汽車低行駛阻力的車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及一種汽車低行駛阻力的車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，屬汽車工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 申請人自2 0 1 2年起從事汽車車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的研究，設(shè)及的專利為： CN201220274739.8 XN201220274769.9 XN 201320337579.1 ； CN20121019825.7 XN 201210191870.2〇
[0003] 運些專利的技術(shù)方案多為W車輪半徑與滾動阻力的關(guān)聯(lián)及驅(qū)動力的關(guān)聯(lián)為技術(shù) 理念依據(jù)，追求實現(xiàn)從動輪滾動阻力小，驅(qū)動輪驅(qū)動力強的技術(shù)目標(biāo);其技術(shù)措施主要是采 用"復(fù)合車輪"的結(jié)構(gòu)，有小半徑的驅(qū)動輪伴隨大半徑從動輪的結(jié)構(gòu)特征，且車輪中屯、側(cè)向 垂直同軸。由于運些研究與技術(shù)開發(fā)缺乏車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機械效率的理論研究支撐，有節(jié)能 效率不高之虞;加之"復(fù)合車輪"的結(jié)構(gòu)方式，在行駛方面還存一些不足之處，不能充分體現(xiàn) 車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)研究的技術(shù)目標(biāo)，目前還達(dá)不到到預(yù)期的社會價值與經(jīng)濟價值水平。
[0004] 為了開拓汽車能夠大幅節(jié)能的新途徑，申請人長期進行了關(guān)于汽車車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 的行駛效率的系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)近一百二十年來，汽車技術(shù)領(lǐng)域從未設(shè)及過車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的 行駛效率的研究，《汽車?yán)碚摗吩隍?qū)動輪運動阻力研究方面存在遺漏或誤判，致使傳統(tǒng)汽車 的車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)存在行駛阻力大、能源消耗過高的重大弊端。
[000引《汽車?yán)碚摗氛J(rèn)為驅(qū)動輪也有滾動阻力，于是將車輪系統(tǒng)的運動阻力認(rèn)定為就是從 動輪的滾動阻力，因此，《汽車?yán)碚摗分械钠囆旭偡匠淌綖椋?br>[0006] Ft = Ff+Fi+Fw+Fj
[0007] 式中:Ft為驅(qū)動力;Ff為車輪的滾動阻力;Fi為坡度阻力;Fw為空氣阻力;。為加速阻 力。
[0008] 從動輪的滾動阻力僅與車輛載荷、車輪滾動阻力系數(shù)相關(guān)，而驅(qū)動輪的運動阻力 不僅與車輪載荷相關(guān)，還與驅(qū)動力系數(shù)、附著系數(shù)及輪胎摩擦力相關(guān)，所W驅(qū)動輪的運動阻 力與從動輪的阻力是不相等的。酒井先生的研究成果表明：當(dāng)驅(qū)動力系數(shù)大于0.75,車輪使 用子午線輪胎(輪胎氣壓大于240M化），其運動阻力是從動輪的2倍W上、車輪使用斜交輪 胎，其運動阻力是從動輪的3倍W上?；隍?qū)動輪的運動阻力大于從動輪滾動阻力的客觀存 在，《汽車?yán)碚摗分械钠囆旭偡匠淌绞清e誤的。
[0009] 本實用新型研究根據(jù)從動輪與驅(qū)動輪的運動阻力特性及車輪載荷存在分配差異 的特征，建立"車輪載荷系數(shù)"的新概念(即車輪載荷系數(shù)為車輪載荷/車輛總質(zhì)量，《汽車?yán)?論》中沒有運個概念），由此，推導(dǎo)了汽車車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的行駛阻力公式：
[0010] Ff =加 f 巧削f
[0011] 式中，a為從動輪的車輪載荷系數(shù)，0為驅(qū)動輪的車輪載荷系數(shù)，f為滾動阻力系數(shù)， 驅(qū)動輪使用子午線輪胎時X含2,使用斜交輪胎時X含3。
[0012] 根據(jù)運個正確的車輪系統(tǒng)行駛阻力的公式，汽車行駛方程式正確的表述方式應(yīng)該 勘誤為：
[001 引 Ft = aWf+XeWf+Fi+Fw+Fj
[0014]汽車行駛遵循Fcp (附著力）卻t(驅(qū)動力）的必要條件，本實用新型研究將產(chǎn)生驅(qū) 動輪附著力的載荷定義為附著載荷。傳統(tǒng)車輪系統(tǒng)中驅(qū)動輪分擔(dān)的車輛載荷就是驅(qū)動輪的 附著載荷，運種載荷分配方式致使該結(jié)構(gòu)中驅(qū)動輪的附著載荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于其理論附著載荷， 運是造成傳統(tǒng)車輛普遍存在能耗過高的重要原因之一。
[0015] 根據(jù)驅(qū)動輪的載荷可W計算出驅(qū)動輪的附著力，反之，當(dāng)車輛所需驅(qū)動力確定后， 根據(jù)有關(guān)公式也可W計算出驅(qū)動輪合理的附著載荷，例如：
[0016] 設(shè)汽車總質(zhì)量為6000kg，驅(qū)動輪載荷系數(shù)為0.65,此時驅(qū)動輪實際附著載荷為 3900kg;若車輛所需驅(qū)動力為3684N，其理論附著力為4000N即可;設(shè)附著系數(shù)d)為0.75;依 下列公式計算理論附著載荷：
[0017] -FXm破=F,廣F;xp (附著力關(guān)系公式）
