CN103802799A - 从动轮行驶模式汽车 - Google Patents
从动轮行驶模式汽车 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103802799A CN103802799A CN201310233116.5A CN201310233116A CN103802799A CN 103802799 A CN103802799 A CN 103802799A CN 201310233116 A CN201310233116 A CN 201310233116A CN 103802799 A CN103802799 A CN 103802799A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wheel
- drive wheel
- automobile
- drive
- driving mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Tires In General (AREA)
Abstract
本发明涉及汽车领域,具体涉及一种从动轮行驶模式汽车。为解决现有汽车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汽车,包括车身和车轮系统,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与一自动压力调节器,自动压力调节器套在缓冲器内,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。本发明的从动轮行驶模式汽车,减小了车轮的滚动阻力,大幅减少了能源的浪费。
Description
技术领域
本发明涉及汽车领域,具体涉及一种从动轮行驶模式汽车。
背景技术
汽车的车轮分为从动轮与驱动轮两个,《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。
车辆行驶的驱动条件(必要条件)是 Ft ≧ 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Ff1与驱动轮的滚动阻力Ff2,此时滚动阻力为:
Ff = Ff1 + 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 + Ff1+ 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也是不同的。
现有技术没有对汽车行驶模式进行过分析研究,失去了大幅提高汽车行驶效率的机会。汽车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)。
例证一
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为392N;对于驱动轮行驶模式,如果65﹪的载荷在驱动轮上,从动轮滚动阻力系数f1为0.02,驱动轮的滚动阻力系数f2是从动轮的2.5倍,为0.05,驱动轮行驶模式行驶时的滚动阻力为774.2N(Ff =Ff1+Ff2、Ff1=0.35Wf1、Ff2 = 0.65Wf2 ),车辆克服滚动阻力所需要的驱动力是从动轮行驶模式的1.975倍,车辆需增加的驱动力为382.2N(49.37﹪)。
例证二
设汽车总质量(含载荷)为8000Kg、重力为78400N;车轮滚动阻力系数f为0.03;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2352N;对于驱动轮行驶模式,如果70﹪的载荷在驱动轮上,驱动轮的滚动阻力系数f是从动轮的3倍(取0.09),传统驱动轮行驶模式行驶时车辆的滚动阻力Ff为5644.8N,克服滚动阻力的所需驱动力是从动轮行驶模式的2.4倍,车辆需增加的驱动力为3292.8N(58.34﹪)。
以上例证充分证实:汽车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;汽车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。
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。
《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。
同时,地面对轮胎切向反作用力的极限值(无侧向力作用时)称为附着力,由于车辆驱动遵循驱动轮附着力等于或大于驱动力的原则,驱动轮没有附着力车辆就不能行驶,驱动轮的附着力小于驱动力车轮就会打滑。传统汽车驱动轮附着力是以加载在车轮上的汽车质量为依据条件的,在汽车质量不变、直线行驶时这种附着力是不变的。附着力不变的设置模式是不适应汽车行驶特点的。例如,汽车行驶时驱动力是不断变化的,如果附着力不能伴随驱动力发生相应变化,就可能发生驱动轮所需驱动力较小而驱动轮附着力较大的状况,导致车轮滚动阻力增大,造成因驱动力需增加而产生的能源浪费。下面通过例证进行分析。
汽车行驶遵循Fφ(附着力)≧Ft(驱动力)的条件,根据附着力公式:
Fxmax = Fφ= Fzφ
上例从动轮行驶模式的小汽车,需要驱动力为392N,此时,若添加不承担载荷的独立驱动轮于从动轮系统中,这种独立驱动轮的附着力只要大于或等于450N,就能满足汽车驱动条件;上例从动轮行驶模式的汽车,需要驱动力为2352N,此时,若添加不承担载荷的独立驱动轮于从动轮系统中,这种独立驱动轮的附着力只要大于或等于2500N,就能满足汽车驱动条件。
根据驱动轮附着力条件公式,是可以计算出独立驱动轮所需要的附着质量的。若上例小汽车驱动轮附着系数φ为0.75,汽车驱动轮附着系数φ为0.8,根据Fφ= Fzφ Fz= W W/9.8 = G(附着质量)的公式计算:独立驱动轮结构的小汽车驱动轮附着质量约为62Kg,汽车驱动轮附着质量约为320Kg。驱动轮行驶模式例中,传统驱动轮的附着质量小汽车为1200Kg、汽车为5600Kg;比对这两种情况,传统驱动轮的附着质量为独立驱动轮结构的19倍(小汽车)、17.5倍(汽车),这些多余的附着质量运动是要消耗大量能量的。
从独立驱动轮附着质量分别为62Kg、320Kg的例证估算中不难看出,独立驱动轮结构要求的附着质量是不大的,在技术方案中,这种克服滚动阻力所需的附着力可以设定为基本附着力,供汽车匀速行驶使用;而将汽车克服加速阻力、空气阻力(高速行驶时的阻力)、坡度阻力等所需附着力设定为动态附着力,可以由液力的动态自动控制系统实时提供。与传统附着力模式相比,这种附着力划分方式更为简洁、合理,为汽车以从动轮行驶模式模式提供了有力保障。
从上面分析可以得知,传统驱动轮兼有载荷、驱动双重功能、附着力是根据车轮载荷质量确定的,其功能结构充满矛盾。这些矛盾纠结主要体现在附着力选择、车轮半径尺寸选择、车胎表面摩擦强度选择方面:
1)根据车辆行驶特点,在车辆起步、加速、上坡时驱动力增大相应附着力宜大,车辆匀速行驶时驱动力较小相应附着力小,驱动轮以稳定质量为附着力条件的设置方式与车辆行驶特点矛盾。
2)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;
