DE1964978A1

DE1964978A1 - Hydraulische Motor-Pumpe-Arbeitsmaschine

Info

Publication number: DE1964978A1
Application number: DE19691964978
Authority: DE
Inventors: Venable Frederick David; Goff Raymon Lee
Original assignee: TRW Inc
Current assignee: Northrop Grumman Space and Mission Systems Corp
Priority date: 1969-07-14
Filing date: 1969-12-24
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB1299380A; DK140732B; FR2056110A5; CA929415A; US3627454A; JPS5124124B1; DK140732C

Description

Hydraulische Motor-Pumpe-Ar beitsmasohine .

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf hydraulische Motor-Pumpen-Arbeitsmaschinen und insbesondere auf solche Maschinen, die ein Paar Zahnräder aufweisen, die im folgenden als Gerotorzahnräder bezeichnet werden sollen_e

Ein Gerotorzahnradsatz weist einen äußeren, gezahnten Rotor und einen inneren, gezahnten Stator auf, der vom Rotor, mit diesem kämmend, umgeben wird.

Der Rotor weist im allgemeinen einen ZaIm weniger als der Stator auf und die Zähne beider Zahnräder sind derart ausgebildet, daß gemäß der relativen Drehung der Zahnräder die Achse des einen um die Achse des anderen herum umläuft« Diese relative Dreh- und Umlaufbewegung der Zahnräder erzeugt in einer Reihenfolge alternierend sich ausdehnende und zusammenziehende Druckmitteltasohen, die zwischen den Zähnen des Stators ausgebildet werden.

Eine Eingangs-Ausgangs-Welle ist mit einem drehbaren der Gerotor-Zahnräder verbunden und wenn die Maschine als Motor verwendet wird, so wird, ein unter hohem Druck stehendes Druck mittel den sich ausdehnenden Druckmitteltaschen zugeführt und ein unter geringem Druok stehendes Druckmittel wird von

den

den sich zusammenziehenden Druckmitteltaachen abgeführt und daduroh wird eine Drehung der Welle erzeugt. Wenn die Maschine ala Pumpe verwendet wird, ao wird entaprechend die Welle selbst gedreht und daduroh wird Niederdruck-Druckmittel in die sich ausdehnenden Taschen eingesaugt und ein unter hohem Druck stehendes Druckmittel wird auf den sich zusammenziehenden Druokmitteltaaohen abgegeben.

Druckmittel wird in die aich ausdehnenden Tasohen hinein und aus den sich zusammenziehenden Taschen heraus geführt und zwar mittels Ventil- oder Schiebereinrichtungen, wobei diese Schiebereinrichtungen ein Zahnrad oder beide Zahnräder des Gerotor-Satzes umfassen können. Die Sohiebereinrichtungen arbeiten in zeitlich abgestimmter Beziehung zur Bewegung der Zahnräder und aus diesem Grund können diese Schiebereinrichtungen als Umschalteinrichtungen bezeichnet werden.

Zahlreiche Anordnungen von Gerotor-Zahnradsätzen sind bereits bekannt« Bei einigen Anordnungen wird der Stator stationär gehalten, während der Rotor sowohl sich dreht als auch umläuft. Bei anderen Anordnungen bleibt der Rotor stationär während der Stator sich sowohl dreht als auch umläuft. Bei weiteren Anordnungen dreht sich eines der Zahnräder, während das andere umläuft.

Bei all diesen Anordnungen müssen die Umsehalteinrichtungen wirksam sein, um das Druckmittel in die sich ausdehnenden Kammern hinein und aus den sich zusammenziehenden Kammern heraus zu lenken und zwar in zeitlich abgestimmter Beziehung mit der Bewegung der Zahnräder.

ßerotor-Zahnradsätze und hydraulische Pumpe-Motor-Arbeitsmaschinen, die derartige Zahnradsätze aufweisen, können für bestimmte Anwendungszvfecke besser geeignet sein als für andere. Die Motor-Pumpe-Arbeitsmasohine nach der Erfindung ist bei-

spielaweiae

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spielsweise für Fahrzeugantriebe geeignet und zwar wegen der hohen Drehmomentenkapazität und wegen des hohen Betriebswirkungsgrades·

Die Erfindung kann dahingehend zusammengefaßt werden, daß eine hydraulische Motor-Pumpe-Arbeitsmasohine vorgesehen ist, die einen Gerotor-Zahnradsatz aufweist, der derart aufgebaut und angeordnet ist, daß die Achse des Rotors in ausgefluchteter Lage mit der Aohse der Eingange-Ausgangswelle verbleibt, während sich die Statorbaugruppe relativ zum Rotor dreht und die Aohse der Statorbaugruppe um die Achse des Rotors herum um- f läuft. Die Umsehalteinrichtungen umfassen die Statorbaugruppe, in der bestimmte Kanäle, öffnungen und dergleichen ausgebildet sind, um das Druckmittel in die sich ausdehnenden ilruckmitteltaschen hinein und aus den sich zusammenziehenden Druokmitteltaachen heraus und zwar in zeitlich abgettimmter Beziehung zur relativen Bewegung der Gerotor-Zahnräder zu bewegen. Die Statorbaugruppe ist mit dem Gehäuse der Maschine derart verzahnt, daß die Statorbaugruppe sich relativ zum Gehäuse mit einer Drehzahl dreht, die wesentlich geringer ist als die Umlaufdrehzahl der Statorbaugruppe, wie es einem Fachmann geläufig ist.

Die Ums ehalt einrichtungen erzeugen eine Phasenvers chi e bungsumschaltung. Mit dem Ausdruck"Phasenverschiebung¹¹ ist gemeint, daß die Steuerung der Umschaltung des Hochdruokmittels und des Niederdruckmlttela bezüglich der sich ausdehnenden und sich zusammenziehenden Druckmitteltaschen dadurch erfolgt, daß Druckmittelströmungsöffnungen geöffnet und geschlossen werden, die relativ zur Aohse des Rotors in Winkelrichtung gegenüber den Druckmitteltaschen versetzt sind, in die hinein und aus dehen heraus die Strömung des Druckmittels gesteuert wird.

