二维锥滚轮活塞泵的制作方法
【专利摘要】二维锥滚轮活塞泵，包括泵体，泵体上开有吸液孔和排液孔，泵体内设有泵单元，且泵单元与电机相连，泵单元包括固定在泵体内的缸体，缸体内设有活塞，缸体的中心轴与活塞的中心轴重合，活塞的两端均设有驱动活塞轴向移动以引起工作腔室容积変化的触发装置，且活塞两端的触发装置驱动活塞运动的方向相反。本发明的导轨与锥滚轮为线接触，增大了滚动接触的面积，降低了接触应力，有效避免打滑，也延长了接触部件的使用寿命；且润滑腔与工作腔室密闭隔开，实现了油水分离，即可适用于油介质，又适用于水介质，扩大了使用范围。
【专利说明】
二维锥滚轮活塞泵
技术领域
[0001] 本发明涉及一种二维锥滚轮活塞栗，属于流体传动及控制领域中的液压栗及液压 马达。
【背景技术】
[0002] 柱塞(活塞)栗用柱塞(活塞)和油缸体作为主要工作构件。当柱塞(活塞)在缸体的 柱塞（活塞)孔中作往复运动时，由柱塞(活塞）与缸体组成的密闭工作容积腔发生容积变 化，完成吸、排液过程。根据柱塞(活塞)在缸体中的不同排列形式，柱塞(活塞)栗分为径向 式和轴向式两大类。
[0003] 传统常见的轴向柱塞(活塞)栗依靠柱塞(活塞)在缸体内往复运动，使密封工作容 腔容积发生变化来实现吸、压油。内部相对运动的零件多，对材料材质、加工精度要求高，对 油液污染敏感，加工、使用、维护的要求和成本较高，价格昂贵;缸体随传动轴一起转动，转 动惯量大，导致启动、停止、调速的响应速度慢，不利于通过调速来控制栗的输出流量;缸体 内摩擦副较多，高速转动下，缸体温升较快，配流盘、柱塞(活塞)等零件的磨损直接影响栗 的使用寿命和耐久性。除此之外，由于柱塞（活塞)栗本身工作原理的限制，传动轴转动一 周，每个柱塞(活塞）只能实现一次吸油和一次排油，其排量受到了限制，且需要独立设计配 流机构来完成工作容腔吸排油的切换。
[0004] 现有的柱塞栗的润滑系统与输液系统连通，用所输送的液体作为润滑剂，这种结 构只适合输送油，不适合用于水介质环境。
[0005] 而水是人类生产与生活中最常用的液态物质，因而与水相关的机械，尤其是作为 水转输与能量转换的水栗的发展一直是人们关注的焦点和研究的热点。水栗在原理与结构 上主要分为叶片(离心)式与容积式，与前者相比，容积式水栗具有效率高、功率密度大和易 实现高压的优点，是水栗技术的重要发展方向，因此，能实现水栗功能的活塞栗更加具有实 用性。
【发明内容】
[0006] 为了克服现有技术的上述缺陷，并实现水栗功能，本发明提供一种二维锥滚轮活 塞栗。
[0007] 本发明采用的技术方案是：
[0008] 二维锥滚轮活塞栗，包括栗体，栗体上开有吸液孔和排液孔，栗体内设有栗单元， 且栗单元与电机相连，
[0009] 栗单元包括固定在栗体内的缸体，缸体内设有活塞，缸体的中心轴与活塞的中心 轴重合，活塞的两端均设有驱动活塞轴向移动以引起工作腔室容积变化的触发装置，且活 塞两端的触发装置驱动活塞运动的方向相反；
[0010] 工作腔室包括分别位于缸体两端的左腔室和右腔室，活塞的中间设有台肩，台肩 的左端面和左侧的导轨将缸体内腔围隔成密闭的左腔室，台肩的右端面和右侧导轨将缸体 内腔围隔成密闭的右腔室；台肩上设有两条轴对称的左轴向槽和两条轴对称的右轴向槽， 且左轴向槽和右轴向槽在活塞的横截面的圆周上等间距交替设置；左轴向槽与左腔室连 通，右轴向槽与右腔室连通;缸体上设有两个轴对称的左窗口和两个轴对称的右窗口，与所 述的排液孔连通的左窗口和与所述的吸液孔连通的右窗口在缸体的横截面上的投影沿缸 体的圆周等间距交替分布；
