CN209838611U - 力平衡二维柱塞泵 - Google Patents

Abstract

力平衡二维柱塞泵，包括沿着轴心线依次且同轴地设置的前端盖、上联轴器组件、上联泵芯组件、泵壳、中间联轴器组件、下联泵芯组件、后端盖；上、下联泵芯组件中的泵芯本体包括左、右导轨组件、泵芯组件，左、右导轨组件各自包括导轨和平衡导轨；泵芯组件包括泵芯缸体组件和活塞组件；活塞组件包括传动轴、左活塞环、右活塞环和活塞；泵芯本体中的右活塞环，活塞和泵芯缸体围合成右封闭腔；左活塞环，活塞和泵芯缸体围合成左封闭腔；右封闭腔与活塞的第一配流槽沟通，左封闭腔与活塞的第二配流槽沟通；左平衡导轨、右平衡导轨、传动轴、左活塞环、右活塞环组成的平衡转子的质量和等于左导轨、右导轨、活塞组成的转子的质量和。

Description

力平衡二维柱塞泵

技术领域

本实用新型涉及一种液压柱塞泵，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

液压泵作为液压系统中能源动力元件，对系统性能、工作效率起决定性作用。随着我国工业技术的飞速发展，液压泵已广泛应用到航空航天、海洋船舶等重要领域中。而传统的柱塞泵由于摩擦副、尺寸等限制，难以实现高效、高压、轻量化、振动小的目标。

传统常见的是轴向柱塞泵，其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，由于柱塞泵本身工作原理的限制，传动轴转动一周，每个柱塞只能实现一次吸油和一次排油，其排量受到了限制。

因为传统柱塞泵的种种缺点，专利文献CN205895515U提出了一种新型结构的液压泵，利用活塞双自由度的运动原理转动的同时能够轴向移动来实现吸排油功能，因其在工作时有两个维度上的运动，故其命名为二维2D活塞泵。双自由度运动原理运用在泵的活塞设计上，形成了一种新型的配流方式。

专利文献CN105484962提出了一种二维2D双联轴向活塞泵，采用了共轨式传动方式，实现了二维2D活塞的往复和旋转。二维2D 双联活塞泵与传统液压泵相比较，具有结构新颖紧凑、无流量脉动、体积小、重量轻、传动简单、易调速、排量高、容积效率高的优点。然而二维2D双联活塞泵在高速化、运行稳定性和重载荷等方面仍有不足之处。

发明内容

为了改进现有二维2D活塞泵的不足之处，本实用新型提供一种利用柱塞双自由度，在柱塞旋转的同时能够轴向移动以实现连续吸排油功能的力平衡式二维2D轴向柱塞泵。

本实用新型技术实施方案如下：

力平衡二维柱塞泵，包括沿着轴心线依次且同轴地设置的前端盖、上联轴器组件、上联泵芯组件、泵壳、中间联轴器组件、下联泵芯组件、后端盖。所述泵壳内壁的左侧和右侧各开有一个环形槽，两侧的环形槽由一长直油道沟通，长直油道与泵壳出油口沟通。所述泵壳进油口与泵壳出油口分别位于泵壳的相对一侧。

泵壳内部容腔由泵壳与泵壳左端的上联泵芯组件、泵壳右端的下联泵芯组件围合而成。

所述上联泵芯组件和下联泵芯组件各包含一个安装在泵壳内的泵芯本体，上联泵芯组件的泵芯本体和下联泵芯组件的泵芯本体分别布置在泵壳左右两端且安装方向轴向相反。所述泵芯本体包括左导轨组件、右导轨组件、泵芯组件。所述左导轨组件和右导轨组件对称地安装在泵芯组件两端。

所述泵芯组件包括泵芯缸体组件和活塞组件。

所述泵芯缸体组件包括一对沿泵芯缸体第一直径设置的低压柱和一对沿泵芯缸体第二直径设置的高压柱，第一直径和第二直径相互垂直、且位于轴心线的不同位置。所述低压柱靠近轴心线的一端开有 U形槽，高压柱有贯通的内孔。低压柱和高压柱分别通过轴承连接一个锥滚轮；泵芯缸体包括同心设置的外圈和内圈，内圈上开有一对出油孔与一对进油孔，出油孔与进油孔是周向间隔均布的矩形孔，所述进油孔与低压柱的U形槽沟通，出油孔与高压柱的内孔沟通；外圈上开有高压柱和低压柱的安装孔，其中高压柱的安装孔沟通泵壳内壁上的环形槽。

所述活塞组件沿轴心线方向穿设在内圈中，包括传动轴、左活塞环、右活塞环和活塞。所述活塞两侧开有台阶壁面，活塞壁面上开有一对第一配流槽与一对第二配流槽，第一配流槽与第二配流槽交替均布，第一配流槽与第二配流槽是轴向开口相反的U形配流槽，U形配流槽宽度与内圈上的矩形孔宽度一致。所述左，右活塞环分别套在活塞两侧的台阶上，安装方向轴向相反。所述传动轴外圆与活塞的内圆间隙配合，传动轴与活塞轴向相对运动。

