本发明涉及机械行业中发动机、流体马达、压 缩机及泵等技术领域， 尤其涉及一种旋阀机构及应用该旋阀机构的星 旋式转动装置。 背景技术

对于发动机领域来讲， 主要有往复活塞式四冲程发动机、 三角转子 发动机、 燃气轮机等等。 在液压或者气动马达的构造中主要有柱塞式、 叶片式及涡轮式等， 比较单调。 在压缩机和泵的传统领域里， 主要有柱 塞式、 叶片式、 齿轮式、 螺杆式、 曲柄式和涡旋式等众多机械结构。 人 们在应用这些机械结构的同时， 不断地进行改良和创新。

在本申请的申请人于 2010年 6月 10 日所提交的专利申请 （专利申 请号： 201010196950.8) 中， 公开了一种星旋式流体马达或发动机和压缩 机及泵。 上述专利申请文件的全部内容纳入本申请作为 参考。

现以上述专利申请的流体马达为例， 对星旋式转动装置的基本结构 和工作原理作为本发明的现有技术进行描述。 图 la为现有技术流体马达 结构侧面断面的示意图。 图 lb为现有技术流体马达各主要转动元件的转 动原理示意图。如图 la和图 lb所示， 星旋式流体马达包括： 一个含圆筒 空腔的缸体 1和由缸体两侧端盖 2支撑的主轴 3，缸体和两侧端盖之间通 过密封圈 4 密封防流体泄漏， 围绕主轴设有带动主轴转动的行星轮转动 装置， 缸体圆筒表面是围绕主轴的圆形表面， 在缸体圆筒表面沿圆筒轴 向设有旋阀片凹槽 5， 旋阀片凹槽 5中安装有旋阀片 6， 旋阀片尾部端通 过旋阀片支撑芯轴 7固定在两侧端盖 2上， 旋阀片支撑芯轴 7与缸体圆 筒轴向中心线平行设置， 旋阀片头部端面是圆弧面 6-1， 旋阀片以旋阀片 支撑芯轴 7为中心沿旋阀片凹槽的一个纵向侧面 5-1做扇面形摆动，在摆 动过程中， 旋阀片圆弧面与旋阀片凹槽的侧面接触， 旋阀片凹槽底面至 缸体外表面设有通孔作为动力源输入口 1-1， 在旋阀片支撑芯轴一侧的缸 体上设置有从缸体内壁圆筒表面至缸体外表面 的通孔作为动力源排出口 1-2； 行星轮转动装置包括： 行星活塞轮 8、 行星活塞轮固定法兰 9和中 心太阳轮滚筒 10; 行星活塞轮是圆柱滚轮 （以下简称滚柱行星活塞轮）， 滚柱行星活塞轮转动固定于滚柱行星活塞轮固 定法兰上， 滚柱行星活塞 轮通过轴承 11滚动套在一个支承轴 12上， 支承轴 12两端与滚柱行星活 塞轮固定法兰连接固定， 滚柱行星活塞轮固定法兰与缸体之间通过密封 圈 13密封， 滚柱行星活塞轮固定法兰通过键 18与主轴连接固定， 由于 滚柱行星活塞轮转动带动行星活塞轮固定法兰 转动， 滚柱行星活塞轮固 定法兰转动带动主轴转动； 中心太阳轮滚筒套住主轴设置在滚柱行星活 塞轮和主轴之间， 这样在中心太阳轮外圆筒面到缸体内圆筒面之 间形成 滚柱行星活塞轮转动的环形活塞空间 19。主轴轴承 14安装在缸体两侧的 端盖 2上， 轴承前盖 15和轴承后盖 16封住两侧的端盖， 主轴 3贯穿的 轴承前盖 15内孔上镶嵌有一个防流体泄漏的运动用密封� ��圈 17，缸体两 侧的端盖 2被用螺钉紧固在缸体 1上。

对于图 l a及图 lb所示的流体马达，其工作流程如下：一个有� ��力的 气体或液体从所述缸体的动力源输入口注入缸 体旋阀片凹槽， 气体或液 体推动旋阀片以旋阀片支撑芯轴为中心沿旋阀 片凹槽的一个侧面向下做 扇面形摆动， 旋阀片的头部推动行星活塞轮向前转动， 随之有压力的气 体或液体冲入环形活塞空间继续推动行星活塞 轮向前沿环形活塞空间转 动， 向前转动行星活塞轮挤压气体或液体从动力源 排出口排出， 并且在 由旋阀片向下摆动到中心太阳轮滚筒后隔开的 相邻活塞空间形成气体或 液体压差， 行星活塞轮在向前转动的过程中压迫旋阀片向 上摆动复位进 入下一个往复周期。

上述技术方案中， 由于采用了圆环型液压 （气压） 缸， 最大限度利 用了机器外圆周空间， 不仅半径大出力转矩大， 流量大， 出力恒定。 此 外， 由于主要元器件活塞采用了滚动方式， 从本质上减少了活塞与缸体 的磨擦磨损， 提高了密封可靠性， 降低了能耗。

上述技术方案中的旋阀片虽然结构简单， 能够实现星旋式转动装置 中环形活塞空间的打开 /闭合的基本需要， 但是， 申请人意识到， 现有旋 阀片技术尚存在如下局限性技术缺陷： 由于它本身的结构还不是对称形 式， 旋阀片在工作流程中受到流体背压的影响， 打开 /闭合时会受到一定 的阻力和需要一个相当长的切换时间， 虽其在低转速领域尚能有良好表 现， 但为了适应更高转速切换频率的要求， 旋阀片结构必须进化。 发明内容

(一） 要解决的技术问题

为解决上述局限性技术缺陷， 本发明提供了一种旋阀机构及应用该 旋阀机构的星旋式转动装置， 以避免旋阀机构在工作流程中受到流体背 压的不利影响， 满足其高切换频率的要求。

