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DE2221183A1 - Hydraulikpumpe oder -motor, insbesondere fuer hydrostatische lenkeinrichtungen von kraftfahrzeugen - Google Patents

Hydraulikpumpe oder -motor, insbesondere fuer hydrostatische lenkeinrichtungen von kraftfahrzeugen

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DE2221183A1
DE2221183A1 DE19722221183 DE2221183A DE2221183A1 DE 2221183 A1 DE2221183 A1 DE 2221183A1 DE 19722221183 DE19722221183 DE 19722221183 DE 2221183 A DE2221183 A DE 2221183A DE 2221183 A1 DE2221183 A1 DE 2221183A1
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DE
Germany
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hydraulic pump
gear
housing
motor according
pressure medium
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Karl-Heinz Liebert
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ZF Friedrichshafen AG
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    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • 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
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/103Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member one member having simultaneously a rotational movement about its own axis and an orbital movement
    • F04C2/105Details concerning timing or distribution valves
    • F04C2/106Spool type distribution valves
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    • Y10T137/86638Rotary valve
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Description

ZAHNRADFABRIK FRIEDRICHSHAFM Aktiengesellschaft Pr iedr i chshaf e|n
Hydraulikpumpe oder -motor, insbesondere für hydrostatische Lenkefinrichtungen von Kraftfahrzeugen
Die Erfindung betrifft eine Hydraulikpumpe oder einen -motor, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit einem Innenzahnprofile aufweisenden Zahnring und einem in diesem gelagerten außenverzahnten, ein Zahnprofil weniger aufweisenden, durch eine allseitig gelenkige drehfeste Verbindung mit der An- bzw. Abtriebswelle bei Drehung um seine Achse eine Planetenbewegung auf einer Kreisbahn um die Achse des Zahnringes in zu der Drehbewegung entgegengesetzter Richtung ausführenden Zahnrad, und mit einer aus zu jeder Zahnlücke des Zahnrades führenden Kan&len und aus mit diesen zusammenwirkenden, in Gehäuseteilen angeordneten, in der Anzahl der doppelten Zähnezahl des Zahnringes entsprechenden Steueröffnungen bestehenden, mit der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades um ihre Achse.drehbaren Druckmittel-Verteileinrichtung, durch welche in jeder Arbeitsstellung sämtliche zwischen den Zahnprofilen von Zahnring und Zahnrad und angrenzenden Stirnflächen von Gehäuseteilen gebildeten Saug- bzw. Druckkammern jeweils an eine getrennte Druckmittelleitung angeschlossen sind.
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Derartige als Hydraulikpumpe oder -motor wirkende Drehkolbenmaschinen mit umlaufender Verteilersteuerung haben den Zweck, bei Pumpenbetrieb einen relativ großen Förderstrom je Umdrehung der Antriebswelle bei geringer Antriebsdrehzahl zu liefern bzw. bei Motorbetrieb ein relativ großes Abtriebsdrehmoment bei großem Schluckvolumen und geringer Abtriebsdrehzahl abzugeben. Vorzugsweise finden solche Drehkolbenmaschinen Anwendung in hydrostatischen Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen und dienen beim Betrieb mit einer hydraulischen Hilfskraft als vom Lenkhandrad betätigbare Dosiereinrichtung und beim Betrieb ohne hydraulische Hilfskraft als vom Lenkhandrad antreibbare Kraftquelle.
Bei einer bekannten Drehkolbenmaschine wirken im Zahnrad verlaufende, einerseits in den Zahnlücken seines Zahnprofile und andererseits in seinen Stirnflächen einmündende Druckmittelkanäle mit in beiden feststehenden Gehäusestirnwänden angebrachten vieleckförmigen Durchbrächen mit je einer der Zöhnezahl des äußeren Zahnringes entsprechenden Anzahl Ecken als Druckmittelverteileinrichtung zusammen, so daß in jeder Stellung des Zahnrades sämtliche Saug- bzw. Druckkammern je an eine getrennte Druckmittelleitung angeschlossen werden, und bei einer Relativdrehung des Zahnrades um seinen Schwerpunkt um eine Zahnteilung ein vollständiger Steuerzyklus der Verteilersteuerung durchlaufen wird,
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Bin weiteres Ausftihrungsbelspiel sieht einen zylindrischen., mit der Drehgeschwindigkeit der An- bzw. Abtriebswelle rotierenden, zu dieser koaxialen Drehschieber vor, der mit auf seiner äußeren zylindrischen Mantelfläche angebrachten Längsnuten, die je zur Hälfte mit je einer getrennten Druckmittelleitung in Verbindung stehen, mit im Gehäuse verlaufenden, zu jeder Zahnlücke des äußeren Zahnringes führenden Kanälen als Druckmittelverteileinrichtung zusammenwirkt (US-PS 211 582).
