专利名称：管状消音器的制作方法
，管状消音器
相关申请的交叉引用
本申请是2005年1月27日提交的美国专利申请No.l 1/044,775的部
分延续案。
背景技术：
本发明涉及一种管状消音器。
母案
上述提到的母案'775申请涉及一种空气过滤筒。空气过滤筒在现 有技术中是公知的，并且一般由环形过滤介质提供，该介质具有中空 内部并且在第一和第二远端相对的端盖之间轴向延伸，所述端盖中一 个为出口端盖，另一个可以封闭。在内燃机的应用中，发动机制造商 日益需要不与大量气流传感器(MAFS)相干涉的过滤器，所述MAFS 一般布置在过滤筒的直接下游并对引起可变和不一致的气流速度分布 的过滤筒的几何形状/缺陷是敏感的，。在涡轮/增压式发动机的情况下， 曰益需要衰减噪音。后述要求一般通过在系统中包括单独设备来满足， 但是成本效益更高的解决方案将是理想的。
本申请
本分明出现在关于上述母案申请的继续研究工作中，然而本发明 并不局限于此。
本发明还出现在对用于机动车辆的进气系统中的频率衰减进行的 继续研究工作中，然而本发明并不局限于此。
本发明对管状消音器提供了各种改进。
母案申请
图1-图12以及下面对它们的描述来自所述母案'775申请。
图l为根据母案申请的空气过滤筒的部分切开透视图。
图2为图1的结构的剖视图。
图3为根据母案申请的空气过滤器的另一个角度的透视图。
图4为图3的结构的端视正视图。
图5为沿图4中的线5-5的剖视图。
图6为图1的结构的一部分的可选实施例的透视图。
图7为图6的结构的端视正视图。
图8为图6的结构的侧视正视图。
图9为图1的结构的一部分的另一个可选实施例的透视图。
图10为图9中的结构的端视正视图。
图11为图9中的结构的侧视正视图。
图I2为图9中的结构相对于图11翻转卯。的侧视正视图，。 本申请
图13为根据本发明的消音器的透视图。 图14为图13中的一部分的分解透视图。 图15为图13中的结构的侧视剖视图。 图16类似于图15，显示另一个实施例。 图17类似于图16，显示另一个实施例。 图18为图17中的结构的端视正视图。 图19类似于图18，显示另一个实施例。 图20类似于图19，显示另一个实施例。 图21类似于图17，显示另一个实施例。 图22为另一 个实施例的部分切开侧视正视图。 图23类似于图16，显示另一个实施例。
具体实施方式
母案
以下对图1-图12的描述来自于所述母案'775申请。
I
图1显示了包括环形过滤介质12的空气过滤筒10，所述环形过滤介 质12具有中空内部14并在第一和第二远端相对的端盖16和18之间轴向 延伸。端盖16是出口端盖，其具有与该出口端盖整体成形并横跨所述 中空内部14的流动矫直结构20。空气如箭头22所示径向向内流动穿过 过滤介质12进入中空内部14，然后如箭头24所示从中空内部14轴向流 动经过流动矫直结构20。流动矫直结构20优选由具有穿过其中的多个 开口或孔隙的格栅或基体来提供，所述开口或孔隙在箭头24的方向引 导和矫直轴向气流，以用于降低出口气流速度分布的可变性，即，提 供贯穿过滤筒出口的整个径向跨度的更一致的层流性质下的气流速 度。在理想的优选实施例中，空气过滤筒是嵌入式的空气过滤筒，其 具有注塑成型到过滤介质12的注塑成型的塑料端盖16，注塑成型的塑 料端盖16包括与其整体模制而成的塑料流动矫直结构20。在另一实施 例中，注塑成型的塑料流动矫直结构在径向密封聚氨酯元件固化期间 嵌入到其中。理想地，格栅片的横截面壁厚应尽可能薄，以使得其间 用于通过气流的开放区域最大化。在又一实施例中，格栅20的格栅片 21具有图5中的空气动力学横截面形状，例如泪滴形等。