[0011] 轴对称是指以活塞的中心轴对称;轴向是指活塞的中心轴所在的方向，径向是指 活塞横截面的直径所在的方向；
[0012] 所述触发装置包括导轨和滚轮，导轨固定在缸体的端部，活塞贯穿导轨，且活塞的 端部设有悬架，悬架上连接一对轴对称的滚轮;导轨呈轴向的环状曲面，曲面带有轴向的起 伏，所述的导轨在中心轴方向的投影呈圆环状，所述的曲面有2个最高点和2个最低点，所述 的最高点和最低点分别位于所述的圆环的相互垂直的两条直径上，所述的曲面分别依照所 述的两条直径对称;滚轮在导轨上滚动，推动活塞沿轴向移动；
[0013] 位于活塞两端的导轨的曲面起伏的波形，相互反相；
[0014] 导轨的曲面的波形与左轴向槽和右轴向槽、左窗口和右窗口的位置具有如下对应 关系:第一阶段导轨和滚轮驱动活塞向左移动，左轴向槽对准左窗口，左腔室排除液体，同 时右轴向槽对准右窗口，右腔室吸入液体;第二阶段导轨和滚轮驱动活塞向右移动，左轴向 槽对准右窗口，左腔室吸入液体，同时右轴向槽对准左窗口，右腔室排出液体;所述的导轨 的内环侧高于外环侧;所述的滚轮是锥滚轮，锥滚轮的滚动面与导轨适配；
[0015] 活塞两端的触发装置之一的悬架与穿入栗体内的电机输出轴同轴相连；
[0016] 栗体的端盖与导轨将栗体内腔围隔成密闭的润滑腔，润滑腔通过开设在栗体上的 润滑通道连通，且润滑通道上设有润滑油口。
[0017] 进一步，所述的左窗口和右窗口位于中心轴的不同位置。
[0018] 进一步，电机的输出轴上连接有拨叉，悬架的端部固定有拨盘，拨盘上开设有受力 槽，拨叉设在受力槽内；拨叉的两侧设有径向的固定柱，固定柱上固定套设有轴承，拨叉通 过轴承推动拨盘。
[0019] 进一步，锥滚轮包括锥形轮套，锥形轮套包括筒体部和锥体部，锥形轮套套设在销 轴上，销轴径向穿设在悬架上，筒体部与销轴之间设有球轴承，锥体部与销轴之间设有滚针 轴承，球轴承和滚针轴承均套设在销轴上，并通过卡设在滚针轴承和销轴之间的螺纹套将 球轴承和滚针轴承锁紧在锥形轮套内，螺纹套与销轴之间设有第一钢丝挡圈，螺纹套与锥 体部之间设有第二钢丝挡圈。
[0020] 又进一步，导轨设有径向安装孔，左销钉穿入栗体、缸体和左侧导轨上的径向安装 孔，将缸体和左侧的导轨固定在栗体上，右销钉穿入缸体和右侧的导轨上的径向安装孔，将 右侧的导轨固定在缸体上;导轨上设有与活塞相配合的轴向安装孔。
[0021] 再进一步，悬架套设在活塞的端部，并通过圆柱销径向固定在活塞上。
[0022] 更进一步，两个左窗口通过缸体上的第一环形槽连通，两个右窗口通过缸体上的 第二环形槽连通。
[0023] 本发明采用导轨与锥滚轮相配合的触发装置推动活塞做轴向移动和周向转动，借 助活塞的轴向移动驱动工作腔室容积变化，借助活塞的轴向移动和周向转动实现配流，即 分配工作腔室吸液或排液，省去了独立的配流机构。
[0024] 本发明的有益效果体现在：
[0025] 1、导轨与锥滚轮为线接触，增大了滚动接触的面积，降低了接触应力，有效避免打 滑，也延长了接触部件的使用寿命。
[0026] 2、润滑腔与工作腔室密闭隔开，实现了油水分离，即可适用于油介质，又适用于水 介质，扩大了使用范围。
[0027] 3、悬架悬挂在活塞的两端，具有相对于销轴旋转的自由度，可以对销轴两侧的锥 滚轮进行自动对中微调。
[0028] 4、将现有活塞栗采用的轴与活塞一体化集成，简化了整体结构，利用活塞的周向 转动和轴向移动实现配流，省去了传统轴向活塞栗另需配置的配油盘或阀配流结构。
