油电通用万能汽车.pdf

本发明为一种全新概念的小型汽车，除正常行驶外，还具有油电通用、原地转向、左右横行和回收余能的功能。其核心技术一是由功能电机、丝管以及与之配套的伸缩丝杠、活动臂和轮臂等主要部件组成的换向驾驶机构可使车子中心处于原地转向；二是由车轮电机、调速器、接触器、继电器、琴键开关和二极管等主要部件组成的电气线路可使车轮电机具有互相差速、反电势充电以及功能程序控制等功能。该轿车驾驶方便、功能程序严密可靠、运行安全、符合环保和节能宗旨。

1.  一种油电通用万能汽车，其特征是：一个可以使车轮角度从正常驾驶位置分别变换到车中心在原地转向和左右横行位置的换向驾驶机构，由安装于电机座转套(13)上的功能电机(31)及其齿轮(30)驱动的丝管齿轮(12)、丝管(10)及与丝管(10)配套的螺纹相反的左右伸缩丝杠(11)(16)通过连接销(26)(28)(20)(36)、活动臂(5)(21)，分别与轮臂(4)(23)连接，其带转套销(32)和随动臂(15)的电机座转套(13)安装于丝管(10)的中间位置，而带转套销(29)与方向臂(8)的丝管转套(6)和带转套销(34)和随动臂(19)的丝管转套(17)分别安装于丝管(10)两端位置，方向臂(8)和随动臂(15)(19)分别经转臂销(7)(14)(18)安装于前桥架(33)上。

2.  根据权利要求1所述的油电通用万能汽车，其特征是：具有四轮互相差速和减速充电功能的主电路，其受控于调速器TS₂的4只直流车轮电机M_1-4的电枢串联运行，受控于调速器TS₁的4只电机励磁绕组L_1-4并联运行，调速器TS₁、TS₂实行同步互为反幅调速，其调速器TS₂两端反向并联二极管D_3-4用于减速充电。

3.  根据权利要求1所述的油电通用万能汽车，其特征是：以燃油作动力源的发电机组和以市电作主要动力源的蓄电池组组成的直流供电系统，其接触器C₀与发电机FD并联，转换发电机FD和蓄电池组DC对负载供电，充电器CD串联于发电机FD与蓄电池组DC之间对蓄电池组DC充电。

4.  根据权利要求1所述的油电通用万能汽车，其特征是：可使车辆处于5种工作状态的功能切换电路，其琴键开关QK_1-5与继电器J_3-6，接触器C_1-4之间接有二极管D_5-20进行功能程序分配。

油电通用万能汽车
技术领域
本发明为一种全新概念的小型汽车(轿车、吉普、面包车)，属于交通工具领域。
背景技术
当今时代流行的汽车，无论是以内燃机作动力的还是以电动机作动力的，都只具有前进、后退和行进中转向的功能，在一些复杂的路况和场所换位时很不方便，在环境保护、合理利用能源和节能方面，也存在着较大的问题。为彻底解决这些问题，本发明提供了一种全新概念的油电通用万能汽车。该汽车具有正常行驶、车中心在原地转向、左右横行以及回收余能(减速充电)的功能。
发明内容
本发明采用发电机组和蓄电池组共同提供电能，驱动外转式直流车轮电机运转，同时，使车辆的全部功能实行电气化。本发明的技术内容是能使车辆具有原地转向、左右横行和正常驾驶的换向驾驶机构以及能使车辆具有能源转换、自动差速、减速充电(回收余能)以及功能切换的电气线路。其特征如下：
1.一个可以转动的丝管及与之配套的螺纹相反的左右伸缩丝杠、活动臂、连节销、轮臂、丝管齿轮及安装于丝管套上与之配合的功能电机及其齿轮，还有丝管转套、方向臂、随动臂、转套销、转臂销等组成的换向驾驶机构，在功能电机带动丝管正向转动时，管内左右丝杠可伸出，使车轮对称改变角度至原地转向和左右横行所需位置。当功能电机带动丝管反向转动时，管内左右丝杠可缩回至正常驾驶时车轮所需位置。
