CN114941616A - 一种双运动自由度活塞单体泵 - Google Patents

一种双运动自由度活塞单体泵 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种双运动自由度活塞单体泵，在泵体内腔设有的花键轴(40)上安装滚轮式传动盘组件(1000)、泵芯组件(2000)；所述泵芯组件(2000)，包括缸体(2050)、柱塞(2060)、滚轮座组件(2030)、弹簧(2100)、传动导轨(2010)、尾端导轨(2070)和紧固螺母(2080),所述柱塞(2060)装入缸体(2050)的柱塞腔(2051)中,在所述缸体(2050)弹簧安装孔内安装所述弹簧(2100)，在所述弹簧(2100)两侧与缸体(2050)固定安装所述滚轮座组件(2030)，所述传动导轨(2010)固定安装于所述柱塞(2060)固定端,所述尾端导轨(2070)装入所述柱塞(2060)调整端。所述传动导轨(2010)与滚轮式传动盘组件(1000)连接。本发明结构简单、工作可靠性高、机械效率高。

Description

一种双运动自由度活塞单体泵
技术领域
本发明涉及流体传动技术领域，特别涉及一种双运动自由度活塞泵。
背景技术
双运动自由度活塞泵是基于二维(2D)运动原理设计的新型结构的泵，其柱塞在电机的带动下，沿两个对置凸轮完成“周向旋转+轴向往复”二维运动。专利CN207315586U公开了一种串联式二维活塞输油泵，其通过4组滚轮沿泵轴向旋转带动柱塞旋转往复运动，由于滚轮及拨叉等结构的截面积大，泵旋转的水力损失大。专利CN210106086U公开了一种导轨旋转的二维活塞单体泵，其导轨形状并非流线型结构，且截面积较大，高速旋转下水力损失较大。同时，以上两专利公开的二维活塞泵零件多、结构复杂，加工难度大，且均没有滚轮/导轨运动副装配距离调整与缓冲措施，两者间的距离仅靠零件的加工精度保证，易造成滚轮/导轨装配过紧或过松。特别在运转磨损情况下，由于距离不可调，滚轮与导轨接触不良，易造成泵结构的冲击损毁。
发明内容
为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种结构简单、工作可靠性高、机械效率高的双运动自由度活塞单体泵方案。
本发明采用的技术方案是：
所述双运动自由度活塞单体泵，包括沿轴线依次且同轴设置的左端盖、泵壳、右端盖，三者固连并形成泵体内腔，在泵体内腔设有的花键轴上安装滚轮式传动盘组件、泵芯组件；
所述泵芯组件，包括缸体、柱塞、滚轮座组件、弹簧、传动导轨、尾端导轨和紧固螺母,所述柱塞装入缸体的柱塞腔中,在所述缸体弹簧安装孔内安装所述弹簧，在所述弹簧两侧与缸体固定安装所述滚轮座组件，所述传动导轨固定安装于所述柱塞固定端,所述尾端导轨装入所述柱塞调整端,并通过所述紧固螺母调整装配距离至设计值；
所述传动导轨与滚轮式传动盘组件连接。
进一步的，所述滚轮式传动盘组件包括传动盘、滚针式滚轮、滚轮销轴。所述传动盘上设置有滚轮放置槽，所述滚针式滚轮通过滚轮销轴安装于滚轮放置槽中，同一个滚轮放置槽内的一组滚轮间预留间隙，所述间隙与所述传动导轨的传动拨叉宽度相同。
进一步的，所述柱塞腔内壁均布有四个油口，沿中心轴对称的两个油口为一组，其中一组为低压油口，与通油槽连通，另一组为高压油口，通向缸体外圆柱面。
进一步的，所述柱塞呈中间大两头小的台阶轴，从中间向两侧依次为配流柱、支撑柱、传动扁和紧固螺栓；
两侧所述传动扁用于与导轨连接和传递扭矩，其中较短的一侧为固定端，较长的一侧为调整端；所述紧固螺栓用于导轨的轴向固定与装配间隙的调整。
