ:-. Hsurt^ffnνη~3η zusanmen arbeiten können_t

Sei iiese? bekynnten 'Pumpe oder diesem 'bekannten Motor ist schon vorgeschli-gen '.vorlen, die Yentilplatte drehfest in ihrer Halterung zu l&gern, und zwar mittels einer Hülse, die sich von einem Durcni'luakanäl in der rl&lterung zu einer Hauptöffnung in der Ventilplatte erstreckt, v/obei der Flüssigkeitsdruck in der Hülse dazu dient, die Ventilplatte auf die Blockoberfläche zu drücken. Bei dieser Anordnung iat es erforderlich, innerhalb der Abmessungen der Ventilplatte

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eine Hülse ausreichender Größe vorzusehen, um sicherzustellen, daß die von der Seite der Hülse aus auf die Ventilplatte einwirkende hydraulische Kraft größer ist als die hydraulische Kraft, die aufgrund des Flüssigkeitsdruckes zwischen der Blockoberflache und der Ventilplattenoberfläche auf die Ventilplatte einwirkt. Hierzu ist es erforderlich, daß die Hauptöffnung in der Ventilplatte kleine Abmessungen aufweist oder zwischen 1er Ventilplatte und der Lagerung eine aus Kolben und Zylinder bestehende Hilfseinrichtung vorgesehen wird, um einen zusätzlichen Druck euf die Ventilplatte auszuüben. ) In jedem Falle bev/irkte die _&eringe Größe der flüssigkeitführenden Hülse, daß in der Flüssigkeit, die beim Betrieb der Pumpe oder des Motors mit hoher Drehzahl durch die Hülse strömt, erhebliche Druckverluste auftreten.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einer Pumpe oder einem Motor der oben beschriebenen Art eine Einrichtung zu schaffen, die .die Ventilplatte auf die Blockoberfläche drückt, ohne eine nennenswerte Drosselung des Flüssigkeitsstronies zwischen der Lagerung und der Ventilplatte mit sich zu bringen.

Gemäß der Erfindung umfaßt eine hydraulische Pumpe oder ein hydraulischer Motor einen umlaufenden Zylinderblock mit Zylinderbohrungen, eine Lagerung zur Rotation des Zylinderblocks unter Vermeidung von Axial- und Kippbewegungen, Kolben, die während des Zj-linderblockumlaufs eine Hin- und Herbewegung in den Zylindern ausführen, eine sich im rechten Winkel zur Umlaufachse erstreckende Blockober fläche, in die zylindrische öffnungen von den Zylindern aus einmünden, eine auf einem Zapfen zur Auflage auf der Blockoberfläche gelagerte Ventilplatte, eine bogenförmige Drucköffnung in der Ventil-

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r-iKtte zur Zusammenwirkung mit den Zylinderöf fnungen während des Blockuffilaufs, eine Anzahl von Kanälen in dem Zapfen, die im Bereiche der Ventilplatte münden, eine -anzahl von kreisförmigen öffnungen in der ."entilplatte, die von der bogenförmigen Öffnung aus in Richtung r:uf den Zapfen münden, um jeweils mit einem der Kanäle in dem Zapfen zusammenzuarbeiten, sowie eine Anzahl von Hülsen, die jeweils zwischen jedem Kanal und seiner mit ihm zusammenwirkenden öffnung in der Ventilplatte sowohl hydraulische Verbindungen als such gleitfähige mechanische Verbindungen, die eine Veränderung ,des Afcstandes zwischen der Ventilplatte und dem Zapfen gestatten, her- φ stellen.

Be'.vefun^er, die den Ventilnlattenabstand zum Zepfen ändern, sind ^■••sc'-^^^n ier Ventilplatt« in Richtung auf den Zapfen zu o^er ve* ihr: fort öler ein Kippen 1er Ventilplatte zu der Zapfenachse.

Oie !-reisfcrmifen Öffnungen sind so angeordnet, daß die aufgrund ies Flüssi£±eitsdruckes zwischen dem Zapfen und der Ventilplatte suf die Ventilplatte einwirkende hydraulische Kraft etwas größer ist i^:ls die infolge des Flüssigkeitsdruckes zwischen der Ventilplatte und 3er Blockoberfläche iuf die Ventilplstte einwirkende Krsft. '.«irklinien dieser Kräfte fallen fast zusammen.

Die Ventilplatte kann zwei bogenförmige Öffnungen aufweisen, die ,jeweils in mehrere, dem Zapfen zugewendete kreisförmige Öffnungen

einmünden, die über mehrere Hülsen eine Verbindung zu mehreren in dem Zapfen vorhandenen Kanälen herstellen.