Es ist ein Ziel der Erfindung, eine hydraulische Motor-Pumpe-

ArbeitsmaBohine

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Arbeitsinasohine mit hohem Wirkungsgrad und hohem Drehmoment sin schaffen, die verhältnismäßig billig in der Herstellung ist und die auf zahlreichen Gebieten angewendet werden kann und die insbesondere für Druckmittelantriebsanordnungen von Fahrzeugen geeignet ist.

Bei der Anwendung als Fahrzeugantrieb kann die Maeohine fest am Rahmen des Fahrzeuges montiert werden und das Had wird so montiert, daß es sioh zusammen mit der Ausgangswelle dreht ο Andererseits kann aber auoh die Welle fest mit dem Fahrzeugrahmen verbunden werden und das Rad ist fest mit dem Gehäuse der hydraulischen Maschine verbunden. Die erste ■Verwendungsform ist insbesondere für höhere Fahrzeuggeschwindigkeiten geeignet, während die zuletzt genannte Anwendungsform insbesondere für Anwendungsfälle geeignet ist, in denen höhere Drehmomente und geringere Geschwindigkeiten erforderlich sind.

Verschiedene Ausführungsformen einer Statorbaugruppe, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist, sollen in der folgenden Beaohreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Jede dieser Ausführungsformen weist besondere Vorteile in bestimmten Anwendungefällen auf und bei jeder Ausführungsform können ein unterschiedlicher Aufbau und eine unterschiedliche Herstellungswweiae vorgesehen sein. Es zeigen:

Fig« 1 eine Schnittansicht einer hydraulischen Motor-Pumpe-Arbeitsmas chine, die gemäß der Erfindung aufgebaut iet,

Fig. 2, 3 und 4 Schnittansichten, genommen längs der Linien II-II, III-III und IV-IV der Fig. 1,

Fig. 5 eine Schnittensieht einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen hydraulischen Motor-Piunpe-Arbeitsmaschine,

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie die Fig. 1 und 5 einer weiteren Ausführungsform einer Motor-Pumpe-Arbeitemaschine,

009885/1373 ^giS- 7-to

Fig. 7 -10 Schnittansichten, genommen längs der Linien YII-VII, YIII-VIII» IX-IX und X-X der Fig. 6,

!ig. 11 eine Schnittanaicht einea Fahrzeugantriebes, der eine hydraulische Motor-Pumpe-Arbeitsmascliine entsprechend der Fig« 1 aufweist, wobei daa Gehäuse der Maachine feat mit dem Rahmen dea Fahrzeuges verbunden ist und die Welle in drehbarer Weise ein Rad trägt und

Fig.12 eine Schnittansicht einer anderen Fahrzeugantriebvorrichtung, bei der das Rad am Gehäuse der hydraulischen Maschine befeatigt ist und bei der die Welle feat mit dem Rahmen dea Fahrzeuges verbunden ist.

Ba aei nunmehr auf die Fig« 1 bis 5 bezug genommen. Eine hydraulische Motor-Pumpe-Arbeitsmasohine, die gemäß der Erfindung ausgebildet ist, iat mit 10 gekennzeichnet. Die Maschine 10 weist ein Gehäuse 11 auf, welches einen Abschnitt 12 hat und ein ringförmiges Diatanzstück 13 und eine Endkappe 14. Eine Endwandung 16 dea Abschnittes 12 liegt mit Abstand und parallel einer Endwandung 17 der Endkappe 17'gegenüber, die zusammen mit einer zylindrischen Wandung des Distanzatückes 13 eine zylindrische Kammer 19 innerhalb des Gehäuses 11 bildet.

Eine Einganga-Ausgangswelle 20 ist im Gehäuse 11 mittels Ia- I gern 21 und 22 drehbar gelagert und ist axial gegenüber der Kammer 19 ausgefluchtet. Wenn die Maschine 10 als Pumpe verwendet wird, so kann dieWelle 20 mit einem Antrieb verbunden werden und dient als Eingangswelie. Wenn andererseits die Masohine 20 ala Motor verwendet wird, so kann die Welle 20 mit einer angetriebenen Vorrichtung verbunden werden und dient als Auagangawelle.

Ein anderes Ende 23 ddr Welle 20 kann, wie bei 24 dargestellt, mit Teilnuten versehen sein oder in anderer Weise ausgebildet sein, um eine Verbindung mit der Antriebseinrichtung oder mit der angetriebenen Einrichtung herzustellen. Eine Dichtung 26

iat

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ist in der Nähe dea äußeren Endes der Welle 20 vorgesehen, um Druckmittelverluate am Gehäuse 11 an der Welle 20 vorbei auszuschalten·

Innerhalb der Kammer 19 ist ein Zahnradsatz 27 angeordnet. Wenn die Maschine 10 ala hydraulische Pumpe verwendet wird, so wird dieser Zahnradsatz durch die Welle 20 betätigt, um den Druck des durch diesen Satz hinduroh fließenden Druckmittels zu erhöhen. Wenn umgekehrt die Maschine 10 als Hydromotor verwendet wird, aο wirkt ein Druckmittel auf den Zahnradsatz 27 ein, um die Auagangswelle 20 zu drehen.

Der Zahnradaatz 27 weist ein Paar Zahnräder 28 und 29 auf. Das Zahnrad 28 ist fest an der Welle 20 montiert und dreht sich mit diesem zusammen. Die Verbindung erfolgt mittelaeiner Keilnutenverbindung, die einen Keilnutenabsohnitt 30 an der Welle 20 umfaßt und eine mit Keilnuten versehene Bohrung 31 am Zahnrad 28. An der äußeren Wandung 32 des Zahnrades 28 ist eine Reihe von Zahnradzähnen 33 auagebildet, wobei bei den in den Pig»1-5 dargestellten Ausführungabeiapiel sechs derartige Zähne vorgesehen sind. Da sich daa Zahnrad 28 um eine feste Achse dreht, wird dieses in üblicher Weise als Rotor bezeichnet»

Daa Zahnrad 29 umgibt den Rotor 28 in der Kammer 19 und weist eine innere zylindrische Wandung 34 und eine äußere zylindrische Wandung 36 auf. Eine Anzahl von zylindrisch geformten Ausaparungen 37 sind in der inneren Wandung 34 ausgebildet und in jeder Aussparung iat ein Rohrkörper 38 angeordnet. Da die Wandungen der Auasparungen 37 die Umfange der Rohrkörper 38 über einen Winkelbogen umgeben, der größer ist als 180°, werden die Rohrkörper 38 sicher innerhalb der entsprechenden Aussparungen 37 gehalten.

