專利名稱：管狀消音器的制作方法
，管狀消音器
相關申請的交叉引用
本申請是2005年1月27日提交的美國專利申請No.l 1/044,775的部
分延續案。
背景技術：
本發明涉及一種管狀消音器。
母案
上述提到的母案'775申請涉及一種空氣過濾筒。空氣過濾筒在現 有技術中是公知的，并且一般由環形過濾介質提供，該介質具有中空 內部并且在第一和第二遠端相對的端蓋之間軸向延伸，所述端蓋中一 個為出口端蓋，另一個可以封閉。在內燃機的應用中，發動機制造商 日益需要不與大量氣流傳感器(MAFS)相干涉的過濾器，所述MAFS 一般布置在過濾筒的直接下游并對引起可變和不一致的氣流速度分布 的過濾筒的幾何形狀/缺陷是敏感的，。在渦輪/增壓式發動機的情況下， 曰益需要衰減噪音。后述要求一般通過在系統中包括單獨設備來滿足， 但是成本效益更高的解決方案將是理想的。
本申請
本分明出現在關于上述母案申請的繼續研究工作中，然而本發明 并不局限于此。
本發明還出現在對用于機動車輛的進氣系統中的頻率衰減進行的 繼續研究工作中，然而本發明并不局限于此。
本發明對管狀消音器提供了各種改進。
母案申請
圖1-圖12以及下面對它們的描述來自所述母案'775申請。
圖l為根據母案申請的空氣過濾筒的部分切開透視圖。
圖2為圖1的結構的剖視圖。
圖3為根據母案申請的空氣過濾器的另一個角度的透視圖。
圖4為圖3的結構的端視正視圖。
圖5為沿圖4中的線5-5的剖視圖。
圖6為圖1的結構的一部分的可選實施例的透視圖。
圖7為圖6的結構的端視正視圖。
圖8為圖6的結構的側視正視圖。
圖9為圖1的結構的一部分的另一個可選實施例的透視圖。
圖10為圖9中的結構的端視正視圖。
圖11為圖9中的結構的側視正視圖。
圖I2為圖9中的結構相對于圖11翻轉卯。的側視正視圖，。 本申請
圖13為根據本發明的消音器的透視圖。 圖14為圖13中的一部分的分解透視圖。 圖15為圖13中的結構的側視剖視圖。 圖16類似于圖15，顯示另一個實施例。 圖17類似于圖16，顯示另一個實施例。 圖18為圖17中的結構的端視正視圖。 圖19類似于圖18，顯示另一個實施例。 圖20類似于圖19，顯示另一個實施例。 圖21類似于圖17，顯示另一個實施例。 圖22為另一 個實施例的部分切開側視正視圖。 圖23類似于圖16，顯示另一個實施例。
具體實施方式
母案
以下對圖1-圖12的描述來自于所述母案'775申請。
I
圖1顯示了包括環形過濾介質12的空氣過濾筒10，所述環形過濾介 質12具有中空內部14并在第一和第二遠端相對的端蓋16和18之間軸向 延伸。端蓋16是出口端蓋，其具有與該出口端蓋整體成形并橫跨所述 中空內部14的流動矯直結構20。空氣如箭頭22所示徑向向內流動穿過 過濾介質12進入中空內部14，然后如箭頭24所示從中空內部14軸向流 動經過流動矯直結構20。流動矯直結構20優選由具有穿過其中的多個 開口或孔隙的格柵或基體來提供，所述開口或孔隙在箭頭24的方向引 導和矯直軸向氣流，以用于降低出口氣流速度分布的可變性，即，提 供貫穿過濾筒出口的整個徑向跨度的更一致的層流性質下的氣流速 度。在理想的優選實施例中，空氣過濾筒是嵌入式的空氣過濾筒，其 具有注塑成型到過濾介質12的注塑成型的塑料端蓋16，注塑成型的塑 料端蓋16包括與其整體模制而成的塑料流動矯直結構20。在另一實施 例中，注塑成型的塑料流動矯直結構在徑向密封聚氨酯元件固化期間 嵌入到其中。理想地，格柵片的橫截面壁厚應盡可能薄，以使得其間 用于通過氣流的開放區域最大化。在又一實施例中，格柵20的格柵片 21具有圖5中的空氣動力學橫截面形狀，例如淚滴形等。
