二維錐滾輪活塞泵的制作方法
【專利摘要】二維錐滾輪活塞泵，包括泵體，泵體上開有吸液孔和排液孔，泵體內(nèi)設(shè)有泵單元，且泵單元與電機相連，泵單元包括固定在泵體內(nèi)的缸體，缸體內(nèi)設(shè)有活塞，缸體的中心軸與活塞的中心軸重合，活塞的兩端均設(shè)有驅(qū)動活塞軸向移動以引起工作腔室容積変化的觸發(fā)裝置，且活塞兩端的觸發(fā)裝置驅(qū)動活塞運動的方向相反。本發(fā)明的導(dǎo)軌與錐滾輪為線接觸，增大了滾動接觸的面積，降低了接觸應(yīng)力，有效避免打滑，也延長了接觸部件的使用壽命；且潤滑腔與工作腔室密閉隔開，實現(xiàn)了油水分離，即可適用于油介質(zhì)，又適用于水介質(zhì)，擴大了使用范圍。
【專利說明】
二維錐滾輪活塞泵
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種二維錐滾輪活塞栗，屬于流體傳動及控制領(lǐng)域中的液壓栗及液壓 馬達(dá)。
【背景技術(shù)】
[0002] 柱塞(活塞)栗用柱塞(活塞)和油缸體作為主要工作構(gòu)件。當(dāng)柱塞(活塞)在缸體的 柱塞（活塞)孔中作往復(fù)運動時，由柱塞(活塞）與缸體組成的密閉工作容積腔發(fā)生容積變 化，完成吸、排液過程。根據(jù)柱塞(活塞)在缸體中的不同排列形式，柱塞(活塞)栗分為徑向 式和軸向式兩大類。
[0003] 傳統(tǒng)常見的軸向柱塞(活塞)栗依靠柱塞(活塞)在缸體內(nèi)往復(fù)運動，使密封工作容 腔容積發(fā)生變化來實現(xiàn)吸、壓油。內(nèi)部相對運動的零件多，對材料材質(zhì)、加工精度要求高，對 油液污染敏感，加工、使用、維護的要求和成本較高，價格昂貴;缸體隨傳動軸一起轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn) 動慣量大，導(dǎo)致啟動、停止、調(diào)速的響應(yīng)速度慢，不利于通過調(diào)速來控制栗的輸出流量;缸體 內(nèi)摩擦副較多，高速轉(zhuǎn)動下，缸體溫升較快，配流盤、柱塞(活塞)等零件的磨損直接影響栗 的使用壽命和耐久性。除此之外，由于柱塞（活塞)栗本身工作原理的限制，傳動軸轉(zhuǎn)動一 周，每個柱塞(活塞）只能實現(xiàn)一次吸油和一次排油，其排量受到了限制，且需要獨立設(shè)計配 流機構(gòu)來完成工作容腔吸排油的切換。
[0004] 現(xiàn)有的柱塞栗的潤滑系統(tǒng)與輸液系統(tǒng)連通，用所輸送的液體作為潤滑劑，這種結(jié) 構(gòu)只適合輸送油，不適合用于水介質(zhì)環(huán)境。
[0005] 而水是人類生產(chǎn)與生活中最常用的液態(tài)物質(zhì)，因而與水相關(guān)的機械，尤其是作為 水轉(zhuǎn)輸與能量轉(zhuǎn)換的水栗的發(fā)展一直是人們關(guān)注的焦點和研究的熱點。水栗在原理與結(jié)構(gòu) 上主要分為葉片(離心)式與容積式，與前者相比，容積式水栗具有效率高、功率密度大和易 實現(xiàn)高壓的優(yōu)點，是水栗技術(shù)的重要發(fā)展方向，因此，能實現(xiàn)水栗功能的活塞栗更加具有實 用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，并實現(xiàn)水栗功能，本發(fā)明提供一種二維錐滾輪活 塞栗。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：
[0008] 二維錐滾輪活塞栗，包括栗體，栗體上開有吸液孔和排液孔，栗體內(nèi)設(shè)有栗單元， 且栗單元與電機相連，
[0009] 栗單元包括固定在栗體內(nèi)的缸體，缸體內(nèi)設(shè)有活塞，缸體的中心軸與活塞的中心 軸重合，活塞的兩端均設(shè)有驅(qū)動活塞軸向移動以引起工作腔室容積變化的觸發(fā)裝置，且活 塞兩端的觸發(fā)裝置驅(qū)動活塞運動的方向相反；
[0010] 工作腔室包括分別位于缸體兩端的左腔室和右腔室，活塞的中間設(shè)有臺肩，臺肩 的左端面和左側(cè)的導(dǎo)軌將缸體內(nèi)腔圍隔成密閉的左腔室，臺肩的右端面和右側(cè)導(dǎo)軌將缸體 內(nèi)腔圍隔成密閉的右腔室；臺肩上設(shè)有兩條軸對稱的左軸向槽和兩條軸對稱的右軸向槽， 且左軸向槽和右軸向槽在活塞的橫截面的圓周上等間距交替設(shè)置；左軸向槽與左腔室連 通，右軸向槽與右腔室連通;缸體上設(shè)有兩個軸對稱的左窗口和兩個軸對稱的右窗口，與所 述的排液孔連通的左窗口和與所述的吸液孔連通的右窗口在缸體的橫截面上的投影沿缸 體的圓周等間距交替分布；
