DE2243430A1

DE2243430A1 - Drehkolbenpumpe, insbesondere zur verwendung fuer ein mit einer hydraulischen lenkhilfe ausgeruestetes lenkgetriebe von kraftfahrzeugen

Info

Publication number: DE2243430A1
Application number: DE2243430A
Authority: DE
Inventors: Jack Karagozian; William E Rudnicki
Original assignee: Ford Werke GmbH
Current assignee: Ford Werke GmbH
Priority date: 1971-09-22
Filing date: 1972-09-04
Publication date: 1973-03-29
Also published as: CA973757A; JPS4838509A; US3752601A; GB1347611A

Description

PATENTANWALT DIPL. ING. HANS-i PETER CAUGER

P.A. DIPL. ING. HANS-PETER CAUCER- β MÖNCHEN 8t ■ EFFNERSTR. 43 8 MÜNCHEN 81

EFFNERSTRASSE 43 TELEFON 0811 / 980 762

TELEGRAMMADRESSE: GAUPAT MÖNCHEN

IHR ZEICHEN! MEIN ZEICHEN: ___,. ,-.,- DATUMi

YOURREF.; MYREF.. GFE-2ÖOO DATE! I

Anwaltsakte; GFK-26oo

FORD-ViERKE AKTIENGESELLSCHAFT, 5 KÖLN-DEUTZ, OT(EOPLATZ 2

Drehkolbenpumpe, insbesondere zur Verwendung für ein mit einer hydraulischen Lenkhilfe ausgerüstetes Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen.

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe, insbesondere zur Verwendung für ein mit einer hydraulischen Lenkhilfe ausgerüstetes Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen, bei welcher der aus Zylinder mit Kolbenschiebern und Kurvenring sowie axial zu deren beiden Seiten angeordneten Steuerspiegeln mit Hoch- und Niederdruckkanälen bestehende Pumpenteil innerhalb einer Gehäuseglocke angeordnet ist, die an einem die Antriebswelle lagernden Gehäuseteil angeflanscht und deren Hohlraum in zwei gegeneinander abgedichtete Hoch- und Niederdruckkammern unterteilt ist, die an die Hoch- und Niederdruckkanäle der beiden Steuerspiegel angeschlossen sind, wobei in der Förderleitung der Pumpe ein Steuerventil angeordnet ist, dessen vorzugsweise durch eine Feder vorgespannter Schieber dem Hoch- und Niederdruck ausgesetzt 1st.

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Drehkolbenpumpen dieser Arx sind be.ispfclswHise bekannt aus den US-Patentschriften 2 996 o13, 3 2oo 752 und 3 273 5o3. Die bekannten Konstruktionen sind hinsichtlich des bevorzugt vorgesehenen Einsatzgebietes in folgenden Einzelheiten nachteilig. Es liegen verhältnismäßig große axiale Abmessungen vor, wodurch ein entsprechend großer Einbauraum an einer geeigneten Stelle in der Nähe der Fahrzeugmaschine bereitgestellt werden muß. Die umgebenden Karosserieteile müssen deshalb zur Anordnungsmöglichkeit einer solchen Pumpe bezüglich der Maschine aufgebläht werden, was oft für das äußere Aussehen der Karosserie nicht erwünscht ist. Ein weiterer Nachteil der bekannten Konstruktionen ist eine in der Betriebsweise des Steuerventils begründete, relativ hohe Geräuschentwicklung sowie eine durch die Anordnung dieses Steuerventils begründete rasche Störung der durch das Ventil druckregulierten Druckmittelströme * bei erhöhten Temperaturen des Druckmittels, welche sehr leicht zu Dimensionsveränderungen der einzelnen Pumpenteile führen können. Es ist klar, daß solche Dimensionsveränderungen die zu fordernde, exakte Betriebsweise einer solchen, auf die Lieferung eines hohen Druckes eingerichteten Pumpe hinsichtlich der Strömungsund Druckregelung empfindlich stören können.

