空氣濾清器組件的製作方法

2023-05-20 17:36:51

專利名稱：空氣濾清器組件的製作方法
技術領域：
本發明涉及過濾系統和方法，舉例而言，例如那些與內燃機共同使用的 空氣過濾系統和方法。
背景技術：
空氣濾清器是安裝在內燃機上的裝置，用於為發動機汽缸內的燃燒提供 潔淨空氣。重型空氣濾清器通常用在為用於工業目的的裝置(例如建造設備 或者農業機具)提供動力的發動機上。圖1 (現有技術)提供一種典型、傳統的重型空氣濾清器組件0的局部 分解透視圖。如圖l所示，空氣濾清器組件0包括空氣濾清器3,該空氣濾 清器3具有管形殼體4和使用打褶紙將汙物和其他碎片過濾出燃燒氣流的過 濾元件8。過濾元件8被置於管形殼體4內，並設計為提供大的過濾紙表面 區域，以增加發動機在清理和替換過濾元件之前可工作的時間。可移去的端 蓋5可固定到殼體4並可從殼體4去除，以便可接近過濾元件8，使過濾元 件可被替換或維修。在本視圖中端蓋5顯示為與殼體4相連，而過濾元件8 顯示為與該殼體分離(並在殼體外)。除了殼體4、端蓋5和過濾元件8，圖1顯示空氣濾清器3還包括許多 其他部件。特別是，空氣濾清器3包括蘑菇形雨蓋1，其被設置為定位在殼 體4的向上延伸的輸入口 28上(及其上方)。而且，空氣濾清器包括蓋固 定夾6,端蓋5通過該蓋固定夾6緊固到殼體4、噴汙岡7和二級或者備用過濾元件9(有時稱作"安全"過濾元件)上，當過濾元件安裝在殼體內時，該過濾元件9同心地安裝在過濾元件8內的內部圓柱形空間中。應該注意的 是，圖1顯示過濾元件8、 9的位置如圖所示與互補在殼體4和端蓋5內時 所述過濾元件所佔據的位置相差約180度，以顯示這些過濾元件的打開端， 所述打開端只存在於每個相應過濾元件的兩個軸向端中的一端。除了空氣濾清器3的部件，空氣濾清器組件0還包括通氣管11、適配 器(通氣管到汽化器)13、襯墊14和17、軟管夾10、空氣濾清器支架18 和24以及空氣濾清器殼體夾20。通常，在空氣濾清器3的輸出口 29處輸 出的已過濾空氣被輸送到火花點火發動機上的汽化器或者節流體，或者輸送 到壓縮點火發動機上的進氣歧管。在本實施例中，空氣濾清器組件0顯示為 包括進氣歧管15。另外，空氣濾清器組件0包括多種緊固部件2、 12、 16、 19、 21、 22、 23和25,其可包括例如螺栓、墊圈、螺釘等。通過這些緊固 部件的一些，空氣濾清器3連同空氣濾清器支架18、 24和連接到空氣濾清 器支架並圍繞管形殼體4的殼體夾20—起，安裝在發動機上。而且，緊固 部件2用於將雨蓋1夾緊到輸入口 28。為了進一步延長過濾元件8的使用壽命，空氣濾清器3的管形殼體4被 設計為使進入的空氣在空氣濾清器內旋轉，尤其是在存在於殼體(和端蓋5) 外壁與定位在殼體內的過濾元件8之間的環形空隙內旋轉。懸浮在進入的空 氣中的汙物顆粒被離心出管形殼體4的外壁，最終到達允許汙物離開空氣濾 清器3的噴汙閥7。這樣，到達過濾元件8的汙物和灰塵的量大大減小。此 外，雨蓋1安裝在殼體4的輸入口 28上，以防止吸入溼氣並防止其他大的 碎片進入殼體。當相對較沉的灰塵顆粒趨向於通過噴汙閥7離開空氣濾清器3時，其他 未過濾空氣沿徑向向內穿過過濾元件8的管形打褶紙，然後繼續進一步沿徑 向向內穿過二級過濾元件9，直到空氣到達二級過濾元件內的中心軸向管形 通路而連續地通過空氣濾清器3。已過濾空氣隨後經由管形殼體4的輸出口 29通過並離開軸向管形通路。離開管形殼體4的輸出口 29的已過濾空氣隨後通過管道被輸送到發動機。如所述的那樣，圖l顯示與進氣歧管15相連的用作重型空氣濾清器的 空氣濾清器3。當空氣濾清器組件0相對於發動機(未示出)組裝和安裝時，通氣管ll經由軟管夾10 (和相關緊固部件)連接到空氣濾清器3的輸出口 29與適配器13之間，而適配器13又連接到進氣歧管15，襯墊14中的一個 定位在適配器13與進氣歧管15之間。可以是橡膠管的通氣管11隨後將已 過濾空氣經由適配器13引導到發動機進氣歧管15中。軟管夾10用於在通 氣管11與空氣濾清器殼體4的輸出口 29和適配器13中的每一個之間(或 者在不使用適配器的情況下，對進氣歧管自身)提供氣密密封件。儘管例如圖1所示的傳統空氣濾清器成功地過濾空氣，但是仍然希望能 夠改進這種空氣濾清器的某些方面。例如，對於可用在這種空氣濾清器上的 雨蓋l，由於其構成伸出殼體的附加大部件，目前該雨蓋並不理想。伸出的 雨蓋不僅易於被從空氣濾清器組件敲落，而且其還增大空氣濾清器組件0的 總尺寸而使其更難安裝和使用。這尤其會限制空氣濾清器3/空氣濾清器組件 0在一些需要較小裝置的情況中的應用。再例如，儘管例如空氣濾清器3的傳統空氣濾清器被設計為隨著未過濾 空氣進入空氣濾清器殼體而實現該未過濾空氣的旋轉、螺旋運動，但這種空 氣濾清器通常只具有 一 個腔，該腔由於內壁的形狀必定影響空氣流經該路徑 約90度的路程。由於影響空氣進行旋轉運動的角度有限，施加到未過濾空 氣的旋轉運動經常不如所希望的那樣強烈，以實現對汙物顆粒和其他大碎片 的最大離心力作用，從而將汙物和碎片從空氣濾清器內的過濾元件引離。