具有扭矩限制机构的过滤设备的制作方法

具有扭矩限制机构的过滤设备的制作方法
【专利摘要】描述了一种过滤设备，其具有扭矩限制装置，该扭矩限制装置可以是离合器机构，且对过滤器提供保护功能，以保护过滤器免受过度拧紧，从而防止损坏过滤器部件。所述离合器机构还能免除或减少对特定过滤器部件进行扭矩测量的需要。所述离合器机构可位于以下中一个上：流体过滤器、接合流体过滤器的滤头、或流体过滤器与滤头的组合。
【专利说明】具有扭矩限制机构的过滤设备
[0001]本申请要求申请日为2011年4月12日、申请号为61/474493、题为“具有扭矩限制机构的过滤设备”(FILTER APPARATUS WITH TORQUE LIMITING MECHANISM)的美国临时专利申请的优先权，在此通过引用并入该申请的全部内容。
【技术领域】
[0002]本发明大致涉及过滤器的安装、维修和更换。特别地，本发明涉及使用扭矩限制机构的过滤设备，其能防止过滤器被拧得过紧，或至少使过滤器的过紧程度最小化，以避免发生损坏。
【背景技术】
[0003]在过滤器、例如液体流体过滤器的安装、维修和/或更换过程中，可能存在过滤器组件被拧得过紧的风险。这种过紧可导致过滤装配组件的损坏。
[0004]例如，维修技术人员使用如皮带扳手或套筒驱动器这样的工具(具体取决于过滤器类型)，来安装或维修发动机上的过滤器。这种安装或维修通常包括通过螺纹接合将过滤器连接至滤头。然而，这种工具并不指示何时停止拧紧过滤器。因此，可能会拧得过紧，而这会导致一些过滤器开裂，例如过滤器壳体或外壳开裂。过滤器壳体或外壳被拧得过紧，可能导致部件和密封件过早产生故障。通常，当长时间受热和流体作用时，过滤器密封件将膨胀，因此增加了过滤器的负载，还增大了要拆卸所需的扭矩。
[0005]为降低过紧的风险，扭矩测量提供了预定的扭矩规格，要求操作人员按照发动机规格转动过滤器。然而，仍有可能过度拧紧和/或过度转动过滤器部件，例如，手动操作超出了这些规定的扭矩测量值。
[0006]可改进现有的过滤器设计，以防止过紧和过滤器部件损坏。

【发明内容】

[0007]—般地，在此描述了一种改进的过滤设备，其具有扭矩限制装置，该扭矩限制装置可以是离合器机构，一旦达到特定扭矩，则所述扭矩限制装置可启动。所述扭矩限制装置可以保护过滤器免受过度拧紧，从而防止损坏过滤器部件，还能免除或减少对特定过滤器部件进行扭矩测量的需要。
[0008]在此描述的过滤设备可用在各种过滤应用中，包括例如液体过滤用过滤器中，如润滑剂、燃油和柴油废气流体过滤，以及不使用液体过滤器的过滤应用中，例如曲轴箱通风用过滤器和空气过滤器。应当理解，本发明的过滤设备还可用在上述提及的之外的过滤应用中，以及那些具有防止过滤器部件被拧得过紧的普遍需求的场合中。
[0009]总体地，本发明的过滤设备具有离合器机构，该离合器机构位于以下中一个上:连接发动机的流体过滤器、接合流体过滤器的滤头、或流体过滤器与滤头的组合，其中，离合器机构的一些元件位于流体过滤器上，而一些元件位于滤头上，从而当流体过滤器与滤头连接时，这些元件彼此配合工作。[0010]在一个实施例中，过滤设备包括可连接至发动机的流体过滤器。该流体过滤器包括位于其上的一离合器机构。在一些实施例中，所述离合器机构位于流体过滤器顶部上，或靠近流体过滤器顶部。例如，所述离合器机构靠近流体过滤器与发动机相连的连接区域附近。在一些实施例中，离合器机构位于流体过滤器底部。在其它实施例中，离合器机构位于过滤器的侧部。
[0011]在一些实施例中，过滤设备包括滤头。所述滤头包括离合器机构。在一些例子中，离合器机构靠近滤头的连接桩。
[0012]在其它实施例中，过滤设备包括过滤器主体和滤头。所述过滤器主体和滤头具有接口。离合器机构位于过滤器主体与滤头的接口处。在一些实施例中，离合器机构的一些元件位于流体过滤器上，另一些元件位于滤头上。当流体过滤器与滤头连接时，这些元件彼此配合工作。
[0013]在一个实施例中，将流体过滤器连接至发动机的方法包括使流体过滤器与滤头相接合。随后将流体过滤器拧紧在流体滤头上。由于启用了离合器机构，进一步的拧紧被限制了，这防止过度拧紧，并能提供指示，表示连接已完成。
【专利附图】

【附图说明】
[0014]本申请的附图展示并描绘了扭矩限制装置及其系统和部件的各种创新概念，所述扭矩限制装置可包括离合器机构，其用在流体过滤器和/或滤头中，还描绘了其系统和部件。
[0015]图1为具有扭矩限制装置的流体过滤器一个实施例的局部俯视透视图；
图2为具有图1的扭矩限制装置的滤头的侧剖视图；
图3为密封配置一个实施例的局部侧剖视图，该密封配置用于例如具有图1的扭矩限制装置的流体过滤器；
图4为具有扭矩限制装置的过滤设备另一实施例的侧视图；
图5为图4的过滤设备的侧剖视图；
图6为图4的过滤设备的分解图；
图7为图4的扭矩限制装置的分解图；
