Die Erfindung betrifft eine Ventileinheit für Verbrennungseinheiten, wie Brennkraftmaschinen, insbes. für KFZ, bestehend aus einem Rohrabschnitt, einer an diesem gelagerten und in diesen eintauchenden Klappenwelle, auf der eine im Rohrabschnitt befindliche Ventilklappe vorgesehen ist und die Klappenwelle mit einer Abtriebswelle eines Antriebsmittels wirkverbunden ist, um die Ventilklappe zwischen zwei Endstellungen, einer maximalen Offenstellung und einer maximal geschlossenen Stellung, hin und her zu bewegen. Bei solchen Abgasklappen, insbesondere wenn sie motorbetrieben sind, beispielsweise über einen Seilzug, ein Gestänge oder direkt oder indirekt unter Zwischenschaltung eines Getriebes (in der Regel ein Schneckengetriebe) von einem Motor, wie einem insbesondere an der Abgasklappe vorgesehenen Elektromotor, kann es vorkommen, dass diese Aktuatorik ausfällt, sei es durch Stromausfall oder mechanische Defekte. Wenn sich dies gerade ereignet in einer geschlossenen oder praktisch geschlossenen Stellung der Ventilklappe, kommt es zunächst zu einer unkontrollierten Druckerhöhung, welche dann zu einem unkontrollierten Sillstand der Antriebsmaschine mit Beschädigungen derselben oder anderer Komponenten im Antriebsstrang kommen kann, was wiederum eine Unfallgefahr mit sich bringt, was insbesondere bei Motorrädern dramatisch sein kann. Hier kommt als besondere Gefahr noch das Auftreffen von Spritzwasser im Bereich der Abgasklappe hinzu, was mit einer schockartigen Abkühlung des heißen Abgasrohres verbunden ist und zu Klappenklemmern führen kann. Um die Auswirkungen solcher durch elektrische oder mechanische Störungen verursachten Ausfälle der Aktuatorik zu reduzieren, ist es bereits bekannt geworden, Notlaufmaßnahmen vorzusehen, so unter zusätzlicher Verwendung eines Kondensators, der mittels zusätzlicher Steuerung bei einem Stromausfall einen Mindestöffnungswinkel der Ventilklappe gewährleisten soll. Dies bedeutet jedoch einen erheblichen Mehraufwand und es sind auch sowohl derartige Steuerungsmittel als auch ein solcher Kondensator selbst störanfällig, zumal die Abgasanlage das System mit den größten Schwingungsamplituden im Antriebsstrang darstellt.

Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisher bekannten Abgasklappenvorkehrungen zu beseitigen und einfache, preiswerte und sichere Maßnahmen zum Betrieb insbesondere von Kraftfahrzeugen bereitzustellen, die in Abgaskanalsystemen verwendet werden können, z. B. im Zusammenhang mit Zylinderabschaltung, Abgasrückführung,

Gegendrucksteuerung, bei Abgaskatalysatoren oder zur Beeinflussung der Verbrennungs- oder Abgasgeräusche. Auch ist weiterhin die Möglichkeit gegeben, das Geräuschverhalten zu beeinflussen. Dies wird gemäß der Erfindung bei Einrichtungen der eingangs genannten Art durch eine derartige Ausgestaltung von Ventilklappe und/oder zugehörigem Rohrabschnitt erreicht, dass in der geschlossenen Stellung zwischen der Innenkontur des Rohrabschnittes und der Ventilklappe ein Zwischenraum verbleibt. Es besteht also in der„geschlossenen" Stellung der Ventilklappe- auch als Blende bezeichnet- eine Querschnittsdifferenz, bzw. - in Strömungsrichtung gesehen - eine Differenz der wirksamen Flächen von innerer Rohrkontur und Ventilklappe, bzw. ein Abstand zwischen Umfangskonturen der Ventilklappe und der Innenkontur von gegenüberliegenden Konturen des Rohrabschnittes, zur Erzeugung einer gezielten, vorbestimmten Leckage, die größer ist, als die durch die üblichen Fertigungstoleranzen sich ergebende Leckage und die zumindest noch Notlaufeigenschaften der Brennkraftmaschine garantiert.

