本发明涉及指令控制系统的技术领域，特别涉及一种旋转式换向阀及其凸轮机构。
背景技术：
目前，商用空调系统常用的制冷控制元件之一为换向阀，其主要采用大型并联活塞式换向阀，该产品在市场上已实现成熟应用，但根据市场反馈及技术分析，并联活塞式换向阀存在造价较高、压力损失较大等问题，使得该商用空调系统成本较高，能量利用率较低。
因此，商用空调系统开始采用回转式换向阀实现换向功能，回转式换向阀如图1-4所示，其中，图1为现有技术中旋转式换向阀的剖视图；图2为图1中主动轮的结构示意图；图3为图1中从动轮的结构示意图；图4a为图1中主动轮与从动轮第一阶段的配合示意图；图4b为图1中主动轮与从动轮第二阶段的配合示意图；图4c为图1中主动轮与从动轮第三阶段的配合示意图。
如图1所示，该回转式换向阀包括阀体2＇、固定在阀体2＇底部的基座21＇和固定在阀体2＇上部的顶盖22＇，基座21＇、顶盖22＇与阀体2＇形成封闭的阀腔，阀腔内设有阀芯3＇。该回转式换向阀的执行部件为凸轮机构，包括主动轮4＇与从动轮5＇，驱动部件为电机，图1中，主动轮4＇的轴孔与电机的驱动轴1＇配合，其能够随驱动轴1＇转动，并能够沿驱动轴1＇的轴向滑动；从动轮5＇啮合于主动轮4＇上方，套设于驱动轴1＇，并能够沿其轴向运动。该回转式换向阀进一步包括固定于阀体2＇的限位板，该限位板能够与从动轮5＇配合，用于限制从动轮5＇的轴向移动和周向转动。
如图4所示，当驱动轴1＇逆时针转动时，带动主动轮4＇逆时针转动，此时，主动轮4＇的第一螺旋面41＇与从动轮5＇的第三螺旋面51＇、主动轮4＇的第二螺旋面43＇与从动轮5＇的第四螺旋面53＇、主动轮4＇的第一平面42＇与从动轮5＇的第二平面52＇分别相互贴合，如图4a所示，此时，主动轮4＇与从动轮5＇处于第一阶段(初始状态)。
此时，从动轮5＇的限位部54＇受到限位板的周向限位而不能转动，因此，从动轮5＇与主动轮4＇存在相对转动，当主动轮4＇转过预定角度而处于图4b所示的位置时，主动轮4＇的第一平面42＇与从动轮5＇的第二平面52＇贴合，从而使得主动轮4＇受到挤压而向下运动，此时，主动轮4＇与从动轮5＇处于第二阶段，同时，主动轮4＇带动阀芯3＇克服弹簧6＇的弹力向下运动，阀芯3＇与阀体2＇脱离，并在驱动轴1＇的带动下转动，从而实现换向功能。
阀芯3＇旋转预定角度后，阀芯3＇与限位板配合，停止转动，此时，弹簧6＇通过阀芯3＇向主动轮4＇施加向上的弹力，由于主动轮4＇与从动轮5＇处于图4c所示的位置关系，且主动轮4＇不能转动，因此，在该弹力的作用下，主动轮4＇向上推动从动轮5＇，使得从动轮5＇顺时针转动预定角度，从而使得主动轮4＇带动阀芯3＇向上运动，实现阀芯3＇的回复，同时，主动轮4＇与从动轮5＇重新处于图4a所示的位置关系。
显然，上述回转式换向阀的工作过程中，主动轮4＇与从动轮5＇之间始终存在相对滑动，滑动过程中二者之间的摩擦阻力和压应力均较大，且主动轮4＇与从动轮5＇多次啮合后，导致二者的接触面因摩擦产生划痕及起毛现象，降低接触面的光滑度，而接触面的光滑度下降进一步增大滑动过程中的摩擦阻力，从而最终导致主动轮4＇与从动轮5＇啮合时因摩擦阻力的增大而无法正常啮合，而发生卡死现象。
鉴于上述回转式换向阀存在的缺陷，亟待提供一种主动轮与从动轮啮合过程中摩擦阻力较小的回转式换向阀。
技术实现要素：
为解决上述技术问题，本发明的第一目的为提供一种旋转式换向阀，其凸轮机构包括设于主动轮与从动轮之间的滚动件，且该滚动件与二者中的一者转动连接，并能够在另一者表面滚动，从而使得主动轮与从动轮啮合过程中的滑动摩擦力转化为滚动摩擦力，避免卡死现象的发生。本发明第二目的为提供一种旋转式换向阀的凸轮机构。
