轴向活塞泵或马达的制作方法

专利名称：轴向活塞泵或马达的制作方法
技术领域：
本发明涉及能量转换装置，例如泵、马达、液压传动装置、或压缩机，更具体说涉及轴向活塞能量转换装置，这种装置采用倾斜的凸轮面使活塞在缸筒中作往复运动，缸筒的取向平行于所述装置驱动轴的转动轴线。
背景技术：
许多能量转换装置都采用轴向活塞泵、马达或压缩机将由一转动轴输送来的能量转换成液力能，或者相反将液力能转换成轴转动能。尽管这种轴向活塞装置的具体设计细节各有不同，但转动能转换成液力能一般都是由一个或多个的活塞来完成的，活塞限定在取向平行于驱动轴或传动轴转动轴线的缸筒孔中作往复运动。活塞的往复运动是通过将活塞连接到一凸轮板，凸轮设有一凸轮面，该凸轮面相对于转动轴线倾斜一个角度，该角度应使得各活塞的一端能随着轴的转动而沿凸轮面滑动。由于凸轮面相对于转动轴线是倾斜的，因此当活塞沿凸轮面滑动时，它就被驱使在缸筒孔中作往复运动。
为了使这种轴向活塞机器能达到其满意的效能和使用寿命，需要特别注意活塞和凸轮板面之间连接的结构设计，以便确保活塞端和凸轮面之间滑动接触所产生的固有摩擦减少到最小程度。为了使摩擦减少到最小程度，并使能量转换装置具有可接受的使用寿命，至关重要的是活塞表面和凸轮板面要用两者配合起来能产生小的运行摩擦和高的抗磨损的材料来制备。由于凸轮板在构形上常常是很复杂的，因而制作成本高，所以总是希望在结构配置上将凸轮板设计成具有更能抗损坏性，这样就可以在轴向活塞装置由于各种原因出现故障需进行修复时不致将凸轮板废弃，故障原因例如可以是凸轮面和活塞之间缺少润滑。
为解决这些问题，一先有技术在活塞与凸轮面接触的那端上安装了一称之为活塞滑块或活塞滑履的旋转附件，该附件由较软材料，例如青铜来制作，而整个凸轮板由一种淬硬材料，例如钢52100，又称之为AMS 6444来制作，其淬硬硬度例如可以是洛氏硬度58C。活塞滑块有时也镀一层具有润滑性、更软的材料，例如银。只要凸轮面得到适宜的润滑，该先有技术能较好地解决低摩擦和合理的使用寿命问题。
然而，这项先有技术有若干缺陷。首先，当凸轮面最终磨损时，整个凸轮板需要更换或进行再加工，以便凸轮面能恢复到其原始状态。再者，在凸轮面由于能量转换装置的故障，例如由于缺少润滑活塞滑块和凸轮面之间产生咬着的故障，而导致损坏情况下，凸轮板的损坏可能到了无法修复的程度。这种更换或再加工就可能加大整修费用到不能接受的程度，特别当凸轮板构形复杂时。
其次，由于需要用一种兼有结构性和抗磨损性的材料来制作凸轮板，这就限制了可用材料的选择范围。这导致要采用一种经常要求加厚和加重凸轮板结构的折衷方案，而如果抗磨损不是要考虑的因素，以及凸轮板可能用具有优良结构性的材料，例如钢300M来制备，就不会出现上述加厚和加重情况。
在该先有技术的一种变化方案中，凸轮板是由一种具有优良结构性的材料来制备，然后在凸轮面上涂镀一层抗磨损材料。这一镀层一般是通过火焰喷射法将一种材料，例如碳化钨镀覆在凸轮面上，或通过一种方法，例如汽相沉淀法(PVD)将一种材料，例如氮化钛镀覆在凸轮面上。这种镀层与淬硬钢比较有时能改善磨损性能，并减轻由于采用必须兼有结构性和抗磨损性的材料来制备凸轮板而产生的折衷方案的后果。但是，这些镀层成本高，而且很难做到涂镀得当，在运行中不会被剥落，从而引起过早磨损或导致能量转换装置出故障。
