CN106089621A - 二维锥滚轮活塞泵 - Google Patents

Abstract

二维锥滚轮活塞泵，包括泵体，泵体上开有吸液孔和排液孔，泵体内设有泵单元，且泵单元与电机相连，泵单元包括固定在泵体内的缸体，缸体内设有活塞，缸体的中心轴与活塞的中心轴重合，活塞的两端均设有驱动活塞轴向移动以引起工作腔室容积変化的触发装置，且活塞两端的触发装置驱动活塞运动的方向相反。本发明的导轨与锥滚轮为线接触，增大了滚动接触的面积，降低了接触应力，有效避免打滑，也延长了接触部件的使用寿命；且润滑腔与工作腔室密闭隔开，实现了油水分离，即可适用于油介质，又适用于水介质，扩大了使用范围。

Description

二维锥滚轮活塞泵

技术领域

本发明涉及一种二维锥滚轮活塞泵，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

柱塞(活塞)泵用柱塞(活塞)和油缸体作为主要工作构件。当柱塞(活塞)在缸体的柱塞(活塞)孔中作往复运动时，由柱塞(活塞)与缸体组成的密闭工作容积腔发生容积变化，完成吸、排液过程。根据柱塞(活塞)在缸体中的不同排列形式，柱塞(活塞)泵分为径向式和轴向式两大类。

传统常见的轴向柱塞(活塞)泵依靠柱塞(活塞)在缸体内往复运动，使密封工作容腔容积发生变化来实现吸、压油。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(活塞)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(活塞)泵本身工作原理的限制，传动轴转动一周，每个柱塞(活塞)只能实现一次吸油和一次排油，其排量受到了限制，且需要独立设计配流机构来完成工作容腔吸排油的切换。

现有的柱塞泵的润滑系统与输液系统连通，用所输送的液体作为润滑剂，这种结构只适合输送油，不适合用于水介质环境。

而水是人类生产与生活中最常用的液态物质，因而与水相关的机械，尤其是作为水转输与能量转换的水泵的发展一直是人们关注的焦点和研究的热点。水泵在原理与结构上主要分为叶片(离心)式与容积式，与前者相比，容积式水泵具有效率高、功率密度大和易实现高压的优点，是水泵技术的重要发展方向，因此，能实现水泵功能的活塞泵更加具有实用性。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，并实现水泵功能，本发明提供一种二维锥滚轮活塞泵。

本发明采用的技术方案是：

二维锥滚轮活塞泵，包括泵体，泵体上开有吸液孔和排液孔，泵体内设有泵单元，且泵单元与电机相连，

泵单元包括固定在泵体内的缸体，缸体内设有活塞，缸体的中心轴与活塞的中心轴重合，活塞的两端均设有驱动活塞轴向移动以引起工作腔室容积変化的触发装置，且活塞两端的触发装置驱动活塞运动的方向相反；

工作腔室包括分别位于缸体两端的左腔室和右腔室，活塞的中间设有台肩，台肩的左端面和左侧的导轨将缸体内腔围隔成密闭的左腔室，台肩的右端面和右侧导轨将缸体内腔围隔成密闭的右腔室；台肩上设有两条轴对称的左轴向槽和两条轴对称的右轴向槽，且左轴向槽和右轴向槽在活塞的横截面的圆周上等间距交替设置；左轴向槽与左腔室连通，右轴向槽与右腔室连通；缸体上设有两个轴对称的左窗口和两个轴对称的右窗口，与所述的排液孔连通的左窗口和与所述的吸液孔连通的右窗口在缸体的横截面上的投影沿缸体的圆周等间距交替分布；

轴对称是指以活塞的中心轴对称；轴向是指活塞的中心轴所在的方向，径向是指活塞横截面的直径所在的方向；

所述触发装置包括导轨和滚轮，导轨固定在缸体的端部，活塞贯穿导轨，且活塞的端部设有悬架，悬架上连接一对轴对称的滚轮；导轨呈轴向的环状曲面，曲面带有轴向的起伏，所述的导轨在中心轴方向的投影呈圆环状，所述的曲面有2个最高点和2个最低点，所述的最高点和最低点分别位于所述的圆环的相互垂直的两条直径上，所述的曲面分别依照所述的两条直径对称；滚轮在导轨上滚动，推动活塞沿轴向移动；

