CN103511219A - 具有差动活塞控制的可变的径向流体装置 - Google Patents

Abstract

根据一种实施方式，径向流体装置包括气缸体、包括第一活塞的第一多个活塞、以及包括第二活塞的第二多个活塞。第一多个活塞中的每个活塞可滑动地接纳在第一多个径向延伸气缸中的不同的气缸内。第二多个活塞中的每个活塞可滑动地接纳在第二多个径向延伸气缸中的不同的气缸内。第二活塞配置为相对于第一气缸对中的第一活塞在不同时间开始其冲程。

Description

具有差动活塞控制的可变的径向流体装置

技术领域

本发明主要涉及径向流体装置，更特别地，涉及具有差动活塞控制的可变的径向流体装置。

背景技术

在此背景技术部分中讨论的主题不应该仅因为在背景技术部分中提到而假设其是现有技术。同样地，在背景技术部分提到的问题或与背景技术部分主题相关的问题不应假设为已事先在现有技术中认识到。背景技术部分可依靠事后的了解并且可以以未事先在现有技术中认识到的方式描述主题，并且在本申请提交之前不应假设这样的描述代表本领域的普通技术人员的理解或动机。背景技术部分的主题仅代表不同的方法，在其中或其本身也可是发明。

流体装置可能包括任何使流体运动或使用运动的流体的装置。流体装置的两个示例包括泵和马达。泵是使用机械作用来使流体(例如，液体，气体，泥浆)运动的装置。马达是将从流体接收的能量转换为机械运动的装置。

泵与马达都可以使用活塞来控制流体的运动。活塞是往复部件，其能够在上冲程过程中使流体在腔室中膨胀并且在下冲程过程中压缩和/或排出流体。在泵中，为了压缩或排出流体，力可从曲轴传递到活塞。在马达中，为了使曲轴旋转，力可从流体转移到活塞。在某些流体装置中，活塞也可通过覆盖和打开腔室壁的接口来起到阀门的作用。

在一种示例中，活塞是圆柱状的部件，其利用活塞与气缸孔腔之间的紧公差圆柱配合来使得内部泄漏造成的效率损失最小化。术语“气缸”及其变体可以是由到给定线段为固定距离的点表示的一般的圆柱形，尽管在实际中气缸可能并不完全是圆柱形(例如，由于制造上的限制)，并可包含非圆柱形腔、通道、以及其他区域。

某些流体装置可分为固定位移的或可变位移的流体装置。在固定位移的流体装置中，每个活塞冲程的位移距离保持不变，不能调整每次旋转经过流体装置的流体流动。在可变位移的流体装置中，可通过改变每个活塞冲程的位移距离来调整每次旋转经过流体装置的流体流动。

在某些流体装置中，活塞沿轴向布置，使得活塞冲程的中心线配置在与气缸体中心线的旋转轴平行的圆上。图1示出了示例的轴向流体装置100的横截面图。轴向流体装置100的特征是具有轴110、气缸体120、斜盘130、活塞140、以及压力补偿器150。活塞110可以在气缸体120的气缸内往复运动。斜盘130能够使能量在轴110的旋转运动与活塞140的线性运动之间转换。斜盘130通过轴110每次旋转对应的一个正弦冲程运动驱动每个活塞140。正弦冲程包括一个“上冲程”运动以及一个“下冲程”运动。

在固定位移的流体装置中，斜盘130的角度是固定的。在可变位移的流体装置中，压力补偿器150可改变斜盘130的角度来改变位移和方向。在可变位移的流体装置中，为了使改变斜盘130的角度所需的负载最小化，可保持活塞110较小的直径，斜盘130的枢转轴线可偏离气缸体120的旋转轴线，以使得活塞110的力能够抵消负载。

在其他流体装置中，活塞沿径向布置使得其活塞冲程的中心线从气缸体的旋转轴线向外径向配置。图2A和图2B是示出了径向流体装置200的示例的横截面。径向流体装置200特征是具有轴210、气缸体220、凸轮230、活塞240以及压力补偿器250。在该示例中，压力补偿器250可以通过改变凸轮230的中心线相对于气缸体220中心线的偏移量来改变活塞240的位移和方向。使凸轮230运动所需的负载是相对较高的，因为相对于轴向设计、该配置具有高的活塞直径对冲程比，并且没有可用的力来抵消作用在凸轮上的活塞负载。因此，压力补偿器250必须足够大以提供移动凸轮230所需的力。

在径向流体装置200的示例中，凸轮230是圆形的。在该示例中，圆形凸轮230可称为单凸角凸轮，因为其使得气缸体220每旋转一次活塞240只完成一个正弦冲程。具有一个以上凸角的凸轮、诸如椭圆形的(双凸角)凸轮因其独特的形状而典型地不适合偏移来改变位移。