另外，空氣濾清器3與該空氣濾清器所安裝的發動機的進氣歧管15和/ 或其他部分相連的方式需要大量部件(例如通氣管11、軟管夾10、適配器 13、殼體夾20、多個類別的緊固裝置等)。因此，將空氣濾清器3組裝到 發動機上可為相當複雜的操作。例如，採用密封、氣密方式將通氣管11組 裝連接到殼體4和適配器/進氣歧管13、 15是相當困難或費時的。而且，由 於零件數量巨大，不僅將空氣濾清器3安裝到發動機的成本而且空氣濾清器組件0的部件製造成本都會高於他們的希望值。因此，如果實現針對空氣濾清器組件的改進設計將是有利的。特別是， 在至少 一些實施例中，如果在伸出在向上延伸的空氣濾清器輸入口頂上的笨重的蘑菇形雨蓋不是必需的，和/或如果空氣濾清器組件是更小尺寸或者更 為實用形狀的組件，以使空氣濾清器組件可在更小空間中實現或者實現在某 些需要這種更小組件或者較為不笨重尺寸或形狀的組件的應用中，則都是有 利的。另外，在至少一些實施例中，如果能夠增大在空氣濾清器內的旋轉作 用，則是有利的。進而，在至少一些實施例中，如果將空氣濾清器組裝到發 動機/進氣歧管所用的零部件數目和複雜程度得到減小，那也是有利的。發明內容在至少一些實施例中，本發明涉及一種空氣濾清器，其包括具有進口 的殼體部分，定位在該殼體部分內的過濾元件，和雨蓋，其連接到所述殼體 部分，以使所述進口通向該雨蓋。該雨蓋包括沿雨蓋下側的孔以使空氣可進 入該空氣濾清器，且至少大部分雨蓋基本不高於所述殼體部分延伸。在至少另外一些實施例中，本發明涉及一種空氣濾清器，其包括過濾 元件和殼體，所述過濾元件定位在該殼體內，且該殼體進一步包括進口和出 口，所述出口經由一體形成的延伸件形成。該一體形成的延伸件被配置為使 所述殼體可在不帶有任何中間通氣管的情況下直接與汽化器和進氣歧管中 的至少一個相連。在至少一些另外的實施例中，本發明涉及一種空氣濾清器，其包括配 置為用於過濾空氣的過濾元件，以及殼體部分，所述過濾元件位於該殼體部 分內。該殼體部分包括成形的壁，其中，該成形的壁包括外表面和內表面， 當空氣經過所述外表面旁邊時以及當空氣經過所述內表面旁邊時，該成形的 壁影響將要被過濾的空氣的路徑。此外，在至少一些實施例中，本發明涉及一種操作空氣濾清器的方法。 該方法包括接收形成在雨蓋內向下開的孔處的空氣，當空氣在形成於雨蓋與殼體部分之間的第一腔內行進時，對空氣施加螺旋運動，並使空氣進入殼體部分的進口。該方法另外還包括當空氣在殼體部分的第二腔內行進時， 進一步對空氣施加螺旋運動，過濾空氣並輸出已過濾的空氣。


圖1為現有技術的空氣濾清器組件的分解透視圖；圖2為根據本發明至少一個實施例的經改進的空氣濾清器的透視圖；圖3a為圖2中的經改進的空氣濾清器的局部分解透視圖，其中，特別地從空氣濾清器中去除了端蓋和半管道空氣通道；圖3b顯示圖2的經改進的空氣濾清器的殼體部分的俯視圖；圖3c和3d分別顯示沿圖3b的線C-C和D-D截取的圖3b的殼體部分的截面圖；圖4a為圖2的經改進的空氣濾清器的雨蓋的透視圖； 圖4b為與圖2的經改進的空氣濾清器的端蓋結合的圖3b的殼體部分的 透視圖；圖5和6分別顯示沿圖3b的線5-5和6-6截取的圖3b的殼體部分的截 面圖；圖7顯示連同附加發動機部件的圖2的經改進的空氣濾清器的分解透視圖；圖8顯示殼體部分的可替換實施例的底透視圖，除了形成在沿殼體部分 底部的通道內和從該通道延伸的附加葉片，該殼體部分類似於圖3a-3d的殼 體部分；圖9顯示可與圖8中的殼體部分結合使用的附加殼體部件的可替換實施 例的頂透^L圖；和圖10顯示沿圖8的線10-10截取的當被組裝到圖9的附加殼體部件時 的圖8的殼體部分的截面圖。
具體實施方式
參見圖2，根據本發明某些實施例的經改進的空氣濾清器100顯示在透 視圖中。除了包括主要的管形或者圓柱形殼體部分104和端蓋105外，該改 進的空氣濾清器IOO還使用關於圖3a-d更詳細描述的某些附加結構。這些 附加結構中的一個是附加殼體部件107，其代替如圖1中所示的傳統實施例 中的通氣管11、與該通氣管相連的輸出口 29、夾10和適配器13，幫助由 空氣濾清器IOO輸出的已過濾空氣傳送到汽化器、進氣岐管或者類似的發動 機部件(見圖7)。殼體部分104和附加殼體部件107分別可替換地稱為第 一 (或者上)殼體或者基體和第二 (或者下)殼體或者基體。進一步如圖2所示，空氣濾清器100包括代替圖1中殼體夾20 (和相 關的部件)的整體的安裝支架138,其使空氣濾清器IOO可直接安裝到發動 機(或者其他表面)上。另外如圖所示，經改進的空氣濾清器IOO使用在圖 4a和7中更詳細示出的雨罩或雨蓋128,而不使用圖1的空氣濾清器3中的 雨蓋和與其相連的向上導向的輸入口。當空氣濾清器IOO被完全組裝時，經 由通常為金屬、塑料或者橡膠的固定夾或者卡環103,端蓋105和雨蓋128 均與殼體部分104相連。本空氣濾清器IOO意圖用作重型空氣濾清器，例如，與30至40馬力的 V型雙發動機結合使用。然而，本發明還意圖包含廣泛多樣的除空氣濾清器 IOO之外的不同尺寸、形狀和構成(不必要是重型)的空氣濾清器的其他實 施例，包括可應用在關於其他類型的發動機和關於需要空氣過濾的其他裝置 中的空氣濾清器。