DE10297132T5

DE10297132T5 - Fahrgestell eines Fahrzeugs mit programmierbaren Betriebseigenschaften und Verfahren zu dessen Nutzung

Info

Publication number: DE10297132T5
Application number: DE10297132T
Authority: DE
Inventors: Christopher E. Oakland Township Borroni-Bird; Adrian B. Royal Oak Chernoff; Mohsen D. Ann Arbor Shabana; Robert Louis Macomb Township Vitale
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2022-08-17
Also published as: CN1547685A; DE10297132B4; WO2003019309A1

Abstract

Fahrzeug, mit:
einem tragenden Rahmen;
einem Aufhängungssystem, das am tragenden Rahmen montiert ist; zumindest drei Rädern, die am Aufhängungssystem drehbar montiert sind;
einem Lenksystem, das am tragenden Rahmen montiert und mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist;
einem Bremssystem, das am tragenden Rahmen montiert und mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist;
einem Energieumwandlungssystem, das am tragenden Rahmen montiert und mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist; und
zumindest einem Sensor, der mit einem Rad, dem Aufhängungssystem, dem Lenksystem, dem Bremssystem oder dem Energieumwandlungssystem wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, Sensorsignale zu senden;
wobei zumindest ein System des Aufhängungssystems, Lenksystems, Bremssystems und Energieumwandlungssystems ein umprogrammierbares System ist, wobei das zumindest eine umprogrammierbare System ein Stellglied enthält, das dafür konfiguriert ist, in vorbestimmter Weise auf Stellgliedsteuersignale mechanisch anzusprechen.

Description

Technisches Gebiet
Diese Erfindung bezieht sich auf Fahrzeuge, die elektronisch modifizierbare Steuerungs- und Handlingsysteme aufweisen.
Hintergrund der Erfindung
Fahrzeuge nach dem Stand der Technik enthalten Systeme, die eine Fahrerabsicht in eine Fahrzeugbewegung übersetzen. Solche Systeme beinhalten Lenksysteme, Bremssysteme und Drosselsteuerungssysteme. Die Eigenschaften dieser Systeme nach dem Stand der Technik wie z.B. Lenkverhältnis, Lenkaufwand, Bremsreaktion und Bremsaufwand sind nach der Herstellung zum Teil als Folge der mechanischen Beschaffenheit der Systeme nicht praktikabel oder einfach modifizierbar. Mechanische Aufhängungssysteme nach dem Stand der Technik, die für die Fahrt und Handhabung bzw. das Handling eines Fahrzeugs entscheidend sind, sind nach der Herstellung entsprechend nicht praktikabel oder einfach modifizierbar. Folglich ist ein Fahrzeug darin beschränkt, wie das Fahrzeug läuft, anspricht und sich fährt. Fahrzeugnutzer besitzen oft mehr als ein Fahrzeug, um verschiedene Fahrzeugcharakteristiken zu erleben bzw. zu erfahren. Zum Beispiel kann ein Fahrzeugnutzer einen Sportwagen für Freizeitfahrten und ein Luxusfahrzeug für den komfortablen Pendelverkehr haben.
Hersteller von Fahrzeugen nach dem Stand der Technik müssen verschiedene Systemkonfigurationen oder Systeme mit verschiedenen mechanischen Komponenten nutzen, um Fahrzeuge mit unterschiedlichen Systemeigenschaften zu produzieren. Um Fahrzeuge mit unterschiedlichen Systemcharakteristiken zu produzieren, nutzen folglich Fahrzeughersteller während der Fertigung und Montage von Fahrzeugen ein kompliziertes Planungssystem. Falls z.B. ein Fahrzeugmodell mit mehr als einem Aufhängungssystem verfügbar ist, so dass die Abnehmer zwischen einer "Sport"-Aufhängung und einer "Komfort"-Aufhängung wählen können, muss bei einer Produktionsstätte von Materialanwendern und Monteuren ein Logistiksystem implementiert und ausgeführt werden, um sicherzustellen, dass jedes Fahrzeug sein entsprechendes Aufhängungssystem empfängt. Eine derartige Planung erhöht die Logistikkomplexität und die Fehlermöglichkeit. Ferner werden Kostendegressionen nicht optimiert, weil mehrere Systeme erforderlich sind, um den Abnehmern eine Wahl zu lassen.
Ferner müssen Abnehmer Zeit und andere Mittel aufwenden, um einen Händler zu finden, der ein Fahrzeug mit dem von ihnen gewünschten Fahrverhalten, Ansprechverhalten und Handling hat, da Händler nur über begrenzten Lagerraum zur Lagerung von Fahrzeugen mit unterschiedlichen Systemcharakteristiken verfügen.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung umfasst ein Fahrzeug mit einem Lenksystem, Aufhängungssystem, Bremssystem und Energieumwandlungssystem, wobei zumindest eines dieser Systeme so umprogrammierbar ist, dass sein Laufverhalten, Ansprechverhalten oder Handling selektiv variabel ist. Die Erfindung ermöglicht eine erhöhte Fahrzeugfunktionalität für Fahrzeugnutzer, Händler und Hersteller.
