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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf Fahrzeuge und insbesondere auf Verfahren und Systeme zum Steuern des Fahrzeugauftriebs.
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HINTERGRUND
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Bestimmte Fahrzeuge, wie z. B. Rennwagen und andere leistungsstarke Fahrzeuge, nutzen den Abtrieb, um ihre Leistung potentiell zu verbessern. Beispielsweise verwenden bestimmte leistungsstarke Fahrzeuge Tragflächen, Kotflügel oder andere Vorrichtungen, um einen Abtrieb für das Fahrzeug zu erzeugen. Eine Erhöhung des Abtriebs kann das seitliche Strömungsprofil für das Fahrzeug, beispielsweise die Kurvenlage, erhöhen. Jedoch kann in bestimmten Umgebungen (z. B. bestimmten Hügeln und Tälern) unter gewissen Umständen ein unerwünschter Fahrzeugauftrieb statt Abtrieb entstehen.
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Dementsprechend ist es wünschenswert, Techniken zur verbesserten Steuerung des Fahrzeugauftriebs vorzusehen. Es ist zudem wünschenswert, Verfahren, Systeme und Fahrzeuge bereitzustellen, die derartige Techniken anwenden. Andere wünschenswerte Funktionen und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden des Weiteren aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und den beigefügten Patentansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen, sowie dem vorangegangenen technischen Gebiet und Hintergrund, ersichtlich.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Gemäß einer exemplarischen Ausführungsform wird ein Verfahren bereitgestellt. Das Verfahren umfasst das Erhalten eines oder mehrerer Parameterwerte für ein Fahrzeug während des Betriebs des Fahrzeugs, das Feststellen, ob ein unvorhergesehener Auftrieb des Fahrzeugs unter Verwendung der Parameter wahrscheinlich ist, sowie das Implementieren einer oder mehrerer Steuerungsmaßnahmen, wenn festgestellt wird, dass der unvorhergesehene Auftrieb des Fahrzeugs wahrscheinlich ist.
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Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform wird ein System bereitgestellt. Das System umfasst ein oder mehrere Sensoren und einen Prozessor. Der eine oder die mehreren Sensoren sind so konfiguriert, dass sie während des Betriebs des Fahrzeugs Werte in Verbindung mit einem oder mehreren Parameterwerten für ein Fahrzeug messen. Der Prozessor ist mit dem einen oder den mehreren Sensoren gekoppelt und so konfiguriert, dass er zumindest das Feststellen, ob ein unvorhergesehener Auftrieb des Fahrzeugs unter Verwendung der Parameter wahrscheinlich ist, sowie das Implementieren einer oder mehrerer Steuerungsmaßnahmen, wenn festgestellt wird, dass der unvorhergesehene Auftrieb des Fahrzeugs wahrscheinlich ist.
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Gemäß einer weiteren exemplarischen Ausführungsform wird ein Fahrzeug bereitgestellt. Das Fahrzeug umfasst eine Karosserie, einen Sensor und einen Prozessor. Der eine oder die mehreren Sensoren sind so konfiguriert, dass sie während des Betriebs des Fahrzeugs Werte in Verbindung mit einem oder mehreren Parameterwerten für ein Fahrzeug messen. Der Prozessor ist mit dem einen oder den mehreren Sensoren gekoppelt und so konfiguriert, dass er zumindest das Feststellen, ob ein unvorhergesehener Auftrieb der Fahrzeugkarosserie unter Verwendung der Parameter wahrscheinlich ist, sowie das Implementieren einer oder mehrerer Steuerungsmaßnahmen, wenn festgestellt wird, dass der unvorhergesehene Auftrieb der Fahrzeugkarosserie wahrscheinlich ist.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die vorliegende Offenbarung wird im Folgenden in Verbindung mit den nachstehenden Zeichnungsfiguren beschrieben, worin gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen und worin:
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1 zeigt ein Funktionsblockdiagramm eines Fahrzeugs, das ein Steuersystem für zum Steuern des Auftriebs für das Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform beinhaltet; und
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2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Vorgangs zum Steuern des Auftriebs für ein Fahrzeug, das in Verbindung mit dem Fahrzeug und dem Steuersystem von 1 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform verwendet werden kann; und
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3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Teilvorgangs von 2, nämlich zur Bereitstellung eines angepassten Abtriebs gemäß einer exemplarischen Ausführungsform.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Die folgende ausführliche Beschreibung ist ihrer Art nach lediglich exemplarisch und soll weder die Offenbarung noch die Anwendung und Verwendungen derselben in irgendeiner Weise einschränken. Weiterhin besteht keine Absicht, an eine Theorie gebunden zu sein, die im vorstehenden Hintergrund oder in der folgenden ausführlichen Beschreibung dargestellt ist.
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In 1 wird ein Fahrzeug 100 gemäß einer exemplarischen Ausführungsform veranschaulicht. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben beinhaltet das Fahrzeug 100 eine Karosserie 114, ein Steuersystem 102 zum Steuern des Auftriebs für das Fahrzeug 100. In verschiedenen Ausführungsformen umfasst das Fahrzeug 100 ein Kraftfahrzeug; dies kann in anderen Ausführungsformen jedoch variieren. Zudem umfasst das Fahrzeug 100 in bestimmten Ausführungsformen ein leistungsstarkes Fahrzeug, wie beispielsweise ein Rennwagen oder eine andere Fahrzeugfähigkeit mit relativ hoher Leistung und Geschwindigkeit. Das Fahrzeug 100 kann eines von einer Reihe von verschiedenen Typen von Kraftfahrzeugen, wie zum Beispiel eine Limousine, ein Kombi, ein Lastwagen oder eine Geländelimousine (SUV), sein, und über einen Zweiradantrieb (2WD) (d. h. Heckantrieb oder Frontantrieb), Vierradantrieb (4WD) oder Allradantrieb (AWD) verfügen.
