專利名稱：具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移系統(tǒng)的車輛側(cè)面集電刷的制作方法
具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移系統(tǒng)的車輛側(cè)面集電刷本發(fā)明涉及一種具有集電-蓄電動(dòng)力系統(tǒng)的電動(dòng)汽車。由于在環(huán)境保護(hù)與資源保護(hù)方面具有局長優(yōu)勢(shì)，近20年來，人們對(duì)于電動(dòng)汽車開 發(fā)給予了高度關(guān)注。人們?yōu)殚_發(fā)高性能的電池，高效率的電動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)付出大量的努 力。然而，電動(dòng)汽車的進(jìn)展并不令人滿意。經(jīng)過接近20年的探索，發(fā)現(xiàn)難以在化學(xué)電池的 儲(chǔ)能密度、循環(huán)使用壽命與充放電速率以及制造成本等方面取得突破，從而難以開發(fā)具有 良好性能-價(jià)格比的純電動(dòng)汽車。燃料電池早在“阿波羅”登月飛船中曾經(jīng)獲得過重要應(yīng)用。當(dāng)然，由于性能價(jià)格比 等方面的因素，人們一般不能直接在電動(dòng)汽車中套用空間飛船中使用的技術(shù)。近年來的探 索也表明，燃料電池電動(dòng)汽車的在商業(yè)化方面的前景依然不明朗。“混合動(dòng)力車”近年來發(fā)展取得了比較好的進(jìn)展，然而，這其實(shí)是一種比較節(jié)油的 燃油車輛，并不真正屬于電動(dòng)汽車范疇。使用電力驅(qū)動(dòng)的公路車輛并不限于上述三種車輛。一種具有悠久歷史的電力公路 車輛是無軌電車。當(dāng)然，由于無軌電車架空線路具有比較高的架設(shè)與維護(hù)費(fèi)用，加之于其在 一定程度上影響市容，所以這些年了，無軌電車總體上處于萎縮狀態(tài)。針對(duì)公路電力車輛存在的問題，1995年初期，95100459. X提出了一種具有集 電-蓄電功能的電動(dòng)汽車(即電動(dòng)汽車第四方案)概念將電動(dòng)汽車與無軌電車的技術(shù)方 案進(jìn)行綜合，使其優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，人們就可以提出一種兼有集電系統(tǒng)與蓄電系統(tǒng)的新型電動(dòng)車 輛基本思路就蓄電性能而言，儲(chǔ)能系統(tǒng)不必過分法復(fù)雜與超重，因?yàn)樵谛旭傔^程中可以通 過電網(wǎng)經(jīng)常補(bǔ)充電力；就集電性能而言，道上供電系統(tǒng)不必強(qiáng)求連續(xù)，車內(nèi)有電池可以維持 車輛在不可集電的道路上行駛足夠遠(yuǎn)的里程。95100459. X提出了 “可開合側(cè)集電”概念在主要馬路或者干線公路上設(shè)立形如 道路分隔護(hù)欄的“道上供電系統(tǒng)”(或者說，擴(kuò)展“分隔護(hù)欄”的功能，建立具有“道上供電系 統(tǒng)”功能的分隔護(hù)欄)，這種“道上供電系統(tǒng)”橫截面大致為20厘米寬60厘米高的一個(gè)箱 體，中間是電力線與控制裝置，兩邊分別設(shè)置兩對(duì)與地面平行的極板。由于車身的高度在行 駛過程中基本不變，而“道上供電系統(tǒng)”的高度自然保持不變，所以對(duì)“第四方案”車輛而言， 在不需要復(fù)雜技術(shù)前提下，只要集電刷從車身側(cè)面水平地展開，就可以接觸到“道上供電系 統(tǒng)”實(shí)現(xiàn)集電。為了安全起見，將“道上供電系統(tǒng)”分割成為小塊的供電單元，形成所謂“道 上供電節(jié)”。“道上供電節(jié)”的每節(jié)長度大致與車身的相當(dāng)，逐節(jié)電氣絕緣但在結(jié)構(gòu)上首尾相 連。根據(jù)道路具體情況，構(gòu)成數(shù)百米至數(shù)公里長的一段“道上供電系統(tǒng)”。通過紅外或者其 它技術(shù)的遙控，“道上供電系統(tǒng)”隨“第四方案”車輛的行駛逐節(jié)對(duì)于“道上供電段”的極板 供電，而“第四方案”車輛通過從側(cè)面伸出集電刷與“道上供電節(jié)”的極板相接觸，獲得電力 驅(qū)動(dòng)，同時(shí)可以向車內(nèi)電容器或者電瓶充電。