环形凸轮以及包括环形凸轮的流体工作机器的制造方法
环形凸轮以及包括环形凸轮的流体工作机器的制造方法
【专利摘要】一种用于流体工作机器的环形凸轮(1)是由多个区段(5，7)形成的。这些区段具有面对活塞的表面(15，16)，这些面对活塞的表面一起限定了该流体工作机器的一个工作表面。这些区段包括：一个前导协作构形(46)，这个前导协作构形具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在一个跟随端形成该工作表面的一部分，并且这个面对活塞的表面在一个前导端从该工作表面上凹陷；以及一个跟随协作构形(40)，这个跟随协作构形具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在一个前导端形成该工作表面的一部分、并且在该一个跟随端从该工作表面上凹陷。这些协作构形互锁并且多个滚轮由此从一个区段平滑地移到下一个区段，无论是否由于制造公差或磨损而在对齐上有轻微的改变。具有面对活塞的表面的这些区段是处于压缩应力中以便部分地或完全地抵销在使用中由于滚轮的作用引起的拉伸应力。这些区段形成了一个波状的凸轮表面，并且通过该工作表面在前导或跟随表面中在使用中受到最小的来自活塞的力的的那个面上提供了附接装置(3)。
【专利说明】环形凸轮以及包括环形凸轮的流体工作机器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于流体工作机器的环形凸轮。与本发明尤其相关的是以下的应用，其中环形凸轮在使用中经受特别大的力，并且特别是用于大型流体工作机器(例如用于风力涡轮机的吊舱内)的环形凸轮。
【背景技术】
[0002]流体工作机器包括受流体驱动的和/或驱动流体的机器，如泵、马达、以及可以在不同的运行模式下作为泵亦或作为马达而起作用的机器。
[0003]当流体工作机器作为泵来运行时，一个低压歧管典型地用作工作流体的一种净来源点(net source)而一个高压歧管典型地用作工作流体的净汇收点(net sink)。当流体工作机器作为一台马达来运行时，一个高压歧管典型地用作流体的净来源点而一个低压歧管典型地用作流体的净汇收点。在本说明书和所附权利要求书中，术语“高压”以及“低压”是相对的，并且取决于具体应用。在一些实施方案中，低压工作流体可以处于高于大气压的一个压力，并且可以是大气压的几倍。然而，在所有情况下，低压工作流体将典型地处于比高压工作流体更低的压力。一台流体工作机器可以具有一个以上的低压歧管并且具有一个以上的闻压歧管。
[0004]大排量环形凸轮式流体工作机器(即:具有一个大型的旋转的环形凸轮的流体工作机器，这个凸轮驱动围绕该凸轮安排的多个径向活塞，其中每个活塞典型地在每圈凸轮旋转上往复运动多次)是已知的并且被提议用于可再生能源的应用中，在这些应用中存在一种低速的旋转输入但有一个相对高速的发电机(Rampen, Taylor&Riddoch, Gearlesstransmissions for wind turbines,DEWEK,Bremen,Dec.2006)。环形凸轮流体工作机器典型地具有多个滚轮，这些滚轮在一个波状的凸轮上滚动并且运行性地连接到多个活塞上。每个活塞是可滑动地接合在一个缸中，这个缸与活塞一起限定了包含工作流体的一个工作室，该工作室通过一个或多个阀门与高压以及低压歧管相连通。这些活塞是各自可运行的以便在该缸内进行往复运动从而在环形凸轮旋转时改变该工作室容积，这样就执行了一个工作室容积周期，并且在这个过程中工作流体可以被排出。
[0005]环形凸轮流体工作机器可以被配置为使得这些活塞与缸被定位在该环形凸轮的内部(该环形凸轮具有一个面向内的工作表面)、或者可以被配置为使得该环形凸轮具有一个面向外的工作表面并且被定位在这些活塞与缸的内部。确实，具有每一种配置的环形凸轮流体工作机器也是已知的，其中该环形凸轮旋转、亦或这些活塞和缸旋转。在这种环形凸轮被定位在内与外两圈活塞与缸之间的情况下，还有可能使环形凸轮既有面向内的也有面向外的工作表面。甚至有可能使这些活塞与缸大致与旋转轴线平行地对齐、并且使环形凸轮具有一个或多个轴向面对的工作表面。
[0006]驱动相对小的液压马达的环形凸轮泵已经被提议作为耐用的可变速传动装置(例如)用在风力涡轮机发电机、或潮汐流以及重力供给的水力发电机之中。
[0007]多缸流体工作机器(包括环形凸轮流体工作机器)可以是可变排量的流体工作机器(泵亦或马达，或者作为泵亦或马达可运行的机器)，其中每个工作室是可选择的以便由该工作室在一个工作室容积周期的过程中执行一个有效的(或部分有效的)工作室容积周期或者一个空转周期来对从该低压歧管至高压歧管(或与之相反)的流体的时间平均净排量进行调节，在该有效的(或部分有效的)工作室容积周期中存在一个工作流体的净排量，而在该空转周期中基本上不存在工作流体的净排量。
[0008]大型环形凸轮式机器维修起来是困难并且昂贵的，甚至为了维修一个工作室就要求将整个机体拆卸。这在可再生能源的应用中可能是特别昂贵的，因为必须从一个难于接近的位置(例如一个风力涡轮机的吊舱)上移动一个笨重的流体工作机器，这伴随着要求大型并且昂贵的运输设备(例如一台起重机)。因此，令人希望的是使得此类大型流体工作机器在原位是可维修的，以此降低或免除对于大部件运输的要求。
[0009]此外，大型的流体工作机器(例如适合于可再生能源的那些)是典型地经受着特别高的内力和压力。例如，具有适合于风力涡轮机的尺寸的大型环形凸轮流体工作机器的高压(以及确实其低压)工作流体的压力是特别高的。因此由该环形凸轮接收的来自这些滚轮的力也是很高的，并且已知它使得这些环形凸轮的工作表面受损。已经有人提出用多个区段来组装大型环形凸轮，并且已知由于工作表面上出现的多个不连续点在区段之间的交界处的滚轮压力下使得过度磨损发生在滚轮上以及工作表面上。此外，多个旋转零件本身的重量可以导致过度的环形凸轮磨损。
[0010]因此，对于具有最小的重量并且具有延长的工作寿命的一种流体工作机器以及用于径向流体工作机器的一种具有模块式构造的环形凸轮仍然存在着一种需求。
【发明内容】
[0011]术语环形凸轮一部分或环形凸轮区段的“前导”或“跟随”边缘(或末端或其他特征)在此是关于该环形凸轮相对于这些活塞的旋转方向来表达的，这典型地是由于该环形凸轮的旋转但是在一些实施方案中是由于这些活塞安装于其上的一个壳体的旋转。在一些实施方案中，该环形凸轮与这些活塞的相对旋转可以是处于任何一种转向上(例如，一个给定的流体工作机器的转向在运行或维护过程中在某些时候可以被反转)并且这些前导缘以及跟随缘或其他特征是相对于这些旋转的转向之一来定义的。所提及的至少一个活塞的往复运动是与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相关联包括了以下可能性，即:或者是环形凸轮旋转，或者是该至少一个活塞旋转，或者两者均旋转但处于不相等的速度。在所有情况下旋转都是围绕通过该环形凸轮的中心的一个轴线的。
[0012]根据本发明的一个第一方面，在此提供了一种用于具有至少一个活塞的流体工作机器的环形凸轮，该环形凸轮包括至少两个区段；每个所述区段在一个前导区域处具有一个前导协作构形并且在一个跟随区域处具有一个跟随协作构形；每个前导协作构形与一个所述跟随协作构形在一个互锁区域处于协作接合中；每个所述区段具有一个面对活塞的表面，这些面对活塞的表面一起限定了一个(典型地，多凸起部的)凸轮工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(该活塞的一个零件，例如一个活塞滑履，或更典型地一个滚轮)与该至少一个活塞的运行性接合从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联；每个所述前导和跟随协作构形具有这个面对活塞的表面的一部分；其特征在于，每个前导协作构形具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在该前导协作构形的一个跟随区域处形成该工作表面的一部分，并且在该前导协作构形的跟随区域处从该工作表面上凹陷(横贯该互锁区域)、并且每个跟随协作构形具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在该跟随协作构形的一个前导区域处形成该工作表面的一部分、并且在该跟随协作构形的跟随区域处从该工作表面上凹陷(横贯该互锁区域)。
[0013]本发明还在一个第二方面中扩展到了一个活塞式流体工作机器，该流体工作机器包括根据本发明的第一方面的一个环形凸轮，以及运行地与该环形凸轮工作表面接合的至少一个活塞(典型地多个活塞)，这样使得该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相接连。
[0014]本发明在一个第三方面还扩展到了一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器具有根据该第一方面的一个环形凸轮，以及通过一个接合凸轮的元件连接到该环形凸轮上的至少一个活塞，该方法包括致使该环形凸轮和该至少一个活塞的相对旋转，这样使得该至少一个接合凸轮的元件从一个第一区段的前导协作构形上平滑地经过而到达一个第二区段的跟随协作构形。
[0015]典型地，这个或每个活塞通过一个接合凸轮的元件(典型地是一个滚轮)运行性地与该环形凸轮接合。
[0016]在已知的分段式环形凸轮中，一个环形凸轮区段的工作表面是旨在与一个相邻的环形凸轮区段的工作表面对齐并且接触，这样使得这些滚轮或其他接合凸轮的元件在这些环形凸轮区段之间平滑地移动。然而，在实践中，在相邻的工作表面之间经常存在显著的不匹配。不匹配可以在安装时就存在，或通过磨损而发展，或在使用中由于流体工作机器内的力(例如由将力施加在这些凸轮上的这些滚轮、或其他接合凸轮的元件所导致)而瞬时地产生。因此，将会存在多个不连续点，这些点不仅导致了噪声，而且还导致了在滚轮、或其他接合凸轮的元件上、或在该环形凸轮区段的工作表面的边缘上的磨损。
[0017]然而，在本发明的环形凸轮中，相邻的区段具有互锁协作构形，这些互锁协作构形各自具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在一端形成了工作表面的一个部分，并且在另一端从工作表面上凹陷。在一个该互锁区间内将存在一个位置，在这个位置上一个接合凸轮的元件将同时与两个协作构形接触。因此，一个滚轮(处于同该环形凸轮的滚动接合中)，或其他接合凸轮的元件将平滑地从一个区段被过渡到下一个区段上，这是通过与该第一区段的前导协作构形的工作表面进行接触，并且然后同时与该第一区段的前导协作构形的工作表面和该第二区段的跟随协作构形的工作表面进行接触，并且然后仅接触该第二区段的工作表面来实现的。如果在相邻的区段的对齐中存在任何小的不匹配的话，则这个过程将在更晚或更早一些时发生。此外，这个位置的精确位置可以取决于制造公差以及磨损。然而，应该不存在一种不连续点，就像被发现带有略微不匹配的平行工作表面的情况。因此，尽管有制造公差以及使用中的磨损，仍然能够实现使磨损最小化的平滑过渡。这些协作构形典型地是从该工作表面逐渐沿着其长度而凹陷。
[0018]典型地，在该前导协作构形的前导区域处的这个面对活塞的表面，和在该跟随协作构形的跟随区域处的这个面对活塞的表面是从该工作表面凹陷了至少0.25mm,0.5mm或Imm0
[0019]典型地，每个协作构形包括一个舌部。典型地是，每个前导协作构形包括一个前导舌部，该前导舌部具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在该前导舌部的一个跟随缘处形成了该工作表面的一个部分，并且这个面对活塞的表面在该前导舌部的前导区域处从该工作表面凹陷(横贯该互锁区域)。同样典型地，每个跟随协作构形包括一个跟随舌部，该跟随舌部具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在该跟随舌部的一个前导缘处形成了该工作表面的一个部分，并且这个面对活塞的表面在该跟随舌部的跟随区域处从该工作表面凹陷(横贯该互锁区域)。一个协作构形可以具有多个舌部。一个协作构形可以包括第一与第二舌部，从而限定了在其间的一个凹槽。
[0020]通过互锁区域的说法，我们是指以下的一个区域，其中这些协作构形(例如舌部)是彼此相邻的、与在使用中多个滚轮、或其他接合凸轮的元件在其中沿着该工作表面移动的方向是正交的。因此，当这些接合凸轮的元件被从一个区段过渡到下一个相邻的区段时，这些接合凸轮的元件将在一段时间上在该互锁区域内在两个协作构形上延伸。
[0021]典型地，多个活塞被安排在环形凸轮(对于一个面向外的环形凸轮)外侧、亦或该环(对于一个面向内的环形凸轮)的内侧，或者，在一些实施方案中在这两者上(对于具有面向内和面向外的工作表面两者的环形凸轮)。因此，该流体工作机器典型地是一个径向活塞流体工作机器。然而，可以总体上平行于该环形凸轮旋转的轴线来安排多个活塞。该多个活塞典型地是围绕该环形凸轮径向地安排的，并且通常是相等地间隔开的。
[0022]优选地，每个活塞是与一个工作室容积相关联的，该工作室容积随着该活塞的往复运动而周期性地改变。优选地，每个活塞是可滑动地安装到一个缸内，这样使得一个工作室被限定在该缸与活塞之间。典型地，该流体工作机器包括一个本体并且这个或每个缸可以形成在该本体之内。例如，该本体可以包括一个缸体或由其组成。在一些实施方案中，这个或每个缸，或这个或每个活塞，可以是铰接的(典型地通过一个球形支承件)。这个或每个活塞可以被约束在该本体内。
[0023]该工作室容积随着该环形凸轮的旋转而周期性地改变。该流体工作机器包括一个低压歧管以及一个高压歧管，以及多个阀门，这些阀门用于调节每个工作室与该低压歧管以及高压歧管之间的流体流动。典型地，与每个工作室相关联的至少一个所述阀门是一个电子控制的阀门。该流体工作机器包括一个控制器，该控制器是可运行的以便在每个工作室容积周期上并且与多个工作室容积周期成定相关系地控制一个或多个所述电子控制的阀门，以便选择在每个容积周期上由每个工作室排出的工作流体的净体积。
[0024]典型地，每个滚轮、或其他接合凸轮的元件被偏置在该环形凸轮工作表面上。例如，每个滚轮、或其他接合凸轮的元件可以由一个弹性构件(例如一个弹簧)来偏置在该工作表面上。典型地该弹性构件将每个活塞偏置在每个滚轮上、或者其他接合凸轮的元件上，由此将所述滚轮(或其他接合凸轮的元件)偏置在该工作表面上。可替代地，或另外地，每个滚轮(或其他接合凸轮的元件)和/或每个活塞通过来自对应工作室内的流体压力在一个工作室容积周期的一部分或全部过程中被偏置在该工作表面上。典型地，来自对应的工作室内的流体还与每个滚轮、或其他接合凸轮的元件是处于直接连通的，由此将所述滚轮、或其他接合凸轮的元件偏置在该工作表面上，并且进一步将该滚轮、或其他接合凸轮的元件与该活塞分离。例如，每个所述活塞可以限定一个通路，这个通路从该工作室延伸并且形成与该滚轮以及该活塞的相邻表面的流体连通，所以高压流体在该活塞与滚轮之间积聚，并且作为一种自平衡的流体轴承起作用。
[0025]在实践中，施加在每个滚轮、或其他接合凸轮的元件上的力可以是实质性的。这个力在多个工作室容积周期的过程中(并且在一些实施方案中取决于被该控制器选择的一个具体的工作室容积周期上有待由该工作室排出的流体体积)周期性地改变。为了减小磨损，可能的情况是该机器被配置为、或是可运行的，这样使得当该对应的工作室与该低压歧管处于直接的流体连通和/或与该高压歧管分离时这些滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在这些互锁区域上。
[0026]该流体工作机器可以被配置成(或是可运行的)使得当该对应的工作室正在收缩(例如在其中该流体工作机器是一个泵的实施方案中)时这些滚轮、或其他接合凸轮的元件不支承在这些互锁区域上。该流体工作机器可以被配置成(或是可运行的)使得当该对应的工作室正在膨胀(例如在其中该流体工作机器是一个马达的实施方案中)时这些滚轮、或其他接合凸轮的元件不支承在这些互锁区域上。该流体工作机器可以被配置成使得当旋转是在一个第一方向上时，这些滚轮、或其他接合凸轮的元件不会在对应的工作室正在收缩时支承在这个互锁区域上，而当旋转是在一个第二方向时时，这些滚轮、或其他接合凸轮的元件不会在对应的工作室正在膨胀时支承在这个互锁区域上(例如，在其中该工作室是一个泵/马达，在一个第一旋转方向上作为一个泵并且在一个第二旋转方向上作为一个马达)。
[0027]在一些实施方案中，一个工作室的滚轮、或其他接合凸轮的元件不会在每个工作室容积周期中都支承在一个互锁区域上(例如，该滚轮或其他接合凸轮的元件可以仅在每个第二周期或仅在每个第三周期、或仅在每多于两个、或三个或更多个周期中支承在一个互锁区域上)。
[0028]因此，在一些实施方案中，其中该流体工作机器在一个第一旋转方向上既作为一个泵也作为一个马达是可运行的，该流体工作机器可以被配置为(或是可运行的)使得在该第一旋转方向中每个接合凸轮的元件不会在对应的工作室正在收缩时支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室周期过程中执行一个泵送周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在多个工作室容积周期的过程中执行一个马达运行周期，在这些工作室容积周期中接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上(按照情况可能是工作室容积的每个第二周期、或每个第三周期、或仅在每个大于两个、或三个或更多个的周期上)。
[0029]在一些实施方案中，该流体工作机器在一个第一旋转方向上可以既作为一个泵也作为一个马达来运行并且每个接合凸轮的元件只仅在工作室进行膨胀时不会支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室容积的周期中执行一个马达运行周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在多个工作室容积的周期中执行一个泵送周期，在这些工作室容积周期中该接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上。
[0030]该流体工作机器可以是在一个第一旋转方向上作为一个马达并且在一个第二旋转方向上作为一个泵可运行的，在该第一旋转方向上每个接合凸轮的元件在对应的工作室进行膨胀时不会支承在一个互锁区域上，并且在该第二旋转方向上每个接合凸轮的元件在对应的工作室正在收缩时不会支承在一个互锁区域上。
[0031]因此，当一个滚轮或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时工作室内的流体压力与当接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时(即，该工作表面的另一个区域不包括一个互锁区域或其他不连续点)工作室内的流体压力相比是受限制的。[0032]该流体工作机器可以被配置成(或是可运行的)使得仅当该对应的工作室进行膨胀(例如在其中该流体工作机器是一个泵的实施方案中)时这些滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在这些互锁区域上。该流体工作机器可以被配置成使得仅当该对应的工作室进行膨胀(例如在其中该流体工作机器是一个马达的实施方案中)时这些滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在这些互锁区域上。
[0033]因此，在一些实施方案中，其中该流体工作机器在一个第一旋转方向上既作为一个泵也作为一个马达是可运行的，该流体工作机器可以被配置成(或是可运行的)使得在该第一旋转方向中每个接合凸轮的元件只是在对应的工作室正在膨胀时支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室周期过程中执行一个泵送周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在多个工作室容积周期的过程中执行一个马达运行周期，在这些工作室容积周期中接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上(按照情况可能是工作室容积的每个第二周期、或每个第三周期、或仅在每个大于两个、或三个或更多个的周期上)。
[0034]在一些实施方案中，该流体工作机器在一个第一旋转方向上既作为一个泵也作为一个马达是可运行的，并且每个接合凸轮的元件仅在该对应的工作室正在收缩时支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室容积周期的过程中执行一个马达运行周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在多个工作室容积的周期中执行一个泵送周期，在这些工作室容积周期中该接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上。
[0035]该流体工作机器可以是在一个第一旋转方向上作为一个马达并且在一个第二旋转方向上作为一个泵可运行的，在该第一旋转方向上每个接合凸轮的元件只在对应的工作室进行收缩时支承在一个互锁区域上，而在该第二旋转方向上每个接合凸轮的元件只在对应的工作室进行膨胀时支承在一个互锁区域上。
[0036]因此，当一个滚轮或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时工作室内的流体压力与当接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时(即，该工作表面的另一个区域不包括一个互锁区域或其他不连续点)工作室内的流体压力相比是受限制的。
[0037]流体工作机器能够是可运行的以便作为一个泵或一个马达(在一个或两个旋转方向上)起作用。流体工作机器(例如风力涡轮机)可以在实质性的大多数时间上作为一个泵起作用，但是也可以作为马达是可运行以便使得涡轮叶片(或其他旋转装置)能够在维护过程中被驱动到一个所希望的取向上。在一些应用中可能有利的是使一个流体工作机器既作为一个泵也作为一个马达在一个给定的旋转方向上是可运行的。例如，在大多数时间作为一个泵起作用(并且这个或每个接合凸轮的元件在该工作室进行收缩时不支承在一个互锁区域上)的流体工作机器(例如风力涡轮机)因此可以仅在一些工作室容积周期(即，当这个或每个接合凸轮的元件不支承在一个互锁区域上时)上作为一个马达而有利地是可运行的以便将该机器定位。例如，在大多数时间作为一个泵起作用(并且这个或每个接合凸轮的元件在该工作室进行收缩时不支承在一个互锁区域上)的流体工作机器(例如风力涡轮机)因此可以在少数时间(即，当这个或每个接合凸轮的元件在该工作室进行膨胀时支承在一个互锁区域上)中作为一个马达而有利地是可运行的以便将该机器定位。