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In einer in 1 dargestellten Ausführungsform, beinhaltet das Fahrzeug 100 zusätzlich zu der oben erwähnten Abtriebskarosserie 114 und dem Steuersystem 102 ein oder mehrere Abtriebselemente 101, ein Fahrgestell 112, vier Räder 116, ein elektronisches Steuersystem (ECS) 118, einen Antriebsstrang 129, ein Lenksystem 150 und ein Bremssystem 160. Die Karosserie 114 ist auf dem Fahrgestell 112 angeordnet und umschließt im Wesentlichen die anderen Komponenten des Fahrzeugs 100. Die Karosserie 114 und das Fahrgestell 112 bilden ggf. gemeinsam einen Rahmen. Die Räder 116 sind jeweils mit dem Fahrgestell 112 in der Nähe einer jeweiligen Ecke der Karosserie 114 drehbar verbunden. Wie in 1 dargestellt, umfasst jedes Rad 116 eine Radbaugruppe, die einen Reifen 117, sowie ein Rad und zugehörige Komponenten (welche zum Zwecke vorliegender Anmeldung gemeinsam als „Rad 116“ bezeichnet werden) beinhaltet. In verschiedenen Ausführungsformen kann sich das Fahrzeug 100 vom in 1 dargestellten unterscheiden.
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In der exemplarischen Ausführungsform, die in 1 veranschaulicht ist, beinhaltet der Antriebsstrang 129 eine Stellgliedeinheit 120, die einen Motor 130 beinhaltet. In verschiedenen anderen Ausführungsformen kann sich der Antriebsstrang 129 von denjenigen, die in 1 dargestellt und/oder unten beschrieben sind, unterscheiden (z. B. kann der Antriebsstrang bei einigen Ausführungsformen ein Gasverbrennungsmotor 130 sein, während der Antriebsstrang 129 bei anderen Ausführungsformen einen Elektromotor, alleine oder in Kombination mit einer oder mehreren anderen Komponenten des Antriebsstrangs 129, beispielsweise für Elektrofahrzeuge, Hybridfahrzeuge und dergleichen, beinhalten kann). In einer in 1 dargestellten Ausführungsform sind die Stellgliedeinheit 120 und der Antriebsstrang 129 am Fahrgestell 112 angebracht, das die Räder 116 antreibt. In einer Ausführungsform umfasst der Motor 130 einen Verbrennungsmotor. In verschiedenen anderen Ausführungsformen kann der Motor 130 anstelle oder zusätzlich zu dem Verbrennungsmotor einen Elektromotor und/oder eine oder mehrere andere Komponenten eines Übertragungssystems (z. B. für ein Elektrofahrzeug) beinhalten.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 1 ist in einer Ausführungsform der Motor 130 mit mindestens einigen der Räder 116 durch eine oder mehrere Antriebswellen 134 (oder Achsen) gekoppelt. In der dargestellten Ausführungsform sind die Vorderachsen 135 und die Hinterachsen 136 dargestellt. In einigen Ausführungsformen ist der Motor 130 mit dem Getriebe mechanisch verbunden. In anderen Ausführungsformen kann der Motor 130 stattdessen mit einem Generator verbunden sein, der verwendet wird, um einen Elektromotor mit Strom zu versorgen, der mit dem Getriebe mechanisch verbunden ist. In bestimmten anderen Ausführungsformen (z. B. Elektrofahrzeuge) ist/sind u. U. kein Motor und/oder kein Getriebe erforderlich.
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Das Lenksystem 150 ist auf dem Fahrgestell 112 angebracht und steuert die Lenkung der Räder 116. In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Lenksystem 150 ein Lenkrad und eine Lenksäule, die in 1 nicht dargestellt ist.
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Das Bremssystem 160 ist auf dem Fahrgestell 112 angebracht und ermöglicht dem Fahrzeug 100, zu bremsen. Wie in 1 dargestellt, beinhaltet das Bremssystem 160 eine oder mehrere Bremseinheiten 161. In dem dargestellten Beispiel beinhalten die Bremseinheiten 161 eine oder mehrere vordere Bremseinheiten 162 (z. B. das Bremsen über ein oder mehrere Vorderräder 116) zusammen mit einer oder mehreren hinteren Bremseinheiten 163 (z. B. das Bremsen über ein oder mehrere Hinterräder 116). In verschiedenen Ausführungsformen können die Bremseinheiten 161 einen oder mehrere verschiedene Arten von Bremseinheiten beinhalten, beispielsweise Reibungsbremseinheiten, regenerative Bremseinheiten, hydraulische Bremseinheiten und/oder eine oder mehrere andere verschiedene Arten von Bremseinheiten. In verschiedenen Ausführungsformen steuert das Fahrzeug 100 zumindest unter bestimmten Umständen automatisch das Bremsen des Fahrzeugs 100 über die Bremseinheiten 161 über Befehle, die von dem Steuersystem 102 an das Bremssystem 160 geliefert werden.
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Hinsichtlich der oben erwähnten Abtriebselemente 101 können die Abtriebselemente 101 in verschiedenen Ausführungsformen einen oder mehrere Kotflügel, Tragflächen, Spoiler, Lüftungsklappen und/oder andere Vorrichtungen umfassen, die dazu konfiguriert sind, den Luftstrom basierend auf der Steuerung durch das Steuersystem 102 zu erhöhen oder zu verringern. In bestimmten Ausführungsformen werden die Abtriebselemente 101 über das Steuersystem 102, beispielsweise durch Bewegen der Abtriebselemente 101 in eine andere Position, in einen anderen Winkel oder eine in eine andere Neigung und/oder durch Öffnen oder Schließen einer Lüftungsklappe oder eines anderen Merkmals der Abtriebselemente 101, mechanisch betätigt und/oder verstellt. Wie in 1 dargestellt, können die Abtriebselemente 101 in verschiedenen Ausführungsformen aus, gegen oder innerhalb der Karosserie 114 des Fahrzeugs 100 an einer beliebigen Anzahl von Stellen des Fahrzeugs 100, beispielsweise in der Vorderseite des Fahrzeugs 100, in der Rückseite des Fahrzeugs 100 (z. B. als eine oder mehrere vordere Tragflächen 151) im hinteren Teil des Fahrzeugs 100 (z. B. als ein oder mehrere Heckspoiler 152) an einer oder mehreren Seiten des Fahrzeugs 100 (z. B. als ein oder mehrere Kotflügelsätze 153) und/oder innerhalb oder unterhalb der Karosserie 114 (z. B. als eine oder mehrere Entlüftungen 154 unterhalb des Fahrzeugs 100) in der Rückseite des Fahrzeugs, gebildet sein. Es versteht sich, dass die Anzahl, der Typ und/oder die Position der Abtriebselemente 101 in verschiedenen Ausführungsformen variieren können. Beispielsweise kann das Fahrzeug 100 in bestimmten Ausführungsformen ein einziges Abtriebselement 101 beinhalten. In anderen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 100 mehrere Abtriebselemente 101, wie beispielsweise bestimmte der in 1 dargestellten Abtriebselemente 101 und/oder andere Abtriebselemente 101, beinhalten.