當(dāng)都市電動(dòng)汽車通過之后，相應(yīng)的“道上供電 節(jié)”的極板應(yīng)當(dāng)隨即斷電。當(dāng)然，上述專利申請(qǐng)?zhí)岢龅募娝⑹且粋€(gè)類似無軌電車的長條狀的集電刷，成為 上述集電-蓄電電動(dòng)汽車結(jié)構(gòu)負(fù)擔(dān)，影響集電-蓄電電動(dòng)汽車的推廣應(yīng)用。本發(fā)明的目的 是提出一種結(jié)構(gòu)緊湊、靈活并且具有足夠展開幅度的具有偏轉(zhuǎn)與滑動(dòng)綜合能力的集電刷。
具有偏轉(zhuǎn)與滑動(dòng)綜合能力的集電刷包括伸縮臂IBl與偏轉(zhuǎn)桿1B3，集電刷系統(tǒng)設(shè) 置有偏轉(zhuǎn)桿偏轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置209，同時(shí)安裝有伸縮臂的伸出或縮入驅(qū)動(dòng)裝置1B5，在兩者 之間設(shè)有反饋控制系統(tǒng)206。具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移系統(tǒng)集電刷IB通常安裝在公路車輛的車體10的后部， 也可以安裝在公路車輛車體10的中部，前部。公路車輛一般和包括車輪11，反射鏡12與前 擋風(fēng)玻璃13，車窗14等部分。側(cè)面集電刷IB通過適當(dāng)?shù)膽覓旎蚬潭ńY(jié)構(gòu)16與車輛10連 接。在公路車輛車體10適當(dāng)部位設(shè)置活動(dòng)門17?；顒?dòng)門17在集電刷IB工作時(shí)打開，并 在集電刷非集電時(shí)并收縮時(shí)關(guān)閉。集電刷系統(tǒng)IB在公路車輛上的安裝高度與道上供電系 統(tǒng)IA的高度匹配。道上供電系統(tǒng)IA主要包括供電極板1A1，絕緣分隔1A2，控制信號(hào)接收 裝置1A3等部分。集電刷IB主要由伸縮臂1B1，橫向?qū)к?B2，偏轉(zhuǎn)桿1B3與集電刷的刷頭 1B4等部分組成。當(dāng)集電刷系統(tǒng)IB處于正常集電工作時(shí)，其刷頭1B4應(yīng)當(dāng)與道上供電系統(tǒng) IA的極板IAl處于正常接觸狀態(tài)。伸縮臂IBl上設(shè)置有導(dǎo)向槽1B102，橫向?qū)к?B2上也相應(yīng)地設(shè)置有導(dǎo)向槽 1B201，通過滾珠23實(shí)現(xiàn)IBl在1B2中的橫向自由移動(dòng)。如果將偏轉(zhuǎn)桿1B3偏轉(zhuǎn)端直接安裝 在伸縮臂IBl的頂端，偏轉(zhuǎn)桿1B3將在伸縮臂IBl上產(chǎn)生扭矩。為了減輕偏轉(zhuǎn)桿1B3在伸 縮臂IBl上產(chǎn)生的扭矩，伸縮臂通過一段水平的橫臂1B103支撐偏轉(zhuǎn)桿1B3。伸縮臂1B1， 偏轉(zhuǎn)桿1B3以及橫臂1B103中間穿有包有絕緣皮的多股金屬導(dǎo)線，并在連接處用絕緣線觀 連接。伸縮臂的橫臂1B103與偏轉(zhuǎn)桿1B3通過臂-桿關(guān)節(jié)20實(shí)現(xiàn)連接。臂-桿關(guān)節(jié)20 安裝在主要包括偏轉(zhuǎn)桿彈簧座201，偏轉(zhuǎn)桿彈簧202與偏轉(zhuǎn)作用塊203，偏轉(zhuǎn)軸206等部分 組成。偏轉(zhuǎn)桿彈簧座201安裝在橫臂1B103上，中部設(shè)有軸孔，套裝在偏轉(zhuǎn)軸206上，外部 設(shè)置有齒輪或者蝸輪齒環(huán)結(jié)構(gòu)，可以在蝸桿200以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)2001的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，201齒 環(huán)內(nèi)空間則安裝偏轉(zhuǎn)桿扭力彈簧202與偏轉(zhuǎn)作用塊203，偏轉(zhuǎn)作用塊203通過鍵銷2041與 偏轉(zhuǎn)軸206實(shí)現(xiàn)連接，在偏轉(zhuǎn)桿彈簧座201中設(shè)置對(duì)偏轉(zhuǎn)作用塊203起限位作用的限位塊 201B,限制轉(zhuǎn)軸206在扭力彈簧202偏轉(zhuǎn)幅度。