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TECHNISCHES GEBIET
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Die
Erfindung betrifft ein Ausgleichswellengehäuse für einen Motor.
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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Motoren
sind häufig
mit Ausgleichswellen ausgestattet, die über eine Kette und ein Kettenrad oder
einen Zahnradtrieb mit der Motorkurbelwelle drehbar verbunden sind
und parallel zu dieser geschaltet sind. Die Ausgleichswellen weisen
Gegengewichte auf, die helfen, Vibrationskräften entgegenzuwirken, die
durch die Kurbelwelle rotierende Motorkolben erzeugt werden. Die
Ausgleichswellen sind typischerweise in der mit dem Motorblock verbundenen Ölwanne untergebracht.
Ein Ausgleichswellengehäuse
umgibt die Ausgleichswellen in der Ölwanne, um einen Kontakt der
rotierenden Gegenwellen mit dem Öl
zu minimieren. Wenn der Motor über
eine längere
Zeitdauer aus ist, besteht die Tendenz, dass sicht das Gehäuse mit
in der Ölwanne
enthaltenem Öl
füllt.
Wenn der Motor gestartet wird und die Ausgleichsverteilerwellen
zu rotieren beginnen, muss Öl, das
sich in dem Gehäuse
um die Ausgleichswellen herum gesammelt hat, ausgetragen werden,
um eine Anreicherung des Öls
mit Luft und Verluste aufgrund eines Widerstandes gegenüber Rotation
zu verringern. Es ist ein Ausgleichswellengehäuse erwünscht, das ein zweckmäßiges Austreiben
von Öl
gewährt, während es
leicht zu montieren und relativ kostengünstig ist.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist ein Ausgleichswellengehäuse
vorgesehen, das einen ersten Gehäuseabschnitt
und einen zweiten Gehäuseabschnitt
umfasst, der funktional mit dem ersten Gehäuseabschnitt verbunden ist, wobei
der erste Gehäuseabschnitt
und der zweite Gehäuseabschnitt
ausgestaltet sind, zusammenwirkend eine erste und zweite Ausgleichswellenkammer zu
definieren. Ein Abdeckelement ist an dem zweiten Gehäuseabschnitt
befestigt und wirkt mit dem ersten und zweiten Gehäuseabschnitt
zusammen, um einen Lufteinlasskanal zu definieren, der teilweise
einen Luftströmungsweg
außerhalb
der Kammern zum Zirkulieren von Luft zu den Ausgleichswellenkammern definiert.
Das Abdeckelement kann Blech mit Durchbrechungen sein, die mit Verlängerungen
des zweiten Gehäuses
ausgerichtet sind, die umgeformt sind, um das Element an dem zweiten
Gehäuseabschnitt zu
befestigen.
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Das
Abdeckelement dient dazu, den Luftströmungsweg durch die Gehäuseabschnitte
weiter zu vervollständigen,
was zulässt,
dass Luft effizient in den Gehäuseabschnitt
hineingezogen wird, wenn die Ausgleichswellen rotieren, um Öl aus dem
Inneren der Kammern auszustoßen.
Indem das Abdeckelement benutzt wird, bleiben die Gehäuseabschnitte relativ
einfache Formen, die ohne Werkzeugsperrung und ohne komplizierte
Werkzeuge zum Bilden des Strömungskanals
zu erfordern, gegossen werden können.
Darüber
hinaus kann das Abdeckelement ein leichtes Blech sein, wobei zusätzliches
Gewicht minimiert wird und die Kraftstoffwirtschaftlichkeit verbessert
wird, im Vergleich mit der Benutzung schwereren Eisens, um den Abschnitt
des Strömungsweges,
der durch das Abdeckelement vervollständigt wird, zu bilden. Keine
Abschnitte des Luftströmungsweges
durch das Gehäuse
müssen
gebohrt oder über
Kerne hergestellt werden, was die Herstellungskosten verringert.