過濾介質12具有軸向端面26，如圖l、圖2所示，該軸向端面26在 內部和外部周邊28和30之間徑向延伸。端蓋16具有沿軸向端面26徑向 延伸的整體徑向法蘭32。端蓋16具有沿內部周邊28軸向延伸的整體軸 向法蘭34。流動矯直結構20從徑向法蘭32和軸向法蘭34中的至少一個 整體地延伸穿過整個中空內部14。在優選的形式中，徑向法蘭32和軸 向法蘭34在界面接合處36相交，并且流動矯直結構20從接合處36整體 地延伸穿過整個中空內部14。在優選實施例中，流動矯直結構20是塑 料格柵，如圖3、圖4所示，具有從接合處36整體地延伸的外部周邊， 如圖1所示。接合處36具有T形截面，即由軸向法蘭34提供的軸向延伸的主干以及從該主干處徑向地反向延伸的一對支臂，第一支臂由徑向
法蘭32提供，而第二支臂由格柵20的外部周邊提供，其中主干和支臂 在上述T形的接合處36會合。
圖1-圖3中的端蓋18是具有內面40的封閉端蓋，如圖3所示，內面 40面對中空內部14并具有由其內的盲孔42形成的四分之一波諧振器。 在優選形式中，空氣過濾筒是具有注塑成型到其上的注塑成型的塑料 端蓋18的嵌入式空氣過濾筒，注塑成型的塑料端蓋18包括在其內形成 四分之一波諧振器的盲孔42。該四分之一波諧振器用于衰減高頻聲音， 例如用于需要衰減高頻聲音的渦輪/增壓式發動機。
在一個實施例中，如圖3所示，端蓋18的內面40具有四分之一波諧 振器盲孔第一密度的第一區域44，還具有沿第一區域44徑向朝外的、 四分之一波長諧振器盲孔第二密度的第二區域46。所提第二密度比所 提第一密度小。在優選形式中，四分之一波諧振器盲孔具有大約 5mm-8mm范圍內的軸向深度和大約2mm-3mm范圍內的徑向寬度。在另 一實施例中，第一組一個或多個諧振器孔具有第一深度，并且一組或 多組額外的一個或多個諧振器孔具有不同的深度，以衰減不同的頻率。
在又一實施例中，如圖6-8所示，流動矯直結構20a由具有由多個 引導葉片50形成的格柵片的柵格提供，所述引導葉片引導氣流軸向穿 過空氣過濾筒10的第一端蓋16a。引導葉片包括相互橫向延伸的第一和 第二組引導葉片52和54。第一組引導葉片52相對于軸向氣流24的軸線 56弓形地延伸。第二組引導葉片54相對于軸線56徑向延伸。引導葉片 具有設定的軸向延伸，使得空氣過濾筒10的第一端蓋16a具有外部錐形 輪廓58，如圖8所示，其沿軸向氣流24的軸線56聚集到一點。
在又一實施例中，如圖9-圖12所示，流動矯直結構20b由具有格柵 片的格柵提供，所述格柵片由引導氣流軸向穿過空氣過濾筒10的第一 端蓋16b的多個引導葉片60組成。引導葉片至少包括相互橫向延伸的第
10一組和第二組引導葉片62和64。第一組和第二組中每一組的引導葉片 62和64都相對于軸向氣流24切向地延伸。引導葉片具有設定的軸向延 伸，使得空氣過濾筒10的第一端蓋16b具有外部錐形輪廓66，如圖ll和 圖12所示，其沿軸向氣流24的軸線56聚集到一點。
應當認識到，多種等同物、替代形式以及修訂是可能的。盡管示 出了圓形的圓柱過濾介質和過濾筒，但是也可使用其它環形構造，包 括橢圓形、跑道形和各種封閉環構造。過濾筒可包括各種密封結構和 襯墊，用于按照使用單獨密封構件或襯墊的公知的密封技術在殼體內 密封地配合或安裝，和/或可具有與一個或兩個端蓋整體形成的密封件， 例如2003年12月3日提交的共同未決美國專利申請No. 10/726,974， 2004年4月19日提交的美國專利申請No. 10/827， 509， 2004年9月29日提 交的美國專利申請No. 10/952, 631以及2004年11月24日提交的美國專 利申請No. 10/997， 257中所示，在此將這些專利申請全部引入作為參 考。
