DE2907979A1

DE2907979A1 - Hydraulische pumpe

Info

Publication number: DE2907979A1
Application number: DE19792907979
Authority: DE
Inventors: Yoshiharu Inaguma; Minoru Kawabata
Original assignee: Toyoda Koki KK
Current assignee: Toyoda Koki KK
Priority date: 1978-03-02
Filing date: 1979-03-01
Publication date: 1979-09-06
Also published as: GB2015648B; GB2015648A; JPS54116708A; FR2418879B1; FR2418879A1; CA1134202A; DE2907979C2

Description

1Ä-2777
TF-864-G

TOYODA KOKI KABUSHIKI KAISHA Kariya-shi, Aichi-ken, Japan

Hydraulische Pumpe

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Hydraulische Pumpe

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Pumpe für eine Servolenkeinrichtung eines Kraftfahrzeuges oder dergleichen«

Hydraulische Pumpen, für Servolenkungen sind bekannt« Dabei wird ein Pumpenrotor durch den. Motor des Fahrzeugs gedreht, so daß das Strömungsvolumen des von der Pumpe geförderten Strömungsiaediums steigt„wenn die Drehzahl des Motors erhöht wird. Man hat daher zum Zwecke der Verringerung der Motorleistungsverluste hydraulische Pumpen verwendet, bei denen ein Strömungsvolumensteuerventil dafür sorgt,, daß ein einen konstanten vorbestimmten Strömungsvolumenwert, welcher von der Servolenkung verzehrt wird_? übersteigendes Strömungsvoluiaen zn einer Miederdruckzone zurückgeführt wird.

Bei einer speziellen Äusführungsform der hydraulischen Pumpen des beschriebenen Typs Ist auf einer Seite eines Kurvenrings eine Druckplatte vorgesehen, welche Einlaßdurchgänge und Auslaßdurdigäage aufweist:, welche sich jeweils zu PumpenkammerelnlaB-bereiclien und Pömpenkammerauslaßberelchen hin öffnen» Ferner ist eins Sypass~Äusnehmung vorgesehen^ deren öffnungsweite durch das Strömungsvolumensteuerventil steuerbar ist und die in stxösiungsmäßiger ¥erbindung mit einem Einlaßkanal steht, and zwar über einen im Pumpenkörper ausgebildeten Bypass— Kanals wobei der Elnlaßkanal die Einlaßöffnung strömungsmäßig mit einem Reservoir verbindet, so daß das vom Reservoir einströmende Strömungsmedium sich mit dem über den Bypass einstxöMssiöen Strömungsmedium am SinlaßkaBal vereinigt und der Einlaßöffnung zugefSirt wird«. Eine solche Anordnung eines Bypasskanals im Poapeßkörper erschwert die Herstellung des Puiapenkörpsrs außerorden-tlich. Sie führt darüber hinaus zu einer Senkung der Saugeffizienz dsr Pumpe.

Es ist sozsit. Hiifgabe der i^orllegeaden. Erf ±nännq_f eine hydrauli sche PaiBps zu schaffen* welche eine erhöhte Saugefflzieaz

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aufweist und bei der der. Bypass-Kanal auf einfache Weise hergestellt werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine hydraulische Pumpe geschaffen mit einem Pumpengehäuse, welches eine Einlaßöffnung und einen Auslaß aufweist. Im Pumpengehäuse ist ein Kurvenring untergebracht, welcher eine Innenkurvenausnehmung aufweist. Eine Antriebswelle ist drehbar im Pumpengehäuse gelagert und erstreckt sich in die Innenkurvenausnehmung hinein, und zwar ißit koaxialer Fluchtung mit der Achse der Innenkurvenausnehmung. Die Antriebswelle trägt einen Pumpenrotor, welcher sich zusammen mit der Antriebswelle dreht. Der Pumpenrotor ist in der Innenkurvenausnehmung angeordnet und entfaltet eine Pumpwirkung in Zusammenwirkung mit dem Kurvenring bei Drehung der Antriebswelle. Ein Strömungsvolumensteuerventil steht ströißungsmäßig in Verbindung mit dem Auslaß und dient der Rückführung eines Teils des dem Auslaß zugeführten unter Druck stehenden Strömungsmediums zu einer Bypass-Äusnehmung.

