Fordon kan tillverkas till ett överkomligt pris för en mängd olika specialändamål med hjälp av en sofistikerad hjulenhet utvecklad av forskare vid University of Waterloo.

Den fristående enheten kombinerar ett hjul och en elmotor med bromsning, suspension, styrning och ett kontrollsystem i en enda modul utformad för att skruvas fast i vilken fordonsram som helst.

Det skulle befria tillverkarna från att göra enorma investeringar för att utveckla dessa komponenter från grunden och möjliggöra ekonomisk produktion av specialiserade fordon även i små kvantiteter.

"Idén är modularitet och plug-and-play-kontroll, sa Amir Khajepour, professor i mekanik och mekatronik vid Waterloo. "Vår hjulenhet, på sätt och vis, är ett fullt fordon med endast ett hjul. Allt som saknas är en kropp."

Bilforskare tillämpade först konceptet på elektriska, tvåsitsiga stadsbilar, som lovar att minska trängseln och minska föroreningarna, men utgör bara en liten bråkdel av försäljningen på grund av höga priser, utrymmesbegränsningar och säkerhetsproblem.

Masstillverkade hjulenheter skulle avsevärt minska produktionskostnaderna och samtidigt skapa utrymme för passagerare som annars skulle ägnas åt mekaniska komponenter som rattstång.

För att förbättra stabiliteten hos de långa, smala bilar, forskare designade och prototypade också enheterna – som väger cirka 40 kg och har cirka 25 hästkrafter – för att möjliggöra aktiv hjulsvängning, eller lutning.

"Företag kommer att kunna tillverka en mindre bil som är billigare, för, sade Khajepour, chef för Mechatronic Vehicle Systems Lab. "Just nu, vi är inte där. Du måste betala mer för att få en mindre bil, att få mindre."

Nästa steg i forskningen innebär att skala upp hjulenheten, tekniskt kallad hörnmodul, för stora nytto- och nyttofordon.

Det skulle bana väg för mer kostnadseffektiv produktion av lågvolym, specialiserade fordon med skräddarsydda karosser inom områden inklusive gruvdrift, skogsbruk och räddningsinsatser.

"Det är ett stordriftsproblem, " sade Khajepour. "Hörnmoduler skulle tillåta oss, utan enorma utvecklingskostnader, att tillverka fordon som är specifika för varje applikation, för varje funktion, genom att enbart koncentrera sig på utformningen av kroppen och användargränssnittet."