分时双驱的可调附着力的两轮电动车辆的制作方法

本发明属于两轮电动车辆领域，包括电动轻便摩托车、电动摩托车领域，尤其是采用轿车级的宽平、子午线橡胶轮胎做为驱动轮的两轮电动车辆。

背景技术：

两轮电动车辆具有轻便、节能、环保、成本低的诸多优点，而得到广泛应用，据市场调查，中国现有两轮电动车辆近3亿辆，传统的两轮电动车辆普遍采用窄的、圆形截面橡胶轮胎，前/后轮的橡胶轮胎的宽度一般小于150毫米，轮胎较窄和采用普通圆形截面橡胶轮胎作为驱动轮带来的缺点和不足是，轮胎与地面的有效接触面积小、摩檫力小、与地面的附着力(俗称抓地力)不足、刹车距离远、车辆转弯时容易发生侧滑等安全隐患、爬坡时轮子与地面的附着力不足容易打滑导致爬坡能力不足；另外普通采用窄/圆胎的两轮车辆容易倾倒、不安全，轮胎窄的车辆的抗冲击及减振性也差、车辆行驶舒适性差。

为改进现有“窄/圆”胎两轮电动车辆的缺点，目前市场出现一种采用“宽/平”胎的两轮电动车辆，其前后轮胎宽度约205-225毫米，轮毂直径10-12英寸，该种车辆采用常规的两轮电动车辆设计，该种“宽/平”胎的两轮电动车由于轮胎与地面的接触面积较大，摩擦力也较大，车辆转弯时不容易发生侧滑；但是缺点是：在起步转向或低速下转向时比较费劲、不灵活、车辆转弯半径大，不具备后轮转向功能；另外一个缺点是车辆行驶阻力大，功耗大、效率低，车辆行驶里程不满意、如果增大电池的容量又会导致运行成本不理想；第三个缺点是车轮胎与地面之间的压力主要依靠车身重量及其载荷产生的自然压力，在爬45°大坡时、轮胎与地面的附着力仍然不足，只能爬15°以下的坡。

为克服和改进现有两轮电动车辆的种种不足，特提出本发明，在兼顾车辆安全性、平稳性的基础上实现两轮电动车辆的起步或低速转向时的灵活性、行驶舒适性、长续航里程、爬坡能力强、大力刹车时轮胎与地面的附着力富裕、不容易出现车轮打滑或抱死等导致车辆失稳的情况。

