專利名稱：雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型的目的是提供一種在中國(guó)古代普遍使用的、普通的雙輪馬車上安裝兩只輇輪、兩只弦索、四只導(dǎo)輪并配有方位盤圖和指針的更簡(jiǎn)單、指向更精確的指南車。
背景技術(shù)：
指南車是中國(guó)古代獨(dú)一無二的偉大發(fā)明，被西方學(xué)者譽(yù)為“世界最早的自動(dòng)控制裝置”。相傳的一種說法認(rèn)為，最早的指南車是中國(guó)的人文始祖黃帝發(fā)明的，還有一種說法認(rèn)為，最早的指南車是周公發(fā)明的?！豆沤褡ⅰ氛f“舊說，指南車，周公所做也。周公治致太平，越裳氏重釋來貢，白雉一、黑雉二、象牙一。使者迷其歸路，周公賜文錦二匹，駢車五乘，皆為司南之制，越裳氏載之以南。”在后來的中國(guó)歷史上，有許多關(guān)于指南車的發(fā)明人和發(fā)明朝代的記載，也有不少對(duì)指南車的外觀特點(diǎn)與功能的描述，但都沒有結(jié)構(gòu)與原理的確切說明，更沒有留下圖紙或出土文物。所以，指南車與中國(guó)古代普通雙輪獨(dú)轅車的結(jié)構(gòu)相比較有何異同？運(yùn)用什么原理定位指南？黃帝或周公時(shí)代的科技水平能否造出指南車？等等一系列的問題，就成了近百年來中外學(xué)者們研究、探討和爭(zhēng)論不休的歷史之謎。經(jīng)過近百年的研究，到目前為止，中外學(xué)者們已設(shè)計(jì)出多種類型的指南車。例如西方學(xué)者穆勒用五只齒輪組裝的離合裝置的指南車(1924年)，西方學(xué)者蘭澈斯特用立體式差速齒輪裝置設(shè)計(jì)的指南車(1947年)，中國(guó)學(xué)者王天幕用五只齒輪組裝的離合裝置的指南車(1959年，該指南車實(shí)物模型收藏于中國(guó)歷史博物館)，在北京十九中學(xué)上學(xué)期間的劉海濤用平面式差速齒輪裝置設(shè)計(jì)的指南車(1961年設(shè)計(jì)、1964年制作。其中，九只齒輪型號(hào)的指南車實(shí)物模型在1993年收藏于英國(guó)倫敦東亞歷史博物館，五只齒輪型號(hào)的指南車實(shí)物模型在2000年收藏于中國(guó)人民革命軍事博物館)以及后來他用差速輇輪裝置設(shè)計(jì)、制作的指南車(參看發(fā)明專利《司南軒轅》專利號(hào)921018916、發(fā)明專利《雙弦四導(dǎo)輪對(duì)稱式輇輪差速裝置》專利號(hào)961011289)等等。歸納這些眾多類型的指南車，可以看出，只要具備定位指南功能，不論是立體式還是平面式，也不管是利用齒輪或輇輪，它們采用的都是差速裝置。問題是差速裝置的原理和結(jié)構(gòu)都不簡(jiǎn)單，同時(shí)，用司南仙人的手掌指示方向也不便觀測(cè)、方位不夠明確，難以保證精度。本發(fā)明使用“同步裝置”，大大簡(jiǎn)化了指南車的結(jié)構(gòu)；本發(fā)明備有指針和方位盤圖，便于觀測(cè)、指示方位明確，提高了指南精度。

發(fā)明內(nèi)容
雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車就是一種不用差速裝置而采用了更簡(jiǎn)單的“同步裝置”的指南車，其備有指針和方位盤圖，便于觀測(cè)、方位一目了然。設(shè)計(jì)指南車的科技人員都知道指南車的工作原理是利用雙輪車的兩只車輪的運(yùn)轉(zhuǎn)速度或角度來驅(qū)動(dòng)車上的齒輪或輇輪等系列輪軸，再驅(qū)動(dòng)司南仙人運(yùn)轉(zhuǎn)，最后是根據(jù)司南仙人的手掌的運(yùn)轉(zhuǎn)速度或角度來確定方位。