图8为具有扭矩限制装置的过滤设备另一实施例的局部俯视透视图；
图9为图10的过滤设备的扭矩限制装置的俯视透视图，其中一些特征还在图1lA和图1lB中有所展示；
图10为具有扭矩限制装置的过滤设备另一实施例的侧剖视图；
图1lA为包含扭矩限制装置的流体过滤器的侧视图，该扭矩限制装置包括有利用图9所示的内部离合器机构的桩；
图1lB为包含扭矩限制装置的流体过滤器的侧视图，该扭矩限制装置包括有利用图9所示的内部离合器机构的桩；
图12A为具有扭矩限制装置的过滤设备另一实施例的仰视图；
图12B为具有扭矩限制装置的过滤设备另一实施例的底部透视图；
图13为具有扭矩限制装置的过滤设备另一实施例的底部透视图；
图14为包含扭矩限制装置、如图12A、图12B和图13中的扭矩限制装置的流体过滤器的侧视图；
图15为展示扭矩限制装置、如如图12A、图12B和图13中的扭矩限制装置的操作的放大视图；
图16A为具有扭矩限制装置的过滤设备另一实施例的局部侧视图；
图16B为图16A所示的具有扭矩限制装置的过滤设备的局部俯视图；
图17为具有扭矩限制装置的过滤设备另一实施例的侧视图；
图18为图17的过滤设备的侧剖视图；
图19为图17的扭矩限制装置的俯视剖视图；
图20为图17的过滤设备的分解图；
图21为图17的扭矩限制装置的分解图；
图22为可用在过滤设备中的扭矩限制装置另一实施例的侧视图；
图23为图22的扭矩限制装置的侧视图；
图24为可用在过滤设备中的扭矩限制装置另一实施例的侧视图；
图25为图24的扭矩限制装置的仰视图；
图26为图24的扭矩限制装置的俯视图；
图27为可用在过滤设备中的扭矩限制装置另一实施例的侧视图；
图28为可用在过滤设备中的扭矩限制装置另一实施例的立体剖视图；
图29为图28的扭矩限制装置一部分的透视图；
图30具有扭矩限制机构的过滤设备另一实施例的侧剖视图；
图31为图30的过滤设备的侧剖视图；
图32为图30的过滤设备的侧剖视图；
图33为可用在过滤设备中的扭矩限制装置另一实施例的透视图；
图34展示了图33的扭矩限制装置；
图35为可用在过滤设备中的扭矩限制装置另一实施例的透视图；
图36为可用在过滤设备中的扭矩限制装置另一实施例的透视图；
图37为可包含在过滤设备中的扭矩限制装置另一实施例的透视图；
图38为具有图37的扭矩限制装置的过滤设备局部截面的俯视图；
图39为具有图37的扭矩限制装置的过滤设备的侧剖视图；
图40为图38的放大视图，展示了图37中的扭矩限制装置；
图41为可包含在过滤设备中的扭矩限制装置另一实施例的透视图；
图42为具有图41的扭矩限制装置的过滤设备的俯视图；
图43为具有图41的扭矩限制装置的过滤设备的侧剖视图；
图44为具有图41中的扭矩限制装置的过滤设备的另一侧剖视图；
图45为展示图41中的扭矩限制装置的底部剖视图。
【具体实施方式】
[0016]图1到图45和以下内容描述了具有扭矩限制装置的过滤设备的示例性实施例，该扭矩限制装置还可包括离合器机构。所述扭矩限制装置可提供对过滤器的保护功能，并在一旦达到特定扭矩时启用。所述扭矩限制装置可包括过滤器免受过度拧紧，从而防止损坏过滤器部件。在此描述的扭矩限制装置和离合器机构还能免除或减少对特定过滤器部件进行扭矩测量的需要。应当理解，在此描述的过滤设备能用在各种过滤应用中，包括例如液体过滤用过滤器，如润滑剂、燃油和柴油废气流体过滤，以及不使用流体过滤器的过滤应用中，例如曲轴箱通风用过滤器和空气过滤器。应当理解，本发明的过滤设备可用在上述提及的之外的过滤应用中，以及那些具有防止过滤器部件被过度拧紧这一普遍需求的场合中。
[0017]总体地，本发明的过滤设备具有扭矩限制装置，该扭矩限制装置位于以下中一个上:连接至发动机的流体过滤器、接合流体过滤器的滤头、或流体过滤器与滤头的组合；其中扭矩限制装置的一些元件位于流体过滤器上，另一些元件位于滤头上，从而当流体过滤器与滤头连接时，这些元件彼此配合工作。例如，扭矩限制装置可包括离合器机构，该离合器机构的离合器元件位于流体过滤器上、位于滤头上或同时位于流体过滤器与滤头上。应当理解，扭矩限制装置可集成至垫片部分和/或集成至头组件中。
[0018]例如，离合器机构可位于流体过滤器的顶部、底部或侧部上，还可位于流体过滤器的各种结构部件上或靠近这些结构部件，例如位于流体过滤器的桩、螺母板、封装/容纳接口的螺母板、轴套、或外壳底部上，例如驱动区域。在其它例子中，离合器机构可位于与流体过滤器相连的滤头的桩上，或位于滤头的另一部件上。在一些情形下，理想的是使离合器机构更靠近流体过滤器与发动机连接处附近，例如靠近流体过滤器与滤头的连接处。以下附图提供了用于过滤设备的离合器机构的更多实施例。
[0019]参见图1到3，过滤设备10包括流体过滤器，该流体过滤器具有与螺母板14相连的壳体12。所述壳体12具有容纳过滤器介质30的内部容积。螺母板14包括连接部分28。在一个实施例中，连接部分28是具有环形螺纹的孔，其允许流体过滤器连接至发动机，例如连接至滤头上的桩。