位于活塞两端的导轨的曲面起伏的波形，相互反相；

导轨的曲面的波形与左轴向槽和右轴向槽、左窗口和右窗口的位置具有如下对应关系：第一阶段导轨和滚轮驱动活塞向左移动，左轴向槽对准左窗口，左腔室排除液体，同时右轴向槽对准右窗口，右腔室吸入液体；第二阶段导轨和滚轮驱动活塞向右移动，左轴向槽对准右窗口，左腔室吸入液体，同时右轴向槽对准左窗口，右腔室排出液体；所述的导轨的内环侧高于外环侧；所述的滚轮是锥滚轮，锥滚轮的滚动面与导轨适配；

活塞两端的触发装置之一的悬架与穿入泵体内的电机输出轴同轴相连；

泵体的端盖与导轨将泵体内腔围隔成密闭的润滑腔，润滑腔通过开设在泵体上的润滑通道连通，且润滑通道上设有润滑油口。

进一步，所述的左窗口和右窗口位于中心轴的不同位置。

进一步，电机的输出轴上连接有拨叉，悬架的端部固定有拨盘，拨盘上开设有受力槽，拨叉设在受力槽内；拨叉的两侧设有径向的固定柱，固定柱上固定套设有轴承，拨叉通过轴承推动拨盘。

进一步，锥滚轮包括锥形轮套，锥形轮套包括筒体部和锥体部，锥形轮套套设在销轴上，销轴径向穿设在悬架上，筒体部与销轴之间设有球轴承，锥体部与销轴之间设有滚针轴承，球轴承和滚针轴承均套设在销轴上，并通过卡设在滚针轴承和销轴之间的螺纹套将球轴承和滚针轴承锁紧在锥形轮套内，螺纹套与销轴之间设有第一钢丝挡圈，螺纹套与锥体部之间设有第二钢丝挡圈。

又进一步，导轨设有径向安装孔，左销钉穿入泵体、缸体和左侧导轨上的径向安装孔，将缸体和左侧的导轨固定在泵体上，右销钉穿入缸体和右侧的导轨上的径向安装孔，将右侧的导轨固定在缸体上；导轨上设有与活塞相配合的轴向安装孔。

再进一步，悬架套设在活塞的端部，并通过圆柱销径向固定在活塞上。

更进一步，两个左窗口通过缸体上的第一环形槽连通，两个右窗口通过缸体上的第二环形槽连通。

本发明采用导轨与锥滚轮相配合的触发装置推动活塞做轴向移动和周向转动，借助活塞的轴向移动驱动工作腔室容积変化，借助活塞的轴向移动和周向转动实现配流，即分配工作腔室吸液或排液，省去了独立的配流机构。

本发明的有益效果体现在：

1、导轨与锥滚轮为线接触，增大了滚动接触的面积，降低了接触应力，有效避免打滑，也延长了接触部件的使用寿命。

2、润滑腔与工作腔室密闭隔开，实现了油水分离，即可适用于油介质，又适用于水介质，扩大了使用范围。

3、悬架悬挂在活塞的两端，具有相对于销轴旋转的自由度，可以对销轴两侧的锥滚轮进行自动对中微调。

4、将现有活塞泵采用的轴与活塞一体化集成，简化了整体结构，利用活塞的周向转动和轴向移动实现配流，省去了传统轴向活塞泵另需配置的配油盘或阀配流结构。

5、可实现连续吸排液功能和配流功能，而且活塞往复运动一次，单个活塞吸排液各进行两次，单个活塞旋转一周可实现两次往复运动，即四次吸、排液，而传统轴向柱塞(活塞)泵只能进行一次吸排液，在保证流量不变的前提下，本发明可以实现微型化，且成本得到大大降低。

6、传统活塞泵具有活塞-缸体摩擦副和配流摩擦副，本发明只有活塞-缸体摩擦副，提高了工作效率。

7、由于单元泵对称的运动特性，将两个单元泵串联即可基本消除流量脉动。

8、采用单元泵的设计可实现单元化插装，在按二进制流量设计插装后可通过电控实现数字泵的设计。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为单元泵结构示意图。

