一种车辆车轮系统结构技术方案

本实用新型专利技术公开了一种车辆车轮系统结构，为了解决现有的车轮系统为同等半径，造成车辆从动轮费力、驱动轮乏力及动力配置过剩的问题，所述车辆车轮系统结构包括安装在车架上的若干个荷载轮；在荷载轮车辆驱动部位的荷载轮的一侧或者两侧设有装在车架上的驱动轮；所述驱动轮的半径小于或等于荷载轮半径的一半。本实用新型专利技术实现了在不增加车辆原动力条件下大幅增强车辆驱动力，达到了大幅节能的目标。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术属于车辆技术设计领域，尤其涉及一种车辆车轮系统结构，具体是指将道路车辆车轮系统的从动轮与驱动轮结构概念，变革为以荷载轮为基本结构的概念，由此，根据车轮运动特性优势进行车辆设计，实现车辆大幅节能的目标。
技术介绍
车辆车轮系统结构的研究长期以来不为人重视，在车辆技术设计时，人们习惯于按照车辆发动机的转速特性、变速器的传动比、主变速比、传动效率、车轮半径、空气阻力系数、迎风面积和车辆质量等条件顺序思考问题。这种思路与方法是否妥当，人们从未置疑。但是，从车辆的行驶情况看，特别是汽车技术一百年历程看，至今车辆仍然普遍存在效率不高的缺陷，无论是摩托车、电动车还是汽车都是如此。以汽车为例，其经济效能是十分低下的，有研究表明“在实际使用中，大部分使用时间内发动机的负荷率都达不到经济范围，试验证明，一般汽车在水平良好路面上以常用速度行驶时，克服各种阻力所需的功率仅为发 充分说明人们习惯的设计思路和方法肯定是有不当之处的，可是人们并没有因此而寻求创新之路，还是固执地将提高车辆燃油经济性因素的努力和希望，寄托在主要依靠发动机的有效燃油消耗率、行驶阻力和传动系的传动效率三方面，面临着收效甚微的尴尬。如果从车辆车轮系统结构考虑问道，现行车辆的弊端就暴露无疑了，情况也将大为改观。传统的车轮系统结构是就车轮功能而言的，该概念一直牢固地建立在从动轮与驱动轮结构上，根据车轮运动力学的特点，认为车辆车轮系统是由从动轮与驱动轮二者构成的。在这种传统结构中，将依靠传输至车轮圆周上转矩运动的车轮称为驱动轮，将依靠车轮中心推力滚动的车轮谓之从动轮；在这种传统结构中所有的车轮都是车辆荷载的荷载轮，驱动轮也是荷载轮。长期以来，人们从未质疑过这一概念在应用时的准确性，在不懈地追求车辆造型完美性的同时，往往将车辆的从动轮与驱动轮半径尺寸设定成相等。根据经典的车轮运动力学研究分析不难发现，这种传统的车轮系统结构充满内载矛盾；这种矛盾主要体现在车轮半径尺寸方面。对于驱动轮驱动力公式为Ft = Tt/r，驱动轮上的地面切向反作用力Fx2=Tt-Tf (式中Ft为驱动力、Tt为驱动力矩、r车轮半径、Fx2为驱动轮上的路面切向反作用、Tf为滚动阻力矩)，对于从动轮滚动阻力平衡公式Fpl = Fz-(式中Fpl为荷载轮的中心推力、a车轮作用力前移距离、r为车轮半径，Fz为荷载的反作r用力)，这两类公式揭示的法则是在传统车轮系统结构中，驱动轮半径尺寸越小其驱动力越大，从动轮半径尺寸越大其所需推动力越小，从动轮与驱动轮半径取向相反。因此，目前车辆设计中将从动轮与驱动轮车轮半径设计成同等尺寸的作法显然是不妥当的。再则，由于传统车轮系统结构中驱动轮兼有驱动与荷载双重功能，对于车辆荷载该轮应该理解其内涵从动轮特性，所以，这种车轮功能属性本身就注定了其半径尺寸选择时的两难境地。非常遗憾的是，人们在实践过程中竟然无视这种传统结构的矛盾，忘却了车轮运动力学的基本原理，并没有采取首先从车轮结构因素出发考虑车辆设计的方法，由此直接获取车轮属性的效能优势，而是采用放弃车轮属性的效能特点优势，首先考虑动力因素再考虑动力传递因素……最后考虑车轮结构因素的方法，由此，将大多车轮系统设计成同等半径，造成车辆从动轮费力、驱动轮乏力的困难局面，同时，还将提高车辆驱动力的技术措施引入到单纯依靠增加车辆原动力的歧途，严重地阻碍了人类社会理性发展的进程。
技术实现思路