[0011] 軸對稱是指以活塞的中心軸對稱;軸向是指活塞的中心軸所在的方向，徑向是指 活塞橫截面的直徑所在的方向；
[0012] 所述觸發(fā)裝置包括導(dǎo)軌和滾輪，導(dǎo)軌固定在缸體的端部，活塞貫穿導(dǎo)軌，且活塞的 端部設(shè)有懸架，懸架上連接一對軸對稱的滾輪;導(dǎo)軌呈軸向的環(huán)狀曲面，曲面帶有軸向的起 伏，所述的導(dǎo)軌在中心軸方向的投影呈圓環(huán)狀，所述的曲面有2個最高點和2個最低點，所述 的最高點和最低點分別位于所述的圓環(huán)的相互垂直的兩條直徑上，所述的曲面分別依照所 述的兩條直徑對稱;滾輪在導(dǎo)軌上滾動，推動活塞沿軸向移動；
[0013] 位于活塞兩端的導(dǎo)軌的曲面起伏的波形，相互反相；
[0014] 導(dǎo)軌的曲面的波形與左軸向槽和右軸向槽、左窗口和右窗口的位置具有如下對應(yīng) 關(guān)系:第一階段導(dǎo)軌和滾輪驅(qū)動活塞向左移動，左軸向槽對準(zhǔn)左窗口，左腔室排除液體，同 時右軸向槽對準(zhǔn)右窗口，右腔室吸入液體;第二階段導(dǎo)軌和滾輪驅(qū)動活塞向右移動，左軸向 槽對準(zhǔn)右窗口，左腔室吸入液體，同時右軸向槽對準(zhǔn)左窗口，右腔室排出液體;所述的導(dǎo)軌 的內(nèi)環(huán)側(cè)高于外環(huán)側(cè);所述的滾輪是錐滾輪，錐滾輪的滾動面與導(dǎo)軌適配；
[0015] 活塞兩端的觸發(fā)裝置之一的懸架與穿入栗體內(nèi)的電機輸出軸同軸相連；
[0016] 栗體的端蓋與導(dǎo)軌將栗體內(nèi)腔圍隔成密閉的潤滑腔，潤滑腔通過開設(shè)在栗體上的 潤滑通道連通，且潤滑通道上設(shè)有潤滑油口。
[0017] 進一步，所述的左窗口和右窗口位于中心軸的不同位置。
[0018] 進一步，電機的輸出軸上連接有撥叉，懸架的端部固定有撥盤，撥盤上開設(shè)有受力 槽，撥叉設(shè)在受力槽內(nèi)；撥叉的兩側(cè)設(shè)有徑向的固定柱，固定柱上固定套設(shè)有軸承，撥叉通 過軸承推動撥盤。
[0019] 進一步，錐滾輪包括錐形輪套，錐形輪套包括筒體部和錐體部，錐形輪套套設(shè)在銷 軸上，銷軸徑向穿設(shè)在懸架上，筒體部與銷軸之間設(shè)有球軸承，錐體部與銷軸之間設(shè)有滾針 軸承，球軸承和滾針軸承均套設(shè)在銷軸上，并通過卡設(shè)在滾針軸承和銷軸之間的螺紋套將 球軸承和滾針軸承鎖緊在錐形輪套內(nèi)，螺紋套與銷軸之間設(shè)有第一鋼絲擋圈，螺紋套與錐 體部之間設(shè)有第二鋼絲擋圈。
[0020] 又進一步，導(dǎo)軌設(shè)有徑向安裝孔，左銷釘穿入栗體、缸體和左側(cè)導(dǎo)軌上的徑向安裝 孔，將缸體和左側(cè)的導(dǎo)軌固定在栗體上，右銷釘穿入缸體和右側(cè)的導(dǎo)軌上的徑向安裝孔，將 右側(cè)的導(dǎo)軌固定在缸體上;導(dǎo)軌上設(shè)有與活塞相配合的軸向安裝孔。
[0021] 再進一步，懸架套設(shè)在活塞的端部，并通過圓柱銷徑向固定在活塞上。
[0022] 更進一步，兩個左窗口通過缸體上的第一環(huán)形槽連通，兩個右窗口通過缸體上的 第二環(huán)形槽連通。
[0023] 本發(fā)明采用導(dǎo)軌與錐滾輪相配合的觸發(fā)裝置推動活塞做軸向移動和周向轉(zhuǎn)動，借 助活塞的軸向移動驅(qū)動工作腔室容積變化，借助活塞的軸向移動和周向轉(zhuǎn)動實現(xiàn)配流，即 分配工作腔室吸液或排液，省去了獨立的配流機構(gòu)。
[0024] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0025] 1、導(dǎo)軌與錐滾輪為線接觸，增大了滾動接觸的面積，降低了接觸應(yīng)力，有效避免打 滑，也延長了接觸部件的使用壽命。
[0026] 2、潤滑腔與工作腔室密閉隔開，實現(xiàn)了油水分離，即可適用于油介質(zhì)，又適用于水 介質(zhì)，擴大了使用范圍。
