JP2000120559A - 可変送出外歯車ポンプ - Google Patents

可変送出外歯車ポンプ

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JP2000120559A
JP2000120559A JP11290329A JP29032999A JP2000120559A JP 2000120559 A JP2000120559 A JP 2000120559A JP 11290329 A JP11290329 A JP 11290329A JP 29032999 A JP29032999 A JP 29032999A JP 2000120559 A JP2000120559 A JP 2000120559A
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pump
sealing surface
gear
pocket
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JP11290329A
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Schreiber Bernd
シュライバー ベルンド
Sutyuzuru Gunther
ステュズル ガンザー
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Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Original Assignee
Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/185Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by varying the useful pumping length of the cooperating members in the axial direction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
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    • F04C2/088Elements in the toothed wheels or the carter for relieving the pressure of fluid imprisoned in the zones of engagement
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 送出すべき流体を、できるだけ安定して脈動
なしに汲み出す可変送出外歯車ポンプを提供すること。 【解決手段】 可変送出外歯車ポンプである。ポンプ
は、以下を有する。ケーシング、少なくとも1個の回転
駆動歯車対であって、歯車対は、2個の相互に噛み合う
平歯車を有し、平歯車は、ケーシングの外殻面および軸
方向密封面領域と共に、送出空間を形成し、送出空間
は、ポンプ入口ポートに接続された低圧側およびポンプ
出口ポートに接続された高圧側を有する;および歯車対
の1個の平歯車を回転可能に取り付けるのに供されるピ
ストンであって、ピストンは、戻し要素の力に対向して
該高圧側に液体を充填することにより、1個の平歯車と
共に、該ポンプの送出を変えるために、歯車対の該他の
平歯車に対して移動される。ここで、密封面領域の密封
ランドに隣接する少なくとも1個の軸方向密封面領域に
は、少なくとも1個のポケットが形成され、ポケット
は、平歯車の最深歯連結ゾーンを、ポンプ出口ポートま
たは該ポンプ入口ポートのいずれかに接続する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、可変送出外歯車ポ
ンプに関し、このポンプは、ケーシング、少なくとも1
個の回転駆動歯車対(これは、2個の相互に噛み合う平
歯車を有し、これらの平歯車は、このケーシングの外殻
面および軸方向密封面領域と共に、送出空間を形成し、
この送出空間は、ポンプ入口ポートに接続された低圧側
およびポンプ出口ポートに接続された高圧側を有す
る)、および該歯車対の1個の平歯車を回転可能に取り
付けるのに供されるピストン(このピストンは、戻し要
素の力に抗して該高圧側に液体を充填することにより、
この1個の平歯車と共に、該ポンプの送出を変えるため
に、この歯車対の他の平歯車に対して移動される)を有
する。さらに特定すると、本発明は、高めた速度でそれ
自体を自動的に制御する外歯車ポンプに関する。
【0002】
【従来の技術】関連する分野での外歯車ポンプの1つ
は、ドイツ特許第DE 4121074A1号から知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的が、送出
すべき流体を、できるだけ安定して脈動なしに汲み出す
可変送出外歯車ポンプを提供することにあることは、こ
の従来技術に基づいている。
