从动轮行驶模式车辆的制作方法
【专利摘要】本发明涉及交通车辆领域，具体涉及一种从动轮行驶模式车辆。为解决现有车辆驱动轮行驶模式下所产生的能源浪费问题，本发明提供了一种从动轮行驶模式车辆，包括车身和车轮系统，所述车轮系统包括从动轮和驱动部分，从动轮连接并支撑车身，驱动部分包括独立驱动轮结构，独立驱动轮结构包括驱动轮、驱动轮支架和车身连接器，驱动轮连接驱动轮支架，驱动轮支架连接一缓冲器，缓冲器连接车身连接器，车身连接器连接车身,驱动轮上还设有驱动接头，驱动接头连接车辆动力输出装置，驱动部分采用竖直方式设置。本发明提供的从动轮行驶模式车辆，减少了驱动轮行驶模式下为克服多余的滚动阻力所做的无用功，大幅减少了能源的浪费。
【专利说明】从动轮行驶模式车辆
【技术领域】
[0001]本发明涉及交通车辆领域，具体涉及一种从动轮行驶模式车辆。
【背景技术】
[0002]交通车辆的车轮分为从动轮与驱动轮两个，以汽车为例，《汽车理论》中对这两种车轮的运动力学特性作过精辟论述:
驱动轮是依靠传递至其圆周上的转矩运动的，真正作用在驱动轮上驱动汽车的力为地面切向反作用力Fx，它的数值为驱动力Ft减去驱动轮上的滚动阻力Ff，驱动力平衡公式为:
Fx = Ft _ Ff
这个公式的特点是,驱动轮也有滚动阻力Ff,这个滚动阻力是由驱动轮承担载荷产生的，驱动轮的驱动力为地面切向反作用力Fx与驱动轮滚动阻力Ff之和:
Ft = Fx + Ff
从动轮是依靠作用于其中心的推力运动的。从动轮的滚动阻力Ff等于滚动阻力系数f(推力与车轮载荷之比)与车轮载荷W的乘积，滚动阻力公式为:
Ff = W f
根据这两种车轮运动力学特性的不同，我们可以将道路车辆行驶模式也分为两类，即驱动轮行驶模式车辆类与从动轮行驶`模式车辆类。例如，汽车、摩托车、电动车、自行车等驱动轮也承担载荷的动力车辆属于驱动轮行驶模式车辆类；人力车、畜力车、挂车等从动轮承担全部载荷(或驱动轮不承担载荷)的车辆属于从动轮行驶模式车辆类。这是两种不同本质的行驶模式，主要区别在于驱动轮是否承担车辆载荷，在于车辆行驶时所需驱动力的不同，车辆驱动条件公式有力地证明了这两种不同行驶模式的区别。
[0003]车辆行驶的驱动条件(必要条件)是Ft 3 Ff+ Fw + Fi，根据从动轮与驱动轮运动特性的理解，这个公式更贴近于是对从动轮行驶模式车辆的描述。因为，对于驱动轮行驶模式车辆，滚动阻力Ff应该涵盖其从动轮的滚动阻力Ffl与驱动轮的滚动阻力Ff2,此时滚动阻力为:
Ff = Ffl + Ff2
而驱动力计算时还应该添加地面切向反作用力Fx。所以，车辆以驱动轮行驶模式行驶时的驱动条件为:
Ft =Fx + Ffl+ Ff2 + Fw + Fi(式中=Ft为驱动力、Fw为空气阻力、Fi为坡度阻力)。因此，两类车辆行驶模式不同的车辆所需驱动力是不同的。
[0004]现有技术没有对车辆行驶模式进行过分析研究，失去了大幅提高车辆行驶效率的机会。车辆从动轮行驶模式所需驱动力(推动力)远远小于驱动轮行驶模式，这个优势特征是可以通过例证证实(例证暂不考虑加速阻力、空气阻力、坡度阻力等条件)。
[0005]例证一:设电动自行车总质量(含载荷)为150Kg、重力为1470N ;车轮滚动阻力系数为0.03 ;根据滚动阻力公式计算，从动轮行驶模式时车辆的滚动阻力Ff为44.1N ;对于驱动轮行驶模式，如果60 %的载荷在驱动轮上，驱动轮的滚动阻力系数f2是从动轮的3倍(取0.09)，传统驱动轮行驶模式时车辆的滚动阻力Ff为97.02N( Ff =FfAFf2Jfl=0.AWf^Ff2 = 0.6fff2 )，克服滚动阻力所需驱动力是从动轮行驶模式车辆的2.2倍，增加的驱动力为52.92NC54.54%)。
[0006]例证二:
