從動輪行駛模式車輛的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及交通車輛領(lǐng)域，具體涉及一種從動輪行駛模式車輛。為解決現(xiàn)有車輛驅(qū)動輪行駛模式下所產(chǎn)生的能源浪費問題，本發(fā)明提供了一種從動輪行駛模式車輛，包括車身和車輪系統(tǒng)，所述車輪系統(tǒng)包括從動輪和驅(qū)動部分，從動輪連接并支撐車身，驅(qū)動部分包括獨立驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)，獨立驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動輪、驅(qū)動輪支架和車身連接器，驅(qū)動輪連接驅(qū)動輪支架，驅(qū)動輪支架連接一緩沖器，緩沖器連接車身連接器，車身連接器連接車身,驅(qū)動輪上還設(shè)有驅(qū)動接頭，驅(qū)動接頭連接車輛動力輸出裝置，驅(qū)動部分采用豎直方式設(shè)置。本發(fā)明提供的從動輪行駛模式車輛，減少了驅(qū)動輪行駛模式下為克服多余的滾動阻力所做的無用功，大幅減少了能源的浪費。
【專利說明】從動輪行駛模式車輛
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及交通車輛領(lǐng)域，具體涉及一種從動輪行駛模式車輛。
【背景技術(shù)】
[0002]交通車輛的車輪分為從動輪與驅(qū)動輪兩個，以汽車為例，《汽車理論》中對這兩種車輪的運動力學特性作過精辟論述:
驅(qū)動輪是依靠傳遞至其圓周上的轉(zhuǎn)矩運動的，真正作用在驅(qū)動輪上驅(qū)動汽車的力為地面切向反作用力Fx，它的數(shù)值為驅(qū)動力Ft減去驅(qū)動輪上的滾動阻力Ff，驅(qū)動力平衡公式為:

Fx = Ft _ Ff
這個公式的特點是,驅(qū)動輪也有滾動阻力Ff,這個滾動阻力是由驅(qū)動輪承擔載荷產(chǎn)生的，驅(qū)動輪的驅(qū)動力為地面切向反作用力Fx與驅(qū)動輪滾動阻力Ff之和:

Ft = Fx + Ff
從動輪是依靠作用于其中心的推力運動的。從動輪的滾動阻力Ff等于滾動阻力系數(shù)f(推力與車輪載荷之比)與車輪載荷W的乘積，滾動阻力公式為:

Ff = W f
根據(jù)這兩種車輪運動力學特性的不同，我們可以將道路車輛行駛模式也分為兩類，即驅(qū)動輪行駛模式車輛類與從動輪行駛`模式車輛類。例如，汽車、摩托車、電動車、自行車等驅(qū)動輪也承擔載荷的動力車輛屬于驅(qū)動輪行駛模式車輛類；人力車、畜力車、掛車等從動輪承擔全部載荷(或驅(qū)動輪不承擔載荷)的車輛屬于從動輪行駛模式車輛類。這是兩種不同本質(zhì)的行駛模式，主要區(qū)別在于驅(qū)動輪是否承擔車輛載荷，在于車輛行駛時所需驅(qū)動力的不同，車輛驅(qū)動條件公式有力地證明了這兩種不同行駛模式的區(qū)別。
[0003]車輛行駛的驅(qū)動條件(必要條件)是Ft 3 Ff+ Fw + Fi，根據(jù)從動輪與驅(qū)動輪運動特性的理解，這個公式更貼近于是對從動輪行駛模式車輛的描述。因為，對于驅(qū)動輪行駛模式車輛，滾動阻力Ff應(yīng)該涵蓋其從動輪的滾動阻力Ffl與驅(qū)動輪的滾動阻力Ff2,此時滾動阻力為:

Ff = Ffl + Ff2
而驅(qū)動力計算時還應(yīng)該添加地面切向反作用力Fx。所以，車輛以驅(qū)動輪行駛模式行駛時的驅(qū)動條件為:

Ft =Fx + Ffl+ Ff2 + Fw + Fi(式中=Ft為驅(qū)動力、Fw為空氣阻力、Fi為坡度阻力)。因此，兩類車輛行駛模式不同的車輛所需驅(qū)動力是不同的。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)沒有對車輛行駛模式進行過分析研究，失去了大幅提高車輛行駛效率的機會。車輛從動輪行駛模式所需驅(qū)動力(推動力)遠遠小于驅(qū)動輪行駛模式，這個優(yōu)勢特征是可以通過例證證實(例證暫不考慮加速阻力、空氣阻力、坡度阻力等條件)。
