CN101890982B - 一种能输出液、气、电、机械动力的全能车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种能输出液、气、电、机械动力的全能车辆，属于动力输出装置及配有动力输出装置的车辆领域，其特征在于：设计了发动机和变速箱动力输出接力装置及结构和附加机、电、液、机械装置和结构，车辆底盘由两根平行且横截面为多维几何形状的车架纵梁构成，设计了多个动力输出轴，能对外输出可调变量、大扭矩、大功率、大转速的动力，车辆的前部装置有除行驶功能外的动力输出装置和动力发电机，变速箱上插入式连接一接力箱，接力箱内设计了多个斜齿轮，接力箱固定在变速箱体上，并用支撑杆平衡动力输出反向作用力矩，本发明结构简单紧凑，驾驶舒适，能实现节能减排，并能实现液、气、电、机械动力等多样化功能的动力输出。

Description

一种能输出液、气、电、机械动力的全能车辆

技术领域

 本发明涉及一种动力输出设备及配有该设备的动力输出车辆，具体为一种能够对外输出可调变量、大扭矩、大功率、大转速的动力来输出液、气、电、机械动力，适用于各种行走或运输机械或车辆完成原有载人或装货以外的动力输出应用领域的一种能输出液、气、电、机械动力的全能车辆。 

背景技术

发动机是内燃机型行走和运输机械中最普遍最实用的一种动力装置，除了提供行走和运输动力外，可以有一部分动力被利用，但是，由于受特定的行走或运输机械有结构限制与工况干涉方面的要求限制，功率转换方式的局限、对外输出功率、扭矩、转速的变化要求的不同，造成了车辆的宝贵能量的浪费，加之全球对节能减排方面要求提高等等，促使国内外生产厂家对车辆动力输出的研究正逐步加大；目前现有的动力输出车辆采用非独立悬挂式的发动机中置后驱或前置后驱结构，能承载重物，但油耗大，且它的舒适性较差，且驾驶室内的废气与热量对健康非常不利。轿车的舒适性好，但其承载式车身结构又无法满足在车辆前部搭载较重的发动机及多用途机电动力输出的装置，车辆的后部也无法承载较重的货物；可见，当前动力输出的车辆存在着结构复杂、维修不易，人机工程不完善，节能减排效能差，造价高昂的现状，种种以上瓶颈的限制，导致现有的行走和运输机械能对外输出动力车辆总体设计上急需创新。

发明内容

本发明的目的是解决目前行走和运输机械或车辆中的动力输出方面存在由于结构复杂、人机工程不完善、节能减排效能差、造价高昂、维修不便等问题，提供一种外形美观，驾驶舒适，结构简单紧凑，能实现节能减排并能实现功能多样化的动力输出车辆，本发明利用材料与结构设计中的物理、化学、空间结构力学、机械力学相互作用后能改变其性能和作用力大小方向的原理，解决了要使行走或运输机械或车辆在保证原有车辆功能的基础上，能在其结构紧凑，工况变化的特定状态下，能对外输出可调变量、大扭矩、大功率、大转速的动力，可广泛并普遍适用于各种行走或运输机械或车辆。完成原有载人或装货以外的动力输出应用领域。 

本发明所采用的技术方案如下：设计包括车辆结构件设计，发动机与变速箱外输力结构、动力输出接力装置、附加机电装置、非承载驾驶载客舱、货物舱、底盘与大梁结构，其特征在于：车辆有一个底盘，底盘有两根平行设置的横截面为多维几何形状的纵梁构成，纵梁之间有连接杆链接，纵梁结构前部可做成内前左右凹结构和中间下凹结构或平直结构，发动机和变速箱置于承重的底盘车架纵梁上，并在发动机前端与曲轴平行方向和变速箱输出轴并行方向上同时或分别设计了对外输出动力装置，设计安装了专用输出轴与接力齿轮接收装置及机、电、液、机械设备，可根据驾驶舱的不同，驾舱可以选择独立悬挂结构和非独立悬挂结构，车辆后部均为钢板非独立悬挂并连接于底盘的后部和后车轮的后桥，多维的几何形状的纵梁的横截面为多边形或圆形结构的型钢，保证了对此类行走与运输机械在对外输出动 力时既有载重与交通的功能，又能输出可变量的大扭矩、大功率、高转速的动力，并能附加机、电、液、机械装置，从而实现了此行走与运输机械节能、低排放、安全、可靠运行、舒适操作、维修便利、结构简单巧妙、而造价不昂贵，配件通用性好等多种要求。 

所述的动力输出的接力装置，采用滚柱和滚针轴承、斜齿型齿轮结构设计，高强度动力输出轴为合金钢经锻造或热处理等物理、化学外理及几何形状外理后并组合成接力箱在车架中部侧面实现动力输出的结构与方法。 

为降低风阻系数实现节能减排，与提高人机工程舒适度本发明车架前部有左右内弯与中间下凹段的底盘，设计了与曲轴平行的接力轴及快速拆卸接力装置，发动机主轴前皮带轮采用多槽轮和多根齿形皮带保证原结构工况与增加动力输出结构要求两不误。 