[0029] 5、可实现连续吸排液功能和配流功能，而且活塞往复运动一次，单个活塞吸排液 各进行两次，单个活塞旋转一周可实现两次往复运动，即四次吸、排液，而传统轴向柱塞(活 塞)栗只能进行一次吸排液，在保证流量不变的前提下，本发明可以实现微型化，且成本得 到大大降低。
[0030] 6、传统活塞栗具有活塞-缸体摩擦副和配流摩擦副，本发明只有活塞-缸体摩擦 畐1J，提尚了工作效率。
[0031 ] 7、由于单元栗对称的运动特性，将两个单元栗串联即可基本消除流量脉动。
[0032] 8、采用单元栗的设计可实现单元化插装，在按二进制流量设计插装后可通过电控 实现数字栗的设计。
【附图说明】
[0033]图1为本发明结构示意图。
[0034]图2为单元栗结构示意图。
[0035]图3为活塞结构示意图。
[0036] 图4为图3中A-A向剖视图。
[0037]图5为缸体结构示意图。
[0038] 图6为图5中A-A向剖视图。
[0039] 图7为图5中B-B向剖视图。
[0040] 图8为左侧的导轨的结构示意图。
[0041 ] 图9为图8中A-A向剖视图。
[0042]图10为右侧的导轨的结构示意图。
[0043] 图11为图10中A-A向剖视图。
[0044] 图12为左侧的悬架、锥滚轮和拨盘装配示意图。
[0045] 图13为右侧的悬架和锥滚轮装配结构示意图。
[0046] 图14为左侧的悬架、锥滚轮和拨盘装配结构爆炸示意图。
[0047] 图15为右侧的悬架和锥滚轮装配结构爆炸示意图。
[0048] 图16为电机输出轴与拨叉装配结构爆炸示意图。
[0049] 图17为活塞位于0°时，单元栗结构示意图。
[0050] 图18为图17中A-A向剖视图。
[0051 ] 图19为图17中B-B向剖视图。
[0052] 图20为活塞逆时针旋转到时，单元栗结构示意图。
[0053] 图21为图20中A-A向剖视图。
[0054] 图22为图20中B-B向剖视图。
[0055] 图23为活塞逆时针旋转到j时，单元栗结构示意图。
[0056] 图24为图23中A-A向剖视图。
[0057] 图25为图23中B-B向剖视图。
[0058] 图26为活塞逆时针旋转到#时，单元栗结构示意图。 4
[0059] 图27为图26中A-A向剖视图。
[0060] 图28为图26中B-B向剖视图。
[0061 ]图29为活塞逆时针旋转到π时，单元栗结构示意图。
[0062] 图30为图29中Α-Α向剖视图。
[0063] 图31为图29中Β-Β向剖视图。
[0064] 图32为滚轮在导轨上的位移、速度、加速度与活塞旋转角度之间的关系图。
【具体实施方式】
[0065] 参照附图，二维锥滚轮活塞栗，包括栗体1，栗体1上开有吸液孔和排液孔，栗体1内 设有栗单元，且栗单元与电机相连，
[0066] 栗单元包括固定在栗体1内的缸体2，缸体2内设有活塞3，缸体2的中心轴与活塞3 的中心轴重合，活塞3的两端均设有驱动活塞3轴向移动以引起工作腔室容积变化的触发装 置，且活塞3两端的触发装置驱动活塞3运动的方向相反；
[0067] 工作腔室包括分别位于缸体两端的左腔室和右腔室，活塞3的中间设有台肩31，台 肩31的左端面和左侧的导轨4将缸体2内腔围隔成密闭的左腔室，台肩31的右端面和右侧的 导轨5将缸体2内腔围隔成密闭的右腔室；台肩31上设有两条轴对称的左轴向槽e、h和两条 轴对称的右轴向槽f、g，且左轴向槽e、h和右轴向槽f、g在活塞3的横截面的圆周上等间距交 替设置;左轴向槽e、h与左腔室连通，右轴向槽f、g与右腔室连通;缸体2上设有两个轴对称 的左窗口 a、c和两个轴对称的右窗口 b、d，与所述的排液孔连通的左窗口 a、c和与所述的吸 液孔连通的右窗口 b、d在缸体2的横截面上的投影沿缸体2的圆周等间距交替分布；
