具有无级变速功能的液压马达及工程运输车辆的制作方法

本发明涉及一种液压马达，尤其是涉及一种具有无级变速功能的液压马达及应用该液压马达的工程运输车辆。

背景技术：

在矿山，坑道和煤矿运输需要用到重型运输车辆，重型运输车辆上安装有为其提供动力的液压马达，液压马达驱动运输车辆的车轮使车辆行进。由于重型车辆行进过程中，要根据不同路况的复杂程度特别是矿山，坑道，隧道施工现场，驾驶人员为确保安全，随时需精确的控制车速缓慢增高或缓慢降低，以达到安全装载，安全行驶的目的，同时兼顾经济性的要求。

传统的低速大扭矩液压马达一种方式是通过液压马达上单独配置两位三通换向阀使液压马达的排量减半达到马达转速提高的目的，液压马达的转速是倍增的关系，也就是说在外部油源流量恒定的情况下，马达排量减为原来的一半时，此时车速是原来的两倍，此变速方式对车辆的冲击比较大，会导致车辆的轮胎、车辆传动机构的零件加速磨损，不能满足驾驶人员的要求精确控制车速、保证安全行驶和节省燃油的实际需求，经济性和安全性均不佳；另外一种方式是改变外部油源的流量，采用变量泵，成本比较高，体积大，安装空间受限制。

基于以上原因，保持外部油源保持不变的情况下，开发一种具有无级变速功能的液压马达，满足这种特殊工况，具有比较大的市场空间。

传统的液压马达包括壳体、马达定子、马达转子和转轴，马达定子与壳体固定，马达转子与转轴固定，壳体与车辆的车架连接，马达转轴与车辆的车轮连接。设计人员开发出具有无级变速功能的液压马达以适用重型运输车辆，满足重型运输车辆的精确变速的实际需要。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有无级变速功能的液压马达，进一步地提供应用该液压马达的工程运输车辆。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：具有无级变速功能的液压马达，其特征在于包括马达前盖、马达后盖、定子和与车轮轴连接的转子总成，所述的转子总成外围设置有可径向移动的多个柱塞组件，其特征在于还包括马达前盖与马达后盖之间固定设置有油缸，所述的定子为可轴向移动的变速定子，所述的油缸可驱动所述的定子轴向前后移动，所述的变速定子的内圈具有带锥度内曲线滚道；在变速定子受油缸驱动沿轴向前后直线移动时，柱塞组件的行程随变速定子的带锥度内曲线轨道的大小内径高低落差的线性变化而逐渐变化。

本发明进一步的优选方案为：所述的油缸包括有活塞，所述的活塞与变速定子一体固定，油缸通过油压作用推动活塞来带动变速定子的移动。

本发明进一步的优选方案为：所述的柱塞组件包括柱塞和钢珠，所述的钢珠可转动地位于柱塞的外端。

本发明进一步的优选方案为：所述的带锥度内曲线滚道包括分布在轴向两端部的内曲线大径端和内曲线小径端，所述的内曲线大径端以渐进变化方式过渡到内曲线小径端，所述的内曲线大径端包括有第一大内径和第一小内径，所述的内曲线小径端包括有第二大内径和第二小内径，第一大内径与第一小内径之间的落差大于第二大内径与第二小内径之间的落差。

本发明进一步的优选方案为：所述的油缸包括有内曲面，所述的变速定子包括有外曲面，所述的油缸的内曲面与变速定子的外曲面相互配合以限制变速定子在油缸内径向的相对转动。

本发明进一步的优选方案为：所述的油缸上设置有增速油口和减速油口，增速油口与第一油腔联通，减速油口与第二油腔联通。当增速油口进油时，第一油腔通过活塞推动变速定子向一侧移动，柱塞组件从变速定子的内曲线大径端移动到内曲线小径端，柱塞行程逐渐变小；当减速油口进油时，第二油腔通过活塞推动变速定子向另一侧移动，柱塞组件从变速定子的内曲线小径端移动到内曲线大径端，柱塞行程逐渐变大。

本发明进一步的优选方案为：工程运输车辆，包括上面所述的液压马达。

与现有技术相比，本发明的优点是在保持外部油源不变的情况下，通过变速定子上的锥形内曲线大小径的高低落差，也就是柱塞的活动行程变化，来实现马达的变速功能。由于变速定子沿轴线方向的往复运动是通过变速定子上设计的活塞在油压的推动下来实现直线运动，柱塞行程是随变速定子的内曲线高低落差而变化，并且柱塞沿径向往复运动，变速定子沿轴向直线运动时，变速定子上的锥形内曲线大小径的高低落差在逐渐地变化，这样柱塞的行程也在逐渐地变化，由于柱塞的面积不变，柱塞的排油量在逐渐变化，马达的转速也在逐渐的变化，这样就实现了马达的无级变速功能。