在图2的示例中，径向流体装置200通过改变活塞的冲程位移来改变流体流动。如上所释，这样的布置需要非常大量的力来使凸轮230运动。在替代方法中，可通过改变气门正时(valve timing)来改变流体流动。例如，美国专利公开号2011/0220230描述了具有固定的活塞位移和独立的电子进气阀控制的径向泵。然而，改变气门正时可能需要更多的能量来打开和关闭每个阀门。特别地，改变气门正时可能需要在活塞冲程中的液压流量最大时关闭进口阀和打开出口阀。

发明内容

本公开的特定实施方式可提供一个或多个技术优势。一种实施方式的技术优势可包括在流体装置中使流体流动完全反向的能力。一种实施方式的技术优势可包括在不改变每个活塞的位移距离的情况下对通过流体装置的流体流动进行调整的能力。一种实施方式的技术优势还可包括用最小的力调整流体流动的能力。一种实施方式的技术优势还可包括通过改变腔室内的活塞开始其冲程的时间来有效地降低流体腔室容积的能力。一种实施方式的技术优势还可包括通过使活塞的力平衡来增加轴的转速。一种实施方式的技术优势还可包括降低振动和液压脉冲程度。一种实施方式的技术优势还可包括沿共同的驱动轴连接多个流体装置的能力。

本公开的特定实施方式可包括上述优势的部分或全部或者没有上述优势。对于本领域的普通技术人员，一个或多个其它技术优势可通过文中包含的附图、描述以及权利要求中而显而易见。

附图说明

参考下面的描述并结合附图，提供本发明更完整的理解及其特征和优点，其中：

图1示出了现有技术的轴向流体装置的横截面；

图2示出了现有技术的径向流体装置的横截面；

图3A-3F示出了根据一种示例性实施方式的径向流体装置；

图4A-4K示出了活塞腔室的容积图，其示出了图3A-3F的径向流体装置的气缸体最大可使用气缸容积作为根据气缸体旋转和凸轮相位的函数的变化；

图5A-5E示出了图3A-3F的径向流体装置的示例的替代实施方式；

图6示出了图5A-5E的串联地耦接在一起的两个径向流体装置；

图7A-7J示出了图3A-3F的径向流体装置的另一个示例的替代实施方式；并且

图8A-8F示出了图3A-3F的径向流体装置的另一个示例的替代实施方式。

具体实施方式

如上所释，可通过改变活塞的冲程位移距离或气门正时来改变在流体装置中的流体的流动。然而，改变活塞冲程的位移距离需要大量的能量来移动凸轮以改变位移距离。同样地，改变气门正时也需要大量的能量，使得在液压流量处于最大值时打开和关闭阀门。

特定实施方式的教导认识到，在不改变活塞冲程的位移距离或气门正时的情况下调整流体装置中的流体流动的能力。特定实施方式的教导还认识到，使用与改变活塞冲程的位移距离或气门正时相比极少的能量来调整流体流动的能力。

图3A-3F是示出了根据一种示例性实施方式的径向流体装置300。图3A示出了径向流体装置300的主视图，图3B示出了径向流体装置300的侧视图。图3C是示出了径向流体装置300沿图3A所示截面线的横截面图，图3D、3E和3F是示出了径向流体装置300沿图3B所示的截面线的横截面图。

如图3A-3F所示，径向流体装置300特征是具有轴310、轴承315、气缸体320、凸轮330和330’、凸轮齿轮335和335’、活塞340a-340f、活塞340a’-340f’、活塞腔室345a-345f、接口360和365、驱动齿轮370和370’、反向旋转齿轮375、以及凸轮调节器380。

轴310耦接于气缸体320。在某些实施方式中，轴310可拆卸地耦接于气缸体320。例如，不同的轴310可具有不同的齿轮花键，并且安装者可从不同的轴310中选择用于径向流体装置300的轴。例如，如果径向流体装置300作为泵运行，则安装者可选择利用花键与驱动马达配合的轴310，该驱动马达与气缸320相对地耦接至轴310。

气缸体320在径向流体装置300内旋转。在图3A-3F的示例中，气缸体320的轴线与轴310同轴。轴承315使气缸体320与径向流体装置300的非旋转体分开。

气缸体320包括多个用于接纳活塞340a-340f以及活塞340a’-340f’的气缸。在图3A-3F的示例中，气缸体320包括7个径向延伸气缸的第一组以及7个径向延伸气缸的与第一组相邻的第二组。第一组的每个径向延伸气缸与第二组的一个径向延伸气缸是流体连通的，从而形成活塞腔室345。因此，每个活塞腔室345包括两个气缸，每一个气缸构造为接纳活塞340或活塞340’。如图3D所示，每个活塞腔室345还包括与两个腔室彼此连接并且连接至气缸体320的外部的孔腔，使得每个活塞腔室345可以从接口360和365接收流体和/或向接口360和365排出流体。