小汽车总质量为2000Kg、重力为19600N ;车轮滚动阻力系数f为0.02 ;根据滚动阻力公式计算，从动轮行驶模式行驶时车辆的滚动阻力Ff为392N ;对于驱动轮行驶状态，如果65 %的载荷在驱动轮上,驱动轮的滚动阻力系数是从动轮的2.5倍(取0.05),传统驱动轮行驶模式行驶时车辆的滚动阻力为774.2N(为Ffl与Ff2两值和)，克服滚动阻力所需驱动力是从动轮行驶模式车辆的1.975倍，增加的驱动力为382.2N (49.37 %)。[0007]以上例证充分证实:车辆驱动轮行驶模式行驶时所需驱动力(克服滚动阻力的驱动力)是从动轮行驶模式的2倍以上；车辆以驱动轮行驶模式行驶，其效率随驱动轮滚动阻力系数、车轮载荷增加而降低。
[0008]导致这种结果的直接原因，是传统驱动轮兼有载荷、驱动双重功能，至使驱动轮的滚动阻力系数成倍增长。
[0009]《汽车理论》研究认为:对于驱动状况下的轮胎，作用有驱动转矩，胎面相当对于地面有一定程度的滑动，增加了轮胎滚动时的能量损耗；在较大驱动力系数工况下，驱动轮的滚动阻力系随驱动力系数(驱动力与径向载荷之比)的增加迅速增加。在驱动力系数为0.8时，子午线轮胎滚动阻力系数增大两倍，斜交轮胎增大三倍以上。
[0010]从上面分析可以得知，传统驱动轮兼有载荷、驱动双重功能，其功能结构充满矛盾，这些矛盾纠结主要体现在车轮半径尺寸选择、车胎表面摩擦强度选择方面:
1)根据车轮运动力学的特性，车辆驱动轮半径宜小(驱动力大)从动轮半径宜大(滚动阻力小)，功能重叠的传统驱动轮其半径取值处于矛盾状态；
2)根据材料表面力学原理,车辆驱动轮轮胎表面摩擦宜大(附着力大)从动轮轮胎表面摩擦宜小(滚动阻力小)，功能重叠的传统驱动轮，车胎表面性能取相矛盾；
综上所述，汽车驱动轮行驶模式比对从动轮行驶模式需要增加50 %以上的驱动力，存在严重的效率弊端，造成非常严重的能源浪费问题。
【发明内容】
[0011]为解决现有技术中驱动轮行驶模式车辆能耗过大、能源浪费严重的问题，本发明提供了一种从动轮行驶模式车辆。本发明的具体技术方案为:
一种从动轮行驶模式车辆，包括车身和车轮系统，所述车轮系统包括从动轮和驱动部分，所述从动轮连接并支撑车身，所述驱动部分包括独立驱动轮结构，所述独立驱动轮结构包括驱动轮、驱动轮支架和车身连接器，所述驱动轮连接驱动轮支架，所述驱动轮支架连接一缓冲器，所述缓冲器连接所述车身连接器，所述车身连接器连接车身，所述驱动轮上还设有驱动接头，所述驱动接头连接车辆动力输出装置。
[0012]进一步的，所述驱动部分采用竖直方式设置。[0013]进一步的，所述从动轮的直径大于所述驱动轮的直径。
[0014]进一步的，所述从动轮的数量为2个，所述从动轮为前后设置，所述驱动部分的数量为至少I个。
[0015]进一步的，所述从动轮的数量为3个，所述驱动部分的数量为至少2个。
[0016]进一步的，所述从动轮的数量为4个以上，所述驱动部分的数量为2个以上的偶数。
[0017]进一步的，所述驱动部分设置在各对同轴从动轮的内侧。
[0018]本发明所具有的有益效果是:车辆的车轮系统采用独立驱动轮结构，使驱动轮不再承载车身重量，大幅减小车辆车轮滚动阻力，从而大幅减少了车辆为克服多余的滚动阻力所做的无用功，避免了能源过度浪费。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1本发明实施例1的驱动部分的正视示意图；
图2本发明实施例1的驱动部分的侧视示意图；
图3本发明实施例1的驱动部分在自行车中的装配示意图；
图4本发明实施例1的驱动部分在电动自行车中的装配示意图；
图5本发明实施例1的驱动部分在电动车中的装配示意图；
图6本发明实施例1的驱动部分在摩托车中的装配示意图；
图7本发明实施例2的应用效果图之一；
图8本发明实施例2的应用效果图之二；
图9本发明实施例3的应用效果图之一；
图10本发明实施例3的应用效果图之二及实施例5的应用效果图之一；
图11本发明实施例4的应用效果图之一及实施例5的应用效果图之二 ；
图12本发明实施例4的应用效果图之一及实施例5的应用效果图之三；
其中:1-从动轮；2_驱动轮；3_车轮支架；4_缓冲器；6_车身连接器；7_驱动接头；8-驱动部分。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】详细阐述。