2.由四只直流车轮电机电枢串连的电枢电路，和由其四只励磁绕组并联的励磁电路，分别受控于两调速器进行同步互为反幅调速(即低速时励磁电流大，电枢电流小，高速时励磁电流小，电枢电流大)。电机电枢串连运行，四车轮电机可互相差速，两调速器同步互为反幅调速，可使电机超过设定速度(实调速度)时对电池反充电(如下坡或减速)，同时起到减速作用。
3.由以燃油作动力源的发电机组和以市电作主要动力源的蓄电池组组成的直流供电系统，当发电机对负载供电时，蓄电池组退出供电，同时接受发电机充电，当发电机停止工作时，蓄电池组恢复对负载供电。
4.由琴键开关、二极管、接触器、继电器、行程开关和功能电机等组成的功能切换电路，可使车辆分别处于正常行驶、原地左转、原地右转、向左横行、向右横行五种工作状态。
附图说明
图1为本发明的机械构造主图(后面将作详细描述)。本图的名称及代号为：车轮电机(1、25、42、57)，车轮横轴(2、24、43、56)，车轮立轴(3、22、58、69)，轮臂(4、23、45、55)，活动臂(5、21、46、53)，丝管转套(6、17)，转臂销(7、14、18)，方向臂(8)，连节销(9、20、26、28、36、44、47、52、54)，丝管(10、48)，丝杠(11、16、49、51)，丝管齿轮(12、50)，电机座转套(13)，随动臂(15、19)，减振弹簧座膛(27、35、59、68)，转套销(29、32、34)，电机齿轮(30、65)，功能电机(31、62)，桥架(33、70)，方向盘齿轮(37)，方向齿条(38)，万向节(39)，方向连杆(40)，桥架支轴(41、71)，转套固定臂(60、66)，固定螺丝(61、63、67)电机架(64)。
图2为图1的辅图，只反映车辆原地转向时的状态。本图不作单独描述。
图3为图1的辅图，只反映车辆横行时的状态。本图不作单独描述。
图4为图1的辅图，是图1中前、后桥及其机构的端面图，图中名称和代号与图1对应一致。本图不作单独描述。
图5为图1的辅图，是图1中丝管转套(6)、转臂销(7)、方向臂(8)、连节销(9)、转套销(29)和前桥架(33)的右侧放大图。本图不作单独描述。
图6为图1的辅图，是图1中丝管转套(17)、转臂销(18)、随动臂(19)、转臂销(34)和前桥架(33)的右侧放大图。本图不作单独描述。
图7为图1的辅图，是图1中电机座转套(13)、转臂销(14)、随动臂(15)、功能电机(31)、电机齿轮(30)、转套销(32)、前桥架(33)的左侧放大图。本图不作单独描述。
图8为图1的辅图，是图1中功能电机(62)、固定螺丝(63)、电机架(64)、电机齿轮(65)和后桥架(70)的右侧放大图。本图不作单独描述。
图9为图1的辅图，是图1中转套固定臂(60)、同定螺丝(61)和后桥架(70)的右侧放大图。本图不作单独描述。
图10为图1的辅图，是图1中转套固定臂(66)、固定螺丝(67)和后桥架(70)的左侧放大图。本图不作单独描述。
图11为本发明的电气线路图(后面将作详细描述)。图的代号及名称为：FD-发电机组，C₀-电源转换接触器(直流)，CD-充电器，DC-蓄电池组，QK_1-5-琴键开关(其中QK₁切换到正常驾驶模式，QK₂切换到原地左转向模式，QK₃切换到原地右转向模式，QK₄切换到向左横行模式，QK₅切换到向右横行模式)，D_1-20-二极管，J_1-6-直流继电器，C_1-5-直流接触器，M_1-4-直流他励式车轮电机(外转式)，L_1-4-电机M_1-4的励磁绕组，M_5-6-功能电机(直流)，ZX_1-2-原地转向限位开关，CX_1-2-正常驾驶限位开关，HX_1-2-左右横行限位开关，DX-方向盘中点定位开关，XK-信号开关，DK-倒车开关，SK-刹车开关，TS_1-2-调速器(TS₁为励磁部分，TS₂为电枢部分)，BX-保护限位开关。