【0004】
【課題を解決するための手段】この目的は、この密封面
領域の密封ランドに隣接する少なくとも1個の軸方向密
封面領域にて、この平歯車の最深歯連結ゾーンをポンプ
出口ポートまたはポンプ入口ポートのいずれかと接続す
る少なくとも1個のポケットが形成されるという点で、
達成される。
【0005】本発明は、ケーシング中にて、2個の相互
に噛み合う平歯車を備えた回転可能に駆動される歯車対
を有する外歯車ポンプに基づいている。この歯車対は、
ケーシング表面領域に取り囲まれており、この表面領域
は、この平歯車の面により接触された軸方向密封面領域
と共に、送出空間を規定しており、この送出空間は、ポ
ンプ入口ポートと接続された低圧側およびポンプ出口ポ
ートと接続された高圧側を有する。このポンプの体積変
位の範囲を規定するために、この平歯車の1個は、ピス
トン上に回転可能に取り付けられ、このピストンは、こ
の平歯車と共に、他の平歯車に対して移動可能なケーシ
ング中にて、取り付けられている。好ましくは、このピ
ストンは、ピストン上に取り付けた平歯車の回転軸に平
行に、直線的に移動可能である。1個の平歯車を他の平
歯車に対して移動させることにより、これらの平歯車の
相互噛み合い長さは、好ましい軸移動のために変えられ
る。
【0006】この相互噛み合い長さは、そのポンプ速度
に依存して増減するポンプ圧を高くしつつ、自動的に低
下される。この送出を変えるかまたはこのポンプを高い
ポンプ圧に自動的に調節することは、その高圧側にて、
このピストンに流体を充填することにより、達成され
る。この高圧流体の圧縮力は、戻し要素の力により、相
殺される。この戻し要素は、好ましくは、圧縮バネによ
り形成される。圧縮した流体は、この相互噛み合い長さ
が短くなる方向にピストンを強制し、この戻し要素は、
この圧縮力と対抗する。
【0007】好ましくは、このポンプは、潤滑ポンプ
(さらに特定すると、往復運動エンジンピストンでのエ
ンジン油送出用のもの)として、用途が見出されてい
る。
【0008】本発明によれば、少なくとも1個の軸方向
密封面領域にて、ポケットまたは腎臓形凹み部が形成さ
れ、これは、この密封表面領域の密封ランドと境を接
し、そしてこの歯車歯の最深歯連結ゾーンと、このポン
プ入口ポートまたはポンプ出口ポートのいずれかとを接
続する。この軸方向密封面領域は、これらの平歯車の1
個の面と直接隣接している。この密封表面領域の密封ラ
ンドは、これらの2個の歯車の最深歯連結部の歯ギャッ
プの底部を覆う。このポケットは、この最深歯連結ゾー
ン中の歯ギャップを、この高圧側または低圧側で、次の
歯ギャップに接続する。
【0009】ポケットのない密封面領域とは反対に、こ
の最深歯連結部の歯ギャップからは、高圧流体のより抵
抗の少ない排出が保証される。本発明は、それゆえ、外
歯車ポンプを形成し、ここで、この高圧側の流体は、こ
の送出を自動的に制限するために使用され、しかしなが
ら、既知の単平面軸方向密封面領域を有するこのような
外歯車ポンプで関与する絞り油効果をなくすかまたは少
なくとも低減させる。
【0010】好ましくは、このポケットの深さは、これ
らの2個の歯車の最大相互噛み合い長さの、多くとも、
5分の1、少なくとも20分の1であり、これはまた、形
成される任意のさらに別のポケットに適用される。さら
に別のポケットを形成するとき、各ポケットの深さは、
同じであり得る。もし、この密封面領域の高圧側および
低圧側の両方でポケットを形成するなら、低圧側のポケ
ットは、好ましくは、高圧側のポケットよりも深さが小
さい。好ましい1実施態様では、別種の単一平面軸方向
密封面領域は、一定深さの再単一平面ポケットへと退か
れる。その最大相互噛み合い長さは、少なくとも0送出
にて、このポンプの低速範囲での戻し要素のリセット特
性に従って、存在する。
【0011】このポケットは、ポケットの上縁部で測定
すると、回転時に平歯車により覆われる表面積の最小5
%および最大20%の表面積を占める。ポケットの表面積
が大きくなると、この密封面領域と平歯車の掃除面との
間の摩擦は少なくなり、不利である。
【0012】このポケットは、好ましくは、この軸方向
密封面領域の高圧側に設けられる。その理由は、この場
合には、最も堅い歯連結の絞りゾーンから送出方向への
流体の移動が容易となるからである。しかしながら、こ
のポケットはまた、低圧側に設けることもできる。その
理由は、この場合、取り込み領域での流体の量は、いず
れにしても、低下するからである。
【0013】好ましくは、ポケットは、この密封ランド
に隣接する高圧側および低圧側の両方で、この軸方向密
封面領域に組み込まれる。これらの平歯車に対するさら
に別の軸方向密封面領域にて、それぞれ、その高圧側に
ポケットを設けるのが好ましく、さらに好ましくは、各
軸方向密封面領域には、それぞれの密封面領域の低圧側
に、ポケットが設けられる。
【0014】このポンプはまた、数対の歯車を有しても
よい。特に、単一平歯車(これは、次いで、好ましく
は、駆動される)は、1個または数個の他の平歯車と相
互に噛み合い、このようにして、このポンプの数対の歯
車が形成される。好ましくは、前記種類のものの少なく