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Wie oben erwähnt, steuert das Steuersystem 102 den Auftrieb des Fahrzeugs 100. In verschiedenen Ausführungsformen erhält das Steuersystem 102 Messungen für verschiedene Parameterwerte, die sich auf das Fahrzeug 100 während des Betriebs des Fahrzeugs 100 beziehen, und festgestellt, ob der Auftrieb der Karosserie 114 des Fahrzeugs 100 basierend auf den Parameterwerten wahrscheinlich ist, und implementiert ein oder mehrere (z. B. wendet eine oder mehrere der Bremseinheiten 161 an, wendet eine Drehmomentänderung über den Antriebsstrang, beispielsweise über den Motor 130 an, und/oder nutzt einen Abtrieb für das Fahrzeug 100 unter Verwendung eines oder mehrerer der Abtriebselemente 101) wenn festgestellt wird, dass der Fahrzeugauftrieb für das Fahrzeug 100, wie weiter unten ausführlicher in Verbindung mit Vorgang 200 der 2 und 3 erläutert, wahrscheinlich ist. In einer Ausführungsform ist das Steuersystem 102 auf dem Fahrgestell 112 angebracht.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst das Steuersystem 102 in einer Ausführungsform verschiedene Sensoren 104 (hier auch als Sensoranordnung bezeichnet), sowie eine Steuereinheit 106. Die Sensoren 104 beinhalten verschiedenen Sensoren die Messungen beim Steuern des Auftriebs für das Fahrzeug 100 bereitstellen. In der dargestellten Ausführungsform umfassen die Sensoren 104 einen oder mehrere Kraftsensoren 164, Raddrehzahlsensoren 165, Beschleunigungssensoren 166, Höhensensoren 168 und Neigungssensoren 170.
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Die Kraftsensoren 164 messen eine Last auf einem oder mehreren der Reifen 117 und/oder einen Abtrieb an einem oder mehreren der Reifen 117, Räder 116 und/oder Achsen 135, 136. In verschiedenen Ausführungsformen sind Kraftsensoren 164 an, gegen oder in der Nähe von jeder der Achsen 135, 136 angeordnet. Zusätzlich sind in bestimmten Ausführungsformen Kraftsensoren 164 an, gegen oder in der Nähe von jedem der Reifen 117 und/oder Räder 116 angeordnet. Zusätzlich messen in bestimmten Ausführungsformen weitere Kraftsensoren 164 ein y-Achsenmoment für das Fahrzeug 100. Zudem werden in verschiedenen Ausführungsformen Messungen von den Kraftsensoren 164 der Steuereinheit 106 zur Verarbeitung und zum Steuern des Auftriebs für das Fahrzeug 100 bereitgestellt.
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Die Radgeschwindigkeitssensoren 165 messen eine oder mehrere Geschwindigkeiten oder ähnliche Werte, die sich auf ein oder mehrere der Räder 116 beziehen. In verschiedenen Ausführungsformen sind die Raddrehzahlsensoren 165 an, gegen oder in der Nähe von jedem der Räder 116 angeordnet. Zudem umfassen Messungen von den Raddrehzahlsensoren 165 in verschiedenen Ausführungsformen Messungen von Radschlupf und Durchdrehung für die verschiedenen Räder 116 und/oder werden dazu verwendet, diese festzustellen. Die Messungen und Werte der Raddrehzahlsensoren 165 werden der Steuereinheit 106 zur Verarbeitung und zum Steuern des Auftriebs für das Fahrzeug 100 bereitgestellt.
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Die Beschleunigungssensoren 166 messen einen oder mehrere Beschleunigungswerte für das Fahrzeug 100. In einer Ausführungsform werden die Beschleunigungssensoren 166 verwendet, um eine Längsbeschleunigung für das Fahrzeug 100 zu messen. In verschiedenen Ausführungsformen sind Beschleunigungssensoren 166 innerhalb der Karosserie 114 des Fahrzeugs 100 angeordnet. Zudem werden in verschiedenen Ausführungsformen Messungen von den Beschleunigungssensoren 166 der Steuereinheit 106 zur Verarbeitung und zum Steuern des Auftriebs für das Fahrzeug 100 bereitgestellt.
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Die Höhensensoren 168 messen eine Bodenfreiheit des Fahrzeugs 10. In verschiedenen Ausführungsformen sind ein oder mehrere Höhensensoren 168 innerhalb oder in der Nähe von einem oder mehreren der Räder 116 und/oder von dem Fahrgestell 112 angeordnet. In bestimmten Ausführungsformen umfassen die Höhensensoren 168 Fahrgestellpositionssensoren. Zudem werden in verschiedenen Ausführungsformen Messungen von den Höhensensoren 168 der Steuereinheit 106 zur Verarbeitung und zum Steuern des Auftriebs für das Fahrzeug 100 bereitgestellt.
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Die Neigungssensoren 170 messen eine oder mehrere das Fahrzeug betreffen Neigungen. In bestimmten Ausführungsformen können die Neigungssensoren 170 einen oder mehrere der Höhensensoren 168 umfassen, wodurch die Fahrzeugneigung basierend auf einer vorderen/hinteren Bodenfreiheit des Fahrzeugs 100 festgestellt werden kann. In anderen Ausführungsformen können separate Neigungssensoren 170 (die z. B. den Giersensoren ähnlich sein können) verwendet werden. Zudem werden in verschiedenen Ausführungsformen Messungen von den Neigungssensoren 170 der Steuereinheit 106 zur Verarbeitung und zum Steuern des Auftriebs für das Fahrzeug 100 bereitgestellt.
