CN116241455B - 活塞传扭结构及活塞泵 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种活塞传扭结构及活塞泵，包括第一、二活塞结构，均采用活塞和凸轮导轨一体化结构，凸轮导轨位于活塞的中部，凸轮导轨两侧对称长出两套筒结构，套筒结构均包括外、内侧筒，外、内侧筒上分别周向开设有多个吸油口和排油口；外、内侧筒之间构成环形腔，两套筒结构的环形腔之间不连通；传动组件，包括依次相连接的输入传动轴、第一、二传动块、第一、二传动轴；第一传动块的两端面具有正交分布的滑槽a、b；第二传动块的两端面具有正交分布的滑槽c、d；输入传动轴的另一端为扁方结构c，与滑槽a相配合；第一传动轴的两端分别设置有扁方结构a、b，分别与滑槽b、c相配合；第二传动轴的一端还设置有扁方结构d，与滑槽d相配合。

Description

活塞传扭结构及活塞泵

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，涉及一种活塞传扭结构及活塞泵。

背景技术

双运动自由度活塞泵将轴和活塞一体化设计，并利用活塞“周向旋转+轴向往复”双自由度运动原理实现连续的吸排油，省去了传统活塞泵的配流盘结构。同时，采用对称式凸轮导轨滚子结构替代滑靴斜盘结构，由原来滑动摩擦副转变为滚动摩擦，并且对称式的受力结构使得活塞不存在侧向力，省去了活塞与缸体、缸体与配流盘两个摩擦副，因而泵效率更高，也突破了滑动摩擦副对泵性能等方面的制约。

在现有的双运动自由度活塞泵结构中，主要存在以下几个问题：1、双运动自由度活塞泵活塞为单侧伸出结构，凸轮导轨、滚轮等零件集中在伸出侧，随活塞泵功率增大，活塞泵轴向长度较大。2、活塞为沟槽式活塞，工作时，活塞带动油液旋转造成搅油损失，特别在大流量状态，活塞搅油功率损失较大，能量转化率不高。3、油液进口流道复杂，沿程压力损失大，自吸能力不强；4、活塞为沟槽式活塞，在高速状态下，活塞腔周向旋转速度极大，油液不能及时充满活塞腔，造成吸空，泵抗气蚀能力弱；5、活塞在圆柱面上均布4个配流槽，工作时均为单侧配流(向外或向内)，配流槽间间隔小，即周向密封长度短，泄漏量大。

此外，为实现活塞“周向旋转+轴向往复”的双自由度运动，活塞泵的传扭结构至关重要，在现有的双运动自由度活塞泵传扭结构中，主要存在以下几个问题：1、拨叉滚轮传扭结构体积重量较大，同时占用活塞泵的轴向空间，随着活塞泵功率增大，活塞泵的体积重量增大，泵的轴向长度变化较大；2、拨叉滚轮传扭结构重量较大，泵芯的转动惯量较大，活塞泵的启停性能较差，活塞泵的控制性能较差；3、拨叉滚轮传扭结构会带动油液旋转造成搅油损失，特别在高转速工况下，传扭结构的搅油损失巨大；4、通轴加滚珠的传扭结构对通轴及上/下联泵芯的同轴度要求极高，增加了加工及装配的工艺性和加工时间成本。