[0027] 3、懸架懸掛在活塞的兩端，具有相對于銷軸旋轉(zhuǎn)的自由度，可以對銷軸兩側(cè)的錐 滾輪進行自動對中微調(diào)。
[0028] 4、將現(xiàn)有活塞栗采用的軸與活塞一體化集成，簡化了整體結(jié)構(gòu)，利用活塞的周向 轉(zhuǎn)動和軸向移動實現(xiàn)配流，省去了傳統(tǒng)軸向活塞栗另需配置的配油盤或閥配流結(jié)構(gòu)。
[0029] 5、可實現(xiàn)連續(xù)吸排液功能和配流功能，而且活塞往復(fù)運動一次，單個活塞吸排液 各進行兩次，單個活塞旋轉(zhuǎn)一周可實現(xiàn)兩次往復(fù)運動，即四次吸、排液，而傳統(tǒng)軸向柱塞(活 塞)栗只能進行一次吸排液，在保證流量不變的前提下，本發(fā)明可以實現(xiàn)微型化，且成本得 到大大降低。
[0030] 6、傳統(tǒng)活塞栗具有活塞-缸體摩擦副和配流摩擦副，本發(fā)明只有活塞-缸體摩擦 畐1J，提尚了工作效率。
[0031 ] 7、由于單元栗對稱的運動特性，將兩個單元栗串聯(lián)即可基本消除流量脈動。
[0032] 8、采用單元栗的設(shè)計可實現(xiàn)單元化插裝，在按二進制流量設(shè)計插裝后可通過電控 實現(xiàn)數(shù)字栗的設(shè)計。
【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034]圖2為單元栗結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]圖3為活塞結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖4為圖3中A-A向剖視圖。
[0037]圖5為缸體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 圖6為圖5中A-A向剖視圖。
[0039] 圖7為圖5中B-B向剖視圖。
[0040] 圖8為左側(cè)的導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041 ] 圖9為圖8中A-A向剖視圖。
[0042]圖10為右側(cè)的導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0043] 圖11為圖10中A-A向剖視圖。
[0044] 圖12為左側(cè)的懸架、錐滾輪和撥盤裝配示意圖。
[0045] 圖13為右側(cè)的懸架和錐滾輪裝配結(jié)構(gòu)示意圖。
[0046] 圖14為左側(cè)的懸架、錐滾輪和撥盤裝配結(jié)構(gòu)爆炸示意圖。
[0047] 圖15為右側(cè)的懸架和錐滾輪裝配結(jié)構(gòu)爆炸示意圖。
[0048] 圖16為電機輸出軸與撥叉裝配結(jié)構(gòu)爆炸示意圖。
[0049] 圖17為活塞位于0°時，單元栗結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050] 圖18為圖17中A-A向剖視圖。
[0051 ] 圖19為圖17中B-B向剖視圖。
[0052] 圖20為活塞逆時針旋轉(zhuǎn)到時，單元栗結(jié)構(gòu)示意圖。
[0053] 圖21為圖20中A-A向剖視圖。
[0054] 圖22為圖20中B-B向剖視圖。
[0055] 圖23為活塞逆時針旋轉(zhuǎn)到j(luò)時，單元栗結(jié)構(gòu)示意圖。
[0056] 圖24為圖23中A-A向剖視圖。
[0057] 圖25為圖23中B-B向剖視圖。
[0058] 圖26為活塞逆時針旋轉(zhuǎn)到#時，單元栗結(jié)構(gòu)示意圖。 4
[0059] 圖27為圖26中A-A向剖視圖。
[0060] 圖28為圖26中B-B向剖視圖。
[0061 ]圖29為活塞逆時針旋轉(zhuǎn)到π時，單元栗結(jié)構(gòu)示意圖。
[0062] 圖30為圖29中Α-Α向剖視圖。
[0063] 圖31為圖29中Β-Β向剖視圖。
[0064] 圖32為滾輪在導(dǎo)軌上的位移、速度、加速度與活塞旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0065] 參照附圖，二維錐滾輪活塞栗，包括栗體1，栗體1上開有吸液孔和排液孔，栗體1內(nèi) 設(shè)有栗單元，且栗單元與電機相連，