所述配流柱位于缸体柱塞腔内，沿周向均布四个配油口，其中沿中心轴对称的两个油口为一组，通向同一侧配流柱端面。
进一步的，还包括铜衬套组件，包括铜衬套与衬套座，两者为嵌套结构，中心为通孔，外侧为中间大两头小的柱面结构，安装于所述柱塞两侧的支撑柱上，用于支撑与柱塞腔的密封。
进一步的，所述尾端导轨为圆盘结构，圆盘一侧为导轨曲面，同侧中心设有凸台，凸台中心开有传动扁口，用于与柱塞连接，
所述传动导轨与所述尾端导轨结构相同，区别在于所述传动导轨底面沿直径方向设置有传动拔叉，用于与滚轮式传动盘组件连接。
所述凸台的根部有避刀槽，避刀槽内开有若干通油孔。
进一步的，所述滚轮座组件，包括滚轮座、滚针式滚轮，所述滚轮座为圆台结构，圆台中心开有通孔，周向设置有环形沉槽，沉槽内开有若干通油孔及观察孔，圆台直径方向设置有支撑柱，支撑柱上安装所述滚针式滚轮。内侧支撑柱上开有挡销安装孔，用于安装开口挡销。
本发明与现有技术相比的有益效果：
(1)本发明的双运动自由度活塞泵零件数量少，结构简单，便于加工。
(2)本发明的双运动自由度活塞泵设置了滚轮/导轨运动副的装配间隙调整及弹性支撑机构，使滚轮与导轨在运动过程中始终贴合，有效减少泵的冲击，使泵运转更可靠。
(3)本发明采用的导轨结构截面积小，且呈规则的流线型结构，在高速旋转时搅油水力损失少，泵效率更高。
附图说明
图1示出了本发明实施例提供的双运动自由度活塞单体泵的结构示意图；
图2示出了本发明实施例提供的滚轮式传动盘组件结构示意图；
图3(a)示出了本发明实施例提供的泵芯组件旋转剖视图；
图3(b)是图3(a)沿A-A方向的旋转剖视图；
图4示出了本发明实施例提供的缸体局部剖视图；
图5示出了本发明实施例提供的柱塞结构示意图；
图6示出了本发明实施例提供的滚轮座结构示意图；
图7示出了本发明实施例提供的铜衬套组件结构示意图；
图8示出了本发明实施例提供的尾端导轨结构示意图；
图9示出了本发明实施例提供的传动导轨结构示意图；
具体实施方式
下面结合优选实施例及附图对本发明进行详细说明。
如图1所示，所述双运动自由度活塞单体泵包括沿轴线依次且同轴设置的左端盖10、泵壳20、右端盖30，三者通过螺钉固连并形成泵体内腔，泵体内腔设有花键轴40、滚轮式传动盘组件1000、泵芯组件2000；花键轴40通过挡圈50、轴封60、轴承70与左端盖10连接。
如图2所示，所述滚轮式传动盘组件1000，包括传动盘1010、滚针式滚轮1020、滚轮销轴1030。传动盘1010上设置有滚轮放置槽1012，滚针式滚轮1020通过滚轮销轴1030安装于滚轮放置槽1012中，同一个滚轮放置槽1012内的一组滚轮1020间预留间隙，该间隙与传动导轨2010的传动拨叉2014宽度相同；传动盘1010中心设置有传动扁口1011，通过传动扁口1011与花键轴40连接并传递扭矩。
如图3(a)、图3(b)所示，所述泵芯组件2000，包括缸体2050、柱塞2060、滚轮座组件2030、铜衬套组件2090、尾端导轨2070、传动导轨2010、弹簧2100、定位销2040和紧固螺母2080。
如图4所示，所述缸体2050呈圆台结构，圆台上开有若干通油槽和弹簧安装通孔2052，圆台两侧设置有180°对称的定位销孔2055，用于滚轮座2030的角向定位。圆台中心设置有柱塞腔2051，柱塞腔2051内壁均布有四个油口，沿中心轴对称的两个油口为一组，其中一组为低压油口2053，与通油槽连通，另一组为高压油口2054，通向缸体外圆柱面，外圆柱面靠近两端面处分别设置有密封圈槽2056。圆台一侧设置有支耳2057，用于泵芯组件2000的角向定位。