专利202010894767.9公开了一种拨叉滚轮传扭结构及具有该结构的双运动自由度活塞泵，该结构利用一对拨叉与滚轮链接成一体，拨叉和滚轮分布在活塞的外伸侧，增加了泵在轴向上的长度，同时拨叉滚轮传扭结构随活塞的转动而旋转，增加了搅油损失。拨叉滚轮传扭结构体积重量大，增加了泵芯的转动惯量，降低了泵的启停性能与控制性能。专利202111544343.0公开了一种活塞结构及双运动自由度活塞泵，该泵中传动通轴沿轴向开有两组与轴线平行的直线滚珠槽道，同时直线滚珠槽道内布置滚珠，输入扭矩通过传动通轴、直线滚珠槽道、滚珠和活塞传递扭矩，然而，该传扭结构并不能很好地保证通轴及上/下联泵芯的同轴度，若传动通轴及上/下联泵芯在加工及装配过程中出现同轴度不足时，泵难以在高速下稳定运转。上述专利公开的传扭结构及包含该结构的双运动自由度活塞泵，存在体积重量大、轴向尺寸偏大、机械效率低及加工精度要求高等问题，不利于泵在高速工况下稳定运转。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明提供了一种活塞传扭结构及活塞泵。

本发明技术解决方案为：

根据一方面，提供一种活塞传扭结构，该活塞传扭结构包括：

活塞结构，包括第一活塞结构和第二活塞结构，所述第一活塞结构和第二活塞结构相同，均采用活塞和凸轮导轨一体化结构，凸轮导轨位于活塞的中部，所述凸轮导轨两侧对称长出两套筒结构，对于任意套筒结构，其均包括外侧筒和位于外侧筒内的内侧筒，所述外侧筒上周向开设有多个吸油口，所述内侧筒上周向开设有多个排油口，任意吸油口和任意排油口交错设置；所述外侧筒和内侧筒之间构成环形腔，两套筒结构的环形腔之间不连通，两侧内侧筒相连通并形成活塞结构内腔；所述内腔上沿径向对称长出多个拨叉，所述拨叉上开设有直线滚珠槽道；

传动组件，包括依次相连接的输入传动轴、第一传动块、第一传动轴、第二传动块和第二传动轴；所述第一传动块的两端面具有正交分布的滑槽a和滑槽b；第二传动块的两端面具有正交分布的滑槽c和滑槽d；所述输入传动轴的的一端为动力输入端，另一端为扁方结构c，与所述滑槽a相配合；所述第一传动轴设置在第一活塞结构的内腔中，其周向均布有多个平行于轴线的直线滚珠槽道，用于放置滚珠，与第一活塞结构的直线滚珠槽道相配合；第一传动轴的两端还分别设置有扁方结构a和扁方结构b，分别与滑槽b以及滑槽c相配合；所述第二传动轴设置在第二活塞结构的内腔中，所述第二传动轴周向均布有多个平行于轴线的直线滚珠槽道，用于放置滚珠，与第二活塞结构的直线滚珠槽道相配合；所述第二传动轴的一端还设置有扁方结构d，与所述滑槽d相配合；其中，任意滑槽具有多个内壁面，多个内壁面中部分设置为传动面，其余部分设置为非传动面，同一传动块上的两端面滑槽的传动面互相垂直，所述扁方结构a、扁方结构b、扁方结构c以及扁方结构d均有与对应滑槽相配合的传动面和非传动面，任意扁方结构的传动面与对应滑槽传动面紧密贴合，任意扁方结构的非传动面与对应滑槽的非传动面之间具有间隙，工作时，输入传动轴和第一传动轴通过传动面传递扭矩的同时可沿非传动面的法向滑动，第一传动轴和第二传动轴也通过其传动面传递扭矩的同时可沿非传动面的法向滑动。

