具有高爬坡性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领域，尤其是涉及具有高爬坡性能的液压马达及工程运输车辆。

背景技术：

在矿山，坑道开采、运输和相关施工过程中，由于工作环境恶劣，路面坡度比较大，凹凸不平，要求重型装载车辆具有高性能的爬坡能力及凹凸路面的高通过性，以保证驾乘人员及车辆的安全。

传统重型运输车辆大都采用恒功率泵液压系统，供给液压能量给驱动车辆的液压马达，以驱动车辆运动。采用恒功率泵的重型车辆的缺点在于：由于液压系统管路复杂，且油管从液压泵到驱动的液压马达管路比较长，液压泵液压系统的反馈时间比较长，如车辆行驶过程遇路面阻力增加，恒功率液压泵不能及时的给液压马达自行调整时间，从而造成液压马达损坏甚至烧机报废。

为了克服以上缺点，中国专利号为201721070960.0的发明专利公开了一种具有无极变速功能的液压马达及工程运输车辆，包括马达前盖、马达后盖、定子和与车轮轴连接的转子总成，转子总成外围设置有可径向移动的多个柱塞组件，还包括马达前盖与马达后盖之间固定设置有油缸，定子为可轴向移动的变速定子，油缸可驱动所述的定子轴向前后移动，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，通过增速油孔和减速油孔实现变速定子的移动。该发明创造一方面实现了无极变速，另一方面在无极变速的过程中实现了扭矩的变化。

现有技术的缺点在于：现有技术采用增速油孔和减速油孔实现变速，其变速效率较低，且需要额外两个液压输入系统对增速油孔和减速油孔进行输油，结构较为复杂。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够实现快速调整液压马达的输出扭矩的具有高爬坡性能的液压马达及工程运输车辆。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为具有高爬坡性能的液压马达，包括马达壳体，可轴向移动的变速定子和与车轮轴相连的转子总成，所述的转子总成外围设置有可径向移动的多个柱塞组件，变速定子的内圈具有带锥度内曲线滚道，马达壳体外侧设置有控制阀组件，变速定子的一侧设置有弹性复位件，马达壳体和变速定子之间设置有压力腔，控制阀组件控制液压油进入到压力腔内，弹性复位件配合压力腔内液压变化使变速定子做轴向移动。

本发明进一步的优选方案为：所述的控制阀组件包括阀体，阀体内设置有可轴向移动的阀芯和连通压力腔的液压通道，阀芯包括进油部和出油部；进油部注入液压油时，阀芯移动使进油部对准液压通道，给压力腔提供液压；进油部停止注入液压时，阀芯移动复位，使出油部对准液压通道，压力腔内的液压油从出油部流出。

本发明进一步的优选方案为：所述的进油部包括连通的进油通道和进油环槽，所述的出油部包括连通的出油通道和出油环槽，进油环槽和出油环槽均围绕在阀芯的侧壁上；液压通道随着阀芯的移动分别对准出油环槽和进油环槽。

本发明进一步的优选方案为：所述的出油部的一侧设置有第一复位腔，第一复位腔内设置有复位弹簧；通入液压油时，阀芯朝复位弹簧运动并挤压复位弹簧，进油部对准液压通道；液压油停止时，阀芯在复位弹簧的作用下回到初始位置，出油部对准液压通道。

本发明进一步的优选方案为：所述的阀芯朝向第一复位腔的侧壁上设置有固定凹槽，复位弹簧的一端设置在固定凹槽内。

本发明进一步的优选方案为：所述的阀体内还设置有泄油通道，泄油通道和第一复位腔相连通。

本发明进一步的优选方案为：所述的弹性复位件为复位弹簧。

本发明进一步的优选方案为：所述的压力腔的朝向弹簧复位件的一侧为变速定子的内壁，液压油挤压所述的内壁朝弹性复位件运动。

本发明进一步的优选方案为：所述的变速定子朝向弹性复位件的一侧为第二复位腔，弹性复位件容纳在第二复位腔内，第二复位腔连接壳体的泄油通道。

本发明进一步的优选方案为：所述的变速定子一侧围绕有多个限位凸块，对应的马达壳体上围绕有多个限位凹槽，变速定子移动带动限位凸块和限位凹槽做活塞运动。

本发明进一步的优选方案为：所述的马达壳体包括马达前盖和马达后盖，限位凹槽设置在马达前盖上，控制阀组件设置在马达后盖上。

本发明进一步的优选方案为：所述的阀芯的外壁上还围绕有第一平衡槽、第二平衡槽和第三平衡槽，第一平衡槽和第二平衡槽设置在进油环槽和出油环槽之间，第三平衡槽设置在出油部上。