實際上，還應該想到的是，本發明的實施例將用於需要過 濾除空氣以外的物質，例如其他氣體、水或油的情況。在這些情況中， 一些 情況使用環形/圓柱形過濾介質，並且在該情況中，物質的旋轉作為該物質 通過過濾介質的通路之前的初步過濾步驟是有利的。現在參見圖3a，經改進的空氣濾清器100顯示在局部分解透視圖中， 特別地，端蓋5與圓柱形殼體部分104分離，以露出定位在殼體部分內和從該殼體部分延伸出來的初級過濾元件108。而且，附加殼體部件107#皮顯示 為與圓柱形殼體部分104分離。附加殼體部件107具有形成為一個構件的彎 管(或者曲線的整體的適配器)125和半管道通道126。半管道通道126形 成槽(仍見圖5),該槽在一端具有出口，該出口即為彎管125。殼體部分 104顯示為包括沿殼體部分的底面119的互補半管道通道或者配套通道127。 出口通道117將空氣濾清器100的內部與配套通道127相連。當空氣濾清器100已組裝時，附加殼體部件107與殼體部分104結合併 整體地形成在一起以形成從空氣濾清器射出的潔淨空氣的氣密通路。該結合 尤其形成在配套通道127的互補邊緣171與半管道通道126之間(只有配套 通道的邊緣顯示在圖3a中)，在本實施例中它們中的每一個均為一端為圓 形的細長矩形。在至少一些這樣的實施例中，該結合通過例如熱板焊、聲焊、 對接焊等焊接工藝實現。在至少一些其他實施例中，該結合通過膠合劑或者 粘合劑實現。在另一些實施例中，該結合通過螺栓、螺釘或者其他緊固件實 現，或者通過這種緊固件與膠合劑或者焊接的結合而實現。另外，在可替換 實施例中，殼體部分104與附加殼體部件107整體地形成在一起；也就是， 附加殼體部件形成為殼體部分104的一部分。圖3b顯示殼體部分104的俯視圖，也就是，雨蓋128和端蓋105均從 殼體部分去除的視圖。如圖所示，殼體部分104包括吸入未過濾空氣的進口 卯。進入進口 90之後，未過濾空氣在殼體部分104內沿軸向和周向(例如 沿螺旋方向)從殼體部分的前端91朝向其後端92而被引離，其中，周向運 動包括在外壁與過濾元件108之間沿殼體部分的外壁144的運動，以便繞過 濾元件108旋轉。箭頭51和52顯示當氣流進入進口 90 (箭頭51)時和當 空氣持續在殼體部分內旋轉(箭頭52)時的氣流的示例方向。在圖3b中還顯示有，從殼體部分104的前端91延伸和與該前端91整 體形成的基本平的爐篦或者柵格132。進一步參照附圖4a-d論述，當蓋定位 到殼體部分104上時，柵格132被雨蓋128包圍。這樣，基本所有在雨蓋 128內流通的空氣均在進入進口 90之前經過柵格132(除了形成在柵格的周邊與雨蓋的內表面之間的縫隙之間的可能存在的某些少量多餘流體)。因此，由於柵格132,特別大的碎片不會到達進口 90或者進入殼體部分104。另夕卜， 如以上所述和關於圖5-6進一步討論的那樣，由於空氣濾清器100內未過濾 空氣的旋渦運動，進入進口 90的汙物和其他大的^E爭片在其進入和經過過濾 元件80之前，也會由於離心力而從旋轉空氣去除。進一步，圖3c和3d分別顯示沿圖3b的線C-C和D-D截取的殼體部分 104的截面圖。特別地，圖3c顯示沿殼體部分104的軸向中心線199垂直(或 者基本垂直)截取的殼體部分104的截面圖，其中，在本實施例中，該軸向 中心線是水平(或者基本水平)的。另外，圖3c用虛線顯示當空氣濾清器 100完整安裝時，局部剖開的過濾元件108以及同心地定位在初級過濾元件 108內的二級或者備用過濾元件118,如它們將被定位的那樣(如圖所示， 當完全定位在殼體部分104中時，過濾元件從殼體部分104延伸出來，與殼 體部分結合的端蓋105完全封閉空氣濾清器內的過濾元件)。過濾元件108、 118中的每一個均由殼體部分104的向內延伸的管形延伸件131支撐，並相 對於該延伸件131密封，其中該延伸件131通向殼體部分的出口通道117。 另外，過濾元件108、 118中的每一個和管形延伸件131均圍繞軸向中心線 199軸向對中。如圖3c所示，在進口 90處進入殼體部分的空氣通常遵循由虛線(和箭 頭)141所指示的路徑。更具體而言，進入進口 90之後，空氣首先在形成 於殼體部分104的外壁144與在殼體部分內延伸的圓柱形中間內壁134之間 的環形空隙98內旋轉，通常遵循螺旋形路徑。隨後空氣繼續在形成於殼體 部分104的外壁144與初級過濾元件108之間的環形室142內旋轉，通常繼 續遵循螺;旋形路徑，以從殼體部分104的前端91朝向其後端92移動。因此， 較重的汙物或者灰塵顆粒會朝向單向閥137所在的後端92 (見圖3a)移動， 通過單向閥137這些物質^^皮射出空氣濾清器100,且在至少一些實施例中， 單向閥137可為金屬或塑料的簧片閥，或者橡膠閥。當較重的汙物或者灰塵顆粒螺旋形地向後端92流動時，未過濾空氣不會無限地持續螺旋形流動，而是最終沿徑向向內地通過初級過濾元件108行進並隨後通過二級過濾元件118，在這之後，空氣(現在是已過濾空氣)進 入二級過濾元件內的軸向延伸的圓柱形空腔146。在至少一些實施例中，初 級過濾元件108為打褶的紙過濾元件，而二級過濾元件118為布或者纖維過 濾元件。