传统上，大力铲车等建设用履带车辆中，为了让履
带移动，装备有一对驱动链轮的行走驱动马达。这种行
走驱动马达大多采用带有减速器的斜板式液压马达。用
这种行走驱动马达，推到作业等动作进行的同时又需要
移动行走的场合下要求有低速大扭矩的输出，只进行移
动行走的场合，要求高速输出。当改变斜板活塞杆一侧
倾斜面的倾斜角时刻可实现实现低速和高速的切换。
诸如特公平4-42550号公报记述的就是这样
的一种液压马达。在这种马达中，斜板背面形成了以一
定角度相交的第一和第二支座面，通过与两支座面的相
交部位配合的一对钢球，使斜板背面凹面部定位在马达
壳体的内壁部。通过上述一对钢球，使斜板绕与转动输
出轴垂直的倾斜转动中心轴线作倾斜转动，以使上述第
一或第二支座面之一被支承在马达壳体的内壁面上。而
且，上述第一及第二支座面的相交线与上述倾斜转动中
心轴线同时处于马达体的内壁面上(即两支座面的支承
平面上)。
此外，实开平4-29430号公报(或实原平2
-70675号说明书及图面)中的记述是：通过与斜
板背面凹面部相配合的一对钢球，斜板背面的相交线(
相当于上述第一、二支座面的相交线部分)和马达壳体
内壁面之间形成了一定的间隙，这样就可以防止当斜板
倾斜转动时，上述相交线部位与马达壳体内壁面之间产
生的磨损。
还有，实开平4-75162号公报(或实原平2
-119199号的说明书及图面)所记述的马达中，
采用了设置在缸体座四周且沿转动输出轴方向移动的油
缸。这种马达中还使用了上述钢球作为定位部件且斜板
的倾斜转动中心轴线位于马达壳体内壁面上，这一点与
特公平4-42550号公报所记述的马达相同。
尽管如此，特公平4-42550号公报以及实公
开4-75162号公报里记述的传统斜板式双速液压
马达中，斜板的倾斜转动中心轴线位于马达壳体内壁面
且因钢球只被用来定位，所以钢球和与之配合的斜板凹
球面之间存在有间隙。在这种存在有间隙的状态下，斜
板背面的相交线部位通常与马达壳体内壁面相接触并在
斜板倾斜转动时接触面压力显著增大、马达壳体内壁面
发生了磨损，由此产生了斜板以与设定的倾斜转动中心
轴线不同的位置为支点的倾斜转动、输出转动速度因行
程和容积变化而变化的问题。
在实开平4-29430号公报里记载的传统斜板
式双速液压马达中，虽然斜板背面与马达壳体内壁面间
设有间隙，可以解决上述因磨损而引起倾斜转动支点变
化以及随之引起的行程和容积变化的问题，但是构成支
点的钢球和斜板的配合部分也就是斜板和马达壳体内壁
面接触部分的面压通常很高而容易磨损。而且斜板背面
与马达壳体内壁面不是呈面接触支承状态，存在有支承
不稳定、易于振动的问题。
本发明鉴于上述传统斜板式双速液压马达存在的问
题，其目的在于提供一种斜板背面部与马达壳体内壁面
呈面接触支承状态且倾斜转动时斜板支承面的相交线部
位与马达壳体呈非接触状态、能保持稳定的行程和容积、
振动小的斜板式双速液压马达。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
本发明提供一种斜板式双速液压马达，其中
马达壳体内配置有转动输出轴及与转动输出轴一起
转动的缸体座中安装的若干柱塞、该柱塞向其相对的斜
板施加推力使上述转动输出轴及缸体座转动；在上述马
达壳体内设置了确定上述斜板背面一侧凹面部位置的定
位部件，斜板可以绕与转动输出轴垂直的倾斜转动中心
轴线转动且定位，还设置了与上述定位部件相隔一定距
离、与上述斜板相配合且能使之倾斜转动的倾斜转动驱
动装置；在上述斜板的背面部位上，上述倾斜转动中心
轴线的上下两侧设置了可选择任一方与马达壳体内壁面
配合的第一及第二支承面，当上述斜板的倾斜角改变时
可以实现两种转速的切换；安装在上述马达壳体内的宣
位部件具有与上述斜板背面一侧设置的凹面部相互滑动
且半径一定的滑动外周面，通过该滑动外周面的中心在
上述马达壳体内壁面下部构成了倾斜转动中心轴线；当
上述第一支承面处于被上述马达壳体内壁面支承状态时，
第二支承面可以用X-Y座标系中式
y＝-x/tgα-X1/Sinα来表示，其中
X-Y座标系中，原点是上述倾斜转动中心轴线的中心，
