用于活塞泵的正交传扭结构及具有其的活塞泵

技术领域

本发明属于流体机械技术领域，涉及一种用于活塞泵的正交传扭结构及具有其的活塞泵。

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。

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，本发明提供了一种用于活塞泵的正交传扭结构及具有其的活塞泵。

本发明技术解决方案为：

根据一方面，提供一种用于活塞泵的正交传扭结构，该正交传扭结构包括：

两个传动块，分别与活塞泵的上联活塞和下联活塞一一对应设置，所述传动块为两端开口的空心柱状结构，其内腔壁上周向均匀开设有一对内侧传动槽道；其外壁面上周向均匀开设有一对外侧传动槽道，任意内侧传动槽道和外侧传动槽道均沿传动块长度方向设置，一对内侧传动槽道与一对外侧传动槽道正交设置，任意传动块设置在对应活塞内，传动块外侧的传动槽道与对应活塞结构的滚珠槽道中的滚珠配合；

传动通轴，所述传动通轴上周向对称设置有一对拨叉，所述拨叉还沿传动通轴长度方向设置；所述传动通轴同时设置在所述两个传动块内，两个传动块沿传动通轴轴线方向间隔设置；任意传动块的内侧传动槽道均与传动通轴的拨叉配合；

其中，工作时，传动通轴带动两个传动块旋转，两个传动块分布通过滚珠将扭矩传递给活塞泵的上联活塞结构和下联活塞结构，使上联活塞结构和下联活塞结构周向旋转。

进一步地，所述正交传扭结构还包括多个限位部，任意所述传动块的两端均分布设置有所述限位部，所述限位部还固定套设在所述传动通轴上，所述限位部用于限制两个传动块沿传动通轴轴线方向的移动。

进一步地，所述两个传动块、传动通轴以及活塞泵的上联活塞和下联活塞均同轴线设置。

进一步地，所述传动块为两端开口的空心圆柱结构。

进一步地，所述正交传扭结构还包括两对堵块，其中一对堵块分别设置在其中一传动块两端用于对滚珠进行封堵；另一对堵块分别设置在另一传动块两端用于对滚珠进行封堵。

进一步地，所述正交传扭结构还包括两个支撑轴承，所述传动通轴两侧为轴承安装柱，中间为光轴，传动通轴的拨叉设置在所述光轴上，两个支撑轴承分别与两侧的轴承安装柱连接。

根据另一方面，提供一种活塞泵，所述活塞泵包括上述的正交传扭结构。

进一步地，所述活塞泵包括上联活塞和下联活塞，分别与两个传动块一一对应设置，两者结构相同，均具有内孔，所述内孔壁周向均布有一对拨叉，所述拨叉上设有直线滚珠槽道，与对应传动块的外侧传动槽道相配合。

进一步地，所述上联活塞和下联活塞还均包括凸轮导轨，所述凸轮导轨设置在活塞一端，与活塞固定连接，活塞另一端设置配油槽；或者所述凸轮导轨设置在活塞中部，与活塞固定连接，活塞内部设置配油槽。

进一步地，所述凸轮导轨为双面凸轮导轨。

上述技术方案通过在传动通轴与活塞间增加传动块，活塞内孔内设置有一对拨叉，拨叉上开有滚珠槽，传动通上设置一对拨叉，传动块上沿径向正交的设置有传动槽道，外侧的槽道与活塞拔叉滚道中的滚珠配合，内侧的槽道与传动通轴的拨叉配合。工作时，通轴带动传动块旋转(两者间无相对轴向运动)，传动块通过滚珠将扭矩传递给活塞，使活塞周向旋转。采用所述正交传扭结构，传动通轴与活塞受力成正交方向，且不存在径向分力，不会使活塞对铜衬套造成挤压。即使传动通轴与上/下联活塞存在小尺度的不同轴，也可以通过传动块的自适应调整，因此可以减小对传动轴与上/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。

相比较拨叉滚轮传扭结构，本发明正交传扭结构体积小，传扭结构布置于活塞内部，不影响泵的轴向长度；并且本发明正交传扭结构重量轻，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，本发明正交传扭结构分布于活塞内部，搅油损失极小，适应于高速工况；本发明正交传扭结构实现了上、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正交传扭结构(带活塞结构)的结构示意图；