到達圓柱形空腔146之後，空氣穿過管形延伸件131而從該空腔出 來，並隨後通過出口通道117而行進。該已過濾空氣隨後進一步通過由附加 殼體部件107的半管道通道126 (例如，形成在其中的槽)和殼體部分104 的配套通道127形成的結合通路148,並隨後通過和離開彎管125而行進， 該彎管125的輸出孔口定位在圖3c中所示的垂直截面的側面。圖3c進一步 顯示在附加殼體部件107與殼體部分104之間的接合處(或者"焊接線，，) 95,其中，這兩個構件結合、緊固，或者連接或接合在一起。與圖3c相比，圖3d是對圖3c的垂直截面的側面截取的垂直截面，其 基本上不顯示管形延伸件131、出口通道117、結合通路148、半管道通道 126、配套通道127、附加殼體部件107或者彎管125，原因在於這些部件通 常定位為緊接圖3c的垂直截面。圖3d還通過箭頭149示出空氣流入殼體部 分104所通過的進口卯延伸過相當大的圓周距離。與圖1中顯示的傳統系統相比，由於使用附加殼體部件107和殼體部分 104,而不使用圖1的通氣管11、適配器13、夾10等，因而改進的空氣濾 清器IOO使用較少的部件，並去除了能夠發生空氣洩漏的軟管接頭。因此， 與例如圖1的傳統設計相比，改進的空氣濾清器IOO使汙物或者灰塵漏入潔 淨的燃燒空氣的可能性較小。現在參見圖4a-b,改進的空氣濾清器100將圖1的雨蓋1和與其相連的 向上延伸的殼體4的進口替換為低輪廓的雨蓋或雨罩128和殼體部分104的 進口 90。特別地，圖4a顯示從殼體部分104去除時的雨蓋128。如圖所示， 雨蓋128實際上為空杯形結構，其圓柱形直徑與殼體部分104和端蓋105的 圓柱形直徑基本相同，且其外部形狀類似於端蓋，與端蓋的不同之處特別在 於其包括在其底部或接近於其底部處的進氣孔129。在本實施例中，進氣孔一部分雨蓋128的圓柱壁形成的孔，並延伸雨蓋的整 個軸向長度。仍然在本實施例中，進氣孔129具有第一區域151,當安裝到 殼體部分104上後，該第一區域在雨蓋128的面向殼體部分104的開口端 153處的周向寬度相對較窄，進氣孔129還具有第二區域155,其周向寬度 遠遠寬於開口端153。除了將雨蓋128連接到殼體部分104的固定夾/卡環103外，許多肋75 沿殼體部分104的外表面形成。當雨蓋128組裝到殼體部分104上時，雨蓋 的外邊緣或者唇部181懸垂或者圍繞在肋75的一個或者多個上，以在雨蓋 與殼體部分之間形成密封件。其中，該密封件用於將溼氣引出進氣孔129。 在至少一些實施例中，肋75既繞殼體部分104周向延伸，又沿殼體部分的 表面軸向延伸，這樣，通過肋形成在在雨蓋和殼體部分界面處的密封件為迷 宮型密封件。在其他實施例中，肋75隻沿周向或者軸向延伸，而不會沿兩 者延伸，或者以一些其他設置延伸。儘管在本實施例中，肋75形成在殼體 部分104上，但在可替換實施例中，肋可形成在雨蓋上和/或形成在蓋與殼 體部分這兩者上。如上所述，柵才各132與殼體104整體成型，用於防止4交大的汙物顆粒、 碎片、禽類動物、齧齒動物等進入空氣濾清器100。在如圖4b所示的本實 施例中，柵4各132為沿軸向中心線199水平延伸(例如，相對於圖3c中所 示的垂直截面)的平面壁。柵格132基本延伸雨蓋128的整個內直徑，並當 雨蓋完全組裝到殼體部分104上時，其還軸向向外延伸得足夠遠，以到達雨 蓋的內部端面157 (見圖4a)。在本實施例中，雨蓋128的內部端面157進 一步成型為包括狹槽159，當雨蓋128完全連接到殼體部分104上時，該狹 槽被設置為接收柵格132的遠端。在至少一些可替換實施例中，減震元件(例 如，密封腔泡沫材料或者橡膠/彈性材料的圓形構件)也可設置在雨蓋128 內，例如狹槽159內，以阻尼振動。當雨蓋128完全組裝到殼體部分104上時，雨蓋128與柵格132和肋 75 二者連接，以使基本上僅有的(或者至少主要的)從空氣濾清器100的外側到殼體部分的進口卯的流動通路經由柵格132。而且，由於進氣孔129 朝向下，進入空氣濾清器100的空氣和其他物質必須從空氣濾清器的下面 (或者至少雨蓋128的下面)進入。因此，由於雨蓋128組裝到包括柵格 132的殼體部分104上，雨水(和其他物質)不太可能進入(或者完全被阻 止進入)空氣濾清器100或者至少殼體部分。而且，由於雨蓋128的尺寸與 殼體部分相同或者基本相似，特別是直徑以及高度(尤其是基本不高於空氣 濾清器剩餘部分的頂部而伸出)，所以雨蓋少伸出很多，因而空氣濾清器 100更易於安裝和維護，且比傳統的空氣濾清器不易於損壞。如上所述，例如本改進的空氣濾清器100的重型空氣濾清器使用離心力 以將較沉的灰塵顆粒和其他小碎片甩出吸入的空氣，以在空氣進入過濾元件 108、 118之前預淨化該空氣。圖5和6顯示圖3b中示出的殼體部分104的 另外的截面，以特別地^是供進入的空氣進入和在殼體部分104內的螺旋路徑 的另外的視圖，並進一步示出以上所述的通過彎管125、半管道通道126和 配套通道127的已過濾空氣的流動。更具體而言，如圖5所示，進入的空氣 沿由箭頭133指示的曲線路逕行進。在進入殼體部分104的進口 90之前， 空氣部分地由於其與雨蓋128內表面(未示出)的相互作用而沿曲線路逕行 進。