为了实现本发明的第一目的，本发明提供一种旋转式换向阀，包括阀体及设于所述阀体内腔的阀芯及凸轮机构，所述凸轮机构包括竖向啮合的主动轮与从动轮，所述凸轮机构还包括设于所述主动轮与所述从动轮之间的滚动件，所述滚动件与所述主动轮和所述从动轮中的一者转动连接，并能够在另一者的表面滚动。
如此设置，该滚动件能够随主动轮或从动轮在从动轮或主动轮表面滚动，即该滚动件与主动轮和从动轮中的一者能够相对滚动，与另一者不能相对滚动，从而使得主动轮与从动轮能够相对运动，保证该旋转式换向阀能够正常工作。同时，主动轮与从动轮之间的运动通过该滚动件在二者之间滚动实现传动，且二者相对运动过程中由于滚动件发生滚动而产生滚动摩擦力，与现有技术的主动轮与从动轮啮合过程中产生滑动摩擦力相比，由于滚动摩擦力小于滑动摩擦力，因此，能够保证该旋转式换向阀工作过程中主动轮与从动轮正常啮合，避免发生卡死现象。
可选地，所述主动轮与所述从动轮之间具有竖向间隙，且所述竖向间隙内设有滚珠，所述滚珠为所述滚动件。
可选地，所述主动轮或所述从动轮开设有用于容置所述滚珠的滚珠槽，且所述滚珠能够在所述滚珠槽内自由转动。
可选地，所述主动轮或所述从动轮表面设有凸台，所述滚珠槽开设于所述凸台。
可选地，所述滚珠槽为圆柱形结构，且其直径大于所述滚珠的直径，高度小于所述滚珠的直径。
可选地，所述主动轮与所述从动轮中，一者设有所述滚珠槽，另一者具有组合滚道，所述组合滚道包括依次相连的上升滚道、水平滚道和下降滚道，所述滚珠能够在所述组合滚道上滚动。
可选地，所述上升滚道与所述下降滚道为螺旋形结构，且二者的螺旋升角相同。
可选地，所述水平滚道开设有用于导向所述滚珠滚动的圆弧槽。
可选地，所述主动轮与所述从动轮中，一者设有相互对称的两所述滚珠槽，另一者具有相互对称的两所述组合滚道。
为了实现本发明的第二目的，本发明还提供一种旋转式换向阀的凸轮机构，包括竖向啮合的主动轮和从动轮，还包括设于所述主动轮与所述从动轮之间的滚珠，所述滚珠与所述主动轮和所述从动轮中的一者转动连接，并能够在另一者表面滚动。
附图说明
图1为现有技术中旋转式换向阀的剖视图；
图2为图1中主动轮的结构示意图；
图3为图1中从动轮的结构示意图；
图4a为图1中主动轮与从动轮第一阶段的配合示意图；
图4b为图1中主动轮与从动轮第二阶段的配合示意图；
图4c为图1中主动轮与从动轮第三阶段的配合示意图；
图5为本发明所提供旋转换向阀的凸轮机构的半剖视图；
图6为图5中主动轮的结构示意图；
图7为图5中从动轮的结构示意图；
图8a为图5中主动轮与从动轮第一阶段的配合示意图；
图8b为图5中主动轮与从动轮第二阶段的配合示意图；
图8c为图5中主动轮与从动轮第三阶段的配合示意图。
图1-4中：
1＇驱动轴、2＇阀体、21＇基座、22＇顶盖、3＇阀芯；
4＇主动轮、41＇第一螺旋面、42＇第一平面、43＇第二螺旋面；
5＇从动轮、51＇第三螺旋面、52＇第二平面、53＇第四螺旋面、54＇限位部；
6＇弹簧。
图5-8中：
1主动轮、11主轮盘、12凸台、121滚珠槽、13轴孔；
2从动轮、21上升滚道、22圆弧槽、23下降滚道、24限位部；
3滚珠。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考附图5-8，其中，图5为本发明所提供旋转换向阀的凸轮机构的半剖视图；图6为图5中主动轮的结构示意图；图7为图5中从动轮的结构示意图；图8a为图5中主动轮与从动轮第一阶段的配合示意图；图8b为图5中主动轮与从动轮第二阶段的配合示意图；图8c为图5中主动轮与从动轮第三阶段的配合示意图。
