浮动型二维双联活塞泵的制作方法

本发明涉及一种浮动型二维双联活塞泵，属于流体传动及控制领域中的液压泵及液压马达。

背景技术：

柱塞(活塞)泵用柱塞(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)泵分为径向式和轴向式两大类。

传统常见的轴向柱塞(活塞)泵依靠柱塞(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泵的输出流量；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泵的使用寿命和耐久性。除此之外，由于柱塞(活塞)泵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。

二维活塞泵将轴和活塞一体化设计，大大简化整体结构，并且利用活塞双自由度的运动原理实现连续的吸排油，此结构替代了传统轴向柱塞泵的配流盘结构，体积小、重量轻、传动简单、易调速、排量高，往复运动一次，较传统轴向活塞泵多一次，且效率高。

技术实现要素：

为了克服轴向柱塞泵存在的上述缺陷，本发明提供一种结构简单、体积小、重量轻、效率高、排量大的浮动型二维双联活塞泵。

本发明采用的技术方案是：

浮动型二维双联活塞泵，包括泵体，泵体上开有吸油口和排油口，泵体内设有泵单元，其特征在于：

泵单元包括固定在泵体内的两个缸体，两个缸体左右布置两个缸体内均设有活塞，且两活塞相互联动；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运动构件，且驱动活塞运动时活塞两端的运动构件运动方向相反；

所述的缸体、活塞以及两侧的运动构件构成泵的一联，靠近前端盖的为泵的上联，靠近后端盖的为泵的下联；

工作腔室包括分别位于缸体两端的左腔室和右腔室，活塞的两侧布有圆环形圆柱凸台，圆环形圆柱凸台上布有贯通圆环形圆柱凸台的圆形通孔，且一侧圆环形圆柱凸台上布有贯通圆环形圆柱凸台的u型槽，u型槽与圆形通孔的位置在圆周上相差90度；活塞的外表面布有两个环形槽，环形槽的中间布置有一圆形凸台，圆形凸台和左侧的导轨将缸体内腔围隔成密闭的左腔室，圆形凸台和右侧的导轨将缸体内腔围隔成密闭的右腔室；圆形凸台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，与所述的排油口连通的左窗口和与所述的吸油口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；

运动构件包括导轨和滚轮，导轨固定在缸体的端部，活塞贯穿导轨，且活塞的外端端部设有滚轮轴，活塞的内端端部设有联轴节，滚轮轴和联轴节上均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，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；所述的滚轮的滚动面与导轨适配；

活塞的外端是指活塞靠近前端盖或后端盖的一端，活塞的内端是指活塞远离前端盖或后端盖的一端；

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右移动，左轴向槽对准左窗口，左腔室吸入液体，同时右轴向槽对准右窗口，右腔室排除液体；第二阶段导轨和滚轮驱动活塞向左移动，左轴向槽对准右窗口，左腔室排除液体，同时右轴向槽对准左窗口，右腔室吸入液体；

位于前端盖内的联轴器与电机的输出轴同轴相连，通过活塞两端的运动构件带动活塞运动；

后端盖呈方形，一侧上下布有定位孔和一圆形通孔，定位孔用以放置销轴并与泵体固定连接，后端盖靠近缸体侧与泵体的接触面上置有一密封圈，且有油液流通的圆形通孔上置密封圈；

泵体的前、后端盖、与导轨将泵体内腔围隔成密闭的润滑腔。

进一步，所述的左窗口和右窗口位于中心轴的不同位置。

进一步，所述的前端盖呈方形，左侧均布有四个圆孔，右侧布有对称分布的四个定位孔，定位孔用以放置销轴并与泵体固连，内表面布有中心孔和一个圆形大凹槽，圆形大凹槽内放置运动构件；联轴器外部套接橡胶油封和深沟球轴承，置于前端盖的中心孔内；联轴器的一侧布有圆柱凸台，另一侧布有矩形凸台，矩形凸台上下前后表面布有u形凹槽，u形凹槽完全贯穿矩形凸台，所述的前端盖靠近缸体侧与泵体的接触面置有一密封圈。