Dies kann gemäß einem Erfindungsmerkmal dadurch erzielt werden, indem die üblicherweise einen zumindest im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Ventilklappe und/oder der üblicherweise ebenfalls einen zumindest im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Rohrabschnitt einen von dem kreisförmigen Querschnitt abweichenden Querschnitt ausweist(en). Es kann dabei der Querschnitt des Rohrabschnittes, wie bisher üblich, einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und die Blende zumindest annähernd elliptisch ausgebildet sein (oder umgekehrt), wobei die große Halbachse der Ventilklappe quer zur Klappenwelle ausgerichtet ist. Die Endstellung der Klappe kann dabei quer zur Längsrichtung des Rohrabschnittes vorgesehen oder vor Erreichen der Querstellung und durch Anschlag der Klappenkonturen im Bereich deren längerer Halbachse an den Konturen des Rohres definiert sein, oder es kann ein gesonderter Anschlag vorgesehen sein. Eine solche Ausgestaltung jedenfalls schließt die oben erwähnten Klappenklemmer aus und gewährleistet zuverlässig das Vorhandensein von Notlaufeigenschaften im Falle von Defekten in der Aktuatorik, zumal diese durch die Erfindung gewährleistete Funktion nicht abhängig ist von anderen Aggregaten, sondern diese Funktion von den ohnehin vorhandenen Bauteilen durch die erfindungsgemäße Gestaltung derselben erfüllt wird.

Eine erfindungsgemäße Ventileinheit kann sich aber auch dadurch auszeichnen, dass die Ventilklappe an ihrem Außenumfang zumindest eine Abflachung, einen Ausschnitt, eine Aussparung od. dgl. aufweist. Es ist ein besonderes Wesen der Erfindung, dass das Abgassystem im Bereich der Ventilklappe eine vorherbestimmte, gezielte Leckage, mithin auch eine gezielte, vorbestimmte Undichtigkeit aufweist, die bzw. der größer ist als die ohnehin durch die üblichen Fertigungsmethoden entstehende Leckage bzw. Undichtigkeit und diese gerade so gewählt werden, dass Notlaufeigenschaften des Fahrzeuges gewährleistet sind. Hierbei kann eine Mindestleckage, also eine Querschnittsdifferenz, bzw. - in Strömungsrichtung gesehen - eine Differenz der Flächen von innerem Rohr und Ventilklappe, bzw. ein Abstand zwischen Umfangskonturen der Ventilklappe und der Innenkontur von gegenüberliegenden Konturen des Rohrabschnittes von bis zu 30 %, vorzugsweise zwischen 20 - 30%, besonders vorteilhafter Weise zwischen 20 und 25% liegen, insbesondere jedoch mindestens 5% betragen.

Anhand der Figuren 1 bis 4c sei die Erfindung näher erläutert:

Dabei zeigt Fig. 1 die Erfindung im Zusammenhang mit einer Abgasklappe in Ansicht,

Fig. 2 die Abgasklappe in einem Schnitt gem. der Linie II-II, Fig. 3 einen vergrößerten Ausschnitt III aus Fig. 2, die Fig. 4a - 4c weitere erfinderische Ausgestaltungsmöglichkeiten von Abgasrohr und Klappe in einer Darstellung ab der Linie IV-IV der Fig. 3. Die Abgasklappe A ist in Form einer vorgefertigten Einheit dargestellt mit einem Abgasrohr 1 aus einem geschlossenen Rohrprofil, das in ein Abgassystem eingesetzt, z. B. eingeschweißt wird. Eine untere und eine obere Lagerstelle 2, 3 mit Lagerbuchsen 2a, 3a und darin aufgenommenen Lagerelementen 4, 5 dienen zur Lagerung der Ventilklappenwelle 6. Beide Buchsen sind gasdicht mit dem Rohr 1 verbunden, z. B. verschweißt. Das Lagerelemtent 4 der unteren Lagerstelle 2a ist ein Gleitlager mit Axiallagerfunktion, wofür die Welle 6 mit einem Bund 6a gegen die untere Stirnfläche des Lagers 4 anliegt und zwar unter der Wirkung einer axialen Federkraft. Die untere Lagerstelle ist nach außen gasdicht über einen Deckel 7 abgeschlossen.

Eine Konsole 8, die mittels U-Schenkeln 8a am Rohr 1 angeschweißt ist, dient zusammen mit einem darauf befestigten Halteblech 9 zur Abstützung des Betätigungsmittels B, hier eines Seilzuges. Eine Schraubenfeder 10 stützt sich einerseits mit einem Ende 10a an einem nach oben gerichteten Ausleger 9a des Haltebleches 9 ab und andererseits mit ihrem anderen Ende 10b an einem nach unten gerichteten Ausleger 12a einer unteren Scheibe 12 ab. Die Scheibe 12, die drehfest mit der Welle 6 verbunden ist, bildet zusammen mit einer Scheibe 13, auf der sie befestigt ist, die Seilscheibe für die Seele des Seilzuges B.

