EP0423160B1

EP0423160B1 - Antriebsvorrichtung für eine nockenwelle einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: EP0423160B1
Application number: EP89907114A
Authority: EP
Inventors: Wilhelm Hannibal
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1988-07-15
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1992-03-25
Anticipated expiration: 2009-06-06
Also published as: US5111780A; WO1990000670A1; EP0423160A1; DE58901050D1

Abstract

Eine Antriebsvorrichtung für eine Nockenwelle (2) einer Brennkraftmaschine weist eine Einrichtung zum Verdrehen der Nockenwelle (2) relativ zu einem Antriebsrad (5) auf. Diese Einrichtung besitzt eine koaxial zur Nockenwelle (2) angeordnete, axial zwischen zwei Endstellungen verschiebbare Schaltmuffe (11), die einerseits über eine Schrägverzahnung (12, 13) mit dem Antriebsrad (5) und andererseits über eine Geradverzahnung (15, 16) mit der Nockenwelle (2) verbunden ist. Um eine raumsparende Anordnung zu erhalten und eine Möglichkeit zu schaffen, ein und denselben Zylinderkopf wahlweise mit einer üblichen Nockenwelle oder mit einem Nockenwellenantrieb mit variablen Ventilsteuerzeiten ausstatten zu können, endet die Nockenwelle (2) in Richtung auf das Antriebsrad (5) nach einem Nocken (3a) und die Lagerstelle (9), die bei einer üblichen Nockenwelle zur Lagerung derselben zwischen dem letzten Nocken und dem Antriebsrad dient, wird zur Lagerung des Nabenteils (7) des Antriebsrades (5) verwendet. Auf der anderen Seite ist das Antriebsrad (5) über ein zweites Nabenteil (8) in einer zusätzlichen Lagerstelle (10) im Zylinderkopf (1) gelagert, deren Lageröffnung bei Verwendung einer üblichen Nockenwelle durch einen Deckel abgeschlossen wird.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Nockenwellenantrieb entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Bei derartigen, beispielsweise aus der US-PS 32 58 937 oder der DE-OS 36 16 234 bekannten Nockenwellenantrieben wird zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten die Schaltmuffe axial verschoben, wobei aufgrund der Schrägverzahnung eine Verdrehung der Schaltmuffe relativ zum Antriebsrad erfolgt. Diese Verdrehung wird über die Geradverzahnung an die Nockenwelle weitergegeben.
Bei der Vorrichtung gemäß der US-PS 32 58 937 ist das Antriebsrad auf einer Welle befestigt, die nahe des Antriebsrades im Zylinderkopf und an ihrem vom Antriebsrad abgewandten Ende in einer Ausnehmung in der benachbarten Stirnseite der Nockenwelle gelagert und sie nimmt in einer stirnseitigen Ausnehmung die Schaltmuffe auf, die am einen Ende über eine äußere Schrägverzahnung mit der Antriebswelle und am anderen Ende über eine Geradverzahnung mit der Nockenwelle in Antriebsverbindung steht. Die Verschiebung der Schaltmuffe erfolgt in der einen Richtung durch eine Feder, die zwischen der Antriebswelle und der Schaltmuffe angeordnet ist, und in der anderen Richtung durch den in einer Druckkammer wirksamen Öldruck, wobei der Druck in dieser Kammer durch einen axial verschiebbar in der Antriebswelle angeordneten Steuerschieber veränderbar ist, der eine Abflußöffnung aus der Druckkammer in Abhängigkeit von der Drehzahl steuert. Dieser bekannte Nockenwellenantrieb ist in seiner axialen Erstreckung erheblich größer als ein normaler Nockenwellenantrieb ohne Veränderung der Ventilsteuerzeiten. Es ist daher praktisch nicht möglich, eine bestimmte Brennkraftmaschine wahlweise mit einem normalen Nockenwellenantrieb oder mit einem Nockenwellenantrieb mit veränderlichen Steuerzeiten zu versehen oder eine Nockenwelle mit normalem Nockenwellenantrieb nachträglich auf eine Nockenwelle mit veränderlichen Steuerzeiten umzurüsten. Ist die Brennkraftmaschine für den Einbau in Kraftfahrzeuge, insbesondere Personenkraftwagen, bestimmt, so bereitet aufgrund der außerordentlich beengten Raumverhältnisse im Motorraum die Unterbringung einer Brennkraftmaschine, die in irgend einer Dimension nur geringfügig vergrößert ist, außerordentliche Probleme, die oftmals zu einer kostspieligen Änderung der Karosserie zwingen.
Bei der Ausführung gemäß der DE-OS 36 16 234 ist das Antriebsrad drehbar auf dem Ende der Nockenwelle gelagert und mit einer Hülse verbunden, die in eine stirnseitige Aussparung in der Nockenwelle hineinragt und eine innere Schrägverzahnung trägt, die mit einer entsprechenden äußeren Schrägverzahnung der ebenfalls in dieser Ausnehmung angeordneten Schaltmuffe zusammenwirkt. Die Schaltmuffe ist außerdem mit einer äußeren Geradverzahnung versehen, die mit einer entsprechenden inneren Geradverzahnung in der genannten stirnseitigen Ausnehmung zusammenwirkt. Die Verschiebung der Schaltmuffe erfolgt in diesem Fall in beiden Richtungen durch Öldruck. Zu diesem Zweck ist die Schaltmuffe über ein Kardangelenk mit einem doppelt wirkenden Schaltkolben verbunden, der in einem Zylinder angeordnet ist und dessen Zylinderraum in zwei Arbeitsräume teilt, die alternativ mit Drucköl beaufschlagt bzw. druckentlastet werden können, wodurch eine Verschiebung der Schaltmuffe in beiden Richtungen ermöglicht wird und eine entsprechende Lageänderung der Nockenwelle gegenüber dem Antriebsrad erfolgt. Dieser Nockenwellenantrieb hat eine erheblich größere axiale Abmessung als ein normaler Nockenwellenantrieb, so daß er nicht an dessen Stelle eingebaut werden kann. Außerdem muß auch die Lagerstelle der Nockenwelle neben dem Antriebsrad mit einem erheblich größeren Durchmesser als