一种工程运输车辆，其特征在于上述特征的具有高爬坡性能的液压马达。

工作原理为：

1.控制阀组件的液压油来自液压泵，进入马达的进出油口，驱动马达转动；高压液压油引入马达控制阀组件内，当车辆遇陡坡，需要增加动力时，驾乘人员猛踩油门，液压泵输出压力增大，供给到车辆驱动的液压马达油压也同时增大，此时控制阀组件液压油压力同步升高，液压油压力推动控制阀内的阀芯克服复位弹簧弹力右行，当右移至阀芯和压力腔连通时，液压油进入压力腔内，变速定子在液压油压力的推动下，克服液压马达弹性复位件的弹力迅速右移；由于变速定子内部曲面存在锥形落差，此时柱塞组件移动行程会变大；当变速定子位移到最右端时，变速定子曲面高低落差变到最大，所以马达转子总成内的柱塞组件行程也变到最大。

根据马达理论输出计算扭矩公式和马达转速计算公式：

n(马达扭矩)↑＝q↑(马达排量)⊿p(压差)↑*0.159

v(马达转速)↓＝l(泵流量)/q(马达排量)↑

此时马达排量q迅速变大，进入马达的液压油压力压差⊿p增大。马达的输出扭矩n同步迅速增加，对车辆的驱动力也同时增大，大大提高车辆的爬坡性能和凹凸路面的通行能力。

由于液压泵输出的流量l保持恒定，此时马达转速降低，更让你更加适合车辆爬坡和凹凸路面通行，同时可避免车辆颠，行驶冲击，提高驾乘人员舒适性和安全性。

2.当爬坡结束，油门减小后，随液压泵输出压力⊿p减小，阀芯在复位弹簧作用下右移复位，通过阀芯上的出油部与压力腔接通，压力腔内的油压通过出油部与马达壳体泄油口接通，压力腔内的压力迅速释放，变速定子在弹性复位件的弹力作用下右移复位，变速定子曲面高低落差变小，转子总成内的柱塞行程同步变小，马达排量减小，根据马达理论输出扭矩公式和马达输出转速计算公式：

n(马达扭矩)↓＝q↓(排量)*⊿p(压差)↓*0.159

v(马达转速)↑＝l(泵流量)/q(马达排量)↓

马达输出扭矩同步减小，由于液压泵的流量l是恒定的，马达排量减小后，此时马达转速将提高，车辆速度增高，车辆恢复平坦路面高速行驶状态，大大提高了车辆的经济性能和运输效率。

本发明的在马达壳体的外侧设置控制阀组件，通过控制阀组组件来控制压力腔内高压液压的开闭；当控制阀组件通入高压液压时，高压液压推动变速定子移动，并挤压弹性复位件，实现柱塞组件的行程变大，从而带动输出力矩的增强；当控制阀组件关闭通入的高压液压时，变速定子在弹性复位件的作用下复位，柱塞组件行程变短，从而使输出力矩回复到正常水平。省去了原有液压马达需要通入两次高压液压来调整力矩的步骤，提高了高低扭矩之间的切换效率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中a处的放大图；

