JPH04269368A - 空気フィルタ、空気清浄器、および空気清浄器消音器組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般に、エンジンに清浄
な空気を供給すると共に、エンジンから発生する誘導雑
音を減少させる、エンジン空気フィルタと消音器の組み
合わせに関する。さらに詳しは、本発明は、截頭円錐形
の空気フィルタに取り付けられた円錐形の円錐と、フィ
ルタの下流側に置かれた孔を明けられた円錐形の部材と
に関する。

【０００２】

【従来の技術】空気フィルタと消音器の組み合わせは既
知である。このような組み合わせの一例が、米国特許４
，７１３，０９７に、グラビイなどにより１９８７年１
２月１５日付で記載されている。グラビイは、上部と下
部とを有する空気フィルタ／消音器組み合わせを示して
いる。前記下部は、空気入り口と、清浄な空気を前記上
部と、室に直角に延びるベンチュリの入り口へ通じる室
とへ供給する空気フィルタ要素とを有している。ベンチ
ュリと同心に、ベンチュリのデフューザの出口に同心な
入り口を有する停滞空気空間型共振室が存在する。これ
により、エンジン騒音フィードバックは、共振室で消費
されるか、または、ベンチュリのデフューザ内の捕捉さ
れテーパした壁によりエンジンへと偏向されることにな
る。同様なエンジン空気フィルタ／消音器が、コスツン
による１９８８年１２月１３日の米国特許４，７９０，
８６４に記載されている。コスツンの空気清浄器の特徴
は、一端に空気入り口を有し、他端に平面直立フィルタ
を有するハウジングを備え、前記空気入り口が、ハウジ
ングを通り、細長い音減衰第１ベンチュリによりフィル
タに連結されていることである。グラビイとコスツンと
は共に、フィルタされない空気が平坦なフィルタ要素を
通過する前に、突然方向を変化することを要求している
。この方向変化は、フィルタと空気清浄器の出口とを通
る空気の流れを擾乱する。

【０００３】円錐形に、截頭円錐形に形成された空気フ
ィルタは既知である。一例が、ナカヤなどによる１９７
７年１２月２７日付の米国特許４，０６５，２７６に記
載されている。ナカヤも空気清浄器／消音器に関してい
る。空気清浄器ハウジングは、空気清浄器の入り口側に
、室を有している。截頭円錐形の空気清浄器要素が振動
遮断カバー内に置かれている。空気は、通気窓を通り、
円板状の支持板の回りを流れる。空気は、フィルタにほ
ぼ直角をなしてフィルタへ入る。孔の明いた円錐支持部
材が、フィルタの内部を支持している。ナカヤは、空気
清浄器組立体の振動誘起共振を静めることを意図してい
るので、誘導雑音が空気清浄器を通ることを防止すると
いう消音のための特徴を含んでいない。トカールなどに
よる１９８０年７月８日付の米国特許４，２１１，５４
３は、有孔の円錐支持部材をもつ円錐状の空気清浄器を
開示している。ナカヤの場合と同じく、空気はフィルタ
要素にほぼ直角の方向に向けられ、空気フィルタ内に擾
乱を起こさせる。トカールは、再使用可能なライナを支
持するために、有孔円錐挿入物を使用している。ワンド
レスによる１９８８年１１月８日付の米国特許４，７８
２，９１２は、スノーケル状の空気入り口内に、円錐状
の挿入物を使用した空気清浄器／消音器を教示している
。該挿入物が、空気を、緩徐にテーパした壁に向かわせ
、空気圧力を良好に回復させている。円錐の内部は同じ
く、エンジン誘導雑音を音源の方に逆反射させるように
作用する。しかし、ワンドレスは、空気流に直角な平坦
なフィルタ要素の使用を教示している。サンダースによ
る１９６５年７月２７日付の米国特許３，１９６，９７
７は、超音速空気流内で音を減衰させる方法として、一
連の網有孔円錐の使用を教示している。この発明は主に
、極限された空間内の空気移動により生じる騒音に関連
している。有孔円錐は、低周波数成分と高周波数成分と
を共に減衰させ、空気流の速度を減速させるようなデフ
ューザとして作動している。このデフューザは、殆ど均
一な空気流を形成させることもないし、デフューザの下
流にある音源からの雑音を反射させることもない。