normal ausgeführt werden, da der Durchmesser der Nockenwelle an diesem Ende größer als normal ausgeführt werden muß, um die Verstelleinrichtung aufnehmen zu können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Nockenwellenantrieb der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der so kompakt ist, daß er ohne wesentliche Änderungen am Zylinderkopf anstelle des üblichen Nockenwellenantriebs ohne variable Ventilsteuerzeiten eingesetzt werden kann, so daß die Möglichkeit besteht, Brennkraftmaschinen gleichen Typs mit oder ohne variable Ventilsteuerung anzubieten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird die Lagerstelle, die beim normalen Nockenwellenantrieb zwischen dem letzten Nocken und dem Antriebsrad liegt, zur Lagerung der Nabe des Antriebsrades verwendbar gemacht, indem die Nockenwelle nach dem dem Antriebsrad benachbarten Nocken endet. Diese Lagerstelle kann daher unverändert sowohl für den normalen Nockenwellenantrieb als auch für den Nockenwellenantrieb mit variablen Steuerzeiten verwendet werden. Durch die Lagerung der Nabe des Antriebsrades auf der anderen Seite im Zylinderkopf wird eine äußerst stabile Lagerung, verglichen mit der üblichen fliegenden Lagerung bei den bekannten Ausführungen, erreicht, wobei die durch die Zugkraft des Antriebsmittels hervorgerufene Biegebeanspruchung wesentlich verringert ist. Aufgrund des geringeren Biegemoments an der Antriebsstelle ergibt sich dort eine geringere Durchbiegung, wodurch die Gefahr eines Verklemmens der Schaltmuffe beseitigt ist und die Reibungskräfte bei der Axialverschiebung der Schaltmuffe verringert werden. Wird anstelle des Nockenwellenantriebs mit vAriabler Ventilsteuerung eine normale Nockenwelle eingesetzt, so kann, wie vorher ausgeführt, die eine Lagerstelle des Antriebsrades nun zur Lagerung der Nockenwelle verwendet werden. Die andere, nun nicht benötigte Lagerstelle des Antriebsrades wird durch einen Deckel verschlossen.
Erfolgt die Verschiebung der Schaltmuffe in der einen Richtung durch Federkraft, wie dies aus der genannten US-PS bekannt ist, so kann diese Feder zwischen einer Abstützfläche in der Ausnehmung in der Nockenwelle und der benachbarten Stirnfläche der Schaltmuffe angeordnet werden. Dadurch ergibt sich gegenüber der Anordnung bei der genannten US-PS, bei der die Feder sich einerseits an der Antriebswelle und andererseits an der Schaltmuffe abstützt, eine Verringerung der axialen Erstreckung der Einrichtung, da die Feder innerhalb der Nockenwelle angeordnet ist.
Die Verschiebung der Schaltmuffe erfolgt vorzugsweise in einer Richtung durch Öldruck, während die Verschiebung in der anderen Richtung durch Federkraft oder auch durch die aufgrund der Schrägverzahnung entstehende axiale Kraftkomponente erfolgen kann. Zur Verschiebung der Schaltmuffe durch Öldruck wird entsprechend der genannten US-PS 32 58 937 oder auch entsprechend der DE-OS 33 16 162 zwischen einer Stirnfläche der Schaltmuffe und einer mit dem Antriebsrad verbundenen Wand eine Druckkammer vorgesehen, in deren Zufluß- oder Abflußtrakt ein von einem Elektromagneten verschiebbarer Steuerschieber vorgesehen ist, der koaxial in der Schaltmuffe angeordnet ist. Zur möglichst raumsparenden Unterbringung des Elektromagneten wird vorgeschlagen, daß der Elektromagnet koaxial zur Schaltmuffe im Zylinderkopf angeordnet ist und in die Nabe des Antriebsrades hineinragt, und daß der Steuerschieber direkt mit dem Anker des Elektromagneten verbunden ist.
Der Steuerschieber kann drehfest mit der Schaltmuffe verbunden sein, erstreckt sich mit einem stangenförmigen Fortsatz durch die Schaltmuffe hindurch und trägt an seinem freien, aus der Schaltmuffe vorstehenden Ende einen Federteller. Zwischen diesem Federteller und der Stirnfläche der Schaltmuffe ist eine Feder angeordnet, welche der von dem Elektromagneten verursachten Bewegung des Steuerschiebers entgegenwirkt. Durch die drehfeste Verbindung von Steuerschieber und Schaltmuffe wird eine Relativdrehung zwischen dem Federteller und der Schaltmuffe verhindert, so daß für die Abstützung der Feder kein Axiallager erforderlich wird.
Um das Gewicht der von dem Elektromagneten zu bewegenden Teile so gering wie möglich zu halten und die Abmessungen des Elektromagneten möglichst klein zu halten, kann an der die Druckkammer begrenzenden Wand ein rohrförmiger Fortsatz vorgesehen werden, der in ein Sackloch in der Stirnfläche der Schaltmuffe hineinragt und den Steuerschieber aufnimmt. Der Steuerschieber kann gelenkig mit dem Anker des Elektromagneten verbunden sein, um einen engen Luftspalt zwischen dem Anker und der Spule des Elektromagneten zulassen zu können.
Drei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht eines Teiles eines Zylinderkopfes einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, teilweise geschnitten, mit einer ersten Nockenwellen-Verstelleinrichtung, wobei die Schaltmuffe in der oberen Hälfte in der einen Endstellung und in der unteren Hälfte in der anderen Endstellung dargestellt ist,
Fig. 2 einen Schnitt ähnlich Fig. 1 eines zweiten Ausführungsbeispiels, wobei wiederum die Schaltmuffe in der oberen Hälfte in der einen Endstellung und in der unteren Hälfte in der anderen Endstellung dargestellt ist.
Fig. 3 eine Abwandlung der Ausführung gemäß Fig. 2, wobei die Schaltmuffe in der einen Endstellung dargestellt ist, und
Fig. 4 die Ausführung von Fig. 3 mit der Schaltmuffe in der anderen Endstellung.