從理論上講，指南車上任何一個(gè)由車輪驅(qū)動(dòng)的輪軸(包括車輪)都可以根據(jù)其運(yùn)轉(zhuǎn)的速度或角度來確定方位，關(guān)鍵是讓這些輪軸的運(yùn)轉(zhuǎn)速度或角度與車體的轉(zhuǎn)彎速度和角度同步。本發(fā)明就是不用“差速裝置”而用“同步裝置”，不用司南仙人而用指針和方位盤圖來設(shè)計(jì)、制造指南車。為了簡(jiǎn)單和式樣古樸，我的設(shè)計(jì)方案不用齒輪而只用輇輪、導(dǎo)輪和弦索來組裝同步裝置；為了指示方位更精確和便于觀測(cè)，我為其設(shè)計(jì)了方位盤圖和指針；為了讓該指南車具有廣泛性和普通性，我的設(shè)計(jì)方案可以直接安裝于中國(guó)古代任何一種普通雙輪馬車上。


雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車的結(jié)構(gòu)和工作原理見圖1(雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車的主視圖)、圖2(雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車的鳥瞰圖)、圖3(雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車的方位盤圖)所示(1)乾輪——它是一只大輇輪，平臥安裝在乾坤軸的下端，位在車廂的中間，由左輪轂通過左弦索帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
(2)坤輪——它是一只大輇輪，形狀、大小與乾輪完全一樣，平臥安裝在乾坤軸的上端，位在車廂的中間，由右輪轂通過右弦索帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。指南車的方位盤圖，可以繪制在特制的圓盤上，也可以直接繪制在坤輪上，所以坤輪也稱方位盤。
(3)乾針——定位指向的指針，水平安裝在乾輪與坤輪的上方的乾坤軸的最上端，由乾坤軸帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
(4)乾坤軸——它是乾輪、坤輪和乾針共用的軸，豎立安裝在車廂的中間。它由乾輪帶動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)，再把運(yùn)轉(zhuǎn)傳遞給乾針。
(5)左導(dǎo)輪——左弦索的導(dǎo)向輪，有兩只，對(duì)稱安裝在左輪轂的下方。
(6)右導(dǎo)輪——右弦索的導(dǎo)向輪，有兩只，對(duì)稱安裝在右輪轂的上方。
(7)左車輪——指南車的左輪。
(8)右車輪——指南車的右輪。
(9)左弦索——它是一只繩索圈，由兩只左導(dǎo)輪導(dǎo)向并套裝在左輪轂和坤輪上，使它們共同運(yùn)轉(zhuǎn)。
(10)右弦索——它是一只繩索圈，由兩只右導(dǎo)輪導(dǎo)向并套裝在右輪轂和乾輪上，使它們共同運(yùn)轉(zhuǎn)。
(11)左輪轂——左車輪的輪轂，它的內(nèi)端套裝著左弦索。
(12)右輪轂——右車輪的輪轂，它的內(nèi)端套裝著右弦索。
(13)銷子——有兩只，一只在乾針上，一只在乾輪上，作用是將它們固定在乾坤軸上，使它們共同運(yùn)轉(zhuǎn)。
(14)圓盤——是一只比坤輪直徑大的圓盤，安裝在坤輪上，與坤輪共同運(yùn)轉(zhuǎn)。
該圓盤是專門用來繪制方位盤圖的，所以該圓盤也稱方位盤或方位盤圖。通過圖1、圖2可以看出，雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車是在《雙弦四導(dǎo)輪對(duì)稱式輇輪差速裝置》專利的基礎(chǔ)上的改進(jìn)型。它去掉了原裝置的三只行星輇輪、左足輪和右足輪，保留了乾輪(1)、坤輪(2)、兩只左導(dǎo)輪(5)、兩只右導(dǎo)輪(6)。原裝置用了7只輇輪，現(xiàn)裝置只用了2只輇輪，大大的簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)。它增加了乾針(3)和繪制方位盤圖的圓盤(14)，使指示方位更明確。