过滤介质12具有轴向端面26，如图l、图2所示，该轴向端面26在 内部和外部周边28和30之间径向延伸。端盖16具有沿轴向端面26径向 延伸的整体径向法兰32。端盖16具有沿内部周边28轴向延伸的整体轴 向法兰34。流动矫直结构20从径向法兰32和轴向法兰34中的至少一个 整体地延伸穿过整个中空内部14。在优选的形式中，径向法兰32和轴 向法兰34在界面接合处36相交，并且流动矫直结构20从接合处36整体 地延伸穿过整个中空内部14。在优选实施例中，流动矫直结构20是塑 料格栅，如图3、图4所示，具有从接合处36整体地延伸的外部周边， 如图1所示。接合处36具有T形截面，即由轴向法兰34提供的轴向延伸的主干以及从该主干处径向地反向延伸的一对支臂，第一支臂由径向
法兰32提供，而第二支臂由格栅20的外部周边提供，其中主干和支臂 在上述T形的接合处36会合。
图1-图3中的端盖18是具有内面40的封闭端盖，如图3所示，内面 40面对中空内部14并具有由其内的盲孔42形成的四分之一波谐振器。 在优选形式中，空气过滤筒是具有注塑成型到其上的注塑成型的塑料 端盖18的嵌入式空气过滤筒，注塑成型的塑料端盖18包括在其内形成 四分之一波谐振器的盲孔42。该四分之一波谐振器用于衰减高频声音， 例如用于需要衰减高频声音的涡轮/增压式发动机。
在一个实施例中，如图3所示，端盖18的内面40具有四分之一波谐 振器盲孔第一密度的第一区域44，还具有沿第一区域44径向朝外的、 四分之一波长谐振器盲孔第二密度的第二区域46。所提第二密度比所 提第一密度小。在优选形式中，四分之一波谐振器盲孔具有大约 5mm-8mm范围内的轴向深度和大约2mm-3mm范围内的径向宽度。在另 一实施例中，第一组一个或多个谐振器孔具有第一深度，并且一组或 多组额外的一个或多个谐振器孔具有不同的深度，以衰减不同的频率。
在又一实施例中，如图6-8所示，流动矫直结构20a由具有由多个 引导叶片50形成的格栅片的栅格提供，所述引导叶片引导气流轴向穿 过空气过滤筒10的第一端盖16a。引导叶片包括相互横向延伸的第一和 第二组引导叶片52和54。第一组引导叶片52相对于轴向气流24的轴线 56弓形地延伸。第二组引导叶片54相对于轴线56径向延伸。引导叶片 具有设定的轴向延伸，使得空气过滤筒10的第一端盖16a具有外部锥形 轮廓58，如图8所示，其沿轴向气流24的轴线56聚集到一点。
在又一实施例中，如图9-图12所示，流动矫直结构20b由具有格栅 片的格栅提供，所述格栅片由引导气流轴向穿过空气过滤筒10的第一 端盖16b的多个引导叶片60组成。引导叶片至少包括相互横向延伸的第
10一组和第二组引导叶片62和64。第一组和第二组中每一组的引导叶片 62和64都相对于轴向气流24切向地延伸。引导叶片具有设定的轴向延 伸，使得空气过滤筒10的第一端盖16b具有外部锥形轮廓66，如图ll和 图12所示，其沿轴向气流24的轴线56聚集到一点。
应当认识到，多种等同物、替代形式以及修订是可能的。尽管示 出了圆形的圆柱过滤介质和过滤筒，但是也可使用其它环形构造，包 括椭圆形、跑道形和各种封闭环构造。过滤筒可包括各种密封结构和 衬垫，用于按照使用单独密封构件或衬垫的公知的密封技术在壳体内 密封地配合或安装，和/或可具有与一个或两个端盖整体形成的密封件， 例如2003年12月3日提交的共同未决美国专利申请No. 10/726,974， 2004年4月19日提交的美国专利申请No. 10/827， 509， 2004年9月29日提 交的美国专利申请No. 10/952, 631以及2004年11月24日提交的美国专 利申请No. 10/997， 257中所示，在此将这些专利申请全部引入作为参 考。