(二） 技术方案

根据本发明的一个方面， 提供了一种旋阀机构。 该旋阀机构包括： 旋阀片本体和旋阀片芯轴； 其中， 旋阀片本体包括： 位于其中间的旋转 部和位于其四周的 N个旋阀片， N 2; 旋转部的中心具有贯穿旋转部的 定位孔； 旋阀片芯轴可穿设于定位孔， 与旋阀片本体锁紧； 旋阀片包括 延伸部， 延伸部沿旋转部的径向延伸。

优选地， 本发明旋阀机构中， 延伸部远端沿旋阀片本体中心轴线方 向设置凹槽， 该凹槽内填充耐磨密封材料。 耐磨密封材料为以下材料中 的一种： 耐磨橡胶、 工程塑料、 磷青铜、 或耐磨润滑合金， 且耐磨密封 材料可以做成滚柱或者滚轮形状与凹槽滑配。

优选地， 本发明旋阀机构中， 旋阀片本体的两端面除其边界部分外 下陷成凹槽； 凹槽内安装与凹槽匹配的减磨密封构件。

优选地，本发明旋阀机构中， N个旋阀片沿旋转部的切向均匀设置， N为 3或 4。

根据本发明的另一个方面， 还提供了一种包括上述旋阀机构的星旋 式转动装置。 该星旋式转动装置包括： 环形活塞空间； 旋阀片延伸部的 剖面形状与环形活塞空间剖面形状对应； 环形活塞空间的外侧面设有半 圆筒形凹槽， 半圆筒形凹槽设置有与外界连通的两组外通孔 ， 两组外通 孔分别设置在半圆筒形凹槽中心轴线的两侧； 旋阀机构设置于半圆筒形 凹槽内； 旋阀片芯轴与旋阀片本体锁紧后， 沿半圆筒形凹槽中心轴线穿 过半圆筒形凹槽的两端； 旋阀机构在打开位置和闭合位置之间切换； 在 旋阀机构的闭合位置， 延伸部的远端与环形活塞空间内侧面相接触， 把 环形活塞空间分隔成两个容积可变活塞空间， 两组外通孔分别与两个容 积可变活塞空间相连通。

优选地， 本发明星旋式转动装置中， 当旋阀机构由滚柱行星活塞轮 推动在打开位置和闭合位置之间切换时， 旋阀片还包括凸出部； 凸出部 位于延伸部的远端， 并沿延伸部的切向延伸； 两组外通孔分别通过位于 两个旋阀片上的凸出部之间的空隙与两个容积 可变活塞空间相连通； 滚 柱行星活塞轮在环形活塞空间滚动过程中推动 旋阀机构的凸出部， 使旋 阀机构转动至打开位置； 在滚柱行星活塞轮通过后， 旋阀机构进入下一 个闭合位置。

优选地， 本发明星旋式转动装置中， 当旋阀机构由滚柱行星活塞轮 推动在打开位置和闭合位置之间切换时， 该星旋式转动装置包括： 位置 锁紧机构。 位置锁紧机构， 位于环形活塞空间的外部， 用于锁定旋阀机 构的闭合位置，使旋阀机构的转动为间歇性的 360/N度的分度定位转动。

优选地， 本发明星旋式转动装置中， 当旋阀机构由外部驱动装置驱 动在打开位置和闭合位置之间切换时， 星旋式转动装置还包括： 间歇分 度轮， 位于环形活塞空间的外部， 与旋阀片芯轴位于环形活塞空间外侧 的部分锁紧， 机械驱动分度定位机构， 与间歇分度轮相连接， 用于在驱 动间歇分度轮以间歇性的 360/N度进行分度定位运动之后， 锁紧旋阀机 构的闭合位置。 优选地， 机械驱动分度定位机构为分度凸轮、 不完全间 歇齿轮或者槽轮机构。 优选地， 机械驱动分度定位机构为外槽轮机构； 外槽轮机构的开槽间歇分度轮的内凹外圆周上 设置减少磨擦用的滚动轴 承。

优选地， 本发明星旋式转动装置中， 当旋阀机构由外部驱动装置驱 动在打开位置和闭合位置之间切换时， 星旋式转动装置还包括： 位置传 感器， 用于获取即将通过旋阀片临界区的行星活塞轮 的位置信息； 外置 的电气驱动定位机构，位于环形活塞空间的外 部，与位置传感器相连接， 用于根据即将通过旋阀片临界区的行星活塞轮 的位置信息， 通过伺服电 机来驱动旋阀片芯轴以间歇性的 360/N度进行分度定位运动， 并随后通 过伺服电机的停泊力矩将之锁紧。

(三） 有益效果

本发明的旋阀机构在工作流程中， 其受到的流体压力转矩能够平衡， 从而能够避免流体背压的影响， 旋阀机构打开 /闭合容易； 滚柱行星活塞 轮能够轻松通过临界区域； 并且在旋阀机构开启的同时可以立即完成下 一个闭合的动作， 从而满足高切换频率的要求。 附图说明

图 la为现有技术流体马达结构侧面断面的示意图� ��

图 lb为现有技术流体马达各主要转动元件的转动� ��理示意图； 图 2a-l为本发明实施例第一种 4叶旋阀片本体的立体图；

图 2a-2为本发明实施例对十字旋阀两侧采用了可� �动补偿磨损量的 减磨密封结构的 4叶旋阀片本体的立体图

图 2a-3为本发明实施例对十字旋阀两侧采用了减� �密封滚动体结构 的 4叶旋阀片本体的立体图；

图 2b为本发明实施例第二种 4叶旋阀片本体的立体图；

图 2c为本发明实施例第三种 4叶旋阀片本体的立体图；

图 3a为本发明实施例星旋式转动装置的结构示意� ��；

图 3b为图 3a所示星旋式转动装置沿 A-A向的剖面图；

图 4-1为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达工 作流程歩骤 S401 的示意图；

图 4-2为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达工 作流程歩骤 S402 的示意图；

图 4-3为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达工 作流程歩骤 S403 的示意图；

图 4-4为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达工 作流程歩骤 S404 的示意图；

图 4-5为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达工 作流程歩骤 S405 的示意图；

图 4-6为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达工 作流程歩骤 S406 的示意图；

图 4-7为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达工 作流程歩骤 S407 的示意图； 图 4-8为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达工 作流程歩骤 S408 的示意图；

