Nockenwellenverstellsystem

Die Erfindung betrifft ein Nockenwellenverstellsystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Antriebsrad, einer ersten Nockenwelle, einer zweiten Nockenwelle, welche koaxial zur ersten Nockenwelle angeordnet ist, wobei eine der beiden Nockenwellen die andere Nockenwelle radial umgibt, und einem Nockenwellenversteller mit einem ersten Koppelelement, welches an dem Antriebsrad befestigt ist, einem zweiten Koppelelement, welches an der ersten Nockenwelle befestigt ist, mit dem ersten Koppelelement zusammenwirkt und relativ zum ersten Koppelelement verdrehbar ist, einem Aktor, welcher eine Verdrehung der Koppelelemente zueinander bewirkt, und einem Übertragungsglied, welches mit einem der Koppelelemente wirkverbunden ist und durch eine Kulissenbahn an dem anderen Koppelelement zwangsgeführt ist, wobei das Übertragungsglied derart mit der zweiten Nockenwelle wirkverbunden ist, dass der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle in Abhängigkeit von einer Einstellung des Phasenwinkels der ersten Nockenwelle einstellbar ist.

Derartige Nockenwellenversteller werden üblicherweise zur Verbesserung des Betriebsverhaltens eines Verbrennungsmotors eingesetzt, wobei durch den Nockenwellenversteller die Ventilsteuerzeiten von Einlass- und/oder Auslassventilen in Abhängigkeit von der Betriebsphase des Verbrennungsmotors verändert werden können, indem der Phasenwinkel der die Einlass- und/oder Auslassventile steuernden Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle verstellt wird. Dabei wird die jeweilige Nockenwelle mittels des Nockenwellenverstellers gegenüber einem mit der Kurbelwelle gekoppelten Antriebsrad um einen definierten Winkel, den Phasenwinkel, verdreht, wodurch die Ventilsteuerzeiten der damit angesteuerten Ventile in Richtung „früh" oder „spät" verstellt werden können. Aus dem Stand der Technik sind Verbrennungsmotoren mit einer Nockenwelle bekannt, welche sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile der einzelnen Zylinder steuern. Diese werden vielfach als „gemischte Nockenwellen" bezeichnet. Dabei führt eine Phasenverstellung einer solchen gemischten Nockenwelle zu einer Änderung der Ventilsteuerzeiten von sowohl den Einlassventilen als auch den Auslassventilen, und zwar in derselben Richtung und mit einem starren Phasenwinkel. Dies ist in vielen Fällen jedoch nicht erwünscht. Vielmehr sollten die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile für sich in jeder Betriebsphase optimal für die jeweilige Betriebsphase eingestellt sein. Dies wird für gemischte Nockenwellen dadurch erreicht, dass die Nockenwellen in Form von doppelten Nockenwellen, sogenannten Cam-in-Cam-Nockenwellen, ausgebildet sind. Die Cam-in-Cam-Nockenwellen weisen eine erste, äußere Nockenwelle und eine innerhalb der äußeren Nockenwelle gelagerte zweite, innere Nockenwelle auf, wobei eine der beiden Nockenwellen mit mehreren Nocken für die Steuerung der Einlassventile und die andere der beiden Nockenwellen mit mehreren Nocken für die Steuerung der Auslassventile versehen sind. Mittels eines derartigen Nockenwellenverstellers, der die innere Nockenwelle und die äußere Nockenwelle bedarfsgerecht und zueinander abweichend verdrehen kann, besteht dann die Möglichkeit, die Steuerzeiten der Einlass- und Auslassventile voneinander getrennt für die einzelnen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors einzustellen.