[0021]实施例1
如图1?图6所示，一种从动轮行驶模式车辆，包括车身和车轮系统，所述车轮系统包括从动轮I和驱动部分8，所述从动轮I连接并支撑车身，所述驱动部分8包括独立驱动轮结构，所述独立驱动轮结构包括驱动轮2、驱动轮支架3和车身连接器6，所述驱动轮2连接驱动轮支架3，所述驱动轮支架3连接一缓冲器4，所述缓冲器4连接所述车身连接器6，所述车身连接器6连接车身，所述驱动轮2上还设有驱动接头7，所述驱动接头7连接车辆动力输出装置。所述驱动部分8采用竖直方式设置。所述从动轮I的直径大于所述驱动轮2的直径。
[0022]实施例2
在实施例2中，所述从动轮I的数量为2个，所述从动轮I为前后设置，所述驱动部分8的数量为至少I个。如图7所示，当所述驱动部分8的数量为一个时，其可以设置在任一所述从动轮I的一侧；如图8所示，当所述驱动部分8的数量为2个时，其可以设置在任一所述从动轮I的两侧。
[0023]实施例3
在实施例3中，所述从动轮I的数量是3个，所述驱动部分8的数量为至少2个。如图9所示，所述驱动部分8的数量为2个，其可以设置在位置在前的一个所述从动轮I的两侧；如图10所示，也可以设置在位置在后的所述两个同轴从动轮I的内侧。
[0024]实施例4
如图11和图12所示，在实施例4中，所述从动轮I的数量还可以为4个以上，所述驱动部分8的数量为2个以上的偶数。
[0025]实施例5
如图10?图12所示,在实施例5中，当所述从动轮I的数量为3以上时,所述驱动部分8设置在各对同轴从动轮I的内侧。
[0026]本发明可以应用的车辆包括各种自行车、电动自行车、电动车、摩托车及汽车等各种车辆。在具体应用时，将所述的车轮系统安装在各种道路车辆上，由所述的从动轮I单独承载车身重量，所述的驱动轮2由于采用了本发明的独立驱动设置方式因而不再承载车身重量、仅仅执行驱动功能。
[0027]以上根据附图对本发明的实施方式做了详细叙述，但是本发明并不限于以上实施方式。本领域的普通技术人员在了解上述方案的内容后还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出种种变化。
【权利要求】
1.一种从动轮行驶模式车辆，包括车身和车轮系统，其特征在于，所述车轮系统包括从动轮(I)和驱动部分(8)，所述从动轮(I)连接并支撑车身，所述驱动部分(8)包括独立驱动轮结构，所述独立驱动轮结构包括驱动轮(2)、驱动轮支架(3)和车身连接器(6)，所述驱动轮(2 )连接驱动轮支架(3 )，所述驱动轮支架(3 )连接一缓冲器(4 )，所述缓冲器(4 )连接所述车身连接器(6)，所述车身连接器(6)连接车身，所述驱动轮(2)上还设有驱动接头(7)，所述驱动接头(7)连接车辆动力输出装置。
2.根据权利要求1所述的从动轮行驶模式车辆，其特征在于，所述驱动部分(8)采用竖直方式设置。
3.根据权利要求2所述的从动轮行驶模式车辆，其特征在于，所述从动轮(I)的直径大于所述驱动轮(2)的直径。
4.根据权利要求3所述的从动轮行驶模式车辆，其特征在于，所述从动轮(I)的数量为2个，所述从动轮(I)为前后设置，所述驱动部分(8)的数量为至少I个。
5.根据权利要求3所述的从动轮行驶模式车辆，其特征在于，所述从动轮(I)的数量为3个，所述驱动部分(8)的数量为至少2个。
6.根据权利要求3所述的从动轮行驶模式车辆，其特征在于，所述从动轮(I)的数量为4个以上，所述驱动部分(8)的数量为2个以上的偶数。
7.根据权利要求5或6所述的从动轮行驶模式车辆，其特征在于，所述驱动部分(8)设置在各对同轴从动轮(I)的内侧。
【文档编号】B60S11/00GK103818360SQ201310232994
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年6月13日 优先权日:2013年6月13日
【发明者】尚久駜 申请人:尚久駜