EP1013928A2 - Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe mit Einrichtung zur Pulsationsminderung - Google Patents

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EP1013928A2
EP1013928A2 EP99124966A EP99124966A EP1013928A2 EP 1013928 A2 EP1013928 A2 EP 1013928A2 EP 99124966 A EP99124966 A EP 99124966A EP 99124966 A EP99124966 A EP 99124966A EP 1013928 A2 EP1013928 A2 EP 1013928A2
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Parker Hannifin GmbH and Co KG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/12—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F04B1/20—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having rotary cylinder block
    • F04B1/2014—Details or component parts
    • F04B1/2042—Valves

Definitions

  • the invention relates to an axial piston pump in Swashplate construction with a driven rotating and a plurality of piston bores arranged therein having cylinder drum, in each case by Bars linearly separated piston bores between bottom dead center and top dead center movable pistons are arranged and a Low pressure connection kidney and a high pressure connection kidney having control disc is provided, and wherein the Piston bores through the cylinder drum alternating with the low pressure connection kidney and the High pressure connection kidneys are brought into overlap and the low-pressure connection kidney from the High-pressure connection kidney-separating web in the control disk paint over, and taking to avoid a Pressure pulsation in the connection plate one over each at least one channel with the sweeping Piston bore associated rerouting capacity is provided.
  • the invention is therefore based on the object Axial piston pump with the generic features that Continue to limit the occurrence of pulsations and a softer control of the piston bore in the Ensure high pressure connection kidney.
  • connection plate as well as in the in the control disc trained web for connecting the reversing capacity with at least the piston bores going over the web two channels are formed with associated outlet holes are.
  • the Invention associated with the piston bore s Outlet holes of the channels on the through the Low pressure connection kidney and the high pressure connection kidney arranged pitch circle arranged.
  • the outlet holes and the channels can optionally be one same or a different diameter exhibit.
  • Exit holes of the channels especially in two existing channels through a recess enclosing them connected to each other in the web of the control disc.
  • the exit holes which in each case from the rerouting capacity to the above the web formed by the control disc Piston bores formed channels with control notches and / or control notches are provided, whereby after a Embodiment of the invention in the direction of rotation Cylinder drum first exit hole with a longer one Control notch and one connecting to the exit hole shorter control notch is provided.
  • Cylinder drum first exit hole with a longer one Control notch and one connecting to the exit hole shorter control notch is provided.
  • with two channels in the connection plate and the web the second in the direction of rotation of the cylinder drum Exit hole with a shorter drive notch and one longer control notch is provided.
  • this depression with a Control notch and / or a control notch.
  • FIG Axial piston pump is one over a not shown Drive via a shaft 9 to be set in rotation Cylinder drum 10, in the outer area axially aligned piston bores 11 are arranged.
  • a piston 12 is linearly movable arranged, which on an end face of the cylinder drum 10th with a ball 13 in a pan 14 one outside of the Cylinder drum 10 arranged slide shoe 15 mounted is.
  • the slide shoe 15 runs on a stationary arranged swash plate 16 so that the rotation of the Cylinder drum 10 opposite the swash plate 16 in one linear movement, movement axially to the axis of rotation of the piston 12 can be implemented in the piston bore 11.
  • Control disc 20 On the face opposite the swash plate 16 the cylinder drum 10 is also fixed Control disc 20 arranged in which one over a partial circumference extending kidney 18 for the High pressure area is formed; not in this view a correspondingly trained is shown Low-pressure connection kidney 19, the connection kidneys 18, 19 through a web 26 in the control disk 20 (FIG. 2) are separated.
  • a reversal of the connection is shown schematically in FIG the piston bore 11 with the low-pressure connection kidney 19 on the one hand and the high-pressure connection kidney 18 on the other shown, the reversal via a Reversal capacity takes place.
  • This is in the connection plate 17 a reversing capacitance 23 is formed, of which two Lead channels 24 to the front of the cylinder drum 11 and each end in an exit hole 27 (FIGS. 3 to 5), A resistor 25 is in each case in the channels 24 switched on.
  • the Exit holes 27 with correspondingly arranged Control notches 28 or control notches 30 may be provided, wherein in the direction of rotation of the cylinder drum 10 of the Low-pressure connection kidney 19 to high-pressure connection kidney 18 the first exit hole 27 with a circumferential direction of the Control disc 20 having a longer extension Drive notch 28 and a shorter drive notch 30 is provided, while the one behind it in the direction of rotation Exit hole 27 first a shorter drive notch 28 and a longer one in the direction of the high-pressure connection kidney 18 Control notch 30 has.