图 4-9为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达工 作流程歩骤 S409 的示意图；

图 4-10为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达� �作流程歩骤 S410 的示意图；

图 4-11为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达� �作流程歩骤 S411 的示意图；

图 4-12为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达� �作流程歩骤 S412 的示意图；

图 4-13为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达� �作流程歩骤 S413 的示意图；

图 4-14为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达� �作流程歩骤 S414 的示意图；

图 5为本发明实施例旋阀机构中旋阀片受力的示� �图；

图 6为本发明实施例星旋式转动装置第一种位置� �紧机构的示意图； 图 7为本发明实施例星旋式转动装置第二种位置� �紧机构的示意图； 图 8为本发明 4叶旋阀机构与第二种位置锁紧机构的装配关� �的立 体图；

图 9-1 为本发明实施例星旋式转动装置第二种位置锁 紧机构工作流 程中歩骤 S901的示意图；

图 9-2 为本发明实施例星旋式转动装置第二种位置锁 紧机构工作流 程中歩骤 S902的示意图；

图 9-3 为本发明实施例星旋式转动装置第二种位置锁 紧机构工作流 程中歩骤 S903的示意图；

图 9-4 为本发明实施例星旋式转动装置第二种位置锁 紧机构工作流 程中歩骤 S904的示意图；

图 9-5 为本发明实施例星旋式转动装置第二种位置锁 紧机构工作流 程中歩骤 S905的示意图；

图 9-6 为本发明实施例星旋式转动装置第二种位置锁 紧机构工作流 程中歩骤 S906的示意图；

图 9-7 为本发明实施例星旋式转动装置第二种位置锁 紧机构工作流 程中歩骤 S907的示意图。

图 10为本发明实施例星旋式转动装置第三种位置� ��紧机构的示意图; 图 11a为本发明实施例 3叶旋阀片本体的立体示意图；

图 lib为本发明实施例应用上述 3叶旋阀机构的星旋式转动装置的 剖面图；

图 11c为本发明 3叶旋阀机构与位置锁紧机构的装配关系的立� �图； 图 12a为本发明实施例星旋式转动装置的 3叶旋阀机构位于第一位置 的示意图；

图 12b为本发明实施例星旋式转动装置的 3叶旋阀机构位于第二位 置的示意图；

图 13为本发明实施例采用机械方式驱动的星旋式� ��动装置的示意图; 图 14为本发明实施例采用 90度外槽轮分度驱动旋阀机构的星旋式 转动装置的立体图；

图 15-1为发明实施例采用 120度外槽轮分度驱动机构的星旋式转动 装置的工作流程歩骤 S1501的示意图；

图 15-2为发明实施例采用 120度外槽轮分度驱动机构的星旋式转动 装置的工作流程歩骤 S1502的示意图；

图 15-3为发明实施例采用 120度外槽轮分度驱动机构的星旋式转动 装置的工作流程歩骤 S1503的示意图；

图 15-4为发明实施例采用 120度外槽轮分度驱动机构的星旋式转动 装置的工作流程歩骤 S1504的示意图；

图 15-5为发明实施例采用 120度外槽轮分度驱动机构的星旋式转动 装置的工作流程歩骤 S1505的示意图；

图 16为本发明实施例星旋式转动装置采用电气方� ��驱动的旋阀机构 的控制方框图。

图 17a为应用本发明实施例十字旋阀结构的流体马 达的工作示意图； 图 17b为应用本发明实施例十字旋阀结构的发动机 的工作示意图； 图 17c 为应用本发明实施例十字旋阀结构的压缩机及 泵的工作示意 具体实施方式

为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 以下结合具体 实施例， 并参照附图， 对本发明进一歩详细说明。 为方便理解， 首先将 本申请文件中所涉及主要元件进行编号说明， 如下所；小：

【主要元件符号说明】

1-气缸； 1- 1第一通孔；

I- 2第二通孔； 2-气缸密封端盖；

3-主轴； 4-密封圈；

5-凹槽； 5- 1-纵向侧面；

6-旋阀片； 6- 1-圆弧面；

7-旋阀片芯轴； 8-滚柱行星活塞轮；

9-滚柱行星活塞轮固定法兰; 10-中心太阳轮滚筒；

II-轴承； 12-支承轴；

13-密封圈； 14-主轴轴承；

15-轴承前盖内孔； 16-轴承后盖；

17-密封胶圈； 18-键；

19-环形活塞空间； 20-密封圈；

100-半圆筒形凹槽； 101， 102-外通孔；

200-旋阀机构；

210-旋阀片本体； 220-旋阀片芯轴；

212-中间部； 214-延伸部；

214a-凹槽； 216 (216a, 216b) -凸出部; 218-侧凹槽； 218a-侧密封构件；

218b-压缩弹簧； 219-深侧凹槽；

219a-侧密封滚动体； 219b-侧密封滚动体销轴孔；

300-位置锁紧机构；

301-星轮驱动式间歇分度轮; 302-分度定位销；

303-压缩弹簧； 304-压力轮； 305-分度凸轮槽盘； 310-由外设分度驱动机构驱动的 间歇分度轮；

321-磁铁式间歇分度轮； 322-正分度磁体；

323-负分度磁体。

14-1-滚动轴承；

14-2-中心槽轮锁紧用圆柱面；

14-3-间歇分度轮 310的内凹外圆柱面；

关于该星旋式转动装置的工作原理可参照上述 的专利申请文件 （专 利申请号： 201010196950.8)， 上述专利申请文件的全部内容纳入本专利 申请作为参考， 而下文主要针对旋阀机构将相应的配套机构进 行说明。