当油缸的减速油口进油时，变速定子上的活塞和油缸的密闭腔在油压的推动下，变速定子朝柱塞行程变大的方向运动，马达的转速线性降低；

当油缸的增速油口进油时，变速定子上的活塞和油缸的密闭腔在油压的推动下变速定子朝柱塞行程减小的方向运动，马达的转速线性增高。

附图说明

图1为本发明的液压马达的剖视图；

图2为本发明的液压马达在速度增高时的状态图；

图3为本发明的液压马达在速度降低时的状态图；

图4为本发明的变速定子的结构图；

图5为图4中a处放大图；

图6为本发明的变速定子的剖视图；

图7为本发明的变速定子的内曲线大径端和内曲线小径端的对比图；

图8为本发明的油缸的结构图；

图9为图8中b处放大图；

图10为本发明的油缸的轴向剖视图；

图11为本发明的油缸的径向剖视图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

工程运输车辆，车辆主体、车轮以及车轮轴4，车轮轴4与液压马达的转子总成5连接固定，包括具有无级变速功能的液压马达，其包括马达前盖1、马达后盖2、定子7和与车轮轴4连接的转子总成5，转子总成5外围设置有可径向移动的多个柱塞组件6，还包括马达前盖1与马达后盖2之间固定设置有油缸8，定子7为可轴向移动的变速定子7，油缸8可驱动定子轴向前后直线移动，变速定子7的内圈具有带锥度内曲线滚道71；在变速定子7受油缸8驱动沿轴向前后直线移动时，柱塞组件6的行程随变速定子7的带锥度内曲线轨道71的大小内径高低落差的线性变化而逐渐变化。从图1、图2和图3所示的剖视图上看，变速定子7的内壁呈一个锥度，内口径从左边往右边逐渐增大。

当外部油源供给液压马达的油量恒定的情况下，液压马达的单个柱塞61的排油量是柱塞面积和行程的乘积，柱塞61的面积不变，柱塞61行程越大，单个柱塞61的排油量越大，整体马达的排油量就越大，这样液压马达的转速就越低；反之，液压马达的柱塞61行程越小，液压马达转速越高；由此可知，当如图2所示，当钢珠62位于变速定子7的左侧位置时，柱塞61的行程最小，液压马达的转速为最高；当如图3所示，当钢珠62位于变速定子7的右侧位置时，柱塞61的行程最大，液压马达的转速为最低。油缸8包括有活塞86，活塞86与变速定子7一体成型固定，油缸8通过油压作用推动活塞86来带动变速定子7的移动，由于变速定子的内表面的口径整体上呈锥形，变速定子在移动过程时，柱塞的行程会发生变换，以此来调整液压马达的转速。

柱塞组件6包括柱塞61和钢珠62，钢珠62可转动地位于柱塞61的外端。柱塞与钢珠一体径向移动，钢珠的主要作用：钢珠可在柱塞外端自由滚动，钢珠保证柱塞组件径向运动时与变速定子锥形内曲线线性接触。

带锥度内曲线滚道71包括分布在轴向两端部的内曲线大径端711和内曲线小径端712，内曲线大径端711以渐进变化方式过渡到内曲线小径端712，内曲线大径端711包括有第一大内经r1和第一小内经r2，内曲线小径端包括有第二大内经r1和第二小内经r2，第一大内经r1与第一小内经r2之间的落差大于第二大内经r1与第二小内经r2之间的落差。同时r1>r1，r2>r2。第二大内经r1与第二小内经r2之间的落差(差值)越小时，内曲线曲线波动越小，如图7所示。相反，差值越大时，内曲线小径端的曲线波动就越大。

就内曲线大径端或者内曲线小径端的曲线规律而言，本申请的曲线(曲面)与传统的柱塞液压马达的内曲面是相同的，不同的是传统液压马达的定子的内曲面是恒定的，柱塞的行程也是恒定的，因此液压马达的转速也是恒定的。而本专利申请的变速定子7的内曲面是变换的，从变速定子7的一端往另一端的曲线内径是变化的，且变速定子7在轴向受油缸8的驱动而移动，这会导致柱塞61的行程发生变化，从而达到液压马达无级变速的目的。

油缸8包括有内曲面81，变速定子7包括有外曲面72，油缸8的内曲面81与变速定子7的外曲面72相互配合以限制变速定子7在油缸8内径向的相对转动。油缸8的内表面与定子的外表面相互配合，使得定子在轴向上可以移动，而不能有相对转动。

油缸8上设置有增速油口82和减速油口83，增速油口82与第一油腔84联通，减速油口83与第二油腔85联通，当增速油口82进油时，第一油腔84通过活塞86推动变速定子7向一侧移动，柱塞组件6从变速定子7的内曲线大径端711移动到内曲线小径端712；当减速油口83进油时，第二油腔85通过活塞86推动变速定子7向另一侧移动，柱塞组件6从变速定子7的内曲线小径端712移动到内曲线大径端711。

本发明的重点是通过变速定子7上的锥形内曲线大小径的高低落差，也就是柱塞61的活动行程变化，来实现马达的变速功能。由于变速定子沿轴线方向的往复运动是通过变速定子7上设计的活塞在油压的推动下来实现直线运动，柱塞61行程是沿变速定子7的内曲线高低落差而径向往复运动，变速定子7沿轴向直线运动时，定子上的锥形内曲线大小径的高低落差在逐渐的变化，这样柱塞61的行程也在逐渐的变化，由于柱塞61的面积不变，柱塞61的排油量在逐渐变化，马达的转速也在逐渐的变化，这样就实现了马达的无级变速功能。

当油缸8的增速油口82进油时，变速定子7上的活塞86和油缸8的密闭腔在油压的推动下，变速定子7朝柱塞行程变小的方向运动，马达的转速线性增高。

当油缸8的减速油口83进油时，变速定子7上的活塞86和油缸8的密闭腔在油压的推动下变速定子7朝柱塞行程变大的方向运动，马达的转速线性降低。

以上对本发明所提供的具有无级变速功能的液压马达及工程运输车辆进行了详细介绍，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及核心思想。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。