【０００４】

【発明の目的】本発明の第１の目的の一つは、空気流の
狭窄を最小にし、空気流をマス空気流センサを通って直
線的な方向に向かわせる雑音減衰空気清浄器を提供する
ことである。本発明はまた、エンジンの誘導雑音を、雑
音反射面と共振室とを使用することにより、減衰させて
いる。空気フィルタ／消音器組立体の対称的構造特性は
、空間的に効率的な小型設計を提供している。

【０００５】

【目的を達成するための手段】本発明は、第１、第２空
気通路を備えたハウジングを有する空気清浄器組立体に
関する。第１通路は、空気を第１通路内へ、第１通路を
通して一方向に流すため、ハウジングを通して延びる外
気入り口を含み、第２通路は、ハウジングを通して延び
る空気出口を含んでいる。円錐が入り口内に同心に配置
されている。円錐は、入り口内上流に位置する頂部と、
入り口内下流に位置する基部とを有している。截頭円錐
フィルタが、円錐の基部と同軸に、かつ隣接して配置さ
れ、第１通路を通して延びている。フィルタは、入り口
内の上流に位置する頂部と、入り口の下流に位置する基
部とを有するように形成されている。フィルタが第１通
路と第２通路とを分離している。場合によっては、フィ
ルタは、フィルタの下流に位置する有孔部材を有し、該
有孔部材は、頂部と基部とを有し、頂部は円錐の方向を
向いている。該部材は、フィルタを通る空気が衝突する
位置に置かれている。円錐は、入ってくる空気の流れを
、軸方向にフィルタ襞に沿い、その間に向けている。 有孔部材は、空気流を、マス空気流センサにより正確に
計測されるように、ほぼ均一な流れに揃える。有孔部材
と円錐とは共に、エンジンで発生した誘導雑音をエンジ
ンへの方に逆反射させるように作用する。フィルタ要素
頂部は、円錐の基部を越えて半径方向に延びる襞を有し
ている。円錐は、空気の流れを、軸方向にフィルタ襞に
沿い、その間に向けるように作用する。本発明では、空
気フィルタが、拡大する室内に置かれ、空気清浄器／消
音器組立体に要求される全容積を最小にするようになっ
ている。本発明の、これらの、また他の目的、特徴は、
以下の記載と図面を参照して、当業者にとっては、より
明らかになろう。

【０００６】

【実施例】空気清浄器消音器組立体１０の分解図が図１
に示されている。空気清浄器消音器組立体１０は、空気
清浄器ハウジング１２と共振器ハウジング１４とを有し
ている。ハウジング１２と１４とは、一般に円筒形であ
り、１個以上の閉止クランプ１５により互いに固着され
ている。空気清浄器消音器組立体１０の内部には、空気
清浄器２０とマス空気センサ４０が存在する。場合によ
っては、空気清浄器消音器組立体１０は、空気清浄器２
０の下流に位置する有孔円錐３０を有している。空気清
浄器ハウジング１２は、空気清浄器２０の交換のために
、容易に共振器ハウジング１４から分離できるようにな
っている。空気清浄器ハウジング１２は、フィルタされ
ていない空気を受け入れるためのスノーケル形の空気入
り口１６を有している。共振器ハウジング１４は、フィ
ルタされた空気をエンジン（図示せず）に供給する空気
出口（図示せず）を有している。図２〜５を参照し、空
気入り口１６は、フィルタされていない空気を受け入れ
るための、急激に縮少するベンチュリ６０を有している
。空気流は、次いで、約３．５°の角度で緩やかに拡大
するベンチュリ６２を通り、空気清浄器ハウジング１２
の主要部に達する。空気清浄器ハウジング１２の主要部
は、広く拡大するベンチュリ通路６４を有し、該通路は
延びて、膨張室６８の外壁を形成している。膨張室６８
内には、空気清浄器２０がある。

