本發(fā)明涉及一種液壓馬達(dá)，尤其是涉及一種具有無級(jí)變速功能的液壓馬達(dá)及應(yīng)用該液壓馬達(dá)的工程運(yùn)輸車輛。

背景技術(shù)：

在礦山，坑道和煤礦運(yùn)輸需要用到重型運(yùn)輸車輛，重型運(yùn)輸車輛上安裝有為其提供動(dòng)力的液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)驅(qū)動(dòng)運(yùn)輸車輛的車輪使車輛行進(jìn)。由于重型車輛行進(jìn)過程中，要根據(jù)不同路況的復(fù)雜程度特別是礦山，坑道，隧道施工現(xiàn)場，駕駛?cè)藛T為確保安全，隨時(shí)需精確的控制車速緩慢增高或緩慢降低，以達(dá)到安全裝載，安全行駛的目的，同時(shí)兼顧經(jīng)濟(jì)性的要求。

傳統(tǒng)的低速大扭矩液壓馬達(dá)一種方式是通過液壓馬達(dá)上單獨(dú)配置兩位三通換向閥使液壓馬達(dá)的排量減半達(dá)到馬達(dá)轉(zhuǎn)速提高的目的，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速是倍增的關(guān)系，也就是說在外部油源流量恒定的情況下，馬達(dá)排量減為原來的一半時(shí)，此時(shí)車速是原來的兩倍，此變速方式對(duì)車輛的沖擊比較大，會(huì)導(dǎo)致車輛的輪胎、車輛傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的零件加速磨損，不能滿足駕駛?cè)藛T的要求精確控制車速、保證安全行駛和節(jié)省燃油的實(shí)際需求，經(jīng)濟(jì)性和安全性均不佳；另外一種方式是改變外部油源的流量，采用變量泵，成本比較高，體積大，安裝空間受限制。

基于以上原因，保持外部油源保持不變的情況下，開發(fā)一種具有無級(jí)變速功能的液壓馬達(dá)，滿足這種特殊工況，具有比較大的市場空間。

傳統(tǒng)的液壓馬達(dá)包括殼體、馬達(dá)定子、馬達(dá)轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸，馬達(dá)定子與殼體固定，馬達(dá)轉(zhuǎn)子與轉(zhuǎn)軸固定，殼體與車輛的車架連接，馬達(dá)轉(zhuǎn)軸與車輛的車輪連接。設(shè)計(jì)人員開發(fā)出具有無級(jí)變速功能的液壓馬達(dá)以適用重型運(yùn)輸車輛，滿足重型運(yùn)輸車輛的精確變速的實(shí)際需要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種具有無級(jí)變速功能的液壓馬達(dá)，進(jìn)一步地提供應(yīng)用該液壓馬達(dá)的工程運(yùn)輸車輛。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：具有無級(jí)變速功能的液壓馬達(dá)，其特征在于包括馬達(dá)前蓋、馬達(dá)后蓋、定子和與車輪軸連接的轉(zhuǎn)子總成，所述的轉(zhuǎn)子總成外圍設(shè)置有可徑向移動(dòng)的多個(gè)柱塞組件，其特征在于還包括馬達(dá)前蓋與馬達(dá)后蓋之間固定設(shè)置有油缸，所述的定子為可軸向移動(dòng)的變速定子，所述的油缸可驅(qū)動(dòng)所述的定子軸向前后移動(dòng)，所述的變速定子的內(nèi)圈具有帶錐度內(nèi)曲線滾道；在變速定子受油缸驅(qū)動(dòng)沿軸向前后直線移動(dòng)時(shí)，柱塞組件的行程隨變速定子的帶錐度內(nèi)曲線軌道的大小內(nèi)徑高低落差的線性變化而逐漸變化。

本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：所述的油缸包括有活塞，所述的活塞與變速定子一體固定，油缸通過油壓作用推動(dòng)活塞來帶動(dòng)變速定子的移動(dòng)。

本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：所述的柱塞組件包括柱塞和鋼珠，所述的鋼珠可轉(zhuǎn)動(dòng)地位于柱塞的外端。

本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：所述的帶錐度內(nèi)曲線滾道包括分布在軸向兩端部的內(nèi)曲線大徑端和內(nèi)曲線小徑端，所述的內(nèi)曲線大徑端以漸進(jìn)變化方式過渡到內(nèi)曲線小徑端，所述的內(nèi)曲線大徑端包括有第一大內(nèi)徑和第一小內(nèi)徑，所述的內(nèi)曲線小徑端包括有第二大內(nèi)徑和第二小內(nèi)徑，第一大內(nèi)徑與第一小內(nèi)徑之間的落差大于第二大內(nèi)徑與第二小內(nèi)徑之間的落差。

