超褶皱的车辆空气过滤器的制作方法

本申请要求2017年3月8日提交的美国专利申请no.15/453,353和2016年3月8日提交的美国临时申请no.62/305,432的优先权的权益。

本公开的领域总体上涉及过滤装置。更具体地，本发明的领域涉及一种用于空气过滤器的设备和方法，该空气过滤器配置成安装在内燃机的空气入口上。

背景技术：

设计成从空气流中移除颗粒物质的空气过滤器总体上是包括纤维材料的装置。这些纤维材料可从空气流中移除固体颗粒，例如灰尘、花粉、霉菌和细菌。空气过滤器在其中空气质量是重要的应用中使用，显著地是在建筑物通风系统中使用和与发动机一起使用。

空气过滤器可在汽车、卡车、拖拉机、机车和使用内燃机的其它车辆中使用。空气过滤器可与汽油发动机、柴油发动机或利用化石燃料或其它可燃物质的其它发动机一起使用。空气过滤器可与其中燃烧是间歇的发动机（例如四冲程和二冲程活塞发动机）以及连续吸入空气使得可燃物质可被燃烧的其它类型的发动机一起使用。例如，空气过滤器可与一些燃气轮机一起使用。过滤器也可与空气压缩机一起使用或在吸入空气的其它装置中使用。

过滤器可由褶皱纸、泡沫、棉、纺丝玻璃纤维、或其它已知的过滤器材料制成。总体上，与内燃机和压缩机一起使用的空气过滤器倾向于由纸、泡沫或棉过滤器中的任一个构成。一些过滤器使用油池。用于内燃机的空气过滤器防止粗糙的颗粒物质进入发动机的气缸，其中它会导致机械磨损和油污染。在许多燃料喷射发动机中，可使用平板褶皱纸过滤器元件。该过滤器通常放置在利用管道系统连接到节气门主体的塑料盒内。使用化油器或节气门主体燃料喷射的车辆通常使用定位在化油器或节气门主体上方的圆柱形空气过滤器。

空气过滤器还可用于过滤舱室空气，例如车辆（如汽车、卡车、飞机、巴士、火车、拖拉机等）内的空气。这些空气过滤器可通常是褶皱纸过滤器，其中外部空气在进入车辆的乘客隔室之前被传送通过过滤器。这些过滤器中的一些是矩形的，并且在形状上类似于燃烧空气过滤器。

附图说明

附图指代本公开的实施例，其中：

图1是示出了过滤系统的示例性实施例的透视图，该过滤系统包括根据本公开的空气过滤器；

图2是示出了根据本公开的空气过滤器的示例性实施例的透视图；

图3是示出了保持在基部和盖部之间的传统空气过滤器的透视图；和

图4是示出了在没有基部和盖部的情况下在图3中示出的传统空气过滤器的透视图。

虽然本公开可经受各种修改和可选形式，但是其特定实施例已经在附图中通过示例的方式显示，并且将在本文中详细描述。本发明应被理解成不限于所公开的具体形式，而相反，旨在涵盖落入本公开的精神和范围内的所有修改、等同物和可选物。

具体实施方式

在以下描述中提出了许多特定细节，从而提供对本公开的透彻理解。然而，对于本领域普通技术人员将是显而易见的是，本文公开的发明可没有这些特定细节而被实践。在其它情况中，可做出例如“第一过滤器”的特定的数字参考。然而，特定的数字参考不应被解释为字面上的相继顺序，而是应被解释为“第一过滤器”不同于“第二过滤器”。因此，所提出的特定细节仅仅是示例性的。特定细节可不同于本公开的精神和范围，并且仍然可被设想是在本公开的精神和范围内。术语“联接”限定为意在直接连接到部件或通过另一部件间接连接到部件。此外，如本文使用的，用于任何数值或范围的术语“约”、“大约”或“基本上”表示合适的尺寸公差，其允许部件的部分或集合用于如本文描述的其预期目的。