Die Feder 10 ist derart gestaltet, dass sie die auf der Welle 6 befestigte Ventilklappe in einer Offenstellung hält, wenn der Seilzug von einem Antriebsmotor entsprechend freigegeben ist. In dieser Stellung drängt die Feder den Ausleger 12b der Scheibe 12 gegen den als Anschlag wirksamen Ausleger 9b des Haltebleches 9. Die Feder 10, eine Druckfeder, übt über die Scheibe 12, die Welle 6 und den darauf vorgesehenen Bund 6a eine axiale Vorspannung auf die Stirnfläche des Lagerelementes 4 aus.

Die geöffnete Position der Blende 11, also die Ruheposition, ist sowohl in Fig. 1 als auch in Fig. 2 in stark ausgezeichneter Position dargestellt. Gemäß den Fig. 1 und 2 ist hier die Blende 11 gegenüber dem Rohr 2 flacher, nämlich elliptisch ausgebildet. Sie hat eine von der üblicherweise kreisförmigen Gestaltung abweichende Gestaltung, im vorliegenden Ausführungsbeispiel also mit der großen Halbachse quer zur Klappenwelle 6 angeordnet. Eine solche Ausführung ist insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - im Zusammenhang mit Klappen- Antrieben vorteilhaft, bei denen - anstatt des in Fig. 1 gezeigten Seilzugantriebes - ein elektrischer Antriebsmotor verwendet wird, der direkt oder indirekt die Klappenwelle 6 antreibt. Solche Antriebe können selbsthemmend gestaltet sein und bei denen, wenn keine Energie zur Verstellung erforderlich ist, die Energiezufuhr abgestellt wird, um Energie einzusparen. Dabei können Antriebsmotoren für sich selbsthemmend sein, z. B abgebremst oder blockiert werden od. dgl. oder es kann ein dem Antriebsmotor nachgeschaltetes Aggregat, wie ein Getriebe mit Selbsthemmung, wie ein Schneckengetriebe, im Kraftübertragungsweg vorgesehen sein. Solche Antriebe haben jedoch den Nachteil, dass bei einem Stromausfall, wenn die Blende dann sich gerade in oder zumindest annähernd geschlossener Position befindet, dieselbe nicht aus dieser Position herausbewegt werden kann und die Brennkraftmaschine unkontrolliert zum Stillstand kommt. Dies kann insbesondere bei Motorrädern auch dann eintreten, wenn bei geschlossener Blende- die ja, weil sie sich unmittelbar im Heißgasstrom befindet, eine schnellere und stärkere thermische Dehnung erfährt als das Abgasrohr -eine schockartige Abkühlung des Abgasrohres erfolgt, etwa durch Einwirkung von Spritzwasser und damit ein Verklemmen der Blende eintritt - gerade bei Motorrädern mit katastrophalen Folgen.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, dass die in der geschlossenen Position IIa gestrichelt dargestellte Blende 11 gegenüber dem Rohr 1 flacher, zumindest annähernd elliptisch, mit ihrer kleinen Halbachse in Richtung der Welle 6, ausgebildet ist, sodass hier auch bei ausgefallener Aktuatorik noch ein Mindestdurchsatz bzw. eine gezielte Leckage bzw. Undichtigkeit entsprechend dem Durchlass bei 14, also entsprechend der Differenz der wirksamen Flächen von Klappe 11 und Rohr 1 gewährleistet ist. Es hat sich herausgestellt, dass eine Mindestleckage von bis zu 30 % zweckmäßig sein kann, vorteilhafterweise liegt diese zwischen 20-30 %, besonders vorteilhafterweise zwischen 20 und 25%, sie beträgt vorzugsweise zwischen 10 und 20, mindestens jedoch 5%. Dieser Effekt kann aber auch erzielt werden, indem das Rohr und die Klappe oder nur die Klappe eine von der Kreisform abweichende Form haben und eine gezielte Mindestleckage dazwischen vorgesehen ist, die (deutlich) über der durch die üblichen Fertigungstoleranzen sich ergebenden Spalte liegt. Die Anlage der Klappe an dem Rohr in der geschlossenen Ventilposition kann dann durch Anschlag derselben mit zumindest einem der Welle weiter entfernten Bereich erfolgen.

