CN111183303A - 车轮平旋传动机构 - Google Patents

Abstract

一种车轮平旋传动机构，由主轴(1)、从轴(2)、星轮(3)、弹性体(4)、轴承(5)和从轴法兰盘(6)构成；与从轴法兰盘(6)同轴相连的从轴(2)通过轴承(5)设主轴(1)上并可相对转动，由弹性体一端与两半圆柱体组成的星轮(3)均设从轴圆凹槽(8)内且可自转，弹性体另一端均设主轴凹槽(7)内，使弹性体(4)在由主轴、从轴、星轮、轴承和从轴法兰盘构成的环状弹力腔内均可产生弹性弯矩作用形变；发动机作用主轴，使主轴凹槽、星轮及从轴圆凹槽同步啮合弹性体两端产生弹性弯矩作用，经从轴法兰盘驱动车轮摩擦路面，车轮形成快速周期性的平旋运动和平衡增力作用；同比现技术，汽车驱动功效增2倍、节能约40％。

Description

车轮平旋传动机构

技术领域

本发明是汽车动力技术领域的一项应用基础研究，主要涉及汽车、列车等轮式机动交通运输工具的动力技术领域。

背景技术

自从现代汽车发明以来，随着汽车的普及，已造成全球道路交通事故的日益增多、石油资源的逐渐枯竭和汽车尾气的大量排放问题等，使“安全、节能、环保”成为汽车产业领域亟待解决的三大技术难题。而解决汽车动力技术的节能环保问题，全球汽车界一直都是依赖于发动机、变速箱、车轮轮胎、车身造型与轻量化、混合动力、电动化、电机轮毂和制动能量回收等现有传统技术路线；解决汽车动力技术的安全问题，还使用了ASR/TCS车轮防滑驱动等电子主动安全控制技术。但在汽车动力学基础理论无创新突破的前提下，仅依赖于现有传统技术路线，是不可能从根本上解决汽车动力技术节能环保问题的，也不可能解决汽车制动技术的安全问题。

基于牛顿定律，本发明正式提出了一种全新的汽车动力学理论—车轮平旋动力学理论(发明理论定义)及车轮传动技术解决方案，旨在从根本上解决现有汽车动力技术的节能环保问题等。

根据现有车轮纯旋动力学理论(发明理论定义)，分析汽车驱动问题时，人们都是将“车身、车轮”视为一主体，将“路面”视为一客体，并认为在主、客两体之间，车轮与路面的摩擦附着力(即滚动静摩擦力)就是推动汽车加速前行的主要作用外力，且该外力的作用极值受限于车轮与路面的最大静摩擦力值。在该理论的长期禁锢下，人们一直把发动机作用车轮的力看作是汽车惯性运动系统的“内力”，因此，对于“车身、车轮”的相对运动与相互作用，自然不会有人再深究，致使在涉及“车轮、路面”相对运动与相互摩擦作用的汽车动力学基础理论上，也没能取得突破性的研究进展。

其实，车轮驱动、车轮制动，均属于汽车动力学范畴的技术问题，都是关于“车身、车轮、路面”相对运动与相互作用的三体动力学问题(存在周期性解)。从牛顿力学角度来说，汽车惯性运动系统的“内力”与“外力”，只有通过相互作用，才能同时产生。从运动学角度来看，发动机驱动汽车加速运动时，车身相对路面平动、车轮在车轴上转动和在路面上滚动，具有“平动+转动+滚动”的三体复合运动特性。针对此特性，本发明设计了一种既有平动又有旋转的车轮联轴传动机构；即通过该传动机构，汽车发动机驱动车轮转动并向后摩擦路面时，车轮在车轴上产生既有正向转动又有相对逆向转动的周期性平旋运动，使车身主动施力作用车轮和路面，形成车轮力矩平衡作用和平衡增力驱动作用，因此可大幅提升汽车发动机驱动车轮的作用功效。然而，现有汽车发动机经其联轴传动机构驱动车轮向后摩擦路面时，车轮相对于车轴，只能产生纯粹旋转运动(简称“纯旋运动”)，因此车轮所形成的力矩平衡作用，只能通过车轴向前施力作用车身，使车身相对路面始终处于前向被动受力状态，而形成不了平衡增力驱动作用。这也正是基于现有传统技术路线，一直不能有效解决汽车节能、环保难题的根本原因！