[0005]例證一:設(shè)電動自行車總質(zhì)量(含載荷)為150Kg、重力為1470N ;車輪滾動阻力系數(shù)為0.03 ;根據(jù)滾動阻力公式計算，從動輪行駛模式時車輛的滾動阻力Ff為44.1N ;對于驅(qū)動輪行駛模式，如果60 %的載荷在驅(qū)動輪上，驅(qū)動輪的滾動阻力系數(shù)f2是從動輪的3倍(取0.09)，傳統(tǒng)驅(qū)動輪行駛模式時車輛的滾動阻力Ff為97.02N( Ff =FfAFf2Jfl=0.AWf^Ff2 = 0.6fff2 )，克服滾動阻力所需驅(qū)動力是從動輪行駛模式車輛的2.2倍，增加的驅(qū)動力為52.92NC54.54%)。
[0006]例證二:
小汽車總質(zhì)量為2000Kg、重力為19600N ;車輪滾動阻力系數(shù)f為0.02 ;根據(jù)滾動阻力公式計算，從動輪行駛模式行駛時車輛的滾動阻力Ff為392N ;對于驅(qū)動輪行駛狀態(tài)，如果65 %的載荷在驅(qū)動輪上,驅(qū)動輪的滾動阻力系數(shù)是從動輪的2.5倍(取0.05),傳統(tǒng)驅(qū)動輪行駛模式行駛時車輛的滾動阻力為774.2N(為Ffl與Ff2兩值和)，克服滾動阻力所需驅(qū)動力是從動輪行駛模式車輛的1.975倍，增加的驅(qū)動力為382.2N (49.37 %)。[0007]以上例證充分證實:車輛驅(qū)動輪行駛模式行駛時所需驅(qū)動力(克服滾動阻力的驅(qū)動力)是從動輪行駛模式的2倍以上；車輛以驅(qū)動輪行駛模式行駛，其效率隨驅(qū)動輪滾動阻力系數(shù)、車輪載荷增加而降低。
[0008]導致這種結(jié)果的直接原因，是傳統(tǒng)驅(qū)動輪兼有載荷、驅(qū)動雙重功能，至使驅(qū)動輪的滾動阻力系數(shù)成倍增長。
[0009]《汽車理論》研究認為:對于驅(qū)動狀況下的輪胎，作用有驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，胎面相當對于地面有一定程度的滑動，增加了輪胎滾動時的能量損耗；在較大驅(qū)動力系數(shù)工況下，驅(qū)動輪的滾動阻力系隨驅(qū)動力系數(shù)(驅(qū)動力與徑向載荷之比)的增加迅速增加。在驅(qū)動力系數(shù)為0.8時，子午線輪胎滾動阻力系數(shù)增大兩倍，斜交輪胎增大三倍以上。
[0010]從上面分析可以得知，傳統(tǒng)驅(qū)動輪兼有載荷、驅(qū)動雙重功能，其功能結(jié)構(gòu)充滿矛盾，這些矛盾糾結(jié)主要體現(xiàn)在車輪半徑尺寸選擇、車胎表面摩擦強度選擇方面:
1)根據(jù)車輪運動力學的特性，車輛驅(qū)動輪半徑宜小(驅(qū)動力大)從動輪半徑宜大(滾動阻力小)，功能重疊的傳統(tǒng)驅(qū)動輪其半徑取值處于矛盾狀態(tài)；
2)根據(jù)材料表面力學原理,車輛驅(qū)動輪輪胎表面摩擦宜大(附著力大)從動輪輪胎表面摩擦宜小(滾動阻力小)，功能重疊的傳統(tǒng)驅(qū)動輪，車胎表面性能取相矛盾；
綜上所述，汽車驅(qū)動輪行駛模式比對從動輪行駛模式需要增加50 %以上的驅(qū)動力，存在嚴重的效率弊端，造成非常嚴重的能源浪費問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為解決現(xiàn)有技術(shù)中驅(qū)動輪行駛模式車輛能耗過大、能源浪費嚴重的問題，本發(fā)明提供了一種從動輪行駛模式車輛。本發(fā)明的具體技術(shù)方案為:
一種從動輪行駛模式車輛，包括車身和車輪系統(tǒng)，所述車輪系統(tǒng)包括從動輪和驅(qū)動部分，所述從動輪連接并支撐車身，所述驅(qū)動部分包括獨立驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)，所述獨立驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動輪、驅(qū)動輪支架和車身連接器，所述驅(qū)動輪連接驅(qū)動輪支架，所述驅(qū)動輪支架連接一緩沖器，所述緩沖器連接所述車身連接器，所述車身連接器連接車身，所述驅(qū)動輪上還設(shè)有驅(qū)動接頭，所述驅(qū)動接頭連接車輛動力輸出裝置。
