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 beiden Koppelelemente verbunden ist und am anderen Koppelelement durch eine Kulissenbahn zwangsgeführt ist, wobei das Übertragungselement derart mit der zweiten Nockenwelle wirkverbunden ist, dass der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle in Abhängigkeit von einer Einstellung des Phasenwinkel 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, 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. Es sind Nockenwellenverstellsysteme mit einer sogenannten Cam-in-Cam- Nockenwellen bekannt, welche sowohl die Einlass- als auch die Auslassventile der einzelnen Zylinder steuern. Die Cam-in-Cam- Nockenwelle weist üblicherweise eine erste, äußere Nockenwelle und eine zweite, innere Nockenwelle auf, wobei die äußere Nockenwelle als Hohlwelle ausgeführt ist und die innere Nockenwelle innerhalb der äußeren Nockenwelle angeordnet ist. Die äußere Nockenwelle weist beispielsweise mehrere Nocken zum Betätigen von Auslassventilen auf. An der äußeren Nockenwelle sind außerdem mehrere, drehbar gelagerte Nocken zum Betätigen von Einlassventilen angeordnet, welche mit der inneren Nockenwelle verbunden sind. Ein derartiges Nockenwellenverstellsystem ist in der EP 2 044 297 Bl 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 aufweist, 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 die Fluidkammern des ersten Koppelelements eingreifende Flügel aufweist. Der hydraulische Aktor bewirkt durch die Steuerung des Drucks innerhalb der Fluidkammern, dass sich die beiden Koppelelement relativ zueinander verdrehen, wodurch ein Phasenwinkel der ersten Nockenwelle relativ zum Antriebsrad und dadurch zur Kurbelwelle eingestellt wird. Der Nockenwellenversteller weist außerdem ein Übertragungsglied auf, über welches das erste Koppelelement mit der zweiten Nockenwelle wirkverbunden ist. Bei der Einstellung eines Phasenwinkels der ersten Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle bewegt sich das Übertragungsglied mit dem ersten Koppelelement 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, so dass das Übertragungsglied 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 vorgegeben. 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.

Nachteilig an dem Nockenwellenverstellsystem ist, dass aufgrund von Fertigungstoleranzen und einem im Betrieb des Nockenwellenverstellsystem verursachter Verschleiß eine spielfreie Kopplung zwischen dem die Kulissenbahn aufweisenden Kopplungselement, dem Übertragungsglied und der zweiten Nockenwelle nicht zuverlässig über die gesamte Lebensdauer gewährleistet werden kann, wobei durch das Spiel zwischen den Komponenten der ordnungsgemäße Betrieb des Nockenwellenverstellsystem negativ beeinflusst wird und zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führt.

Es stellt sich damit die Aufgabe, ein Nockenwellenverstellsystem zu schaffen, welches über die gesamte Lebensdauer des Nockenwellenverstellsystem das Spiel zwischen dem Übertragungsglied und dem die Kulissenbahn aufweisenden Kopplungselement sowie zwischen dem Übertagungsglied und der zweiten Nockenwelle zuverlässig verhindert und dadurch ein ordnungsgemäßer Betrieb des Nockenwellenverstellsystem gewährleistet wird und eine unerwünschte Geräuschentwicklung zuverlässig verhindert wird. Diese Aufgabe wird durch ein Nockenwellenverstellsystem mit den Merkmalen des Hauptanspruchs 1 gelöst.

Dadurch, dass zwischen dem Übertragungsglied und dem das Übertragungsglied zwangsführenden Koppelelement oder zwischen dem Übertragungsglied und einem Radialvorsprung der zweiten Nockenwelle ein radial vorgespanntes Rollenelement angeordnet ist, wird das aufgrund von Fertigungs- und Montagetoleranzen und Verschleiß im Betrieb des Nockenwellenverstellsystem hervorgerufene Spiel zum einem zwischen dem Übertragungsglied und dem das Übertragungsglied führenden Koppelelement und zum anderen zwischen dem Übertragungsglied und der zweiten Nockenwelle ausgeglichen und dadurch ein ordnungsgemäßer Betrieb des Nockenwellenverstellsystems gewährleistet.