发明内容

为了实现“车轮平旋传动”发明目标、解决汽车动力技术节能环保问题，在PCT发明专利《车轮平衡增力驱动机构(PCT/CN/2019/085779)》的联轴传动结构基础上，本发明针对其星轮的安装位置及弹性长方体的安装方式提出如下改进设计方案，并对其原理上的叙述性错误进行更正：

本发明车轮平旋传动机构，包括一柱状的主轴、一筒状的从轴、一含有同轴轴段的从轴法兰盘、组合星轮、弹性长方体和轴承。从轴通过轴承安装在主轴上，并与主轴有同轴相对转动功能。主轴的一端，与汽车发动机或电动机的变速箱输出轴同轴相连；在主轴的另一端面圆周上，均布径向和轴向矩形开口向外的主轴凹槽，并由这些矩形凹槽在主轴上构成一中心齿轮。在从轴一端的圆环面上均布多个轴向向外开放的从轴圆凹槽，所述从轴圆凹槽的轴向横截面为圆形，其沿径向的圆凹槽底部设有正对轴心的径向矩形喇叭开口、圆凹槽顶部设有正对轴心的径向矩形柱面凹槽。由弹性长方体一端与两半圆柱体插接组成的组合星轮，分别设置在从轴圆凹槽内，并有相对自转功能；弹性长方体的另一端分别插接安装在主轴凹槽内，使弹性长方体在由主轴、从轴、组合星轮、轴承和从轴法兰盘共同构成的环状弹力腔内，具有同时产生弹性弯矩作用形变之功能。均布从轴圆凹槽的从轴一端与从轴法兰盘之间，通过轴向螺栓实现同轴紧固连接，从轴法兰盘的同轴轴段与现车用车轮轴承单元的转轴同轴相连。

传动机构不工作时，汽车发动机或电动机的变速箱输出轴无扭矩作用主轴，由主轴、从轴、组合星轮、弹性长方体、轴承和从轴法兰盘组成的联轴传动机构，与车轮一起处于同步静止或自由转动状态，对于现车用车轮轴承单元的转轴及车轮，不产生弹性弯矩作用。

传动机构开始工作时，汽车发动机或电动机的变速箱输出轴开始作用主轴，通过主轴凹槽、组合星轮及从轴圆凹槽同步啮合弹性长方体两端，在环状弹力腔内迅速产生弹性弯矩作用及作用形变，同时弹性长方体两端在主轴凹槽、组合星轮内产生同步小位移滑动，弹性长方体同步完成弹性势能存储，再由从轴和从轴法兰盘的同轴轴段作用现车用车轮轴承单元的转轴，使车轮开始正向转动并向后摩擦路面，因此主轴、从轴和从轴法兰盘及车轮在车轴上开始进入快速周期性的平旋运动状态，同时车轮在车轴上形成力矩平衡作用和平衡增力驱动作用。在所述平旋运动的每个作用周期内，首先从轴和组合星轮与主轴产生相对逆向公转，同时组合星轮在从轴圆凹槽内同步产生相对逆向自转；当所述的相对逆向公转、相对逆向自转停止时，从轴和组合星轮与主轴立刻产生相对正向公转，同时组合星轮在从轴圆凹槽内同步产生相对正向自转；一旦所述的相对正向公转、相对正向自转停止，则主轴、从轴和从轴法兰盘及车轮在车轴上又将立刻进入新的平旋运动周期、循环往复，直至传动机构工作结束为止。在所述快速周期性的平旋运动中，由于车身相对于路面的最佳前向驱动力，大于车轮向后作用路面的静摩擦力的二倍，所以，同比现有技术，汽车发动机或电动机的变速箱输出轴驱动车轮的功效增加二倍，汽车在路面上向前加速运动。