  • This control and Dowel notches are in number, shape, location and size each variable and can thus be used to optimize the Reversal process can be designed accordingly.
  • FIG. 5 is an embodiment of the invention shown, in which the outlet holes 27 two Channels 24 via a recess 27 enclosing them are connected to each other, so that here too correspondingly soft control characteristic results.
  • the depression 29 can preferably be kidney-shaped trained and on the by the connection kidneys 18, 19th predetermined pitch circle can be arranged, in addition on Start and end of the specialization 29 control notches or Control notches can be provided.
  • outlet holes 27 and the channels 24 have the same or one have different diameters.
  • the Exit holes 27 with the adjoining channels 24 can also have a variable sequence Have diameters and they can vary Angular positions can be arranged to each other.

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Abstract

Bei einer Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit in der sich drehenden Zylindertrommel linear beweglichen Kolben und mit einer zur Vermeidung einer Druckpulsation in der Anschlußplatte eingerichteten Umsteuerkapazität soll die Druckpulsation weiter vermindert werden. Hierzu ist vorgesehen, daß in der Anschlußplatte (17) sowie in dem in der Steuerscheibe (20) ausgebildeten Steg (26) zur Verbindung der Umsteuerkapazität (23) mit den über den Steg (26) hinweggehenden Kolbenbohrungen (11) wenigstens zwei Kanäle (24) mit zugehörigen Austrittslöchern (27) ausgebildet sind. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit einer angetrieben umlaufenden und eine Mehrzahl von darin angeordneten Kolbenbohrungen aufweisenden Zylindertrommel, wobei in den jeweils durch Stege voneinander getrennten Kolbenbohrungen linear zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegliche Kolben angeordnet sind und eine eine Niederdruckanschlußniere und eine Hochdruckanschlußniere aufweisende Steuerscheibe vorgesehen ist, und wobei die Kolbenbohrungen durch den Umlauf der Zylindertrommel abwechselnd mit der Niederdruckanschlußniere und der Hochdruckanschlußniere in Überdeckung gebracht werden und dabei einen die Niederdruckanschlußniere von der Hochdruckanschlußniere trennenden Steg in der Steuerscheibe überstreichen, und wobei zur Vermeidung einer Druckpulsation in der Anschlußplatte eine über jeweils wenigstens einen Kanal mit der überstreichenden Kolbenbohrung verbundene Umsteuerkapazität vorgesehen ist.
Der Aufbau einer gattungsgemäßen Axialkolbenpumpe ist in der Veröffentlichung
Figure 00020001
Maßnahmen zur Minderung hochdruckseitiger Pulsationen hydrostatischer Schrägscheibeneinheiten" von Marcus Jarchow, Dissertation 1997, Technische Hochschule Aachen, Verlag Mainz, Aachen, im einzelnen beschrieben. Die Veröffentlichung befaßt sich dabei insbesondere mit dem Problem hochdruckseitiger Pulsationen und beschreibt auf Seiten 70 ff eine Lösung dieses Problems mittels einer Umsteuerkapazität. Danach ist es zur Vermeidung von Kompressionsölströmen beim Einsteuern jeder einzelnen Kolbenbohrung der Zylindertrommel in die Hochdruckanschlußniere notwendig, den in der Kolbenbohrung sich durch die Verdichtungsbewegung des Kolbens einstellenden Druck an den auf der Hochdruckseite des Steuerbodens in dessen Hochdruckanschlußniere herrschenden Druck anzugleichen. Dies geschieht bei dem Einsatz einer Umsteuerkapazität mittels Zufuhr von unter Hochdruck stehendem Kompressionsöl in die Kolbenbohrung, wobei die in dem Steuerboden ausgebildete Umsteuerkapazität dazu einerseits über einen Kanal an die Kolbenbohrungen der umlaufenden Zylindertrommel und andererseits über einen weiteren Kanal an die Hochdruckanschlußniere zum jeweiligen Auffüllen der Umsteuerkapazität angeschlossen ist.