[0038]在一些实施方案(例如，其中所述工作室在一个逐周期的基础上是可选择的以便执行一个有效周期或一个空转周期和/或可选择的以执行一个泵送周期或马达运行周期，或者其中该流体工作机器被配置为在对应的第一以及第二旋转方向上执行一系列的有效周期以及空转周期，或者泵送周期以及马达运行周期)中，该流体工作机器是可运行的(或被配置为)以便在这些滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上(与当该凸轮工作元件支承在该工作表面的另一个区域上时工作室内的流体压力相比)时限制所述工作室内的工作流体压力(与当该接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时该工作室内的流体压力相比)。优选地，该流体压力被限制为一个压力，它是实质性地低于在一个典型的有效工作室容积的周期中的最大压力。例如，该压力可以被限制为小于50巴，100巴或200巴。该压力可以限制为小于50%，或小于25%的最大额定工作室运行压力，或在一个典型的有效工作室容积的周期中的最大压力。
[0039]优选地，当这些滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时，由控制器选择通过所述工作室在一个工作室容积的周期中排出的工作流体的净体积来限制该压力。可以在该对应的工作室容积周期之前选定在一个工作室的容积周期中由一个工作室排出的工作流体的净体积。
[0040]可能的情况是在一个工作室容积的周期(即，一个有效、空转、马达运行或泵送周期)中有待由一个所述工作室排出的流体的净体积是响应于该高压歧管内的压力和/或每个所述滚轮相对于每个所述互锁区域(或其他接合凸轮的元件)的位置而选择的或是可选择的，以此来限制所述工作室内工作流体的压力。
[0041]例如，一个风力涡轮机的流体工作机器的高压歧管内的压力可以是根据风速来改变。
[0042]在一些实施方案中，该控制器是可运行的以便对一个或多个电子控制的阀门(在一个所述工作室与该高压和/或低压歧管之间)进行控制(通过打开、关闭或防止打开或关闭)以便当该关联的滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时选择在一个工作室容积的周期中由所述工作室排出的工作流体的体积、或防止工作流体的排出，以便由此当该滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时限制所述工作室内的工作流体压力。
[0043]在一些实施方案中，每个所述工作室是可运行的以便执行一个部分有效的周期，在这个部分有效的周期中存在一个流体体积的净排量，该净排量是小于该工作室可运行排出的最大的流体体积。因此，该控制器能够是可运行的以便对一个或多个电子控制的阀门进行控制从而当所关联的滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时选择所述工作室的一个部分有效的周期，由此在所述工作室周期的那个部分中当该滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时限制所述工作室内的工作流体压力。
[0044]该工作表面可以包括另外的多个不连续点并且该流体工作机器能够是可运行的以便当这些滚轮、或其他接合元件支承在一个不连续点上时限制所述工作室内的工作流体压力。
[0045]因此，该方法可以包括在一个逐周期的基础上选择这些所述工作室中的一个或多个的有效泵送运行周期与有效马达运行周期或空转周期中的一个或多个，从而当一个接合凸轮的元件支承在一个互锁区域(或该工作表面中的其他不连续点)上时限制在一个或多个工作室内的压力。该方法可以包括致使该控制器选择所述工作室中的一个或多个的有效泵送运行周期与有效马达运行周期或空转周期。[0046]可能的情况是每个活塞的运动轴线是与该环形凸轮共面的，但不会从该环形凸轮的中心轴线直接地径向延伸。取而代之，每个活塞的运动的轴线优选地是倾斜的，即，不会从该环形凸轮的中心轴线直接地延伸离开。这减小了作用在可滑动地安装在缸内的活塞上的剪切力。
[0047]典型地，该环形凸轮的工作表面是波状的(限定至少一个波形并且典型地是多个波形)。这些波形可以是正弦曲线，尽管典型地存在与正弦曲线形式的一些偏离。一些或所有区段可以具有限定了波形的一部分的一个面对活塞的表面。在一些实施方案中，这个或每个所述区段中的一个或多个包括一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面限定了多于一个波形、或多个波形。因此，一个工作室的滚轮、或其他接合凸轮的元件在每个工作室容积周期不支承在一个互锁区域上并且可以仅在每多于一个工作室容积周期(该周期可以是一个整数的或非整数数目的工作室容积周期)支承在一个互锁区域上。一个工作室的滚轮、或其他接合凸轮的元件可以仅在每两个(或大于两个)工作室容积周期支承在一个互锁区域上。因此一些或所有的区段都可以包括多于一个波状表面的波峰。一些或所有的区段可以包括多于一个波状表面的波谷。形成一个环形凸轮的这些区段可以都是彼此相同的，或者可以存在两个或更多的形成环形凸轮的区段的形状。
[0048]这种环形凸轮可以安装在一个可旋转的轴上。该可旋转的轴可以是空心的。可能的情况是该环形凸轮旋转并且该至少一个活塞保持在位。可能的情况是该环形凸轮是静止的并且该至少一个活塞相对于该环形凸轮而旋转。可能的情况是，该环形凸轮以及该至少一个活塞两者都可以旋转，但是以不同的旋转速度或方向，这样使得在该环形凸轮与该至少一个活塞之间存在相对旋转。
[0049]优选地，一个区段的这个前导协作构形的最领先的尖端，或一个区段的这个跟随协作构形的最靠后的区域是光滑的。通过避免锐利的边缘可以减小磨损。
[0050]优选地，一些或所有的区段包括一个抗滑移的构形来阻止该区段相对于一个凸轮区段支持件的滑动。例如，一个或多个区段可以包括一个花键或槽以便安装到一个凸轮区段支持件的协作的槽或花键中，或包括一个槽以便接收一个键构件，该键构件也安装到一个凸轮区段支持件上的槽中。优选地，该凸轮区段支持件包括这个可旋转的轴。
[0051]优选地，接合到一个互锁区域内的相邻区段的这些协作的构形的面对活塞的表面跨过一个小于180.0° (但是典型地大于170.0° )的角度。
[0052]因此，本发明在一个第四方面扩展到了一种用于具有至少一个活塞的流体工作机器的环形凸轮，该环形凸轮包括至少两个区段；每个所述区段在一个前导区域处具有一个前导协作构形，并且在一个跟随区域处具有一个跟随协作构形；每个前导协作构形与一个所述跟随协作构形在一个互锁区域处于协作性接合；每个所述区段具有一个面对活塞的表面，这些面对活塞的表面一起限定了一个凸轮工作表面(典型地是多凸起部)用于同该至少一个活塞(典型地通过一个接合凸轮的元件，例如一个滚轮)的运行性接合从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮的旋转或该至少一个活塞相对于其他的旋转相耦联；其特征在于，接合到一个互锁区域内的相邻区段的这些协作构形的面对活塞的表面跨过了一个小于180.0° (但是典型地大于170.0° )的角度。
[0053]因为接合到一个互锁区域内的相邻区段的这些协作构形的面对活塞的表面跨过了一个小于180.0°的角度，安装到一个活塞上并且从一个区段到一个相邻的区段滚动的一个滚轮将简短地与这两个相邻的区段中的每一个的工作表面具有一个接触点，由此逐渐地从一个区段到下一个区段传递力。即便在相邻的区段面对活塞的表面之间存在一个轻微的不匹配，如果它相对于该环形凸轮的曲率以及所述角度而言较小的话，一个滚轮仍然可以经过所形成的不连续点。
[0054]通过跨过一个角度的说法，我们是指与在一个互锁区域的一个协作构形的面对活塞的表面共面的一个平面和与相邻的协作构形的面对活塞的表面共面的一个平面相交的角度。
[0055]本发明在一个第五方面还扩展到了一种流体工作机器，该流体工作机器包括根据本发明的第四方面的一个环形凸轮，以及至少一个活塞(典型地多个活塞)，该至少一个活塞连接到一个滚轮上，该至少一个滚轮与该环形凸轮工作表面处于滚动接合，这样使得该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联。
[0056]本发明在一个第六方面扩展到了用于具有至少一个活塞的流体工作机器的一种环形凸轮，该环形凸轮包括至少两个区段；所述区段具有一个面对活塞的表面，这些面对活塞的表面一起限定了一个(典型地多凸起部)的凸轮工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，例如一个活塞滑履、或更典型地一个滚轮)与该至少一个活塞的运行性接合，从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联，其特征在于每个区段面对活塞的表面被保持处于压缩中。
[0057]因此，当来自这些活塞(通过接合凸轮的元件，例如滚轮或活塞滑履连接的)的力支承在每个区段面对活塞的表面上时，所产生的拉伸应力由该区段面对活塞的表面的压缩来部分地或全部地抵消，从而减小或避免了否则的话可能减小该区段的工作寿命的拉伸应力。该区段典型地是由金属(例如钢)制成的，这种金属在压缩中比在拉伸中更强。
[0058]优选地，这个面对活塞的表面被保持在切向(也被称为环箍)压缩中。通过切向压缩的意思是每个区段的面对活塞的表面在与这个面对活塞的表面相切(并且围绕)的方向上被压缩的。优选地，这个面对活塞的表面的压缩在与这个面对活塞的表面相切的方向上是大于 50MPa，lOOMPa 或 200MPa。
[0059]在实践中，与每个区段面对活塞的表面一样，至少一个与每个区段的表面相邻的区域将被保持在压缩中。典型地，一个压缩区域从这个面对活塞的表面延伸进入该区段中，其中切向压缩优选地是大于50MPa、lOOMPa或200MPa。例如，切向压缩力可以存在于该区段中离这个面对活塞的表面大于1mm，2mm或5mm的一个深度。
[0060]通过被保持在压缩中的说法，我们是指在不存在其他力(例如来自活塞的力)的情况下存在着压缩应力。因此，这些区段是弹性变形的。典型地，如果不保持在压缩中则这个或每个区段应采取不同的形状。因此，该区段典型地被保持为使得至少这个面对活塞的表面是通过一个或多个紧固件而保持在压缩中的，并且典型地在切向压缩中。该一个或多个紧固件可以是可释放的，以使得这些区段能被拆除。例如，这些区段可以是单独地可移除的以使它们能接受测试、维护或被更换。
[0061]典型地，每个所述区段具有在没有外力时这个区段将采取的一种固有曲率并且每个所述区段以一个不同的曲率来保持，由此将每个区段面对活塞的表面保持在压缩中，并且典型地在切向压缩中。通过固有曲率的说法，我们是指若没有外力作用在该区段上时它将采取的曲率，例如来自多个活塞或由一个或多个紧固件保持在弹性变形下的该区段所产生的力。
[0062]典型地，该环形凸轮包括一个凸轮区段支持件(如一个鼓轮)，并且每个区段是通过一个或多个紧固件被紧固到该环形凸轮支持件上。典型地，每个区段具有一个面对支持件的表面，这个面对支持件的表面与这个面对活塞的表面相反。
[0063]可能的情况是每个区段包括一个或多个通孔，这些通孔在该面对支持件的表面与面对活塞的表面之间延伸以便接收一个或多个紧固件(例如螺栓)，从而将该区段保持在该凸轮区段支持件上，使这个面对活塞的表面处于压缩下。因此，每个区段面对活塞的表面典型地被这些通孔而穿通。每个区段可以包括在该区段侧上的多个缺口，这些缺口从这个面对活塞的表面延伸到一个或多个紧固件上。
[0064]该环形凸轮可以具有一个面向外的工作表面用于同在该环形凸轮径向外侧的多个活塞的运行性接合，其中每个所述区段以小于其固有曲率的一个曲率被保持。因此，该凸轮区段支持件可以限定一个第一曲率半径并且每个区段可以具有一个带有第二曲率半径的固有曲率，其中该第一曲率半径是大于该第二曲率半径的。该第一曲率半径可以由在该凸轮区段支持件(该凸轮区段支持件无需在这些区段保持构形之间连续地延伸)上的多个区段保持构形(例如螺栓孔)的配置来限定。每个区段可以由延伸通过所述多个通孔到该凸轮区段支持件上的一个或多个螺栓来保持，使面对活塞的表面处于压缩中。优选地，该第一曲率半径比该第二曲率半径大出至少0.05 %或0.1 %，并且该第一曲率半径可以比该第二曲率半径大出0.1%与0.5%之间，或在一些实施方案中在0.2%与0.3%之间。
[0065]该环形凸轮可以具有一个面向内的工作表面用于同该环形凸轮的径向在内的多个活塞的运行性接合，其中每个所述区段以大于其固有曲率的一个曲率的来保持。因此，该凸轮区段支持件可以限定一个第一曲率半径并且每个区段可以具有一个带有第二曲率半径的固有曲率，其中该第一曲率半径是小于该第二曲率半径。该第一曲率半径可以由在该凸轮区段支持件上的多个区段保持构形(例如螺栓孔)的配置来限定，这些构形无需在这些区段保持构形之间连续地延伸。每个区段可以由延伸通过所述多个通孔(或多个缺口)到该凸轮区段支持件上的一个或多个螺栓来保持，使面对活塞的表面处于压缩中。优选地，该第一曲率半径比该第二曲率半径大出至少0.1 %或0.5%，并且该第一曲率半径可以比该第二曲率半径小0.1%与0.5%之间，或在一些实施方案中在0.2%与0.3%之间。
[0066]每个所述区段可以包括一个或多个在这个面对活塞的表面(比该支持接合表面更靠近，并且典型地甚至更靠近这个面对活塞的表面)之下的可压缩的区域，这些可压缩的区域包括一种具有大于该区段的包围材料的压缩率的介质。
[0067]这些区域可以部分地或完全延伸跨过该区段(例如基本上平行于该环形凸轮的旋转轴线)。这些可压缩的区间可以是所述多个区段的材料中的多个孔或多个空隙，例如在该区段的多个相反侧之间延伸的多个通孔。这些可压缩的区间可以包括任何其他合适的可压缩的介质。
[0068]每个所述区段可以包括多个可压缩的区间。
[0069]多个可压缩的区间有利地协助了在这些所述面对活塞的表面内产生压缩。这些可压缩的区间可以使由这些紧固件所施加的一个给定量的力能够产生更大的切向压缩。
[0070]本发明在一个第七方面扩展到了一种流体工作机器，该流体工作机器包括根据本发明的第六方面的一个环形凸轮，以及通过一个接合凸轮的元件(如该活塞的一个零件或例如一个滚轮)可运行地与该环形凸轮工作表面接合的至少一个活塞(典型地多个活塞)，这样使得该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联。
[0071]在一个第八方面，本发明扩展到一种将环形凸轮区段安装成根据本发明的六方面的环形凸轮的方法，该方法包括如下步骤:安装一个环形凸轮区段，这样使得在伴随地使该环形凸轮区段进行弹性变形来压缩该区段面对活塞的表面的同时该环形凸轮区段面对活塞的表面形成所述工作表面的一部分。
[0072]该凸轮区段支持件可以在至少两个所述紧固件之间、并且典型地在每个所述紧固件之间连续地延伸，并且优选地该安装一个环形凸轮区段的步骤包括:在该区段的这些前导与跟随端处或附近使该区段面对支持件的表面与该凸轮区段支持件进行接合，这样使得在该面对支持件的表面与该支持件之间存在一个间隙，这个间隙在这些前导与跟随端之间延伸至少部分长度(典型地横贯该区段的中心)并且使该区段弹性进行弹性变形以便减小(并且优选地消除)该间隙。在将该区段连接到该凸轮区段支持件上的螺栓被拉伸时该区段可以被弹性变形。
[0073]根据本发明的一个第九方面，在此提供了一种环形凸轮区段，该环形凸轮区段具有一个工作表面部分用于通过一个接合凸轮的元件(例如，该活塞的一个零件，例如一个活塞滑履，或更典型地一个滚轮)与一个活塞的运行性接合，该工作表面部分描述了重复波形(它可以总体上是正弦曲线的)的一个比例X，该区段具有一个曲率，该区段在该工作表面部分之下弯曲了 360°的一个分数y，其中x不是y的整数倍。
[0074]典型地，该环形凸轮区段要求被弯曲一个量值(该量值是至少0.01° )以便安装到一个环形凸轮之中(也就是说，要求这些前导与跟随端的相对取向被改变一个量值，该量值是至少0.01° )。可以要求该环形凸轮区段被弯曲一个量值，这个量值是至少0.1°。在一个实施方案中，要求它被弯曲0.05°。典型地，该环形凸轮区段要求被弯曲0.05%与
0.1%之间(也就是说该区段的曲率半径要求被改变0.05%与0.1%之间)。
[0075]因此，每个区段具有一个工作表面部分，该工作表面部分描述了一个比例的重复波形(该比例可以是大于、或小于、或等于单位值)。然而，在该工作表面部分之下的该区段的曲率不是要使得多个区段可以被安装在一起来形成一个环形凸轮，该环形凸轮具有一个连续的工作表面，这个连续的工作表面包括整数数目的波形，而这些区段没有被弯曲并且由此而弹性地变形。这些区段可以被配置为形成具有包括整数个波形的连续工作表面的一个环形凸轮，这些区段必须在适合的方向上弯曲，这样使得这些区段的工作表面部分被保持在压缩中。
[0076]根据本发明的一个第一方面，在此提供了一种流体工作机器，它包括一个环形凸轮、一个低压歧管、一个高压歧管，限定了一个工作室的至少一个活塞、以及与这个或每个工作室相关联的至少一个阀门(该阀门可以是一个电子控制的阀门，典型地是一个电子控制的面密封提升阀)，该阀门用于同多个工作室容积周期成定相关系地将该工作室交替地连接到该低压或该高压歧管上，该环形凸轮具有一个波状的凸轮工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，如一个活塞滑履或更典型地一个滚轮)与该至少一个活塞的运行性接合从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联并且由此限定这些工作室容积的这些周期；该波状凸轮表面的这些波形各自具有一个前导面以及一个跟随面；其特征在于，在该工作表面中的多个不连续点被定位在(并且典型地仅在)该前导面与该跟随面中该至少一个活塞在与多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出该工作室的流体流动所导致的正常运行的过程中施加或做了最少的功的那个面上。
[0077]所述活塞在每个所述工作室容积周期的过程中可以在该前导或跟随面中的一个或另一个上做最少的功。例如，在每个所述工作室容积周期的过程中一个工作室内的压力典型地周期性地改变并且在对应的凸轮随动元件支承在这些前导与跟随面之一上时处于一个最大值(这样使得施加在该工作表面上的力是处于一个最大值并且在所述面上做最多的功)，并且在该凸轮随动元件支承在这些前导与跟随面的另一个上时处于一个最小值(这样使得施加在该工作表面上的力是处于一个最小值并且在所述面上做最少的功)。
[0078]在该流体工作机器或该环形凸轮的工作寿命中所述活塞可以在该前导或跟随面的一个或另一个上做最少的功。可以在任意给定的时间段内在该前导或跟随面的一个或另一个上做最少的功。例如，一个流体工作机器可以具有多于一个运行模式并且可以具有一个第一运行模式(它可以是在一个第一旋转方向中)以及一个第二运行模式(它可以是在一个第二运动方向中)，在该第一运行模式中在每个所述工作室周期(或大多数周期)过程中在该前导或跟随面之一上做更多的功，在该第二运行模式中在每个所述工作室周期(或大多数周期)过程中在该前导或跟随面的另一个上做更多的功，其中该流体工作机器在大多数时间上(例如，在正常运行过程中)是在该第一模式中起作用并且在少数时间上(例如，在维护过程中)是在该第二模式中起作用，这些所述不连续点被定位在(并且典型地仅在)该前导面与跟随面中该至少一个活塞在该第一运行模式过程中施加或做最少的功的那个面上。
[0079]典型地，该环形凸轮包括围绕该环形凸轮的圆周延伸的至少两个区段；以及其上附接了所述多个区段的一个支持结构；每个所述区段包括一个面对活塞的表面，这些区段的面对活塞的表面限定了该工作表面。
[0080]在工作表面中的这些所述不连续点可以是用于将所述多个区段紧固到该支持结构上的附接装置。该附接装置可以是例如一个或多个紧固件，例如多个螺栓，这些紧固件延伸通过该工作表面(典型地，通过限定了该环形凸轮的工作表面的一个区段的面对活塞的表面的一部分)。该附接装置可以包括通过这些所述区段的多个开口和/或多个凹陷用于接收螺栓。
[0081]这些所述不连续点可以是在相邻的区段之间的不连续点。可能的情况是各自包括多个前导与跟随协作构形以及在工作表面中的这些不连续点的多个区段包括多个互锁区域，在这些互锁区域中相邻的多个区段的这些前导与跟随协作构形横贯对应的互锁区域而重叠。
[0082]在环形凸轮工作表面以及这些接合凸轮的元件上的磨损随着所接收的力而增加，并且在该工作表面的具有一个不连续点的多个区域(例如环形凸轮区段之间的互锁区域，或用于将多个区段紧固到一个支持结构上的附接装置)内是最大的。因此，本发明的流体工作机器，其中在该环形凸轮工作表面的具有多个不连续点的这些区域内经过一段时间所接收的力(即，经过一段时间在这些所述区域上所做的平均功、以及在一些实施方案中在每个所述工作室容积的周期中所做的平均功)与其他区域相比是更低的。因此，该工作表面以及接合凸轮的元件的磨损速率被减小了。[0083]典型地，这些所述不连续点仅被定位在该前导面与该跟随面中这些活塞在正常运行的过程中做了最少的功(或者在时间上平均，例如该流体工作机器或凸轮的运行寿命，做了最少的功)的那个面上，这种正常运行是与多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出该工作室的流体流动所导致的。
[0084]可能的情况是这些所述不连续点属于一个第一类型(例如附接装置，或这些所述互锁区域)并且该工作表面包括属于一个第二类型的另外的多个不连续点，这些不连续点是以其他方式分布的，例如在相邻波的波谷之间或在前导面与跟随面两者上。
[0085]典型地，该流体工作机器包括围绕该环形凸轮径向地安排的多个活塞。