进一步地，对于任意套筒结构，所述外侧筒上对称开设有一对吸油口，所述内侧筒上对称开设有一对排油口，一对吸油口和一对排油口正交设置。

进一步地，所述吸油口端面采用斜切面设计，其中，吸油口的外侧开口面积大于内侧开口面积；所述排油口端面采用斜切面设计，其中，排油口的外侧开口面积大于内侧开口面积。

进一步地，除拨叉之外的所述内腔壁上加工高压流道，所述高压流道与排油口沟通。

进一步地，所述外侧筒和内侧筒均为圆柱筒，和/或，所述凸轮导轨为双面凸轮导轨。

进一步地，任意滑槽均为矩形槽，所述矩形槽的其中一组互相平行设置的两个内壁面设置为传动面，其余两个面为非传动面。

进一步地，所述传动面的长度大于所述非传动面的长度。

进一步地，任意所述直线滚珠槽道均未布满滚珠，所述直线滚珠槽道未放置滚珠的长度为ΔL，ΔL＝h/π，其中h为活塞泵的导轨行程。

进一步地，任意直线滚珠槽道的长度均为L：

L＝nD+h/π

其中，L为直线滚珠槽道的长度，D为滚珠直径，n为滚珠个数，h为导轨行程。

根据另一方面，提供一种活塞泵，所述活塞泵包括上述的活塞传扭结构。

上述技术方案采用特殊的活塞结构和特殊的传动组件相配合，其中，活塞为挡板结构，活塞中间镂空，周向开槽，大大地降低了泵的重量；一体化导轨活塞旋转往复运动时受到的阻力减小，搅油功率损失降低，提高了泵的机械效率；并且，该挡板式结构使得进入活塞腔的油液几乎不存在周向旋转运动，同时，油液的轴向速度因活塞行程不大而较小，油液的动能损耗极小，泵的能量转化率高；本发明活塞为双侧配流，吸油口和排油口分布于不同圆柱上，间接增大了油口间的距离，增大了密封长度，有效减小泄漏量，提高了泵的容积效率；并且活塞腔吸油口设置在导轨活塞外套筒上，且与油液直接相通，油液不经过任何流道便可进入活塞腔，有效增大了泵的自吸能力；泵在高速时，油液能够迅速跟随活塞的轴向运动并及时充满活塞腔，极大地增强了泵的抗气蚀能力。

同时，在上述活塞结构基础上，还通过十字传动块对两个轴系进行传动，十字传动块两端面开有正交的滑槽，两侧的传动轴通过与滑槽等宽的扁方与传动块配合，并分别设置传动面和非传动面，在传动面和非传动面的配合下，当两侧传动轴不同轴时，传动块可以进行自适应移动调节，减小两者的耦合。也即活塞泵的传动轴由原来的整根长轴变成两根短轴，轴上分别开有通直的滚珠槽，传动轴对柱塞的径向分力可在传动块的自适应调节功能下达到平衡，可避免活塞与铜衬套摩擦粘连。同时，该结构易于加工，可通过线切割实现滚珠槽的加工，具有较佳地的结构强度。相比较拨叉滚轮传扭结构，本发明传扭结构体积小，传扭结构布置于活塞内部，不影响泵的轴向长度；并且本发明传扭结构重量轻，回转半径短，转动惯量小，启停性能佳，泵的控制性能好；相比较外置的拨叉滚轮传扭结构，本发明传扭结构分布于活塞内部，搅油损失极小，适应于高速工况；本发明传扭结构实现了上/下联泵芯在旋转运动上的解耦，降低了上/下联泵芯的同轴度要求，降低了加工精度要求，减少加工成本，提高经济效益。

附图说明

所包括的附图用来提供对本发明实施例的进一步的理解，其构成了说明书的一部分，用于例示本发明的实施例，并与文字描述一起来阐释本发明的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了根据本发明的具体实施例提供的活塞传扭结构的结构示意图；

图2为图1的剖视图；

图3示出了根据本发明的具体实施例提供的第一活塞结构的结构示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为图3的俯视图；

图6为活塞结构凸轮导轨型面波峰、波谷位置示意图；

图7示出了根据本发明的具体实施例提供的传动组件的结构示意图；

图8示出了根据本发明的具体实施例提供的传动块传动面示意图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