[0020]应当理解，术语“连接部分”并不限于螺纹、螺纹接合或类似；在参照图1到图36任意一幅展示并描述的实施例中，这种螺纹连接都仅是示例性的，泛指的是一般的连接部分，这是因为还可使用螺纹连接以外的其它连接结构，例如但不限于卡扣配合、过盈配合和其它适于连接的机械结构。
[0021]离合器机构由位于螺母板14底部的棘齿16和位于壳体12顶上的棘齿18提供。棘齿16，18图示为具有斜坡的两个表面，这些斜坡配合作用，以当流体过滤器拧紧在发动机上、例如与滤头相连时，所述棘齿16，18提供扭矩限制功能，从而防止所述流体过滤器被拧得过紧。例如，棘齿16，18可继续允许螺母板14与壳体12之间在拧紧方向上旋转，在该方向上棘齿16，18提供了滑动，而流体过滤器在连接部分28处将不会被拧得过紧。即，两个斜坡表面相接，以在拧紧方向上达到理想扭矩时允许滑动(旋转)，而在松开方向上提供非滑动接合。如图所示，离合器机构的棘齿为轴向设置。
[0022]螺母板14包括位于其顶部表面的密封配置。该密封配置将流体过滤器轴向地密封至发动机，例如，当流体过滤器连接至滤头时。如图1所示，密封配置具有内外浮动密封件20，分别位于螺母板14的内外包覆模制环上。在其它实施例中，内外密封件可以是双肋状垫片24或三肋状垫片26，如图3所示。应当理解，还可采用其它密封配置，过滤设备10并不限于所示的特定密封配置。
[0023]关于离合器机构的结构，应当理解，可使用各种结构，以各种方式实现离合器机构的机械配置，因此其并不局限于此。离合器机构的其它可选方式包括，例如缓和区域内的弹簧加载球、用于大型过滤器的旋转轴套、柔性凸耳和弹簧。例如，所述离合器机构可包括位于圆盘内的柔性指，所述圆盘抵住斜齿而滑动和/或锁定。应当理解，离合器机构的方位并不限于此。例如，图1到图3展示了轴向配置的离合器，但应当理解，也可使用径向配置的离合器机构，或采取其它适当的方位。
[0024]图4到图7展示了过滤设备300的另一实施例，该过滤设备具有轴向斜坡配置的离合器机构。该离合器机构可位于滤头结构内，所述滤头结构可连接至流体过滤器。如图所示，过滤设备300具有装配操作板314，其例如通过螺栓324等紧固件连接发动机。端面密封件320密封了过滤设备300的操作板314侧。所述设备300包括连接部分312，其图示为一个桩，用于连接流体过滤器，如通过螺纹接合件。所述设备进一步包括弹簧330，其位于操作板314与桩312之间。离合器机构图示为轴向斜坡表面316，318 (参见图7的放大图)。轴向斜坡表面316位于离合器元件322上，所述离合器元件322图示为经紧固件、例如螺栓连接至桩312。轴向斜坡表面318位于主体310上。轴向斜坡表面316，318提供了扭矩限制功能，通过使表面316，318骑坐在彼此之上而允许滑动。斜坡表面316，318的齿外观可以朝紧固方向弯曲或倾斜，但也可以具有直形表面，例如约为90度，这样，在松开方向上无滑动。
[0025]弹簧330提供了另一种保护功能。弹簧330允许桩312进行轴向移动，以使得斜坡表面可以不接触，从而在紧固方向和松开方向上都允许滑动。设备300还可包括距离D，以允许桩312部分地插入操作板314与桩312之间的空间。弹簧的尺寸可取决于部件的扭矩需求，以及斜坡表面的齿外观的角度。
[0026]图8到图1lB展示了具有离合器机构的过滤设备的进一步的实施例，其中离合器机构位于流体过滤器的桩上或其附近。在图8所示的例子中，过滤设备500具有带径向斜坡516，518 (从图9最佳可见)的离合器机构，所述径向斜坡516，518骑坐在彼此之上，以允许在紧固方向上滑动，而在松开方向上无滑动。离合器机构位于流体过滤器512的桩514上。在图示实施例中，桩514可与肋状中央管(图9中的520)接合，该肋状中央管开有槽，以提供扭矩限制。所述肋状中央管具有在槽中的径向斜坡，以提供扭矩限制功能。图9展示了具有肋状中央管520的这类离合器机构的一个实施例，所述肋状中央管520将接合桩514。斜坡516上具有槽530，所述槽530允许与斜坡518柔性扣合。如图所示，斜坡518位于弹簧部分上，例如位于螺母板顶上。
[0027]图10展示了靠近流体过滤器桩的离合器机构的一个实施例。螺母板510可单独连接至流体过滤器的外壳522，例如通过旋转焊接的方式。如图10所示，离合器机构图示为靠近桩524的离合器机构526和528。离合器机构526，528可配置有轴向斜坡,如图4到图7所示。
[0028]图1lA展示了流体过滤器500的桩532中的离合器机构的一个实施例。肋状中央管536和桩532 (区域534)可配置有斜坡，如图9所示。中央管536可连接至外壳539，这样，作用在过滤器底部或侧部的力可使中央管536和桩532相接合，以用作离合器机构。过滤器介质537仅作为参考而示出；密封件538可在桩532与外壳539之间进行密封。