Es sind Nockenwellenverstellsysteme mit einer sogenannten Cam-in-Cam- Nockenwelle bekannt, welche zwei separate Nockenwellenversteller für eine innere Nockenwelle und für eine äußere Nockenwelle aufweisen, wobei durch die beiden separaten Nockenwellenversteller der Phasenwinkel der inneren Nockenwelle unabhängig von der Phasenverstellung der äußeren Nockenwelle verstellt werden kann. Dabei können die Phasenwinkel der Nockenwellen in die gleiche Richtung oder in die zueinander entgegengesetzte Richtung verstellt werden sowie beliebige Phasenwinkel der Nockenwellen relativ zur Kurbelwelle eingestellt werden. Nachteilig an derartigen Nockenwellenverstellsystemen ist, dass die Nockenwellenverstellsysteme einen relativ großen Bauraum aufweisen, da zwei eigenständige, relativ großbauende Nockenwellenversteller zur Einstellung der Phasenwinkel der inneren und äußeren Nockenwelle vorgesehen werden. Des Weiteren sind derartige Nockenwellenverstellsysteme kostenintensiv und erfordern einen hohen steuerungstechnischen Aufwand zur Phasenverstellung der beiden Nockenwellen relativ zur Kurbelwelle, da für jede Betriebsphase beide Nockenwellenversteller separat voneinander angesteuert werden müssen.

In der EP 2 044 297 Bl ist eine weitere Ausgestaltung des Nockenwellenverstellsystems offenbart. Das Nockenwellenverstellsystem weist unter anderem ein Antriebsrad auf, welches über ein Antriebsmittel beispielsweise ein Zahnrad, ein Zahnriemen oder eine Steuerkette rotierend von einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors angetrieben wird. Das Nockenwellenverstellsystem umfasst weiterhin einen Nockenwellenversteller, welcher ein erstes Koppelelement, ein zweites Koppelelement und einen hydraulischen Aktor, wobei das erste Koppelelement mit dem Antriebsrad drehfest verbunden ist und mehrere Fluidkammern aufweist und das zweite Koppelelement mit einer ersten Nockenwelle drehfest verbunden ist und mehrere, in den Fluidkammern des ersten Koppelelements angeordnete Flügel aufweist. Der hydraulische Aktor bewirkt durch die Steuerung des Drucks innerhalb der Fluidkammern, dass sich die beiden Koppelelemente relativ zueinander verdrehen, wodurch ein Phasenwinkel der ersten Nockenwelle relativ zum Antriebsrad, d.h. zur Kurbelwelle, eingestellt wird. Der Nockenwellenversteller weist außerdem ein Übertragungsglied auf, über welches das erste Koppelelement mit der zweiten Nockenwelle wirkverbunden ist. Bei der Verstellung des Phasenwinkels der ersten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle bewegt sich das Übertragungsglied mit dem ersten Koppelglied mit, wobei durch die Kopplung des Übertragungsglieds mit der zweiten Nockenwelle die zweite Nockenwelle ebenfalls mitbewegt wird und ein Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle eingestellt wird.

Die Bewegung des Übertragungsglieds ist durch eine an dem Übertragungsglied vorgesehene Kulissenbahn definiert, wobei das Übertragungsglied an einer Komponente der ersten Nockenwelle zwangsgeführt ist. Durch eine derartige Zwangsführung des Übertragungsglieds ist jedem Phasenwinkel der ersten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle ein vorbestimmter Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle definiert. Dadurch lassen sich durch die Betätigung des hydraulischen Aktors sowohl die Steuerzeiten der mit der ersten Nockenwelle Wirkverbundenen Einlassventile als auch der mit der zweiten Nockenwelle Wirkverbundenen Auslassventile für ausgewählte Betriebsphasen des Verbrennungsmotors verändern.

Nachteilhaft an einem derartigen Nockenwellenverstellsystem ist, dass die Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten nicht für alle erforderlichen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors, eingestellt werden können, d.h. gewisse Kombinationen aus einem einzustellenden Phasenwinkel der ersten Nockenwelle und einem einzustellenden Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle nicht eingestellt werden können. Bei ausgewählten Betriebsphasen steigt der einzustellende Phasenwinkel der ersten Nockenwelle von einer ersten Betriebsphase zu einer zweiten anderen Betriebsphase an, wobei der einzustellende Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle von der ersten Betriebsphase zu der zweiten Betriebsphase absinkt, d.h. die Änderungen der Phasenwinkel der Nockenwellen relativ zur Kurbelwelle erfolgen in zueinander entgegengesetzten Richtungen. Für andere Betriebsphasen müssten die Phasenwinkel beider Nockenwellen gleichzeitig ansteigen.