所述左导轨组件包括左导轨和左平衡导轨，右导轨组件包括右导轨和右平衡导轨。所述左导轨组件与右导轨组件结构相同，轴向反向。以靠近泵芯缸体组件的一侧为内侧，右导轨和右平衡导轨以及左导轨和左平衡导轨的轨道面都朝内设置，连接在高压柱上的锥形滚轮在右导轨和右平衡导轨滚动，连接在低压柱上的锥形滚轮在左导轨和左平衡导轨上滚动。所述左导轨和右导轨分别固定在活塞两端。所述左平衡导轨连接左活塞环，右平衡导轨连接右活塞环，同时左平衡导轨与右平衡导轨分别固定在传动轴两端。左平衡导轨与右平衡导轨的等加等减速曲面相位一致，即左平衡导轨与右平衡导轨等加等减速曲面的2个最高点与2个最低点相对应。左导轨与右导轨的等加等减速曲面相位一致，即左导轨与右导轨等加等减速曲面的2个最高点与2个最低点相对应。左平衡导轨与左导轨的等加等减速曲面相位周向错开 90度，即左平衡导轨的等加等减速曲面最低点与左导轨的等加等减速曲面最高点相对应。右平衡导轨与右导轨的等加等减速曲面相位周向错开90度，即右平衡导轨的等加等减速曲面最低点与右导轨的等加等减速曲面最高点相对应。

所述泵芯本体中的右活塞环，活塞和泵芯缸体围合成右封闭腔。以靠近泵芯缸体的一侧为内侧，所述右活塞环内侧的外圆和活塞中间最外圆平齐，均与泵芯缸体的内圈间隙配合，右活塞环内侧的内圆与活塞右侧台阶的外圆间隙配合。泵芯本体中的左活塞环，活塞和泵芯缸体围合成左封闭腔，各部件密封方式与右封闭腔一致。所述右封闭腔一直与活塞的第一配流槽沟通，所述左封闭腔一直与活塞的第二配流槽沟通。

左平衡导轨、右平衡导轨、传动轴、左活塞环、右活塞环组成的平衡转子的质量和等于左导轨、右导轨、活塞组成的转子的质量和。

所述中间联轴器组件以拨叉结构分别连接上联泵芯组件中的右导轨组件与下联泵芯组件中的同名导轨组件，使得中间联轴器组件与右导轨组件之间周向同步转动且轴向可相对滑动。上联泵芯组件的各部件与其下联泵芯组件中的同名部件均呈45度的周向相位差。

上联轴器组件的左端通过轴承和密封圈与前端盖轴向固定，上联轴器组件的右端以拨叉结构与上联泵芯组件中的左导轨组件连接，上联轴器组件与上联泵芯组件的左导轨组件在保持同步转动的同时，实现自由的相对轴向运动。

所述力平衡二维柱塞泵，油液从泵壳下方进油口进入到泵壳内部容腔中。所述容腔左端由上联泵芯组件和泵壳通过密封件密封，右端由下联泵芯组件和泵壳通过密封件密封。容腔中油液流经低压柱的U 形槽到达泵芯缸体的进油孔处。

当高压柱固定的一对锥滚轮与左导轨曲面的最低点和左平衡导轨曲面的最高点接触时，低压柱固定的一对锥滚轮与右导轨曲面的最高点和右平衡导轨的最低点接触。左导轨曲面从最低点转向最高点过程中，带动活塞同向旋转并向左运动，活塞又带动右导轨曲面从最高点转向最低点。右平衡导轨从最低点转向最高点过程中，带动右活塞环和传动轴同向旋转并向右运动，传动轴带动左平衡导轨从最高点转向最低点，左平衡导轨带动左活塞环同向转动并向右运动。活塞做周向旋转使得第一配流槽与泵芯缸体的进油孔沟通。活塞向左运动和右活塞环向右运动使得右密封腔扩张，油液被吸入到右密封腔。

左平衡导轨曲面从最低点转向最高点过程中，带动左活塞环和传动轴同向旋转并向左运动，传动轴带动右平衡导轨从最高点转向最低点，右平衡导轨带动右活塞环同向转动与向左运动。右导轨曲面从最低点转向最高点过程中，带动活塞同向旋转并向右运动，活塞又带动左导轨曲面从最高点转向最低点。活塞做周向旋转使得第一配流槽与泵芯缸体的出油孔沟通。活塞向右运动和右活塞环向左运动使得上联右密封腔压缩，压缩后的高压油液通过第一配流槽与泵芯缸体的出油孔沟通时进入高压柱的内孔。在高压柱的内孔的高压油液在泵壳的左侧和右侧的环形槽处汇聚后流经长直油道从泵壳上方出油口流出。