本申請
圖13-圖15顯示了由管狀構件102提供的消音器100，所述管狀構 102沿著軸線104延伸并且具有限定了穿過其中的軸向流動路徑的中空 內部106，如箭頭108所示。管狀構件具有側壁110，該側壁110具有面 向中空內部106的內面112并且該內面112具有由其內的盲孔114形成的 四分之一波諧振器。盲孔具有相對于軸線104不平行延伸的深度，例如 盲孔114可相對于軸線104徑向地延伸，或者可相對于管狀構件的直徑 垂直地延伸，等等。管狀構件102由以鄰接關系相互接合的外部套筒116 和內部襯里118提供。四分之一波諧振器由孔114形成，？L114向外延伸 穿過內部襯里118并且在外部套筒116處終止，從而形成盲孔。諧振器 衰減頻率由盲孔的深度控制，而該盲孔的深度又由內部襯里118的徑向 壁厚控制。在一個實施例中，內部襯里由一對注塑成型的塑料的對稱 半部120、 122提供，如圖14所示，外部套筒由圍繞該套筒的一對對稱 半部124和126提供，或者由圍繞該套筒模制的單個整體一件式外部套筒提供。在一個實施例中，盲孔具有約mm4-8mm范圍內的深度，并且 具有約2mm-3mm范圍內的軸向寬度。
圖16顯示了另一個實施例并且在適合有助于理解的地方使用了與 前面相同的附圖標記。側壁130的內面128具有第一尺寸的第一組一個 或多個四分之一波諧振器盲孔132以及不同尺寸的一個或多個額外組 的一個或多個四分之一波諧振器盲孔，如134、 136等等，用于不同頻 率的衰減。例如，第一組盲孔132具有第一深度138，而第二組盲孔134 具有小于第一深度138的第二深度140。外部套筒142和內部襯里144以 鄰接關系相互接合。內部襯里144包括具有第一徑向壁厚的第一段146， 以及具有比第一徑向壁厚小的第二徑向壁厚的第二段148。第一段146 具有第一組盲孔132，第一組盲孔132穿過第一段146向外延伸并且在外 部套筒142處終止，從而形成具有所述第一深度138的第一組四分之一 波諧振器盲孔。第二段148具有第二組孔134，第二組孔134穿過第二段 148向外延伸并且終止在外部套筒142處，從而形成具有所述第二深度 140的第二組四分之一波諧振器盲孔。內部襯里144具有可變的外部圓 周，該外部圓周具有變化的外部直徑，包括具有第一外部直徑150的第 一部分以及具有第二外部直徑152的第二部分，所述第一部分提供內部 襯里144的具有所述第一徑向壁厚的所述第一段146，所述第二部分提 供內部襯里144的具有所述第二徑向壁厚的所述第二段148。第二外部 直徑152小于第一外部直徑150。外部套筒142具有可變的內部圓周，該 內部圓周具有變化的內部直徑，包括第一部分和第二部分，所述第一
部分在內部襯里144的所述第一段146處具有第一內部直徑154，所述第 二部分在內部襯里144的所述第二段148處具有第二內部直徑156。第二 內部直徑156小于第一內部直徑154。
圖16分別顯示了所述第一、第二及第三組一個或多個四分之一波 諧振器盲孔132、 134、 136。第一組132具有所述第一深度138。第二組 134具有所述第二深度140。第三組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。管狀構件由以鄰接關系相互接合的所述外部套筒142和內部襯里144提供。內部襯里144包 括具有第一徑向壁厚的所述第一段146，具有比第一徑向壁厚小的所述 第二徑向壁厚的所述第二段148，以及具有比所述第二徑向壁厚小的第 三徑向壁厚的第三段160。