Der Spielausgleich wird dadurch erreicht, dass das Rollenelement bei der Montage des Übertragungsglied radial vorgespannt wird und dadurch das Übertragungsglied unter einer gewissen Vorspannung und Pressung an der Kulissenbahn und/oder an dem Radialvorsprung der zweiten Nockenwelle anliegt. Die Festigungstoleranzen und insbesondere der im Betrieb des Nockenwellenverstellsystem entstehende Verschleiß werden dadurch ausgeglichen, dass mit ansteigenden Fertigungstoleranzen und ansteigenden Verschleiß die radiale Vorspannung des Rollenelements abnimmt, jedoch die Anlage des Übertragungsglied an der Kulissenbahn und/oder dem Radialvorsprung der zweiten Nockenwelle dauerhaft erhalten bleibt.

Vorzugsweise weist das mindestens eine Rollenelement einen Außenring und einen innerhalb des Außenrings angeordneten Innenring auf, wobei in einem Radialspalt zwischen dem Innenring und dem Außenring ein elastisch verformbares, ringförmiges Vorspannelement angeordnet ist. Dadurch kann ein radial vorgespanntes Rollenelement auf eine einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden. Bei der Montage des Übertagungsglieds verlagert sich der Innenring relativ zum Außenring, wobei die Verlagerung des Innenrings eine elastische Verformung des Vorspannelements bewirkt und das Vorspannelement eine Radialkraft verursacht.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist der Innenring an einem ersten Axialende des Rollenelements einen nach radial außen erstreckenden Vorsprung auf und der Außenring weist an einem zweiten Axialende des Rollenelements einen nach radial innen erstreckenden Vorsprung auf, wobei eine Innenumfangsfläche des Außenrings, eine Außenumfangsfläche des Innenrings und die beiden an den Axialenden angeordneten Vorsprünge einen Raum begrenzen, in welchem das Vorspannelement angeordnet ist. Durch die Vorsprünge wird das Vorspannelement beidseitig axial gesichert. Außerdem wird durch die Vorsprünge verhindert, dass grober Schmutz in den Spalt zwischen dem Innen- und dem Außenring eintreten kann.

Vorzugsweise ist das Vorspannelement ein aus einem Elastomer hergestellter Ring. Ein derartiges Vorspannelement kann auf eine einfache und kostengünstige Weise hergestellt werden. Insbesondere kann das Vorspannelement ein für die Abdichtung zwischen zwei stillstehenden Bauteilen üblicherweise verwendeter O-Ring sein, wobei ein derartiger 0- Ring ein Massenprodukt ist und daher kostengünstig ist. Alternativ ist das Vorspannelement ein Toleranzring, welcher in der Regel wellenförmig und aus Federstahl hergestellt ist, wobei der Toleranzring in dem Spalt zwischen zwei ineinander gesteckten Elementen angeordnet ist und dadurch die beiden Elemente radial gegeneinander verspannt.

Vorzugsweise weist das Rollenelement einen Außenring und einen innerhalb des Außenrings angeordneten Innenring auf, wobei ein Radialspalt zwischen dem Innenring und dem Außenring fluidisch abgedichtet ist und mit einer Druckquelle verbindbar ist. Durch das Fluid bzw. den Druck in dem fluidisch abgedichteten Spalt kann eine Vorspannung des Außenrings hergestellt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das mindestens eine Übertragungsglied ein Hebelelement, welches um eine Schwenkachse schwenkbar an einem der beiden Koppelelemente gelagert ist und am anderen Koppelelement durch die Kulissenbahn zwangsgeführt ist, wobei das Hebelelement an einem Radialvorsprung der zweiten Nockenwelle anliegt und der Radialvorsprung durch das Hebelelement um die Rotationsachse der zweiten Nockenwelle belastbar ist. Durch ein derartiges Übertragungsglied kann der Herstellungs- und Montageaufwand des Übertragungsglieds und des Nockenwellenverstellsystems reduziert werden.

Der Herstellungsaufwand kann reduziert werden, indem das als Hebelelement ausgeführte Übertragungsglied eine einfache, beispielsweise bogenförmige, Form aufweist und durch üblich, kostengünstige Herstellungsverfahren hergestellt werden kann. Dabei kann das Hebelelement beispielsweise aus zwei, identisch zugeschnittenen Blechen hergestellt sein, welche beabstandet zueinander angeordnet sind und beispielsweise über Bolzen oder Hülsen miteinander verbunden sind. Außerdem weist ein derartiges Hebelelement ein geringes Gewicht auf.