Eine derartige Einstellung der Phasenwinkel der Nockenwellen ist mit dem in der EP 2 044 297 Bl beschriebenen Nockenwellenversteller nicht möglich, da der Nockenwellenversteller derart ausgeführt ist, dass die Phasenwinkel der Nockenwellen im gesamten Verstellbereich entweder ausschließlich in zueinander entgegengesetzten Richtungen oder ausschließlich in die gleiche Richtung verstellt werden können.

Es stellt sich damit die Aufgabe, ein Nockenwellenverstellsystem zu schaffen, durch welches für alle wesentlichen Betriebsphasen die entsprechende Kombination der Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten eingestellt werden können und dennoch das Nockenwellenverstellsystem einen relativ geringen Bauraum aufweist.

Diese Aufgabe wird durch ein Nockenwellenverstellsystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass die Kulissenbahn derart ausgeführt ist, dass in einem ersten Verstellbereich des Nockenwellenversteller die Phasenwinkel beider Nockenwellen relativ zum Antriebsrad gemeinsam in eine erste Drehrichtung verstellbar sind und in einem zweiten Verstellbereich der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle relativ zum Antriebsrad in die erste Drehrichtung verstellbar ist und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle relativ zum Antriebsrad in eine zur ersten Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung verstellbar ist, können für alle wesentlichen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors die entsprechenden Phasenwinkel der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle und damit die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile bedarfsgerecht eingestellt werden, wobei dafür ausschließlich ein einziger, bauraumsparender Nockenwellenversteller genutzt wird und dadurch das Nockenwellenverstellsystem einen relativ geringen Bauraum aufweist. Dadurch, dass nur ein einziger Nockenwellenversteller genutzt wird, können die Herstellungs- und Montagekosten des Nockenwellenverstellsystems reduziert werden.

In dem ersten Verstellbereich erfolgt die Phasenverstellung derart, dass der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle derart verändert werden, dass entweder beide Phasenwinkel gemeinsam ansteigen oder gemeinsam abfallen, so dass die Phasenwinkelverstellung der Nockenwellen in eine gemeinsame Richtung erfolgt. In dem zweiten Verstellbereich erfolgt eine Drehrichtungsumkehr der zweiten Nockenwelle, wobei beispielsweise der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle weiterhin ansteigt und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle absinkt. Anderenfalls kann in dem zweiten Verstellbereich der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle absinken und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle ansteigen.

Auf diese Weise kann beispielsweise in dem ersten Verstellbereich aufgrund des Verlaufs der Kulissenbahn die Phasenwinkel der ersten und zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle, d.h. die Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten, für die Betriebspunkte des maximalen Drehmoments sowie der maximalen Antriebsleitung eingestellt werden. In dem zweiten Verstellbereich können aufgrund des Verlaufs der Kulissenbahn die Phasenwinkel der ersten und zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle, d.h. die Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten, für einen stabilen Leerlauf eingestellt werden.

Vorzugsweise weist die Kulissenbahn einen ersten Kulissenabschnitt und einen an den ersten Kulissenabschnitt anschließenden, zweiten Kulissenabschnitt auf, wobei an dem ersten Kulissenabschnitt der Radialabstand zu einer Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von einem ersten Kulissenende bis zum zweiten Kulissenabschnitt abnimmt und in dem zweiten Kulissenabschnitt der Radialabstand zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt bis zu einem zweiten Kulissenende zunimmt. Ein Abfallen des Radialabstandes führt dazu, dass ein sich entlang der Kulissenbahn bewegendes Kulissen- Gegenelement sich in ein Tal bewegt und dadurch das Übertragungsglied derart kippt bzw. sich bewegt, dass die zweite Nockenwelle in eine erste Richtung bewegt wird. Ein Anstieg des Radialabstandes bewirkt, dass das sich entlang der Kulissenbahn bewegendes Kulissen-Gegenelement auf einen Berg bewegt und das Übertragungsglied sich zurückbewegt und in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte Richtung kippt bzw. sich bewegt, wodurch die zweite Nockenwelle in die entgegengesetzte Richtung bewegt wird. Dadurch können auf eine einfache und kostengünstige Weise die Einlass- und Auslasssteuerzeiten für alle wesentlichen Betriebsphasen eingestellt werden.