在一个实施例中，公开了一种配置成安装在内燃机的空气入口上的空气过滤器，其包括：第一端部盖，配置成与基部联接，该基部配置成支撑传统空气过滤器并且在传统空气过滤器和空气入口之间提供接口，基部包括配置成接收空气入口的入口接收器；空气过滤器的过滤器介质，配置成从进入的空气流中移除颗粒物质和其它污染物；和第二端部盖，配置成与盖部联接，该盖部配置成将传统空气过滤器和基部紧固到空气入口上，使得进入的空气流被引导通过过滤器介质。

在另一实施例中，空气过滤器配置成取代传统空气过滤器而安装，而不需要改变基部和盖部。在又一实施例中，过滤器介质比传统空气过滤器的过滤器介质相对更厚。

在一个实施例中，线支撑件被结合进入过滤器介质，并且被配置从而为过滤器介质提供强度和耐用性。在另一实施例中，过滤器介质保持在第一和第二端部盖之间。

在一个实施例中，第一端部盖包括凹部，所述凹部配置成接收基部的外围边缘，从而助于将空气过滤器与基部联接。在另一实施例中，第二端部盖包括凹部，所述凹部配置成接收盖部的外围边缘，从而助于将空气过滤器与盖部联接。在又一实施例中，第一和第二端部盖由足够强以支撑过滤器介质的可变形材料构成。

在一个实施例中，过滤器介质由纸、泡沫、棉、纺丝玻璃纤维或其它已知的过滤器材料、织造或非织造材料、合成或天然的、或其任何组合构成。在另一实施例中，过滤器介质是褶皱的或以其它方式定形状或定轮廓以增加用于传送待清洁空气流的表面面积。在又一实施例中，过滤器介质包括油，以增强过滤器介质的空气清洁性能。

总体上，本公开描述了一种用于空气过滤器的设备和方法，该空气过滤器配置成安装在内燃机的空气入口上。空气过滤器包括配置成与基部联接的第一端部盖，该基部成支撑传统空气过滤器并且在传统空气过滤器和空气入口之间提供接口。比传统空气过滤器相对更厚的过滤器介质配置成从进入的空气流中移除颗粒物质和其它污染物。过滤器介质可由纸、泡沫、棉、纺丝玻璃纤维、或其它已知的过滤器材料、织造或非织造材料、合成或天然的、或其任何组合构成。在一些实施例中，过滤器介质是褶皱的或以其它方式定形状或定轮廓以增加用于传送待清洁空气流的表面面积。优选地，过滤器介质包括油，以增强过滤器介质的空气清洁性能。第二端部盖配置成与盖部联接，该盖部配置成将传统空气过滤器和基部紧固到空气入口上，使得进入的空气流被引导通过过滤器介质。在一些实施例中，线支撑件被结合进入过滤器介质，并且被配置从而为过滤器介质提供强度和耐用性。空气过滤器配置成取代传统空气过滤器而安装，而不需要改变基部和盖部。

尽管本发明的实施例可在本文以圆柱形空气过滤器描述和示出，但是应理解的是，本发明的实施例不限于示出的确切形状，而是可包括宽范围的各种总体上圆柱形的形状、总体上圆形、椭圆形、圆角形、弯曲形、圆锥形或其它封闭外围的形状，其在过滤器的给定体积中提供相对大的表面面积。此外，如本文描述的实施例不限于用作内燃机过滤器，而是可在其中需要处理大体积空气的其它过滤系统中具有应用性。

图1示出了根据本公开的包括空气过滤器104的过滤系统100的示例性实施例。过滤系统100配置成安装在内燃机的空气入口上。在图1中示出的实施例中，空气过滤器104包括保持在基部112和盖部116之间的过滤器介质108。基部112和盖部116优选地由足够耐用和耐高温的材料构成，从而在安装和操作期间当与发动机的空气入口联接时保持其配置。如在图2中最佳示出，其中基部112和盖部116从空气过滤器104移除，过滤器介质108周向地围绕内部腔室120，使得过滤器介质108产生腔室的至少一部分的外部外围。空气过滤器104的外部截面形状可总体上是圆形、椭圆形或以其它方式定形状从而对于给定体积增加可用于空气流动通道的表面面积。形状可沿着纵向长度是一致的，或可沿着纵向长度变化。在一些示例性实施例中，外轮廓可沿着纵向长度从一端部到另一端部逐渐变细。

