[实用新型]汽车低行驶阻力的车轮系统结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种汽车低行驶阻力的车轮系统结构，属汽车工程技术领域。

背景技术

申请人自2012年起从事汽车车轮系统结构的研究，涉及的专利为： CN201220274739.8、CN201220274769.9、CN201320337579.1；CN20121019825.7、CN 201210191870.2。

这些专利的技术方案多为以车轮半径与滚动阻力的关联及驱动力的关联为技术 理念依据，追求实现从动轮滚动阻力小，驱动轮驱动力强的技术目标；其技术措施主要是采 用“复合车轮”的结构，有小半径的驱动轮伴随大半径从动轮的结构特征，且车轮中心侧向 垂直同轴。由于这些研究与技术开发缺乏车轮系统结构机械效率的理论研究支撑，有节能 效率不高之虞；加之“复合车轮”的结构方式，在行驶方面还存一些不足之处，不能充分体现 车轮系统结构研究的技术目标，目前还达不到到预期的社会价值与经济价值水平。

为了开拓汽车能够大幅节能的新途径，申请人长期进行了关于汽车车轮系统结构 的行驶效率的系统研究，发现近一百二十年来，汽车技术领域从未涉及过车轮系统结构的 行驶效率的研究，《汽车理论》在驱动轮运动阻力研究方面存在遗漏或误判，致使传统汽车 的车轮系统结构存在行驶阻力大、能源消耗过高的重大弊端。

《汽车理论》认为驱动轮也有滚动阻力，于是将车轮系统的运动阻力认定为就是从 动轮的滚动阻力，因此，《汽车理论》中的汽车行驶方程式为：

F_t＝F_f+F_i+F_w+F_j

式中：F_t为驱动力；F_f为车轮的滚动阻力；F_i为坡度阻力；F_w为空气阻力；F_j为加速阻 力。

从动轮的滚动阻力仅与车辆载荷、车轮滚动阻力系数相关，而驱动轮的运动阻力 不仅与车轮载荷相关，还与驱动力系数、附着系数及轮胎摩擦力相关，所以驱动轮的运动阻 力与从动轮的阻力是不相等的。酒井先生的研究成果表明：当驱动力系数大于0.75，车轮使 用子午线轮胎(轮胎气压大于240MPa)，其运动阻力是从动轮的2倍以上、车轮使用斜交轮 胎，其运动阻力是从动轮的3倍以上。基于驱动轮的运动阻力大于从动轮滚动阻力的客观存 在，《汽车理论》中的汽车行驶方程式是错误的。

本实用新型研究根据从动轮与驱动轮的运动阻力特性及车轮载荷存在分配差异 的特征，建立“车轮载荷系数”的新概念(即车轮载荷系数为车轮载荷/车辆总质量，《汽车理 论》中没有这个概念)，由此，推导了汽车车轮系统结构的行驶阻力公式：

F_f＝ɑWf+XβWf

式中，ɑ为从动轮的车轮载荷系数，β为驱动轮的车轮载荷系数，f为滚动阻力系数， 驱动轮使用子午线轮胎时X≧2，使用斜交轮胎时X≧3。

根据这个正确的车轮系统行驶阻力的公式，汽车行驶方程式正确的表述方式应该 勘误为：

F_t＝ɑWf+XβWf+F_i+F_w+F_j

汽车行驶遵循(附着力)≧Ft(驱动力)的必要条件，本实用新型研究将产生驱动轮附着力的载荷定义为附着载荷。传统车轮系统中驱动轮分担的车辆载荷就是驱动轮的附着载荷，这种载荷分配方式致使该结构中驱动轮的附着载荷远远高于其理论附着载荷，这是造成传统车辆普遍存在能耗过高的重要原因之一。

根据驱动轮的载荷可以计算出驱动轮的附着力，反之，当车辆所需驱动力确定后， 根据有关公式也可以计算出驱动轮合理的附着载荷，例如：

设汽车总质量为6000kg，驱动轮载荷系数为0.65，此时驱动轮实际附着载荷为 3900kg；若车辆所需驱动力为3684N，其理论附着力为4000N即可；设附着系数φ为0.75；依 下列公式计算理论附着载荷:

(附着力关系公式)

F_z＝W(合力与法向载荷关系)

G＝W/9.8(质量与载荷关系)