Ein Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine erste und eine zweite Seitenplatte vorgesehen sind. Diese sind im Pumpengehäuse untergebracht, derart, daß sie in axialer Richtung zur Antriebswelle verschiebbar sind und in Anlage aneinander gehalten werden. Zwischen diesen beiden Seitenplatten ist eine Bypass-Äusnehmung ausgebildet. Zwischen der zweiten Seitenplatte und dem Pumpengehäuse ist eine Druckkammer ausgebildet, welcher unter Druck stehendes Strömungsmedium zugeführt wird. Hierdurch wird die erste Seitenplatte gegen eine Seitenfläche des Kurvenrings gepreßt und zwar durch Vermittlung der zweiten Seitenplatte. Ferner ist zwischen mindestens zweien der Bauelemente Pumpengehäuse, Kurvenring und erste Seitenplatte eine Einlaßausnehmung vorgesehen, welche strömungsmäßig mit der Einlaßöffnung sowie mit der Bypass-Äusnehmung in Verbindung steht und das Strömungsmedium der Innenkurvenausnehmung zuführt? sowie eine Aus laß ausnehmung, welche strömungsmäßig mit dem. Auslaß in Verbindung steht und das unter Druck stehende Strö— mungsEsedium von der Innenkurvenausnehmung zum Auslaß leitet.

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Bei der erfindungsgeraäßen hydraulischen Pumpe wird ein Teil des unter Druck stehenden Strömungsmediums durch das Strömungsvolumensteuerventil abgezweigt und über die Bypass-Ausnehmung direkt zur Einlaßausnehmung zurückgeführt, so daß der zurückgeführte Teil des unter Druck stehenden Strömungsmediums sich mit nicht unter Druck stehendem Strömungsmedium, welches von der Einlaßöffnung her einströmt, vereinigt, so daß die Saugeffizienz der Pumpe vorteilhafterweise verbessert wird. Ferner ist die Bypass-Ausnehmung auf einfache Weise herstellbar, und zwar entweder durch Anformen oder durch spanabhebende Bearbeitung, da diese im Kontaktbereich zwischen der ersten Seitenplatte und der zweiten Seitenplatte vorgesehen ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen hydraulischen Pumpe?

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie III-III der Fig. 1? und Fig. 4 einen Teilschnitt entlang der Linie IV-IV der Fig. 1.

Die hydraulische Pumpe gemäß den Figuren 1 bis 4 umfaßt einen Pumpenkörper 10, in dessen offenem Ende ein Halterungsbauteil 11 eingesetzt und befestigt ist, welches zusammen mit dem Pumpenkörper 10 ein Pumpengehäuse bildet. Eine von einem nicht gezeigten Verbrennungsmotor angetriebene Rotorantriebswelle 12 ist über ein Lager 13 drehbar im Halterungsbauteil 11 gelagert. Ein Ende der Antriebswelle 12 erstreckt sich in einen Bypass-Durchgang 14 eines zylindrischen mit der Achse der Antriebswelle 12 axial fluchtenden vorstehenden Hülsenbereichs 10a des Pumpenkörpers 1.0 hinein. In den Pumpenkörper 10 sind zwei Seitenplatten verschiebbar eingesetzt, nämlich eine Druckplatte 15 und eine Hilfsplatte 16, durch die sich die Antriebswelle 12 hindurcherstreckt. Von der Druckplatte 15 wird ein Ende der Antriebswelle 12 drehbar getragen und die Hilfs-

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platte 16 sitzt mit einer Innenbohrung eng auf dem zylindrischen Hülseiibereich 10a des Pumpenkörpers 1O auf. Ein Kurvenring 17 ist zwischen der Druckplatte 15 und einer Seitenwandung 11a des Halterungsbauteils 11 angeordnet und mittels einer Vielzahl von Stiften 18 positioniert, welche sich durch die Druckplatte 15 und die Hilfsplatte 16, sowie den Kurvenring 17 und das Halterungsbauteil 11 erstrecken.