在本发明的一个基础实施例中， 提供了一种旋阀机构。 该旋阀机构 包括： 旋阀片本体和旋阀片芯轴； 其中， 旋阀片本体包括： 位于其中间 的旋转部和位于其四周的 N个旋阀片， N 2; 旋转部的中心具有贯穿旋 转部的定位孔； 旋阀片芯轴可穿设于定位孔， 与旋阀片本体锁紧； 旋阀 片包括延伸部， 延伸部沿旋转部的径向延伸。 在本实施例中， 有以下三 点需要说明：

( 1 )旋阀片的数量：上述 N个旋阀片沿旋阀片本体的切向均匀设置， 旋阀片的数量主要根据环形活塞空间的大小、 该旋阀机构所实现的切换 频率、 装配的难易程度及控制水平等因素确定。 优选地， 旋阀片的数目 为 3个或者 4个， 在下文中将分别给出相应的实施例；

(2) 延伸部的减磨密封： 以该旋阀机构置入星旋式转动装置环形活 塞空间中为例， 为了避免流体机械中环形活塞空间中流体的泄 露， 延伸 部与中心太阳轮必须密封。 为了避免延伸部与中心太阳轮的过度摩擦， 造成延伸部的磨损并造成行星太阳轮的转动困 难， 则需要考虑延伸部的 减磨问题。 优选地， 延伸部远端沿旋阀片本体中心轴线方向设置凹 槽， 该凹槽内填充耐磨密封材料， 耐磨密封材料可以做成滚柱或者滚轮形状 与凹槽滑配。 耐磨密封材料为以下材料中的一种： 耐磨橡胶 （氟橡胶、 NBR、 聚氨酯橡胶等：)、 工程塑料 （PEEK、 RTFE 等）、 磷青铜或耐磨润 滑合金 （如巴氏合金）。

(3 ) 旋阀机构侧面的减磨密封： 由于该旋阀机构应用的场景为高切 换频率的场合， 因此， 其侧面的减磨密封也非常关键。 在本发明优选的 实施例中， 旋阀片本体的两端面除其边界部分外下陷成凹 槽； 凹槽内安 装与凹槽匹配的减磨密封构件。 该减磨密封构件可以为板状结构或滚动 体结构。在第一种情况下： 凹槽为平面板状结构， 凹槽的底部设置小孔； 同为板状结构的减磨密封构件通过安装在小孔 内的压缩弹簧与旋阀片本 体相抵接。 在第二种情况下： 凹槽为分立的圆柱形或部分圆柱形， 减磨 密封构件为滚动体结构； 滚动体结构的减磨密封构件通过其两端的旋转 轴与旋阀片本体相连接。

减磨密封构件通过安装在小孔内的压缩弹簧与 旋阀片本体相抵接。 上述实施例中采用小孔内设置压缩弹簧来达到 密封构件与外部星旋式转 动装置环形活塞空间凹槽侧面的密封的目的， 本领域的普通技术人员应 该想到也可以采用其他的方式实现相同的目的 。 在下文中将进行详细说 明。

本实施例的旋阀结构应用于发动机、 流体机械， 或压缩机及泵等机 械的环形活塞空间当中， 把环形活塞空间分隔成两个容积可变活塞空间 ， 用于实现活塞空间与外部动力源进 /出口之间的连通的切换操作。 不同于 现有技术中的旋阀片在打开位置和闭合位置之 间单向受力导致的切换困 难， 本实施例利用了 "圆" 的对称结构， 旋阀机构在进行切换操作时， 两侧旋阀片受到流体的压力相同， 从而避免了流体背压的影响， 因此旋 阀机构打开 /闭合容易。 并且， 在旋阀片进入打开位置的同时， 旋阀片可 随之立即进入闭合位置， 大大缩短了切换操作时间， 可以适应星旋式流 体机械更高转速切换频率的要求。

根据该旋阀机构实现开启 /闭合的动力来源的不同， 该旋阀机构可以 分为两类： 1 )第一类旋阀机构不具有独立的驱动机构， 其打开 /闭合的动 力来源为滚柱行星活塞轮的推动； 2) 第二类旋阀机构具有独立的驱动机 构， 其在滚柱行星活塞轮到达环形活塞空间的特定 位置后， 旋阀机构自 动进行切换， 即其在进行旋转时可以不与滚柱行星活塞轮接 触。 以下将 对第一类旋阀机构进行重点说明， 在本文最后部分将对第二类旋阀机构 也进行说明。

在本发明的进一歩的实施例中， 提供了上述第一类旋阀机构。 该旋 阀机构包括： 旋阀片本体和旋阀片芯轴。 其中， 旋阀片本体包括： 位于 其中间的旋转部和位于其四周的径向设置的 N个旋阀片， N 2。 旋转部 的中心具有贯穿旋转部的定位孔； 旋阀片芯轴可穿设于定位孔， 与旋阀 片本体锁紧。 旋阀片包括： 延伸部和凸出部， 该延伸部沿旋转部的径向 延伸； 该凸出部位于延伸部的远端， 并沿旋阀片本体的切向延伸， 该凸 出部的内侧设置为弧形。 在本实施例中， 有以下两点需要说明：

1 ) 凸出部内侧弧形： 内侧设置为弧形的目的在于使滚柱行星活塞轮 能够顺利的推动旋阀机构转动。 因此， 该弧度应该根据滚柱行星活塞轮 的半径设置， 并能够圆滑的延伸至旋转部。