如图1-8所示，在本发明的一个实施例中，提供一种活塞传扭结构，包括活塞结构和传动组件，所述活塞结构包括第一活塞结构4和第二活塞结构18，所述第一活塞结构4和第二活塞结构18相同，均采用活塞和凸轮导轨一体化结构，凸轮导轨位于活塞的中部，所述凸轮导轨两侧对称长出两套筒结构，对于任意套筒结构，其均包括外侧筒和位于外侧筒内的内侧筒，所述外侧筒上周向开设有多个吸油口，所述内侧筒上周向开设有多个排油口，任意吸油口和任意排油口交错设置；所述外侧筒和内侧筒之间构成环形腔，两套筒结构的环形腔之间不连通，两侧内侧筒相连通并形成活塞结构内腔，所述内腔上沿径向对称长出多个拨叉，所述拨叉上开设有直线滚珠槽道；所述传动组件包括依次相连接的输入传动轴11、第一传动块2、第一传动轴3、第二传动块7和第二传动轴17；所述第一传动块2的两端面具有正交分布的滑槽a和滑槽b；第二传动块7的两端面具有正交分布的滑槽c和滑槽d；所述输入传动轴的的一端为动力输入端，另一端为扁方结构c，与所述滑槽a相配合；所述第一传动轴3设置在第一活塞结构4的内腔中，所述第一传动轴3周向均布有多个平行于轴线的直线滚珠槽道b34，用于放置滚珠15，与第一活塞结构4的直线滚珠槽道a47相配合；第一传动轴3的两端还分别设置有扁方结构a和扁方结构b，分别与滑槽b以及滑槽c相配合；所述第二传动轴17设置在第二活塞结构18的内腔中，所述第二传动轴17周向均布有多个平行于轴线的直线滚珠槽道c174，用于放置滚珠，与第二活塞结构18的直线滚珠槽道相配合；所述第二传动轴17的一端还设置有扁方结构d，与所述滑槽d相配合；其中，任意滑槽具有多个内壁面，多个内壁面中部分设置为传动面，其余部分设置为非传动面，同一传动块上的两端面滑槽的传动面互相垂直，所述扁方结构a、扁方结构b、扁方结构c以及扁方结构d均有与对应滑槽相配合的传动面和非传动面，任意扁方结构的传动面与对应滑槽传动面紧密贴合，任意扁方结构的非传动面与对应滑槽的非传动面之间具有间隙，工作时，输入传动轴11和第一传动轴3通过传动面传递扭矩的同时可沿非传动面的法向滑动，第一传动轴3和第二传动轴17也通过其传动面传递扭矩的同时可沿非传动面的法向滑动。

也即，如图4所示，本发明实施例两套筒结构的环形腔之间不连通是指两环形腔之间有环形挡板48隔开。

此外，本领域技术人员应当理解，本申请中的活塞泵应当包括上联泵芯，对应第一活塞结构4和第一传动轴3，以及下联泵芯，对应第二活塞结构18和第二传动轴17。其中，第一传动轴是设置在第一活塞结构4的内腔内，与第一活塞结构4可转动地配合，第二传动轴17是设置在第二活塞结构18的内腔内，与第二活塞结构18可转动地配合。

本发明实施例中，外侧筒和内侧筒均为开口结构，两端的内侧筒是相连通的，优选套筒的外侧筒和内侧筒端面是平齐的。

较佳地，所述外侧筒和内侧筒均为圆柱筒。

本发明实施例中，所述的凸轮导轨优选为双面凸轮导轨，也即，本发明实施例的活塞结构中活塞和双面凸轮导轨为一体结构，组成组成一体化导轨活塞，凸轮导轨处于活塞的中部，与以往的导轨、滚轮结构集中分布在一侧结构相比，滚轮可分布与活塞套筒外侧，可充分利用活塞的轴向距离，有效缩短泵的轴向长度，减小泵的体积。