[0029]图1lB展示了流体过滤器500的桩542中的离合器机构的一个实施例。过滤器外壳549和桩542(区域544)的肋状中央管546部分可配置有斜坡，如图9所示。管部段546连接至外壳549，这样，作用在过滤器底部或侧部的力可使中央管546和桩542相接合，以用作离合器机构。过滤器介质547仅作为参考而不出；密封件548可在桩542与外壳549之间进行密封。
[0030]图12A到图15展示了位于流体过滤器底部的离合器机构的另一实施例，所述离合器机构例如位于流体过滤器600的驱动区域614上(参见图14)。该离合器机构包括径向斜坡616，616a，其与径向斜坡618，618a相接合(参见图12A和图13)。图12B展示了径向斜坡618b和驱动区域624b的另一个例子，其可代替图12A和图13中的驱动区域624，624a和径向斜坡616，616a。在一些实施例中，径向斜坡616，616a位于弹簧板622，622a上(参见例如图14中的弹簧板622d)，所述弹簧板622，622a可固定至流体过滤器600的外壳或壳体612a，612d上，而径向斜坡618，618a可位于扭矩驱动器、例如624，624a, 624b, 624d上。在该实施例中，一部分离合器机构容纳在过滤器壳体、例如612a, 612d的一部分内，这部分壳体是单独腔室626，与含被过滤的流体和过滤器介质628的那部分腔室是隔离的(参见图14)。图15是展示了径向斜坡(例如616c，618c)彼此如何配合的例子，所述径向斜坡可作用在弹簧板上，例如图14中的弹簧板622d。在拧紧方向上，一旦达到特定扭矩，则允许斜坡沿着彼此骑乘。这允许了滑动，因而不会产生过紧。在松开方向上，斜坡不允许相对旋转，从而提供了棘齿效应。
[0031]图16A和图16B展示了具有离合器机构的过滤设备700的另一实施例。在一些实施例中，螺母板714具有斜坡或凹窝718，以及过滤器外壳716，所述过滤器外壳716也具有接合机构，例如斜坡或凹窝720。当螺母板714达到预定扭矩时，壳体700将扣合，在移除时将锁定。通过设计斜坡718或半凹窝结构使螺母板获得棘齿功能，当满足预定扭矩时，所述斜坡718或半凹窝结构与壳体机构720配合，以实现滑动或旋转。通过将珠滚724置于外壳内，以固定O形环或垫圈722，将实现密封。
[0032]图17到图21展示了过滤设备800的另一实施例，其具有带径向操作功能的离合器机构。所述离合器机构可位于滤头结构、例如810内，该滤头结构可连接流体过滤器。如图所示，过滤设备800具有装配操作板814，其例如通过螺栓824等紧固件与发动机相连。端面密封件820密封了过滤设备800的操作板814侧。设备800包括连接部分812，其图示为一个桩，用于连接流体过滤器，如通过螺纹接合件。所述设备进一步包括弹簧830，其位于操作板814与桩812与离合器元件和桩812之间。离合器机构图示为曲形表面816，818，分别位于离合器机构822和操作板814的环形边缘上。曲形表面816，818是径向分布的(参见图19)。在图示实施例中，表面816为离合器元件822上的曲形突起,所述离合器元件822经紧固件、例如螺栓连接至桩。图示的表面818为位于操作板814环形边缘上的曲形凹部或缺口。参见图19。应当理解，表面的配置并不限于图17到图21所示的这些；例如，环形边缘可具有突起，而离合器元件822可具有凹部。一些实施例中的操作板的环形边缘是相对柔性的，以在达到预定扭矩后允许离合器机构822或盘滑动。表面816，818提供了扭矩限制功能，通过使表面816，818骑坐在彼此之上而允许滑动。
[0033]在一些实施例中，操作板814的环形边缘构建为复合部件，从而当接合离合器元件822上的曲形突起816时，位于向下延伸的环形边缘上的径向曲形表面818可朝外移动(见朝外的箭头)。在扭矩足够大时，离合器元件822和桩812能相对于操作板814旋转。
[0034]参见图18，设备800还可包括距离D，其允许桩812部分地插入操作板814的环形边缘内的空间。[0035]图22和图23展示了离合器机构900的另一实施例。例如，十六边或多边的轴，该轴通过弹簧夹固定在适当位置，所述弹簧夹在达到指定的或目标扭矩时将伸长。如图所示，离合器机构900包括利用弹簧夹930保持在位的轴910。当轴910旋转并使弹簧夹930伸长时，锁940接合在固定槽920内。离合器机构900提供了自由旋转配置(例如，图22)和锁配置(例如，图23)。例如，轴910旋转，使弹簧夹930打开，并能锁定桩。可通过连接流体过滤器而促动离合器机构。