[0086]每个所述接合元件可以由对应的工作室内的流体压力(在一部分或更典型地所有的每个工作室容积周期的过程中)来偏置在该工作表面上。因此，在每个所述活塞上的由在对应的工作室内的工作流体压力产生的力被这个或每个所述接合凸轮的元件传递到该工作表面上并且承载在该工作表面上(由此在该工作表面上做功)。每个所述接合凸轮的元件能够可替代地或另外地由一个弹性构件(例如一个弹簧)偏置在该工作表面上。
[0087]该流体工作机器能够是可运行的以便在一个对应的接合凸轮的元件支承在一个所述不连续点上时限制一个所述工作室内的压力(由此来降低施加在包括该不连续点的该工作表面区域上的力，这样使得在包括该不连续点的工作表面区域上所做的功也是有限的)。
[0088]优选地，在该接合凸轮的元件支承在所述不连续点上时该工作室与该高压歧管是密封分开的，以便在该接合凸轮的元件支承在一个所述不连续点上时限制该工作室内的压力。例如，该工作室可以通过一个阀门(在此称作高压阀门)来与该高压歧管密封分开，该阀门典型地是一个电子控制的阀门(例如一个面座提升阀，该面座提升阀可以是一个电子控制的面密封提升阀)。可替代地，或另外地，在这个接合凸轮的元件支承在所述不连续点上时该工作室可以例如通过一个阀门(例如一个面座提升阀，该阀可以是电子控制的面座提升阀)被置于同该低压歧管处于流体连通，以便在该凸轮结合元件支承在一个所述不连续点上时限制该工作室内的压力。
[0089]典型地，一个收缩冲程发生在这个接合凸轮的元件支承在一个波形的前导面上时并且一个膨胀冲程发生在这个接合凸轮的元件支承在该跟随面上时。
[0090]可能的情况是该流体工作机器是一个泵并且每个所述不连续点被定位在一个跟随面内。在一个泵中，在一个膨胀冲程的过程中在对应的接合凸轮的元件支承在跟随面上的同时典型地会从低压歧管接收流体，并且因此每个不连续点将与该工作室内的一个相对低压的时间段相重合。
[0091]可能的情况是该流体工作机器是一个马达并且每个所述不连续点被定位在一个前导面内。在这样的一个马达中，在一个收缩冲程中在对应的接合凸轮的元件支承在该前导面上的同时流体典型地会被排出到该低压歧管，并且因此每个不连续点将与该工作室内的一个相对低压的时间段相重合。
[0092]可能的情况是，这些所述不连续点被定位在该前导面与该跟随面中这些活塞在第一运行模式中在与多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出该工作室的流体流动所导致的运行的过程中做最少的功的那个面的仅一些的工作表面之中。
[0093]可能的情况是，该流体工作机器具有一个第二运行模式，在该第二运行模式中它执行工作室容积的有效泵送运行或有效马达运行周期中的任一个从而致使这些活塞在所述该前导面与该跟随面中当这些活塞在该第一运行模式的运行过程中做最少的功的那个面上做更大量的功，并且其中在该接合凸轮的元件支承在没有所述不连续点的所述该前导面与跟随面中的这些活塞在该第一运行模式的运行过程中做最少功的那个面上时所述有效泵送运行或有效马达运行周期是选择性地进行的。
[0094]该第一运行模式可以是泵送运行并且其上这些活塞在该第一运行模式的运行过程中做最少的功(或施加最小的力)的这些面可以是这些跟随面，并且该第二运行模式可以是马达运行。
[0095]该第一运行模式可以是马达运行并且其上这些活塞在该第一运行模式的运行过程中做最少的功(或施加最小的力)的这些面可以是这些前导面，并且该第二运行模式可以是泵送运行。
[0096]每个所述工作室可以包括一个或多个电子可控的阀门，并且该流体工作机器可以包括一个控制器，该控制器是可运行的以便控制这个或每个电子可控的阀门。每个所述工作室能够是通过该控制器在一个逐周期的基础上可选择的以便通过对这个或每个电子可控的阀门的控制来实现一个有效周期(其中存在一个工作流体的净排量)或一个空转周期(其中基本上不存在流体的净排量)。类似地，每个所述工作室能够是可选择的以便在一个逐周期的基础上实现一个有效的泵送运行周期或一个有效的马达运行周期。可能的情况是该控制器在使用中执行存储在计算机可读存储媒质中的一个程序，并且该程序确定在使用中该前导或跟随面上是否施加了最小的力或做了最少的功。
[0097]因此，本发明在一个第十一方面扩展到一种用于流体工作机器的环形凸轮，该环形凸轮包括一个工作表面，该工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，例如一个活塞滑履或更典型地是一个滚轮)与至少一个活塞的运行性接合以便将这个或每个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于这个或每个活塞的旋转相耦联并且来由此限定这些工作室容积周期；该工作表面包括具有前导与跟随面的多个波形，其中该工作表面包括在这些所述波形的前导面或跟随面中的多个不连续点。
[0098]通过这些前导和跟随面的说法，我们是指在一个流体工作机器的环形凸轮的使用中每个波形的与每个接合凸轮的元件首先并且和最后接合于其上的这些面。可能的情况是该环形凸轮是旨在用于两个取向中的每一个上，在这种情况下将哪个转向认定为前导或跟随是任意的。
[0099]该工作表面的每个波形可以包括一个所述不连续点，或者该工作表面可以包括以多于一个波形的长度相互间隔开的多个不连续点(例如，仅每一个半波形，或仅每隔一个或每隔两个波形)。该工作表面可以包括其中没有不连续点的一个或多个波形。
[0100]典型地，该环形凸轮包括围绕该环形凸轮的圆周延伸的至少两个区段；以及其上附接了所述多个区段的一个支持结构；每个所述区段包括一个面对活塞的表面，这些区段的面对活塞的表面限定了该工作表面。
[0101]可能的情况是这些所述不连续点是在这些区段面对活塞的表面之内的不连续点(而不是在区段之间的不连续点)。在工作表面中的这些所述不连续点可以是用于将所述多个区段紧固到该支持结构上的附接装置。该附接装置可以是例如一个或多个紧固件，例如多个螺栓，这些紧固件延伸通过该工作表面(典型地，通过限定了该环形凸轮的工作表面的一个区段的面对活塞的表面的一部分)。该附接装置可以包括通过这些所述区段的多个开口或多个凹陷用于接收多个螺栓。
[0102]然而，可能的情况是这些不连续点是相邻区段之间的界面。例如，可能的情况是各自包括多个前导与跟随协作构形以及工作表面中的这些所述不连续点的该多个区段的每一个包括互锁区域，在这些互锁区域中相邻的多个区段的这些前导与跟随协作构形横贯对应的互锁区域而重叠。
[0103]典型地，这些所述不连续点是仅定位在这些所述前导面上或仅定位在这些所述跟随面上。
[0104]可能的情况是这些所述不连续点仅被定位在这些所述前导或跟随面的一些之中。例如，在交替的前导或跟随面中、或每三个或四个前导或跟随面中、或在每三个中的两个、或每四个中的三个前导或跟随面中。
[0105]在一些实施方案中，每个波形(并且因此每工作室容积周期)存在多于一个不连续点(例如一个半、或两个或多于两个)。
[0106]工作表面的这些波形可以是正弦曲线的。
[0107]根据本发明的一个第十二方面，在此提供了一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个环形凸轮、一个低压歧管、一个高压歧管，限定了一个工作室的至少一个活塞、以及与这个或每个工作室相关联的至少一个阀门(该阀门可以是一个电子控制的阀门，典型地是一个电子控制的面密封提升阀)，该阀门用于同多个工作室容积周期成定相关系地将该工作室交替地连接到该低压或该高压歧管上，该环形凸轮具有一个波状的凸轮工作表面以便用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，如一个活塞滑履或更典型地一个滚轮)与该至少一个活塞的运行性接合从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联并且由此限定这些工作室容积的这些周期；该波状凸轮表面的这些波形各自具有一个前导面以及一个跟随面；这些前导或跟随表面包括多个不连续点，该方法的特征在于在同多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出该工作室的流体流动所导致的正常运行的过程中该至少一个活塞在该前导面与该跟随面中包括这些不连续点的那个面上做最少的功。
[0108]可能的情况是所述前导或跟随面的仅一部分上包括所述不连续点。
[0109]根据本发明的一个第十三方面，在此提供了一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个环形凸轮、一个低压歧管、一个高压歧管、限定了一个具有周期性改变容积的工作室的至少一个活塞、以及与这个或每个工作室相关联的至少一个电子控制的阀门，该阀门用于同多个工作室容积周期成定相的关系地将该工作室交替地连接到一个所述低压歧管与一个所述高压歧管上；该环形凸轮具有一个工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，例如活塞滑履或一个滚轮)与这个或每个活塞的运行性接合从而将这个或每个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于这个或每个活塞的旋转相耦联并且来由此限定工作室容积的这些周期；该工作表面的一个或多个区域具有一个不连续点；该方法的特征在于当该对应的接合凸轮的元件(即，限定了所述工作室的活塞通过它接合在该凸轮工作表面之中的这个接合凸轮的元件)支承在该工作表面中的一个所述不连续点上时对在一个所述工作室中的工作流体的压力进行限制。
[0110]因此，在该接合凸轮的元件支承在一个不连续点(以及，在一些实施方案中，其中定位了该不连续点的前导面或跟随面)上时，该工作室内的流体压力典型地是小于在该接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时该工作室内的压力。因此，由所述活塞在一个不连续点的区域内在工作表面上所做的功、以及该工作表面的磨损被降低。
[0111]该环形凸轮可以是根据本发明的第十一方面的一个环形凸轮。
[0112]可能的情况是在该接合凸轮的元件通过(即，抵靠上)该不连续点时(例如通过对调节该工作室与该高压歧管之间流体流动的一个所述电子控制的阀门的打开或关闭进行控制)，所述工作室内的工作流体压力通过将该工作室与该高压歧管密封分开而进行限制。
[0113]可能的情况是该环包括具有多个前导与跟随面的多个波形并且这些所述不连续点被定位在该前导面或该跟随面之一内并且在所述工作室内的工作流体压力通过使多个有效工作室容积周期与该环形凸轮的旋转同步来进行限制，这样使得在每个有效工作室容积周期中工作室压力最大的这个点发生在当该接合凸轮的元件支承在该前导面或该跟随面的另一个上的时候。
[0114]可能的情况是该环形凸轮包括具有多个前导与跟随面的多个波形并且所述不连续点被定位在所述前导面的仅一部分中或所述跟随面的仅一部分中(例如，在交替的多个前导面、或仅每隔二个前导面，或交替的多个跟随面，或仅每隔二个跟随面上)；
[0115]并且该流体工作机器具有一个第一运行模式(例如泵送)，其中当(并且典型地仅当)该对应的接合凸轮的元件支承在这些所述前导面或跟随面的另一个(即，其中这些不连续点没有定位在其上的那些)之上时每个工作室内的压力超过了一个阀值；
[0116]并且(典型地)当对应的接合凸轮的元件支承在所述不连续点的每一个上时(或者当对应的接合凸轮的元件支承在包括一个所述不连续点的部分上时、或者在这些不连续点被定位在其中所述前导面或跟随面的所有每一个上时)，每个工作室内的压力不超过该阀值；
[0117]以及一个第二运行模式(例如马达运行，或一个第二泵送模式，其中该环形凸轮在与该第一模式相反方向上旋转)，其中当该接合凸轮的元件支承在所述不连续点上时(或在其中定位了这些不连续点的所述前导面或跟随面上时)每个工作室内的压力不超过该阀值。
[0118]可能的情况是在所述工作室内的工作流体压力是通过选择所述运行模式中工作室容积的有效周期的定时来进行限制的(例如，在一个第二运行模式中)，所以当这个接合凸轮的元件支承在一个所述不连续点上(或，在一些实施方案中，在其中定位了多个不连续点的这些所述前导或跟随面上)时，在大多数或优选地所有时间内该压力不超过该阀值。
[0119]该阀值可以是一个压力数值，或可以是多个数值的一个范围。该阀值可以被选择为在该高压歧管内的压力的一个比例，或者作为这些所述工作室的最大额定运行压力的一个比例，或者该阀值可以是与该环形凸轮的物理特性相关联地凭经验来确定的。可以根据该流体工作机器的运行要求来改变该阀值。
[0120]典型地，每个工作室容积周期上工作流体的净排量是通过对所述一个或多个电子可控的阀门进行控制来确定的。典型地，在每个工作容积周期上，做出了关于以下内容的决定，即:是否执行其中产生了一个工作流体的净排量的一个有效周期(例如一个有效泵送运行周期或一个有效马达运行周期)或其中没有产生流体净排量的一个空转周期。
[0121]优选地，一个工作室内的流体压力被限制为一个压力，该压力实质性地低于当该对应的接合凸轮的元件支承在一个所述不连续点上时在一个典型的有效工作室容积的周期中的最大压力。因此，该阀值典型地是实质性地低于在一个典型的有效工作室容积的周期中的最大压力。例如，该压力可以被限制为小于50巴，100巴或200巴。该压力可以限制为小于50%，或小于25%的最大额定工作室运行压力，或在一个典型的有效工作室容积的周期中的最大压力。
[0122]典型地，在一个工作室容积周期中一个工作室内的压力周期性地改变并且当对应的凸轮随动元件支承在这些前导与跟随面之一上时处于一个最大值，并且当对应的凸轮随动元件支承在这些前导与跟随面的另一个上时处于一个最小值。因此，该工作室典型地执行一个有效周期，在这个有效周期中当对应的接合凸轮的元件支承在其中不具有不连续点的多个前导或跟随面上时该工作室内的压力达到一个最大值。在一些实施方案中，可能的情况是该工作室就是可运行的以便执行一个有效周期，在该有效周期中仅在如果一个测量的(例如预测的)压力(如由一个压力传感器测量的高压歧管内的压力)低于该阀值，当对应的接合凸轮的元件支承在其中具有一个不连续点(例如附接装置)的一个前导或跟随面上时，该工作室内的压力达到一个最大值。
[0123]可能的情况是有待由一个所述工作室在一个工作室容积的周期中排出的流体的净体积是响应于该高压歧管内的压力和/或每个所述滚轮(或其他接合凸轮的元件)相对于每个所述不连续点(例如附接装置)的位置来进行选择或可选择的。
[0124]在一些实施方案中，该控制器是可运行的以便对该一个或多个电子控制阀门(通过打开、关闭或防止打开或关闭)进行控制，以此选择一个有待排出的工作流体的体积，或者当相关联的滚轮或其他接合凸轮的元件支承在一个不连续点上时防止通过一个所述工作室在一个工作室容积的周期中的工作流体的排移，由此来限制所述工作室内的工作流体压力。
[0125]可能的情况是有待由一个所述工作室在一个工作室容积的周期中排移的流体的净体积是响应于该高压歧管内的压力和/或这个或每个接合凸轮的元件相对于每个所述不连续点的位置进行选择或可选择的，由此来限制所述工作室内工作流体的压力。
[0126]在一些实施方案中，该控制器是可运行的以便对该一个或多个电子控制阀门(通过打开、关闭或防止打开或关闭)进行控制，以此选择一个有待排移的工作流体体积，或者防止在一个工作室容积的周期中当相关联的接合凸轮的元件支承在一个不连续点上时通过一个所述工作室的工作流体的排移，由此来限制所述工作室内的工作流体压力。因此，每个所述工作室可以是由该控制器在一个逐周期的基础上可选择的或进行选择的，以便执行一个有效周期或一个空转周期，或一个部分的有效周期，或一个泵送周期或一个马达运行周期，从而当该接合凸轮的元件支承在该工作表面中的一个不连续点上时限制所述工作室内的工作流体的压力。
[0127]该方法可以包括从一个计算机可读数据存储媒质(例如一个存储器)中读取不连续点的位置数据，该存储媒质存储了关于与该环形凸轮的相对取向相关的每个所述不连续点的位置的数据。该方法可以包括(例如从一个传感器上)读取环形凸轮的取向数据并且确定是否在一个响应于该数据的具体的工作室周期中与一个工作室相关联的凸轮元件是否会经过或不经过该环形凸轮表面的一个波形的前导或跟随面上的一个不连续点。
[0128]根据本发明的一个第十四方面，在此提供了一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个环形凸轮、一个低压歧管、一个高压歧管、限定了一个具有周期性改变容积的工作室的至少一个活塞、以及与这个或每个工作室相关联的至少一个电子控制的阀门，该阀门用于同多个工作室容积周期成定相的关系地将该工作室交替地连接到一个所述低压歧管与一个所述高压歧管上；该环形凸轮具有一个工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，例如活塞滑履或一个滚轮)与这个或每个活塞的运行性接合从而将这个或每个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于这个或每个活塞的旋转相耦联并且来由此限定工作室容积的这些周期；该工作表面的一个或多个区域具有一个不连续点；其特征在于该机器是可运行的以便当对应的接合凸轮的元件支承在该工作表面中的一个所述不连续点上时限制一个所述工作室内工作流体的压力。
[0129]关于本发明的第一至第十四方面所说明的多个优选的和任选的特征是本发明的第一至第十四方面中任一项的优选的并且任选的特征。
[0130]本发明还扩展到一套零件，这些零件在组装后形成根据本发明的第一方面的、或根据本发明的第四方面、或根据本发明的第七方面或根据本发明的第十一方面的一个环形凸轮，或形成根据本发明的第二方面的，或根据本发明的第五方面的，或根据本发明的第七方面的，或根据本发明的第十方面的，或根据本发明的第十四方面的一个流体工作机器。
[0131]本发明还扩展到一套零件，这套零件包括一个凸轮区段支持件以及关于本发明的第九方面或与第一至第十二方面中任一项所披露的多个凸轮区段，其中多个凸轮区段的这些面对活塞的表面在弹性变形并且安装到该凸轮区段支持件上时一起形成了一个具有整数个波形的环形凸轮工作表面。
[0132]本发明还扩展到了一种存储程序代码的计算机可读媒质，该程序代码在一个流体工作机器控制器上执行时，致使该控制器执行根据本发明的第十二或第十三方面的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0133]现在将参考以下【专利附图】
【附图说明】本发明的一个实例实施方案，在附图中:
[0134]图1(a)是一个风力涡轮机泵的环形凸轮的工作表面的一部分的一个平面视图，它是由两个协作地接合的凸轮区段的面对活塞的表面限定的；
[0135]图1(b)是沿着一个风力涡轮机泵的环形凸轮的线A的轴向截面，示出了紧固到该涡轮驱动轴上的两个凸轮区段，示意地描绘了相对于由这些凸轮区段限定的这个工作表面的多个轴向活塞滚轮的位置、以及一个工作室；
[0136]图2示出了一个凸轮支持结构的一个部分以及在紧固到该支持件结构之前处于一种非应力状态(a)的并且紧固到该支持结构上处于一个预应力状态(b)的一个凸轮区段的示意性轴向截面；并且
[0137]图3是通过一个环形凸轮的一个部分的截面，该部分包括多个区段，这些区段在交替的跟随面上具有多个开口。
【具体实施方式】
[0138]参见图1 (b)，一个环形凸轮I的一部分是由通过螺栓3紧固的凸轮区段5和7形成的，这些螺栓从凸轮区段的表面上的开口 4延伸并且将凸轮区段紧固到一个凸轮支持结构2上。多个另外的凸轮区段(未示出)是在该凸轮支持结构尚可紧固的以便组成完整的环形凸轮。该凸轮支持结构被连接到驱动轴10(它在正常的使用中在方向B上旋转)上，通过该驱动轴从一个能量源(例如，风力或潮汐发电机组的叶片)接收扭矩。
[0139]每个凸轮区段都具有一个面对活塞的表面15、16，该表面限定了该环形凸轮的工作表面的一部分。因此，该环形凸轮具有由围绕该驱动轴的圆周紧固的多个凸轮区段限定的一个工作表面。该工作表面是波状的并且包括具有前导表面70以及跟随表面72的多个波形(相对于旋转方向定义的)。这些波形总体上可以是正弦曲线的，尽管这并不是必不可少的。这个面对活塞的表面优选地在制造过程中已经施加了热和/或化学处理以便实现所希望的表面特性。
[0140]区段30和轴32内的多个凹口与多个键34相匹配，这防止了这些区段围绕轴旋转，从而作为一个防止滑动的特征起作用。多个横螺栓孔36是用于将多个侧板(120，在图3中示出)保持到这些区段上，这防止了滚轮9从该滚动表面上滑脱。可替代地，一个凸起或凹入的拱形件可以被实施到这些滚轮和/或这些面对活塞的表面上以便实现相同的效果。
[0141]每个区段5、7都在其一端具有一个跟随舌状构形40 (是跟随协作构形的一个实例)并且，在另一端具有一个在两个前导舌状构形46(—起形成了一个前导协作构形的实例)之间形成的槽构形54。
[0142]前导区段5具有一个跟随缘42，该跟随缘与该跟随区段7的槽构形54的前导缘44互锁。这些舌与槽的构形在组合中起到互锁区域的作用。
[0143]这些舌48、50与槽52、54的构形的这些面如所示的可以是垂直于该轴的，或者可以是与该轴成另一个角度的。这些舌与槽的构形可以合作以便将这些区段相对于彼此由安排一起的端面50、54以及侧面48、52 (这些面不需要是平行的)来固定，从而使得在多个舌与槽的构形之间配合的紧或松符合希望。舌部40具有切去的多个前导缘从而留下一个缝隙49来改进这些区段之间的配合并且避免翘曲。多种其他适合的构形对于那些本领域的普通技术人员将是不言自明的。
[0144]每个区段面对活塞的表面从这些前导舌构形的外表面连续地延伸到跟随舌构形的外表面。跟随区段7的这些前导舌构形的这个面对活塞的表面在这些前导舌构形的一个跟随区域处形成了工作表面的一部分，但是沿着这些前导舌构形的长度是逐渐凹陷的，这样使得面对活塞的表面16在该跟随区段的前导端处是从该工作表面凹陷的。该前导区段5的这个跟随舌构形面对活塞的表面在一个前导区域处形成了工作表面的一部分，但是沿着该跟随舌构形的长度是逐渐凹陷的，这样使得面对活塞的表面15在该前导区段的跟随缘50处是从该工作表面凹陷的。因此，由每个区段的这个面对活塞的表面主要形成了该环形凸轮工作表面的多个部分，然而，在每个区段的每一端还存在一个面对活塞的表面的部分，这个面对活塞的表面的部分不形成该环形凸轮的工作表面的一部分(并且它是从该环形凸轮的工作表面凹陷的)。
[0145]因为这些舌部面对活塞的表面朝向该跟随区段的前导协作构形的前导端以及该前导区段的跟随协作构形的跟随端是凹陷的，所以前导区段以及这些跟随区段的这些面对活塞的表面在互锁区域处包含了一个接近但是小于180.0°，例如178.0°的角度。