图3为活塞结构示意图。

图4为图3中A-A向剖视图。

图5为缸体结构示意图。

图6为图5中A-A向剖视图。

图7为图5中B-B向剖视图。

图8为左侧的导轨的结构示意图。

图9为图8中A-A向剖视图。

图10为右侧的导轨的结构示意图。

图11为图10中A-A向剖视图。

图12为左侧的悬架、锥滚轮和拨盘装配示意图。

图13为右侧的悬架和锥滚轮装配结构示意图。

图14为左侧的悬架、锥滚轮和拨盘装配结构爆炸示意图。

图15为右侧的悬架和锥滚轮装配结构爆炸示意图。

图16为电机输出轴与拨叉装配结构爆炸示意图。

图17为活塞位于0°时，单元泵结构示意图。

图18为图17中A-A向剖视图。

图19为图17中B-B向剖视图。

图20为活塞逆时针旋转到时，单元泵结构示意图。

图21为图20中A-A向剖视图。

图22为图20中B-B向剖视图。

图23为活塞逆时针旋转到时，单元泵结构示意图。

图24为图23中A-A向剖视图。

图25为图23中B-B向剖视图。

图26为活塞逆时针旋转到时，单元泵结构示意图。

图27为图26中A-A向剖视图。

图28为图26中B-B向剖视图。

图29为活塞逆时针旋转到π时，单元泵结构示意图。

图30为图29中A-A向剖视图。

图31为图29中B-B向剖视图。

图32为滚轮在导轨上的位移、速度、加速度与活塞旋转角度之间的关系图。

具体实施方式

参照附图，二维锥滚轮活塞泵，包括泵体1，泵体1上开有吸液孔和排液孔，泵体1内设有泵单元，且泵单元与电机相连，

泵单元包括固定在泵体1内的缸体2，缸体2内设有活塞3，缸体2的中心轴与活塞3的中心轴重合，活塞3的两端均设有驱动活塞3轴向移动以引起工作腔室容积変化的触发装置，且活塞3两端的触发装置驱动活塞3运动的方向相反；

工作腔室包括分别位于缸体两端的左腔室和右腔室，活塞3的中间设有台肩31，台肩31的左端面和左侧的导轨4将缸体2内腔围隔成密闭的左腔室，台肩31的右端面和右侧的导轨5将缸体2内腔围隔成密闭的右腔室；台肩31上设有两条轴对称的左轴向槽e、h和两条轴对称的右轴向槽f、g，且左轴向槽e、h和右轴向槽f、g在活塞3的横截面的圆周上等间距交替设置；左轴向槽e、h与左腔室连通，右轴向槽f、g与右腔室连通；缸体2上设有两个轴对称的左窗口a、c和两个轴对称的右窗口b、d，与所述的排液孔连通的左窗口a、c和与所述的吸液孔连通的右窗口b、d在缸体2的横截面上的投影沿缸体2的圆周等间距交替分布；

轴对称是指以活塞3的中心轴对称；轴向是指活塞3的中心轴所在的方向，径向是指活塞3横截面的直径所在的方向；

所述触发装置包括导轨4、5和滚轮9、7，导轨4、5固定在缸体2的端部，活塞3贯穿导轨4、5，且活塞3的端部设有悬架8、6，悬架8、6上连接一对轴对称的滚轮9、7；导轨4、5呈轴向的环状曲面41、51，曲面41、51带有轴向的起伏，所述的导轨4、5在中心轴方向的投影呈圆环状，所述的曲面有2个最高点和2个最低点，所述的最高点和最低点分别位于所述的圆环的相互垂直的两条直径上，所述的曲面分别依照所述的两条直径对称；滚轮9、7在导轨上滚动，推动活塞3沿轴向移动；

位于活塞3两端的导轨4、5的曲面起伏的波形，相互反相；

导轨4、5的曲面41、51的波形与左轴向槽e、h和右轴向槽f、g、左窗口a、c和右窗口b、d的位置具有如下对应关系：第一阶段导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3向左移动，左轴向槽e、h对准左窗口a、c，左腔室排除液体，同时右轴向槽f、g对准右窗口b、d，右腔室吸入液体；第二阶段导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3向右移动，左轴向槽e、h对准右窗口b、d，左腔室吸入液体，同时右轴向槽f、g对准左窗口a、c，右腔室排出液体；