所述左封闭腔的吸排油方式与右封闭腔相同，但是相位相反。

由于上联泵芯组件与下联泵芯组件存在周向相位差45度，它们的泵油曲线反相，由此，本实用新型的泵出的油量的波动得到部分抵消，出油量比较均衡。

所述左平衡导轨、右平衡导轨、传动轴、左活塞环、右活塞环组成的平衡转子的质量和等于左导轨、右导轨、活塞组成的转子的质量和，此规律轴向反向运动，抵消了两转子轴向往复运动产生的惯性力。

进一步，所述前端盖通过螺栓固定连接在泵壳的左端面，后端盖通过螺栓固定连接在泵壳的右端面。

进一步，所述上联泵芯组件的泵芯本体和下联泵芯组件的泵芯本体通过螺纹安装于泵壳两侧，安装方向轴向相反。

在中间联轴器组件的连接下，上联泵芯组件中的右导轨组件的等加等减速曲面和下联泵芯组件中的右导轨组件的等加等减速曲面呈45度的相位差，即上联泵芯组件中的右导轨等加等减速曲面的最高点与下联泵芯组件中的右导轨等加等减速曲面的中间点相对应。

上联泵芯组件的泵芯本体和下联泵芯组件的泵芯本体具有相同结构而安装方向依轴向相反，类似地，泵芯本体中的左导轨组件、右导轨组件具有相同结构而安装方向依轴向相反，本实用新型将两个泵芯本体中对应的部件，以及左导轨组件、右导轨组件中对应的部件称为同名部件。本实用新型所称的轴向是沿轴心线方向，本实用新型所称的轴心线在泵壳的中心轴线上。

进一步，左活塞环与活塞之间安装有左同心环，右活塞环与活塞之间安装有右同心环。所述左同心环左侧装有左挡圈，右同心环右侧装有右挡圈。

进一步，所述泵芯缸体内圈与左，右活塞环和活塞之间装有同心环，所述同心环上开有2对周向均布的矩形孔，分别为低压孔和高压孔，同心环的外圆与泵芯缸体的通孔内壁过盈配合，泵芯缸体的进油孔与同心环的低压孔对应，泵芯缸体的出油孔与同心环的高压孔对应，相互沟通。

本实用新型的有益效果主要表现在：

1.容积变化由活塞和活塞环配合完成，比单一活塞变化的容积增大了一倍，又节省了空间。当行程和排量不变时，减小了横截面积，使导轨和锥滚轮受力减小，易实现高负载。

2.提出左，右活塞环，活塞，传动轴，导轨和平衡导轨相互配合的结构用以平衡惯性力，减小运行时的机械振动，可使电机输出转速更平稳，减小流量脉动。同时可以减小电机输出转矩，节省能量。

3.传动部件在油液中润滑，机械效率高，磨损减少。

附图说明

图1为本实用新型的装配示意图。

图2为本实用新型的泵壳结构示意图。

图3为本实用新型的泵内组件示意图。

图4为本实用新型的上联泵芯组件示意图。

图5a～图5b为本实用新型的泵芯缸体组件示意图。其中图5a为本实用新型的泵芯缸体部分组件示意图，图5b为本实用新型的泵芯缸体组件爆炸图。

图6a～图6c为本实用新型的活塞组件视图，图6c对应图6b上 A-A剖切线。其中图6a为本实用新型的活塞组件主视图，图6b为本实用新型的活塞组件俯视图，图6c为本实用新型的活塞剖视图。

图7a～图7d为本实用新型的上联泵芯组件与泵壳剖视图。其中图7a为本实用新型的上联右封闭腔示意图，图7b为本实用新型的上联左封闭腔示意图，图7c为上联泵芯组件与泵壳俯视剖视图，图7d 为本实用新型的上联泵芯组件与泵壳主视剖视图。

图8a～图8b为本实用新型的上联左右导轨组件装配视图。其中图8a为本实用新型的上联左右导轨组件装配主视图，图8b为本实用新型的上联左右导轨组件装配俯视图。

图9a～图9b为本实用新型的上联左导轨视图。其中图9a为本实用新型的上联左导轨主视图，图9b为本实用新型的上联左导轨左视图。

图10a～图10c为本实用新型的上联左平衡导轨三视图。其中图 10a为本实用新型的上联左平衡导轨主视图，图10b为本实用新型的上联左平衡导轨左视图，图10c为本实用新型的上联左平衡导轨俯视图。

图11为本实用新型的上联导轨组件示意图。

图12为本实用新型的上联轴器组件示意图。

图13a～图13c为本实用新型的中间联轴器组件示意图。其中图 13a为本实用新型的中间联轴器组件爆炸图，图13b为本实用新型的中间联轴器组件左视图，图13c为本实用新型的中间联轴器组件右视图。

图14为本实用新型的示意图。

图15a～图15d为本实用新型转过0°～180°的流道剖视图，对应图 14上A-A剖切线。其中图15a为本实用新型转到0°180°的流道剖视图，图15b为本实用新型转到45°的流道剖视图，图15c为本实用新型转到90°的流道剖视图，图15d为本实用新型转到135°的流道剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