图3A-3F的示例包括七个活塞腔室345a-345f。每个腔室345构造为接纳一个活塞340以及一个活塞340’。例如，活塞腔345a包括构造为分别接纳活塞340a和340a’的两个气缸；活塞腔室345b包括构造为分别接纳活塞340b和340b’的两个气缸；活塞腔室345c包括构造为分别接纳活塞340c和340c’的两个气缸；活塞腔室345d包括构造为分别接纳活塞340d和340d’两个气缸；活塞腔345e包括构造为分别接纳活塞340e和340e’的两个气缸；活塞腔室345f包括构造为分别接纳活塞340f和340f’的两个气缸。

凸轮330关于活塞340布置，凸轮330’关于活塞340’布置。在操作中，取决于凸轮330与气缸体320旋转轴之间的距离以及凸轮330’与气缸体320旋转轴之间的距离，活塞340和340’的冲程向内和向外。例如，图3F中的凸轮330是具有两个凸角(lobe)的椭圆形凸轮。当各个活塞340从凸轮330的横向直径朝向凸轮330的共轭直径运动时，活塞340将被推向更靠近气缸体320的旋转轴。同样地，当各个活塞从凸轮330的共轭直径朝向凸轮330的横向直径运动时，活塞340将被推离气缸体320的旋转轴。其结果是，各个活塞340朝向和背离气缸体320的旋转轴进行往复运动。因此，每个朝向和背离旋转轴的往复运动包括两个冲程：下冲程以及上冲程。

使凸轮330和330旋转可改变活塞340和340’开始其冲程的时间。例如，使凸轮330旋转改变凸轮330的横向直径的位置，从而改变活塞340a开始下冲程的位置。同样地，使凸轮330’旋转改变凸轮330’横向直径的位置，从而改变其中活塞340a’开始下冲程的位置。因此，使凸轮330和/或凸轮330’相对于彼此运动会改变凸轮330与凸轮330’开始下冲程相差的时间量。特定实施方式的教导认识到，改变凸轮340a和340a’开始下冲程相差的时间量可改变腔室345a的气缸的最大可使用容积并且因此改变流体流入和流出径向流体装置300的方式。

在图3E和3F的示例中，凸轮330和330’是椭圆形并且因此具有两个凸角。凸角的数量表示在气缸体320的一个完整的旋转期间，活塞完成正弦冲程运动的数量。例如，在气缸体320旋转一圈期间，每个活塞340和340’完成两个正弦冲程运动。特定实施方式的教导认识到，多凸角凸轮比单凸角凸轮能够产生额外的能量。然而，由于多凸角凸轮的形状不规则，典型地，其不适合可变-位移的设计。然而，特定实施方式的教导认识到，在流体装置中利用多凸角凸轮改变流体流动的能力。

接口360和365提供流体从径向流体装置300流入和流出。接口360和365可各自作为进入口或排出口运行。特定实施方式的教导认识到在径向流体装置300中使流体反向运动的能力。使流动反向可将进入口转换为排出口，或将排出口转换为进入口。关于图4A-4K，将更详细地描述流动反向。

凸轮齿轮335和335’、驱动齿轮370和370’、反向旋转齿轮375、以及凸轮调节器380共同调整凸轮330和330’的位置。凸轮齿轮335和335’分别耦接到凸轮330和330’。驱动齿轮370和370’与凸轮齿轮335和335’的齿互相作用。反向驱动齿轮375与驱动齿轮370和/或370’直接或间接地互相作用。特别地，反向驱动齿轮375与驱动齿轮370和370’一起进行机械地耦接，使得驱动齿轮370在一个方向上的旋转会造成驱动齿轮370’在相反方向的旋转。凸轮调节器380使驱动齿轮370，驱动齿轮370’以及反向旋转齿轮375中的至少一个旋转，从而使得驱动齿轮370和驱动齿轮370’使凸轮齿轮335和335’转动。

如上所述，使凸轮330和330’运动可改变活塞340和340’开始其冲程的时间，并且改变活塞340和340’开始冲程的时间能够改变流体流入和流出径向流体装置300的方式。特定实施方式的教导认识到，机械地将凸轮330耦接至330’可通过减少使凸轮330和330’转动所需的能量来减少改变流体流经径向流体装置300所需的能量。