所述的导轨4、5的内环侧高于外环侧；所述的滚轮9、7是锥滚轮，锥滚轮的滚动面与导轨4、5适配；

活塞3两端的触发装置之一的悬架8与穿入泵体1内的电机输出轴20同轴相连；本实施例中左侧的悬架8与电机输出轴20相连。

泵体1的端盖12、30与导轨4、5将泵体1内腔围隔成密闭的润滑腔，润滑腔通过开设在泵体1上的润滑通道连通，且润滑通道上设有润滑油口。

所述的左窗口a、c和右窗口b、d位于中心轴的不同位置，本实施例中左窗口a、c位于缸体的左侧，右窗口b、d位于缸体2的右侧。

电机的输出轴20上连接有拨叉18，悬架8的端部固定有拨盘81，拨盘81上开设有受力槽811，拨叉18设在受力槽811内；拨叉18的两侧设有径向的固定柱，固定柱上固定套设有轴承82，拨叉18通过轴承82推动拨盘81。

锥滚轮9、7包括锥形轮套91、71，锥形轮套91、71包括筒体部和锥体部，锥形轮套91、71套设在销轴16、17上，销轴16、17径向穿设在悬架8、6上，筒体部与销轴16、17之间设有推力轴承92、72，锥体部与销轴16、17之间设有滚针轴承93、73，推力轴承92、72和滚针轴承93、73均套设在销轴16、17上，并通过卡设在滚针轴承93、73和销轴16、17之间的螺纹套95、75锁紧在锥形轮套91、71内，螺纹套95、75与销轴16、17之间设有第一钢丝挡圈96、76，螺纹套95、75与锥体部之间设有第二钢丝挡圈94、74，起限定滚针轴承的作用，推力轴承92、72承担锥形轮套91、71的轴向力，滚针轴承93、73承担锥形轮套91、71的径向力，如图12、图13所示。

导轨4、5设有径向安装孔42、52，左销钉13穿入泵体1、缸体2和左侧导轨4上的径向安装孔42，将缸体2和左侧的导轨4固定在泵体1上，右销钉14穿入缸体2和右侧导轨5上的径向安装孔，将右侧的导轨5固定在缸体2上；导轨4、5上还设有与活塞3相配合的轴向安装孔。

悬架8、6套设在活塞3的端部，并通过圆柱销97、77径向固定在活塞3上。

两个左窗口a、c通过缸体2上的第一环形槽21连通，两个右窗口b、d通过缸体2上的第二环形槽22连通，以汇聚油液，便于油液在泵体中汇合。

泵体1的左端通过螺栓11固定安装有端盖12，左侧的端盖12与电机输出轴20之间安装有起密封作用的第二格来圈27和用于支撑电机输出轴20的深沟球轴承28，且电机输出轴20通过卡簧29固定在左端盖12上。

拨叉18通过销19、弹簧垫片84和第四钢丝挡圈85固定在电机输出轴的一端，电机输出轴20的另一端通过联轴器与电机相连。轴承82套在拨叉18两侧的固定柱上，并由第三钢丝挡圈81固定。轴承82采用深沟球轴承，且套设有轴承套83。

缸体2上设有与径向安装孔42、52一一对应的第二安装孔43、53；导轨4、5上设有与缸体2配合用于安装O形密封圈21、24的沟槽44、54，导轨4、5上还设有与活塞3配合用于安装第格莱圈23、26的沟槽44、55。

电机驱动拨叉18逆时针转动时，拨叉18将扭矩传递到轴承82，轴承82转动，驱动转盘81转动，转盘81带动左侧的悬架8转动，左侧悬架8上的锥滚轮9沿左侧导轨4转动。

导轨4、5上交替设有两个最高点m和两个轴对称的最低点n，当锥滚轮9、7从最低点n向相邻最高点m运动时，锥滚轮9、7会挤压导轨4、5，导轨4、5对锥滚轮9、7的反作用力会同步驱动活塞3轴向运动。而当锥滚轮9、7从最高点m向相邻最低点n运动时，导轨4、5会挤压锥滚轮9、7，锥滚轮9、7对导轨4、5的反作用力会同步驱动活塞3轴向运动。

由于活塞3两端的导轨4、5的曲面起伏的波形相互反相，即当一侧的锥滚轮从最低点n向最高点m运动时，另一侧的锥滚轮正好从最高点m向最低点n运动，促使活塞向同一个方向轴向移动。