所述力平衡二维柱塞泵，包括沿着轴心线依次且同轴地设置的前端盖1、上联轴器组件2、上联泵芯组件3、泵壳4、中间联轴器组件 5、下联泵芯组件6、后端盖7。所述前端盖1通过螺栓固定连接在泵壳4的左端面，后端盖7通过螺栓固定连接在泵壳4的右端面。所述中间联轴器组件5被上联泵芯组件3和下联泵芯组件6约束，由此中间联轴器组件5被轴向固定，可在泵壳4内转动。所述上联轴器组件 2的左端通过轴承和密封圈与前端盖1轴向固定，上联轴器组件2的右端被上联泵芯组件3约束，由此上联轴器组件2被轴向固定，可在泵壳4内周向旋转。

所述泵壳4内部左侧和右侧各开有一个环形槽，包括左侧的环形槽4A和右侧的环形槽4E。所述左侧的环形槽4A和右侧的环形槽4E 由一长直油道4D沟通，长直油道4D与泵壳4出油口4B沟通。所述泵壳4进油口4C与出油口4B分别位于泵壳的相对一侧。泵壳4内部容腔4F的左端由上联泵芯组件3和泵壳4通过密封件密封，泵壳 4内部容腔4F的右端由下联泵芯组件6和泵壳4通过密封件密封。

所述上联泵芯组件3和下联泵芯组件6各包含一个泵芯本体，上联泵芯组件3的泵芯本体和下联泵芯组件6的泵芯本体分别通过螺纹固定在泵壳4左右两端且安装方向轴向相反。所述泵芯本体包括左导轨组件8、右导轨组件10、泵芯组件9。所述左导轨组件8和右导轨组件10对称地安装在泵芯组件9两端。

所述泵芯组件9包括泵芯缸体组件91和活塞组件92。

所述泵芯缸体组件91包括一对沿泵芯缸体915的第一直径设置的低压柱912和一对沿泵芯缸体915的第二直径设置的的高压柱914，第一直径和第二直径相互垂直，且位于轴心线的不同位置。所述低压柱912靠近轴心线的一端开有U形槽91A，高压柱914有贯通的内孔91B。所述低压柱912通过轴承连接第一锥滚轮911，高压柱914 通过轴承连接第二锥滚轮913。泵芯缸体915包括同心设置的外圈 91H和内圈91E，内圈91E上开有一对进油孔91F与一对出油孔91G，出油孔91G与进油孔91F是周向交替均布的矩形孔，所述进油孔91F 与低压柱912的U形槽91A沟通，出油孔91G与高压柱914的内孔 91B沟通；外圈上开有高压柱914的安装孔91C和低压柱912的安装孔91D，其中上联泵芯组件3中的高压柱的安装孔91C沟通左侧的环形槽4A，下联泵芯组件6中的高压柱的安装孔91C沟通右侧的环形槽4E；低压柱的安装孔91C沟通内圈上的进油孔91F。所述左导轨组件8只与第二锥滚轮913接触，右导轨组件10只与第一锥滚轮911 接触。

所述活塞组件92沿轴心线方向穿设在内圈91E中，包括传动轴 921、左活塞环922，右活塞环929、左挡圈923、右挡圈927、左同心环924，右同心环926、同心环928和活塞925。所述同心环928 上开有周向交替均布的2对矩形孔，分别为低压孔92C和高压孔92D，同心环928的外圆与泵芯缸体915的内圈91E过盈配合。所述活塞 925两端有矩形花键，活塞925的壁面上周向交替均布有一对第一配流槽a、b和一对第二配流槽c、d，其中，第一配流槽a、b与第二配流槽c、d都是轴向开口相反的U形配流槽，第一配流槽a、b和第二配流槽c、d的宽度与同心环928的高、低压孔92D或92C的宽度一致。所述左同心环924和右同心环926分别间隙配合套在在活塞925 两侧的一级台阶92B上。所述左挡圈923和右挡圈927分别过盈配合套在在活塞925两侧的二级台阶92A上，用以分别固定左同心环924和右同心环926。一级台阶92B位于活塞925和二级台阶92A之间。以靠近泵芯缸体的一侧为内侧，所述左活塞环922的外侧和右活塞环929外侧均为U形结构，内侧为环状结构，左活塞环922外侧的U形结构用销轴固定安装在左导轨组件8上，右活塞环929外侧的U形结构用销轴固定安装在右导轨组件10上。所述左活塞环922 内侧的环状结构的内圆与左同心环924外圆间隙配合，右活塞环929 内侧环状结构的内圆与右同心环926外圆间隙配合，左活塞环922和右活塞环929对称地安装在活塞925两侧。所述传动轴921外圆与活塞925的内圆间隙配合，传动轴921与活塞925轴向相对运动。所述传动轴921通过两端矩形键分别与左导轨组件8上的左平衡导轨81 和右导轨组件10上的右平衡导轨102连接，活塞925通过两端的矩形键分别与左导轨组件8上的左导轨82和右导轨组件10上的右导轨 101连接。传动轴921和活塞925在左导轨组件8和右导轨组件10 约束下做方向相反的轴向往复运动，同时做方向相同的周向运动。