具体实施方式
下面对照附图1进行详细描述：从图中可知，本发明有前桥部分和后桥部分组成。
前桥部分：一个可以转动的丝管(10)，其管内左右半段分别装有与之配套的螺纹相反的两根伸缩丝杠(11)和(16)，通过连节销(26)(28)(20)(36)、活动臂(5)(21)分别与轮臂(4)(23)连接，丝管外部中间位置装有与之固定的丝管齿轮(12)。齿轮(12)右侧的丝管上装有带功能电机(31)、转套销(32)和随动臂(15)的电机座转套(13)。丝管左端装有带转套销(29)和方向臂(8)的丝管转套(6)。丝管右端装有带转套销(34)和随动臂(19)的丝管转套(17)。电机座转套(13)和丝管转套(6)(17)功能相同，起到轴承作用，转套销(29)(32)(34)的作用是使丝管(10)及转套(6)(13)(17)能跟随方向臂(8)和随动臂(15)(19)灵活摆动。方向臂(8)和随动臂(15)(19)分别由转臂销(7)(14)(18)固定在前桥架(33)上。车轮横轴(2)(24)，车轮立轴(3)(22)和轮臂(4)(23)固为一体，由立轴(3)(22)和前桥架(33)配合。当功能电机(31)驱动丝管(10)正向转动时，左右丝杠(11)(16)向外伸出，通过活动臂(5)(21)，连接销(26)(28)(20)(36)，分别推动轮臂(4)(23)，使车轮改变角度，使之达到原地转向和横行所需要的位置(四车轮立轴构成一个矩形，车辆原地转向时，车轮平面分别与通过其中心的矩形对角线垂直；车辆横行时，车轮平面与矩形的短边平行，即与车身长的方向垂直)。当功能电机(31)驱动丝管(10)反向转动时，左右丝杠(11)(16)向内缩回，使车轮回到正常驾驶位置。这时只要转动方向盘(与方向盘齿轮同轴)，方向盘齿轮(37)就带动方向齿条(38)，万向节(39)和方向连杆(40)，使方向臂(8)横臂的前后运动变为纵臂的左右运动，从而带动整个换向机构及车轮同步左右摆动而处于正常驾驶状态。
后桥部分：后桥部分的换向机构和前桥完全相同，只是不需要驾驶功能，所以转套固定臂(60)(66)有固定螺丝(61)(67)固定在后桥架(70)上，功能电机(62)通过电机架(64)也由固定螺丝(63)固定在后桥架(70)上。
下面对照图11进行详细描述：从图中可知，本发明全电路由三部分组成，即电源部分，主电路部分和功能电路部分。
电源部分由发电机组FD，二极管D_1-2，充电器CD，蓄电池组DC和接触器C₀组成。当FD工作发电时，C₀吸合，FD对主电路供电，同时断开DC对主电路供电。FD的另一路经CD对DC充电。当FD停止工作时，C₀释放，DC恢复对主电路供电。D₁是隔离二极管，是防止车轮电机M_1-4反充电时FD虽然停止工作但M_1-4的反电动势仍使C₀吸合，而无法对DC充电。D₂为保护二极管，防止前端故障使DC放电。