过滤器介质108提供区域，以传送空气流并且捕获与空气流一起流动的颗粒和其它污染物。过滤器介质108可由纸、泡沫、棉、纺丝玻璃纤维、或其它已知的过滤器材料、织造或非织造材料、合成或天然的、或其任何组合构成。过滤器介质108可为褶皱的或以其它方式定形状或定轮廓从而增加用于传送待清洁空气流的表面面积。过滤器介质108在周向方向上的长度可总体上长于空气过滤器104的圆周长，使得过滤器介质108的表面面积大于空气过滤器104的轮廓表面面积。

基部112总体上配置成支撑空气过滤器104，并且在空气过滤器104和发动机的空气入口之间提供接口。基部112包括入口接收器（未显示），其配置成接收发动机的空气入口。盖部116配置成将过滤器介质108和基部112固定到发动机的空气入口，使得空气被吸入通过过滤器介质108进入空气过滤器104的内部腔室120并且而后传导通过入口接收器进入发动机的空气入口。如所述的，基部112的入口接收器具有的配置适于接纳发动机的空气入口。例如，入口接收器可包括任何的各种脊部或凸起部分，从而最优地接合发动机的空气入口。此外，所预想的是，入口接收器可通过任何的各种合适的机械紧固件紧固到空气入口上。应理解的是，入口接收器的特定配置取决于要利用空气过滤器104的发动机的具体品牌和型号，并且因此可将宽范围的各种配置结合进入空气过滤器104和基部112，而不偏出本公开的范围。

如在图2中最佳示出，空气过滤器104包括保持在端部盖124和128之间的过滤器介质108。端部盖124、128可为橡胶或塑料或足够强以支撑过滤器介质108的其它可变形材料。例如，端部盖124、128中的一个或两者可为模塑聚氨酯、泡沫聚氨酯或聚氨酯弹性体，和/或可包括钢或铝基础结构。在显示的示例性实施例中，弹性体模塑聚氨酯用于为过滤器介质108提供附加的硬度和坚固的外部座部。对于可重复使用的过滤器而言，模塑弹性体优选于泡沫，从而在空气过滤器清洁期间减少降级。

在一些实施例中，线支撑件可结合进入过滤器介质108，从而为空气过滤器104提供附加的强度和耐用性。如此，线支撑件优选地由端部盖124和128与过滤器介质108一起被保持。将理解的是，过滤器介质108和线支撑件可通过任何的各种紧固件（未显示）固定到端部盖124、128。在一些实施例中，端部盖124、128可模塑到过滤器介质108的线支撑件。在一些实施例中，每个端部盖124、128的一部分可围绕其外围边缘卷曲，使得其折叠到空气过滤器104的线支撑件和过滤器介质108上并且保持空气过滤器104的线支撑件和过滤器介质108。任何的各种紧固器件可被实践用于将过滤器介质108和线支撑件附接到端部盖124、128，而不偏离本公开的精神和范围。

图3是示出安装在传统空气过滤器132上的基部112和盖部116的透视图。图4是示出在没有基部112和盖部116的情况下的传统空气过滤器132的透视图。如在图3中最佳显示，盖部116包括外围边缘136，其配置成保持传统空气过滤器132的端部盖140。类似地，基部112包括外围边缘144，其配置成保持传统空气过滤器132的端部盖148。将理解的是，外围边缘136、144用于将传统空气过滤器132保持在盖部116和基部112之间，使得当过滤器132安装到发动机的空气入口上时，空气流被吸入通过过滤器介质152。紧固件156用于将传统空气过滤器132保持在盖部116和基部112之间并且因此安装在发动机的空气入口上。在示出的实施例中，紧固件156仅仅是设置在盖部116的中心中的孔，从而允许螺栓从空气入口向上延伸穿过空气过滤器132的内部腔室。如将认识到的，合适地定尺寸的螺母可紧固到螺栓上，从而将传统空气过滤器132安装到发动机的空气入口上。