進入進口90之後，空氣繼續繞殼體部分104的外壁144與殼體部分內 的中間內壁134之間的空隙98沿曲線路逕行進。從也顯示中間內壁134的圖3c-d明顯可知，該中間內壁並未延伸前端 與後端91、 92之間的殼體部分104的整個長度，而是只延伸該長度的一部 分。這樣，如前所述，在空氣繞殼體部分104行進幾乎所有路線(例如接近 360度)之後，其進入形成在殼體部分104的外壁144與初級過濾元件108 之間的環形腔142，隨後進入過濾元件108。應該注意的是，儘管圖5顯示 沿左側的進口 90,實際上，該左側是對應於空氣濾清器100/殼體部分104 的頂部。如上所述，殼體部分104的形狀還運用軸向部件作用於沿殼體長度的氣 流。特別地，特別在圖3b(以及圖3c、 4b和7)中顯示的成形的壁135運用軸向部件作用於流動。以傾斜、螺旋或者螺紋型方式繞殼體部分104的圓周延伸約90度的成形的壁135,用於以螺旋方式引導未過濾的空氣，其原 因不僅在於在其進入進口 90之前沿成形壁外表面的雨蓋128內的空氣通路 (例如，由於進口 90通常定位得比雨蓋的進氣孔129距前端91遠)，而且 在於經過進口 90之後在殼體部分104內的空氣通路，尤其由於其再次在空 隙98內繞圈以經過成形的壁的內表面。由於成形的壁135，導致空氣朝向 殼體部分104的後端92旋轉或者螺旋運動。汙物和灰塵可隨後在與進氣口 卯相對的殼體端部收集，並經由單向閥137射出。由於雨蓋128和殼體部分104的結合，並由於進入的未過濾空氣沿成形 的壁135的內表面和成形的壁的外表面二者而被引導，所以與傳統空氣濾清 器相比，進入的空氣在改進的空氣濾清器100內以螺旋、旋轉運動被引導較 大的距離。例如，在圖1中所示的傳統空氣濾清器3中，進入的空氣經由雨 蓋l和輸入口 28被向下導向殼體中的圓形管，隨後帶有一點螺旋形的葉輪 或者壁使空氣在殼體內部僅旋轉約四分之一圈(例如，約卯度)。相比之 下，改進的空氣濾清器IOO被設置為確定地跨越180度而施力於進入的未過 濾空氣，以產生螺旋(包括軸向)氣流，其中，該180度的影響被分布在約 450度的空氣的整個行進過程中。更具體而言，由於成形的壁135延伸大約卯度，並且由於由成形的壁 提供的內和外螺旋表面均產生未過濾空氣的螺旋(包括軸向)運動，所以成 形的壁確定地導致跨越約180度的螺旋氣流。也就是說，成形的壁135使空 氣在雨蓋128與殼體部分104之間沿成形的壁行進時的約四分之一 圈的過程 中，以及空氣在成形的壁旁邊的殼體部分內時的約四分之一 圈的過程中形成 螺旋氣流。同時，未過濾的空氣並不連續經過成形的壁135的內和外表面， 而是必須在外表面終止與內表面開始之間行進約270度，以使在進入進口 卯之前，螺旋表面的效果會影響到殼體部分104內約一整圈和雨蓋128內 另外四分之一圈的路程。簡而言之，在改進的空氣濾清器100中，成形的壁135的表面跨越約180度而確定地影響螺旋(包括軸向)流動，且該180度的影響被散布到跨越450度的流動路徑。實際上，成形的壁135外表面的確定影響隨後被成形 的壁的內表面的附加確定影響所增大。因此，與例如圖l的傳統空氣濾清器 相比，改進的空氣濾清器IOO導致形成更大的螺旋空氣運動，致使改進汙物 和灰塵向單向閥137的轉移，並導致在進口 90處的流動損失較少。在一些可替換實施例中，如同成形的壁135的另外的螺旋、傾斜或者其 他形狀的表面可設置在其他位置，也進一步增強空氣在空氣濾清器100內的 螺旋運動。例如，參見圖4b,儘管在本實施例中的成形的壁135設置在殼 體部分104上的位置79,而另外的相似傾斜壁可設置在沿殼體部分104的 直徑相對的位置77。如果殼體部分104修改為包括這種在位置77處的附加 成形壁，那麼空氣濾清器的多個成形壁將確定地影響氣流，以造成未過濾空 氣進一步的跨越比180度更大距離的螺旋運動，例如，跨越210度、270度 或者可能甚至更大(這種設置也提供在下文所述的圖8中所示的可替換實施 例中)。仍然參見圖5和6，還提供有半管道通道126、配套通道127和彎管125 的另外的截面圖。更具體而言，圖5顯示半管道通道126具有以上所述的槽 形，並連接到沿接合處95的配套通道127以形成結合通路148。圖6接著 顯示結合通路148注入彎管125的內孔，從而如箭頭161所示，使氣流可從 空氣濾清器100出來，進入另一例如汽化器或者進氣歧管的部件。在圖6中 還顯示有形成在半管道通道126內的可選孔口 163。孔口 163允許例如差壓 裝置或者"過濾器監管器，，(未示出)這樣的壓力檢測裝置連接到空氣濾清 器100,以便可檢測空氣濾清器(特別是過濾元件108、 118)是否被(例如， 汙物)堵住或者塞住，以及是否需要更換。否則，當使用空氣濾清器100時， 孔口 163通常用塞子堵住。應進一步注意的是，儘管圖5和6顯示半管道通 道126、配套通道127和彎管125沿各圖的右側，但實際上該右側是對應於 空氣濾清器100/殼體部分104的底部。