Grundsätzlich wird unter einer Kulissenbahn der Verlauf einer Bahn verstanden, an welchem ein Gegenelement während einem Verstellvorgang abgleitet oder abrollt. Ein Verlauf einer Bahn, welcher keine Wirkverbindung zu einem abgleitenden oder abrollenden Gegenelement aufweist, ist kein Bestandteil der Kulissenbahn.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Kulissenbahn an einem der beiden Koppelelemente ausgebildet und das Übertragungsglied weist ein Kulissen-Gegenelement auf, welches sich entlang der Kulissenbahn bewegt. Das Kulissen-Gegenelement kann beispielsweise ein Stift sein, welcher in einer v-förmigen Aussparung des Übertragungsglieds angeordnet ist, wobei durch die Anlage an der Kulissenbahn ein Herausfallen aus der in der v- förmigen Aussparung verhindert wird. Je nach Reibungsverhältnissen rollt oder gleitet der Stift an der Kulissenbahn ab.

Alternativ ist die Kulissenbahn an dem Übertragungsglied ausgebildet, wobei eines der Koppelelemente ein Kulissen-Gegenelement aufweist, welches sich entlang der Kulissenbahn bewegt. Die Kulissenbahn kann auf eine einfache und kostengünstige Weise an dem Koppelelement oder an einer radialen Außenfläche des Übertragungsglieds vorgesehen werden, wobei das Kulissen-Gegenelement immer an der die Kulissenbahn nichtaufweisenden Komponente vorgesehen ist. Das Kulissen-Gegenelement kann ebenfalls ein Stift sein, welcher die Verbindung zwischen dem Koppelelement und der Kulissenbahn herstellt, wobei der Stift ebenfalls in einer v-förmigen Aussparung angeordnet sein kann. Vorzugweise ist das Kulissen-Gegenelement ein drehbar gelagertes Rollenelement, wobei durch ein Abrollen des Rollenelements auf der Kulissenbahn die Reibung und damit der Verschleiß zwischen der Kulissenbahn und dem Kulissen-Gegenelement reduziert werden können.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist eines der Koppelelemente einen umlaufenden, ringförmigen Axialvorsprung auf, wobei das Übertragungsglied innerhalb des Axialvorsprungs angeordnet ist und radial von einer Innenumfangsfläche des Axialvorsprungs radial umgeben ist, wobei das Übertragungsglied an der Innenumfangsfläche zwangsgeführt ist. Dadurch kann der Nockenwellenversteller in Axialrichtung kompakt ausgeführt werden, wobei das Übertragungsglied axial in dem Koppelelement angeordnet ist.

Vorzugsweise ist eine zweite Kulissenbahn vorgesehen, welche derart komplementär zur ersten Kulissenbahn ausgeführt ist, dass das Übertragungsglied eine durch die beiden Kulissenbahnen definierte Bewegung ausführt, wobei in einem ersten Kulissenabschnitt der zweiten Kulissenbahn der Radialabstand zu einer Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von einem ersten Kulissenende bis zum zweiten Kulissenabschnitt zunimmt und in einem zweiten Kulissenabschnitt der zweiten Kulissenbahn der Radialabstand zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt bis zu einem zweiten Kulissenende abnimmt. Durch eine derartig ausgeführte zweite Kulissenbahn wirkt diese bezüglich der Bewegung des Übertragungsglieds mit der ersten Kulissenbahn zusammen, wobei durch die beiden Kulissenbahnen und die beiden Anbindungen an dem ersten Koppelelement und an der zweiten Nockenwelle das Übertragungsglied in einer Ausgangssituation und im Verstellvorgang ausreichend definiert gelagert ist. Auf diese Weise kann eine zuverlässige Einstellung des Phasenwinkels der zweiten Nockenwelle in Abhängigkeit von dem Phasenwinkel der ersten Nockenwelle gewährleistet werden und dadurch ein ordnungsgemäßer Betrieb des Verbrennungsmotors gewährleistet werden. Alternativ zur zweiten Kulissenbahn könnte das Übertragungsglied auch auf eine andere Weise ausreichend gelagert sein, wobei zwingend gewährleistet sein muss, dass das Übertragungsglied dauerhaft an der ersten Kulissenbahn anliegt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Übertragungsglied über einen Bolzen mit einem der beiden Koppelelemente verbunden, wobei der Bolzen drehbar um seine Längsachse an dem Übertragungsglied und/oder an dem ersten Koppelelement gelagert ist. Die Relativbewegung zwischen dem ersten Koppelelement und dem zweiten Koppelelement basiert auf einer Verdrehung um die Mittelachse des Nockenwellenverstellers. Die Bewegung des Übertragungsglieds ist eine Verdrehung um eine Längsachse des Bolzens, wobei die Längsachse des Bolzens zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers beabstandet ist. Damit unterscheiden sich die Bewegungen der Koppelelemente und des Übertragungsglieds voneinander. Durch die drehbare Lagerung des Übertragungsglieds am Koppelelement wird erst eine Bewegung des Übertragungsglieds und der Koppelelemente ermöglicht.