In dem Zapfen können die einzelnen Kan3lgruppen jeweils in genügendem

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Akstend von der Yentilplatte unter Bildung eines Hauptkancls vereinigt v/erden.

*"o i^irier eine H"lse eine kreisförmige Öffnung oder einen K?nal Gleitend berührt, ist immer ein Dichtungsring -vorzusehen, um d-s Her ^-π β sickern von Flüssigkeit herabzusetzen.

Die Hülsen sind vorzugsweise in dem Zapfen sicher zu befestigen oder mit den Zapfen aus einem otück zu fertigen, so daß sie nur in den kreisförmigen Öffnungen der Ventilplatte gleiten können.

xius dem Obigen geht hervor, daß die gesamte >.uersclinittsfläche der Bohrungen der mit einer bogenförmigen öffnung verbundenen hülsen so groß sein kann, wie der querschnitt der Ijoeenf.-rini/en Öffnung .seile wodurch die "..'irks&mkeit des Flüssigkeitsflusses in :^!en Kanälen verbessert wird.

Die Erfindung kenn vorteilhaft -Arr.vendung finden tei "'er Pu »rip e ο'"-er dem I'otor, ^ie in -er gleichlaufenden 4nmeldung 3 88 185 ο ^f ^f e nbptt VUT'"¹ e .

Ir fol^f er-ien 'vi^d ^ine ^-usführungsf orm der Erfindung ins unter ^v-e2ugn^hme -°uf eir<=n in den beigef-^:igten Zeichnungen .^κ-ιγ^ Totor Tit niedriger drehzahl und hohem Drehmoment beschrieben, jis zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch den Motor,

Fig. -2 eine Draufsicht uixi die in Fig. 1 benutzte YentilplPtte in vergrößertem Maßstab,

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einen 2eilschnitt nach der Linie III-III der S¹Xg. 2 ebenfalls ira vergrößerten Maßstab«

Das in Fig_c 1 gezeigte zylindrische Motorgehäuse 1 v/eist an jedem iände einen nach innen gerichteten !Plansch 2 bzw. 3 ii'.if. In dem ü-ehäuse wird eine iauflielscheibe 4 gegen den Plansch 2 and eine iaumelscheibe 5 gegen den Plansch 3 gedrückt. Die antriebswelle d ist mit einem Kegelrollenlager 7 in der zentrischen Bohrung 6 der Taumelscheibe 4 drehbar gelagert. Die ümlaufachse A--* der Antriebswelle liegt parallel zur Längsachse des J-ehäuses. Innerhalb des G-ehäuses 1 ist die .antriebswelle b in dee umlaufenden Zylinderblock 9 ausgebildet, ■/ahlweise kann die Welle 8 auch fest an dem Zylinderblock 9 augeflanscht sein.

Jjer Zylinderblock 9 wird von mehreren zur Rotationsachse A-A parallelen Zylindern 11 durchbohrt. In jedem der Zylinder 11 sind zwei Kolben 12 und 13 gleitend gelagert; diese Kolben v/erden yen einer Feder 14 innerhalb des Zylinders auseinandergedrückt. Die äußeren Enden der Kolben 12 und 13 sind jeweils bei 15 bz^T.v. 16 zu einer Hohlkugel ausgebildet, in v/elcher jeweils Gleitvorrichtungen 17 bzw. 18 gelagert sind« Die ^leitvorrichtungen 17 werden gegen die geneigte Hubfläche 19 der Taumelscheibe 4, und die ^leitvorrichtungen 18 gegen die geneigte üubflache 21 der iaumelscheibe 5 gedruckt.

Zapfen in der üitte der Taumelscheibe 5 ist als Lagerunter Stützung 22 ausgebildet. Innerhalb des G-ehäuses 1 ragt der Lagerzapfen 22 gegenüber der Antriebswelle 8 in eine zentrische Bohrung 26 des Zylinderblockes 9. üer Zylinderblock

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9 und die Antriebswelle 8 werden vorzugsweise als ein Teil aus einem Stahlblock geschmiedet, v/obei das Schmieden der Vertiefung 26 so durchzuführen ist, daß die Antriebswelle 8 aus dem gegenüberliegenden Ende des Blockes herausgetrieben wird. Die Bohrung 26 ist genau zylindrisch anzufertigen. Die Bearbeitung der Vertiefung erfolgt bis etwas über die Mitte

des Zylinderblockes 9» wobei die Grenze der Aufbohrung der Vertiefung 26 die Schulter 20 bildet. In die Bohrung 26 wird eine Zylinderöffnungsplatte 27 bis zum Anschlag an die Schulter 20 hineingedrückt, der Außendurchmesser dieser öffnungsplatte 27 bildet einen Paßsitz mit der Bohrung 26.