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Die Steuereinheit 106 ist zum Steuern des Auftriebs für das Fahrzeug 100 mit den Sensoren 104 und mit einem oder mehreren anderen Fahrzeugkomponenten (z. B. den Abtriebselementen 101, dem elektronischen Steuerungssystem (ECS) 118, dem Antriebsstrang 129, z. B. dem Motor, 130, dem Bremssystem 160, neben anderen möglichen Fahrzeugkomponenten) gekoppelt. In verschiedenen Ausführungsformen führt die Steuereinheit 106 diese und andere Funktionen gemäß den Verfahren durch, die nachfolgend in Verbindung mit den 2 und 3 beschrieben werden.
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Wie in 1 dargestellt, umfasst die Steuereinheit 106 ein Computersystem. In bestimmten Ausführungsformen kann die Steuereinheit 106 zudem einen oder mehrere Sensoren der Sensoren 104, sowie eine oder mehrere andere Vorrichtungen und/oder Systeme und/oder Komponenten derselben, beinhalten. Darüber hinaus versteht es sich, dass die Steuereinheit 106 anderweitig von der in 1 dargestellten Ausführungsform abweichen kann. Beispielsweise kann die Steuereinheit 106 mit einem oder mehreren dezentralen Computersystemen und/oder anderen Systemen, wie z. B. dem Bremssystem 160, dem elektronischen Steuersystem (ECS) 118 des Fahrzeugs 100 und/oder einem oder mehreren anderen Systemen des Fahrzeugs 100 gekoppelt sein oder anderweitig von derselben verwendet werden.
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In der dargestellten Ausführungsform beinhaltet das Computersystem der Steuereinheit 106 einen Prozessor 172, einen Speicher 174, eine Schnittstelle 176, ein Speichergerät 178 und einen Bus 180. Der Prozessor 172 führt die Berechnungen und Steuerfunktionen der Steuereinheit 106 aus und kann jede Art von Prozessor oder mehrere Prozessoren, einzeln integrierte Schaltkreise, wie z. B. einen Mikroprozessor oder eine geeignete Anzahl integrierter Schaltkreisvorrichtungen und/oder Leiterplatten, umfassen, die zusammenwirken, um die Funktionen einer Verarbeitungseinheit auszuführen. Während des Betriebs führt Prozessor 172 ein oder mehrere Programme aus, die im Speicher 174 enthalten sind, und steuert somit den allgemeinen Betrieb der Steuereinheit 106 und das Computersystem der Steuereinheit 106 generell durch Ausführen der hier beschriebenen Verfahren, wie z. B jener, die in Verbindung mit 2 nachstehend beschrieben werden.
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Bei Speicher 174 kann es sich um eine beliebige Art von geeignetem Speicher handeln. So kann beispielsweise Speicher 174 verschiedene Arten von dynamischem Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DRAM), wie beispielsweise SDRAM, die verschiedenen Arten statischer RAM (SRAM) und die verschiedenen Arten von nichtflüchtigem Speicher (PROM, EPROM und Flash) beinhalten. Bei bestimmten exemplarischen Ausführungsformen befindet sich Speicher 174 auf dem gleichen Computerchip wie Prozessor 172 und/oder ist gemeinsam mit demselben angeordnet. In der dargestellten Ausführungsform speichert Speicher 174 das vorgenannte Programm 182 zusammen mit einem oder mehreren gespeicherten Werten 184. (z. B. Schwellenwerte, die zum Steuern des Auftriebs in dem Fahrzeug 100 verwendet werden).
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Bus 180 dient zum Übertragen von Programmen, Daten, Status und anderen Informationen oder Signalen zwischen den verschiedenen Komponenten des Computersystems der Steuereinheit 106. Schnittstelle 176 ermöglicht die Kommunikation mit dem Computersystem der Steuereinheit 106, beispielsweise von einem Systemtreiber und/oder einem anderen Computersystem, und kann unter Verwendung eines geeigneten Verfahrens und einer geeigneten Vorrichtung umgesetzt werden. In einer Ausführungsform erhält Schnittstelle 176 die verschiedenen Daten von den Sensoren der Sensoren 104. Schnittstelle 176 kann eine oder mehrere Netzwerkschnittstellen beinhalten, um mit anderen Systemen oder Komponenten zu kommunizieren. Schnittstelle 176 kann zudem eine oder mehrere Netzwerkschnittstellen beinhalten, um mit Technikern zu kommunizieren, und/oder eine oder mehrere Speicherschnittstellen, die mit Speichervorrichtungen, wie z. B. dem Speichergerät 178, verbunden sein können.
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Bei Speichergerät 178 kann es sich um eine geeignete Art von Speichervorrichtung handeln, darunter auch um Direktzugriffsspeichergeräte, wie z. B. Festplattenlaufwerke, Flashsysteme, Diskettenlaufwerke und optische Laufwerke. In einer exemplarischen Ausführungsform umfasst Speichergerät 178 ein Programmprodukt, aus dem Speicher 174 ein Programm 182 empfangen kann, das eine oder mehrere Ausführungsformen eines oder mehrerer Prozesse der vorliegenden Offenbarung, wie beispielsweise die weiter unten beschriebenen Schritte in Verbindung mit 2, ausführt. In einer weiteren exemplarischen Ausführungsform kann das Programmprodukt direkt im Speicher 174 und/oder auf einer Speicherplatte (z. B. Speicherplatte 186), wie der weiter unten erläuterten, gespeichert sein und/oder anderweitig darauf zugegriffen werden.
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Bus 180 kann aus beliebigen zur Verbindung von Computersystemen und Komponenten geeigneten physischen oder logischen Mitteln bestehen, darunter auch aus direkten festverdrahteten Verbindungen, Faseroptik, sowie Infrarot- und Drahtlosbustechnologien. Während des Betriebs wird Programm 182 in dem Speicher 174 gespeichert und von Prozessor 172 ausgeführt.