Bei der Montage des Nockenwellenverstellsystems wird das Hebelelemente derart eingesetzt und das radial vorgespannte Rollenelement derart radial vorgespannt, dass das Hebelelement an der Kulissenbahn und am Radialvorsprung der zweiten Nockenwelle anliegt. Anschließend wird das Hebelelement an einem der Koppelelemente befestigt. Damit erfolgt die Fixierung des Hebelelements ausschließlich durch die Befestigung des Hebelelements an dem Koppelelement.

Vorzugsweise ist am Hebelelement ein erstes Rollenelement und ein zweites Rollenelement vorgesehen, wobei das erste Rollenelement an der Kulissenbahn und das zweite Rollenelement an dem Radialvorsprung der zweiten Nockenwelle anliegt, wobei eines der beiden Rollenelemente als ein radial vorgespanntes Rollenelement ausgeführt ist. Die Rollenelemente dienen der Reduzierung der Reibung und damit des Verschleißes.

Bei einer Verstellung des Phasenwinkels der Nockenwellen relativ zur Kurbelwelle schwenkt das Hebelelement um seine Schwenkachse und der Radialvorsprung schwenkt um die Rotationsachse der zweiten Nockenwelle, wobei die Rotationsachse der zweiten Nockenwelle und die Schwenkachse des Hebelelements voneinander beabstandet sind. Dadurch wandert im Verstellvorgang der Kontaktbereich bzw. der Kontaktpunkt zwischen dem Hebelelement und dem Radialvorsprung der zweiten Nockenwelle, wodurch Reibung zwischen dem Hebelelement und dem Radialvorsprung der zweiten Nockenwelle entsteht. Durch das zweite Rollenelement kann die Reibung und damit der Verschleiß beim Verstellvorgang reduziert werden, indem das Rollenelement an dem Radialvorsprung der zweiten Nockenwelle abrollt.

Dadurch, dass zumindest eines der beiden Rollenelemente als ein radial vorgespanntes Rollenelement ausgeführt ist, kann zum einem das Spiel zwischen der Kulissenbahn und dem ersten Rollenelement und zum anderen das Spiel zwischen dem Radialvorsprung und dem zweiten Rollenelement ausgeglichen werden. Dabei wird das Hebelelement derart durch das radial vorgespannte Rollenelement in Schwenkrichtung des Hebelelements belastet, dass an beiden Kontaktstellen das Spiel ausgeglichen wird.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Hebelelement zwei, identische Seitenelemente auf, welche parallel zueinander angeordnet sind und mindestens über ein zylindrisches Verbindungselement miteinander verbunden sind, wobei am zylindrischen Verbindungselement das Rollenelement gelagert ist. Durch eine derartige Ausgestaltung des Hebelelements kann dieses einfach und kostengünstig hergestellt werden und das Gewicht des Hebelelements reduziert werden.

Vorzugsweise ist die Kulissenbahn derart ausgeführt, 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 erste Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung verstellbar ist. Dadurch können mit ausschließlich einem Nockenwellenversteller 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.

In dem ersten Verstellbereich erfolgt die Phasenverstellung derart, dass der Phasenwinkel der ersten Nockenwelle und der zweiten Nockenwelle mit einem gleichbleibenden oder variierenden Verhältnis zwischen den beiden Phasenwinkel verändert wird, wobei 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 weiterhin ansteigt und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwelle 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, d.h. die Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten, für die Betriebspunkte des maximalen Drehmoments sowie der maximalen Antriebsleitung eingestellt werden. In dem zweiten Verstellbereich kann aufgrund des Verlaufs der Kulissenbahn die Phasenwinkel der ersten und zweiten Nockenwelle, d.h. die Einlass- und Auslassventilsteuerzeiten, für einen stabilen Leerlauf eingestellt werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung 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 ausgehenden 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 Element sich in ein Tal bewegt und dadurch das Hebelelement derart kippt, dass die zweite Nockenwelle in eine erste Drehrichtung bewegt wird. Ein Anstieg des Radialabstandes bewirkt, dass das sich entlang der Kulissenbahn bewegende Element auf einen Berg bewegt und das Hebelelement sich zurückbewegt und in eine zur ersten Richtung entgegengesetzte Richtung kippt, wodurch die zweite Nockenwelle in eine zur ersten Richtung 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 welcher 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.

