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CN111997865B - 一种滚轮架驱动的微型水液压电机泵 - Google Patents

一种滚轮架驱动的微型水液压电机泵

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CN111997865B CN202010894154.5A CN202010894154A CN111997865B CN 111997865 B CN111997865 B CN 111997865B CN 202010894154 A CN202010894154 A CN 202010894154A CN 111997865 B CN111997865 B CN 111997865B
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郭潇恬
吴昊
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Abstract

一种滚轮架驱动的微型水液压电机泵，包括微型电机、带有滚轮的旋转架、空间凸轮导轨、十字形拨叉和泵芯活塞，由微型电机轴输入一初始转矩，电机轴通过十字形拨叉将扭矩传至滚轮旋架，旋转架上的滚轮在空间凸轮导轨的约束下，旋转架带动泵芯活塞往复运动，所以泵芯活塞既做往复运动又做旋转运动；当活塞转动并轴向运动时，活塞槽分别与缸体上相互垂直的两组孔联通，活塞腔的体积增大或减少，泵实现吸入或排出功能。本发明将微型电机与微型泵内十字形拨叉直接相联，结构紧凑，体积小；微型泵的活塞驱动机构布置在活塞一侧，通过密封件实现了油水分离，提高了液压泵的使用寿命；泵转速高，容积效率高。