Vorzugsweise sind das Übertragungsglied und eines der beiden Koppelelemente an zwei sich gegenüberliegenden Seiten des anderen Koppelelements angeordnet, wobei das andere Koppelelement ein Langloch aufweist, durch welches der Bolzen durchgreift. Durch eine derartige Anordnung der Koppelelemente und des Übertragungsglieds kann der Nockenwellenversteller bauraumsparend ausgeführt werden, wobei durch das Langloch, welches einen bogenförmigen Verlauf aufweist, die Kopplung zwischen dem Koppelelement und dem Übertragungsglied ermöglicht wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Übertragungsglied einen drehbar gelagerten Mitnehmerzylinder auf, welcher über ein Verbindungselement mit der zweiten Nockenwelle verbunden ist. Vorzugsweise ist das Verbindungselement ein Mitnehmerbolzen, welcher in eine radial erstreckende Bohrung an der zweiten Nockenwelle eingreift und in eine radial erstreckende Bohrung an dem Mitnehmerzylinder eingreift, wobei der Bolzen vorzugsweise an der zweiten Nockenwelle und/oder an dem Mitnehmerzylinder in Längsrichtung verschiebbar gelagert ist. Dadurch wird auf eine einfache und kostengünstige Weise eine Verbindung zwischen dem Übertragungsglied und der zweiten Nockenwelle bereitgestellt, wobei erst durch die drehbare Lagerung des Mitnehmerzylinders und die verschiebbare Lagerung des Mitnehmerbolzens die Verbindung zwischen dem Übertragungsglied und der zweiten Nockenwelle ermöglicht wird, da das Übertragungsglied und die zweite Nockenwelle im Verstellvorgang zueinander abweichende Bewegung durchführen. Dabei rotiert die zweite Nockenwelle um die Mittelachse des Nockenwellenverstellers, wobei das Übertragungsglied sich um die Längsachse des Bolzens verdreht.

Vorzugsweise ist der Aktuator hydraulisch ausgeführt, wobei das erste Koppelelement mindestens eine Kammer aufweist und das zweite Koppelelement mindestens einen in der Kammer angeordneten Flügel aufweist. Durch den hydraulischen Aktuator kann eine zuverlässige Einstellung der Phasenwinkel gewährleistet werden.

Außerdem wird die Aufgabe durch ein Nockenwellenverstellsystem für ein Kraftfahrzeug gelöst, welches ein Antriebsrad, eine erste Nockenwelle, eine zweite Nockenwelle, welche koaxial zur ersten Nockenwelle angeordnet ist, wobei eine der beiden Nockenwellen die andere Nockenwelle radial umgibt, und einen Nockenwellenversteller aufweist. Der Nockenwellenversteller umfasst ein erstes Koppelelement, welches an dem Antriebsrad befestigt ist, ein zweites Koppelelement, welches an der ersten Nockenwelle befestigt ist, mit dem ersten Koppelelement zusammenwirkt und relativ zum ersten Koppelelement verdrehbar ist, einen Aktor, welcher eine Verdrehung der Koppelelemente zueinander bewirkt, und ein Übertragungsglied, welches mit einem der Koppelelemente wirkverbunden ist und durch eine Kulissenbahn an dem anderen Koppelelement zwangsgeführt ist. Das Übertragungsglied ist derart mit der zweiten Nockenwelle wirkverbunden, dass der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle in Abhängigkeit von einer Einstellung des Phasenwinkel der ersten Nockenwelle einstellbar ist, wobei die Kulissenbahn einen erste Kulissenabschnitt und einen an den ersten Kulissenabschnitt anschließenden, zweiten Kulissenabschnitt aufweist, wobei an dem ersten Kulissenabschnitt der Radialabstand zu einer Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von einem ersten Kulissenende bis zum zweiten Kulissenabschnitt abnimmt und in dem zweiten Kulissenabschnitt der Radialabstand zur Mittelachse des Nockenwellenverstellers ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt bis zu einem zweiten Kulissenende zunimmt.