Vorzugsweise sind ein zweites Hebelelement und eine zweite Kulissenbahn vorgesehen, wobei die zweite Kulissenbahn komplementär zur ersten Kulissenbahn ausgeführt ist, und wobei das zweite Hebelelement schwenkbar an einem der beiden Koppelelemente gelagert ist und am anderen Koppelelement durch die zweite Kulissenbahn zwangsgeführt ist, wobei das zweite Hebelelement an einer dem ersten Hebelelement abgewandten Seite des Radialvorsprung der zweiten Nockenwelle anliegt und der Radialvorsprung durch das Hebelelement um die Rotationsachse der zweiten Nockenwelle belastbar ist. Das zweite Hebelelement ist identisch zum ersten Hebelelement ausgeführt.

Durch eine derartig ausgeführte zweite Kulissenbahn wirkt diese bezügliche der Bewegung des Radialvorsprungs derart mit der ersten Kulissenbahn zusammen, dass im Verstellvorgang beide Hebelelemente sich definiert bewegen, wobei die Verstellung der Phasenwinkel in beiden Richtungen gewährleistet werden kann.

Dadurch, dass beide Hebelelemente mit dem Radialvorsprung wirkverbunden sind und den Radialvorsprung in Rotationsrichtung der zweiten Nockenwelle belasten, wirkt sich das radial vorgespannte Rollenelement des ersten Hebelelements auch auf die Kontaktpaarungen des zweiten Hebelelements mit der zweiten Kulissenbahn und den Radialvorsprung aus. Damit wird auch das Spiel zwischen dem zweiten Hebelelement und der zweiten Kulissenbahn und dem zweiten Hebelelement und dem Radialvorsprung durch das radial vorgespannte Rollenelement des ersten Hebelelements ausgeglichen. Zusätzlich kann das zweite Hebelelement auch ein radial vorgespanntes Rollenelement aufweisen.

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

Es wird ein Nockenwellenverstellsystem geschaffen, welches über die gesamte Lebensdauer des Nockenwellenverstellsystem das Spiel zwischen dem die Kulissenbahn aufweisenden Kopplungselement, dem Übertragungsglied und der zweiten Nockenwelle zuverlässig ausgleicht und dadurch ein ordnungsgemäßer Betrieb des Nockenwellenverstellsystem gewährleistet wird und eine unerwünschte Geräuschentwicklung zuverlässig verhindert wird.

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,

Figur 3 zeigt eine Frontansicht des Nockenwellenverstellsystems aus den Figur 1 und 2, und

Figur 4 zeigt einen Querschnitt eines radial vorgespannten Rollenelements.

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 39 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 zwei Übertragungsglieder 60, 61, welche als Hebelelemente ausgeführt sind. Die Hebelelemente 60, 61 sind an einer dem ersten Koppelelement 34 abgewandten Seite des zweiten Koppelelements 36 angeordnet, wobei das zweite Koppelelement 36 einen an dem Element 39 angeordneten, ringförmigen Axialvorsprung 74 mit einer Innenumfangsfläche 76 aufweist, wobei der Axialvorsprung 74 die Hebelelemente 60, 61 radial umgibt. Die Hebelelemente 60, 61 weisen zwei identische, parallel zueinander angeordnete Seitenteile 100, 102 auf, welche durch mehrere Bolzen miteinander verbunden sind.

Die Hebelelemente 60, 61 sind über jeweils einen Bolzen 62, 63 um die Mittelachse der Bolzen 62, 63, d.h. die Schwenkachse, schwenkbar am ersten Koppelelement 34 gelagert, wobei die Bolzen 62, 63 axial fixiert und drehbar am ersten Koppelelement 34 angeordnet sind. Die Bolzen 62, 63 erstrecken sich durch jeweils eine zylindrische Öffnung 70, 71 des ersten Koppelelements 34 und durch eine Öffnung 64 des zweiten Koppelelements 36. Die Öffnung 64 ist langlochartig und bogenförmig ausgeführt, wobei bei einer Verdrehung der beiden Koppelglieder 34, 36 relativ zueinander die an dem ersten Koppelelement 34 befestigten Bolzen 62, 63 sich in der langlochartigen Öffnung 64 verlagern.