Der Kurvenring 17 weist eine Innenkurvenflache 17a auf, welche in Fig. 3 dargestellt ist. Die Innenkurvenflache 17a, die Seitenwandung 11a des Halterungsbauteils 11 und die Druckplatte 15 definieren einen Raum in dem ein Pumpenrotor 2O drehbar untergebracht ist. Der Pumpenrotor 2O ist mit einer Keilnutbefestigung auf der Antriebswelle 12 befestigt. Der Pumpenrotor 20 definiert zusammen mit dem Kurvenring 17 zwei Pumpenkammern 21 mit kreis-zweieck—förmigem Querschnitt und mit einem Winkelabstand von 180 ° voneinander. Der Pumpenrotor 20 weist auf der ümfangsfläche eine Vielzahl radialer Schlitze 20a auf. In diesen sind Arbeitsschieber 22 verschiebbar untergebracht, welche die Innenkurvenflache 17a des Kurvenrings 17 berühren. Diese Arbeitsschieber 22 unterteilen die Pumpenkammern 21 jeweils in eine Vielzahl von gegeneinander abgedichteten Kammern.

Die Seitenwandung 11a des Halterungsbauteils 11 und die Druckplatte 15 weisen jeweils Einlaßöffnungen 23 bzw. 24 auf, welche sich zu Einlaßbereichen der Pumpenkammern 21 hin öffnen; sowie Auslaßöffnungen 25 bzw. 26, welche sich zu Auslaßbereichen der Pumpenkammern 21 hin öffnen. Die Einlaßöffnungen 23, 24 und die Auslaßöffnungen 25, 26 sind gemäß Fig. 3 alternierend mit einem Winkelabstand von etwa 90 ° voneinander angeordnet. Die Einlaßöffnungen 23, 24 stehen in Strömungsverbindung mit einer Ringnut 27 des Pumpenkörpers 10 und diese Ringnut 27 steht wiederum über eine Einlaßöffnung 29 in Strömungsverbindung mit einem Reservoir 28, welches mit Hilfe eines Bügels 19 auf dem Pumpenkörper 10 befestigt ist.

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Das im Reservoir 28 enthaltene Arbeltsöl gelangt über die Einlaßöffnungen 29 über die Ringnut 27 und die Einlaßöffnungen 23, zu den Pumpenkammern 21. Ferner stehen die Einlaßöffnungen 24 in der Druckplatte 15 über eine Bypass-Ausnehmung 30 in Strömungsverbindung mit dem Bypass-Durchgang 14_O Die Bypass-Ausnehmung 30 ist gemäß Fig. 4 im Kontaktbereich zwischen der Druckplatte 15 und der Hilfsplatte 16 ausgebildet und erstreckt sich in diametral entgegengesetzte Richtungen.

Andererseits stehen die in der Druckplatte 15 ausgebildeten Äuslaßöffnungen 26 in Strömungsverbindungen mit Auslaßausnehmungen 31„ welche sich durch die Hilfsplatte 16 erstrecken und über diese Auslaßausnehmungen 31 ferner mit einer Druckkammer zwischen der Hilfsplatte 16 und dem Pumpenkörper 10. Ferner stehen die Äuslaßöffnungen 26 über Verbindungskanäle 47 mit einer in einer Seitenfläche der Druckplatte 15 ausgebildeten Ausgleichs-Nut 33 in strömungsiaäßiger Verbindung und die Ausgleichsnut 33 steht wiederum mit allen radialen Schlitzen 20a in strömungsmäßiger Verbindung. Die Seitenwandung 11a des Halterungsbauteils 11 weist ebenfalls eine Ausgleichsnut auf, welche der Ausgleichsnut 33 gegenüberliegt und diese Ausgleichsnut 34 steht wiederum in ströraungsmäßiger Verbindung mit allen radialen Schlitzen 2Oa„ Ferner ist am Pumpenkörper 10 für die Befestigung der Pumpe eine Gewindebohrung 10b vorgesehen»