Die Rohrkörper 38 dienen als Zahnradzähne für das Zahnriad 29 und die Anzahl dieser Rohrkörper ist um eins größer als die Anzahl

der

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der Zähne 33 des Rotors 28. Wegen diesem Unterschied in der Anzahl der Zähne zwischen den Zähnen 33 des Rotors 28 und den eingreifenden Zähnen 38 des Zahnrades 29 hat die Drehung des Rotors 29 um seine feste Achse die Wirkung, daß das Zahnrad 29 in einer Umlaufbahn um den Rotor 28 herum bewegt wird, oder sowohl umläuft als aich auch um die Aohse des Rotors 28 herum dreht. Wegen der Umlaufbewegungsbahn des äußeren Zahnrades 29 wird dieses, wie üblich, als Stator bezeichnet·

Zahnradsätze, bei denen ein m it einer Außenverzahnung versehenee Zahnrad und ein mit einer Innenverzahnung versehenes Zahnrad vorgesehen iat, welches das mit der Auße^ ^aahnung versehene Zahnrad umgibt, wobei der Anzahl der Innenzähne um eins größer ist als die Anzahl der Außenzahne, werden häufig als Gerotor-Zahnradsätze bezeichnet und eine spezielle Eigenschaft derartiger Zahnradsätze umfaßt deren relative Bewegung, wobei bei einer Drehung eines dieser Zahnräder die Zahnräder relativ zueinander sowohl umlaufen als sich auch drehen« Pas Verhältnis dor relativen Umlaufdrehzahl zur Rotationsdrehzahl der Zahnräder ist gleich η + 1, wobei "n^M die Anzahl der äußeren Zähne des inneren Zahnrades ist.

Bei dem in den Pig. 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Stator 29 des Gerotorsahnradsatzes 27 eine Anzahl von Zahnradzähnen 39 in der äußeren Umfangswandung 36 auf. Eine mit diesen zusammenarbeitende Reihe von Zähnen 40 ist in der zylindrischen Wandung 19 des Distanzstückes 13 ausgebildet, die Anzahl der Zähne 40 übersteigt die Anzahl der Zähne 39 zu dem Z^eok, daß, wenn der Stator 29 um den Rotor 28 umläuft, d.h. also, wenn sich die Achse des Stators 29 um die Achse des Rotors 28 in einer Kreisbahn bewegt, sich der Stator 29 auch relatiy zum Gehäuse 11 dreht.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind 52 Zähne 39 vorge-

sehen,

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BAD

sehen, wohingegen 54 Zähne 40 vorhanden sind. Für jede vollständige Bewegung des Stators 29 durch eine Umlaufbahn dieses Stator« dreht sich der Stator 29 im ι
iw Umdrehung um seine eigene Achse.

ρ Stators dreht sich der Stator 29 im Gehäuse 11 um eine -rr oder

Wenn die Zahnräder 29 und 28 sich relativ zueinander drehen und relativ zueinander umlaufen, so bilden die Zähne 33 und 38 aufeinanderfolgend alternierend sich ausdehnende und sich zusammenziehende Druckmitteltasohen zwischen den Zähnen 38 dea Stators 29 aue. Diese Druckmitteltaschen sind in Pig« 3 mit 41a bis 41g bezeichnet.

Um dieses Prinzip zu erläutern, sei angenommen, daß der Rotor 28 in einer Richtung entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn gedreht wird, wie es durch den Pfeil 42 in Fig. 3 angedeutet wird. Die Druokmitteltasohe 41a wird zusammengedrückt oder deren Volumen wird vermindert. In gleioher Weise werden die Tasohen 41b und 41c zusammengedrückt bzw. deren Volumina werden vermindert·

Andererseits nehmen die Volumina der Druokmitteltasohen 41b, 41 ο und 41f zu. Das Volumen der Druckmitteltasche 41g wird nur sehr geringfügig verändert, bis sich der Rotor 28 um einige Grad gedreht hat, da der Zahn 33, der in dieser Tasche angeordnet ist, anfangs seine Lage mit einer geringeren Geschwindigkeit verändert als die übrigen Zähne 33.

Eine derartige Drehung des Rotors 28 in einer Richtung entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn bewirkt, daß der Stator 29 in Richtung des Uhrzeigerdrehsinns mit einer Umlaufgeschwindigkeit umläuft, die sechsmal größer ist als die, Rotationsdrehzahl dee Stators 28. Wenn jedoch der Stator 29 in Richtung dee Uhrzeigerdrehsinns umläuft, erzeugen die Zähne 39 und 40 eine Rotationsdrehung des Stators 29 in einer Richtung entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn.