本申请
图13-图15显示了由管状构件102提供的消音器100，所述管状构 102沿着轴线104延伸并且具有限定了穿过其中的轴向流动路径的中空 内部106，如箭头108所示。管状构件具有侧壁110，该侧壁110具有面 向中空内部106的内面112并且该内面112具有由其内的盲孔114形成的 四分之一波谐振器。盲孔具有相对于轴线104不平行延伸的深度，例如 盲孔114可相对于轴线104径向地延伸，或者可相对于管状构件的直径 垂直地延伸，等等。管状构件102由以邻接关系相互接合的外部套筒116 和内部衬里118提供。四分之一波谐振器由孔114形成，？L114向外延伸 穿过内部衬里118并且在外部套筒116处终止，从而形成盲孔。谐振器 衰减频率由盲孔的深度控制，而该盲孔的深度又由内部衬里118的径向 壁厚控制。在一个实施例中，内部衬里由一对注塑成型的塑料的对称 半部120、 122提供，如图14所示，外部套筒由围绕该套筒的一对对称 半部124和126提供，或者由围绕该套筒模制的单个整体一件式外部套筒提供。在一个实施例中，盲孔具有约mm4-8mm范围内的深度，并且 具有约2mm-3mm范围内的轴向宽度。
图16显示了另一个实施例并且在适合有助于理解的地方使用了与 前面相同的附图标记。侧壁130的内面128具有第一尺寸的第一组一个 或多个四分之一波谐振器盲孔132以及不同尺寸的一个或多个额外组 的一个或多个四分之一波谐振器盲孔，如134、 136等等，用于不同频 率的衰减。例如，第一组盲孔132具有第一深度138，而第二组盲孔134 具有小于第一深度138的第二深度140。外部套筒142和内部衬里144以 邻接关系相互接合。内部衬里144包括具有第一径向壁厚的第一段146， 以及具有比第一径向壁厚小的第二径向壁厚的第二段148。第一段146 具有第一组盲孔132，第一组盲孔132穿过第一段146向外延伸并且在外 部套筒142处终止，从而形成具有所述第一深度138的第一组四分之一 波谐振器盲孔。第二段148具有第二组孔134，第二组孔134穿过第二段 148向外延伸并且终止在外部套筒142处，从而形成具有所述第二深度 140的第二组四分之一波谐振器盲孔。内部衬里144具有可变的外部圆 周，该外部圆周具有变化的外部直径，包括具有第一外部直径150的第 一部分以及具有第二外部直径152的第二部分，所述第一部分提供内部 衬里144的具有所述第一径向壁厚的所述第一段146，所述第二部分提 供内部衬里144的具有所述第二径向壁厚的所述第二段148。第二外部 直径152小于第一外部直径150。外部套筒142具有可变的内部圆周，该 内部圆周具有变化的内部直径，包括第一部分和第二部分，所述第一
部分在内部衬里144的所述第一段146处具有第一内部直径154，所述第 二部分在内部衬里144的所述第二段148处具有第二内部直径156。第二 内部直径156小于第一内部直径154。