Zur Vermeidung dieser hauptsächlichsten Nachteile der bekannten Pumpenkonstruktionen ist nach der vorliegenden Erfindung vorgesehen, die Ventilkammer des zur Strömungssteuerung und Druckentlastung eingerichteten Steuerventils in dem die Antriebswelle lagernden Gehäuseteil an einer von dem Pumpenteil abgetrennten Stelle auszubilden und die Hochdruckseite des VentilSchiebers über eine Gehäusebohrung mit einem ausgesparten Hochdruckraum und dessen Niederdruckseite über eine weitere Gehäusebohrung mit einem ausgesparten Niederdruckraum dieses Gehäusteils zu verbinden, welche direkt an die Hoch- und Niederdruckkanäle des anliegenden ersten Steuerspiegels angeschlossen sind. Mit diesen Maßnahmen können die axialen Abmessungen der Pumpe verkleinert werden.Weil der die Antriebswelle lagernde Gehäuseteil konstruktionsbedingt relativ massiv auszubilden ist und in diesem Gehäuseteil das Steuerventil zur Anordnung gebracht wird, kann der durch dessen Betriebsweise entwickelte Geräuschpegel relativ niedrig gehalten werden. Temperaturerhöhungen des Druckmittels führen außerdem wesentlich weniger leicht zu irgendwelchen Dimensionsveränderungen, sodaß die Pumpe ■it einer verbesserten Strömungs- und Druckregelung arbeitet.

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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfi.ncU.mg sind in den einzelnen Unteransprüche erfaßt. Eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe ist in der beigefügten Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise im Längsschnitt gezeigte Seitenansicht der Pumpe,

Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 der Fig. T,

Fig. 3 eine Vorderansicht der an dem einen Gehäuseteil anliegenden Druckscheibe in Ansicht aus der Ebene, welche durch die Schnittlinie 3-3 in Fig. 1 begründet ist,

Fig. 4 eine Vorderansicht des ersten Steuerspiegels in einer Ansicht aus der Ebene, welche durch die Schnittlinie 4-4 in Fig. 1 begründet

Fig. 5 einen Querschnitt nachher Linie 5-5 der Fig. 2,

Fig. 6 einen Querschnitt nach der Linie 6-6 der Fig. 4,

Fig. 7 einen Querschnitt nach der Linie 7-7 der Fig. 1,

Fig. 8 einen Querschnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 1, und

Fig. 9 einen Querschnitt nach der Linie 9-9 der Fig.

Die mit 16 bezeichnete Antriebswelle der Pumpe ist für das vorgesehene Einsatzgebiet einer Verwendung für ein mit einer hydraulischen Lenkhilfe ausgerüstetes Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen

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über einen Riementrieb mit der Kurbelwelle antreibend verbunden. Die Welle 16 ist über eine Lagerbüchse 2o in einem relativ massiven Gehäuseteil 18 gelagert, dessen Lagerbohrung durch eine Dichtungsmanschette 19 nach außen abgedichtet ist. Das Wellenende 22 ist mit dem Drehaylinder 24 der Pumpe antreibend verbunden.

Der Drehzylinder 2b besitzt eine Reihe von nutenförmigen Taschen 26, in welche je ein Kolbenschieber 28 eingefügt ist. Die Kolbenschieber 28 werden jeweils durch eine Druckfeder 3o radial nach außen in Berührung gedrückt mit der unrunden Innenwand 32 eines den Drehzylinder umgebenden Kurvenringes 34. Es sind auf diese Weise insgesamt zwei Pumpenräume bereitgestellt, welche sich bezüglich des Drehzylinders 24 über den jeweils halben Umfang desselben erstrecken und welche bei 4o und 42 ihre gegenseitige Abdichtung besitzen. Bei der Drehung des Drehzylinders 24 verdrängen die Kolbenschieber 28 in jedem der beiden Pumpenräume das Druckmittel zu einem jeweiligen Auslaßkanal hin, sodaß also jede Volldrehung des Drehzylinders von zwei Pumpenhüben begleitet ist. Die Einlaß- und Auslaßkanäle der beiden Pumpenräume sind durch zwei Steuerspiegel 36 und geschaffen, welche axial zu beiden Seiten des Drehzylinders 24 und des Kurvenringes 34 angeordnet sind.