2) 凸出部的个数及位置： 该凸出部的作用为利于滚柱行星活塞轮推 动该旋阀机构转动， 并且在处于闭合位置时， 从通孔进入的流体能从凸 出部的间歇进入环形活塞空间或从环形活塞空 间流出。 因此， 凸出部的 个数及位置可以根据外界通孔的位置和数量确 定。 优选地， 该凸出部应 当左右对称， 以消除多余的应力。推荐的，该凸出部有以下 设置方式： 1 ) 设置为两个凸出部，分别位于旋阀片延伸部的 轴向两端（如图 2a-l所示）； 2) 设置一个位于延伸部中间位置的凸出部 （如图 2b所示）； 3 ) 设置一 个与延伸部纵向长度相等的凸出部， 在该凸出部的中间设置与环形活塞 空间外通孔对应的一组内通孔 （如图 2c所示）。 需要说明的是， 不论是 通孔的设计， 还是一个或多个凸出部之间的间歇设计， 都需要同后续的 环形活塞空间的外通孔相配合。 下文中给出了两种具体的旋阀片本体结 图 2a-l为本发明实施例第一种 4叶旋阀片本体的立体示意图。 如图 2a-l所示， 其中， 旋阀片本体 210中包括： 旋转部 212和 4个旋阀片。 每个旋阀片又包括： 延伸部 214和凸出部 216。整个旋阀机构 200的纵向 形状呈十字 （简称十字旋阀机构）， 4个旋阀片关于旋阀片本体 210的中 心轴线对称； 旋阀片的横向形状与活塞空间 19的横向形状对应。 旋阀片 具有两个凸出部 -216a和 216b，该两个凸出部分别位于延伸部的远端沿� � 阀片本体中心轴线方向的两侧。 该两个凸出部的中间部分作为星旋式转 动装置的流体进 /出口 （图 3b中的 101和 102) 与两个容积可变活塞空间 的内通孔的通路。 图 2a-2为本发明实施例对十字旋阀两侧采用了可� �动补偿磨损量的 减磨密封结构的 4叶旋阀片本体的立体图。 如图 2a-2所示， 在旋阀片本 体 210的两侧面开有板状结构的凹槽 218，在凹槽 218底开有用来安装压 缩弹簧 218b的小孔， 以对滑配镶嵌入槽内的减磨密封板 218a预施适可 而止的压力。

图 2a-3为本发明实施例对十字旋阀两侧采用了减� �密封滚动体结构 的 4叶旋阀片本体的立体图。 如图 2a-3所示， 在旋阀片本体 210的两侧 面开有滚动体用深凹槽 219， 在凹槽两端开有支持滚轮 219a转动的销轴 孔 219b。

减磨密封结构的材料可采用聚四氟乙烯等工程 塑料、 磷青铜、 或耐 磨润滑合金。

图 2c为本发明实施例第二种 4叶旋阀片本体的立体图。图 2c所示旋 阀片本体与图 2a所示旋阀片本体的区别在于， 旋阀片具有一个长度与旋 阀片整体横向长度相等的凸出部， 该凸出部的中间设置一组内通孔， 星 旋式转动装置的流体进 /出口分别通过位于两个旋阀片上的该组内通� �与 两个容积可变活塞空间相连通， 该组内通孔可以包括 1个、 2个或 3个内 通孔。

以下将对应用如图 2a所示的旋阀机构的星旋式转动装置进行详细� �� 述。 图 3a为本发明实施例应用上述 4叶旋阀机构的星旋式转动装置的结 构示意图； 图 3b为图 3a所示星旋式转动装置沿 A-A向的剖面图。 如图 3a及 3b所示， 该星旋式转动装置包括： 环形活塞空间 19， 环形活塞空 间 19的外侧面设有半圆筒形凹槽 100 (其实为大半个圆筒形）， 如上述的 十字旋阀机构设置于半圆筒形凹槽 100 内； 旋阀片芯轴 220与旋阀片本 体 210锁紧后，穿过半圆筒形凹槽 100的轴向两侧到达活塞空间的外部； 半圆筒形凹槽 100设置有与外界连通的两组外通孔 （101及 102)， 两组 外通孔分别设置在半圆筒形凹槽 100轴线的两侧； 滚柱行星活塞轮 13在 滚动过程中推动十字旋阀机构的凸出部 216，使十字旋阀机构在打开位置 和闭合位置之间切换； 在十字旋阀机构的闭合位置， 延伸部 204 的远端 与中心太阳轮 10的外圆筒面相接触， 把环形活塞空间分隔成两个容积可 变活塞空间； 两组外通孔 （101和 102) 分别通过两个凸出部中间的空隙 与两个容积可变活塞空间相连通。 结合现有技术中的星旋式转动装置， 该星旋式转动装置还包括： 圆筒空腔的气缸 1 和由气缸两侧的气缸密封 端盖 2支撑的主轴 3， 中心太阳轮 10套设于主轴 3上； 中心太阳轮 10的 外圆筒面及气缸 1 的内圆筒面构成环形活塞空间 19， 滚柱行星活塞轮 8 以滚动方式置于环形活塞空间 19内。

对于流体机械来讲， 上述外通孔 101 与外部的流体进入口相连通， 外通孔 102 与外部的流体出口相连通。 以发动机为例， 上述外通孔 101 与燃烧室的高压电控油气直喷通道相连通， 外通孔 102 与废气排出口相 连通。 流体机械、 压缩机或泵与此类似， 此处不再详细描述。 半圆筒形 凹槽 100 是容纳旋阀机构的场所， 其形状应设置为圆筒形， 其深度可以 根据环形活塞空间 19和滚柱行星活塞轮 8的形状、 通孔的位置等进行设 置。 以下将对本发明采用旋阀机构的连续进气的气 动马达的工作流程进 行描述。

图 4 为本发明实施例采用旋阀机构的气动马达工作 流程的示意图。 如图 4所示， 本实施例包括以下流程：

歩骤 S401 , 滚柱行星活塞轮 （A轮） 从旋阀机构的凸出部推动旋阀 机构转动，旋阀机构的延伸部抵在进气阀通孔 的下端，此时进气阀关闭， 如图 4-1所示；

歩骤 S402, A轮将旋阀机构的旋阀片继续向前推， 该旋阀机构的延 伸部位于进气阀通孔的上方， 进气阀通过旋阀机构凸出部的间歇与活塞 空间连通，即上进气阀开启，上进气开始， A轮开始工作，如图 4-2所示； 歩骤 S403 , 在气流的推动下， A轮和 C轮出力， 带动主轴旋转， 如 图 4-3所示；

