CN113123921A - 一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，由固定缸体组件、旋转马达壳体组件、刹车盘组件和速度传感器构成，旋转马达壳体组件绕着固定缸体组件旋转。采用端面配流形式，减少了内泄量并自动补偿磨损，提高容积效率，延长使用寿命；采用齿啮合刹车结构，通过弹簧及压力油实现齿啮合的开启从而实现刹车和松开。在转速和扭矩相同情况下，该马达具有结构紧凑、外形尺寸小、重量轻、操作灵活、安全可靠等特点；采用霍尔速度传感器检测矩形脉冲信号，实现马达测速功能。在行走工程机械、船舶、起重设备等行业应用广泛。

Description

一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达

技术领域

本发明涉及一种行走工程机械、船舶、起重设备等技术领域的低速扭矩液压马达，特别是涉及一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达。

背景技术

随着工程车辆市场竞争激烈的形势，如何提高车辆性能、降低成本、占有市场就显得至关重要。目前工程车辆所用的车轮驱动液压马达有两种结构方式，一种结构是轴向柱塞液压马达驱动行星减速箱；一种是缸体(主轴)旋转，马达壳体固定不转的内曲线液压马达。第一种结构，其零部件较多结构复杂、既有液压损失又有机械损失、低速时容易爬行、故障率高等不足；第二种结构，缸体(主轴)旋转，马达壳体固定不转的内曲线液压马达，其占有空间大、重量重，在工程车辆中的应用受到限制。为此，通过改进结构，在保证车辆驱动性能的基础上，提高效率，降低故障率，减小占用空间，使得主机的布局更加合理，是本领域中一个很有意义的课题。

在船舶、起重设备等行业中，传统的一种内曲线壳体旋转马达，其与所述的轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达相比较，配流形式和刹车制动不同。常用的一种内曲线壳体旋转马达为径向配流形式，缸体与配油轴间通过相对运动产生的油膜实现密封，此配流形式对加工精度及配合间隙要求极为严格，同时在使用过程中缸体和配油轴会有磨损，间隙增大，内泄量增大，额定压力降低，容积效率降低。

有鉴于上述现有的液压马达存在的缺陷，本发明人经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的目的在于，克服现有的液压马达存在的缺陷，而提供一种新型结构的一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，所要解决的技术问题是使其改进结构，降低现有工程车辆中车轮驱动的行走液压马达结构的缺陷和不足，提高效率，降低故障率，减小占用空间，实现工程车辆车轮驱动所需的技术性能，从而更加适于实用。

本发明的另一目的在于，提供一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，所要解决的技术问题是使其具有结构紧凑、外形尺寸小、重量轻、安装方便、低速性能好，在行走工程机械、船舶、起重设备等行业，具有广泛的应用价值，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，其包括固定的缸体组件、旋转的马达壳体组件、刹车盘组件和速度传感器构成，马达壳体组件绕着固定缸体组件旋转；其中，

所述的固定的缸体组件由缸体、过渡环和轴端端盖组成；

所述的旋转的马达壳体组件由壳体、内曲线环和尾端端盖用高强度螺栓连接组成；

所述的液压马达刹车盘组件由刹车盘和刹车固定架组成，所述尾端端盖内圆周上的花键与刹车盘连接，所述尾端端盖底部通过螺钉连接刹车固定架；

还包括：内曲线凸轮环、过渡环和配油盘，所述配油盘通过拨叉螺钉浮装在尾端端盖上；所述配油盘和尾端端盖间设有配油盘弹簧，配油盘通过拨叉螺钉随尾端端盖旋转，配油盘弹簧提供配油盘与缸体端面间初始贴紧力，随着高压油经油道流入配油盘产生介质压力推动配油盘向左移动，配油盘压紧在缸体端面上实现了端面配流。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

进一步，还包括柱塞和圆柱滚子，所述缸体左端外圆周上的花键与轴端端盖连接，所述缸体右内端面和过渡环用螺钉连为整体，所述缸体的圆周径上装有柱塞和圆柱滚子；壳体和缸体间设有组合轴承和圆锥滚子轴承。

