EP2222938B1 - Lagereinheit einer flüssigkeitspumpe - Google Patents

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EP2222938B1
EP2222938B1 EP08804796A EP08804796A EP2222938B1 EP 2222938 B1 EP2222938 B1 EP 2222938B1 EP 08804796 A EP08804796 A EP 08804796A EP 08804796 A EP08804796 A EP 08804796A EP 2222938 B1 EP2222938 B1 EP 2222938B1
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EP
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pump
unit
drive shaft
bearing
liquid pump
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Dirk Foerch
Martin Hochdoerffer
Harald Hermann
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/02—Arrangements of bearings
    • 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
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404—Details or component parts
    • F04B1/0448—Sealing means, e.g. for shafts or housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0034—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps for other than the working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
    • F04C15/0038—Shaft sealings specially adapted for rotary-piston machines or pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/50—Bearings
    • F04C2240/52—Bearings for assemblies with supports on both sides

Definitions

  • the invention relates to a liquid pump according to the preamble of independent claim 1.
  • liquid pumps designed as gear pumps consist of a rotatably arranged drive shaft which leads into a pump housing of the liquid pump.
  • a pump unit with at least one gear, which represents the pumping function.
  • the drive shaft is performed only on one side of the pump housing and transmits drive energy to the at least one gear.
  • This bushing must be sealed with a gasket designed, for example, as a radial shaft seal. If the fluid pump is loaded with a system pressure applied in front of the fluid pump, this shaft seal absorbs the pending pressure by the shaft seal sealing the pump housing from the environment.
  • a liquid pump having a pump housing and a pump unit arranged in the pump unit for generating a pressure of the liquid or a pressure level of the liquid.
  • a drive shaft is provided, which is mounted on a bearing unit in the pump housing.
  • the liquid pump according to the invention according to the features of independent claim 1 has the advantage that the storage unit is provided to In addition, a sealing function to take over, whereby the pressure at the shaft seal is significantly reduced.
  • it can also be used in liquid pumps with high pressures or high pressure levels, such as in the motor vehicle up to 140 bar, without the pressure level of the liquid pump limited or the shaft seal must be designed reinforced.
  • the bearing unit takes over two functions, whereby an additional component for sealing can be omitted. The liquid pump can thus be made much more compact and cheaper.
  • the sealing function is an at least partial sealing of the pump housing on the drive shaft against the environment. This creates a seal in the pump housing before the shaft seal, so that the shaft seal is relieved in relation to its sealing function or to the level of applied by him radial forces and thus can be designed more cost-effective at lower pressures.
  • the seal is preferably dependent on the pressure generated by the pump unit, so that only small leaks flow past the bearing unit into a leakage cross section of the pump arranged between bearing unit and shaft seal, whereby the pressure at the shaft seal increases only very slowly. Since, in particular in the area of brake control systems in motor vehicles, high pressures are applied for a maximum of 15 seconds, the amount of this leakage is limited in time. If the pressure is reduced again after braking, the seal is reduced again and the leakage in front of the shaft seal can flow back into the pump housing. The result is a variable sealing function, which is easily controllable by changing the pressure.
  • the bearing unit when a predetermined pressure is exceeded, can be pressed against the drive shaft and / or the pump housing, so that the pressure at the shaft sealing ring is significantly reduced. At maximum pressure, the bearing unit takes over a major part of the sealing function and thus relieves the shaft seal.
  • the bearing unit is at least one radial bearing, which has a slot, which results in a deformability of the bearing unit and thus a compressibility of the bearing unit to the drive shaft and / or the pump housing.
  • a particularly pronounced deformability of the bearing unit results when the material of the radial bearing is completely interrupted by the slot.
  • the radial bearing is thereby axially variable over its entire length in its circumference.
  • the slot preferably runs obliquely to a transverse axis of the radial bearing.
  • Fig. 1 shows a liquid pump 10 according to the invention in the form of a gear pump with a pump housing 12, which has an interior 24 with an inlet not shown here, a suction side and also not shown here expiry of a pressure side.
  • a rotatably arranged drive shaft 16 which drives a pump unit 14 arranged in the interior 24 of the pump housing 12, leads into the pump housing 12 via a shaft passage to be sealed.
  • the pump unit 14 serves to convey the liquid to produce a correspondingly high pressure level of the liquid.
  • a pressure level of up to 140 bar may occur.
  • the liquid is in this case pumped in the usual way from the suction side to the pressure side of the liquid pump 10.
  • the pump unit 14 preferably has a gear transmission, which is not visible here, which as a rule comprises at least two toothed wheels, one of which is driven via the drive shaft 16. Depending on the arrangement and size of the gears, this can preferably be an external gear, an internal gear, a toothed ring pump or a screw pump.
