一种具有机械档的一体泵马达及其应用方法与流程

本发明涉及液压元件技术领域，具体而言，涉及一种具有机械档的一体泵马达及其应用方法。

背景技术：

一体泵马达广泛地应用在工程机械、车辆和农机等领域。一体泵马达是将变量液压泵和定量马达组合在一起，形成的一种可无级调节输出马达转速的液压泵。由于这种一体泵马达转速调节的范围小，可适用于低速行驶的车辆，如工程机械、农用车辆和农业机械装备等。

在工程机械的应用中，由于驱动行驶占工程机械作业的比重轻，很适合一体泵马达的应用。但是在农机领域，以履带拖拉机拖拽犁耕地为例，履带拖拉机在拖拽犁耕地时，几乎全部的动力都消耗在行驶系统上，如果采用现有的一体泵马达驱动，液压系统的效率低，燃油经济性差。

针对相关技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种具有机械档的一体泵马达及其应用方法，以解决现有技术中的一体泵马达用于农业机械中时液压系统的效率低、燃油经济性差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种具有机械档的一体泵马达，该一体泵马达包括：

输入轴，输入轴上固定安装有输入轴主动齿轮；

输出轴，输出轴上空套安装有输出轴从动齿轮，输出轴从动齿轮与输入轴主动齿轮啮合；

液压传动系统，液压传动系统的动力输入端与输入轴连接，液压传动系统的动力输出端与输出轴连接；

档位切换组件，安装在输出轴上，用于使一体泵马达在机械档和液压档之间切换。

进一步地，液压传动系统包括：

定量泵，通过花键安装在输入轴上；

变量泵，通过花键安装在输入轴上，变量泵与定量泵同轴设置；

低压溢流阀，通过油路与定量泵连接；

油箱，通过油路与低压溢流阀连接；

定量马达，通过油路与变量泵连接，定量马达的输出端与输出轴连接；

二位二通电磁阀，设置在变量泵与定量马达连接的油路之间；

二位三通电磁阀，通过油路与变量泵连接，二位三通电磁阀与档位切换组件连接，用于控制档位切换组件进行档位切换。

进一步地，液压传动系统还包括：

冲洗阀，冲洗阀设置在变量泵与定量马达连接的油路之间，冲洗阀与二位二通电磁阀并联设置。

进一步地，档位切换组件包括：

离合器箍，离合器箍围绕设置在输出轴的外周且不与输出轴固定连接，离合器箍的一端固定安装在输出轴从动齿轮的侧面，离合器箍的另一端为敞口结构，离合器箍具有内腔；

钢片，离合器箍的内侧壁上开设有与输出轴的轴线平行的第一花键槽，钢片活动设置在第一花键槽内；

摩擦片，输出轴上沿轴线方向开设有第二花键槽，摩擦片活动安装在第二花键槽内，钢片和摩擦片的数量均为多块，且钢片和摩擦片交替布置；

离合驱动机构，离合驱动机构与二位三通电磁阀连接，离合驱动机构设置在离合器箍的敞口端，用于压紧或松开钢片和摩擦片。

进一步地，离合驱动机构包括：

活塞缸，活塞缸空套安装在输出轴上；

活塞，可伸缩地设置在活塞缸内，活塞的一端伸入活塞缸内，活塞的端部与活塞缸之间形成供液压油冲入的液压腔，活塞的另一端伸向离合器箍的内腔；

锁紧螺母，螺纹连接在活塞缸靠近离合器箍的一端；

复位弹簧，设于活塞与锁紧螺母之间，用于使活塞复位；

输出轴上设有与液压腔连通的油道，液压腔通过油道与二位三通电磁阀连接。

进一步地，档位切换组件还包括：

卡环，卡环设置在离合器箍的内侧壁上，且位于靠近离合器箍的敞口端处，卡环用于限制钢片和摩擦片向离合器箍敞口端的移动位置。

进一步地，一体泵马达还包括一主箱体和盖合在主箱体上的箱盖，输入轴、输出轴和档位切换组件均设于主箱体内，输入轴和输出轴通过轴承安装在主箱体上。

进一步地，液压传动系统还包括一滤清器，滤清器安装在主箱体上，主箱体和箱盖上均设有管道，滤清器通过管道与定量泵连接。

根据本发明的另一方面，提供了一种上述的具有机械档的一体泵马达的应用方法，

当采用液压无级档时，二位二通电磁阀和二位三通电磁阀停左位，活塞在复位弹簧的作用下回初始位置，离合驱动机构使钢片与摩擦片之间无压力，输出轴从动齿轮相对于输出轴自由转动；在此输出模式下，动力由输入轴依次经变量泵、定量马达传递至输出轴；