參見圖7,提供與發動機的一部分(即示例汽化器組件88)共同使用的整個空氣濾清器100的更為詳細的局部分解圖，在該示例中，汽化器組件88包括進氣歧管139和汽化器140。這樣，特別是端蓋105和附加殼體部件 107仍然顯示為連接到殼體部分104上，即使其他例如雨蓋128和初級、二 級過濾元件108、 118這樣的部件被顯示為從殼體部分去除。然而，應該理 解的是，在本實施例中端蓋105和雨蓋128均通過固定夾/卡環103緊固到 殼體部分104上，然而在其他實施例中，也可使用其他緊固機構，例如卡口 型緊固機構、扭轉和鎖定機構、螺釘、螺栓、鎖扣等。此外，儘管在圖3a、 4a和7中，卡環103被顯示為主要由殼體部分104支撐，而不是由端蓋105 和雨蓋128支撐，從而當這些部件組裝到殼體部分上時，卡環只與端蓋和雨 蓋接觸，但是在可替換實施例中，卡環可變為主要由端蓋和/或雨蓋所支撐。 在本實施例中，如圖7以及圖2和3a所示，空氣濾清器100也將安裝 系統一體形成到殼體設計中。更具體而言，在彎管125上的特徵，例如螺栓 孔165,與汽化器140上的汽化器安裝緊固孔86匹配，從而可使用螺栓(未 示出)將彎管直接緊固到汽化器上。在本實施例中，汽化器140為雙筒汽化 器，因此彎管125的孔口為橢圓形(見圖2和3a)。然而，在使用單筒汽化 器的可替換實施例中，彎管孔口的形狀可改變(例如，變為圓形)。另外， 安裝支架138上的孔和/或軸套167 (再次見圖2和3a)被設置為與設計在 進氣歧管139中的特徵84匹配，從而空氣濾清器IOO可直接安裝在進氣歧 管上。在本發明的至少 一 些其他實施例中，意圖使本發明包含通過以上所述結 構將空氣濾清器組裝到汽化器、進氣歧管、其他發動機部件或者其他裝置上 的方法。而且，在至少一些實施例中意圖使本發明包含限制水、動物、昆蟲 和/或其他碎片進入空氣濾清器中的方法，和/或通過以上所述結構(包括沿 成形的壁的外和內表面引導空氣)，將更大量螺旋運動施加到進入空氣濾清 器的未過濾空氣上的方法。另外，在至少一些實施例中，意圖使本發明包含 操作空氣濾清器的方法，該方法包括提供相對於空氣濾清器的向下打開的雨 蓋和將空氣通過雨蓋引入空氣濾清器的殼體。儘管圖2-7和上述相關論述描述了 一種改進的空氣濾清器的特殊實施例 和其幾種變化，本發明也意圖包含改進的空氣濾清器的另外的實施例。例如，參見圖8-10，改進的空氣濾清器的另 一 實施例除了其使用稍有不同的殼體部 分200和互補的附加殼體部件210外類似於改進的空氣濾清器100。尤其如 圖8所示，其提供殼體部分200的透視圖，除了一些方面外，該殼體部分與 殼體部分104相同。第一，殼體部分200具有配置不同的配套通道202，該 配套通道202具有通常為足形的邊緣204，其中，足形配套通道的較寬部分 位於與接收來自殼體部分的出口通道117的空氣的端部相對的通道端部。第 二，殼體部分200具有多個彎曲(在本例中為L形)的葉片206,葉片206 從配套通道202內向外從殼體部分延伸出來。第三，殼體部分200具有位於 與上述參考圖4b的區域77對應的殼體部分區域中的另外的成形的壁205 ， 從而在該實施例中，與由以上所述的空氣濾清器IOO提供的力相比，殼體部 分能夠對進入的空氣施加更大的力，以傾向於造成殼體部分內的螺旋氣流。對於互補的附加殼體部件210,如圖9所示，該部件類似於附加殼體部 件107，原因在於其包括形成槽的半管道通道214和從該槽向外引導到出口 孔226的彎管218。然而，與殼體部件107對比，配置為與配套通道202的 邊緣204匹配的邊緣212也通常為類似於配套通道的足形(半管道通道214 本身也是)。另外，附加殼體部件210的半管道通道214被形成為包括舌狀 延伸件216,其環繞殼體部件的與彎管218所在的端部相對端部處的殼體部 件的內底面。在本實施例中，舌狀延伸件216稍微延伸到半管道通道214的 邊緣212之上和延伸過該邊緣212—點。而且，除了包括與圖6的可連接到 過濾監管器的孔口 163對應的第一孔口 220,附加殼體部件210還包括接近 舌狀延伸件216的第二孔口 222，通過該第二孔口汽化器通風管道可選擇性 地連接到半管道通道214;以及接近第一孔口的第三孔口 224,通過該第三 孔口通氣軟管可選擇性地連接到半管道通道(再次，孔口 220-224中的每一 個選擇性地和可替換地被堵住，而不是連接到任何上述結構)。圖IO另外提供沿圖8的線10-10截取的顯示當沿焊接線228組裝時附加殼體部件210與殼體部分200的組件230的截面圖(即如果兩個部件在圖 8中顯示為組裝在一起將呈現的截面)。如圖所示，當已被組裝時，舌狀延 伸件216稍孩H申進殼體部分200的出口通道117—些，而葉片206伸進由半 管道通道214形成的槽(甚至可能進入彎管218—點)。應該理解的是，盡 管本實施例包括葉片206和舌狀延伸件216,但是在可替換實施例中，可只 包括這些特徵的一個或者另一個。而且，還應該意識到的是，具有舌狀延伸 件的類似的附加殼體部件可與圖2-7的殼體部件103共同使用。在使用例如葉片206這樣的葉片的圖8-10的實施例或者類似實施例中， 葉片可用於提高或者改善從彎管(未示出)出來進入汽化器/進氣歧管的氣 流的質量(和/或數量)。