Bei einer weiteren bekannten Drehkolbenmaschine ist. ein als Bogenzweieck ausgebildeter Drehkolben in einem Gehäuse, dessen Querschnitt ein Dreieck mit abgerundeten Ecken bildet, gelagert und mittels einer Gelenkwelle drehfest mit der An- bzw. Abtriebswelle verbunden, so daß der Drehkolben bei einer Drehung der Welle um 360° eine der Zähnezahl des Drehkolbens entsprechende Anzahl Umläufe seines Schwerpunktes auf einer Kreisbahn um die Achse des Gehäuses in zu der Drehrichtung der Welle entgegengesetzter Richtung ausführt. Hierbei erfolgt die Verteilersteuerung für den Abfluß des Arbeitsmediums durch das Zusammenwirken von in einer Stirnfläche des Drehkolbens verlaufenden, zwischen seinen Zähnen einmündenden Steuerkanälen mit einer in der an diese angrenzenden Gehäusestirnwand angeordneten, der Teilung des Gehäuses entsprechenden Anzahl Steueröffnungen, wodurch diese mit der Drehgeschwindigkeit des Drehkolbens um seinen eigenen Schwerpunkt abwechselnd von den Steuerkanälen des Drehkolbens tiberlaufen werden (CH-PS 94 291). ~~
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Bei einer anderen "bekannten Drehkolbenmaschine ist das Zahnrad mit der Hauptwelle durch eine Gelenkwelle drehfest verbunden, so daß der die Verteilersteuerung bewirkende, mit der Drehgeschwindigkeit der Hauptwelle mitrotierende und zu dieser koaxiale zylindrische Drehschieber sich synchron zur Drehbewegung des Drehkolbens um seine eigene Achse dreht. Der Drehschieber weist hierbei eine der doppelten Zähnezahl des Zahnrades entsprechende Anzahl von Längsnuten auf, die in abwechselnder Folge mit je einer getrennten Druckmittelleitung verbunden sind und mit im Gehäuse angeordneten, zu den Zahnfüßen des Zahnringes führenden Kanälen als Druckmittelverteileinrichtung zusammenwirken (DT-PS 1 198 750).
Bei den bekannten Drehkolbenmaschinen wird durch die Art der Anordnung der von den Verdrängerzellen zu den Anschlußleitungen führenden Kanäle und die damit verbundenen starken Umlenkungen und Querschnittsverengungen die Strömung der Druckflüssigkeit stark gedrosselt. Durch diese Strömungsverluste wird daher beim Betrieb als Flüssigkeitspumpe das/ geförderte Fitissigkeitsvolumen durch die in den Saugleitungen auftretende Kavitation vermindert und beim Betrieb als Flüssigkeitsmotor durch das Auftreten von Druckverlusten das Abtriebsdrehmoment verringert.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Drehkolbenmaschine mit umlaufender Verteilersteuerung zu schaffen,
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bei der durch strSmungsgünstige Zuführung des Druckmittels zu den zwischen den Zahnprofilen von Zahnrad und Zahnring gebildeten Arbeitskammern ein optimaler Füllungsgrad durch geringe Druckverluste im den Zuführungskanälen herbeigeführt wird.
Zur lösung dieser Auf gäbe, besteht die Erfindung darin, daß ein mit dem in an sich bekannter Weise mittels einer Gelenkwelle mit der Antriebswelle drehfest gekuppelten Zahnrad drehfest verbundener Drehschieber an einem Ende mit einer Stirnseite des Zahnrades in gleitender Verbindung steht und auf seiner äußeren zylindrischen Mantelfläche axial verlaufende, stirnseitig in die Zahnlücken des Zahnrades einmündende, in ihrer axialen Erstreckung im Bereich der in abwechselnder Reihenfolge je mit einer getrennten Druckmittelleitung verbundenen im Gehäuse angeordneten Steueröffnungen liegende Längsnuten aufweist.
Dabei stellen die äußere Mantelfläche des zylindrischen, an das Zahnrad stiraaeitig angrenzenden und mit diesem in gleitender Verbindung stehenden Drehschiebers und die auf dieser Mantelfläche angeordneten, in die Zahnlücken des Zahnrades einmündenden Längsnuten eine Weiterentwicklung und Verbesserung der als Drehschieber wirkenden Stirnfläche des Zahnrades und der im Zahnrad verlaufenden einerseits in dessen Zahnlücken und andererseits in seinen Stirnflächen einmündenden Kanäle der eingangs beschriebenen, bekannten Drehkolbenmaschinen dar.