Ferner ist ein Strömungsvolumensteuerventil 35 zur Steuerung des Volumens des aus der Pumpe entlassenen Strömungsmediums vorgesehen» Im Pumpenkörper 10 ist eine Venti!ausnehmung 36 ausgebildet,, welche den Bypass-Durchgang 14 schneidet. In der Ventilausnehmung 36 ist verschiebbar ein Ventilkörper 37 zur Steuerung der öffnungsweifce des Bypass-Durchgangs 14 angeordnet» Ein Ende der VentilausneimoBg 36 ist über einen Durchgang 38 mit der Druckkammer 32 In. Verbindung und über ein Drosseleleiaent oder eine öffnung 39 mit einem Auslaß 40.

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Das andere Ende der Ventilausnehmung 36 steht über Kanäle 41, 42 und 43 mit dem unteren Strom der öffnung 39 in Verbindung und weist eine Feder 44 auf, welche den Ventilkörper 37 zu dem einen Ende der Ventilausnehmung 36 hin preßt. Daher wird die Rate des Austritts des Arbeitsöls aus dem Auslaß 40 über die öffnung 39 durch den Ventilkörper 37 derart gesteuert, daß sie stets konstant ist. Der Ventilkörper 37 steuert das ' Ausmaß der öffnung des Bypass-Durchgangs 14 derart, daß die Differenz zwischen dem Druck vor der Öffnung 39 und dem Druck hinter der Öffnung 39, d. h. der Druckabfall über die öffnung 39, konstant gehalten wird. Somit fließt das Arbeitsöl mit konstanter Durchflußrate zu einem nicht-gezeigten Servolenksystem. In dem Ventilkörper 37 ist ein Überdruckventil 45 untergebracht.

Im folgenden soll die Arbeitsweise der hydraulischen Pumpe erläutert werden. Wenn der Pumpenrotor 20 zusammen mit der Rotorantriebswelle 12 durch einen Kraftfahrzeugmotor gedreht wird, so wird das Arbeitsöl aus dem Reservoir 28 in die Einlaßbereiche der Pumpenkammern 21 gesaugt und zwar über die Einlaßöffnung 29, die Ringnut 27 und die Einlaßöffnungen 23, 24. Das Arbeitsöl steht in den Auslaßbereichen der Pumpenkammern 21 unter Druck und es gelangt über die Auslaßöffnungen 26, die Äuslaßausnehmungen 31, die Druckkammer 32, den Durchgang 38, den einen Endbereich der Ventilausnehmung 36 und die öffnung 39 zum Auslaß 40 und es fließt vom Auslaß 40 zu einer Servolenkexnrxchtung. Ein Teil des Arbeitsöls, welches der Auslaßöffnung 26 zugeführt wird, fließt über die Verbindungskanäle 47 und die Ausgleichsnut 33 zu den radialen Schlitzen 20a und der Ausgleichsnut 34 so daß die Arbeitsschieber 22 gegen die Innenkurvenflache 17a des Kurvenrings 17 gepreßt werden, wobei der Pumpenrotor 2O in Schubrichtung im Gleichgewicht gehalten wird. Ferner wirkt das unter Druck stehende Arbeitsöl in der Druckkammer 32 über die Hilfsplatte 16 auf die Druckplatte 15 ein und preßt diese gegen den Kurvenring YJ.