【０００７】空気清浄器２０は、一般に円錐形な空気方
向付け中空円錐２２を、通路６４のスロート部の中心に
有している。円錐２２の基部にフィルタ要素２４が取り
付けられている。フィルタ要素２４は、一般に円筒形に
形成されてもよいが、より好ましくは、図２に示すよう
に一般に截頭円錐形がよい。截頭円錐形は、より良い圧
力回復をもたらす。フィルタ要素２４は、フィルタ要素
を支持する一般に截頭円錐形のワイヤスクリーンの回り
に、襞付紙型のフィルタ材料を有している。例えば、膨
張されたフォーム、およびナイロン、ポリエステル、木
綿のような自然または人工の繊維襞材料などの他の適当
な材料も、フィルタ要素２４として使用出来よう。フィ
ルタ要素２４は、円錐２２の基部に隣接し固着された頂
部において、最小の断面積を有している。ウレタンリン
グ２６が、フィルタ要素２４を半径方向に離して位置さ
せ、空気清浄器２０を通路６４内に保持する。フィルタ
の基部をなすフィルタ２４の最大断面部は、リング２６
内に埋められている。リング２６は、フィルタ要素２４
の基部と、ワイヤスクリーン２５の回りに形成されてい
る。

【０００８】各襞２７は、図３に示すように、空気清浄
器消音器の回りに半径方向に間隔をおいて並べられてい
る。指状の突起２３が同様に、円錐２２の回りに半径方
向に均等に並べられている。指２３は、図２に示すよう
に、空気流がフィルタ要素２４を通り過ぎるまで、円錐
２２により方向を与えられ、ある距離軸方向に襞に沿っ
て襞の間を流れるように、襞の間に空いた空間を維持す
るために使用される。空気清浄器２０は、容易に交換出
来るように設計されている。円錐２２は、取り外し可能
にも、フィルタ要素２４の頂部に永久に固着しておくよ
うにもすることが出来る。円錐２２の好ましい実施例は
、フィルタ要素２４の頂部に永久的に固着された軽量な
プラスチック円錐である。円錐２２は、襞２７を円錐２
２回りに均一な間隔をもって並べ、空気が襞の間を流れ
るように保持するために、半径方向に間隔を有して置か
れた突起２３を有することが出来る。襞２７は、円錐２
２の基部を越えてある距離半径方向に延びている。襞端
末２８は、図４に示すように、熱接着によって空気流に
対して密封され、フィルタされる前の流入して来る空気
流が直接衝突するように意図されている。フィルタ前の
空気流は、フィルタ要素２４の外面の回りを通り、分離
された汚染粒子は、図２に示すように、空気流からフィ
ルタされる。フィルタ後の空気流は空気清浄器２０を通
り、マス空気流センサ４０へ向けられる。

【０００９】マス空気流センサ４０は、空気清浄器２０
からの空気流を受け入れる縮少するベンチュリ３４を有
している。ベンチュリ３４は本発明には必要ないが、フ
ィルタ要素２４の底よりも小さい直径のマス空気流セン
サを使用することを可能にする。空気流は、組立体の中
心線Ａに平行に向けられる。空気流は、拡大するベンチ
ュリ通路３６を通り、出口１８を経て空気清浄器から出
て行く。共振室４２は、共振器ハウジング１４とマス空
気流センサ４０との間に空間を有している。共振室４２
は、拡大ベンチュリ３６の出口に同心で、半径方向と軸
方向に離れた共振器入り口４４を有している。出口１８
は、ベンチュリ３６の下流に、軸方向、半径方向に離れ
、空気流の３．５°の膨張を許している。この膨張は、
エンジンに入る空気の圧力回復として働く。共振室４２
は、空気出口１８と共振器入り口４４を通して、エンジ
ンからの誘導雑音を受け入れる。出口１８とベンチュリ
３６との間に軸方向の距離、マス空気流センサ４０の内
径、および室４２の寸法は、特定のエンジン誘導雑音周
波数または広領域の周波数を消滅させるのに適当な大き
さに決められる。共振器４２のような膨張室のサイズを
決める一つの方法が、エリクソン、タワニ、フープス、
などによる、「音響と振動」１９８３年７月号の頁２０
〜２７の「消音器の音響的設計および評価」；マグロー
ヒル１９７１年発行の、ベラネツクによる「雑音、振動
制御」の３．２．１章；ワイレーインタサイエンス１９
８１年発行の、ドナルドバクサによる「内燃機関の雑音
制御」１２．２章などに教示されている。これら３文献
は全てここに参照文献として挙げられている。