Mit einer derartigen Ausgestaltung ist noch der Nachteil verbunden, daß die unerwünschten hochdruckseitigen Pulsationen in abgeschwächter Form weiterhin auftreten, da mit der Freigabe des von der Umsteuerkapazität wegführenden Kanals durch jeweils einen zwischen den Kolbenbohrungen verlaufenden Steg eine schlagartige Beaufschlagung der Kolbenbohrung mit dem unter Hochdruck von der Umsteuerkapazität zufließenden Kompressionsöl erfolgt, die sich umso mehr in Pulsationen äußert, je niedriger zu diesem Zeitpunkt der jeweils in der Kolbenbohrung von dem dort befindlichen Kolben bei dessen Verdichtungshub erzeugte Druckzustand ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einer Axialkolbenpumpe mit den gattungsgemäßen Merkmalen das Auftreten von Pulsationen weiterhin einzuschränken und ein weicheres Einsteuern der Kolbenbohrung in die Hochdruckanschlußniere sicherzustellen.
Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.
Die Erfindung sieht in ihrem Grundgedanken vor, daß in der Anschlußplatte sowie in dem in der Steuerscheibe ausgebildeten Steg zur Verbindung der Umsteuerkapazität mit den über den Steg hinweggehenden Kolbenbohrungen wenigstens zwei Kanäle mit zugehörigen Austrittslöchern ausgebildet sind.
Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß eine größere Anzahl von Kanälen zur Verbindung der Umsteuerkapazität mit den Kolbenbohrungen vorgesehen ist.
Zweckmäßig sind nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die den Kolbenbohrungen zugeordneten Austrittslöcher der Kanäle auf dem durch die Niederdruckanschlußniere und die Hochdruckanschlußniere gebildeten Teilkreis angeordnet.
Wahlweise können die Austrittslöcher und die Kanäle einen gleichen oder auch einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sind die Austrittslöcher der Kanäle insbesondere bei zwei vorhandenen Kanälen über eine sie einschließende Vertiefung in dem Steg der Steuerscheibe miteinander verbunden.
Zur weiteren Verbesserung eines möglichst weichen Einsteuerns kann vorgesehen sein, daß die Austrittslöcher der jeweils von der Umsteuerkapazität zu den über den an der Steuerscheibe ausgebildeten Steg hinweggehenden Kolbenbohrungen ausgebildeten Kanäle mit Ansteuerkerben und/oder Aussteuerkerben versehen sind, wobei nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung das in Drehrichtung der Zylindertrommel erste Austrittsloch mit einer längeren Ansteuerkerbe und einer an das Austrittsloch anschließenden kürzeren Aussteuerkerbe versehen ist. Ergänzend kann vorgesehen sein, daß bei zwei Kanälen in der Anschlußplatte und dem Steg das in Drehrichtung der Zylindertrommel zweite Austrittsloch mit einer kürzeren Ansteuerkerbe und einer längeren Aussteuerkerbe versehen ist. Ebenso kann bei Ausbildung einer die Austrittslöcher der Kanäle in sich einschließenden Vertiefung diese Vertiefung mit einer Ansteuerkerbe und/oder einer Aussteuerkerbe versehen sein.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, welche nachstehend beschrieben sind. Es zeigen:
Fig. 1
eine Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise in einer schematischen Darstellung,
Fig. 2
die Umsteuerung des Kolbens unter Einschluß einer zugeordneten Umsteuerkapazität,
Fig. 3
eine Draufsicht auf die feststehende Steuerscheibe mit der Anordnung der Austrittslöcher der zur Verbindung der Kolbenbohrungen mit der Umsteuerkapazität vorgesehenen Kanäle,
Fig. 4
den Gegenstand der Figur 3 in einer anderen Ausführungsform,
Fig. 5
eine weitere Ausführungsform des Gegenstandes der Figuren 3 bzw. 4.
Wesentlicher Bestandteil der in Figur 1 dargestellten Axialkolbenpumpe ist eine über einen nicht dargestellten Antrieb über eine Welle 9 in Drehung zu versetzende Zylindertrommel 10, in deren äußeren Bereich axial ausgerichtete Kolbenbohrungen 11 angeordnet sind. In den Kolbenbohrungen 11 ist ein Kolben 12 linear beweglich angeordnet, der an einer Stirnseite der Zylindertrommel 10 mit einer Kugel 13 in einer Pfanne 14 eines außerhalb der Zylindertrommel 10 angeordneten Gleitschuhs 15 gelagert ist. Der Gleitschuh 15 läuft auf einer ortsfest angeordneten Schrägscheibe 16, so daß die Drehung der Zylindertrommel 10 gegenüber der Schrägscheibe 16 in eine lineare Bewegung, axial zur Drehachse gerichtete Bewegung des Kolbens 12 in der Kolbenbohrung 11 umsetzbar ist.