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Der
erste Gehäuseabschnitt
definiert einen Eingang in den Lufteinlasskanal, wobei der Eingang sich über einem
vorbestimmten Ölniveau
in der Ölwanne
befindet, auf dem erwartungsgemäß das Öl gehalten
wird. Der untere Gehäuseabschnitt
definiert eine erste und eine zweite Kammereingangsöffnung, die
den Lufteinlasskanal mit der ersten bzw. der zweiten Ausgleichswellenkammer
fluidtechnisch verbinden. Der zweite Gehäuseabschnitt definiert eine
erste und zweite Kammerausgangsöffnung,
die die Kammern fluidtechnisch mit der umgebenden Ölwanne vorzugsweise über einem
vorbestimmten Ölniveau
in der Ölwanne
verbinden.
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Die
erste und zweite Ausgleichswelle umfassen jeweils zumindest ein
jeweiliges Gegengewicht, das in der jeweiligen Ausgleichswellenkammer
angeordnet ist. Die jeweiligen Ausgleichswellen rotieren in entgegengesetzten
Richtungen von der jeweiligen Eingangsöffnung einwärts in Richtung des Lufteinlasskanals,
um Fluid aus den jeweiligen Kammereingangsöffnungen in Richtung des Lufteinlasskanals zu
drücken
und das Fluid durch die erste und zweite Ausgangsöffnung auszustoßen.
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Ein
Verfahren zum Montieren eines Ausgleichswellengehäuses umfasst,
dass ein erster Gehäuseabschnitt
gegossen wird und ein zweiter Gehäuseabschnitt gegossen wird.
Die gegossenen ersten und zweiten Gehäuseabschnitte sind ausgestaltet,
um eine erste und zweite Ausgleichswellenkammer zu definieren, wenn
sie zusammen angeordnet sind, wobei sich ein Lufteinlasskanal durch
die Gehäuseabschnitte
zwischen den Ausgleichswellenkammern erstreckt. Ein Plattenelement
wird dann an dem zweiten Gehäuseabschnitt
befestigt, um weiter einen Lufteinlassströmungsweg von dem Lufteinlassdurchgang
zu einem Hohlraum zu definieren, der zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt
und dem Plattenelement definiert ist. Das Befestigen des Plattenelements
kann umfassen, dass Verlängerungen
des zweiten Gehäuseabschnitts
umgeformt werden, um das Plattenelement mit den umgeformten Verlängerungen
an dem zweiten Gehäuseabschnitt
zu befestigen. Das Verfahren kann umfassen, dass das Plattenelement
an dem zweiten Gehäuseabschnitt
abgedichtet wird, bevor das Plattenelement an dem zweiten Gehäuseabschnitt
befestigt wird.
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Die
obigen Merkmale und Vorteile und weitere Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen
Beschreibung der besten Ausführungsarten
der Erfindung in Verbindung genommen mit den begleitenden Zeichnungen
leicht deutlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine fragmentarische schematische Querschnittsansicht einer Motorbaugruppe
mit einem Ausgleichswellengehäuse,
das ein Abdeckelement aufweist;
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2 ist
eine Querschnittsansicht eines Abschnitts des Ausgleichswellengehäuses von 1; und
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3 ist
ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zum Montieren des Ausgleichswellengehäuses der 1 und 2 veranschaulicht.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Unter
Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugszeichen überall in
den verschiedenen Ansichten auf gleiche Bauteile beziehen, zeigt 1 eine
Motorbaugruppe 10, die einen Motorblock 12 mit
einer Ölwanne 14 umfasst,
die daran durch Schrauben, Befestigungselemente oder irgendwelche
anderen bekannten Mittel befestigt ist. Eine Kurbelwelle 16,
die um eine Drehachse A drehbar ist, umfasst mehrere Gegengewichte 18 (eines
ist gezeigt). Eine erste und zweite Ausgleichsverteilerwelle 20, 22 sind
funktional zur Rotation um jeweilige Achsen B, C relativ zu der
Kurbelwelle 16 durch eine Zahnradanordnung oder auf andere
Weise funktional verbunden.