とも1個のポケットはまた、同じようにして、この追加
歯車対の最深歯連結ゾーンまたは各追加歯車対にて、形
成される。本発明の好ましい1実施態様では、このよう
な追加平歯車の1個はまた、加圧によるポンプ送出を制
御するために、共通の平歯車に対して移動可能である。
この配列では、この歯車対の送出特徴は、互いに同じで
あるかまたは互いに異なり得る。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明は、今ここで、図面を参照
して、好ましい実施態様によって、さらに詳細に記述す
る。
【0016】図1は、可変送出外歯車ポンプの縦断面を
図示しており、その位置は、図2および3では、C−C
線で示されている。
【0017】ケーシング部1およびカバー2は、そこに
液密でボルト締めされているが、このポンプのケーシン
グを形成する。ケーシング部1およびカバー2は、それ
ぞれ個々に、図2および図3で描写されており、それら
は、補足的な情報のために、常に、参照される;図5で
示した平歯車を取り付けたカバー2の斜視図もまた、参
照される。
【0018】カバー2は、カバープレートおよびそこか
ら突出している円筒状基部5を有する。このポンプのケ
ーシングでは、2個の平歯車6および11は、互いに対し
て平行に間隔を置いた2個の回転軸の回りに、回転可能
に取り付けられている。平歯車6および11は、それらの
歯7および12によって相互に噛み合う。この平歯車対の
1側面では、平歯車6および11の噛み合いゾーンへのポ
ート付けには、図1で破線で示した流体入口ポート3が
あり、また、ポンプ入口ポート3と反対側の平歯車対の
側面には、ポンプ出口ポート4がある。平歯車6および
7の回転駆動装置は、流体を、ポンプ入口ポート3から
ポンプ出口ポート4へと送出する。
【0019】回転駆動装置は、カバー2の基部5に回転
可能に取り付けた駆動シャフト8によって、設けられて
いる。平歯車6は、それが捻れたり位置ずれしないよう
にロックした駆動シャフト8に固定されている。
【0020】他の平歯車11は、ジャーナル13上にて、2
個の円筒体14および15の間に互いに回転可能に取り付け
られており、このジャーナルは、2個の円筒体14および
15を互いに接続し、2個の円筒体14および15に対して移
動しないようにする。2個の円筒体14および15は、ケー
シング部1の穴にて、平歯車11の回転軸の線に沿って、
直線的に前後に移動可能なピストンを形成する。第一外
面では、ピストン14、15には、高圧側の流体が充填され
る。ポンプ出口ポート4は、高圧空間18へと直接入り、
この高圧空間は、ピストン14、15または円筒体14の第一
外面により、密封される。この第一外面と反対側にある
円筒体15の第二外面では、ピストン14、15は、鋼鉄圧縮
バネ20の弾性復元力により、推進される。高圧空間18で
の圧力が高まると、ピストン14、15は、2個の平歯車6
および11の相互噛み合い長さが短くなるような方向で軸
方向に平行な平歯車6に対して、圧縮バネ20の復元力に
対抗して配置されるが、このポンプの送出を少なくする
のは、この相互噛み合い長さの低下である。高圧空間18
の圧力が、平歯車6および11のポンプ速度の増加と共に
上がり、また、この上昇は、2個の平歯車6および7の
相互噛み合い長さの低下を引き起こすので、このポンプ
は、ポンプ出口ポート4のために、自動的に、無限に可
変に下方制御され、そして高圧空間18は、短絡される。
例示の実施態様での最大相互噛み合い長さは、長さが等
しいこれらの2個の平歯車の長さに相当し、それは、ゼ
ロ分配(さらに特定すると、ポンプ空転)で達成され、平
歯車6および11は、それにより、互いに対向して水平に
位置するようになる。
【0021】ポンプ入口ポート3からポンプ出口ポート
4への流体送出は、ポンプ上げ送出空間によりなされ、
この空間は、平歯車6および11の歯先円の回りのケーシ
ング部1の外殻面領域だけでなく、軸方向密封面領域
9、10、16および17、およびポンプ入口ポート3へのポ
ート、および平歯車6および11の各側面上のポンプ出口
ポート4への連絡通路により、密封的に取り囲まれてい
る。これらの軸方向密封面領域9、10、16および17は、
本発明の意味では、ケーシング1、2またはピストン1
4、15の表面領域であることが分かり、これらは、それ
ぞれ、平歯車6および11の各面と直接的かつ密封的に対
向している。それらは、このポンプ上げ送出空間を軸方
向に密封し、そして互いから、その低圧側および高圧側
を分離する(すなわち、短絡を防止する)。
【0022】図2および3は、回転駆動した平歯車6に
対する軸方向密封面領域9および10を平面図で示す。軸
方向密封面領域9は、カバー2の基部5の遊離面により
形成される。図3では、基部5はまた、密封ランド21か
ら見て、示されている。軸方向密封面領域10は、ケーシ
ング部1と反対側に形成されている。平歯車11に対する
軸方向密封面領域16および17の平面図は、図4から明ら
かである。
【0023】軸方向密封面領域9は、平歯車6の歯先円
の直径に相当する外径を有する円環面領域である。それ