第一段146具有所述第一組孔132，第一組孔 132穿過第一段146向外延伸并終止在外部套筒142處，從而形成所述具 有第一深度138的第一組四分之一波諧振器盲孔。第二段14S具有所述 第二組孔134，第二組孔134穿過第二段148向外延伸并終止在外部套筒 142處，從而形成所述具有所述第二深度140的第二組四分之一波諧振 器盲孔。第三段160具有所述第三組孔136，第三組孔136穿過第三段160 向外延伸并終止在外部套筒142處，從而形成所述具有所述第三深度 158的第三組四分之一波諧振器盲孔。內部襯里144具有可變的外部圓 周150，外部圓周150具有變化的外部直徑，包括具有第一外部直徑150 的所述第一部分、具有所述第二外部直徑152的所述第二部分以及具有 所述第三外部直徑162的第三部分，所述第一部分提供內部襯里144的 具有所述第一徑向壁厚的所述第一段146，所述第二部分提供內部襯里 144的具有所述第二徑向壁厚的所述第二段148，所述第三部分提供內 部襯里144的具有所述第三徑向壁厚的所述第三段160。第三外部直徑 162小于第二外部直徑152。第二外部直徑152小于第一外部直徑150。 外部套筒142具有可變的內部圓周，該內部圓周具有變化的內部直徑， 包括所述第一部分、所述第二部分以及第三部分，所述第一部分在內 部襯里144的所述第一段146處具有所述第一內部直徑154，所述第二部 分在內部襯里144的所述第二段148處具有所述第二內部直徑156，第三 部分在內部襯里144的所述第三段160處具有第三內部直徑164。第三內 部直徑164小于第二內部直徑156。第二內部直徑156小于第一內部直徑 154。
圖17顯示了另一個實施例并且在適合有助于理解的地方使用了與 前面相同的附圖標記。隔板166設置在中空部分106中，并且如公知的 那樣可具有空氣動力學外形或子彈形狀。在圖18中，如公知的那樣， 隔板由兩個或多個輻條168、 170支撐。或者，隔板可具有如圖19中所示的十字形狀172，圖20中所示的星形174，或者各種其它形狀。在圖 21所示的又一個實施例中，多個隔板176、 178、 180、 182可沿著軸線 104軸向間隔開。在公開的實施例中，所述一個或多個隔板居中地位于 中空內部106中并且與側壁的內面128間隔開。
在圖22所示的又一個實施例中，消音器184可沿著管道或彈性管 186設置，例如設置在機動車輛進氣系統中，并且包括其內具有盲孔190 以提供所述四分之一波諧振器的內面188，以及從側壁196的內面188徑 向向內延伸到中空內部194中的散布隔板192。圖13-圖21中軸向流動路 徑的軸線104為直線的，而在圖22中該軸線是彎曲的。散布隔板192的 內部直徑(如di、 d2、 d3所表示的)可以是相同的或者是不同的。
在又一個實施例中，圖16中的階梯式變化構造被圖23中的錐形構 造所替代。圖16中的外部套筒142的階梯式變化內部直徑被具有平滑錐 形可變內部圓周143的外部套筒142a所替代。圖16中的具有階梯式變化 外部圓周的內部襯里144被圖23中的具有錐形平滑可變外部圓周145的 內部襯里144a所替代。這樣提供了具有連續變化的深度的多組四分之一 波諧振器盲孔，如132a、 134a、 136a等。
應當認識到，在所附權利要求的范圍內，各種等同物、替代形式 以及修訂都是可能的。例如，管狀不僅包括圓柱形，還包括橢圓形、 跑道形和其它封閉環形狀。
1權利要求