进一步，所述的运动构件分布在缸体的两侧，并且两缸体之间连接的运动构件通过拨杆固连。

进一步，联轴节的上下侧均为圆柱，套接两个滚轮，并且与导轨的锥形曲面间隙配合。

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。

进一步，所述的缸体与导轨用对称分布的四个销轴进行周向固定，根据缸体内左右腔室的压力变化，缸体与导轨可轴向浮动。

进一步，所述的活塞两端的滚轮轴和联轴节均与活塞用销轴套接，滚轮轴和联轴节分别可绕销轴周向浮动，即两端的滚轮可左右摆动。

本发明提出轴与活塞一体化设计，简化结构，利用活塞的旋转和滑动的双自由度结构代替传统周向柱塞泵的配油盘结构，实现连续吸排油功能，并且采用双联方式，活塞旋转一周，往复运动4次，吸排油各8次，较单体活塞泵多4次。

本发明的有益效果体现在：

1、采用双联方式，活塞之间呈45度相位角，流量脉动和压力脉动得以消除。

2、活塞内结构为通孔，作为油液的呼吸孔，使缸体左右腔油液相通，使得活塞在不断旋转和滑动过程中，缸体左右两侧的油液压力相同，对活塞滑动不会造成影响，对电机扭矩的需求也变小。

3、导轨与滚轮接触面为锥形曲面，与滚轮面接触，减小滚轮与导轨锥形曲面的摩擦损耗。

4、缸体与活塞的窗口开口大小总和始终保持一定，消除流量脉动。

5、滚轮轴与活塞用销轴连接，使得滚轮轴能够以销轴的外圆面为中心左右摆动，使得上下两端滚轮更好地贴合导轨，补偿导轨对称面的高低误差，克服由于导轨曲面的高低误差使滚轮卡死或失效，及缸体内发生振动。

6、导轨与缸体通过销钉周向固定，缸体内的压力变化使得导轨直动摆动，使滚轮能够贴合导轨上的曲面，补偿导轨曲面尺寸量的加工误差，克服整个泵尺寸量的加工误差。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为泵单元的结构示意图。

图3为本发明前端盖的结构示意图。

图4为本发明后端盖的结构示意图。

图5a、5b、5c为本发明泵体的结构示意图。

图6为本发明缸体与导轨连接的爆炸示意图。

图7a为本发明两缸体之间连接的运动构件的爆炸图。

图7b为本发明两缸体之间连接的运动构件的结构示意图。

图8为本发明活塞外端靠近前端盖的运动构件及与前端盖连接的爆炸示意图。

图9为本发明活塞外端靠近后端盖的运动构件的爆炸示意图。

图10为本发明活塞结构示意图a。

图11为本发明缸体结构示意图。

图12为本发明滚轮轴结构示意图。

图13为本发明联轴器结构示意图。

图14为本发明活塞结构示意图b。

图15为本发明滚轮结构示意图。

图16为本发明导轨结构示意图。

图17为本发明左侧联轴节结构示意图。

图18为本发明右侧联轴节结构示意图。

图19a为本发明活塞开口示意图。

图19b为图19a中的a-a截面图。

图20a为本发明缸体开口示意图。

图20b为图20a中b-b截面图。

图21a为本发明活塞运动到最左端时，活塞上的沟槽a、b、c、d未和缸体上的窗口e、f、g、h发生沟通示意图。

图21b为图21a中的c-c截面图。

图22a为本发明活塞转动并往右端开始移动，活塞上的沟槽a、b、c、d分别与缸体上的窗口e、f、g、h沟通的示意图。

图22b为图22a中的d-d截面图。

具体实施方式

参照图1至图22b，浮动型二维双联活塞泵，包括泵体2，泵体2上开有吸油口和排油口，泵体1内设有泵单元，其特征在于：

泵单元包括固定在泵体内的两个缸体4、10，两个缸体4、10左右布置两个缸体内均设有活塞15、11，且两活塞相互联动；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运动构件，且驱动活塞运动时活塞两端的运动构件运动方向相反；

