阅读说明：本技术 多模式输出一体泵马达及其应用方法 (Multi-mode output integrated pump motor and application method thereof ) 是由 肖名涛 陈文凯 周志 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多模式输出一体泵马达及其应用方法,一体泵马达包括：输入轴组件,输入轴上安装输入轴主动齿轮；输出轴组件,输出轴上空套安装输出轴从动齿轮、输出轴从动齿轮结合齿,输出轴从动齿轮与输入轴主动齿轮啮合,输出轴上安装花键毂；行星齿轮机构,包括太阳轮、齿圈和行星架,行星架上设行星齿轮,太阳轮与行星齿轮啮合,行星齿轮与齿圈啮合；液压输出轴上固装液压输出轴齿轮,其与齿圈外齿轮啮合,设液压输出轴齿轮结合齿；结合套可移动安装在花键毂外侧；还包括一体式液压泵马达和换档控制装置。该一体泵马达解决了现有的一体泵马达液压系统效率低,燃油经济性差的问题。(The invention discloses a multi-mode output integrated pump motor and an application method thereof, wherein the integrated pump motor comprises: the input shaft assembly is provided with an input shaft driving gear; an output shaft driven gear and an output shaft driven gear combination tooth are mounted on an output shaft in a hollow sleeve mode, the output shaft driven gear is meshed with an input shaft driving gear, and a spline hub is mounted on the output shaft; the planetary gear mechanism comprises a sun gear, a gear ring and a planet carrier, wherein the planet carrier is provided with a planetary gear, the sun gear is meshed with the planetary gear, and the planetary gear is meshed with the gear ring; a hydraulic output shaft gear is fixedly mounted on the hydraulic output shaft, is meshed with the gear ring external gear and is provided with a hydraulic output shaft gear combination tooth; the combining sleeve is movably arranged on the outer side of the spline hub; an integrated hydraulic pump motor and shift control device are also included. The integrated pump motor solves the problems that an existing integrated pump motor hydraulic system is low in efficiency and poor in fuel economy.)

多模式输出一体泵马达及其应用方法

技术领域

本发明涉及液压元件技术领域，具体而言，涉及一种多模式输出一体泵马达及其应用方法。

背景技术

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。一体泵马达广泛应用在工程机械、车辆和农机等领域。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。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种多模式输出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应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，提供了一种多模式输出一体泵马达，包括：

输入轴组件，输入轴组件包括输入轴，输入轴上固定安装有输入轴主动齿轮；

输出轴组件，输出轴组件包括输出轴，输出轴上空套安装有输出轴从动齿轮，输出轴从动齿轮上设置有输出轴从动齿轮结合齿，输出轴从动齿轮与输入轴主动齿轮啮合，输出轴上固定安装有花键毂；

行星齿轮机构，行星齿轮机构包括太阳轮、齿圈和行星架，行星架上设有多个行星齿轮，太阳轮与行星齿轮啮合，行星齿轮与齿圈啮合，太阳轮固定安装在输入轴上，齿圈的外侧设有齿圈外齿轮，行星架的外侧设有行星架齿轮；

液压输出轴，液压输出轴上固定安装有液压输出轴齿轮，液压输出轴齿轮与齿圈外齿轮啮合，液压输出轴齿轮上设置有液压输出轴齿轮结合齿；

结合套，结合套可移动地安装在花键毂的外侧，结合套能够分别与输出轴从动齿轮结合齿和液压输出轴齿轮结合齿内啮合，结合套的外侧设有结合套从动齿轮，结合套从动齿轮能够与行星架齿轮外啮合；