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Zweckmäßig ist es hierbei, daß die auf der äußeren Mantelfläche des Drehschiebers angeordneten Längsnuten an der mit einer Stirnfläche des Zahnrades in gleitender Verbindung stehenden Stirnfläche des Drehschiebers Erweiterungen aufweisen.
Nachstehend wird die Erfindung und ihre weiteren Merkmale anhand eines in einer schematischen Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:
Pig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Drehkolbenmaschine entlang der Linie I-I der Pig. 2,
Pig. 2 bis
Pig. 6 Querschnitte entlang der Linien H-II, IH-III, IV-IV, V-V und VI-VI der Pig. 1,
Pig. 7 eine Ansicht des Drehschiebers.
Ein innenverzahnter Zahnring 1 ist zwischen einem Deckel 2 und einem Gehäuse 3 angeordnet und mit diesem durch Schrauben 4 fest verbunden. Ein einen Zahn weniger als der Zahnring 1 aufweisendes, außenverzahntes Zahnrad 5 bildet mit dem Zahnring 1 zwischen den Zähnen der beiden Teile und den am Zahnrad 5 angrenzenden Stirnflächen des Deckels 2 und des Gehäuses 3 Arbeitskammern 6.
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Das Zahnrad 5 ist Über eine Gelenkwelle 7 drehfest mit einer Antriebswelle 8 verbunden. Zwei Mitnehmerstifte 9 und 10 dienen zur allseitig gelenkigen Verbindung zwischen Zahnrad 5, Gelenkwelle 7 und Antriebswelle 8. Die Gelenkwelle 7 ist in axialer Richtung in der Antriebswelle 8 durch eine Stirnfläche 11 und im Zahnrad 5 durch, eine an dem Deckel 2 anliegende Anlauf scheibe 12 festgelegt. 1^
In dem Gehäuse 3 ist ein Drehschieber 13 koaxial zu der Antriebswelle 8 drehbar gelagert und mit der Antriebswelle 8 durch einen Kupplungsstift 14 drehfest verbunden. Zur Vermeidung von Fluehtungsfehlern zwischen der Antriebswelle 8 und dem Drehschieber 13 wird durch diese drehfeste Kupplungsverbindung eine begrenzte radiale Verschiebbarkeit beider Teile gegeneinander erreicht.
Eine weitere Ausführungsform zur Vermeidung von Fluchtungsfehlern zwischen den beiden Teilen besteht darin, daß der Drehschieber 13 Bestandteil der Antriebswelle 8 ist.
Ein die Antriebswelle 8 axial abstützendes Nadellager 15 läuft auf einer Einstellscheibe 16, mit der durch entsprechende Dickenauswahl das erforderliche Spiel zwischen den miteinander in gleitender Verbindung stehenden Stirnflächen des Zahnrades 5 und des Drehschiebers 12 eingestellt wird.
0-88^/0738 ...
• ι ·
Das Zahnrad 5 ist durch die Gelenkwelle 7 mit der Antriebswelle 8 drehfest gekuppelt, so daß das Zahnrad 5 bei Drehung der Antriebswelle 8 in bekannter Weise mit seinem Schwerpunkt eine der Zähnezahl des Zahnrades 5 entsprechende Anzahl von Umläufen je Umdrehung der Antriebswelle 8 auf einer um die Achse des feststehenden Zahnringes 1 verlaufenden Kreisbahn in zu der Drehbewegung der Antriebswelle 8 entgegengesetzter Richtung ausführt.
An der äußeren zylindrischen Mantelfläche des Drehschiebers 13 sind zu den Zahnlücken des Zahnrades 5 führende Längsnuten 17 angeordnet. Die Längsnuten 17 weisen an der an das Zahnrad 5 angrenzenden Stirnfläche des Drehschiebers 13 Erweiterungen 18 auf, durch die eine Vergrößerung des Übergangsquerschnittes zu den Arbeitskammern 6 erzielt.wird. Da sowohl der Drehschieber 13 als auch das Zahnrad 5 mit der Antriebswelle 8 drehfest gekuppelt sind, das Zahnrad 5 jedoch der Drehbewegung entgegengesetzte Umlaufbewegungen ausführt, erfolgt zwischen dem Drehschieber 13 und dem Zahnrad 5 synchron zu dessen Umlaufbewegungen eine Relativverschiebung, die der Vergrößerung bzw. Verkleinerung des Volumens der Arbeitskammern 6 entspricht. Dadurch wird mit der Ausdehnung jeder Arbeitskammer 6 eine Vergrößerung des Übergangsquerschnittes zu der zugehörigen Längsnut 17 im Drehschieber 13 und damit eine kontinuierliche Füllung und Entleerung der Arbeitskammern 6 erreicht. Zur Vermeidung von
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starken Umlenkungen des Druckmittelstroms wird ein stetiger Übergang von den Längsnuten 17 in die Erweiterungen 18 vorgesehen.