偏轉(zhuǎn)作用塊203包括限位作用面2031與彈 簧作用座2032等部分。偏轉(zhuǎn)桿1B3通過連接桿208用鍵銷M02與偏轉(zhuǎn)軸實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)連接， 連接桿208安裝在橫臂1B103端部的適當(dāng)?shù)拈_口中，其重量由橫臂1B103支撐。在偏轉(zhuǎn)軸 206的下端或其他適當(dāng)位置安裝偏轉(zhuǎn)位置檢測(cè)裝置209，其偏轉(zhuǎn)位置通過鍵銷M03與偏轉(zhuǎn) 軸206保持一致。為了避免從道上供電系統(tǒng)極板IAl獲得的電壓在陰雨天通過偏轉(zhuǎn)桿1B3傳遞到車 身，引起漏電或者觸電事故，在偏轉(zhuǎn)桿1B3設(shè)置有絕緣套21，其頭部211與偏轉(zhuǎn)桿1B3緊密 配合，并且呈頭高尾低狀態(tài)即使在陰雨天氣情況下，也可以保證偏轉(zhuǎn)桿1B3被絕緣套21包 圍的部分處于干燥狀態(tài)，從而保證其絕緣狀態(tài)。集電刷包括碳刷1B41與緩沖塊1B42兩個(gè)部分。正常集電時(shí)，碳刷1B41接觸極板 1A1，緩沖塊1B42不與極板IAl接觸。集電刷安裝在車輛上，車身的高度隨著車輛的載荷不同而可能略有變化，從而使 集電刷1B4的高度也有所變化。然而，道上供電系統(tǒng)的極板IAl的高度是固定的。所以，在 集電刷系統(tǒng)上應(yīng)當(dāng)設(shè)置可以微整集電刷高度的機(jī)構(gòu)。一般情況下，可以通過偏轉(zhuǎn)或者升降 兩種方式微調(diào)集電刷的高度。一種升降微調(diào)的方式是，在伸縮臂與橫臂的連接處設(shè)置燕尾槽232與螺桿機(jī)構(gòu)233，當(dāng)電機(jī)234通過齒輪235驅(qū)動(dòng)233時(shí)，燕尾塊2311就在燕尾槽236 中升或者降，并帶動(dòng)1B103 —起升降，并調(diào)整集電刷1B4的高度。伸縮臂IBl的運(yùn)動(dòng)通過電機(jī)1B5驅(qū)動(dòng)，如果1B101采用齒條方式，則1B5與之配合 的1B501應(yīng)當(dāng)采用齒輪方式。如果1B501采用摩擦輪，則1B101也相應(yīng)地應(yīng)當(dāng)采用摩擦片 的形式。在集電刷系統(tǒng)處于正常集電運(yùn)行時(shí)，伸縮臂IBl的運(yùn)行狀態(tài)根據(jù)偏轉(zhuǎn)感1B3的張 角與滑動(dòng)感額定張角α ^偏差量Δ α確定。如果偏差量Δ α大于零，即偏轉(zhuǎn)感1Β3實(shí)際張 角α大于額定張角α ^，則滑動(dòng)感IBl應(yīng)當(dāng)在可調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)處于伸展?fàn)顟B(tài)，使張角α減 小，反之，如果偏差量Δ α小于零，即偏轉(zhuǎn)感1Β3實(shí)際張角α小于額定張角α C1，則滑動(dòng)感 IBl應(yīng)當(dāng)在可調(diào)節(jié)的范圍內(nèi)處于收縮狀態(tài)，使張角α增大。這樣即可以調(diào)節(jié)范圍內(nèi)，維持集 電刷1Β4與道上供電系統(tǒng)的極板IAl的正常接觸。集電刷除了上述正常集電工作方式以外，還有以下幾種基本工作狀態(tài)收刷狀態(tài)， 收刷過渡與展開過渡狀態(tài)。當(dāng)車輛從集電運(yùn)行狀態(tài)中退出，車輛則通過收刷過渡狀態(tài)轉(zhuǎn)變到收刷狀態(tài)。開始收刷時(shí)，電機(jī)2001驅(qū)動(dòng)蝸桿200，并使彈簧座201偏轉(zhuǎn)，在20IB接觸偏轉(zhuǎn)作用 塊203的限位作用面2031之前，集電刷1Β4維持與道上供電系統(tǒng)極板IAl接觸，上述狀態(tài) 可以用3-Α狀態(tài)表示；當(dāng)20IB與2031接觸以后，蝸桿200使彈簧座201偏轉(zhuǎn)，20IB通過作用面2031使 203與偏轉(zhuǎn)軸206偏轉(zhuǎn)，并通過鍵銷2042使1Β3偏轉(zhuǎn)，當(dāng)碳刷離開極板IAl之后，碳刷將偏 轉(zhuǎn)停刷狀態(tài)，同時(shí)，伸縮臂在電機(jī)1B5D驅(qū)動(dòng)下收縮。