Die vorliegende Erfindung kann auch ein Fahrgestell eines Fahrzeugs einschließen, wobei das Fahrgestell eines Fahrzeugs ein Lenksystem, ein By-Wire-Bremssystem, ein By-Wire-Energieumwandlungssystem und ein elektronisch gesteuertes Aufhängungssystem aufweist. Zumindest eines der Systeme ist programmierbar. Das Fahrgestell enthält auch eine vereinfachte Schnittstelle zur Montage bzw. Anbringung von Karosserien mit Verbindungskomponenten, an die Karosserien mit erheblich unterschiedlichem Design montiert werden können. Das programmierbare System kann so programmiert werden, dass es zu einer montierten Fahrzeugkarosserie passt oder für einen Fahrzeugnutzer kundenspezifisch angepasst werden.
Ein Fahrzeugnutzer kann am Fahrgestell eine Vielzahl verschiedener Karosserieentwürfe, -modelle und -konfigurationen anbringen und das programmierbare System demgemäß modifizieren. Zum Beispiel können einem Besitzer oder Eigentümer eines Fahrgestells für ein Fahrzeug zwei montierbare Karosserien gehören, wobei eine der montierbaren Karosserien ein Pickup-Lastwagen ist und die andere Fahrzeugkarosserie ein Luxusfahrzeug ist. Der Besitzer oder Eigentümer des Fahrgestells eines Fahrzeugs kann die Aufhängung für eine höhere Bodenfreiheit und ein erhöhtes Lastgewicht programmieren, wenn die Karosserie des Pickup- Lastwagens montiert wird, und die Aufhängung für eine niedrigere Bodenfreiheit und ein gedämpfteres Fahrverhalten programmieren, wenn das Luxusfahrzeug montiert wird.
Entsprechend ist ein Verfahren vorgesehen, um das programmierbare System des Fahrzeugs in vorteilhafter Weise zu programmieren. Das Verfahren beinhaltet ein Bestimmen von vom Vertragspartner gewünschten programmierbaren Systemcharakteristiken für ein Fahrzeug mit einem Lenk-, Brems-, Aufhängungs- und Energieumwandlungssystem, wobei zumindest eines dieser Systeme programmierbar ist; und ein Programmieren des zumindest einen umprogrammierbaren Systems gemäß den vom Vertragspartner gewünschten programmierbaren Systemcharakteristiken. Dieses Verfahren vergrößert die Wahl des Abnehmers und reduziert die Lageranforderungen an den Händler oder die Vermietungsagentur.
Es ist ein anderes Verfahren vorgesehen, das ein Verkaufen oder Lizenzieren von Software an einen Vertragspartner zur Verwendung bei dem programmierbaren System einschließt, wobei der Vertragspartner nicht der Hersteller des Fahrzeugs ist.
Ein weiteres Verfahren ist vorgesehen, umprogrammierbare Fahrzeuge zusammenzubauen. Das Verfahren beinhaltet ein Koppeln eines Fahrzeugfahrgestells mit einer Fahrzeugkarosserie, wobei das Fahrgestell ein Lenksystem, Bremssystem, Aufhängungssystem und Energieumwandlungssystem einschließt und wobei zumindest ein System des Lenk-, Brems-, Aufhängungs- oder Energieumwandlungssystems programmierbar ist; und ein Programmieren des zumindest einen programmierbaren Systems.
Die obigen Aufgaben, Merkmale und Vorteile und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung des besten Verfahrens zum Ausführen der Erfindung leicht ersichtlich, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Veranschaulichung in perspektivischer Ansicht einer rollenden Plattform eines Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 ist eine schematische Draufsicht der in 1 dargestellten rollenden Plattform des Fahrzeugs;
3 ist eine schematische Unteransicht der in 1 und 2 dargestellten rollenden Plattform eines Fahrzeugs;
4 ist eine schematische Seitendarstellung einer Fahrgastzelle (engl. body pod) und eines Szenarios zur Anbringung einer rollenden Plattform gemäß der vorliegenden Erfindung, das mit der Ausführungsform der 1 – 3 nützlich ist;
5 ist eine schematische Veranschaulichung einer Fahrgastzelle und eines Szenarios zur Anbringung einer rollenden Plattform, wobei Fahrgastzellen mit unterschiedlichen Konfigurationen jeweils an identischen rollenden Plattformen angebracht werden;
6 ist eine schematische Veranschaulichung eines Lenksystems zur Verwendung mit der rollenden Plattform und der Fahrgastzelle, die in 4 dargestellt sind;
7 ist eine schematische Veranschaulichung eines alternativen Lenksystems zur Verwendung mit der rollenden Plattform und der Fahrgastzelle von 4;
8 ist eine schematische Veranschaulichung eines Bremssystems zur Verwendung mit der rollenden Plattform und der Fahrgastzelle von 4;
9 ist eine schematische Veranschaulichung eines alternativen Bremssystems zur Verwendung mit der rollenden Plattform und der Fahrgastzelle von 4;
10 ist eine schematische Veranschaulichung eines Energieumwandlungssystems zur Verwendung mit der rollenden Plattform und der Fahrgastzelle von 4;
11 ist eine schematische Veranschaulichung eines alternativen Energieumwandlungssystems zur Verwendung mit der rollenden Plattform und der Fahrgastzelle von 4;
12 ist eine schematische Veranschaulichung eines Aufhängungssystems zur Verwendung mit der rollenden Plattform der 1 – 5;
13 ist eine schematische Veranschaulichung eines alternativen Aufhängungssystems zur Verwendung mit der rollenden Plattform und der Fahrgastzelle von 4;
14 ist eine schematische Veranschaulichung eines Fahrgestellcomputers und von Fahrgestellsensoren zur Verwendung mit der rollenden Plattform und der Fahrgastzelle von 4;
15 ist eine schematische Veranschaulichung einer Hauptsteuereinheit mit einem Aufhängungssystem, einem Bremssystem, einem Lenksystem und einem Energieumwandlungssystem zur Verwendung mit der rollenden Plattform und der Fahrgastzelle von 4;