图16分别显示了所述第一、第二及第三组一个或多个四分之一波 谐振器盲孔132、 134、 136。第一组132具有所述第一深度138。第二组 134具有所述第二深度140。第三组136具有第三深度158。第三深度158 小于第二深度140。第二深度140小于第一深度138。管状构件由以邻接关系相互接合的所述外部套筒142和内部衬里144提供。内部衬里144包 括具有第一径向壁厚的所述第一段146，具有比第一径向壁厚小的所述 第二径向壁厚的所述第二段148，以及具有比所述第二径向壁厚小的第 三径向壁厚的第三段160。第一段146具有所述第一组孔132，第一组孔 132穿过第一段146向外延伸并终止在外部套筒142处，从而形成所述具 有第一深度138的第一组四分之一波谐振器盲孔。第二段14S具有所述 第二组孔134，第二组孔134穿过第二段148向外延伸并终止在外部套筒 142处，从而形成所述具有所述第二深度140的第二组四分之一波谐振 器盲孔。第三段160具有所述第三组孔136，第三组孔136穿过第三段160 向外延伸并终止在外部套筒142处，从而形成所述具有所述第三深度 158的第三组四分之一波谐振器盲孔。内部衬里144具有可变的外部圆 周150，外部圆周150具有变化的外部直径，包括具有第一外部直径150 的所述第一部分、具有所述第二外部直径152的所述第二部分以及具有 所述第三外部直径162的第三部分，所述第一部分提供内部衬里144的 具有所述第一径向壁厚的所述第一段146，所述第二部分提供内部衬里 144的具有所述第二径向壁厚的所述第二段148，所述第三部分提供内 部衬里144的具有所述第三径向壁厚的所述第三段160。第三外部直径 162小于第二外部直径152。第二外部直径152小于第一外部直径150。 外部套筒142具有可变的内部圆周，该内部圆周具有变化的内部直径， 包括所述第一部分、所述第二部分以及第三部分，所述第一部分在内 部衬里144的所述第一段146处具有所述第一内部直径154，所述第二部 分在内部衬里144的所述第二段148处具有所述第二内部直径156，第三 部分在内部衬里144的所述第三段160处具有第三内部直径164。第三内 部直径164小于第二内部直径156。第二内部直径156小于第一内部直径 154。
图17显示了另一个实施例并且在适合有助于理解的地方使用了与 前面相同的附图标记。隔板166设置在中空部分106中，并且如公知的 那样可具有空气动力学外形或子弹形状。在图18中，如公知的那样， 隔板由两个或多个辐条168、 170支撑。或者，隔板可具有如图19中所示的十字形状172，图20中所示的星形174，或者各种其它形状。在图 21所示的又一个实施例中，多个隔板176、 178、 180、 182可沿着轴线 104轴向间隔开。在公开的实施例中，所述一个或多个隔板居中地位于 中空内部106中并且与侧壁的内面128间隔开。
在图22所示的又一个实施例中，消音器184可沿着管道或弹性管 186设置，例如设置在机动车辆进气系统中，并且包括其内具有盲孔190 以提供所述四分之一波谐振器的内面188，以及从侧壁196的内面188径 向向内延伸到中空内部194中的散布隔板192。图13-图21中轴向流动路 径的轴线104为直线的，而在图22中该轴线是弯曲的。散布隔板192的 内部直径(如di、 d2、 d3所表示的)可以是相同的或者是不同的。
在又一个实施例中，图16中的阶梯式变化构造被图23中的锥形构 造所替代。图16中的外部套筒142的阶梯式变化内部直径被具有平滑锥 形可变内部圆周143的外部套筒142a所替代。图16中的具有阶梯式变化 外部圆周的内部衬里144被图23中的具有锥形平滑可变外部圆周145的 内部衬里144a所替代。这样提供了具有连续变化的深度的多组四分之一 波谐振器盲孔，如132a、 134a、 136a等。
应当认识到，在所附权利要求的范围内，各种等同物、替代形式 以及修订都是可能的。例如，管状不仅包括圆柱形，还包括椭圆形、 跑道形和其它封闭环形状。