[0036]在自由状态下，与头的匹配部分相连的过滤器内部部分将自由旋转。当头部本身具有浮动或旋转功能时，这也可以实现。在一些实施例中，滤头部或过滤器壳体的不可分割的机构(例如，轴910)包括特定的几何形状，其启动包含在其中的专用弹簧夹。在安装过程中，该机构910与过滤器一起旋转，将接合并使自包含式弹簧夹扩展，该弹簧夹将伸长并抵住周围壁或防护壳而锁定，使过滤器与头之间形成牢固的转动结合。当达到弹簧夹特定的设计扭矩时，弹簧将朝内弯曲，以允许产生滑动动作或棘齿动作。这将限制安装转数或扭矩的量，可应用至接头处。
[0037]图24到26展示了具有扭矩限制机构的过滤设备1100的另一实施例。该扭矩限制机构可位于滤头结构内，所述滤头结构可连接至流体过滤器。在图示实施例中，例如，扭矩限制机构位于滤头的桩1112上。如图所示，扭矩限制机构具有弹簧1130 ;在一些实施例中，弹簧是反向盘绕的，并压装入孔1120内，在孔1120内具有桩1112。所述桩具有螺纹，所述螺纹保持不动，直至达到特定扭矩；此时可产生滑动，这样，过滤器将不会被过紧地拧至滤头上。在松开方向上，弹簧1130伸长，这样，将不产生滑动，以从滤头上移除流体过滤器。即，弹簧1130可压装入孔1120内，并连接至桩1112。桩1112上的螺纹保持不动，直到达到特定扭矩，以盘绕弹簧、减小其外径。这可减小摩擦，使桩能自由旋转，以限制过滤器的安装扭矩，例如，在滤头上的安装扭矩。当移除后，弹簧1130可伸长，使外径恢复至通过摩擦结合使桩1112保持在位，并允许过滤器的移除。
[0038]图27展示了图24到图26的接口的替代例。弹簧1130可与附加接合构件1110相接合，该附加接合构件1110可沿着桩1112移动。可通过流体过滤器的一部分来使接合构件1110移动，以使桩1112与弹簧1130相接合，防止自由旋转。
[0039]图28和图29展示了具有扭矩限制机构的过滤设备1400的附加实施例。该扭矩限制机构可位于滤头结构内，所述滤头结构可连接至流体过滤器。如图所示，过滤设备1400具有连接至发动机的主体1414。主体1414包括轴套，其与具有桩1412的板1410密封。连接部分、例如桩1412，用于将滤头连接至流体过滤器，例如通过螺纹接合件。流体流孔1426贯穿板1410而设置。所述设备进一步包括弹簧1430。弹簧1430通过主体1414的轴套而固定在位。当通过应用流体过滤器而达到特定扭矩时，且该扭矩大于弹簧1430的力时，板1410可旋转，以允许滑动。密封件1420使主体1414与板1410以及经过桩1412的流路径密封。密封件1420可以是O形密封件，这是因为板1410的旋转最小化，并用于半静态方式。
[0040]在一些实施例中，设备1400具有图示为轴向斜坡表面1416的离合器机构。轴向斜坡表面1416位于板1410上,并可与主体1410上的轴向斜坡表面(未图不)相接合。斜坡表面提供了棘齿状扭矩限制机构，通过使表面骑坐在彼此之上而允许滑动。在一些实施例中，斜坡使总的移动量最小化至5到20度的预定旋转。应当理解，该预定旋转纯粹是示例性的，也可采用其它旋转量设置。在一些情形中，可设置为一满转以内的任何固定范围，或通常小于约90度。当例如过滤设备中具有密封压缩锁和螺纹力时，这样的配置是理想的。图示棘齿配置可确保产生自由旋转，从而防止过紧。
[0041]图30到32展示了具有扭矩限制机构的过滤设备1600的另一实施例。该离合器机构可位于滤头结构内，所述滤头结构可连接至流体过滤器。如图所示，过滤设备1600具有可连接流体过滤器1610的滤头侧。在图示例子中，板1614具有桩1612，所述桩1612可螺纹接合流体过滤器1610。密封件1620将流体过滤器1610密封至滤头、如板1614上。扭矩限制机构包括位于桩1612的螺纹部分与板1614之间的弹簧1630。一旦流体过滤器1610穿过桩1612的螺纹部分，则流体过滤器1610可相对于滤头和桩1612自由旋转(参见例如图31)。即，部分带螺纹的桩1612 (参见图32中的“d”)形成了不包括螺纹的桩部分，这样，一旦流体过滤器1610的螺纹擦过桩1612上的螺纹，则不会拧得过紧，也不会产生过大的扭矩。如图所示，螺纹在桩上的特定点处解除接合，产生滑动，自由旋转。
[0042]在一些实施例中，扭矩限制机构可包括锁装置1640。参见图32，螺纹锁装置1640位于桩1612的非螺纹部分上，且位于螺纹部分与板1614之间。
[0043]图33到图36展示了具有扭矩限制机构的过滤设备1700的其它实施例。该扭矩限制机构可位于流体过滤器上，例如位于壳体底部，如位于驱动区域上。如图所示，流体过滤器1710具有壳体1714，壳体1714的底部具有驱动区域。该驱动区域具有围绕驱动套筒构建的扭矩限制机构1712。如图所示，扭矩限制机构1712具有断开肋1716。在拧紧方向上，这些肋用于在达到特定扭矩断裂，以限制过分拧紧。应当理解，在达到或超过预定扭矩时，所述肋1716无需一定要断开，其也可以变形或偏离原路，类似于悬臂梁。块1718允许使用例如套筒扳手这样的工具，以松开流体过滤器1710与滤头的连接。所述块1718可在松开方向上由工具推动。参见图34。图33和图34展示了肋状棘齿配置，其用于插入驱动器并旋转流体过滤器，直到达到适当扭矩。