In Fig. 1 ist mit 1 der Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine bezeichnet, in welchem eine Nockenwelle 2 mit Nocken 3 drehbar gelagert ist. Zwei Lagerstellen 4 sind in der Zeichnung ohne die dazugehörigen oberen Lagerdeckel oder -schalen dargestellt.
Im Zylinderkopf 1 ist ferner koaxial zur Nockenwelle 2 ein Antriebskettenrad 5 gelagert, das durch Schrauben 6 mit einer zweiteiligen Nabe 7, 8 verbunden ist. Das Nabenteil 7 ist im Zylinderkopf 1 in einer Lagerstelle 9 gelagert, die bei einem Nockenwellenantrieb ohne variable Ventilsteuerung zur Lagerung der Nockenwelle zwischen dem letzten Nocken 3a und dem dann auf der Nockenwelle sitzenden Antriebsrad dient. Im vorliegenden Fall ist, wie ersichtlich, die Nockenwelle 2 hinter dem letzten Nocken 3a abgeschnitten, so daß die Lagerstelle 9 zur Lagerung des Antriebsrades 5 zur Verfügung steht. Auf der anderen Seite des Antriebszahnrades 5 ist das Nabenteil 8 in einer weiteren Lagerstelle 10 im Zylinderkopf 1 gelagert. Mit 44 sind die Gewindelöcher für die Befestigungsschrauben der nicht gezeigten Lagerdeckel bezeichnet.
Zur Übertragung der Drehkraft von dem Antriebszahnrad 5 auf die Nockenwelle 2 dient eine Schaltmuffe 11, die koaxial zum Antriebszahnrad 5 und zur Nockenwelle 2 axial verschiebbar im Nabenteil 7 gelagert ist und eine äußere Schrägverzahnung 12 aufweist, die mit einer entsprechenden inneren Schrägverzahnung 13 im zweiten Nabenteil 8 zusammenwirkt. Die Schaltmuffe 11 erstreckt sich in eine Axialbohrung 14 in der Nockenwelle 2 und ist an ihrem nockenwellenseitigen Ende mit einer äußeren Geradverzahnung 15 versehen, die in eine entsprechende Geradverzahnung 16 in der Wand der Bohrung 14 eingreift. In der Bohrung 14 ist ein Anschlag 17 vorgesehen, an den sich eine Feder 18 abstützt, welche auf die Schaltmuffe 11 wirkt und bestrebt ist, diese in der Zeichnung nach links zu drücken.
Um eine Veränderung der Winkellage der Nockenwelle 2 relativ zum Antriebszahnrad 5 und damit eine Veränderung der Ventilsteuerzeiten zu erzielen, wird die Schaltmuffe 11 entgegen der Kraft der Feder 18 in der Zeichnung nach rechts verschoben. Durch die Schrägverzahnung 12, 13 erfolgt dabei eine Verdrehung der Schaltmuffe 11 relativ zu dem Antriebszahnrad 5, und diese Verdrehung wird durch die Geradverzahnung 15, 16 auf die Nockenwelle 2 übertragen. Diese Verschiebung der Schaltmuffe 11 wird im Ausführungsbeispiel durch Öldruck, und zwar durch den Druck des zur Schmierung der Lagerstellen der Nockenwelle und des Antriebszahnrades 5 dienenden Schmieröls, bewirkt. Zu diesem Zweck ist zwischen der linken Stirnseite 20 der Schaltmuffe 11 und einer mit dem Nabenteil 8 verbundenen Stirnwand 21 eine Druckkammer 22 vorgesehen, welcher Drucköl aus einer Druckölbohrung 23 im Zylinderkopf 1 zugeführt wird. Das Drucköl fließt durch einen radialen Kanal 24 im Nabenteil 7 in eine breite Umfangsnut 25 in der Umfangsfläche der Schaltmuffe 11 und von dort in einen Querkanal 26, der in einer Längsbohrung 27 in der Schaltmuffe 11 mündet, in welcher ein rohrförmiger Steuerschieber 28 angeordnet ist. Das Drucköl kann aus dem Querkanal 26 durch einen Längsschlitz 29 in der Wand des Steuerschiebers 28 in dessen Innenraum 30 gelangen und von dort aus durch Öffnungen 31 in der Wand des Steuerschiebers 28 in die Druckkammer 22 strömen, wenn der Steuerschieber 28 um einen entsprechenden Betrag in der Zeichnung nach links verschoben ist, wie dies in der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist. Diese Verschiebung des Steuerschiebers 28 wird mit Hilfe eines Elektromagneten 32 bewirkt, dessen Anker 33 mit dem Steuerschieber 28 verbunden ist. Der Elektromagnet 32 ist durch Schrauben 34 an den Zylinderkopf 1 angeschraubt und erstreckt sich in das Nabenteil 8 hinein, wodurch die Baulänge des Nockenwellenantriebes so klein wie möglich gehalten wird.