16 ist eine perspektivische Veranschaulichung einer verkleideten rollenden Plattform gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 ist eine perspektivische Veranschaulichung einer verkleideten rollenden Plattform gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
18 ist eine schematische Seitendarstellung einer rollenden Plattform mit einem Energieumwandlungssystem, das einen Verbrennungsmotor und Benzintank einschließt;
19 ist eine schematische Seitenansicht einer rollenden Plattform gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung mit einem mechanischen Lenkgestänge und Kopplungen zur Anbringung von Sitzen für Insassen;
20 und 20a zeigen partielle, auseinandergezogene perspektivische schematische Veranschaulichungen einer rollenden Plattform gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung in einem Szenario zur Anbringung mit einer Fahrgastzelle, wobei die rollende Plattform mehrere elektrische Verbinder aufweist, die mit komplementären elektrischen Verbindern in der Fahrgastzelle in Eingriff gebracht werden können;
21 ist eine perspektivische schematische Veranschaulichung einer verkleideten rollenden Plattform gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, wobei die rollende Plattform eine bewegliche Steuerungseingabeeinrichtung aufweist;
22 ist eine schematische Veranschaulichung einer ersten Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems gemäß der Erfindung;
23 ist eine schematische Veranschaulichung einer alternativen Ausführungsform der ersten Konfiguration des umprogrammierbaren Systems gemäß der Erfindung;
24 ist eine schematische Veranschaulichung einer zweiten Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems gemäß der Erfindung;
25 ist eine schematische Veranschaulichung einer dritten Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems gemäß der Erfindung;
26 ist eine schematische Veranschaulichung einer vierten Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems gemäß der Erfindung;
27 ist eine schematische Veranschaulichung eines Verfahrens zum Durchführen eines ein Fahrzeug betreffenden Geschäfts gemäß der Erfindung; und
28 ist eine schematische Veranschaulichung eines Verfahrens zum Herstellen oder Zusammenbauen von Fahrzeugen mit programmierbaren Systemen gemäß der Erfindung.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Nach 1 enthält ein Fahrgestell 10 eines Fahrzeugs gemäß der Erfindung, worauf auch als die "rollende Plattform" verwiesen wird, einen tragenden Rahmen 11. Der in 1 dargestellte tragende Rahmen 1 umfasst eine Reihe miteinander verbundener struktureller bzw. tragender Elemente einschließlich oberer und unterer tragender Seitenelemente 12 und 14, die eine "Sandwich"-artige Konstruktion bilden. Die Elemente 12 und 14 sind im Wesentlichen steife röhrenförmige (oder wahlweise massive) Bauteile, die in Längsrichtung zwischen den Vorder- und Hinterachsbereichen 16, 18 verlaufen und in Bezug auf ähnliche Elemente 20, 22 außen angeordnet sind. Die vorderen und hinteren Enden der Elemente 12, 14 sind nach innen gewinkelt, so dass sie auf die Elemente 20 und 22 zulaufen und sich mit ihnen verbinden, bevor sie zu den Achsbereichen 16, 18 gelangen. Für eine erhöhte Festigkeit und Steifigkeit erstrecken sich zwischen den Elementen 12, 14, 20 und 22 mehrere vertikale und gewinkelte tragende Elemente. Ähnlich den Elementen 12, 14, 20 und 22, die entlang der linken Seite der rollenden Plattform 10 verlaufen, verläuft eine Familie bzw. Schar tragender Elemente 26, 28, 30 und 32 entlang ihrer rechten Seite.
Laterale tragende Elemente 34, 36 erstrecken sich zwischen den Elementen 20, 30 bzw. 22, 32 näher zum Vorderachsbereich 16, und laterale tragende Elemente 38, 40 erstrecken sich zwischen den Elementen 20, 30 bzw. 22, 32 näher zum Hinterachsbereich 18, wodurch ein Raum 41 im mittleren Fahrgestell definiert wird. Der Vorderachsbereich 16 ist in den und um die tragenden Elemente 43, 44 vorne und hinten und auf den Seiten durch tragende Elemente 46, 48 definiert, die Fortsätze der Elemente 20, 22, 30, 32 sein oder damit verbunden sein können. Vor dem Vorderachsbereich ist zwischen dem Element 44 und den Elementen 50, 52 ein vorderer Raum definiert. Der Hinterachsbereich 18 ist in den und um die tragenden Elemente 53, 54 vorne und hinten und auf den Seiten durch tragende Elemente 56, 58 definiert, die Fortsätze der Elemente 20, 22, 30, 32 sein oder mit diesen verbunden sein können. Hinter dem Hinterachsbereich 18 ist zwischen dem Element 54 und Elementen 60, 62 ein rückwärtiger Raum definiert. Alternativ dazu kann der Hinterachsbereich 18 oder der rückwärtige Raum in Bezug auf den Rest des tragenden Rahmens 11 nötigenfalls angehoben sein, um ein Energieumwandlungssystem unterzubringen, und der Rahmen kann weitere Elemente umfassen, um ein Energieumwandlungssystem zu umgeben und zu schützen. Der Rahmen definiert mehrere offene Räume zwischen den oben beschriebenen Elementen. Der Fachmann kennt Materialien und Befestigungsverfahren, die zur Verwendung beim tragenden Rahmen geeignet sind. Zum Beispiel können die tragenden Elemente röhrenförmig, aus Aluminium und an den jeweiligen Verbindungen an andere tragende Elemente geschweißt sein.
