Vetolaitteen tiivistäminen vanteeseen
MIT:n Senseable City Lab popularisoi vuonna 2009 nykyaikaisen itsenäisen ”älypyörän” konseptin Copenhagen Wheelin myötä. Kirkas napakuori sisälsi harjattoman tasavirtamoottorin, litiumakkurenkaan, vääntömomenttianturin ja langattoman ohjaimen, ja se muutti tavallisen teräspyöräpolkupyörän polkuapua antavaksi hybridiksi kymmenessä minuutissa.
Viisitoista vuotta myöhemmin tämä arkkitehtoninen ajattelu on haarautunut kevyen ja keskikokoisen liikkumisen alueille. Erikoisvalmistajien, kuten Elaphe, Protean Electric ja Grin Technologies, aksiaalivuo- ja ulkoroottorisäteisvuomoottorit poistavat ketjut, hihnat ja kartiohammaspyörät. Koska sähkömagneettinen voima vaikuttaa laajalla säteellä lähellä vannetta, suoravetonavat tuottavat välittömän millisekunnin vääntömomenttivektoroinnin. Tämän ansiosta nelipyöräinen alusta voi korjata luistot kymmenen kertaa nopeammin kuin mekaaniset lukkiutumattomat jarrut.
-
90 asteen steer-by-wire-kulmamoduulit
Alustat, kuten Hyundai Mobis e-Corner ja Schaefflerin älykkäät kulmamoduulit, yhdistävät pyörän sisäisen käyttövoiman 90 asteen sähköisiin ohjausaktuaattoreihin. Ne mahdollistavat rinnakkaisen sivuttaispysäköinnin ja panssarivaunumaisen nollasäteisen kääntymisen ahtaissa kaupunkilastauslaitureissa.
-
Holonomiset omni- ja Mecanum-pyörät
Käytössä WHILL-sähköpyörätuoleissa ja varastovetureissa: segmentoidut passiiviset rullat antavat etupyörien kääntyä sivusuunnassa ilman kaster-kääntymisen hankausvaikutusta. Tämä pienentää merkittävästi kääntösäteitä hisseissä.
-
Sisäinen silmukkajousitus vanteeseen (Loopwheels)
Kun jäykät metallipinnat korvataan kolmella tangentiaalisella hiilikuitukomposiittisella C-jousella, vanteen napa itse absorboi reunakiveyksen iskut. Tämä on arvokasta taitettavissa kaupunkipyörissä ja pyörätuoleissa, joissa haarukan liikerata ei mahdu.
-
Muistiseosmuotoiset NiTi-verkkorenkaat
The SMART Tire Companyn NASA Glenn Research Centerin planeettamönkijäprototyypeistä mukauttamat superelastiset nikkeli-titaanilangasta valmistetut verkot muovautuvat palautuvasti jopa 8 %:n venymään ilman ilmanpainetta. Ne ovat parhaillaan tulossa premium-polkupyörien pilotteihin.
Fysiikan hinta: jousittamaton massa ja kuoppien G-kuormat
Miksi jokainen henkilöauto tai rahtikolmipyörä ei pakkaa koko akkuaan ja invertteriään pyörän sisään? Vastaus on Newtonin toinen laki sovellettuna jousen alapuolelle. Kaikki pyörän sisään kiinnitetty, kuten kuparikäämit, neodyymimagneetit ja piikarbidi-MOSFETit, kokee suoran tieiskun ennen kuin iskunvaimentimet ehtivät pehmentää sitä. Terävään kuoppaan osuminen 35 km/h nopeudella altistaa napaelektroniikan ohimeneville kiihtyvyyksille, jotka ylittävät 50 g.
Raskaat pyörät vastustavat myös pystysuuntaisen liikkeen muutosta. Tämän vuoksi rengas hyppii hetkellisesti pesuvuoitteisella asfaltilla, mikä heikentää pitoa, ja välittää jyrähtävää kovuutta ohjaamoon. Onnistuneet älypyörämallit hallitsevat tätä kompromissia kahdella tavalla. Ne joko toimivat alle 25 km/h nopeudella, jolloin iskut pysyvät kohtuullisina, kuten sähköpotkulaudoissa, rahtipyörissä ja toimituskärryissä. Tai ne siirtävät akun pyörivästä napasta jousitettuun lattiarakenteeseen ja käyttävät kevyitä aksiaalivuostaattoreita, jotka on tiivistetty IP67/IP69K-standardien mukaan suolaista talvilietettä vastaan.
„Pallomaiset magneettileijutetut renkaat antavat ajoneuvojen pyöriä 360 astetta moottoritienopeuksilla.”
Viraalit konseptirenderöinnit, kuten Goodyear Eagle-360, esittävät irrallisia kumipalloja, joita pitää korin lokasuojien alla pelkkä magneettinen leijutus.
Ilmaraon magneettinen jousitus ei kestä hätäjarrutuksen leikkausvoimia.
Sähkömagneettisen ilmaraon ylläpitäminen, joka kestää 1 g:n hätäjarrutuksen tai kuopan iskun, vaatii valtavan jatkuvan kelavirran ja ylijäähdytyksen. Samalla pallon ja magneettikotelon väliin jäävä tiehiekka toimii kuin teollisuushiekkapaperi.