例如，葉片206可限制氣流的擾動，抵消接近結 合通路/彎管的壁的 一個或者另 一個的過多氣流，或者影響汽化器的噴射。 另外，在使用舌狀延伸件216的實施例中，舌狀延伸件可通過例如減小氣流 的脫流而進一步提高從殼體部分的出口通道進入由半管道通道和配套通道 形成的通路的氣流。儘管葉片206和舌狀延伸件216被顯示在圖8-10中，但是根據實施例 也可使用具有除了這些葉片或者舌狀延伸件之外形狀的一個或者多個伸出 件。另外，在一些實施例中，葉片或者其他伸出件可形成在附加殼體部件內， 而不是形成在殼體部分的配套通道內，或者形成在附加殼體部件和殼體部分 內。相似地，在一些實施例中，舌狀延伸件可形成為殼體部分的一部分，而 不是附加殼體部件的一部分。而且，在一些實施例中， 一個或者多個構件與 殼體部分分離，附加殼體部件可插入這些結構之間(例如，這些結構的邊緣 之間或者由這些結構形成的結合通路內)，以影響氣流。許多具有一個或者多個不同於以上所述特徵的空氣濾清器的另外的實 施例也意圖包含在本發明中。例如，儘管通道126在上文中被稱為"半管道 通道"，但是由以上附圖清楚可知，實際上在該通道內形成的槽包含超過由 該通道和匹配通道127形成的結合通道148的一半。應該理解的是，根據該 實施例，這些通道可以多種另外的方法設置，以形成多個由相應的通道形成為不同角度的結合通路。還例如，儘管上述彎管125具有向空氣濾清器100 的側面倒空的出口孔口，但是在可替換實施例中，彎管可被修改以使其沿各 種其他方向(例如，垂直向下)導流。再例如，以上所述L形葉片在其他實 施例中不必是L形的，而是可僅為平面葉片。另外，儘管以上描述經常涉及空氣濾清器的特別方位，例如空氣濾清器 100及其不同部件，應該理解的是，這些所述方位僅為示例性的，不必在每 個實施例中保持。例如，儘管軸向中心線199在以上描述中為水平(或者基 本水平)的，但是在可替換實施例中，軸向中心線199可垂直(或者基本垂 直)朝向。在這種實施例中，進氣孔129的方位可從所示方位修改。例如， 雨蓋可定向在空氣濾清器的底部，並具有沿雨蓋端部而不是沿其側面的進氣 孔，以便面向下。應特別指出的是，本發明並不限於這裡所包含的實施例和附圖，而是包 括涵蓋在以下權利要求書範圍內的部分實施例和不同實施例的元件的結合 的修改形式。
權利要求
1、一種空氣濾清器，包括具有進口的殼體部分；定位在所述殼體部分內的過濾元件；和連接到所述殼體部分的雨蓋，以使所述進口通向該雨蓋，其中，所述雨蓋包括沿所述雨蓋下側的開孔，以使空氣可進入所述空氣濾清器中，並且其中，所述雨蓋的至少大部分基本不高於所述殼體部分延伸。
2、 如權利要求1所述的空氣濾清器，其中，所述殼體部分基本上為圓 柱形，所述雨蓋基本上為圓柱形，所述雨蓋沿所述殼體部分的軸向端部與該 殼體部分相連。
3、 如權利要求2所述的空氣濾清器，其中，所述雨蓋具有第一直徑， 該第 一直徑與所述殼體部分的第二直徑基本上相等。
4、 如權利要求1所述的空氣濾清器，其中，所述殼體部分的進口不從 所述殼體部分的主體部分向外伸出。
5、 如權利要求1所述的空氣濾清器，其中，所述雨蓋內存在腔，未過 濾空氣通過該腔被引至所述殼體部分的進口 ，所述雨蓋用於限制水進入與所 述空氣濾清器相連的發動機中。
6、 如權利要求5所述的空氣濾清器，其中，柵格和格柵中的至少一個 進行從所述殼體部分朝向所述雨蓋的表面延伸和從所述雨蓋的表面朝向所 述殼體部分延伸中的至少一個延伸，所述柵格或格柵進行覆蓋所述開孔和伸 過所述腔中的至少一個，以防止至少一些碎片、動物或者昆蟲進入所述進口 。
7、 如權利要求1所述的空氣濾清器，其中，在所述雨蓋與所述殼體部 分之間形成有密封件，以阻止液體經由所述雨蓋與所述殼體部分之間的接合 處進入所述進口 。
8、 如權利要求7所述的空氣濾清器，其中，所述密封件為迷宮型密封件，其包括設置為將水從所述開孔引走的至少 一 個肋。
9、 如權利要求8所述的空氣濾清器，其中，所述迷宮型密封件包括多 個軸向延伸和周向延伸的肋。
10、 如權利要求1所述的空氣濾清器，其中，所述殼體部分包括成形的 壁，該成形的壁用於對至少一部分經由所述開孔進入所述空氣濾清器的空氣 施加螺旋型運動。
11、 如權利要求10所述的空氣濾清器，其中，所述成形的壁具有螺旋 形形狀，並繞所述空氣濾清器的中心軸延伸至少約90度。
12、 如權利要求10所述的空氣濾清器，其中，所述成形的壁具有內表 面和外表面，所述內表面面向所述殼體部分的內腔，所述外表面面向所述雨蓋。
13、 如權利要求12所述的空氣濾清器，其中，在所述一部分空氣進入 所述進口之前，以及在該部分空氣進入所述進口之後，所述螺旋型運動被施 加到該部分空氣。
14、 如權利要求1所述的空氣濾清器，進一步包括與所述空氣濾清器形 成為一體的至少一個特徵，該特徵使至少一個所述空氣濾清器可安裝到發動 機上，並使所述空氣濾清器可安裝到汽化器上。
15、 如權利要求1所述的空氣濾清器，進一步包括由半管道通道和匹 配通道的結合形成的結合通路，其中，該結合通路從所述殼體部分的出口通 道通往所述空氣濾清器的出口 。