Die Längsnuten 17 liegen in axialer Erstreckung im Bereich von in abwechselnder Reihenfolge je mit einem getrennten Druckmittelanschluß 19 bzw. 20 für den Zulauf bzw. den Rücklauf verbundener Steueröffnungen 21 bzw. 22. Die Anzahl der Steueröffnungen 21 und 22 entspricht der doppelten Zähnezahl des Zahnringes 1. Die Stellung der Steueröffnungen 21 und 22 ist zu den Zähnen des Zahnringes 1 um 1/4 seiner Zahnteilung versetzt.
Die Steueröffnungen 21 sind mit einem im Gehäuse 3 angeordneten Ringkanal 23 und die Steueröffnungen 22 mit einem entsprechenden Ringkanal 24 verbunden. Der Ringkanal 23 ist über einen axial im Gehäuse /angeordnet en Druckmittelkanal 25 mit dem Druckmittelanschluß 19 und der Ringkanal 24 über einen entsprechenden Druckmittelkanal 26 mit dem Druckmittelanschluß 20 verbunden.
Die Längsnuten 17 im Drehschieber 13 wirken mit den Steueröffnungen 21 und 22 im Gehäuse 3derart zusammen, daß die auf der einen Seite einer durch die Schwerpunkte des Zahnrades 5 und des Zahnringes 1 verlaufenden Trennungslinie liegenden Arbeitskammern 6 über die einen Steueröffnungen 21 mit dem einen
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Druckmittelanschluß 19 und die auf der anderen Seite der Trennungslinie liegenden Arbeitskammern 6 über die anderen Steuer-Öffnungen 22 mit dem anderen Druckmittelanschluß 20 verbunden sind.
Die Steueröffnungen 21 sind zu den Steueröffnungen 22 um 1/2 Zahnteilung der Zähne des Zahnringes 1 versetzt zueinander angeordnet. Um große Übergangsquerschnitte beim Übergang von den Längsnuten 17 zu den Ringkanälen 23 und 24 zu erhalten, sind die Steueröffnungen 21 und 22 als im Gehäuse 3 axial verlaufende längsschlitze ausgebildet.
Einer der Druckmittelanschlüsse 19 bzw. 20 steht zweckmäßigerweise in Verbindung mit einem im Gehäuse 3 angeordneten Ringkanal 27» damit die von den Bohrungen des Zahnrades 5, des Drehschiebers 13» der Antriebswelle 8 sowie des Gehäuses 3 gebildeten Hohlräume in eine der Druckmittelleitungen entlüftet werden können und mit Druckmittel gefüllt werden.
Zur radialen Festlegung des Mitnehmerstiftes 10 weist dieser in seinem mittleren Teil zwei zueinander parallele Abflachungen 10a auf, die mit dem gabelförmigen Ende der Gelenkwelle 7 im Eingriff stehen.
Ein das Gehäuse 3, den Zahnring 1 und den Deckel 2 umschließendes Mantelrohr 28 dient zur Abdichtung der Ringkanäle 23 und 24- gegeneinander und des Zahnringes 1 nach außen.
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Ein mit der Erfindung erzielbarer Vorteil besteht darin, daß die Strömung zu und von den Arbeitskammer»! über unmittelbar mit den Arbeitskammern in Verbindung stehende Längsnuten im Drehschieber erfolgt, und dabei der durch stirnseitige Erweiterungen vergrößerte Übergangsquerschnitt von den längsnuten des Drehschiebers zu den Arbeitskammern niedrige Strömungsge-. ßchwindigkeiten des Druckmittels zu und von den Arbeitskammern bewirkt, Der Zu- und Abfluß des Druckmittels zu und von den Arbeitskammern ist mit nur einer Umlenkung des Stromes innerhall) der Steuerkanäle möglich.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Übergangsquerschnitte zwischen den Arbeitskammern und den längsnuten des Drehsehiebers entsprechend der Expansion jeder Arbeitskammer vergrößert werden.