较佳地，如图6所示，本发明实施例中，凸轮导轨曲面上有波峰和波谷，进一步优选，波峰、波谷各两个。

可见，本发明实施例活塞(套筒结构)为挡板结构，中间镂空，周向开槽，大大地降低了泵的重量，提高了泵的功重比；同时，旋转时对油液的搅动影响小，搅油损失减小，机械效率高，泵在高速时，油液能够迅速跟随活塞的轴向运动并及时充满活塞腔，极大地增强了泵的抗气蚀能力；活塞双侧配流，吸油口和排油口分布于不同筒上，间接增大了油口间的距离，增大了密封长度，有效减小泄漏量，提高泵的容积效率。本发明实施例活塞腔吸油口设置在导轨活塞外套筒上，采用该活塞结构，吸油口可直接与油液直接相通，油液不经过任何流道便可进入活塞腔，有效增大了泵的自吸能力。

本发明实施例中，输入传动轴的动力输入端，其结构形式包括但不限于扁方、花键及平键等。

具体来说，如图7-8所示，扁方结构c具有扁方结构c传动面111和扁方结构c非传动面112，扁方结构a具有扁方结构a传动面31和扁方结构a非传动面32，与扁方结构a相配合的滑槽b内具有滑槽b传动面210和滑槽b非传动面211，其中，输入传动轴11的扁方结构c传动面111与第一传动轴3的扁方结构a传动面31分别与第一传动块2两端的传动面紧密贴合并互相垂直。同样的，扁方结构b上具有扁方结构b传动面33，扁方结构d上具有扁方结构d传动面172和扁方结构d非传动面171，第二传动块7的滑槽d上具有滑槽d传动面72和滑槽d非传动面71。第二传动轴17另一端设置为光滑轴173。

也即，采用本发明实施例传动组件，工作时，输入传动轴11和第一传动轴3通过传动面传递扭矩的同时可沿非传动面的法向滑动，调节输入传动轴11和第一传动轴3同轴度的同时传递扭矩，弥补输入传动轴11和第一传动轴间3的不同轴度，第一传动轴3和第二传动轴17同样可通过十字传扭结构补偿加工、装配和运转时的不同轴度。因此，二组十字传扭结构可以降低传动轴与上/下联泵芯的同轴度要求，减少零件配对加工数量，提高了加工及装配的工艺性，可大大节省金钱及时间成本。

本发明实施例采用传动轴、传动块(设计传动面和非传动面)和直槽内滚珠传扭，代替已往的通轴传动结构，实现了第一传动轴和第二传动轴(即上/下两联传动轴)旋转运动的解耦，可以补偿加工、装配和运转时输入传动轴、上联传动轴和下联传动轴的相对位移，容许较大的径向和轴向偏差。同时，由传动轴和传动块构成的十字传扭结构不仅具有结构简单，安装方便、零回转间隙、高扭矩、高刚性、高灵敏度等优点，而且大大降低了以往传扭通轴的加工成本。相比较拨叉滚轮传扭结构，本发明传扭结构体积小，传扭结构布置于活塞内部，不影响泵的轴向长度；并且本发明传扭结构重量轻，回转半径短，转动惯量小，启停性能佳，泵的控制性能好；相比较外置的拨叉滚轮传扭结构，本发明传扭结构分布于活塞内部，搅油损失极小，适应于高速工况；本发明传扭结构实现了上/下联泵芯在旋转运动上的解耦，降低了上/下联泵芯的同轴度要求，降低了加工精度要求，减少加工成本，提高经济效益。

如图3所示，为了实现更好地吸排油，对于任意套筒结构，所述外侧筒上对称开设有一对吸油口，所述内侧筒上对称开设有一对排油口，一对吸油口和一对排油口正交设置。

此外，除拨叉之外的所述内腔壁上加工高压流道，所述高压流道与排油口沟通。也即，本发明实施例还通过在活塞结构的内腔壁上加工高压流道，油液可通过内侧筒上的排油口流入高压流道中完成排油。