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Die
Ausgleichsverteilerwellen 20, 22 sind in einem
Ausgleichsverteilergehäuse 24 untergebracht, das
einen ersten Gehäuseabschnitt 26,
einen zweiten Gehäuseabschnitt 28 und
ein Abdeckelement 30 aufweist. Der erste und zweite Gehäuseabschnitt 26, 28 sind
jeweils einteilige, druckgegossene Aluminiumlegierungsbauteile.
Der erste Gehäuseabschnitt 26 ist
mit Befestigungselement-Durchbrechungen 37 gebildet, die
sich mit Befestigungselement-Durchbrechungen 38 ausrichten,
die in den zweiten Gehäuseabschnitt 28 gegossen
sind. Schrauben 40 sind durch die ausgerichteten Durchbrechungen
und in Gewindebohrungen in dem Motorblock 12 eingesetzt,
um die Gehäuseabschnitte 26, 28 an
dem Motorblock 12 zu befestigen. Wenn der erste Gehäuseabschnitt 26 zwischen
dem zweiten Gehäuseabschnitt 28 und
dem Motorblock 12 angeordnet ist und der zweite Gehäuseabschnitt 28 zwischen
dem ersten Gehäuseabschnitt 26 und
der Ölwanne 14 angeordnet
ist, sind die Gehäuseabschnitte 26, 28 ausgestaltet,
zusammenwirkend eine erste und zweite Ausgleichswellenkammer 32, 34 zu
definieren. Die Ausgleichswellen 20, 22 sind in
den Kammern 32, 34 zentriert, wobei die Kammern 32, 34 bemessen
sind, um zuzulassen, dass Gegengewichte 36 der Ausgleichswellen 20, 22 mit
den Ausgleichswellen 20, 22 darin rotieren können.
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Wenn
es mit den Schrauben 40 an dem Motorblock 12 montiert
ist, ist das Ausgleichswellengehäuse 24 in
dem zweiten Gehäuseabschnitt 28 derart angeordnet,
dass es im Wesentlichen in Öl
eingetaucht ist, das sich in der Ölwanne 14 auf einem
vorbestimmten Arbeitsniveau L befindet. Der erste Gehäuseabschnitt 26 befindet
sich im Wesentlichen oberhalb des Ölniveaus L und ist mit einem
Lufteingang oder Lufteinlass 42 gegossen, der zu einem Lufteinlass-
oder Luftkanal 44 führt,
der zum Teil durch den ersten Gehäuseabschnitt 26 und
zum Teil durch den zweiten Gehäuseabschnitt 28 gebildet
ist, der vollständig
durch den ersten und zweiten Gehäuseabschnitt 26, 28 zu
der Ölwanne
verläuft.
Der Lufteinlasskanal 44 ist in beide Gehäuseabschnitte 26, 28 gegossen,
indem der erste Gehäuseabschnitt 26 mit
einem ersten Kanal 47 gegossen ist und der zweite Gehäuseabschnitt 28 mit
einem zweiten Kanal 49 gegossen ist, der sich mit dem ersten
Kanal 47 ausrichtet, wenn der erste und zweite Gehäuseabschnitt 26, 28 an
dem Motorblock 12 befestigt sind. Somit kann der erste
Gehäuseabschnitt 26 als
ein oberer Gehäuseabschnitt
bezeichnet werden, und der zweite Gehäuseabschnitt 28 kann
als ein unterer Gehäuseabschnitt
bezeichnet werden. Der erste Gehäuseabschnitt 26 ist
auch mit einer ersten Kammerausgangsöffnung 46 und einer
zweiten Kammerausgangsöffnung 48 gegossen.