[0066] 栗單元包括固定在栗體1內(nèi)的缸體2，缸體2內(nèi)設(shè)有活塞3，缸體2的中心軸與活塞3 的中心軸重合，活塞3的兩端均設(shè)有驅(qū)動活塞3軸向移動以引起工作腔室容積變化的觸發(fā)裝 置，且活塞3兩端的觸發(fā)裝置驅(qū)動活塞3運動的方向相反；
[0067] 工作腔室包括分別位于缸體兩端的左腔室和右腔室，活塞3的中間設(shè)有臺肩31，臺 肩31的左端面和左側(cè)的導(dǎo)軌4將缸體2內(nèi)腔圍隔成密閉的左腔室，臺肩31的右端面和右側(cè)的 導(dǎo)軌5將缸體2內(nèi)腔圍隔成密閉的右腔室；臺肩31上設(shè)有兩條軸對稱的左軸向槽e、h和兩條 軸對稱的右軸向槽f、g，且左軸向槽e、h和右軸向槽f、g在活塞3的橫截面的圓周上等間距交 替設(shè)置;左軸向槽e、h與左腔室連通，右軸向槽f、g與右腔室連通;缸體2上設(shè)有兩個軸對稱 的左窗口 a、c和兩個軸對稱的右窗口 b、d，與所述的排液孔連通的左窗口 a、c和與所述的吸 液孔連通的右窗口 b、d在缸體2的橫截面上的投影沿缸體2的圓周等間距交替分布；
[0068] 軸對稱是指以活塞3的中心軸對稱;軸向是指活塞3的中心軸所在的方向，徑向是 指活塞3橫截面的直徑所在的方向；
[0069] 所述觸發(fā)裝置包括導(dǎo)軌4、5和滾輪9、7,導(dǎo)軌4、5固定在缸體2的端部，活塞3貫穿導(dǎo) 軌4、5，且活塞3的端部設(shè)有懸架8、6，懸架8、6上連接一對軸對稱的滾輪9、7;導(dǎo)軌4、5呈軸向 的環(huán)狀曲面41、51，曲面41、51帶有軸向的起伏，所述的導(dǎo)軌4、5在中心軸方向的投影呈圓環(huán) 狀，所述的曲面有2個最高點和2個最低點，所述的最高點和最低點分別位于所述的圓環(huán)的 相互垂直的兩條直徑上，所述的曲面分別依照所述的兩條直徑對稱；滾輪9、7在導(dǎo)軌上滾 動，推動活塞3沿軸向移動；
[0070] 位于活塞3兩端的導(dǎo)軌4、5的曲面起伏的波形，相互反相；
[0071] 導(dǎo)軌4、5的曲面41、51的波形與左軸向槽6、11和右軸向槽匕8、左窗口3、(3和右窗口 b、d的位置具有如下對應(yīng)關(guān)系:第一階段導(dǎo)軌4、5和滾輪9、7驅(qū)動活塞3向左移動，左軸向槽 e、h對準(zhǔn)左窗口 a、c，左腔室排除液體，同時右軸向槽f、g對準(zhǔn)右窗口b、d，右腔室吸入液體； 第二階段導(dǎo)軌4、5和滾輪9、7驅(qū)動活塞3向右移動，左軸向槽e、h對準(zhǔn)右窗口 b、d，左腔室吸入 液體，同時右軸向槽f、g對準(zhǔn)左窗口 a、c，右腔室排出液體；
[0072]所述的導(dǎo)軌4、5的內(nèi)環(huán)側(cè)高于外環(huán)側(cè);所述的滾輪9、7是錐滾輪，錐滾輪的滾動面 與導(dǎo)軌4、5適配；
[0073] 活塞3兩端的觸發(fā)裝置之一的懸架8與穿入栗體1內(nèi)的電機輸出軸20同軸相連;本 實施例中左側(cè)的懸架8與電機輸出軸20相連。
[0074] 栗體1的端蓋12、30與導(dǎo)軌4、5將栗體1內(nèi)腔圍隔成密閉的潤滑腔，潤滑腔通過開設(shè) 在栗體1上的潤滑通道連通，且潤滑通道上設(shè)有潤滑油口。
[0075] 所述的左窗口 a、c和右窗口 b、d位于中心軸的不同位置，本實施例中左窗口 a、c位 于缸體的左側(cè)，右窗口 b、d位于缸體2的右側(cè)。
[0076]電機的輸出軸20上連接有撥叉18,懸架8的端部固定有撥盤81，撥盤81上開設(shè)有受 力槽811，撥叉18設(shè)在受力槽811內(nèi)；撥叉18的兩側(cè)設(shè)有徑向的固定柱，固定柱上固定套設(shè)有 軸承82,撥叉18通過軸承82推動撥盤81。
[0077]錐滾輪9、7包括錐形輪套91、71，錐形輪套91、71包括筒體部和錐體部，錐形輪套 91、71套設(shè)在銷軸16、17上，銷軸16、17徑向穿設(shè)在懸架8、6上，筒體部與銷軸16、17之間設(shè)有 推力軸承92、72，錐體部與銷軸16、17之間設(shè)有滾針軸承93、73，推力軸承92、72和滾針軸承 93、73均套設(shè)在銷軸16、17上，并通過卡設(shè)在滾針軸承93、73和銷軸16、17之間的螺紋套95、 75鎖緊在錐形輪套91、71內(nèi)，螺紋套95、75與銷軸16、17之間設(shè)有第一鋼絲擋圈96、76，螺紋 套95、75與錐體部之間設(shè)有第二鋼絲擋圈94、74,起限定滾針軸承的作用，推力軸承92、72承 擔(dān)錐形輪套91、71的軸向力，滾針軸承93、73承擔(dān)錐形輪套91、71的徑向力，如圖12、圖13所 不。