在一种具体实施例中，本发明提供一种旋转式换向阀，包括阀体及设于阀体内腔的阀芯及凸轮机构，如图5所示，该凸轮机构包括竖向啮合的主动轮1与从动轮2，主动轮1的轴孔13与电机的驱动轴配合，并能够在驱动轴的带动下转动，该旋转式换向阀的工作过程如背景技术所述。
另外，该凸轮机构还包括设于主动轮1与从动轮2之间的滚动件，该滚动件与主动轮1和从动轮2中的一者转动连接，并能够在另一者的表面自由滚动。
如此设置，该滚动件能够随主动轮1或从动轮2在从动轮2或主动轮1表面滚动，即该滚动件与主动轮1和从动轮2中的一者能够相对滚动，与另一者不能相对滚动，从而使得主动轮1与从动轮2能够相对运动，保证该旋转式换向阀能够正常工作。同时，主动轮1与从动轮2之间的运动通过该滚动件在二者之间滚动实现传动，且二者相对运动过程中由于滚动件发生滚动而产生滚动摩擦力，与图1-4所示的主动轮4＇与从动轮5＇啮合过程中产生滑动摩擦力相比，由于滚动摩擦力小于滑动摩擦力，因此，能够保证该旋转式换向阀工作过程中主动轮1与从动轮2正常啮合，避免发生卡死现象。
进一步地，如图5所示，该主动轮1与从动轮2之间具有竖向间隙，该竖向间隙内设有滚珠3，且该滚珠3为上述滚动件。
如此设置，当该旋转式换向阀处于工作状态，主动轮1与从动轮2相对转动时，由于竖向间隙的存在，使得主动轮1与从动轮2的表面始终不直接接触，因此二者之间不存在滑动摩擦力和压应力，避免主动轮1与从动轮2的接触面产生划痕、毛刺等现象，保证二者的接触面具有较高的光滑度，从而进一步避免发生卡死现象，并提高该旋转式换向阀的使用寿命。
可以理解，上述滚动件并不是必须为球形结构的滚珠3，也可为本领域常用的其它结构，例如椭球型或不规则结构的钢珠，但是，本实施例中的滚珠3结构简单，且能够保证旋转式换向阀工作过程中始终平稳滚动。
更进一步地，如图6所示，主动轮1或从动轮2开设有用于容置滚珠3的滚珠槽121，且滚珠3能够在该滚珠槽121内自由转动，因此滚珠3通过滚珠槽121与主动轮1或从动轮2转动连接。
如此设置，使得滚珠3始终位于滚珠槽121内，滚珠槽121为滚珠3与主动轮1或从动轮2的连接件。同时，由于滚珠3能够在滚珠槽121内自由转动，以实现滚珠3在从动轮2或主动轮1表面滚动。因此，本实施例中，通过滚珠3与滚珠槽121的配合，采用简单的结构即可实现将主动轮1与从动轮2之间的滑动摩擦力转化为滚动摩擦力。
可以理解，滚珠3与滚珠槽121的配合结构的原理与滚动轴承类似，能够将连接于其上的两部件之间的滑动摩擦力转化为滚动摩擦力。因此，上述滚珠3与滚珠槽121的配合结构也可通过局部滚动轴承实现，且其内圈和外圈分别与主动轮1和从动轮2连接，如此，也能够将主动轮1与从动轮2之间的滑动摩擦力转化为滚动摩擦力，并保证二者能够正常啮合。但是，本实施例中的设置方式具有结构简单，易于实现的优点。
具体地，如图6所示，滚珠槽121为圆柱形结构，且其直径稍大于滚珠3的直径，圆柱形滚珠槽121的高度小于滚珠3的直径。
如此设置，当圆柱形滚珠槽121的直径略大于滚珠3的直径时，不仅能够形成对滚珠3的限位，还能够保证滚珠3在滚珠槽121内自由转动。同时，当滚珠槽121的高度小于滚珠3的直径时，滚珠3能够凸出于滚珠槽121的表面，从而使得主动轮1与从动轮2之间具有上述竖向间隙。
进一步地，主动轮1或从动轮2表面设有凸台12，上述滚珠槽121开设于凸台12。
如此设置，当主动轮1或从动轮2轮盘表面设有凸台12时，能够避免由于主动轮1或从动轮2轮盘开槽而造成的强度降低，从而保证该凸轮机构的使用寿命。