在另一先有技术中，凸轮板设有一构成凸轮面的可更换耐磨板或嵌入垫件。当表面磨损或损坏时，可以安装一新耐磨板，使凸轮板恢复到其原始状态。由于只更换耐磨板，所以与凸轮板必须更换或再加工的那些先有技术比较，这项先有技术能极大地降低成本。这种耐磨板嵌入件一般由涂镀的或未涂镀的淬硬钢来制备，而且比较厚，其厚度范围为0.040-0.100英寸。授予哥斯托姆斯基(Gostomski)的美国专利3,996,841就采用这种技术。哥斯托姆斯基公开了采用一种多少能变形的推入环形钢件，其厚度最好为0.050英寸，该推入环形钢件松动地安装在倾斜凸轮板的粗加工或铸造状态的支撑面上，从而不需要高精度地加工支撑面，降低了制造成本。
很久以来大家都知道，陶瓷材料，例如碳化硅和氮化硅具有抗磨损性，其抗磨损性大大优于淬硬钢的抗磨损性。它们也不如钢那么致密和刚硬，对于一种陶瓷材料来说，其典型的杨氏模数处于45-55MSI范围内，而对于钢来说，其典型的杨氏模数为30MSI。所以很久以来轴向活塞装置设计者的目标是探寻出一种在凸轮板结构中利用这些陶瓷材料的途径，以便能增加能量转换装置的效能和使用寿命。迄今这个目标尚未达到，这是因为这种陶瓷材料所呈现出来的独特的性能组合，以及用这些材料制造硬件时所带来的困难，结果是其可靠性不那么理想。
尽管从直观上看，只要用一种陶瓷材料替代先有技术中的凸轮板或耐磨板似乎是符合逻辑的，但实际上却不是那么简单。即便不是不可能用陶瓷材料来制作复杂的构形，如许多凸轮板所要求的那种构形，可由于陶瓷材料的脆硬特性使其成本增高而不能使用纯陶瓷材料。再者，陶瓷中小凹点或表面缺陷可以成为裂纹的引发点，最终导致陶瓷件失效、破损。一般说这就要求对陶瓷件的所有表面进行精加工或抛光，所谓所有表面也包括许多目前金属材料，例如钢、铁或铝凸轮板上仅需粗加工或呈铸造状态的表面。由于需要对所有表面进行加工，因此极大地增加了一全陶瓷件的成本，以至于在很多情况下，实际上不能考虑用陶瓷材料来制作整个凸轮板。
过去一直认为，陶瓷材料的脆性和高刚硬性使其不能用作耐磨板插在钢或其它金属材料凸轮板中。确实，对钢凸轮板组件中陶瓷耐磨板进行测定和应力分析证明这种想法是对的。如果简单地用相同厚度的陶瓷耐磨板来替代具有典型厚度0.080-0.100英寸的钢耐磨板插件，那么陶瓷插件一般会断裂和破损。由于若干原因，这种破损是会发生的。
由于陶瓷插件在弯曲方面要比同样厚度的钢插件刚硬得多，所以陶瓷材料在负载作用下不如较韧性的钢那样容易弯曲以适配在下的凸轮板结构。换句话说，如果陶瓷板弯曲程度象钢板一样，那么陶瓷板将经受更高的内应力。其结果是，陶瓷板本身承受的负载要比钢板与在下的凸轮板结构组合时所要求承受的负载大。另外，耐磨板表面粗糙度，例如那种在哥斯托姆斯基专利中公开的、对于柔性钢插件来说可以接受的表面粗糙度，在陶瓷耐磨板中将产生非承载区域和高点接触负载，这就引发陶瓷耐磨板的裂纹和破损。
为了解决上述问题，有人会认为，本领域普通技术人员是能够在陶瓷耐磨板中求得一种可接受的应力水平，通过重新设计在下凸轮板结构以限制其在载荷作用下的最大弯曲变形，或者通过减小陶瓷插件的厚度以便产生相匹配的弯曲变形，从而在陶瓷插件中产生可接受的低应力。然而事实上，迄今为止无论上述哪种途径对于本领域普通技术人员来说都是非显而易见的。
重新设计在下凸轮板结构以限制其弯曲变形立即就意味着使凸轮板增加相当多的厚度，体积，重量和成本，从而使这种重新设计在实际上成为不可行的。这种途径，即只是用陶瓷板替换钢板，也排除了改型陶瓷耐磨板使其适配现存的、原始设计用钢耐磨板的轴向活塞装置的可能性。
减少陶瓷耐磨板的厚度使其在负载下的内应力减小到可接受的水平，这也是极其非显而易见性的，理由有二。首先，直到目前尚未可能制造出其厚度能与钢插件匹配的、厚度仅为0.050-0.100英寸的陶瓷材料结构件，更不用说进一步减少厚度以满足降低内应力到可接受的水平的要求。即使到今日，也只有这样一些公司，例如奇奥司拉公司(Kyocera)，世界最大陶瓷材料供应商和诺顿高新陶瓷公司(Norton Advanced Ceramics)，美国最大陶瓷材料供应商才具备这种专有技术，使其能生产出适用本发明耐磨板的那种断面足够薄、精度和表面光洁度足够好的陶瓷材料结构件。