上述狀態(tài)可以用3-Β狀態(tài)表示；當(dāng)偏轉(zhuǎn)感1Β3偏轉(zhuǎn)到與橫臂1Β103平行的收刷結(jié)束狀態(tài)，電機(jī)2001停止偏轉(zhuǎn)。當(dāng) 橫臂1Β103與偏轉(zhuǎn)感1Β3隨伸縮臂一起收縮到車身內(nèi)以后，收刷過程即可結(jié)束，可以用3-C 狀態(tài)表示。當(dāng)車輛決定不處于集電行駛狀態(tài)，集電刷應(yīng)當(dāng)收縮到車輛內(nèi)部并且鎖定，集電刷 活動(dòng)門17應(yīng)當(dāng)處于關(guān)閉狀態(tài)。集電刷系統(tǒng)展開過程如下集電刷門打開后，電機(jī)2001拖動(dòng)200偏轉(zhuǎn)，通過蝸輪使 彈簧座201向展開偏轉(zhuǎn)桿1Β3方向偏轉(zhuǎn)，由于限位塊20IB隨著彈簧座201偏轉(zhuǎn)，偏轉(zhuǎn)軸206 在彈簧202的作用下隨限位塊201Β —起偏轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)偏轉(zhuǎn)桿1Β3與碳刷1Β4 —起偏轉(zhuǎn)。同 時(shí)，伸縮臂IBl的驅(qū)動(dòng)電機(jī)1Β5也啟動(dòng)，使集電刷系統(tǒng)伸縮臂IBl橫向滑動(dòng)展開。上述狀態(tài) 可以用4Α表示；當(dāng)偏轉(zhuǎn)座201在蝸桿200驅(qū)動(dòng)下到達(dá)偏轉(zhuǎn)桿最大張開角度以后，蝸桿200即停止 偏轉(zhuǎn)，并固定彈簧座201，此時(shí)，伸縮臂1Β2繼續(xù)向外部伸展。上述狀態(tài)可以用5Α表示；隨著伸縮臂1Β2伸展，集電刷緩沖結(jié)構(gòu)1Β42將首先觸道上供電系統(tǒng)1Α1，緩沖刷頭 1Β4與極板之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)。由于刷頭1Β4與道上供電系統(tǒng)極板IAl的相對(duì)運(yùn)動(dòng)以及摩擦力， 刷頭1Β4接觸極板IAl之后翻轉(zhuǎn)，使碳刷1Β41接觸極板1Α1，使集電刷系統(tǒng)IB進(jìn)入集電狀 態(tài)。上述狀態(tài)可以用5Β表示；隨著伸縮臂IBl持續(xù)伸展，偏轉(zhuǎn)桿1Β3開始反向偏轉(zhuǎn)，使限位塊201Β與偏轉(zhuǎn)作用 快203脫離接觸。隨著伸縮臂IBl伸展，偏轉(zhuǎn)桿1Β3的張角a逐步減小，直到正常集電。在集電刷收刷的刷艙62內(nèi)側(cè)，應(yīng)當(dāng)設(shè)置雨水隔離裝置62，防止雨水隨伸縮臂IBl
5進(jìn)入車輛內(nèi)部。一種簡單方式是用形狀與伸縮臂IBl截面相同的橡膠或者其它柔軟材料雨 水隔離裝置62。必要時(shí)，在62中設(shè)置氣道，通入空氣，用氣流清理進(jìn)入車輛內(nèi)部伸縮臂IBl 表面的集水。由于偏轉(zhuǎn)桿1B3具有響應(yīng)快的特點(diǎn)，而IBl具有滑動(dòng)幅度比較大的特點(diǎn)，上述具有 偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移系統(tǒng)，可以在車輛高速行駛，車輛與道上供電系統(tǒng)距離存在跳動(dòng)以及 較大幅度變化的情況下維持集電刷在使用范圍內(nèi)正常集電。

圖1為采用具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移集電系統(tǒng)的車輛從道上供電系統(tǒng)集電示意 圖；圖2為具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移集電系統(tǒng)示意圖；圖3為具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移集電系統(tǒng)收刷示意圖；圖4為具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移集電系統(tǒng)展開集電示意圖；圖5為具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移集電系統(tǒng)展開集電示意圖；圖6為具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移集電系統(tǒng)的雨水隔離裝置示意圖。