电动液压工具中的旋动柱塞机构的制作方法

本实用新型属于电动液压工具领域，涉及一种电动液压工具中的旋动柱塞机构。

背景技术：

在液压领域中，柱塞是其中一个重要部件，柱塞在缸体中往复运动，使密封工作容腔的容积发生变化来实现吸油、压油。

具体来说，分为进油过程和供油过程，进油过程是当传动块(类凸轮结构)的凸起部分转过去后，在弹簧力的作用下，柱塞向下运动，柱塞上部空间(密闭腔)产生真空度，利用负压将进油孔打开后，油液进入且充满密闭腔，柱塞运动到下止点，进油结束。供油过程是当传动块转到凸起部分顶起滚轮体时，柱塞弹簧被压缩，柱塞向上运动，燃油受压，由于柱塞和套筒的配合间隙很小，因而使密闭腔形成有效密封，柱塞继续上升，密闭腔内的油压迅速升高，油液压力克服出油孔处的弹簧力，使出油通道畅通，从而实现给油操作。

申请号为2014102135291，授权公告号为CN103982390A的中国专利披露了一种伺服电机直驱的端面凸轮式单缸微流量柱塞泵，记载了“凸轮轴3的前端开有深度比球形滚珠21半径大的球形滚珠槽，球形滚珠槽深度越过滚珠直径最大处，保证球形滚珠21始终在槽内，而不会掉出，球形滚珠21在球形滚珠槽内布满，用于驱动端面凸轮轴3与阶梯式柱塞后端5相对运动时减小摩擦阻力”，简单来说就是希望在凸轮轴3的前端布满球形滚珠用于减少与阶梯式柱塞后端5的摩擦力，针对该技术特征分析可得，在凸轮轴3旋转过程中，真正能够作用阶梯式柱塞后端5将其顶起的只有凸轮轴3前端上位置最高的几个球形滚珠，其余球形滚珠的用处不大，只是在一定程度上减少了转动摩擦力，反观该种凸轮轴3结构，结构复杂，需加工出形状匹配的球形滚珠槽且对于球形滚珠的安装位置，滚珠顶面位置连贯性等具有极高的要求，工艺复杂，成本高，性价比差，稳定性隐患大，因此设计一种结构简单、加工方便、稳定性强的柱塞组件是有必要的。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了电动液压工具中的旋动柱塞机构，本电动液压工具中的旋动柱塞机构使结构简化、加工难度降低，解决了目前柱塞组件加工难度大、结构复杂成本高、性价比低等问题。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：电动液压工具中的旋动柱塞机构，其特征在于，所述机构包括：

传动组件，所述传动组件包括顶压块和传动块，所述顶压块位于所述传动块的下方或上方，所述顶压块的一端为顶压端，所述传动块的一端为传动端，所述顶压端和传动端相对，所述顶压端端面上连有至少两个间隔设置的球形滚珠，所述传动端端面为圆环形波浪状曲面且曲面包括至少两个波峰和两个波谷，波峰和波谷首尾相连，所述波峰的数量不小于所述球形滚珠的数量，所述球形滚珠上具有能够在所述曲面上贴合运动的接触部，所述接触部均能够同时作用在对应的波峰上；

