CN104153924B - 过滤器元件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种过滤器元件。该过滤器元件具有第一端帽和过滤器介质环。第一端帽包括从外周伸出以与滤杯和过滤器头部形成键合连接的结构。一些突起是固定突耳，而其它突起是闭锁指，这些闭锁指布置成在安装和拆卸过滤器组件部件期间在轴向方向上移动。过滤器元件的第一端帽构造为与滤杯的上端匹配以形成过滤器元件/滤杯组件。过滤器元件和滤杯的匹配结构形成了卡扣连接的公部分。过滤器头部限定卡扣连接的相应的母部分。闭锁指将该过滤器元件保持至滤杯并将组装起来的过滤器元件及滤杯保持至过滤器头部。

Description

过滤器元件
技术领域
本申请涉及一种过滤器，并且更具体地涉及一种用于在机动车辆燃料供应***中使用的过滤器元件。
背景技术
可在燃料中发现大量的杂质，例如水和混杂的研磨粒子。为了移除杂质且防止对敏感的发动机部件造成破坏，燃料供应***可以包括一个或多个过滤器组件，其构造为从燃料供应中移除水和杂质。传统的燃料供应***可以包括位于滤杯和过滤器头部之间的可移除的过滤器元件，以形成过滤器组件，限定燃料流动路径，引导燃料在被输送至敏感发动机***之前经过由过滤器元件支撑的过滤器介质。滤杯和过滤器头部构造成使得过滤器元件可根据维修日程或根据需求而更换。
传统的燃料过滤器可以使用多种结构中的任一种，以将过滤器元件保持在过滤器组件中。例如，滤杯可具有基本筒形的壳体，其限定用于接收过滤器元件的开口端。滤杯和过滤器头部可以包括螺纹或卡扣连接器***的可匹配部件，以将滤杯保持在头部上。滤杯和过滤器头部之间的连接需要抵抗振动、摇晃和相对高的内部压力，同时适应会流经现代燃料供应***的燃料的不断增大的体积。
滤杯和过滤器头部还可以具有键合匹配***。在传统的键合匹配***中，过滤器组件的任意或全部部件可以具有棘爪、突耳或其它结构部件，以多种特定构造中的任一种而布置。如果任意部件不包括互补结构，键合匹配***就会被配置成会不正确地匹配。键合***确保使用正确的部件形成过滤器组件，具有特定的过滤、压力和流动特性。
在本领域中需要一种与过滤器组件配合的过滤器元件，以在滤杯和过滤器头部之间提供稳健的键合连接。
发明内容
根据本公开的多方面的过滤器元件通常具有过滤器轴线，并且包括与过滤器轴线同轴的第一端帽以及固定至第一端帽的过滤器介质环。第一端帽限定与过滤器轴线同轴的流体开口，并包括从第一端帽的外周伸出的结构以与滤杯和过滤器头部上的互补结构接合。
一种过滤器元件，其具有中心轴线并包括第一端帽，该第一端帽限定有与所述中心轴线同轴的流体流动开口。所述第一端帽具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面从所述开口径向向外延伸至一环面，该环面距所述开口第一径向距离。该环面从第一端帽的第二表面伸出从而限定出用于筒形过滤器介质上端的座。所述第一端帽包括在所述环面径向外侧的截断环，并且该第一端帽在所述第一表面和第二表面之间限定至少一个流体流动孔，所述流体流动孔在径向上位于所述环面和所述截断环中间。
基本筒形的过滤器介质固定至所述第一端帽的第二表面，并且远离所述第一端帽轴向延伸，所述过滤器介质具有与所述环面相邻的外周。多个位置固定的突耳从所述截断环径向延伸并沿第一端帽的圆周延伸。每个突耳具有引导端和尾端，尾端限定槽口。多个第一闭锁指从与所述环面相邻的根部径向伸出至包括第一挂钩的自由端，所述第一挂钩轴向远离所述上端帽的第二表面并且面朝所述第一端帽的第一表面。每个所述闭锁指径向延伸经过所述截断环并将其截断，使得所述第一挂钩能相对于所述截断环轴向移动并径向延伸超过所述截断环。
第一端帽的外周还包括至少一个第二闭锁指，所述第二闭锁指位于所述第一闭锁指中的一个闭锁指与所述突耳中的一个突耳中间。所述第二闭锁指由穿过所述截断环延伸的槽口与横向相邻的第一闭锁指和突耳分开，使得所述第二闭锁指能相对于所述截断环轴向移动并延伸超过所述截断环。所述第二闭锁指包括在其自由端处的第二挂钩，所述第二挂钩轴向远离所述第一端帽的第一表面并面朝所述第一端帽的第二表面。
附图说明
将参考附图描述优选实施方式的多个方面，其中，相同的附图标记表示相似元件：