  • the liquid pump 10 usually evenly pumps the liquid to be pumped.
  • the drive shaft 16 is rotatably supported in the pump housing 12 via a bearing unit 18. Between the shaft passage and the drive shaft 16, a shaft seal 26 is arranged to seal the pump housing 12 to the drive shaft 16 to the outside or against the environment.
  • the shaft seal 26 is arranged with a fixed seat in a recess 28 of the pump housing 12.
  • the shaft seal 26 is formed as a radial shaft seal, which presses radially on the surface of the drive shaft 16.
  • the shaft seal 26 must be designed according to the pressure level occurring in the pump housing 12, i.
  • the shaft seal 26 must apply sufficiently large radial forces depending on the pressure level to fulfill its function.
  • a leakage cross section 30 is arranged on the assumption of leakage between the shaft seal 26 and the bearing unit 18.
  • the bearing unit 18 is provided for supporting the drive shaft 16 in the pump housing 12 to additionally assume a sealing function.
  • this is an at least partial sealing of the pump housing 12 on the drive shaft 16 against the environment or to the outside.
  • the seal is dependent on the pressure level of the liquid pump 10. Namely, by the bearing unit 18 is pressed at a predetermined pressure p is exceeded on the drive shaft 16 and / or the pump housing 12, wherein it is at the pressure p to the system pressure, which rests in front of the liquid pump 10. This creates a seal that is dependent on the pressure level and thus significantly reduces the pressure at the shaft seal 26.
  • the storage unit 18 is according to Fig. 2 at least one radial bearing, which has a slot 20 and is designed as a slotted component.
  • the material of the radial bearing 18 is completely interrupted by the slot 20 and preferably designed to be resilient.
  • the slot 20 extends obliquely to a transverse axis 22 of the radial bearing 18 in the radial bearing 18.
  • the slot 20 of the radial bearing 18 narrows. That is, with increasing pressure p, the radial bearing 18 against the pump housing 12 and the drive shaft 16 pressed and thus seals.
  • the radial bearing 18 is designed as a plain bearing.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
  • Üblicherweise bestehen als Zahnradpumpen ausgeführte Flüssigkeitspumpen aus einer drehbar angeordneten Antriebswelle, welche in ein Pumpengehäuse der Flüssigkeitspumpe hineinführt. Im Pumpengehäuse befindet sich eine Pumpeneinheit mit mindestens einem Zahnrad, welches die Pumpfunktion darstellt. Die Antriebswelle ist nur auf einer Seite des Pumpengehäuses durchgeführt und überträgt Antriebsenergie auf das mindestens eine Zahnrad. Diese Durchführung muss mit einer beispielsweise als Radialwellendichtring ausgeführten Dichtung abgedichtet werden. Wird die Flüssigkeitspumpe mit einem vor der Flüssigkeitspumpe anliegendem Systemdruck belastet, nimmt diese Wellenabdichtung den anstehenden Druck auf, indem der Wellendichtring das Pumpengehäuse gegen die Umgebung abdichtet.
  • So zeigt die DE 10 2004 062 002 A1 eine Flüssigkeitspumpe mit einem Pumpengehäuse und einer im Pumpengehäuse angeordneten Pumpeneinheit zur Erzeugung eines Drucks der Flüssigkeit bzw. eines Druckniveaus der Flüssigkeit. Zum Antreiben der Pumpeneinheit ist eine Antriebswelle vorgesehen, die über eine Lagereinheit im Pumpengehäuse gelagert ist.
  • Siehe auch JP-A-11-230056 (Zusamennfassung; Fig. 1-6).
    • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe nach den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Lagereinheit dazu vorgesehen ist, zusätzlich eine Dichtfunktion zu übernehmen, wodurch der Druck am Wellendichtring deutlich reduziert wird. Dadurch, dass der Wellendichtring nur noch geringere Drücke aufnehmen muss, kann er deutlich kostengünstiger ausgelegt werden. Zudem kann er auch bei Flüssigkeitspumpen mit hohen Drücken bzw. hohem Druckniveau, wie beispielsweise im Kraftfahrzeug bis zu 140 bar, eingesetzt werden, ohne dass das Druckniveau der Flüssigkeitspumpe begrenzt oder der Wellendichtring verstärkt ausgelegt werden muss. Zudem übernimmt die Lagereinheit zwei Funktionen, wodurch ein zusätzliches Bauteil zur Abdichtung entfallen kann. Die Flüssigkeitspumpe kann somit wesentlich kompakter und kostengünstiger gestaltet werden.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Flüssigkeitspumpe möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass es sich bei der Dichtfunktion um eine wenigstens teilweise Abdichtung des Pumpengehäuses an der Antriebswelle gegen die Umgebung handelt. Hierdurch entsteht bereits vor dem Wellendichtring eine Abdichtung im Pumpengehäuse, so dass der Wellendichtring in Bezug auf seine Dichtfunktion bzw. auf die Höhe der durch ihn aufzubringenden Radialkräfte entlastet ist und somit kostengünstiger auf geringere Drücke ausgelegt werden kann.