另外，即使可以得到所要求厚度的陶瓷材料件，看来也是绝对难以想象，这种由脆如玻璃厚度仅为0.005-0.0030英寸的陶瓷材料制成的耐磨板能经受得住一轴向活塞装置中受载耐磨板所经受的弯曲载荷和其它环境条件，要知道0.005英寸仅比本专利申请文件的一张纸厚一点。
力图仅用陶瓷材料插入件替代松动地安装在凸轮板支撑面上的钢插入件，正如哥斯托姆斯基在其专利中所公开那样，这时由于陶瓷的刚硬和耐磨性还会出现另外的问题。尽管一般认为哥斯托姆斯基式的插入件在负载作用下相对于支撑面作一定角度的转动是可接受的，但还是要尽力采取措施保持陶瓷插入件不转动，这是因为陶瓷件是如此之薄而且又比钢件耐磨得多，所以这种转动就会导致陶瓷插入件象刀子一样切割支撑的钢结构件，从而使支撑结构件磨损和严重损坏。
为避免这种磨损和损坏，看来需要加设某种使陶瓷插入件相对于凸轮板的在下支撑结构不作转动的定位措施。需要这种定位的另一原因在于它最大限度地发挥了磨损表面的效能，因为它确保了所有相对运动只出现在活塞滑快和耐磨板的凸轮面之间，而不是在耐磨板和支撑面之间有某些运动，要知道支撑面一般是不需要设计成耐磨的。
确实，一些类似于哥斯托姆斯基专利的先有轴向活塞装置加设了防转动结构，例如在耐磨板的边缘处栽设销轴、键或板片，它们与凸轮板支撑结构中的相匹配结构互相连锁，防止耐磨板相对于在下的凸轮板支撑结构作转动。但是，由于两个原因这些结构一般是不能用在陶瓷件上的。首先，象销轴、板片或键齿之类的结构件会产生集中的点载荷，这些点载荷尽管对于象钢这样柔韧性材料来说是可接受的，但却会在陶瓷这样脆性材料中引发断裂。即使陶瓷材料能经受得起由于将销轴栽设到具有大厚度的在先钢耐磨板中所产生的那种集中载荷，可我们发明中的陶瓷插入件的断面非常之薄，实际上使其没有足够的厚度作为我们发明中的防转动装置来使用。其次，加工具有键齿这样复杂构形的陶瓷耐磨板的成本太高。
因此，本发明的一个目的是提供一种改进的轴向活塞能量转换装置，它通过设有一具有优良耐磨性的陶瓷材料凸轮面而获得增强的功效和较长的使用寿命，并且制造成本低。本发明其它目的包括a)提供一种可容易改形而适配现有轴向活塞装置的凸轮面；b)提供一种使陶瓷磨损板插入件相对于在下凸轮板支撑结构不作转动的定位结构。
发明概述本发明提供一种符合上述目的的轴向活塞能量转换装置，它利用一具有仅约0.005-0.040英寸典型厚度的薄陶瓷耐磨板插入件作为凸轮面，该凸轮面由空气压力固紧在一凸轮板支撑结构的在下支撑面上。
具体说，耐磨板和凸轮板之间的固定连接是这样实现的先将凸轮板的支撑面和耐磨板的配合面两者抛光到具有非常平滑的光洁度，再在一个抛光面上涂抹一薄层油之类的液体，然后将耐磨板放置在支撑面上。由于表面经过极好的抛光，再加上一薄层油膜，所产生的表面间结合实质上是气密性的。作用在耐磨板的凸轮面上的大气压力就紧紧地将耐磨板固定就位在支撑面上，其方式就如同一对约翰逊块规一样，只要它们的经过极好抛光的表面互相贴配，两块规就能固紧在一起。
我们的经验表明，在耐磨板和在下凸轮板结构的配合面抛光到光洁度约为1/10微英寸(0.000001-0.000010)情况下，厚度小于0.020英寸的耐磨板可以成功地应用在设有钢支撑凸轮板结构的轴向活塞装置中，提供增强的功效和良好的抗磨性。能够成功地将如此薄的陶瓷插入件安装在支撑面上就使得陶瓷插入件在操作载荷作用下能有足够的弯曲与在下的凸轮板支撑结构贴合并由该结构完全支撑住，而不会引起不可接受的高内力，这样就解决了陶瓷插入件由于先有技术中企图利用大厚度的陶瓷耐磨板插入件或按不是本发明所公开的方法安装薄插入件而产生的不恰当支撑所引发的破裂问题。