导轨4、5上相邻的最低点n与最高点m之间的区域构成一个运动区间，每个运动区间对应的圆心角为在每个运动区间内，活塞3实现沿一个方向的一次轴向运动，相邻运动区间内活塞3的运动方向相反。且由于每个运动区间内曲面的形状相同，相邻的运动区间的曲面的波形反相，使得活塞3向左移动和向右移动具有相同的速率曲线。

优选的，可使导轨4、5的形状使活塞满足等加速等减速运动规律，即在每个运动区间内，在该区间的前半段，活塞3以相同的加速度加速，在该区间的后半段，活塞以相同的减速度减速，使得活塞3向左移动和向右移动具有相同的加速度曲线，加速度突变较小，使得活塞对缸体的冲击较小。导轨4、5呈空心圆柱状，锥滚轮9、7的滚动面与导轨4、5的曲面41、51相贴合，保证两个锥滚轮9、7的锥形轮廓线的延长线交汇于一点，再保证悬架8、6两侧的锥滚轮9、7与导轨4、5的贴合线的延长线与活塞3的中心轴线相交于一点，可使得悬架8、6两侧的锥滚轮9、7与导轨4、5接触线上的线速度之间的差值最小，防止转动时打滑。

台肩31的表面上交替开设有两条轴对称的左轴向槽e、h和两条轴对称的右轴向槽f、g，左轴向槽e、h始终与左腔室连通，右轴向槽f、g始终与右腔室连通。

当导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3向左轴向移动时，左腔室变小，右腔室变大，同时在导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3周向转动的过程中，左轴向槽e、h对准左窗口a、c，左腔室经过贯通的左轴向槽e、h和左窗口a、c向外排液；右轴向槽f、g对准右窗口b、d，左腔室经过贯通的右轴向槽f、g和右窗口b、d吸入液体，

当导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3向右轴向移动时，左腔室变大，右腔室变小，同时在导轨4、5和滚轮9、7驱动活塞3周向转动的过程中，左轴向槽e、h对准右窗口b、d，左腔室经过贯通的左轴向槽e、h和右窗口b、d向内吸液；右轴向槽f、g对准左窗口a、c，左腔室经过贯通的右轴向槽f、g和左窗口a、c向外排液。

缸体2与导轨4、5之间通过O型密封圈21、24密封，且O型密封圈21、24外还套设有防止O型密封圈21、24变形的挡圈22、25，活塞3和导轨4、5之间通过第一格莱圈23、26密封，以保证左腔室、右腔室的密封。

电机的输出轴20与端盖12之间通过第二格莱圈27密封，润滑腔与工作腔室分离，润滑腔可对触发装置提供独立润滑。当本发明用于输送水时，润滑腔内的油与工作腔室内的水能完全隔开，不会互相污染，实现油水分离。

润滑腔通过润滑油口补充润滑油。

活塞3的两端铣平形成侧面为平面的插头，并在铣平后形成的平面上开有水平的第一径向孔32，悬架8、6的左端均开设有与插头相适配的套孔，该套孔的两侧和活塞3端部铣成的平面相贴合，与活塞3未铣平的弧面之间存在间隙；悬架8、6上开有与第一径向孔32贯通的第二径向孔82、62，活塞3两端的插头分别插入悬架8、6的套孔内，再将圆柱销插入第一径向孔32和第二径向孔82、62内，以将悬架8、6固定在活塞3上，且由于活塞端部与悬架套孔的弧面处留有间隙，使得悬架8、6具有一个绕圆柱销97、77略微摆动的自由度，锥滚轮9、7设置在销轴17、16上，销轴17、16的轴向与圆柱销97、77的轴向相互垂直，通过绕圆柱销97、77摆动悬架8、6，可对悬架8、6两端的锥滚轮9、7进行居中平衡微调，以使两端的锥滚轮9、7均紧贴导轨4、5。

以活塞旋转360°为一个工作周期，在初始状态下，左、右窗口a、b、c、d与左、右轴向槽e、f、g、h均相互错开，不产生沟通，左侧的悬架8上的锥滚轮9位于导轨4上的最低点n，右侧悬架6上的锥滚轮7位于导轨5上的最高点m，定义此时锥滚轮9、7和活塞3均位于0°，如图17-图19所示，本发明在一个工作周期(0～2π)内的工作流程为：