Der Steuerspiegel 36 besitzt gemäß Fig. 4 zwei Einlaßkanäle 44 und 46 für den in der Fig. 7 rechten Pumpenraum. Der radial äußere Einlaßkanal 46 hat !Verbindung mit der radialen Außenseite der Kolbenschieber 28, während der radial innere Einlaßkanal 44 mit deren radialer Innenseite Verbindung hat. Die zu den Einlaßkanälen 44, 46 zugehörigen Auslaßkanäle des Steuerspiegels 36 sind mit 48 und 5o bezeichnet. Bei jeder halben Umdrehung des Drehzylinders 24 wird folglich das über die Einlaßkanäle 44, 46 angesaugte Druckmittel über die Auslaßkanäle 48, 5o ausgestoßen. Für den in Fig. 7 linken Pumpenraum sind gleichartig Einlaßkanäle 52, 54 und Auslaßkanäle 56, 58 in dem Steuerspiegel 36 ausgebildet. Die Einlaßkanäle 52, 54 sind zu den Einlaßkanälen 44, 46 in einem Abstand von 18o Winkelgraden angeordnet, welcher Abstand in versetzter Anordnung auch von den Auslaßkanälen 56, 58 bezüglich der Auslaßkanäle 48, 5o eingehalten wird.

Zwischen dem Steuerspiegel 36 und dem Gehäuseteil 18 ist noch eine Druckscheibe 6o angeordnet, welche gemäß Fig. 3 mit einem Hoch-

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druck-Auslaßkanal 62 für den in Fig. 7 linken Pumpenraum und mit einem weiteren Hochdruck-Auslaßkanal 64 für den in Fig. 7 rechten Pumpenraum versehen ist. Eine randseitige Aussparung 66 dieser Druckscheibe 6o ergänzt einen in dem Gehäuseteil 18 ausgesparten Niederdruckraum 86, welcher Verbindung hat mit einer Niederdruckkammer 68, welche den Kurvenring 3^· umgibt. Diese Niederdruckkammer 68 liegt innerhalb einer Gehäuseglocke 7o, welche bei 72 mittels Schrauben 74 an dem Gehäuseteil 18 angeflanscht ist. Innerhalb der Gehäuseglocke 7o ist eine weitere Druckscheibe 76 angeordnet, welche in Verbindung mit einem Dichtungsring 8o die Niederdruckkammer 68 gegen eine Hochdruckkammer 78 abdichtete Die Hochdruckkammer 78 ist an die beiden Pumpenräume des Pumpenteils über die Auslaßkanäle des zweiten Steuerspiegels 38 angeschlossen,,, der in spiegelbildlicher Ausbildung gleich gestaltet ist wie der Steuerspiegel Die Druckscheibe 76 ist durch eine Druckfeder 82 an der Gehäuseglocke 7o abgestützt, wodurch der durch die Hochdruckkammer 78 aufgebrachte Anpreßdruck der Druckscheibe 76 gegen den Gehäuseteil ergänzt wird. Die durch die Druckscheibe 76 und den Dichtungsring 8o bereitgestellte Abdichtung der beiden Druckkammern 68 und 78 läßt die axialen Abmessungen der Pumpe klein halten, weil keine weiteren Dichtungsvorkehrungen nötig sind₀

Der Gehäuseteil 18 besitzt außer dem vorerwähnten Niederdruckraum 86 eine weitere Aussparung 8#, welche als Hochdruckraum 1oo fungiert. Dieser Hochdruckraum 1oo hat Verbindung mit den beiden Auslaßkanälen 62 und 64 der Druckscheibe 6o„ Indem diese Druckräume 86 und 84, 1oo durch Aussparungen des Gehäuseteils 18 gebildet sind, wird dadurch eine weitere Verkleinerung der axialen Abmessungen der Pumpe erzielt.