[0068] 轴对称是指以活塞3的中心轴对称;轴向是指活塞3的中心轴所在的方向，径向是 指活塞3横截面的直径所在的方向；
[0069] 所述触发装置包括导轨4、5和滚轮9、7,导轨4、5固定在缸体2的端部，活塞3贯穿导 轨4、5，且活塞3的端部设有悬架8、6，悬架8、6上连接一对轴对称的滚轮9、7;导轨4、5呈轴向 的环状曲面41、51，曲面41、51带有轴向的起伏，所述的导轨4、5在中心轴方向的投影呈圆环 状，所述的曲面有2个最高点和2个最低点，所述的最高点和最低点分别位于所述的圆环的 相互垂直的两条直径上，所述的曲面分别依照所述的两条直径对称；滚轮9、7在导轨上滚 动，推动活塞3沿轴向移动；
[0070] 位于活塞3两端的导轨4、5的曲面起伏的波形，相互反相；
[0071] 导轨4、5的曲面41、51的波形与左轴向槽6、11和右轴向槽匕8、左窗口3、(3和右窗口 b、d的位置具有如下对应关系:第一阶段导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3向左移动，左轴向槽 e、h对准左窗口 a、c，左腔室排除液体，同时右轴向槽f、g对准右窗口b、d，右腔室吸入液体； 第二阶段导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3向右移动，左轴向槽e、h对准右窗口 b、d，左腔室吸入 液体，同时右轴向槽f、g对准左窗口 a、c，右腔室排出液体；
[0072]所述的导轨4、5的内环侧高于外环侧;所述的滚轮9、7是锥滚轮，锥滚轮的滚动面 与导轨4、5适配；
[0073] 活塞3两端的触发装置之一的悬架8与穿入栗体1内的电机输出轴20同轴相连;本 实施例中左侧的悬架8与电机输出轴20相连。
[0074] 栗体1的端盖12、30与导轨4、5将栗体1内腔围隔成密闭的润滑腔，润滑腔通过开设 在栗体1上的润滑通道连通，且润滑通道上设有润滑油口。
[0075] 所述的左窗口 a、c和右窗口 b、d位于中心轴的不同位置，本实施例中左窗口 a、c位 于缸体的左侧，右窗口 b、d位于缸体2的右侧。
[0076]电机的输出轴20上连接有拨叉18,悬架8的端部固定有拨盘81，拨盘81上开设有受 力槽811，拨叉18设在受力槽811内；拨叉18的两侧设有径向的固定柱，固定柱上固定套设有 轴承82,拨叉18通过轴承82推动拨盘81。
[0077]锥滚轮9、7包括锥形轮套91、71，锥形轮套91、71包括筒体部和锥体部，锥形轮套 91、71套设在销轴16、17上，销轴16、17径向穿设在悬架8、6上，筒体部与销轴16、17之间设有 推力轴承92、72，锥体部与销轴16、17之间设有滚针轴承93、73，推力轴承92、72和滚针轴承 93、73均套设在销轴16、17上，并通过卡设在滚针轴承93、73和销轴16、17之间的螺纹套95、 75锁紧在锥形轮套91、71内，螺纹套95、75与销轴16、17之间设有第一钢丝挡圈96、76，螺纹 套95、75与锥体部之间设有第二钢丝挡圈94、74,起限定滚针轴承的作用，推力轴承92、72承 担锥形轮套91、71的轴向力，滚针轴承93、73承担锥形轮套91、71的径向力，如图12、图13所 不。
[0078] 导轨4、5设有径向安装孔42、52，左销钉13穿入栗体1、缸体2和左侧导轨4上的径向 安装孔42,将缸体2和左侧的导轨4固定在栗体1上，右销钉14穿入缸体2和右侧导轨5上的径 向安装孔，将右侧的导轨5固定在缸体2上;导轨4、5上还设有与活塞3相配合的轴向安装孔。 [0079] 悬架8、6套设在活塞3的端部，并通过圆柱销97、77径向固定在活塞3上。