Bei

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Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung der Teile läuft der Stator 29 bei jeder vollständigen Umdrehung dea Botors 28 sechsmal um, und für jeden vollständigen Umlauf des Stators 29 dreht sich dieser um eine tL Umdrehung um seine Achse relativ zum Gehäuse 11«. Das Druckmittel, auf das die Masohine 10 einwirkt oder welches auf die Maschine 10 einwirkt, tritt in das Gehäuse 11 ein und verläßt dieses Gehäuse durch ein Paar öffnungen 43 und 44ο Beide Öffnungen können Gewinde haben, um Leitungsanachlüsse aufzunehmen· Wenn die Maschine 10 als Hydromotor verwendet wird, wird die Drehrichtung der Ausgangswelle 20 dadurch bestimmt, welche der Öffnungen 43 und 44 mit der " Hochdruckseite der Antriebspumpe verbunden wird und welche mit der Niederdruckseite dieser Pumpe verbunden wird·-Die Drehrichtung der Welle 20 kann in einfacher Weise dadurch umgekehrt werden, daß die Anschlußverbindungen der Öffnungen 43 und 44 mit der Antriebspumpe umgekehrt werden»

Wenn jedoch die Masohine 10 als Hydraulikpumpe verwendet wird, so bestimmt die Drehrichtung der Eingangswelle 20, welche der Öffnungen 43 oder 44 die Niederdruckaeite und welche die Hoohdruckseite ist«,

Wenn die Maschine 10 als Hydromotor verwendet wird, ist es er- (| forderlich, daß das unter hohem Druck stehende Druckmittel den eioh ausdehnenden Druokmitteltaschen 41 - 41g zugeführt wird, während, wenn die Masohine 10 als Pumpe verwendet wird, die aich zusammenziehenden Druokmitteltasohen mit derjenigen der öffnungen 43 oder 44 verbunden werden müssen, die die Yorderöffnung oder Hochdrucköffnung bildet. Das Druckmittel ι, welohes einwirkt oder auf welches eingewirkt wird, wird den sioh ausdehnenden Tasohen 41a - 41g zu- und aus den sich zusammenziehenden Tasohen 41a - 41g abgeführt und zwar in zeitlich abgestimmter Beziehung zur Rotations- und Umlaufbewegung der Zahnräder 28 und 29» und zwar duroh Einrichtungen, die den

Stator OO908S/1373

Stator 29 umfassen, und die ganz allgemein als Umaehalteinrichtungen bezeichnet werden. Daa Druckmittel, wie beiapielsweiae öl oder dergleichen, wird mittels Kanälen 43a und 44a von den Öffnungen 43 und 44 einem Paar Ringnuten 43b und 44b zugeführt, die in der radialen Wandung 16 der Kammer 19 ausgebildet sind. Dieae Nuten 43t und 44b sind voneinander mittels einer Rippe 46 getrennt, wie es die Pig. 1 und 2 zeigen. Die Statorbaugruppe 29 weiat ein Statorglied 29a auf, dessen axiale Abmessungen den axialen Abmessungen des Rotors 28 und der Rotorkörper 38 entsprechen und ferner ist eine Distanzplatte 29b vorgesehen. Diese Distanzplatte 29b ist feat am Stator 29a mittels einer Anzahl von geeigneten Befeatigung8einrichtungen angeordnet, wie beispielaweiae Nieten 47· Eine radiale Wandung 48 der Diatanzplatte 29b liegt in Gleitanlage gegen die radiale Wandung 16 des Gehäuse ab schnittes 12 an und eine gegenüberliegende Wandung 49 liegt gegen die Seitenwandung 50 des Statorgliedea 29a an und liegt in Gleitanlage gegen eine entsprechende Seitenwandung 51 des Rotors 28 an.

Da sich die Diatanzplatte 29b zusammen mit dem Statorglied 29a bewegt, weist dieae Platte eine Öffnung 52 auf, um die Umlaufbewegung um die Welle 20 herum durchführen zu können. Der Durchmesser einer äußeren Umfangawandung 53 der Diatanzplatte 29b ist im wesentlichen der gleiche wie der Durchmesser der äußeren Wandung 36 des statorgliedea 29a.

Das Druckmittel wird aua den Ringnuten 43b und 44b den Druckmitteltaachen 41a bis 41g über Druckmittelkanäle zugeführt, die eine Reihe von im Winkelabstand voneinander angeordneten Öffnungen 54a bis 54g aufweisen, die sich axial durch die Distanzplatte 29b hindurch erstrecken. Mit den Öffnungen 54a bis 54g steht eine entsprechende Anzahl von langgestreokten, gekrümmten Druekmittelatrömungakanälen 56a bis 56g in Verbindung, die in der Fläche der Endwandung 5.0 des StatorglAcdea 29a ausgebildet sind und die in die entsprechenden DrucJnnit-

teltaaohen

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~ 1 I ""

teltasohen 41a bia 4-1g über Öffnungen 57a bis 57g münden.

Die dreieckförmig geformten öffnungen 54a bis 54g sind in Winkelrichtung gegenüber ihren zugeordneten Mündungsöffnungen 57a bis 57g versetzt und damit gegenüber den Druckmitteltaschen 41a bis 41g» mit denen sie in Verbindung stehen und zwar um einen Winkel von etwa 90° bezüglich der Achse des Stators 29. Diese WinkelversetzungsbeZiehung dient dazu, um eine Phasenvei^%3chiebungsumschaltung zu erzielen·

Zur weiteren Erläuterung sei Bezug auf die relative Anordnung der Teile genommen, die in den Pig· 3 und 4 gezeigt sind, wo- ™ bei die Achse der Statorbaugruppe 29 senkrecht gegenüber der Achse des Rotors 28 ausgefluchtet ist. Ss sei ang «.ommen, daß die Hydraulikmaschine 10 als Hydromotor verwendet wird und daß die Welle 20 in uer Richtung gedreht werden soll, die durch den Hfeil 42 angedeutet ist. Die Druckmittelleitung der Vorderseite der Hauptpumpe, mit der die Maschine 10 verbunden ist, wird mit der Öffnung 45 verbunden und die Rückleitung zur Hauptpumpe wird mit der öffnung 44 verbunden» Auf diese Weise wird die Nut 43b dem hohen Druck ausgesetzt und die Nut 44b wird einem niedrigen Druck ausgesetzt.

Bei der Stellung der in den Pig· 3 und 4 dargestellten Teile { muf der Stator 29 entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn umlaufen, um die Welle 20 entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn zu drehen. Um dieses Ergebnis zu erzielen, ist es für das Umschaltsystem vorteilhaft, eine Verbindung aller der Druckmitteltaschen auf der rechten Seite der Aohse des Stators 29 (alle sich ausdehnenden Druokmitteltasohen 41d bis 41g) mit dem unter hohem Druck stehenden Druckmittel herzustellen, um eine maximale Antriebskraft auf die Statorbaugruppe 29 und dadurch auf den Rotor 28 zu übertragen.