我们的经验还表明，利用上述的固紧方法，耐磨板会固定就位，而不会相对于凸轮板支撑面作任何转动，从而排除了由于耐磨板相对于支撑结构作转动而使在下支撑结构产生磨损的可能性。
尽管本发明的耐磨板最好是用陶瓷材料制成，但本发明所公开的将耐磨板安装到一凸轮板的在下支撑面上的方法也可以应用到将薄金属耐磨板安装到在下支撑结构面上，并具有极大的优越性。不管是采用陶瓷的，或非陶瓷的插入件，本发明都可应用于使用固定的或变化的凸轮面的能量转换装置上。
根据本发明的另一方面，本发明采用具有同心内形和外形的环形耐磨板插入件来为活塞滑块提供耐磨表面，这样随着活塞绕一转动轴转动通过凸轮面就会在该凸轮面上形成一基本呈椭圆形的接触轨道区域。耐磨板外形采用简单的圆环形就能够使比较复杂的椭圆形更容易在陶瓷结构中成形，既减少了耐磨板初始制作成本，也减少了能量转换装置更换耐磨板时的维修费用。
采用简单的圆环形陶瓷耐磨板就能比前述的方法，例如在凸轮板表面上镀上或火焰喷涂上一层耐磨镀层的方法，提供更好的耐磨性和可修理性，而其成本相当于或低于实施镀层的成本。
本领域的普通技术人员将认识到，由于本发明能够使用非常薄的陶瓷耐磨板插入件，所以插入件的厚度可以容易地进行调节，以便在弯曲变形下产生可接受的内应力，该弯曲变形与采用金属耐磨板的现有能量转换装置中的在下凸轮板支撑结构的弯曲变形是相匹配的。这样，本发明通过实际上只是用薄陶瓷插入件替代先前使用的钢插入件就能使具有改进耐磨性的薄陶瓷耐磨板经改形后根据本发明所公开的方式安装到现有的装置中。
本发明的目的，优点和新特征都将在下述的附图和最佳实施例的详细说明中进一步得到展示。
附图简要说明

图1为本发明轴向活塞能量转换装置剖视示意图；图2-4展示出图1所示轴向活塞能量转换装置中变凸轮和陶瓷插入件的详细特征，其中图2为插入件的俯视图，图3为陶瓷插入件和变凸轮的剖视图，图4为变凸轮的俯视图；图5为图1所示轴向活塞能量转换装置中定凸轮和陶瓷插入件的放大剖视图；图6为沿图5中6-6线的截面图。
发明说明图1示出本发明应用于液压测程器10，一种典型的能量转换装置的实施例，这种能量转换装置应用在飞行器电力系统的恒速传动机构中。在农业机械或园艺拖拉机的动力系统中通常也采用类似的能量转换装置作为液压传动系统，以便在该液压传动系统的输入轴转速和输出轴转速之间提供无级变速。
如图1所示，液压测程器10一般包括有一由输入轴14驱动的变排量轴向活塞泵12和一定排量轴向活塞马达16，该马达利用来自泵12的液体驱动一输出轴18。孔板19将泵组件12和马达组件16分割开，孔板设有弧形的进口和出口孔(未示出)将泵12和马达16互相连接起来。注液泵(未示出)以本领域中公知的方式将液压流体输送到泵12和马达16之间的液压回路中。
泵12包括一基本呈钟形的泵壳22，该泵壳的一开口端24通过紧固件26与孔板20连接；一封闭端部28，其中装有用来支撑输入轴14左端部的轴承30(如图1所示)。输入轴14的右端部支撑在轴承32中，后者则安装在孔板19中，这样输入轴14就可绕转动轴34转动。
泵缸体36设置在轴14的外围，与孔板20的左面滑动配合，并通过键连接件38与输入轴14连接，从而能绕轴线34转动。弹簧件39使泵缸体紧密地贴配在孔板20的左面上。