Der tragende Rahmen 11 schafft eine steife Struktur, an die ein Energieumwandlungssystem 67, ein Energiespeichersystem 69, ein Aufhängungssystem 71 mit Rädern 73, 75, 77, 79 (wobei jedes Rad einen Reifen 80 aufweist), ein Lenksystem 81 und ein Bremssystem 83 montiert werden, wie in 1 bis 3 dargestellt ist, und ist dafür konfiguriert, eine angebrachte Karosserie 85, wie in 4 dargestellt, zu tragen. Der Fachmann erkennt, dass der tragende Rahmen 11 zusätzlich zur käfigartigen Struktur der in 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform viele verschiedene Formen annehmen kann. Zum Beispiel kann der tragende Rahmen 11 ein herkömmlicher Automobilrahmen mit zwei oder mehr longitudinalen, in einer Distanz voneinander beabstandeten tragenden Bauteilen mit zwei oder mehr transversalen tragenden Bauteilen sein, die voneinander beabstandet und an beiden longitudinalen tragenden Bauteilen an ihren Enden angebracht sind. Alternativ dazu kann der tragende Rahmen auch in Form einer bauchigen Wanne (belly pan) vorliegen, wobei integrierte Schienen und Querträger in Blechen oder einem anderen geeigneten Material ausgebildet sind, mit anderen Ausgestaltungen, um verschiedene Systemkomponenten unterzubringen. Der tragende Rahmen kann auch mit verschiedenen Fahrzeugkomponenten integriert sein.
In 2 ist eine Schnittstelle 87 zur Anbringung einer Karosserie definiert als die Summe aller Karosserieverbindungskomponenten, d.h. Verbindungselemente, die dazu dienen, eine Fahrzeugkarosserie wirksam mit dem Fahrgestell 10 zu verbinden. Die Karosserieverbindungskomponenten der bevorzugten Ausführungsform beinhalten mehrere lasttragende Karosseriehaltekopplungen 89, die am tragenden Rahmen 11 montiert sind, und einen einzigen elektrischen Verbinder 91.
Wie in 4 gezeigt ist, können die lasttragenden Karosseriehaltekopplungen 89 mit komplementären Kopplungen 93 zur Anbringung auf der Fahrzeugkarosserie 85 in Eingriff gebracht werden und dienen dazu, die Fahrzeugkarosserie 85 am Fahrgestell 10 physisch zu befestigen. Der Fachmann erkennt, dass mehrere Befestigungs- und Arretierelemente verwendet werden können und in den Umfang der beanspruchten Erfindung fallen. Die lasttragenden Karosseriehaltekopplungen 89 können vorzugsweise lösbar in Eingriff gebracht werden mit komplementären Anschlussstücken bzw. Kopplungen, obgleich nicht lösbare, in Eingriff bringbare Kopplungen wie z.B. Schweißflansche oder Nietflächen innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung verwendet werden können. Zusätzliche Befestigungselemente können als Dreh-Druckverbindungen zusammen mit den lasttragenden Karosseriehaltekopplungen verwendet werden. Lasttragende Flächen ohne Arretier- oder Befestigungsmerkmale am Fahrgestell 10 können mit den lasttragenden Karosseriehaltekopplungen 89 verwendet werden, um das Gewicht einer angebrachten Fahrzeugkarosserie 85 zu tragen. In einer bevorzugten Ausführungsform beinhalten die lasttragenden Karosseriehaltekopplungen 89 Träger bzw. Auflagewinkel mit Schraublöchern. (Nicht dargestellte) Gummibefestigungen, die unter den Auflagewinkeln angeordnet sind, dämpfen zwischen der Karosserie und dem Fahrgestell übertragene Vibrationen. Alternativ können harte Befestigungen für Karosseriehaltekopplungen verwendet werden.