16、 如權利要求15所述的空氣濾清器，其中，所述通道和出口被設置 為在不帶有任何中間通氣管的情況下使所述空氣濾清器可直接與汽化器和 進氣歧管中的至少一個相連。
17、 一種包括如權利要求1所述的空氣濾清器的發動機組件。
18、 一種空氣濾清器，包括 過濾元件；殼體，所述過濾元件定位在該殼體內，該殼體進一步具有進口和出口 ，所述出口通過一體形成的延伸件而形成，其中，所述一體形成的延伸件被設置為在不帶有任何中間通氣管的情況 下使所述殼體可直接與汽化器和進氣歧管中的至少一個相連。
19、 如權利要求18所述的空氣濾清器，其中，所述殼體包括初級殼體部分和與該初級殼體部分相連的附加殼體部件，所述一體形成的延伸件由所 述初級殼體部分和附加殼體部件中一個或者兩個形成。
20、 如權利要求19所述的空氣濾清器，其中，所述附加殼體部件通過 焊接、膠或者緊固裝置與所述初級殼體部分相連，所述一體形成的延伸件被 設置為在不帶有任何中間軟管的情況下使所述殼體可直接與汽化器或進氣 歧管相連。
21、 如權利要求19所述的空氣濾清器，其中，所述附加殼體部件包括 半管道通道和彎管，所述初級殼體部分包括出口通道和配套通道，所述附加 殼體部件與所述初級殼體部分的連接形成結合通路，所述出口通道通過該結合通路與所述彎管相連。
22、 如權利要求19所述的空氣濾清器，其中，至少一個伸出件在所述 出口內延伸，該伸出件用於影響流入或者流出所述出口的空氣流動形式。
23、 如權利要求22所述的空氣濾清器，其中，所述至少一個伸出件包 括至少一個葉片。
24、 如權利要求23所述的空氣濾清器，其中，所述至少一個伸出件包 括從所述初級殼體部分的底面伸出的多個L形葉片。
25、 如權利要求22所述的空氣濾清器，其中，所述至少一個伸出件包 括舌狀延伸件。
26、 如權利要求25所述的空氣濾清器，其中，所述舌狀延伸件從所述 附加殼體部件的內部延伸到所述初級殼體部分中。
27、 如權利要求19所述的空氣濾清器，其中，所述附加殼體部件包括 至少一個孔口，通氣軟管、汽化器通風管道和壓力傳感裝置中的至少一個可 與所述至少一個孔口相連。
28、 如權利要求18所述的空氣濾清器，其中，以下至少一個是對的 所述殼體的實體部分由成型塑料製成；和 所述一體形成的延伸件一體形成為所述殼體的一部分。
29、 如權利要求18所述的空氣濾清器，進一步包括端蓋和雨蓋中的至 少一個。
30、 如權利要求29所述的空氣濾清器，其中，所述空氣濾清器包括所 述雨蓋，所述雨蓋具有接近所述雨蓋底面的開孔，以使未過濾空氣可進入， 所述雨蓋的大部分基本不高於所述殼體延伸。
31、 一種包括如權利要求18所述的空氣濾清器的發動機組件。
32、 一種空氣濾清器，包括 過濾元件，其設置為用於過濾空氣； 殼體部分，所述過濾元件定位在該殼體部分內；其中，所述殼體部分包括成形的壁， 其中，所述成形的壁包括外表面和內表面，其中，當空氣在所述外表面旁邊經過時以及當空氣在所述內表面旁邊經 過時，所述成形的壁影響所述將要被過濾的空氣路徑。
33、 如權利要求32所述的空氣濾清器，進一步包括雨蓋，該雨蓋定位 為至少部分地封閉所述成形的壁，至少部分地由於所述雨蓋的存在，所述空 氣路徑受所述成形的壁的外表面影響。
34、 如權利要求32所述的空氣濾清器，其中，所述成形的壁對空氣施 加螺旋氣流路徑。
35、 如權利要求32所述的空氣濾清器，進一步包括一體形成的裝置， 該裝置用於將所述殼體部分的出口與汽化器和進氣歧管中的至少一個相連。
36、 如權利要求32所述的空氣濾清器，進一步包括至少一個一體形成 到所述殼體部分上的支架，所述空氣濾清器通過該支架可直接與發動機組件 相連，其中，所述空氣濾清器為重型空氣濾清器。
37、 一種操作空氣濾清器的方法，該方法包括接收形成在雨蓋內的向下開的孔處的空氣；當空氣在形成於所述雨蓋與殼體部分之間的第一腔內行進時，對所述空 氣施力口螺旋運動；使所述空氣進入所述殼體部分的進口 ；當所述空氣在所述殼體部分的第二腔內行進時，進一步對所述空氣施加螺旋運動；過濾所述空氣；和 輸出所述已過濾空氣。
38、如權利要求37所述的方法，其中，，所述輸出的已過濾空氣經由 與所述殼體部分一體形成的延伸件直接輸出到汽化器和進氣歧管中的至少
全文摘要
在至少一些實施例中，本發明涉及一種空氣濾清器，其具有殼體部分，和低輪廓的雨蓋，該雨蓋具有在該蓋下側的開孔，以使未過濾空氣可進入該空氣濾清器。另外，在至少一些實施例中，本發明涉及一種空氣濾清器，其包括殼體和附加部件，通過該附加部件空氣濾清器能夠直接與汽化器進口相連。在一些這樣的實施例中，一個或多個伸出件可設置在由殼體/附加部件形成的通道內以影響氣流。而且，在至少一些實施例中，本發明涉及一種空氣濾清器，其具有形成在殼體部分上的成形的壁，該成形的壁包括內表面和外表面，通過所述內、外表面，該空氣濾清器內的空氣流動被施加以螺旋運動。
文檔編號F02M35/02GK101282775SQ200680037508
公開日2008年10月8日 申請日期2006年10月12日 優先權日2005年10月12日
發明者凱文·G·邦德, 威廉·D·柯尼希斯, 特倫斯·M·羅特, 王小平 申請人:科勒公司