Der Steuerschieber 28 erstreckt sich mit einem stangenförmigen Fortsatz 35 durch eine axiale Durchgangsbohrung 36 in der Schaltmuffe 11 hindurch und ist an seinem freien, von der Schaltmuffe 11 vorstehenden Ende mit einem Federteller 37 versehen. Eine schwache Feder 38, welche lediglich die Aufgabe hat, den Steuerschieber 28 nach Abschalten des Elektromagneten 32 in seine in der oberen Hälfte der Fig. 1 dargestellte Ausgangslage zurückzubringen, ist zwischen dem Federteller 37 und dem benachbarten stirnseitigen Ende der Schaltmuffe 11 angeordnet. Der stangenförmige Fortsatz 35 ist ferner durch einen radialen, in einen Längsschlitz eingereifenden Stift 40 drehfest, jedoch axial verschiebbar mit der Schaltmuffe 11 verbunden, so daß keine relative Drehbewegung zwischen ihm und der Schaltmuffe 11 stattfindet und sich eine Ausbildung des Federtellers 37 als Axiallager erübrigt.
Die Wirkungsweise der dargestellten Einrichtung zur Veränderung der phasenlage zwischen Nockenwelle 2 und Antriebszahnrad 5 arbeitet wie folgt:
Es sei angenommen, daß im Normalbetrieb der Elektromagnet 32 nicht erregt ist und die Schaltmuffe 11 durch die Feder 18 in die in der oberen Hälfte der Fig. 1 dargestellte linke Endstellung gedrückt ist. Wenn in einem bestimmten Betriebsbereich eine Veränderung der Steuerzeiten der von den Nocken 3 betätigten Ventile gewünscht wird, wird der Elektromagnet 32 erregt und dadurch der Anker 33 zusammen mit dem Steuerschieber 28 entgegen der Wirkung der Feder 38 nach links verschoben, wie dies in der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellt ist. Dadurch kommen die Öffnungen 31 in der Wand des Steuerschiebers 27 in Verbindung mit der Druckkammer 22 und Drucköl kann aus der Ölbohrung 23 durch die Bohrung 24, die Umfangsnut 25, die Querbohrung 26, den Längsschlitz 29, den Innenraum 30 des Steuerschiebers 28 und die Öffnungen 31 in die Druckkammer 22 einströmen. Durch den sich in dieser Kammer 22 aufbauenden Druck wird die Schaltmuffe 11 entgegen der Wirkung der Feder 18 in der Zeichnung nach rechts verschoben und es findet aufgrund der Schrägverzahnung 12, 13 eine Verdrehung der Schaltmuffe 11 und über die Geradverzahnung 15, 16 eine entsprechende Verdrehung der Nockenwelle 2 statt. Wird der Elektromagnet 32 entregt, so wird durch die Feder 38 der Steuerschieber 28 wieder in die in der oberen Hälfte der Fig. 1 dargestellte Lage zurückgeführt, in welcher die Druckölversorgung der Druckkammer 22 unterbrochen ist. Diese Druckkammer 22 ist über die Zahnlücken der Schrägverzahnung 12, 13 und eine Drosselbohrung 43 mit dem drucklosen Raum im Zylinderkopf 1 verbunden, so daß das Drucköl aus der Druckkammer 22 entweichen und die Feder 18 die Schaltmuffe 11 nach links verschieben kann, wodurch die ursprüngliche linke Lage der Nockenwelle relativ zum Antriebszahnrad 5 wieder hergestellt ist. Die Drosselbohrung 43 ist so bemessen, daß sie den Druckaufbau in der Druckkammer 22 in der in der unteren Hälfte der Fig. 1 dargestellten Stellung des Steuerschiebers 28 nicht beeinträchtigt, da in dieser Stellung die Druckkammer 22 ständig mit Drucköl versorgt wird.