X轴与上述转动输出轴平行、Y轴与之垂直且与上述内
壁面之间的距离为X1。
此外，为了使斜板处于稳定支承状态，第一及第二
支承面的相交线在已经处于支承状态一侧并在上述马达
壳体内壁面上时，其距X轴的偏移量由上述斜板的倾斜
角α以及由该内壁面到上述倾斜转动中心轴线的距离
X1完全确定。而定位部件可以是上述构成倾斜转动中
心轴线且以一定间隔配置的数个钢球、也可以是呈半球
状部件或具有一定轴线长度的圆柱形部件。
在本发明中，由定位部件一定半径的滑动处周面的
中心而构成了位于马达壳体内壁面下部的倾斜转动中心
轴线；斜板作倾斜转转动时设在斜板背面一侧的凹面部
位与定位部件的上述滑动外周面滑动接触，且按需要确
定的第一或第二支承面中之一被马达壳体内壁面支承时
呈面接触状态。在斜板倾斜转动过程中，两支承面的相
交线由马达壳体内壁面上向缸体座一侧移动，当两支承
面中之一支承在马达壳体内壁面上时，相交线偏离倾斜
转动中心轴线并位于正在被支承的一侧马达壳体的内壁
面上。而且，与斜板背面一侧呈面接触支承在马达壳
体内壁面上时的状态相对应，当斜板作倾斜转动时，斜
板支承面的相交线部位与马达壳体内壁面呈非接触状态。
发明效果具有以下积极效果：
因为斜板背面一侧与马达壳体的内壁面呈面接触支
撑状态，且斜板倾斜转动时其支承面的相交线与马达壳
体内壁面处于非接触状态，所以根据本发明，可以提供
既能够减少倾斜转动时的磨损又能够降低马达工作时斜
板支承面的面压、保持稳定的行程和容积的斜板式双速
液压马达。
以下参照附图，对本发明的实施例做详细说明：
下面，根据附图具体说明本发明的实施的。
图1至图5表示了与本发明有关的斜板式双速液压
马达的一个实施份，其中图1是其主要结构的轴向剖面
示意图。
首先说明其组成。图1中，10是马达壳体部件，
由具有底端部12的有底筒状壳体11和封闭筒状壳体
11开口端部的盖板(即端口压块，图中没有画出)组
成。在马达壳体部件10内，安装了设有若干平行缸筒
14(图1中只表示了一个缸筒)的缸体座15。缸体
15与转动输出轴16以花键联接，通过轴承17和1
8支撑在壳体部件10内，并能自由转动。转动输出轴
16通过图中未画的减速器与链轮相连，从而驱动履带
车的履带运动。设置在缸体座15中的若干个缸筒14
内分别安装有可自由滑动的柱塞19，柱塞19的前端
部安装有球头座21。球头座21由若干球头套21a
和保持架21b组成，若干个球头套21a与斜板22
的椭圆形斜面22a处于滑接状态，若干个柱塞19通
过球头座21依次相对于斜板22滑动，使缸体座15
以及转动输出约16作回转运动。为了使各个柱塞19
顺序压出，在壳体部件10的盖板与缸体座15之间设
置了同步板23。通过该同步板23，当缸体座15回
转时，在上述着板上形成的一对压力向给排通路(见后)
之一向所完的回转区内的缸筒14油，与此同时非回转
区内的缸筒14由排油通路排油。
另一方向，为如图2所示，在斜板22的背面(图
1的右侧，图2、图3中在下侧)，形成了在转动输出
轴16垂直方向上(图2、图3中与纸面垂直方向)按
上定间隔配置的一对凹球面22b(凹部)和在底端部
12的表面12a(内壁面)上相互交叉配置的第1支
承面22c和第二支承面22d。两支承面分别与斜面
部22a形成不同的夹角。斜板22的凹球面22b与
一对钢球31(后位部件)一定半径的外周面31a(
滑动面)自由地滑动配合。由于上述的这一对钢球，在
缸体座10的内壁分别通过各个外周面31a中心形成
了与转动输出轴16垂直的倾斜转动中心轴线O，同时
使斜板22绕中心轴线O作倾斜转动并定位。而设置在
中心轴线O两侧(图2中的左右两侧)的上述第一以及
第二个支承面22c和22d可以根据需要有选择地与
底端部12的表面12a(内壁面)相结合。斜板22
的倾斜转动由设置在与一对钢球31成一定距离处的油
缸35(倾斜转动的驱动部件)驱动。该油缸35具有
与斜板22的第一支承面22c自由滑座36、可在任
意方向自由回转地与滑座36配合的柱塞37、在马达
表体部件10的底端部12中形成的油缸筒38和以不