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Während diese exemplarische Ausführungsform im Kontext eines voll funktionierenden Computersystems beschrieben wird, versteht es sich, dass Fachleute auf diesem Gebiet erkennen werden, dass die Mechanismen der vorliegenden Offenbarung als ein Programmprodukt mit einer oder mehreren Arten von nicht transitorischen computerlesbaren Signalträgermedien verbreitet werden können, die verwendet werden, um das Programm und die zugehörigen Befehle zu speichern und deren Verbreitung durchzuführen, wie z. B. ein nicht transitorisches computerlesbares Medium, welches das Programm und Computerbefehle enthält, die darin gespeichert sind, um einen Computerprozessor (wie den Prozessor 172) zu veranlassen, das Programm auszuführen. Ein derartiges Programmprodukt kann vielerlei Formen annehmen, wobei die vorliegende Offenbarung in gleicher Weise, unabhängig von der spezifischen für die Verbreitung verwendeten Art von computerlesbarem Signalträgermedium, Anwendung findet. Exemplarische Ausführungsformen von Signalträgermedien beinhalten: beschreibbare Medien, wie z. B. Disketten, Festplatten, Speicherkarten und optische Speicherplatten, sowie Übertragungsmedien, wie z. B. digitale und analoge Kommunikationsverbindungen. Es versteht sich, dass cloudbasierte Speicherung und/oder andere Techniken in bestimmten Ausführungsformen ebenfalls zur Anwendung kommen können. Ebenso versteht es sich, dass das Computersystem der Steuereinheit 106 sich auch anderweitig von der in 1 dargestellten Ausführungsform unterscheiden kann, beispielsweise darin, dass das Computersystem der Steuereinheit 106 mit einem oder mehreren dezentralen Computersystemen und/oder anderen Steuersystemen gekoppelt werden oder von demselben anderweitig genutzt kann.
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Es sollte klar sein, dass Fahrzeug 100 in einer automatisierten Weise durch Befehle, Anweisungen, und/oder Eingaben betrieben werden kann, die an Bord des Fahrzeugs „selbsterzeugt“ werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann Fahrzeug 100 durch Befehle, Anweisungen, und/oder Eingaben gesteuert werden, die von einer oder mehreren Komponenten oder Systemen außerhalb des Fahrzeugs 100 erzeugt werden, darunter auch von: anderen autonomen Fahrzeugen; einem Backend-Serversystem; einer Steuervorrichtung oder einem System, das sich in der Betriebsumgebung befindet; oder dergleichen. In bestimmten Ausführungsformen kann das Fahrzeug 100 daher unter Verwendung von Fahrzeug-Fahrzeug-Datenkommunikation, Fahrzeug-Infrastruktur-Datenkommunikation und/oder Infrastruktur-Fahrzeug-Kommunikation neben anderen Variationen (einschließlich teilweiser oder vollständiger Steuerung durch die Fahrer oder anderer Bediener, wie beispielsweise oben erläutert, in bestimmten Modi) steuerbar sein.
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Wie unter Bezugnahme auf 2 ersichtlich, ist ein Ablaufdiagramm für ein Vorgang 200 zur Steuerung des Auftriebs in einem Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform vorgesehen. Vorgang 200 kann in Verbindung mit dem Fahrzeug 100 aus 1, einschließlich der Abtriebselemente 101 und des Steuersystems 102 desselben, gemäß verschiedenen Ausführungsformen implementiert werden.
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Wie in 2 dargestellt, beginnt Vorgang 200 bei Schritt 202. In einer Ausführungsform beginnt Vorgang 200, wenn ein Fahrzeug in Betrieb ist, beispielsweise wenn sich das Fahrzeug in einem „Fahrmodus“ befindet, sich entlang einer Straße oder Fahrbahn bewegt und/oder bereit für eine Bewegung entlang einer gewünschten Straße ist.
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Während Schritt 202 werden verschiedene Daten bezüglich der Parameter für das Fahrzeug erhalten. In verschiedenen Ausführungsformen beinhalten die Daten verschiedene Informationen, Messungen und andere Daten von den Sensoren 104 aus 1., die sich auf Parameter, die das Fahrzeug 100 betreffen, deren Betrieb und/oder die Fahrbahn oder die Straße beziehen, auf der das Fahrzeug 100 fährt. In einer Ausführungsform beinhalten die Daten von Schritt 204 die Belastung der Reifen 117 (z. B. über die Kraftsensoren 164 gemessen) (vorzugsweise einschließlich der Belastungen auf den vorderen und hinteren Reifen), ein y-Achsenmoment für das Fahrzeug 100 (vorzugsweise über einen oder mehrere Kraftsensoren 164 gemessen), Radschlupf- und Raddrehwerte für die Räder 116 (z. B. über die Raddrehzahlsensoren 165 gemessen), eine Längsbeschleunigung für das Fahrzeug 100 (z. B. über die Beschleunigungssensoren 166 gemessen), Bodenfreiheit und Bodenfreiheitgradient für das Fahrzeug 100 (z. B. über einen oder mehrere der Höhensensoren 168, z. B. über einen oder mehrere Fahrgestellpositionssensoren) und eine Neigung des Fahrzeugs (z. B. über die Neigungssensoren 170 gemessen). Darüber hinaus werden in bestimmten Ausführungsformen auch Daten über einen oder mehrere Fahrzeugfehler, die sich auf die Fahrzeugdynamik beziehen, beispielsweise über das Lenksystem 150, das Bremssystem 160, das ECS 118, das Steuersystem 102 und/oder ein oder mehrere andere Fahrzeugsysteme ermittelt (und z. B. über den Fahrzeugbus 107 und/oder das drahtlose System 108 von den besagten anderen Systemen an das Steuersystem 102 übermittelt).