Mit anderen Worten bedeutet dies, daß eine maximale Kraft der.

Statorbaugruppe

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ORIGINAL

Statorbaugruppe zugeführt wird, wenn alle Druckmitteltaachen 41a bis 41g, die auf einer Seite einer Linie liegen, die sich durch die Achse des Rotors 28 und der Stelle hinduroh erstreckt, an der der Stator 29 die zylindrische Wandung 18 der Kammer 19 berührt, mit dem unter hohem Druok stehenden Druckmittel verbunden wird und wenn alle übrigen Druckmitteltaschen 41 bis 41g mit der Niederdruckseite verbunden werden·

In Pig« 3 sind die Nuten 43b und 44b und die Rippe 46 gestrichelt dargestellt, um deren relative Lagen anzuzeigen, wenn sich der Stator 29 in der obersten Stellung befindet, wie es in den Pig. 3 und 4 gezeigt ist. Da die relative Umlaufbewegung und die relativen Stellungen des Stators 29 und der stationären Nuten 43b und 44b bestimmen, welche der Nuten 43b und 44b mit jeder der Drackmitteltasohen 41a bis 41g und demgemäß mit jeder der Öffnungen 57a bis 57g in Verbindung stehen, sichern die dreieokförmigen Öffnungen 54a bis 54g in der Distanzplatte 29b einen maximalen Input und einen maximalen Ausput und einen maximalen Wirkungsgrad der Hasohine 10.

Das in Pig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel entspricht im wesentlichen den in den Pig. 1 bis 4 dargestellten. Die Hauptuntersohiede bestehen darin, daß das HochdruckdruQkmittel und das Niederdruckdruokmittel beiden axialen Enden der Taschen zugeführt und aus beiden axialen Enden abgeführt wird, anstatt lediglich vom rechten Ende der Tasohen, wie es in den Pig. 1 bis 4 gezeigt ist. Ba manche der einseinen Teile des in Fig. 5 dargestellten Ausftihrungsbeispiels den Teilen entsprechen, die in den Pig. 1 bis 4 gezeigt sind, werden die gleichen Bezuges eichen für die entsprechenden Teile verwendet, und zwar unter Hinzufügung der Zahl 100.

In Pig. 5 ist eine hydraulislie Motor-Pumpe-Maschine 100 dargestellt, die ein Paar Druokmittelöffnungen 143 und ein zweites Paar Druokmittelöffnungen 144 hat. Jede der Druckinittelöffnun-

gen

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. 8AD ORSGtNAu

gen 143 steht über einen entsprechenden Kanal 143a mit einer Ringnut 143b in Verbindung. Eine dieser Ringnuten iat in der radialen Wandung 116 des Gehäuseabschnittes 112 ausgebildet und die andere in der radialen Wandung 117 der Gehäuseendkappe 114·

Die Statorbaugruppe 129 umfaßt ein einzelnes Statorglied 129a_f weist jedoch ein Paar Distanzplatten 129b auf, die zu beiden Seiten des Stators 129a angeordnet sind. Eine Reihe von dreieckförmigen Öffnungen 154a bis 154g sind in jeder der Distanzplatten 129b vorgesehen und eine Reihe von langgestreckten f Druckmittelkanälen 156a bis 156g sind in jeder der Endvfandungen 150 und 150¹ des Stators 129a ausgebildet _o Die Anordnung von doppelten Druckmittelöffnungen 143 und 144 und von Hwei Nutensätzen 143b und 144b sowie die "Verdoppelung der anderen Teile der Umschalteinrichtungen dienen dazu» die Druckverluste in der Masohine 10 zu vermindern, und den Gesamtwirkungsgrad und die LeistungsCharakteristiken zu erhöhen. Ferner wird der Verschleiß vermindert und die Lebensdauer der Maschine wird erhöht und zwar durch einen axialen Abgleich, der durch den Druckmitteldruck erzeugten Kräfte, die auf den Gerotorzahnradsatz 127 einwirken".

Ein "weiteres Ausführungabeiapiel einer hydraulischen Motor-Pumpe-Arbeitamaachine, die gemäß der Erfindung aufgebaut iat, ist in den Fig. 6 bis 10 dargestellt. In diesen Figuren werden Teile, die den in den vorher beschriebenen Figuren dargestellten entsprechen, mit den gleichen Bezugszeichen plus der Zahl 200 gekennzeichnet.

In den Fig* 6 bia 10 weist die Sratorbaugruppe 229 ein Statorglied 229a und ein Paar Distanzplatten 229b auf, die axial auf entgegengesetzten Seiten des Statorgliedes 229a befestigt sind. Sandwichartig zwischen dem Statorglied 229a und den :. Distanzplatten 229b sind Statorplsttten 229c angeordnet. Die

Statorplatten

Statorplatten 229o sind sicher am Statorglied 229a befestigt und zwar mittels Halterungen, die mit 58 gekennzeichnet sind.

Bei dieser Ausführungaform sind die Öffnungen in der Distanzplatte 229b, die alternierend mit den Hochdruck- und Niederdrucknuten 243b, 244b fluchten, flacher und in Umfangsrichtung gestreckter als die dreieckförmigen Öffnungen 54a bis 54g des in Figo 1 dargestellten Ausführungsbeispieles, Ferner sind die langgestreckten Druckmittelströinun_o'skanäle 256a, 256b in den flachen, radialen Wandungen 59, 59 der Statorplatten 229o ausgebildet, statt in den Seiten des Statorgliedes 229b.

Weiterhin sind die Öffnungen 257a bis 257g> die mit den sich ausdehnenden und zusammenziehenden Druckmitteltaschen 241a bis 241g in Verbindung stehen, in radialen Wandungen 60-69 der Statorplatten 229c, 229c ausgebildet, anstatt in der inneren Wandung 34 des Stators 29a, wie es bei dem in den Fig» 1-4 dargestellten Ausführungsbeispiel der Fall ist.

