[发明专利]串联的可变的径向流体装置

说明书

技术领域

此发明主要涉及径向流体装置，更特别地，涉及串联的可变的径向流体装置。

背景技术

在此背景技术部分中讨论的主题不应该仅因为在背景技术部分中提到而假设其是现有技术。同样地，在背景技术部分提到的问题或与背景技术部分主题相关的问题不应假设为已事先在现有技术中认识到。背景技术部分可依靠事后的了解并且可以以未事先在现有技术中认识到的方式描述主题，并且在本申请提交之前不应假设这样的描述代表本领域的普通技术人员的理解或动机。背景技术部分的主题仅代表不同的方法，在其中或其本身也可是发明。

流体装置可能包括任何使流体运动或使用运动的流体的装置。流体装置的两个示例包括泵和马达。泵是使用机械作用来使流体(例如，液体，气体，泥浆)运动的装置。马达是将从流体接收的能量转换为机械运动的装置。

泵与马达都可以使用活塞来控制流体的运动。活塞是往复部件，其能够在上冲程过程中使流体在腔室中膨胀并且在下冲程过程中压缩和/或排出流体。在泵中，为了压缩或排出流体，力可从曲轴传递到活塞。在马达中，为了使曲轴旋转，力可从流体转移到活塞。在某些流体装置中，活塞也可通过覆盖和打开腔室壁的接口来起到阀门的作用。

在一种示例中，活塞是圆柱状的部件，其利用活塞与气缸孔腔之间的紧公差圆柱配合来使得内部泄漏造成的效率损失最小化。术语“气缸”及其变体可以是由到给定线段为固定距离的点表示的一般的圆柱形，尽管在实际中气缸可能并不完全是圆柱形(例如，由于制造上的限制)，并可包含非圆柱形腔、通道、以及其他区域。

某些流体装置可分为固定位移的或可变位移的流体装置。在固定位移的流体装置中，每个活塞冲程的位移距离保持不变，不能调整每次旋转经过流体装置的流体流动。在可变位移的流体装置中，可通过改变每个活塞冲程的位移距离来调整每次旋转经过流体装置的流体流动。

在某些流体装置中，活塞沿轴向布置，使得活塞冲程的中心线配置在与气缸体中心线的旋转轴平行的圆上。图1示出了示例的轴向流体装置100的横截面图。轴向流体装置100的特征是具有轴110、气缸体120、斜盘130、活塞140、以及压力补偿器150。活塞110可以在气缸体120的气缸内往复运动。斜盘130能够使能量在轴110的旋转运动与活塞140的线性运动之间转换。斜盘130通过轴110每次旋转对应的一个正弦冲程运动驱动每个活塞140。正弦冲程包括一个“上冲程”运动以及一个“下冲程”运动。

在固定位移的流体装置中，斜盘130的角度是固定的。在可变位移的流体装置中，压力补偿器150可改变斜盘130的角度来改变位移和方向。在可变位移的流体装置中，为了使改变斜盘130的角度所需的负载最小化，可保持活塞110较小的直径，斜盘130的枢转轴线可偏离气缸体120的旋转轴线，以使得活塞110的力能够抵消负载。

在其他流体装置中，活塞沿径向布置使得其活塞冲程的中心线从气缸体的旋转轴线向外径向配置。图2A和图2B是示出了径向流体装置200的示例的横截面。径向流体装置200特征是具有轴210、气缸体220、凸轮230、活塞240以及压力补偿器250。在该示例中，压力补偿器250可以通过改变凸轮230的中心线相对于气缸体220中心线的偏移量来改变活塞240的位移和方向。使凸轮230运动所需的负载是相对较高的，因为相对于轴向设计、该配置具有高的活塞直径对冲程比，并且没有可用的力来抵消作用在凸轮上的活塞负载。因此，压力补偿器250必须足够大以提供移动凸轮230所需的力。

在径向流体装置200的示例中，凸轮230是圆形的。在该示例中，圆形凸轮230可称为单凸角凸轮，因为其使得气缸体220每旋转一次活塞240只完成一个正弦冲程。具有一个以上凸角的凸轮、诸如椭圆形的(双凸角)凸轮因其独特的形状而典型地不适合偏移来改变位移。

在图2的示例中，径向流体装置200通过改变活塞的冲程位移来改变流体流动。如上所释，这样的布置需要非常大量的力来使凸轮230运动。在替代方法中，可通过改变气门正时(valve timing)来改变流体流动。例如，美国专利公开号2011/0220230描述了具有固定的活塞位移和独立的电子进气阀控制的径向泵。然而，改变气门正时可能需要更多的能量来打开和关闭每个阀门。特别地，改变气门正时可能需要在活塞冲程中的液压流量最大时关闭进口阀和打开出口阀。

发明内容