歩骤 S404， A轮和 C轮继续工作， B轮接触下旋阀片的凸出部， 如 图 4-4所示；

歩骤 S405， B轮通过下临界区， 此时， C轮停止工作， 如图 4-5所 歩骤 S406， B轮从旋阀机构的凸出部推动旋阀机构转动， 旋阀机构 的延伸部抵住下进气阀通孔的上端，此时，下 进气阀关闭，如图 4-6所示； 歩骤 S407 , B轮将旋阀机构的旋阀片继续向推， 该旋阀机构的延伸 部位于下进气阀通孔的下方， 下进气阀通过旋阀机构凸出部的间歇与活 塞空间连通， 即下进气阀开启， 下进气开始， B轮开始工作， 如图 4-7所 歩骤 S408， A轮和 B轮继续工作， C轮接触上旋阀片的凸出部， 如 图 4-8所示；

歩骤 S409， C轮经过临界区， A轮停止工作， 如图 4-9所示； 歩骤 S410， C轮从旋阀机构的凸出部推动旋阀机构转动， 旋阀机构 的延伸部抵住上进气阀通孔的上端， 此时， 上进气阀关闭，， 如图 4-10 所示；

歩骤 S411 , 上进气开始， C轮开始工作， 如图 4-11所示；

歩骤 S412， B轮和 C轮工作， 如图 4-12所示；

歩骤 S413， A轮接触下旋阀片， B轮和 C轮工作， 如图 4-13所示； 歩骤 S414， A轮通过下临界区， B轮停止工作， 如图 4-14所示。 图 5为本发明实施例旋阀机构中旋阀片受力的示� �图。如图 5所示， 通过采用本发明的旋阀机构中， 由于相邻两阀片受到流体压力影响产生 的力矩互相抵消， 任何时候， 水平阀面受到流体压力所产生的转矩 Ml , 都等于垂直阀面受到流体压力产生的转矩 M2。 因此， 工位切换轻松， 而 现有技术中旋阀片要克服流体压力施加的影响 ， 切换受到相当大的阻力。 本发明滚柱行星活塞轮在通过旋阀片临界区时 受到的阻力很小， 旋阀机 构不受工作流体背压的影响， 甚至可以用弹簧销钉（如图 6中 302和 303 所示） 定位， 结构简单。

在本发明优选的实施例中，该星旋式转动装置 包括：位置锁紧机构。 位置锁紧机构， 位于环形活塞空间的外部， 用于锁定十字旋阀机构的闭 合位置， 使十字旋阀机构的转动为间歇性的 90度分度定位运动。 以下给 出 3 种位置锁紧机构的实施例， 本领域的普通技术人员也可以采用现有 技术中的其他位置锁紧机构实现相同的功能， 同样应包含在本发明的保 护范围之内。

图 6为本发明实施例星旋式转动装置第一种位置� �紧机构的示意图。 本实施例中， 位置锁紧机构 300包括： 星轮驱动式间歇分度轮 301， 位于 环形活塞空间的外部， 与旋阀片芯轴锁紧， 其外侧均匀设置 4个分度槽 (参见图 8)， 分度槽的位置对应于十字旋阀片位于打开位置 ； 分度定位 销 302，沿分度凸轮的径向设置，其顶端与分度凸 轮 301的分度槽相啮合； 压缩弹簧 303， 沿星轮驱动式间歇分度轮的径向设置， 其一端抵接于分度 定位销的尾端， 其另一端固定于气缸密封端盖上。 本实施例为最简单的 一种位置锁紧机构。 在压缩弹簧的弹力作用下， 分度定位销位于星轮驱 动式间歇分度轮的分度槽内是一相对稳定的状 态， 它能够保证在下一滚 柱行星活塞轮到来之前， 该旋阀机构能够保持在闭合位置。

由于旋阀片头部和太阳轮表面有摩擦力， 带动十字旋阀机构旋转， 这会严重影响到定位的可靠性， 同时， 在高速运动时， 弹簧销钉的高速 振动往往会有滞后即高频响应不灵的问题。 因此， 在可靠性要求较高的 场合， 可以考虑采用凸轮结构来准确控制弹簧销钉的 运动， 以保证十字 旋阀机构的开停位置和节奏准确无误。

图 7 为本发明实施例星旋式转动装置第二种位置锁 紧机构的结构示 意图。 图 8为本发明 4叶旋阀机构与第二种位置锁紧机构的装配关� �的 立体图。 如图 7及图 8所示， 位置锁紧机构包括： 星轮驱动式间歇分度 轮 301， 位于环形活塞空间的外部， 与旋阀片芯轴锁紧， 其外侧均匀设置 4个分度槽， 分度槽的位置对应于十字旋阀片位于闭合位置 ； 分度定位销 302， 沿星轮驱动式间歇分度轮的径向设置， 其顶端与分度凸轮 301的分 度槽相啮合； 分度凸轮槽盘 305， 设置于星旋式转动装置侧面的气缸密封 端盖上；压力轮 304，该压力轮分为轴向连接的两部分：滚轮部 和连接部， 连接部与分度定位销的尾端相连接， 滚轮部在分度凸轮槽盘内滚动。 在 工作流程中， 压力轮 304在分度凸轮槽内运动， 带动分度定位销 302运 动， 锁定或者放开星轮驱动式间歇分度轮 301， 而星轮驱动式间歇分度轮 通过芯轴 220与旋阀片本体 210相连接。

图 3a所示的星旋式转动装置与图 7所示的星旋式转动装置类似， 其 区别在于： 图 3a所示的星旋式转动装置中位置锁紧机构位于� ��缸盖的内 侧， 密封好； 图 7 所示的星旋式转动装置中位置锁紧机构位于气 缸盖的 外侧， 方便调试。

图 9 为本发明实施例星旋式转动装置第二种位置锁 紧机构工作流程 的示意图。 以下将以图 9 为例， 说明位置锁紧机构的工作流程。 如图 9 所示， 位置锁紧机构的工作流程包括以下歩骤：