传动机构工作结束时，一旦汽车发动机或电动机的变速箱输出轴作用扭矩消失，主轴将立刻停止对从轴的弹性弯矩作用，同时弹性长方体同步释放弹性势能，主轴、从轴和从轴法兰盘及车轮在车轴上立刻结束快速周期性的平旋运动和平衡增力驱动作用。

上述传动机构中，在主轴与从轴的同轴相对转动连接处，同轴组合使用两只滚动轴承，或者使用滑动轴承，以实现主轴、从轴之间的同轴定位及减摩作用；中心齿轮半径与组合星轮半径相等，以确保弹性长方体形成最佳的弹性弯矩作用和平衡增力作用效果；弹性长方体采用弹簧钢加工，以满足弹性弯矩作用强度要求；在环状弹力腔内填满润滑油脂，以实现组合星轮、从轴圆凹槽、弹性长方体、中心齿轮的减摩润滑和轴承润滑。

上述传动机构，安装在汽车发动机或电动机的变速箱上作为输出轴使用，或者安装在车轮驱动半轴上作为联轴器使用；主轴与汽车发动机或电动机的变速箱输出轴同轴连接使用、从轴与现车用车轮轴承单元的转轴同轴连接使用，或者从轴与汽车发动机或电动机的变速箱输出轴同轴连接作为主动轴使用、主轴与现车用车轮轴承单元的转轴同轴连接作为从动轴使用。

本发明的技术效果是：

通过车轮平旋传动机构，汽车发动机或电动机的变速箱输出轴驱动车轮以快速周期性的平旋运动方式摩擦作用路面时，同比现有汽车动力技术，驱动功效提高2倍、节能约40％，大幅提升汽车的动力性能、使用经济性、操控性能和驾驶体验等。此外，通过大幅提高汽车的通过性能，还可为汽车提供必要的主动安全技术保护功能。

除了汽车应用外，本发明的车轮联轴传动机构亦适用于列车等其它轮式机动交通运输工具或其它机械传动领域。

附图说明

图1为传动机构实施例总体装配结构(无从轴法兰盘)的轴向平面示意图，

图2为传动机构构实施例总体装配结构(有从轴法兰盘)的侧向轴剖视示意图，

图3a、3b分别为主轴(含组合星轮)的轴向平面及侧向轴剖视示意图，图4a、4b分别为从轴(含弹性长方体)的轴向平面及侧向轴剖视示意图，图5a、5b分别为从轴法兰盘的轴向平面及侧向轴剖视示意图，

图6a、6b分别为传动机构实施例不工作和工作时的原理示意图，

图7为传动机构工作时车轮与路面的摩擦受力分析示意图，

具体实施方式

在此，以车轮平旋传动机构采用六个组合星轮、六个弹性长方体的设计方案作为本发明的具体实施例，将其结构组成和工作原理进行简要说明：

一、结构组成

图1、2分别为车轮平旋传动机构实施例的总体装配结构的轴向平面、侧向轴剖视示意图：

1为柱状主轴，与汽车发动机或电动机的变速箱输出轴同轴相连；2为筒状从轴，通过从轴法兰盘6与现车用车轮轴承单元的转轴同轴相连；主轴、从轴与其它转轴间采用何种同轴连接方式，如法兰盘、花键、万向节等，可根据汽车底盘的布局空间决定。3为组合星轮，4为弹性长方体，均设六个；组合星轮是由两半圆柱体与弹性长方体一端组成完整的短圆柱体，组合星轮和弹性长方体的数量可根据需要改变，以满足各种发动机或电动机最大输出作用扭矩的使用设计要求。5为滚动轴承，同轴组合使用两只自带双侧金属密封圈的薄壁深沟滚动球轴承，以实现主轴、从轴之间的同轴定位与相对转动功能。7为主轴凹槽，用于插装弹性长方体一端，由六个主轴凹槽构成中心齿轮，且中心齿轮半径与组合星轮半径相等，以确保主轴作用从轴时可以产生最佳的弹性弯矩作用。8为从轴圆凹槽，用于组合星轮在从轴上的可自转安装。9为从轴圆凹槽顶部的径向矩形柱面凹槽，用于弹性长方体一端的径向外延安装；10为从轴圆凹槽径向底部的径向矩形喇叭开口，为安装弹性长方体一端而开设。11为轴向螺纹孔，用于从轴与从轴法兰盘之间的同轴螺栓紧固连接。15、16分别为滚动轴承内外圈的固定式、可拆卸式挡圈。17为轴向紧固螺栓。在由主轴、从轴、组合星轮、滚动轴承和从轴法兰盘共同构成的环状弹力腔内，应填满润滑油脂，降低中心齿轮、组合星轮、弹性长方体的滑动摩擦和磨损，并对两只组合滚动轴承施加润滑，以延长传动机构的使用寿命。