进一步，所述缸体中柱塞孔数和所述内曲线凸轮环中曲线作用数均为偶数，作用在缸体上的径向力完全平衡；所述的油道包括高压进油油道和低压回油油道，所述缸体内设有第一轴向油道、第四轴向油道和第一径向直角油道和第二径向直角油道,过渡环内设有第二轴向油道、第三轴向油道、第五轴向油道和第六轴向油道,配油盘内设有第一半环形油道和第二半环形油道,缸体、过渡环和配油盘相互间端面贴合，依序形成第一轴向油道→第二轴向油道→第一半环形油道→第三轴向油道→第一径向直角油道高压进油油道和第二径向直角油道→第六轴向油道→第二半环形油道→第五轴向油道→第四轴向油道低压回油油道；高压油经第一轴向油道→第二轴向油道→第一半环形油道→第三轴向油道→第一径向直角油道高压进油油道进入缸体内柱塞腔，作用在柱塞上,圆柱滚子压在内曲线凸轮环曲面上产生切向分力，使壳体组件旋转，另一侧凸轮曲线柱塞，被曲面压入缸体上的柱塞孔，低压油经过第二径向直角油道→第六轴向油道→第二半环形油道→第五轴向油道→第四轴向油道低压回油油道排出；改变液压系统高低油压接口，高压油经第四轴向油道→第五轴向油道→第二半环形油道→第六轴向油道→第二径向直角油道进入柱塞孔，低压油经过油道第一径向直角油道→第三轴向油道→第一半环形油道→第二轴向油道→第一轴向油道排出,实现马达的反向旋转。

进一步，油道还包括刹车油道，所述缸体内设有第七轴向油道,过渡环设有第八轴向油道,配油盘内设有第一直角油道,尾端端盖内设有第三半环形油道，刹车固定架内设有第二直角油道，缸体、过渡环、配油盘和密封套相互间端面贴合，依序形成第七轴向油道→第八轴向油道→第一直角油道→第三半环形油道→第二直角油道刹车油道；所述缸体右端面和刹车盘左端面设有矩形齿；所述的尾端端盖和刹车盘设有刹车弹簧；所述的刹车盘上设有内密封圈和外密封圈，随着液压油经刹车油道进入刹车盘端面，产生的介质压力克服刹车弹簧力，推动刹车盘后移到尾端端盖，刹车盘和缸体上的矩形齿啮合脱开；当卸掉刹车油压，在刹车弹簧力作用下，刹车盘向左移动，刹车盘和缸体上的矩形齿啮合，实现刹车制动。

进一步，所述的配油盘上设有外密封圈和内密封圈。

所述的壳体与轴端端盖间设有浮动密封；轴端端盖和缸体间设有O型密封圈。

进一步。所述的尾端端盖上设有螺栓，在液压刹车系统失效的情况下能机械脱开刹车。

进一步，所述壳体左端面设有凸凹槽；所述的轴端端盖连接速度传感器，根据检测到的矩形信号波实现测速功能。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案,其至少具有下列优点：

1、本发明采用了壳体旋转、端面配流形式、齿啮合刹车结构，为内曲线液压马达在工程车辆上的应用提供了一条有效途径。同时也为工程车辆的车轮驱动方式提供了一个新方案。

2、本发明采用壳体旋转的结构，与行星减速箱相比结构更简单，效率更高、低速时更稳定、重量轻、体积小，制造加工更容易，故障率低；与缸体旋转液压马达相比，占用空间更小，有利于主机的布局。

3、本发明与传统壳体旋转液压马达相比，配流形式不同。传统的壳体旋转马达为径向配流形式，缸体与配油轴间相对运动产生的油膜实现密封，对精度及配合间隙要求极为严格，同时在使用过程中缸体和配油轴有磨损，间隙增大，马达内泄量增大，容积效率降低，工程机械将无法正常工作。本发明采用端面配流形式，减少了内泄量并自动补偿磨损，降低加工难度，提高容积效率，延长使用寿命。在行走工程机械、船舶、起重设备等行业，具有广泛的应用价值。

4、本发明与传统的壳体旋转液压马达相比，刹车制动结构不同。传统的马达刹车制动基本上为壳体上的带式刹车结构，需单独设有刹车支架，导致其轴向尺寸增大。所述轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达采用齿啮合刹车结构，通过弹簧力及压力油实现齿啮合的开启从而实现刹车和松开。在相同的转速和扭矩的情况下，所述的轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达具有结构紧凑、外形尺寸小、重量轻、操作灵活、安全可靠等特点。

5、本发明采用霍尔速度传感器检测矩形脉冲信号，实现马达测速功能。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本发明轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达结构示意图I