[0146]为了形成一个流体工作机器，多个活塞11通过多个滚轮9被连接到该环形凸轮上，这些滚轮支承在该工作表面上并且在使用中沿着该工作表面滚动从而使这些活塞在多个缸13内往复运动。这些活塞与缸一起限定了多个周期性改变容积的工作室20并且该工作室的这些容积周期是由这些滚轮经过的该环形凸轮的工作表面的波状形状限定的。这些活塞由多个弹簧(未示出)和/或由该工作室内的工作流体的压力偏置在该环形凸轮的工作表面上。这些缸与活塞是轻微地倾斜的所以每个活塞与缸的中心轴线不会从该环形凸轮的中心直接地径向地向外延伸。在使用中这减小了当工作表面重负荷时这些活塞作用在这些缸上的横向力。
[0147]在使用中，取决于应用(例如，该流体工作机器是否是作为一个泵或马达起作用)，前导表面70亦或跟随表面72可能会经受使用中的最大负荷。这些工作室各自的轴线(如由活塞的路径所限定的)典型地是从该环形凸轮的半径上偏离的并且朝向一个轴线倾斜，该轴线与在正常使用中该前导或跟随表面中处于最大负荷下的那一个面相垂直。例如，如果仅前导表面是重负荷的(例如，该机器在方向B上旋转并且主要用作(或仅用作)泵)，工作室的这个轴线就可以是略微(典型地在1° -10°区间内)顺时针地(相对于图1(b)中的取向)朝向与这些前导表面72垂直的一个轴线倾斜。
[0148]提供了一个控制器17来通过一个轴传感器18读取轴的角位置以及速度并且根据一个控制算法来控制每个缸的这些低压阀门19以及(任选地)多个高压阀门21。这些低压阀门交替地将该工作室置于同一个低压歧管23的流体连通中，并且将该工作室与其隔离。这些高压阀门交替地将该工作室置于与一个高压歧管25的流体连通中，以及将该工作室与其隔离。这些歧管被连接到工作流体的来源或汇收点上(未示出)。这些阀门理想地是面座提升阀式的阀门，其中该低压阀门被取向为允许流体进入该工作室并且任选地从该工作室流出(当可控地保持打开时)并且该高压阀门被取向为允许流体流出该工作室并且任选地进入该工作室(当可控地保持打开时)。
[0149]在使用中，该环形凸轮在方向B上相对于这些工作室旋转，并且滚轮9在该前导区段5的跟随舌状构形42面对活塞的表面的这个最尾部分62之前滚动通过该跟随区段7的前导舌构形44面对活塞的表面的这个最先部分60。因为跟随区段面对活塞的表面的最先部分60是在前导区段面对活塞的表面15 (它形成了该工作表面的一部分)之下，所以该滚轮可以平滑地从一个区段过渡到下一个区段上。即使前导区段与跟随区段之间存在略微的不匹配(如可以从制造公差内尺寸的偏差产生的)，这将仅会导致该滚轮从一个区段传递到下一个区段的位置的轻微的差异但将不会导致震动，因为这些滚轮在一个工作室内将不会遇到一个不连续点。
[0150]该互锁区域被定位成使得该工作室20在其滚轮经过一个区段到下一个区段时正在进行膨胀，即它被定位在该工作表面的跟随表面72处，并且因此由这些活塞通过这些滚轮(随着它们经过一个互锁区域)施加在该环形凸轮上的力不是处于一个最大值。
[0151]通过控制这些低压(以及任选的高压)阀门的打开和关闭，由每个室所排出的工作流体的净体积可以对于每个工作室容积周期来选择以便使得总流体排量与一个需求信号相匹配，例如一个流体体积需求信号或一个输出压力信号。在EP O 361 927、EP O 494236和EP I 537 333中披露了一些适合的控制算法，这些专利的内容通过引用被结合在此。
[0152]因此，本发明提供了一种机构来使滚轮、或其他接合凸轮的元件能够从一个区段平滑地移动到下一个区段上，从而将磨损最小化。然而，因为提供了多个区段，如果需要的话它们可以被单独的检查、维护并且更换。
[0153]此外，这些螺栓3 (作为附接装置起作用)是定位在从开口 4延伸的多个孔内的，这些开口也是定位在该工作表面的跟随表面72内的，并且因此由这些活塞通过这些滚轮(随着它们经过这些孔)施加在环形凸轮上的力同样不是处于最大值。
[0154]工作室容积周期的相位是由环形凸轮的工作表面中的这些波形来限定的。在这个实例中，该环形凸轮是该流体工作泵的一部分并且因此这些活塞作用在该环形凸轮上的力在每个工作室的压缩冲程中是最大的，这与这些滚轮沿着该前导表面70经过是重合的。如果该流体工作机器是一个流体工作马达(或在实质性比例的时间上作为一个马达运行，或者如果最大扭矩要求(并且因此传输到该工作表面上的最大力)是当作为一个马达运行时)，则这些螺栓将取代为有利地被定位在从这些前导表面70的工作表面中的多个开口延伸的多个孔中。这使得这些附接装置能够被提供在这些工作表面中(由此使得该环形凸轮以及流体工作机器能够比已知的装备更紧凑而且更轻)，同时将这些滚轮、或其他接合凸轮的元件上的磨损最小化，否则的话可能由该工作表面中的这些开口产生的这些不连续点导致这些磨损。
[0155]可能的情况是这些区段通过将一个连续的环断成多个较小的零件来制造，例如通过在该连续的环中制造多个凹口或缺陷点并且然后使所述环膨胀或以其他方式对其进行过度应力而将其断裂。
[0156]图2 (a)以夸张的形式示出了一个区段100如何可以被形成为带有一个紧固表面(一个支持面对的表面)102，这个紧固表面比轴105 (该区段要被紧固到这个轴上)的外表面104 (作为一个凸轮区段支持件来起作用)具有更小的曲率半径，从而致使在该区段与该轴之间该区段被抵靠该轴放置的地方存在一个间隙106。
[0157]图2(b)展示了进入该轴的一个固定力110，该力典型地是由附接装置(例如在图1(a)与(b)中示出的区段5、7的多个螺栓3)施加的。固定力110使区段100变形来封闭这个间隙106，从而使该区段与外表面104形成协作接合(如图2(b)所示)。作为由固定力110使该区段变形的结果，一个切向压缩应力112被引入该区段中，并且具体是在面对活塞的表面108中。
[0158]该切向压缩应力总体上平行于面对活塞的表面来施加,在使用中滚轮在这个面对活塞的表面上经过。这种切向压缩应力在承受来自经过的滚轮非常高的力的情况下增加了滚动表面的寿命。否则的话，高负荷的经过滚轮将致使朝向该轴的滚动表面的局部化压缩，这在其他情况下将在这个面对活塞的表面上导致切向拉伸应力。因此，该压缩应力112抵消了一些拉伸应力。实际上，在一些替代实施方案中，这种压缩应力可以超过所预期的拉伸应力所以在正常的使用这个面对活塞的表面中不会经受切向拉伸应力。
[0159]因此，该区段面对活塞的表面的曲率，以及相对表面的曲率是不同的并且所以该区段必须被弯曲(并且由此被弹性地变形)以便被安装到一个成弧度的凸轮区段支持件上。在这种情况下，该区段面对该凸轮区段支持件的侧面的曲率是大于该凸轮区段支持件的曲率的。在多个替代实施方案中，这些区段可以是旨在被保持在一个面向内的凸轮区段支持件上，以便提供一个面向内的工作表面(例如，在这些活塞被定位在该环形凸轮之内的一个径向活塞机器中)。在这种情况下，为了可以将这些凸轮区段面对活塞的表面置于切向压缩应力之下，这些区段面对支持件的表面可以提供一个比该紧固表面更大的曲率半径。
[0160]与已知的由延伸到工作表面的任一侧的多个凸缘(或其他附接装置)紧固到一个支持结构上的多个区段组成的环形凸轮相比，延伸通过该工作表面(或面对活塞的表面)的附接装置(例如螺栓)使得这些区段的面对活塞的表面能够被置于更大程度的压缩之中。
[0161]总体上讲，该区段100已经被配置成使得它若不被弹性变形以便在这个面对活塞的表面中、以及在组装的环形凸轮的这个工作表面中产生压缩变形就无法被安装到一个环形凸轮中。该区段的工作表面(面对活塞的表面减去典型地在使用中在一个相邻的区段面对活塞的表面之下凹陷进去的任何部分)限定了一个环形凸轮工作表面的波形的一个比例X。在图2中示出的实例中，这个比例是2.00。然而，在该工作表面之下的区段(即，忽略了使用中不与这些滚轮或其他接合凸轮的元件接合的零件)的曲率是360°的一个分数y，该分数不是X的整数倍数。例如，在该工作表面之下的区段的曲率可以是44°并且所以y = 0.122222。在这个实例中比率x/y = 16.3636 (36)，它并不是一个整数。因此，由该区段提供的这个工作表面与该区段本身的曲率是不匹配的，并且该区段不能被用来形成仅具有多个其他区段(具有相应形状)的一个环形凸轮，这是因为一个凸轮应该具有整数个波形。
[0162]区段100还装配有(任选地)多个横开口 114，这些横开口总体上平行于该组装的环形凸轮以及面对活塞的表面的旋转轴线而延伸通过该区段。这这些横开口提供了具有比该区段的周围材料更大的压缩率的多个区并且有助于该区段的变形，从而使得用一个较小的固定力能够产生一个给定的切向压缩力。一个或多个横开口可以被定位并且确定尺寸以实现通过该区段的切向压缩力的一种希望的分布。例如，这些横开口的位置和尺寸可以被选择为将压缩力集中到该前导表面上，或这些前导表面的最陡斜的部分上。
[0163]在一些实施方案中，这些环形凸轮区段被形成为具有这些横开口 114，它们定位在构成这个环形凸轮的这些波状的前导面或跟随面中的这些活塞将在运行过程中施加最大力的那一个面的区域内。这个力在多个有效周期的过程中随着流体以与多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出多个工作室而周期性地变化。在工作室容积的周期中的这种压力变化取决于该机器的功能。如果该机器是一个泵，则这些开口被定位在这些前导面中，所以这些滚轮在收缩冲程中经过这些开口，这时对应的工作室可以与高压歧管处于流体连通，并且其结果是该工作室内的压力高于在该低压歧管的压力。如果该机器是一个马达，则这些开口被定位在这些跟随面中，所以这些滚轮在膨胀冲程中经过这些开口，这时对应的工作室从该高压歧管接收工作流体。在这两种情况下，在一个有效周期过程中，不论何时该工作室经过一个横开口该工作室都对该高压歧管是开放的。
[0164]在实践中，在多个固定点之间的这个凸轮区段支持件的这个曲率才是重要的，并且该凸轮区段支持件可以不具有一个连续的曲率，或者甚至不具有这些图中所示的一个连续的表面。
[0165]尽管这些凸轮区段被展示为以在一个第一端具有一个舌部并且在另一端具有限定了一个槽的两个舌部的形式的协作的多个构形，但是一个大系列的其他安排中的任一种都是有可能的。例如，这些舌部可以是直的、弯曲的、或总体上三角形的。这些凸轮区段可以在任一端具有一个单一的舌部，这些舌部在该组装的装置中是彼此相邻的，由此在使用中形成了互锁区域。
[0166]在一些实施方案中，这些环形凸轮区段被形成为具有这些开口 4，它们仅定位在构成这个环形凸轮的这些波状的这个前导面或这些跟随面中这些活塞将在运行过程中施加最少力的那一个面中。这个力在多个有效周期的过程中随着流体以与多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出多个工作室而周期性地变化。在工作室容积的周期中的这种压力变化取决于该机器的功能。如果该机器是一个泵，则这些开口被定位在这些跟随面中，所以这些滚轮在膨胀冲程中经过这些开口，这时对应的工作室可以与低压歧管处于流体连通，并且其结果是该工作室内的压力处于或低于该低压歧管的压力。如果该机器是一个马达，则这些开口被定位在这些前导面中，所以这些滚轮在收缩冲程中经过这些开口，这时对应的工作室正在将工作流体排出到低压歧管。在两种情况下，不论何时该工作室经过一个开口该工作室都是与该高压歧管密封分离的。这些开口是这些工作表面中的多个不连续点的实例，并且例如相邻的多个区段之间的多个互锁区域的其他不连续点也可以用相同的方式来分布。
[0167]参见图3，在一些实施方案中，仅在这些跟随面中的一些当中提供了多个开口 4。图3的凸轮区段在典型地为一个泵可运行而且在一些条件(例如提供一种定位功能)下作为一个马达也可运行的流体工作机器中是尤其有用的。因此，在泵送过程中，这些滚轮仅在对应的活塞缸正在膨胀时经过开口并且该工作室内的压力是相对较低的。然而，在马达运行过程中，尽管在有效马达运行周期的过程中当这些滚轮支承在这些跟随面上时该工作室内的压力会是相对较高的，但这些有效马达运行周期是选定的以便与这些滚轮经过这些没有开口的波状的这些跟随面、或者这些跟随面的那些部分相重合。取而代之，在这些工作室支承在具有开口的多个跟随面上的周期中，这些工作室总是执行没有工作流体净排量的空转冲程。这限制了在马达运行过程中工作流体的最大通过量但是存在许多在马达运行过程中最大排量小于在泵送过程中的最大排量的应用，例如，一个由风力涡轮机的叶片驱动的机器会典型地作为一个泵来运行，但是偶尔可以作为一个马达来驱动以便控制叶片的位置，例如用于维护。为了将有效周期定时从而与滚轮经过多个跟随面相重合，该控制器参照了一个数据库，这个数据库具有哪些跟随面包括多个开口(以及这些开口被定位在哪里)、以及从轴传感器18接收的环形凸轮的角位置的连续测量值，并且该控制器在每一个后续的工作室容积周期中有待由每个工作室排出的工作流体的体积的每个选择上将其考虑在内。
[0168]在一些实施方案中，该控制器可以致使一个工作室执行一种部分的马达运行周期，在这个部分的马达运行周期中该控制器在滚轮支承在一个开口(或者一个互锁区域，或在该工作表面中的任何其他不连续点)上之前关闭该高压阀门，这样使得该工作室内的压力在该滚轮支承在一个开口(或一个互锁区域)上时被限制为低于一个阀值。
[0169]在一些实施方案中，只要如果该高压歧管内的压力是低于一个阀值的，该控制器可以允许一个工作室在对应的滚轮经过一个包括开口的跟随表面的同时执行一个马达运行周期，在这种情况下通过该滚轮支承在该环形凸轮上的力是无论如何不会过高的。
[0170]可任选地，该流体工作机器同样是可运行的以便在一个第二(相反的)旋转方向上作为一个泵起作用。在这种情况下，这些前导面(当该流体工作机器在一个第一方向上进行旋转时)成为跟随面(当该流体工作机器在一个第二方向上进行旋转时)而这些跟随面(当该流体工作机器在一个第一方向上进行旋转时)成为前导面(当该流体工作机器在一个第二方向上进行旋转时)。在一些实施方案中，当在该第二方向上进行旋转时，只要该高压歧管内的压力是低于一个阀值的，该控制器就可以允许一个工作室在对应的滚轮经过一个包括开口的跟随表面的同时执行一个泵送周期，在这种情况下通过该滚轮支承在该环形凸轮上的力是无论如何不会过高的。在一些实施方案中，当在该第二方向上进行旋转时，该控制器可以允许一个工作室执行一个部分的泵送周期，在这个部分的泵送周期中该控制器在该滚轮支承在一个开口(或者一个互锁区域)上之后关闭该低压阀门，这样使得该工作室内的压力当该滚轮支承在一个开口(或一个互锁区域)上时被限制为低于一个阀值。
[0171]对于一个主要作为马达、并且在一些情况下作为一个泵运行的机器而言，这些开口可以被定位在这些前导面中的一些面而不是这些跟随面中的一些面中。
[0172]该环形凸轮进一步包括多个侧板(在该环形凸轮的一侧、或更优选地在两侧上)，这些侧板围绕该环形凸轮的圆周延伸(并且每个侧板典型地还邻接该环形凸轮的工作表面的一个边缘)，这防止了这些滚轮从该环形凸轮的波状表面上滑脱。在具有两个或更多个环形凸轮的实施方案中，可以存在定位在两个环形凸轮之间的一个侧板，该侧板起到防止这些滚轮从两个环形凸轮上滑脱的作用。可替代地，这两个或更多个凸轮环各自可以具有多个分离的侧板。
[0173]这些侧板可以是整体的，或者可以如图3所示是分段的。在图3中示出的实施方案中，环形凸轮区段7被紧固到一个侧板区段120上(并且典型地紧固到两个侧面区段上，到该区段的波状表面的任一侧上)。在一些替代实施方案中，与所存在的环形凸轮区段相比可以存在更少、或更多的侧板区段，这些侧板区段围绕这个或每个环形凸轮的圆周的每侧布置。
[0174]这些侧板由延伸穿过多个螺栓孔的多个螺栓36保持到这些区段7上。这些螺栓可以各自延伸穿过多于一个环形凸轮(或环形凸轮区段)或多于一个侧板(或侧板区段)。
[0175]该环形凸轮的这些侧板区段可以是成角度地从这些凸轮区段上偏置的，这样使得每个侧板与该组装的环形凸轮的两个(或更多个)区段重叠。因此，并且在该组装的环形凸轮中，多个侧板区段之间的接合处不与多个区段之间的接合处对齐或重叠，并且紧固到一个环形凸轮区段上的一个侧板区段的这个重叠部分122可以被用来轴向地(即相对于该轴)对齐这些凸轮区段(例如在组装与维护的过程中，或者在使用中当力被施加到该波状表面时，用来减少由相邻的环形凸轮区段相对于彼此的运动所造成的磨损)。在一些实施方案中，这些侧板可以被固定到轴上、或者相对于这些阀门和工作室而固定，这样使得这些凸轮区段在这些侧板之间移动。
[0176]本发明的环形凸轮作为一个大型的流通工作机器(其中接近可能是困难的并且一个长的环形凸轮工作寿命是重要的)的部件是尤其有用的。例如，该环形凸轮可以是一个风力涡轮机塔(典型地在高度上超过50m)、或离岸风力涡轮机塔的吊舱内的泵的一部分，其中驱动轴被连接到一个风力涡轮机的这些叶片上，并且在这种情况下为了维护或维修而将该流体工作机器、或该风力涡轮机的这些叶片移除是不可实行的。
[0177]在此处披露的本发明的范围内可以做进一步的变体和修改。
【权利要求】
1.一种用于具有至少一个活塞的流体工作机器的环形凸轮，该环形凸轮包括至少两个区段；每个所述区段在一个前导区域处具有一个前导协作构形并且在一个跟随区域处具有一个跟随协作构形；每个前导协作构形与一个所述跟随协作构形在一个互锁区域处于协作性接合；每个所述区段具有一个面对活塞的表面，这些面对活塞的表面一起限定了一个凸轮工作表面用于通过一个接合凸轮的元件与该至少一个活塞的运行性接合从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮的旋转相耦联；每个所述前导和跟随协作构形具有这个面对活塞的表面的一部分；其特征在于，每个前导协作构形具有一个面对活塞的表面，该面对活塞的表面在该前导协作构形的一个跟随区域处形成该工作表面的一部分，并且在该前导协作构形的跟随区域处横贯该互锁区域从该工作表面上凹陷、并且每个跟随协作构形具有一个面对活塞的表面，该面对活 塞的表面在该跟随协作构形的一个前导区域处形成该工作表面的一部分、并且在该跟随协作构形的跟随区域处横贯该互锁区域从该工作表面上凹陷。
2.根据权利要求1所述的环形凸轮，其中，每个协作构形包括一个舌部。
3.根据权利要求1所述的环形凸轮，其中，该工作表面是波状的。
4.根据权利要求1所述的环形凸轮，其中，一些或全部区段包括一种抗滑移的构形，用于阻止该区段相对于一个凸轮区段支持件的滑动。
5.根据权利要求1所述的环形凸轮，其中，在一个互锁区域内接合的相邻区段的这些协作的构形的面对活塞的表面跨过一个小于180.0°的角度。
6.一种流体工作机器，包括根据权利要求1所述的一个环形凸轮，以及可运行地与该环形凸轮工作表面相接合的至少一个活塞，这样使得该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联。
7.根据权利要求6所述的流体工作机器，其中每个所述接合凸轮的元件并不是在每个工作室容积的周期都支承在一个互锁区域上，并且其中该流体工作机器在一个第一旋转方向上既作为一个泵也作为一个马达是可运行的，该流体工作机器是可运行的而使得每个接合凸轮的元件不会在对应的工作室正在收缩时支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室周期过程中执行一个泵送周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上的工作室容积周期中执行一个马达运行周期。
8.根据权利要求6所述的流体工作机器，其中每个所述接合凸轮的元件并不是在每个工作室容积的周期都支承在一个互锁区域上，并且其中该流体工作机器在一个第一旋转方向上作为一个泵并且作为一个马达是可运行的，该流体工作机器是可运行的而使得每个凸轮随动元件不会在对应的工作室正在膨胀时支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室周期中执行一个马达运行周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上的工作室容积周期中执行一个泵送周期。
9.根据权利要求6所述的流体工作机器，其中该流体工作机器是一个马达并且该机器被配置为使得只有当对应的工作室在收缩时这些接合凸轮的元件才支承在这些互锁区域上，或者其中该流体工作机器是一个泵并且该机器被配置为使得只有当对应的工作室正在膨胀时这些接合凸轮的元件才支承在这些互锁区域上。
10.根据权利要求6所述的流体工作机器，其中每个所述区段限定了该工作表面的多个波形，这样使得在使用中每个所述工作室的接合凸轮的元件并不是在工作室容积的每个周期都支承在一个互锁区域上，并且其中该控制器是可运行的以便在每个所述接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时使该工作室内的流体压力与当该接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时该工作室内的流体压力相比是受限制的。
11.根据权利要求10所述的流体工作机器，其中，该控制器是可运行的以便通过对有待在工作室容积的一个周期中排出的流体净体积的选择来限制每个所述工作室中的工作流体压力。
12.根据权利要求10所述的流体工作机器，其中，该控制器是可运行的以便通过选择一个工作室进行一个空转周期来限制每个所述工作室中的工作流体压力。
13.一套零件，这套零件被组装起来时形成了根据权利要求1所述的一个环形凸轮、或者根据权利要求6所述的一个流体工作机器。
14.一种运行根据权利要求6所述的流体工作机器的方法，该方法包括致使该环形凸轮以及该至少一个活塞的相对旋转，这样使得该至少一个接合凸轮的元件从一个第一区段的前导协作构形上平滑地经过而到达一个第二区段的跟随协作构形。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，每个所述区段限定了该工作表面的多个波形，这样使得每个所述工作室的接合凸轮的元件在工作室容积的每两个或更多个周期中支承在一个互锁区域上一次，该方法包括在一个逐周期的基础上对有待由每个所述工作室排出的工作流体的体积进行选择，从而在每个所述接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时使该工作室内的流体压力与当该接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时该工作室内的流体压力相比是受限 制的。
【文档编号】F04B1/04GK103534481SQ201180001464