Soll der Zylinderkopf 1 mit einer normalen Nockenwelle ohne eine Einrichtung zur Veränderung der Ventilsteuerzeiten versehen werden, so wird die Lagerstelle 9 oder 10 zur Lagerung der Nockenwelle zwischen dem letzten Nocken und dem drehfest auf dem Ende der Nockenwelle angebrachten Antriebsrad verwendet und die Öffnung der Lagerstelle 10 durch einen Deckel verschlossen. Irgendwelche Änderungen am Zylinderkopf 1 sind dabei nicht erforderlich.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, bei dem gleiche oder gleichartige Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1, jedoch mit einem Strich, bezeichnet sind, unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in erster Linie durch eine wesentlich einfacher aufgebaute Steuerung des Druckes in der Druckkammer 22′. Die Stirnwand 21′, welche die Druckkammer 22′ begrenzt, ist mit einem zentrischen, rohrförmigen Fortsatz 50 versehen, der an seinem Ende 51 geschlossen ist und in der (in der oberen Hälfte der Fig. 2 dargestellten) linken Endstellung der Schaltmuffe 11′ mit radialem Spiel in ein zentrales Sackloch 52 in der Stirnwand 20′ der Schaltmuffe 11′ hineinragt. In dem rohrförmigen Fortsatz 50, dessen Wand 53 mit einer Durchtrittsöffnung 54 versehen ist, ist der Steuerschieber 28′ angeordnet, der mit dem Anker 33′ des Elektromagneten 32′ durch einen radialen Flansch 55 winkelbeweglich verbunden ist. Der Anker 33′ und mit ihm der Steuerschieber 28′ wird durch eine schwache Feder 38′ in die in der oberen Hälfte der Fig. 1 dargestellte rechte Ruhelage gedrückt, in welcher die Öffnung 54 von dem Steuerschieber 28′ freigegeben ist und die Druckkammer 22′ mit einem Ölrückführraum 56 außerhalb der Druckkammer 22′ in Verbindung bringt. Die Druckölzuführung zu der Druckkammer 22′ erfolgt über die Lagerfläche 57 des Nabenteils 8′ und radiale Kanäle 58 im Nabenteil 8′ . In der in der oberen Hälfte der Fig. 2 gezeigten Stellung ist, wie erwähnt, die Öffnung 54 freigegeben und somit ist die Druckkammer 22′ druckentlastet. Die Bewegung der Schaltmuffe 11′ in ihre linke Endstellung erfolgt hierbei durch die von der Schrägverzahnung 12′, 13′ ausgeübte, nach links wirkende Axialkraft sowie durch den Öldruck in einer Ringkammer 59 zwischen der Umfangsfläche der Schaltmuffe 11′ und der Innenfläche des Nabenteils 7′, die von Dichtringen 59a begrenzt ist und der Schmieröl unter Druck durch einen Kanal 60 zugeführt wird. Der Öldruck wirkt auf die linke Stirnfläche 59b dieser Ringkammer 59 und ist somit bestrebt, die Schaltmuffe 11′ nach links zu schieben. Wird der Elektromagnet 32′ erregt und dadurch der Anker 33′ mit dem Steuerschieber 28′ nach links verschoben, wie dies in der unteren Hälfte der Fig. 2 dargestellt ist, so wird die Öffnung 54 durch den Steuerschieber 28′ abgesperrt und es kann sich nun in der Druckkammer 22′ ein Druck aufbauen, der auf die linke Stirnfläche 20′ der Schaltmuffe 11′ wirkt und diese entgegen der Axialkraft der Schrägverzahnung 12, 13 und dem Druck in der Ringkammer 59 nach rechts verschiebt. Die Entlüftung der Kammer 61 zwischen der rechten Stirnfläche 62 und dem Nabenteil 7′ erfolgt wie beim ersten Ausführungsbeispiel durch Bohrungen 43′.
Bei der Ausführung gemäß Fig. 1 muß aufgrund der Lagerung des Steuerschiebers 28 in der Schaltmuffe 11 und der starren Verbindung desselben mit dem Anker 33 im Hinblick auf Fertigungstoleranzen ein verhältnismäßig großer Luftspalt zwischen dem Anker 33 und der Spule des Elektromagneten 32 vorgesehen werden, was zur Folge hat, daß eine größere magnetische Kraft und ein entsprechend größer bemessener Elektromagnet erforderlich ist, zumal die von dem Elektromagneten zu bewegende Masse (Steuerschieber 28, Stange 35) verhältnismäßig groß ist. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 dagegen ist die Masse des Steuerschiebers 28′ erheblich geringer und es sind weniger Toleranzen zu beachten, wodurch der erwähnte Luftspalt klein sein und der Elektromagnet 32′ kleinere Abmessungen haben kann. Dies ist im Hinblick auf die äußerst beengten Raumverhältnisse insbesondere zur Lösung der Aufgabe, eine bestehende Brennkraftmaschine mit einer derartigen variablen Ventilsteuerung zu versehen, von großer Bedeutung. Ein weiterer Vorteil der Ausführung gemäß Fig. 2 besteht darin, daß die gesamte Stirnseite 20′ der Schaltmuffe 11′ einschließlich der Stirnfläche des Sackloches 52 dem Öldruck ausgesetzt ist, so daß größere Verstellkräfte auf die Schaltmuffe 11′ ausgeübt werden können.