[0080] 两个左窗口 a、c通过缸体2上的第一环形槽21连通，两个右窗口 b、d通过缸体2上的 第二环形槽22连通，以汇聚油液，便于油液在栗体中汇合。
[0081 ]栗体1的左端通过螺栓11固定安装有端盖12，左侧的端盖12与电机输出轴20之间 安装有起密封作用的第二格来圈27和用于支撑电机输出轴20的深沟球轴承28,且电机输出 轴20通过卡簧29固定在左端盖12上。
[0082]拨叉18通过销19、弹簧垫片84和第四钢丝挡圈85固定在电机输出轴的一端，电机 输出轴20的另一端通过联轴器与电机相连。轴承82套在拨叉18两侧的固定柱上，并由第三 钢丝挡圈81固定。轴承82采用深沟球轴承，且套设有轴承套83。
[0083] 缸体2上设有与径向安装孔42、52--对应的第二安装孔43、53;导轨4、5上设有与 缸体2配合用于安装0形密封圈21、24的沟槽44、54，导轨4、5上还设有与活塞3配合用于安装 第格莱圈23、26的沟槽44、55。
[0084]电机驱动拨叉18逆时针转动时，拨叉18将扭矩传递到轴承82,轴承82转动，驱动转 盘81转动，转盘81带动左侧的悬架8转动，左侧悬架8上的锥滚轮9沿左侧导轨4转动。
[0085] 导轨4、5上交替设有两个最高点m和两个轴对称的最低点n，当锥滚轮9、7从最低点 η向相邻最高点m运动时，锥滚轮9、7会挤压导轨4、5,导轨4、5对锥滚轮9、7的反作用力会同 步驱动活塞3轴向运动。而当锥滚轮9、7从最高点m向相邻最低点η运动时，导轨4、5会挤压锥 滚轮9、7，锥滚轮9、7对导轨4、5的反作用力会同步驱动活塞3轴向运动。
[0086] 由于活塞3两端的导轨4、5的曲面起伏的波形相互反相，即当一侧的锥滚轮从最低 点η向最高点m运动时，另一侧的锥滚轮正好从最高点m向最低点η运动，促使活塞向同一个 方向轴向移动。
[0087] 导轨4、5上相邻的最低点η与最高点m之间的区域构成一个运动区间，每个运动区 间对应的圆心角为|，在每个运动区间内，活塞3实现沿一个方向的一次轴向运动，相邻运动 区间内活塞3的运动方向相反。且由于每个运动区间内曲面的形状相同，相邻的运动区间的 曲面的波形反相，使得活塞3向左移动和向右移动具有相同的速率曲线。
[0088] 优选的，可使导轨4、5的形状使活塞满足等加速等减速运动规律，即在每个运动区 间内，在该区间的前半段，活塞3以相同的加速度加速，在该区间的后半段，活塞以相同的减 速度减速，使得活塞3向左移动和向右移动具有相同的加速度曲线，加速度突变较小，使得 活塞对缸体的冲击较小。导轨4、5呈空心圆柱状，锥滚轮9、7的滚动面与导轨4、5的曲面41、 51相贴合，保证两个锥滚轮9、7的锥形轮廓线的延长线交汇于一点，再保证悬架8、6两侧的 锥滚轮9、7与导轨4、5的贴合线的延长线与活塞3的中心轴线相交于一点，可使得悬架8、6两 侧的锥滚轮9、7与导轨4、5接触线上的线速度之间的差值最小，防止转动时打滑。
[0089] 台肩31的表面上交替开设有两条轴对称的左轴向槽e、h和两条轴对称的右轴向槽 f、g，左轴向槽e、h始终与左腔室连通，右轴向槽f、g始终与右腔室连通。