Es wird ein Nockenwellenverstellsystem geschaffen, mit welchem für alle wesentlichen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors die entsprechenden Phasenwinkel der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle und damit die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile eingestellt werden können, wobei dafür ausschließlich ein einziger, bauraumsparender Nockenwellenversteller verwendet wird und dadurch das Nockenwellenverstellsystem einen relativ geringen Bauraum aufweist.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystems ist in den Figuren dargestellt und wird nachfolgend beschrieben.

Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Nockenwellenverstellsystems,

Figur 2 zeigt eine Rückansicht des Nockenwellenverstellsystems aus Figur 1 in Explosionsdarstellung, und

Figur 3 zeigt eine Frontansicht des Nockenwellenverstellsystems aus den Figur 1 und 2. Die Figuren zeigen ein Nockenwellenverstellsystem 10 mit einer sogenannten Cam-in Cam-Nockenwelle 12. Die Cam-in-Cam-Nockenwelle 12 weist eine erste Nockenwelle 14 und eine zweite Nockenwelle 16 auf, wobei lediglich ein Abschnitt der Nockenwellen 14, 16 in Figur 1 dargestellt ist. Die erste Nockenwelle 14 weist einen kreisringförmigen Querschnitt auf, wobei an der Außenumfangsfläche der ersten Nockenwelle 14 mehrere Nocken 18 angeordnet sind, welche sich über die Länge der ersten Nockenwelle 14 verteilen und der Steuerung von in den Figuren nicht gezeigten Auslassventilen eines Verbrennungsmotors dienen. Innerhalb der ersten Nockenwelle 14, d.h. im durch eine Innenumfangsfläche begrenzten zylindrischen Raum, ist die zweite Nockenwelle 16 angeordnet. Die zweite Nockenwelle 16 ist relativ zur ersten Nockenwelle 14 verdrehbar, wobei die zweite Nockenwelle 16 über jeweils einen Querstift 20 mit mehreren Nocken 22 zur Steuerung der Einlassventile des Verbrennungsmotors verbunden ist. Die Nocken 22 sind über die Länge der zweiten Nockenwelle 16 verteilt angeordnet, wobei die die Nocken 22 mit der zweiten Nockenwelle 16 verbindenden Querstifte 20 sich durch in Umfangsrichtung an der ersten Nockenwelle 14 vorgesehene Langlöcher erstrecken.

Das Nockenwellenverstellsystem 10 weist weiterhin einen Nockenwellenversteller 30 auf. Der Nockenwellenversteller 30 weist einen in Figur 2 gezeigten, hydraulischen Aktuator 32, ein erstes Koppelelement 34 und ein zweites Koppelelement 36 auf. Das erste Koppelelement 34 ist mit einem Antriebsrad 38 drehfest verbunden, wobei das Antriebsrad 38 ein Kettenrad ist und über eine Kette mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbunden ist. Weder die Kette noch die Kurbelwelle sind in den Figuren dargestellt. Alternativ könnte das Kettenrad und die Kette durch eine Zahnradstufe ersetzt werden. Das erste Koppelelement 34 umfasst einen Grundkörper 35 und zwei Endplatten 37, 39. Der Grundkörper 35 und die Endplatten 37, 39 begrenzen drei Fluidkammern 40, 42, 44, welche mit dem hydraulischen Aktuator 32 fluidisch verbunden sind. Der Grundkörper 35 ist einstückig mit dem Kettenrad 38 hergestellt. Das zweite Koppelelement 36 umfasst mehrere Flügel 46, 48, 50, welche in der entsprechenden Fluidkammer 40, 42, 44 angeordnet sind. Weiterhin umfasst das zweite Koppelelement 36 ein weiteres, an die Endplatte 37 des ersten Koppelelements 34 angrenzendes Element 41 auf. Das zweite Koppelelement 36 ist über eine Schraube 52 und einen Bolzen 54 drehfest mit der ersten Nockenwelle 14 verbunden.