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und 4, bei dem gleiche oder gleichartige Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 2, jedoch mit einem Doppelstrich, bezeichnet sind, erfolgt der Druckölzufluß zur Druckkammer 22˝ (Fig. 4) durch einen Kanal 70 in der Wand 21˝, der mit dem radialen Kanal 58˝ im Nabenteil 8˝ in Verbindung steht. Die Wand 53˝ des Fortsatzes 50˝ weist eine Zuflußöffnung 71 und eine Abflußöffnung 72 auf, die mit der Druckkammer 22˝ in Verbindung steht. Der Steuerschieber 28˝ ist mit zwei axial und in Umfangsrichtung versetzten Überströmkanäle 74 und 75 versehen, von denen der Uberströmkanal 74 den Zuflußkanal 70 mit der Zuflußöffnung 71 in Verbindung bringt, wenn sich der Steuerschieber 28˝ in seiner linken Endstellung (Fig. 4) befindet, und der Überströmkanal 75 die Abflußöffnung 72 mit dem Ölrückführraum 56˝ in Verbindung bringt, wenn sich der Steuerschieber 28˝ in seiner rechten Endstellung (Fig. 3) befindet.
Bei dieser Ausführung begrenzt die ringförmige Stirnfläche 62˝ des Schaltmuffenabschnittes 76, der die Schrägverzahnung 12˝ trägt, mit der Wand 77 des Nabenteils 7˝ eine Kammer 78, die über einen Kanal 79 und den Ringspalt 80 zwischen der Umfangsfläche des dünneren Abschnittes 81 der Schaltmuffe 11˝ und dem Nabenteil 7˝ mit Schmieröl unter Druck versorgt wird. Der Druck in der Kammer 78 ist bestrebt, die Schaltmuffe 11˝ in Fig. 3 nach links zu bewegen. Diese Bestrebung wird unterstützt durch die Feder 18˝.
Die Wirkungsweise dieser Ausführung ist folgende:
In Fig. 4 ist der Steuerschieber 28˝ in seiner linken Endstellung, in welcher der Druckölzuflußkanal 70 mit der Druckkammer 22˝ in Verbindung steht. Da die Stirnfläche 20˝ der Schaltmuffe 11˝ größer ist als die Ringfläche 62˝, wird die Schaltmuffe 11˝ entgegen dem Druck in der Kammer 78 und entgegen der Wirkung der Feder 18˝ nach rechts in die Stellung gemäß Fig. 4 bewegt. Dabei findet aufgrund der Schrägverzahnung 12˝, 13˝ eine entsprechende Verdrehung der Nockenwelle 2˝ relativ zum Antriebszahnrad 5˝ statt, wie dies im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde. Wird der Steuerschieber 28˝ nach Entregung des Elektromagneten 32˝ durch die Feder 38˝ nach rechts bewegt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist, so verbindet der Überströmkanal 75 über die Abflußöffnung 72 die Druckkammer 22˝ mit dem Ölrückführraum 56˝, während der Zuflußkanal 70 abgesperrt ist. Der in der Kammer 78 wirkende Öldruck kann nun zusammen mit der Feder 18˝ die Schaltmuffe 11˝ nach links bewegen, wodurch die Verdrehung der Nockenwelle 2˝ wieder rückgängig gemacht wird. Diese Ausführung hat gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 1 den zusätzlichen Vorteil, daß der Schaltmuffenabschnitt 76 auf beiden Seiten mit dem gleichen Öldruck beaufschlagt ist, so daß keine Leckage über die Verzahnung 12˝, 13˝ eintritt und eine Dichtung zwischen der Schaltmuffe 11 bzw. 11′ und dem Nabenteil 7 bzw. 7′ entfallen kann, wie ein Vergleich der Fig. 1 und 2 mit Fig. 3 zeigt. Dadurch wird wiederum platz in axialer Richtung eingespart.
Die Schrägverzahnung 12˝, 13˝ kann in diesem Fall so angeordnet werden, daß ihre axiale Schubkraft nach rechts auf die Schaltmuffe 11˝ wirkt, da für eine Bewegung nach links der auf die ringförmige Stirnfläche 62˝ wirkende Schmieröldruck ausgenutzt wird.