1)当锥滚轮9、7沿导轨4、5从0°运动到时，左侧悬架8上的锥滚轮9从最低点n向最高点m运动，右侧悬架6上的锥滚轮7从最高点m向最低点n运动，驱动活塞3向左移动，左腔室变小，右腔室变大。

随着活塞3的周向转动，左窗口a、c与左轴向槽e、h开始重合并贯通，同时，右窗口b、d与右轴向槽g、f也开始重合并贯通；当活塞3旋转到时，左窗口a、c与左轴向槽e、h的贯通面积达到最大，右窗口b、d与右轴向槽g、f的贯通面积也达到最大，活塞3达到中位，如图20、21、22所示。

当锥滚轮9、7沿导轨4、5继续从运动到时，左窗口a、c与左轴向槽e、h的贯通面积开始减小，右窗口b、d与右轴向槽g、f的贯通面积也开始减小，活塞3继续往左侧运动。

当锥滚轮9、7旋转到时，活塞3达到最左端，左窗口a、c与左轴向槽e、h错开，重合面积归零，右窗口b、d与右轴向槽g、f重合面积也归零，如图23、24、25所示。

在锥滚轮9、7从0°运动到的整个过程中，活塞3向左运动，左轴向槽e、h与左窗口a、c分别贯通并构成a-e通道、c-h通道，右轴向槽g、f与右窗口b、d分别贯通并构成b-g通道、d-f通道；左腔室经过a-e通道、c-h通道经泵体1上的排液孔向泵体外排液，右腔室始终经过b-g通道、d-f通道从泵体1上的吸液孔从泵体外吸液。本发明实现第一次吸、排液。

2)当锥滚轮9、7沿导轨4、5从运动到π时，左侧悬架8上的锥滚轮9从最高点m向最低点n运动，右侧悬架6上的锥滚轮7从最低点n向最高点m运动，驱动活塞3沿轴向向右移动，左腔室变大，右腔室变小。

随着活塞3的周向转动，右窗口b、d与左轴向槽e、h开始重合并贯通，同时，左窗口a、c与右轴向槽g、f也开始重合并贯通。当活塞3旋转到时，右窗口b、d与左轴向槽e、h贯通面积最大，左窗口a、c与右轴向槽g、f的贯通面积也最大，活塞3达到中位，如图26、27、28所示。

当锥滚轮9、7沿导轨4、5继续从运动到π时，右窗口b、d与左轴向槽e、h的贯通面积开始减小，左窗口a、c与右轴向槽g、f的贯通面积也开始减小，活塞3继续往右侧运动。

当锥滚轮9、7转动到π时，活塞3到达最右端，右窗口b、d与左轴向槽e、h错开，贯通面积归零，左窗口a、c与右轴向槽g、f的贯通面积也归零，如图29、30、31所示。

在锥滚轮9、7从从运动到π的过程中，活塞3向右运动，右窗口b、d与左轴向槽e、h分别贯通并构成b-e通道、d-h通道，左窗口a、c与右轴向槽g、f分别贯通并构成a-f通道、c-g通道，左腔室经b-e通道、d-h通道从泵体外吸液，右腔室经a-f通道、c-g通道向泵体外排液，本发明实现第二次吸、排液。

3)当锥滚轮沿导轨从π运动到时，同锥滚轮沿导轨从0°运动到活塞3向左运动，本发明实现第三次吸、排液。

4)当锥滚轮沿导轨从运动到2π时，同锥滚轮沿导轨从运动到π，活塞3向右运动，本发明实现第四次吸、排液。

本发明由活塞3的周向转动和周向移动的结合实现了吸排液腔室的切换和连续的吸排液，省去了独立的配流机构；且一次周向转动，实现了四次吸液、四次排液。

当导轨4、5的形状使活塞满足等加速等减速运动规律时，活塞在一个工作周期内，活塞的轴向位移、速度、加速度与转动角度对应的关系如图32所示。

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，本发明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，本发明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 (7)

1.二维锥滚轮活塞泵，包括泵体，泵体上开有吸液孔和排液孔，泵体内设有泵单元，且泵单元与电机相连，其特征在于：

泵单元包括固定在泵体内的缸体，缸体内设有活塞，缸体的中心轴与活塞的中心轴重合，活塞的两端均设有驱动活塞轴向移动以引起工作腔室容积変化的触发装置，且活塞两端的触发装置驱动活塞运动的方向相反；