图1是本公开的过滤器元件的俯视图；
图2是图1的过滤器元件的侧视图；
图3是图1的过滤器元件的第一端帽的仰视图，为清楚起见省略了过滤器元件的其它部件；
图4是图1和图2的过滤器元件的俯视立体图；
图5是图1、图2和图4的过滤器元件的仰视立体图；
图6是沿线6-6截取的图1的过滤器元件的截面图；
图7是根据本公开的过滤器元件的一个实施方式与滤杯结合的侧视图，为清楚起见省略了滤杯的侧壁和底部；
图8是图7的过滤器元件和滤杯的俯视立体图，为清楚起见省略了滤杯的侧壁和底部；
图9是根据本公开的过滤器元件与图8的滤杯(为清楚起见省略了滤杯的侧壁和底部)和头部部件功能性结合的侧视图；
图10是图9的过滤器元件、滤杯和头部部件的仰视立体图；以及
图11是图10的放大部分，示出了滤杯、过滤器元件和头部部件之间的连接细节。
具体实施方式
参考附图，其中，贯穿多幅附图，相同的附图标记表示相似的部件，过滤器元件整体由附图标记100表示。过滤器元件100构造为用于与图9至图11中部分示出的键合式过滤器组件200一起使用，将在下文中详细描述。
参考图1至图6，过滤器元件100包括与过滤器轴线A-A同轴的第一端帽102。过滤器介质103形成的过滤器介质环在第一端帽102和相对的第二端帽101之间延伸。过滤器介质103从合适的可渗透、典型的是无纺纤维材料中选择，例如强化纤维素纸，并且以流密关系附接至第一端帽102和第二端帽101，使得流体循环经过过滤器组件200(参见图9至图10)必须经过过滤器介质103。在公开的过滤器元件100中，第二端帽101与中心管105集成，中心管105限定燃料入口107并使进入过滤器组件200的燃料与已经过了过滤器介质103的清洁燃料分开。
第一端帽102具有第一(上)表面104和第二(下)表面111。第一上表面104在基本上对中在过滤器轴线A-A上的同轴流体流动开口106、107之间延伸。上端帽102包括从第二表面111伸出且围绕过滤器介质103的上端的外周的环面108。径向地超过环面108，第一端帽102包括截断环109。在环面108和截断环109的径向中间，第一端帽102限定有多个流体流动孔110。燃料经过流体入口107进入过滤器组件200，并且填充滤杯202的底部区域(未示出)。流体流动孔110构造为允许流体经过第一端帽102且填充过滤器组件200内的在第一端帽102上方的区域，因而移走可能存在于过滤器组件200中的任何空气或气体。穿过过滤器介质103的流体经过流体出口106离开过滤器组件。流体出口106、入口107的结构构造以及流体流动孔110在第一端帽102上的位置可根据经过过滤器组件200的优选流体流动路径而改变。
过滤器元件100的第一(上)端帽102构造为具有相对于滤杯202和过滤器头部204的单一安装方位，同时形成了将滤杯202接合至头部204的卡扣连接的一部分。布置在第一端帽102的外周上的特征与滤杯202和过滤器头部203上的互补结构匹配，从而形成键合连接，限定过滤器元件100在过滤器组件200中的单一安装位置，如在下文逐步讨论的。第一端帽102还包括径向延伸的特征，它们形成了将组装起来的过滤器元件100和滤杯202固定至过滤器头部204的卡扣连接的一部分。
在公开的实施方式中，第一端帽102包括在周向间隔开的位置从截断环109延伸的三个固定突耳112。在图1至图6示出的实施方式中，突耳112彼此不等地间隔开，如在图1和图3中最佳所示。突耳112的布置和过滤器组件部件上的其它特征可被选择来形成独特的键合构造，以区别能与具体过滤器组件兼容的部件及不可兼容的部件。每个突耳112具有与滤杯202和过滤器头部204的特征互补的形状，并且形成将滤杯202固定至过滤器头部204的卡扣连接的一部分，如图7至图11中所示。
每个突耳112的引导端113具有连接器臂，其具有锥形结构，与过滤器头部204上的相应斜坡206互补，如图9至图11所示。如图所示，连接器臂和突耳112从尾端114限定出周向槽口115。槽口115与从滤杯202的上边缘径向伸出的凸台208互补。如在图9至图11中最佳示出的，匹配的突耳112和凸台208配合来形成公卡扣元件，与由过滤器头部204的槽和斜坡206限定的卡扣连接的母卡扣元件互补。