Der elektrische Verbinder 91 kann mit einem komplementären elektrischen Verbinder 95 auf einer Fahrzeugkarosserie 85 in Eingriff gebracht werden. Der elektrische Verbinder 91 der bevorzugten Ausführungsform kann mehrere Funktionen ausführen oder Kombinationen davon auswählen. Zunächst kann der elektrische Verbinder 91 als elektrischer Netzanschluss bzw. Verbinder für elektrische Leistung dienen, d.h. er kann dafür konfiguriert sein, von Komponenten auf dem Fahrgestell 10 erzeugte elektrische Energie zu einer Fahrzeugkarosserie 85 oder einem anderen Ziel außerhalb der Karosserie zu übertragen. Zweitens kann der elektrische Verbinder 91 als Steuersignalempfänger dienen, d.h. eine Einrichtung, die dafür konfiguriert ist, Steuersignale von einer Quelle außerhalb des Fahrgestells zu gesteuerten Systemen zu übertragen, die das Energieumwandlungssystem, das Lenksystem und das Bremssystem einschließen. Drittens kann der elektrische Verbinder 91 als Rückkopplungssignalleitung dienen, über die Rückkopplungssignale einem Fahrer des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt werden. Viertens kann der elektrische Verbinder 91 als externe Programmierschnittstelle dienen, über die Algorithmen und Daten enthaltende Software zur Nutzung durch gesteuerte Systeme übertragen werden kann. Fünftens kann der elektrische Verbinder als Informationsleitung dienen, über die Sensorinformationen und andere Informationen einem Fahrer des Fahrzeugs zur Verfügung gestellt werden. Der elektrische Verbinder 91 kann somit als "Speise"-Port zur Datenübermittlung und für Leistung dienen, über den alle Nachrichten zwischen dem Fahrgestell 10 und der angebrachten Fahrzeugkarosserie 85 übertragen werden. Elektrische Verbinder schließen Einrichtungen ein, die dafür konfiguriert sind, einen oder mehrere elektrische Drähte mit anderen elektrischen Drähten betriebsfähig bzw. wirksam zu verbinden. Die Drähte können in einer Distanz beabstandet sein, um zu vermeiden, dass irgendein Draht eine Signalinterferenz mit einem mit einem elektrischen Verbinder wirksam verbundenen anderen Draht hervorruft, oder wenn aus irgendeinem Grund Drähte in unmittelbarer Nähe nicht erwünscht sind.
Falls ein elektrischer Verbinder, der mehrere Funktionen ausführt, nicht erwünscht ist, falls z.B. ein sperriges Drahtbündel erforderlich ist, oder eine Leistungsübertragung eine Steuersignalinterferenz zur Folge hat, kann die Schnittstelle 87 zur Anbringung von Karosserien mehrere elektrische Verbinder 91 enthalten, die mit mehreren komplementären elektrischen Verbindern 95 auf einer Fahrzeugkarosserie 85 in Eingriff gebracht werden können, wobei verschiedene Verbinder verschiedene Funktionen ausführen. Ein komplementärer elektrischer Verbinder 95 führt Funktionen aus, die zu der Funktion des elektrischen Verbinders komplementär sind, mit dem er in Eingriff steht, wobei er z.B. als Steuersignalsender dient, wenn er mit einem Steuersignalempfänger in Eingriff gebracht ist.
Wieder auf 1 – 3 verweisend, sind das Energieumwandlungssystem 67, das Energiespeichersystem 69, das Lenksystem 81 und das Bremssystem 83 auf dem Fahrgestell 10 so konfiguriert und positioniert, um die gesamte vertikale Höhe des Fahrgestells 10 zu minimieren und eine im Wesentlichen horizontale Oberseite 96 des Fahrgestells beizubehalten. Eine Seite bzw. Fläche eines Objekts ist eine imaginäre Oberfläche, die den Konturen des Objekts folgt, die in eine bestimmte Richtung gewandt und direkt freigelegt sind. Folglich ist eine Oberseite 96 des Fahrgestells eine imaginäre Oberfläche, die den aufwärts gewandten und freigelegten Konturen des Fahrgestellrahmens 11 und darauf montierter Systeme folgt. Koppelbare Fahrzeugkarosserien haben eine entsprechende Unterseite 97 der Karosserie, die eine imaginäre Oberfläche ist, die den abwärts gewandten und freigelegten Konturen der Karosserie 85 folgt, wie in 4 gezeigt ist.
Wieder auf 1 – 3 verweisend, hat der tragende Rahmen 11 eine Höhe, die als die vertikale Distanz zwischen seinem höchsten Punkt (dem oberen Ende des tragenden Elements 20) und seinem niedrigsten Punkt (dem unteren Ende des tragenden Elements 22) definiert ist. In der bevorzugten Ausführungsform beträgt die Höhe des tragenden Rahmens ungefähr 28 Zentimeter (11 Inches). Um eine im Wesentlichen horizontale Oberseite 96 des Fahrgestells zu erreichen, sind das Energieumwandlungssystem 67, das Energiespeichersystem 69, das Lenksystem 81 und das Bremssystem 83 über die offenen Räume verteilt und so konfiguriert, positioniert und an dem tragenden Rahmen 11 montiert, dass kein Teil des Energieumwandlungssystems 67, des Energiespeichersystems 69, des Lenksystems 81 oder des Bremssystems 83 sich um mehr als 50 % der Höhe des tragenden Rahmens 11 oder über das obere Ende irgendeines der Reifen 80 erstreckt oder vorragt. Die im Wesentlichen horizontale Oberseite 96 des Fahrgestells ermöglicht, dass die angebrachte Fahrzeugkarosserie 85 einen Insassenbereich aufweist, der sich im Gegensatz zu Karosserien nach dem Stand der Technik, die einen Motorraum aufweisen, um einen vertikal vorragenden Verbrennungsmotor unterzubringen, über die Länge des Fahrgestells erstreckt.
Der Großteil der Last des Antriebsstrangs ist zwischen dem vorderen und hinteren Ende des Fahrgestells gleichmäßig verteilt, so dass ohne Opfern der Bodenfreiheit ein niedrigerer Schwerpunkt für das gesamte Fahrzeug vorliegt, wodurch eine verbesserte Handhabung ermöglicht wird, während Überschlagkräften entgegengewirkt wird.