在将图3中示出的传统空气过滤器132与图1中示出的空气过滤器104比较时，将观察的是，端部盖124、128分别延伸超出外围边缘136、144。如在图2中最佳显示，端部盖124包括凹部160，其配置成接收外围边缘136。尽管未显示，但是端部盖128包括凹部，其基本上类似于凹部160并且配置成接收外围边缘144。如将理解的，过滤器介质108比传统空气过滤器132的过滤器介质152相对更厚，并且相应地，端部盖124、128在径向方向上比传统过滤器132的端部盖140、148相对更宽。相应地，尽管基部112和盖部116定尺寸以容纳传统空气过滤器132，但是在端部盖124、128中的凹部160有利地助于将相对更厚的空气过滤器104与基部112和盖部116联接。因此，应理解的是，本公开的空气过滤器104可取代传统空气过滤器132而安装，而没有改变基部112和盖部116的任何需要。

所预想的是，空气过滤器104的使用者可周期性地清洁过滤器介质108，而不是如通常处理传统空气过滤器系统的那样更换空气过滤器104。在一些实施例中，用于清洁过滤器介质108的方法包括从过滤系统100移除盖部116、从基部112移除空气过滤器104、将水软管插入过滤器的内部腔室120以及喷洒水从而将污染物从过滤器介质108冲洗出。在一些实施例中，用于清洁空气过滤器104的方法包括使用高压空气软管代替水软管。在一些实施例中，用于清洁空气过滤器104的方法包括将水喷洒到过滤器介质108的外部上，使得水和污染物从过滤器介质108的外部排出。其它清洁方法对于本领域技术人员将是显而易见的，而不偏离本公开的精神和范围。

如上文讨论的，线支撑件可与过滤器介质108联接，从而为空气过滤器104提供附加的强度和耐用性。线支撑件助于周期性地清洁和重复使用空气过滤器104，而不是在每次应用之后丢弃过滤器。在一些实施例中，过滤器介质108可定位在线支撑件和一层或多层增强材料之间。例如，线支撑件可包括定位在过滤器介质108的外表面和内表面上的线筛网。在一些实施例中，线筛网可包括粉末涂覆的铝筛网线，其与过滤器介质108一起共同褶皱，从而增强空气过滤器104。在一些实施例中，过滤器介质108的内表面可包括更强的网状增强件，其类似于结合进入柴油过滤器应用的那些。在一些实施例中，可提供附加的或可选的增强件，如对于本领域技术人员将是显而易见的。

在图1和2中示出的空气过滤器104的实施例中，基部112具有的直径基本上等于盖部116的直径。然而，在一些实施例中，基部112可具有比盖部116的尺寸更大的尺寸。应理解的是，本公开的空气过滤器104不限于在图1和2中示出的确切形状，而是可包括宽范围的各种总体上圆柱形的形状、总体上圆形、椭圆形、圆角形、弯曲形或其它封闭外围的形状，其提供过滤器介质108的相对大的表面面积。在一些实施例中，过滤器介质108可包括除了如在图1和2中显示的之外的各种高度，以及包括各种锥形。

虽然本发明按照具体变型和说明性附图而描述，但是本领域普通技术人员将认识到的是，本发明不限于所描述的变型或附图。此外，在上文描述的方法和步骤指示某些事件以某些顺序发生的情况下，本领域普通技术人员将认识到的是，某些步骤的顺序可修改，并且此类修改根据本发明的变型。附加地，某些步骤可在可能的情况下在并行过程中同时执行，也可如上文描述按顺序执行。就本发明的变型（其在本公开的精神内或等同于在权利要求中得到的发明）而言，本专利也将旨在涵盖这些变型。因此，本公开应理解为不限于本文描述的特定实施例，而仅由所附权利要求的范围限制。