歩骤 S901 , 滚柱行星活塞轮进入十字旋阀机构的临界区， 分度定位 销 302已经开始让位移动， 如图 9-1所示；

歩骤 S902, 滚柱行星活塞轮在十字旋阀机构的临界区运动 ， 分度定 位销 302让位移动开始进入低点， 如图 9-2所示；

歩骤 S903 , 滚柱行星活塞轮在十字旋阀机构的临界区中心 部， 分度 定位销 302让位移动在最低点， 如图 9-3所示；

歩骤 S904, 滚柱行星活塞轮继续顺时针旋转， 分度定位销 302让位 保持在最低点， 如图 9-4所示；

歩骤 S905 , 滚柱行星活塞轮继续顺时针旋转， 分度定位销 302让位 开始回升， 如图 9-5所示；

歩骤 S906, 滚柱行星活塞轮继续顺时针旋转， 分度定位销 302让位 继续回升， 如图 9-6所示；

歩骤 S907 , 滚柱行星活塞轮将离开十字旋阀机构临界区， 分度定位 销钉保持在最高点， 分度定位销 302将十字旋阀机构的分度凸轮 301定 位锁紧。

本实施例中， 用一套凸轮机构锁定位置的十字旋阀机构， 在滚柱行 星活塞轮通过旋阀片临界区时， 可自动地推动旋阀片本体旋转， 在让开 滚柱行星活塞轮通路的同时， 完成阀门闭合的切换任务， 同时， 用凸轮 控制的分度定位销把十字旋阀机构锁紧， 以保证下一个工作空间的密闭 性能。 可见， 采用凸轮结构可以准确控制分度定位销的运动 ， 以保证十 字旋阀机构的开 /闭位置和节奏的准确无误， 可以满足流体马达、 发动机 等高切换频率旋阀片的要求。 此外， 位置锁紧机构还可以采用其他的形 式。

在本发明的另一个实施例中， 公开了另外一种位置锁紧机构。 图 10 为本发明实施例星旋式转动装置第三种位置锁 紧机构的示意图。 如图 10 所示， 位置锁紧机构包括： 磁铁式间歇分度轮 321、 N个正分度磁体 322 和负分度磁体 323。磁铁式间歇分度轮 321与十字旋阀片芯轴 220伸出环 形活塞空间的外部锁紧。十字旋阀片芯轴 220推动磁铁式间歇分度轮 321 做间歇分度旋转运动。 N个正分度磁体 322均匀设置于磁铁式间歇分度 轮的外圆周上。 负分度磁体 323 固定于星旋式转动装置定子上。 在每旋 转 90度后， 对应于旋阀机构的打开位置， 依靠正分度磁体 322与负分度 磁体 323之间的强吸力作用将磁铁式间歇分度轮 321 固定于分度位置， 周而复始。 本领域的普通技术人员可以理解， 上述正分度磁体与负分度 磁体是相对而言， 可以根据需要将适当极性的磁体进行装配。 此外， 该 磁体可以为电磁体， 优选为永久磁体。

图 11a为本发明实施例 3叶旋阀片本体的立体示意图。图 11a所示旋 阀片本体与图 2旋阀片本体相比， 其区别在于， 该旋阀片本体包含 3叶 的旋阀片， 并且其凸出部连为一体， 在凸出部中间设置内通孔， 容积可 变环形活塞空间通过该内通孔第一通孔或第二 通孔相连通。 图 lib 为本 发明实施例应用上述 3 叶旋阀机构的星旋式转动装置的剖面图。 其工作 原理与图 3a与图 3b所示的星旋式转动装置类似， 此处不再重复说明。 图 11c为本发明实施例应用上述 3叶旋阀机构的星旋式转动装置定位锁紧 原理的装配图。 该定位锁紧机构的工作原理与图 8 星旋式转动装置的定 位锁紧类似， 此处不再详细说明。

在本发明的进一歩的实施例中， 提供了上述第二类的旋阀机构。 该 类旋阀机构可以不设置凸出部， 其他的与第一类旋阀机构类似， 不再详 细说明。 以下直接对采用第二类 3 叶旋阀机构的星旋式转动装置进行说 明。

图 12a为本发明实施例星旋式转动装置的外部驱动 旋阀机构位于第 一位置的示意图。 当旋阀机构处于该位置时， 两个可变容积的环形活塞 空间通过两个通孔与外界相连通。 图 12b为本发明实施例星旋式转动装 置的外部驱动旋阀机构位于第二位置的示意图 。 从图 12a及图 12b可以 看出， 该旋阀机构包括 3 个旋阀片， 并且在旋阀片进行切换的过程中， 并不与滚柱行星活塞轮接触， 而是通过外部独立的驱动机构对自身进行 驱动。

图 13为本发明采用机械方式驱动旋阀机构的星旋� ��转动装置的示意 图。 如图 13所示， 该星旋式转动装置还包括： 间歇分度轮 310， 位于环 形活塞空间的外部， 与旋阀片芯轴锁紧； 外置的机械驱动定位机构 （未 在图中示出）， 与间歇分度轮相连接， 用于在驱动间歇分度轮 310以间歇 性的 360/N度进行分度定位运动之后， 自动锁紧旋阀机构的闭合位置。 优选地， 分度驱动机构可以为现有技术中常用的分度凸 轮、 不完全间歇 齿轮或者槽轮机构。 其中， 外槽轮机构是最适合分度驱动的机构之一。

图 14为本发明实施例采用 90度外槽轮分度驱动旋阀机构的星旋式 转动装置的立体图。 不同的是： 间歇分度轮 310的内凹外圆柱面 14-3加 装了 8个滚动轴承 14-1， 用来减轻它和中心槽轮锁紧用圆柱面 14-2的跟 进啮合磨擦， 而这在保证外槽轮高速运转方面是非常必要的 。

图 15为本发明实施例采用 120度外槽轮分度驱动机构的星旋式转动 装置的工作流程示意图。 如图 15所示， 旋阀机构的工作流程包括：

歩骤 S1501：分度转轮 C开始接近由外设机构驱动的间歇分度轮 310， 其对应的旋阀片处于闭合状态， 如图 15-1所示；

歩骤 S1502: 分度转轮 C进入由外设机构驱动的间歇分度轮 310的 分度槽， 其对应的旋阀片处于闭合状态， 如图 15-2所示；

歩骤 S1503 : 分度转轮 C位于间歇分度轮 310的分度槽内， 继续推 动它旋转，其对应的旋阀片处于打开让位状态 ，对应的滚柱行星活塞轮 C 开始通过旋阀片临界区， 如图 15-3所示；