如图5所示，所述柱塞2060呈中间大两头小的台阶轴，从中间向两侧依次为配流柱2061，支撑柱2062A、2062B，传动扁2063A、2063B和紧固螺栓2064A、2064B。配流柱2061上沿周向均布四个配油口2065，其中沿中心轴对称的两个油口2065为一组，通向同一侧配流柱2061端面。支撑柱2062A、2062B为光轴结构，用于支撑柱塞2060。两侧的传动扁2063A、2063B用于与导轨连接和传递扭矩，其中较短的一侧为固定端，较长的一侧为调整端。紧固螺栓2064A、2064B用于导轨的轴向固定与装配间隙的调整。
如图6所示，所述滚轮座组件2030，包括滚轮座2030、滚针式滚轮2020、开口挡销2031。所述滚轮座2030为圆台结构，圆台中心开有通孔，周向设置有环形沉槽，沉槽内开有若干通油孔及观察孔。圆台直径方向设置有支撑柱，支撑柱上开有滚轮轴安装槽，用于放置滚针式滚轮2020。内侧支撑柱上开有挡销安装孔，用于安装开口挡销2031防止滚轮轴向内脱落。滚轮座2030底面中心设置有沉孔，与滚轮轴安装槽对应的位置开有定位销孔，销孔底面开有通油孔。
如图7所示，所述铜衬套组件2090，包括铜衬套2091与衬套座2092，两者为嵌套结构，中心为通孔，用于与柱塞2060配合，外侧为中间大两头小的柱面结构，用于支撑与柱塞腔的密封。
如图8所示，所述尾端导轨2070为圆盘结构，圆盘一侧为导轨曲面2071，同侧中心设有凸台2072，凸台2072中心开有传动扁口2073，用于与柱塞2060连接并传递扭矩，凸台根部有避刀槽，避刀槽内开有若干通油孔2074。
如图9所示，所述传动导轨2010主体结构与尾端导轨2070一致，所述传动导轨2010为圆盘结构，圆盘一侧为导轨曲面2011，同侧中心设有凸台2012，凸台2012中心开有传动扁口2013，用于与柱塞2060连接并传递扭矩，凸台根部有避刀槽，避刀槽内开有若干通油孔2015，在于传动导轨底面沿直径方向设置有传动拔叉2014，用于与滚轮式传动盘组件1000连接。
所述泵芯组件2000以缸体2050为主体，将柱塞2060的配流柱2061装入缸体柱塞腔2051，在柱塞2060两侧的支撑柱2062A、2062B上套入铜衬套组件2090，并将铜衬套组件2090装入缸体柱塞腔2051，形成封闭的油腔；在缸体的弹簧安装孔2052内装入弹簧2100，两侧放置滚轮座组件2030，并通过定位销2040与缸体2050进行角向定位；传动导轨2010装入柱塞2060固定端传动扁2063B并通过螺母2080固定，尾端导轨2070装入柱塞调整端传动扁2063A，并通过旋拧螺母2080调整装配距离至设计值。如此，即使在运转磨损的情况下，也能保证轮座组件2030在弹簧2100的作用下使滚轮2020与导轨2010、2070始终贴合，也能即时得到补偿。
综上所述，本发明的双运动自由度活塞泵零件数量少，结构简单，便于加工。且本发明的双运动自由度活塞泵设置了滚轮/导轨运动副的装配间隙调整及弹性支撑机构，使滚轮与导轨在运动过程中始终贴合，有效减少泵的冲击，使泵运转更可靠。另外本发明采用的导轨结构截面积小，且呈规则的流线型结构，在高速旋转时搅油水力损失少，泵效率更高。

Claims (10)

1.一种双运动自由度活塞单体泵，包括沿轴线依次且同轴设置的左端盖10、泵壳(20)、右端盖(30)，三者固连并形成泵体内腔，其特征在于，在泵体内腔设有的花键轴(40)上安装滚轮式传动盘组件(1000)、泵芯组件(2000)；