注：从轴法兰盘，在图1中并没有表示，在图2中用虚线表示。

图3a、3b分别为主轴(含弹性长方体)的轴向平面及侧向轴剖视示意图：

1为柱状主轴。4为弹性长方体，作为弹性势能存储与转换部件。7为主轴凹槽，其径向、轴向矩形开口向外。13为两滚动轴承内圈的安装轴段。15为滚动轴承内圈的固定式挡圈。16为滚动轴承内圈的可拆卸式挡圈槽。

图4a、4b分别为从轴(含组合星轮)的轴向平面及侧向轴剖视示意图：

2为筒状从轴。3为组合星轮，由两半圆柱体组成。8为从轴圆凹槽，其轴向横截面为圆形、轴向向外开放。9为从轴圆凹槽顶部的径向矩形柱面凹槽，10为从轴圆凹槽底部的径向矩形喇叭开口，均为从轴圆凹槽的部分结构。11为轴向螺纹孔。14为两滚动轴承外圈的安装轴段。15为滚动轴承外圈的固定式挡圈。16为滚动轴承外圈的可拆卸式挡圈槽。

图5a、5b分别为从轴法兰盘的轴向平面及侧向轴剖视示意图：

6为从轴法兰盘，上设有一体化的同轴轴段。12为从轴法兰盘上的轴向圆通孔，用于与筒状从轴一端面的螺栓紧固连接。

其中，主轴、从轴、组合星轮和从轴法兰盘，均可选用合适标号的钢材，通过车削等工艺方法加工；弹性长方体可选用合适的弹簧钢加工，如50CrVA等；滚动轴承及其可拆卸式挡圈，可使用标准机械零部件。

总之，本发明实施例作为一种车用联轴器，既可安装在汽车发动机或电动机的变速箱上作为输出轴使用，又可安装在车轮驱动半轴上使用。另外，在主轴、从轴分别与发动机或电动机的变速箱输出轴、现车用车轮轴承单元转轴之间的对应连接关系上，支持主轴与从轴的互换使用。

二、工作原理

图6a、6b为传动机构实施例不工作和工作时的原理示意图：

O点为主轴和从轴轴线的轴向投影。O′点为组合星轮自转轴线的轴向投影。D所在封闭线区域表示中心齿轮的轴向投影。W所在封闭线区域表示从轴的轴向投影。注：滚动轴承无投影表示。

R为从轴圆凹槽圆心所在圆周的半径。r为组合星轮和中心齿轮的半径；r′为从轴圆凹槽的内径，且r<r′。L为弹性长方体的弹性弯矩作用形变长度。

ω0为从轴和车轮的角速度。ω1为主轴的角速度。Ω为组合星轮在从轴圆凹槽内产生同步相对自转的角速度。

Tp(t)为传动机构开始工作时每个弹性长方体产生的弹性作用弯矩的线性时间函数；六个弹性长方体同步工作时产生的最大弯矩作用数值均为Tp(t0)，设此时刻为t0。M为发动机或电动机的变速箱输出扭矩作用大小；T1、T2分别为传动机构工作时车轮反向力矩、同向转矩的作用大小。