一体式液压泵马达，一体式液压泵马达的输出端与液压输出轴连接；

换档控制装置，换档控制装置与一体式液压泵马达及结合套连接，换档控制装置通过驱动结合套移动，并控制一体式液压泵马达，以实现多模式输出之间的档位切换。

进一步地，一体式液压泵马达包括：

无级变速装置，无级变速装置包括变量泵、控制阀和定量马达，变量泵通过油路与控制阀连接，控制阀通过油路与定量马达连接，定量马达的输出端与液压输出轴连接；

低压油路系统，低压油路系统与无级变速装置连接，用于为无级变速装置补充液压油，并为控制阀提供动力源。

进一步地，低压油路系统包括油箱、低压溢流阀、定量泵和滤清器，低压溢流阀通过油路分别与油箱、定量泵、变量泵及控制阀连接，滤清器安装在定量泵上。

进一步地，低压溢流阀与控制阀连接的油路以及定量泵与控制阀连接的油路之间设有一冲洗阀。

进一步地，还包括：

箱体，输入轴组件、输出轴组件、行星齿轮机构、液压输出轴、结合套和一体式液压泵马达均设置在箱体内，输入轴和输出轴均通过轴承安装在箱体上，换档控制装置设于箱体上。

进一步地，换档控制装置包括：

档位槽，档位槽开设在箱体上，档位槽包括液压无级档滑槽、组合档滑槽和机械档滑槽，液压无级档滑槽和组合档滑槽均与机械档滑槽相连通；

换档杆，设置在档位槽内，换档杆能够在液压无级档滑槽、组合档滑槽和机械档滑槽内滑动，换档杆与结合套连接，通过滑动换档杆能够带动结合套移动。

进一步地，组合档滑槽与机械档滑槽连通处的中间位置设有一电磁阀开关，电磁阀开关与控制阀连接。

进一步地，机械档滑槽内于靠近液压无级档滑槽处和靠近组合档滑槽处，分别设有一单向琐止换档琐。

根据本发明的另一方面，提供了上述的多模式输出一体泵马达的应用方法：

当采用液压无级档时，将换档杆置于液压无级档滑槽内，结合套在换档杆驱动下移动并与液压输出轴齿轮结合齿内啮合；一体式液压泵马达的动力经定量马达传递至液压输出轴，再依次经液压输出轴齿轮、液压输出轴齿轮结合齿、结合套、花键毂传递至输出轴；

当采用组合档时，将换档杆置于组合档滑槽内，结合套停中位，结合套从动齿轮与行星架齿轮啮合；第一路动力由输入轴依次经太阳轮、行星齿轮、行星架、行星架齿轮、结合套从动齿轮、结合套和花键毂传递至输出轴；第二路动力由液压输出轴依次经液压输出轴齿轮、齿圈外齿轮、齿圈、行星齿轮、行星架、行星架齿轮、结合套从动齿轮、结合套和花键毂传递至输出轴；两路动力组合形成机械式一档和一档无级调节档；

当采用机械式二档时，将换档杆置于机械档滑槽内，结合套与输出轴从动齿轮结合齿内啮合，动力由输入轴依次经输入轴主动齿轮、输出轴从动齿轮、输出轴从动齿轮结合齿、结合套和花键毂传递至输出轴。

应用本发明的技术方案，通过输入轴组件、输出轴组件、行星齿轮机构、液压输出轴、结合套、一体式液压泵马达和换档控制装置之间的结构设置；由输入轴主动齿轮与输出轴从动齿轮常啮合传动组成机械式二档（即机械式高档）；由液压输出轴齿轮与行星齿轮机构、结合套从动齿轮、结合套和花键毂组成组合档（即机械式一档和一档无级调节档）；由液压输出轴齿轮与液压输出轴齿轮结合齿、结合套、花键毂组成液压无级档；形成多模式输出一体泵马达，实现了一体泵马达机械档、液压无级档和机械与液压组合档的多模式输出。该多模式输出一体泵马达可根据实际使用情况，通过换档控制装置在多种输出模式之间进行切换，解决了现有的一体泵马达液压系统的效率低，燃油经济性差的问题。

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为本发明实施例的多模式输出一体泵马达的整体结构示意简图。

图2为本发明实施例的多模式输出一体泵马达处于液压无级档时的结构示意简图。

图3为本发明实施例的多模式输出一体泵马达处于组合档时的结构示意简图。

图4为本发明实施例的多模式输出一体泵马达处于机械式二档时的结构示意简图。

图5为本发明实施例的多模式输出一体泵马达中一体式液压泵马达的结构示意简图。

图6为本发明实施例的多模式输出一体泵马达中换档控制装置的结构示意简图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、输入轴组件；11、输入轴；12、输入轴主动齿轮；20、输出轴组件；21、输出轴；22、输出轴从动齿轮；23、花键毂；30、行星齿轮机构；31、太阳轮；32、齿圈；33、行星架；40、液压输出轴；41、液压输出轴齿轮；50、结合套；51、结合套从动齿轮；60、一体式液压泵马达；61、无级变速装置；62、低压油路系统；70、换档控制装置；72、换档杆；73、电磁阀开关；74、单向锁止换挡阀；80、箱体；221、输出轴从动齿轮结合齿；331、行星齿轮；321、齿圈外齿轮；332、行星架齿轮；411、液压输出轴齿轮结合齿；611、变量泵；612、控制阀；613、定量马达；614、冲洗阀；621、油箱；622、低压溢流阀；623、定量泵；624、滤清器；711、液压无级档滑槽；712、组合档滑槽；713、机械档滑槽；721、前进档；722、空档；723、后退档；724、减速档；725、加速档；726、一档；727、二档。