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Die Strömungsrate des Arbeitsöls, welches aus den Auslaßbereichen der Pumpenkammern 21 austritt? ist der Umdrehungsgeschwindigkeit des Pumpenrotors 20 proportional, d. h. der Umdrehungsgeschwindigkeit des Motors. Wenn die Strömungsgeschwindigkeit durch Steigerung der Drehzahl des Motors erhöht wird, so steigt auch der Druck stromauf von der öffnung 39 an. Dies hat zum Ergebnis, daß der Ventilkörper 37 gegen die Kraft der Feder 44 verschoben wird und den Bypass-Durchgang 14 öffnet. Ein Teil des Arbeitsöls, welches in das eine Ende der Venti!ausnehmung 36 einströmt? fließt somit in Form einer Hebenströmung in den Bypass-Durchgang 14 und diese abgezweigte Strömung fließt über die Bypass-Ausnehmung 30 zwischen der Druckplatte 15 und der Hilfsplatte 16 zu den Einlaßöffnungen 24 und kehrt somit direkt zu den Einlaßbereichen der Pumpenkammern 21 zurück. Diese Steuerung der Bypass-Strömung durch den Ventilkörper 37 erlaubt die Konstanthaltung der Differenz zwischen dem Druck vor der öffnung 39 und dem Druck hinter der öffnung 39, so daß das Arbeitsöl stets mit konstantem Durchsatz durch den Auslaß 40 strömt.

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ZUSAMMENFASSUNG

Es wird eine hydraulische Pumpe mit einem Arbeitsschieber umfassenden Pumpenrotor geschaffen. In dem Pumpengehäuse ist ein Kurvenring 17 verdrehungsfest untergebracht. Ferner sind in dem Pumpengehäuse 10, 11 eine erste und eine zweite Seitenplatte 15, 16 verdrehungsfest aber axial verschiebbar untergebracht. Ein Pumpenrotor 20, welcher einstückig mit einer Antriebswelle 12 drehbar ist, befindet sich in einer Innenkurvenbohrung 17a des Kurvenrings 17. Bei einer Drehung des Pumpenrotors 20 wird unter Druck stehendes Strömungsmedium einem Auslaß 40 zugeführt, sowie einer Druckkammer 32 zwischen dem Pumpengehäuse 10, 11 und der zweiten Seitenplatte 16. Hierdurch wird die erste Seitenplatte 15 unter Vermittlung durch die zweite Seitenplatte 16 gegen eine Seitenfläche des Kurvenrings 17 gepreßt. An einer Kontaktfläche zwischen der ersten Seitenplatte 15 und der zweiten Seitenplatte 16 ist eine Bypass-Ausnehmung 30 ausgebildet, welche strömungsmäßig mit einem Strömungsvolumensteuerventxl 35 in Verbindung steht und der Rückführung des Strömungsmediums vom Strömungsvolumensteuerventil 35 zum Kurvenring 37 dient.

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Leerseite

Claims

PÄTE. KTÄNSPRÖCHE

1.J Hydraulische Pumpe, gekennzeichnet durch. ein Pumpengehäuse (10,11) mit einer Einlaßöffnung (29) und einem Auslaß (40);

durch einen im Pumpengehäuse (10,11) untergebrachten Kurvenring C171 mit einer Innenkurvenausnehmung (17a)ι eine drehbar im Pumpengehäuse (10,11! gelagerte und sich mit koaxialer Fluchtung mit der Achse der Innenkurvenausnehmung (17a) in diese hinein erstreckende Antriebswelle (12); einen auf der antriebswelle (12) befestigten und einstückig mit dieser drehbaren Pumpenrotor (201 in der Innenkurvenausnehiraing C17a) des Kurvenrings (17), welcher bei Drehung der Antriebswelle (12) in Zusammenwirfaing mit dem Kurvenring (17) eine Pumpwirkung entfaltet;

eine erste (15) und eine zweite Seitenplatte (16) im Pumpengehäuse (10,11), welche in axialer Richtung zur Antriebswelle (12) verschiebbar sind und in Kontakt miteinander gehalten werden,, wobei zwischen den beiden Seitenplatten (15,16)- eine Bypass-Äusnehmung (3O) ausgebildet ist uncb wobei zwischen mindestens zwei Bauteilen aus der Gruppe Pumpengehäuse (10,11), Kurvenring (17) und erste Seiteuplatte (15) ein EiniaSbereich |23_r24_ff27) ausgebildet ist, welcher strömungsmäßig mit der Einlaßöffnung (29) und der Bypass-Äusnehmung (30) in Verbindung steht und das Strömungsmedium der Xnnenkurvenausnehmung (17a) zuführt, sowie ein ÄaslaSbereich (25_r26) , welcher stroiiöngsmäSig mit dem Auslaß (40J in ¥erbindung steht und das unter Druck stehende Strömangsiaediuia von der Innenkurvenausnebsnaiig (17a) dem Auslaß f4O) zuführt und wobei zwischen, der zweiten Seitenplatte (16) und. den Pnispeagefaatt.se (10,11)" eine ströismgssiäBig mit dem Äuslaßbereicit (25,26) in Verbindung stehende Druckkammer (32! ausgebildet, ist, so daß die erste Seitenplatte CtS) durch Vermittlung der zweiten Seitep.platte 1-16} gegen eine Seitenfläche des Kurvenrings (17) gepreßt wird?