27.4.1972
Fa/Bl Akte 5082
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Claims (1)

  1. Patentansprüche :
    .) Hydraulikpumpe oder -motor, insbesondere für hydrostatische Lenkeinrichtungen von Kraftfahrzeugen, mit einem Innenzahnprofile aufweisenden Zahnring und einem in diesem gelagerten außenverzahnten, ein Zahnprofil weniger aufweisenden, durch eine allseitig gelenkige drehfeste Verbindung mit der An- bzw. Abtriebswelle bei Drehung um seine Achse eine Planetenbewegung auf einer Kreisbahn um die Achse des Zahnringes in zu der Drehbewegung entgegengesetzter Richtung ausführenden Zahnrad, und mit einer aus zu jeder Zahnlücke des Zahnrades führenden Kanälen und aus mit diesen zusammenwirkenden, in Gehäuseteilen angeordneten, in der Anzahl der doppelten Zähnezahl des Zahnringes entsprechenden Steueröffnungen bestehenden, mit der Drehgeschwindigkeit des Zahnrades um ihre Achse drehbaren Druckmittel-Verteileinrichtung, durch welche in jeder Arbeitsstellung sämtliche zwischen den Zahnprofilen von Zahnring und Zahnrad und angrenzenden Stirnflächen von Gehäuseteilen gebildeten Saug- bzw. Druckkammern jeweils an eine getrennte Druckmittelleitung angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit dem in an sich bekannter Weise mittels einer Gelenkwelle (7) mit der Antriebswelle (8) drehfest gekuppelten Zahnrad (5) drehfest verbundener Drehschieber (13) an einem Ende mit einer Stirnseite des Zahnrades (5) in gleitender Verbindung steht und auf seiner
    309845/0738 */#
    -Jt-
    äußeren zylindrischen Mantelfläche axial verlaufende, stirnseitig in die Zahnlücken des Zahnrades (J>) einmündende, in ihrer axialen Erstreckung im Bereich der in abwechselnder Reihenfolge je mit einer getrennten Druckmittelleitung verbundenen im Gehäuse (3) angeordneten Steueröffnungen (21 und 22) liegende längsnuten (17) aufweist.
    2. Hydraulikpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die auf der äußeren Mantelfläche des Drehschiebers (13) angeordneten Längsnuten (17) an der mit einer Stirnfläche des Zahnrades (5) in gleitender Verbindung stehenden Stirnfläche des Drehschiebers (13) Erweiterungen (18) aufweisen.
    3. Hydraulikpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gehäuse (3) angeordneten Steueröffnungen (21 und 22) als axial verlaufende längsschlitze ausgebildet sind.
    4. Hydraulikpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (3) und der Antriebswelle (8) eine die axiale Lage des Drehschiebers (13) und damit das Spiel zwischen dem Zahnrad (5) und dem Drehschieber (13) beeinflussende Einstellscheibe (16) angeordnet ist.
    309845/073S
    5. Hydraulikpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die im Gehäuse (3) angeordneten Steueröffnungen (21 und 22) zu den Zähnen des Zahnringes (1) um 1/4 seiner Zahnteilung versetzt sind.
    6. Hydraulikpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die über einen Ringkanal (23) mit dem einen Druckmittelanschluß (19) verbundenen Steueröffnungen (21) gegenüber den über einen Ringkanal (24) mit dem anderen Druckmittelanschluß (20) verbundenen Steueröffnungen (22) um 1/2 Zahnteilung der Zähne des Zahnringes (1) versetzt sind.
    7. Hydraulikpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfeste Kupplungsverbindung zwischen dem Drehschieber (13) und der Antriebswelle (8) eine begrenzte radiale Verschiebbarkeit beider Teile gegeneinander zuläßt.
    8. Hydraulikpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber (13) Bestandteil der Antriebswelle (8) ist.
    9. Hydraulikpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von Bohrungen im Zahnrad (5), im Drehschieber (13), in der Antriebswelle (8) sowie im Gehäuse (3) gebildeten Hohlräume mit einem der Druckmittelanschltisse (19, 20) in Verbindung stehen.
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    10. Hydraulikpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Antriebswelle (8) drehfest, jedoch allseitig gelenkig mit der Gelenkwelle (7) verbindender Mitnehmerstift (10) in seinem mittleren Teil zwei zueinander parallele Abflachungen (10a) aufweist, die mit dem gabelförmigen Ende der Gelenkwelle (7) in Eingriff stehen.
    11. Hydraulikpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3)» der Zahnring (1) und der Deckel (2) von einem Mantelrohr (28) umschlossen werden.
    27.4.1972
    Fa/Bl Akte 5082
    309845/0738
DE2221183A 1972-04-29 1972-04-29 Steuerdrehschiebereinrichtung in einer Rotationskolbenmaschine Expired DE2221183C2 (de)

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