Der wesentlichste Beitrag hinsichtlich einer Kleinhaltung der axialen Abmessungen der Pumpe wird durch den Einbau des Steuerventils 88 in den Gehäuseteil 18 erreichte Die Ventilkammer 92 dieses Steuerventils 88 ist quer zur Hauptachse der Pumpe angeordnet und nimmt einen Ventilschieber 9o auf, an welchem zwei Steuerbünde 94 und 96 ausgeformt sind. Zwischen diesen Steuerbünden 9k-_s 9.6 mündet ein Rückströmkanal 98 in die Ventilkammer 92 j, welcher Verbindung hat mit dem andern. Gehäuseteil 18 ausgesparten Niederdruckraum 86«, Dessen Hochdruckraum 1oo hat andererseits über eine Gehäusebohrung

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1o2 Verbindung mit einer Ringkammer ",o'\ άβε Ventils 88, welche an der in Fig. 2 rechten Seite des rechten Steuerbundes 96 ausgebildet ist. Dadurch erfährt der Ventilschieber 9o eine nach links gerichtete Druckkraft, welcher die Kraft einer Ventilfeder 1o6 entgegenwirkt. Die Ventilfeder 1o6 ist zwischen dem Boden der Ventilkammer 92 und dem linken Steuerbund 94 verspannt. Die Ventilkammer 92 ist verschlossen durch ein Fitting 1o8, welches einen axialen Strömungskanal 11o besitzt, der als Förderleitung der Pumpe Verbindung hat mit dem angetriebenen Glied der Lenkhilfe des Lenkgetriebes.

An diese Förderleitung 11ο angeschlossen ist ein Bypass-Kanal 112, welcher in eine Ringnut 114 des Fittings 1o8 einmündet. Eine an dem Ventilschieber 9o befestigte Drosselnadel 116 wirkt entlang eines konischen Abschnittes zusammen mit einer Drosselöffnung 118 am Einströmende der Förderleitung 11o des Fittings 1o8. Dessen Ringnut 114 ist über eine Gehäusebohrung 12o angeschlossen an einen Durchtrittskanal 122 der Druckscheibe 6o und weiter über einen an dem Steuerspiegel 36 ausgeformten Verbindungskanal 126 an einem Durchtrittskanal 124, welcher über eine weitere Gehäusebohrung 128 Verbindung hat mit der Ventilkammer 92 auf der der Ringkammer 1o4 abgewandten Seite des Ventilschiebers 9o.

Der Ventilschieber 9o ist mit einem axialen Burchtrittskanal versehen, an dessen Eintrittsende ein Rückschlagventil 13o angeordnet ist und dessen Austrittsende über eine Querbohrung 132 Verbindung hat mit dem Ringraum zwischen den beidenSteuerbünden 94 und 96 des Ventilschiebers.

Im Betrieb der Pumpe bewirkt der in der Ringkammer 1o4 des Steuerventils 88 vorherrschende Hochdruck eine Verschiebung des Ventilschiebers 9o nach links, sodaß es zu einer fortschreitenden Freilegung des Rückströmkanals 98 kommt und deshalb die Druckmittelströmung eine Nebenleitung zuder Niederdruckseite der Pumpe erfährt. Durch die fortschreitende Verschiebung des Ventilschiebers 9o nach links, wird die Drosselöffnung 118 am Eintrittsende der Förderleitung 11o des Fittings 1o8 durch die dabei mitgenommene Drosselnadel 116 fortschreitend verkleinert, sodaß also die Druckmittelströmung eine von der Drehzahlerhöhung der Antriebswelle 16 abhängige Drosselung erfährt.