參看圖3(雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車的方位盤圖)(19)直角三角——有四只，涂成黃色，按上、下、左、右均布繪制在方位盤圖的圓內(nèi)沿，代表上北、下南、左西、右東的正中方位。
(20)北方區(qū)——該面位于方位盤圖的上方，涂成黑色，代表北方。
(15)東方區(qū)——該面位于方位盤圖的右方，涂成藍(lán)色，代表東方。
(16)南方區(qū)——該面位于方位盤圖的下方，涂成紅色，代表南方。
(17)西方區(qū)——該面位于方位盤圖的左方，涂成白色，代表西方。
(18)中央?yún)^(qū)——該面為正方形，位于方位盤圖的中心，涂成黃色，代表中央。
該方位盤圖可以繪制在圓盤(14)上，也可以直接繪制在坤輪(2)上。圖上沿著圓邊均布的四個(gè)直角三角涂成黃色，其他四個(gè)面按照地圖的上北、下南、左西、右東的方位涂成上黑、下紅、左白、右藍(lán)四種顏色，分別代表北、南、西、東四個(gè)方位區(qū)。乾針(3)涂成黃色，它和圓盤(14)上的方位盤圖相配合，組成一個(gè)定位指向裝置。乾針(3)在方位盤圖上的指向，就是指南車行駛前進(jìn)的實(shí)際方向。該指南車的各個(gè)機(jī)械部件的相互關(guān)系和工作原理是這樣的右車輪(8)的運(yùn)轉(zhuǎn)通過右輪轂(12)、右弦索(10)帶動(dòng)坤輪(2)運(yùn)轉(zhuǎn)；左車輪(7)的運(yùn)轉(zhuǎn)通過左輪轂(11)、左弦索(9)、乾輪(1)、乾坤軸(4)，帶動(dòng)乾針(3)運(yùn)轉(zhuǎn)。指南車直線前進(jìn)時(shí)，由于右車輪(8)和左車輪(7)的轉(zhuǎn)速一樣，所以乾針(3)和坤輪(2)的轉(zhuǎn)速和方向也一樣，乾針(3)在坤輪(2)或圓盤(14)上的方位盤圖的指向方位也固定不變；指南車轉(zhuǎn)彎前進(jìn)時(shí)，由于右車輪(8)和左車輪(7)的轉(zhuǎn)速不同，乾針(3)和坤輪(2)的轉(zhuǎn)速或方向也就不同，所以乾針(3)在方位盤圖上的指向方位也發(fā)生改變。由于乾針(3)在方位盤圖上的指向和指南車實(shí)際行駛的方向完全同步，所以通過觀測(cè)乾針(3)在方位盤圖的位置就可以確定指南車實(shí)際的行駛方向。
具體實(shí)施方式
使用雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車定向之前，先要做準(zhǔn)備工作。推或拉指南車運(yùn)轉(zhuǎn)，使車轅指向預(yù)定的方向，例如南方(或北方、東方、西方都可以)。然后，將指南車的一只車輪(左車輪或右車輪都可以)抬起并旋轉(zhuǎn)，使乾針(3)的指向落在方位盤圖的紅色面中間的黃色直角三角(19)上，也就是讓乾針(3)指向方位盤圖的正南方。放下車輪，推或拉指南車使其隨意前進(jìn)、后退或轉(zhuǎn)彎。需要知道前進(jìn)的方向(也就是車轅指的方向)時(shí)，就停車觀察，這時(shí)乾針(3)在方位盤圖上的指向就是指南車車轅所指的實(shí)際的方向。雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)轉(zhuǎn)靈活、定位指南精確，而且保留了普通雙輪車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，對(duì)車輪直徑與軌寬比沒有任何要求，可以在任何一輛普通雙輪馬車上實(shí)施安裝。該技術(shù)發(fā)明不用齒輪、不用差速裝置、不用離合裝置，只用極其簡(jiǎn)單的同步裝置就實(shí)現(xiàn)了定位指南功能，這就在科學(xué)技術(shù)上進(jìn)一步證明中國(guó)遠(yuǎn)古時(shí)代，利用當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)發(fā)明、制造、使用指南車是完全可能的。