1.一種消音器，該消音器包括管狀構件，該管狀構件沿著軸線延伸并且具有限定出穿過其中的軸向流動路徑的中空內部，所述管狀構件具有側壁，該側壁具有內面，該內面面向所述中空內部并且具有由其內的盲孔所形成的四分之一波諧振器。
2. 如權利要求l所述的消音器，其中所述盲孔具有與所述軸線不平行地延伸的深度。
3. 如權利要求l所述的消音器，其中所述管狀構件包括以鄰接關 系相互接合的外部套筒和內部襯里，所述四分之一波諧振器由孔形成， 這些孔向外延伸穿過所述內部襯里并終止在所述外部套筒處，以形成 所述盲孔。
4. 如權利要求3所述的消音器，其中四分之一波諧振器衰減頻率 由所述盲孔的深度控制，該深度由所述內部襯里的徑向壁厚控制。
5. 如權利要求3所述的消音器，其中所述內部襯里包括一對注塑 成型的塑料的對稱半部。
6. 如權利要求2所述的消音器，其中所述盲孔具有大約4mm到 8mm范圍內的深度。
7. 如權利要求6所述的消音器，其中所述盲孔具有大約2mm到 3mm范圍內的軸向寬度。
8. 如權利要求l所述的消音器，其中所述側壁的所述內面包括具 有第一尺寸的第一組一個或多個四分之一波諧振器盲孔以及具有不同 尺寸的一個或多個額外組一個或多個四分之一波諧振器盲孔，用于不同頻率的衰減。
9. 如權利要求8所述的消音器，其中所述第一組盲孔具有第一深 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額外組一 個或多個四分之一波諧振器盲孔。
10. 如權利要求9所述的消音器，其中所述管狀構件包括以鄰接 關系相互接合的外部套筒和內部襯里，所述內部襯里包括具有第一徑 向壁厚的第一段，所述內部襯里包括具有比所述第一徑向壁厚小的第 二徑向壁厚的第二段，所述第一段具有第一組一個或多個孔，所述一 個或多個孔向外延伸穿過所述第一段并終止在所述外部套筒處，以形 成具有所述第一深度的所述第一組一個或多個四分之一波諧振器盲 孔，所述第二段具有第二組一個或多個孔，所述一個或多個孔向外延 伸穿過所述第二段并終止在所述外部套筒處，以形成具有所述第二深 度的所述第二組一個或多個四分之一波諧振器盲孔。
11. 如權利要求IO所述的消音器，其中所述內部襯里具有可變的外部圓周，該外部圓周具有變化的外部 直徑，所述內部襯里包括具有第一外部直徑的第一部分以及具有第二 外部直徑的第二部分，所述第一部分提供所述內部襯里的具有所述第 一徑向壁厚的所述第一段，所述第二部分提供所述內部襯里的具有所 述第二徑向壁厚的所述第二段，所述第二外部直徑小于所述第一外部 直徑；所述外部套筒具有可變的內部圓周，該內部圓周具有變化的內部 直徑，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 內部襯里的所述第一段處具有第一內部直徑，所述第二部分在所述內 部襯里的所述第二段處具有第二內部直徑，所述第二內部直徑小于所 述第一內部直徑。
12. 如權利要求11所述的消音器，其中所述內部襯里的所述外部圓周以及所述外部套筒的所述內部圓周以階梯式方式變化。
13. 如權利要求ll所述的消音器，其中所述內部襯里的所述外部 圓周以及所述外部套筒的所述內部圓周以錐形關系變化。
14. 如權利要求13所述的消音器，其中所述內部襯里的所述外部圓周和所述外部套筒的所述內部圓周中的每一個沿著錐形變化，以提 供可變深度的四分之一波諧振器盲孔。