歩骤 S1504: 分度转轮 C位于间歇分度轮 310的分度槽中部， 继续 推动它旋转， 其对应的旋阀片处于最大打开让位状态， 对应的滚柱行星 活塞轮 C通过旋阀片临界区中线， 如图 15-4所示；

歩骤 S1505: 分度转轮 C位于由外设机构驱动的间歇分度轮 310的 分度槽出口， 其对应的旋阀片进入闭合状态， 对应的滚柱行星活塞轮 C 已经通过旋阀片临界区， 如图 15-5所示；

从图 15-5可以看到， 当分度转轮 C位于由外设机构驱动的间歇分度 轮 310 的分度槽出口， 其对应的旋阀片进入闭合状态， 对应的滚柱行星 活塞轮 C 已经通过旋阀片临界区时， 必须同歩地把旋阀片芯轴锁紧， 而 这个动作由间歇分度轮 310的内凹外圆柱面 14-2与中心槽轮锁紧用圆柱 面 14-3的跟进啮合完成。

为了更好的控制旋阀片进行打开 /闭合切换的时机， 在本发明优选的 实施例中， 旋阀机构的外置驱动定位方式还可以采取电气 方式。 在这种 情况下， 星旋式转动装置还包括： 位置传感器， 用于获取即将通过旋阀 片临界区的行星活塞轮的位置信息； 外置的电气驱动定位机构， 位于环 形活塞空间的外部， 用于根据即将通过旋阀片临界区的行星活塞轮 的位 置信息， 通过闭环电路控制的伺服电机来驱动旋阀片芯 轴以间歇性的

360/N度进行分度定位运动， 并随后通过伺服电机的停泊力矩将之锁紧。

图 16为本发明实施例星旋式转动装置采用电气方� ��驱动的旋阀机构 的控制方框图， 即旋阀片高速间歇分度运动的交流伺服电机控 制方框图。 如图 16所示， 本实施例旋阀机构的控制过程包括以下歩骤：

歩骤一， 由电子传感器通过固定在主轴法兰上的磁、 铁等信号媒介 来获取临近旋阀片的行星活塞轮的位置信息， 旋阀片的行星活塞轮的位 置信息， 可以用安装在主轴上的法兰上的特定电子传感 器手段来表达， 本领域的普通技术人员可以理解， 这里指的是光电式或者磁电式电子传 感器手段；

歩骤二， 将行星活塞轮的位置信息放大， 送入控制器， 起动或者停 止交流伺服电机；

歩骤三， 交流伺服电机的转速和位置信号由连接电机主 轴的编码器 测知后反馈输入控制器， 随时修正交流伺服电机的运动精度；

歩骤四， 驱动交流伺服电机的脉冲电流由脉冲发生器提 供。

以下将简要介绍应用本发明的流体马达、 发动机、 压缩机及泵。 图 17a 为应用本发明实施例十字旋阀机构的流体马达 的工作示意图。 如图 17a所示， 半圆筒形凹槽内的通孔分别与流体进口和流体 出口相连通。 其 中， 需要特别说明的是， 滚柱行星活塞轮在十字旋阀机构临界区内运动 时， 十字旋阀机构在转动换位过程中有导致流体进 出口贯通的问题， 为 减少流体泄漏， 此时， 需要将进口关闭， 其中的办法之一为： 将分度定 位销 302的让位移动用来关闭进口阀门。

图 17b为应用本发明实施例十字旋阀机构的发动机 的工作示意图。 如图 17b所示， 半圆筒形凹槽内的通孔分别与燃烧室和废气排 出口相连 通。 采用十字旋阀机构的星旋式发动机的六个工位 分别是：

一、 形成安定密闭进气待机空间工位；

二、 高压燃油气喷入工位；

三、 火花塞点火工位； 四、 燃烧后的燃气膨胀做功工位；

五、 残压废气滞留运行工位；

六、 滞留残压气体排放工位。

可见， 星旋式发动机没有吸气和压缩冲程。 在星旋式发动机中， 必 须要有高压电控喷油嘴和高压电控喷气嘴来向 气缸直喷供油供气， 从而 较容易的达到最佳空燃比 14.7: 1。 优选地， 可以通过十字旋阀机构的位 置信号来控制进气点火的时机。

图 17c 为应用本发明实施例十字旋阀机构的压缩机及 泵的工作示意 图。 箭头的方向为转动的方向。 如图 17c所示， 半圆筒形凹槽内的通孔 分别与低压流体吸入口和高压流体出口相连通 。 需要注意的是， 在本实 施例中， 为了防止液体的回流， 在高压流体出口处可以设置出口逆止阀 门。

综上所述， 本发明的旋阀机构在工作流程中， 其受到的流体压力转 矩能够平衡， 从而能够避免流体背压的影响， 旋阀机构打开 /闭合容易； 滚柱行星活塞轮能够轻松通过临界区域； 并且在旋阀机构开启的同时可 以立即完成下一个闭合的动作， 从而满足更加高速切换频率的要求。 需要注意的是， 出于简单明了表示图中元件的目的， 图中元件并不 一定是按照严格比例进行绘制的。 此外， 以上对本发明的多处特征及有 益效果给予了说明， 但关于该发明的结构和功能方面的细节描述仅 是为 了披露阐释的需要， 其各种细节上的变换也应落在本发明的保护范 围之 内， 特别是关于该发明的形状、 尺寸和零部件的排列布置等， 均应落在 本说明书所附权利要求所表达的发明精神囊括 范围之内。

以上所述的具体实施例， 对本发明的目的、 技术方案和有益效果进 行了进一歩详细说明， 所应理解的是， 以上所述仅为本发明的具体实施 例而已， 并不用于限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内， 所做的 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。