[实用新型]弹性传递式节能车轮装置

说明书

本实用新型是一种利用弹性碰撞动量传递原理制造出的一种新型弹性传递式节能车轮装置，属一般车辆技术领域。

众所周知，现在国内外一般车辆所使用的车轮装置是由外缘轮胎、车轮金属骨架、车轴等组成。其特点是车轴在车轮的中心位置上，车轴与整个车轮中心呈相对不移动的刚性连接。车轮在运行中产生的主要滚动阻力是由于外胎变形，使轮胎材质里引起弹性迟滞所造成的。滚动阻力随着运动速度的增加而增大，在到达一定速度时形成“驻波”现象。另外，道路凹凸的冲击使滚动阻力随运动速度的增加而增大。“驻波”现象产生的原因是由于车辆在高速行驶时，车轮外胎在离开与地面接触表面后来不及从轮胎变形扭曲中立即恢复回来，“驻波”的形成大大增大能量的消耗。轮胎充气压力高时，车轮轮胎的变形小，滚动阻力也小。但通过凹凸路面时，胎面的变形功增大，悬架和车身的振动也大，影响汽车的平顺性和构件的强度。增加轮胎的气压可以减小滚动阻力，但通过凹凸路面时又增大了“路面响应”，影响汽车的平顺性和构件强度。所以，对特定的地面条件，相对存在一种最适宜的充气压力。

我们知道汽车的滚动阻力取决于路面的性质和所装轮胎的材质、结构等等。目前无法建造出理想平坦的路面，也无法制造出无弹性迟滞的车轮轮胎。所以，轮胎变形弹性迟滞的能量损失、道路凹凸冲击造成的能量损失和为克服冲击带来的振动所采用的弹簧减振器内摩擦引起的能量损失，至今无法克服。

现有的车轮装置存在一些问题，至今尚未更好解决，影响汽车的性能。

针对汽车车轮装置及在运行中存在的尚未解决的这些问题。本实用新型的目的是推出一种采用在车轮金属骨架和车轴之间增加导向系统和充气气包组的弹性传递式节能车轮装置，以减小车辆运行中的能量损失。这种新的弹性传递式节能车轮装置由充气气包组包裹车轴或支撑车轴与车身重量，使车轴与车轮金属骨架分为两部分，通过充气气包组，使两者弹性连接起来。它可以使汽车在行驶时，在受冲击的过程中，将通过凹凸路面的冲击滚动阻力，转变为有用的动力，从而降低汽车的总滚动阻力，降低发动机的输出功率，提高其舒适性、平稳性，达到节能和消除振动的目的。

本实用新型所涉及的弹性传递式节能车轮装置(图1)是由外缘轮胎(1)、车轮金属骨架(2)、充气气包组(3)、车轴(4)、导向系统(5)、滚动轴承(6)、传动系统(7)组成。外缘轮胎(1)为充气压力很高的高弹性体，与车轮金属骨架(2)相连。外缘轮胎(1)和车轮金属骨架(2)靠滚动轴承(6)与导向系统(5)滚动连接。外缘轮胎(1)和车轮金属骨架组成一个整体，可以绕导向系统转动。车轮金属骨架(2)与传动系统(7)相连，连接方式为紧固连接。车轴(4)的垂直导向环面与导向系统左端面滑动配合。充气气包组(3)在导向系统(5)内，把车轴包裹或支撑在中间，使导向系统与车轴分为两部分，形成导向系统与车轴弹性连接。

导向系统(图2)由帽形轴套(13)和无轨道导向轴承组成。无轨道导向轴承由两个圆滚动面(14)、滚球组(15)和片形螺旋弹簧(16)组成。片形螺旋弹簧(16)的中心处为环状，包裹滚球组，可以使滚球组在空载时自动回到中心位置上。滚球组由多个滚球组成，可以增大接触面积。导向系统位于滚动轴承(6)和充气气包组(3)之间，左端面与车轴垂直导向环面靠无轨道导向轴承滚动摩擦配合，使车轴(4)与整个车轮在运动中保持互相垂直，起导向作用。

帽形轴套(图3)，形如帽状，内圆侧有气包沟槽，沟槽数量与气包数相等。端面上均匀分布着无轨道导向轴承，其数量为3组以上，每组在端面两边各一个。端面内环圈呈椭圆或圆形偏心形状，其右侧与车轴相切，用来限制车轴相对车轮的后位移(运动方向为前，反之为后)。其工作过程：当车轮在受冲击时，帽形轴套(13)相对车轴(4)中的垂直导向环面作平动，无轨道导向轴承中的滚球组(15)在圆滚动面(14)内作无轨道运动，减小摩擦阻力，使车轮与车轴保持垂直。

充气气包组是由一个或多个橡胶等材料制成的气包组成的一个整体。由于充气气包组气包的数量不同，所以导向系统中的帽形轴套与充气气包组的结构有所不同。下面通过几种形式说明其结构的变化。

5个气包组成的充气气包组(图4)由5个直径不同或相同的圆柱形气包相互连通组成的一个整体充气气包组。气包与气包之间的气体相通，气压相等。5个气包之间靠橡胶管(8)相接通。气包并排排列在导向系统中的帽形轴套(13)内，把车轴包裹或支撑在中间。气包在帽形轴套内可以是间隙配合，气包的截面呈圆形。也可以是过盈配合，气包的截面呈椭圆形。导向系统与车轴靠充气气包组弹性连接在一起。