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Es wird festgestellt, ob ein Auftrieb des Fahrzeugs 100 bevorsteht (Schritt 204). In verschiedenen Ausführungsformen erfolgt diese Bestimmung über den Prozessor 172 von 1 basierend auf den Parameterwerten von Schritt 202. In einer Ausführungsform werden diese Parameterwerte verwendet, um festzustellen, ob die Bodenfreiheit bei einem Teil des Fahrzeugs 100 über der Fahrbahn oder der Straße voraussichtlich zunehmen wird, auf der das Fahrzeug 100 mit einem Betrag fährt, der einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet. In einer Ausführungsform bezieht sich das Feststellen auf eine Erhöhung der Höhe eines vorderen Teils des Fahrzeugs gegenüber dem Boden; dies kann jedoch in anderen Ausführungsformen variieren. In einer Ausführungsform bezieht sich die Bestimmung auf einen Abstand zwischen einem Unterboden des Fahrzeugs zum Boden. In bestimmten Ausführungsformen wird der Abstand, beispielsweise über einen oder mehrere magnetoresistive (MR) Dämpferpositionssensoren und/oder einen oder mehrere Radsensoren (z. B. Messradhöhen) und/oder über einen oder mehrere Fahrgestellpositionssensoren, an der Quelle gemessen. In verschiedenen Ausführungsformen kann ein vorbestimmter Schwellenwert eine Bodenfreiheits (oder eine Rahmen-Boden-Beziehungs)-Verschiebung umfassen, die vorbestimmt wurde, bei der etwas mehr dazu führen würde, dass die Reifen aufgrund eines physischen oder beinahe erfolgenden Auftriebs vom Boden nicht lenkbar werden würde.
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In einer Ausführungsform umfasst die Bestimmung in Schritt 204 eine Bestimmung, wann der Vorderradauftrieb für das Fahrzeug unvermeidlich ist. In bestimmten Ausführungsformen wird diese Situation über Fahrgestellpositionssensoren, Raddrehzahlsensoren, IMU (Inertial-Messeinheit)-Signale oder eine Kombination derselben erkannt. In einer Ausführungsform wird zudem, sobald der vorbestimmte Schwellenwert erreicht ist, eine Maßnahme ergriffen, um diese Situation so weit wie möglich zu minimieren. Zudem kann in bestimmten Ausführungsformen eine Änderungsrate der Fahrhöhenbeschleunigung auch als Parameter verwendet werden, um eine mögliche Auftriebssituation festzustellen (z. B. wenn die Änderungsgeschwindigkeit der Fahrhöhenbeschleunigung einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet).
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Wird in Schritt 206 festgestellt, dass ein Auftrieb des Fahrzeugs nicht bevorsteht, werden keine Änderungen vorgenommen, und das Fahrzeug 100 setzt den Betrieb normal fort (Schritt 206). In bestimmten Ausführungsformen kann der Abtrieb weiterhin normal angewendet werden, wird jedoch nicht basierend auf einem bevorstehenden Auftrieb angepasst.
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Umgekehrt wird/werden, wenn in Schritt 204 festgestellt wird, dass ein Auftrieb des Fahrzeugs bevorsteht, in den Schritten 208, 210 und/oder 212 eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen implementiert. Die Schritte 208, 210 und 212 werden zudem in 2 gemeinsam als kombinierter Schritt 207 bezeichnet, welcher eine oder mehrere Korrekturmaßnahmen darstellt, wenn ein Fahrzeugauftrieb festgestellt wird. Insbesondere wird, wie weiter unten ausführlicher dargelegt, der Fahrzeugauftrieb in verschiedenen Ausführungsformen verhindert oder behoben, indem eine oder mehrere Bremseinheiten angewendet werden, wobei das Drehmoment auf den Antriebsstrang angewendet oder von demselben entfernt wird und/oder ein Abtrieb für das Fahrzeug angepasst wird. In bestimmten Ausführungsformen kann eine dieser Techniken verwendet werden. In anderen Ausführungsformen können zwei dieser Techniken verwendet werden. In noch anderen Ausführungsformen kann jede dieser Techniken verwendet werden.
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In verschiedenen Ausführungsformen, wenn ein bevorstehender Fahrzeugauftrieb erkannt wird, könnte das Motordrehmoment verringert, die hinteren Bremsen angewendet und die aktiven Aero-Elemente angepasst werden. Darüber hinaus kann in bestimmten Ausführungsformen, wenn die zusätzlichen Maßnahmen zudem mit den aktiven Aero-Elementen während dieses Zeitrahmens durchgeführt werden können, dies dazu führen, dass der Fahrer die Steuerung beibehält und das Fahrzeug sicher in einem günstigen Winkel relativ zum Boden landen kann. Wenn beispielsweise in einer Ausführungsform festgestellt wird, dass die vordere Bodenfreiheit um einen größeren als einen vorbestimmten Schwellenwert nach oben beschleunigt wird, können die ersten Schritte relativ langsamere Schritte, wie z. B. das Steigern vorderer und/oder Verringern hinterer Abtriebskräfte beinhalten (vorausgesetzt, wir befinden uns in einem Fahrzeugdynamikzustand, der solche Maßnahmen erlaubt). In einer Ausführungsform kann dann ein Achsdrehmoment reduziert werden. Zusätzlich wird in einer Ausführungsform, sobald ein harter kalibrierbarer Höhenwert überschritten wurde, das Bremsmoment für eine relativ kurze Zeitspanne (z. B. für eine Teilsekunde, in einer Ausführungsform) stark an der Hinterachse angewendet, um zu versuchen, das vordere Ende des Fahrzeugs nach unten zu zwingen.
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Wie zuvor erläutert, werden in einer Ausführungsform eine oder mehrere Bremseinheiten des Fahrzeugs angewendet, wenn als nächstes ein Fahrzeugauftrieb festgestellt wird (Schritt 208). In verschiedenen Ausführungsformen werden die Bremseinheiten 161 des Bremssystems 160 von 1 über Befehle angewendet, die von dem Prozessor 172 von 1 bereitgestellt werden, wenn festgestellt wurde, dass ein Fahrzeugauftrieb bevorsteht. In verschiedenen Ausführungsformen werden die hinteren Bremseinheiten 163 angewendet. In bestimmten Ausführungsformen können die vorderen Bremseinheiten 162 anstelle von oder zusätzlich zu den hinteren Bremseinheiten 163 angewendet werden. In verschiedenen Ausführungsformen bewirkt das Drehmoment, das in Schritt 208 auf die Bremseinheiten angewendet wird, dass sich der Teil des Fahrzeugs 100, der einen Auftrieb erfährt (oder im Begriff ist, einen Auftrieb zu erfahren) (z. B. der vordere Bereich des Fahrzeugs 100 nahe der Haube), zum Boden zurückbewegt und/oder auf dem Boden bleibt.