技术实现要素：

本发明采用分时双驱的可调附着力的两轮电动车辆系统架构，其特征在于，该电动车辆主要包括无动力的前轮组件a、主车身b、后摇臂c、后摇臂c和主车身b的后/上部框架之间安装有可调节预紧力的后减振器、后摇臂c的下面配置了动力保持架、动力保持架采用杠杆方式沿车辆纵向中心线在杠杆的铰接中心轴的前/后两个杠杆臂的下部配置可以交替着地、分时工作、与地面附着力不同的两套驱动轮d1和d2，在前/后两个杠杆臂的上部和后摇臂c的下部之间、在杠杆的铰接中心轴的两侧分别配置一套液压缸或直线电机的下压力调节系统，两个驱动轮d1和d2通过这两套下压力调节系统的选择性、分时下压、实现交替着地、分时工作、附着力调节，下压力调节系统对于驱动轮施加的下压力可以控制在车辆重量及其载重之和的0.3-1.5倍之间、主车身的后/上部的框架采用类似卡车减振弹簧板的原理设计、允许框架材料发生一定的弹塑性变形、可以采用1-3层、1-3毫米厚度的弹簧板材或多个板材的叠层来制备，这样可以对驱动轮所施加的辅助下压力提供相应的反作用力，并在下压力去除后基本恢复其平衡位置；在前杠杆臂的下部配置具有低滚动阻力的小驱动轮d1，在后杠杆臂的下部配置具有大驱动力、大附着力的宽/平胎大驱动轮d2；小驱动轮d1主要分时工作在以下时刻：当车辆在起步或低速转向需要转向助力时，或车辆需要工作在低速、节能、长续航里程行驶状态时，或车辆需要在低速后退状态时，或后面的大驱动轮d2的轮毂电机或其控制器过热需要保护而停止驱动工作时，小驱动轮d1的转向是通过固定在前杠杆臂的下面的转向助力电机mt3及其连接的蜗杆/蜗轮减速增扭的带动下、小驱动轮d1可以围绕车辆的纵向中心线左转或右转0-15°，根据车辆左转或右转以及前进或后退的实际需要，小驱动轮d1内置的小功率的轮毂电机mt1可以配合实施正转或反转；宽/平胎大驱动轮d2主要分时工作在以下时刻：车辆处于爬坡或负重较多需要大驱动力、大附着力时，或车辆处于长下坡、需要适当减速而刹车、增大车轮与地面的附着力时，或车辆在舒适平稳防侧滑模式下工作时，或需要大力刹车时，或前面的小驱动轮d1的轮毂电机mt1或控制器过热需要保护而停止驱动工作时；小驱动轮d1的轮胎与地面的滚动摩擦系数f1是大驱动轮d2的轮胎与地面的滚动摩擦系数f2的0.3-0.85倍，小驱动轮d1的轮胎采用高强度聚氨酯橡胶材料的圆柱形截面的实心轮胎、或采用高强度橡胶材料作为胎面的可充气子午线轮胎、胎面橡胶的邵氏硬度值介于83-100度、轮胎宽度介于60-150毫米、轮毂直径介于4-10英寸，小驱动轮d1的轮毂电机mt1的额定功率介于300-1000w，小驱动轮对常规沥青路面的最大附着力小于2400牛；大驱动轮d2配置有大功率的轮毂电机mt2以及刹车组件，轮毂电机mt2的额定功率介于1500-10000w，大驱动轮d2的轮胎采用轿车用的宽/平、可充气子午线轮胎、胎面橡胶的邵氏硬度值介于60-83度，轮胎宽度介于185至365毫米，轮胎高宽比介于30-80％、轮毂直径介于12-18英寸，大驱动轮对常规沥青路面的最大附着力不低于4000牛；前轮为非动力轮、其轮胎采用宽/平、可充气子午线橡胶轮胎、前轮配置有刹车组件和前减振器，前轮橡胶轮胎宽度介于125-255mm，轮胎的高宽比介于30-80％，胎面橡胶的邵氏硬度值介于60-83度，轮毂直径介于12-18英寸。

本发明的采用分时双驱的、可调附着力的两轮电动车辆，既可以通过两个驱动轮d1和d2的切换而获得不同的驱动能力以及调控车辆与地面的附着力，也可以在其中一个驱动轮着地时，通过调节相应辅助下压力的大小来调节该驱动轮与地面的压力、从而可以调节该驱动轮与地面的附着力。本发明设计的后驱动轮d2主要用于车辆需要大的驱动力和与地面的大的附着力，以满足车辆爬大坡和高负重、以及大力刹车等需要大摩擦力的使用情况，因此后驱动轮的轮胎胎面不宜过硬，轮胎与地面的实际接触面积希望适当加大，轮胎采用轿车常用的宽、平、可充气、子午线橡胶轮胎可以满足这样的技术要求；胎面橡胶的邵氏硬度值控制介于60-83度，轮胎宽度控制介于185至365毫米，轮胎高宽比控制介于30-80％、轮毂直径控制介于12-18英寸，胎面橡胶的硬度过低会导致轮胎的摩擦阻力过大、胎面橡胶的硬度过大会导致轮胎与地面的摩擦系数过小、附着力不足，大驱动轮的轮胎的宽度过小会导致与地面的附着力不足以及防止车辆倾倒性不利、轮胎的宽度增大会导致平稳性增加、但是也会导致车辆的重量增加对能耗和行驶里程不利；轮胎的高宽比过小会导致轮胎对地面冲击的缓冲吸收能力不足、过大的高宽比会导致滚动阻力增大，本发明控制宽/平胎大驱动轮与常规沥青路面的最大附着力不低于4000牛，这样车辆可以在整体重量400公斤的情况下甚至爬45°的坡也不至于轮胎打滑。驱动轮的轮毂直径过小会导致车辆通过性不利，轮毂直径过大会导致增加车辆的重量以及导致同样的轮毂电机的输出能力下的驱动力减小。为了降低地面波动对大驱动轮及其附属的杠杆等铰接处的冲击，本发明在大驱动轮d2的轮轴左右两侧分别安装配置有两个伸缩筒式减振器，减振器的上部活塞杆与动力保持架的杠杆的一端相连而固定。