特别地，凸轮330和330’机械地连接，使得凸轮330在一个方向上的旋转会造成凸轮330’在相反方向的旋转。当气缸体320旋转时，凸轮330和330’中的一个凸轮可沿着与气缸体320相同方向运动，并且另一个凸轮可以沿着与气缸体320相反方向运动。如果凸轮330和330’没有连接，惯性及其他力会造成使凸轮沿着气缸体320旋转的方向旋转极其容易，但使凸轮逆着气缸体320旋转的方向旋转极其困难。然而，通过将凸轮330机械地连接至330’，减少了两个凸轮运动所需的总能量。凸轮330和330’的机械连接有效地消除了作用在两个凸轮上的惯性力。因此特定实施方式的教导认识到，使两个凸轮330和330’运动所需的力可小于使一个凸轮逆着气缸体320的旋转进行运动所需的力。

在某些实施方式中，凸轮330和330’机械地连接成以相等距离以及相反方向旋转。例如，将每个凸轮在任一方向旋转五度，能够造成凸轮330和330’之间分离十度。

如上所释，使凸轮330和330’旋转可改变流体流入和流出径向流体装置300的方式。特别地，使凸轮330和330’旋转可改变活塞340和340’开始冲程的时间，并且改变活塞340和340’开始冲程的时间可改变在各个活塞腔室345中的气缸的最大可使用容积。改变在各个活塞腔室345中的气缸的最大可使用容积改变流经径向流体装置300的流体量。

图4A-4K说明了活塞腔室容积图400a-400k，其示出了气缸的最大可使用容积作为气缸体旋转以及凸轮相位的函数进行变化。每个活塞腔室容积图400a-400k是示出了作为在特定的凸轮相位下气缸体旋转的函数的活塞腔室气缸的最大可使用容积。底部水平轴标记有角度值以示出了气缸体320在整个旋转中的位置，并且顶部水平轴示出相对于接口360以及365的活塞冲程。顶部水平轴还指示出接口360以及365是作为进入口还是排出口来运行。竖直轴示出了无量纲条件下气缸的最大可使用容积的相对变化。每个活塞腔室容积图400a-400k的上半部分与线图一起示出了两个活塞的总容积，该线图示出了旋转阀的流动方向与凸轮指数位置(cam indexpositions)的改变之间的关系。每个图表400a-400k的底部示出了在气缸体320完整的旋转进行转动时每个腔室中活塞的气缸的容积变化。

在图4A中，活塞腔室容积图400a示出了两个椭圆形凸轮330和330’的下止点(BDC)位置之间的Δ角是零度，并且凸轮BDC的位置相对于旋转阀门指示为零度。当凸轮在此位置时，两活塞340以及340’的正弦容积变化是同相位的，并且其气缸容积的完全加和造成流动输出的最大值的100％。当气缸体将活塞340以及340’从零度BCD旋转到90度的上止点(TDC)，流体通过接口360进入活塞腔室345。然后，当气缸体320从90度旋转到180度(第二BDC)，流体通过接口365离开活塞腔室345。当气缸体320从180度旋转到360度(回到零度时)，相同的完整循环第二次重复。

在4B中，活塞腔室容积图400b示出了通过顺时针旋转凸轮330十五度并且逆时针旋转凸轮330’十五度而将两椭圆形凸轮的BDC位置之间的Δ角改变到30度。当凸轮330以及330’在此位置时，腔室345中两个气缸的最大正弦容积的有效加和减小到流动输出最大值的83％。应当指出气缸容积的有效变化不会影响旋转气门定时与正弦容积最大和最小峰值的关系。因此，当旋转阀接口打开以及关闭时，流动几乎为零，使内部泵以及外部系统的压力峰值最小化。另外，由在活塞之间泵送流体导致的泵送操作效率降低应当忽略不计。

图4C，4D以及4E进一步描绘了凸轮330与330’的BDC位置之间的Δ指示角从45度、60度、以及75度进行增加的影响。如活塞腔室容积图400c-400e所示，增加Δ相位角导致最大正弦气缸容积加和有效地减小到最大值的66％，44％以及25％。Δ指示角的每次改变不会破坏旋转气门正时与正弦容积最大和最小峰值的关系。

在图4F中，活塞腔室容积图400f示出了两椭圆形凸轮300与300’的BDC位置之间的Δ角是90度。图4F示出了在图3A-3F中出现的凸轮300与300’。如活塞腔室容积图400f所示，通过顺时针旋转凸轮330四十五度并且逆时针旋转凸轮330’四十五度，将两椭圆形凸轮的BDC位置之间Δ角度改变到90度。当凸轮330以及330’在此位置时，腔室345中两气缸的最大正弦容积的有效加和减小到流动输出最大值的0％。以此布置，当活塞340以及340’改变冲程时流体可从一个气缸进入临近气缸。

在图4G中，活塞腔室容积图400g示出了两椭圆形凸轮300与300’的BDC位置之间的Δ角是105度(超过90度15度)。当凸轮330以及330’处于大于90度的Δ指示角时，流经径向流体装置300的流动方向反向。接口360变为排出口，接口365变为进入口。以此布置，当气缸体将活塞340以及340’从零度BCD旋转到90度的上止点(TDC)，流体通过接口365进入活塞腔室345。然后，当气缸体320从90度旋转到180度(第二BDC)，流体通过接口360离开活塞腔室345。当气缸体320从180度旋转到360度(回到零度)，相同的完整循环第二次重复。