[0018] Fz=W (合力與法向載荷關(guān)系）
[0019] G=W/9.8 (質(zhì)量與載荷關(guān)系）
[0020] 經(jīng)計算，上述驅(qū)動輪理論附著載荷僅為408kg(W = 3998N)，就能夠滿足附著力條 件，僅為實際附著載荷(3900kg)的9.55%;此時，驅(qū)動輪的載荷系數(shù)僅為0.1，由此可知，通 過減小驅(qū)動輪的載荷系數(shù)，車輪系統(tǒng)的行駛阻力就可W減小1369N(子午線輪胎)或2053N (斜交輪胎）。因此可W認(rèn)為:一般情況下，驅(qū)動輪載荷系數(shù)小于0.25的車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可W 不考慮驅(qū)動輪附著力的問題。
[0021] 綜上所述，汽車低行駛阻力的車輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征是:從動輪承擔(dān)車輛載荷，驅(qū)動 輪承擔(dān)附著載荷;傳統(tǒng)汽車車輪系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特征為，從動輪與驅(qū)動輪共同承擔(dān)車輛載荷。車 輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的行駛效率與車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)載荷比系數(shù)(y=a/e)成反比（《汽車?yán)碚摗分袥]有運 個概念），汽車低行駛阻力的車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的行駛效率高，傳統(tǒng)汽車的車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有行駛 效率低下的重大缺陷。
[0022] 運一技術(shù)理論的研究成果，提供了一種用汽車低行駛阻力的車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更新傳 統(tǒng)汽車車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的新方法，填補了汽車車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的行駛效率研究的技術(shù)空白，為 汽車能夠大幅節(jié)能開拓了新的途徑。 【實用新型內(nèi)容】
[0023] 本實用新型旨在提供一種汽車低行駛阻力的車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對 于傳統(tǒng)車輛其機械效率提高50% W上，節(jié)能至少30%。
[0024] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案是：
[0025] -種汽車低行駛阻力的車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，包括從動輪和驅(qū)動輪;其結(jié)構(gòu)特點是，所述 從動輪的輪胎為子午線輪胎，且驅(qū)動輪的輪胎為斜交輪胎。
[0026] 根據(jù)本實用新型的實施例，還可W對本實用新型作進一步的優(yōu)化，W下為優(yōu)化后 形成的技術(shù)方案：
[0027] 所述驅(qū)動輪的載荷系數(shù)為0.1-0.25。
[0028] 所述從動輪有多個，多個從動輪之間的連線形成的幾何區(qū)域內(nèi)設(shè)有所述驅(qū)動輪。 更優(yōu)選地，所述從動輪有四個，四個從動輪安裝在傳統(tǒng)車輛的車輪位置處，四個從動輪之間 形成一個幾何區(qū)域，所述驅(qū)動輪設(shè)置在所述幾何區(qū)域內(nèi)。
[0029] 所述從動輪的直徑大于驅(qū)動輪直徑。
[0030] 如上述汽車低行駛阻力的車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)置方法，其包括如下步驟：
[0031] S1、選擇車輪系統(tǒng)結(jié)構(gòu)載荷比系數(shù)y = a/e
[0032] 汽車車輪系統(tǒng)的運動阻力公式為:Ff = aWf巧卵f，式中，a為從動輪的車輪載荷系 數(shù)，e為驅(qū)動輪的車輪載荷系數(shù)，f為滾動阻力系數(shù)，W為載荷重力，驅(qū)動輪使用子午線輪胎時 X含2，驅(qū)動輪使用斜交輪胎時X含3;
[0033] S2、驅(qū)動輪設(shè)置在從動輪之間，且從動輪的彈黃系統(tǒng)的力學(xué)強度高于驅(qū)動輪的彈 黃系統(tǒng)；
[0034] S3、建立驅(qū)動輪附著載荷自動控制系統(tǒng)，使車輛保持附著力^驅(qū)動力的行駛狀態(tài)；
[0035] S4、選擇車輪系統(tǒng)的車胎:從動輪輪胎選用子午線輪胎，驅(qū)動輪輪胎選用斜交輪 胎；
[0036] S5、確定車輛所需驅(qū)動力，車輪系統(tǒng)的驅(qū)動力Ft =加f+X削f+Fw，車輪系統(tǒng)運動阻力 為Ff = aWf巧削f，空氣阻力Fw= l/2CDApur2，式中Cd為空氣阻力系數(shù)，A為迎風(fēng)面積，P為空氣 密度，Ur為相對速度，加f為從動輪的滾動阻力，X卵f為驅(qū)動輪的滾動阻力，W為載荷重力，f 為滾動阻力系數(shù)；
[0037] S6、確定車輛所需驅(qū)動力后，校驗由驅(qū)動輪載荷系數(shù)確定的附著力是否滿足附著 力Rp含驅(qū)動力Ft的條件，驅(qū)動輪的附著力在驅(qū)動輪載荷系數(shù)0.1-0.25產(chǎn)生的范圍內(nèi)，如果 不滿足則返回步驟Sl。
[0038] 所述驅(qū)動輪附著載荷自動控制系統(tǒng)包括附著載荷控制器、液壓油缸、壓力傳感器、 車輛速度傳感器、油口開度傳感器;所述附著載荷控制器用于根據(jù)車輛速度傳感器和油口 開度傳感器反饋的信號確定車輛行駛狀態(tài)