3)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
为解决现有技术中驱动轮行驶模式汽车能耗过大、能源浪费严重的问题,本发明提供了一种从动轮行驶模式汽车。本发明的具体技术方案为:
一种从动轮行驶模式汽车,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与一自动压力调节器,所述自动压力调节器套在所述缓冲器内,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。
采用上述从动轮行驶模式汽车,使驱动轮附着力按基本附着力与动态附着力分别设置,基本附着力提供车辆匀速行驶时的附着力,动态附着力提供车辆起步、加速、上坡等时的附着力;基本附着力由独立驱动轮自身质量提供,动态附着力由自动压力调节器根据汽车行驶情况实时调节。所述自动压力调节器根据车辆运行状态设置数学模型,车辆行驶时自动压力调节器给定压力控制量,经由有源增压装置放大压力,将这个压力加载于驱动轮,同时这个压力指标又被反馈至动态压力管理器进行监控,使驱动轮的附着力始终遵循大于驱动力的原则。
进一步的,所述驱动部分采用竖直方式设置。
采用该一步改进方案保证驱动部分可以随时通过所述缓冲器产生相应的弹性伸缩以适应驱动轮上附着力的实时调节。
进一步的,所述从动轮的直径大于所述驱动轮的直径。
采用该进一步改进方案可以进一步增强驱动力。
进一步的,所述驱动部分包括2个所述独立驱动轮结构,且所述2个独立驱动轮结构通过各自的车身连接器形成肩并肩式对称固定连接。
该进一步改进方案进一步增大了驱动轮的附着力,适用于车身载荷较重的汽车。
进一步的,所述驱动部分设置在各对同轴从动轮的内侧。
该进一步改进方案进一步优化了车轮系统的结构。
综上,本发明所具有的整体有益效果是:汽车的车轮系统采用附着力分设的独立驱动轮结构,不仅使驱动轮不再承载车身重量,大幅减小汽车车轮滚动阻力,从而大幅减少了汽车为克服多余的滚动阻力所做的无用功。这种方式既完善了从动轮行驶模式的特定条件,又完全避免了车辆行驶时因附着力过高带来的能量损失,大幅降低了汽车行驶过程中的能源消耗,解决了传统驱动轮行驶模式汽车的能源浪费问题。
附图说明
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2的驱动部分的正视示意图;
图4 本发明实施例1的装配示意图;
图5 本发明实施例2的装配示意图;
图6 本发明实施例1的应用效果图之一;
图7 本发明实施例1的应用效果图之二;
图8 本发明实施例2的应用效果图之一;
图9 本发明实施例2的应用效果图之二;
其中:1-从动轮;2-驱动轮;3-车轮支架;4-缓冲器;5-自动压力调节器;6-车身连接器;7-驱动接头;8-驱动部分。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式详细阐述。
实施例1
如图1、图2、图4、图6及图7所示,一种从动轮行驶模式汽车,包括车身和车轮系统,所述车轮系统包括从动轮1和驱动部分8,所述从动轮1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与一自动压力调节器5,所述自动压力调节器5套在所述缓冲器内,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1的直径大于所述驱动轮2的直径。所述驱动部分8设置在各对同轴从动轮1的内侧。本实施例所述车辆可以是车身质量较轻的小汽车。
实施例2
如图3、图5、图8及图9所示,实施例2是实施例1的进一步变形结构,其差异之处在于所述驱动部分8包括2个实施例1中所述独立驱动轮结构,且所述2个独立驱动轮结构通过各自的车身连接器6形成肩并肩式对称固定连接。所述驱动部分8设置在各对同轴从动轮1的内侧。本实施例所述车辆可以是车身质量较重的汽车。
以上根据附图对本发明的两种实施例做了详细叙述,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。
Claims (5)
1.一种从动轮行驶模式汽车,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(1)和驱动部分(8),所述从动轮(1)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)与一自动压力调节器(5),所述自动压力调节器(5)套在所述缓冲器内,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.根据全要求1所述的从动轮行驶模式汽车,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汽车,其特征在于,所述从动轮(1)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汽车,其特征在于,所述驱动部分(8)包括2个所述独立驱动轮结构,且所述2个独立驱动轮结构通过各自的车身连接器(6)形成肩并肩式对称固定连接。
5.根据权利要求3或4所述的从动轮行驶模式汽车,其特征在于,所述驱动部分(8)设置在各对同轴从动轮(1)的内侧。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310233116.5A CN103802799A (zh) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | 从动轮行驶模式汽车 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201310233116.5A CN103802799A (zh) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | 从动轮行驶模式汽车 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN103802799A true CN103802799A (zh) | 2014-05-21 |
Family
ID=50700322
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201310233116.5A Pending CN103802799A (zh) | 2013-06-13 | 2013-06-13 | 从动轮行驶模式汽车 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN103802799A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105172934A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-12-23 | 尚久駜 | 汽车低行驶阻力的车轮系统结构及其设置方法 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2974741A (en) * | 1957-10-24 | 1961-03-14 | Witzmann Franz | Device for increasing the safety of motor vehicles driving on wet or snow- or ice-covered roadways |