具体来说，由于第一活塞结构4和第二活塞结构18结构一致，以第一活塞结构4为例，如图3-5所示，本发明实施例的活塞结构集吸排油、配流和传动功能于一体。如图3～图8所示，第一活塞结构4包括第一凸轮导轨43和位于其两侧的套筒结构，均包括第一外侧筒41和第一内侧筒42，第一外侧筒41和第一内侧筒42上分别正交设置有一对吸油口44和排油口45。同样的，第二活塞结构18包括第二凸轮导轨181和位于其两侧的套筒结构，均包括第二外侧筒182和第二内侧筒183，第二外侧筒182和第二内侧筒183上分别正交设置有一对吸油口和排油口。

第一活塞结构4中心加工通孔，通孔壁面上加工有高压流道49，在高压流道49正交位置加工有第一传扭拨叉46，第一传扭拨叉46上开设直线滚珠槽道a47，用于滚珠15传扭。

在上述实施例中，为了在在活塞旋转时能够降低外径端面引起的搅油损失，所述吸油口端面采用斜切面设计，其中，吸油口的外侧开口面积大于内侧开口面积。所述排油口端面采用斜切面设计，其中，排油口的外侧开口面积大于内侧开口面积。

在上述实施例中，所述吸油口截面积大于所述排油口的截面积。

本发明实施例中，由于吸油口截面积大于排油口，且外侧筒内径大于内侧筒内径，因此吸油口截面积大于压油口，泵壳中的油液不经过复杂流道就可以直接通过外侧筒的吸油口直接进入活塞腔中，更加有利于泵吸油。同时，由于采用挡板式活塞结构、衬套结构，进入到活塞腔内的油液不产生旋转运动，油液可迅速跟随导轨活塞的轴向运动及时充满活塞腔，在降低了搅油损失的同时增强了泵的抗气蚀能力。

可见，本发明实施例提出一种新型的挡板式活塞结构，活塞整体呈大外径、小内径、无内壁面的设计形式，中间圆柱面为排流面，两侧各分布有对称的两对进出口。油液可不经过复杂流道直接进入活塞腔，增大了泵的自吸能力；活塞进出口端面有斜切面设计，在活塞旋转时能够有效降低外径端面引起的搅油损失；油液进入活塞腔几乎不存在周向旋转运动，同时，油液的轴向速度因活塞行程不大而较小，油液的动能损耗极小，泵的能量转化率高；高速时，油液能够迅速跟随活塞的轴向运动并及时充满活塞腔，极大地增强了泵的抗气蚀能力。活塞内部为通孔，通孔沿径向设置有一对拨叉，拨叉上均布多个滚珠槽道，用于传扭。

在上述实施例中，如图7所示，为了更好地实现同轴度调整，任意滑槽均为矩形槽。

较佳地，所述矩形槽的其中一组互相平行设置的两个内壁面设置为传动面，其余两个面为非传动面。

在上述实施例中，为了更好地传递扭矩以及更好地实现同轴度的调整，所述传动面的长度大于所述非传动面的长度。

在上述实施例中，为了防止滚珠从滚珠槽中脱出，所述十字传扭结构多个限位组件，第一传动轴和第二传动轴上的任意直线滚珠槽道均对应一限位组件，所述限位组件设置在对应直线滚珠槽道内，用于限制滚珠滑出所述直线滚珠槽道。

根据本发明一种实施例，所述限位组件由第一限位件和第二限位件组成，第一限位件和第二限位件分别间隔设置在对应直线滚珠槽道内，多个滚珠还设置在第一限位件和第二限位件之间。

根据本发明一种具体实施例，第一限位件和第二限位件均为销钉14。

可见，本发明实施例的第一传动轴和第二传动轴上的两组滚珠槽，分别对应第一活塞结构和第一活塞结构内孔的滚珠槽，传动轴的滚珠槽内放置滚珠，滚珠限位销钉用于滚珠的限位。第一传动轴和第二传动轴通过滚珠带动第一活塞结构和第一活塞结构旋转，同时活塞结构在导轨曲面的引导下轴向往复运动。此外，本发明实施例的传动组件在于活塞泵上联端盖和下联端盖连接时，上联端盖与下联盖板处可设置有两推力轴承，用于平衡传动组件的液压力。