Mehrere Kanäle 47, 49 können entlang
einer Länge
des Ausgleichswellengehäuses 24 gegossen
sein (d. h. entlang einer Achse senkrecht zum Querschnitt von 1),
und mehrere Ausgangsöffnungen 46, 48 können ebenso
entlang der Länge
gegossen sein. Der erste Gehäuseabschnitt 26 ist
als ein einziges, einteiliges Bauteil gegossen.
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Der
zweite Gehäuseabschnitt 28 ist
mit einer ersten Einlassöffnung 50 und
einer zweiten Einlassöffnung 52 gegossen.
Die erste Einlassöffnung 50 stellt
eine Fluidverbindung zwischen einem Bereich außerhalb der ersten Ausgleichswellenkammer 32 und
der Ausgleichswellenkammer 32 her. Die zweite Einlassöffnung 52 stellt
eine Fluidverbindung zwischen einem Bereich außerhalb der zweiten Ausgleichswellenkammer 34 und
der Ausgleichswellenkammer 34 her. Mehrere Einlassöffnungen 50, 52 können entlang
einer Länge
des Ausgleichswellengehäuses 24 gegossen
sein.
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Der
zweite Gehäuseabschnitt 28 ist
auch mit Schenkeln 54, 56 gegossen, die sich von
den Ausgleichswellenkammern 32, 34 nach außen erstrecken,
wobei die Einlassöffnungen 50, 52 zwischen den
Schenkeln 54, 56 liegen. Der zweite Gehäuseabschnitt 28 ist
als ein einzelnes, einteiliges Bauteil gegossen.
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Um
den Bereich zwischen dem Lufteinlasskanal 44 und den Einlassöffnungen 50, 52 von
dem Rest des Bereichs, der durch die Ölwanne 14 eingeschlossen
ist, zu trennen, ist das Abdeckelement 30 in der Form einer
Blechplatte an den Schenkeln 54, 56 des zweiten
Gehäuseabschnitts 28 befestigt.
Anhand von 2 ist ein Abschnitt des Schenkels 54 mit
dem daran befestigten Abdeckelement 30 detaillierter gezeigt.
Das Abdeckelement 30 ist auch an dem Schenkel 56 auf ähnliche
Weise befestigt. Genauer sind die Schenkel 54, 56 mit
umformbaren Verlängerungen 58 an
einem Endabschnitt davon ausgebildet. Die umformbaren Verlängerungen 58 richten
sich mit Durchbrechungen 60 aus, die in dem Abdeckelement 30 ausgebildet
sind. Obwohl nur eine umformbare Verlängerung 58 und eine
Durchbrechung 60 gezeigt ist, sind mehrere umformbare Verlängerungen 58 entlang
der Länge
der Schenkel 54, 56 beabstandet (d. h. senkrecht
zu dem in den 1 und 2 gezeigten
Querschnitt) und mehrere Durchbrechungen 60 sind auch entlang
der Länge des
Abdeckelements 30 beabstandet, um sich mit den umformbaren
Verlängerungen 58 an
beiden Schenkeln 54, 56 auszurichten. Dichtungselemente 62 sind
entlang beider Schenkel 54, 56 angeordnet, um
die Grenzfläche
zwischen den Schenkeln 54, 56 und dem Abdeckelement 30 abzudichten.
Die Dichtungselemente 62 können auch mit Durchbrechungen
ausgebildet sein, die sich mit den Verlängerungen 58 ausrichten,
so dass die Verlängerungen 58 sich
durch die Dichtungselemente 62 erstrecken, oder es können alternative
Dichtungselemente vorgesehen sein, die nur außerhalb der Verlängerungen 58 angeordnet
sind. Die Dichtungselemente 62 können ein bei Raumtemperatur
vulkanisierendes Material oder irgendein anderes bekanntes, mit
Motoröl verträgliches
Material sein. Wie es in 2 gezeigt ist, werden die umformbaren
Verlängerungen 58 mit einem
Werkzeug nach den Einsetzen durch die Durchbrechungen 60 in
einen umgeformten Zustand 58A, der nur gestrichelt gezeigt
ist, umgeformt, in welchem das Abdeckelement 30 an dem
Gehäuseabschnitt 28 durch
eine Passung der Verlängerungen in
dem umgeformten Zustand 58A mit den Durchbrechungen 60 festgehalten
ist.
