Zwijanie napędu do obręczy
Senseable City Lab z MIT spopularyzowało nowoczesną, samodzielną koncepcję „inteligentnego koła” w 2009 roku za pomocą Copenhagen Wheel: jasnej obudowy piasty mieszczącej bezszczotkowy silnik prądu stałego, pierścień z baterią litową, czujnik momentu obrotowego i bezprzewodowy sterownik, który w ciągu dziesięciu minut zamieniał zwykły stalowy rower w hybrydę ze wspomaganiem pedałowania.
Piętnaście lat później ten architektoniczny pomysł rozgałęził się na lekkie i średnie pojazdy. Silniki osiowostrumieniowe i radialne z wirnikiem zewnętrznym od wyspecjalizowanych firm, takich jak Elaphe, Protean Electric czy Grin Technologies, eliminują łańcuchy, paski i przekładnie stożkowe. Ponieważ siła elektromagnetyczna działa na dużym promieniu, blisko obręczy, piasty z napędem bezpośrednim zapewniają natychmiastowe sterowanie momentem w milisekundach, dzięki czemu platforma czterokołowa może korygować poślizgi dziesięciokrotnie szybciej niż mechaniczne układy ABS.
-
Moduły narożne 90 stopni ze sterowaniem steer-by-wire
Platformy takie jak e-Corner firmy Hyundai Mobis czy inteligentne moduły narożne firmy Schaeffler łączą napęd umieszczony w kole z elektrycznymi siłownikami skrętu o kącie 90 stopni, co umożliwia równoległe parkowanie bokiem („krabem”) i obroty w miejscu w ciasnych miejskich zatokach załadunkowych.
-
Holonomiczne koła wszechkierunkowe i Mecanum
Stosowane w wózkach WHILL i holownikach magazynowych: segmentowane pasywne rolki pozwalają przednim kołom obracać się bocznie bez promienia skrętu kółek obrotowych, co znacznie zmniejsza promień zawracania w windach.
-
Koła z pętlową sprężyną wewnętrzną (Loopwheels)
Zastąpienie sztywnych metalowych szprych trzema stycznymi sprężynami C z kompozytu węglowego pochłania wstrząsy od krawężników wewnątrz samej piasty. Jest to cenne w składanych rowerach miejskich i wózkach inwalidzkich, gdzie skok amortyzatora widelca się nie mieści.
-
Opony z siatki ze stopu z pamięcią kształtu (NiTi)
Zaadaptowane przez The SMART Tire Company z prototypów łazików z Centrum Badawczego NASA Glenn, nadsprężyste siatki z drutu niklowo-tytanowego odkształcają się odwracalnie nawet o 8% bez ciśnienia powietrza. Obecnie wchodzą do pilotaży w rowerach premium.
Kara fizyczna: masa nieresorowana i obciążenia G od dziur w jezdni
Dlaczego nie każdy pojazd osobowy ani trójkołowy wózek towarowy mieści całą baterię i falownik wewnątrz koła? Odpowiedzią jest drugie prawo Newtona zastosowane poniżej sprężyny zawieszenia. Wszystko, co zamontowane wewnątrz koła, czyli uzwojenia miedziane, magnesy neodymowe i tranzystory MOSFET z węglika krzemu, doświadcza surowego uderzenia z drogi, zanim amortyzatory zdążą je złagodzić. Uderzenie w ostrą dziurę przy 35 km/h poddaje elektronikę piasty przyspieszeniom przejściowym przekraczającym 50 g.
Ciężkie koła również stawiają opór zmianie kierunku pionowego, przez co opona na chwilę odrywa się od falistego asfaltu (pogarszając przyczepność) i przenosi dudniące drgania do kabiny. Udane konstrukcje inteligentnych kół radzą sobie z tym kompromisem na dwa sposoby: albo działają poniżej 25 km/h (gdzie wstrząs kinetyczny pozostaje umiarkowany, jak w e-skuterach, rowerach cargo i wózkach dostawczych), albo przenoszą baterię z obracającej się piasty do zawieszonej platformy i stosują lekkie stojany osiowostrumieniowe uszczelnione zgodnie z normami IP67/IP69K przeciw zasolonej zimowej brei.
„Sferyczne opony na lewitacji magnetycznej pozwolą pojazdom obracać się o 360 stopni przy prędkościach autostradowych.”
Wirusowe wizualizacje koncepcyjne, takie jak Goodyear Eagle-360, pokazują nieprzywiązane gumowe sfery utrzymywane pod nadkolami podwozia wyłącznie dzięki lewitacji magnetycznej.
Magnetyczne zawieszenie ze szczeliną powietrzną nie wytrzymuje obciążeń ścinających podczas awaryjnego hamowania.
Utrzymanie elektromagnetycznej szczeliny powietrznej zdolnej wytrzymać awaryjne zatrzymanie z przyspieszeniem 1 g lub uderzenie w dziurę wymaga ogromnego, ciągłego prądu cewek i chłodzenia nadprzewodnikowego. Tymczasem drobiny piasku drogowego uwięzione między sferą a obudową magnetyczną działają jak przemysłowy papier ścierny.