本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：所述的油缸包括有內(nèi)曲面，所述的變速定子包括有外曲面，所述的油缸的內(nèi)曲面與變速定子的外曲面相互配合以限制變速定子在油缸內(nèi)徑向的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：所述的油缸上設(shè)置有增速油口和減速油口，增速油口與第一油腔聯(lián)通，減速油口與第二油腔聯(lián)通。當(dāng)增速油口進(jìn)油時(shí)，第一油腔通過活塞推動(dòng)變速定子向一側(cè)移動(dòng)，柱塞組件從變速定子的內(nèi)曲線大徑端移動(dòng)到內(nèi)曲線小徑端，柱塞行程逐漸變?。划?dāng)減速油口進(jìn)油時(shí)，第二油腔通過活塞推動(dòng)變速定子向另一側(cè)移動(dòng)，柱塞組件從變速定子的內(nèi)曲線小徑端移動(dòng)到內(nèi)曲線大徑端，柱塞行程逐漸變大。

本發(fā)明進(jìn)一步的優(yōu)選方案為：工程運(yùn)輸車輛，包括上面所述的液壓馬達(dá)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在保持外部油源不變的情況下，通過變速定子上的錐形內(nèi)曲線大小徑的高低落差，也就是柱塞的活動(dòng)行程變化，來實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的變速功能。由于變速定子沿軸線方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是通過變速定子上設(shè)計(jì)的活塞在油壓的推動(dòng)下來實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，柱塞行程是隨變速定子的內(nèi)曲線高低落差而變化，并且柱塞沿徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，變速定子沿軸向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，變速定子上的錐形內(nèi)曲線大小徑的高低落差在逐漸地變化，這樣柱塞的行程也在逐漸地變化，由于柱塞的面積不變，柱塞的排油量在逐漸變化，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也在逐漸的變化，這樣就實(shí)現(xiàn)了馬達(dá)的無級(jí)變速功能。

當(dāng)油缸的減速油口進(jìn)油時(shí)，變速定子上的活塞和油缸的密閉腔在油壓的推動(dòng)下，變速定子朝柱塞行程變大的方向運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速線性降低；

當(dāng)油缸的增速油口進(jìn)油時(shí)，變速定子上的活塞和油缸的密閉腔在油壓的推動(dòng)下變速定子朝柱塞行程減小的方向運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速線性增高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的液壓馬達(dá)的剖視圖；

圖2為本發(fā)明的液壓馬達(dá)在速度增高時(shí)的狀態(tài)圖；

圖3為本發(fā)明的液壓馬達(dá)在速度降低時(shí)的狀態(tài)圖；

圖4為本發(fā)明的變速定子的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為圖4中a處放大圖；

圖6為本發(fā)明的變速定子的剖視圖；

圖7為本發(fā)明的變速定子的內(nèi)曲線大徑端和內(nèi)曲線小徑端的對(duì)比圖；

圖8為本發(fā)明的油缸的結(jié)構(gòu)圖；

圖9為圖8中b處放大圖；

圖10為本發(fā)明的油缸的軸向剖視圖；

圖11為本發(fā)明的油缸的徑向剖視圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

工程運(yùn)輸車輛，車輛主體、車輪以及車輪軸4，車輪軸4與液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)子總成5連接固定，包括具有無級(jí)變速功能的液壓馬達(dá)，其包括馬達(dá)前蓋1、馬達(dá)后蓋2、定子7和與車輪軸4連接的轉(zhuǎn)子總成5，轉(zhuǎn)子總成5外圍設(shè)置有可徑向移動(dòng)的多個(gè)柱塞組件6，還包括馬達(dá)前蓋1與馬達(dá)后蓋2之間固定設(shè)置有油缸8，定子7為可軸向移動(dòng)的變速定子7，油缸8可驅(qū)動(dòng)定子軸向前后直線移動(dòng)，變速定子7的內(nèi)圈具有帶錐度內(nèi)曲線滾道71；在變速定子7受油缸8驅(qū)動(dòng)沿軸向前后直線移動(dòng)時(shí)，柱塞組件6的行程隨變速定子7的帶錐度內(nèi)曲線軌道71的大小內(nèi)徑高低落差的線性變化而逐漸變化。從圖1、圖2和圖3所示的剖視圖上看，變速定子7的內(nèi)壁呈一個(gè)錐度，內(nèi)口徑從左邊往右邊逐漸增大。

當(dāng)外部油源供給液壓馬達(dá)的油量恒定的情況下，液壓馬達(dá)的單個(gè)柱塞61的排油量是柱塞面積和行程的乘積，柱塞61的面積不變，柱塞61行程越大，單個(gè)柱塞61的排油量越大，整體馬達(dá)的排油量就越大，這樣液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速就越低；反之，液壓馬達(dá)的柱塞61行程越小，液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速越高；由此可知，當(dāng)如圖2所示，當(dāng)鋼珠62位于變速定子7的左側(cè)位置時(shí)，柱塞61的行程最小，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為最高；當(dāng)如圖3所示，當(dāng)鋼珠62位于變速定子7的右側(cè)位置時(shí)，柱塞61的行程最大，液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為最低。油缸8包括有活塞86，活塞86與變速定子7一體成型固定，油缸8通過油壓作用推動(dòng)活塞86來帶動(dòng)變速定子7的移動(dòng)，由于變速定子的內(nèi)表面的口徑整體上呈錐形，變速定子在移動(dòng)過程時(shí)，柱塞的行程會(huì)發(fā)生變換，以此來調(diào)整液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速。