Weiterhin sind die Hebelelemente 60, 61 durch jeweils eine am zweiten Koppelelement 36 ausgebildete Kulissenbahn 66, 67 zwangsgeführt und liegen an einem Radialvorsprung 82 der zweiten Nockenwelle 16 an, wobei zur reibungsarmen Führung der Hebelelemente 60, 61 an den jeweiligen Kulissenbahnen 66, 67 an den Hebelelementen 60, 61 jeweils ein Rollenelement 68, 69 vorgesehen ist, welches drehbar an den Hebelelementen 60, 61 gelagert ist und damit an der jeweiligen Kulissenbahn 66, 67 abrollt. Alternativ zum Rollenelement 68, 69 könnte ein Stift vorgesehen werden, welcher in einer v-förmigen Aussparung am Hebelelement 60, 61 angeordnet ist, wobei durch die Anlage an den Kulissenbahnen 66, 67 ein Herausfallen aus der in der v-förmigen Aussparung verhindert wird. Die Kulissenbahnen 66, 67 sind entgegengesetzt zueinander ausgebildet. Die erste Kulissenbahn 66 weist einen ersten Kulissenabschnitt 661 und einen an den ersten Kulissenabschnitt 661 anschließenden zweiten Kulissenabschnitt 662 auf. Der erste Kulissenabschnitt 661 verläuft derart, dass von einem ersten Kulissenende 663 der Radialabstand zur Längsachse 19 des Nockenwellenversteller 30 absinkt. Der zweite Kulissenabschnitt 662 schließt an den ersten Kulissenabschnitt 661 an, wobei der Radialabstand zur Längsachse 19 des Nockenwellenverstellers 30 ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt 661 bis hin einem zweiten Kulissenende 664 ansteigt.

Die zweite Kulissenbahn 67 ist entgegengesetzt und komplementär zur ersten Kulissenbahn 66 ausgebildet, wobei die zweite Kulissenbahn 67 einen ersten Kulissenabschnitt 671 und ein an den ersten Kulissenabschnitt 671 anschließenden zweiten Kulissenabschnitt 672 aufweist. Der erste Kulissenabschnitt 671 verläuft derart, dass von einem ersten Kulissenende 673 der Radialabstand zur Längsachse 19 des Nockenwellenversteller 30 ansteigt. Der zweite Kulissenabschnitt 672 schließt an den ersten Kulissenabschnitt 671 an, wobei der Radialabstand zur Längsachse 19 des Nockenwellenverstellers 30 ausgehend von dem ersten Kulissenabschnitt 671 bis hin einem zweiten Kulissenende 674 sinkt.

Damit sind die Kulissenbahnen 66, 77 derart ausgeführt, dass in einem ersten Verstellbereich des Nockenwellenverstellers 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 die erste Drehrichtung verstellt wird und der Phasenwinkel der zweiten Nockenwellen 16 relativ zum Antriebsrad 38 in eine zur erste Drehrichtung entgegengesetzte, zweite Drehrichtung verstellt 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.

Bei einer Verstellung des Phasenwinkels der Nockenwellen 14, 16 relativ zur Kurbelwelle schwenken die Hebelelemente 60, 61 um ihre Schwenkachse und der Radialvorsprung 82 dreht sich um die Rotationsachse der zweiten Nockenwelle 16, wobei die Rotationsachse der zweiten Nockenwelle 16 und die Schwenkachse der Hebelelemente 60, 61 voneinander beabstandet sind. Dadurch wandert im Verstellvorgang der Kontaktbereich bzw. der Kontaktpunkt zwischen den Hebelelementen 60, 61 und dem Radialvorsprung 82 der zweiten Nockenwelle 16, wodurch Reibung zwischen den Hebelelementen 60, 61 und dem Radialvorsprung 82 der zweiten Nockenwelle 16 entsteht. Um die Reibung möglichst gering zu halten, weisen die Hebelelemente 60, 61 jeweils ein zweites Rollenelement 78, 79 auf, über welches das jeweilige Hebelelement 60, 61 an dem Radialvorsprung 82 der zweiten Nockenwelle 16 anliegt. Durch das zweite Rollenelement 78, 79 kann die Reibung und damit der Verschleiß beim Verstellvorgang reduziert werden, indem die zweiten Rollenelemente 78, 79 an dem Radialvorsprung 82 der zweiten Nockenwelle 16 abrollen.