は、単一平面の表面を有し、ここで、密封ランド21の両
側では、ポケット22および23が組み込まれている。この
ポンプを組み立てた状態では、密封ランド21は、平歯車
6および11の最深歯連結の歯ギャップへと突出し、そし
てこの相互噛み合いでの高圧側からの低圧側の分離を確
実にする。
【0024】ポケット22および23は、軸方向密封面領域
9の外周縁部の方向で、開いている。各ポケットは、互
いに一定角度で立っている2個の制御縁部により規定さ
れ、そこでは、軸方向密封面領域9は、垂直に傾斜して
いるか、または対応するポケット22および23に僅かに傾
いている。密封ランド21の長さ(これは、ポケット22の
制御縁部の交差領域およびポケット23の制御縁部の交差
領域のレベルから測定され、密封面領域4の外周縁部ま
で同じレベルで位置しており、これは、同時に、外部ラ
ンド縁部を形成する)は、これらの平歯車の歯高さに、
ほぼ対応している。
【0025】ポケット22および23の深さT1およびT2、ま
たはそれらの制御縁部の高さは、平歯車6および11の最
大相互噛み合い長さの少なくとも20分の1、多くとも、
5分の1に相当する。ポケット22および23の底部は、そ
れらの制御縁部からそれらの開口縁部まで、単一平面で
ある。低圧側でのポケット23の深さT2は、好ましくは、
高圧側でのポケット22の深さT1より小さい。例示の実施
態様では、T1は、平歯車6および11の最大相互噛み合い
長さの8分の1であり、そしてT2は、10分の1である。
【0026】平歯車6の歯先円と平歯車6の内径との間
の円環の表面領域で測定したとき、高圧側でのポケット
22の表面積は、完全で中断していない円環の表面積の最
小5%および最大20%であり、輪郭を定めた制御縁部の
上縁部と、言及した円環の外周縁部との間の全表面領域
は、ポケット22の表面領域の基部を形成する。対照的
に、低圧側のポケット23は、より小さく、この円環の全
表面積のその表面積%(前と同様に規定した)は、5%と
15%の間である。ポケット22の凹み表面領域は、密封ラ
ンド21を規定する同じ長さの制御縁部に対して、ポケッ
ト23の凹み表面領域に関して、より大きい。その理由
は、ポケット22の場合に、密封ランド21に対して一定角
度で配向した第二制御縁部が、密封ランド21での制御縁
部に対して、ポケット23の対応する制御縁部よりも大き
な鈍角で、配向されるからである。ポケット22は、それ
ゆえ、軸方向密封面領域9の外周縁部を形成し、ポケッ
ト23よりも長い縁部を覆う。
【0027】同じことは、反対側の密封面領域10のポケ
ット25および26にも当てはまる(図2)。組み立てた状態
では、このポンプ送出空間の高圧側での同じ形状にした
ポケット22および25および低圧側での同じ形状にしたポ
ケット23および26は、正確に反対側に位置している。
【0028】図4では、円筒体14および15は、個々に、
それらの軸方向密封面領域16および17の平面図および各
縦断面で示されている。円筒体15は、さらに、圧縮バネ
20に面したその外面の平面図で描写されている。
【0029】円筒体14は、高圧空間18を密封するが、高
圧空間18(図示せず)に面したその面では、単一平面であ
る。円筒体14の全長にわたって、その密封ランド27の領
域にて、その外殻表面領域では、円筒セグメントが凹ん
でいる。このポンプを組立てた状況では、この凹み部
は、平歯車6および11の歯により、貫通される。同時
に、この凹み部は、円筒体14が基部5に沿ってしっかり
と滑ることができる点で、ピストン14、15に対する回転
防止ロックとして役立つ。密封ランド27を備えた軸方向
密封面領域16の立体配置、さらに特定すると、ポケット
28および29の立体配置は、軸方向密封面領域9およびそ
のポケットの立体配置に対応している。
【0030】同じことは、図4での下部図示から明らか
なように、円筒体15の軸方向密封面領域17に当てはま
る。平歯車11から離れて面しているその外面では、円筒
体15は、カップ状の環として形成され、これには、圧縮
バネ20用のガイドとして役立つ外周環状経路が含まれ
る。
【0031】
【発明の効果】本発明によれば、送出すべき流体を、で
きるだけ安定して脈動なしに汲み出す可変送出外歯車ポ
ンプを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、可変送出外歯車ポンプの縦断面であ
る。
【図2】図2は、図1で示すA−A線に沿って取り出し
た、このポンプのケーシング部の平面図である。
【図3】図3は、図1のB−B線に沿って取り出した、
このポンプのカバーの平面図である。
【図4】図4は、2個の円筒体を図示しており、これら
の間では、図1によるポンプの平歯車は、回転可能に取
り付けられている。
【図5】図5は、図3で示すポンプカバーの斜視図であ
り、これは、平歯車を含む。
【符号の説明】
1 ケーシング部 2 カバー 3 入口ポート 4 出口ポート 5 円筒状基部 6 平歯車 7 歯 8 駆動シャフト 11 平歯車 12 歯
【手続補正書】
【提出日】平成11年12月14日(1999.12.