进一步，每一组直线滚珠槽道在相应传动轴的周向上均布，所有的直线滚珠槽道长度和深度相同。

优选的，任意所述直线滚珠槽道均未布满滚珠，所述直线滚珠槽道未放置滚珠的长度为ΔL＝h/π，其中h为导轨行程，进一步优选的，直线滚珠槽道34和直线滚珠槽道174长度为L＝nD+h/π，其中D为滚珠直径，n为滚珠个数，滚珠个数根据滚珠的承载能力和需要传递的扭矩共同决定，具体设置为本领域公知技术。

由于直线滚珠槽道中滚珠未布满槽道，而各槽道上滚珠初始位置不一致时会导致滚珠对传动轴和导轨活塞产生一个倾侧力矩，此力矩可通过活塞泵的上联衬套、泵芯支撑架和下联衬套来平衡。

进一步，第一传动轴和第二传动轴及其直线滚珠槽道、第一活塞结构和第二活塞结构内的滚珠槽、配流槽和型面均分别采用一次装夹加工完成。通过传动轴的直线滚珠槽道活塞结构内的直线滚珠槽道无间隙配合，不仅可以保证上/下联泵芯的瞬时流量始终保持恒定，而且可以很好地消除泵的流量脉动与压力脉动。

根据另一实施例，还提供一种活塞泵，所述活塞泵包括上述的活塞传扭结构。

也即，本发明实施例的主要关键之处在于活塞传扭结构的设计，至于活塞泵的其余结构可采用现有技术，本发明实施例通过设计特殊的活塞结构，本发明实施例活塞活塞双侧配流，吸油口和排油口分布于不同圆柱上，间接增大了油口间的距离，增大了密封长度，有效减小泄漏量，提高了泵的容积效率；并且吸油口设置在导轨活塞外套筒上，可与油液直接相通，油液不经过任何流道便可进入活塞腔，有效增大了泵的自吸能力；活塞结构旋转往复运动时受到的阻力减小，搅油功率损失降低，提高了泵的机械效率；并且，该活塞结构使得进入活塞腔的油液几乎不存在周向旋转运动，同时，油液的轴向速度因活塞行程不大而较小，油液的动能损耗极小，泵的能量转化率高；泵在高速时，油液能够迅速跟随活塞的轴向运动并及时充满活塞腔，极大地增强了泵的抗气蚀能力。

同时，与活塞结构相配合，通过十字传动块对两个轴系进行传动，十字传动块两端面开有正交的滑槽，两侧的传动轴通过与滑槽等宽的扁方与传动块配合，并分别设置传动面和非传动面，在传动面和非传动面的配合下，当两侧传动轴不同轴时，传动块可以进行自适应移动调节，减小两者的耦合。也即活塞泵的传动轴由原来的整根长轴变成两根短轴，轴上分别开有通直的滚珠槽，滚珠槽与活塞的滚珠槽对应，通过内置滚珠带动活塞旋转，每联泵芯的传动轴与相应泵芯可视为一整体，传动轴对柱塞的径向分力可在传动块的自适应调节功能下达到平衡，可避免活塞与铜衬套摩擦粘连。同时，该结构易于加工，可通过线切割实现滚珠槽的加工，具有较佳地的结构强度。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种活塞传扭结构，其特征在于，所述活塞传扭结构包括：

活塞结构，包括第一活塞结构和第二活塞结构，所述第一活塞结构和第二活塞结构相同，均采用活塞和凸轮导轨一体化结构，凸轮导轨位于活塞的中部，所述凸轮导轨两侧对称长出两套筒结构，对于任意套筒结构，其均包括外侧筒和位于外侧筒内的内侧筒，所述外侧筒上周向开设有多个吸油口，所述内侧筒上周向开设有多个排油口，任意吸油口和任意排油口交错设置；所述外侧筒和内侧筒之间构成环形腔，两套筒结构的环形腔之间不连通，两侧内侧筒相连通并形成活塞结构内腔；所述内腔上沿径向对称长出多个拨叉，所述拨叉上开设有直线滚珠槽道；