Eine Betätigung des hydraulischen Aktuators 32 bewirkt, dass das zweite Koppelelement 36 sich relativ zum ersten Koppelelement 34 verdreht, wobei durch die drehfeste Befestigung zwischen dem zweiten Koppelelement 36 und der ersten Nockenwelle 14 sich die erste Nockenwelle 14, insbesondere relativ zum Antriebsrad 38 und damit relativ zur Kurbelwelle, verdreht. Dadurch wird ein Phasenwinkel der ersten Nockenwelle 14 relativ zur Kurbelwelle eingestellt.

Der Nockenwellenversteller 30 umfasst weiterhin ein Übertragungsglied 60. Das Übertragungsglied 60 ist an einer dem ersten Koppelelement 34 abgewandten Seite des zweiten Koppelelements 36 angeordnet, wobei das zweite Koppelelement 36 einen an dem Element 41 angeordneten, ringförmigen Axialvorsprung 74 mit einer Innenumfangsfläche 76 aufweist, wobei der Axialvorsprung 74 das Übertragungsglied 60 radial umgibt. Das Übertragungsglied 60 ist über einen drehbar an dem ersten Koppelelement 34 gelagerten Bolzen 62 mit dem ersten Koppelelement 34 verbunden. Hierbei durchragt der Bolzen 62 eine an dem zweiten Koppelelement 36 ausgebildete Öffnung 64, wobei die Öffnung 64 als ein bogenförmiges Langloch ausgeführt ist.

Das Übertragungsglied 60 ist außerdem über zwei, an dem Übertragungselement 60 vorgesehene Kulissenbahnen 66, 70 und zwei an dem zweiten Kopplungselement 36 angeordnete und an jeweils einer Kulissenbahn 66, 70 anliegende Kulissen-Gegenelemente 68, 72 am zweiten Kopplungselement 36 radial gelagert und zwangsgeführt. Die Kulissen-Gegenelemente 68, 72 könnten drehbar am zweiten

Kopplungselement 36 gelagerte Rollenelement 68, 72 oder zwei in einer v- förmigen Nut angeordnete Stifte 68, 72 sein, welche an den Kulissenbahnen 66, 67 entweder abrollen oder abgleiten.

Erfindungsgemäß sind die Kulissenbahnen 66, 70 derart ausgeführt, dass in einem ersten Verstellbereich des Nockenwellenversteller 30 die Phasenwinkel beider Nockenwellen 14, 16 relativ zum Antriebsrad 38 und relativ zur Kurbelwelle gemeinsam in eine erste Drehrichtung verstellt werden und in einem zweiten Verstellbereich der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle 14 relativ zum Antriebsrad 38 weiterhin in die erste Drehrichtung verstellbar wird und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle 16 relativ zum Antriebsrad 38 in eine zur erste Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung verstellbar wird. Auf diese Weise kann der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle 16 in die gleiche Richtung wie die erste Nockenwelle 14 verstellt werden oder in eine zur Verstellungsrichtung der ersten Nockenwelle 14 entgegengesetzte Richtung verstellt werden.

Die Kulissenbahnen 66, 70 sind entgegengesetzt zueinander ausgebildet. Die erste Kulissenbahn 66 weist einen ersten Kulissenabschnitt 67 und einen an den ersten Kulissenabschnitt 67 anschließenden zweiten Kulissenabschnitt 69 auf. Der erste Kulissenabschnitt 67 verläuft derart, dass von einem ersten Kulissenende 71 der Radialabstand zur Längsachse des Nockenwellenversteller 30 absinkt. Der zweite Kulissenabschnitt 69 schließt an den ersten Kulissenabschnitt 67 an, wobei der Radialabstand zur Längsachse des Nockenwellenverstellers 30 ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt 67 bis hin zu einem zweiten Kulissenende 73 ansteigt.