1权利要求
1.一种消音器，该消音器包括管状构件，该管状构件沿着轴线延伸并且具有限定出穿过其中的轴向流动路径的中空内部，所述管状构件具有侧壁，该侧壁具有内面，该内面面向所述中空内部并且具有由其内的盲孔所形成的四分之一波谐振器。
2. 如权利要求l所述的消音器，其中所述盲孔具有与所述轴线不平行地延伸的深度。
3. 如权利要求l所述的消音器，其中所述管状构件包括以邻接关 系相互接合的外部套筒和内部衬里，所述四分之一波谐振器由孔形成， 这些孔向外延伸穿过所述内部衬里并终止在所述外部套筒处，以形成 所述盲孔。
4. 如权利要求3所述的消音器，其中四分之一波谐振器衰减频率 由所述盲孔的深度控制，该深度由所述内部衬里的径向壁厚控制。
5. 如权利要求3所述的消音器，其中所述内部衬里包括一对注塑 成型的塑料的对称半部。
6. 如权利要求2所述的消音器，其中所述盲孔具有大约4mm到 8mm范围内的深度。
7. 如权利要求6所述的消音器，其中所述盲孔具有大约2mm到 3mm范围内的轴向宽度。
8. 如权利要求l所述的消音器，其中所述侧壁的所述内面包括具 有第一尺寸的第一组一个或多个四分之一波谐振器盲孔以及具有不同 尺寸的一个或多个额外组一个或多个四分之一波谐振器盲孔，用于不同频率的衰减。
9. 如权利要求8所述的消音器，其中所述第一组盲孔具有第一深 度，并且包括具有比所述第一深度小的第二深度的第二所述额外组一 个或多个四分之一波谐振器盲孔。
10. 如权利要求9所述的消音器，其中所述管状构件包括以邻接 关系相互接合的外部套筒和内部衬里，所述内部衬里包括具有第一径 向壁厚的第一段，所述内部衬里包括具有比所述第一径向壁厚小的第 二径向壁厚的第二段，所述第一段具有第一组一个或多个孔，所述一 个或多个孔向外延伸穿过所述第一段并终止在所述外部套筒处，以形 成具有所述第一深度的所述第一组一个或多个四分之一波谐振器盲 孔，所述第二段具有第二组一个或多个孔，所述一个或多个孔向外延 伸穿过所述第二段并终止在所述外部套筒处，以形成具有所述第二深 度的所述第二组一个或多个四分之一波谐振器盲孔。
11. 如权利要求IO所述的消音器，其中所述内部衬里具有可变的外部圆周，该外部圆周具有变化的外部 直径，所述内部衬里包括具有第一外部直径的第一部分以及具有第二 外部直径的第二部分，所述第一部分提供所述内部衬里的具有所述第 一径向壁厚的所述第一段，所述第二部分提供所述内部衬里的具有所 述第二径向壁厚的所述第二段，所述第二外部直径小于所述第一外部 直径；所述外部套筒具有可变的内部圆周，该内部圆周具有变化的内部 直径，所述外部套筒包括第一部分和第二部分，所述第一部分在所述 内部衬里的所述第一段处具有第一内部直径，所述第二部分在所述内 部衬里的所述第二段处具有第二内部直径，所述第二内部直径小于所 述第一内部直径。
12. 如权利要求11所述的消音器，其中所述内部衬里的所述外部圆周以及所述外部套筒的所述内部圆周以阶梯式方式变化。
13. 如权利要求ll所述的消音器，其中所述内部衬里的所述外部 圆周以及所述外部套筒的所述内部圆周以锥形关系变化。
14. 如权利要求13所述的消音器，其中所述内部衬里的所述外部圆周和所述外部套筒的所述内部圆周中的每一个沿着锥形变化，以提 供可变深度的四分之一波谐振器盲孔。
15. 如权利要求1所述的消音器，其中所述内面具有第一、第二以及第三组一个或多个四分之一波谐振器盲孔，所述第一组具有第一 深度，所述第二组具有第二深度，所述第三组具有第三深度，所述第 三深度小于所述第二深度，所述第二深度小于所述第一深度，所述管 状构件包括以邻接关系相互接合的外部套筒和内部衬里，所述内部衬 里包括具有第一径向壁厚的第一段、具有比所述第一径向壁厚小的第二径向壁厚的第二段、以及具有比所述第二径向壁厚小的第三径向壁 厚的第三段，所述第一段具有第一组一个或多个孔，该一个或多个孔 向外延伸穿过所述第一段并终止在所述外部套筒处，以形成具有所述 第一深度的所述第一组一个或多个四分之一波谐振器盲孔，所述第二 段具有第二组一个或多个孔，该一个或多个孔向外延伸穿过所述第二 段并终止在所述外部套筒处，以形成具有所述第二深度的所述第二组 一个或多个四分之一波谐振器盲孔，所述第三段具有第三组一个或多 个孔，该一个或多个孔向外延伸穿过所述第三段并终止在所述外部套 筒处，以形成具有所述第三深度的所述第三组一个或多个四分之一波 谐振器盲孔，所述内部衬里具有可变的外部圆周，该外部圆周具有变 化的外部直径，所述内部衬里包括具有第一外部直径的第一部分、具 有第二外部直径的第二部分以及具有第三外部直径的第三部分，所述 第一部分提供所述内部衬里的具有所述第一径向壁厚的所述第一段， 所述第二部分提供所述内部衬里的具有所述第二径向壁厚的所述第二 段，所述第三部分提供所述内部衬里的具有所述第三径向壁厚的所述第三段，所述第三外部直径小于所述第二外部直径，所述第二外部直 径小于所述第一外部直径，所述外部套筒具有可变的内部圆周，该内 部圆周具有变化的内部直径，所述外部套筒包括第一部分、第二部分 以及第三部分，所述第一部分在所述内部衬里的所述第一段处具有第 一内部直径，所述第二部分在所述内部衬里的所述第二段处具有第二 内部直径，所述第三部分在所述内部衬里的所述第三段处具有第三内 部直径，所述第三内部直径小于所述第二内部直径，所述第二内部直 径小于所述第一内部直径。
16. 如权利要求1所述的消音器，在所述中空内部中包括一个或 多个隔板。
17. 如权利要求16所述的消音器，其中所述一个或多个隔板具有空气动力学外形。
18. 如权利要求16所述的消音器，包括沿着所述轴线轴向间隔开 的多个所述隔板。
19. 如权利要求16所述的消音器，其中所述一个或多个隔板居中 地位于所述中空内部中并与所述侧壁的所述内面间隔开。
20. 如权利要求16所述的消音器，其中所述一个或多个隔板是从 所述侧壁的所述内面径向向内延伸到所述中空内部中的散布隔板。
21. 如权利要求l所述的消音器，其中所述轴线是直线的。
22. 如权利要求l所述的消音器，其中所述轴线是弯曲的。
23. —种消音器，该消音器包括管状构件，该管状构件沿着轴线 延伸并且具有限定出穿过其中的轴向流动路径的中空内部，所述管状构件具有侧壁，该侧壁具有内面，该内面面向所述中空内部并具有由 中的不同尺寸的盲孔形成的多个不同频率的四分之一波谐振器。
24. —种机动车辆进气消音器，该进气消音器包括管状构件，该 管状构件沿着轴线延伸并具有限定出穿过其中的轴向流动路径的中空 内部，所述管状构件具有侧壁，该侧壁具有内面，该内面面向所述中 空内部并具有由其内的盲孔形成的四分之一波谐振器。
全文摘要
一种消音器，由沿着轴线延伸的管状构件提供，该管状构件具有限定出穿过其中的轴向流动路径的中空内部。该管状构件具有侧壁，该侧壁具有面向所述中空内部的内面并且该内面具有由其内的盲孔形成的四分之一波谐振器。
文档编号F01N1/08GK101495721SQ200680029631
公开日2009年7月29日 申请日期2006年4月25日 优先权日2005年8月10日
发明者扎基尔·艾哈迈德·夸比利, 拉里·T·冈德森, 郑振源, 马克·V·奥尔茨曼 申请人:弗利特加尔公司