Description

一种滚轮架驱动的微型水液压电机泵
技术领域
本发明涉及一种新型微型液压泵，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
微小型液压泵是飞行器、机器人和高端装备等的关键基础件。通过实现高功重比的同时兼顾结构的微小型化，从而获得相比电气传动的竞争优势，是流控领域的热点研究问题之一。国外在此领域对我国实行技术封锁，而国内外的研究工作多数围绕着传统液压泵的结构进行按比例缩小，在性能、可靠性、效率和功重比等诸多方面不尽如人意。超小排量高压柱塞泵包括斜盘、缸体、柱塞和配流盘等几大部件，采用了球面配流，7个柱塞、波形弹簧以及缸体末端斜孔等结构，降低输出流量脉动，充分减小体积重量。球形叶片液压泵仅有2个叶片、斜盘、配油锥等组成，结构简单，体积小，实现大排量，流量脉动小。压电陶瓷驱动的微小型液压泵通过一对截止阀的交替开闭，使得压电驱动器的高频双向振动转换为液压油的单向运动，从而驱动液压缸运动，但是压电陶瓷是一种特殊的线性材料，在外电场的作用下有滞回现象。在以上的几种类型的泵都存在泄漏问题、流动阻力很大、自吸能力差等缺点。
发明内容
为填补市场上微型水液压电机泵的空白，本发明提供一种新的微型液压泵构型，该泵将活塞和驱动机构用密封圈隔开，驱动机构是由空间凸轮与滚轮构成的新型机构，该机构通过十字形拨叉与微型电机连接，中带有锥滚轮的旋转架与活塞连接，旋转架转动时在空间凸轮导轨的约束下带动活塞进行往复运动。
本发明设计的滚轮架驱动的微型水液压电机泵在功重比、体积、尺寸和使用寿命有着较为明显的优势，可以满足各类便携式设备的需求。，因此,本发明设计的产品在国内有着巨大的潜在市场。
本发明采用的技术方案如下：
一种滚轮架驱动的微型水液压电机泵，包括微型电机、带有滚轮的旋转架、空间凸轮导轨和泵芯，由微型电机输入轴输入一初始转矩，电机轴的输出扭矩通过十字形拨叉传至滚轮旋架，旋转架上的滚轮在空间凸轮导轨的约束下，带动活塞轴往复运动，所以活塞轴既做往复运动又做旋转运动；当活塞转动并轴向运动时，活塞槽分别与缸体上相互垂直的两组孔联通，活塞腔的体积增大或减少，泵实现吸入或排出功能。
本发明的核心工作原理在于滚轮架驱动的微型水液压电机泵中的滚轮架上的锥滚轮与空间凸轮导轨的驱动机构。
进一步，所述的滚轮架驱动的微型水液压电机泵的驱动结构将空间凸轮导轨固定，通过高速旋转架以及安装在旋转架上的锥滚轮来带动活塞做直线往复运动和旋转运动。
再进一步，所述的电机与泵壳相连，电机轴通过十字形拨叉传输扭矩。
更进一步，所述的锥滚轮安装在旋转架上，它们之间安装了串联的微型深沟球轴承，锥滚轮可以与空间凸轮导轨相互接触，旋转架安装在泵芯活塞上。
优选的，所述的缸体上有直角两通堵头和泵出口接头，缸体内两条出口通道通过直角两通堵头汇入到泵出口接头中。套筒安装在缸体外侧，将缸体上两个高压窗口及直角两通堵头挡住。
所述空间凸轮导轨分别安装在单个泵体两侧，电机轴与空间凸轮导轨、活塞轴的回转中心重合。
所述的左、右空间凸轮导轨的凸轮面形为锥面马鞍形，固定在活塞轴上。
所述的活塞上有周向分布的2个轴向配流槽。
本发明的工作原理如下：当电机启动时，由电机轴输入一初始转矩，电机轴通过十字形拨叉，将输出的转矩传至旋转架。旋转架上的锥滚轮在空间凸轮导轨的约束下，带动泵芯活塞往复运动，从而活塞既做往复运动又做旋转运动。当活塞转动并轴向运动时，活塞槽分别与缸体上相互垂直的两组孔联通，活塞腔的体积增大或减少，泵实现吸入或排出功能。
本发明设计微型水液压电机泵将驱动机构与微型电机一体化设计，泵驱动机构与泵功能部分之间设计了密封结构，使驱动机构润滑油与泵送液体分开，不仅提高了机械效率还提高了工作寿命。该泵具有很大功率重量比，工作转速高、容积效率高。由于实现了油水分离，该泵可以输送各种流体。
本发明的有益效果体现在：本滚轮架驱动的微型水液压电机泵将驱动机构与微型电机一体化设计，将驱动机构和活塞分开，使其具有良好的密闭性，同时还具有轻量化，水油分离，减少了泵的体积，提高了泵的使用寿命等特点，能够实现高速和效率高的工作特性，同时大大缩小了工作空间和元件质量，使得泵的整个结构大大减小，提高了工作效率；相对于油液介质的液压元件，微型高速旋架结构水液压电机泵还具有污染性小、安全等优点。
附图说明
图1为本发明滚轮架驱动的微型水液压电机泵的结构示意图。
图2为高速旋转架结构图，其中，(a)是结构图，(b)是(a)的B-B截面图。
图3为活塞的结构图，其中，(a)是结构图，(b)是(a)的A-A截面图，(c)是(a)的B-B截面图。
图4为缸体的结构图，其中，(a)是结构图，(b)是(a)的A-A截面图。
图5为轴承芯轴的结构图。
图6为空间右凸轮导轨结构图，其中，(a)是空间右凸轮导轨主视图，(b)是空间右凸轮导轨半剖视图，(c)是空间右凸轮导轨俯视图。
图7为空间左凸轮导轨结构图，其中，(a)是空间左凸轮导轨主视图，(b)是空间左凸轮导轨半剖视图，(c)是空间左凸轮导轨俯视图。
图8为三通堵头的结构图，其中，(a)是结构图，(b)是截面图。
图9为带直角两通堵头的结构图。
图10为拨杆的结构图，其中，(a)是结构图，(b)是(a)的A-A截面图。
图11为保持架的结构图。
图12为锥滚轮的结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图12，一种滚轮架驱动的微型水液压电机泵，包括微型电机、带有滚轮的旋转架、空间凸轮导轨和泵芯活塞5，由微型电机轴12输入一初始转矩，微型电机轴12将输出的转矩传至十字形拨叉15，从而带动高速旋转架8旋转，高速旋转架8上周向均布的锥滚轮10在旋转的时候受到空间右凸轮导轨21和空间左凸轮导轨14的约束，带动泵芯活塞5既做旋转运动同时又做往复运动，当泵芯活塞5转动并轴向运动时，活塞槽分别与缸体7上相互垂直的两组孔联通，活塞腔的体积增大或减少，泵实现吸入或排出功能
整个装置的核心工作原理在于滚轮架驱动的微型水液压电机泵中的高速旋转架8上的锥滚轮10与空间凸轮导轨的驱动机构。将微型电机的转矩通过电机轴传至高速旋转架8上的锥滚轮10，高速旋转架8上的锥滚轮10在空间右凸轮导轨21和空间左凸轮导轨14的约束下，带动活塞既做往复运动又做旋转运动，因此与传统的水液压泵相比，在生产精度足够高的情况下大大减小了整个泵的结构大小。
所述的滚轮架驱动的微型水液压电机泵结构将左右空间凸轮导轨固定，通过高速旋转架8以及安装在旋转架8上的锥滚轮10来带动活塞做往复运动和旋转运动。
所述的电机12通过4个内六角圆柱头螺钉23与泵壳11相连，电机轴通过十字形拨叉传输扭矩，通过内六角平端紧定螺钉17与十字形拨叉相连，机壳通过定位销和左空间凸轮导轨相连。
所述的十字形拨叉通过直线滑动轴承与旋转架连接，直线滑动轴承的平面保持架有钢球滚道分别和十字形拨叉和旋转架8接触。
所述的缸体7上有直角两通堵头3和泵出口接头，缸体7内两条出口通道通过直角两通堵头3汇入到泵出口接头中。套筒2安装在缸体7外侧，将缸体7上两个高压窗口及直角两通堵头3挡住。
所述空间凸轮分别安装在单个泵体两侧，与活塞连接，连接。电机轴与空间凸轮、活塞的回转中心重合。
所述的左、右空间凸轮导轨的凸轮面形为锥面马鞍形，固定在轴上，工作时与两个锥滚轮同时接触形成滚动副。两凸轮分别是最高点的相位一一对应。
所述的活塞5上有周向分布的2个轴向配流槽，这2个槽间隔于密封容腔沟通，而缸体上有两个高压吸入窗口，相位差为180度，活塞插入缸体后与缸体上高压口上沉割槽匹配。这种结构，使得活塞在进行往复直线运动和旋转运动时，活塞两侧空腔的容积的变化从而使相应腔的压力得到改变。
本说明书实施例所述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 (4)