15. 如權利要求1所述的消音器，其中所述內面具有第一、第二以及第三組一個或多個四分之一波諧振器盲孔，所述第一組具有第一 深度，所述第二組具有第二深度，所述第三組具有第三深度，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 狀構件包括以鄰接關系相互接合的外部套筒和內部襯里，所述內部襯 里包括具有第一徑向壁厚的第一段、具有比所述第一徑向壁厚小的第二徑向壁厚的第二段、以及具有比所述第二徑向壁厚小的第三徑向壁 厚的第三段，所述第一段具有第一組一個或多個孔，該一個或多個孔 向外延伸穿過所述第一段并終止在所述外部套筒處，以形成具有所述 第一深度的所述第一組一個或多個四分之一波諧振器盲孔，所述第二 段具有第二組一個或多個孔，該一個或多個孔向外延伸穿過所述第二 段并終止在所述外部套筒處，以形成具有所述第二深度的所述第二組 一個或多個四分之一波諧振器盲孔，所述第三段具有第三組一個或多 個孔，該一個或多個孔向外延伸穿過所述第三段并終止在所述外部套 筒處，以形成具有所述第三深度的所述第三組一個或多個四分之一波 諧振器盲孔，所述內部襯里具有可變的外部圓周，該外部圓周具有變 化的外部直徑，所述內部襯里包括具有第一外部直徑的第一部分、具 有第二外部直徑的第二部分以及具有第三外部直徑的第三部分，所述 第一部分提供所述內部襯里的具有所述第一徑向壁厚的所述第一段， 所述第二部分提供所述內部襯里的具有所述第二徑向壁厚的所述第二 段，所述第三部分提供所述內部襯里的具有所述第三徑向壁厚的所述第三段，所述第三外部直徑小于所述第二外部直徑，所述第二外部直 徑小于所述第一外部直徑，所述外部套筒具有可變的內部圓周，該內 部圓周具有變化的內部直徑，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內部襯里的所述第一段處具有第 一內部直徑，所述第二部分在所述內部襯里的所述第二段處具有第二 內部直徑，所述第三部分在所述內部襯里的所述第三段處具有第三內 部直徑，所述第三內部直徑小于所述第二內部直徑，所述第二內部直 徑小于所述第一內部直徑。
16. 如權利要求1所述的消音器，在所述中空內部中包括一個或 多個隔板。
17. 如權利要求16所述的消音器，其中所述一個或多個隔板具有空氣動力學外形。
18. 如權利要求16所述的消音器，包括沿著所述軸線軸向間隔開 的多個所述隔板。
19. 如權利要求16所述的消音器，其中所述一個或多個隔板居中 地位于所述中空內部中并與所述側壁的所述內面間隔開。
20. 如權利要求16所述的消音器，其中所述一個或多個隔板是從 所述側壁的所述內面徑向向內延伸到所述中空內部中的散布隔板。
21. 如權利要求l所述的消音器，其中所述軸線是直線的。
22. 如權利要求l所述的消音器，其中所述軸線是彎曲的。
23. —種消音器，該消音器包括管狀構件，該管狀構件沿著軸線 延伸并且具有限定出穿過其中的軸向流動路徑的中空內部，所述管狀構件具有側壁，該側壁具有內面，該內面面向所述中空內部并具有由 中的不同尺寸的盲孔形成的多個不同頻率的四分之一波諧振器。
24. —種機動車輛進氣消音器，該進氣消音器包括管狀構件，該 管狀構件沿著軸線延伸并具有限定出穿過其中的軸向流動路徑的中空 內部，所述管狀構件具有側壁，該側壁具有內面，該內面面向所述中 空內部并具有由其內的盲孔形成的四分之一波諧振器。
全文摘要
一種消音器，由沿著軸線延伸的管狀構件提供，該管狀構件具有限定出穿過其中的軸向流動路徑的中空內部。該管狀構件具有側壁，該側壁具有面向所述中空內部的內面并且該內面具有由其內的盲孔形成的四分之一波諧振器。
文檔編號F01N1/08GK101495721SQ200680029631
公開日2009年7月29日 申請日期2006年4月25日 優先權日2005年8月10日
發明者扎基爾·艾哈邁德·夸比利, 拉里·T·岡德森, 鄭振源, 馬克·V·奧爾茨曼 申請人:弗利特加爾公司