当采用机械档时，二位二通电磁阀和二位三通电磁阀停右位，活塞的油路接通，在油压的作用下活塞从活塞缸中伸出并压缩钢片与摩擦片，使得输出轴从动齿轮与输出轴同步转动；在此输出模式下，动力由输入轴依次经输入轴主动齿轮、输出轴从动齿轮、离合器箍、多块钢片和摩擦片传递至输出轴。

应用本发明的技术方案，通过设置档位切换组件使一体泵马达在机械档和液压档之间进行切换，可根据实际情况切换机械档和液压档，该一体泵马达实现了一体泵马达带机械档直接输出的功能，传动效率高、燃油经济性好、操作便捷性强，特别适合应用在农业机械变速驱动领域。

下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例的一体泵马达的结构示意图。

图2为本发明实施例的一体泵马达的机械档结构示意图。

图3为图2中a处的局部放大图。

图4为本发明实施例的一体泵马达的液压原理图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、输入轴；11、输入轴主动齿轮；20、输出轴；21、输出轴从动齿轮；22、第二花键槽；23、油道；30、液压传动系统；31、定量泵；32、变量泵；33、低压溢流阀；34、油箱；35、定量马达；36、二位二通电磁阀；37、二位三通电磁阀；38、冲洗阀；39、滤清器；40、档位切换组件；41、离合器箍；42、钢片；43、摩擦片；44、离合驱动机构；45、卡环；50、主箱体；51、箱盖；52、管道；411、第一花键槽；441、活塞缸；442、活塞；443、锁紧螺母；444、复位弹簧；445、液压腔。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而仅仅是为了便于对相应零部件进行区别。同样，“一个”或者“一”等类似词语不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

参见图1至图4，一种具有机械档的一体泵马达，该一体泵马达主要包括：输入轴10、输出轴20、液压传动系统30和档位切换组件40。其中，输入轴10上通过花键安装有输入轴主动齿轮11；输出轴20上空套安装有输出轴从动齿轮21，该输出轴从动齿轮21与输入轴主动齿轮11啮合；液压传动系统30的动力输入端与输入轴10连接，液压传动系统30的动力输出端与输出轴20连接；档位切换组件40安装在输出轴20上，该档位切换组件40用于使一体泵马达在机械档和液压档之间进行切换。

上述的具有机械档的一体泵马达，通过设置档位切换组件40使一体泵马达在机械档和液压档之间进行切换，可根据实际情况切换机械档和液压档，该一体泵马达实现了一体泵马达带机械档直接输出的功能，传动效率高、操作便捷性强，特别适合应用在农业机械变速驱动领域。

具体来说，参见图4，在本实施例中，液压传动系统30主要包括：定量泵31、变量泵32、低压溢流阀33、油箱34、定量马达35、二位二通电磁阀36和二位三通电磁阀37。其中，定量泵31通过花键安装在输入轴10上；变量泵32也通过花键安装在输入轴10上，并且变量泵32与定量泵31同轴设置；低压溢流阀33通过油路与定量泵31连接；油箱34通过油路与低压溢流阀33连接；定量马达35通过油路与变量泵32连接，定量马达35的输出端与输出轴20连接；二位二通电磁阀36设置在变量泵32与定量马达35连接的油路之间；二位三通电磁阀37通过油路与变量泵32连接，二位三通电磁阀37与档位切换组件40连接，用于控制档位切换组件40进行档位切换。通过上述的液压传动系统30结构设置，不仅可以将很好地实现一体泵马达的液压档输出，而且可以控制档位切换组件40进行机械档和液压档之间的切换。

进一步地，参见图1和图4，在本实施例中，液压传动系统30还包括冲洗阀38和滤清器39，其中，冲洗阀38设置在变量泵32与定量马达35连接的油路之间，且冲洗阀38与二位二通电磁阀36并联设置。定量泵31、油箱34、滤清器39和低压溢流阀33一起组成低压油路，其一可以为一体泵马达补充液压油，其二作为二位二通电磁阀36和二位三通电磁阀37的动力源。变量泵32与冲洗阀38、二位二通电磁阀36和定量马达35一起组成无级变速装置。冲洗阀38在低压补油油路的作用下，使工作在一体泵马达内部的油液与油箱34中的油液形成溢流交换，防止内部油路高温。二位二通电磁阀36在操作机构的控制下，转换一体泵马达内部油路。