其中，R、r、L和弹性长方体的长/宽/高及弹性材料力学性能参数等，都是本发明的核心设计参数。通过这些参数的优化设计，只要确保传动机构工作时，主轴相对于从轴的公转角、组合星轮在从轴圆凹槽内的同步相对自转角均等于或近似等于θ，即绝对值∣ω1-ω0∣＝Ω(建立运动学方程)，就能确保本发明传动机构在最大作用扭矩工作范围内，产生最佳实时线性可控的车轮平旋运动和平衡增力驱动作用效果。

图7为传动机构工作时车轮与路面的摩擦受力分析示意图：

f、fmax分别为车轮与路面的静摩擦力及最大值。Fd为车轮在车轴上的前向驱动力作用大小；F为车轮在路面上形成的前后平衡力作用大小。R1为车轮的半径。ω0为车轮的角速度；V为车身的前向平动线速度。θ角与图6b中的θ角相对应。

机构不工作时，汽车发动机或电动机的变速箱输出轴无扭矩作用主轴，即M＝0，由主轴、从轴、组合星轮、从轴法兰盘、弹性长方体和轴承组成的联轴传动机构，对于车轮轴承单元转轴不会产生弹性弯矩作用；即汽车在路面上处于静止(ω0＝ω1＝0、V＝0)或匀速行驶状态(ω0＝ω1≠0、V≠0)时，M＝T1＝T2＝6Tp(t)＝0，参考图6a、7理解。

为便于分析说明和理解，下面仅阐述汽车静止(ω0＝ω1＝0)时的起动加速原理。但对于汽车行驶途中加速原理，不再赘述。

机构开始工作时，汽车发动机或电动机的变速箱输出轴开始以角速度ω1在顺时针方向上输出作用扭矩M，且M从0迅速增至6Tp(t0)，M的最大作用数值及其增加速率，将由汽车每次起动时的加速度大小决定，如图6b、7所示。在主轴中心齿轮D作用下，通过主轴凹槽在顺时针方向上同步啮合六个弹性长方体一端迅速产生弹性弯矩作用，同时通过六个弹性长方体另一端同步啮合组合星轮和从轴圆凹槽，再由从轴和从轴法兰盘输出弹性弯矩6Tp(t)作用车轮轴承单元的转轴，使车轮开始迅速以ω0大小的角速度、T2＝M＝6Tp(t0)大小的弹性作用弯矩向后摩擦路面；与此同时，当路面对车轮迅速产生0至f大小的前向静摩擦力作用，并产生反向作用力矩T1＝fR1时，由于六个弹性长方体一端与六个组合星轮和从轴圆凹槽的弹性结构支撑力矩小于T1＝fR1，所以，主轴在相对于O点产生顺时针转角θ的同时，组合星轮在从轴圆凹槽内又可同步产生相对逆时针自转角θ，同时六个弹性长方体在环状弹力腔内同步产生弹性弯矩作用形变，并在组合星轮、主轴凹槽内产生同步小位移滑动，加之，车轮与路面之间的作用夹角θ，因此，主轴、从轴、从轴法兰盘及车轮在车轴上进入快速周期性的平旋运动状态，车轮在车轴上形成力矩平衡作用和平衡增力驱动作用，如图6b、7所示。

在上述每个平旋运动周期内，首先从轴和组合星轮与主轴在逆时针方向上产生相对公转角速度ω1-ω0，同时组合星轮在从轴圆凹槽内同步产生相对逆时针的自转角速度Ω，且Ω＝ω1-ω0；当Ω＝ω1-ω0＝0时，六个弹性长方体同步完成弹性势能存储，并产生6Tp(t0)大小的弹性作用弯矩，从轴和组合星轮与主轴立刻产生相对正时针的公转角速度ω0-ω1，同时组合星轮在从轴圆凹槽内同步产生相对正时针的自转角速度Ω，且Ω＝ω0-ω1；一旦Ω＝ω0-ω1＝0时，则主轴、从轴和从轴法兰盘及车轮在车轴上又将会立刻进入新的平旋运动周期、循环往复，直至传动机构工作结束为止，如图6b、7所示。