[0078] 導(dǎo)軌4、5設(shè)有徑向安裝孔42、52，左銷釘13穿入栗體1、缸體2和左側(cè)導(dǎo)軌4上的徑向 安裝孔42,將缸體2和左側(cè)的導(dǎo)軌4固定在栗體1上，右銷釘14穿入缸體2和右側(cè)導(dǎo)軌5上的徑 向安裝孔，將右側(cè)的導(dǎo)軌5固定在缸體2上;導(dǎo)軌4、5上還設(shè)有與活塞3相配合的軸向安裝孔。 [0079] 懸架8、6套設(shè)在活塞3的端部，并通過圓柱銷97、77徑向固定在活塞3上。
[0080] 兩個左窗口 a、c通過缸體2上的第一環(huán)形槽21連通，兩個右窗口 b、d通過缸體2上的 第二環(huán)形槽22連通，以匯聚油液，便于油液在栗體中匯合。
[0081 ]栗體1的左端通過螺栓11固定安裝有端蓋12，左側(cè)的端蓋12與電機輸出軸20之間 安裝有起密封作用的第二格來圈27和用于支撐電機輸出軸20的深溝球軸承28,且電機輸出 軸20通過卡簧29固定在左端蓋12上。
[0082]撥叉18通過銷19、彈簧墊片84和第四鋼絲擋圈85固定在電機輸出軸的一端，電機 輸出軸20的另一端通過聯(lián)軸器與電機相連。軸承82套在撥叉18兩側(cè)的固定柱上，并由第三 鋼絲擋圈81固定。軸承82采用深溝球軸承，且套設(shè)有軸承套83。
[0083] 缸體2上設(shè)有與徑向安裝孔42、52--對應(yīng)的第二安裝孔43、53;導(dǎo)軌4、5上設(shè)有與 缸體2配合用于安裝0形密封圈21、24的溝槽44、54，導(dǎo)軌4、5上還設(shè)有與活塞3配合用于安裝 第格萊圈23、26的溝槽44、55。
[0084]電機驅(qū)動撥叉18逆時針轉(zhuǎn)動時，撥叉18將扭矩傳遞到軸承82,軸承82轉(zhuǎn)動，驅(qū)動轉(zhuǎn) 盤81轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)盤81帶動左側(cè)的懸架8轉(zhuǎn)動，左側(cè)懸架8上的錐滾輪9沿左側(cè)導(dǎo)軌4轉(zhuǎn)動。
[0085] 導(dǎo)軌4、5上交替設(shè)有兩個最高點m和兩個軸對稱的最低點n，當(dāng)錐滾輪9、7從最低點 η向相鄰最高點m運動時，錐滾輪9、7會擠壓導(dǎo)軌4、5,導(dǎo)軌4、5對錐滾輪9、7的反作用力會同 步驅(qū)動活塞3軸向運動。而當(dāng)錐滾輪9、7從最高點m向相鄰最低點η運動時，導(dǎo)軌4、5會擠壓錐 滾輪9、7，錐滾輪9、7對導(dǎo)軌4、5的反作用力會同步驅(qū)動活塞3軸向運動。
[0086] 由于活塞3兩端的導(dǎo)軌4、5的曲面起伏的波形相互反相，即當(dāng)一側(cè)的錐滾輪從最低 點η向最高點m運動時，另一側(cè)的錐滾輪正好從最高點m向最低點η運動，促使活塞向同一個 方向軸向移動。
[0087] 導(dǎo)軌4、5上相鄰的最低點η與最高點m之間的區(qū)域構(gòu)成一個運動區(qū)間，每個運動區(qū) 間對應(yīng)的圓心角為|，在每個運動區(qū)間內(nèi)，活塞3實現(xiàn)沿一個方向的一次軸向運動，相鄰運動 區(qū)間內(nèi)活塞3的運動方向相反。且由于每個運動區(qū)間內(nèi)曲面的形狀相同，相鄰的運動區(qū)間的 曲面的波形反相，使得活塞3向左移動和向右移動具有相同的速率曲線。
[0088] 優(yōu)選的，可使導(dǎo)軌4、5的形狀使活塞滿足等加速等減速運動規(guī)律，即在每個運動區(qū) 間內(nèi)，在該區(qū)間的前半段，活塞3以相同的加速度加速，在該區(qū)間的后半段，活塞以相同的減 速度減速，使得活塞3向左移動和向右移動具有相同的加速度曲線，加速度突變較小，使得 活塞對缸體的沖擊較小。導(dǎo)軌4、5呈空心圓柱狀，錐滾輪9、7的滾動面與導(dǎo)軌4、5的曲面41、 51相貼合，保證兩個錐滾輪9、7的錐形輪廓線的延長線交匯于一點，再保證懸架8、6兩側(cè)的 錐滾輪9、7與導(dǎo)軌4、5的貼合線的延長線與活塞3的中心軸線相交于一點，可使得懸架8、6兩 側(cè)的錐滾輪9、7與導(dǎo)軌4、5接觸線上的線速度之間的差值最小，防止轉(zhuǎn)動時打滑。