Erfindungsgemäß ist das Rollenelement 78 als ein radial vorgespanntes Rollenelement ausgeführt. Das Rollenelement 78 weist jeweils einen Innenring 90 und einen Außenring 92 auf, wobei der Innenring 90 innerhalb des Außenrings 92 angeordnet ist und vom Außenring 92 radial umgeben ist. Der Innenring 90 ist an einem Bolzen 98 des Hebelelements 60 drehbar gelagert und der Außenring 92 liegt mit seiner Außenumfangsfläche am Radialvorsprung 82 an. Zwischen dem Innenring 90 und dem Außenring 92 ist ein Vorspannelement 94 angeordnet. Das Vorspannelement 94 ist ringförmig ausgeführt und ist in einem durch den Innenring 90 und den Außenring 92 begrenzenden Raum 95 angeordnet. Hierfür weisen der Innenring 90 einen nach radial außen und zum Außenring 92 radial erstreckenden, umlaufenden Vorsprung 96 und der Außenring 92 einen nach radial innen und zum Innenring 90 erstreckenden, umlaufenden Vorsprung 97 auf.

Im nicht montierten Zustand des Hebelelements 60 überlagern sich die Längsachsen des Innenrings 90 und des Außenrings 92, so dass der Innenring 90 und der Außenring 92 koaxial zueinander angeordnet sind. Durch die Montage der Hebelelemente 60, 61 wird der Außenring 92 gezielt durch den Radialvorsprung 82 aus der Mitte verlagert, wobei das Vorspannelement 94 abschnittweise komprimiert wird und dadurch eine radiale Vorspannung hergestellt wird. Damit liegt im Betrieb des Nockenwellenverstellsystems 10 eine radiale Vorspannung des Rollenelements 78 vor, welche den Radialvorsprung 82 in Rotationsrichtung der zweiten Nockenwelle 16 belastet und dadurch sich sowohl auf die Anlage zwischen den Rollenelemente 78, 79 und dem Radialvorsprung 82 als auch auf die Anlage zwischen den Rollenelementen 68, 69 und den Kulissenbahnen 66, 67 auswirkt.

Durch derartige radial vorgespannte Rollenelemente 78, 79 kann das fertigungstoleranzbedingte und verschleißbedingte Spiel zwischen den Komponenten der Hebelelemente 60, 61 und der Kulissenbahnen 66, 67 und dem Radialvorsprung 82 auf eine einfache und kostengünstige Weise ausgeglichen werden.

Alternativ könnten die an den Kulissenbahnen 66, 67 anliegenden Rollenelemente 68, 69 oder das Rollenelement 79 als vorgespannte Rollenelemente ausgeführt sein. Dabei könnten die Rollenelemente 68, 69, 79 entsprechend des vorgespannten Rollenelements 78 ausgeführt sein, wobei die vorgespannten Rollenelemente 68, 69, 79 die Hebelelemente 60, 61 derart belasten würden, dass ebenfalls eine dauerhafte Anlage der Hebelelemente 60, 61 an den Kulissenbahnen 66, 67 und dem Radialvorsprung 82 vorliegen würden. Es wird ein Nockenwellenverstellsystem 10 geschaffen, welches über die gesamte Lebensdauer das Spiel zwischen dem die Kulissenbahn 66, 67 aufweisenden Kopplungselement 34, 36, dem Übertragungsglied 60, 61 und der zweiten Nockenwelle 16 zuverlässig ausgleicht und dadurch ein ordnungsgemäßer Betrieb des Nockenwellenverstellsystem 10 gewährleistet wird und eine unerwünschte Geräuschentwicklung zuverlässig verhindert wird.

Es sollte deutlich sein, dass verschiedene konstruktive Änderungen der Stellvorrichtung denkbar sind, ohne den Schutzbereich des Hauptanspruchs zu verlassen. Beispielsweise können die Hebelelemente 60, 61 oder die Kulissenbahnen 66, 67 anders ausgeführt werden. Insbesondere könnte das Vorspannelement 94 aus einem metallischen Toleranzring ausgeführt sein.