同压力供给油缸筒38以切换速度的切换压力的切换压
通路39。当油缸筒38内被供给所定压力的压力油时，
柱塞37顶起斜板22使第一支承面22c离开端部1
2，其斜面22a的倾斜角度发生变化，这样柱塞行程
和容积也随之改变(容量变化)达到变速的目的。
这里，为了说明倾斜转动中心轴线O、底端部12
的内壁面12c和各支承面22c、22d的相互位置
关系，以中心轴线O为原点设定X-Y座标系。其中X
轴与转动输出轴16平行，其正向为图2中中心轴线O
的左侧方向，Y轴与转动输出轴16垂直，其正向为图
2中中心轴线O的下侧方向。
下面，为图2所示，用上述X-Y座标系求当第一
支承面22c与底端部12的内壁面12a处于面接触
状态时第二支承面22d的位置。
设定第二支承面22d与钢球31外周面31a的
交点为A、底端部12的内壁面12a与钢球31外周
面31a的交点为A’(为图2所示)，那么，∠AO
A’就是倾斜角α。如果使底端部12的内壁面12a
绕原点O反时针转动角度α后的位置定为第二支承面2
2d的位置，则第2支承面22d绕原点O顺时针转动
角度α就与底端部12的内壁面12a处于面接触状态。
这样，第二支承面22d可以通过对底端面12的内壁
面12a进行平面坐标变换求得。
当X轴与底端部12内壁面12a之间的距离为
X1时，则内壁面12a上的点可以用(-X1，P)
来表示，(P为任意数)。这样，第二支承面22d上
的点(X’，Y’)可以由下面关系式表示：
x ′ y ′ = cos α - sin α sin α cos α - X 1 P ]]>
即
x’＝-X1·cosα-P·sinα……①
y’＝-X1·sinα+P·cosα……②
根据上述式①和式②，求得X’，Y’的关系式为
下：
y’＝-x’/tanα-X1/sinα
这里，用X、Y置换X’，Y’，可得
y＝-x/tanα-X1/sinα……③
这样，第二支承面22d在X-Y平面的投影方程可由
上述③式表示，其直线斜率为：
-1/tanα(＝tan(α-π/2))
X轴与第二支承面22d的夹角(因为X轴与底端部1
2的内壁面12a平行，所以此角也就是底端部的内壁
面12a与第二支承面22d的夹角)就是“α”，与
上述倾斜角α一致。
下面，就第一支承面22c与第二支承面22d的
相交线部分加以说明。第一支承面22c与第二支承2
2d的相交线在X-Y平面上用点K(图5中是K1)
的座标来表示，其座标值可用上述式③将X＝-X1代
入求得，即为(-X1，-X1tg(α/2))。这
里角度α/2是上述K1点与中心轴线O的连线OK与
X轴的夹角。另外，第二支承面22d与底端部12的
内壁面12a处于面接触状态时(即斜板绕中心轴线O
转动角度后的倾斜转动状态)上述相交线投影点K
的座标(图5中是K2)为
(-X1，-X1tg(α/2))。当第一支承面2
2c或者第二支承面22d与底端部12的内壁面12
a相接触且点K位于内壁面12a上时，第一和第二支
承面22c、22d的相交线投影点座标K1、K2与
中心轴线O的距离OK1、OK2大于马达壳体内壁面
底端部12的内壁面12a与中心轴线O的距离X1。
该距离OK1、OK2可用X1/cos(α/2)表
示，完全由距离X1确定。当斜板22以上述一对钢球
31为支点倾斜转动时，斜板22的凹球面22b在钢
球31的外周面31a上滑动(为图(a)-(c)所
示)。与此同时，第一支承面22c与第二支承面22
d的相交线投影点K在Y-Y座标系中描绘出与钢球3
1外周面31a相似的移动轨迹(在图5中用虚线表示
的从K1到K2的轨迹)，其方程为；
X2+Y2{X1/cos(α/2)}2。沿着这
条轨迹，点K离开马达壳体10内壁面12a向着缸体
座15一侧移动(其移动距离用S表示)。当支承面2
2c或22d与马达壳体10壁面12a面接触时，相
交线投影点K在接触面的一侧偏离中心轴线O距离为
Y1。该偏离量Y1，就是上述座村K1或(K2)至
X轴的距离，其值可表灰为Y＝X1tg(α/2)。
第一支承面22c与第二支承面22d的相交线投影点
K在上述二支承面之一与上述马达壳体10的内壁面1