图3为控制阀组件的出油部连通液压通道的结构示意图；

图4为控制阀组件的进油部连通液压通道的结构示意图；

图5为本发明中阀芯的剖视图；

图6为本发明中阀芯的立体图；

图7为本发明中变速定子的立体图一；

图8为本发明中变速定子的立体图二；

图9为本发明中马达后盖的立体图一；

图10为本发明中马达后盖的立体图二；

图11为本发明的立体图。

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。

如图1-图11所示，具有高爬坡性能的液压马达，包括马达壳体1，马达壳体1位于液压马达的外侧，可轴向移动的变速定子2和与车轮轴3相连的转子总成4，转子总成4驱动车轮轴3转动，转子总成4外围设置有可径向移动的多个柱塞组件5，变速定子2的内圈具有带锥度内曲线滚道6，马达壳体1外侧设置有控制阀组件7，变速定子2的一侧设置有弹性复位件8，马达壳体1和变速定子2之间设置有压力腔9，控制阀组件7控制液压油进入到压力腔9内，弹性复位件8配合压力腔9内液压变化使变速定子2做轴向移动。因为变速定子上是带锥度内曲线滚道6，导致变速定子轴2向运动而造成柱塞组件5的行程发生变化。在供油量恒定的前提下，行程发生变化导致转速变化，转速变化后导致对外输出的扭矩发生变化，从而适应不同的工作环境。在较为恶劣的工作环境中，只需要增大柱塞组件5的行程，就能够实现扭矩的大幅度提高。控制阀组件7、弹性复位件8、压力腔9等多个部件的共同作用下，实现了变速定子2的快速移动和复位，从而实现快速控制扭矩的变化。控制阀组件7控制液压是否进入到压力腔9内，压力腔9和弹性复位件8的相互作用实现变速定子2的移动。

如图3、图4所示，控制阀组件7包括阀体10，阀体10内设置有可轴向移动的阀芯11和连通压力腔9的液压通道12，液压通道12包括两个部分，一部分设置在阀芯10内，一部分设置在马达壳体1内。阀芯11包括进油部13和出油部14；进油部13注入液压油时，阀芯11移动使进油部14对准液压通道12，给压力腔9提供液压；进油部13停止注入液压时，阀芯11移动复位，使出油部14对准液压通道12，压力腔9内的液压油从出油部14流出。阀芯11的来回移动，实现进油和出油的来回切换。弹性复位件8为复位弹簧。

如图5、图6所示，进油部13包括连通的进油通道131和进油环槽132，出油部14包括连通的出油通道141和出油环槽142，进油环槽132和出油环槽142均围绕在阀芯11的侧壁上；液压通道随着阀芯11的移动分别对准出油环槽142和进油环槽132。出油环槽142和进油环槽132由于呈圆环形，无需把阀芯11转动至特定位置，只要推动至预设位置，都可以把出油环槽142、进油环槽132与液压通道12相对齐。

如图3-图6所示，出油部14的一侧设置有第一复位腔15，第一复位腔15内设置有复位弹簧16；通入液压油时，阀芯11朝复位弹簧16运动并挤压复位弹簧16，进油部13对准液压通道12，此时压力腔9内充满高压液压油；液压油停止时，阀芯11在复位弹簧16的作用下回到初始位置，出油部13对准液压通道12，此时压力腔9内的高压液压油停止供应，在弹性复位件8的作用下向左侧移动。阀芯11朝向第一复位腔15的侧壁上设置有固定凹槽17，复位弹簧16的一端设置在固定凹槽17内，防止复位弹簧16在阀芯11内晃动。阀体10内还设置有泄油通道18，泄油通道18和第一复位腔15相连通，泄油通道18连接壳体1内的泄油间隙，实现把多余的液压油导出液压马达进入液压油回收装置内。阀芯2的外壁上还围绕有第一平衡槽25、第二平衡槽26和第三平衡槽27，第一平衡槽25和第二平衡槽26设置在进油环槽132和出油环槽142之间，第三平衡槽27设置在出油部上。

如图1、图2所示，压力腔9的朝向弹簧复位件8的一侧为变速定子2的内壁19，液压油挤压所述的内壁19朝弹性复位件8运动。变速定子2朝向弹性复位件8的一侧为第二复位腔20，弹性复位件8容纳在第二复位腔20内，第二复位腔20连接壳体1的泄油通道。如图7-图10所示，变速定子2另一侧围绕有多个限位凸块21，对应的马达壳体上围绕有多个限位凹槽22，变速定子2移动带动限位凸块21和限位凹槽22做活塞运动。马达壳体1包括马达前盖23和马达后盖24，限位凹槽22设置在马达前盖23上，控制阀组件7设置在马达后盖24上。

一种工程运输车辆，包括上述技术特征的具有高爬坡性能的液压马达。

以上对本发明所提供的具有高爬坡性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。