所述泵芯本体中的右活塞环929、右同心环926、活塞925和同心环928围合成右封闭腔B1。所述同心环928内圆和右活塞环929 内侧的外圆之间为间隙密封。所述同心环928内圆和活塞925的外圆之间为间隙密封。所述右活塞环929内侧的内圆与右同心环926的外圆之间为间隙密封。所述泵芯本体中的左活塞环922，左同心环924，活塞925和同心环928围合成左封闭腔A1，各部件密封方式与右封闭腔B1一致。所述右封闭腔B1一直与活塞925的第一配流槽a，b 沟通，所述左封闭腔A1一直与活塞925的第二配流槽c，d沟通。所述同心环928的低压孔92C与泵芯缸体915的进油孔91F沟通，所述同心环928的高压孔92D与泵芯缸体915的出油孔91G沟通。活塞925在左导轨组件8和右导轨组件10约束下，在同心环928内同时做周向旋转和轴向往复运动，使活塞925与泵芯缸体915配流、进排油液。

所述力平衡二维柱塞泵，油液从泵壳4下方进油口4C进入到泵壳4内部容腔4F中。容腔4F中油液流经低压柱912的U形槽91A 到达泵芯缸体915的进油孔91F处。活塞925同时做周向旋转与轴向往复运动，当第一配流槽a,b与同心环928的低压孔92C沟通时，油液进入到右密封腔B1。右密封腔B1压缩时，内部的油液被加压成为高压油；此时第一配流槽a,b与同心环928上的高压孔92D沟通，高压油液进入高压柱914的内孔91B内。在上联泵芯组件3的高压柱 914的内孔91B内的高压油液经过泵壳4的左侧的环形槽4A后流经长直油道4D从泵壳4上方出油口4B流出。在下联泵芯组件6的高压柱914的内孔91B内的高压油液经过泵壳4的右侧的环形槽4E后流经长直油道4D从泵壳4上方出油口4B流出。左封闭腔A1的吸排油方式与右封闭腔B1相同，但是泵油曲线的相位相反。

所述左导轨组件8包括左导轨82和左平衡导轨81，右导轨组件 10包括右导轨101和右平衡导轨102。所述左导轨组件8与右导轨组件10结构相同，轴向反向。以靠近泵芯缸体组件91的一侧为内侧，右导轨101和右平衡导轨102以及左导轨82和左平衡导轨81的轨道面都朝内侧设置，第一锥滚轮911在右导轨101和右平衡导轨102滚动，第二锥滚轮913在左导轨82和左平衡导轨81上滚动。

所述左导轨82为圆环形，内侧为符合等加速等减速曲线的工作面，外侧为U形，中心开有矩形键槽，左导轨82的工作曲面与相对应的第二锥滚轮913相配合转动。

所述左平衡导轨81为圆环形，左平衡导轨81的内侧为符合等加速等减速曲线的工作面，工作曲面与相对应的第二锥滚轮913相配合转动，左平衡导轨81的外侧开有2对交替分布的第一插槽8B和第二插槽8C，其中第一插槽8C用于安装左导轨82，第二插槽8B和开设在两侧的一对孔8A用于连接左活塞环922，左平衡导轨81的端面的中心开有矩形键槽。所述左导轨82装入左平衡导轨81的第一插槽 8C后左平衡导轨81的外侧形成4个安装槽8D，上联泵芯组件3的左导轨组件8的安装槽8D是用来安装上联轴器组件2；上联泵芯组件3的右导轨组件10的安装槽8D和下联泵芯组件6的右导轨组件 10的安装槽8D安装中间联轴器组件5。

所述左导轨82和右导轨101通过矩形键分别固定在活塞925两端。所述左平衡导轨81通过销钉与左活塞环922固连，右平衡导轨 102通过销钉与右活塞环929固连，同时左平衡导轨81与右平衡导轨102通过矩形键分别固定在传动轴921两端。左平衡导轨81与右平衡导轨102的等加等减速曲面相位一致，左导轨82与右导轨101 的等加等减速曲面相位一致，左平衡导轨81的等加等减速曲面与左导轨82的等加等减速曲面相位周向错开90度。

所述左导轨82做周向运动，在第一锥滚轮911和第二锥滚轮913 的约束下，左导轨82和右导轨101带动活塞925在同心环928内周向旋转的同时做轴向往复运动；与此同时，左平衡导轨81做周向旋转运动，在第一锥滚轮911和第二锥滚轮913的约束下，左平衡导轨81、右平衡导轨102、传动轴921、左活塞环922、右活塞环929做周向同步旋转的同时做轴向往复运动。左平衡导轨81、右平衡导轨 102、传动轴921、左活塞环922、右活塞环929组成的平衡转子的轴向运动与左导轨82、右导轨101、活塞925组成的转子的轴向运动互为反相。即，轴向方向，左导轨82与右导轨101曲面等加速运动，左平衡导轨81与右平衡导轨102曲面等加速运动，两者轴向运动方向相反；左导轨82与右导轨101曲面等减速运动，左平衡导轨81与右平衡导轨102曲面等减速运动，两者轴向运动方向相反；左平衡导轨81、右平衡导轨102、传动轴921、左活塞环922、右活塞环929 组成的平衡转子的质量和等于左导轨82、右导轨101、活塞925组成的转子的质量和，此规律轴向反向运动，抵消了两转子轴向往复运动产生的惯性力。