泵缸体36设有若干取向平行于输入轴14的转动轴线34的缸筒40，每一缸筒40装有一活塞42。缸筒40呈环形地配置在缸体中，与缸体孔54连通，从而与孔板20中的弧形孔(未示出)对齐。每一活塞40的左端设有一旋转活塞滑块组件46，该组件由较软材料，例如青铜制成。每一滑块46包含有一支撑面47，该支撑面镀有一层具有高润滑性的材料，例如银，并且配置得靠压在一呈变摆轮形(有时又称旋转斜盘)凸轮板52的一凸轮面50上。滑块46由定位件48限定住，使得滑块的支撑面47保持与变摆轮52的凸轮面50滑动接触。
如图2-4所示，变摆轮52有着较复杂的构形，它包含有凸耳固定部56、58，用来将变摆轮52安装在泵壳22中，安装得使凸轮面50能相对于轴线34作有选择地倾斜，从而使活塞44随着泵缸筒40由输入轴14驱动绕轴线34转动而在缸筒中做往复运动。变摆轮52设有一下垫支撑结构60，该结构有一较平滑的支撑面62，该面与一薄陶瓷耐磨板插入件66的配合面64匹配，插入件66有另一相对的表面，该表面就构成凸轮面50。当摆轮52安装到组装的液压测程器10中时，陶瓷耐磨板66就介于摆轮52的支撑结构62和活塞滑块46的支撑面47两者之间。
在一液压测程器10的最佳实施例中，摆轮支撑结构62是由具有良好结构性的钢材制成的，例如商业名称为300M的钢材，它又称之为AMS6419。陶瓷插入件66最好由这样一种材料制成，这种材料具有来自氮化硅和碳化硅系列材料的组份。陶瓷插入件66相当的薄，以便当泵12的缸筒40中呈现正常的液压压力时，该插入件能贴靠在支撑面62上作柔性变形，而不会在插入件66中产生过大的应力。可以看到，一般可以采用厚度值为0.005-0.040英寸的插入件，而厚度值为0.005-0.020英寸的更薄的插入件则更可取。
在本发明更理想的实施例中，支撑面62和配合面64两者都抛光到表面光洁度约为1/10微英寸的程度，再在配合面64或支撑面62上涂抹一薄层液体，例如油类，或者就是在液压测程器10中所使用的那种液压液体，然后将陶瓷插入件66安装到支撑面62上。我们的经验表明，当配合面抛光到上述程度，插入件66如上所述安装在一薄层液体上时，厚度等于或小于0.020英寸的插入件66能固定就位地保持在支撑面62上，插入件66相对于支撑结构60只出现非常微小的转动。在表面光洁度粗到约32微英寸时，我们也获得满意的成功，但必须承认，随着表面粗糙度的增加，插入件66和支撑面62之间出现更大的转动。
马达16在结构上基本类似于泵12，只是马达是定排量型的，而不是变排量型的。如图1和图5所示，马达16包含有一呈定摆轮80形的凸轮板组件，定摆轮80设有一下垫支撑结构82，该结构有一相对较平滑的支撑面84，该面与一薄陶瓷耐磨板插入件88的配合面86匹配，插入件88有另一相对的表面，该表面就构成凸轮面90。当定摆轮80安装到组装的液压测程器10中时，陶瓷耐磨板90就介于摆轮80的支撑结构82和活塞滑块94的支撑面92两者之间，活塞滑块94与马达活塞96连接，而后者被限定住与马达16陶瓷插入件88的凸轮面90进行滑动配合，其方式与先前对泵12所述的相同。
在一液压测程器10的优选实施例中，表面光洁度，材料和将插入件88安装到定摆轮80的支撑面92上的方法与先前对泵12相应的特征，组件和方法所述的相同。
但是如图5和6所示，由于定摆轮80的支撑面84和凸轮面90相对于转动轴线34倾斜一个定角度θ，活塞滑块94的支撑面92在插入件88的凸轮面90上滑成一基本呈椭圆形的轨道98，椭圆形轨道98确定出椭圆形径向内边100和椭圆形径向外边102。将陶瓷插入件88加工成椭圆形以与活塞滑块94所划出的椭圆轨道98相匹配会极大地增加插入件88的复杂性和成本。为避免这增加的复杂性和成本，液压测程器优选实施例中的陶瓷插入件88作成一简单的环形垫圈，环形垫圈设有同心的内径104和外径106，分别与椭圆轨道98的径向内边100的短径108和径向外边102的长径110相匹配。通过这样的配置，环形插入件88完全包容了椭圆形轨道98，并且提供了一耐磨表面，活塞滑块94的支撑表面92就能在该耐磨表面上运行而不会产生与陶瓷插入件88的内外径过度搭接或搭接不够的问题。