Wieder auf 4 verweisend ist die bevorzugte Ausführungsform der rollenden Plattform 10 so konfiguriert, dass die Unterseite 97 der Karosserie einer koppelbaren Fahrzeugkarosserie 85 für einen Eingriff mit der rollenden Plattform 10 der Oberseite 96 des Fahrgestells dicht benachbart positioniert wird. Die Karosserieverbindungskomponenten haben in Bezug aufeinander eine vorbestimmte räumliche Beziehung und sind hinreichend positioniert, freigelegt bzw. zugänglich und unversperrt, so dass, wenn eine Fahrzeugkarosserie 85 mit komplementären Verbindungskomponenten (komplementären Kopplungen 93 zur Anbringung und komplementären elektrischen Verbinder 95) in der gleichen vorbestimmten räumlichen Beziehung wie die Karosserieverbindungskomponenten in Bezug auf die obere Fahrgestellseite 96 eines Fahrgestells 10 der Erfindung hinreichend positioniert ist, die komplementären Verbindungskomponenten entsprechenden Karosserieverbindungskomponenten benachbart und für einen Eingriff bereit sind, wie in 4 dargestellt ist.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist eine Karosserieverbindungskomponente mit einer Schutzabdeckung freigelegt und unversperrt, falls die Schutzabdeckung entfernbar oder zurückziehbar ist.
Jede Karosserieverbindungskomponente hat in Bezug auf jede der anderen Karosserieverbindungskomponenten eine räumliche Beziehung, die z.B. als eine Vektorgröße ausgedrückt werden kann. Karosserieverbindungskomponenten und komplementäre Verbindungskomponenten haben die gleiche vorbestimmte räumliche Beziehung, falls die Vektorgrößen, die die räumliche Beziehung zwischen einer Karosserieverbindungskomponente und den anderen Karosserieverbindungskomponenten beschreiben, die in Eingriff gebracht werden sollen, auch die räumliche Beziehung zwischen einer entsprechenden komplementären Verbindungskomponente und den anderen komplementären Verbindungskomponenten beschreiben, die in Eingriff gebracht werden sollen. Zum Beispiel kann die räumliche Beziehung wie folgt definiert werden: eine erste Karosserieverbindungskomponente ist in einer Distanz Ax + By von einem Referenzpunkt beabstandet; eine zweite Karosserieverbindungskomponente ist in einer Distanz Cx + Dy von dem Referenzpunkt beabstandet; eine dritte Karosserieverbindungskomponente ist in einer Distanz Ex + Fy vom Referenzpunkt beabstandet; etc. Entsprechende komplementäre Verbindungskomponenten in der gleichen vorbestimmten räumlichen Beziehung sind in einer spiegelbildlichen Beziehung in der Unterseite der Karosserie wie in 4 und 5 dargestellt beabstandet. Eine (nicht dargestellte) Schutzabdeckung kann verwendet werden, um alle Karosserieverbindungskomponenten zu schützen.
Die Karosserieverbindungskomponenten und die komplementären Verbindungskomponenten sind ohne eine Lageänderung vorzugsweise benachbart, wenn eine Fahrzeugkarosserie 85 in Bezug auf ein Fahrgestell 10 der Erfindung hinreichend positioniert ist; im Rahmen der vorliegenden Erfindung können jedoch die Karosserieverbindungskomponenten in Bezug aufeinander innerhalb einer vorbestimmten räumlichen Beziehung bewegbar sein, um Fertigungstoleranzen oder andere Montageprobleme zu berücksichtigen. Zum Beispiel kann ein elektrischer Verbinder angeordnet und wirksam mit einem signaltragenden Kabel verbunden werden. Das Kabel kann in Bezug auf den tragenden Rahmen an einem 15 Zentimeter (6 Inches) vom elektrischen Verbinder entfernten Punkt fixiert sein. Der elektrische Verbinder wird somit innerhalb der 15 Zentimeter (6 Inches) des fixierten Punktes auf dem Kabel beweglich sein. Eine Karosserieverbindungskomponente wird als einer komplementären Verbindungskomponente benachbart betrachtet, falls eine oder beide innerhalb einer vorbestimmten räumlichen Beziehung so bewegbar sind, dass sie miteinander in Kontakt stehen.
Nach 5 ermöglicht die Schnittstelle zur Anbringung von Karosserien der beanspruchten Erfindung Kompatibilität zwischen dem Fahrgestell 10 und verschiedenen Arten von Karosserien 85, 85', 85" mit wesentlich verschiedenen Entwürfen bzw. Ausführungen. Die Karosserien 85, 85', 85", die eine gemeinsame Basis 98 mit komplementären Kopplungen 93 zur Anbringung und komplementären elektrischen Verbindern 95 in der gleichen vorbestimmten räumlichen Beziehung zueinander wie die vorbestimmte räumliche Beziehung zwischen Karosserieverbindungskomponenten auf der Schnittstelle 87 zur Anbringung von Karosserien aufweisen, können mit dem Fahrgestell 10 jeweils gekoppelt werden, indem die Karosserie 85, 85', 85" in Bezug auf das Fahrgestell 10 so positioniert wird, dass je eine komplementäre Kopplung 93 zur Anbringung bzw. Abschlußkopplung einer lasttragenden Karosseriehaltekopplung 89 benachbart ist und der komplementäre elektrische Verbinder 95 dem elektrischen Verbinder 91 benachbart ist. Gemäß der bevorzugten Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung entsprechen alle Karosserien und Fahrgestelle diesem gemeinsamen standardisierten Schnittstellensystem, wodurch ermöglicht wird, dass ein weites Feld verschiedener Karosserietypen und Modelle an einer einzigen Fahrgestellausführung angebracht wird. Die im Wesentlichen horizontale Oberseite 96 des Fahrgestells erleichtert auch Kompatibilität zwischen der rollenden Plattform 10 und mehreren verschieden konfigurierten Karosseriemodellen. Die gemeinsame Basis 98 dient als tragende Einheit für die Karosserie und bildet die Unterseite 97 der Karosserie in der bevorzugten Ausführungsform. 5 zeigt schematisch eine Limousine 85, einen Van 85' und einen Pickup-Lastwagen 85" mit jeweils einer gemeinsamen Basis 98.