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。

一种本发明实施例的多模式输出一体泵马达，该多模式输出一体泵马达可适用于各种工程机械、车辆、农业机械中，尤其适用于动力主要消耗在行驶系统上的农业机械中。该多模式输出一体泵马达的结构示意图如图1至图6所示，由图可见，其主要包括：输入轴组件10、输出轴组件20、行星齿轮机构30、液压输出轴40、结合套50、一体式液压泵马达60和换档控制装置70。其中，输入轴组件10包括输入轴11，在输入轴11上通过花键安装有输入轴主动齿轮12；输出轴组件20包括输出轴21，在输出轴21上空套安装有输出轴从动齿轮22，在输出轴从动齿轮22上设置有输出轴从动齿轮结合齿221，输出轴从动齿轮22与输入轴主动齿轮12啮合，输出轴21上通过花键安装有花键毂23；行星齿轮机构30包括太阳轮31、齿圈32和行星架33，行星架33空套安装在输入轴11上，行星架33上设有多个行星齿轮331，太阳轮31与行星齿轮331啮合，行星齿轮331与齿圈32啮合，太阳轮31通过花键安装在输入轴11上，齿圈32的外侧设有齿圈外齿轮321，行星架33的外侧设有行星架齿轮332；液压输出轴40上通过花键安装有液压输出轴齿轮41，液压输出轴齿轮41与齿圈外齿轮321常啮合，液压输出轴齿轮41上设置有液压输出轴齿轮结合齿411；结合套50可移动地安装在花键毂23的外侧，结合套50能够分别与输出轴从动齿轮结合齿221和液压输出轴齿轮结合齿411内啮合，结合套50的外侧设有结合套从动齿轮51，该结合套从动齿轮51能够与行星架齿轮332外啮合；一体式液压泵马达60的输出端与液压输出轴40连接，将其动力传递至液压输出轴40；换档控制装置70与一体式液压泵马达60及结合套50连接，该换档控制装置70通过驱动结合套50移动，并控制一体式液压泵马达60，实现多模式输出之间的档位切换。

该多模式输出一体泵马达，通过输入轴组件10、输出轴组件20、行星齿轮机构30、液压输出轴40、结合套50、一体式液压泵马达60和换档控制装置70之间的结构设置；由输入轴主动齿轮12与输出轴从动齿轮22常啮合传动组成机械式二档（即机械式高档）；由液压输出轴齿轮41与行星齿轮机构30、结合套从动齿轮51、结合套50和花键毂23组成组合档（即机械式一档和一档无级调节档）；由液压输出轴齿轮41与液压输出轴齿轮结合齿411、结合套50、花键毂23组成液压无级档；形成多模式输出一体泵马达，实现了一体泵马达机械档、液压无级档和机械与液压组合档的多模式输出。该多模式输出一体泵马达可根据实际使用情况，通过换档控制装置70在多种输出模式之间进行切换，解决了现有的一体泵马达液压系统的效率低，燃油经济性差的问题。

具体来说，参见图1和图5，在本实施例中，一体式液压泵马达60包括：无级变速装置61和低压油路系统62。其中，无级变速装置61包括变量泵611、控制阀612和定量马达613，变量泵611通过油路与控制阀612连接，控制阀612通过油路与定量马达613连接，定量马达613的输出端与液压输出轴40连接；控制阀612在换档控制装置70的控制下转换一体式液压泵马达60的内部油路，从而实现档位变化。低压油路系统62与无级变速装置61连接，用于为无级变速装置61补充液压油，并为控制阀612提供动力源。

进一步地，参见图1和图5，在本实施例中，低压油路系统62包括油箱621、低压溢流阀622、定量泵623和滤清器624。其中，低压溢流阀622通过油路分别与油箱621、定量泵623、变量泵611及控制阀612连接，滤清器624安装在定量泵623上。低压溢流阀622与控制阀612连接的油路以及定量泵623与控制阀612连接的油路之间还设置有一个冲洗阀614。该冲洗阀614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621中的油液形成溢流交换，防止内部油路高温。定量泵623和变量泵611通过花键安装在输入轴11的一端，变量泵611与定量泵623同轴。

参见图1，在本实施例中，多模式输出一体泵马达还包括箱体80，并且输入轴组件10、输出轴组件20、行星齿轮机构30、液压输出轴40、结合套50和一体式液压泵马达60均设置在该箱体80内，输入轴11和输出轴21均通过轴承安装在箱体80上，换档控制装置70也设于该箱体80上。如此，使得该多模式输出一体泵马达的结构更加紧凑。

参见图6，在本实施例中，换档控制装置70包括档位槽和换档杆72。其中，档位槽开设在箱体80上，档位槽包括液压无级档滑槽711、组合档滑槽712和机械档滑槽713，液压无级档滑槽711和组合档滑槽712均与机械档滑槽713相连通；换档杆72设置在档位槽内，换档杆72能够在液压无级档滑槽711、组合档滑槽712和机械档滑槽713内滑动，换档杆72与结合套50连接，通过滑动换档杆72能够带动结合套50移动。在换档控制装置70中还包括档位标识，该档位标识主要有前进档721、空档722、后退档723、减速档724、加速档725、一档726和二档727。