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2011年7月19日 优先权日:2010年8月17日
【发明者】W·H·S·瑞普恩, U·B·P·斯坦, R·G·福克斯, S·H·索尔特 申请人:阿尔特弥斯智能动力有限公司
【专利摘要】一种用于流体工作机器的环形凸轮(1)是由多个区段(5，7)形成的。这些区段具有面对活塞的表面(15，16)，这些面对活塞的表面一起限定了该流体工作机器的一个工作表面。这些区段包括：一个前导协作构形(46)，这个前导协作构形具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在一个跟随端形成该工作表面的一部分，并且这个面对活塞的表面在一个前导端从该工作表面上凹陷；以及一个跟随协作构形(40)，这个跟随协作构形具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在一个前导端形成该工作表面的一部分、并且在该一个跟随端从该工作表面上凹陷。这些协作构形互锁并且多个滚轮由此从一个区段平滑地移到下一个区段，无论是否由于制造公差或磨损而在对齐上有轻微的改变。具有面对活塞的表面的这些区段是处于压缩应力中以便部分地或完全地抵销在使用中由于滚轮的作用引起的拉伸应力。这些区段形成了一个波状的凸轮表面，并且通过该工作表面在前导或跟随表面中在使用中受到最小的来自活塞的力的的那个面上提供了附接装置(3)。
【专利说明】环形凸轮以及包括环形凸轮的流体工作机器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于流体工作机器的环形凸轮。与本发明尤其相关的是以下的应用，其中环形凸轮在使用中经受特别大的力，并且特别是用于大型流体工作机器(例如用于风力涡轮机的吊舱内)的环形凸轮。
【背景技术】
[0002]流体工作机器包括受流体驱动的和/或驱动流体的机器，如泵、马达、以及可以在不同的运行模式下作为泵亦或作为马达而起作用的机器。
[0003]当流体工作机器作为泵来运行时，一个低压歧管典型地用作工作流体的一种净来源点(net source)而一个高压歧管典型地用作工作流体的净汇收点(net sink)。当流体工作机器作为一台马达来运行时，一个高压歧管典型地用作流体的净来源点而一个低压歧管典型地用作流体的净汇收点。在本说明书和所附权利要求书中，术语“高压”以及“低压”是相对的，并且取决于具体应用。在一些实施方案中，低压工作流体可以处于高于大气压的一个压力，并且可以是大气压的几倍。然而，在所有情况下，低压工作流体将典型地处于比高压工作流体更低的压力。一台流体工作机器可以具有一个以上的低压歧管并且具有一个以上的闻压歧管。
[0004]大排量环形凸轮式流体工作机器(即:具有一个大型的旋转的环形凸轮的流体工作机器，这个凸轮驱动围绕该凸轮安排的多个径向活塞，其中每个活塞典型地在每圈凸轮旋转上往复运动多次)是已知的并且被提议用于可再生能源的应用中，在这些应用中存在一种低速的旋转输入但有一个相对高速的发电机(Rampen, Taylor&Riddoch, Gearlesstransmissions for wind turbines,DEWEK,Bremen,Dec.2006)。环形凸轮流体工作机器典型地具有多个滚轮，这些滚轮在一个波状的凸轮上滚动并且运行性地连接到多个活塞上。每个活塞是可滑动地接合在一个缸中，这个缸与活塞一起限定了包含工作流体的一个工作室，该工作室通过一个或多个阀门与高压以及低压歧管相连通。这些活塞是各自可运行的以便在该缸内进行往复运动从而在环形凸轮旋转时改变该工作室容积，这样就执行了一个工作室容积周期，并且在这个过程中工作流体可以被排出。
[0005]环形凸轮流体工作机器可以被配置为使得这些活塞与缸被定位在该环形凸轮的内部(该环形凸轮具有一个面向内的工作表面)、或者可以被配置为使得该环形凸轮具有一个面向外的工作表面并且被定位在这些活塞与缸的内部。确实，具有每一种配置的环形凸轮流体工作机器也是已知的，其中该环形凸轮旋转、亦或这些活塞和缸旋转。在这种环形凸轮被定位在内与外两圈活塞与缸之间的情况下，还有可能使环形凸轮既有面向内的也有面向外的工作表面。甚至有可能使这些活塞与缸大致与旋转轴线平行地对齐、并且使环形凸轮具有一个或多个轴向面对的工作表面。
[0006]驱动相对小的液压马达的环形凸轮泵已经被提议作为耐用的可变速传动装置(例如)用在风力涡轮机发电机、或潮汐流以及重力供给的水力发电机之中。
[0007]多缸流体工作机器(包括环形凸轮流体工作机器)可以是可变排量的流体工作机器(泵亦或马达，或者作为泵亦或马达可运行的机器)，其中每个工作室是可选择的以便由该工作室在一个工作室容积周期的过程中执行一个有效的(或部分有效的)工作室容积周期或者一个空转周期来对从该低压歧管至高压歧管(或与之相反)的流体的时间平均净排量进行调节，在该有效的(或部分有效的)工作室容积周期中存在一个工作流体的净排量，而在该空转周期中基本上不存在工作流体的净排量。
[0008]大型环形凸轮式机器维修起来是困难并且昂贵的，甚至为了维修一个工作室就要求将整个机体拆卸。这在可再生能源的应用中可能是特别昂贵的，因为必须从一个难于接近的位置(例如一个风力涡轮机的吊舱)上移动一个笨重的流体工作机器，这伴随着要求大型并且昂贵的运输设备(例如一台起重机)。因此，令人希望的是使得此类大型流体工作机器在原位是可维修的，以此降低或免除对于大部件运输的要求。
[0009]此外，大型的流体工作机器(例如适合于可再生能源的那些)是典型地经受着特别高的内力和压力。例如，具有适合于风力涡轮机的尺寸的大型环形凸轮流体工作机器的高压(以及确实其低压)工作流体的压力是特别高的。因此由该环形凸轮接收的来自这些滚轮的力也是很高的，并且已知它使得这些环形凸轮的工作表面受损。已经有人提出用多个区段来组装大型环形凸轮，并且已知由于工作表面上出现的多个不连续点在区段之间的交界处的滚轮压力下使得过度磨损发生在滚轮上以及工作表面上。此外，多个旋转零件本身的重量可以导致过度的环形凸轮磨损。
[0010]因此，对于具有最小的重量并且具有延长的工作寿命的一种流体工作机器以及用于径向流体工作机器的一种具有模块式构造的环形凸轮仍然存在着一种需求。
【发明内容】
[0011]术语环形凸轮一部分或环形凸轮区段的“前导”或“跟随”边缘(或末端或其他特征)在此是关于该环形凸轮相对于这些活塞的旋转方向来表达的，这典型地是由于该环形凸轮的旋转但是在一些实施方案中是由于这些活塞安装于其上的一个壳体的旋转。在一些实施方案中，该环形凸轮与这些活塞的相对旋转可以是处于任何一种转向上(例如，一个给定的流体工作机器的转向在运行或维护过程中在某些时候可以被反转)并且这些前导缘以及跟随缘或其他特征是相对于这些旋转的转向之一来定义的。所提及的至少一个活塞的往复运动是与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相关联包括了以下可能性，即:或者是环形凸轮旋转，或者是该至少一个活塞旋转，或者两者均旋转但处于不相等的速度。在所有情况下旋转都是围绕通过该环形凸轮的中心的一个轴线的。
[0012]根据本发明的一个第一方面，在此提供了一种用于具有至少一个活塞的流体工作机器的环形凸轮，该环形凸轮包括至少两个区段；每个所述区段在一个前导区域处具有一个前导协作构形并且在一个跟随区域处具有一个跟随协作构形；每个前导协作构形与一个所述跟随协作构形在一个互锁区域处于协作接合中；每个所述区段具有一个面对活塞的表面，这些面对活塞的表面一起限定了一个(典型地，多凸起部的)凸轮工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(该活塞的一个零件，例如一个活塞滑履，或更典型地一个滚轮)与该至少一个活塞的运行性接合从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联；每个所述前导和跟随协作构形具有这个面对活塞的表面的一部分；其特征在于，每个前导协作构形具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在该前导协作构形的一个跟随区域处形成该工作表面的一部分，并且在该前导协作构形的跟随区域处从该工作表面上凹陷(横贯该互锁区域)、并且每个跟随协作构形具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在该跟随协作构形的一个前导区域处形成该工作表面的一部分、并且在该跟随协作构形的跟随区域处从该工作表面上凹陷(横贯该互锁区域)。
[0013]本发明还在一个第二方面中扩展到了一个活塞式流体工作机器，该流体工作机器包括根据本发明的第一方面的一个环形凸轮，以及运行地与该环形凸轮工作表面接合的至少一个活塞(典型地多个活塞)，这样使得该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相接连。
[0014]本发明在一个第三方面还扩展到了一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器具有根据该第一方面的一个环形凸轮，以及通过一个接合凸轮的元件连接到该环形凸轮上的至少一个活塞，该方法包括致使该环形凸轮和该至少一个活塞的相对旋转，这样使得该至少一个接合凸轮的元件从一个第一区段的前导协作构形上平滑地经过而到达一个第二区段的跟随协作构形。
[0015]典型地，这个或每个活塞通过一个接合凸轮的元件(典型地是一个滚轮)运行性地与该环形凸轮接合。
[0016]在已知的分段式环形凸轮中，一个环形凸轮区段的工作表面是旨在与一个相邻的环形凸轮区段的工作表面对齐并且接触，这样使得这些滚轮或其他接合凸轮的元件在这些环形凸轮区段之间平滑地移动。然而，在实践中，在相邻的工作表面之间经常存在显著的不匹配。不匹配可以在安装时就存在，或通过磨损而发展，或在使用中由于流体工作机器内的力(例如由将力施加在这些凸轮上的这些滚轮、或其他接合凸轮的元件所导致)而瞬时地产生。因此，将会存在多个不连续点，这些点不仅导致了噪声，而且还导致了在滚轮、或其他接合凸轮的元件上、或在该环形凸轮区段的工作表面的边缘上的磨损。
[0017]然而，在本发明的环形凸轮中，相邻的区段具有互锁协作构形，这些互锁协作构形各自具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在一端形成了工作表面的一个部分，并且在另一端从工作表面上凹陷。在一个该互锁区间内将存在一个位置，在这个位置上一个接合凸轮的元件将同时与两个协作构形接触。因此，一个滚轮(处于同该环形凸轮的滚动接合中)，或其他接合凸轮的元件将平滑地从一个区段被过渡到下一个区段上，这是通过与该第一区段的前导协作构形的工作表面进行接触，并且然后同时与该第一区段的前导协作构形的工作表面和该第二区段的跟随协作构形的工作表面进行接触，并且然后仅接触该第二区段的工作表面来实现的。如果在相邻的区段的对齐中存在任何小的不匹配的话，则这个过程将在更晚或更早一些时发生。此外，这个位置的精确位置可以取决于制造公差以及磨损。然而，应该不存在一种不连续点，就像被发现带有略微不匹配的平行工作表面的情况。因此，尽管有制造公差以及使用中的磨损，仍然能够实现使磨损最小化的平滑过渡。这些协作构形典型地是从该工作表面逐渐沿着其长度而凹陷。
[0018]典型地，在该前导协作构形的前导区域处的这个面对活塞的表面，和在该跟随协作构形的跟随区域处的这个面对活塞的表面是从该工作表面凹陷了至少0.25mm,0.5mm或Imm0
[0019]典型地，每个协作构形包括一个舌部。典型地是，每个前导协作构形包括一个前导舌部，该前导舌部具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在该前导舌部的一个跟随缘处形成了该工作表面的一个部分，并且这个面对活塞的表面在该前导舌部的前导区域处从该工作表面凹陷(横贯该互锁区域)。同样典型地，每个跟随协作构形包括一个跟随舌部，该跟随舌部具有一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面在该跟随舌部的一个前导缘处形成了该工作表面的一个部分，并且这个面对活塞的表面在该跟随舌部的跟随区域处从该工作表面凹陷(横贯该互锁区域)。一个协作构形可以具有多个舌部。一个协作构形可以包括第一与第二舌部，从而限定了在其间的一个凹槽。
[0020]通过互锁区域的说法，我们是指以下的一个区域，其中这些协作构形(例如舌部)是彼此相邻的、与在使用中多个滚轮、或其他接合凸轮的元件在其中沿着该工作表面移动的方向是正交的。因此，当这些接合凸轮的元件被从一个区段过渡到下一个相邻的区段时，这些接合凸轮的元件将在一段时间上在该互锁区域内在两个协作构形上延伸。
[0021]典型地，多个活塞被安排在环形凸轮(对于一个面向外的环形凸轮)外侧、亦或该环(对于一个面向内的环形凸轮)的内侧，或者，在一些实施方案中在这两者上(对于具有面向内和面向外的工作表面两者的环形凸轮)。因此，该流体工作机器典型地是一个径向活塞流体工作机器。然而，可以总体上平行于该环形凸轮旋转的轴线来安排多个活塞。该多个活塞典型地是围绕该环形凸轮径向地安排的，并且通常是相等地间隔开的。
[0022]优选地，每个活塞是与一个工作室容积相关联的，该工作室容积随着该活塞的往复运动而周期性地改变。优选地，每个活塞是可滑动地安装到一个缸内，这样使得一个工作室被限定在该缸与活塞之间。典型地，该流体工作机器包括一个本体并且这个或每个缸可以形成在该本体之内。例如，该本体可以包括一个缸体或由其组成。在一些实施方案中，这个或每个缸，或这个或每个活塞，可以是铰接的(典型地通过一个球形支承件)。这个或每个活塞可以被约束在该本体内。
[0023]该工作室容积随着该环形凸轮的旋转而周期性地改变。该流体工作机器包括一个低压歧管以及一个高压歧管，以及多个阀门，这些阀门用于调节每个工作室与该低压歧管以及高压歧管之间的流体流动。典型地，与每个工作室相关联的至少一个所述阀门是一个电子控制的阀门。该流体工作机器包括一个控制器，该控制器是可运行的以便在每个工作室容积周期上并且与多个工作室容积周期成定相关系地控制一个或多个所述电子控制的阀门，以便选择在每个容积周期上由每个工作室排出的工作流体的净体积。
[0024]典型地，每个滚轮、或其他接合凸轮的元件被偏置在该环形凸轮工作表面上。例如，每个滚轮、或其他接合凸轮的元件可以由一个弹性构件(例如一个弹簧)来偏置在该工作表面上。典型地该弹性构件将每个活塞偏置在每个滚轮上、或者其他接合凸轮的元件上，由此将所述滚轮(或其他接合凸轮的元件)偏置在该工作表面上。可替代地，或另外地，每个滚轮(或其他接合凸轮的元件)和/或每个活塞通过来自对应工作室内的流体压力在一个工作室容积周期的一部分或全部过程中被偏置在该工作表面上。典型地，来自对应的工作室内的流体还与每个滚轮、或其他接合凸轮的元件是处于直接连通的，由此将所述滚轮、或其他接合凸轮的元件偏置在该工作表面上，并且进一步将该滚轮、或其他接合凸轮的元件与该活塞分离。例如，每个所述活塞可以限定一个通路，这个通路从该工作室延伸并且形成与该滚轮以及该活塞的相邻表面的流体连通，所以高压流体在该活塞与滚轮之间积聚，并且作为一种自平衡的流体轴承起作用。
[0025]在实践中，施加在每个滚轮、或其他接合凸轮的元件上的力可以是实质性的。这个力在多个工作室容积周期的过程中(并且在一些实施方案中取决于被该控制器选择的一个具体的工作室容积周期上有待由该工作室排出的流体体积)周期性地改变。为了减小磨损，可能的情况是该机器被配置为、或是可运行的，这样使得当该对应的工作室与该低压歧管处于直接的流体连通和/或与该高压歧管分离时这些滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在这些互锁区域上。
[0026]该流体工作机器可以被配置成(或是可运行的)使得当该对应的工作室正在收缩(例如在其中该流体工作机器是一个泵的实施方案中)时这些滚轮、或其他接合凸轮的元件不支承在这些互锁区域上。该流体工作机器可以被配置成(或是可运行的)使得当该对应的工作室正在膨胀(例如在其中该流体工作机器是一个马达的实施方案中)时这些滚轮、或其他接合凸轮的元件不支承在这些互锁区域上。该流体工作机器可以被配置成使得当旋转是在一个第一方向上时，这些滚轮、或其他接合凸轮的元件不会在对应的工作室正在收缩时支承在这个互锁区域上，而当旋转是在一个第二方向时时，这些滚轮、或其他接合凸轮的元件不会在对应的工作室正在膨胀时支承在这个互锁区域上(例如，在其中该工作室是一个泵/马达，在一个第一旋转方向上作为一个泵并且在一个第二旋转方向上作为一个马达)。
[0027]在一些实施方案中，一个工作室的滚轮、或其他接合凸轮的元件不会在每个工作室容积周期中都支承在一个互锁区域上(例如，该滚轮或其他接合凸轮的元件可以仅在每个第二周期或仅在每个第三周期、或仅在每多于两个、或三个或更多个周期中支承在一个互锁区域上)。
[0028]因此，在一些实施方案中，其中该流体工作机器在一个第一旋转方向上既作为一个泵也作为一个马达是可运行的，该流体工作机器可以被配置为(或是可运行的)使得在该第一旋转方向中每个接合凸轮的元件不会在对应的工作室正在收缩时支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室周期过程中执行一个泵送周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在多个工作室容积周期的过程中执行一个马达运行周期，在这些工作室容积周期中接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上(按照情况可能是工作室容积的每个第二周期、或每个第三周期、或仅在每个大于两个、或三个或更多个的周期上)。
[0029]在一些实施方案中，该流体工作机器在一个第一旋转方向上可以既作为一个泵也作为一个马达来运行并且每个接合凸轮的元件只仅在工作室进行膨胀时不会支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室容积的周期中执行一个马达运行周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在多个工作室容积的周期中执行一个泵送周期，在这些工作室容积周期中该接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上。
[0030]该流体工作机器可以是在一个第一旋转方向上作为一个马达并且在一个第二旋转方向上作为一个泵可运行的，在该第一旋转方向上每个接合凸轮的元件在对应的工作室进行膨胀时不会支承在一个互锁区域上，并且在该第二旋转方向上每个接合凸轮的元件在对应的工作室正在收缩时不会支承在一个互锁区域上。
[0031]因此，当一个滚轮或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时工作室内的流体压力与当接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时(即，该工作表面的另一个区域不包括一个互锁区域或其他不连续点)工作室内的流体压力相比是受限制的。[0032]该流体工作机器可以被配置成(或是可运行的)使得仅当该对应的工作室进行膨胀(例如在其中该流体工作机器是一个泵的实施方案中)时这些滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在这些互锁区域上。该流体工作机器可以被配置成使得仅当该对应的工作室进行膨胀(例如在其中该流体工作机器是一个马达的实施方案中)时这些滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在这些互锁区域上。
[0033]因此，在一些实施方案中，其中该流体工作机器在一个第一旋转方向上既作为一个泵也作为一个马达是可运行的，该流体工作机器可以被配置成(或是可运行的)使得在该第一旋转方向中每个接合凸轮的元件只是在对应的工作室正在膨胀时支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室周期过程中执行一个泵送周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在多个工作室容积周期的过程中执行一个马达运行周期，在这些工作室容积周期中接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上(按照情况可能是工作室容积的每个第二周期、或每个第三周期、或仅在每个大于两个、或三个或更多个的周期上)。
[0034]在一些实施方案中，该流体工作机器在一个第一旋转方向上既作为一个泵也作为一个马达是可运行的，并且每个接合凸轮的元件仅在该对应的工作室正在收缩时支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室容积周期的过程中执行一个马达运行周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在多个工作室容积的周期中执行一个泵送周期，在这些工作室容积周期中该接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上。
[0035]该流体工作机器可以是在一个第一旋转方向上作为一个马达并且在一个第二旋转方向上作为一个泵可运行的，在该第一旋转方向上每个接合凸轮的元件只在对应的工作室进行收缩时支承在一个互锁区域上，而在该第二旋转方向上每个接合凸轮的元件只在对应的工作室进行膨胀时支承在一个互锁区域上。
[0036]因此，当一个滚轮或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时工作室内的流体压力与当接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时(即，该工作表面的另一个区域不包括一个互锁区域或其他不连续点)工作室内的流体压力相比是受限制的。