小驱动轮d1与地面的摩檫力及附着力相对较小、主要作为起步时或低速下的转向轮以及节能长续航直行模式下使用，当车辆在起步或低速转向需要转向助力时，普通的两轮宽/平胎电动车辆没有转向助力的设计、采用宽/平胎的后驱动轮的轮胎会导致低速转向时后轮与地面的摩檫力较大，转向费力；采用本发明的技术方案，车辆在起步或低速下转向时首先将小驱动轮d1下压着地，后面的宽/平胎的大驱动轮d2离开地面，这样转向时的阻力得以减小，小驱动轮d1的转向是通过固定在前杠杆臂的下面的转向助力电机mt3及其连接的蜗杆/蜗轮减速增扭的带动下、小驱动轮d1可以围绕车辆的纵向中心线左转或右转0-15°，如说明书附图1-4所示，根据车辆左转或右转以及前进或后退的实际需要，小驱动轮d1可以做相反的转向0-15°，将车辆转向半径缩小，内置的小功率的轮毂电机mt1可以相应地配合实施正转或反转。为了得到转向时较小的转向阻力、小驱动轮的轮胎的硬度设计得比普通得橡胶轮胎的大，比如采用邵氏硬度83-100度的高强度聚氨酯橡胶材料作为胎面材料，轮胎的宽度相应地控制在60-150毫米地范围内、小驱动轮的轮胎既可以采用高强度聚氨酯材料包覆的圆柱形截面的轮胎，也可以采用普通摩托车常用的圆形截面的可充气、子午线橡胶轮胎，相应地小驱动轮对常规沥青路面的最大附着力小于2400牛即可满足常规使用要求；为了降低地面波动对小驱动轮及其附属的涡轮蜗杆、转向电机、轴承、铰接处等的冲击、本发明在小驱动轮d1的轮轴左右两侧分别安装配置有两个伸缩筒式减振器，减振器的活塞杆上部通过转向保持架相连、转向保持架通过连接轴与转向涡轮相连、转向涡轮的中心轴安装有一对角接触球轴承，轴承安装固定在杠杆臂下面的轴承座内。

小驱动轮d1的轮轴左右两侧也可以不安装减振器而是分别安装配置有抗冲击弹簧及导向杆，导向杆上部通过转向保持架相连、转向保持架通过连接轴与转向涡轮相连、转向涡轮中心轴安装有一对角接触球轴承，轴承安装固定在杠杆一侧的轴承座内，在后摇臂c的中后部和主车身b的上部框架之间安装有可调节预紧力的后减振器。

大驱动轮d2的轮轴左右两侧也可以不安装减振器而是分别安装配置有抗冲击弹簧及导向杆，导向杆与动力保持架的杠杆的一端相连而固定，在后摇臂c的中后部和主车身b的上部框架之间安装有可调节预紧力的后减振器。

小驱动轮d1和大驱动轮d2的轮轴两侧也可以均不安装减振器、仅安装抗冲击用的弹簧和导向杆，在后摇臂c的中后部和主车身b的上部框架之间安装有可调节预紧力的后减振器。

为了防止车辆行驶或停驶时倾倒，本发明除采用较宽的前、后轮扁平胎设计以外，在车架两侧的下部居中位置也可以安装配置至少两个防倾边轮部件，防倾边轮部件主要包括与车架的连接装置，碰到障碍物时具有上下位移功能的弹簧/导向杆/套筒组件，下部安装有小滚轮；两个防倾边轮部件所采用的弹簧在静态下的予压缩力大于等于车身净重量w、小于等于2*w，在车辆静态时的边轮的活塞杆上下位移量小，这样车辆停驶时，即使通过两边的防侧倾边轮，组合较宽的后轮，也可以实现车辆防倾倒；两个防倾边轮部件在静态下的离地间隙介于50-80毫米，过大的离地间隙不利于防倾倒，过小的离地间隙，不利于通过性，在碰到地面障碍物时，活塞杆的上下位移量介于60-120毫米；本发明通过小防倾边轮实现了车辆的防倾倒，并实现了较好的车辆通过性，即使碰到较高的地面障碍物，也可以实现无忧、顺畅通过。

为更好的理解本发明，特用以下说明书附图进一步说明和阐释。

附图说明

说明书附图1为本发明的电动车辆向前方左转弯时轮子与地面的作用力及其分解原理图，此时最后面的宽/平胎大驱动轮d2悬起，中间的小驱动轮d1作为转向轮着地工作，图中f1为前轮受到的手动转向前进驱动力、f2为其水平分力、f3为其前行方向上的分力；中间的小驱动轮d1采用前进/正转模式，小驱动轮d1向右与前轮反向转动一定角度，其中f5为小驱动轮d1的轮毂电机产生的正向驱动力、f6为其水平分力、f4为其前行方向上的分力。