进一步地，在本实施例中，在组合档滑槽712与机械档滑槽713连通处的中间位置还设置有一个电磁阀开关73，该电磁阀开关73与控制阀612连接。通过电磁阀开关73和换档杆72来控制控制阀612。在机械档滑槽713内于靠近液压无级档滑槽711处和靠近组合档滑槽712处，分别设置有一个单向锁止换挡阀74。具体来说，该单向锁止换挡阀74的横截面呈直角三角形，其斜边朝远离液压无级档滑槽711和组合档滑槽712的一侧设置。换档杆72在液压无级档滑槽711和组合档滑槽712内上下移动时无需操作离合器，在机械档滑槽713内左右移动时，需要操作离合器；为了防止误挂入，在机械档滑槽713内设置两个单向锁止换挡阀74，当将换档杆72在机械档滑槽713内从右向左移动时，单向锁止换挡阀74限制换档杆72的自由移动，此时需要操作离合器配合打开单向锁止换挡阀74；当将换档杆72在机械档滑槽713内从左向右移动时，单向锁止换挡阀74不会限制换档杆72的自由移动，此时不需要操作离合器。

本实施例的多模式输出一体泵马达的工作原理及其使用方法如下：

当采用液压无级档时，参见图2和图6，将换档杆72置于液压无级档滑槽711内，结合套50在换档杆72驱动下向右移动并与液压输出轴齿轮结合齿411内啮合；换档杆72在液压无级档滑槽711内上下移动，使得变量泵611的斜盘转角发生变化，实现前进档721、空档722、后退档723的变化。换档杆72在图6中前进档721位置时，为液压无级前进最大档；换档杆72在图6所示后退档723位置时，为液压无级后退最大档；换档杆72在图6所示空档722位置时，为液压系统空档。换档杆72在前进档721与空档722之间时，为无级前进档；换档杆72在后退档723与空档722之间时，为无级后退档。在此模式下，一体式液压泵马达60的动力经定量马达613传递至液压输出轴40，再依次经液压输出轴齿轮41、液压输出轴齿轮结合齿411、结合套50、花键毂23传递至输出轴21。

当采用组合档时，参见图3和图6，将换档杆72置于组合档滑槽712内，结合套50停中位，结合套从动齿轮51与行星架齿轮332啮合，多模式输出一体泵马达输出组合式档位。换档杆72从液压无级档滑槽711移动至组合档滑槽712时，在图6所示一档726位置时换入组合档的机械式一档，此时电磁阀开关73被接通，控制阀612切换一体式液压泵马达60回路，使变量泵611形成内部循环回路，变量泵611对外不输出动力；同时控制阀612使定量马达613的内部回路切断并锁止，使定量马达613处于制动状态；定量马达613锁止，使得定量马达613驱动的液压输出轴40、液压输出轴齿轮41、齿圈外齿轮321、齿圈32锁止；由输入轴11输入的动力经过行星齿轮机构30转换后形成机械式一档；换档杆72在组合档滑槽712内上下滑动时，当换档杆72在组合档滑槽712中间向上滑动时，电磁阀开关73被切断，控制阀612回初始位置，使一体式液压泵马达60正常工作；由于换档杆72向上滑动，拨动了变量泵611的斜盘，一体泵马达以前进档721转动，此时作用在行星齿轮机构30上的动力经过组合后形成一档无级加档；同理，当换档杆72在组合档滑槽712中间向下滑动时，形成一档的无级减速档。在此模式下，第一路动力由输入轴11依次经太阳轮31、行星齿轮331、行星架33、行星架齿轮332、结合套从动齿轮51、结合套50和花键毂23传递至输出轴21；第二路动力由液压输出轴40依次经液压输出轴齿轮41、齿圈外齿轮321、齿圈32、行星齿轮331、行星架33、行星架齿轮332、结合套从动齿轮51、结合套50和花键毂23传递至输出轴21；两路动力组合形成机械式一档和一档无级调节档；

当采用机械式二档时，参见图4和图6，将换档杆72置于机械档滑槽713最左端，结合套50在最左位，与输出轴从动齿轮结合齿221内啮合，多模式输出一体泵马达输出机械式二档。动力由输入轴11依次经输入轴主动齿轮12、输出轴从动齿轮22、输出轴从动齿轮结合齿221、结合套50和花键毂23传递至输出轴21。

从上面的描述可以看出，本发明的多模式输出一体泵马达实现了机械档、液压无级档和机械液压组合档的多模式输出；机械档实现了高速、低速两档组合；液压无级档实现了前进和后退的组合；机械与液压组合档实现了基于机械式低档的无级加减调节；该多模式输出一体泵马达能够提高液压系统的效率，提高燃油经济性，特别适合应用于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。