2a而接触时距中心轴线O的偏离量Y1小于马达壳体
10的内壁面12a与中心轴线O的距离X1。在图5
中，∠OAK＝∠OA’K。设线段OA与内壁面12
a的交点为C，在ΔCKA和ΔCOA’中，因为∠C
KA＝∠CA’O，∠ACK＝∠A’CO，所以ΔC
KA∽ΔCOA’。设第二支承面22d投影线的延长
线y与X轴的交点为P，则∠APO＝∠AK1 A’＝
倾斜角α。
在图2中，12b是马达壳体10的底端部12用
于安装一对钢球31而形成的凹球面。图1中的41是
配置在缸体座15内的压缩弹簧。压缩弹簧41通过压
片42和推杆43使中心调整件44始终向右侧压紧(
如图1)，以保证球头座21与转动输出轴16的相对
位置。上述盖板上(图中未画)形成了一对压力油给排
通路，分别与图上未画的控制阀为与输入操作位置对应
的三位换向阀相连接。该三位换向阀处于中间位置时，
油泵与油箱(图中均未画)以及两给排通路互相连能，
当处于其它位置上进，一条给排通路与油泵连通，则另
一条与油箱连通。
下面，说明其动作原理。
在具有上述结构的本发明实施例中，当上述三位换
向阀处于所定换向位置，如处于速度1的位置时，油缸
35内不供给速度切换压力油，柱塞37在缸筒38内
处于完全插入的静止状态，斜板22的第一支承面22
c与底端部12以面接触状态紧紧结合在一起。这时斜
板22的倾斜面22a为图1所示处于斜倾角最大的位
置，柱塞14的行程和容积变化最大。这时，如果上述
油泵供给液压给排通路所定流量的压力油缸体座15以
及转动输出轴16输出低速大扭矩的转速1。在这种状
态相当于诸如履带车处于匀推作业时对应的行走状态。
另一方面，当上述三位换向阀处于诸如速度2对应
的速度切换位置时，就可以向油缸35供给速度切换压
力油。这时，柱塞37由马达壳体10底端部12向外
移动并顶起斜板22使之如图3所示转动、倾斜部22
a的倾斜角减小，当第二支承面如图3c所示与底端部
12的表面12a完全接触后，柱塞14的行程和容积
减少与倾斜角α相对应的量，并达到最小。这时，如果
上述油泵供给液压给排通路所定流量的压力油，缸体座
15以及转动输出轴16输出高速但比转速1扭矩小的
转速2。这种状态相当于履带车处于无负载移动行走状
态。
下面就斜板22倾斜转动动作原理进行说明。
在本实施例中，位于马达壳体10内壁面下方的倾
斜转动中心轴线O是由一对钢球31半径一定的滑动外
周面31a的
两个中心点连线构成。当斜板22倾斜转动时，其背面
一侧设置的凹球面22b分别与钢球31的滑动外周面
31a处于滑动状态，(如图4、图5所示)，第一支
承面22c与第二支承面22d的相交线K从底端部1
2的表面12a向缸体座15一侧移动。其后，当第一
支承面22c或第二支承面22d中之一(按需要确定)
与底端部12的表面12a处于面接触状态时，上述相
交线K比中心轴线O更贴近与第一或第二支承面处于而
接触的底端部12的表面12a，并仪在其上。这样，
和斜板22的背面一侧与马达壳体内壁面12a处于面
接触时的状态相对应，斜板22在倾斜转动时，斜板2
2上的第一支承面22c和第二支承面22d的相交线
K与马达壳体10的底端部12处于非接触状态。
如上所述，在本实施例中，由于斜板22背面一
侧按照需要确定并使其与马达壳体10底端部12的内
壁面12a呈面接触支承状态，所以其支承状态稳定。
振动相应减少；另外，由于斜板22倾斜转动时，其支
承面22c与22d的相交线K和底端部12的表面(
马达壳体内壁面)12a处于蜚接触状态，所以能防
止其相互磨损。这样，不仅不会在底端部产生压痕，而
且可以解决斜板22的倾斜转动支点变化、马达的行程
和容积难以得到所期望值的问题，使马达的行程和容积
可保持在分别与速度1和速度2相对应的数值上。并且，
由于斜板22的背面一侧与马达壳体10底端部12的
表面12a以面接触状态被守固地支承着，所以形成了
斜板22的支承状态稳定振动减少的斜板式双速液压马
达。
还有，在本实施例中以一对钢球31作为定位部件，
但也可以用硬的半球状部件或与倾斜转动中心15轴线
同轴的圆柱形部件，其数量可以是数个。