第一端帽包括闭锁指116，其从与环面108相邻的根部115径向伸出至包括挂钩117的自由端。公开的挂钩117限定楔子，该楔子具有径向延伸且远离第一端帽的第二(底)表面111伸出、并且在第一端帽的第一表面104的方向上的边缘。如所示，每个闭锁指116径向延伸经过截断环109。径向定位的槽118使闭锁指116与相邻结构分离，允许闭锁指116相对于第一表面104和第二表面111挠曲，并因而相对于突耳112和截断环109轴向移动。参考图1的视图，可以说闭锁指116可以基本上围绕线T弯曲，该线T接近根部115的起始处，基本平行于与环面108和截断环109相切的线。由于制成第一端帽的材料的固有变形/弯曲，围绕线T的弯曲或枢转动作必然不会是精确的旋转铰链。
至少一个第二保持闭锁指124布置得基本上平行于闭锁指116之一。第二闭锁指124由相邻闭锁指116的槽118以及其相对侧的径向取向的槽口125与相邻结构分离。第二闭锁指124定位在突耳112之一和闭锁指116之一中间，并且布置成独立于相邻闭锁指116和突耳112相对于第一表面104和第二表面111轴向挠曲。第二闭锁指124包括倒钩126，其远离上端帽的第一表面104且面向第二表面111的方向(也就是，在图2的视图中向下)。
图7和图8示出了与滤杯202功能性结合的所公开的过滤器元件100。在公开的过滤器组件200中，过滤器元件100构造为与滤杯202匹配(如上所述)，并且随后，组装起来的过滤器元件100和滤杯202的组合被连接至过滤器头部204而形成组件200。
为了在过滤器元件100和滤杯202之间形成连接，使过滤器元件100位于滤杯202的开口端上方，并且在轴向***滤杯202中的位置成角度地取向，在该位置上端帽102的外周突起结构(也就是，突耳112以及第一闭锁指116和第二闭锁指124)将会与滤杯202的上端上的相应元件匹配。将底端(也就是，第二端帽101)***滤杯202中，并且使突耳112与滤杯202的上端中的相应槽口(未示出)接合。随后，使过滤器元件100相对于滤杯202顺时针旋转，使得滤杯202的凸台208接收在由每个突耳112限定的槽口115中。在使过滤器元件100相对于滤杯202旋转期间，由第二闭锁指124支撑的倒钩126轴向向下挠曲，以在凸台208的顶面上行过直到其与凸台208的尾端209接合，如图7至图11所示，因而使过滤器元件100和滤杯202相对于彼此锁定旋转。图7和图8示出了过滤器元件100在锁定位置接合至滤杯202，为安装到过滤器头部204中做好准备。
图9至图11示出了装配起来的过滤器元件100和滤杯202，安装在所公开的过滤器头部204中。值得注意的是，未示出整个过滤器头部204，仅示出了表明过滤器头部204的配置为与所公开的过滤器元件100和滤杯202匹配的结构的部件。流体入口107和出口106被接收在过滤器头部的互补轴向部分中，其中O形环密封件将进入的脏燃料与流出的干净燃料分开。过滤器元件100和所附接的滤杯202相组合的组件(整体以附图标记100/202表示)被附接至过滤器头部204，首先将组件100/202定向成使得已接合的突耳112和凸台208与过滤器头部204的底部开口的外轴上限定的轴向槽(未示出)对齐。将组件100/202轴向地***(在图9至图11中的视图中向上)到过滤器头部204中，随后相对于过滤器头部204逆时针旋转。在组件100/202相对于过滤器头部204逆时针旋转期间，接合起来的突耳112和凸台208跨上由过滤器头部204限定的斜坡206。当接合起来的突耳112和凸台208接近斜坡206的顶部时，每个闭锁指116上的挂钩117接合由过滤器头部204限定的相应槽口210。槽口210的形状与挂钩117互补。在接合期间，闭锁指116轴向向下挠曲，从而允许组件100/202与过滤器头部204的相对旋转，然后向上回到槽口210中以限定组件100/202与过滤器头部204的完全安装位置。