一旦形成上述车轮力矩平衡作用和平衡增力驱动作用，弹性作用弯矩6Tp(t0)通过车轴向前作用车身，车身立刻开始主动施力向后作用车轮并向后摩擦路面，使路面对车轮形成一对大小为F＝f、前后方向相反的平衡力作用，同时路面对车轮的前向作用合力为(f+F)-F＝f≤fmax，仍是路面的前向静摩擦作用力f，而作用在车轮转轴和车身上的前向作用力是Fd＝(f+F)+F≤3fmax，因此车轮相对于路面形成平衡增力驱动作用。经过传动机构快速周期性的平旋运动作用，因为从轴角速度ω0将会随主轴角速度ω1的迅速增加而增加，所以，车身相对路面向前加速平动，车轮在路面上向前加速滚动。此时，车轮的等效力矩作用平衡方程为T1+FR1＝T2+FR1(建立动力学方程)，式中T1＝fR1、T2＝M＝6Tp(t0)、FR1＝6Tp(t0)。

根据牛顿第三定律，由于车身相对路面主动向后施力作用等于车身前向受力，所以，汽车发动机或电动机输出扭矩M＝Tp(t0)＝fR1并经传动机构作用车轮时，通过车身在车轮转轴上主动施力作用，除了车轮可向后摩擦路面外，还可使路面对车轮形成前后平衡增力作用，因此车轴上会形成大小为Fd＝f+2F＝3f≤3fmax的前向驱动作用力。

在上述快速周期性的车轮平旋运动和平衡增力作用中，因为弹性作用弯矩Tp(t)为线性时间函数，并支持发动机或电动机变速箱输出扭矩的实时线性作用变化，所以，本发明不仅不会影响汽车加速运动的平顺性，而且，还会提升汽车动力系统的自适应匹配性能。

机构工作结束时，一旦汽车发动机或电动机的变速箱输出轴作用扭矩消失，主轴将会立刻停止对从轴的弹性弯矩作用，同时弹性长方体同步释放弹性势能，主轴、从轴、从轴法兰盘、组合星轮及车轮在车轴上立刻结束快速周期性的平旋运动和平衡增力驱动作用。

机构全力工作时，一旦发动机或电动机的变速箱输出轴作用扭矩大于路面最大静摩擦力作用车轮所产生的反向力矩作用，即M>fmaxR1，因为汽车驱动车轮在路面上打滑时，车身会出现跑偏或甩尾等危险工况，所以，本发明也需要现有ASR/TCS车轮防滑驱动电子主动安全控制功能的支持，以确保驱动车轮在路面上始终处于低滑移率的滚动静摩擦状态、产生最佳和安全的汽车驱动功效Fd＝3f≤3fmax，直至传动机构全力工作结束为止。

从能量守恒原理角度来说，汽车驱动技术的本质性原理，就是把发动机或电动机输出的机械能(即“汽车系统内能”)，通过驱动车轮转动向后摩擦路面的做功方式，转化成汽车的前向运动动能。在本发明技术中，发动机或电动机输出M＝6Tp(t0)＝fR1大小的作用扭矩，通过传动机构以快速周期性的平旋运动方式驱动车轮以及弹性势能的快速存储与释放方式并以f大小的作用力向后摩擦路面做功时，可使车身主动施力作用车轮和路面，车轮在路面上产生平衡力作用、车身相对于路面产生2f大小的平衡增力驱动作用，而车轮这种快速周期性的能量转化方式，可使发动机或电动机输出的机械能更多地转化成汽车的前向运动动能；即“汽车系统内能”转化效率很高，可得到高效利用。而在现有技术中，发动机或电动机输出的机械能转化成车身的平动动能，只有驱动车轮转动并以f大小的作用力向后摩擦路面做功这一种能量转化方式，因此“汽车系统内能”转化效率很低，能量浪费十分严重。通过上述简单定量、定性的同比分析可知，通过本发明传动机构驱动车轮时，由于发动机或电动机变速箱的输出轴功被转化成汽车运动动能的功率提高2倍，所以，汽车起动加速性能提高2倍、加速时间缩短2/3。