[0089] 臺肩31的表面上交替開設(shè)有兩條軸對稱的左軸向槽e、h和兩條軸對稱的右軸向槽 f、g，左軸向槽e、h始終與左腔室連通，右軸向槽f、g始終與右腔室連通。
[0090] 當(dāng)導(dǎo)軌4、5和滾輪9、7驅(qū)動活塞3向左軸向移動時，左腔室變小，右腔室變大，同時 在導(dǎo)軌4、5和滾輪9、7驅(qū)動活塞3周向轉(zhuǎn)動的過程中，左軸向槽e、h對準(zhǔn)左窗口a、c，左腔室經(jīng) 過貫通的左軸向槽e、h和左窗口 a、c向外排液;右軸向槽f、g對準(zhǔn)右窗口 b、d，左腔室經(jīng)過貫 通的右軸向槽f、g和右窗口 b、d吸入液體，
[0091 ]當(dāng)導(dǎo)軌4、5和滾輪9、7驅(qū)動活塞3向右軸向移動時，左腔室變大，右腔室變小，同時 在導(dǎo)軌4、5和滾輪9、7驅(qū)動活塞3周向轉(zhuǎn)動的過程中，左軸向槽e、h對準(zhǔn)右窗口 b、d，左腔室經(jīng) 過貫通的左軸向槽e、h和右窗口 b、d向內(nèi)吸液;右軸向槽f、g對準(zhǔn)左窗口 a、c，左腔室經(jīng)過貫 通的右軸向槽f、g和左窗口 a、c向外排液。
[0092] 缸體2與導(dǎo)軌4、5之間通過0型密封圈21、24密封，且0型密封圈21、24外還套設(shè)有防 止0型密封圈21、24變形的擋圈22、25，活塞3和導(dǎo)軌4、5之間通過第一格萊圈23、26密封，以 保證左腔室、右腔室的密封。
[0093]電機的輸出軸20與端蓋12之間通過第二格萊圈27密封，潤滑腔與工作腔室分離， 潤滑腔可對觸發(fā)裝置提供獨立潤滑。當(dāng)本發(fā)明用于輸送水時，潤滑腔內(nèi)的油與工作腔室內(nèi) 的水能完全隔開，不會互相污染，實現(xiàn)油水分離。
[0094] 潤滑腔通過潤滑油口補充潤滑油。
[0095]活塞3的兩端銑平形成側(cè)面為平面的插頭，并在銑平后形成的平面上開有水平的 第一徑向孔32,懸架8、6的左端均開設(shè)有與插頭相適配的套孔，該套孔的兩側(cè)和活塞3端部 銑成的平面相貼合，與活塞3未銑平的弧面之間存在間隙；懸架8、6上開有與第一徑向孔32 貫通的第二徑向孔82、62,活塞3兩端的插頭分別插入懸架8、6的套孔內(nèi)，再將圓柱銷插入第 一徑向孔32和第二徑向孔82、62內(nèi)，以將懸架8、6固定在活塞3上，且由于活塞端部與懸架套 孔的弧面處留有間隙，使得懸架8、6具有一個繞圓柱銷97、77略微擺動的自由度，錐滾輪9、7 設(shè)置在銷軸17、16上，銷軸17、16的軸向與圓柱銷97、77的軸向相互垂直，通過繞圓柱銷97、 77擺動懸架8、6,可對懸架8、6兩端的錐滾輪9、7進行居中平衡微調(diào)，以使兩端的錐滾輪9、7 均緊貼導(dǎo)軌4、5。
[0096]以活塞旋轉(zhuǎn)360°為一個工作周期，在初始狀態(tài)下，左、右窗口 a、b、c、d與左、右軸向 槽e、f、g、h均相互錯開，不產(chǎn)生溝通，左側(cè)的懸架8上的錐滾輪9位于導(dǎo)軌4上的最低點n，右 側(cè)懸架6上的錐滾輪7位于導(dǎo)軌5上的最高點m，定義此時錐滾輪9、7和活塞3均位于0°，如圖 17-圖19所示，本發(fā)明在一個工作周期(0~2π)內(nèi)的工作流程為：
[0097] 1)當(dāng)錐滾輪9、7沿導(dǎo)軌4、5從0°運動到$時，左側(cè)懸架8上的錐滾輪9從最低點η向最 2 高點m運動，右側(cè)懸架6上的錐滾輪7從最高點m向最低點η運動，驅(qū)動活塞3向左移動，左腔室 變小，右腔室變大。
[0098] 隨著活塞3的周向轉(zhuǎn)動，左窗口 a、c與左軸向槽e、h開始重合并貫通，同時，右窗口 b、d與右軸向槽g、f也開始重合并貫通；當(dāng)活塞3旋轉(zhuǎn)到^時，左窗口a、c與左軸向槽e、h的貫 通面積達(dá)到最大，右窗口 b、d與右軸向槽g、f的貫通面積也達(dá)到最大，活塞3達(dá)到中位，如圖 20、21、22 所示。
[0099] 當(dāng)錐滾輪9、7沿導(dǎo)軌4、5繼續(xù)從運動到^時，左窗口 a、c與左軸向槽e、h的貫通面 積開始減小，右窗口 b、d與右軸向槽g、f的貫通面積也開始減小，活塞3繼續(xù)往左側(cè)運動。