Die Druckmittelöffnungen 243» 244 sind in der Endkappe 214 anstatt im Gehäuseabschnitt 212 angeordnet und stehen mit Ringnuten 249b und 244b in Verbindung, die in der radialen Wandung 217 der Endkappe 214 ausgebildet sind.

Ein anderes Paar von lTuten 243b und 244b ist in der Seite 216 des Gehäuseabsohnittes 212 ausgebildet. Die beiden äußeren Nuten 243b stehen miteinander zwischen der äußeren Umfangawandung deer Statorbaugruppe 229 und der Zylinderv/andung 218 der Kammer 219 in Verbindung.

Die zwei Nuten 244b mit vermindertem Durchmesser stehen miteinander über eine Heihe von radial sich erstreckenden Kanälen 61 in Verbindung, die ebenfalls in den radialen Wandungen 216 und 217 des Gehäuse abschnitt es 212 und der End'-vppe 214 ausgebildet sind und ferner über radiale Kanäle 62, "Jid

Verbindungskanäle

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Verbindungskanäle 63» die in der Input-Output-Welle 220 ausgebildet sind.

Bei dem in den Fig. 6 bis 10 dargestellten Auaführungsbeispiel sind Umaehalteinrichtungen vorgeaehen, um daa unter hohem Druck stehende Druckmittel und daa unter niedrigem Druck stehende Druckmittel den sich ausdehnenden Tasohen 241a bis 241g zuzuführen bzw. au3 den sich zusammenziehenden entsprechenden Taaolien abzuführen und zwar von axial gegenüberliegenden Seiten des Rotors 228 und des Stators 229a, obwohl lediglich ein einzelnes Paar von öffnungen 243 und 244 vorgesehen ist. Zusätzlich wird da3 Druckmittel in die Tasohen 241a bis 241g hinein und aus diesen heraus gelenkt und zwar axial duroh öffnungen 257a bis 257g anstatt durch radial weisende Öffkongen 57a bis 57g, bei dem in den Fig. 1 bia 4 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Die Fig. 11 zeigt eine Ausfuhrungsform der hydraulisahen Motor-Pumpe-Arbeitsmaeohine, wie sie in den Fig· 1 bis 4 dargestellt ist, wobei diese Maschine in einem Fahrzeugantriebesyetem verwendet wird. Ein Teil des Rahmens des Fahrzeuges, an dem die Maschine 10 montiert ist, ist mit 66 bezeichnet. Die Endkappe 14 ist fest am Rahmen 66 mittels einer Anzahl von Halterungen, * wie beispielsweise Sclmubenbolzen 67 und 68 befestigt.

Die Welle 20,-die bei dieser Anwendung als Arbeits-Ausgangswelle dient, ist, wie bei 69 dargestellt, axial konisch verlaufend ausgebildet und weist eine Keilnutenverzahnung 70 auf, um die Habe 71 eines Rades 72 des Fahrzeuges aufzunehmen. Die Druckmittelöffnungen 43 und 44 sind mit der Hochdruckeeite und der Hiederdruckseite einer Antriebspumpe verbunden, vorzugsweise über einen Schiebermechanismus, der es ermöglicht, die Drehrichtung der Welle 20 umzudrehen, ohne daß es erforderlich ist, die Arbeiterichtung der Hauptpumpe umzukehren. Wenn die Maschine 10 mit der Hauptpumpe verbunden ist, so kann

das

009885/1373 „_fin ——

BAU

das Rad 70 relativ zum Rahmen 66 durch die relative Umlauf- und Drehbewegung der Zahnräder des Gerotor-Zahnradsatzes 27 gedreht werden, und zwar durch die sich hierbei ergebende Drehung der Welle 20.

In Fig« 12 ist eine andere Ausführuneoform einer Masohine dar*- gestellt, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist» Dieae Maschine wird ebenfalls bei einem Fahrzeugantriebssystem verwendet. Da zahlreiche Teile dieser Maschine den Teilen entsprechen, die in den Figo 1 bis 4 dargestellt sind, sind diese entsprechenden Teile mit den gleichen Besugszeichen, plus der Zahl 300 versehen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das Gehäuse 311 der Maschine 310 mit dem Radkranz 371 des Fahrzeugrades 372 über Halterungen 73 verbunden. Die Welle 320 ist mittels einer Verlängerung am Fahrzeugrahmen 366 befestigt, so daß die Welle 320 in einer festen oder stationären Beziehung gegenüber dem Rahmen 366 gehalten wird.

Bei dem in Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispiel dreht sich anstwlle der Welle 320 das Gehäuse 311 um eine feste Achse, wobei die Welle 320 stationär bleibt. Die Druckmi-ttelöffnungen 343 und 344 sind anstatt im sich drehenden Gehäuse 311 in der Verlängerung 74 der festen Welle 320 ausgebildet und stehen über Kanäle 76 und 77i die in der Welle 320 &vb gebildet sind und über entsprechende Kanäle 78 und 79 im Gehäuseabschnitt 312 mit den Ringnuten 343b und 344b in Verbindung, die in der ,radialen Wandung 316 des Gehäuseabschnittes 312 ausgebildet sind·