图2为本发明轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达结构示意图Ⅱ

图3为本发明轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达结构示意图Ⅲ

图4A为本发明轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达端面配流由A口进油示意图

图4B为本发明轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达端面配流由A口回油示意图

图5为本发明轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达刹车油路示意图

附图标记说明：

1：速度传感器 2：轴端端盖

3：壳体 4：缸体

5：内曲线凸轮环 6：过渡环

7：尾端端盖 8：刹车盘

9：刹车固定架 10：刹车螺钉

11：配油盘 12：外密封圈

13：内密封圈 14：配油盘弹簧

15：密封套 16：弹簧

17：内密封圈 18：外密封圈

19：螺栓 20：柱塞

21：圆柱滚子 22：拨叉螺钉

23：螺钉 24：刹车弹簧

25：组合轴承 26：圆锥滚子轴承

27：浮动密封 28：O型密封圈

A1：第一轴向油道 A2：第二轴向油道

A3：第一半环形油道 A4：第三轴向油道

A5：第一径向直角油道

C1：第四轴向油道 C2：第五轴向油道

C3：第二半环形油道 C4：第六轴向油道

C5第二径向直角油道

X1：第七轴向油道 X2：第八轴向油道

X3：第一直角油道 X4：第三半环形油道

X5第二直角油道

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

如图1至图3所示，本发明较佳实施例的一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达整体是由固定的缸体组件、旋转的马达壳体组件、刹车盘组件和速度传感器四部分构成，马达壳体组件绕着固定缸体组件旋转。主要包括速度传感器1、轴端端盖2、壳体3、缸体4、内曲线凸轮环5、过渡环6、尾端端盖7、刹车盘8、刹车固定架9、配油盘11。所述缸体4、过渡环6和轴端端盖2组成固定缸体组件；所述壳体3、内曲线环5、尾端端盖7用高强度螺栓19连接组成马达壳体旋转组件，刹车盘8、刹车固定架9组成液压马达刹车盘组件。

缸体4左端外圆周上的花键与轴端端盖2连接。

所述缸体4右内端面和过渡环6用螺钉连为整体，缸体4的圆周径上装有柱塞20和圆柱滚子21。

尾端端盖7内圆周上的花键与刹车盘8连接，所述尾端端盖7底部通过螺钉23固定有刹车固定架9。

壳体3和缸体4间设有组合轴承25和圆锥滚子轴承26。

如图4A和图4B所示，所述缸体4中柱塞孔数和所述内曲线凸轮环5中曲线作用数均为偶数，作用在缸体4上的径向力完全平衡。缸体4内设有第一轴向油道A1、第四轴向油道C1和第一径向直角油道A5、第二径向直角油道C5,过渡环6内设有第二轴向油道A2、第三轴向油道A4、第五轴向油道C2、第六轴向油道C4,配油盘11内设有第一半环形油道A3、第二半环形油道C3。缸体4、过渡环6和配油盘11相互间端面贴合，依序形成第一轴向油道A1→第二轴向油道A2→第一半环形油道A3→第三轴向油道A4→第一径向直角油道A5高压进油油道和第二径向直角油道C5→第六轴向油道C4→第二半环形油道C3→第五轴向油道C2→第四轴向油道C1低压回油油道。

如图2所示，所述配油盘11通过拨叉螺钉22浮装在尾端端盖7上。

配油盘11和尾端端盖8间设有配油盘弹簧14；所述的配油盘11上设有外密封圈12和内密封圈13。配油盘11通过拨叉螺钉22随尾端端盖7旋转，配油盘弹簧提供配油盘与缸体端面间初始压紧力，随着高压油流入配油盘，产生介质压力推动配油盘向左移动，配油盘压紧在缸体端面上实现压力自密封，减少了内泄量并自动补偿磨损。

如图5所示，缸体4内设有第七轴向油道X1,过渡环6设有第八轴向油道X2,配油盘11内设有第一直角油道X3,尾端端盖7内设有第三半环形油道X4，刹车盘固定架9设有第二直角油道X5,缸体4、过渡环6、配油盘11和密封套15相互间端面贴合，依序形成第七轴向油道X1→第八轴向油道X2→第一直角油道X3→第三半环形油道X4→第二直角油道X5刹车油道。

图1和图2所示，缸体4右端面和刹车盘8左端面设有矩形齿。尾端端盖7配油盘11间设有密封套15和弹簧16。尾端端盖8和刹车盘13间设有刹车弹簧24。刹车盘8上设有内密封圈17和外密封圈18，随着刹车油进入刹车盘端面，产生介质压力，克服刹车弹簧弹力，推动刹车盘8后移到尾端端盖7，刹车盘8和缸体4上的啮合齿脱开，马达可以工作。当卸掉刹车油压，在刹车弹簧力作用下，刹车盘8向左移动，刹车盘8和缸体4上的矩形齿啮合，实现刹车制动。