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Zusätzlich wird in einer Ausführungsform ein Drehmoment über den Antriebsstrang angewendet, wenn ein Fahrzeugauftrieb als nächstes festgestellt wird (Schritt 210). In verschiedenen Ausführungsformen wird das Drehmoment über die von dem Prozessor 172 von 1 bereitgestellten Befehle auf den Motor 130 und/oder auf eine oder mehrere andere Komponenten des Antriebsstrangs 129 von 1 angewendet, wenn festgestellt wird, dass ein Fahrzeugauftrieb bevorsteht. In verschiedenen Ausführungsformen bewirkt das auf den Antriebsstrang während Schritt 210 angewendete Drehmoment, dass sich der Teil des Fahrzeugs 100, der einen Auftrieb erfährt (oder im Begriff ist, einen Auftrieb zu erfahren) (z. B. der vordere Bereich des Fahrzeugs 100 nahe der Motorhaube) zum Boden zurückbewegt und/oder auf dem Boden bleibt.
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Zusätzlich ist in einer Ausführungsform ein angepasster Abtrieb des Fahrzeugs vorgesehen, wenn ein Fahrzeugauftrieb als nächstes festgestellt wird (Schritt 212). In verschiedenen Ausführungsformen wird die Anpassung des Abtriebs über die von dem Prozessor 172 von 1 bereitgestellten Anweisungen durch ein oder mehrere der Abtriebselemente 101 von 1 vorgenommen, wenn festgestellt wird, dass ein Fahrzeugauftrieb bevorsteht. In verschiedenen Ausführungsformen wird in Schritt 212 ein relativer Abtrieb (vorne im Gegensatz zu hinten) angepasst, um den Fahrzeugauftrieb zu verhindern oder zu stoppen. Wenn beispielsweise in einer Ausführungsform der vordere Teil des Fahrzeugs 100 einen Auftrieb erfährt oder im Begriff ist, einen Auftrieb zu erfahren, wird ein relativer Abtrieb der Vorderseite des Fahrzeugs relativ zu dem Abtrieb des Hecks des Fahrzeugs erhöht. Gleichermaßen wird in einer Ausführungsform, wenn der hintere Teil des Fahrzeugs 100 einen Auftrieb erfährt oder im Begriff ist, einen Auftrieb zu erfahren, ein relativer Abtrieb des hinteren Teils des Fahrzeugs relativ zu dem Abtrieb der Vorderseite des Fahrzeugs erhöht. Der angepasste Abtrieb bewirkt, dass sich der Teil des Fahrzeugs 100, der den Auftrieb erfährt (oder im Begriff ist, einen Auftrieb zu erfahren) (z. B. der vordere Bereich des Fahrzeugs 100 nahe der Haube), zurück zum Boden bewegt und/oder auf dem Boden bleibt.
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Wie unter Bezugnahme auf 3 ersichtlich, wird ein Ablaufdiagramm in Bezug auf verschiedene Schritte (oder Teilschritte) für Schritt 212 (oder Teilvorgang 212) aus 2 bereitgestellt, um einen angepassten Abtrieb auf das Fahrzeug gemäß einer exemplarischen Ausführungsform auszuüben.
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Wie in 3 dargestellt, werden in einer Ausführungsform erste Abtriebssollwerte erhalten (Schritt 302). In einer Ausführungsform umfassen die anfänglichen Abtriebssollwerte einen Abtriebsvoreinstellungs- oder Standardwert für das Fahrzeug. In verschiedenen Ausführungsformen werden unterschiedliche Abtriebssollwerte für die Vorderseite des Fahrzeugs im Gegensatz zu der Rückseite des Fahrzeugs erhalten. Zudem werden in einer Ausführungsform die ersten Abtriebssollwerte in dem Speicher 174 von 1. als gespeicherte Werte 184 derselben vor dem aktuellen Zündzyklus oder Fahrzeugantrieb (z. B. während der Herstellung oder während der Konfiguration für Rennsport oder andere Leistungsmerkmale neben anderen möglichen Konfigurationen) gespeichert. Zudem umfassen in einer Ausführungsform die ersten Abtriebssollwerte unter durchschnittlichen, normalen oder typischen Bedingungen und/oder in Abwesenheit von anderen Parameterdaten Standardwerte. Ähnlich wie bei der obigen Erläuterung werden in bestimmten Ausführungsformen separate erste Abtriebssollwerte für die vorderen im Gegensatz zu den hinteren Achsen 135, 136 erhalten. In bestimmten Ausführungsformen beinhalten die ersten Abtriebssollwerte separate erste maximale Abtriebssollwerte für die vorderen und hinteren Achsen 135, 136.
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Zusätzlich werden ein oder mehrere aktualisierte Abtriebssollwerte ermittelt (Schritt 304). In einer Ausführungsform wird während Schritt 304 der Abtriebssollwert von dem anfänglichen Sollwert aus Schritt 302 basierend auf der Kombination der Auswirkungen der verschiedenen Parameterwerte von Schritt 202 aufwärts oder abwärts aktualisiert und basierend darauf, ob in Schritt 204 festgestellt wird, dass ein unmittelbar bevorstehender Fahrzeugauftrieb vorliegt. Beispielsweise wird in einer Ausführungsform der Abtriebssollwert für den Teil des Fahrzeugs, der einen Auftrieb erfährt, oder im Begriff ist, einen Auftrieb zu erfahren, nach oben angepasst und/oder ein relativer Abtrieb für den Teil des Fahrzeugs, der (im Gegensatz zu dem gegenüberliegenden Teil des Fahrzeugs, d. h. vorne oder hinten) einen Auftrieb erfährt oder im Begriff ist, einen Auftrieb zu erfahren, nach oben angepasst. Zudem sollte erkannt werden, dass die Abtriebssollwerte auch basierend auf verschiedenen anderen Parametern aktualisiert werden können.