14)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】
【手続補正3】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図2
【補正方法】変更
【補正内容】
【図2】
【手続補正4】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図3
【補正方法】変更
【補正内容】
【図3】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベルンド シュライバー ドイツ国 88371 エバースバッチ−ムス バッチ, ガーテンシュトラーセ 43 (72)発明者 ガンザー ステュズル ドイツ国 88427 バッド シュッセンリ エド, ブチャーシュトラーセ 46

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 可変送出外歯車ポンプであって、該ポン
    プは、以下を有する: a)ケーシング(1、2)、 b)少なくとも1個の回転駆動歯車対であって、該歯車対
    は、2個の相互に噛み合う平歯車(6、11)を有し、該平
    歯車は、該ケーシング(1、2)の外殻面および軸方向密
    封面領域(9、10、16、17)と共に、送出空間を形成し、
    該送出空間は、ポンプ入口ポート(3)に接続された低圧
    側およびポンプ出口ポート(4)に接続された高圧側を有
    する;および c)該歯車対の1個の平歯車(11)を回転可能に取り付ける
    のに供されるピストン(13、14、16)であって、該ピスト
    ンは、戻し要素(20)の力に抗して該高圧側に液体を充填
    することにより、該1個の平歯車(11)と共に、該ポンプ
    の送出を変えるために、該歯車対の他の平歯車(6)に対
    して移動される;ここで、 d)該密封面領域(9)の密封ランド(21)に隣接する少なく
    とも1個の軸方向密封面領域(9)には、少なくとも1個
    のポケット(22;23)が形成され、該ポケットは、該平歯
    車(6、11)の最深歯連結ゾーンを、該ポンプ出口ポート
    (4)または該ポンプ入口ポート(3)のいずれかに接続す
    る。
  2. 【請求項2】 前記ポケット(22)が、前記軸方向密封面
    領域(9)にて、前記送出空間の前記高圧側で形成され、
    そして前記歯車(6、11)の前記最深歯連結ゾーンを、前
    記ポンプ出口ポート(4)に接続する、請求項1に記載の
    外歯車ポンプ。
  3. 【請求項3】 前記軸方向密封面領域(9)にて、前記密
    封ランド(21)に隣接する前記送出空間の前記低圧側で、
    さらに別のポケット(23)が形成され、該さらに別のポケ
    ット(23)が、前記歯車(6、11)の前記最深歯連結ゾーン
    を、前記ポンプ入口ポート(3)に接続する、請求項1又
    は2に記載の外歯車ポンプ。
  4. 【請求項4】 前記ポケット(23)が、前記軸方向密封面
    領域(9)にて、前記送出空間の前記低圧側で形成され、
    そして該歯車(6、11)の前記最深歯連結ゾーンを、前記
    ポンプ入口ポート(3)に接続する、請求項1に記載の外
    歯車ポンプ。
  5. 【請求項5】 前記平歯車(6、11)の最大相互噛み合い
    長さが、前記ポケット(22;23)の深さの5〜20倍に相当
    する、請求項1〜4のいずれかに記載の外歯車ポンプ。
  6. 【請求項6】 前記ポケット(22)が、前記密封面領域
    (9)と共に測定したレベルとして、回転時の前記平歯車
    (6)により覆われる表面積の5%〜20%に相当する表面
    積を占め、該平歯車が、前記密封面領域(9)と隣接して
    いる、請求項1〜5のいずれかに記載の外歯車ポンプ。
  7. 【請求項7】 前記軸方向密封面領域(9、10、16、17)
    のそれぞれが、前記送出空間の前記高圧側で、隣接ポケ
    ット(22、25、28、31)を備えた密封ランド(21、24、2
    7、30)を有する、請求項1〜6のいずれかに記載の外歯
    車ポンプ。
  8. 【請求項8】 前記軸方向密封面領域(9、10、16、17)
    のそれぞれが、前記送出空間の前記低圧側で、隣接ポケ
    ット(23、26、29、32)を備えた密封ランド(21、24、2
    7、30)を有する、請求項1〜7のいずれかに記載の外歯
    車ポンプ。
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