[0044]图35展示了具有扭矩限制机构的过滤设备1800的另一实施例。该扭矩限制机构可位于流体过滤器上，例如位于壳体的底部，如位于驱动区域上。如图所示，流体过滤器1810具有壳体1814，壳体1814的底部具有驱动区域。该驱动区域具有构建为驱动套筒一部分的扭矩限制机构1812。如图所示，扭矩限制机构1812为单向棘齿螺母，其仅允许使用螺母上的驱动器来移除过滤器。通过螺母内的斜坡1816和壳体上的斜坡1816提供棘齿啮合或滑动。在一些实施例中，螺母1812可卡扣在壳体1814上；一旦达到特定扭矩，则斜坡提供扭矩限制效应。
[0045]图36展示了具有扭矩限制机构的过滤设备1900的另一实施例。该扭矩限制机构可位于流体过滤器上，例如位于螺母板上。如图所示，流体过滤器1910具有壳体1914，其中螺母板1920包括扭矩限制机构1912。如图所示，扭矩限制机构1912由浮动的带螺纹金属件构建而成，其用于上滑并卡入位置。在一个实施例中，带螺纹中心独立于壳体1914而旋转，将形成扣合或棘齿接合，以在达到特定扭矩时提供扭矩限制效果。例如，扭矩限制机构1912包括浮动带螺纹的金属件，其可以是螺母，该螺母具有能与螺母板侧框相接触的外表面，其图示在1912的浮动金属件的两侧。当螺纹中心独立于壳体1914旋转时，其能形成扣合或棘齿接合，在达到特定扭矩时侧框提供扭矩限制效果。这一设计大致出于这样的理念:所描述的任何扭矩限制设计都可集成在过滤器本身内，而不是仅仅将块与头组装在一起。因此，应当理解，先前设想的概念的任何衍生组合都是可接受的。[0046]图37到图40展示了可并入过滤设备、例如流体过滤器2000的扭矩限制装置的另一实施例。该扭矩限制装置位于桩2014上，所述桩2014包括在流体过滤器2000中，并位于流体过滤器的中央管2020上。在图示实施例中，扭矩限制装置包括离合器机构，其具有径向斜坡构件，操作方式类似于图8和图9所示的那些构件。
[0047]如图所示，离合器机构位于流体过滤器2000的桩2014上或靠近所述桩2014，并位于中央管2020上。在图示实施例中，如图39中，流体过滤器2000具有带径向斜坡2016，2018的离合器机构(从图40中最佳可见)，所述径向斜坡2016，2018骑坐在彼此之上，以允许在拧紧方向上滑动，而在松开方向上不能滑动，例如使单向棘齿接合。离合器机构位于流体过滤器2000的桩2014和中央管2020上。在图示实施例中，桩2014上的斜坡2016能与中央管2020上的斜坡2018接合，以提供扭矩限制。
[0048]在一些实施例中，中央管2020可以是螺母板2010不可分割的一部分。螺母板2010可单独连接至流体过滤器2000的外壳2012，该外壳2012内具有过滤介质(参见图39)。
[0049]在一些实施例中，桩2014可作为单独零件连接至螺母板2010，并能从螺母板2010上拆下。图示实施例中的螺母板2010也可具有固定构件2024，其能连接桩2014，使所述桩2014保持在螺母板2010上，但允许桩2014适应斜坡2016，2018的相互作用而相对于螺母板2010旋转。如图所示，固定构件2024可以是钩或倒钩状结构，以将例如桩2014卡在螺母板2010上。应当理解，固定构件2024并不限于图示的特定结构，其也可采用其它适当的结构。
[0050]图41到图45展示了扭矩限制装置的另一实施例，其可并入流体过滤器2100。所述扭矩限制装置位于桩2114上，桩2114包含在流体过滤器2100内，并位于流体过滤器中央管2120上。在图示实施例中，扭矩限制装置包括带径向斜坡元件的离合器机构，其操作方式类似于图37到图40中描述的那些。不同之处在于，桩2114和中央管2120位于流体过滤器2100内、螺母板2110后方、以及过滤器外壳2112内。
[0051]如图所示，离合器机构位于流体过滤器2100的桩2114上或靠近所述桩2114，并位于中央管2120上。在图示实施例中，如图43和图44中，流体过滤器2100具有带径向斜坡2116，2118的离合器机构(从图45中最佳可见)，所述径向斜坡2116，2118骑坐在彼此之上，以允许在拧紧方向上滑动，而在松开方向上不能滑动，例如使单向棘齿接合。离合器机构位于流体过滤器2100的桩2114上，并位于中央管2120上。在图示实施例中，桩2114上的斜坡2116能与中央管2120上的斜坡2118接合，以提供扭矩限制。在图示实施例中，桩2114具有位于桩2114的环形凸缘外表面上的径向斜坡2116(参见图41和图45)，而中央管2120具有位于中央管2010的环形凸缘内表面上的斜坡2118。在这样的配置中，离合器机构可位于流体过滤器2100内，以使流体过滤器2100的外形最小化，使用流体过滤器2100可用的内部空间，而这可用作是对现有过滤系统的改型设计。在图示实施例中，例如，桩2114为内螺纹连接件。