本领域内普通技术人员从上述说明中可以看出，本发明提供了一种改进的轴向活塞能量转换装置，该能量转换装置通过设置一由具有优良耐磨性的陶瓷材料所形成的凸轮面就可能以较低成本提供增强的功效和增长的使用寿命。还可以看到，本发明提供了一种能容易地进行改形而适配现有轴向活塞装置的凸轮面，还提供了一种改进的、将陶瓷耐磨板安装到凸轮板支撑表面上的措施，使陶瓷耐磨板插入件相对于一下垫凸轮板支撑结构保持固定，不作转动。
本领域普通技术人员还会看到，尽管本发明的说明是根据具体实施例及其应用进行的，本发明权利要求还可能有许多其它实施例和应用。例如，本发明可以应用在凸轮板和缸筒及活塞一起绕轴线转动的能量转换装置中，或者应用在设有转动凸轮板和不转动缸筒及活塞的装置中。另外，我们希望特别指出，本发明不限于应用薄陶瓷耐磨板，而且还能够为非陶瓷材料插入件，例如钢插入件，提供改进的安装措施。
所以应该理解到，本发明权利要求范围不应该限定在所述的具体实施例上。
权利要求
1．一种能量转换装置，它包括有a)孔板件，设有进入口和排出口；b)一缸体，可以绕一穿过所述孔板件的轴线相对于所述孔板件作转动；c)所述缸体中设有轴向取向的缸筒，所述缸筒可与所述孔板件中的进入口和排出口串通；d)在所述缸筒中滑行的活塞，所述活塞在其端部设有可转动的支撑滑块；和e)设在所述缸体一端的凸轮板件，用来使所述活塞能在所述缸筒中作往复运动；所述凸轮板件包括一支撑结构，当所述装置的缸筒中呈现正常的液压压力时，所述支撑结构可以变形，所述支撑结构还设有一较平滑的支撑面；和一薄陶瓷材料插入件，它安装在所述支撑结构和所述支撑滑块之间的支撑面上；所述陶瓷插入件相当的薄，以便当所述装置的缸筒中呈现正常的液压压力时，能贴靠在所述支撑面上作柔性变形，而不会在所述插入件内产生过大的应力。
2．根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于所述陶瓷材料是由氮化硅和碳化硅系列材料中选取的。
3．根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于所述插入件的厚度约为0.005-0.020英寸。
4．根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于所述支撑结构的支撑面和所述支靠在所述支撑结构上的插入件的一配合面两者均具有约为1微英寸-32微英寸的表面光洁度。
5．根据权利要求4所述的能量转换装置，它还包括有以一薄层液体涂层形式出现的防转动措施，液体涂层放置在所述支撑面和所述配合面之间，用来使所述插入件固定，使其不会相对于所述支撑结构自由地绕所述轴线作转动。
6．根据权利要求5所述的能量转换装置，其特征在于所述支撑面和所述配合面两者均具有约为1微英寸-10微英寸的表面光洁度。
7．根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于所述插入件呈环形，设有同心的内轮廓线和外轮廓线，分别确定出所述插入件的内径和外径。
8．根据权利要求7所述的能量转换装置，其特征在于所述支撑面相对于所述轴线是这样倾斜的，所述滑块在所述插入件的表面上绕所述轴线滑行出一基本呈椭圆形的轨道，所述椭圆形的轨道确定出其径向内边缘和径向外边缘；所述插入件的内径微小于或等于所述椭圆形轨道内边缘的短径；所述插入件的外径大于所述椭圆形轨道外边缘的长径。