[0090] 当导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3向左轴向移动时，左腔室变小，右腔室变大，同时 在导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3周向转动的过程中，左轴向槽e、h对准左窗口a、c，左腔室经 过贯通的左轴向槽e、h和左窗口 a、c向外排液;右轴向槽f、g对准右窗口 b、d，左腔室经过贯 通的右轴向槽f、g和右窗口 b、d吸入液体，
[0091 ]当导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3向右轴向移动时，左腔室变大，右腔室变小，同时 在导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3周向转动的过程中，左轴向槽e、h对准右窗口 b、d，左腔室经 过贯通的左轴向槽e、h和右窗口 b、d向内吸液;右轴向槽f、g对准左窗口 a、c，左腔室经过贯 通的右轴向槽f、g和左窗口 a、c向外排液。
[0092] 缸体2与导轨4、5之间通过0型密封圈21、24密封，且0型密封圈21、24外还套设有防 止0型密封圈21、24变形的挡圈22、25，活塞3和导轨4、5之间通过第一格莱圈23、26密封，以 保证左腔室、右腔室的密封。
[0093]电机的输出轴20与端盖12之间通过第二格莱圈27密封，润滑腔与工作腔室分离， 润滑腔可对触发装置提供独立润滑。当本发明用于输送水时，润滑腔内的油与工作腔室内 的水能完全隔开，不会互相污染，实现油水分离。
[0094] 润滑腔通过润滑油口补充润滑油。
[0095]活塞3的两端铣平形成侧面为平面的插头，并在铣平后形成的平面上开有水平的 第一径向孔32,悬架8、6的左端均开设有与插头相适配的套孔，该套孔的两侧和活塞3端部 铣成的平面相贴合，与活塞3未铣平的弧面之间存在间隙；悬架8、6上开有与第一径向孔32 贯通的第二径向孔82、62,活塞3两端的插头分别插入悬架8、6的套孔内，再将圆柱销插入第 一径向孔32和第二径向孔82、62内，以将悬架8、6固定在活塞3上，且由于活塞端部与悬架套 孔的弧面处留有间隙，使得悬架8、6具有一个绕圆柱销97、77略微摆动的自由度，锥滚轮9、7 设置在销轴17、16上，销轴17、16的轴向与圆柱销97、77的轴向相互垂直，通过绕圆柱销97、 77摆动悬架8、6,可对悬架8、6两端的锥滚轮9、7进行居中平衡微调，以使两端的锥滚轮9、7 均紧贴导轨4、5。
[0096]以活塞旋转360°为一个工作周期，在初始状态下，左、右窗口 a、b、c、d与左、右轴向 槽e、f、g、h均相互错开，不产生沟通，左侧的悬架8上的锥滚轮9位于导轨4上的最低点n，右 侧悬架6上的锥滚轮7位于导轨5上的最高点m，定义此时锥滚轮9、7和活塞3均位于0°，如图 17-图19所示，本发明在一个工作周期(0~2π)内的工作流程为：
[0097] 1)当锥滚轮9、7沿导轨4、5从0°运动到$时，左侧悬架8上的锥滚轮9从最低点η向最 2 高点m运动，右侧悬架6上的锥滚轮7从最高点m向最低点η运动，驱动活塞3向左移动，左腔室 变小，右腔室变大。
[0098] 随着活塞3的周向转动，左窗口 a、c与左轴向槽e、h开始重合并贯通，同时，右窗口 b、d与右轴向槽g、f也开始重合并贯通；当活塞3旋转到^时，左窗口a、c与左轴向槽e、h的贯 通面积达到最大，右窗口 b、d与右轴向槽g、f的贯通面积也达到最大，活塞3达到中位，如图 20、21、22 所示。
[0099] 当锥滚轮9、7沿导轨4、5继续从运动到^时，左窗口 a、c与左轴向槽e、h的贯通面 积开始减小，右窗口 b、d与右轴向槽g、f的贯通面积也开始减小，活塞3继续往左侧运动。