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Durch
die Verwendung des Abdeckelements 30, das an dem zweiten
Gehäuseabschnitt 28 befestigt
ist, ist ein Bereich 64 unterhalb des Lufteinlasskanals 44 in 1 und
zwischen den Lufteinlassoffnungen 50, 52 eingeschlossen.
Dieser Einschluss könnte
nicht erreicht werden, indem ein Einschluss als ein einstückiges Teil
des zweiten Gehäuseabschnitts 28 gegossen
werden würde,
ohne auf eine viel komplexere und teurere Werkzeugausstattung zurückzugreifen,
um den unteren Gehäuseabschnitt 28 zu
erzeugen. Wie es Fachleuten auf dem Gebiet ersichtlich ist, erlaubt
die Geometrie des ersten sowie des zweiten Gehäuseabschnitts 26, 28,
dass diese Bauteile mit einfachen oberen und unteren Werkzeugen gegossen
werden können,
ohne eine Werkzeugsperrung zu bewirken.
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Mit
dem wie in 1 gezeigten montierten Ausgleichswellengehäuse 28 können die
Ausgleichswellenkammern 32, 34 beim Start des
Motors effizient von überschüssigem Öl entleert
werden, während
eine Anreicherung des Öls
in der Ölwanne 14 mit
Luft minimiert wird. Nach einem Zeitraum einer Nichtnutzung des
Motors wird ein Zurücklaufen
von Schmier- und Kühlöl erfolgen,
und das Ölniveau
in der Ölwanne 14 wird
höher sein
als das Arbeitsölniveau
L. Die Auslassöffnungen 46, 48 werden
unter solchen Bedingungen teilweise oder vollständig mit Öl bedeckt sein. Der Lufteingang 42 zu
dem Lufteinlasskanal 47 ist der höchste Abschnitt des einge bauten
Gehäuses 24,
so dass wahrscheinlich beim Start des Motors Luft mit minimal mitgeführtem Öl in den Lufteinlasskanal 44 gezogen
wird. Bei rotierender Kurbelwelle 16 werden die Ausgleichswellen 20, 22 dazu
gebracht, in entgegengesetzte Richtungen zu rotieren, wobei die
Ausgleichswelle 20 im Gegenuhrzeigersinn aus der in 1 gezeigten
Perspektive rotiert, wobei die Ausgleichswelle 22 im Uhrzeigersinn rotiert.
Somit rotieren beide Ausgleichswellen 20, 22 derart,
dass Luft von dem Lufteinlasskanal 44 durch den Bereich 64 und
die Einlassöffnungen 50, 52 in Richtung
der Mitte des Gehäuses 28 gezogen
wird (d. h. in Richtung des Kanals 44 in den Kammern 32, 34 hin
und dann durch die Ausgangsöffnungen 46, 48 heraus
in die Wanne 14 hinein). Das Ölniveau in dem Raum in der
Wanne 14 außerhalb
der Kammern 32, 34 und das Gehäuse 24 umgebend wird
hinunter bis zu dem Arbeitsniveau L ablaufen, so dass die Ausgangsöffnungen 46, 48 schnell
freigelegt werden, wenn sie anfangs bedeckt waren, was eine Entleerung
der Kammern 32, 34 ohne wesentlichen Gegendruck
zulässt.
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Die
erste und zweite Kammerausgangsöffnung 46, 48 sind
derart konfiguriert, dass dieses sich mit einem Umfangsrand 66 jedes
Gegengewichts 36 ausrichten, wenn sie die in 1 gezeigte
Position erreicht, so dass Öl
in dem oberen Bereich der jeweiligen Kammern 32, 34 oberhalb
der Gegengewichte 36 aus der ersten und zweiten Ausgleichswellenkammer 32, 34 ausgestoßen werden
kann, wie es nachstehend beschrieben ist. Somit ist ein Luftströmungsweg
durch den Weg der Pfeile C, D, E und F gezeigt (wobei Pfeil E auch
die Drehrichtung der jeweiligen Ausgleichsverteilerwellen angibt).