综合考虑车轮快速周期性的平旋运动作用、汽车燃油发动机“低转速/高扭矩/低功率、高转速/低扭矩/高功率”和电动机“启动扭矩低”功效特性以及动力匹配性能等因素，本发明技术的节能指标是，燃油汽车节油约40％、电动汽车省电约40％。

总之，本发明的主要技术优势是：一是联轴传动机构结构简单、安全可靠、成本低；二是大幅降低汽车的油耗和尾气排放；三是大幅提高汽车的动力性能、操控性能和驾驶体验及交通路网效能；四是大幅提升汽车动力系统的自适应匹配性能；五是大幅提高汽车行驶的安全性、降低车轮轮胎的摩擦负荷及磨损；六是大幅提升电动汽车的续航能力；七是大幅提高汽车的加速通过性能，提供必要的汽车主动安全技术保护等。

因此有理由说，本发明若能得到产业化实施，则将很可能引发一场令人期待的汽车动力技术革命！

除了汽车应用外，本发明亦适用于列车等其它轮式机动交通运输工具或其它机械传动领域。

结束语

本发明，为解决汽车节能、环保、安全三大技术历史遗留问题，提出了一种全新的车轮平旋动力学理论及汽车动力技术解决方案，以推动全球轮式机动交通运输工具动力技术的长足进步，为解决人类社会面临的长期可持续发展问题，打开了技术创新空间。

本发明的名词定义：

主轴——与汽车发动机或电动机的变速箱输出轴相连的柱状转轴，被定义为“主动轴”，简称“主轴”。

从轴——与现车用车轮轴承单元的转轴同轴相连的筒状转轴，被定义为“从动轴”，简称“从轴”。

从轴法兰盘——与筒状从轴一端面同轴紧固连接、并与现车用车轮轴承单元的转轴同轴相连的同轴轴段及法兰盘，被定义为“从轴法兰盘”。

组合星轮(星轮)、星轮半径——由两半圆柱体与弹性长方体一端构成的组合式短圆柱体，被定义为“组合星轮”，简称“星轮”；该组合式短圆柱体的外径，被称为“星轮半径”。

主轴凹槽、中心齿轮、中心齿轮半径——在主轴的一端面圆周上，均布径向、轴向矩形开口向外的凹槽，被定义为“主轴凹槽”；由这些矩形凹槽在主轴上构成的齿轮传动机构，被定义为“中心齿轮”；中心齿轮圆柱体的外径，被称为“中心齿轮半径”；主轴凹槽用于安装弹性长方体一端。

从轴圆凹槽——在从轴的一端面圆周上，均布轴向横截面为圆形、径向矩形喇叭开口正对轴心、轴向向外开放的圆形凹槽，被定义为“从轴圆凹槽”；从轴圆凹槽用于安装可自转的组合星轮。

环状弹力腔——本发明车轮传动机构工作时，因弹性长方体安装在由主轴、从轴、组合星轮、滚动轴承和从轴法兰盘多面共同构成的环状腔体内，经主轴凹槽、组合星轮及从轴圆凹槽同步啮合弹性长方体两端可同时产生弹性弯矩作用形变，将该环状腔体定义为“环状弹力腔”。

公转、自转、平旋运动——本发明车轮传动机构工作时，若从轴和组合星轮相对于主轴的逆向或正向转动被定义为“公转”，同时组合星轮在从轴圆凹槽内的相对逆向或正向转动被定义为“自转”，当公转、自转的即时角速度数值相等或近似相等时，从轴和主轴及车轮在车轴上产生既有平动、又有旋转的周期性复合运动，则被定义为“平旋运动”。

Claims (8)