[0012]進一步的，所述驅(qū)動部分采用豎直方式設(shè)置。[0013]進一步的，所述從動輪的直徑大于所述驅(qū)動輪的直徑。
[0014]進一步的，所述從動輪的數(shù)量為2個，所述從動輪為前后設(shè)置，所述驅(qū)動部分的數(shù)量為至少I個。
[0015]進一步的，所述從動輪的數(shù)量為3個，所述驅(qū)動部分的數(shù)量為至少2個。
[0016]進一步的，所述從動輪的數(shù)量為4個以上，所述驅(qū)動部分的數(shù)量為2個以上的偶數(shù)。
[0017]進一步的，所述驅(qū)動部分設(shè)置在各對同軸從動輪的內(nèi)側(cè)。
[0018]本發(fā)明所具有的有益效果是:車輛的車輪系統(tǒng)采用獨立驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)，使驅(qū)動輪不再承載車身重量，大幅減小車輛車輪滾動阻力，從而大幅減少了車輛為克服多余的滾動阻力所做的無用功，避免了能源過度浪費。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1本發(fā)明實施例1的驅(qū)動部分的正視示意圖；
圖2本發(fā)明實施例1的驅(qū)動部分的側(cè)視示意圖；
圖3本發(fā)明實施例1的驅(qū)動部分在自行車中的裝配示意圖；
圖4本發(fā)明實施例1的驅(qū)動部分在電動自行車中的裝配示意圖；
圖5本發(fā)明實施例1的驅(qū)動部分在電動車中的裝配示意圖；
圖6本發(fā)明實施例1的驅(qū)動部分在摩托車中的裝配示意圖；
圖7本發(fā)明實施例2的應(yīng)用效果圖之一；
圖8本發(fā)明實施例2的應(yīng)用效果圖之二；
圖9本發(fā)明實施例3的應(yīng)用效果圖之一；
圖10本發(fā)明實施例3的應(yīng)用效果圖之二及實施例5的應(yīng)用效果圖之一；
圖11本發(fā)明實施例4的應(yīng)用效果圖之一及實施例5的應(yīng)用效果圖之二 ；
圖12本發(fā)明實施例4的應(yīng)用效果圖之一及實施例5的應(yīng)用效果圖之三；
其中:1-從動輪；2_驅(qū)動輪；3_車輪支架；4_緩沖器；6_車身連接器；7_驅(qū)動接頭；8-驅(qū)動部分。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】詳細闡述。
[0021]實施例1
如圖1?圖6所示，一種從動輪行駛模式車輛，包括車身和車輪系統(tǒng)，所述車輪系統(tǒng)包括從動輪I和驅(qū)動部分8，所述從動輪I連接并支撐車身，所述驅(qū)動部分8包括獨立驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)，所述獨立驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動輪2、驅(qū)動輪支架3和車身連接器6，所述驅(qū)動輪2連接驅(qū)動輪支架3，所述驅(qū)動輪支架3連接一緩沖器4，所述緩沖器4連接所述車身連接器6，所述車身連接器6連接車身，所述驅(qū)動輪2上還設(shè)有驅(qū)動接頭7，所述驅(qū)動接頭7連接車輛動力輸出裝置。所述驅(qū)動部分8采用豎直方式設(shè)置。所述從動輪I的直徑大于所述驅(qū)動輪2的直徑。
[0022]實施例2
在實施例2中，所述從動輪I的數(shù)量為2個，所述從動輪I為前后設(shè)置，所述驅(qū)動部分8的數(shù)量為至少I個。如圖7所示，當所述驅(qū)動部分8的數(shù)量為一個時，其可以設(shè)置在任一所述從動輪I的一側(cè)；如圖8所示，當所述驅(qū)動部分8的數(shù)量為2個時，其可以設(shè)置在任一所述從動輪I的兩側(cè)。
[0023]實施例3
在實施例3中，所述從動輪I的數(shù)量是3個，所述驅(qū)動部分8的數(shù)量為至少2個。如圖9所示，所述驅(qū)動部分8的數(shù)量為2個，其可以設(shè)置在位置在前的一個所述從動輪I的兩側(cè)；如圖10所示，也可以設(shè)置在位置在后的所述兩個同軸從動輪I的內(nèi)側(cè)。