Claims

1. Antriebsvorrichtung für eine Nockenwelle (2) einer Brennkraftmaschine, mit einer Einrichtung zum Verdrehen der im Zylinderkopf (1) der Brennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle (2) relativ zu einem koaxialen Antriebsrad (5), mit einer koaxial zur Nockenwelle (2) angeordneten, axial zwischen zwei Endstellungen ver- schiebbaren Schaltmuffe (11), die einerseits über eine Schrägverzahnung (12, 13) und andererseits über eine axial neben dieser angeordnete Geradverzahnung (15, 16) drehfest mit dem Antriebsrad (5) bzw. mit der Nockenwelle (2) verbunden ist und mit ihrem einen Ende in eine Ausnehmung (14) in dem dem Antriebsrad (5) benachbarten Ende der Nockenwelle (2) hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsrad (5) auf einer Nabe (7, 8) angeordnet ist, die zu beiden Seiten des Antriebsrades (5) im Zylinderkopf (1) gelagert ist, und daß die Nockenwelle (2) zwischen dem dem Antriebsrad (5) benachbarten Nocken (3a) und der diesem Nocken benachbarten Zylinderkopflagerstelle (9) der Nabe (7) endet.

2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe (7, 8) des Antriebsrades (5) symmetrisch zum Antriebsrad (5) eine innere Schrägverzahnung (13) aufweist, in welche eine entsprechende äußere Schrägverzahnung (12) auf der Außenfläche der Schaltmuffe (11) eingreift.