Das Abdeckelement 30 ist mit einer Sperre oder einem Steg 68 gebildet,
um eine Trennung der Luftströmung
bei Pfeilen D in Richtung beider Einlassöffnungen 50, 52 zu fördern.
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Unter
Bezugnahme auf 3 ist ein Flussdiagramm anhand
des Aufbaus der 1 und 2 beschrieben,
das ein Verfahren 200 zum Montieren eines Ausgleichswellengehäuses 24 veranschaulicht.
Das Verfahren 200 umfasst, dass ein erster Gehäuseabschnitt 26 gegossen
wird 202 und auch ein zweiter Gehäuseabschnitt 28 gegossen
wird 204. Die gegossenen ersten und zweiten Gehäuseabschnitte 26, 28 definieren
eine erste und zweite Ausgleichswellenkammer 32, 34 dazwischen,
wenn sie zusammen angeordnet sind, wobei sich ein Lufteinlasskanal 44 durch
die Gehäuseabschnitte 26, 28 zwischen den
Ausgleichswellenkammern 32, 34 erstreckt. Das Verfahren
umfasst ferner, dass ein Plattenelement 30 an dem zweiten
Gehäuseabschnitt 28 befestigt
wird 208, um den Lufteinlasskanal 44 weiter zu
definieren und einen Hohlraum 64 einzuschließen, der
zwischen dem zweiten Gehäuseabschnitt 28 und
dem Plattenelement 30 definiert ist. Der erste Gehäuseabschnitt 26 wird
mit einer jeweiligen Auslassöffnung 46, 48 an
der ersten und zweiten Ausgleichswellenkammer 32, 34 gegossen,
und der zweite Gehäuseabschnitt 28 wird
mit einer jeweiligen Einlassöffnung 50, 52 an
der ersten und zweiten Ausgleichswellenkammer 32, 34 in
Fluidverbindung mit dem Hohlraum 64 gegossen. Das Befestigen 208 des
Abdeckelements 30 kann umfassen, dass Verlängerungen 58 des
zweiten Gehäuseabschnitts 28 umgeformt
werden 210, um das Abdeckelement 30 an dem zweiten Gehäuseabschnitt 26 mit
den umgeformten Verlängerungen 58A zu
befestigen. Das Verfahren kann umfassen, dass das Abdeckelement 30 an
dem zweiten Gehäuseabschnitt 28 abgedichtet
wird 206, bevor das Abdeckelement 30 an dem zweiten
Gehäuseabschnitt 28 befestigt
wird. Im Lichte der Anordnung des Einlasskanals 44, des
Abdeckelements 30, der Kammereinlassöffnungen 50, 52 und
der Kammerauslassöffnungen 46, 48 ist
es nicht erforderlich, einen Kern oder ein Bohren vorzusehen, um
das Gehäuse 24 zu
bilden, und die Luft strömt
natürlich
von dem Einlasskanal 44 durch die Kammern 32, 34 und aus
den Auslassöffnungen 46, 48 heraus,
wenn die Ausgleichsverteilerwellen 20, 22 in den
Kammern 32, 34 rotieren, wodurch Öl aus den
Kammern 32, 34 ohne übermäßigen Widerstand schnell ausgestoßen wird.
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Obgleich
die besten Ausführungsarten
der Erfindung ausführlich
beschrieben worden sind, werden Fachleute auf dem Gebiet, das diese
Erfindung betrifft, verschiedene alternative Konstruktionen und Ausführungsformen
zur praktischen Ausführung
der Erfindung innerhalb des Schutzumfangs der beigefügten Ansprüche erkennen.