柱塞导向套件，所述柱塞导向套件包括可上下运动的柱塞和位置固定的柱塞导向套，所述柱塞导向套套设在所述柱塞外；

其中，所述顶压块和传动块两者中位于上方者为周向固定且位于下方者发生周向旋转时，位于上方者和柱塞能够发生同步上下运动。

顶压块和传动块中位于下方者连接驱动机构，驱动机构为马达或马达和齿轮箱的组合，齿轮箱用于调速。马达带动下方者发生旋转运动，球形滚珠和圆环形波浪状曲面发生相对转动，当球形滚珠上的接触部从波峰行进至波谷过程中，柱塞在复位趋势作用下向下运动并带动上方者也向下运动，由于柱塞与缸体在上部空间形成了一个密闭腔，此时柱塞向下运动导致产生真空度，因此密闭腔上的单向进油组件(或称单向进油阀)打开，油液进入密闭腔内，为进油过程；马达继续带动下方者旋转，接触部抵达波谷后向另一个波峰行进，此时上方者被顶起向上运动，从而带动柱塞向上运动并使柱塞恢复复位趋势，柱塞向上运动过程中油液压力迅速增加，使单向出油组件(或称单向出油阀)打开，从而进入出油通道内，实现给油操作，为给油过程。圆环形波浪状曲面上波峰的数量决定了下方者旋转一周柱塞伸缩几个来回，当波峰数量为两个时，柱塞伸缩两个来回，当波峰数量为三个时，柱塞伸缩三个来回。当上方者被顶起时，此时所有的接触部均与波峰实现作用，只是利用了接触部与波峰实现顶压作用，在发生相对运动过程中，曲面没有与其他球形滚珠发生接触，单单与顶起波峰的滚珠接触，球形滚珠的数量与曲面波峰具有一定的数量关系，实现了点接触，而专利“一种伺服电机直驱的端面凸轮式单缸微流量柱塞泵”中凸轮轴的前端和阶梯式柱塞后端为面接触，从不实用的面接触演化为点接触，极大程度上减少了球形滚珠的数量，减少了生产成本。当波峰的数量等于球形滚珠的数量，意味柱塞向上运动时所有波峰均受到接触部作用，当波峰数量大于球形滚珠的数量，意味柱塞向上运动时存在波峰未受到接触部作用。柱塞导向套的轴向和周向均固定，起到对柱塞实现导向的作用，柱塞导向套内壁和柱塞外壁之间的配合间隙极低，因此密闭腔为有效的密封空间，柱塞导向套固定在缸体内壁上，柱塞插入柱塞导向套内实现伸缩运动。上方者和柱塞能够发生同步上下运动并不是指上方者和柱塞同时运动，此处同步只是表达了协调一致的想法，并不是强调时间同步，通俗来说即上方者和柱塞均往一个方向进行运动，因此在实际中，上方者和柱塞同时或不同时发生同向运动均应当落入保护范围内。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述顶压端端面为平面，所有所述球形滚珠齐平，所有所述波峰齐平，所有所述波谷齐平。

这里的平面为非曲面结构，包括水平面、斜面，以及在水平面和斜面基础上开槽、增设凸台的面等。对于球形滚珠的安装位置、轨道排布等要求低，降低了加工难度。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述顶压端端面上至少连有一对间隔设置，为呈筒状且下端至上端呈缩口状的安装筒，所述安装筒下端与所述顶压端端面为一体，所述球形滚珠部分区域滚动连接于所述安装筒内。

安装筒用于球形滚珠的滚动连接，将球形滚珠从安装筒的缩口端挤入实现连接固定，安装简单，安装筒与顶压端端面一体成型。球形滚珠能够发生万向滚动，因此球形滚珠的接触部的位置为动态变化，下方者进行旋转驱动时，接触部在接触曲面的过程中自身发生滚动，因此极大程度减少了滚珠自身的磨损，延长了使用寿命。一般情况下，球形滚珠至少一半部位位于安装筒内，防止球形滚珠脱离安装筒，球形滚珠凸出安装筒上端的部分顶部为接触部。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述曲面由两个波峰和两个波谷构成，相邻的一个波峰和一个波谷之间的连线与垂直于所述传动块轴线的线条形成的角度在100-180之间。

从纵截面角度看，沿传动块轴线方向剖面时，两相邻的波峰和波谷之间形成的角度为100-180之间，此角度使柱塞行程、传动块升程实现平衡，柱塞速度适当。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述顶压块位于所述传动块下方且所述传动块的重量小于所述顶压块的重量，所述传动块的外壁上开设有贯穿上下端面的销槽，所述销槽内穿设有销轴。

传动块的传动端端面中心镂空有内槽，内槽的设置减轻了传动块的整体重量，使马达和球形滚珠的负载降低，增加机构使用寿命，同时内槽的设置有利于圆环形波浪状曲面的加工。对于传动块的周向限位通过销槽和销轴来实现，在缸体的内壁上具有一道用于插设销轴的配合道，销轴一部分外壁配合于配合道内，销槽贯穿传动块的上下端，传动块上的销槽配合在销轴的另一部分外壁上，当顶压块发生旋转时，传动块在限位结构的作用下限制了周向转动，转化为上下运动。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述柱塞的下端为抵靠端，所述抵靠端抵靠在所述顶压块上与顶压端相对的一端上或抵靠在所述传动块上与传动端相对的一端上。