具体来说，参见图1、图2和图3，在本实施例中，档位切换组件40包括：离合器箍41、钢片42、摩擦片43和离合驱动机构44。其中，离合器箍41围绕设置在输出轴20的外周且不与输出轴20固定连接，离合器箍41的一端固定安装在输出轴从动齿轮21的侧面，离合器箍41的另一端为敞口结构，离合器箍41具有内腔；离合器箍41的内侧壁上开设有与输出轴20的轴线平行的第一花键槽411，钢片42活动设置在第一花键槽411内；输出轴20上沿轴线方向开设有第二花键槽22，摩擦片43活动安装在第二花键槽22内，钢片42和摩擦片43的数量均为多块，且钢片42和摩擦片43交替布置；钢片42可沿第一花键槽411自由移动，摩擦片43可沿第二花键槽22自由移动，钢片42与离合器箍41、摩擦片43与输出轴20不可以相对转动，离合器箍41、钢片42和摩擦片43组成摩擦式离合器。离合驱动机构44与二位三通电磁阀37连接，离合驱动机构44设置在离合器箍41的敞口端，用于压紧或松开钢片42和摩擦片43。通过采用上述的档位切换组件40，通过二位三通电磁阀37控制离合驱动机构44使钢片42和摩擦片43进行压紧或松开，进而实现机械档和液压档的切换。

进一步地，参见图3，在本实施例中，离合驱动机构44主要包括：活塞缸441、活塞442、锁紧螺母443、复位弹簧444。其中，活塞缸441空套安装在输出轴20上；活塞442可伸缩地设置在活塞缸441内，活塞442的一端伸入活塞缸441内，活塞442的端部与活塞缸441之间形成供液压油冲入的液压腔445，活塞442的另一端伸向离合器箍41的内腔；锁紧螺母443螺纹连接在活塞缸441靠近离合器箍41的一端；复位弹簧444设于活塞442与锁紧螺母443之间，用于使活塞442复位；输出轴20上设有与液压腔445连通的油道23，液压腔445通过油道23与二位三通电磁阀37连接。

通过采用上述设置，二位三通电磁阀37控制向液压腔445内注入的液压油量来驱动活塞442的伸缩。当向液压腔445内充入液压油时，活塞442伸向离合器箍41的内腔，使钢片42和摩擦片43压紧，输入轴10的动力依次经输入轴主动齿轮11、输出轴从动齿轮21、离合器箍41、钢片42和摩擦片43传递至输出轴20，此时为机械档输出模式。当液压腔445内液压油流出时，活塞442在复位弹簧444的作用下复位，使得钢片42和摩擦片43之间松开，此时为液压档输出模式。

进一步地，参见图3，在本实施例中，档位切换组件40还包括卡环45，该卡环45设置在离合器箍41的内侧壁上，且位于靠近离合器箍41的敞口端处。该卡环45用于将钢片42和摩擦片43限位在一定的空间内，限制钢片42和摩擦片43向离合器箍41敞口端的移动位置。

参见图1和图2，在本实施例中，一体泵马达还包括一个主箱体50和一个盖合在主箱体50上的箱盖51。输入轴10、输出轴20和档位切换组件40均设于该主箱体50内，输入轴10和输出轴20通过轴承安装在主箱体50上。滤清器39安装在主箱体50上，主箱体50和箱盖51上均设有管道52，滤清器39通过该管道52与定量泵31连接。如此设置，使得该一体泵马达的结构更加紧凑。

本实施例的具有机械档的一体泵马达的工作原理及应用方法如下：

当采用液压无级档时，二位二通电磁阀36和二位三通电磁阀37停左位，此时活塞442在复位弹簧444的作用下回初始位置，离合驱动机构44使钢片42与摩擦片43之间无压力，输出轴从动齿轮21相对于输出轴20自由转动；在此输出模式下，动力由输入轴10依次经变量泵32、定量马达35传递至输出轴20；

当采用机械档时，二位二通电磁阀36和二位三通电磁阀37停右位，活塞442的油路接通，在油压的作用下活塞442从活塞缸441中伸出并压缩钢片42与摩擦片43，使得输出轴从动齿轮21与输出轴20同步转动；在此输出模式下，动力由输入轴10依次经输入轴主动齿轮11、输出轴从动齿轮21、离合器箍41、多块钢片42和摩擦片43传递至输出轴20。

当二位二通电磁阀36停右位时，变量泵32和定量马达35之间形成通路，此时变量泵32和定量马达35可以自由转动；在机械档时，由于输出轴20与定量马达35通过花键连接，输出轴20被机械直接驱动后，其定量马达35的功能与泵的功能相同，会导致液压系统出现故障；通过二位二通电磁阀36停右位机能，转换一体泵马达的功能，实现机械档输出。

总体而言，本发明的具有机械档的一体泵马达实现了一体泵马达机械档和液压无级档的输出，兼顾了一体泵马达的传动效率与操作便捷性；采用电磁阀切换一体泵马达的油路，实现了机械档与液压无级档的有效切换。该具有机械档的一体泵马达特别适合应用在农业机械变速驱动领域。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。