尾端端盖7上设有螺栓10，在液压刹车系统失效的情况下可以机械脱开刹车。

如图1所示，壳体3左端面设有凸凹槽；所述的轴端端盖2设有速度传感器1，通过测量产生的矩形波信号实现测速功能。

如图1和图5所示，所述的刹车盘8上设有内密封17和外密封18；所述配油盘11刹车油口处设有密封套15和弹簧16，防止液压油路外泄。

如图1所示，所述的壳体3与轴端端盖2间设有浮动密封27轴端端盖2和缸体4间设有O型密封圈28，防止壳体内液压油外泄。

本发明轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达适应于行走工程机械、船舶、起重设备等行业。

本发明轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达的动作过程如下：

液压马达工作前，液压油经过第七轴向油道X1→第八轴向油道X2→第一直角油道X3→第三半环形油道X4→第二直角油道X5刹车油道，进入刹车盘8端面，由于内密封17和外密封18面积差产生介质压力，刹车盘8克服刹车弹簧24弹力，向右移动到尾端端盖8端面，刹车盘13和缸体3上的矩形齿脱开，马达可以工作。

液压马达正常工作，高压油经第一轴向油道A1→第二轴向油道A2→第一半环形油道A3→第三轴向油道A4→第一径向直角油道A5高压进油油道进入缸体4内柱塞腔，作用在柱塞20上,圆柱滚子21压在内曲线凸轮环5曲面上产生切向分力，使壳体组件旋转，另一侧凸轮曲线柱塞20，被曲面压入缸体4上的柱塞孔，低压油经过第二径向直角油道C5→第六轴向油道C4→第二半环形油道C3→第五轴向油道C2→第四轴向油道C1低压回油油道排出。改变液压系统高低油压接口，高压油经第四轴向油道C1→第五轴向油C2→第二半环形油道C3→第六轴向油道C4→第二径向直角油道C5进入柱塞孔，低压油经过油道第一径向直角油道A5→第三轴向油道A4→第一半环形油道A3→第二轴向油道A2→第一轴向油道A1排出,实现马达的反向旋转。配油盘(11)配油时，液压油通过油道第一轴向油道A1→第二轴向油道A2→第一半环形油道A3或第四轴向油道C1→第五轴向油道C2→第二半环形油道C3流入其后端面，配油盘弹簧14提供初始压紧力，随着液压油流入配油盘11，产生介质压力推动配油盘11轴向左移动压紧在缸体4端面上实现压力自密封。采用端面配流形式，配油盘11完成了缸体4上柱塞孔高要求进油和低压回油的配流动作，实现马达壳体连续旋转。

需刹车制动时，卸掉油压，在刹车弹簧24作用下，刹车盘8向左移动，刹车盘8和缸体4上的矩形齿啮合，实现刹车制动。液压刹车系统失效时，可以拧紧刹车螺钉10，使刹车制动松开。

壳体3左侧轴端上设有凸凹槽。壳体3相对旋转时，速度传感器1产生矩形脉冲信号，实现马达测速功能。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，其特征在于：包括固定的缸体组件、旋转的马达壳体组件、刹车盘组件和速度传感器构成，马达壳体组件绕着固定缸体组件旋转；其中，

所述的固定的缸体组件由缸体(4)、过渡环(6)和轴端端盖(2)组成；

所述的旋转的马达壳体组件由壳体(3)、内曲线环(5)和尾端端盖(7)用高强度螺栓(19)连接组成；

所述的液压马达刹车盘组件由刹车盘(8)和刹车固定架(9)组成，所述尾端端盖(7)内圆周上的花键与刹车盘(8)连接，所述尾端端盖(7)底部通过螺钉(23)连接刹车固定架(9)；

还包括：内曲线凸轮环(5)、过渡环(6)和配油盘(11)，所述配油盘(11)通过拨叉螺钉(22)浮装在尾端端盖(7)上；所述配油盘(11)和尾端端盖(7)间设有配油盘弹簧(14)，配油盘(11)通过拨叉螺钉(22)随尾端端盖(7)旋转，配油盘弹簧(14)提供配油盘与缸体端面间初始贴紧力，随着高压油经油道流入配油盘(11)产生介质压力推动配油盘(11)向左移动，配油盘(11)压紧在缸体(4)端面上实现了端面配流。