Ee ist klar, daß die dargestellten und beschriebenen Maschinen ale Fahrzeugantriebsaggregate verwendet werden können, wie es in den Pig. 11 und 12 gezeigt iet. Selbstverständlich können die dargestellten Maschinen in vorteilhafter Weise auf vielen Gebieten verwendet werden,

nnofi ο c / ι on λ Patentansprüche 009885/1373 * BADORlGiNAL

Claims

Patentansprüche

Hydraulische Pumpe-Motor-Arbeitamaachine mit einem Gehäuae, in dem eine Zahnradkammer auagebildet i3t, und einer Welle, die am Gehäuse gelagert ist und sich in diese Kammer hinein erstreckt, gekennzeichnet durdi einen Zahnradsatz in dieser Kammer, welcher einen außen verzahnten Rotor aufweist, der fest an der Welle "befestigt ist und einen innen verzahnten Stator, der dieaen Rotor umgibt und der aich relativ zum Rotor dreht und relativ gegenüber diesem umläuft, um alternierend aich ausdehnende und zusammenziehende Druckmittel baschen zwischen den Zähnen dea Stators auszubilden, Druckmit- f telleitungen, um eine Hochdruckseite und eine Niederdruckseite mit der Kammer zu verbinden, wobei Einrichtungen am Sta-tor und am Gehäuse ausgebildet sind, um den Stator gegen eine Drehung mit der Drehzahl dea Rotors zu halten und um den Stator bei der Umlaufbewegung zu führen und wobei eine Phasen-. ver3chiebungsumschaltung vorgesehen ist, die den Stator umfaßt und die in der Kammer angeordnet ist, um das Druckmittel zwischen den Leitungen und den sich ausdehnenden und sich zusammenziehenden Druckmitteltasoheη zu lenken und zwar gemäß der Umlauf- und Drehbewegung des Stators relativ zum Rotor»

Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die " Kammer eine radiale Wandung aufweist, daß die Rotorbaugruppe eine radiale Wandung aufweist, die gleitend gegen die radiale Wandung der Kammer anliegt, daß die Phaaenverschiebungsumschaltung ein Paar konzentrische Ringnuten aufweist, die in der radialen V/andung der Kammer ausgebildet sind und die axial mit der Welle und einer Reihe von Öffnungen fluchten die in der radialen Wandung des Stators ausgebildet sind und die kreisförmig verteilt sind, um der Reihe naoh und; alternierend mit den Nuten zu fluchten und zwar entsprechend der Umlaufbewegung dea Stators.

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3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorbaugruppe ein Statorglied aufweist, vKlcho3 eine kontinuierliche innere Umfangswandung hat, an der die Zähne der Statorbaugruppe ausgebildet sind und daß eine Phasenverachiebungsumachaltung vorgesehen ist, die eine Reihe von Öffnungen aufweist, die in dieser inneren Wandung ausgebildet sind und die mit den Druckmitteltasohen in Verbindung stehen, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die diese inneren Wandungaöffnungen und die radialen Wandungaöffnungen miteinander verbinden.

4β Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorbaugruppe ein Statorglied aufweist, welohes eine radiale Wandung hat und eine Platte, die an dieser radialen Wandung befestigt iat, wobei eine Reihe von Öffnungen in der Fläche der radialen Wandung der Platte vorgesehen ist, lie mit den Druckmitteltaachen in Verbindung stehen, die zwischen den Zähnen de3 Stators ausgebildet sind,

5. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer eine andere radiale Wandung aufv/eist, die im Abstand parallel zur ersten radialen V/andung angeordnet ist, daß die Statorbaugruppe eine andere radiale Wandung aufweist, die in Gleitkontakt mit dar anderen radialen Kammerwandung steht, daß die Phasenverachiebungaumschaltung ein anderes Paar von Ringnuten aufweist, die in der anderen Kai/jnerwandung angeordnet sind und eine andere Reihe von Öffnungen, die in der anderen radialen Wandung des Stators angeordnet sind, um eine Doppeldruckmittelumachalteinrichtung in die Taachen hinein und aus den Taschen heraus zu aohaffen.

6. Masohine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnradkammer eine zylindrische Wandung aufweist und <3ώ der Stator eine äußere Umfangswandung aufweist, daß in den Stator führende Einrichtungen Zähne umfassen, die in der zylindrischen Wandung und in der Umfangswandung ausgebildet sind

und

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und daß die Anzahl der Zuhnradzähne an der Umfangswandung des Stators geringer i3t als die Anzahl der Zähne in der zylindrischen Umfangswandungc

7. Ilydrorotorantrieb für Fahrzeuge, gekennzeichnet durch ein Gehäuse, welches fest am Rahmen des Fahrzeuges montiert ist und welches eine Zahnradkammer aufweist und eine Welle, die im Gehäuse gelagert iat und 3ich in die Kammer erstreckt, wobei ein Hau an der Welle für eine gemeinsame Drehung mit dieser montiert ist und wobei ein Zahnradsatz in dieser Kammer vorgesehen ist, welcher einen außen verzahnten Rotor aufweist, der an der Welle montiert ist, um sich mit dieser I gemeinsam su drehen und einen innen verzahnten Stator, der diesen Rotor umgibt und der eine Umlaufbewegung und eine Drehbewegung gegenüber dem Rotor durchführt, um alternierend 3ich ausdehnende und zusammenziehende Druckmitteltaschen awiochen den Zähnen des Stators auszubilden und wobei Druckmittelleitungen vorgesehen sind, um Hochdruok- und Hiederdruckseiten mit dieser Kammer au verbinden und wobei am Stator und am Gehäuse Einrichtungen vorgesehen sind, um den Stator gegen eine Drehung mit der Drehzahl des Rotor3 zu halten und um den Stator beim Umlauf zu führen und wobei eine Phasenverschiebungsumachaltung vorgesehen ist, die die Statorbaugruppe umfaßt, um Druckmittel zwischen den Leitungen i und den Druckmitteltaschen zu führen und zwar entsprechend der Umlauf-und der Drehbewegung des Stators relativ zum Rotor und in zeitlich abgestimmter Beziehung zu diesen Bewegungen.

S. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckmittelleitungen eine Druckmitteleinlaßöffnung und eine Druckeittelauslaßöffnung umfassen» die am Gehäuse ausgebildet sind.