工作腔室包括分别位于缸体4、10两端的左腔室和右腔室，活塞的两侧布有圆环形圆柱凸台，圆环形圆柱凸台上布有贯通圆环形圆柱凸台的圆形通孔，且一侧圆环形圆柱凸台上布有贯通圆环形圆柱凸台的u型槽，u型槽与圆形通孔的位置在圆周上相差90度；活塞的外表面布有两个环形槽，环形槽的中间布置有一圆形凸台，圆形凸台和左侧的导轨3、7将缸体内腔围隔成密闭的左腔室，圆形凸台和右侧的导轨5、8将缸体内腔围隔成密闭的右腔室；圆形凸台上设有两条轴对称的左轴向槽b、d和两条轴对称的右轴向槽a、c，且左轴向槽b、d和右轴向槽a、c在活塞的横截面的圆周上等间距交替设置；左轴向槽b、d与左腔室连通，右轴向槽a、c与右腔室连通；缸体4、10上设有两个轴对称的左窗口f、h和两个轴对称的右窗口e、g，与所述的排油口连通的左窗口和与所述的吸油口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；

运动构件包括导轨3、5、7、8和滚轮6、14、17、21、60、48、81、91，导轨固定在缸体的端部，活塞贯穿导轨，且活塞的外端端部设有滚轮轴16、94，活塞的内端端部设有联轴节12、13，滚轮轴16、94和联轴节12、13上均连接一对轴对称的滚轮；导轨3、5、7、8呈轴向的环状曲面，曲面带有轴向的起伏，导轨3、5、7、8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；所述的滚轮的滚动面与导轨适配；

活塞的外端是指活塞靠近前端盖1或后端盖9的一端，活塞的内端是指活塞远离前端盖1或后端盖9的一端；

位于活塞两端的导轨的曲面起伏的波形，相互反相；

导轨3、5、7、8的曲面的波形与左轴向槽b、d和右轴向槽a、c、左窗口f、h和右窗口e、g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右移动，左轴向槽对准左窗口，左腔室吸入液体，同时右轴向槽对准右窗口，右腔室排除液体；第二阶段导轨和滚轮驱动活塞向左移动，左轴向槽对准右窗口，左腔室排除液体，同时右轴向槽对准左窗口，右腔室吸入液体；

位于前端盖1内的联轴器18与电机输出轴相连，通过活塞两端的运动构件带动活塞运动；

后端盖9呈方形，端面上开设有出油口，一侧上下布有定位孔和一圆形通孔，定位孔用以放置销轴并与泵体2固定连接，后端盖靠近缸体侧与泵体的接触面上置有一密封圈，且有油液流通的圆形通孔上置密封圈；

泵体2的前、后端盖1、9与导轨将泵体内腔围隔成密闭的润滑腔。

所述的左窗口和右窗口位于中心轴的不同位置。

所述的前端盖1呈方形，左侧均布有四个圆孔，右侧布有对称分布的四个定位孔，定位孔用以放置销轴并与泵体固连，内表面布有中心孔和一个圆形大凹槽，圆形大凹槽内放置运动构件；联轴器18外部套接橡胶油封和深沟球轴承，置于前端盖的中心孔内；联轴器18的一侧布有圆柱凸台，另一侧布有矩形凸台，矩形凸台上下前后表面布有u形凹槽，u形凹槽完全贯穿矩形凸台，所述的前端盖1靠近缸体4侧与泵体2的接触面置有一密封圈。

所述的运动构件分布在缸体4、10的两侧，并且两缸体4、10之间连接的运动构件通过拨杆39固连。

联轴节12、13的上下侧均为圆柱，套接两个滚轮，并且与导轨的锥形曲面间隙配合。

两个左窗口f、h通过缸体上的第一环形槽连通，两个右窗口e、g通过缸体上的第二环形槽连通。

两个缸体4、10位于泵体2内并与泵体2固定连接；深沟球轴承20、橡胶油封19位于前端盖1的中心孔内，套接在联轴器18上并与缸体4连接。缸体4、10呈圆环形，两侧均布有两个对称分布的定位孔，外表面布有对称圆孔，内表面布有四个矩形孔，与外侧泵体吸、排油口连通，外表面布有两个环形槽，两个环形槽中间圆形凸台处布有四个对称的矩形窗口与内表面矩形孔相通，对称两个矩形窗口与同一侧环形槽相通。