所述上联轴器组件2包括上联轴器21和4个第一平滚轮22。所述上联轴器21侧面周向开有4个通孔2C，上联轴器21左端面开有交替分布的2对通槽2A，2B，右端面被掏空。所述上联轴器21与上联泵芯组件3的左导轨组件8采用如下拨叉结构相互连接：在上联轴器21的4个通孔2C处放入销轴以固定4个第一平滚轮22，所述4 个第一平滚轮22放入上联泵芯组件3的左导轨组件8的安装槽8D 内。所述上联轴器通槽2A，2B为上联泵芯组件3的左导轨组件8提供了避让空间。以便上联泵芯组件3的左导轨组件8在保持同步转动的同时，实现自由的相对轴向运动。

所述中间联轴器组件5包括限位套51、中间联轴器52和8个第二平滚轮53。所述限位套51为一圆环，其内圆与中间联轴器52外圆过盈配合。所述中间联轴器52外表面左侧开有周向分布的4个左侧圆孔5B，其右侧开有周向分布的4个右侧圆孔5E，左侧圆孔5B 与右侧圆孔5E周向排列呈45度的相位差，左端面掏有交替分布的2 对左端槽5A,5C，右端面掏有交替分布的2对右端槽5D,5F。

中间联轴器52与上联泵芯组件3的右导轨组件10采用如下拨叉结构相互连接：在中间联轴器52的左侧圆孔5B处放入销轴以固定4 个第二平滚轮53，所述4个第二平滚轮53放入上联泵芯组件3的右导轨组件10的安装槽8D内。中间联轴器52与下联泵芯组件6的右导轨组件10采用如下拨叉结构相互连接：在中间联轴器52的右侧圆孔5E处放入销轴以固定4个第二平滚轮53，所述4个第二平滚轮53 放入下联泵芯组件6的右导轨组件10的安装槽8D内。

所述中间联轴器52的左端槽5A，5C为上联泵芯组件3右导轨组件10的轴向运动提供避让空间，右端槽5D,5F为下联泵芯组件6 右导轨组件10的轴向运动提供避让空间。在中间联轴器组件5的约束下，上联泵芯组件3右导轨组件10的等加等减速曲面和下联泵芯组件6右导轨组件10的等加等减速曲面呈45度的相位差。

工作原理

所述力平衡二维柱塞泵，油液从泵壳4下方进油口4C进入到泵壳4内部容腔4F中。容腔4F中油液流经低压柱912的U形槽91A 到达泵芯缸体915的进油孔91F处。活塞925做周向转动使得第一配流槽a，b与同心环928的低压孔92C沟通，油液进入到密封腔B1。当右密封腔B1压缩时，内部的油液被加压成为高压油，此时第一配流槽a，b与同心环928上的高压孔92D沟通，高压油液进入高压柱 914的内孔91B内。在上联泵芯组件3的高压柱914的内孔91B内的高压油液在泵壳4的左侧的环形槽4A汇聚和在下联泵芯组件6的高压柱914的内孔91B内的高压油液在泵壳4的右侧的环形槽4E处汇聚后，流经长直油道4D从泵壳4上方出油口4B流出。左封闭腔A1 的吸油、排油与右封闭腔B1一致。

图7c时，可认为所述液压泵的运动部件处于零位，其随后运动规律如图15a～图15d所示。

初始时周向转动为0度，上联泵芯组件3中的左活塞环922，右活塞环929和活塞925运动到轴向行程的中位。此时，右封闭腔B1 与左封闭腔A1所含的液压油体积相等；活塞925上的第一配流槽a， b与同心环928的低压孔92C、活塞925上的第二配流槽c，d与同心环928的高压孔92D相连通，且开口处于完全打开的状态，即连通面积最大。上联泵芯组件3中的左导轨组件8在上联轴器组件2的作用下如图14所示做顺时针转动。在右平衡导轨102作用下右活塞环 929沿轴向行程向右移动，在左导轨82和右导轨101作用下活塞925 沿轴向行程向左移动使右封闭腔B1逐渐变大，液压油经U形槽91A 流入，从同心环928的低压孔92C经第一配流槽a，b进入右封闭腔B1。同时在左平衡导轨81作用下左活塞环922沿轴向行程向右移动，活塞925向左移动使左封闭腔A1逐渐变小，高压油从左封闭腔A1 经第二配流槽c，d，同心环928的高压孔92D，内孔91B，左侧的环形槽4A，长直油道4D，出油口4B流出。活塞925在进行轴向往复运动的同时，其在左导轨82和右导轨101的作用下，进行周向转动，其轴向位移符合等加速等减速曲线。随着活塞925沿轴向行程向左移动，其同时做如图15a所示方向转动。第一配流槽a，b与同心环928 的低压孔92C、第二配流槽c，d与同心环928的高压孔92D的连通面积逐渐变小。上联泵芯组件3的活塞925在左导轨82和右导轨101 的作用下继续沿轴向行程向左运动，左活塞环922和右活塞环929分别在左平衡导轨81和右平衡导轨102的作用下继续沿轴向行程向右运动。