Die zweite Kulissenbahn 70 ist entgegengesetzt und komplementär zur ersten Kulissenbahn 66 ausgebildet, wobei die zweite Kulissenbahn 70 einen ersten Kulissenabschnitt 75 und ein an den ersten Kulissenabschnitt 75 anschließenden zweiten Kulissenabschnitt 77 aufweist. Der erste Kulissenabschnitt 75 verläuft derart, dass von einem ersten Kulissenende 79 der Radialabstand zur Längsachse des Nockenwellenversteller 30 ansteigt. Der zweite Kulissenabschnitt 77 schließt an den ersten Kulissenabschnitt 75 an, wobei der Radialabstand zur Längsachse des Nockenwellenverstellers 30 ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt 75 bis hin einem zweiten Kulissenende 81 sinkt.

Durch die entgegengesetzten und aufeinander abgestimmten Kulissenbahnen 66, 70 kann sich das Übertragungsglied 60 entlang der Kulissenbahnen 66, 70 eine vordefinierte Bewegung ausführen.

Das Übertragungsglied 60 ist über einen Mitnehmerzylinder 80 und einen Mitnehmerbolzen 82 mit der zweiten Nockenwelle 16 verbunden. Der Mitnehmerzylinder 80 ist in Axialrichtung des Nockenwellenverstellers 30 ausgerichtet und drehbar an dem Übertragungsglied 60 gelagert. Der Mitnehmerbolzen 82 ist abschnittweise in einer radial erstreckenden Bohrung 84 des Mitnehmerzylinders 82 und in einer radial erstreckenden Bohrung 86 eines Anbauelements 88 der zweiten Nockenwelle 16 angeordnet. Das Anbauelement 88 ist über eine Schraube 53 mit der Nockenwelle 16 verschraubt. Der Mitnehmerbolzen 82 ist translatorisch verschiebbar in der Bohrung 84 angeordnet.

Durch die drehbare Lagerung des Mitnehmerzylinders 80 an dem Übertragungsglied 60 und die translatorische Verschiebbarkeit des Mitnehmerbolzens 82 in der Bohrung 84 können das Übertragungsglied 60 und die Nockenwelle 16 miteinander gekoppelt werden, wobei das Übertragungsglied 60 sich um die Längsachse des Bolzens 62 verdreht und die zweite Nockenwelle 16 sich um die Mittelachse des Nockenwellenverstellers 30 verdreht. Bei der Verstellung des Phasenwinkels verdreht sich der Mitnehmerzylinder 80 relativ zum Übertragungsglied 60 und der Mitnehmerbolzen 82 bewegt sich translatorisch relativ zum Mitnehmerzylinder 80.

Bei einer Einstellung des Phasenwinkels der ersten Nockenwelle 14 relativ zur Kurbelwelle bewegt sich das zweite Koppelelement 36 relativ zum ersten Koppelelement 34. Dadurch, dass das Übertragungsglied 60 über die Kulissenbahnen 66, 70 an dem zweiten Koppelelement 36 anliegt und durch das zweite Koppelelement 36 zwangsgeführt ist, verlagert sich mit der Verdrehung des zweiten Koppelelements 36 auch das Übertragungsglied 60. Die Verlagerung des Übertragungsglieds 60 bewirkt auch eine Verlagerung des Mitnehmerzylinders 80 in Rotationsrichtung der zweiten Nockenwelle 16, wobei die Verlagerung des Mitnehmerzylinders 80 eine Verdrehung der zweiten Nockenwelle 16 verursacht.

Durch ein derartiges Nockenwellenverstellsystem 10 können für alle wesentlichen Betriebsphasen des Verbrennungsmotors die entsprechenden Phasenwinkel der ersten Nockenwelle 14 und der zweiten Nockenwelle 16 relativ zur Kurbelwelle und damit die Ventilsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile eingestellt werden, wobei dafür ausschließlich ein einziger, bauraumsparender Nockenwellenversteller 30 genutzt wird und dadurch das Nockenwellenverstellsystem 10 einen relativ geringen Bauraum aufweist

Es sollte deutlich sein, dass verschiedene konstruktive Änderungen der Stellvorrichtung denkbar sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen.