CN101143550B - 一种新型交通工具 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种由新型机动车及其轨道所组成的新型交通工具。一种由新型机动车及其轨道所组成的新型交通工具，其特征在于新型机动车至少由车体、发动机、动力传动系统、刹车装置、承重轮、驱动轮以及控制承重轮与驱动轮发生相对升降的车轮高度调节装置组成，轨道由承重轮轨道和驱动轮轨道或路面所组成。本发明的新型交通工具与其所行驶的轨道或路面间的摩擦阻力大大降低，具有节能、高速、易驾、低成本、低污染、低噪音等优点。

Description

一种新型交通工具

技术领域

本发明涉及一种陆地交通工具，具体地说是一种由新型机动车及其轨道所组成的新型交通工具。

背景技术

目前的汽车采用橡胶轮胎，通过驱动车轮使之在路面上滚动而向前行驶。这种设计在一定程度上可减少摩擦阻力并同时保证足够的驱动力，在一定程度上是科学合理的。然而这种车辆的不足之处在于车轮承受了车辆的全部重量，车轮在粗糙的公路路面上滚动前进时所受到的摩擦阻力较大，使得车辆行驶时需要消耗较多的能源(如汽油或电能等)。

随着车辆的普及和日益广泛的应用，汽车对石油、电能或其它能源的消耗越来越多，从而加剧了能源紧张并激发由能源紧张而引起的战争；所产生的越来越多的尾气会造成空气污染，危害人们健康。其中的二氧化碳还会加剧温室效应，造成自然环境的恶化和越来越多的自然灾害；汽车在行驶中与路面摩擦所产生的噪音成为越来越严重的噪音污染，对人们的身心健康也造成越来越严重的损害；较大的摩擦阻力需要发动机长时间高强度的工作以维持一定的运行速度，提高了对发动机的质量要求，从而增加了车辆的生产和维修成本。对利用电能的汽车所用的电动机和电池的要求也因此较高。若能降低汽车在行驶中对路面的摩擦强度，则会减少能量消耗，降低尾气排放，减低噪音水平，并通过降低对发动机(和电池)的要求而降低汽车造价和维修成本。

目前宽阔平缓的无机械约束的公路路面可以让汽车较自由地行驶，但这种自由也使得驾驶员需要时刻留心以保证汽车在车道内的位置，避免汽车偏出应在的车道而造成交通事故。而且即使在笔直的高速公路上，目前的车辆也不能以太快的速度(比如300千米/小时)长时间的安全行驶，因为在高速下行驶方向的瞬间偏差即会导致车辆偏出路面。这种无机械约束的路面也使在弯道处和正常转弯时容易由于速度过快造成车辆侧翻或失控滑出车道。若用轨道取代目前的公路，并使轨道对车轮形成约束使其不能在无指令时脱离轨道，则在不需要换道时汽车可以自动保持正确的位置和方向而高速行驶于直道或弯道上，不需要驾驶人员通过不停地操作方向盘去保持车道。这既可以降低交通事故率，提高车速，又减少了驾驶员的负担。

这种轨道行驶也有助于提高车辆在市内或其它交通拥挤的地方的行驶速度。通过提高汽车的平均行驶速度，则在所需运行的距离平均不变时，每辆车对道路的平均占用时间会大大减少，从而在汽车数量固定时可导致公路上行驶的汽车数量减少，在同样的行车道上则可供更多的车辆行驶。由此可缓解日益增多的汽车对城市交通的压力，减少增建新的公路，减少人们用于交通的时间。

发明内容

本发明的目的就是提供一种由新型机动车及其轨道所组成的新型交通工具，以降低机动车的摩擦阻力，减少机动车行驶中的能量损失。

本发明是这样实现的：一种新型交通工具由新型机动车及其轨道所组成，其中的新型机动车至少由车体、发动机、动力传动系统、刹车装置、承重轮、驱动轮以及控制承重轮与驱动轮发生相对升降的车轮高度调节装置组成，轨道由承重轮轨道和驱动轮轨道或路面所组成。

所述的承重轮为通过作用于该机动车以外的物体，在行驶过程中承载该机动车车重及载重的全部或大部分(大于2/3)但不提供驱动力的装置。

所述的承重轮轨道为在该机动车行驶过程中通过承重轮支撑该机动车车重及载重的全部或大部分(大于2/3)的该机动车以外的固定于地面上的物体。

所述的驱动轮为通过与该机动车以外的物体发生摩擦而提供驱动力使该机动车克服各种阻力而运动的装置。

所述的驱动轮轨道或路面为可与驱动轮发生摩擦的该机动车以外的物体。

采用这种结构，承受车辆重量的承重轮与驱动车辆运动的驱动轮互相分开，同时，在道路上分别设置承重轮和驱动轮的运行轨道或路面。由于承重轮不需要提供驱动力，故它与路面或轨道的摩擦是不必要的。为了降低车辆与外界的摩擦阻力，承重轮与路面或轨道面间的摩擦越小越好。由于驱动轮不需要承重，故驱动轮可以承重较小或承重时间较短(仅在加速时需要)，从而也可以使其所受到的摩擦力较小。由此可保证车辆与其所行驶的轨道或路面的摩擦阻力大大降低，从而提供一种节能、高速、易驾、低成本、低污染和低噪音的新型交通工具。

本发明的关键之处在于将承重轮与驱动轮分开，使承重轮位于低摩擦的轨道上；利用高度调节装置使得承重轮和驱动轮交替或同时触及路面，以实现车辆的加速、刹车或低阻力滑行。由此降低汽车在行驶中对路面的摩擦强度，进而减少能量消耗，降低尾气排放，减低噪音水平，并通过降低对发动机(和电池)的要求而降低汽车造价和维修成本。同时，由于承重与驱动的分工，承重轮与驱动轮及其轨道或路面可以有更多的形式和结构可供选择。

在上述结构下，本发明可以进一步按下述方案实现：

本发明的承重轮与驱动轮采用不同的表面材料。承重轮轨道与驱动轮轨道或路面采用不同的表面材料。承重轮和/或承重轮轨道可采用铁质或钢质材料，或者在铁质或钢质材料的表面包被有能降低摩擦系数的光滑材料。驱动轮可采用橡胶轮胎，驱动轮轨道或路面可采用水泥、沥青或柏油轨道或路面。承重轮通过机械接触直接作用到承重轮轨道上，以滑动的方式在承重轮轨道上以低阻力行驶。其中的低阻力是指在相同速度下承重轮与承重轮轨道间的滑动摩擦系数不高于驱动轮与驱动轮轨道或路面间的滚动摩擦系数的1/3。承重轮通过机械接触直接作用到承重轮轨道上，还可以滚动的方式在承重轮轨道上以低阻力行驶。其中的低阻力是指在相同速度下承重轮与承重轮轨道间的滚动摩擦系数不高于驱动轮与驱动轮轨道或路面间的滚动摩擦系数的1/3。

本发明的车轮高度调节装置为调节承重轮与驱动轮的相对高度，在机动车需要加大驱动力时使驱动轮相对承重轮下降，使驱动轮能以更大的压力触压驱动轮轨道或路面的装置。

车轮高度调节装置可以由油门踏板控制的杠杆或液压机构，以控制承重轮或驱动轮的升降。

车轮高度调节装置还可以是由通过轴承固定在车体上的可旋转螺母，控制螺母旋转的装置和螺母内穿接的螺杆组成，通过控制与螺杆下端相接的承重轮或驱动轮的车轴的升降来控制承重轮或驱动轮的升降。所述的控制螺母旋转的装置可为一手动摇柄或由油门踏板控制的转轮装置。

本发明的车轮高度调节装置还可以与刹车和油门控制装置相协同，由下述设计实现：在车体上通过轴承分别固定若干旋转螺母，各螺母内穿接有螺杆，各螺杆的下端分别接承重轮，驱动轮和刹车轮；承重轮与刹车轮的螺杆的螺纹走向相同，与驱动轮螺杆上的螺纹走向相反，并通过适当配置使刹车轮的升降速度快于承重轮的升降速度；各旋转螺母及车辆主发动机油门(电门)的控制端通过传动带与直流电动机的转轮相接，直流电动机与电源间设置双向开关；驱动轮受主发动机驱动，主发动机的输出功率受控于油门(或电门)。

本发明中，可以是仅有承重轮、驱动轮、刹车轮或油门中的任意一个、两个或三个受电动机的控制与调节；当其中仅有承重轮的高度受控制而驱动轮的高度不受调控时，为承重轮升降(和车辆速度)的电动控制装置；当其中仅有驱动轮的高度受控制而承重轮相对车体高度固定时则变为驱动轮升降(和车辆速度)的电动控制装置；当承重轮和驱动轮的高度都不受调控，而仅有刹车轮受控制时，则为一刹车控制装置。

所述双向开关由二个移动端(K+与K-)和四个固定端(K1，K2，K3与K4)组成，其中K1与K4相通，接于电动机的一极，K2与K3相通，接于电动机的另一极，K+与K-分别与电池的正极和负极相连。

双向开关还可以这样实现：将四个固定端(K1，K2，K3与K4)固定于可移动的并标示有驱动力数据的框架上，框架的一端连于驱动轮或油门上，另一端通过弹簧连接于车体上。

双向开关还可以这样实现：双向开关的两个移动端(K+与K-)固定于可移动的并标示有驱动力数据的框架上，框架的一端连于驱动轮或油门上，另一端通过弹簧连接于车体上。

附图说明

图1、图2是本发明的整体结构示意图。

图3、图4是本发明中控制驱动轮升降的高度调节装置的两种实现方式的结构示意图。

图5是本发明中手动实现承重轮升降的高度调节装置的结构示意图。

图6是本发明中与油门相协调的控制承重轮升降的高度调节装置的结构示意图。

图7-图12为本发明中以直流电机控制车轮高度调节装置的几种不同实现方式的结构示意图。

图13-图15为本发明中对传动带限位部分的结构示意图。

具体实施方式：

本发明的相关说明。

1、承重轮：

如上所述，承重轮是交通工具上的通过与该交通工具所行驶的轨道或路面相互作用而在该交通工具的全部或大部分(大于2/3)的行驶时间内承受该交通工具的全部或大部分(大于2/3)的重量的车轮或其它任何形式的能完成此种任务的装置.在车辆处于行驶状态时，承重轮与其所作用的轨道或路面的摩擦应尽可能的小.通过在承重轮或承重轮轨道上加防侧翻装置，还可保证高速行驶时在弯道处的安全性.为了使承重轮与其轨道间能有较小摩擦，从而降低车辆在行驶中所受到的阻力，特列举以下几种可能的承重轮及其对应轨道以说明承重轮的结构和工作原理，但承重轮的种类并不仅仅局限于下面的例子，任何其它形式的能达到上述目的的结构和设计也都可用于承重轮的设计与制造.

滑动式承重轮：这种承重轮以滑动的方式在其所在的轨道上运动。为了尽可能地减小摩擦，轨道与滑动式承重轮的接触面都应尽可能地光滑，并有一定的硬度。

滚动式承重轮：这种承重轮以滚动的方式在其所在的轨道上运动。为了尽可能地减少摩擦，轨道与滚动式承重轮的接触面都应尽可能地光滑，并有一定的硬度。每个滚动式承重轮轮面上还可以进一步设置一圈儿小的滚动轮以期进一步降低摩擦。

2、驱动轮：

驱动轮是交通工具上的通过与轨道或路面的相互作用而提供使该交通工具克服阻力而运动或改变运动状态的车轮。驱动轮为一轮状物，通过发动机提供的动力造成自身的转动，借助摩擦在与其相接触的路面或轨道上产生滚动，从而带动整个车辆克服阻力运动。目前汽车的驱动轮就属于轮式驱动轮。而在实际应用中，本发明所改进的汽车可使用与目前汽车的驱动轮和驱动系统相似的驱动轮和驱动系统。

3、承重轮和驱动轮的相对位置和相互协调：

承重轮可以是二排的，也可是多排的。驱动轮可以仅有一个，也可以是多个。承重轮可在驱动轮内侧，也可在驱动轮的外侧，甚至承重轮与驱动轮可以是交替的。它们前后方向上的相对位置也可任意。

由于驱动轮需要通过触压路面或轨道面以获得足够的摩擦力来提供驱动力，承重轮和驱动轮的高度便需相互协调以便在获得必要的驱动力的同时保持较小的行驶阻力。此处承重轮与驱动轮的高度分别指承重轮与驱动轮与各自轨道或路面相接触处相对于车体的位置。至少有以下五种方式可以实现驱动轮与承重轮的此种协调。

(1)、承重轮与驱动轮的高度固定：

在承重轮与驱动轮的高度都固定时，可通过所对应的驱动轮路面或轨道面的间断性高低来实现协调。当车辆行驶到路面或轨道面较低处时，驱动轮不能与其接触，这时驱动轮与路面间不存在摩擦，驱动轮不能提供驱动力。这种区段称为滑行区，车辆依靠惯性行驶于此种低路面的区段。当车辆位于较高路面的区段时，驱动轮可与升高了的路面相接触，并可利用接触摩擦提供驱动力使车辆获得需要的速度。这种区段称为加速区。也即车辆在加速区加速，在滑行区无动力，低摩擦的滑行。在加速区的加速可以利用车辆自身的动力系统通过驱动来实现，也可以通过设计于道路中的传动装置对车辆的驱动来实现。

(2)、在承重轮与驱动轮的高度都固定时，也可通过驱动轮持续地承受一小部分车重(在行驶时间内平均不超过1/3)从而获得一定的摩擦来实现协调。在这种情况下，在行驶时车辆的重量大部分仍由承重轮承受，承重轮在低摩擦的轨道上行进。驱动轮则承受小部分的车重，通过与驱动轮路面的接触而获得一定的摩擦以获得驱动力。这种形式会有持续的低摩擦阻力，但也能使车辆随时获得驱动力。

(3)、承重轮高度不变，通过调节驱动轮的高度来实现。在这种情况下，承重轮的高度不变，在需要加速时放下驱动轮，同时也协同地加大油门。所需要的驱动力越大，驱动轮下放的程度越大，从而承重越大，获得的摩擦越大，同时使油门也越大，驱动轮的转速也越快，得到的驱动就越大。在实际操作中，只需使现在的油门踏板同时控制油门大小(供油速度)和驱动轮的下放程度，则踩下油门踏板越多，驱动越强。松开油门踏板，则油门变小，同时驱动轮上升以脱离路面，车辆在承重轮的支撑下低摩擦行驶。而当油门踏板维持在一定的位置时，车辆可维持在一个较恒定的速度上。

(4)、驱动轮高度不变，通过调节承重轮高度来实现。在这种情况下，驱动轮的高度不变，需要加速时，踩下油门踏板，油门加大，驱动轮加速，同时承重轮逐渐上升回去，使驱动轮逐渐接触驱动轮所对应的路面，提供驱动力。油门踏板踩下的越多，油门越大，驱动轮转速越快，承重轮收回的越多，驱动轮承重越大，路面所能提供的摩擦也因此越大，所获得的驱动力就越大。反之，松开油门踏板后，承重轮会下放承重，而驱动轮则不再承重，这时车辆便在承重轮的支撑下在低摩擦的承重轨道上滑行。若将油门踏板维持在适当工作水平，也可使车辆保持一定的速度匀速或近匀速地行驶。

(5)、本发明还可通过同时或分别调节承重轮与驱动轮的高度来实现。

需要加速时，踩下油门踏板后，油门加大，驱动轮加速，驱动轮下放，承重轮上升，使驱动轮触压路面，提供动力。反之，松开油门踏板后，驱动轮减速，驱动轮上升，承重轮下降，车重由承重轮承受，车辆在低阻轨道上行驶。若将油门踏板维持在一定的水平，使油门持续以一定的速度供油，驱动轮以一定速度运转并承受一部分重量，从而提供一定的驱动力以恰好克服各种阻力，则车辆便可保持匀速或近匀速状态行驶。

4、新式交通工具对现有交通道路或轨道的适应：

为了使这种新式交通工具能在目前的公路，土路或山路上正常行驶，这种新式车辆可保有目前汽车的全套行驶系统(四个橡胶轮胎的车轮及相应的配套部件)。只要收起本设计的承重轮(和驱动轮，如果驱动轮不同于现有的驱动轮)或使车辆离开承重轮的低阻力轨道，使目前汽车上的车轮接触路面，则此新式车辆即可在现有的交通路面上正常行驶。通过对现有道路的这种兼容，将有助于此种新式车辆的推广和应用。

5、刹车与换道：

此新型交通工具的刹车装置可以安装在驱动轮上，通过使驱动轮与外界摩擦产生阻力以刹车，或通过使驱动轮产生反向驱动以刹车。刹车装置也可以安装在承重轮上，通过增加承重轮与轨道的摩擦来刹车。刹车装置还可以设计为一个独立的装置来工作。此新型交通工具的换轨则可以采用目前火车和有轨电车的换轨技术，也可以采用任何其他换轨技术，以实现在各轨道间的转换。

6、车辆动力，传动及控制系统：

此种新型节能汽车的动力，传动及控制系统可采用目前的汽车的动力，传动及控制系统，也可以采用任何其他的动力，传动及控制系统。

当采用驱动轮固定，只升降承重轮的方式时，驱动轮与发动机的距离固定，发动机对驱动轮的驱动便不存在任何问题.发动机只需经传动带直接或经次级转轮和传动带间接地驱动固定的驱动轮即可.当驱动轮有升降时，驱动轮与发动机的距离不固定.传动带(传动带可为皮带，三角带或链条)的长度应设计为在驱动轮接触路面时能使驱动正常进行的长度，即传动带的长度足以连接这种情况下的驱动轮与发动机，并同时保持一定的紧张度.当驱动轮上升以脱离路面或轨道面时，驱动轮与发动机间的距离变短，传动带就会变松弛而不一定能正常传动.但此时驱动轮不再需要被驱动，发动机也停止对驱动轮输出转动，故这种情况下发动机对驱动轮的驱动也不存在问题.为了防止传动带在驱动轮升离路面后由于变得过于松弛而脱离驱动轮，可加一链盒状装置以限制传动带的摆动范围使其两端始终套于驱动轮和发动机的转轮(或发动机所带动的次极转轮)上，以保证驱动轮下降触压路面时传动带仍可以正确地套回到驱动轮和发动机的转轮(或发动机所带动的次极转轮)上，使驱动正常进行.也可将一对连接于弹簧上的滑轮加于传动带之间，使滑轮利用弹簧的弹性始终向外推压传动带以维持传动带的紧张度，以保证在驱动轮升降过程中传动带始终套在驱动轮和发动机的转轮(或发动机所带动的次极转轮)上.

另外，由于此种车辆的摩擦较小，利用电能发动机或小型燃料发动机进行驱动将实际可行。由于所需发动机可以体积小，重量轻，故也可以将发动机直接固定于驱动轮的轮轴上，甚至使驱动轮直接套在发动机的转轴上。这时无论驱动轮在车辆行驶过程中保持高度固定还是不断发生升降变化，发动机对驱动轮的驱动都将不存在任何问题。

7、车辆外形：

当承重轮和驱动轮与轨道间的摩擦非常小时，车辆在行驶中所受到的空气阻力将成为主要阻力之一。此时汽车的外形应进一步改进以降低来自空气的阻力。

下面结合附图对本发明进行进一步详细说明：

本新型交通工具，由新型机动车及其轨道所组成，新型机动车至少由车体、发动机、动力传动系统、刹车装置、承重轮、驱动轮以及控制承重轮与驱动轮发生相对升降的车轮高度调节装置组成，轨道由承重轮轨道和驱动轮轨道或路面所组成；

如图1所示，在车体3上安装有驱动轮1和承重轮2，驱动轮1在普通路面5上运行，承重轮2在凹槽式轨道4内运行。

如图2所示，承重轮2也可以在平面轨道8上运行。为了使承重轮2(从而使整个车辆)能沿该轨道行驶，最好在车体上同时设置定向轮7。定向轮7在左右方向上的可移动性受到轨道的限制，从而使车辆在行驶时能保持在轨状态。定向轮7所接触的约束表面可制成与承重轮运行轨道表面一样的低阻力表面，定向轮本身也可采用与承重轮一样或相似的设计与结构，以降低摩擦阻力。为防止车辆在转弯或上下颠簸时从垂直方向上脱离轨道，最好在轨道8的外侧沿上设置约束物6，以通过约束物6对定向轮7的限制来保证承重轮在轨道8上的平稳运行。

本发明可以通过控制驱动轮的升降来控制驱动力，此时，车轮高度调节装置可以是在油门踏板处设置杠杆机构或液压机构与驱动轮轮轴相接，以传递踩压力使驱动轮下放。在大部分时间内车辆基本上通过承重轮2在低摩擦的承重轮轨道上行驶。当需要加速时，驱动轮1下放与驱动轮所在的路面或轨道相触压，同时油门加大以加速驱动轮旋转，驱动轮通过与路面或轨道的摩擦使车辆获得驱动力。不需要加速时，驱动轮上升，油门变小，从而减小驱动力与摩擦力。

图3、图4所示为驱动轮升降的实现方式，图示以简单的机械装置为例来说明控制驱动轮升降的可操作性和可实现性，以及驱动轮升降与油门调节的可协调性.驱动轮升降控制装置还可采用动力辅助系统，以使操作更简单容易.驱动轮升降控制装置并不仅仅局限于此处所示的例子，任何其它形式的能达到相同目的的结构和设计也都可用于驱动轮升降控制装置的设计与制造.

图3所示，驱动轮1通过连接件9安装于车体之上，油门控制杆13的一端接于车体，另一端接油门踏板10，油门控制杆13与车体间设置弹簧12，油门控制杆13通过连接杆11与连接件9相接。通过向下踩压油门踏板10，经杠杆的二级传递使驱动轮1下放以触压轨道面或路面5从而获得摩擦。同时，踩下踏板又使油门加大(以加大对燃料发动机的燃料供应)或使电门加大(以加大对电力发动机的电能供应)从而使发动机加速，并由此加速驱动轮的旋转。发动机可通过皮带，三角带，齿轮或链条等装置来带动驱动轮的转动。这样，车辆便通过快速旋转的驱动轮与轨道面或路面的摩擦获得了驱动力。当不需要驱动时，松开油门踏板10，则在弹簧12的弹力作用下恢复原位，油门或电门变小，驱动轮升起以脱离轨道或路面。

图4所示，液压装置14固定于车体3上，驱动轮1在液压装置14中的弹簧30的弹力支撑下，与路面脱开。向下踩压踏板10，通过连接杆11将液体的等压强传递使驱动轮1下放以接触轨道面或路面5从而获得摩擦。在踩下踩压踏板10的同时，又使油门加大(以加大对燃料发动机的燃料供应)或使电门加大(以加大对电力发动机的电能供应)从而使发动机加速，并由此加速驱动轮的旋转。这样，车辆便通过快速旋转的驱动轮与轨道面或路面的摩擦获得了驱动力。当不需要驱动时，松开踏板10，则整个装置在弹簧12和弹簧30的弹力作用下恢复原位，油门或电门变小，驱动轮升起以脱离轨道或路面。

如图5、图6所示，驱动轮或承重轮的高度调节还可以下述方式实现：在车体3底盘上通过轴承18穿套有螺母17，螺母上设置有控制螺母旋转的机构，螺母内穿接有螺杆16，螺杆的下端与承重轮2的车轴相接。

如图5所示，控制螺母17旋转的机构为手动摇柄15。在此设计中，承重轮2的升降由连接于其转轴上的螺杆16的升降来控制。螺杆16的升降由螺母17的转动来控制。用手摇动摇柄15，即可转动螺母17，从而控制螺杆16以及承重轮2的升降。承重轮着轨承重后，车辆重量经轴承18和螺母17作用于螺杆16，经过承重轮2触压轨道。

如图5所示，为了防止螺杆16随螺母17一起转动，最好在螺杆16和车体3的相应位置上分别开出键槽，槽内穿插限位键19，即可防止螺杆的转动，使之仅能上下移动。

图6所示为一种与油门相协调的控制螺母旋转的机械机构，其结构是在端部接有油门踏板10的油门控制杆13上接连接杆21，连接杆的另一端部与转轴固定在车体上的转轮20的轮缘或轮面固接，转轮20通过传动机构带动旋转螺母17转动。在此设计中，承重轮2的升降由油门踏板10控制。踩下油门踏板10以加大油门使驱动轮加速时，踏板10会同时压下连于其上的连接杆21，从而带动转轮20的转动。进而使与承重轮相连接的螺杆16上升，从而使承重轮上升以减少其承重，这样，就可使高度固定的驱动轮的承重增加，使驱动轮获得更大的摩擦，从而使车辆获得更大的驱动力。反之，减少对踏板10的踩压力时，踏板在弹簧12的弹力作用下上升，油门变小，驱动轮减速，同时承重轮被带动下降以加大其承重量，降低驱动轮的承重，从而降低驱动轮与路面的摩擦，使车辆获得较小的驱动力，同时维持较小的摩擦力。这样，当车辆不需要较大的驱动力时，如只需维持在某一速度时，车辆的油门可以维持较小，从而驱动轮承重较小，所受到的摩擦也较小。此时车辆重量更多地由行驶在低阻力轨道上的承重轮支撑，车辆可以以较小的总摩擦阻力近匀速行驶。

本发明中，刹车机构可以采用和现有技术相同的刹车机构，也可以如下方式实现：通过高度调节装置接于车体上的不能转动的刹车体，用于与路面摩擦以刹车。采用这种刹车机构时，其高度调节装置可以使用图5或图6所示的高度调节机构。

本发明还可设置连接双向开关的电动机来控制车轮高度调节装置。其具体结构如图7所示：在车体3上通过轴承18分别固定有若干旋转螺母17，各螺母内穿接有螺杆16，各螺杆的下端分别接承重轮、驱动轮及刹车体，承重轮与刹车体上的螺杆的螺纹旋转方向相同，均与驱动轮螺杆上的螺纹旋转方向相反；各旋转螺母及车辆主发动机油门的控制端通过传动带与直流电机的输出轴相接，直流电机与电源间设置双向开关。双向开关是由二个移动端(K+与K-)和四个固定端(K1，K2，K3与K4)组成，其中K1与K4相通，接于电动机的一极，K2与K3相通，接于电动机的另一极，K+与K-分别与电池的正极和负极相连。

如图7所示，承重轮与驱动轮升降的协调和车辆行驶速度的控制可以采用本图所示的电动控制装置。在此设计中，承重轮、驱动轮与刹车体分别连接于各自的螺杆的一端，螺杆套在各自的旋转螺母上。螺杆的升降可通过套于其上的可旋转的旋转螺母的转动来实现。承重轮上的螺杆的螺纹走向与刹车轮的螺杆上的相同，但与驱动轮的螺杆上的相反，以便在螺母同向转动时承重轮与刹车轮同向升降，但驱动轮反向移动。另外，还应适当配置承重轮与刹车轮上的螺杆的螺距比与它们所对应的转轮与螺母直径比之比的关系，使刹车轮的升降速度快于承重轮的升降速度。

在此设计中，承重轮、驱动轮、油门和刹车轮四个装置由同一个直流电动机22直接控制。电动机22的输出轴上的各转动轮经传动带分别与承重轮2、驱动轮1和刹车轮31的旋转螺母及油门相连接。驱动轮受主发动机驱动，主发动机的输出功率受控于油门(或电门)。为简化示意图，图中驱动轮和刹车轮共用一套传动机构，以及相同的轨道面或路面，而在实际操作中则不必需如此。

直流电动机受控于一双向开关。双向开关由二个移动端(K⁺与K^-)和四个固定端(K1，K2，K3与K4)组成。其中K1与K4相通，接于电动机的一极。K2与K3相通，接于电动机的另一极。K⁺与K^-分别与电池的正极和负极相连。K⁺可与K1或K3接通，K-可与K2或K4接通。向左推压开关的移动端(K⁺与K^-)使之与双向开关的一对固定端K1与K2相接触时，电动机向一个方向(称为正向)旋转，经传动带旋动旋转螺母，使驱动轮的螺杆下降，使驱动轮开始触压或以更大的力度触压路面或轨道面，同时车辆主发动机的油门也被此直流电动机加大，以加速驱动轮的转速，从而使车辆获得更大驱动力而以更大的加速度加速.与此同时，在电动机的带动下，承重轮和刹车轮的螺杆由于有与驱动轮的螺杆反向的螺纹而反向运动(上升)，从而使承重轮逐渐上升以便协同地使驱动轮获得承重，刹车轮则远离路面.当向右推压开关的移动端使之与另一对固定端K3与K4相接通时，流过电动机的电流换向，电动机反向旋转，使驱动轮上升以减低摩擦，同时油门减小，主发动机减速，驱动轮变慢，从而使驱动力变小，使车辆以较小的加速度加速.同时承重轮下降以承受更多的车重，刹车轮下降以更靠近地面.当继续向右推压开关延长与K3与K4的接通时间至一定程度时，驱动轮会完全脱离路面，油门完全或基本关闭，承重轮支持车辆全部重量，刹车轮更靠近地面，车辆处于无驱动力状态下的滑行状态，车速会在摩擦下逐渐变小.当需要刹车时，继续向右推压开关的移动端使之与K3和K4的接通时间更长，则刹车轮会由于比承重轮下降快而通过进一步下降触压路面，通过摩擦实现刹车.当刹车后车辆需要重新启动时，只需向左推压开关的移动端以与K1和K2接通即可.接通时间越长，车辆的加速度越大.在快达到所需要的速度时应向右推压开关，使车辆以越来越小的加速度达到所需要的速度，并最终停止推动开关使车辆以与摩擦力相等的驱动力驱动，从而以零加速度匀速行驶.其操作与目前汽车上对油门踏板的操作相似.

在实际应用中，主发动机油门(或电门)也可由连接于驱动轮的螺杆的升降来控制。

另外也可采用两个或几个电动机分别控制这四个装置中的一个或几个装置。这四个装置中也可仅有其中的几个受电动机的控制与调节。当其中仅有承重轮的高度受控制而驱动轮的高度不受调控时，则变为承重轮升降和车辆速度的电动控制装置。当其中仅有驱动轮的高度受控制而承重轮相对车体高度固定时则变为驱动轮升降和车辆速度的电动控制装置。当承重轮和驱动轮的高度都不受调控，使电动机仅控制油门(或电门)和刹车时，则为发动机的油门(或电门)和刹车电动控制装置。这一油门和刹车电动控制装置也可应用于目前的汽车，以取代踏板式油门和踏板式刹车装置，使汽车易学易驾，减少事故，并使腿脚不便的残疾人也可通过使用由手调控的油门和刹车合一的电动控制装置来驾驶汽车。

如图8所示，对于双向开关，还可以下述方式实现：双向开关四个固定端(K1，K2，K3，K4)为长条形导电体，并固定于可移动的标示有驱动力数据的框架23上，框架的一端连于驱动轮或油门上，另一端由弹簧24连于车体3上。

图8所示的实施方式通过对图7中所示双向开关的改进，可将图7中所示的装置改进为一种可以使车辆达到并维持在任一期望的位于允许速度范围内(从刹车状态到车辆允许的最高速度)的速度的装置。

如图8所示，双向开关的四个固定端(K1，K2，K3，K4)改进为长条形导电体，并固定于可移动的框架23上，框架23的一端连于驱动轮或油门上，另一端由弹簧24连于车体3上。除此之外，双向开关的其它结构以及控制系统的其它部分均与图7所示相同。当需要加速时，向左侧移动开关的移动端((K⁺与K^-)至某一位置(预置一定大小的驱动力或加速度)，K⁺与K^-分别与K1与K2相接触，从而使电动机正向转动以便使驱动轮下放，油门加大，从而使车加速。驱动轮的不断下降又导致带有开关固定端(K1，K2，K3与K4)的框架23的不断左移(图9所示)。如图10所示，当框架23移动至一定位置(所设定的驱动力值)时，K1与K2分别与K+与K-脱离接触，开关断开，电动机电路断开，电动机停止工作，驱动轮和油门处于一固定状态，使车辆以一定的加速度(由所设定的驱动力决定)行驶。开关的移动端(K+与K-)愈向左移动则驱动轮承重越多，油门也越大，驱动力就越强，车辆加速就越快。反之，向右移则驱动力变小，加速度变小。当右移至一定程度时(至驱动力0处)，驱动轮完全脱离路面，油门全部或基本关闭，车辆处于无驱动力状态。再向右移动时，开关将处于刹车位置(B)，此时刹车轮接触地面，提供摩擦以刹车。更向右移，则刹车轮与地面的压力越大，摩擦力越强，刹车越强。刹车后若欲重新启动，只需向左移动开关的移动端至所期望的驱动力位置，使车辆以期望的加速度加速。当快达到所期望的速度时，向右移动开关的移动端使使车辆以越来越小的加速度达到所需要的速度，并最终使开关的移动端停在适当的驱动力位置上，使车辆以与摩擦力相等的驱动力驱动，从而使车辆保持此速度匀速行驶。

双向开关的四个极(K1，K2，K3与K4)，四个极所在的框架和其所滑动的轨道，以及刻度尺也可由长条形变为同心的弧形，这样可将刻度盘变为圆形或弧形.另外，若开关移动端的左右推动改为经由一旋钮控制，则也可相应地制成圆形或弧形刻度盘.刻度盘的刻度反应驱动力的大小.人们可以根据经验找到不同速度下匀速行驶所需的近似驱动力值.生产厂家也可根据实际情况在刻度盘上标出不同速度下匀速行驶所需的驱动力的近似值，以便于车辆在加速或减速后的速度设定与保持.

图11所示装置与图8所示装置相似，唯一不同之处是在双向开关中用一滑轮结构25取代了弹簧用作使带开关四个固定端的框架随驱动轮的升降而来回移动的装置。

图12所示装置与图11所示装置相似，唯一不同之处是将开关的移动端K+、K-固定于驱动轮或油门上，而固定端被用来调控或设置驱动力和速度。此时只需使电池反向，即使K+接触K2或K4，K-接触K1或K3，则可以以与图8所述相似的原理行使功能。

图13、图14、图15为本发明中对传动带限位部分的结构示意图。

图13，图14所示，为了防止由发动机到驱动轮的传动带26在驱动轮升起后由于松弛而在将来驱动轮下放时不能正确套在驱动轮1的转轮上，特加一链盒状物27以限制传动带26相对于驱动轮1的转轮的移动范围。

图13显示驱动轮着地时传动带C2的形状和位置。图14显示驱动轮离地后，传动带26变松弛，链盒状物27对传动带的接近驱动轮1转轮的一端进行限制，以便以后驱动轮下降着地时传动带26仍能正确地套在转轮上。

图15所示，为进一步保证驱动轮下降着地时传动带26仍能正确地套在驱动轮1转轮上，在车体上设置一对轮轴间接有弹簧29的滑轮28，滑轮的轮缘支撑由发动机驱动驱动轮的传动带26。这样，利用弹簧29对滑轮28的向外推压保持传动带26的紧张度，使传动带不论在驱动轮离地或着地后能始终套在驱动轮1转轮上，从而保证驱动的正常实现。

Claims (11)

1.一种交通工具，由机动车及其轨道组成，其特征在于机动车至少由车体、发动机、动力传动系统、刹车装置、承重轮、驱动轮以及车轮高度调节装置组成，轨道由承重轮轨道和驱动轮轨道或路面组成；

所述的承重轮为通过作用于该机动车以外的物体，在行驶过程中承载该机动车车重及载重的全部或大部分但不提供驱动力的装置；

所述的承重轮轨道为在该机动车行驶过程中通过承重轮支撑该机动车车重及载重的全部或大部分的该机动车以外的固定于地面上的物体；

所述的驱动轮为在承重轮承载大部分的车重及载重时能通过与该机动车以外的物体发生摩擦而提供驱动力使该机动车克服各种阻力而运动的装置；

所述的驱动轮轨道或路面为可与驱动轮发生摩擦的该机动车以外的物体；

所述的车轮高度调节装置为控制承重轮与驱动轮发生相对升降的、在机动车需要加大驱动力时使驱动轮相对承重轮下降，使驱动轮能以更大的压力触压驱动轮轨道或路面的、并与发动机油门或电门和/或刹车装置相协同的装置。

2.根据权利要求1所述的交通工具，其特征在于承重轮与驱动轮采用不同的表面材料。

3.根据权利要求1所述的交通工具，其特征在于承重轮轨道与驱动轮轨道或路面采用不同的表面材料。

4.根据权利要求1所述的交通工具，其特征在于承重轮和/或承重轮轨道采用铁质或钢质材料，或者在铁质或钢质材料的表面包被有能降低摩擦系数的光滑材料。

5.根据权利要求1所述的交通工具，其特征在于驱动轮采用橡胶轮胎，驱动轮轨道或路面采用水泥或沥青轨道或路面。

6.根据权利要求1所述的交通工具，其特征在于承重轮通过机械接触直接作用到承重轮轨道上，以滑动或滚动的方式在承重轮轨道上以低阻力行驶，其中的低阻力是指在相同速度下承重轮与承重轮轨道间的滑动或滚动摩擦系数不高于驱动轮与驱动轮轨道或路面间的滚动摩擦系数的三分之一。

7.根据权利要求1所述的交通工具，其特征在于车轮高度调节装置为由油门踏板控制的杠杆或液压机构，以控制承重轮或驱动轮的升降。

8.根据权利要求1所述的交通工具，其特征在于车轮高度调节装置由通过轴承固定在车体上的可旋转螺母，控制螺母旋转的装置和螺母内穿接的螺杆组成，通过控制与螺杆下端相接的承重轮或驱动轮的车轴的升降来控制承重轮或驱动轮的升降。

9.根据权利要求8所述的交通工具，其特征在于车轮高度调节装置中的控制螺母旋转的装置为一手动摇柄或由油门踏板控制的转轮装置。

10.根据权利要求1所述的交通工具，其特征在于车轮高度调节装置与刹车和油门控制装置相协同，由下述设计实现：在车体上通过轴承分别固定若干旋转螺母，各螺母内穿接有螺杆，各螺杆的下端分别接承重轮，驱动轮和刹车轮；承重轮与刹车轮的螺杆的螺纹走向相同，与驱动轮螺杆上的螺纹走向相反，并通过适当配置使刹车轮的升降速度快于承重轮的升降速度；各旋转螺母及车辆发动机油门或电门的控制端通过传动带与直流电动机的转轮相接，直流电动机与电源间设置双向开关；驱动轮受车辆发动机驱动，车辆发动机的输出功率受控于油门或电门；其中也可以仅有承重轮，驱动轮，刹车轮和油门中的任意一个，两个或三个受电动机的控制与调节.

11.根据权利要求10所述的交通工具，其特征在于双向开关由二个移动端(K+，K-)和四个固定端(K1，K2，K3，K4)组成，其中第一固定端(K1)与第四固定端(K4)相通，接于电动机的一极，第二固定端(K2)与第三固定端(K3)相通，接于电动机的另一极，二个移动端(K+与K-)分别与电池的正极和负极相连。

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