当转过45度后，上联泵芯组件3的活塞925运动到轴向行程的最左端，左活塞环922和右活塞环929运行到轴向行程最右端，此时右封闭腔B1体积达到最大，左封闭腔A1体积达到最小，活塞925 的第一配流槽a，b和同心环928的低压孔92C之间的连通面积，以及第二配流槽c，d和同心环928的高压孔92D之间的连通面积，完全关闭，左封闭腔A1与右封闭腔B1所含油液不与容腔4F和内孔 91B内的油液相连通。上联泵芯组件3的活塞925在左导轨82和右导轨101的作用下开始沿轴向行程向右运动，左活塞环922和右活塞环929分别在左平衡导轨81和右平衡导轨102的作用下开始沿轴向行程向左运动。

当转过90度后，上联泵芯组件3的左活塞环922，右活塞环929 和活塞925运动到轴向行程的中位，左封闭腔A1与右封闭腔B1体积相等，活塞925的第一配流槽a，b与同心环928的高压孔92D、第二配流槽c，d与同心环928的低压孔92C处于完全打开即连通面积最大的状态。液压油经U形槽91A流入，从同心环928的低压孔 92C经第二配流槽c，d进入左封闭腔A1。高压油从右封闭腔B1经第一配流槽a，b，同心环928的高压孔92D，内孔91B，左侧的环形槽4A，长直油道4D，出油口4B流出。上联泵芯组件3中的活塞925 在左导轨82和右导轨101的作用下继续沿轴向行程向右运动，左活塞环922和右活塞环929分别在左平衡导轨81和右平衡导轨102的作用下继续沿轴向行程向左运动。

当转过135度后，上联泵芯部件3中的活塞925运动到轴向行程的最右端，左活塞环922和右活塞环929运动到轴向行程的最左端，左封闭腔A1体积达到最大，容腔B1体积达到最小，活塞925的第一配流槽a，b与同心环928的高压孔92D之间的连通面积，以及第二配流槽c，d与同心环928的低压孔92C之间的连通面积，完全关闭，左封闭腔A1与右封闭腔B1所含油液不与容腔4F和内孔91B内的油液相连通。上联泵芯组件3中的活塞925在左导轨82和右导轨 101的作用下开始沿轴向行程向左运动，左活塞环922和右活塞环929 分别在左平衡导轨81和右平衡导轨102的作用下开始沿轴向行程向右运动。

当转过180度后，所述力平衡二维柱塞泵内的运动部件位置与运动趋势与图15a时刻相同，从下一刻开始即重复上述周期运动。

所述下联泵芯组件6的左封闭腔和右封闭腔工作方式与上联泵芯组件3的左封闭腔A1和右封闭腔B1一致，初始位置为45度。

设任意一个活塞925在每转动360度完成往复运动一次时，进行吸排油各2次。两个活塞925在转动一周360度的情况下，完成往复运动两次，吸排油各4次。

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，本实用新型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，本实用新型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。

Claims (5)

1.力平衡二维柱塞泵，包括沿着轴心线依次且同轴地设置的前端盖、上联轴器组件、上联泵芯组件、泵壳、中间联轴器组件、下联泵芯组件、后端盖；所述泵壳内壁的左侧和右侧各开有一个环形槽，两侧的环形槽由一长直油道沟通，长直油道与泵壳出油口沟通；泵壳进油口与泵壳出油口分别位于泵壳的相对一侧；

泵壳内部容腔由泵壳与泵壳左端的上联泵芯组件、泵壳右端的下联泵芯组件围合而成；

所述上联泵芯组件和下联泵芯组件各包含一个安装在泵壳内的泵芯本体，上联泵芯组件的泵芯本体和下联泵芯组件的泵芯本体分别布置在泵壳左右两端且安装方向轴向相反；所述泵芯本体包括左导轨组件、右导轨组件、泵芯组件；所述左导轨组件和右导轨组件对称地安装在泵芯组件两端；