传动组件，包括依次相连接的输入传动轴、第一传动块、第一传动轴、第二传动块和第二传动轴；所述第一传动块的两端面具有正交分布的滑槽a和滑槽b；第二传动块的两端面具有正交分布的滑槽c和滑槽d；所述输入传动轴的一端为动力输入端，另一端为扁方结构c，与所述滑槽a相配合；所述第一传动轴设置在第一活塞结构的内腔中，其周向均布有多个平行于轴线的直线滚珠槽道，用于放置滚珠，与第一活塞结构的直线滚珠槽道相配合；第一传动轴的两端还分别设置有扁方结构a和扁方结构b，分别与滑槽b以及滑槽c相配合；所述第二传动轴设置在第二活塞结构的内腔中，所述第二传动轴周向均布有多个平行于轴线的直线滚珠槽道，用于放置滚珠，与第二活塞结构的直线滚珠槽道相配合；所述第二传动轴的一端还设置有扁方结构d，与所述滑槽d相配合；

其中，任意滑槽具有多个内壁面，多个内壁面中部分设置为传动面，其余部分设置为非传动面，同一传动块上的两端面滑槽的传动面互相垂直，所述扁方结构a、扁方结构b、扁方结构c以及扁方结构d均有与对应滑槽相配合的传动面和非传动面，任意扁方结构的传动面与对应滑槽传动面紧密贴合，任意扁方结构的非传动面与对应滑槽的非传动面之间具有间隙，工作时，输入传动轴和第一传动轴通过传动面传递扭矩的同时可沿非传动面的法向滑动，第一传动轴和第二传动轴也通过其传动面传递扭矩的同时可沿非传动面的法向滑动。

2.根据权利要求1所述的一种活塞传扭结构，其特征在于，对于任意套筒结构，所述外侧筒上对称开设有一对吸油口，所述内侧筒上对称开设有一对排油口，一对吸油口和一对排油口正交设置。

3.根据权利要求1或2所述的一种活塞传扭结构，其特征在于，所述吸油口端面采用斜切面设计，其中，吸油口的外侧开口面积大于内侧开口面积；所述排油口端面采用斜切面设计，其中，排油口的外侧开口面积大于内侧开口面积。

4.根据权利要求3所述的一种活塞传扭结构，其特征在于，除拨叉之外的所述内腔壁上加工高压流道，所述高压流道与排油口沟通。

5.根据权利要求1所述的一种活塞传扭结构，其特征在于，所述外侧筒和内侧筒均为圆柱筒，和/或，所述凸轮导轨为双面凸轮导轨。

6.根据权利要求1所述的一种活塞传扭结构，其特征在于，任意滑槽均为矩形槽，所述矩形槽的其中一组互相平行设置的两个内壁面设置为传动面，其余两个面为非传动面。

7.根据权利要求6所述的一种活塞传扭结构，其特征在于，所述传动面的长度大于所述非传动面的长度。

8.根据权利要求1所述的一种活塞传扭结构，其特征在于，任意所述直线滚珠槽道均未布满滚珠，所述直线滚珠槽道未放置滚珠的长度为ΔL，ΔL＝h/π，其中h为活塞泵的导轨行程。

9.根据权利要求8所述的一种活塞传扭结构，其特征在于，任意直线滚珠槽道的长度均为L：

L＝nD+h/π

其中，L为直线滚珠槽道的长度，D为滚珠直径，n为滚珠个数，h为导轨行程。

10.一种活塞泵，其特征在于，所述活塞泵包括权利要求1-9任一项所述的活塞传扭结构。