2.根据权利要求1所述的一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，其特征在于：还包括柱塞(20)和圆柱滚子(21)，所述缸体(4)左端外圆周上的花键与轴端端盖(2)连接，所述缸体(4)右内端面和过渡环(6)用螺钉连为整体，所述缸体(4)的圆周径上装有柱塞(20)和圆柱滚子(21)；壳体(3)和缸体(4)间设有组合轴承(25)和圆锥滚子轴承(27)。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，其特征在于：所述缸体(4)中柱塞孔数和所述内曲线凸轮环(5)中曲线作用数均为偶数，作用在缸体(4)上的径向力完全平衡；所述的油道包括高压进油油道和低压回油油道，所述缸体(4)内设有第一轴向油道(A1)、第四轴向油道(C1)和第一径向直角油道(A5)和第二径向直角油道(C5),过渡环(6)内设有第二轴向油道(A2)、第三轴向油道(A4)、第五轴向油道(C2)和第六轴向油道(C4),配油盘(11)内设有第一半环形油道(A3)和第二半环形油道(C3),缸体(4)、过渡环(6)和配油盘(11)相互间端面贴合，依序形成第一轴向油道(A1)→第二轴向油道(A2)→第一半环形油道(A3)→第三轴向油道(A4)→第一径向直角油道(A5)高压进油油道和第二径向直角油道(C5)→第六轴向油道(C4)→第二半环形油道(C3)→第五轴向油道(C2)→第四轴向油道(C1)低压回油油道；高压油经第一轴向油道(A1)→第二轴向油道(A2)→第一半环形油道(A3)→第三轴向油道(A4)→第一径向直角油道(A5)高压进油油道进入缸体(4)内柱塞腔，作用在柱塞(20)上,圆柱滚子(21)压在内曲线凸轮环(5)曲面上产生切向分力，使壳体组件旋转，另一侧凸轮曲线柱塞(20)，被曲面压入缸体(4)上的柱塞孔，低压油经过第二径向直角油道(C5)→第六轴向油道(C4)→第二半环形油道(C3)→第五轴向油道(C2)→第四轴向油道(C1)低压回油油道排出；改变液压系统高低油压接口，高压油经第四轴向油道(C1)→第五轴向油道(C2)→第二半环形油道(C3)→第六轴向油道(C4)→第二径向直角油道(C5)进入柱塞孔，低压油经过油道第一径向直角油道(A5)→第三轴向油道(A4)→第一半环形油道(A3)→第二轴向油道(A2)→第一轴向油道(A1)排出,实现马达的反向旋转。

4.根据权利要求1-2中任意一项所述的一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，其特征在于：油道还包括刹车油道，所述缸体(4)内设有第七轴向油道(X1),过渡环(6)设有第八轴向油道(X2),配油盘(11)内设有第一直角油道(X3),尾端端盖(7)内设有第三半环形油道(X4)，刹车固定架(9)内设有第二直角油道(X5)，缸体(4)、过渡环(6)、配油盘(11)和密封套(15)相互间端面贴合，依序形成第七轴向油道(X1)→第八轴向油道(X2)→第一直角油道(X3)→第三半环形油道(X4)→第二直角油道(X5)刹车油道；所述缸体(4)右端面和刹车盘(8)左端面设有矩形齿；所述的尾端端盖(7)和刹车盘(8)设有刹车弹簧(24)；所述的刹车盘(8)上设有内密封圈(17)和外密封圈(18)，随着液压油经刹车油道进入刹车盘端面，产生的介质压力克服刹车弹簧力，推动刹车盘(8)后移到尾端端盖(7)，刹车盘(8)和缸体(4)上的矩形齿啮合脱开；当卸掉刹车油压，在刹车弹簧力作用下，刹车盘(8)向左移动，刹车盘(8)和缸体(4)上的矩形齿啮合，实现刹车制动。

5.根据权利要求1所述的一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，其特征在于：所述的配油盘(11)上设有外密封圈(12)和内密封圈(13)；

所述的壳体(3)与轴端端盖(2)间设有浮动密封(27)；轴端端盖(2)和缸体(4)间设有O型密封圈(28)。

6.根据权利要求1所述的一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，其特征在于：所述的尾端端盖(7)上设有螺栓(10)，在液压刹车系统失效的情况下能机械脱开刹车。

7.根据权利要求1所述的一种轮边转动内曲线低速大扭矩液压马达，其特征在于：所述壳体(3)左端面设有凸凹槽；所述的轴端端盖(2)连接速度传感器(1)，根据检测到的矩形信号波实现测速功能。

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