【００１０】場合によっては、図５に示すように、フィ
ルタ２０内に同心に、一般的に円錐形の有孔部材３０が
配置される。シートリング３２が、有孔部材３０の基部
から半径方向へ延び、有孔部材３０を空気清浄器２０内
に同軸に保持している。有孔部材３０は、空気清浄器２
０の下流に配置され、フィルタされた空気を受け入れる
。フィルタされた空気流は、有孔部材３０の孔を通り、
均一な平行な流れをなしてマス空気流センサ４０を通過
する。孔は、空気が有孔部材３０を通るとき、空気流を
整える。この整流は、空気流を、組立体の中心線Ａにほ
ぼ平行な方向に揃える。この均一、平行な空気流路は、
空気清浄器の効率と、マス空気流センサ４０の計測精度
とを向上させる。後に、より詳細に説明するように、有
孔部材３０はまた、誘導雑音をエンジンの方へ逆反射さ
せ、空気清浄器消音器組立体１０を通る雑音の量を減少
させる。空気流は、空気流と直接接触する空気清浄器消
音器１０の全ての流線型部分により助けられる。 入り口１６は、ベンチュリ６２と通路６４とにおける効
果的圧力回復のために、比較的狭い開口になっている。 ベンチュリ６２の角度は、空気流を低速にし圧力回復を
助けるように選択される。室６８を囲む通路６４もまた
拡大形であるが、空気流の一部が次第にフィルタ要素を
通って除去されていくので、通路６４のスロート領域ま
たは通路６２におけるほど大きくはない。

【００１１】以下の理論に拘束されることを望んでいる
訳ではないが、空気清浄器消音器組立体１０の音響減衰
は、上述した個々の、または協働する消音特性により生
じると信じられている。共振室４２は、空気清浄器消音
器に入る誘導雑音を一部消滅させる。一連の縮少／拡大
ベンチュリはまた、空気通路壁に沿って流れる音響波を
消費させることにより、空気清浄器消音器組立体１０を
通る誘導雑音を消滅させるのに役立つ。縮少／拡大ベン
チュリは、空気流路の面積変化をもたらし、該面積変化
は、空気清浄器消音器組立体を通る雑音のインピーダン
スに変化を与える。インピーダンスの変化は、雑音をそ
の源泉へと戻すように逆反射させる。膨張室６８は、高
周波数雑音の進行を制限するために、円錐２２を有して
いる。円錐２２は、スロート通路６２の断面積を変化さ
せ、それにより、雑音をエンジンへ戻すインピーダンス
変化を生じさせる。リング２６とベンチュリ３４とは、
空気清浄器消音器組立体に、多室機構を与える音響的縮
少部として作用する。この縮少部はまた、インピーダン
スの変化を与える。マス空気流センサ４０は、共振器４
２に至る音響的延長部として作用する。マス空気流セン
サ４２の長さと直径とは、共振器４２の直径と共に、雑
音を効果的に減衰させるように作動する。空気清浄器消
音器組立体１０の円筒形状は、ハウジングから客室に放
射される殻体雑音の量を制限する。このことは、ハウジ
ングの丸められた形状に無関係な、構造を通しての直接
伝達損失とは異なっている。さらに、図１〜５に示した
設計は、エンジン誘導雑音が進む直線的な音響路を備え
ていないし、また、誘導雑音を空気清浄器消音器組立体
１０を通して反射させる平坦な壁面も備えていない。

【００１２】空気清浄器消音器１０を通るエンジン誘導
雑音は、出口１８に始まる。ベンチュリ３６は、雑音を
エンジンへ反射させる第１手段として作用する。空気清
浄器消音器組立体１０が有孔部材３０を含むときは、誘
導雑音の一部が、有孔部材３０の内部からエンジンに向
かって逆反射される。部材３０の角度と孔とは、雑音を
、雑音源とはその位相を部分的に相違させて反射するよ
うに選択することが出来る。この位相を異にする反射が
、全体としての雑音除去を助ける。もし、空気清浄器消
音器組立体が有孔部材３０を欠くと、雑音は円錐２２の
内面により反射される。フィルタ要素２４を通る音は、
通路６４の壁により再びエンジンに向かって逆反射され
る。比較的少量の雑音だけが、空気入り口１６を通って
空気清浄器から逃げ出す。