9. Hydromotorantrieb für ein Fahrzeug, gekennzeichnet durch ein Paar relativ zueinander bewegliche Teile, die ein Gehäuse und

eine

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eine Welle umfassen, die drehbar in dem Gehäuse gelagert ist, wobei das Gehäuse eine Zahnradkammer aufweist und wobei sich die Welle in diese Kammer hinein erstreckt und wobei ein Zahnradsatz in dieser Kammer vorgesehen ist, weloher einen außen verzahnten Rotor aufweist, der fest an der Welle montiert ist und einen innen verzahnten Stator, der den Rotor umgibt, und der um den Rotor umläuft, um alternierend sich ausdehnende und zusammenziehende Druckmitteltaschen zwischen den Zähnen des Stators auszubilden, wobei Druckmittclleitunjen vorgesehen sind, die einen Druckmitteleinlaß und einen Druckmittelauslaß umfassen, um Hochdruck- und Niederdruck3eiten mit der Kammer zu verbinden, wobei Einrichtungen am Stator und am Gehäuse vorgesehen sind, um den Stator gegen eine Drehung mit der Drehzahl des Rotors zu halten und um den Stator in der Umlaufbahn zu führen und wobei eine Phasenverschiebungsumschaltung vorgesehen iat, die die Statorbaugruppe umfaßt, um Druckmittel zwischen den Leitungen und den Druckmitteltaachen zu lenken und zwar entsprechend der Umlauf- und der Drehbewegung des Stators relativ zum Rotor und wobei ein Rad fest an einem der beweglichen Teile befestigt ist und wobei der andere der beweglichen Teile fest am Rahmen des Fahrzeuges befestigt ist,

10. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse fest an Rahmen angeordnet ist und daß die Druckmitteleinlaßöffnung und die Druckmittelauslaßöffnung im Gehäuse ausgebildet sind.

11. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle feet mit dem Rahmen des Fahrzeugs verbunden ist, und daß die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung in dieser Welle angeordnet sind,

12. Hydraulische Pumpe-Motor-Masohine mit einem Gehäuse, welches eine stationäre radiale Wandung aufweist, um eine Zahnradkammer zu bilden, eine Welle, die drehbar um eine Achse ge lagert ist und die sich in diese Zahnradkammer hinein erstreckt,

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streckt, gekennzeichnet durch eine Druckmitteleinlaßöffnung und eine Druckmittelauslaßöffnung, die in der Maschine angeordnet sind, einen Zahnradsatz in der Zahnradkammer, der einen außen verzahnten Rotor aufweist, der an der Welle befestigt ist, um sich gemeinsam mit dieser um diese feste Achse zu drehen und einen innen vorzahnten Stator, der diesen Rotor umgibt und der um diesen umlaufen und sich relativ zu diesem drehen kann, um eine Reihe von alternierend sich ausdehnenden und zusammenziehenden Druckmitteltaschen zwischen den Innenzähnen des Stators auszubilden, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die den Stator und das Gehäuse verbinden, um den Stator gegen eine Drehung mit der Drehzahl des Rotors festzuhalten und umden Stator bei der Umlaufbewegung zu führen, eine erste und eine zweite konzentrische Ringnut, die in der Seite der radialen Wandung ausgebildet sind und die mit den Druckmittelöffnungen in Verbindung stehen, und wobei Druckmittelumschalteinrichtungen vorgesehen sind, die den Stator umfassen, um diese sich ausdehnenden Druckmitteltaschen mit einer der Nuten zu verbinden und um die sich zusammenziehenden Druckmitteltaschen mit der anderen Nut zu verbinden und zwar während einer relativen Umlauf- und Drehbewegung des Rotors und des Stators.

13. Masohine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsehalteinrichtungen eine Anzahl von Druckmittelkanälen aufweisen, von denen jeder an einem Ende an einer ersten öffnung mündet, die mit einer der Druckmitteltasohen verbunden ist und am anderen Ende an einer zweiten Öffnung, die alternierend mit der ersten und mit der zweiten Nute verbunden werden kann, wobei die ersten und die zweiten Öffnungen eines jeden Kanals in einem Winkelabstand von etwa 90° voneinander, bezogen auf die Achse des Rotors, angeordnet sind»

14. Masohine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorbaugruppe eine radiale Wandung aufweist, die sich in Gleitkontakt mit der radialen Wandung des Gehäuses befindet,

wobei 009885/1373

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wobei die zweiten öffnungen in der Fläche der radialen Wandung der Statorbaugruppe angeordnet sind.

15· Maschine nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Statorbaugruppe ein Statorglied aufweist, welcheg eine radiale Wandung hat, die der Zahnradkainme rwandung gegenüberliegt, wobei eine Diatanzplatte fest am Statorglied befestigt ist, und wobei die zweiten Öffnungen in der Distanzplatte
angeordnet sind, und wobei die Kanäle Bohrungen in der Diatanzplatte uEfassen, die sich axial durch diese Platte hindurch erstreoken und die mit den zweiten Öffnungen in Verbindung stehen.

16. Maschine nach Anspruch 15» dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle in einer Seitenfläche der radialen Wandung des Statorgliedes ausgebildet sind und daß das Statorglied eine
innere Umfangswandung aufweist, an der die Zähne ausgebildet sind, und in der die ersten Öffnungen angeordnet sind_o

17· Maschine nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die S tat or baugruppe ein Statorglied auf v/eist, \velche3 eine radiale Wandung ha, die der radialen Wandung der Zahnradkammer gegenüberliegt und wobei eine Statorplatte an der radialen Wandung des Statorgliedes befestigt ist und wobei eine Distanzplatte an der Statorplatte gegenüber dem Statorglied angeordnet ist, wobei die zweiten Öffnungen in der
Seite der Distanzplatte neben der radialen Wandung der Zahnradkammer ausgebildet sind und wobei die ersten Öffnungen
in der Seite der Statorplatte neben dem Statorglied ausgebildet sind, und wobei die Druckmittelkanäle Bohrungen in
der Statorplatte und in der Diatanzplatte aufweisen, die
den ersten und zweiten Bohrungen entsprechen und die mit diesen in Verbindung stehen und wobei eine Anzahl von langgestreckten Strömungakanälen in der Seite der radialen Wandung der Statorplatte vorgesehen ist, von denen jeder eine Statorplattenbohrung und eine entsprechende Bohrung der Distanzplatte verbindet.

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