工作腔室包括分别位于缸体两端的左腔室和右腔室，活塞的中间设有台肩，台肩的左端面和左侧的导轨将缸体内腔围隔成密闭的左腔室，台肩的右端面和右侧导轨将缸体内腔围隔成密闭的右腔室；台肩上设有两条轴对称的左轴向槽和两条轴对称的右轴向槽，且左轴向槽和右轴向槽在活塞的横截面的圆周上等间距交替设置；左轴向槽与左腔室连通，右轴向槽与右腔室连通；缸体上设有两个轴对称的左窗口和两个轴对称的右窗口，与所述的排液孔连通的左窗口和与所述的吸液孔连通的右窗口在缸体的横截面上的投影沿缸体的圆周等间距交替分布；

轴对称是指以活塞的中心轴对称；轴向是指活塞的中心轴所在的方向，径向是指活塞横截面的直径所在的方向；

所述触发装置包括导轨和滚轮，导轨固定在缸体的端部，活塞贯穿导轨，且活塞的端部设有悬架，悬架上连接一对轴对称的滚轮；导轨呈轴向的环状曲面，曲面带有轴向的起伏，所述的导轨在中心轴方向的投影呈圆环状，所述的曲面有2个最高点和2个最低点，所述的最高点和最低点分别位于所述的圆环的相互垂直的两条直径上，所述的曲面分别依照所述的两条直径对称；滚轮在导轨上滚动，推动活塞沿轴向移动；

位于活塞两端的导轨的曲面起伏的波形，相互反相；

导轨的曲面的波形与左轴向槽和右轴向槽、左窗口和右窗口的位置具有如下对应关系：第一阶段导轨和滚轮驱动活塞向左移动，左轴向槽对准左窗口，左腔室排除液体，同时右轴向槽对准右窗口，右腔室吸入液体；第二阶段导轨和滚轮驱动活塞向右移动，左轴向槽对准右窗口，左腔室吸入液体，同时右轴向槽对准左窗口，右腔室排出液体；所述的导轨的内环侧高于外环侧；所述的滚轮是锥滚轮，锥滚轮的滚动面与导轨适配；

活塞两端的触发装置之一的悬架与穿入泵体内的电机输出轴同轴相连；

泵体的端盖与导轨将泵体内腔围隔成密闭的润滑腔，润滑腔通过开设在泵体上的润滑通道连通，且润滑通道上设有润滑油口。

2.如权利要求1所述的二维锥滚轮活塞泵，其特征在于：所述的左窗口和右窗口位于中心轴的不同位置。

3.如权利要求2所述的二维锥滚轮活塞泵，其特征在于：电机的输出轴上连接有拨叉，悬架的端部固定有拨盘，拨盘上开设有受力槽，拨叉设在受力槽内；拨叉的两侧设有径向的固定柱，固定柱上固定套设有轴承，拨叉通过轴承推动拨盘。

4.如权利要求3所述的二维锥滚轮活塞泵，其特征在于：锥滚轮包括锥形轮套，锥形轮套包括筒体部和锥体部，锥形轮套套设在销轴上，销轴径向穿设在悬架上，筒体部与销轴之间设有球轴承，锥体部与销轴之间设有滚针轴承，球轴承和滚针轴承均套设在销轴上，并通过卡设在滚针轴承和销轴之间的螺纹套将球轴承和滚针轴承锁紧在锥形轮套内，螺纹套与销轴之间设有第一钢丝挡圈，螺纹套与锥体部之间设有第二钢丝挡圈。

5.如权利要求4所述的二维锥滚轮活塞泵，其特征在于：导轨设有径向安装孔，左销钉穿入泵体、缸体和左侧导轨上的径向安装孔，将缸体和左侧的导轨固定在泵体上，右销钉穿入缸体和右侧的导轨上的径向安装孔，将右侧的导轨固定在缸体上；导轨上设有与活塞相配合的轴向安装孔。

6.如权利要求5所述的二维锥滚轮活塞泵，其特征在于：悬架套设在活塞的端部，并通过圆柱销径向固定在活塞上。

7.如权利要求6所述的二维锥滚轮活塞泵，其特征在于：两个左窗口通过缸体上的第一环形槽连通，两个右窗口通过缸体上的第二环形槽连通。