[0024]實施例4
如圖11和圖12所示，在實施例4中，所述從動輪I的數(shù)量還可以為4個以上，所述驅(qū)動部分8的數(shù)量為2個以上的偶數(shù)。
[0025]實施例5
如圖10?圖12所示,在實施例5中，當所述從動輪I的數(shù)量為3以上時,所述驅(qū)動部分8設(shè)置在各對同軸從動輪I的內(nèi)側(cè)。
[0026]本發(fā)明可以應(yīng)用的車輛包括各種自行車、電動自行車、電動車、摩托車及汽車等各種車輛。在具體應(yīng)用時，將所述的車輪系統(tǒng)安裝在各種道路車輛上，由所述的從動輪I單獨承載車身重量，所述的驅(qū)動輪2由于采用了本發(fā)明的獨立驅(qū)動設(shè)置方式因而不再承載車身重量、僅僅執(zhí)行驅(qū)動功能。
[0027]以上根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施方式做了詳細敘述，但是本發(fā)明并不限于以上實施方式。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在了解上述方案的內(nèi)容后還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出種種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種從動輪行駛模式車輛，包括車身和車輪系統(tǒng)，其特征在于，所述車輪系統(tǒng)包括從動輪(I)和驅(qū)動部分(8)，所述從動輪(I)連接并支撐車身，所述驅(qū)動部分(8)包括獨立驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)，所述獨立驅(qū)動輪結(jié)構(gòu)包括驅(qū)動輪(2)、驅(qū)動輪支架(3)和車身連接器(6)，所述驅(qū)動輪(2 )連接驅(qū)動輪支架(3 )，所述驅(qū)動輪支架(3 )連接一緩沖器(4 )，所述緩沖器(4 )連接所述車身連接器(6)，所述車身連接器(6)連接車身，所述驅(qū)動輪(2)上還設(shè)有驅(qū)動接頭(7)，所述驅(qū)動接頭(7)連接車輛動力輸出裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從動輪行駛模式車輛，其特征在于，所述驅(qū)動部分(8)采用豎直方式設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的從動輪行駛模式車輛，其特征在于，所述從動輪(I)的直徑大于所述驅(qū)動輪(2)的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從動輪行駛模式車輛，其特征在于，所述從動輪(I)的數(shù)量為2個，所述從動輪(I)為前后設(shè)置，所述驅(qū)動部分(8)的數(shù)量為至少I個。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從動輪行駛模式車輛，其特征在于，所述從動輪(I)的數(shù)量為3個，所述驅(qū)動部分(8)的數(shù)量為至少2個。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從動輪行駛模式車輛，其特征在于，所述從動輪(I)的數(shù)量為4個以上，所述驅(qū)動部分(8)的數(shù)量為2個以上的偶數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的從動輪行駛模式車輛，其特征在于，所述驅(qū)動部分(8)設(shè)置在各對同軸從動輪(I)的內(nèi)側(cè)。
【文檔編號】B60S11/00GK103818360SQ201310232994
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2013年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月13日
【發(fā)明者】尚久駜 申請人:尚久駜