[0037]流体工作机器能够是可运行的以便作为一个泵或一个马达(在一个或两个旋转方向上)起作用。流体工作机器(例如风力涡轮机)可以在实质性的大多数时间上作为一个泵起作用，但是也可以作为马达是可运行以便使得涡轮叶片(或其他旋转装置)能够在维护过程中被驱动到一个所希望的取向上。在一些应用中可能有利的是使一个流体工作机器既作为一个泵也作为一个马达在一个给定的旋转方向上是可运行的。例如，在大多数时间作为一个泵起作用(并且这个或每个接合凸轮的元件在该工作室进行收缩时不支承在一个互锁区域上)的流体工作机器(例如风力涡轮机)因此可以仅在一些工作室容积周期(即，当这个或每个接合凸轮的元件不支承在一个互锁区域上时)上作为一个马达而有利地是可运行的以便将该机器定位。例如，在大多数时间作为一个泵起作用(并且这个或每个接合凸轮的元件在该工作室进行收缩时不支承在一个互锁区域上)的流体工作机器(例如风力涡轮机)因此可以在少数时间(即，当这个或每个接合凸轮的元件在该工作室进行膨胀时支承在一个互锁区域上)中作为一个马达而有利地是可运行的以便将该机器定位。
[0038]在一些实施方案(例如，其中所述工作室在一个逐周期的基础上是可选择的以便执行一个有效周期或一个空转周期和/或可选择的以执行一个泵送周期或马达运行周期，或者其中该流体工作机器被配置为在对应的第一以及第二旋转方向上执行一系列的有效周期以及空转周期，或者泵送周期以及马达运行周期)中，该流体工作机器是可运行的(或被配置为)以便在这些滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上(与当该凸轮工作元件支承在该工作表面的另一个区域上时工作室内的流体压力相比)时限制所述工作室内的工作流体压力(与当该接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时该工作室内的流体压力相比)。优选地，该流体压力被限制为一个压力，它是实质性地低于在一个典型的有效工作室容积的周期中的最大压力。例如，该压力可以被限制为小于50巴，100巴或200巴。该压力可以限制为小于50%，或小于25%的最大额定工作室运行压力，或在一个典型的有效工作室容积的周期中的最大压力。
[0039]优选地，当这些滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时，由控制器选择通过所述工作室在一个工作室容积的周期中排出的工作流体的净体积来限制该压力。可以在该对应的工作室容积周期之前选定在一个工作室的容积周期中由一个工作室排出的工作流体的净体积。
[0040]可能的情况是在一个工作室容积的周期(即，一个有效、空转、马达运行或泵送周期)中有待由一个所述工作室排出的流体的净体积是响应于该高压歧管内的压力和/或每个所述滚轮相对于每个所述互锁区域(或其他接合凸轮的元件)的位置而选择的或是可选择的，以此来限制所述工作室内工作流体的压力。
[0041]例如，一个风力涡轮机的流体工作机器的高压歧管内的压力可以是根据风速来改变。
[0042]在一些实施方案中，该控制器是可运行的以便对一个或多个电子控制的阀门(在一个所述工作室与该高压和/或低压歧管之间)进行控制(通过打开、关闭或防止打开或关闭)以便当该关联的滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时选择在一个工作室容积的周期中由所述工作室排出的工作流体的体积、或防止工作流体的排出，以便由此当该滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时限制所述工作室内的工作流体压力。
[0043]在一些实施方案中，每个所述工作室是可运行的以便执行一个部分有效的周期，在这个部分有效的周期中存在一个流体体积的净排量，该净排量是小于该工作室可运行排出的最大的流体体积。因此，该控制器能够是可运行的以便对一个或多个电子控制的阀门进行控制从而当所关联的滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时选择所述工作室的一个部分有效的周期，由此在所述工作室周期的那个部分中当该滚轮、或其他接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时限制所述工作室内的工作流体压力。
[0044]该工作表面可以包括另外的多个不连续点并且该流体工作机器能够是可运行的以便当这些滚轮、或其他接合元件支承在一个不连续点上时限制所述工作室内的工作流体压力。
[0045]因此，该方法可以包括在一个逐周期的基础上选择这些所述工作室中的一个或多个的有效泵送运行周期与有效马达运行周期或空转周期中的一个或多个，从而当一个接合凸轮的元件支承在一个互锁区域(或该工作表面中的其他不连续点)上时限制在一个或多个工作室内的压力。该方法可以包括致使该控制器选择所述工作室中的一个或多个的有效泵送运行周期与有效马达运行周期或空转周期。[0046]可能的情况是每个活塞的运动轴线是与该环形凸轮共面的，但不会从该环形凸轮的中心轴线直接地径向延伸。取而代之，每个活塞的运动的轴线优选地是倾斜的，即，不会从该环形凸轮的中心轴线直接地延伸离开。这减小了作用在可滑动地安装在缸内的活塞上的剪切力。
[0047]典型地，该环形凸轮的工作表面是波状的(限定至少一个波形并且典型地是多个波形)。这些波形可以是正弦曲线，尽管典型地存在与正弦曲线形式的一些偏离。一些或所有区段可以具有限定了波形的一部分的一个面对活塞的表面。在一些实施方案中，这个或每个所述区段中的一个或多个包括一个面对活塞的表面，这个面对活塞的表面限定了多于一个波形、或多个波形。因此，一个工作室的滚轮、或其他接合凸轮的元件在每个工作室容积周期不支承在一个互锁区域上并且可以仅在每多于一个工作室容积周期(该周期可以是一个整数的或非整数数目的工作室容积周期)支承在一个互锁区域上。一个工作室的滚轮、或其他接合凸轮的元件可以仅在每两个(或大于两个)工作室容积周期支承在一个互锁区域上。因此一些或所有的区段都可以包括多于一个波状表面的波峰。一些或所有的区段可以包括多于一个波状表面的波谷。形成一个环形凸轮的这些区段可以都是彼此相同的，或者可以存在两个或更多的形成环形凸轮的区段的形状。
[0048]这种环形凸轮可以安装在一个可旋转的轴上。该可旋转的轴可以是空心的。可能的情况是该环形凸轮旋转并且该至少一个活塞保持在位。可能的情况是该环形凸轮是静止的并且该至少一个活塞相对于该环形凸轮而旋转。可能的情况是，该环形凸轮以及该至少一个活塞两者都可以旋转，但是以不同的旋转速度或方向，这样使得在该环形凸轮与该至少一个活塞之间存在相对旋转。
[0049]优选地，一个区段的这个前导协作构形的最领先的尖端，或一个区段的这个跟随协作构形的最靠后的区域是光滑的。通过避免锐利的边缘可以减小磨损。
[0050]优选地，一些或所有的区段包括一个抗滑移的构形来阻止该区段相对于一个凸轮区段支持件的滑动。例如，一个或多个区段可以包括一个花键或槽以便安装到一个凸轮区段支持件的协作的槽或花键中，或包括一个槽以便接收一个键构件，该键构件也安装到一个凸轮区段支持件上的槽中。优选地，该凸轮区段支持件包括这个可旋转的轴。
[0051]优选地，接合到一个互锁区域内的相邻区段的这些协作的构形的面对活塞的表面跨过一个小于180.0° (但是典型地大于170.0° )的角度。
[0052]因此，本发明在一个第四方面扩展到了一种用于具有至少一个活塞的流体工作机器的环形凸轮，该环形凸轮包括至少两个区段；每个所述区段在一个前导区域处具有一个前导协作构形，并且在一个跟随区域处具有一个跟随协作构形；每个前导协作构形与一个所述跟随协作构形在一个互锁区域处于协作性接合；每个所述区段具有一个面对活塞的表面，这些面对活塞的表面一起限定了一个凸轮工作表面(典型地是多凸起部)用于同该至少一个活塞(典型地通过一个接合凸轮的元件，例如一个滚轮)的运行性接合从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮的旋转或该至少一个活塞相对于其他的旋转相耦联；其特征在于，接合到一个互锁区域内的相邻区段的这些协作构形的面对活塞的表面跨过了一个小于180.0° (但是典型地大于170.0° )的角度。
[0053]因为接合到一个互锁区域内的相邻区段的这些协作构形的面对活塞的表面跨过了一个小于180.0°的角度，安装到一个活塞上并且从一个区段到一个相邻的区段滚动的一个滚轮将简短地与这两个相邻的区段中的每一个的工作表面具有一个接触点，由此逐渐地从一个区段到下一个区段传递力。即便在相邻的区段面对活塞的表面之间存在一个轻微的不匹配，如果它相对于该环形凸轮的曲率以及所述角度而言较小的话，一个滚轮仍然可以经过所形成的不连续点。
[0054]通过跨过一个角度的说法，我们是指与在一个互锁区域的一个协作构形的面对活塞的表面共面的一个平面和与相邻的协作构形的面对活塞的表面共面的一个平面相交的角度。
[0055]本发明在一个第五方面还扩展到了一种流体工作机器，该流体工作机器包括根据本发明的第四方面的一个环形凸轮，以及至少一个活塞(典型地多个活塞)，该至少一个活塞连接到一个滚轮上，该至少一个滚轮与该环形凸轮工作表面处于滚动接合，这样使得该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联。
[0056]本发明在一个第六方面扩展到了用于具有至少一个活塞的流体工作机器的一种环形凸轮，该环形凸轮包括至少两个区段；所述区段具有一个面对活塞的表面，这些面对活塞的表面一起限定了一个(典型地多凸起部)的凸轮工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，例如一个活塞滑履、或更典型地一个滚轮)与该至少一个活塞的运行性接合，从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联，其特征在于每个区段面对活塞的表面被保持处于压缩中。
[0057]因此，当来自这些活塞(通过接合凸轮的元件，例如滚轮或活塞滑履连接的)的力支承在每个区段面对活塞的表面上时，所产生的拉伸应力由该区段面对活塞的表面的压缩来部分地或全部地抵消，从而减小或避免了否则的话可能减小该区段的工作寿命的拉伸应力。该区段典型地是由金属(例如钢)制成的，这种金属在压缩中比在拉伸中更强。
[0058]优选地，这个面对活塞的表面被保持在切向(也被称为环箍)压缩中。通过切向压缩的意思是每个区段的面对活塞的表面在与这个面对活塞的表面相切(并且围绕)的方向上被压缩的。优选地，这个面对活塞的表面的压缩在与这个面对活塞的表面相切的方向上是大于 50MPa，lOOMPa 或 200MPa。
[0059]在实践中，与每个区段面对活塞的表面一样，至少一个与每个区段的表面相邻的区域将被保持在压缩中。典型地，一个压缩区域从这个面对活塞的表面延伸进入该区段中，其中切向压缩优选地是大于50MPa、lOOMPa或200MPa。例如，切向压缩力可以存在于该区段中离这个面对活塞的表面大于1mm，2mm或5mm的一个深度。
[0060]通过被保持在压缩中的说法，我们是指在不存在其他力(例如来自活塞的力)的情况下存在着压缩应力。因此，这些区段是弹性变形的。典型地，如果不保持在压缩中则这个或每个区段应采取不同的形状。因此，该区段典型地被保持为使得至少这个面对活塞的表面是通过一个或多个紧固件而保持在压缩中的，并且典型地在切向压缩中。该一个或多个紧固件可以是可释放的，以使得这些区段能被拆除。例如，这些区段可以是单独地可移除的以使它们能接受测试、维护或被更换。
[0061]典型地，每个所述区段具有在没有外力时这个区段将采取的一种固有曲率并且每个所述区段以一个不同的曲率来保持，由此将每个区段面对活塞的表面保持在压缩中，并且典型地在切向压缩中。通过固有曲率的说法，我们是指若没有外力作用在该区段上时它将采取的曲率，例如来自多个活塞或由一个或多个紧固件保持在弹性变形下的该区段所产生的力。
[0062]典型地，该环形凸轮包括一个凸轮区段支持件(如一个鼓轮)，并且每个区段是通过一个或多个紧固件被紧固到该环形凸轮支持件上。典型地，每个区段具有一个面对支持件的表面，这个面对支持件的表面与这个面对活塞的表面相反。
[0063]可能的情况是每个区段包括一个或多个通孔，这些通孔在该面对支持件的表面与面对活塞的表面之间延伸以便接收一个或多个紧固件(例如螺栓)，从而将该区段保持在该凸轮区段支持件上，使这个面对活塞的表面处于压缩下。因此，每个区段面对活塞的表面典型地被这些通孔而穿通。每个区段可以包括在该区段侧上的多个缺口，这些缺口从这个面对活塞的表面延伸到一个或多个紧固件上。
[0064]该环形凸轮可以具有一个面向外的工作表面用于同在该环形凸轮径向外侧的多个活塞的运行性接合，其中每个所述区段以小于其固有曲率的一个曲率被保持。因此，该凸轮区段支持件可以限定一个第一曲率半径并且每个区段可以具有一个带有第二曲率半径的固有曲率，其中该第一曲率半径是大于该第二曲率半径的。该第一曲率半径可以由在该凸轮区段支持件(该凸轮区段支持件无需在这些区段保持构形之间连续地延伸)上的多个区段保持构形(例如螺栓孔)的配置来限定。每个区段可以由延伸通过所述多个通孔到该凸轮区段支持件上的一个或多个螺栓来保持，使面对活塞的表面处于压缩中。优选地，该第一曲率半径比该第二曲率半径大出至少0.05 %或0.1 %，并且该第一曲率半径可以比该第二曲率半径大出0.1%与0.5%之间，或在一些实施方案中在0.2%与0.3%之间。
[0065]该环形凸轮可以具有一个面向内的工作表面用于同该环形凸轮的径向在内的多个活塞的运行性接合，其中每个所述区段以大于其固有曲率的一个曲率的来保持。因此，该凸轮区段支持件可以限定一个第一曲率半径并且每个区段可以具有一个带有第二曲率半径的固有曲率，其中该第一曲率半径是小于该第二曲率半径。该第一曲率半径可以由在该凸轮区段支持件上的多个区段保持构形(例如螺栓孔)的配置来限定，这些构形无需在这些区段保持构形之间连续地延伸。每个区段可以由延伸通过所述多个通孔(或多个缺口)到该凸轮区段支持件上的一个或多个螺栓来保持，使面对活塞的表面处于压缩中。优选地，该第一曲率半径比该第二曲率半径大出至少0.1 %或0.5%，并且该第一曲率半径可以比该第二曲率半径小0.1%与0.5%之间，或在一些实施方案中在0.2%与0.3%之间。
[0066]每个所述区段可以包括一个或多个在这个面对活塞的表面(比该支持接合表面更靠近，并且典型地甚至更靠近这个面对活塞的表面)之下的可压缩的区域，这些可压缩的区域包括一种具有大于该区段的包围材料的压缩率的介质。
[0067]这些区域可以部分地或完全延伸跨过该区段(例如基本上平行于该环形凸轮的旋转轴线)。这些可压缩的区间可以是所述多个区段的材料中的多个孔或多个空隙，例如在该区段的多个相反侧之间延伸的多个通孔。这些可压缩的区间可以包括任何其他合适的可压缩的介质。
[0068]每个所述区段可以包括多个可压缩的区间。
[0069]多个可压缩的区间有利地协助了在这些所述面对活塞的表面内产生压缩。这些可压缩的区间可以使由这些紧固件所施加的一个给定量的力能够产生更大的切向压缩。
[0070]本发明在一个第七方面扩展到了一种流体工作机器，该流体工作机器包括根据本发明的第六方面的一个环形凸轮，以及通过一个接合凸轮的元件(如该活塞的一个零件或例如一个滚轮)可运行地与该环形凸轮工作表面接合的至少一个活塞(典型地多个活塞)，这样使得该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联。
[0071]在一个第八方面，本发明扩展到一种将环形凸轮区段安装成根据本发明的六方面的环形凸轮的方法，该方法包括如下步骤:安装一个环形凸轮区段，这样使得在伴随地使该环形凸轮区段进行弹性变形来压缩该区段面对活塞的表面的同时该环形凸轮区段面对活塞的表面形成所述工作表面的一部分。
[0072]该凸轮区段支持件可以在至少两个所述紧固件之间、并且典型地在每个所述紧固件之间连续地延伸，并且优选地该安装一个环形凸轮区段的步骤包括:在该区段的这些前导与跟随端处或附近使该区段面对支持件的表面与该凸轮区段支持件进行接合，这样使得在该面对支持件的表面与该支持件之间存在一个间隙，这个间隙在这些前导与跟随端之间延伸至少部分长度(典型地横贯该区段的中心)并且使该区段弹性进行弹性变形以便减小(并且优选地消除)该间隙。在将该区段连接到该凸轮区段支持件上的螺栓被拉伸时该区段可以被弹性变形。
[0073]根据本发明的一个第九方面，在此提供了一种环形凸轮区段，该环形凸轮区段具有一个工作表面部分用于通过一个接合凸轮的元件(例如，该活塞的一个零件，例如一个活塞滑履，或更典型地一个滚轮)与一个活塞的运行性接合，该工作表面部分描述了重复波形(它可以总体上是正弦曲线的)的一个比例X，该区段具有一个曲率，该区段在该工作表面部分之下弯曲了 360°的一个分数y，其中x不是y的整数倍。
[0074]典型地，该环形凸轮区段要求被弯曲一个量值(该量值是至少0.01° )以便安装到一个环形凸轮之中(也就是说，要求这些前导与跟随端的相对取向被改变一个量值，该量值是至少0.01° )。可以要求该环形凸轮区段被弯曲一个量值，这个量值是至少0.1°。在一个实施方案中，要求它被弯曲0.05°。典型地，该环形凸轮区段要求被弯曲0.05%与
0.1%之间(也就是说该区段的曲率半径要求被改变0.05%与0.1%之间)。
[0075]因此，每个区段具有一个工作表面部分，该工作表面部分描述了一个比例的重复波形(该比例可以是大于、或小于、或等于单位值)。然而，在该工作表面部分之下的该区段的曲率不是要使得多个区段可以被安装在一起来形成一个环形凸轮，该环形凸轮具有一个连续的工作表面，这个连续的工作表面包括整数数目的波形，而这些区段没有被弯曲并且由此而弹性地变形。这些区段可以被配置为形成具有包括整数个波形的连续工作表面的一个环形凸轮，这些区段必须在适合的方向上弯曲，这样使得这些区段的工作表面部分被保持在压缩中。
[0076]根据本发明的一个第一方面，在此提供了一种流体工作机器，它包括一个环形凸轮、一个低压歧管、一个高压歧管，限定了一个工作室的至少一个活塞、以及与这个或每个工作室相关联的至少一个阀门(该阀门可以是一个电子控制的阀门，典型地是一个电子控制的面密封提升阀)，该阀门用于同多个工作室容积周期成定相关系地将该工作室交替地连接到该低压或该高压歧管上，该环形凸轮具有一个波状的凸轮工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，如一个活塞滑履或更典型地一个滚轮)与该至少一个活塞的运行性接合从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联并且由此限定这些工作室容积的这些周期；该波状凸轮表面的这些波形各自具有一个前导面以及一个跟随面；其特征在于，在该工作表面中的多个不连续点被定位在(并且典型地仅在)该前导面与该跟随面中该至少一个活塞在与多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出该工作室的流体流动所导致的正常运行的过程中施加或做了最少的功的那个面上。
[0077]所述活塞在每个所述工作室容积周期的过程中可以在该前导或跟随面中的一个或另一个上做最少的功。例如，在每个所述工作室容积周期的过程中一个工作室内的压力典型地周期性地改变并且在对应的凸轮随动元件支承在这些前导与跟随面之一上时处于一个最大值(这样使得施加在该工作表面上的力是处于一个最大值并且在所述面上做最多的功)，并且在该凸轮随动元件支承在这些前导与跟随面的另一个上时处于一个最小值(这样使得施加在该工作表面上的力是处于一个最小值并且在所述面上做最少的功)。
[0078]在该流体工作机器或该环形凸轮的工作寿命中所述活塞可以在该前导或跟随面的一个或另一个上做最少的功。可以在任意给定的时间段内在该前导或跟随面的一个或另一个上做最少的功。例如，一个流体工作机器可以具有多于一个运行模式并且可以具有一个第一运行模式(它可以是在一个第一旋转方向中)以及一个第二运行模式(它可以是在一个第二运动方向中)，在该第一运行模式中在每个所述工作室周期(或大多数周期)过程中在该前导或跟随面之一上做更多的功，在该第二运行模式中在每个所述工作室周期(或大多数周期)过程中在该前导或跟随面的另一个上做更多的功，其中该流体工作机器在大多数时间上(例如，在正常运行过程中)是在该第一模式中起作用并且在少数时间上(例如，在维护过程中)是在该第二模式中起作用，这些所述不连续点被定位在(并且典型地仅在)该前导面与跟随面中该至少一个活塞在该第一运行模式过程中施加或做最少的功的那个面上。
[0079]典型地，该环形凸轮包括围绕该环形凸轮的圆周延伸的至少两个区段；以及其上附接了所述多个区段的一个支持结构；每个所述区段包括一个面对活塞的表面，这些区段的面对活塞的表面限定了该工作表面。
[0080]在工作表面中的这些所述不连续点可以是用于将所述多个区段紧固到该支持结构上的附接装置。该附接装置可以是例如一个或多个紧固件，例如多个螺栓，这些紧固件延伸通过该工作表面(典型地，通过限定了该环形凸轮的工作表面的一个区段的面对活塞的表面的一部分)。该附接装置可以包括通过这些所述区段的多个开口和/或多个凹陷用于接收螺栓。
[0081]这些所述不连续点可以是在相邻的区段之间的不连续点。可能的情况是各自包括多个前导与跟随协作构形以及在工作表面中的这些不连续点的多个区段包括多个互锁区域，在这些互锁区域中相邻的多个区段的这些前导与跟随协作构形横贯对应的互锁区域而重叠。
[0082]在环形凸轮工作表面以及这些接合凸轮的元件上的磨损随着所接收的力而增加，并且在该工作表面的具有一个不连续点的多个区域(例如环形凸轮区段之间的互锁区域，或用于将多个区段紧固到一个支持结构上的附接装置)内是最大的。因此，本发明的流体工作机器，其中在该环形凸轮工作表面的具有多个不连续点的这些区域内经过一段时间所接收的力(即，经过一段时间在这些所述区域上所做的平均功、以及在一些实施方案中在每个所述工作室容积的周期中所做的平均功)与其他区域相比是更低的。因此，该工作表面以及接合凸轮的元件的磨损速率被减小了。[0083]典型地，这些所述不连续点仅被定位在该前导面与该跟随面中这些活塞在正常运行的过程中做了最少的功(或者在时间上平均，例如该流体工作机器或凸轮的运行寿命，做了最少的功)的那个面上，这种正常运行是与多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出该工作室的流体流动所导致的。
[0084]可能的情况是这些所述不连续点属于一个第一类型(例如附接装置，或这些所述互锁区域)并且该工作表面包括属于一个第二类型的另外的多个不连续点，这些不连续点是以其他方式分布的，例如在相邻波的波谷之间或在前导面与跟随面两者上。
[0085]典型地，该流体工作机器包括围绕该环形凸轮径向地安排的多个活塞。