为了克服现有车辆车轮系统结构导致的车辆功率过剩、功效低下的弊端，本技术旨在提供一种车辆车轮系统结构，该系统结构遵循车轮结构运动力学研究原则，彻底摒弃了传统车辆车轮系统结构的概念，创新建立了车辆以荷载轮为基础的系统结构概念，技术设计时，首先将车辆视为荷载轮车辆，由此，提出按从动轮特性确定车辆所需动力等条件，合理采用较大半径的荷载轮，以求减小车辆所需推动力；而后，再将驱动轮作为荷载轮系统的功能补充设置其中，合理采用较小半径的驱动轮，以求获取较大驱动力；在驱动轮半径、驱动力都确定后，驱动轮圆周上的转矩也会是一个较小的数据，据此合理配置发动机及 传动系，达到高效能的车辆行驶特性，实现车辆大幅节能的目标。为了实现上述目的，本技术所采用的技术方案是一种车辆车轮系统结构，包括安装在车架上的若干个荷载轮；其结构特点是，在荷载轮车辆驱动部位的荷载轮的一侧或者两侧设有装在车架上的驱动轮；所述驱动轮的半径小于或等于荷载轮半径的一半。所述荷载轮与一连接支架固定连接，该连接支架与一活动支架柔性连接，该活动支架上装有所述驱动轮；所述活动支架的一端与压力调节器的一端相连，该压力调节器的另一端与连接支架相连，活动支架的另一端通过活动接头固定在连接支架上。所述连接支架通过纵向梁与车辆车桥相连，该纵向梁固定连接车辆动力输出端，所述车辆动力输出端与驱动接头相连，该驱动接头与所述驱动轮固定相连。对于四轮车而言，所述驱动轮位于四轮车后部两个荷载轮的内侧。对于三轮车而言，所述驱动轮位于三轮车后部一个荷载轮的两侧。对于二轮车而言，所述驱动轮位于二轮车后部荷载轮的一侧或两侧。藉由上述结构，对于道路车辆，特别是城市道路路面较好的情况，增大车轮半径能降低轮胎的接地比压、减少阻力、提高车辆通行性能，但是车辆惯性也会增大，对车辆制动系统要求提高。本技术首先根据从动轮滚动阻力平衡公式Fpl = Fz Ff=Fpl(式中Fpl为荷载轮的中心推力、a为车轮作用力前移距离、r为车轮半径、Fz为荷载的反作用力、Ff为车轮滚动阻力)初步设定荷载轮半径及荷载轮的中心推力和车轮滚动阻力。然后根据车轮地面制动力公式Fxb= Tu/ r (式中Fxb为制动力、Tu为制动器摩擦力矩)拟定荷载轮半径^，核定车辆制动力矩是否安全可靠。再根据车辆驱动条件式确定荷载轮结构车辆所需驱动力Ft，对于本技术车辆Ft = Ff + F^Fi ;对于传统车辆Ft=Fx2+Ff+ FjFi ;式中Fw为空气阻力、Fi为坡度阻力、Fx2为驱动轮上的地面切向反作用力、Ff为车轮滚动阻力。之后将驱动轮以设置在荷载轮车辆驱动部位的荷载轮的一侧或两侧；再之后按照本技术驱动轮的半径1*2小于或等于荷载轮半径1^ 一半的原则，确定驱动轮的半径r2，根据驱动轮驱动力矩Tt及发动机输出转矩经传动系传到驱动轮的力矩相等来确定车辆动力系合理配置，这种配置可以采用中速发动机或电动机及传动系实现，达到车辆节能目标。最后确定驱动轮附着力F ,使驱动轮附着力F >驱动力Ft。本技术的车轮结构是以荷载轮为基础的，即车辆是以荷载轮为基础组成承担车辆荷载、保持车辆稳定的系统结构的；驱动轮(非荷载轮)不承担车辆主要荷载，仅作 为荷载轮车轮系统的辅助结构，为荷载轮中心提供推力。简而言之，新概念认为车辆车轮系统结构是一种在荷载轮结构基础上增设驱动轮(非荷载轮)的方式，由此，实现了荷载轮与驱动轮半径不等，且充分发挥了车轮属性优势。车轮系统结构新概念彻底摆脱了传统车轮系统结构的困扰，为车辆技术设计提供了新的技术方向，所述车辆车轮系统由若干个安装在车架上的荷载轮构成，形成较大车轮半径的荷载轮系统结构车辆，所述荷载轮为从动轮特性，承担车辆荷载具备保障车辆稳定与运动的功能，其运动所需推动力较小；驱动轮作为荷载轮车轮系统的功能补充要数本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种车辆车轮系统结构，包括安装在车架上的若干个荷载轮（1）；其特征在于，在荷载轮车辆驱动部位的荷载轮（1）的一侧或者两侧设有装在车架上的驱动轮（2）；所述驱动轮（2）的半径小于或等于荷载轮（1）半径的一半。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尚久駜，陈化雨，
申请(专利权)人：尚久駜，陈化雨，
类型：实用新型
国别省市：