本发明车架平直型的底盘保证了高通过性与更大动力输出要求的统一，所配变速箱外取力箱动力输出处装置为满足输出与传递大扭矩、大功率、刚度、强度、弯矩、高转速等工况，动力输出承载轴承分别设计采用了一组圆柱滚柱轴承和无内圈滚针轴承，满足小结构内传递径向大扭矩。

本发明变速箱外取力箱输出轴采用合金结构钢锻造后并热处理，在小结构中大幅提高了机械性能，解决了受力大和结构件小的矛盾，动力输出机构内传递动力的齿轮采用合金钢锻造的渐开线斜齿轮，大幅度提高了传动能力，保证了强度并解决了空间有限的矛盾。

由于采用了以上的技术方案，本发明具有以下的有益效果：

1、车架纵梁中部向下设有凹槽，方便乘座与舒适，车辆前部采用独立悬挂结构，车辆后部均为钢板非独立悬挂并连接于底盘的后部和后车轮的后桥，多维的几何形状的纵梁的横截面为多边形或圆形结构的型钢，保证了对此类行走与运输机械在对外输出动力时既有载重与交通的功能保持了驾驶的安全； 

2、设计了多个动力输出轴，能够满足多种动力需求，实现液、气、电、机械动力等动力输出，实现灌溉、喷洒、电焊等功能，充分利用了发动机的能量，节能减排效能好； 

3、采用了材料与结构设计中的物理、化学、空间结构力学、机械力学相互作用后能改变其性能和作用力大小方向的原理，结构设计简单科学合理，且造价较低； 

4、多个动力输出方式均可由油门统一控制，通过油门调节转速和功率来控制动力输出的大小；

5、车辆移动方便，机动性与实用性能好。

附图说明

附图1为本发明弯曲车架型车辆结构侧面图；

附图2为本发明弯曲车架型车辆独立悬架、底盘、前轮连接结构示意图；

附图3为本发明底盘弯曲车架结构侧面示意图；

附图4为本发明底盘弯曲车架结构俯视示意图；

附图5为本发明直车架车型车辆结构图；

附图6为本发明通用车型发动机主轴前与变速箱侧面动力输出结构 示意图；

附图7为本发明动力输出接力箱双头动力输出轴示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步详细说明：

参照附图1，附图2，附图3，附图4，附图5，图1中包括发动机和附加机电装置舱1、非承载驾驶客舱2、货物舱3、车轮4及悬挂结构，其特征在于车辆具有：底盘车架5、底盘5上具有两根平行设置横截面为多维几何形状的纵梁6构成，两根纵梁6之间有连接杆7所连接，两根纵梁6的前部呈内凹，后部呈外展，在纵梁的中部具有一下凹段8，发动机和附加动力输出装置、机电装置舱1可设在底盘5的前部和中部，非承载驾驶载客舱2可位于底盘车架5的中部下凹段8上，货物舱3位于底盘车架5的后部，前车轮4的悬挂结构为独立悬挂9，独立悬挂9由减震支架10连接底盘5的前部，后轮4为钢板非独立悬挂11，钢板非独立悬挂1连接底盘车架5的后部和后轮4的后桥12，多维几何形状的纵梁6的横截面为多边形或圆形管，发动机和多用途动力输出结构、机、电、液装置分别安装在附加机电装置舱1或中部底盘车架上，后部为承载摆放重物的货舱3，底盘车架5的中部有一段下凹段8，非承载驾驶载客舱2位于底盘车架5的中部的下凹段8上后，使得车辆的总体高度降低，且驾驶员与乘客的脚下空间，下延伸空间增加，前车轮4的独立悬挂9结构，可以保持驾乘的舒适性，后轮4的钢板的非独立悬挂11可承受越野动力和货物重量，可兼顾了舒适性和承重性，同时又能保证可靠性和多功能带来的燃油经济性。

进一步地，所述的车架纵梁，有两种A、B两种形状，A型车架纵梁形状为：纵粱前部是左、右向内凹，后部为左、右向外展，纵粱的中部向下有一凹段，动力输出轴设在车架前部的左边或右边，由发动机主轴前端皮带轮带动平行于曲轴的动力输出轴输出；B型车架纵梁形状为：纵梁为平直结构，中间由结构件连接，动力输出在车架中部的左边或右边。