图2示出了图1的剖视图；

图3示出了图1的立体图；

图4示出了根据本发明的具体实施例提供的传动通轴的结构示意图；

图5示出了根据本发明的具体实施例提供的传动块的结构示意图。

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1-5所示，在本发明的一个实施例中，提供一种用于活塞泵的正交传扭结构，该正交传扭结构包括两个传动块25、传动通轴21和多个限位部23，两个传动块25分别与活塞泵的上联活塞4和下联活塞18一一对应设置，所述传动块25为两端开口的空心柱状结构，具有内腔252，其内腔壁上周向均匀开设有一对内侧传动槽253；所述传动块的外壁面上周向均匀开设有一对外侧传动槽道251，任意内侧传动槽道253和外侧传动槽道251均沿传动块25长度方向设置，一对内侧传动槽道253与一对外侧传动槽道251正交设置，所述两个传动块25还分别设置在所述上联活塞4内和下联活塞18内，传动块25外侧的传动槽道251与对应活塞结构的滚珠槽道中的滚珠配合；所述传动通轴21上周向对称设置有一对拨叉211，所述拨叉211还沿传动通轴21长度方向设置；所述传动通轴21同时设置在所述两个传动块15内，两个传动块25沿传动通轴21轴线方向间隔设置，任意所述传动块25的内侧传动槽道253均与传动通轴的拨叉211配合；任意所述传动块25的两端均分布设置有所述限位部23，所述限位部23还固定套设在所述传动通轴21上(也即限位部23不可沿传动通轴21轴线方向移动，可随传动通轴21转动)，所述限位部23用于限制两个传动块25沿传动通轴21轴线方向的移动；其中，工作时，传动通轴21带动两个传动块25旋转，两个传动块25通过滚珠将扭矩传递给上联活塞4和下联活塞18，使两活塞周向旋转。

本领域技术人员知晓，活塞泵具有上/下联泵芯时，其应对应上/下联活塞，其中，本发明实施例上/下联活塞可以直接采用现有结构，例如所述上联活塞4和下联活塞18还均包括凸轮导轨，所述凸轮导轨设置在活塞一端，与活塞固定连接，活塞另一端设置配油槽；或者所述凸轮导轨设置在活塞中部，与活塞固定连接，活塞内部设置配油槽。所述凸轮导轨为双面凸轮导轨。也即，工作时，传动通轴带动传动块旋转，传动块通过滚珠将扭矩传递给导轨活塞，使导轨活塞周向旋转，同时在导轨型面的引导下沿轴向往复运动。以这种结构形式传扭，传动通轴与导轨活塞受力始终成正交方向，且不存在径向分力。上/下联泵芯与传动通轴存在一定的不同轴度可以通过传动块自适应调整，降低了加工零部件精度要求，提高了加工及装配的工艺性，有利于长时间工作稳定性。

此外，为了更好地与传扭结构配合，较佳地，所述上联活塞和下联活塞均具有内孔，所述内孔壁周向均布有一对拨叉，所述拨叉上设有直线滚珠槽道，与对应传动块的外侧传动槽道相配合。

也即，不同于现有的活塞泵传扭结构(传动通轴直接与活塞转动配合)，本发明在活塞与传动通轴之间增加传动块，通过活塞、传动块和传动通轴之间的配合，可以实现两联泵芯旋转运动的解耦，大大地降低两联泵芯的同轴度要求，传动结构更加简单，可以解决串联的泵芯因不同轴而带来的高速、高压下活塞偏磨问题。

应用上述配置方式，通过在传动通轴与活塞间增加传动块，活塞内孔内设置有一对拨叉，拨叉上开有滚珠槽，传动通上设置一对拨叉，传动块上沿径向正交的设置有传动槽道，外侧的槽道与活塞拔叉滚道中的滚珠配合，内侧的槽道与传动通轴的拨叉配合。工作时，通轴带动传动块旋转(两者间无相对轴向运动)，传动块通过滚珠将扭矩传递给活塞，使活塞周向旋转。采用所述正交传扭结构，传动通轴与活塞受力成正交方向，且不存在径向分力，不会使活塞对铜衬套造成挤压。即使传动通轴与上/下联活塞存在小尺度的不同轴，也可以通过传动块的自适应调整，因此可以减小对传动轴与上/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。相比较拨叉滚轮传扭结构，本发明正交传扭结构体积小，传扭结构布置于活塞内部，不影响泵的轴向长度；并且本发明正交传扭结构重量轻，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，本发明正交传扭结构分布于活塞内部，搅油损失极小，适应于高速工况；本发明正交传扭结构实现了上、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。

根据一种可选实施例，所述正交传扭结构可包括上联活塞4和下联活塞18。

在上述实施例中，为了保证更好地传动，所述传动块25、活塞以及传动通轴21同轴线设置。

在上述实施例中，如图5所示，为了保证活塞、传动块和传动通轴之间更好地配合，所述传动块25为两端开口的空心圆柱结构。

在上述实施例中，为了防止滚珠从滚珠槽中脱出，所述正交传扭结构还包括两对堵块24，其中，所述一对堵块24设置在传动块两端用于对滚珠进行封堵。

在上述实施例中，如图4所示，为了实现对传动通轴的支撑传动，所述传扭结构还包括两个支撑轴承23,27，所述传动通轴还设计为两侧为轴承安装柱210、212，中间为光轴，中间光轴沿径向长出一对拨叉211。

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正交传扭结构。

也即，本发明实施例的主要关键之处在于正交传扭结构的设计，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正交传扭结构，保证了活塞泵长时间工作稳定性。

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。