【００１３】上述した発明は、空気清浄器消音器組立体
の緊密な設計を提供している。共振室４２は、マス空気
流センサ４０の回りに同心に効率良く囲まれている。フ
ィルタ要素２４は、通路６４のスロート部に配置されて
いる。空気清浄器２０とマス空気流センサ４０とを直線
上に配置したことは、空気をして、マス空気流センサ内
を、円滑に、ほぼ平行に流れさせている。この均一にし
てほぼ平行な空気流は、マス空気流センサにより空気流
量を正確に測定するのに有効である。本発明はまた、空
気清浄器消音器組立体１０を通る空気の圧力効果を減少
する有効な設計を提供する。フィルタ要素２４は、膨張
室６８の中心部に配置されている。空気が入り口１６を
通ると、空気は、ベンチュリ６４の広く拡大する壁に出
会い、膨張室６８において、大きい圧力降下が起こる。 膨張室６８内の減少した圧力は、多量の空気がフィルタ
要素２４を通過することを許すと信じられている。膨張
室６８は、同時に空気圧力を減少させながら、空気流の
速度を増加させる働きをする。増加された速度は、減少
された圧力と共に、全体としての空気清浄器の容積的効
率を向上させる。膨張室６８を通る空気は、一般に、ベ
ンチュリ通路６４の壁に平行に流れる。空気は、通路６
４の壁により軸方向に向けられ、膨張室６８内に搭載さ
れた空気清浄器２０に沿い、そこを通って流される。円
錐２２回りの空気流と、襞２７に沿い、その間を流れる
軸方向の空気流とは、空気清浄器２０によって起こされ
る空気流の擾乱を最小にすると信じられている。この空
気の軸方向の流れは、空気清浄器内の空気擾乱と、そこ
から生じる雑音を最小にする。さらに、減少された擾乱
は、マス空気流センサ４０の計測能力を助ける。流路と
フィルタ要素との間の軸方向の関係は、大きい粒子がフ
ィルタ要素に孔を明ける可能性を減少させる。入ってく
る空気流をフィルタ要素回りに均一に分布させることに
より、フィルタ要素が全体的に使用される。塵埃は均一
にフィルタ要素に加わる。このことは、フィルタ要素の
与えられた面積に対し、空気清浄器の能力を増加させる
。フィルタ要素２４を通る空気流は、塵埃が偏って存在
している場合においても、平滑で均一であり続け、マス
空気流センサ４０の精度を、正常な全駆動状態において
増加させる。

【００１４】本発明の他の実施例が図６に示されている
。本実施例では、空気方向付け円錐、有孔部材、空気フ
ィルタが一つの組立体に一体化され、構造を簡単にして
いる。空気清浄器２０’は、円錐形の部材３０’により
支持された襞付フィルタ要素２４’を有している。部材
３０’の頂部２２’は、孔を有しておらず、図１〜５の
円錐２２と同じ役をする。部材３０’の有孔基部３１は
、空気がエンジン誘導雑音を反射させながら、空気清浄
器２０’を通るようにしている。有孔基部３１は、ワイ
ヤスクリーンの必要なしにフィルタ部材２４’を支持す
る。孔３１は、フィルタ部材２４’を通った空気流をよ
り良く受け入れるように、前方に角度を付けられている
。エンジン誘導雑音は、頂部２２’の中空の内部からエ
ンジンに向かって反射される。