In der Platte 27 sind eine Vielzahl zylindrischer Durchlässe 28, die je einen Kanal bilden, der sich von der Llant elf lache der Platte zu einer Dichtfläche 31 erstreckt, zu der eine Seite der Platte ausgebildet ist. Die Löcher in der Wand der Bohrung 26 verbinden die einzelnen Kanäle 28 mit den entsprechenden Zylindern 11. Die Fläche 31 ist die Blockoberfläche und steht lotrecht auf der Blockumlaufachse. Der Lagerzapfen 22 ist von zwei Hauptkanälen 32 und 33 durchbohrt. Diese Hauptkanäle ermöglichen den Zu- und Rückfluß der den Motor treibenden Flüssigkeit. Zum inneren Ende des Lagerzapfens 22 verzweigen sich die Kanäle 32 und 33 jeweils in zwei Kanäle, die mit 33a und 33b für den Hauptkanal 33 in Fig. 3 bezeichnet sind. Auf der inneren Seite des Lagerzapfens 22 sind in den vier Zweigkanälen parallel zur Umlaufachse jeweils kurze zylindrische Hülsen fest befestigt. Wahlweise können die Hülsen und der

Lagerzapfen aus einem Stück gefertigt sein, oder die Hülsen sind im Lagerzapfen in den linden der Kanäle gleitend gelagert.

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i'ür den Hauptkanal 32 sind beide Hülsen mit 34 bezeichnet, und für den Hauptkanal 33 sind beide Hülsen mit 35 bezeichnet .

Auf den Enden der Hülsen ist mit Hilfe von je zwei Bohrungen 37 und 38, die der Einfachheit halber im folgenden als Vertiefungen bezeichnet werden, eine Ventilplatte 36 gelagert. Die Hülsen 34 und 35 sind mit Dichtungen 40 versehen, welche sicherstellen» daß die Hülsen in den Vertiefungen 37 und 38 flüssigkeitsdicht sitzen, während gleichzeitig eine Gleitbewegung der Ventilplatte 36 auf den Hülsen möglich ist« Die Vorderseite 39 der Ventilplatte 36 gegenüber den Hülsen 34 und 35 ist als Dichtfläche ausgebildet, die auf der Oberfläche 31 der Platte 27 aufliegt. Es ist ersichtlich, daß die Oberfläche 31 effektiv die Biookoberflache ist. In der Oberfläche 39 sind zur Zusammenwirkung mit den Zylinderöffnungen 28 bogenförmige Zu- und Rückflußoffnungen 41 und 42 ausgebildet»

Um den Zylinderblock zum Umlauf zu lagern, ist in die zylindrische Bohrung 26 ein Kegelrollenlager 44 eingepaßt, in welches der Lagerzapfen 22 hineinragt. Durch diese Lagerung wird jeglicher Radial- oder Axialschub aufgefangen.

Der Schnitt durch die Lagerunterstützung 22 in !ig«, 1 ist in einer horizontalen Ebene zur Schnittebene des übrigen

Teiles der Pigur geführt, um die Hülsen 34 und 35 und die bogenförmigen Öffnungen 41 und 42 besser zu zeigen.

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Fig. 2 zeigt die Anordnung der einzelnen bogenförmigen Öffnungen und ihrer zugeordneten Vertiefungspaare. Bei jeder "bogenförmigen Öffnung ist die Gesamtquerschnittsfläeiie der beiden zugeordneten Vertiefungen etwas größer als die Querschnittsfläohe der bogenförmigen Öffnung, um sicherzustellen, daß im Betrieb die hydraulische Kraft, die aus dem über den Bereich der beiden Vertiefungen wirksamen Flüssigkeitsdruck resultiert, größer ist als die Trennkraft, die auf den in der bogenförmigen Öffnung herrschenden Flüssigkeitsdruck zurückzuführen isto Es wirken zwischen Block— und Ventiloberflächen über den Bereich der bogenförmigen öffnung hinausreichende Druckkräfte, die bewirken, daß die tatsächlich erzeugte hydraulische ürennkraft größer ist als diejenige, die normalerweise aufgrund des Querschnittes der bogenförmigen Öffnung selbst erwartet würde _o Daher muß die G-esamtquerschnittsflache der mit seiner bogenförmigen Öffnung verbundenen Vertiefungen durch Versuche festgelegt werden, um die Druckverteilung um die bogenförmige öffnung mit einzubeziehen, und um sicherzustellen, daß immer ein leichter Kraftüberschuß vorhanden ist, der die Ventilplatte gegen die Blockoberxläche drückt. Das bedeutet, daß die iiesamtquerschnittsf lache der Vertiefungen wesentlich größer ist als die Querschnittsflache der zugeordneten bogenförmigen Öffnung. oJa die Bohrungen in den Hülsen von etwas geringerem Durchmesser sind als die Vertiefungen, ist die Sesamtquerschnittsfläche der Bohrungen in den Hülsen etwa gleich der Querschnittsfläche der bogenförmigen Öffnung, mit der die Hülsen verbunden sind.