主电路部分由车轮电机M_1-4及其励磁绕组L_1-4，调速器TS_1-2，倒车开关DK，刹车开关SK和接触器C_1-5的触头部分组成。M_1-4的电枢串联后由TS₂调速，L_1-4并联后由TS₁调速，TS₁和TS₂实行同步互为反幅调节(速)，即两调速器的动作部件固定在同一个支架上同步运动，而两调速器调节幅度正好相反(低速时励磁电流大，电枢电流小，高速时励磁电流小，电枢电流大)。由于M_1-4电枢串联运行，所以四个电机间均能互相差速运行，由于TS₁和TS₂实行同步互为反幅调速，所以当M_1-4转速超过设定转速(如下坡)时，M_1-4产生的反电势电流(此时电机起发电作用)可通过二极管D_3-4对DC充电，同时起到减速作用。DK的作用是，可将L_1-4的励磁电流反向，使M_1-4反转，从而实现倒车。SK的作用是将电机电枢的反电势电流进行不同程度的短路(根据需要)起到刹车作用，刹车时自动断开电源。C_1-4受功能电路控制，C_1-4释放时，由常闭触头接通L_1-4电路，电机为正转方向；C_1-4吸合时，由常开触头接通L_1-4电路，被接电机为反转方向，以适应车辆左右原地转向和左右横行状态时各车轮转向的需要。C₅也受功能电路控制，只有当车辆在不同的五种功能状态到位时，C₅才接通主电路电源。
功能电路由琴键开关QK_1-5，二极管D_5-20，接触器C_1-5，继电器J_1-6，正常驾驶限位开关CX_1-2，原地转向限位开关ZX_1-2，左右横行限位开关HX_1-2，保护限位开关BX，方向盘中点定位开关DX，信号开关XK和功能电机M_5-6组成。其中琴键开关QK₁为正常，QK₂为左转，QK₃为右转，QK₄为左横行，QK₅为右横行。由于琴键开关具有机械联锁作用，同时只能有一只开关处于导通状态，其余均处于自锁断开状态，所以整个电路工作程序严密可靠。电路工作程序如下：当QK₁通电时，J_1-2吸合，M_5-6反向运转，同时串联于C₅的J_1-2常闭触头断开，C₅释放，主电路电源被断开。当M_5-6运行至车轮回到正常驾驶位置时，CX_1-2断开，J_1-2释放，其常开触头断开，常闭触头接通，M_5-6停转，C₅吸合，主电路电源被接通，电路进入正常驾驶状态。当QK₂通电时，D₁₁，D₁₃通电，C_1-2吸合，L_1-2得反向电流，M_1-2处反转状态，同时D₅通电，J_3-4吸合，M_5-6正转，C₅释放。当M_5-6运转至车轮回到原地转向位置时，ZX_1-2断开，J_3-4释放，M_5-6停转，C₅吸合，电路进入原地左转状态。当QK₃通电时，D₁₅，D₁₇通电，C_3-4吸合，L_3-4得反向电流，M_3-4处反转状态，同时D₈通电，其J_3-4，C₅，M_5-6及ZX_1-2地动作过程与QK₂通电时相同，电路进入原地右转状态。当QK₄通电时，D₁₂，D₁₈通电，C₁，C₄吸合，L₁，L₄得反向电流，M₁，M₄处反转状态，同时D₉通电，J₅吸合，ZX_1-2两端被短接(暂不起限位作用)，D₆通电，J_3-4吸合，M_5-6正转，C₅释放，当M_5-6运转至车轮回到横行位置时，HX_1-2断开，J_3-4释放，M_5-6停转，C₅吸合，电路进入向左横行状态。当QK₅通电时，D₁₄，D₁₆通电，C_2-3吸合，L_2-3得反向电流，M_2-3处反转状态，同时D₇，D₁₀通电，其J_3-4，J₅，ZX_1-2，C₅，HX_1-2和M_5-6的动作过程与QK₄通电时相同。电路进入向右横向状态。
DX和XK在本电路中起保护作用，只有方向盘在中点位置时DX才导通；只有电枢电压为零(车轮电机停转)时XK才导通。也就是说，除正常驾驶外，其余的四种功能都必须首先在车辆停稳后方向在正中位置时才能操作。
J₆和BX起错档保护作用，当车轮处于横行位置时，BX导通，这时如果QK₂或QK₃通电，J₆就会使C₅释放，断开主电路电源。因为车辆从横行到原地转向换档时必须先回到正常位置。
为使电路安全工作，J₁和J₃、J₂和J₄分别通过对方的常闭触头实行联锁保护。