[0100] 當(dāng)錐滾輪9、7旋轉(zhuǎn)到^時，活塞3達(dá)到最左端，左窗口 a、c與左軸向槽e、h錯開，重合 面積歸零，右窗口 b、d與右軸向槽g、f重合面積也歸零，如圖23、24、25所示。
[0101] 在錐滾輪9、7從0°運動到|的整個過程中，活塞3向左運動，左軸向槽e、h與左窗口 a、c分別貫通并構(gòu)成a-e通道、c-h通道，右軸向槽g、f與右窗口 b、d分別貫通并構(gòu)成b-g通道、 d-f通道;左腔室經(jīng)過a-e通道、c-h通道經(jīng)栗體1上的排液孔向栗體外排液，右腔室始終經(jīng)過 b-g通道、d-f通道從栗體1上的吸液孔從栗體外吸液。本發(fā)明實現(xiàn)第一次吸、排液。
[0102] 2)當(dāng)錐滾輪9、7沿導(dǎo)軌4、5從f運動到π時，左側(cè)懸架8上的錐滾輪9從最高點m向最 低點η運動，右側(cè)懸架6上的錐滾輪7從最低點η向最高點m運動，驅(qū)動活塞3沿軸向向右移動， 左腔室變大，右腔室變小。
[0103] 隨著活塞3的周向轉(zhuǎn)動，右窗口 b、d與左軸向槽e、h開始重合并貫通，同時，左窗口 a、c與右軸向槽g、f也開始重合并貫通。當(dāng)活塞3旋轉(zhuǎn)到f時，右窗口 b、d與左軸向槽e、h貫通 4 面積最大，左窗口 a、c與右軸向槽g、f的貫通面積也最大，活塞3達(dá)到中位，如圖26、27、28所 7Jn 〇
[0104] 當(dāng)錐滾輪9、7沿導(dǎo)軌4、5繼續(xù)從運動到π時，右窗口 b、d與左軸向槽e、h的貫通面 4 積開始減小，左窗口 a、c與右軸向槽g、f的貫通面積也開始減小，活塞3繼續(xù)往右側(cè)運動。
[0105] 當(dāng)錐滾輪9、7轉(zhuǎn)動到π時，活塞3到達(dá)最右端，右窗口b、d與左軸向槽e、h錯開，貫通 面積歸零，左窗口 a、c與右軸向槽g、f的貫通面積也歸零，如圖29、30、31所示。
[0106] 在錐滾輪9、7從從|運動到π的過程中，活塞3向右運動，右窗口b、d與左軸向槽e、h 分別貫通并構(gòu)成b_e通道、d-h通道，左窗口 a、c與右軸向槽g、f分別貫通并構(gòu)成a-f通道、c-g 通道，左腔室經(jīng)b-e通道、d-h通道從栗體外吸液，右腔室經(jīng)a-f通道、c-g通道向栗體外排液， 本發(fā)明實現(xiàn)第二次吸、排液。
[0107] 3)當(dāng)錐滾輪沿導(dǎo)軌從π運動到時，同錐滾輪沿導(dǎo)軌從0°運動到_，活塞3向左運 動，本發(fā)明實現(xiàn)第三次吸、排液。
[0108] 4)當(dāng)錐滾輪沿導(dǎo)軌從運動到2JI時，同錐滾輪沿導(dǎo)軌從運動到I活塞3向右運 動，本發(fā)明實現(xiàn)第四次吸、排液。
[0109] 本發(fā)明由活塞3的周向轉(zhuǎn)動和周向移動的結(jié)合實現(xiàn)了吸排液腔室的切換和連續(xù)的 吸排液，省去了獨立的配流機構(gòu);且一次周向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)了四次吸液、四次排液。
[0110] 當(dāng)導(dǎo)軌4、5的形狀使活塞滿足等加速等減速運動規(guī)律時，活塞在一個工作周期內(nèi)， 活塞的軸向位移、速度、加速度與轉(zhuǎn)動角度對應(yīng)的關(guān)系如圖32所示。
[0111] 本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護 范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù) 人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。
【主權(quán)項】