挂钩117与相应槽口210的接合确保保持组件100/202处于安装位置，直到施加了足够的顺时针转矩使三个闭锁指116轴向向下挠曲而从图9至图11中所示的安装位置释放组件100/202。在向组件100/202施加顺时针转矩(也就是，移走组件100/202)期间，倒钩126保持过滤器元件100和滤杯202之间的锁定连接。在将组件100/202从过滤器头部204移走之后，向第二闭锁指124施加向上压力使该第二锁闭指向上枢转以从凸台208的尾端209释放倒钩126，因而允许从滤杯202拆下过滤器元件100。
上端帽102具有从其径向延伸的周向间隔开的突耳122、第一闭锁指116和第二闭锁指124的构造，以显示出提供了操作元件(过滤器元件、滤杯和过滤器头部)之间的稳固坚实的可释放连接，具有比本领域中已知的相似过滤器元件提高的耐用性。
本领域技术人员将意识到，突耳112、凸台208、闭锁指116、第二闭锁指124和互补结构的数量和间隔可进行变更而不偏离在此公开的发明思想的范围。这些结构的构造和相对位置可被改变来实现具有周向向外延伸的协作元件的过滤器元件、滤杯和过滤器头部之间的无数独特键合关系。
本领域技术人员也将认识到，过滤器元件100可设置有与突耳112和凸台208一样多的第二闭锁指124而不偏离本发明的范围。所公开的卡扣连接的公母部分可被配置为允许根据喜好沿顺时针或逆时针方向安装组件100/202。
虽然为了阐述之目的描述了一个优选实施方式，但是前面的描述在此不应被看做是本发明的限制。因此，本领域技术人员可以进行多种修改、调整和替代而不偏离本发明的精神和所附权利要求覆盖的范围。
相关申请的交叉援引
本申请要求2013年4月10日递交的、名称为“Filter Element(过滤器元件)”的美国临时申请61/810,307的优先权，将其全部内容通过援引结合于此。

Claims (21)

1.一种过滤器元件，其具有过滤器轴线并包括：
第一端帽，该第一端帽限定与所述过滤器轴线同轴的中心燃料流动开口，并具有在所述开口和外周环面之间径向延伸的第一端帽的第一表面和相对的第二表面；
多个连接器组件，该连接器组件包括：连接器突耳，所述连接器突耳径向伸出超过所述外周环面并且在连接器突耳的第一周向端和第二周向端之间沿着所述外周环面周向延伸；以及闭锁指，该闭锁指从所述外周环面径向伸出并且与所述连接器突耳的第一周向端在周向上间隔开，所述闭锁指能沿轴向从所述外周环面挠曲；以及
过滤器介质形成的基本筒形的过滤器介质环，其在径向上超过所述中心燃料流动开口、与所述过滤器轴线基本同轴地从所述第一端帽的第二表面延伸。
2.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，保持指在所述多个连接器组件中的至少一个连接器组件的所述闭锁指和所述连接器突耳中间径向伸出超过所述外周边缘，所述保持指通过对置的径向槽口与所述闭锁指和所述连接器突耳各自周向间隔开。
3.根据权利要求2所述的过滤器元件，其中，所述保持指能独立于所述闭锁指和所述连接器突耳在轴向上挠曲。
4.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述过滤器介质固定至在所述外周边缘内侧周向布置并从所述第一端帽的第二表面伸出的过滤器介质环面壁，在所述第一端帽的外周环面与所述过滤器介质环面壁中间包括在所述第一端帽的第一表面和第二表面之间延伸的至少一个流体流动孔。
5.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，在所述连接器突耳的与所述闭锁指相反的周向端处、远离所述第一端帽的表面沿轴向伸出有连接器臂。
6.根据权利要求5所述的过滤器元件，其中，所述连接器臂和连接器突耳共同限定出周向延伸的槽口。
7.根据权利要求6所述的过滤器元件，其中，所述周向延伸的槽口成形为用于接收滤杯中的径向伸出的凸台，所述过滤器元件构造为以可释放的协作接合方式接合至所述滤杯。
8.根据权利要求5所述的过滤器元件，其中，每个连接器突耳具有第一表面和相反的第二表面，该第一表面限定从其第一周向端朝向第二周向端至顶点的第一斜坡以及从该顶点至第二周向端的第二斜坡，并且所述连接器臂从该连接器突耳的第二表面伸出。
9.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述闭锁指包括径向外部，该径向外部限定具有径向延伸边缘的楔子。