9．根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于所述支撑面相对于所述轴线倾斜一个定角度。
10．根据权利要求1所述的能量转换装置，其特征在于所述支撑面相对于所述轴线倾斜一个变角度，所述能量转换装置还包括改变所述支撑面相对于所述轴线角度的措施。
11．一种能量转换装置，它包括有a)孔板件，设有进入口和排出口；b)一缸体，可以绕一穿过所述孔板件的轴线相对于所述孔板件作转动；c)所述缸体中设有轴向取向的缸筒，所述缸筒可与所述孔板件中的进入口和排出口串通；d)在所述缸筒中滑行的活塞，所述活塞在其端部设有可转动的支撑滑块；和e)设在所述缸体一端的凸轮板件，用来使所述活塞能在所述缸筒中作往复运动所述凸轮板件包括一支撑结构，当所述装置的缸筒中呈现正常的液压压力时，所述支撑结构可以变形，所述支撑结构还设有一较平滑的支撑面；和一薄插入件，它安装在所述支撑结构和所述支撑滑块之间的支撑面上；所述插入件相当的薄，以便当所述装置的缸筒中呈现正常的液压压力时，能贴靠在所述支撑面上作柔性变形，而不会在所述插入件内产生过大的应力。所述支撑结构的支撑面和所述支靠在所述支撑结构上的插入件的一配合面两者均具有约为1微英寸-32微英寸的表面光度；设有一薄层液体涂层，该涂层放置在所述支撑面和所述配合面之间，用来使所述插入件固定，使其不会相对于所述支撑结构自由地绕所述轴线作转动。
12．在一能量转换装置中，该装置包括有a)孔板件，设有进入口和排出口；b)一缸体，可以绕一穿过所述孔板件的轴线相对于所述孔板件作转动；c)所述缸体中设有轴向取向的缸筒，所述缸筒可与所述孔板件中的进入口和排出口串通；d)在所述缸筒中滑行的活塞，所述活塞在其端部设有可转动的支撑滑块；和e)设在所述缸体一端的凸轮板件，用来使所述活塞能在所述缸筒中作往复运动；所述凸轮板件包括一支撑结构，当所述装置的缸筒中呈现正常的液压压力时，所述支撑结构可以变形，所述支撑结构还设有一较平滑的支撑面；和一薄插入件，它安装在所述支撑结构和所述支撑滑块之间的支撑面上；所述插入件相当的薄，以便当所述装置的缸筒中呈现正常的液压压力时，能贴靠在所述支撑面上作柔性变形，而不会在所述插入件内产生过大的应力；一种将所述插入件安装到所述支撑面上的方法，它包括下列步骤(1)抛光所述支撑结构的支撑面和所述支靠在所述支撑结构上的插入件的配合面两者到表面光洁度约为1微英寸-32微英寸；和(2)在所述支撑面或配合面之一上涂覆一薄层液体，然后使所述平面互相接触。
全文摘要
一种改进的轴向活塞能量转换装置,它利用一种具有典型厚度仅约为0.005－0.040英寸的薄陶瓷耐磨板插入件作为凸轮面,凸轮面由大气压力紧固在一钢凸轮板支撑结构的下垫支撑面上。耐磨板安装到凸轮板支撑面上是这样实现的:抛光凸轮板支撑面和耐磨板配合面两者到非常平滑的程度,在抛光面之一上涂抹一薄层液体,例如油类,然后将耐磨板安放到支撑面上。高度抛光的表面,加上一薄层油液,结果就形成气密性的结合。作用在耐磨板凸轮面上的大气压力使耐磨板紧固就位保持在支撑面上,其作用方式就象一对约翰逊块规一样,只要其高度抛光的表面互相贴配,它们就紧密地紧固在一起。
文档编号F04B1/20GK1214105SQ97191430
公开日1999年4月14日 申请日期1997年8月26日 优先权日1996年8月26日
发明者小威廉姆·J·杜拉科, 希夫·C·古普塔, 正银龙, 杰勒德·C·威索尔, 斯科特·M·汤姆逊 申请人:桑斯特朗德公司