[0086]每个所述接合元件可以由对应的工作室内的流体压力(在一部分或更典型地所有的每个工作室容积周期的过程中)来偏置在该工作表面上。因此，在每个所述活塞上的由在对应的工作室内的工作流体压力产生的力被这个或每个所述接合凸轮的元件传递到该工作表面上并且承载在该工作表面上(由此在该工作表面上做功)。每个所述接合凸轮的元件能够可替代地或另外地由一个弹性构件(例如一个弹簧)偏置在该工作表面上。
[0087]该流体工作机器能够是可运行的以便在一个对应的接合凸轮的元件支承在一个所述不连续点上时限制一个所述工作室内的压力(由此来降低施加在包括该不连续点的该工作表面区域上的力，这样使得在包括该不连续点的工作表面区域上所做的功也是有限的)。
[0088]优选地，在该接合凸轮的元件支承在所述不连续点上时该工作室与该高压歧管是密封分开的，以便在该接合凸轮的元件支承在一个所述不连续点上时限制该工作室内的压力。例如，该工作室可以通过一个阀门(在此称作高压阀门)来与该高压歧管密封分开，该阀门典型地是一个电子控制的阀门(例如一个面座提升阀，该面座提升阀可以是一个电子控制的面密封提升阀)。可替代地，或另外地，在这个接合凸轮的元件支承在所述不连续点上时该工作室可以例如通过一个阀门(例如一个面座提升阀，该阀可以是电子控制的面座提升阀)被置于同该低压歧管处于流体连通，以便在该凸轮结合元件支承在一个所述不连续点上时限制该工作室内的压力。
[0089]典型地，一个收缩冲程发生在这个接合凸轮的元件支承在一个波形的前导面上时并且一个膨胀冲程发生在这个接合凸轮的元件支承在该跟随面上时。
[0090]可能的情况是该流体工作机器是一个泵并且每个所述不连续点被定位在一个跟随面内。在一个泵中，在一个膨胀冲程的过程中在对应的接合凸轮的元件支承在跟随面上的同时典型地会从低压歧管接收流体，并且因此每个不连续点将与该工作室内的一个相对低压的时间段相重合。
[0091]可能的情况是该流体工作机器是一个马达并且每个所述不连续点被定位在一个前导面内。在这样的一个马达中，在一个收缩冲程中在对应的接合凸轮的元件支承在该前导面上的同时流体典型地会被排出到该低压歧管，并且因此每个不连续点将与该工作室内的一个相对低压的时间段相重合。
[0092]可能的情况是，这些所述不连续点被定位在该前导面与该跟随面中这些活塞在第一运行模式中在与多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出该工作室的流体流动所导致的运行的过程中做最少的功的那个面的仅一些的工作表面之中。
[0093]可能的情况是，该流体工作机器具有一个第二运行模式，在该第二运行模式中它执行工作室容积的有效泵送运行或有效马达运行周期中的任一个从而致使这些活塞在所述该前导面与该跟随面中当这些活塞在该第一运行模式的运行过程中做最少的功的那个面上做更大量的功，并且其中在该接合凸轮的元件支承在没有所述不连续点的所述该前导面与跟随面中的这些活塞在该第一运行模式的运行过程中做最少功的那个面上时所述有效泵送运行或有效马达运行周期是选择性地进行的。
[0094]该第一运行模式可以是泵送运行并且其上这些活塞在该第一运行模式的运行过程中做最少的功(或施加最小的力)的这些面可以是这些跟随面，并且该第二运行模式可以是马达运行。
[0095]该第一运行模式可以是马达运行并且其上这些活塞在该第一运行模式的运行过程中做最少的功(或施加最小的力)的这些面可以是这些前导面，并且该第二运行模式可以是泵送运行。
[0096]每个所述工作室可以包括一个或多个电子可控的阀门，并且该流体工作机器可以包括一个控制器，该控制器是可运行的以便控制这个或每个电子可控的阀门。每个所述工作室能够是通过该控制器在一个逐周期的基础上可选择的以便通过对这个或每个电子可控的阀门的控制来实现一个有效周期(其中存在一个工作流体的净排量)或一个空转周期(其中基本上不存在流体的净排量)。类似地，每个所述工作室能够是可选择的以便在一个逐周期的基础上实现一个有效的泵送运行周期或一个有效的马达运行周期。可能的情况是该控制器在使用中执行存储在计算机可读存储媒质中的一个程序，并且该程序确定在使用中该前导或跟随面上是否施加了最小的力或做了最少的功。
[0097]因此，本发明在一个第十一方面扩展到一种用于流体工作机器的环形凸轮，该环形凸轮包括一个工作表面，该工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，例如一个活塞滑履或更典型地是一个滚轮)与至少一个活塞的运行性接合以便将这个或每个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于这个或每个活塞的旋转相耦联并且来由此限定这些工作室容积周期；该工作表面包括具有前导与跟随面的多个波形，其中该工作表面包括在这些所述波形的前导面或跟随面中的多个不连续点。
[0098]通过这些前导和跟随面的说法，我们是指在一个流体工作机器的环形凸轮的使用中每个波形的与每个接合凸轮的元件首先并且和最后接合于其上的这些面。可能的情况是该环形凸轮是旨在用于两个取向中的每一个上，在这种情况下将哪个转向认定为前导或跟随是任意的。
[0099]该工作表面的每个波形可以包括一个所述不连续点，或者该工作表面可以包括以多于一个波形的长度相互间隔开的多个不连续点(例如，仅每一个半波形，或仅每隔一个或每隔两个波形)。该工作表面可以包括其中没有不连续点的一个或多个波形。
[0100]典型地，该环形凸轮包括围绕该环形凸轮的圆周延伸的至少两个区段；以及其上附接了所述多个区段的一个支持结构；每个所述区段包括一个面对活塞的表面，这些区段的面对活塞的表面限定了该工作表面。
[0101]可能的情况是这些所述不连续点是在这些区段面对活塞的表面之内的不连续点(而不是在区段之间的不连续点)。在工作表面中的这些所述不连续点可以是用于将所述多个区段紧固到该支持结构上的附接装置。该附接装置可以是例如一个或多个紧固件，例如多个螺栓，这些紧固件延伸通过该工作表面(典型地，通过限定了该环形凸轮的工作表面的一个区段的面对活塞的表面的一部分)。该附接装置可以包括通过这些所述区段的多个开口或多个凹陷用于接收多个螺栓。
[0102]然而，可能的情况是这些不连续点是相邻区段之间的界面。例如，可能的情况是各自包括多个前导与跟随协作构形以及工作表面中的这些所述不连续点的该多个区段的每一个包括互锁区域，在这些互锁区域中相邻的多个区段的这些前导与跟随协作构形横贯对应的互锁区域而重叠。
[0103]典型地，这些所述不连续点是仅定位在这些所述前导面上或仅定位在这些所述跟随面上。
[0104]可能的情况是这些所述不连续点仅被定位在这些所述前导或跟随面的一些之中。例如，在交替的前导或跟随面中、或每三个或四个前导或跟随面中、或在每三个中的两个、或每四个中的三个前导或跟随面中。
[0105]在一些实施方案中，每个波形(并且因此每工作室容积周期)存在多于一个不连续点(例如一个半、或两个或多于两个)。
[0106]工作表面的这些波形可以是正弦曲线的。
[0107]根据本发明的一个第十二方面，在此提供了一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个环形凸轮、一个低压歧管、一个高压歧管，限定了一个工作室的至少一个活塞、以及与这个或每个工作室相关联的至少一个阀门(该阀门可以是一个电子控制的阀门，典型地是一个电子控制的面密封提升阀)，该阀门用于同多个工作室容积周期成定相关系地将该工作室交替地连接到该低压或该高压歧管上，该环形凸轮具有一个波状的凸轮工作表面以便用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，如一个活塞滑履或更典型地一个滚轮)与该至少一个活塞的运行性接合从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联并且由此限定这些工作室容积的这些周期；该波状凸轮表面的这些波形各自具有一个前导面以及一个跟随面；这些前导或跟随表面包括多个不连续点，该方法的特征在于在同多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出该工作室的流体流动所导致的正常运行的过程中该至少一个活塞在该前导面与该跟随面中包括这些不连续点的那个面上做最少的功。
[0108]可能的情况是所述前导或跟随面的仅一部分上包括所述不连续点。
[0109]根据本发明的一个第十三方面，在此提供了一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个环形凸轮、一个低压歧管、一个高压歧管、限定了一个具有周期性改变容积的工作室的至少一个活塞、以及与这个或每个工作室相关联的至少一个电子控制的阀门，该阀门用于同多个工作室容积周期成定相的关系地将该工作室交替地连接到一个所述低压歧管与一个所述高压歧管上；该环形凸轮具有一个工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，例如活塞滑履或一个滚轮)与这个或每个活塞的运行性接合从而将这个或每个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于这个或每个活塞的旋转相耦联并且来由此限定工作室容积的这些周期；该工作表面的一个或多个区域具有一个不连续点；该方法的特征在于当该对应的接合凸轮的元件(即，限定了所述工作室的活塞通过它接合在该凸轮工作表面之中的这个接合凸轮的元件)支承在该工作表面中的一个所述不连续点上时对在一个所述工作室中的工作流体的压力进行限制。
[0110]因此，在该接合凸轮的元件支承在一个不连续点(以及，在一些实施方案中，其中定位了该不连续点的前导面或跟随面)上时，该工作室内的流体压力典型地是小于在该接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时该工作室内的压力。因此，由所述活塞在一个不连续点的区域内在工作表面上所做的功、以及该工作表面的磨损被降低。
[0111]该环形凸轮可以是根据本发明的第十一方面的一个环形凸轮。
[0112]可能的情况是在该接合凸轮的元件通过(即，抵靠上)该不连续点时(例如通过对调节该工作室与该高压歧管之间流体流动的一个所述电子控制的阀门的打开或关闭进行控制)，所述工作室内的工作流体压力通过将该工作室与该高压歧管密封分开而进行限制。
[0113]可能的情况是该环包括具有多个前导与跟随面的多个波形并且这些所述不连续点被定位在该前导面或该跟随面之一内并且在所述工作室内的工作流体压力通过使多个有效工作室容积周期与该环形凸轮的旋转同步来进行限制，这样使得在每个有效工作室容积周期中工作室压力最大的这个点发生在当该接合凸轮的元件支承在该前导面或该跟随面的另一个上的时候。
[0114]可能的情况是该环形凸轮包括具有多个前导与跟随面的多个波形并且所述不连续点被定位在所述前导面的仅一部分中或所述跟随面的仅一部分中(例如，在交替的多个前导面、或仅每隔二个前导面，或交替的多个跟随面，或仅每隔二个跟随面上)；
[0115]并且该流体工作机器具有一个第一运行模式(例如泵送)，其中当(并且典型地仅当)该对应的接合凸轮的元件支承在这些所述前导面或跟随面的另一个(即，其中这些不连续点没有定位在其上的那些)之上时每个工作室内的压力超过了一个阀值；
[0116]并且(典型地)当对应的接合凸轮的元件支承在所述不连续点的每一个上时(或者当对应的接合凸轮的元件支承在包括一个所述不连续点的部分上时、或者在这些不连续点被定位在其中所述前导面或跟随面的所有每一个上时)，每个工作室内的压力不超过该阀值；
[0117]以及一个第二运行模式(例如马达运行，或一个第二泵送模式，其中该环形凸轮在与该第一模式相反方向上旋转)，其中当该接合凸轮的元件支承在所述不连续点上时(或在其中定位了这些不连续点的所述前导面或跟随面上时)每个工作室内的压力不超过该阀值。
[0118]可能的情况是在所述工作室内的工作流体压力是通过选择所述运行模式中工作室容积的有效周期的定时来进行限制的(例如，在一个第二运行模式中)，所以当这个接合凸轮的元件支承在一个所述不连续点上(或，在一些实施方案中，在其中定位了多个不连续点的这些所述前导或跟随面上)时，在大多数或优选地所有时间内该压力不超过该阀值。
[0119]该阀值可以是一个压力数值，或可以是多个数值的一个范围。该阀值可以被选择为在该高压歧管内的压力的一个比例，或者作为这些所述工作室的最大额定运行压力的一个比例，或者该阀值可以是与该环形凸轮的物理特性相关联地凭经验来确定的。可以根据该流体工作机器的运行要求来改变该阀值。
[0120]典型地，每个工作室容积周期上工作流体的净排量是通过对所述一个或多个电子可控的阀门进行控制来确定的。典型地，在每个工作容积周期上，做出了关于以下内容的决定，即:是否执行其中产生了一个工作流体的净排量的一个有效周期(例如一个有效泵送运行周期或一个有效马达运行周期)或其中没有产生流体净排量的一个空转周期。
[0121]优选地，一个工作室内的流体压力被限制为一个压力，该压力实质性地低于当该对应的接合凸轮的元件支承在一个所述不连续点上时在一个典型的有效工作室容积的周期中的最大压力。因此，该阀值典型地是实质性地低于在一个典型的有效工作室容积的周期中的最大压力。例如，该压力可以被限制为小于50巴，100巴或200巴。该压力可以限制为小于50%，或小于25%的最大额定工作室运行压力，或在一个典型的有效工作室容积的周期中的最大压力。
[0122]典型地，在一个工作室容积周期中一个工作室内的压力周期性地改变并且当对应的凸轮随动元件支承在这些前导与跟随面之一上时处于一个最大值，并且当对应的凸轮随动元件支承在这些前导与跟随面的另一个上时处于一个最小值。因此，该工作室典型地执行一个有效周期，在这个有效周期中当对应的接合凸轮的元件支承在其中不具有不连续点的多个前导或跟随面上时该工作室内的压力达到一个最大值。在一些实施方案中，可能的情况是该工作室就是可运行的以便执行一个有效周期，在该有效周期中仅在如果一个测量的(例如预测的)压力(如由一个压力传感器测量的高压歧管内的压力)低于该阀值，当对应的接合凸轮的元件支承在其中具有一个不连续点(例如附接装置)的一个前导或跟随面上时，该工作室内的压力达到一个最大值。
[0123]可能的情况是有待由一个所述工作室在一个工作室容积的周期中排出的流体的净体积是响应于该高压歧管内的压力和/或每个所述滚轮(或其他接合凸轮的元件)相对于每个所述不连续点(例如附接装置)的位置来进行选择或可选择的。
[0124]在一些实施方案中，该控制器是可运行的以便对该一个或多个电子控制阀门(通过打开、关闭或防止打开或关闭)进行控制，以此选择一个有待排出的工作流体的体积，或者当相关联的滚轮或其他接合凸轮的元件支承在一个不连续点上时防止通过一个所述工作室在一个工作室容积的周期中的工作流体的排移，由此来限制所述工作室内的工作流体压力。
[0125]可能的情况是有待由一个所述工作室在一个工作室容积的周期中排移的流体的净体积是响应于该高压歧管内的压力和/或这个或每个接合凸轮的元件相对于每个所述不连续点的位置进行选择或可选择的，由此来限制所述工作室内工作流体的压力。
[0126]在一些实施方案中，该控制器是可运行的以便对该一个或多个电子控制阀门(通过打开、关闭或防止打开或关闭)进行控制，以此选择一个有待排移的工作流体体积，或者防止在一个工作室容积的周期中当相关联的接合凸轮的元件支承在一个不连续点上时通过一个所述工作室的工作流体的排移，由此来限制所述工作室内的工作流体压力。因此，每个所述工作室可以是由该控制器在一个逐周期的基础上可选择的或进行选择的，以便执行一个有效周期或一个空转周期，或一个部分的有效周期，或一个泵送周期或一个马达运行周期，从而当该接合凸轮的元件支承在该工作表面中的一个不连续点上时限制所述工作室内的工作流体的压力。
[0127]该方法可以包括从一个计算机可读数据存储媒质(例如一个存储器)中读取不连续点的位置数据，该存储媒质存储了关于与该环形凸轮的相对取向相关的每个所述不连续点的位置的数据。该方法可以包括(例如从一个传感器上)读取环形凸轮的取向数据并且确定是否在一个响应于该数据的具体的工作室周期中与一个工作室相关联的凸轮元件是否会经过或不经过该环形凸轮表面的一个波形的前导或跟随面上的一个不连续点。
[0128]根据本发明的一个第十四方面，在此提供了一种运行流体工作机器的方法，该流体工作机器包括一个环形凸轮、一个低压歧管、一个高压歧管、限定了一个具有周期性改变容积的工作室的至少一个活塞、以及与这个或每个工作室相关联的至少一个电子控制的阀门，该阀门用于同多个工作室容积周期成定相的关系地将该工作室交替地连接到一个所述低压歧管与一个所述高压歧管上；该环形凸轮具有一个工作表面用于通过一个接合凸轮的元件(例如该活塞的一个零件，例如活塞滑履或一个滚轮)与这个或每个活塞的运行性接合从而将这个或每个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于这个或每个活塞的旋转相耦联并且来由此限定工作室容积的这些周期；该工作表面的一个或多个区域具有一个不连续点；其特征在于该机器是可运行的以便当对应的接合凸轮的元件支承在该工作表面中的一个所述不连续点上时限制一个所述工作室内工作流体的压力。
[0129]关于本发明的第一至第十四方面所说明的多个优选的和任选的特征是本发明的第一至第十四方面中任一项的优选的并且任选的特征。
[0130]本发明还扩展到一套零件，这些零件在组装后形成根据本发明的第一方面的、或根据本发明的第四方面、或根据本发明的第七方面或根据本发明的第十一方面的一个环形凸轮，或形成根据本发明的第二方面的，或根据本发明的第五方面的，或根据本发明的第七方面的，或根据本发明的第十方面的，或根据本发明的第十四方面的一个流体工作机器。
[0131]本发明还扩展到一套零件，这套零件包括一个凸轮区段支持件以及关于本发明的第九方面或与第一至第十二方面中任一项所披露的多个凸轮区段，其中多个凸轮区段的这些面对活塞的表面在弹性变形并且安装到该凸轮区段支持件上时一起形成了一个具有整数个波形的环形凸轮工作表面。
[0132]本发明还扩展到了一种存储程序代码的计算机可读媒质，该程序代码在一个流体工作机器控制器上执行时，致使该控制器执行根据本发明的第十二或第十三方面的方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0133]现在将参考以下【专利附图】
【附图说明】本发明的一个实例实施方案，在附图中:
[0134]图1(a)是一个风力涡轮机泵的环形凸轮的工作表面的一部分的一个平面视图，它是由两个协作地接合的凸轮区段的面对活塞的表面限定的；
[0135]图1(b)是沿着一个风力涡轮机泵的环形凸轮的线A的轴向截面，示出了紧固到该涡轮驱动轴上的两个凸轮区段，示意地描绘了相对于由这些凸轮区段限定的这个工作表面的多个轴向活塞滚轮的位置、以及一个工作室；
[0136]图2示出了一个凸轮支持结构的一个部分以及在紧固到该支持件结构之前处于一种非应力状态(a)的并且紧固到该支持结构上处于一个预应力状态(b)的一个凸轮区段的示意性轴向截面；并且
[0137]图3是通过一个环形凸轮的一个部分的截面，该部分包括多个区段，这些区段在交替的跟随面上具有多个开口。
【具体实施方式】
[0138]参见图1 (b)，一个环形凸轮I的一部分是由通过螺栓3紧固的凸轮区段5和7形成的，这些螺栓从凸轮区段的表面上的开口 4延伸并且将凸轮区段紧固到一个凸轮支持结构2上。多个另外的凸轮区段(未示出)是在该凸轮支持结构尚可紧固的以便组成完整的环形凸轮。该凸轮支持结构被连接到驱动轴10(它在正常的使用中在方向B上旋转)上，通过该驱动轴从一个能量源(例如，风力或潮汐发电机组的叶片)接收扭矩。
[0139]每个凸轮区段都具有一个面对活塞的表面15、16，该表面限定了该环形凸轮的工作表面的一部分。因此，该环形凸轮具有由围绕该驱动轴的圆周紧固的多个凸轮区段限定的一个工作表面。该工作表面是波状的并且包括具有前导表面70以及跟随表面72的多个波形(相对于旋转方向定义的)。这些波形总体上可以是正弦曲线的，尽管这并不是必不可少的。这个面对活塞的表面优选地在制造过程中已经施加了热和/或化学处理以便实现所希望的表面特性。
[0140]区段30和轴32内的多个凹口与多个键34相匹配，这防止了这些区段围绕轴旋转，从而作为一个防止滑动的特征起作用。多个横螺栓孔36是用于将多个侧板(120，在图3中示出)保持到这些区段上，这防止了滚轮9从该滚动表面上滑脱。可替代地，一个凸起或凹入的拱形件可以被实施到这些滚轮和/或这些面对活塞的表面上以便实现相同的效果。
[0141]每个区段5、7都在其一端具有一个跟随舌状构形40 (是跟随协作构形的一个实例)并且，在另一端具有一个在两个前导舌状构形46(—起形成了一个前导协作构形的实例)之间形成的槽构形54。
[0142]前导区段5具有一个跟随缘42，该跟随缘与该跟随区段7的槽构形54的前导缘44互锁。这些舌与槽的构形在组合中起到互锁区域的作用。
[0143]这些舌48、50与槽52、54的构形的这些面如所示的可以是垂直于该轴的，或者可以是与该轴成另一个角度的。这些舌与槽的构形可以合作以便将这些区段相对于彼此由安排一起的端面50、54以及侧面48、52 (这些面不需要是平行的)来固定，从而使得在多个舌与槽的构形之间配合的紧或松符合希望。舌部40具有切去的多个前导缘从而留下一个缝隙49来改进这些区段之间的配合并且避免翘曲。多种其他适合的构形对于那些本领域的普通技术人员将是不言自明的。
[0144]每个区段面对活塞的表面从这些前导舌构形的外表面连续地延伸到跟随舌构形的外表面。跟随区段7的这些前导舌构形的这个面对活塞的表面在这些前导舌构形的一个跟随区域处形成了工作表面的一部分，但是沿着这些前导舌构形的长度是逐渐凹陷的，这样使得面对活塞的表面16在该跟随区段的前导端处是从该工作表面凹陷的。该前导区段5的这个跟随舌构形面对活塞的表面在一个前导区域处形成了工作表面的一部分，但是沿着该跟随舌构形的长度是逐渐凹陷的，这样使得面对活塞的表面15在该前导区段的跟随缘50处是从该工作表面凹陷的。因此，由每个区段的这个面对活塞的表面主要形成了该环形凸轮工作表面的多个部分，然而，在每个区段的每一端还存在一个面对活塞的表面的部分，这个面对活塞的表面的部分不形成该环形凸轮的工作表面的一部分(并且它是从该环形凸轮的工作表面凹陷的)。
[0145]因为这些舌部面对活塞的表面朝向该跟随区段的前导协作构形的前导端以及该前导区段的跟随协作构形的跟随端是凹陷的，所以前导区段以及这些跟随区段的这些面对活塞的表面在互锁区域处包含了一个接近但是小于180.0°，例如178.0°的角度。