当顶压块为上方者时，抵靠端抵靠在顶压块上顶压端相对的一端上，传动块发生旋转带动顶压块上下运动，顶压块向上运动时带动柱塞向上运动，柱塞形成复位趋势，柱塞在复位趋势的作用下，带动顶压块向下复位；当传动块为上方者时，抵靠端抵靠在传动块上传动端相对的一端上，顶压块发生旋转带动传动块上下运动，传动块向上运动时带动柱塞向上运动，柱塞形成复位趋势，柱塞在复位趋势的作用下，带动传动块向下复位。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述柱塞导向套与所述抵靠端之间具有塔形弹簧，所述塔形弹簧套设在所述柱塞下端外。

塔形弹簧用于形成复位趋势，塔形弹簧的上端为缩口端，下端为扩口端，塔形弹簧有形变稳定性强、载荷大。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述柱塞导向套的下端外壁具有外螺纹，所述柱塞导向套的下端至上端呈缩口形。

在缸体内壁对应处内壁上开设有内螺纹，柱塞导向套的下端外壁实现螺纹固定，柱塞导向套的上端是密闭腔的下沿，柱塞导向套对柱塞起到导向的作用。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述抵靠端外壁具有呈环状的第一挡沿和第二挡沿，所述第一挡沿位于所述第二挡沿的下方且所述第一挡沿的外径大于第二挡沿的外径，所述第二挡沿的下端面与所述第一挡沿的上端面为一体，所述第二挡沿使所述第一挡沿上端面形成抵接面，所述塔形弹簧的扩口端抵靠在所述抵接面上，所述塔形弹簧的缩口端抵靠在所述柱塞导向套的底面上。

第一挡沿和第二挡沿的内壁与抵靠端外壁均为一体，第一挡沿和第二挡沿存在外径差，塔形弹簧的扩口端抵靠在抵接面上，第二挡沿对塔形弹簧的扩口端起到限位作用，进一步增强塔形弹簧的伸缩稳定性。塔形弹簧采用套设的方式实现安装，将塔形弹簧套设在抵接面上，然后将柱塞插入柱塞导向套的内孔中。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述传动组件还包括轴承，所述顶压块上与顶压端相对的一端上或所述传动块上与传动端相对的一端上具有呈柱状的配合部，所述配合部紧配合于所述轴承内壁，所述配合部底端面上开设有连接孔。

轴承的外壁实现固定，即周向和轴向均形成固定，配合部的一端与下方者为一体成型，连接孔内配合马达转轴或者齿轮箱输出轴，通过轴承实现下方者的周向稳定旋转。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述柱塞导向套的上端外壁上开设有呈圆环状的第一密封槽。