所述泵芯组件包括泵芯缸体组件和活塞组件；

所述泵芯缸体组件包括一对沿泵芯缸体第一直径设置的低压柱和一对沿泵芯缸体第二直径设置的高压柱，第一直径和第二直径相互垂直、且位于轴心线的不同位置；所述低压柱靠近轴心线的一端开有U形槽，高压柱有贯通的内孔；低压柱和高压柱分别通过轴承连接一个锥滚轮；泵芯缸体包括同心设置的外圈和内圈，内圈上开有一对出油孔与一对进油孔，出油孔与进油孔是周向间隔均布的矩形孔，所述进油孔与低压柱的U形槽沟通，出油孔与高压柱的内孔沟通；外圈上开有高压柱和低压柱的安装孔，其中高压柱的安装孔沟通泵壳内壁上的环形槽；

所述活塞组件沿轴心线方向穿设在内圈中，包括传动轴、左活塞环、右活塞环和活塞；所述活塞两侧开有台阶壁面，活塞壁面上开有一对第一配流槽与一对第二配流槽，第一配流槽与第二配流槽交替均布，第一配流槽与第二配流槽是轴向开口相反的U形配流槽，U形配流槽宽度与内圈上的矩形孔宽度一致；所述左，右活塞环分别套在活塞两侧的台阶上，安装方向轴向相反；所述传动轴外圆与活塞的内圆间隙配合，传动轴与活塞轴向相对运动；

所述左导轨组件包括左导轨和左平衡导轨，右导轨组件包括右导轨和右平衡导轨；所述左导轨组件与右导轨组件结构相同，轴向反向；以靠近泵芯缸体组件的一侧为内侧，右导轨和右平衡导轨以及左导轨和左平衡导轨的轨道面都朝内设置，连接在高压柱上的锥形滚轮在右导轨和右平衡导轨滚动，连接在低压柱上的锥形滚轮在左导轨和左平衡导轨上滚动；所述左导轨和右导轨分别固定在活塞两端；所述左平衡导轨连接左活塞环，右平衡导轨连接右活塞环，同时左平衡导轨与右平衡导轨分别固定在传动轴两端；左平衡导轨与右平衡导轨的等加等减速曲面相位一致，即左平衡导轨与右平衡导轨等加等减速曲面的2个最高点与2个最低点相对应；左导轨与右导轨的等加等减速曲面相位一致，即左导轨与右导轨等加等减速曲面的2个最高点与2个最低点相对应；左平衡导轨与左导轨的等加等减速曲面相位周向错开90度，即左平衡导轨的等加等减速曲面最低点与左导轨的等加等减速曲面最高点相对应；右平衡导轨与右导轨的等加等减速曲面相位周向错开90度，即右平衡导轨的等加等减速曲面最低点与右导轨的等加等减速曲面最高点相对应；

所述泵芯本体中的右活塞环，活塞和泵芯缸体围合成右封闭腔；以靠近泵芯缸体的一侧为内侧，所述右活塞环内侧的外圆和活塞中间最外圆平齐，均与泵芯缸体的内圈间隙配合，右活塞环内侧的内圆与活塞右侧台阶的外圆间隙配合；泵芯本体中的左活塞环，活塞和泵芯缸体围合成左封闭腔，各部件密封方式与右封闭腔一致；所述右封闭腔一直与活塞的第一配流槽沟通，所述左封闭腔一直与活塞的第二配流槽沟通；

左平衡导轨、右平衡导轨、传动轴、左活塞环、右活塞环组成的平衡转子的质量和等于左导轨、右导轨、活塞组成的转子的质量和；

所述中间联轴器组件以拨叉结构分别连接上联泵芯组件中的右导轨组件与下联泵芯组件中的同名导轨组件，使得中间联轴器组件与右导轨组件之间周向同步转动且轴向可相对滑动；上联泵芯组件的各部件与其下联泵芯组件中的同名部件均呈45度的周向相位差；

上联轴器组件的左端通过轴承和密封圈与前端盖轴向固定，上联轴器组件的右端以拨叉结构与上联泵芯组件中的左导轨组件连接，上联轴器组件与上联泵芯组件的左导轨组件在保持同步转动的同时，实现自由的相对轴向运动。

2.如权利要求1所述的力平衡二维柱塞泵，其特征在于：所述前端盖通过螺栓固定连接在泵壳的左端面，后端盖通过螺栓固定连接在泵壳的右端面。

3.如权利要求1所述的力平衡二维柱塞泵，其特征在于：所述上联泵芯组件的泵芯本体和下联泵芯组件的泵芯本体通过螺纹安装于泵壳两侧，安装方向轴向相反。

4.如权利要求1所述的力平衡二维柱塞泵，其特征在于：左活塞环与活塞之间安装有左同心环，右活塞环与活塞之间安装有右同心环；所述左同心环左侧装有左挡圈，右同心环右侧装有右挡圈。

5.如权利要求1所述的力平衡二维柱塞泵，其特征在于：所述泵芯缸体内圈与左，右活塞环和活塞之间装有同心环，所述同心环上开有2对周向均布的矩形孔，分别为低压孔和高压孔，同心环的外圆与泵芯缸体的通孔内壁过盈配合，泵芯缸体的进油孔与同心环的低压孔对应，泵芯缸体的出油孔与同心环的高压孔对应，相互沟通。