DE3217421A1 (de) * | 1982-05-08 | 1983-11-10 | Emil Ziegler Metallwarenfabrik GmbH & Co KG, 7313 Reichenbach | Fahrhilfe fuer fahrzeuge |
CN201544933U (zh) * | 2009-08-26 | 2010-08-11 | 深圳职业技术学院 | 跨沟汽车 |
CN201777226U (zh) * | 2010-09-06 | 2011-03-30 | 宣伯民 | 小型汽车用的备用小轮 |
CN102700651A (zh) * | 2012-06-12 | 2012-10-03 | 尚久駜 | 一种基于车轮系统结构设计车辆的方法 |
RU2010121953A (ru) * | 2010-05-28 | 2013-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный аграрный университет | Вспомогательное устройство - трапециевидный колесный движитель для повышения проходимости колесного трактора |
CN103101398A (zh) * | 2011-11-11 | 2013-05-15 | 陈海水 | 大小轮结构 |
-
2013
- 2013-06-13 CN CN201310233116.5A patent/CN103802799A/zh active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2974741A (en) * | 1957-10-24 | 1961-03-14 | Witzmann Franz | Device for increasing the safety of motor vehicles driving on wet or snow- or ice-covered roadways |
DE3217421A1 (de) * | 1982-05-08 | 1983-11-10 | Emil Ziegler Metallwarenfabrik GmbH & Co KG, 7313 Reichenbach | Fahrhilfe fuer fahrzeuge |
CN201544933U (zh) * | 2009-08-26 | 2010-08-11 | 深圳职业技术学院 | 跨沟汽车 |
RU2010121953A (ru) * | 2010-05-28 | 2013-01-27 | Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Дальневосточный государственный аграрный университет | Вспомогательное устройство - трапециевидный колесный движитель для повышения проходимости колесного трактора |
CN201777226U (zh) * | 2010-09-06 | 2011-03-30 | 宣伯民 | 小型汽车用的备用小轮 |
CN103101398A (zh) * | 2011-11-11 | 2013-05-15 | 陈海水 | 大小轮结构 |
CN102700651A (zh) * | 2012-06-12 | 2012-10-03 | 尚久駜 | 一种基于车轮系统结构设计车辆的方法 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105172934A (zh) * | 2015-08-18 | 2015-12-23 | 尚久駜 | 汽车低行驶阻力的车轮系统结构及其设置方法 |
CN105172934B (zh) * | 2015-08-18 | 2018-05-25 | 尚久駜 | 汽车低行驶阻力的车轮系统结构及其设置方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN203255325U (zh) | 利用重心偏移控制移动的代步车 | |
CN102431562B (zh) | 单轨式自动引导车机构 | |
US9537372B2 (en) | Method and structure for applying frequency resonance in automobile kinetic power generation | |
CN102059947A (zh) | 车辆产功轮胎自动推动控制系统 | |
CN106143210B (zh) | 四轮驱动车辆的驱动力控制装置 | |
CN203344734U (zh) | 汽车的车轮系统 | |
CN103552440B (zh) | 电动全地形车的悬挂与驱动结构 | |
CN103802799A (zh) | 从动轮行驶模式汽车 | |
CN201833848U (zh) | 车厢自动平衡装置 | |
CN204095429U (zh) | 一种四轮环保电动车 | |
CN101992683A (zh) | 重力转化成动力的自行化节能车 | |
KR101646589B1 (ko) | 리튬-폴리머 배터리를 이용한 하이브리드 자작자동차 | |
CN102285413A (zh) | 封闭式可变后轮距三轮车系统 | |
CN203344735U (zh) | 道路车辆的车轮系统 | |
Chiou et al. | Tilting motion control in narrow tilting vehicle using double-loop PID controller | |
Li et al. | Dynamic control for four-wheel independent drive electric vehicle | |
CN203637595U (zh) | 一种电动沙滩车 | |
CN103818360A (zh) | 从动轮行驶模式车辆 | |
CN206141619U (zh) | 智能型公铁两用四驱牵引车 | |
CN205417916U (zh) | 一种电动智能平板车 | |
CN1786967A (zh) | 一种计算机辅助的汽车性能初步估算方法 | |
CN203332332U (zh) | 一种装有锂电池组的多功能山地车 | |
CN202685946U (zh) | 一种车辆车轮系统结构 | |
CN203996659U (zh) | 超轻太阳能电动滑板 | |
CN201901006U (zh) | 一种新型的内安装有交流充电装置的太阳能电动汽车 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20140521 |