第一密封槽内配合有第一o型密封圈，增强密闭腔的密封性能。

上述的电动液压工具中的旋动柱塞机构中，所述柱塞上端外壁上开设有呈圆环状的第二密封槽。

第二密封槽上配合有第二o型密封圈，第二o型密封圈的外壁贴合柱塞导向套内孔，且第二密封槽和第二o型密封圈始终位于柱塞导向套内孔内，进一步增强了密闭腔的密封性。

顶压块、传动块、柱塞导向套和柱塞均为钢材制成。

现有技术相比，本电动液压工具中的旋动柱塞机构具有以下优点：

1、本电动液压工具中的旋动柱塞机构从不实用的面接触演化为点接触，极大程度上减少了球形滚珠的数量，减少了生产成本。

2、本电动液压工具中的旋动柱塞机构对于球形滚珠的安装位置、轨道排布等要求低，降低了加工难度。

3、本电动液压工具中的旋动柱塞机构中柱塞行程、传动块升程实现平衡，柱塞速度适当。

4、本电动液压工具中的旋动柱塞机构采用塔形弹簧形成复位趋势，形变稳定性强、载荷大。

附图说明

图1是本电动液压工具中的旋动柱塞机构以及具有配合关系的相关部件的结构剖视图。

图2是本电动液压工具中的旋动柱塞机构中传动块的结构剖视图。

图3是本电动液压工具中的旋动柱塞机构中柱塞、柱塞导向套、传动块和顶压块的结构爆炸图。

图4是本电动液压工具中的旋动柱塞机构中柱塞、传动块和顶压块的结构爆炸图。

图5是本电动液压工具中的旋动柱塞机构中柱塞、传动块和顶压块另一角度的结构爆炸图。

图6是本电动液压工具中的旋动柱塞机构中顶压块、球形滚珠和轴承的结构剖视图。

附图标记清单

1、顶压块；

1a、顶压端；

1a1、顶压端端面；

1a1a、安装筒；

1b、配合部；

1b1、连接孔；

2、传动块；

2a、传动端；

2a1、传动端端面；

2a1a、圆环形波浪状曲面；

2a1a1、波峰；

2a1a2、波谷；

2a1b、内槽；

2b、销槽；

3、球形滚珠；

3a、接触部；

4、柱塞；

4a、抵靠端；

4a1、第一挡沿；

4a1a、抵接面；

4a2、第二挡沿；

4b、第二密封槽；

5、柱塞导向套；

5a、第一密封槽；

6、缸体；

6a、密闭腔；

6b、配合道；

7、单向进油组件；

8、单向出油组件；

9、销轴；

10、塔形弹簧；

11、轴承；

12、油囊；

13、齿轮箱的输出轴。

具体实施方式

实施例一

本电动液压工具中的旋动柱塞机构包括传动组件和柱塞导向套件，传动组件包括均呈柱状的顶压块1和传动块2，顶压块1位于传动块2的下方，顶压块1的一端为顶压端1a，顶压端端面1a1为水平面，该水平面与顶压块1垂直。传动块2的一端为传动端2a，顶压端1a和传动端2a相对，顶压端端面1a1上连有两个间隔设置的球形滚珠3，顶压端端面1a1上一体成型有一对间隔设置，为呈筒状且下端至上端呈缩口状的安装筒1a1a，安装筒1a1a下端与顶压端端面1a1为一体，球形滚珠3部分区域滚动连接于安装筒1a1a内，将球形滚珠3从安装筒1a1a的缩口端挤入实现连接固定。传动端端面2a1为圆环形波浪状曲面2a1a且曲面包括两个波峰2a1a1和两个波谷2a1a2，波峰2a1a1和波谷2a1a2首尾相连，相邻的一个波峰2a1a1和一个波谷2a1a2之间的连线与垂直于传动块2轴线的线条形成的角度为140，从纵截面角度看，沿传动块2轴线方向剖面时，两相邻的波峰2a1a1和波谷2a1a2之间形成的角度为140，传动块2的重量小于顶压块1的重量，传动块2的传动端端面2a1中心镂空有内槽2a1b。球形滚珠3上具有能够在曲面上贴合运动的接触部3a，接触部3a均能够同时作用在对应的波峰2a1a1上。所有球形滚珠3齐平，所有波峰2a1a1齐平，所有波谷2a1a2齐平。

顶压块1上与顶压端1a相对的一端上具有呈柱状的配合部1b，配合部1b紧配合于轴承11内壁，配合部1b底端面上开设有连接孔1b1。轴承11的外壁实现固定，即周向和轴向均形成固定，配合部1b的一端与顶压块1为一体成型，连接孔1b1内配合齿轮箱输出轴，通过轴承11实现顶压块1的周向稳定旋转。

球形滚珠3能够发生万向滚动，因此球形滚珠3的接触部3a的位置为动态变化，顶压块1进行旋转驱动时，接触部3a在接触曲面的过程中自身发生滚动，因此极大程度减少了滚珠自身的磨损，延长了使用寿命。球形滚珠3多余一半部位位于安装筒1a1a内，防止球形滚珠3脱离安装筒1a1a，球形滚珠3凸出安装筒1a1a上端的部分顶部为接触部3a。

传动块2的外壁上开设有贯穿上下端面的销槽2b，销槽2b内穿设有销轴9。对于传动块2的周向限位通过销槽2b和销轴9来实现，在缸体6的内壁上具有一道用于插设销轴9的配合道6b，销轴9一部分外壁配合于配合道6b内，销槽2b贯穿传动块2的上下端，传动块2上的销槽2b配合在销轴9的另一部分外壁上，当顶压块1发生旋转时，传动块2在限位结构的作用下限制了周向转动，转化为上下运动。