Daher sind die Druckverluste der strömenden Flüssigkeit in den Hülsen nicht größer als die Druckverluste in den bogenförmigen Öffnungen. In jedem Fall sind die auftretenden

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uruckverluste der strömenden Flüssigkeit in den Hülsen erheblich geringer als die Druokverluste in einer herkömmlichen Anordnungο Die beiden au einer bogenförmigen Öffnung gehörenden Vertiefungen sind in bezug auf den Druckmittelpunkt der bogenförmigen Öffnung symmetrisch angeordnet, so daß die Wirkungsiinie der an den beiden Vertiefungen auftretenden hydraulischen Kräfte mit der Wirkungslinie der zwischen dem Block und der bogenförmigen Öffnung erzeugten Kraft zusammenfällt. Hierdurch ist sichergestellt, daß die Ventilplatte nur in geringem Maße oder gar nicht dazu neigt, .τα der Blockoberfläche zu kippen*

Im Betrieb des hydraul!seilen Motors wird in Abhängigkeit von der gewünschten Drehrichtung Flüssigkeit an einen der Hauptkanäle z. E. in den Kanal 33 gedruckt. Die Flüssigkeit strömt durch den Kanal 33, die Zweigkanäle 33a und 33b, die xiülsen 35, die Vertiefungen 37, die bogenförmige Öffnung 41, die mit der bogenförmigen öffnung 41 verbundenen ZylinderäßN-

nungen 28 in die D?it diesen Öffnungen 28 verbundenen Zylinder hinein ο Lie unter Druck stehende Flüssigkeit wird an alle Zylinder herangeführt, deren Kolben sich auf den IJeigungen der uuuflachen 19 und 21 nach außen bewegen können* Die hierdurch hervorgerufenen l'angentialkräfte in den Kugelgelenken der Kolben setzen den Zylinderblock in Rotation. Au« den Zylinder die mit der bogenförmigen öffnung 42 verbunden sinci, wird Flüssigkeit bei niedrigem Druck in den Hauptkanal 32 abgegeben, da ihre Kolben bei Rotation von den Taumelscheiben in die Zylinder gedrückt werden. Da alle Zylinder einen konstanten Durchmesser haben und in Jedem

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Zylinder jeweils zwei gegensinnig auf die Hubflächen 19 und 21 wirkende Kolben arbeiten, übertragen die Kolben auf den Zylinderblock keine vom Flüssigkeitsdruck hervorgerufenen Axialkräfte. Es wird jedoch in den Vertiefungen 37 eine vom Flüssigkeitsdruck außerhalb der Bohrungen der Hülsen 35 hervorgerufene Axialkraft über die Ventilplatte 36 und den Zylinderblock 9 auf das Kegelrollenlager 7·

Die Ventilplatte 36 kann aufgrund ihrer Lagerung auf den Hülsen 34 und 35 den Abstand vom Lagerzapfen durch Kippen oder Axialbewegung so verändern, daß sie unter der in den Vertiefungen 37 erzeugten Druckkräften an der Blockoberfläche 31 anliegt. Durch die Dichtungen 40 wird sichergestellt, daß immer etwas Flüssigkeit aus den "Vertiefungen 37 in das Motorgehäuse 1 tropft. Die Hülsen sitzen so in den Vertiefungen 37 und 38, so daß zwangsläufig jede Bewegung der Ventilplatte um die Blockumlaufachse oder senkrecht dazu verhindert wird. Der große Durchmesser und geringe Eintauchtiefe der Hülsen in die Vertiefungen 37 und 38 der Ventilplatte 36 ermöglichen ein Kippen der Ventilplatte.

Zwischen Ventilplatte und Lagerzapfen können Federn vorgesehen werden, die die Ventilplatte auf die Blockoberfläche drücken.