以上各实施例中，如图7所示，主动轮1与从动轮2中，一者设有上述滚珠槽121，另一者具有组合滚道，且该组合滚道包括依次相连的上升滚道21、水平滚道和下降滚道23，以使滚珠3在该组合滚道上滚动时，依次经过上升滚动、水平滚动和下降滚动过程。以组合滚道设于从动轮2，滚珠槽121设于主动轮1为例说明主动轮1与从动轮2的啮合过程。
具体地，如图8所示，当驱动轴逆时针转动时，带动主动轮1逆时针转动，而此时从动轮2的限位部24在限位板的限位作用下处于静止状态，如此使得主动轮1与从动轮2之间存在相对转动，滚珠3在主动轮1的带动下沿从动轮2的组合滚道滚动，并首先经过上升滚道21，从而使得主动轮1沿轴向向上顶开从动轮2，二者处于第一阶段(初始状态)，如图8a所示。
当滚珠3滚动到上升滚道21与水平滚道的交界处时，主动轮1将从动轮2顶开的幅度最大，此时，主动轮1与从动轮2处于第二阶段，如图8b所示，同时，主动轮1带动阀芯克服弹簧的弹力向下运动，使得阀芯与阀体脱离，并在驱动轴的带动下转动，此时，阀芯的开度最大。
阀芯转过一定角度后，阀芯在限位板的限位作用下停止转动，弹簧通过阀芯向主动轮1施加向上的弹力，而主动轮1由于阀芯的周向限位作用而停止转动，滚珠3位于水平滚道与下降滚道23的交界处，从而使得从动轮2顺时针转动，从而实现该凸轮机构的复位，如图8c所示，此时，主动轮1与从动轮2处于第三阶段。
具体地，上述上升滚道21与下降滚道23为螺旋形结构，且二者的螺旋升角相同。
可以理解，上升滚道21的末端相对于始端沿轴向上升的高度可表示该旋转式换向阀阀芯的开度，而该上升滚道21上升的高度可通过其螺旋升角表示，当螺旋升角太大时，旋转式换向阀工作过程中所需的驱动力过大，使得其消耗的能量也过大，当螺旋升角太小时，滚珠3滚动过程中容易发生自锁而导致该旋转式换向阀不能正常工作。因此，可根据旋转式换向阀的实际工作需求设置螺旋升角的大小。
当然，上述上升滚道21与下降滚道23并不是必须为螺旋形结构，也可为本领域常用的其它结构，只要分别具有上升和下降的趋势即可，例如，上升滚道21与下降滚道23也可为双曲线型、抛物线型或直线型等结构，但是，本实施例中的螺旋升角相同的螺旋形结构使得滚珠3通过上升滚道21与下降滚道23时受到的阻力相同，从而提高主动轮1与从动轮2啮合的平稳性。
进一步地，上述水平滚道开设有用于滚珠3滚动的圆弧槽22。该圆弧槽22能够起到导向滚珠3的作用，同时，还能够避免滚珠3从组合滚道中滑出。
可以理解，为了起到导向滚珠3的作用，可在上升滚道21和下降滚道23上均开设上述圆弧槽，但是，由于上升滚道21与下降滚道23均为螺旋形结构，开设圆弧槽的加工难度较大，因此，本实施例中仅在水平滚道上开设上述圆弧槽22，同时，由于滚珠3始终位于滚珠槽121内，因此，能够避免滚珠3滑出组合滚道。
以上各实施例中，主动轮1与从动轮2中，一者设有相互对称的两滚珠槽121，另一者具有相互对称的两组合滚道。
如图5-8所示的实施例中，主动轮1沿直径的两端分别具有两滚珠槽121，从动轮2的具有相对于直径对称的两组合滚道，且两组合滚道首尾相连。
当然，也可设置为：主动轮1具有相对于直径对称的两组合滚道，从动轮2沿直径的两端设有两滚珠槽121。
另外，本发明还提供一种旋转式换向阀的凸轮机构，包括竖向啮合的主动轮1和从动轮2，还包括设于主动轮1与从动轮2之间的滚珠3，且滚珠3与主动轮1和从动轮2中的一者旋转连接，并能够在另一者表面滚动。该凸轮机构的有益效果如上所述，此处不再赘述。
以上对本发明所提供的一种旋转式换向阀及其凸轮机构均进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。