柱塞导向套件包括柱塞4和柱塞导向套5，柱塞导向套5套设在柱塞4外。柱塞4的下端为抵靠端4a，抵靠端4a抵靠在传动块2上与曲面对应的一端上。柱塞导向套5与抵靠端4a之间具有塔形弹簧10，塔形弹簧10套设在柱塞4下端外。塔形弹簧10的上端为缩口端，下端为扩口端。柱塞导向套5的下端外壁具有外螺纹，柱塞导向套5的下端至上端呈缩口形。在缸体6内壁对应处内壁上开设有内螺纹，柱塞导向套5的下端外壁实现螺纹固定，柱塞导向套5的上端是密闭腔6a的下沿。抵靠端4a外壁具有呈环状的第一挡沿4a1和第二挡沿4a2，第一挡沿4a1位于第二挡沿4a2的下方且第一挡沿4a1的外径大于第二挡沿4a2的外径，第二挡沿4a2的下端面与第一挡沿4a1的上端面为一体，第二挡沿4a2使第一挡沿4a1上端面形成抵接面4a1a，塔形弹簧10的扩口端抵靠在抵接面4a1a上，塔形弹簧10的缩口端抵靠在柱塞导向套5的底面上。第一挡沿4a1和第二挡沿4a2的内壁与抵靠端4a外壁均为一体，第一挡沿4a1和第二挡沿4a2存在外径差，塔形弹簧10的扩口端抵靠在抵接面4a1a上，第二挡沿4a2对塔形弹簧10的扩口端起到限位作用，进一步增强塔形弹簧10的伸缩稳定性。塔形弹簧10采用套设的方式实现安装，将塔形弹簧10套设在抵接面4a1a上，然后将柱塞4插入柱塞导向套5的内孔中。柱塞导向套5的上端外壁上开设有呈圆环状的第一密封槽5a。第一密封槽5a内配合有第一o型密封圈，增强密闭腔6a的密封性能。柱塞4上端外壁上开设有呈圆环状的第二密封槽4b。第二密封槽4b上配合有第二o型密封圈，第二o型密封圈的外壁贴合柱塞导向套5内孔，且第二密封槽4b和第二o型密封圈始终位于柱塞导向套5内孔内，进一步增强了密闭腔6a的密封性。顶压块1、传动块2、柱塞导向套5和柱塞4均为钢材制成。

本机构的运行过程、效果为：顶压块1连接齿轮箱的输出轴13。马达带动顶压块1发生旋转运动，球形滚珠3和圆环形波浪状曲面2a1a发生相对转动，当球形滚珠3上的接触部3a从波峰2a1a1行进至波谷2a1a2过程中，柱塞4在被压缩的塔形弹簧10作用下向下运动并带动传动块2也向下运动，由于柱塞4与缸体6在上部空间形成了一个密闭腔6a，此时柱塞4向下运动导致产生真空度，因此密闭腔6a上的单向进油组件7打开，油液进入密闭腔6a内，为进油过程；马达继续带动顶压块1旋转，接触部3a抵达波谷2a1a2后向另一个波峰2a1a1行进，此时传动块2被顶起向上运动，从而带动柱塞4向上运动并使塔形弹簧10压缩，柱塞4向上运动过程中油液压力迅速增加，使单向出油组件8(或称单向出油阀)打开，从而进入出油通道内，实现给油操作，为给油过程。油液初始储蓄在油囊12内，单向进油组件7打开后，油液从油囊12内被吸入到密闭腔6a内，圆环形波浪状曲面2a1a上波峰2a1a1的数量决定了下方者旋转一周柱塞4伸缩几个来回，波峰2a1a1数量为两个时，柱塞4伸缩两个来回。当传动块2被顶起时，此时所有的接触部3a均与波峰2a1a1实现作用，只是利用了接触部3a与波峰2a1a1实现顶压作用，在发生相对运动过程中，曲面没有与其他球形滚珠发生接触，单单与顶起波峰2a1a1的滚珠接触，实现了点接触，从不实用的面接触演化为点接触，极大程度上减少了球形滚珠3的数量，减少了生产成本。当波峰2a1a1的数量等于球形滚珠3的数量，意味柱塞4向上运动时所有波峰2a1a1均受到接触部3a作用。柱塞导向套5的轴向和周向均固定，起到对柱塞4实现导向的作用，柱塞导向套5内壁和柱塞4外壁之间的配合间隙极低，因此密闭腔6a为有效的密封空间，柱塞导向套5固定在缸体6内壁上，柱塞4插入柱塞导向套5内实现伸缩运动。

在本实施例中，柱塞4行程、传动块2升程实现平衡，柱塞4速度适当。

实施例二

本实施例与实施例一不同之处在于：相邻的一个波峰2a1a1和一个波谷2a1a2之间的连线与垂直于传动块2轴线的线条形成的角度为160。

在本实施例中，柱塞4行程、传动块2升程实现平衡，柱塞4速度适当。

本申请文件中未提及的细节结构，具体部件尺寸以及原理均为现有公知的常识或本领域技术人员经过简单选择能够得出的，不做赘述。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。