图4H，4I，4J以及4K进一步描绘了凸轮330与330’BDC位置之间的Δ指示角从120度增加到135度、150度、以及180度进行增加的影响。如活塞腔室容积图400h-400k所示，增加Δ相位角导致最大正弦气缸容积加和有效地减小到最大值的44％，66％，83％以及100％。因此，图400k中的流动容积与图400a中的流动容积相等但方向相反。如上，Δ指示角的每次改变不会破坏旋转气门正时与正弦容积最大和最小峰值的关系。

在图4A-4K示出的每个示例中，驱动齿轮370与370’使凸轮330与330’运动至特定的相位角。在图3A-3F的示例中，驱动齿轮370与370’是圆柱正齿轮。然而特定实施方式的教导认识到，在不同环境下可使用其他类型的驱动齿轮。

例如，图5A-5E示出了根据一种替代实施方式的径向流体装置500。图5A是示出了径向流体装置500的主视图，图5B是示出了径向流体装置500的侧视图。图5C示出了径向流体装置500沿图5A所示的截面线的横截面图，图5D和5E示出了径向流体装置500沿图5B所示的截面线的横截面图。如将在下面详细说明的，径向流体装置500的特征是具有代替径向流体装置300中的正齿轮370以及370’的蜗轮570以及570’。

与径向流体装置300相似，径向流体装置500的特征是具有轴510、轴承515、气缸体520、凸轮530和530’、活塞540a-540f、活塞540a’-540f’、活塞腔室545a-545f以及接口560和565。在运行中，气缸体520在径向流体装置500内旋转，活塞540a-540f以及活塞540a’-540f’在活塞腔室545a-545f内根据凸轮齿轮535与535’的相对位置进行往复运动。

径向流体装置500的特征是还具有凸轮齿轮535和535’、驱动齿轮570和570’、反向旋转齿轮575、以及凸轮调节器580。凸轮齿轮535和535’、驱动齿轮570和570’、反向旋转齿轮575、以及凸轮调节器580共同调整凸轮530和530’的位置。凸轮齿轮535和535’分别耦接于凸轮530和530’。驱动齿轮570和570’与凸轮齿轮535和535’的齿互相作用。反向驱动齿轮575与驱动齿轮570和/或570’直接或间接地互相作用。特别地，反向驱动齿轮575与驱动齿轮570和570’一起进行机械地耦接，使得驱动齿轮570在一个方向上的旋转会造成驱动齿轮570’在相反方向的旋转。凸轮调节器580使驱动齿轮570、驱动齿轮570’以及反向旋转齿轮575中的至少一个旋转，从而使得驱动齿轮570和驱动齿轮570’转动凸轮齿轮535和535’。

如图5A和5D所示，通过使用驱动蜗轮570和570’代替径向流体装置300中的正齿轮370和370’，可以将凸轮调节器380从径向流体装置300的正面移到径向流体装置500的侧面。凸轮调节器580的位置重置使得径向流体装置500能够安装在各种其他的环境中。

另外，将凸轮调节器580进行位置重置使得多个径向流体装置500能够耦接在一起。图6是示出了根据一种示例性实施方式的耦接在一起的两个流体装置500’。流体装置500’与径向流体装置500相似，除了流体装置500’包括气缸520’中的与输入轴510相对的用于接纳耦接的输入轴525’的第二开口。如图6所示，耦接的输入轴525’在一个端部处可插入在第一径向流体装置500’的第二开口中，并且插入在第二径向流体装置500’中的输入轴510’的开口。在图6的示例中，流体装置500’耦接在一起使得输入轴510与耦接的输入轴525’同轴。

特定实施方式的教导认识到，当使用多个流体装置时将多个流体装置耦接在一起可消除对额外的齿轮箱的需要。各个流体装置的凸轮可以在不同的相位角度下运行。当在操作负载使方向反向的应用中使用时，一个流体装置可改变其有效位移从而起到马达的作用并为耦接的流体装置再生成电力。例如，图6中，当两个流体装置500’都在零度相位角运行时，输入轴510可向两个流体装置500’提供电力。如果一个径向流体装置500’通过将其相位角改变至180度而使其流动反向，那么该径向流体装置500’可辅助向其他径向流体装置500’供给电力。允许一个径向流体装置500’向另一径向流体装置500’供给电力可减小整个系统的电力需求。