[0052]在一些实施例中，中央管2010可以是螺母板2110不可分割的一部分。螺母板2110可单独连接至流体过滤器2100的、其内具有过滤介质的外壳2112 (参见图43和图44)。在一个实施例中，可使用整体成型密封件2126，例如橡胶(参见图43)，或使用O形密封件2128，将流体过滤器2100中排出的已过滤流体与尚未经流体过滤器2100过滤的流体密封分离开来。[0053]在一些实施例中，桩2114可作为单独零件连接至螺母板2110，并能从螺母板2110上拆下。图示实施例中的螺母板2110也可具有固定构件2124，其能连接桩2114，并使所述桩2114保持在螺母板2110上，但允许桩2114适应斜坡2116，2118的相互作用而相对于螺母板2110旋转。如图所示，固定构件2124可以是钩或倒钩状结构，以将例如桩2114卡在螺母板2110上。应当理解，固定构件2124并不限于图示的特定结构，其也可采用其它适当的结构。
[0054]在图示实施例中，螺母板2110可具集成在其中的各种结构，以提供作为流体过滤器2100单件式部件的多功能螺母板，该螺母板包括例如离合器元件径向斜坡2118、固定构件2124、流体流的入口、出口以及适当的密封件。
[0055]在此描述的扭矩限制装置，无论包括或不包括离合器机构，都能对过滤器提供保护性功能，并能在一旦达到特定扭矩时启用。在此描述的离合器机构可保护过滤器，防止拧得过紧，从而防止对过滤器部件造成损坏，还能免除或减少对特定过滤器部件的扭矩测量的需要。应当理解，在此描述的过滤设备可用于各种过滤应用，包括液体过滤中使用的过滤器，如润滑剂、燃油和柴油废气流体过滤，以及不采用液体过滤器的过滤应用，例如曲轴箱通风用过滤器和空气过滤器。应当理解，在此描述的过滤设备还可用在上述提及的之外的其它过滤应用中，在那些场合存在防止过滤器部件被拧得过紧的普遍需求。还应当理解，可使用密封配置，以使过滤系统的脏污和清洁区域分离开来，从而避免一般性泄漏。
[0056]本申请公开的实施例被认为是阐述性而非限制性的。本发明的范围由权利要求、而不是上述说明限定，权利要求的涵义与其等同范围之内的所有变化都涵盖在权利要求的范围内。
【权利要求】
1.过滤设备，包括: 流体过滤器，该流体过滤器包括能够与滤头接合的连接部分；以及 扭矩限制装置，其设置在所述流体过滤器上；并且 所述扭矩限制装置包括一元件，该元件限制所述流体过滤器在所述连接部分处的拧紧。
2.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述扭矩限制装置包括离合器机构，所述离合器机构用于提供单向棘齿接合，所述单向棘齿接合允许在拧紧方向上滑动，以限制所述流体过滤器的拧紧，同时不允许在松开方向上滑动。
3.根据权利要求2所述的过滤设备，其特征在于，所述离合器机构包括位于所述流体过滤器的螺母板下表面的轴向斜坡，和位于所述流体过滤器外壳一端的上表面的轴向斜坡；所述螺母板的轴向斜坡与所述外壳的轴向斜坡配合，以提供单向棘齿接合。
4.根据权利要求2所述的过滤设备，其特征在于，所述离合器机构包括位于所述流体过滤器的螺母板的内径向表面的径向斜坡，和位于中央管的内径向表面的径向斜坡，所述中央管连接至所述流体过滤器的桩；所述螺母板的径向斜坡与所述中央管的径向斜坡配合，以提供单向棘齿接合。
5.根据权利要求2所述的过滤设备，其特征在于，所述离合器机构包括位于中央管的径向表面的径向斜坡，所述中央管连接至所述流体过滤器的螺母板，和位于所述流体过滤器的桩的径向表面的径向斜坡；所述中央管的轴向斜坡与所述桩的轴向斜坡配合，以提供单向棘齿接合。
6.根据权利要求5所述的过滤设备，其特征在于，所述桩的径向斜坡和所述螺母板的径向斜坡位于所述流体过滤器的外壳的内部空间内。
7.根据权利要求5所述的过滤设备，其特征在于，所述螺母板包括固定构件，用于将所述桩固定至所述螺母板，并使所述桩能相对于所述螺母板旋转。
8.根据权利要求2所述的过滤设备，其特征在于，所述离合器机构包括位于与所述流体过滤器相连的螺母板下表面的轴向斜坡，和位于所述流体过滤器的桩上的环形凸缘上表面的轴向斜坡；所述螺母板的轴向斜坡与所述桩的环形凸缘的轴向斜坡配合，以提供单向棘齿接合。
9.根据权利要求2所述的过滤设备，其特征在于，所述离合器机构位于驱动区域上，所述驱动区域位于所述流体过滤器外壳的封闭端上，所述离合器机构包括位于弹簧板上的径向斜坡，所述径向斜坡与扭矩驱动器上的径向斜坡配合。
10.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述扭矩限制装置位于驱动区域上，所述驱动区域位于所述流体过滤器外壳的封闭端上；所述扭矩限制装置包括驱动套筒，该驱动套筒包括位于外部驱动器内的第一斜坡，该第一斜坡与内部驱动器上的第二斜坡配合，以提供单向棘齿接合。