1.一种滚轮架驱动的微型水液压电机泵，其特征在于，包括微型电机、带有滚轮的旋转架、空间凸轮导轨和泵芯活塞，由电机轴输入一初始转矩，电机输出转矩通过十字形拨叉传至滚轮旋架，旋转架上的滚轮在空间凸轮导轨的约束下，带动泵芯活塞往复运动，所以泵芯活塞既做往复运动又做旋转运动；当活塞转动并轴向运动时，活塞槽分别与缸体上相互垂直的两组孔联通，活塞腔的体积增大或减少，泵实现吸入或排出功能；
所述的滚轮架驱动的微型水液压电机泵的驱动结构中，两个空间凸轮导轨固定，滚轮架在两个空间凸轮导轨中间，十字形拨叉又插在滚轮架之中，滚轮架旋转后，通过凸轮-滚轮副使得旋转架带动活塞做直线往复运动和旋转运动；
所述的电机与泵壳相连，电机轴与十字形拨叉相连；
锥滚轮安装在旋转架上，它们之间安装了串联的微型深沟球轴承，锥滚轮可以与空间凸轮导轨相互接触，泵芯轴安装在旋转架上；
所述的缸体上有直角两通堵头和泵出口接头，缸体内两条出口通道通过直角两通堵头汇入到泵出口接头中，套筒安装在缸体外侧，将缸体上两个高压窗口及直角两通堵头挡住。
2.如权利要求1所述的一种滚轮架驱动的微型水液压电机泵，其特征在于，所述空间凸轮导轨分别安装在泵体与泵盖上，滚轮旋架处于两凸轮导轨中间，电机轴与空间凸轮导轨、泵芯活塞的回转中心重合。
3.如权利要求1所述的一种滚轮架驱动的微型水液压电机泵，其特征在于，左、右空间凸轮导轨的凸轮面形为马鞍形锥面。
4.如权利要求1所述的一种滚轮架驱动的微型水液压电机泵，其特征在于，所述的活塞上有周向分布的2个轴向配流槽。
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