在各个示例中，可通过改变相邻凸轮的相位角来调节流量。特定的实施方式的学说认识到，即使系统流动需求改变，也可以在运行过程中改变相位角从而提供恒定的流量。

例如，图7A-7J是示出了根据一种替代实施方式的恒定-压力的径向流体装置600。图7A示出了径向流体装置600的主视图、图7B示出了径向流体装置600的侧视图。图7C示出了径向流体装置600沿图7A所示截面线的横截面图，图7D示出了径向流体装置600沿图7B所示截面线的横截面图。图7E-7G示出了当径向流体装置600在最小位移处运行时径向流体装置600沿图7B所示截面线的横截面图。图7H-7J是示出了当径向流体装置600在接近最大位移处运行时径向流体装置600沿图7B所示截面线的横截面图。如将在下面详细说明的，径向流体装置600的特征是具有凸轮凸耳635和635’来代替凸轮齿轮335和335’，轭670和670’代替齿轮370和370’，压力补偿器680和680’代替径向流体装置300中的凸轮调节器380。

与径向流体装置300和500相似，径向流体装置600的特征是具有轴610、轴承615、气缸体620、凸轮630和630’、活塞640a-640f、活塞640a’-640f’、活塞腔室645a-645f以及接口660和665。在运行中，气缸体620在径向流体装置600内旋转，活塞640a-640f以及活塞640a’-640f’在活塞腔室645a-645f内根据凸轮齿轮635与635’的相对位置往复运动。

径向流体装置600的特征是还具有凸轮凸耳635和635’、轭670和670’、以及压力补偿器680和685。凸轮凸耳635和635’、轭670和670’、以及压力补偿器680和685共同调整凸轮630和630’的位置。凸轮凸耳635和635’分别耦接于凸轮630和630’。轭670和670’与凸轮凸耳635和635’的齿互相作用。压力补偿器680耦接于轭670和670’中的至少一个，并且压力补偿器685在压力补偿器680的对面耦接于轭670和670’中的至少一个。

在操作中，压力补偿器680提供对轭670和670’中至少一个进行推或拉的线性运动。在此示例中，凸轮330和330’由滚子轴承支撑以使得滞后效应引起的摩擦最小化。压力补偿器685起与压力补偿器680的线性运动相反的作用以平衡轭670和670’。在图7D中的示例中，压力补偿器680是活塞，而压力补偿器685是平衡弹簧。压力补偿器680的线性运动造成轭670和670’使凸轮凸耳635和635’移动。凸轮凸耳635和635’的运动造成凸轮630和630’旋转。如上所释，旋转凸轮630和630’改变流经径向流体装置600的流体量。

图7E-7G示出了当径向流体装置600在最小位移处运行时径向流体装置600沿图7B所示截面线的横截面图。在此示例中，压力补偿器680完全延伸，将凸轮凸耳635和635’推至图7中所示的右侧。在此示例性实施方式中，完全延伸的压力补偿器680造成凸轮630和630’之间成异相位90度角。在图7E中，凸轮630顺时针旋转45度，而在图7G中，凸轮630’逆时针旋转45度。如上所释，将凸轮定向成异相位90度可造成最少量的流体或者无流体流经径向流体装置。

图7H-7J是示出了当径向流体装置600在接近最大位移处运行时，径向流体装置600沿图7B所示截面线的横截面图。在此示例中，压力补偿器680收缩，将凸轮凸耳635和635’推至图7I中所示的左侧。在此示例性实施方式中，收缩的压力补偿器680造成凸轮630和630’成异相的22度。在图7E中，凸轮630顺时针旋转11度，而在图7G中，凸轮630’逆时针旋转11度。在此示例中，为了使驱动凸轮凸耳的运动几何形状所需的轭的位移最小化，将最大位移位置设定为22度。然而，在某些实施方式中，可以进一步收缩压力补偿器680，使得凸轮630和630’完全同相。

与径向流体装置300和500相似，径向流体装置600的特征是具有两组活塞，每组七个径向活塞，并且每个凸轮具有两个凸角。然而，特定实施方式的教导认识到，其他径向装置可具有任意数量的活塞组、每组的活塞数以及每个凸轮具有的凸角数。另外，实施方式也可具有其他构造的变化，诸如不同的凸轮从动件(例如，滑块，辊以及球面球)。

图8A-8F示出了根据替代实施方式的径向流体装置700。在图8A-8F的示例中，径向流体装置700的特征是具有三凸角凸轮并且每组五个活塞。图8A示出了径向流体装置700的主视图，图8B示出了径向流体装置700的侧视图。图8C示出了径向流体装置700沿图8A所示截面线的横截面图，图8D，8E和8F是示出了径向流体装置700沿图8B所示截面线的横截面图。