柱塞組件6包括柱塞61和鋼珠62，鋼珠62可轉(zhuǎn)動(dòng)地位于柱塞61的外端。柱塞與鋼珠一體徑向移動(dòng)，鋼珠的主要作用：鋼珠可在柱塞外端自由滾動(dòng)，鋼珠保證柱塞組件徑向運(yùn)動(dòng)時(shí)與變速定子錐形內(nèi)曲線線性接觸。

帶錐度內(nèi)曲線滾道71包括分布在軸向兩端部的內(nèi)曲線大徑端711和內(nèi)曲線小徑端712，內(nèi)曲線大徑端711以漸進(jìn)變化方式過渡到內(nèi)曲線小徑端712，內(nèi)曲線大徑端711包括有第一大內(nèi)經(jīng)r1和第一小內(nèi)經(jīng)r2，內(nèi)曲線小徑端包括有第二大內(nèi)經(jīng)r1和第二小內(nèi)經(jīng)r2，第一大內(nèi)經(jīng)r1與第一小內(nèi)經(jīng)r2之間的落差大于第二大內(nèi)經(jīng)r1與第二小內(nèi)經(jīng)r2之間的落差。同時(shí)r1>r1，r2>r2。第二大內(nèi)經(jīng)r1與第二小內(nèi)經(jīng)r2之間的落差(差值)越小時(shí)，內(nèi)曲線曲線波動(dòng)越小，如圖7所示。相反，差值越大時(shí)，內(nèi)曲線小徑端的曲線波動(dòng)就越大。

就內(nèi)曲線大徑端或者內(nèi)曲線小徑端的曲線規(guī)律而言，本申請(qǐng)的曲線(曲面)與傳統(tǒng)的柱塞液壓馬達(dá)的內(nèi)曲面是相同的，不同的是傳統(tǒng)液壓馬達(dá)的定子的內(nèi)曲面是恒定的，柱塞的行程也是恒定的，因此液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也是恒定的。而本專利申請(qǐng)的變速定子7的內(nèi)曲面是變換的，從變速定子7的一端往另一端的曲線內(nèi)徑是變化的，且變速定子7在軸向受油缸8的驅(qū)動(dòng)而移動(dòng)，這會(huì)導(dǎo)致柱塞61的行程發(fā)生變化，從而達(dá)到液壓馬達(dá)無級(jí)變速的目的。

油缸8包括有內(nèi)曲面81，變速定子7包括有外曲面72，油缸8的內(nèi)曲面81與變速定子7的外曲面72相互配合以限制變速定子7在油缸8內(nèi)徑向的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。油缸8的內(nèi)表面與定子的外表面相互配合，使得定子在軸向上可以移動(dòng)，而不能有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。

油缸8上設(shè)置有增速油口82和減速油口83，增速油口82與第一油腔84聯(lián)通，減速油口83與第二油腔85聯(lián)通，當(dāng)增速油口82進(jìn)油時(shí)，第一油腔84通過活塞86推動(dòng)變速定子7向一側(cè)移動(dòng)，柱塞組件6從變速定子7的內(nèi)曲線大徑端711移動(dòng)到內(nèi)曲線小徑端712；當(dāng)減速油口83進(jìn)油時(shí)，第二油腔85通過活塞86推動(dòng)變速定子7向另一側(cè)移動(dòng)，柱塞組件6從變速定子7的內(nèi)曲線小徑端712移動(dòng)到內(nèi)曲線大徑端711。

本發(fā)明的重點(diǎn)是通過變速定子7上的錐形內(nèi)曲線大小徑的高低落差，也就是柱塞61的活動(dòng)行程變化，來實(shí)現(xiàn)馬達(dá)的變速功能。由于變速定子沿軸線方向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)是通過變速定子7上設(shè)計(jì)的活塞在油壓的推動(dòng)下來實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，柱塞61行程是沿變速定子7的內(nèi)曲線高低落差而徑向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，變速定子7沿軸向直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，定子上的錐形內(nèi)曲線大小徑的高低落差在逐漸的變化，這樣柱塞61的行程也在逐漸的變化，由于柱塞61的面積不變，柱塞61的排油量在逐漸變化，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速也在逐漸的變化，這樣就實(shí)現(xiàn)了馬達(dá)的無級(jí)變速功能。

當(dāng)油缸8的增速油口82進(jìn)油時(shí)，變速定子7上的活塞86和油缸8的密閉腔在油壓的推動(dòng)下，變速定子7朝柱塞行程變小的方向運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速線性增高。

當(dāng)油缸8的減速油口83進(jìn)油時(shí)，變速定子7上的活塞86和油缸8的密閉腔在油壓的推動(dòng)下變速定子7朝柱塞行程變大的方向運(yùn)動(dòng)，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速線性降低。

以上對(duì)本發(fā)明所提供的具有無級(jí)變速功能的液壓馬達(dá)及工程運(yùn)輸車輛進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明及核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。