Es liegt innerhalb des Bereiches der Erfindung, mehr als zwei Vertiefungen, zwei Hülsen und zwei Kanäle für jede bogenförmige Öffnung vorzusehen.

Obwohl die Ventilplatte in der beschriebenen Ausführungsform zwei bogenförmige Öffnungen enthält, liegt es doch im Bereich

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der Erfindung, nur eine bogenförmige Öffnung vorzusehen, die so angeordnet wird, daß sie von unter Druck stehender Flüssigkeit durchströmt wird. Die nicht mit der "bogenförmigen Öffnung verbundenen Zylinderöffnungen werden so angeordnet, daß sie in das Innere des Gehäuses münden, das eine Verbindung mit einem ITiederdrucksammelbehälter hat*

Während die Hülsen 34 und 35 al3 fest in dem lagersapfen angeordnet dargestellt sind, liegt es doch im Bereich der Erfindung, diese Hülsen in dem Lagerzapfen gleitend anzu-

dann
ordnen. Die Hülsen können/ent-weder fest oder gleitend in

den kreisförmigen Vertiefungen der Ventilplatte gelagert werden.

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Claims

Patentansprüche

Π). Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Motor mit einem umlaufenden Zylinderblock mit darin befindlichen Eylinderbohrungen, mit Lagern, die dem Zylinderblock Rotation gestatten, jedoch axialen und Wippbewegungen widerstand entgegensetzen, mit Kolben, die v/ährend des Zylinderblockumlr-ufes eine Hin- und Herbewegung in cien Zylindern ausführen, mit einer zur Umlaufachse senkrecht stehenden EIockoberflache, in welche die Zylinderöffnungen einmünden, mit einer Ventilplatte, die mit Hülsen so an einem Lagerzapfen befestigt ist, daß sie hydraulisch auf die Blockoberfläche gedruckt v/ird una hydraulische Flüssigkeit aus mehreren Kanälen (53a und 53b), die in; Lagerzapfen gegenüber der Ventilplatte münaen, zwischen Ventilplatte und Lagerzapfen durch Hülsen strömen kann, und in der mehrere kreisförmige Offnungen (37) so angeordnet sind, daß sie von der bogenförmigen öffnung (4-1) aus in Richtung auf den Lagerzapfen führen, wobei die Öffnungen (37) über Hülsen (35) mit den Kanälen (33a und 33b) im

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Lagerzapfen so verbunden sind, daß sowohl eine

hydraulische als auch eine gleitfähige mechanische ent-

, üie eine Veränderung des Abstandes

zwischen Lagerbock und Ventilplatte gestattet.

2. Hydraulische Pumpe oder hydraulischer liotor nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, daß die hydraulische Kraft, die infolge des tflüsüigkeitsdruckes zwischen dem Lagerzapfen (22) und der Ventilplatte (56) auf diese einwirkt, aufgrund der Hülsen (35) etwas größer ist als die hydraulische Kraft, die infolge des Flussigkeits-■druckeo zwischen der Ventilplatte (36) und der iilockoberflache (51) auf die Ventilplatte einwirkt.

5. Hydraulische tuiape oder hydraulischer Liotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirklinie der resultierenden Kraft aus den an den Hülsen (35) angreifenden hydraulischen Kräften mit der Wirklinie der resultierenüen Kraft, die zwischen der Ventilplatte (36) und der Blockoberfläche (31) auftritt, zusammenfällt.

4. Hydraulische i^Jumpe oder hydraulischer Liotor nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei bogenförmige Öffnungen (41 und 42) vorhanden sind, die jeweils in mehrere lcreisförmige öffnungen (37 und ■jti) einmünden, die zum Lagerzapfen (22) weisen, und die mittels mehrerer hülsen (34, 35) mit mehreren Kanälen (32a, 32b und 33a, 33b) im Lagerzapfen (22) verbunden sind.

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Λ*

5. Hydraulische Pumpe oder hydraulischer LIotor nach
jedem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet dadurch, daß sich mehrere Kanäle (32a., 32b oder 33a, 33b) an einem von der Yentilplatte entfernten Pumpt im Lagerzapfen zu einem Hauptkanal (32, 33) vereinen ο

6. Hydraulische Pumpe oder hydraulischer Liotor nach jedem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Hülse (34, 35) sicher an dem Lagerzapfen (22)
"befestigt oder aus ihm ausgebildet ist, und in der zugehörigen kreisförmigen Öffnung (37 oder 38) gleitet.

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