与径向流体装置300，500以及600相似，径向流体装置700的特征是具有轴710、轴承715、气缸体720、凸轮730和730’、活塞740a-740f、活塞740a’-740f’、活塞腔室745a-745f以及接口760和765。在操作中，气缸体720在径向流体装置700内旋转，活塞740a-740f以及活塞740a’-740f’在活塞腔室745a-745f内根据凸轮齿轮735与735’的相对位置进行往复运动。与径向流体装置300，500以及600不同，在径向流体装置700中，气缸体720每旋转一次，每个活塞完成三个正弦冲程。

可在不背离本发明的范围的情况下，可以对在此描述的系统以及装置做出修改，增补或省略。可使系统及设备的部件结合或分开。另外，可通过更多个、更少个或其他部件执行系统及设备的操作。方法可包括更多个、更少个或其他步骤。另外，步骤可以任何适当的顺序执行。

尽管已详细解释并描述了若干实施方式，应当意识到在不背离本发明的精神和范围下，可如附加的权利要求书中所限定的，做出替换或修改。

为协助专利局，以及协助此申请授予的任何专利的任何读者理解其所附的权利要求，申请人希望注意，除非在特定的权利要求中明确地使用“的方法”或“的步骤”等词汇，否则，由于在提交日期存在，所附的任何权利要求不意于援引35U.S.C.§112的第6段。

Claims (30)

1.一种径向流体装置，包括：

气缸体，所述气缸体包括第一多个径向延伸气缸以及第二多个径向延伸气缸，以形成多个气缸对，每个气缸对包括所述第一多个气缸中的一个气缸以及与所述第一多个气缸中的所述一个气缸流体相通的所述第二多个气缸中的一个气缸，所述多个气缸对包括第一气缸对，所述第一气缸对包括与所述第一多个气缸相关的第一气缸以及与所述第二多个气缸相关的与所述第一气缸流体相通的第二气缸；

第一多个活塞，所述第一多个活塞中的每个活塞可滑动地接纳在所述第一多个径向延伸气缸中的不同的气缸内，所述第一多个活塞包括可滑动地接纳在所述第一气缸内的第一活塞；以及

第二多个活塞，所述第二多个活塞中的每个活塞可滑动地接纳在所述第二多个径向延伸气缸中的不同的气缸内，所述第二多个活塞包括可滑动地接纳在所述第二气缸内的第二活塞，其中，所述第二活塞配置为相对于所述第一气缸对内的所述第一活塞在不同时间开始其冲程。

2.如权利要求1所述的径向流体装置，其中，对所述第二活塞相对于所述第一活塞开始其冲程的时间进行配置来改变所述第一气缸对的有效容积。

3.如权利要求1所述的径向流体装置，其中，在所述径向流体装置的操作过程中，能够配置所述第二活塞相对于所述第一活塞开始其冲程的时间。

4.如权利要求1所述的径向流体装置，其中，对所述第二活塞开始冲程的时间进行配置不改变所述第二活塞的冲程的位移距离。

5.如权利要求1所述的径向流体装置，其中，所述第一活塞的位移距离近似等于所述第二活塞的位移距离。

6.如权利要求1所述的径向流体装置，还包括：

关于所述第一多个径向延伸气缸设置的第一凸轮；

关于所述第二多个径向延伸气缸设置的第二凸轮，所述第二凸轮可相对所述第一凸轮运动，使得运动所述第二凸轮来配置所述第二活塞相对于所述第一活塞开始其冲程的时间。

7.如权利要求6所述的径向流体装置，其中，所述第一凸轮可相对于所述第二凸轮运动。

8.如权利要求6所述的径向流体装置，其中，所述第一凸轮以及所述第二凸轮各自具有两个或两个以上的凸角。

9.如权利要求8所述的径向流体装置，其中，使所述第二凸轮相对于所述第一凸轮运动包括：使所述第二凸轮运动，使得所述第一凸轮的凸角与所述第二凸轮的凸角异相。

10.如权利要求8所述的径向流体装置，其中，所述第一凸轮以及所述第二凸轮各自具有三个或三个以上的凸角。

11.如权利要求1的所述径向流体装置，其中：

当所述第二凸轮配置成相对于所述第一活塞在第一时间开始其冲程时，流体沿着流入所述第一气缸对中的方向流动；并且

将所述第二活塞重新配置成相对于所述第一活塞在第二时间开始其冲程是能够操作的，从而使流入所述第一气缸对的流动方向反向。

12.如权利要求1所述的径向流体装置，其中，所述第一活塞和所述第二活塞机械地耦接，使得将所述第二活塞重新配置为在较晚的时间开始其冲程造成所述第一活塞在较早的时间开始其冲程。

13.如权利要求12所述的径向流体装置，其中，将所述第二活塞重新配置为将其冲程推迟固定时间量造成所述第一活塞提前所述固定的时间量开始其冲程。

14.如权利要求1所述的径向流体装置，其中，所述第一活塞和所述第二活塞机械地耦接，使得将所述第二活塞配置为在较早的时间开始其冲程造成所述第一活塞在较晚的时间开始其冲程。