Gemäß Fig. IVa ist die Leckage erzeugt durch Einsatz einer herkömmlichen, zumindest annähernd kreisförmigen Blende llaa in einem vom kreisförmigen Querschnitt abweichenden, hier elliptisch und als Profilrohr gestalteten Rohrabschnitt la einer Abgasanlage. In besonderen Anwendungsfällen kann es auch vorteilhaft sein, beide Bauteile, Blende und Rohrabschnitt, mit je einem vom kreisförmigen Querschnitt abweichenden Querschnitt auszugestalten mit einem entsprechenden Durchlass in der„geschlossenen" Endstellung der Klappe. Es kann aber auch - ggf. unabhängig davon, ob in der am weitesten geschlossenen Stellung der Ventilklappe eine über die durch die gegebenen Toleranzen hinausgehende Leckage bzw. ein darüberhinausgehender Volumenstromverlust vorhanden ist oder nicht - in bestimmten Anwendungsfällen vorteilhaft sein, zumindest den Rohrabschnitt der Abgasklappeneinheit und davor und/oder dahinter liegende Bereiche des Abgasrohrsystems ebenfalls, und zwar über zumindest wesentliche Längsabschnitte, mit einem vom kreisförmigen Querschnitt abweichenden Querschnitt auszugestalten, z. B. bei beengten Platz- bzw. Raumverhältnissen und für diese Abschnitte ebenfalls Profilrohr einzusetzen. Gemäß einem weiteren erfinderischen Gedanken können auch - unabhängig von dem Einsatz von Abgasklappen - oder aber auch von Abgasklappen beabstandete Bereiche des Abgasrohrsystems mit einem vom kreisförmigen Querschnitt wesentlich, und zwar um mehr als die üblichen Toleranzen abweichenden Querschnitt, ausgestaltet sein und wobei diese Abschnitte aus Profilrohr, z. B. aus Flachrohr mit zumindest annähernd gleichbleibendem Profil bestehen, die sich über längere Bereiche des Abgasrohrsystems erstrecken, als dies bei Übergangsbereichen von einem auf ein anderes Rohrprofil oder andere Rohrdimensionen der Fall ist . Auch kann es vorteilhaft sein, diesen vom kreisförmigen Querschnitt abweichenden Querschnitt mitsamt der Ventilklappe vor dem Ende der Abgasanlage einzusetzen, also direkt als Abgasanlagenende, auch anstatt einer Endrohrblende, wobei der Querschnitt des Endbereiches der Abgasanlage, als auch der der Ventilklappe, also die gesamte optische Gestaltung dieses Bereiches, dem Design des Fahrzeuges und/oder dem gewollten Geräuschverhalten angepasst sein können. Dies kann auch in Fällen von Vorteil sein, in denen bisher mehrere, z. B. zwei Abgasleitungen in eine gemeinsame Endrohrblende münden. Hier können nun stattdessen die zwei Abgasanlagenrohrenden mit einer entsprechend gestalteten Blende mitsamt Ventilklappe(n) versehen sein. Solche erfinderische Ausgestaltungen sind in der deutschen Patentanmeldung (eigenes Zeichen K 0213) beschrieben, welche hiermit vollinhaltlich in die vorliegende Anmeldung integriert sei.

Die Fig. 4b und 4c zeigen weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten zur Erzeugung einer gezielten und vorherbestimmbaren Leckage in der am weitesten geschlossenen Endposition der Klappen IIb und 11c in Gehäusen lb und lc, wobei die Kerben, Ausschnitte, Abflachungen llba, llbb, llbc oder dergleichen als einzige Profilierung oder zu mehreren an der Klappe, auch ungleichmäßig verteilt, vorgesehen sein können. Zur Erzielung dieses Zweckes kann aber auch- ggf. zusätzlich- zumindest der entsprechende, der Blende gegenüber liegende Rohrabschnitt eine entsprechende Ausbuchtung aufweisen. Auch kann die Blende entsprechend gelocht sein. In Fig. 3, die einen Ausschnitt III der Fig. 2 zeigt, ist schließlich noch die Gestaltung der Lagerstelle 3 näher erläutert. Nach dem Einführen der Welle 6 mitsamt dem Gleitlager 4 von unten her durch die Lagerbuchse 2a und mit ihrem oberen Bereich durch die Lagerbuchse 3a und dem Einsetzen des gestrichelt dargestellten Lagerkörpers 5, der relativ lose zwischen Welle 6 und Buchse 3a einliegt, wird derselbe durch Aufbringen einer vorher bestimmten Kraft F z. B. mittels eines ringförmigen Stempels gestaucht, bis er die grau hinterlegte Form 5a angenommen hat und wobei eine plastische Materialverdrängung erfolgt ist und das Lagerelement 5 nun sowohl die Welle 6 als auch die Hülse 3a abdichtet und die Welle 6 auch gelagert ist. Der Grad der Umformung ist neben dem aufzuwendenden Druck auch bestimmt durch den axialen Weg, um den die Lagerhülse durch den Stempel gestaucht wird, die beide zu berücksichtigen sind, um eine ausreichende bleibende Verformung des hier aus weichem Graphit und mit einem Drahtgeflecht verstärkten Lagerkörpers zu gewährleisten, ohne den Zusammenhalt des Lagerkörpers zu gefährden.