Die Karosserieverbindungskomponenten sind an einer Fahrgestellfläche vorzugsweise hinreichend freigelegt, um eine Anbringung an komplementären Verbindungskomponenten auf einer koppelbaren Fahrzeugkarosserie zu erleichtern. Ähnlich sind komplementäre Verbindungskomponenten auf einer koppelbaren Fahrzeugkarosserie an einer Karosseriefläche hinreichend freigelegt, um eine Anbringung an Karosserieverbindungskomponenten auf einem Fahrgestell des Fahrzeugs zu erleichtern. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung befinden sich die Karosserieverbindungskomponenten bei oder oberhalb der Oberseite des Fahrgestells für einen Eingriff mit komplementären Verbindungskomponenten, die an oder unter einer Unterseite der Karosserie angeordnet sind.
Es liegt innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung, eine Verbindungseinrichtung zu verwenden, um eine Karosserieverbindungskomponente mit einer entfernten komplementären Verbindungskomponente in Eingriff zu bringen oder wirksam zu verbinden, falls eine Fahrzeugkarosserie keine komplementären Verbindungskomponenten in der gleichen vorbestimmten räumlichen Beziehung wie die Karosseriever bindungskomponenten auf einem Fahrgestell eines Fahrzeugs aufweist. Zum Beispiel kann ein Kabel mit zwei Verbindern, wobei ein Verbinder mit dem elektrischen Verbinder auf einer Schnittstelle zur Anbringung von Karosserien in Eingriff gebracht werden kann und der andere Verbinder mit einem komplementären Verbinder auf einer koppelbaren Fahrzeugkarosserie in Eingriff gebracht werden kann, verwendet werden, um den elektrischen Verbinder und den komplementären Verbinder wirksam zu verbinden.
Die Karosserien 85, 85', 85", die in 5 schematisch dargestellt sind, nutzen jeweils alle Karosserieverbindungskomponenten auf dem Fahrgestell 10 des Fahrzeugs. Innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung kann jedoch ein Fahrgestell mehr Karosserieverbindungskomponenten aufweisen, als tatsächlich mit einer Karosserie eines Fahrzeugs in Eingriff gebracht bzw. gekoppelt werden. Zum Beispiel kann ein Fahrgestell zehn lasttragende Karosseriehaltekopplungen aufweisen und mit einer Karosserie gekoppelt werden, die nur fünf der zehn lasttragenden Karosseriehaltekopplungen in Eingriff bringt. Eine solche Anordnung ist insbesondere nützlich, wenn eine anbringbare Karosserie eine andere Größe als das Fahrgestell hat. Zum Beispiel kann ein koppelbare Karosserie kleiner als ein Fahrgestell sein. Entsprechend und innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung kann eine Karosserie derart modular sein, dass separate Karosseriekomponenten durch die lasttragenden Karosseriehaltekopplungen unabhängig mit dem Fahrgestell des Fahrzeugs verbunden werden.
Eine Karosserie kann mehr komplementäre Verbindungskomponenten aufweisen, als mit den Karosserieverbindungskomponenten eines bestimmten Fahrgestells in Eingriff gebracht werden können. Eine solche Anordnung kann verwendet werden, um zu ermöglichen, dass eine bestimmte Karosserie mit mehreren Fahrgestellen gekoppelt werden kann, die jeweils eine verschiedene vorbestimmte räumliche Beziehung zwischen ihren Karosserieverbindungskomponenten aufweisen.
Die lasttragenden Karosseriehaltekopplungen 89 und der elektrische Verbinder 91 können ohne eine Beschädigung an entweder einer angebrachten Karosserie 85 oder dem Fahrgestell 10 vorzugsweise lösbar in Eingriff gebracht werden, wodurch eine Demontage einer Karosserie 85 vom Fahrgestell 10 und eine Montage bzw. Installation einer anderen Karosserie 85', 85" auf dem Fahrgestell 10 ermöglicht wird.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Schnittstelle 87 zur Anbringung von Karosserien durch das Fehlen jeglicher mechanischer Verbindungen bzw. Gestänge zur Steuersignalübertragung und jeglicher Kopplungen zum Anbringen mechanischer Gestänge zur Steuersignalübertragung gekennzeichnet. Mechanische Steuergestänge wie z.B. Lenksäulen begrenzen die Kompatibilität zwischen einem Fahrgestell und Karosserien verschiedener Konfigurationen.
Nach 1 ist das Lenksystem 81 im Vorderachsbereich 16 untergebracht und mit den Vorderrädern 73, 75 wirksam verbunden. Das Lenksystem 81 spricht vorzugsweise auf nicht-mechanische Steuersignale an. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Lenksystem 81 ein drahtgestütztes bzw. By-Wire-System. Ein By-Wire-System ist gekennzeichnet durch eine Steuersignalübertragung in elektrischer Form. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung schließen "By-Wire"-Systeme oder Systeme, die "By-Wire" steuerbar sind, Systeme ein, die dafür konfiguriert sind, Steuersignale in elektronischer Form über einen Steuersignalempfänger auf der Schnittstelle 87 zur Anbringung von Karosserien zu empfangen und entsprechend den elektronischen Steuersignalen zu antworten.