und derch ein Ventil (35) zur Steuerung des Strömungs^rolumens, welches s-tröisungsmaSig mit dem. Äoslaß f4O| in. Verbindung steht.

und einen Teil des dem Auslaß (40) zugeführten unter Druck stehenden Strömungsmediums zur Bypass-Ausnehmung (30) zurückführt.

2. Hydraulische Pumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Drosselelement (39) in einem den Auslaßbereich (25,26) strömungsmäßig mit dem Auslaß (40) verbindenden Strömungskanal, wobei das Ventil (35) auf einen Abfall des Drucks des Strömungsmediums über das Drosselelement (39) anspricht und den Anteil des zum Einlaßbereich (23,24,27) zurückgeführten unter Druck stehenden Strömungsmediums proportional zu diesem Druckabfall steuert.

3. Hydraulische Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein zylindrischer Hülsenbereich (10a) des Pumpengehäuses (10,11) sich in axialer Flüchtung zur Antriebswelle (1.2) im Inneren des Pumpengehäuses vorsteht und mit engem Sitz in die zweite Seitenplatte (16) hineinreicht, wobei die ümfangsflache des Hülsenbereichs (10a) einen Teil der Druckkammer (32) definiert und wobei die Innenbohrung (14) des Hülsenbereichs (10a) strömungsmäßig mit dem Strömungsvolumen-Steuerventil (35) und der Bypass-Ausnehmung (30) in Verbindung steht und der Rückführung eines Teils des unter Druck stehenden Strömungsmediums vom Strömungsvolumen-Steuerventil (35) zur Bypass-Ausnehmung (30) dient.

4. Hydraulische Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Seitenplatte (16) Auslaßausnehmungen (31) aufweist, welche einerseits von der Bypass-Ausnehmung (30) strömungsmäßig isoliert sind und andererseits die Auslaß— ausnehmungen (25,26) strömungsmäßig mit der Druckkammer (32) verbinden.

5. Hydraulische Pumpe nach einem der Ansprüche t bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den den beiden Seitenflächen des Pumpenrotors (20) gegenüberliegenden Flächen des Pumpengehäuses (10,TI) und der ersten Seitenplatte (15) Ausgleichs-

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nuten C34 bzw» 33) ausgebildet sind, welche strömungssnäßig mit dem Auslaß (40) in Verbindung stehen und den Pumpenrotor (2O) in Schubrichtung im Gleichgewicht halten.

6. Hydraulische Pumpe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von ArbeitsSchiebern (22), welche verschiebbar in radialen Schlitzen (20a) des Pumpenrotors {20) angeordnet sind, wobei die radialen Schlitze (20a) strömungsmäßig mit den Ausgleichsnuten (33,34) in Verbindung stehen, so daß die Außenflächen der Arbeitsschieber (22) mit der Innenkurvenflache (17a) des Kurvenrings (17) in Berührung gehalten werden.

7- Hydraulische Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kurvenring, die erste Seitenplatte (15) und die zweite Seitenplatte (16) in einer zylindrischen Bohrung des Pumpengehäuses (10,11) untergebracht sind und daß eine Einrichtung (18) zur Verhinderung von Drehbewegungen des Kurvenrings (17), der ersten Seitenplatte (15) und der zweiten Seitenplatte (16) relativ zueinander und zum Pumpengehäuse (10,11) vorgesehen ist.

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