上述為具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移集電系統(tǒng)可以安裝在用于公共交通的客車上，也 可以用于個(gè)人轎車以及電力卡車上。上述為具有偏轉(zhuǎn)-伸縮復(fù)合位移集電系統(tǒng)中伸縮臂的位置，體現(xiàn)車輛與道上供電 系統(tǒng)的距離特征，將該參數(shù)與車輛的方向駕駛系統(tǒng)結(jié)合，即可開發(fā)一種自動(dòng)控制車輛與道 上供電系統(tǒng)距離的應(yīng)用系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種用于具有集電-蓄電復(fù)合電力系統(tǒng)的電動(dòng)車輛的側(cè)面集電刷系統(tǒng)，其特征為集 電刷包括伸縮臂與偏轉(zhuǎn)桿，集電刷系統(tǒng)設(shè)置有偏轉(zhuǎn)桿偏轉(zhuǎn)角度檢測(cè)裝置，同時(shí)安裝有伸縮 臂的伸出或縮入驅(qū)動(dòng)裝置，在兩者之間設(shè)有反饋控制系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1，當(dāng)偏轉(zhuǎn)桿偏轉(zhuǎn)角度大于設(shè)定角度，則反饋控制系統(tǒng)使伸縮臂的伸出ο
3.根據(jù)權(quán)利要求1，當(dāng)偏轉(zhuǎn)桿偏轉(zhuǎn)角度小于設(shè)定角度，則反饋控制系統(tǒng)使伸縮臂的縮入。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，在集電刷的刷頭設(shè)置有與道上供電系統(tǒng)極板接觸-緩沖-偏轉(zhuǎn)裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4，刷頭的接觸-緩沖-偏轉(zhuǎn)裝置在接觸極板前處于展開狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4，刷頭的接觸-緩沖-偏轉(zhuǎn)裝置與極板接觸緩沖后后，翻轉(zhuǎn)并脫離與 極板接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1，在偏轉(zhuǎn)桿上設(shè)置有絕緣套，阻止電壓在陰雨天隨偏轉(zhuǎn)桿導(dǎo)入車身。
8.根據(jù)權(quán)利要求1，集電刷系統(tǒng)設(shè)置有橫臂，使偏轉(zhuǎn)桿等部件的重量在伸縮臂產(chǎn)生的 轉(zhuǎn)矩平衡。
9.根據(jù)權(quán)利要求1，在伸縮臂收刷室的內(nèi)側(cè)設(shè)置有防止雨水進(jìn)入車體內(nèi)部的阻水裝置。
全文摘要
一種具有偏轉(zhuǎn)－伸縮復(fù)合位移系統(tǒng)的車輛側(cè)面集電刷。從側(cè)面展開的集電刷主要由伸縮臂與轉(zhuǎn)動(dòng)桿組成，轉(zhuǎn)動(dòng)桿可以對(duì)快速的距離變化作出反應(yīng)，而與轉(zhuǎn)動(dòng)桿關(guān)聯(lián)的伸縮臂則可對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)桿的響應(yīng)作出補(bǔ)充補(bǔ)償，使集電操作可以在比較大的距離變化范圍內(nèi)得以實(shí)現(xiàn)。集電刷具有高度微調(diào)系統(tǒng)，以使集電刷與道上供電系統(tǒng)的高度匹配。集電刷還具有阻止雨水進(jìn)入車體的設(shè)計(jì)。
文檔編號(hào)B60L5/00GK102107609SQ20091021727
公開日2011年6月29日 申請(qǐng)日期2009年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月28日
發(fā)明者劉本林, 劉步山, 劉溪清, 張耀平, 徐國友, 朱盛鐳, 王正, 王瓊, 趙立明 申請(qǐng)人:劉本林