说明书附图2为本发明的电动车辆向前方右转弯时轮子与地面的作用力及其分解原理图，此时最后面的宽/平胎大驱动轮d2悬起，中间的小驱动轮d1作为转向轮着地工作，图中f7为前轮受到的手动转向前进驱动力、f9为其水平分力、f8为其前行方向上的分力，中间的小驱动轮d1采用前进/正转模式，小驱动轮d1向左与前轮反向转动一定角度，其中f10为小驱动轮d1的轮毂电机产生的正向驱动力、f12为其水平分力、f11为其前行方向上的分力。

说明书附图3为本发明的电动车辆向左后方倒退、转弯时轮子与地面的作用力及其分解原理图，此时最后面的宽/平胎大驱动轮d2悬起，中间的小驱动轮d1作为转向轮着地工作，图中f13为前轮受到的手动后退转向驱动力、f14为其水平分力、f15为其后退方向上的分力，中间的小驱动轮d1采用后退/反转模式，小驱动轮d1向右与前轮反向转动一定角度，其中f16为小驱动轮的轮毂电机产生的后退驱动力、f17其水平分力、f18其后退方向上的分力。

说明书附图4为本发明的电动车辆向右后方倒退、转弯时轮子与地面的作用力及其分解原理图，此时后面的宽/平胎大驱动轮d2悬起，小驱动轮d1作为转向轮着地工作，图中f19为前轮受到的手动转向驱动力、f20为其水平分力、f21为其后退方向上的分力，中间的小驱动轮采用后退/反转模式，小驱动轮d1向左与前轮反向转动一定角度，其中f22为小驱动轮的轮毂电机产生的后退驱动力，f23为其水平分力、f24为其后退方向上的分力。

说明书附图5为本发明的采用分时双驱的可调附着力的两轮电动车辆系统架构原理图，图中前部的小驱动轮d1受压着地，后部的大驱动轮d2悬空离地，图中：1为主车身b的后/上部框架，2为后减振器与主车身之间的连接铰链，3为可调节预紧力的后减振器，4为后减振器与后摇臂之间的连接铰链，5为后摇臂，6为大驱动轮d2对应下压用的液压缸或直线电机与后摇臂之间的连接铰链，7为大驱动轮d2对应下压用的液压缸或直线电机，8为下压用的液压缸或直线电机7与后杠杆臂之间的连接铰链，9为连接后驱动大轮d2用的后杠杆臂，10为大驱动轮d2的减振器上部活塞杆之间的连接固定过渡体，11为大驱动轮d2轮轴左右两侧分别安装配置的两个伸缩筒式减振器，12为大驱动轮d2的轮胎，13为大驱动轮d2的轮毂，14为大驱动轮d2的轮毂电机，15为杠杆与动力保持架30之间的连接铰链，16为连接小驱动轮d1用的前杠杆臂，17为小驱动轮d1的轮毂电机，18为小驱动轮d1的轮毂，19为小驱动轮d1的轮胎，20为小驱动轮d1的轮轴左右两侧分别安装配置的两个伸缩筒式减振器，21为两个减振器的活塞杆上部连接用的转向保持架，22为转向用的涡轮，23为转向用的蜗杆，24为转向涡轮的中心轴安装轴承，25为轴承座，26为转向用直流电机，27为前杠杆臂与下压用的液压缸或直线电机的连接铰链，28为下压用的液压缸或直线电机，29为下压用的液压缸或直线电机与后摇臂之间的连接铰链，30为动力保持架，31为后摇臂与主车身之间的连接铰链，32为主车身，图5中右侧的a-a剖面为大驱动轮的中心和动力保持架的中心剖面。