  • Vorzugsweise ist die Abdichtung von dem von der Pumpeneinheit erzeugten Druck abhängig, so dass nur geringe Leckagen an der Lagereinheit vorbei in einen zwischen Lagereinheit und Wellendichtring angeordneten Leckagequerschnitt der Pumpe fließen, wodurch sich der Druck am Wellendichtring nur sehr langsam erhöht. Da insbesondere im Bereich Bremsregelsysteme in Kraftfahrzeugen hohe Drücke maximal 15 Sekunden anliegen, ist die Menge dieser Leckage zeitlich begrenzt. Wird der Druck nach einer Bremsung wieder abgebaut, reduziert sich die Abdichtung wieder und die Leckage vor dem Wellendichtring kann wieder in das Pumpengehäuse zurückfließen. Es ergibt sich eine variable Dichtfunktion, welche durch Veränderung des Drucks leicht steuerbar ist.
  • Vorteilhafterweise ist die Lagereinheit bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes an die Antriebswelle und/oder das Pumpengehäuse anpressbar, so dass der Druck am Wellendichtring deutlich reduziert ist. Bei Maximaldruck übernimmt die Lagereinheit ein Hauptteil der Dichtfunktion und entlastet somit den Wellendichtring.
  • Besonders vorteilhaft handelt es sich bei der Lagereinheit um mindestens ein Radiallager, welches einen Schlitz aufweist, wodurch sich eine Deformierbarkeit der Lagereinheit und somit eine Anpressbarkeit der Lagereinheit an die Antriebswelle und/oder das Pumpengehäuse ergibt.
  • Eine besonders ausgeprägte Deformierbarkeit der Lagereinheit ergibt sich, wenn das Material des Radiallagers durch den Schlitz vollständig unterbrochen ist. Vorteilhafterweise ist das Radiallager dadurch axial über seine ganze Länge in seinem Umfang veränderbar.
  • Der Schlitz verläuft vorzugsweise schräg zu einer Querachse des Radiallagers. Hierdurch werden auf besonders vorteilhafte Weise eine Deformation des Radiallagers und damit ein Anpressen an die Antriebswelle und das Pumpengehäuse erreicht.
  • Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • Fig. 1
    zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Flüssigkeits- pumpe mit einer Lagereinheit.
    Fig. 2
    zeigt die als Radiallager ausgeführte Lagereinheit gemäß Fig. 1.
    Ausführungsform der Erfindung
  • Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe 10 in Form einer Zahnradpumpe mit einem Pumpengehäuse 12, das einen Innenraum 24 mit einem hier nicht dargestellten Zulauf einer Saugseite und einem ebenfalls hier nicht dargestellten Ablauf einer Druckseite aufweist. In das Pumpengehäuse 12 führt über einen abzudichtenden Wellendurchgang eine drehbar angeordnete Antriebswelle 16, welche eine im Innenraum 24 des Pumpengehäuses 12 angeordnete Pumpeneinheit 14 antreibt.
  • Die Pumpeneinheit 14 dient zur Förderung der Flüssigkeit unter Erzeugung eines entsprechend hohen Druckniveaus der Flüssigkeit. Bei einem Einsatz einer Flüssigkeitspumpe 10 in einem Kraftfahrzeug kann ein Druckniveau von bis zu 140 bar auftreten. Die Flüssigkeit wird hierbei in üblicher Weise von der Saugseite zur Druckseite der Flüssigkeitspumpe 10 gepumpt. Hierzu weist die Pumpeneinheit 14 vorzugsweise ein hier nicht sichtbares Zahnradgetriebe auf, welches in der Regel mindestens zwei Zahnräder umfasst, wovon eines über die Antriebswelle 16 angetrieben wird. Je nach Anordnung und Größe der Zahnräder kann es sich hierbei vorzugsweise um eine Außenzahnrad-, eine Innenzahnrad-, eine Zahnring- oder eine Schraubpumpe handeln. Die Flüssigkeitspumpe 10 fördert in der Regel gleichmäßig die zu pumpende Flüssigkeit.