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Eine vordere und hintere Ausbalancierung des Fahrzeugs wird angepasst (Schritt 306). In einer Ausführungsform wird eine Ausbalancierung zwischen der Vorder- und Rückseite des Fahrzeugs 100 durch den Prozessor 172 von 1 basierend auf den aktualisierten Abtriebssollwerten von Schritt 304 angepasst. Genau gesagt, wird in einer Ausführungsform die Änderung des Abtriebssollwertes zwischen den vorderen und hinteren Achsen 135, 136 des Fahrzeugs 100 effektiv verteilt, um einen Fahrzeugauftrieb zu verhindern, zu lindern oder zu stoppen. In dieser Ausführungsform wird die Änderung des Abtriebssollwertes effektiv zwischen der Vorder- und Hinterachse 135, 136 gleichmäßig verteilt, der relative Abtrieb wird jedoch geändert, wenn ein bevorstehender Fahrzeugauftrieb festgestellt wird (z. B. durch Erhöhung des relativen Abtriebs für den Teil des Fahrzeugs, für den der Fahrzeugauftrieb bevorsteht, um dadurch den Fahrzeugauftrieb zu verhindern, zu lindern oder zu stoppen).
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Eine gewünschte Position oder Anpassung eines oder mehrerer Abtriebselemente wird festgestellt (Schritt 310). In verschiedenen Ausführungsformen festgestellt der Prozessor 172 aus 1 eine gewünschte Position oder Anpassung eines oder mehrerer der Abtriebselemente 101 aus 1 (z. B. ein oder mehrere vordere Tragflächen 151, Heckspoiler 152, Kotflügel 153 und/oder Lüftungsklappen 154), um die gewünschten Abtriebsanpassungen für das Fahrzeug 100 (z. B. für die Vorderachse 135, die Hinterachse 136 oder beide) zu erreichen, um den gewünschten aktualisierten Abtriebssollwert und die vordere/hintere Ausbalancierung der Schritte 304 und 306 zu erreichen. In verschiedenen Ausführungsformen kann sich die gewünschte Position oder Anpassung auf eine Positionsänderung, eine Endposition oder auf beide der genannten der jeweiligen Abtriebselemente (101) (z. B. eine Winkeländerung, einen Öffnungsbetrag, den physischen Standort usw.) und/oder eine bestimmte Maßnahme (z. B. durch ein Stellglied, ein Ventil oder eine andere Vorrichtung) beziehen, die durch den Prozessor 172 gesteuert werden kann, um das gewünschte Ergebnis zu erhalten.
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Die gewünschte Position oder Anpassung des einen oder der mehreren Abtriebselemente wird dann implementiert (Schritt 312). In verschiedenen Ausführungsformen bewirkt der Prozessor 172 aus 1 eine Änderung des Winkels, der Bewegung, der Öffnung oder Schließung oder eine andere Änderung des Winkels, der Position oder des Status der jeweiligen Abtriebselemente 101, um die gewünschte Position oder Anpassung von Schritt 310 zu erreichen. In verschiedenen Ausführungsformen steuert die Steuereinheit 106 ein oder mehrere Stellglieder, Lüftungsklappen und/oder andere Steuerungsmechanismen, um auf diese Weise die jeweiligen Abtriebselemente 101 (z. B. durch Anpassen eines Winkels oder einer Position eines oder mehrerer vorderer Tragflächen 151, Heckspoiler 152 und/oder Kotflügel 153 und/oder Öffnen oder Schließen einer oder mehrerer Lüftungsklappen 154, neben anderen potentiellen Maßnahmen gemäß verschiedenen Ausführungsformen) zu verstellen.
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Dementsprechend sind Verfahren, Systeme und Fahrzeuge vorgesehen, die den Fahrzeugauftrieb, z. B. für Rennwagen oder andere Fahrzeuge, steuern. In verschiedenen Ausführungsformen wird der Fahrzeugauftrieb durch das Anwenden von Bremseinheiten des Fahrzeugs gesteuert, wodurch ein Drehmoment auf einen Antriebsstrang des Fahrzeugs und/oder ein angepasster Abtrieb auf das Fahrzeug ausgeübt wird/werden. Diese Verfahren, Systeme und Fahrzeuge können beispielsweise vorteilhaft sein, indem das Fahrzeug in der Nähe des Bodens der Fahrbahn oder der Straße gehalten wird, auf der das Fahrzeug fährt.
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Es versteht sich, dass die offenbarten Verfahren, Systeme und Fahrzeuge von denjenigen abweichen können, die in den Figuren dargestellt und hierin beschrieben sind. Beispielsweise können das Fahrzeug 100, die Abtriebselemente 101, das Steuersystem 102, das Antriebssystem 129, das Bremssystem 160 und/oder verschiedene Komponenten derselben von den in 1 dargestellten und in Verbindung damit beschriebenen Komponenten abweichen. Gleichermaßen versteht es sich, dass sich Vorgang 200 von dem in den 2 und 3 dargestellten Vorgang unterscheidet und/oder dass neben anderen möglichen Variationen ein oder mehrere Schritte gleichzeitig oder in einer anderen Reihenfolge auftreten können als in 2 dargestellt.
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Während mindestens eine exemplarische Ausführungsform in der vorstehenden ausführlichen Beschreibung dargestellt wurde, ist zu beachten, dass es eine große Anzahl an Varianten gibt. Es versteht sich weiterhin, dass die exemplarische Ausführungsform oder die exemplarischen Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration dieser Offenbarung in keiner Weise einschränken sollen. Die vorstehende ausführliche Beschreibung stellt Fachleuten auf dem Gebiet vielmehr einen zweckmäßigen Plan zur Implementierung der exemplarischen Ausführungsform oder von exemplarischen Ausführungsformen zur Verfügung. Es versteht sich, dass verschiedene Änderungen in der Funktion und Anordnung der Elemente vorgenommen werden können, ohne von dem Umfang der beigefügten Patentansprüche und deren rechtlichen Entsprechungen abzuweichen.