[0100] 当锥滚轮9、7旋转到^时，活塞3达到最左端，左窗口 a、c与左轴向槽e、h错开，重合 面积归零，右窗口 b、d与右轴向槽g、f重合面积也归零，如图23、24、25所示。
[0101] 在锥滚轮9、7从0°运动到|的整个过程中，活塞3向左运动，左轴向槽e、h与左窗口 a、c分别贯通并构成a-e通道、c-h通道，右轴向槽g、f与右窗口 b、d分别贯通并构成b-g通道、 d-f通道;左腔室经过a-e通道、c-h通道经栗体1上的排液孔向栗体外排液，右腔室始终经过 b-g通道、d-f通道从栗体1上的吸液孔从栗体外吸液。本发明实现第一次吸、排液。
[0102] 2)当锥滚轮9、7沿导轨4、5从f运动到π时，左侧悬架8上的锥滚轮9从最高点m向最 低点η运动，右侧悬架6上的锥滚轮7从最低点η向最高点m运动，驱动活塞3沿轴向向右移动， 左腔室变大，右腔室变小。
[0103] 随着活塞3的周向转动，右窗口 b、d与左轴向槽e、h开始重合并贯通，同时，左窗口 a、c与右轴向槽g、f也开始重合并贯通。当活塞3旋转到f时，右窗口 b、d与左轴向槽e、h贯通 4 面积最大，左窗口 a、c与右轴向槽g、f的贯通面积也最大，活塞3达到中位，如图26、27、28所 7Jn 〇
[0104] 当锥滚轮9、7沿导轨4、5继续从运动到π时，右窗口 b、d与左轴向槽e、h的贯通面 4 积开始减小，左窗口 a、c与右轴向槽g、f的贯通面积也开始减小，活塞3继续往右侧运动。
[0105] 当锥滚轮9、7转动到π时，活塞3到达最右端，右窗口b、d与左轴向槽e、h错开，贯通 面积归零，左窗口 a、c与右轴向槽g、f的贯通面积也归零，如图29、30、31所示。
[0106] 在锥滚轮9、7从从|运动到π的过程中，活塞3向右运动，右窗口b、d与左轴向槽e、h 分别贯通并构成b_e通道、d-h通道，左窗口 a、c与右轴向槽g、f分别贯通并构成a-f通道、c-g 通道，左腔室经b-e通道、d-h通道从栗体外吸液，右腔室经a-f通道、c-g通道向栗体外排液， 本发明实现第二次吸、排液。
[0107] 3)当锥滚轮沿导轨从π运动到时，同锥滚轮沿导轨从0°运动到_，活塞3向左运 动，本发明实现第三次吸、排液。
[0108] 4)当锥滚轮沿导轨从运动到2JI时，同锥滚轮沿导轨从运动到I活塞3向右运 动，本发明实现第四次吸、排液。
[0109] 本发明由活塞3的周向转动和周向移动的结合实现了吸排液腔室的切换和连续的 吸排液，省去了独立的配流机构;且一次周向转动，实现了四次吸液、四次排液。
[0110] 当导轨4、5的形状使活塞满足等加速等减速运动规律时，活塞在一个工作周期内， 活塞的轴向位移、速度、加速度与转动角度对应的关系如图32所示。
[0111] 本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护 范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术 人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
【主权项】