1.一种车轮平旋传动机构，其特征在于，包括一柱状的主轴、一筒状的从轴、一含有同轴轴段的从轴法兰盘、组合星轮、弹性长方体和轴承；从轴通过轴承安装在主轴上，并与主轴有同轴相对转动功能；主轴的一端，与汽车发动机或电动机的变速箱输出轴同轴相连；在主轴的另一端面圆周上，均布径向和轴向矩形开口向外的主轴凹槽，并由这些矩形凹槽在主轴上构成一中心齿轮；在从轴一端的圆环面上均布多个轴向向外开放的从轴圆凹槽，所述从轴圆凹槽的轴向横截面为圆形，其沿径向的圆凹槽底部设有正对轴心的径向矩形喇叭开口、圆凹槽顶部设有正对轴心的径向矩形柱面凹槽；由弹性长方体一端与两半圆柱体插接组成的组合星轮，分别设置在从轴圆凹槽内，并有相对自转功能；弹性长方体的另一端分别插接安装在主轴凹槽内，使弹性长方体在由主轴、从轴、组合星轮、轴承和从轴法兰盘共同构成的环状弹力腔内，具有同时产生弹性弯矩作用形变之功能；均布从轴圆凹槽的从轴一端与从轴法兰盘之间，通过轴向螺栓实现同轴紧固连接，从轴法兰盘的同轴轴段与现车用车轮轴承单元的转轴同轴相连。

2.根据权利要求1所述的车轮平旋传动机构，其特征在于，机构开始工作时，汽车发动机或电动机的变速箱输出轴开始作用主轴，通过主轴凹槽、组合星轮及从轴圆凹槽同步啮合弹性长方体两端，在环状弹力腔内迅速产生弹性弯矩作用及作用形变，同时弹性长方体两端在主轴凹槽、组合星轮内产生同步小位移滑动，弹性长方体同步完成弹性势能存储，再由从轴和从轴法兰盘的同轴轴段作用现车用车轮轴承单元的转轴，使车轮开始正向转动并向后摩擦路面，因此主轴、从轴和从轴法兰盘及车轮在车轴上开始进入快速周期性的平旋运动状态，同时车轮在车轴上形成力矩平衡作用和平衡增力驱动作用；在所述平旋运动的每个作用周期内，首先从轴和组合星轮与主轴产生相对逆向公转，同时组合星轮在从轴圆凹槽内同步产生相对逆向自转；当所述的相对逆向公转、相对逆向自转停止时，从轴和组合星轮与主轴立刻产生相对正向公转，同时组合星轮在从轴圆凹槽内同步产生相对正向自转；一旦所述的相对正向公转、相对正向自转停止，则主轴、从轴和从轴法兰盘及车轮在车轴上又将立刻进入新的平旋运动周期、循环往复，直至传动机构工作结束为止；在所述快速周期性的平旋运动中，由于车身相对于路面的最佳前向驱动力，大于车轮向后作用路面的静摩擦力的二倍，所以，同比现有技术，汽车发动机或电动机的变速箱输出轴驱动车轮的功效增加二倍，汽车在路面上向前加速运动。

3.根据权利要求1所述的车轮平旋传动机构，其特征在于，在主轴与从轴的同轴相对转动连接处，同轴组合使用两只滚动轴承，或者使用滑动轴承，以实现主轴、从轴之间的同轴定位及减摩作用。

4.根据权利要求1所述的车轮平旋传动机构，其特征在于，中心齿轮半径与组合星轮半径相等，以确保弹性长方体形成最佳的弹性弯矩作用和平衡增力作用效果。

5.根据权利要求1所述的车轮平旋传动机构，其特征在于，弹性长方体采用弹簧钢加工，以满足弹性弯矩作用强度要求。

6.根据权利要求1所述的车轮平旋传动机构，其特征在于，在环状弹力腔内填满润滑油脂，以实现组合星轮、从轴圆凹槽、弹性长方体、中心齿轮的减摩润滑和轴承润滑。

7.根据权利要求1所述的车轮平旋传动机构，其特征在于，安装在汽车发动机或电动机的变速箱上作为输出轴使用，或者安装在车轮驱动半轴上作为联轴器使用。

8.根据权利要求1所述的车轮平旋传动机构，其特征在于，主轴与汽车发动机或电动机的变速箱输出轴同轴连接使用、从轴与现车用车轮轴承单元的转轴同轴连接使用，或者从轴与汽车发动机或电动机的变速箱输出轴同轴连接作为主动轴使用、主轴与现车用车轮轴承单元的转轴同轴连接作为从动轴使用。

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