参照附图6，动力输出由发动机输出多个输出端，一个为动力输出多角形轴头6和动力反向输出轴多角形轴头16，另一个为在车架中部变速箱侧面处动力输出轴22，发动机34通过离合器33与变速箱32相连，发动机曲轴28通过与离合器33与变速箱32内齿轮的啮合带动轴的旋转来传输发动机动力；发动机曲轴28的一端用轴间限位螺母5限位，其端部设置有曲轴皮带轮1，曲轴皮带轮1通过齿轮皮带29、30和齿轮皮带31分别接动力输出轴皮带轮7和动力发电机皮带轮2来传输发动机34的动力，发电机4固定在发电机固定板27上，动力发电机皮带轮2把发动机34的动力通过发电机离合器3输送给发电机4来进行发电；安装底板8用安装底板固定板11、13固定，安装底板拉板12固定在安装底板8上，动力输出多角形轴头6和动力反向输出轴多角形轴头16所在动力输出轴上套有轴承10、15，轴承10和轴承15分别固定在轴承座9和轴承座14上，轴承座9、14、轴承10、15、动力输出多角形轴头6、动力输出轴皮带轮7、安装底板固定板11、13和安装底板拉板12之间配合可调相对皮带松紧装置，实现了大动力的输出；由滚柱、滚针轴承组，皮带轮、动力输出离合器21、壳体24、支撑杆26组成的动力输出接力箱装置以插入式斜齿轮接入方式接变速箱32，接力箱用支撑杆26平衡力矩，变速箱动力输出斜齿轮承载1轴25与变速箱内的斜齿轮1连接，通过齿轮啮合来传送动力，动力输出斜齿轮承载1轴25上套有动力输出斜齿轮117，动力输出斜齿轮218、动力输出斜齿轮319分别套于动力输出斜齿轮承载2轴23和动力输出斜齿轮承载3轴22上，动力输出斜齿轮承载3轴22通过动力输出皮带轮20把动力输出，由动力输出 离合器21来控制动力输出的大小，动力输出斜齿轮117、动力输出斜齿轮218、动力输出斜齿轮319三个斜齿轮可以传递较大动力，巧妙组成的接力箱装置可以实现传递较大扭矩、大功率、大转速的动力输出的目标；整个动力输出系统的电力、液力、气力、机械动力等动力输出装置可以通过发动机油门实现可调转速和功率。 

实施例1：实现灌溉和喷药功能

参照图6，把水泵接上动力输出轴6，开启油门，发动机转动带动发动机曲轴28转动，齿形皮带29、30带动动力输出轴6增速转动，把动力输出给水泵，水泵的叶轮工作把水扬出，水泵工作，根据扬程的不同，可以通过油门来调节转速和功率，可使扬程达到0-50米，送液距离0-200米不等，实现不同扬程的灌溉需要；把车自带水箱内灌入配好的药物，根据同样的操作方式实现喷药喷雾的功能。 

实施例2：实现灭火功能

把水泵或自备水箱接上动力输出轴，开启油门，水泵的水枪工作把水射出，根据高度的不同，可以通过油门来调节转速和功率，可使射程达到0-50米，送液距离0-200米不等，实现不同高度的灭火要求，且由于车小灵活，所以机动性强于普通灭火车，灭火更加迅速有效。 

实施例3：实现供电功能

在高速公路、野外紧急应急抢修、救人、救物等各种场合等一些需要焊接，但又供电与焊接不方便的场合，把车开至现场，焊枪接车内电插孔，发动机输出的动力由皮带轮等装置传送给动力发电机，发电机把机械能转化成220V的电能，输出大电流给随车电焊机实现焊 接功能；本发明能够把发动机动力输出转化为动力电能，实现各种电器、电力、气力、机械力等机器工具的供电需求。 

由于本发明能够把发动机的动力输出巧妙的以电力、液力、气力、机械动力等不同形式随车输出和车辆移动时输出，故在此不再对本发明的实施例作一一实施举例。

Claims (2)

1. 一种能输出液、气、电、机械动力的全能车辆，包括发动机和变速箱动力输出接力装置及结构和附加机、电、液、机械装置及结构、非承载驾驶载客舱、货物舱、底盘与大梁结构，其特征在于：车辆底盘由两根平行设置、横截面为多维几何形状的车架纵梁构成，两根纵梁之间由结构件连接，设计了多个动力输出轴来输出动力，在车辆的前侧部装置有除行驶功能外的动力输出结构与动力发电机，变速箱边上插入式连接一接力箱，接力箱用支撑杆平衡输出动力时的反向力矩；

所述的车架纵梁，有A、B两种形状，A型车架形状为纵梁前部是左、右向内凹，后部为左、右向外展，纵梁的中部向下有一凹段，动力输出轴设在车架前部的左边或右边，由发动机主轴前端皮带轮带动平行于曲轴的动力输出轴输出动力；B型车架形状纵梁为平直结构，中间由结构件连接，动力输出设在车架中部的左边或右边；

所述的A型车架为独立悬挂系统，采用减震器支架连接在底盘的前部，前轮为独立悬挂结构，后轮悬挂结构为钢板非独立悬挂，钢板非独立悬挂连接底盘后部和后轮的后桥；

    安装底板上安装了两个轴承、两个轴承座、动力输出多角形轴、皮带轮、两块连接固定板和安装底板拉板，安装底板用安装底板固定板固定，安装底板拉板固定在安装底板上，轴承固定在轴承座上，结构上可实现相对调节皮带松紧。

2.根据权利要求1所述的一种能输出液、气、电、机械动力的全能车辆，其特征在于：动力发电机固定在发电机固定板上，其上连接有发电机离合器，曲轴把发动机输出的部分动力通过曲轴皮带轮、齿形皮带、发电机皮带轮及发电机离合器传送给动力发电机。