Auf der der Schrägscheibe 16 gegenüberliegenden Stirnseite der Zylindertrommel 10 ist ebenfalls feststehend eine Steuerscheibe 20 angeordnet, in welcher eine sich über einen Teilumfang erstreckende Anschlußniere 18 für den Hochdruckbereich ausgebildet ist; in dieser Ansicht nicht dargestellt ist eine entsprechend ausgebildete Niederdruckanschlußniere 19, wobei die Anschlußnieren 18, 19 durch einen Steg 26 in der Steuerscheibe 20 (Figur 2) getrennt sind.
In Figur 2 ist schematisch eine Umsteuerung der Verbindung der Kolbenbohrung 11 mit der Niederdruckanschlußniere 19 einerseits und der Hochdruckanschlußniere 18 andererseits dargestellt, wobei die Umsteuerung über eine Umsteuerkapazität erfolgt. Hierzu ist in der Anschlußplatte 17 eine Umsteuerkapazität 23 ausgebildet, von der zwei Kanäle 24 zur Stirnseite der Zylindertrommel 11 führen und hier in je einem Austrittsloch 27 münden (Figuren 3 bis 5), In die Kanäle 24 ist jeweils ein Widerstand 25 eingeschaltet.
Aus Figur 2 ist der Steuerungsablauf anhand von drei in der Zylindertrommel 10 nebeneinander angeordneten Kolbenbohrungen 11 mit darin liegenden Kolben 12 ersichtlich, wobei die Kolbenbohrungen 11 jeweils durch Stege 21 voneinander getrennt sind. In der linken Darstellung ist die zugeordnete Kolbenbohrung 11 mit der Niederdruckanschlußniere 19 verbunden, wobei sich der Kolben 12 noch in Richtung seines unteren Totpunktes bewegt, so daß aus der Niederdruckanschlußniere 19 Öl angesaugt wird. Der mittlere Ausschnitt läßt erkennen, daß der Kolben 12 nunmehr im unteren Totpunkt 22 steht, und in dieser Stellung ist das Austrittsloch 27 des Kanals 24 durch den Steg 21 verschlossen. In der rechten Darstellung ist die zugehörige Kolbenbohrung 11 bereits während des Verdichtungshubes des Kolbens 12 in Richtung auf seinen oberen Totpunkt mit der Hochdruckanschlußniere 18 verbunden. Kommt es nun bei einer Drehung der Zylindertrommel 10 zu einer Freigabe des Austrittsloches 27 der Kanäle 24, so wird mit beginnendem Kolbenhub in der mittleren Kolbenbohrung 11 der Druck erhöht, und aufgrund der Freigabe der Kanäle 24 wird zunächst über die Zufuhr von Kompressionsöl aus der Umsteuerkapazität 23 der Druck in der mittleren Kolbenbohrung 11 so weit erhöht, daß bei einer nachfolgenden Verbindung dieser mittleren Kolbenbohrung 11 mit der Hochdruckanschlußniere 18 der Druckstoß und damit die Pulsation bei umlaufender Zylindertrommel 10 entsprechend vermindert ist.
Die erfindungsgemäße Anordnung von zwei oder mehr Kanälen 24 ist nun in den Figuren 3 bis 5 im einzelnen dargestellt.
Wie aus Figur 3 ersichtlich, können in dem die Niederdruckanschlußniere 19 und die Hochdruckanschlußniere 18 voneinander trennenden Steg 26 der Steuerscheibe 20 zwei Austrittslöcher 27 von zugeordneten Kanälen 24 angeordnet sein, die auf dem durch die Anschlußnieren 18, 19 vorgegebenen Teilkreis angeordnet sind.
Wie sich aus Figur 4 entnehmen läßt, können die Austrittslöcher 27 mit entsprechend angeordneten Ansteuerkerben 28 bzw. Aussteuerkerben 30 versehen sein, wobei in Drehrichtung der Zylindertrommel 10 von der Niederdruckanschlußniere 19 zur Hochdruckanschlußniere 18 das erste Austrittsloch 27 mit einer in Umfangsrichtung des Steuerscheibe 20 eine längere Erstreckung aufweisenden Ansteuerkerbe 28 und einer kürzeren Aussteuerkerbe 30 versehen ist, während das in Drehrichtung dahinterliegende Austrittsloch 27 zunächst eine kürzere Ansteuerkerbe 28 und in Richtung der Hochdruckanschlußniere 18 eine längere Aussteuerkerbe 30 aufweist. Diese Ansteuer- und Aussteuerkerben sind in Anzahl, Form, Lage und Größe jeweils variabel und können damit zur Optimierung des Umsteuervorganges entsprechend ausgelegt werden.