泵体2上开有两个吸油口a、b和一个排油口c，并且在两个端面上开设对称半圆孔d、e、f、g，利用定位钢珠24、25、30、31分别与缸体4、10保持周向固定，内表面左右端各开设有三个矩形孔，对称的两个矩形孔与吸油口相通，另一个矩形孔与排油口相通；活塞15、11分别位于缸体4、10内并与缸体4、10间隙配合；导轨3、5位于缸体4两侧，并通过对称分布的销轴22、23、26、27与缸体4固定连接；导轨7、8位于缸体10的两侧，并通过销轴28、29、32、33与缸体10固定连接。

活塞15、11分别位于缸体4、10内，两侧布有圆环形圆柱凸台，圆环形圆柱凸台上有圆形通孔贯通圆柱凸台，且一侧圆柱凸台上布有u型槽贯通圆柱凸台，位置与圆孔在圆周上相差90度，活塞外表面布有第一环形槽和第二环形槽，两个左窗口f、h通过第一环形槽连通，两个右窗口e、g通过第二环形槽连通。导轨3、5、7、8呈圆环形，两侧均布有环形凸台，一侧凸台的截面呈锥形曲面。

活塞15内端靠近前端盖1的运动构件包括联轴节13、滚轮6、14、销轴44、深沟球轴承34、36、49、51、卡簧43、56、垫片35、50、41、54、钢丝挡圈40、53、61、64、滚针轴承42、55、拨杆39；通过销轴44将联轴节13和活塞15串接，销轴44两端套接卡簧(43、56)，固连联轴节13和活塞15；所述联轴节13上下两侧为圆柱体，中间部分为矩形凸台，凸台的两侧布有两个大小不同的圆环形凸台，凸台外表面均布有圆形孔贯穿圆环形凸台，右侧圆环形凸台靠近矩形凸台侧布有上下对称的矩形凹槽；所述联轴节13上下两侧圆柱上分别套接深沟球轴承34、36、49、51，中间分别用垫片35、50隔开且外表面套接滚轮6、14，联轴节13两端用钢丝挡圈61、64将轴承固定在联轴节13上；所述拨杆39贯穿联轴节13一侧圆形凸台上圆形通孔，两端分别套接滚针轴承42、55，且通过垫片41、54和钢丝挡圈40、53固定在拨杆39两端；所述滚针轴承42、55置于联轴节12对称分布的两个u形槽内，连接联轴节13、12。

活塞15外端靠近前端盖1的的运动构件位于前端盖内，并通过销轴76与活塞15的圆形通孔连接；活塞15外端靠近前端盖1的的运动构件包括滚轮21、17、深沟球轴承66、68、72、74、垫片67、70、73、78、销轴76、滚轮轴16、滚针轴承71、77、钢丝挡圈65、69、75、79；滚轮轴16上下两端呈圆柱体，中间布有u形孔，两端套接两个滚轮21、17，每个滚轮内分别套接两个轴承66、68、72、74，轴承中间分别布有垫片67、73隔开，滚轮轴16两端分别用钢丝挡圈65、75固定轴承66、68、72、74于滚轮轴16上；销轴76放置于滚轮轴16的u形孔内，与滚轮轴16空间位置呈90度，两端布有圆环形凹槽；所述滚针轴承71、77套接在销轴76两端，用轴端钢丝挡圈固定在拨杆两端凹槽上，放置于联轴器18两端的u形孔内。

活塞11内端靠近后端盖9的运动构件包括联轴节12、滚轮60、48、深沟球轴承59、57、45、47、垫片46、58、钢丝挡圈62、63、销轴37、卡簧38、52；联轴节12上下两端呈圆柱状，中间为矩形，右侧有圆环形凸台，凸台靠近中间一侧开有两个对称分布的u形槽和矩形槽，圆环形凸台外表面布有圆形通孔；所述联轴节12上下两个圆柱体外表面分别套接两对深沟球轴承59、57)、(45、47)，中间分别用垫片58、46隔开，所述滚轮60、48分别套接在两对深沟球轴承(59、57)、(45、47)外圈，用钢丝挡圈62、63固定在联轴节12上；所述销轴37贯穿联轴节12圆环形凸台的圆形通孔和活塞11的圆形通孔内，两端用卡簧38、52固定。