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Das von der Lenkhilfe des Lenkgetriebeε zurückströmende Druckmittel tritt über die Pumpe über ein Einlaßfitting 134 ein, welches Verbindung hat mit einem Reservoir 136, das in dem Hohlraum eines Gehäusedeckels I4o ausgebildet ist. Der Gehäusedeckel I4o ist unter Zwischenfügung einer Dichtung 142 an dem Gehäuseteil 18 und unter Zwischenfügung einer weiteren Dichtung an einer mit einem Anschlußgewinde versehenen Montagehilfe 139 der Gehäuseglocke 7o mittels einer Überwurfmutter 144 befestigt. Das Reservoir 136 hat über eine Gehäusebohrung 146 Verbindung mit dem ausgesparten Niederdruckraum 36 des Gehäuseteils 18, wie diese insbesondere in Fig, 8 gezeigt ist. Seine Wachfüllung ist über einen Füllstutzen 148 möglich, der durch eine Verschlußkappe 15o abgeschlossen ist. Mit 138 sind schließlich noch gehäusefeste Lagerstifte für den Kurvenring 34, die Steuerspiegel 36, 38 und die Druckscheiben 6o, 76 bezeichnet.

Die Anordnung des Steuerventils 88 quer zur Hauptachse der Pumpe bringt eine erhebliche Verringerung von deren axialen Abmessungen. Indem das Steuerventil 88 in den relativ massiven Gehäuseteil 18 eingebaut ist, wird von diesem praktisch jedes Geräusch geschluckt. Erhöhte Temperaturen des Druckmittels können sich nicht nachteilig auf die Betriebsweise des Steuerventils auswirken, weil der massive Block des Gehäuseteils 18 für eine äußerst wirksame Vergleichmäßigung der Temperatur sorgt, wozu auch die Aussparung dieses Gehäuseteils zur Bildung der Niederdruck- und Hochdruckräume 86 und 84, 1oo einen wesentlichen Beitrag liefert.

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Claims

Ansprüche

1.)Drehkolbenpumpe, insbesondere zur Verwendung für ein mit einer "^^ hydraulischen Lenkhilfe ausgerüstetes Lenkgetriebe von Kraftfahrzeugen, bei welcher der aus Zylinder mit Kolbenschiebern und Kurvenring sowie axial zu deren beiden Seiten angeordneten Steuerspiegeln mit Hoch- und Niederdruckkanälen bestehende Pumpenteil innerhalb einer Gehäuseglocke angeordnet ist, die an einem die Antriebswelle lagernden Gehäuseteil angeflanscht und deren Hohlraum in zwei gegeneinander abgedichtete Hoch- und Niederdruckkammern unterteilt ist, die an die Hoch- und Niederdruckkanäle der beiden Steuerspiegel angeschlossen sind, wobei in der Förderleitung der Pumpe ein Steuerventil angeordnet ist, dessen vorzugsweise durch eine Feder vorgespannter Schieber dem Hoch- und Niederdruck ausgesetzt ist, dadurch g e k e η η zeich net, daß die Ventilkammer (92) des zur Strömungssteuerung und Druckentlastung eingerichteten Steuerventils (88) in dem die Antriebswelle (1o) lagernden Gehäuseteil (18) an einer von dem Pumpenteil abgetrennten Stelle ausgebildet ist, und daß die Hochdruckseite (1o4) des Ventilschiebers (9o) über eine Bohrung (1o2) dieses Gehäuseteils (18) mit einem ausgesparten Hochdruckraum (84, 1oo) und dessen Niederdruckseite über eine weitere Gehäusebohrung (98) mit einem ausgesparten Niederdruckraum (66, 86) des vorerwähnten Gehäuseteils verbunden sind, welche direkt an die Hoch- und Niederdruckkanäle (48, 5o, 64j 56, 58, 62; - 44, 46; 52, 54) des anliegenden ersten Steuerspiegels (36, 6o) angeschlossen sind.

2. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne t, daß die Ventilkammer (92) des Steuerventils (88) quer zur Hauptachse der Pumpe ausgerichtet ist.

3. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Förderleitung der Pumpe im Bereich des Austrittskanals (11o) des Steuerventils (88) über einen Bypass-Kanal (112, 114, 12o, 122, 126, 124) mit der Niederdruckseite des Ventilschiebers (9o) verbunden ist.

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4. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich· net, daß eine Teillänge des Bypass-Kanals durch eine Gehäusebohrung (12o) in dem die Antriebswelle (1o) lagernden Gehäuseteil (18) gebildet ist.

5. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Ventilschieber (9o) einen eine Teillänge des Bypass-Kanals bildenden axialen Durchtrittskanal aufweist, an dessen Eintrittsende ein Rückschlagventil (13o) angeordnet ist und dessen Austrittsende über eine Querbohrung (132) Verbindung hat mit einem zwischen zwei Steuerbünden (94, 96) ausgebildeten Ringraum, der über die eine, als Rückströmkanal fungierende Gehäusebohrung (98) Verbindung hat mit dem Niederdruckraum (66, 86) des einen Gehäuseteils (18).

6. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , daß an dem Ventilschieber (9o) eine mit einer Drosselöffnung (118) am Eintrittsende des Austrittskanals (11o) zusammenwirkende Drosselnadel (116) befestigt ist.

7. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Steuerspiegel (36, 38) mit zwei um 18o Winkelgrade auf Abstand zueinander angeordnete Niederdruckkanäle (44, 46; 52, 54) und in versetzter Anordnung zwei gleichfalls um 18o Winkelgrade auf Abstand zueinander angeordnete Hochdruckkanäle (48_y 505 56, 58) versehen ist, welche in paarweiser Zuordnung je eines Niederdruck- und eines Hochdruck-Kanals an zwei durch den Drehzylinder (24) mit Kolbenschiebern (28) und den Kurvenring (34) gebildete Pumpenräume angeschlossen sind.

8. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Niederdruckkanal und jeder Hochdruckkanal der beiden Steuerspiegel (36, 38) in einen radial inneren Kanal (44, 52; 48, 56) und einen radial äußeren Kanal (46, 54j 5o, 58) aufgeteilt ist, welche jeweils Verbindung haben mit den Teilräumen an der radialen Innenseite bzw, der radialen Außenseite der Kolbenschieber (28) des Drehzylinders (24)₀

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9. Drehkolbenpumpe nach einem oder Tehrerer- der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtung zwischen den Hoch- und Niederdruckkammern (78, 68) der Gehäuseglocke (7o) gebildet ist durch eine an dem zweiten Steuerspiegel (38) anliegende Druckscheibe (76) und einem zwischen diesem und der Gehäuseglocke auf der Seite der Hochdruckkammer (78) angeordneten Dichtungsring (8o).

10. Drehkolbenpumpe nachAnspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckscheibe (76) durch eine an der Gehäuseglocke (7o) abgestützte Druckfeder (82) gegen den einen Gehäuseteil (18) vorgespannt ist.

11. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 1o, dadurch gekennzeichnet , daß über die Gehäuseglocke (7o) ein an dem einen Gehäuseteil (18) befestigter Gehäusedeckel (14o) geäülpt ist, dessen als Reservoir (136) dienender Hohlraum über eine Gehäusebohrung (146) des einen Gehäuseteils (18) an dessen Niederdruckraum (66, 86) angeschlossen ist.

12. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet , daß zwischen dem ersten Steuerspiegel (36) und dem zugeordneten Gehäuseteil (18) eine Druckscheibe (6o) angeordnet ist, welche zwei sich mit den Hochdruckkanälen (48, 5oj 56, 58) des ersten Steuerspiegels (36) und dem Hochdruckraum (84, 1oo) des Gehäuseteils deckende Ilochdruckkanäle (62, 64) und eine den Niederdruckraum (86) des Gehäuseteils ergänzende Aussparung (66) aufweist.

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L e e F s e i t e