[0146]为了形成一个流体工作机器，多个活塞11通过多个滚轮9被连接到该环形凸轮上，这些滚轮支承在该工作表面上并且在使用中沿着该工作表面滚动从而使这些活塞在多个缸13内往复运动。这些活塞与缸一起限定了多个周期性改变容积的工作室20并且该工作室的这些容积周期是由这些滚轮经过的该环形凸轮的工作表面的波状形状限定的。这些活塞由多个弹簧(未示出)和/或由该工作室内的工作流体的压力偏置在该环形凸轮的工作表面上。这些缸与活塞是轻微地倾斜的所以每个活塞与缸的中心轴线不会从该环形凸轮的中心直接地径向地向外延伸。在使用中这减小了当工作表面重负荷时这些活塞作用在这些缸上的横向力。
[0147]在使用中，取决于应用(例如，该流体工作机器是否是作为一个泵或马达起作用)，前导表面70亦或跟随表面72可能会经受使用中的最大负荷。这些工作室各自的轴线(如由活塞的路径所限定的)典型地是从该环形凸轮的半径上偏离的并且朝向一个轴线倾斜，该轴线与在正常使用中该前导或跟随表面中处于最大负荷下的那一个面相垂直。例如，如果仅前导表面是重负荷的(例如，该机器在方向B上旋转并且主要用作(或仅用作)泵)，工作室的这个轴线就可以是略微(典型地在1° -10°区间内)顺时针地(相对于图1(b)中的取向)朝向与这些前导表面72垂直的一个轴线倾斜。
[0148]提供了一个控制器17来通过一个轴传感器18读取轴的角位置以及速度并且根据一个控制算法来控制每个缸的这些低压阀门19以及(任选地)多个高压阀门21。这些低压阀门交替地将该工作室置于同一个低压歧管23的流体连通中，并且将该工作室与其隔离。这些高压阀门交替地将该工作室置于与一个高压歧管25的流体连通中，以及将该工作室与其隔离。这些歧管被连接到工作流体的来源或汇收点上(未示出)。这些阀门理想地是面座提升阀式的阀门，其中该低压阀门被取向为允许流体进入该工作室并且任选地从该工作室流出(当可控地保持打开时)并且该高压阀门被取向为允许流体流出该工作室并且任选地进入该工作室(当可控地保持打开时)。
[0149]在使用中，该环形凸轮在方向B上相对于这些工作室旋转，并且滚轮9在该前导区段5的跟随舌状构形42面对活塞的表面的这个最尾部分62之前滚动通过该跟随区段7的前导舌构形44面对活塞的表面的这个最先部分60。因为跟随区段面对活塞的表面的最先部分60是在前导区段面对活塞的表面15 (它形成了该工作表面的一部分)之下，所以该滚轮可以平滑地从一个区段过渡到下一个区段上。即使前导区段与跟随区段之间存在略微的不匹配(如可以从制造公差内尺寸的偏差产生的)，这将仅会导致该滚轮从一个区段传递到下一个区段的位置的轻微的差异但将不会导致震动，因为这些滚轮在一个工作室内将不会遇到一个不连续点。
[0150]该互锁区域被定位成使得该工作室20在其滚轮经过一个区段到下一个区段时正在进行膨胀，即它被定位在该工作表面的跟随表面72处，并且因此由这些活塞通过这些滚轮(随着它们经过一个互锁区域)施加在该环形凸轮上的力不是处于一个最大值。
[0151]通过控制这些低压(以及任选的高压)阀门的打开和关闭，由每个室所排出的工作流体的净体积可以对于每个工作室容积周期来选择以便使得总流体排量与一个需求信号相匹配，例如一个流体体积需求信号或一个输出压力信号。在EP O 361 927、EP O 494236和EP I 537 333中披露了一些适合的控制算法，这些专利的内容通过引用被结合在此。
[0152]因此，本发明提供了一种机构来使滚轮、或其他接合凸轮的元件能够从一个区段平滑地移动到下一个区段上，从而将磨损最小化。然而，因为提供了多个区段，如果需要的话它们可以被单独的检查、维护并且更换。
[0153]此外，这些螺栓3 (作为附接装置起作用)是定位在从开口 4延伸的多个孔内的，这些开口也是定位在该工作表面的跟随表面72内的，并且因此由这些活塞通过这些滚轮(随着它们经过这些孔)施加在环形凸轮上的力同样不是处于最大值。
[0154]工作室容积周期的相位是由环形凸轮的工作表面中的这些波形来限定的。在这个实例中，该环形凸轮是该流体工作泵的一部分并且因此这些活塞作用在该环形凸轮上的力在每个工作室的压缩冲程中是最大的，这与这些滚轮沿着该前导表面70经过是重合的。如果该流体工作机器是一个流体工作马达(或在实质性比例的时间上作为一个马达运行，或者如果最大扭矩要求(并且因此传输到该工作表面上的最大力)是当作为一个马达运行时)，则这些螺栓将取代为有利地被定位在从这些前导表面70的工作表面中的多个开口延伸的多个孔中。这使得这些附接装置能够被提供在这些工作表面中(由此使得该环形凸轮以及流体工作机器能够比已知的装备更紧凑而且更轻)，同时将这些滚轮、或其他接合凸轮的元件上的磨损最小化，否则的话可能由该工作表面中的这些开口产生的这些不连续点导致这些磨损。
[0155]可能的情况是这些区段通过将一个连续的环断成多个较小的零件来制造，例如通过在该连续的环中制造多个凹口或缺陷点并且然后使所述环膨胀或以其他方式对其进行过度应力而将其断裂。
[0156]图2 (a)以夸张的形式示出了一个区段100如何可以被形成为带有一个紧固表面(一个支持面对的表面)102，这个紧固表面比轴105 (该区段要被紧固到这个轴上)的外表面104 (作为一个凸轮区段支持件来起作用)具有更小的曲率半径，从而致使在该区段与该轴之间该区段被抵靠该轴放置的地方存在一个间隙106。
[0157]图2(b)展示了进入该轴的一个固定力110，该力典型地是由附接装置(例如在图1(a)与(b)中示出的区段5、7的多个螺栓3)施加的。固定力110使区段100变形来封闭这个间隙106，从而使该区段与外表面104形成协作接合(如图2(b)所示)。作为由固定力110使该区段变形的结果，一个切向压缩应力112被引入该区段中，并且具体是在面对活塞的表面108中。
[0158]该切向压缩应力总体上平行于面对活塞的表面来施加,在使用中滚轮在这个面对活塞的表面上经过。这种切向压缩应力在承受来自经过的滚轮非常高的力的情况下增加了滚动表面的寿命。否则的话，高负荷的经过滚轮将致使朝向该轴的滚动表面的局部化压缩，这在其他情况下将在这个面对活塞的表面上导致切向拉伸应力。因此，该压缩应力112抵消了一些拉伸应力。实际上，在一些替代实施方案中，这种压缩应力可以超过所预期的拉伸应力所以在正常的使用这个面对活塞的表面中不会经受切向拉伸应力。
[0159]因此，该区段面对活塞的表面的曲率，以及相对表面的曲率是不同的并且所以该区段必须被弯曲(并且由此被弹性地变形)以便被安装到一个成弧度的凸轮区段支持件上。在这种情况下，该区段面对该凸轮区段支持件的侧面的曲率是大于该凸轮区段支持件的曲率的。在多个替代实施方案中，这些区段可以是旨在被保持在一个面向内的凸轮区段支持件上，以便提供一个面向内的工作表面(例如，在这些活塞被定位在该环形凸轮之内的一个径向活塞机器中)。在这种情况下，为了可以将这些凸轮区段面对活塞的表面置于切向压缩应力之下，这些区段面对支持件的表面可以提供一个比该紧固表面更大的曲率半径。
[0160]与已知的由延伸到工作表面的任一侧的多个凸缘(或其他附接装置)紧固到一个支持结构上的多个区段组成的环形凸轮相比，延伸通过该工作表面(或面对活塞的表面)的附接装置(例如螺栓)使得这些区段的面对活塞的表面能够被置于更大程度的压缩之中。
[0161]总体上讲，该区段100已经被配置成使得它若不被弹性变形以便在这个面对活塞的表面中、以及在组装的环形凸轮的这个工作表面中产生压缩变形就无法被安装到一个环形凸轮中。该区段的工作表面(面对活塞的表面减去典型地在使用中在一个相邻的区段面对活塞的表面之下凹陷进去的任何部分)限定了一个环形凸轮工作表面的波形的一个比例X。在图2中示出的实例中，这个比例是2.00。然而，在该工作表面之下的区段(即，忽略了使用中不与这些滚轮或其他接合凸轮的元件接合的零件)的曲率是360°的一个分数y，该分数不是X的整数倍数。例如，在该工作表面之下的区段的曲率可以是44°并且所以y = 0.122222。在这个实例中比率x/y = 16.3636 (36)，它并不是一个整数。因此，由该区段提供的这个工作表面与该区段本身的曲率是不匹配的，并且该区段不能被用来形成仅具有多个其他区段(具有相应形状)的一个环形凸轮，这是因为一个凸轮应该具有整数个波形。
[0162]区段100还装配有(任选地)多个横开口 114，这些横开口总体上平行于该组装的环形凸轮以及面对活塞的表面的旋转轴线而延伸通过该区段。这这些横开口提供了具有比该区段的周围材料更大的压缩率的多个区并且有助于该区段的变形，从而使得用一个较小的固定力能够产生一个给定的切向压缩力。一个或多个横开口可以被定位并且确定尺寸以实现通过该区段的切向压缩力的一种希望的分布。例如，这些横开口的位置和尺寸可以被选择为将压缩力集中到该前导表面上，或这些前导表面的最陡斜的部分上。
[0163]在一些实施方案中，这些环形凸轮区段被形成为具有这些横开口 114，它们定位在构成这个环形凸轮的这些波状的前导面或跟随面中的这些活塞将在运行过程中施加最大力的那一个面的区域内。这个力在多个有效周期的过程中随着流体以与多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出多个工作室而周期性地变化。在工作室容积的周期中的这种压力变化取决于该机器的功能。如果该机器是一个泵，则这些开口被定位在这些前导面中，所以这些滚轮在收缩冲程中经过这些开口，这时对应的工作室可以与高压歧管处于流体连通，并且其结果是该工作室内的压力高于在该低压歧管的压力。如果该机器是一个马达，则这些开口被定位在这些跟随面中，所以这些滚轮在膨胀冲程中经过这些开口，这时对应的工作室从该高压歧管接收工作流体。在这两种情况下，在一个有效周期过程中，不论何时该工作室经过一个横开口该工作室都对该高压歧管是开放的。
[0164]在实践中，在多个固定点之间的这个凸轮区段支持件的这个曲率才是重要的，并且该凸轮区段支持件可以不具有一个连续的曲率，或者甚至不具有这些图中所示的一个连续的表面。
[0165]尽管这些凸轮区段被展示为以在一个第一端具有一个舌部并且在另一端具有限定了一个槽的两个舌部的形式的协作的多个构形，但是一个大系列的其他安排中的任一种都是有可能的。例如，这些舌部可以是直的、弯曲的、或总体上三角形的。这些凸轮区段可以在任一端具有一个单一的舌部，这些舌部在该组装的装置中是彼此相邻的，由此在使用中形成了互锁区域。
[0166]在一些实施方案中，这些环形凸轮区段被形成为具有这些开口 4，它们仅定位在构成这个环形凸轮的这些波状的这个前导面或这些跟随面中这些活塞将在运行过程中施加最少力的那一个面中。这个力在多个有效周期的过程中随着流体以与多个工作室容积周期成定相关系地流入和流出多个工作室而周期性地变化。在工作室容积的周期中的这种压力变化取决于该机器的功能。如果该机器是一个泵，则这些开口被定位在这些跟随面中，所以这些滚轮在膨胀冲程中经过这些开口，这时对应的工作室可以与低压歧管处于流体连通，并且其结果是该工作室内的压力处于或低于该低压歧管的压力。如果该机器是一个马达，则这些开口被定位在这些前导面中，所以这些滚轮在收缩冲程中经过这些开口，这时对应的工作室正在将工作流体排出到低压歧管。在两种情况下，不论何时该工作室经过一个开口该工作室都是与该高压歧管密封分离的。这些开口是这些工作表面中的多个不连续点的实例，并且例如相邻的多个区段之间的多个互锁区域的其他不连续点也可以用相同的方式来分布。
[0167]参见图3，在一些实施方案中，仅在这些跟随面中的一些当中提供了多个开口 4。图3的凸轮区段在典型地为一个泵可运行而且在一些条件(例如提供一种定位功能)下作为一个马达也可运行的流体工作机器中是尤其有用的。因此，在泵送过程中，这些滚轮仅在对应的活塞缸正在膨胀时经过开口并且该工作室内的压力是相对较低的。然而，在马达运行过程中，尽管在有效马达运行周期的过程中当这些滚轮支承在这些跟随面上时该工作室内的压力会是相对较高的，但这些有效马达运行周期是选定的以便与这些滚轮经过这些没有开口的波状的这些跟随面、或者这些跟随面的那些部分相重合。取而代之，在这些工作室支承在具有开口的多个跟随面上的周期中，这些工作室总是执行没有工作流体净排量的空转冲程。这限制了在马达运行过程中工作流体的最大通过量但是存在许多在马达运行过程中最大排量小于在泵送过程中的最大排量的应用，例如，一个由风力涡轮机的叶片驱动的机器会典型地作为一个泵来运行，但是偶尔可以作为一个马达来驱动以便控制叶片的位置，例如用于维护。为了将有效周期定时从而与滚轮经过多个跟随面相重合，该控制器参照了一个数据库，这个数据库具有哪些跟随面包括多个开口(以及这些开口被定位在哪里)、以及从轴传感器18接收的环形凸轮的角位置的连续测量值，并且该控制器在每一个后续的工作室容积周期中有待由每个工作室排出的工作流体的体积的每个选择上将其考虑在内。
[0168]在一些实施方案中，该控制器可以致使一个工作室执行一种部分的马达运行周期，在这个部分的马达运行周期中该控制器在滚轮支承在一个开口(或者一个互锁区域，或在该工作表面中的任何其他不连续点)上之前关闭该高压阀门，这样使得该工作室内的压力在该滚轮支承在一个开口(或一个互锁区域)上时被限制为低于一个阀值。
[0169]在一些实施方案中，只要如果该高压歧管内的压力是低于一个阀值的，该控制器可以允许一个工作室在对应的滚轮经过一个包括开口的跟随表面的同时执行一个马达运行周期，在这种情况下通过该滚轮支承在该环形凸轮上的力是无论如何不会过高的。
[0170]可任选地，该流体工作机器同样是可运行的以便在一个第二(相反的)旋转方向上作为一个泵起作用。在这种情况下，这些前导面(当该流体工作机器在一个第一方向上进行旋转时)成为跟随面(当该流体工作机器在一个第二方向上进行旋转时)而这些跟随面(当该流体工作机器在一个第一方向上进行旋转时)成为前导面(当该流体工作机器在一个第二方向上进行旋转时)。在一些实施方案中，当在该第二方向上进行旋转时，只要该高压歧管内的压力是低于一个阀值的，该控制器就可以允许一个工作室在对应的滚轮经过一个包括开口的跟随表面的同时执行一个泵送周期，在这种情况下通过该滚轮支承在该环形凸轮上的力是无论如何不会过高的。在一些实施方案中，当在该第二方向上进行旋转时，该控制器可以允许一个工作室执行一个部分的泵送周期，在这个部分的泵送周期中该控制器在该滚轮支承在一个开口(或者一个互锁区域)上之后关闭该低压阀门，这样使得该工作室内的压力当该滚轮支承在一个开口(或一个互锁区域)上时被限制为低于一个阀值。
[0171]对于一个主要作为马达、并且在一些情况下作为一个泵运行的机器而言，这些开口可以被定位在这些前导面中的一些面而不是这些跟随面中的一些面中。
[0172]该环形凸轮进一步包括多个侧板(在该环形凸轮的一侧、或更优选地在两侧上)，这些侧板围绕该环形凸轮的圆周延伸(并且每个侧板典型地还邻接该环形凸轮的工作表面的一个边缘)，这防止了这些滚轮从该环形凸轮的波状表面上滑脱。在具有两个或更多个环形凸轮的实施方案中，可以存在定位在两个环形凸轮之间的一个侧板，该侧板起到防止这些滚轮从两个环形凸轮上滑脱的作用。可替代地，这两个或更多个凸轮环各自可以具有多个分离的侧板。
[0173]这些侧板可以是整体的，或者可以如图3所示是分段的。在图3中示出的实施方案中，环形凸轮区段7被紧固到一个侧板区段120上(并且典型地紧固到两个侧面区段上，到该区段的波状表面的任一侧上)。在一些替代实施方案中，与所存在的环形凸轮区段相比可以存在更少、或更多的侧板区段，这些侧板区段围绕这个或每个环形凸轮的圆周的每侧布置。
[0174]这些侧板由延伸穿过多个螺栓孔的多个螺栓36保持到这些区段7上。这些螺栓可以各自延伸穿过多于一个环形凸轮(或环形凸轮区段)或多于一个侧板(或侧板区段)。
[0175]该环形凸轮的这些侧板区段可以是成角度地从这些凸轮区段上偏置的，这样使得每个侧板与该组装的环形凸轮的两个(或更多个)区段重叠。因此，并且在该组装的环形凸轮中，多个侧板区段之间的接合处不与多个区段之间的接合处对齐或重叠，并且紧固到一个环形凸轮区段上的一个侧板区段的这个重叠部分122可以被用来轴向地(即相对于该轴)对齐这些凸轮区段(例如在组装与维护的过程中，或者在使用中当力被施加到该波状表面时，用来减少由相邻的环形凸轮区段相对于彼此的运动所造成的磨损)。在一些实施方案中，这些侧板可以被固定到轴上、或者相对于这些阀门和工作室而固定，这样使得这些凸轮区段在这些侧板之间移动。
[0176]本发明的环形凸轮作为一个大型的流通工作机器(其中接近可能是困难的并且一个长的环形凸轮工作寿命是重要的)的部件是尤其有用的。例如，该环形凸轮可以是一个风力涡轮机塔(典型地在高度上超过50m)、或离岸风力涡轮机塔的吊舱内的泵的一部分，其中驱动轴被连接到一个风力涡轮机的这些叶片上，并且在这种情况下为了维护或维修而将该流体工作机器、或该风力涡轮机的这些叶片移除是不可实行的。
[0177]在此处披露的本发明的范围内可以做进一步的变体和修改。
【权利要求】
1.一种用于具有至少一个活塞的流体工作机器的环形凸轮，该环形凸轮包括至少两个区段；每个所述区段在一个前导区域处具有一个前导协作构形并且在一个跟随区域处具有一个跟随协作构形；每个前导协作构形与一个所述跟随协作构形在一个互锁区域处于协作性接合；每个所述区段具有一个面对活塞的表面，这些面对活塞的表面一起限定了一个凸轮工作表面用于通过一个接合凸轮的元件与该至少一个活塞的运行性接合从而将该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮的旋转相耦联；每个所述前导和跟随协作构形具有这个面对活塞的表面的一部分；其特征在于，每个前导协作构形具有一个面对活塞的表面，该面对活塞的表面在该前导协作构形的一个跟随区域处形成该工作表面的一部分，并且在该前导协作构形的跟随区域处横贯该互锁区域从该工作表面上凹陷、并且每个跟随协作构形具有一个面对活塞的表面，该面对活 塞的表面在该跟随协作构形的一个前导区域处形成该工作表面的一部分、并且在该跟随协作构形的跟随区域处横贯该互锁区域从该工作表面上凹陷。
2.根据权利要求1所述的环形凸轮，其中，每个协作构形包括一个舌部。
3.根据权利要求1所述的环形凸轮，其中，该工作表面是波状的。
4.根据权利要求1所述的环形凸轮，其中，一些或全部区段包括一种抗滑移的构形，用于阻止该区段相对于一个凸轮区段支持件的滑动。
5.根据权利要求1所述的环形凸轮，其中，在一个互锁区域内接合的相邻区段的这些协作的构形的面对活塞的表面跨过一个小于180.0°的角度。
6.一种流体工作机器，包括根据权利要求1所述的一个环形凸轮，以及可运行地与该环形凸轮工作表面相接合的至少一个活塞，这样使得该至少一个活塞的往复运动与该环形凸轮相对于该至少一个活塞的旋转相耦联。
7.根据权利要求6所述的流体工作机器，其中每个所述接合凸轮的元件并不是在每个工作室容积的周期都支承在一个互锁区域上，并且其中该流体工作机器在一个第一旋转方向上既作为一个泵也作为一个马达是可运行的，该流体工作机器是可运行的而使得每个接合凸轮的元件不会在对应的工作室正在收缩时支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室周期过程中执行一个泵送周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上的工作室容积周期中执行一个马达运行周期。
8.根据权利要求6所述的流体工作机器，其中每个所述接合凸轮的元件并不是在每个工作室容积的周期都支承在一个互锁区域上，并且其中该流体工作机器在一个第一旋转方向上作为一个泵并且作为一个马达是可运行的，该流体工作机器是可运行的而使得每个凸轮随动元件不会在对应的工作室正在膨胀时支承在一个互锁区域上，每个所述工作室是可运行的以便在每个工作室周期中执行一个马达运行周期，并且每个所述工作室是可运行的以便在接合凸轮的元件不会支承在一个互锁区域上的工作室容积周期中执行一个泵送周期。
9.根据权利要求6所述的流体工作机器，其中该流体工作机器是一个马达并且该机器被配置为使得只有当对应的工作室在收缩时这些接合凸轮的元件才支承在这些互锁区域上，或者其中该流体工作机器是一个泵并且该机器被配置为使得只有当对应的工作室正在膨胀时这些接合凸轮的元件才支承在这些互锁区域上。
10.根据权利要求6所述的流体工作机器，其中每个所述区段限定了该工作表面的多个波形，这样使得在使用中每个所述工作室的接合凸轮的元件并不是在工作室容积的每个周期都支承在一个互锁区域上，并且其中该控制器是可运行的以便在每个所述接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时使该工作室内的流体压力与当该接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时该工作室内的流体压力相比是受限制的。
11.根据权利要求10所述的流体工作机器，其中，该控制器是可运行的以便通过对有待在工作室容积的一个周期中排出的流体净体积的选择来限制每个所述工作室中的工作流体压力。
12.根据权利要求10所述的流体工作机器，其中，该控制器是可运行的以便通过选择一个工作室进行一个空转周期来限制每个所述工作室中的工作流体压力。
13.一套零件，这套零件被组装起来时形成了根据权利要求1所述的一个环形凸轮、或者根据权利要求6所述的一个流体工作机器。
14.一种运行根据权利要求6所述的流体工作机器的方法，该方法包括致使该环形凸轮以及该至少一个活塞的相对旋转，这样使得该至少一个接合凸轮的元件从一个第一区段的前导协作构形上平滑地经过而到达一个第二区段的跟随协作构形。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，每个所述区段限定了该工作表面的多个波形，这样使得每个所述工作室的接合凸轮的元件在工作室容积的每两个或更多个周期中支承在一个互锁区域上一次，该方法包括在一个逐周期的基础上对有待由每个所述工作室排出的工作流体的体积进行选择，从而在每个所述接合凸轮的元件支承在一个互锁区域上时使该工作室内的流体压力与当该接合凸轮的元件支承在该工作表面的另一个区域上时该工作室内的流体压力相比是受限 制的。
【文档编号】F04B1/04GK103534481SQ201180001464
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2011年7月19日 优先权日:2010年8月17日
【发明者】W·H·S·瑞普恩, U·B·P·斯坦, R·G·福克斯, S·H·索尔特 申请人:阿尔特弥斯智能动力有限公司
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