所述泵芯组件(2000)，包括缸体(2050)、柱塞(2060)、滚轮座组件(2030)、弹簧(2100)、传动导轨(2010)、尾端导轨(2070)和紧固螺母(2080),所述柱塞(2060)装入缸体(2050)的柱塞腔(2051)中,在所述缸体(2050)弹簧安装孔内安装所述弹簧(2100)，在所述弹簧(2100)两侧与缸体(2050)固定安装所述滚轮座组件(2030)，所述传动导轨(2010)固定安装于所述柱塞(2060)固定端,所述尾端导轨(2070)装入所述柱塞(2060)调整端,并通过所述紧固螺母(2080)调整装配距离至设计值；
所述传动导轨(2010)与滚轮式传动盘组件(1000)连接。
2.根据权利要求1所述的一种双运动自由度活塞单体泵，其特征在于，所述滚轮式传动盘组件(1000)，包括传动盘(1010)、滚针式滚轮(1020)、滚轮销轴(1030),所述传动盘(1010)上设置有滚轮放置槽(1012)，所述滚针式滚轮(1020)通过滚轮销轴(1030)安装于滚轮放置槽(1012)中，同一个滚轮放置槽(1012)内的一组滚轮(1020)间预留间隙，所述间隙与所述传动导轨(2010)的传动拨叉(2014)宽度相同。
3.根据权利要求1所述的一种双运动自由度活塞单体泵，其特征在于，所述柱塞腔2051内壁均布有四个油口，沿中心轴对称的两个油口为一组，其中一组为低压油口2053，与通油槽连通，另一组为高压油口2054，通向缸体外圆柱面。
4.根据权利要求1或3所述的一种双运动自由度活塞单体泵，其特征在于，所述柱塞(2060)呈中间大两头小的台阶轴，从中间向两侧依次为配流柱(2061)，支撑柱(2062A)、(2062B)，传动扁(2063A)、(2063B)和紧固螺栓(2064A)、(2064B)；
两侧所述传动扁2063A、2063B用于与导轨连接和传递扭矩，其中较短的一侧为固定端，较长的一侧为调整端；所述紧固螺栓2064A、2064B用于导轨的轴向固定与装配间隙的调整。
5.根据权利要求4所述的一种双运动自由度活塞单体泵，其特征在于，所述配流柱(2061)位于缸体柱塞腔(2051)内，沿周向均布四个配油口(2065)，其中沿中心轴对称的两个油口(2065)为一组，通向同一侧配流柱(2061)端面。
6.根据权利要求5所述的一种双运动自由度活塞单体泵，其特征在于，还包括铜衬套组件(2090)，包括铜衬套(2091)与衬套座(2092)，两者为嵌套结构，中心为通孔，外侧为中间大两头小的柱面结构，安装于所述柱塞(2060)两侧的支撑柱(2062A)、(2062B)上，用于支撑与柱塞腔的密封。
7.根据权利要求1所述的一种双运动自由度活塞单体泵，其特征在于，所述尾端导轨(2070)，为圆盘结构，圆盘一侧为导轨曲面，同侧中心设有凸台，凸台中心开有传动扁口，用于与柱塞连接，
所述传动导轨(2010)与所述尾端导轨(2070)结构相同，区别在于所述传动导轨(2010)底面沿直径方向设置有传动拔叉(2014)，用于与滚轮式传动盘组件(1000)连接。
8.根据权利要求7所述的一种双运动自由度活塞单体泵，其特征在于，所述凸台的根部有避刀槽，避刀槽内开有若干通油孔(2074)。
9.根据权利要求1所述的一种双运动自由度活塞单体泵，其特征在于，所述滚轮座组件(2030)，包括滚轮座、滚针式滚轮(2020)，所述滚轮座为圆台结构，圆台中心开有通孔，周向设置有环形沉槽，沉槽内开有若干通油孔及观察孔，圆台直径方向设置有支撑柱，支撑柱上安装所述滚针式滚轮(2020)。
10.根据权利要求9所述的一种双运动自由度活塞单体泵，其特征在于，内侧支撑柱上开有挡销安装孔，用于安装开口挡销(2031)。
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