10.根据权利要求9所述的过滤器元件，其中，所述楔子的边缘轴向面向所述第一端帽的第一表面的方向。
11.根据权利要求9所述的过滤器元件，其中，保持指在所述多个连接器组件中的至少一个连接器组件的所述闭锁指和所述连接器突耳中间径向伸出超过所述外周边缘，并且所述保持指包括在与所述楔子的边缘相反的方向上轴向伸出的倒钩。
12.根据权利要求11所述的过滤器元件，其中，所述楔子的边缘面向朝所述第一端帽的第一表面的方向，并且所述保持指的倒钩沿朝向所述第一端帽的第二表面的方向伸出。
13.根据权利要求1所述的过滤器元件，其中，所述第一端帽限定有多个周向间隔开的流体流动孔，这些流体流动孔在所述第一表面和所述第二表面之间延伸、在径向上位于所述外周环面和所述过滤器介质环中间。
14.根据权利要求2所述的过滤器元件，该过滤器元件包括三个周向间隔开的连接器组件，其中，一个连接器组件包括保持指。
15.一种过滤器元件，该过滤器元件具有中心轴线并包括：
第一端帽，该第一端帽限定有与所述中心轴线同轴的流体流动开口，所述第一端帽具有第一表面和第二表面，所述第一表面和第二表面径向超过所述开口延伸至一环面，该环面距所述开口第一径向距离，所述第一端帽包括径向超过所述环面的截断环并且在所述第一表面和第二表面之间限定至少一个流体流动孔，所述流体流动孔在径向上位于所述环面和所述截断环中间；
基本筒形的过滤器介质，所述过滤器介质固定至所述第一端帽的第二表面，并且远离所述第一端帽轴向延伸，所述过滤器介质具有与所述环面相邻的外周；
多个位置固定的突耳，所述突耳从所述截断环径向延伸；
多个第一闭锁指，所述第一闭锁指从与所述环面相邻的根部径向伸出至包括第一挂钩的自由端，所述第一挂钩轴向远离所述第一端帽的第二表面并且面朝所述第一端帽的第一表面，每个所述闭锁指径向延伸经过所述截断环并将其截断，使得所述第一挂钩能相对于所述截断环轴向移动并径向延伸超过所述截断环；以及
至少一个第二闭锁指，所述第二闭锁指位于所述多个第一闭锁指中的一个闭锁指与所述突耳中的一个突耳中间，所述第二闭锁指借助穿过所述截断环延伸的对置槽口而与所述多个第一闭锁指中的该一个闭锁指及所述突耳中的该一个突耳分开，使得所述第二闭锁指能相对于所述截断环轴向移动并延伸超过所述截断环，所述第二闭锁指包括在其自由端处的第二挂钩，所述第二挂钩轴向远离所述第一端帽的第一表面并面朝所述第一端帽的第二表面。
16.根据权利要求15所述的过滤器元件，其中，每个突耳部分地周向围绕所述截断环从突耳的第一端延伸至突耳的第二端。
17.根据权利要求16所述的过滤器元件，其中，各第一闭锁指从各所述突耳的第一端周向地移位而与该突耳的第一端间隔开。
18.根据权利要求17所述的过滤器元件，其中，所述至少一个第二闭锁指在周向上位于突耳的第一端与第一闭锁指中间并与二者间隔开。
19.根据权利要求15所述的过滤器元件，其中，所述第一挂钩限定一楔子，该楔子具有径向延伸且在轴向上面向所述第一端帽的第一表面的方向的边缘。
20.根据权利要求15所述的过滤器元件，其中，每个突耳限定周向槽口，该槽口成形为用于接收与所述中心轴线基本同轴的滤杯中的基本径向伸出的凸台。
21.一种具有过滤器轴线的过滤器元件，该过滤器包括：
第一端帽，该第一端帽限定与所述过滤器轴线同轴的中心燃料流动开口，并具有在所述开口和外周环面之间径向延伸的第一端帽的第一表面和相对的第二表面；
多个连接器组件，该连接器组件包括：连接器突耳，所述连接器突耳径向伸出超过所述外周环面并且在连接器突耳的第一周向端和第二周向端之间沿着所述外周环面周向延伸；以及闭锁指，该闭锁指从所述外周环面径向伸出并且与所述连接器突耳的第一周向端在周向上间隔开，所述闭锁指能沿轴向从所述外周环面挠曲；
保持指，所述保持指在所述多个连接器组件中的至少一个连接器组件的所述闭锁指和所述连接器突耳中间径向伸出超过所述外周边缘，所述保持指通过对置的径向槽口与所述闭锁指和所述连接器突耳各自周向间隔开；以及
过滤器介质形成的基本筒形的过滤器介质环，其在径向上超过所述中心燃料流动开口、与所述过滤器轴线基本同轴地从所述第一端帽的第二表面延伸。
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