15.如权利要求1所述的径向流体装置，还包括具有第一流体通道和第二流体通道的外罩，其中，每个气缸具有接口，当气缸体旋转时，所述接口选择性地与所述第一流体通道和所述第二流体通道连通。

16.如权利要求15所述的径向流体装置，其中，重新配置所述第二活塞以相对于所述第一活塞在第二时间开始其冲程能够操作为将所述第一流体通道由进入口转换成排出口并将所述第二流体通道由排出口转换成进入口。

17.如权利要求1所述的径向流体装置，其中，所述气缸体被安装用于旋转，使得所述气缸体的旋转致使所述第一多个活塞以及所述第二多个活塞各自进行冲程。

18.在径向流体装置中调节流体流动的方法，包括：

提供气缸体，所述气缸体包括第一多个径向延伸气缸以及第二多个径向延伸气缸，以形成多个气缸对，每个气缸对包括所述第一多个气缸中的一个气缸以及与所述第一多个气缸中的所述一个气缸流体相通的所述第二多个气缸中的一个气缸，所述多个气缸对包括第一气缸对，所述第一气缸对包括与所述第一多个气缸相关的第一气缸，以及与所述第二多个气缸相关的并与所述第一气缸流体相通的第二气缸；

提供第一多个活塞，所述第一多个活塞中的每个活塞可滑动地接纳在所述第一多个径向延伸气缸中的不同的气缸内，所述第一多个活塞包括可滑动地接纳在所述第一气缸内的第一活塞；

提供第二多个活塞，所述第二多个活塞中的每个活塞可滑动地接纳在所述第二多个径向延伸气缸中的不同的气缸内，所述第二多个活塞包括可滑动地接纳在所述第二气缸内的第二活塞；以及

将所述第二活塞配置为相对于所述第一气缸对内的所述第一活塞在不同时间开始其冲程。

19.如权利要求18的所述方法，其中对所述第二活塞相对于所述第一活塞开始其冲程的时间进行配置来改变所述第一气缸对的有效容积。

20.如权利要求18的所述方法，其中，配置所述第二活塞以相对于所述第一气缸对内的所述第一活塞在不同时间开始其冲程包括在所述径向流体装置的操作过程中配置所述第二活塞。

21.如权利要求18的所述方法，其中，对所述第二活塞开始冲程的时间进行配置不改变所述第二活塞的冲程的位移距离。

22.如权利要求18的所述方法，其中，所述第一活塞的位移距离近似等于所述第二活塞的位移距离。

23.如权利要求18的所述方法，还包括：

提供关于所述第一多个径向延伸气缸的第一凸轮；以及

提供关于所述第二多个径向延伸气缸的第二凸轮，其中：

配置所述第二活塞以相对于所述第一气缸对内的所述第一活塞在不同时间开始其冲程包括相对于所述第一凸轮使所述第二凸轮运动，使得运动所述第二凸轮改变所述第二活塞相对于所述第一活塞开始冲程的时间来开始其冲程的时间。

24.如权利要求23的所述方法，还包括使所述第一凸轮相对于所述第二凸轮运动。

25.如权利要求23的所述方法，其中，每个所述第一凸轮以及所述第二凸轮各自具有两个或两个以上的凸角。

26.如权利要求25的所述方法，其中，使所述第二凸轮相对于所述第一凸轮运动包括使所述第二凸轮运动，使得所述第一凸轮的凸角与所述第二凸轮的凸角异相。

27.如权利要求25的所述方法，其中，所述第一凸轮以及所述第二凸轮各自具有三个或三个以上的凸角。

28.如权利要求18的所述方法，还包括：

沿着流入所述第一气缸对的方向提供流体流动；并且

通过重新配置所述第二活塞使所述第二活塞相对于所述第一活塞在第二时间开始其冲程，从而使流体的流动方向反向。

29.如权利要求18的所述方法，其中，每个气缸具有接口，当所述气缸体旋转时，所述接口选择性地与所述第一流体通道和第二流体通道连通，所述方法还包括：

提供从所述第一流体通道向所述第一气缸对的流体流动；并且

通过重新配置所述第二活塞使得所述第二活塞相对于所述第一气缸对内的所述第一活塞在不同时间开始其冲程，从而将所述第一流体通道从进入口转换成排出口。

30.如权利要求18的所述方法，其中，配置所述第二活塞使得所述第二活塞相对于所述第一气缸对内的所述第一活塞在不同时间开始其冲程包括配置所述第二活塞以将其冲程推迟固定时间量，所述方法还包括：

配置所述第一活塞提前所述固定的时间量开始其冲程。

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