In Figur 5 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei welchem die Austrittslöcher 27 zweier Kanäle 24 über eine sie einschließende Vertiefung 27 miteinander verbunden sind, so daß sich auch hier eine entsprechend weiche Ansteuercharakteristik ergibt. Vorzugsweise kann die Vertiefung 29 nierenförmig ausgebildet und auf dem durch die Anschlußnieren 18, 19 vorgegebenen Teilkreis angeordnet sein, wobei zusätzlich am Anfang und Ende der Vertiefung 29 Ansteuerkerben bzw. Aussteuerkerben vorgesehen sein können.
Wie nicht weiter dargestellt, können die Austrittslöcher 27 und die Kanäle 24 einen gleichen oder auch einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen. Die Austrittslöcher 27 mit den daran anschließenden Kanälen 24 können ebenfalls in ihrer Abfolge einen variablen Durchmesser aufweisen und sie können in variablen Winkellagen zueinander angeordnet sein.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Patentansprüchen, der Zusammenfassung und der Zeichnung offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims (10)

  1. Axialkolbenpumpe in Schrägscheibenbauweise mit einer angetrieben umlaufenden und eine Mehrzahl von darin angeordneten Kolbenbohrungen aufweisenden Zylindertrommel, wobei in den jeweils durch Stege voneinander getrennten Kolbenbohrungen linear zwischen einem unteren Totpunkt und einem oberen Totpunkt bewegliche Kolben angeordnet sind und eine eine Niederdruckanschlußniere und eine Hochdruckanschlußniere aufweisende Steuerscheibe vorgesehen ist, und wobei die Kolbenbohrungen durch den Umlauf der Zylindertrommel abwechselnd mit der Niederdruckanschlußniere und der Hochdruckanschlußniere in Überdeckung gebracht werden und dabei einen die Niederdruckanschlußniere von der Hochdruckanschlußniere trennenden Steg in der Steuerscheibe überstreichen, und wobei zur Vermeidung einer Druckpulsation in der Anschlußplatte eine über jeweils wenigstens einen Kanal mit der überstreichenden Kolbenbohrung verbundene Umsteuerkapazität vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anschlußplatte (17) sowie in dem in der Steuerscheibe (20) ausgebildeten Steg (26) zur Verbindung der Umsteuerkapazität (23) mit den über den Steg (26) hinweggehenden Kolbenbohrungen (11) wenigstens zwei Kanäle (24) mit zugehörigen Austrittslöchern (27) ausgebildet sind.
  2. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehr als zwei Kanäle (24) zwischen der Umsteuerkapazität (23) und den überstreichenden Kolbenbohrungen (11) ausgebildet sind.
  3. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Kolbenbohrungen (11) zugeordneten Austrittslöcher (27) der Kanäle (24) auf dem durch die Niederdruckanschlußniere (19) und die Hochdruckanschlußniere (18) gebildeten Teilkreis angeordnet sind.
  4. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittslöcher (27) und die Kanäle (24) einen gleichen Durchmesser aufweisen.
  5. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittslöcher (27) und die Kanäle (24) einen unterschiedlichen Durchmesser aufweisen.
  6. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittslöcher (27) der Kanäle (24) über eine sie einschließende Vertiefung (29) im dem Steg (26) der Steuerscheibe (20) miteinander verbunden sind.
  7. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittslöcher (27) der Kanäle (24) in dem Steg (26) der Steuerscheibe (20) mit Ansteuerkerben (28) und/oder mit Aussteuerkolben (30) versehen sind.
  8. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das in Drehrichtung der Zylindertrommel (10) erste Austrittsloch (27) mit einer längeren Ansteuerkerbe (28) und einer an das Austrittsloch (27) anschließenden kürzeren Aussteuerkerbe (30) versehen ist.
  9. Axialkolbenpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei zwei Kanälen (24) in der Anschlußplatte (17) und dem Steg (26) das in Drehrichtung der Zylindertrommel (10) zweite Austrittsloch (27) mit einer kürzeren Ansteuerkerbe (28) und einer längeren Aussteuerkerbe (30) versehen ist.
  10. Axialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Vertiefung (29) mit einer Ansteuerkerbe (28) und/oder einer Aussteuerkerbe (30) versehen ist.
EP99124966A 1998-12-22 1999-12-15 Schrägscheiben-Axialkolbenpumpe mit Einrichtung zur Pulsationsminderung Withdrawn EP1013928A3 (de)

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