【００１５】好ましい実施例についての以上の説明から
、本発明が、一連の縮少、拡大するベンチュリと、共振
室および雑音反射円錐とを組み合わせた、２片より成る
空気清浄器／消音器組立体を提供していることが理解出
来よう。本発明によれば、空気清浄器およびマス空気流
センサを通る平滑で擾乱のない空気流が得られる。その
直線状の緊密な形態は、空気清浄器消音器組立体を、混
雑したエンジン室内に配置する際の、装備上の利点を提
供する。エンジン誘導雑音をさらに反射させるために、
空気清浄器の前か後ろに、一連の有孔円錐を配置するこ
とにより、本発明を変形することも可能である。また代
わりに、組立体清浄器消音器組立体を、空気清浄器組立
体の下流に有孔円錐を設けることなく作ることも可能で
ある。これは、最大の消音が要求されていない場合に、
コストと重量を節約するのに有用である。以上、本発明
は、好ましい実施例について図示、説明されたが、特許
請求の範囲に記載された本発明の範囲から逸脱すること
なしに、多くの変更、変形が可能であることは、当業者
にとっては明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の空気清浄器消音器組立体の分解斜視図
。

【図２】内部有孔円錐を持たない図１に示した空気清浄
器消音器組立体の縦断面図。

【図３】図２の線ＩＩＩ　−ＩＩＩ　に沿う空気清浄器
消音器組立体の断面図。

【図４】図２の線ＩＶ−ＩＶに沿う空気清浄器消音器組
立体の断面図。

【図５】内部有孔円錐を持つ図１に示した空気清浄器消
音器組立体の縦断面図。

【図６】空気清浄器消音器組立体の他の実施例の縦断面
図。

【符号の説明】

１０　　空気清浄器消音器組立体 １２　　空気清浄器ハウジング １４　　共振器ハウジング ２０　　空気清浄器組立体 ２２　　円錐 ２４　　フィルタ要素 ２５　　ワイヤスクリーン ２６　　リング ２７　　襞 ３０　　有孔円錐または有孔部材 ４０　　マス空気流センサ ４２　　共振室 ６８　　膨張室

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　空気清浄器組立体にして、第１と第２
   の空気通路を有するハウジングにして、該第１通路が前
   記ハウジングを通り延び、空気を第１通路を通り一方向
   に流させる、外気入り口を有し、また、前記第２通路が
   前記ハウジングを通り延びる空気出口を有しているハウ
   ジングと、前記入り口内に同軸に置かれ、該空気入り口
   の上流部に位置された頂部と、該空気入り口の下流部に
   位置された基部とを有する円錐と、および前記円錐の基
   部に同軸に、かつ近接して置かれ、また前記第１通路を
   通って軸方向に延び、前記第２通路において終端する截
   頭円錐形フィルタにして、前記空気入り口の上流部に位
   置された頂部と、空気入り口の下流部に位置された基部
   とを有するように形成され、前記第１通路と第２通路と
   を分離する截頭形フィルタとを有する空気清浄器組立体
   。
2. 【請求項２】　　空気誘導装置を有する内燃機関の空気
   清浄器消音器組立体にして、第１と第２の空気通路と、
   第２空気通路と同心な共振室とを画定する内壁を有する
   ハウジングと、空気を前記第１通路を通すため前記ハウ
   ジングを通り延び、第１縮少拡大消音ベンチュリを有す
   るスノーケル形状の空気入り口と、前記内壁から離して
   置かれた中空円錐にして、該円錐内に同軸に置かれ、前
   記空気入り口の上流部に位置された頂部と、空気入り口
   の下流部に位置された基部とを有し、前記円錐が誘導装
   置の騒音を、エンジンに向かって逆反射する中空円錐と
   、および前記円錐の基部に同軸に、かつ近接して置かれ
   、また前記第１通路を通って軸方向に延び、前記第２通
   路において終端する截頭円錐形フィルタにして、前記空
   気入り口の上流部に位置された頂部と、空気入り口の下
   流部に位置された基部とを有するように形成され、前記
   第１通路と第２通路とを分離する截頭形フィルタとを有
   する空気清浄器消音器組立体。
3. 【請求項３】　　空気フィルタにして、襞を付けた材料
   から成り、頂部と基部とを有する截頭円錐形フィルタ要
   素にして、該頂部における襞が空気の通路に対して密封
   され、空気が前記フィルタ要素を通過するまで、空気を
   或る距離前記襞の間で軸方向に流している截頭円錐形の
   フィルタ要素を有している空気フィルタ。