權(quán)利要求1.雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車是一種在中國(guó)古代普通雙輪獨(dú)轅車上安裝了兩只輇輪、兩只弦索、四只導(dǎo)輪，帶有指針和方位盤的指南車，其特征是它的左輪轂(11)、乾輪(1)共套一只由兩只左導(dǎo)輪(5)導(dǎo)向的左弦索(9)，右輪轂(12)、坤輪(2)共套一只由兩只右導(dǎo)輪(6)導(dǎo)向的右弦索(10)；車廂中央垂直安裝的乾坤軸(4)，其最上端安裝有乾針(3)，乾針(3)下安裝坤輪(2)，乾坤軸(4)的最下端安裝有乾輪(1)；乾輪(1)、乾針(3)裝有銷子(13)；左輪轂(11)可以通過左弦索(9)、乾輪(1)、乾坤軸(4)帶動(dòng)乾針(3)運(yùn)轉(zhuǎn)，右輪轂(12)可以通過右弦索(10)帶動(dòng)坤輪(2)運(yùn)轉(zhuǎn)；坤輪(2)或圓盤(14)上繪有紅、黃、藍(lán)、白、黑五色的方位盤圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車的特征是它的坤輪(2)或圓盤(14)上繪有方位盤圖，該圖用紅、黃、藍(lán)、白、黑五色繪制；它有四個(gè)直角三角(19)均布繪制在方位盤圖的上、下、左、右的邊沿上，其與中心的正方形的中央?yún)^(qū)(18)涂成黃色；其他區(qū)域按照北方區(qū)(20)、南方區(qū)(16)、西方區(qū)(17)、東方區(qū)(15)的方位涂成上黑、下紅、左白、右藍(lán)四種顏色。
專利摘要指南車是中國(guó)古代獨(dú)一無二的偉大發(fā)明。相傳，最早的指南車是中國(guó)的人文始祖黃帝發(fā)明的，也有一說是周朝的周公發(fā)明的。后來的史書雖然也有許多關(guān)于指南車的發(fā)明、發(fā)明人的記載，也有對(duì)指南車外觀特點(diǎn)與功能的描述，但都沒有留下圖紙或?qū)嵨铮脊沤缫仓皇前l(fā)現(xiàn)了許多普通雙輪獨(dú)轅車的出土文物。所以，中國(guó)古代的指南車與普通的雙輪獨(dú)轅車有何異同？靠什么原理定位指南？黃帝時(shí)代或周公時(shí)代的科技水平能否制造出指南車？等等問題，就成了歷史之謎。雙輇雙弦四導(dǎo)輪疊壓指針式指南車是一種僅在普通的雙輪獨(dú)轅車上安裝兩只輇輪、兩只弦索、四只導(dǎo)輪、指針和方位盤組裝的同步裝置的指南車。該指南車不用齒輪、不用差速裝置，不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用與調(diào)校方便、具有高精度的指南功能，而且還保留了中國(guó)古代普通雙輪車的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，因而在科學(xué)技術(shù)上更進(jìn)一步揭開了中國(guó)古代的指南車文化之謎。
文檔編號(hào)G01C17/00GK2708246SQ03207110
公開日2005年7月6日 申請(qǐng)日期2003年8月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月5日
發(fā)明者劉海濤 申請(qǐng)人:劉海濤