  • Die Antriebswelle 16 ist über eine Lagereinheit 18 drehbar im Pumpengehäuse 12 gelagert. Zwischen dem Wellendurchgang und der Antriebswelle 16 ist ein Wellendichtring 26 angeordnet, um das Pumpengehäuse 12 an der Antriebswelle 16 nach außen bzw. gegen die Umgebung abzudichten. Der Wellendichtring 26 ist mit festem Sitz in einer Ausnehmung 28 des Pumpengehäuses 12 angeordnet. Vorzugsweise ist der Wellendichtring 26 als Radialwellendichtring ausgebildet, der radial auf die Oberfläche der Antriebswelle 16 drückt. Der Wellendichtring 26 muss dem im Pumpengehäuse 12 auftretenden Druckniveau entsprechend ausgelegt sein, d.h. der Wellendichtring 26 muss je nach Druckniveau zur Erfüllung seiner Funktion ausreichend große Radialkräfte aufbringen. Zur Auf nahme von Leckage ist zwischen dem Wellendichtring 26 und der Lagereinheit 18 ein Leckagequerschnitt 30 angeordnet.
  • Zur Entlastung des Wellendichtrings 26 in Bezug auf seine Dichtfunktion bzw. auf die Höhe der durch ihn aufzubringenden Radialkräfte wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Lagereinheit 18 zur Lagerung der Antriebswelle 16 im Pumpengehäuse 12 dazu vorgesehen ist, zusätzlich eine Dichtfunktion zu übernehmen. Bei der Dichtfunktion handelt es sich hierbei um eine wenigstens teilweise Abdichtung des Pumpengehäuses 12 an der Antriebswelle 16 gegen die Umgebung bzw. nach außen. Die Abdichtung ist von dem Druckniveau der Flüssigkeitspumpe 10 abhängig. Und zwar, indem die Lagereinheit 18 bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes p an die Antriebswelle 16 und/oder das Pumpengehäuse 12 angepresst wird, wobei es sich bei dem Druck p um den Systemdruck handelt, welcher vor der Flüssigkeitspumpe 10 anliegt. Hierdurch entsteht eine Abdichtung, die vom Druckniveau abhängig ist und so den Druck am Wellendichtring 26 deutlich reduziert.
  • Bei der Lagereinheit 18 handelt es sich gemäß Fig. 2 um mindestens ein Radiallager, welches einen Schlitz 20 aufweist bzw. als geschlitztes Bauteil ausgeführt ist. Das Material des Radiallagers 18 ist durch den Schlitz 20 vollständig unterbrochen und vorzugsweise federnd ausgeführt. Vorzugsweise verläuft der Schlitz 20 schräg zu einer Querachse 22 des Radiallager 18 im Radiallager 18. Bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes bzw. Druckniveaus verschmälert sich der Schlitz 20 des Radiallagers 18. D.h. mit steigendem Druck p wird das Radiallager 18 gegen das Pumpengehäuse 12 und die Antriebswelle 16 gepresst und dichtet somit ab. Hierdurch können nur geringe Leckagen am Radiallager 18 vorbeifließen, wodurch sich der Druck bzw. das Druckniveau am Wellendichtring 26 nur langsam erhöht. Vorteilhafterweise ist das Radiallager 18 als Gleitlager ausgeführt.

Claims (8)

  1. Flüssigkeitspumpe (10) mit einem Pumpengehäuse (12), einer Pumpeneinheit (14) zur Erzeugung eines Drucks (p), einer Antriebswelle (16) zum Antreiben der Pumpeneinheit (14) und einer Lagereinheit (18) zur Lagerung der Antriebswelle (16) im Pumpengehäuse (12), wobei es sich bei der Lagereinheit (18) um mindestens ein Radiallager handelt, welches einen Schlitz (20) aufweist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Lagereinheit (18) dazu vorgesehen ist, zusätzlich eine Dichtfunktion zu übernehmen, indem die Lagereinheit (18) bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes (p) an die Antriebswelle (16) und an das Pumpengehäuse (12) derart anpressbar ist, dass ein bestehender Spalt zwischen der Antriebswelle (16) und einem Wellendurchgang im Pumpengehäuse (12) überdeckt ist.
  2. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Dichtfunktion um eine wenigstens teilweise Abdichtung des Pumpengehäuses (12) an der Antriebswelle (16) gegen die Umgebung handelt.
  3. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abdichtung von einem vor der Flüssigkeitspumpe (10) anliegenden Systemdruck (p) abhängig ist.
  4. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Radiallagers (18) durch den Schlitz (20) vollständig unterbrochen ist.
  5. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitz (20) schräg zu einer Querachse (22) des Radiallagers (18) im Radiallager (18) verläuft.
  6. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich bei Überschreiten eines vorbestimmten Druckes (p) der Schlitz (20) des Radiallagers (18) verschmälert.
  7. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Radiallager (18) als Gleitlager ausgeführt ist.
  8. Flüssigkeitspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinheit (14) ein Zahnradgetriebe aufweist.
EP08804796A 2007-11-14 2008-09-26 Lagereinheit einer flüssigkeitspumpe Not-in-force EP2222938B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
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EP2222938A1 EP2222938A1 (de) 2010-09-01
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AT (1) ATE501338T1 (de)
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