1. 二维锥滚轮活塞栗，包括栗体，栗体上开有吸液孔和排液孔，栗体内设有栗单元，且 栗单元与电机相连，其特征在于： 栗单元包括固定在栗体内的缸体，缸体内设有活塞，缸体的中心轴与活塞的中心轴重 合，活塞的两端均设有驱动活塞轴向移动以引起工作腔室容积变化的触发装置，且活塞两 端的触发装置驱动活塞运动的方向相反； 工作腔室包括分别位于缸体两端的左腔室和右腔室，活塞的中间设有台肩，台肩的左 端面和左侧的导轨将缸体内腔围隔成密闭的左腔室，台肩的右端面和右侧导轨将缸体内腔 围隔成密闭的右腔室；台肩上设有两条轴对称的左轴向槽和两条轴对称的右轴向槽，且左 轴向槽和右轴向槽在活塞的横截面的圆周上等间距交替设置;左轴向槽与左腔室连通，右 轴向槽与右腔室连通;缸体上设有两个轴对称的左窗口和两个轴对称的右窗口，与所述的 排液孔连通的左窗口和与所述的吸液孔连通的右窗口在缸体的横截面上的投影沿缸体的 圆周等间距交替分布； 轴对称是指以活塞的中心轴对称；轴向是指活塞的中心轴所在的方向，径向是指活塞 横截面的直径所在的方向； 所述触发装置包括导轨和滚轮，导轨固定在缸体的端部，活塞贯穿导轨，且活塞的端部 设有悬架，悬架上连接一对轴对称的滚轮;导轨呈轴向的环状曲面，曲面带有轴向的起伏， 所述的导轨在中心轴方向的投影呈圆环状，所述的曲面有2个最高点和2个最低点，所述的 最高点和最低点分别位于所述的圆环的相互垂直的两条直径上，所述的曲面分别依照所述 的两条直径对称;滚轮在导轨上滚动，推动活塞沿轴向移动； 位于活塞两端的导轨的曲面起伏的波形，相互反相； 导轨的曲面的波形与左轴向槽和右轴向槽、左窗口和右窗口的位置具有如下对应关 系:第一阶段导轨和滚轮驱动活塞向左移动，左轴向槽对准左窗口，左腔室排除液体，同时 右轴向槽对准右窗口，右腔室吸入液体;第二阶段导轨和滚轮驱动活塞向右移动，左轴向槽 对准右窗口，左腔室吸入液体，同时右轴向槽对准左窗口，右腔室排出液体;所述的导轨的 内环侧高于外环侧;所述的滚轮是锥滚轮，锥滚轮的滚动面与导轨适配； 活塞两端的触发装置之一的悬架与穿入栗体内的电机输出轴同轴相连； 栗体的端盖与导轨将栗体内腔围隔成密闭的润滑腔，润滑腔通过开设在栗体上的润滑 通道连通，且润滑通道上设有润滑油口。2. 如权利要求1所述的二维锥滚轮活塞栗，其特征在于:所述的左窗口和右窗口位于中 心轴的不同位置。3. 如权利要求2所述的二维锥滚轮活塞栗，其特征在于：电机的输出轴上连接有拨叉， 悬架的端部固定有拨盘，拨盘上开设有受力槽，拨叉设在受力槽内；拨叉的两侧设有径向的 固定柱，固定柱上固定套设有轴承，拨叉通过轴承推动拨盘。4. 如权利要求3所述的二维锥滚轮活塞栗，其特征在于:锥滚轮包括锥形轮套，锥形轮 套包括筒体部和锥体部，锥形轮套套设在销轴上，销轴径向穿设在悬架上，筒体部与销轴之 间设有球轴承，锥体部与销轴之间设有滚针轴承，球轴承和滚针轴承均套设在销轴上，并通 过卡设在滚针轴承和销轴之间的螺纹套将球轴承和滚针轴承锁紧在锥形轮套内，螺纹套与 销轴之间设有第一钢丝挡圈，螺纹套与锥体部之间设有第二钢丝挡圈。5. 如权利要求4所述的二维锥滚轮活塞栗，其特征在于：导轨设有径向安装孔，左销钉 穿入栗体、缸体和左侧导轨上的径向安装孔，将缸体和左侧的导轨固定在栗体上，右销钉穿 入缸体和右侧的导轨上的径向安装孔，将右侧的导轨固定在缸体上；导轨上设有与活塞相 配合的轴向安装孔。6. 如权利要求5所述的二维锥滚轮活塞栗，其特征在于:悬架套设在活塞的端部，并通 过圆柱销径向固定在活塞上。7. 如权利要求6所述的二维锥滚轮活塞栗，其特征在于:两个左窗口通过缸体上的第一 环形槽连通，两个右窗口通过缸体上的第二环形槽连通。
【文档编号】F04B53/18GK106089621SQ201610574741
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月19日
【发明人】阮健, 金丁灿, 申屠胜男, 李胜, 童成伟, 孟彬
【申请人】浙江工业大学