1. 二維錐滾輪活塞栗，包括栗體，栗體上開有吸液孔和排液孔，栗體內(nèi)設(shè)有栗單元，且 栗單元與電機相連，其特征在于： 栗單元包括固定在栗體內(nèi)的缸體，缸體內(nèi)設(shè)有活塞，缸體的中心軸與活塞的中心軸重 合，活塞的兩端均設(shè)有驅(qū)動活塞軸向移動以引起工作腔室容積變化的觸發(fā)裝置，且活塞兩 端的觸發(fā)裝置驅(qū)動活塞運動的方向相反； 工作腔室包括分別位于缸體兩端的左腔室和右腔室，活塞的中間設(shè)有臺肩，臺肩的左 端面和左側(cè)的導(dǎo)軌將缸體內(nèi)腔圍隔成密閉的左腔室，臺肩的右端面和右側(cè)導(dǎo)軌將缸體內(nèi)腔 圍隔成密閉的右腔室；臺肩上設(shè)有兩條軸對稱的左軸向槽和兩條軸對稱的右軸向槽，且左 軸向槽和右軸向槽在活塞的橫截面的圓周上等間距交替設(shè)置;左軸向槽與左腔室連通，右 軸向槽與右腔室連通;缸體上設(shè)有兩個軸對稱的左窗口和兩個軸對稱的右窗口，與所述的 排液孔連通的左窗口和與所述的吸液孔連通的右窗口在缸體的橫截面上的投影沿缸體的 圓周等間距交替分布； 軸對稱是指以活塞的中心軸對稱；軸向是指活塞的中心軸所在的方向，徑向是指活塞 橫截面的直徑所在的方向； 所述觸發(fā)裝置包括導(dǎo)軌和滾輪，導(dǎo)軌固定在缸體的端部，活塞貫穿導(dǎo)軌，且活塞的端部 設(shè)有懸架，懸架上連接一對軸對稱的滾輪;導(dǎo)軌呈軸向的環(huán)狀曲面，曲面帶有軸向的起伏， 所述的導(dǎo)軌在中心軸方向的投影呈圓環(huán)狀，所述的曲面有2個最高點和2個最低點，所述的 最高點和最低點分別位于所述的圓環(huán)的相互垂直的兩條直徑上，所述的曲面分別依照所述 的兩條直徑對稱;滾輪在導(dǎo)軌上滾動，推動活塞沿軸向移動； 位于活塞兩端的導(dǎo)軌的曲面起伏的波形，相互反相； 導(dǎo)軌的曲面的波形與左軸向槽和右軸向槽、左窗口和右窗口的位置具有如下對應(yīng)關(guān) 系:第一階段導(dǎo)軌和滾輪驅(qū)動活塞向左移動，左軸向槽對準(zhǔn)左窗口，左腔室排除液體，同時 右軸向槽對準(zhǔn)右窗口，右腔室吸入液體;第二階段導(dǎo)軌和滾輪驅(qū)動活塞向右移動，左軸向槽 對準(zhǔn)右窗口，左腔室吸入液體，同時右軸向槽對準(zhǔn)左窗口，右腔室排出液體;所述的導(dǎo)軌的 內(nèi)環(huán)側(cè)高于外環(huán)側(cè);所述的滾輪是錐滾輪，錐滾輪的滾動面與導(dǎo)軌適配； 活塞兩端的觸發(fā)裝置之一的懸架與穿入栗體內(nèi)的電機輸出軸同軸相連； 栗體的端蓋與導(dǎo)軌將栗體內(nèi)腔圍隔成密閉的潤滑腔，潤滑腔通過開設(shè)在栗體上的潤滑 通道連通，且潤滑通道上設(shè)有潤滑油口。2. 如權(quán)利要求1所述的二維錐滾輪活塞栗，其特征在于:所述的左窗口和右窗口位于中 心軸的不同位置。3. 如權(quán)利要求2所述的二維錐滾輪活塞栗，其特征在于：電機的輸出軸上連接有撥叉， 懸架的端部固定有撥盤，撥盤上開設(shè)有受力槽，撥叉設(shè)在受力槽內(nèi)；撥叉的兩側(cè)設(shè)有徑向的 固定柱，固定柱上固定套設(shè)有軸承，撥叉通過軸承推動撥盤。4. 如權(quán)利要求3所述的二維錐滾輪活塞栗，其特征在于:錐滾輪包括錐形輪套，錐形輪 套包括筒體部和錐體部，錐形輪套套設(shè)在銷軸上，銷軸徑向穿設(shè)在懸架上，筒體部與銷軸之 間設(shè)有球軸承，錐體部與銷軸之間設(shè)有滾針軸承，球軸承和滾針軸承均套設(shè)在銷軸上，并通 過卡設(shè)在滾針軸承和銷軸之間的螺紋套將球軸承和滾針軸承鎖緊在錐形輪套內(nèi)，螺紋套與 銷軸之間設(shè)有第一鋼絲擋圈，螺紋套與錐體部之間設(shè)有第二鋼絲擋圈。5. 如權(quán)利要求4所述的二維錐滾輪活塞栗，其特征在于：導(dǎo)軌設(shè)有徑向安裝孔，左銷釘 穿入栗體、缸體和左側(cè)導(dǎo)軌上的徑向安裝孔，將缸體和左側(cè)的導(dǎo)軌固定在栗體上，右銷釘穿 入缸體和右側(cè)的導(dǎo)軌上的徑向安裝孔，將右側(cè)的導(dǎo)軌固定在缸體上；導(dǎo)軌上設(shè)有與活塞相 配合的軸向安裝孔。6. 如權(quán)利要求5所述的二維錐滾輪活塞栗，其特征在于:懸架套設(shè)在活塞的端部，并通 過圓柱銷徑向固定在活塞上。7. 如權(quán)利要求6所述的二維錐滾輪活塞栗，其特征在于:兩個左窗口通過缸體上的第一 環(huán)形槽連通，兩個右窗口通過缸體上的第二環(huán)形槽連通。
【文檔編號】F04B53/18GK106089621SQ201610574741
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月19日
【發(fā)明人】阮健, 金丁燦, 申屠勝男, 李勝, 童成偉, 孟彬
【申請人】浙江工業(yè)大學(xué)