活塞11外端靠近后端盖9的运动构件位于后端盖9内，包括销轴85、卡簧86、87、钢丝挡圈80、92、滚轮81、91、深沟球轴承82、84、88、90、垫片83、89、滚轮轴94；销轴85衔接活塞11和滚轮轴94，两端用卡簧86、87固定；所述滚轮轴94外表面套接深沟球轴承82、84、88、90，中间用垫片83、89隔开，两端外套接滚轮81、91，用钢丝挡圈80、92固定；

优选地，为使双联二维活塞泵消除流量脉动，所述联轴节13、12空间位置上错开45度角，两个缸体4、10产生的流量总和趋于一个稳定值。导轨3、5、7、8与缸体4、10用销钉22、23、26、27、28、29、32、33周向固定，缸体内的压力变化使得导轨轴向移动补偿，使滚轮能够贴合导轨上的曲面；联轴节12、联轴节13用拨杆39连接，联轴节12、联轴节13分别与活塞15用销轴37、44连接，联轴节12和联轴节13能够分别绕销轴销轴37、44左右摆动，同理滚轮轴16、93分别可绕销轴76、85左右摆动,使得上下两端滚轮更好地贴合导轨，避免导轨对称面的高低误差。

本实施例的工作原理：

单体泵芯吸排油工作原理：

活塞15与滚轮轴16通过销轴固连在一起，无刷电机通过联轴器18将扭矩传递到销轴上，带动滚轮轴16转动，滚轮轴16随着联轴器18与销轴一起转动的同时，滚轮轴16两端的滚轮21、17也会导轨3上滚动。同理，右侧联轴节13通过销轴与活塞15固连，右侧联轴节13上下两端套接滚轮6、14，当扭矩传递到活塞15，带动右侧联轴节13上滚轮6、14在右侧导轨5上滚动。当左侧滚轮21、17滚动到左侧导轨3的最高点时，即右侧滚轮6、14滚动到右侧导轨5的最低点，活塞15轴向移动到最左端；当左侧滚轮21、17滚动到左侧导轨3的最低点时，即右侧滚轮6、14滚动到右侧导轨5的最高点，活塞15轴向移动到最右端。随着左侧滚轮21、17和右侧滚轮6、14分别在左侧导轨3、右侧导轨5上连续滚动，就可以使活塞15进行轴向连续往复运动，实现了活塞15在周向连续转动的同时又在轴向有连续的往复运动。

如图19a、19b、20a、20b所示，活塞上的右轴向槽a、c槽口与左轴向槽b、d槽口方向相反。缸体上与左、右轴向槽相对应的两组窗口为e、g和f、h，滚轮在曲面导轨上滚动，带动活塞双自由度运动

图21a和21b为活塞运动到最左端时，此时活塞上的矩形沟槽a、b、c、d未和缸体上的e、f、g、h窗口发生沟通。

当活塞转动的同时往右端开始移动，如图22a、22b所示，活塞上的矩形沟槽a、b、c、d分别与缸体上的窗口e、f、g、h沟通，容腔逐渐变大的左腔室，通过沟通通道a-e、c-g从油箱中吸油；容积逐渐变小的右腔室将腔内的油通过沟通通道b-f、d-h将油液挤出。

当活塞移动到最右端，此时活塞上的矩形沟槽a、b、c、d未和缸体上的窗口e、f、g、h不再沟通。当活塞继续转动，则活塞开始往左运动，右腔室开始通过沟通通道b-e、d-g从油箱吸油；左腔室通过沟通通道c-f、a-h将油挤出。

两个缸体的工作原理相同，联轴节13通过销轴39将联轴节12固连，当活塞15转动时带动活塞11转动，导轨5和导轨7与泵体2上的排油通道相通，即从同一排油口排出。

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。