3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Verschiebung der Schaltmuffe in einer Richtung durch Federkraft erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (18) zwischen einer Abstützfläche (17) in der Ausnehmung (14) in der Nockenwelle (2) und der benachbarten Stirnfläche der Schaltmuffe (11) angeordnet ist.

4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Verschiebung der Schaltmuffe (11) in einer Richtung durch Öldruck erfolgt, gekennzeichnet durch

a) eine Druckkammer (22) zwischen einer Stirnfläche (20) der Schaltmuffe (11) und einem die hohle Nabe (7, 8) des Antriebsrades (5) einseitig abschließenden Deckel (21),

b) einen koaxial zu der Schaltmuffe (11) angeordneten Steuerschieber (28) zur Steuerung des Zu- und/oder Abflusses zu bzw. von der Druckkammer, und

c) einen koaxial zur Schaltmuffe (11) im Zylinderkopf (1) angeordneten und in die Nabe des Antriebsrades hineinragenden Elektromagneten (32), dessen Anker (33) direkt mit dem Steuerschieber (28) verbunden ist.

5. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (28) drehfest mit der Schaltmuffe (11) verbunden ist und sich mit einem stangenförmigen Fortsatz (35) durch die Schaltmuffe (11) hindurch erstreckt, daß das freie, aus der Schaltmuffe (11) vorstehende Ende des Fortsatzes (35) einen Federteller (37) trägt, und daß eine Feder (38) zwischen diesem Federteller (37) und der Stirnfläche der Schaltmuffe (11) angeordnet ist, welche der von dem Elektromagneten (32) verursachten Bewegung des Steuerschiebers (28) entgegenwirkt.

6. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wand (21′, 21˝) einen zentrischen, rohrförmigen, an seinem Ende geschlossenen Fortsatz (50, 50˝) aufweist, daß in der Stirnfläche (20′, 20˝) der Schaltmuffe (11′, 11˝) ein zentrisches Sackloch (52) zur zumindest zeitweisen Aufnahme des Fortsatzes (50, 50˝) vorgesehen ist, daß der Steuerschieber (28′, 28˝) in dem Fortsatz angeordnet ist, und daß in der Wand (53, 53˝) des Fortsatzes (50) mit der Druckkammer (22′, 22˝) in Verbindung stehende, von dem Steuerschieber (28′, 28˝) beherrschte Ölzu- und/oder -abflußöffnungen (54 bzw. 71, 72) vorgesehen sind.

7. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nabe (7,′, 8′) des Antriebsrades mindestens ein mit der Kammer (22′) ständing in Verbindung stehender Ölzuflußkanal (58) und in der Wand (53) des Fortsatzes (50) mindestens eine Ölabflußöffnung (54) vorgesehen ist, die einerseits mit der Druckkammer (22′) und andererseits mit einem Ölrückflußraum (56) außerhalb der Druckkammer in Verbindung steht und von dem Steuerschieber (28′) absperrbar bzw. freigebbar ist.

8. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wand (21˝) ein Ölzuflußkanal (70) vorgesehen ist, daß in der Wand (53)˝) des Fortsatzes (50˝) eine Zuflußöffnung (71) und eine Abflußöffnung (72) vorgesehen sind, und daß der Steuerschieber (28˝) zwei axial und in Umfangsrichtung zueinander versetzte Überströmkanäle (74, 75) aufweist, von denen je nach Stellung des Steuerschiebers der eine Überströmkanal (74) mit dem Zuflußkanal (70) und der Zuflußöffnung (71) oder der andere Überströmkanal (75) mit der Abflußöffnung (72) und mit einem Ölrückflußraum (56˝) außerhalb der Druckkammer (22˝) verbunden ist.

9. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschieber (28′, 28˝) gelenkig mit dem Anker (33′, 33˝) des Elektromagneten (32′, 32˝) verbunden ist.

10. Antriebsvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnitt (76) der Schaltmuffe (11˝) der die mit der Innenverzahnung (13˝) der Antriebsrad-Nabe in Eingriff stehende Außenverzahnung (12˝) trägt, direkt an die Stirnfläche (20˝) der Schaltmuffe (11˝) anschließt und einen größeren Durchmesser hat als der daran anschließende, in der Nabe geführte Abschnitt (81), und daß die dadurch gebildete ringförmige Stirnfläche (62˝) des mit der Außenverzahnung versehenen Schaltmuffenabschnitts (76) mit einem mit dem Antriebsrad (5˝) verbundenen Bauteil (7˝) eine Kammer (78) begrenzt, die mit der gleichen Öldruckquelle wie die Druckkammer (22˝) in Verbindung ist.