11.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述扭矩限制装置位于驱动区域上，所述驱动区域位于所述流体过滤器外壳的封闭端上；所述扭矩限制装置包括围绕驱动套筒分布的肋。
12.根据权利要求1所述的过滤设备，其特征在于，所述扭矩限制装置包括连接部分，所述连接部分相对于所述流体过滤器的螺母板是可旋转的，所述连接部分具有外表面，所述外表面与所述螺母板的侧框是可接触的，以提供单向棘齿接合。
13.根据权利要求2所述的过滤设备，其特征在于，所述离合器机构包括位于所述流体过滤器的螺母板外表面的径向斜坡，和位于所述流体过滤器外壳内表面的径向斜坡；所述螺母板的径向斜坡与所述外壳的径向斜坡配合，以提供单向棘齿接合。
14.过滤设备,包括； 滤头，所述滤头包括能够与流体过滤器接合的连接部分；以及 扭矩限制装置，其设置在所述滤头上； 所述扭矩限制装置包括一元件，该元件对将流体过滤器紧固至滤头的连接部分的拧紧过程进行限制。
15.根据权利要求14所述的过滤设备，其特征在于，所述扭矩限制装置包括离合器机构，所述离合器机构用于提供单向棘齿接合，以允许在拧紧方向上滑动，从而限制将流体过滤器紧固至流体滤头的拧紧过程，同时不允许在松开方向上滑动。
16.根据权利要求15所述的过滤设备，其特征在于，所述离合器机构包括位于离合器元件下表面的轴向斜坡，所述离合器元件连接至所述滤头上的桩，和位于所述滤头的主体上表面的轴向斜坡；所述离合器元件的轴向斜坡与所述主体的轴向斜坡配合，以提供单向棘齿接合。
17.根据权利要求16所述的过滤设备，其特征在于，所述扭矩限制装置进一步包括偏压构件，其用于使所述桩相对于所述主体轴向移动，以使所述离合器元件的轴向斜坡和所述主体的轴向斜坡不接触。
18.根据权利要求15所述的过滤设备，其特征在于，所述离合器机构包括位于离合器元件外表面的径向曲形表面，所述离合器元件连接至所述滤头上的桩，和位于所述滤头的板上环形凸缘内表面上的径向曲形表面；所述离合器元件的径向曲形表面与所述环形凸缘的径向曲形表面配合，以提供单向棘齿接合。
19.根据权利要求14所述的过滤设备，其特征在于，所述扭矩限制机构包括压装在所述滤头的孔与桩之间的弹簧，所述弹簧盘绕进所述桩内，且所述桩相对于所述滤头的主体是可旋转的，以在拧紧方向上所述弹簧的外径缩小，从而解除压装，且所述桩相对于所述滤头的所述主体旋转，以使所述桩相对于所述主体旋转；在松开方向上所述弹簧的外径增大，以使所述弹簧压装在所述孔与所述桩之间，因而不允许所述桩相对于所述主体旋转。
20.根据权利要求19所述的过滤设备，其特征在于，所述过滤设备进一步包括可沿所述桩移动、以与弹簧接合的接合构件。
21.根据权利要求15所述的过滤设备，其特征在于，所述离合器机构包括位于板的外表面上的轴向斜坡，所述板连接至所述滤头的桩，和位于所述滤头的主体内表面上的轴向斜坡；所述板的轴向斜坡与所述主体的轴向斜坡配合，以提供单向棘齿接合。
22.过滤系统,包括: 流体过滤器，所述流体过滤器包括连接部分； 滤头，所述滤头包括能够与所述流体过滤器接合的连接部分； 扭矩限制装置，其同时位于所述流体过滤器和所述滤头的一部分上，所述扭矩限制装置用于限制所述流体过滤器与所述滤头各自的连接部分之间的拧紧过程。
23.根据权利要求22所述的过滤设备，其特征在于，所述扭矩限制装置包括位于所述流体过滤器的桩的非连接部分的弹簧，所述弹簧置于所述滤头的连接部分的上方，从而当所述流体过滤器的连接部分穿过所述滤头的连接部分时，所述弹簧压缩，且所述流体过滤器能在所述非连接部分上自由旋转。
24.根据权利要求23所述的过滤设备，其特征在于，所述过滤设备进一步包括位于所述桩并位于所述流体过滤器外壳上的锁装置。
25.将流体过滤器连接至发动机的方法，该方法包括: 使所述流体过滤器与滤头相接合； 通过将所述流体过滤器与所述滤头拧紧，连接所述流体过滤器与所述滤头； 通过激活扭矩限制装置，限制进一步拧紧，其中防止了所述流体过滤器与所述滤头之间的 过分拧紧。
【文档编号】B01D27/08GK103477062SQ201280019508
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年4月12日 优先权日:2011年4月12日
【发明者】库尔特·M.A.·巴多, 特拉维斯·E.·古德兰, 布赖恩·J.·本兹, 布赖恩·P.·斯特芬, 伊斯梅尔·C.·巴吉, 亚伦·M.·威尔斯, 拉胡尔·B.·卡尔莱沃, 詹姆斯·L.·艾柯夫, 奇拉格·D.·帕里克, 格雷戈里·W.·哈弗森, 凯文·C.·索思, 斯科特·G.·曼科 申请人:康明斯过滤Ip公司