说明书附图6为本发明的采用分时双驱的可调附着力的两轮电动车辆系统架构原理图，图中后部的大驱动轮d2受压着地，前部的小驱动轮d1悬空离地，图中：1为主车身b的后/上部框架，2为后减振器与主车身之间的连接铰链，3为可调节预紧力的后减振器，4为后减振器与后摇臂之间的连接铰链，5为后摇臂，6为下压用的液压缸或直线电机与后摇臂之间的连接铰链，7为大驱动轮d2所对应下压用的液压缸或直线电机，8为下压用的液压缸或直线电机7与后杠杆臂之间的连接铰链，9为连接大驱动轮d2用的后杠杆臂，10为大驱动轮d2的减振器上部活塞杆之间的连接固定过渡体，11为大驱动轮d2轮轴左右两侧分别安装配置的两个伸缩筒式减振器，12为小驱动轮d1的轮胎，13为小驱动轮d1的轮毂，14为小驱动轮d2的轮毂电机，15为杠杆与动力保持架24之间的连接铰链，16为连接小驱动轮用的前杠杆臂，17为小驱动轮d1的轮轴左右两侧分别安装配置的两个伸缩筒式减振器，18为两个减振器的活塞杆上部连接用的转向保持架，19为为转向用的涡轮，20为转向涡轮的中心轴安装轴承，21为轴承座，22为为前杠杆臂与小驱动轮d1所对应下压用的液压缸或直线电机的连接铰链，23为下压用的液压缸或直线电机，24为动力保持架，25为后摇臂与小驱动轮d1所对应下压用的液压缸或直线电机的连接铰链，26为后摇臂与主车身之间的连接铰链，27为主车身，图6中右侧的c-c剖面图为小驱动轮d1的中心和动力保持架的中心剖面，其中28为转向用的直流电机，29为转向用的蜗杆，30为涡轮下面的15°转向角指示孔对应的传感器发射端，31为涡轮上面的15°转向角指示孔对应的传感器的接收端探头，32为涡轮下面的5°转向角指示孔对应的传感器发射端，33为转向用的涡轮，34为涡轮上面的5°转向角指示孔对应的传感器的接收端探头。

说明书附图7为涡轮上开有转向角探测指示孔的示意图。

实施例

采用分时双驱的可调附着力的两轮电动车辆系统架构，结构如说明书附图6所示，下压力调节系统采用双向作用液压缸，对于驱动轮施加的辅助下压力可以控制在车辆重量及其载重之和的0.3-1.5倍之间、主车身的后/上部的框架材料采用允许弹塑性变形的结构设计、采用2毫米厚的的65mn弹簧板材2张叠层后使用，这样可以对较大的下压力提供相应的反作用力；在前杠杆臂的下部配置具有低滚动阻力的小驱动轮d1，在后杠杆臂的下部配置具有大驱动力、大附着力的宽/平胎大驱动轮d2；小驱动轮d1的轮胎与地面的滚动摩擦系数f1是大驱动轮d2的轮胎与地面的滚动摩擦系数f2的0.3-0.5倍，小驱动轮d1的轮胎采用高强度聚氨酯橡胶材料的圆柱形截面的实心轮胎、胎面橡胶的邵氏硬度值介于90-95度、轮胎宽度120毫米、轮毂直径6英寸，小驱动轮d1的轮毂电机mt1的额定功率800w，在车身和负荷整体重量400公斤的条件下，小驱动轮对常规沥青路面的最大附着力为2000牛；大驱动轮d2配置有大功率的轮毂电机mt2以及刹车组件，轮毂电机mt2的额定功率8000w，大驱动轮d2的轮胎采用轿车用的宽/平、可充气子午线轮胎、胎面橡胶的邵氏硬度值介于70-75度，轮胎宽度285毫米，轮胎高宽比40％、轮毂直径15英寸，大驱动轮对常规沥青路面的最大附着力不低于5000牛；前轮为非动力轮、其轮胎采用宽/平、可充气子午线橡胶轮胎、前轮配置有刹车组件和前减振器，前轮橡胶轮胎宽度155mm，轮胎的高宽比60％，胎面橡胶的邵氏硬度值介于70-75度，轮毂直径15英寸；本实施例的电动摩托车可以在车体和负荷整体重量为400公斤的条件下，采用大驱动轮着地运行，液压缸对大驱动轮施加2200牛的附加压力，本发明的两轮电动车辆可以按7.2公里每小时的速度爬上45°沥青路面的大坡，下45°的大坡时刹车仍然有效，不产生侧滑，车辆平稳、安全、舒适。

作为对比的常规普通宽/平子午线轮胎的电动摩托车即使同样采用8000w的电机驱动，由于轮胎对地面的附着力不够，后驱动轮出现打滑，车辆不能爬上45°的大坡，车辆在下45°大坡时刹车出现打滑、刹不住车的现象。