Bezugnehmend auf 6 beinhaltet das By-Wire-Lenksystem 81 der bevorzugten Ausführungsform eine Lenksteuereinheit 98 und ein Lenkstellglied 99. Auf dem Fahrgestell 10 sind Sensoren 100 angeordnet und übertragen Sensorsignale 110, die Informationen bezüglich des Zustands oder Bedingung des Fahrgestells 10 und seiner Komponentensysteme tragen. Die Sensoren 100 können Lage- bzw. Positionssensoren, Geschwindigkeitssensoren, Beschleunigungssensoren, Drucksensoren, Kraft- und Drehmomentsensoren, Strömungsmessgeräte, Temperatursensoren etc. einschließen. Die Lenksteuereinheit 98 empfängt und verarbeitet Sensorsignale 101 von den Sensoren 100 und elektrische Lenksteuersignale 102 vom elektrischen Verbinder 91 und erzeugt gemäß einem gespeicherten Algorithmus Steuersignale 103 für Lenkstellglieder. Eine Steuereinheit enthält typischerweise einen Mikroprozessor, einen ROM und einen RAM und geeignete Eingabe- oder Ausgabeschaltungen bekannter Art, um die verschiedenen Eingangssignale zu empfangen und die verschiedenen Steuerbefehle an die Stellglieder auszugeben. Die Sensorsignale 101 können eine Gierrate, laterale Beschleunigung, Winkelgeschwindigkeit des Rades, Spurstangenkraft, Lenkwinkel, Geschwindigkeit des Fahrgestells etc. einschließen.
Das Lenkstellglied 99 ist wirksam mit den Vorderrädern 73, 75 verbunden und dafür konfiguriert, als Antwort auf die Steuersignale 103 für Lenkstellglieder den Lenkwinkel der Vorderräder 73, 75 einzustellen. Stellglieder in einem By-Wire-System transformieren elektronische Steuersignale in eine mechanische Wirkung oder beeinflussen in anderer Weise das Verhalten eines Systems als Antwort auf die elektronischen Steuersignale. Beispiele von Stellgliedern, die in einem By-Wire-System verwendet werden können, beinhalten elektromechanische Stellglieder wie z.B. elektrische Servomotoren, Translations- und Drehsolenoide, magneto rheologische Stellglieder, elektrohydraulische Stellglieder und elektrorheologische Stellglieder. Der Fachmann erkennt und versteht Mechanismen, durch die der Lenkwinkel eingestellt wird. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Lenkstellglied 99 ein elektrischer Antriebsmotor, der dafür konfiguriert ist, eine mechanische Zahnstange einzustellen.
Wieder auf 6 verweisend, ist die bevorzugte Ausführungsform des Fahrgestells 10 so konfiguriert, dass sie durch eine beliebige Quelle kompatibler elektrischer Lenksteuersignale 102 steuerbar ist, die mit dem elektrischen Verbinder 91 verbunden ist. 6 stellt einen Lenk-Transducer bzw. Lenkumformer 104 dar, der auf einer angebrachten Fahrzeugkarosserie 85 angeordnet und mit einem komplementären elektrischen Verbinder 95 verbunden ist. Umformer wandeln die mechanischen Steuersignale eines Fahrers eines Fahrzeuges in nicht-mechanische Steuersignale um. Wenn sie bei einem By-Wire-System verwendet werden, wandeln Umformer die mechanischen Steuersignale in elektronische Steuersignale um, die vom By-Wire-System genutzt werden können. Ein Fahrer eines Fahrzeugs gibt Steuersignale in mechanischer Form ein, indem er ein Rad dreht, ein Pedal niederdrückt, einen Knopf drückt oder dergleichen. Umformer nutzen Sensoren, typischerweise Positions- und Kraftsensoren, um die mechanische Eingabe in ein elektrisches Signal umzuwandeln. In der bevorzugten Ausführungsform wird für eine Fahrereingabe ein (± 20°)-Schiebemechanismus verwendet, und ein optischer Codierer wird genutzt, um eine eingegebene Drehung zu lesen.
Der komplementäre elektrische Verbinder 95 ist mit dem elektrischen Verbinder 91 der Schnittstelle 87 zur Anbringung von Karosserien gekoppelt. Der Lenkumformer 104 wandelt vom Fahrer des Fahrzeugs initiierte bzw. ausgelöste mechanische Lenksteuersignale 105 in elektrische Lenksteuersignale 102 um, die über den elektrischen Verbin der 91 zur Lenksteuereinheit 98 übertragen werden. In der bevorzugten Ausführungsform erzeugt die Lenksteuereinheit 98 Lenkrückkopplungssignale 106 zur Nutzung durch einen Fahrzeugfahrer und überträgt die Lenkrückkopplungssignale 106 über den elektrischen Verbinder 91. Einige der Sensoren 100 überwachen eine lineare Distanzbewegung der Zahnstange und die Fahrzeuggeschwindigkeit. Diese Information wird von der Lenksteuereinheit 98 gemäß einem gespeicherten Algorithmus verarbeitet, um die Lenkrückkopplungssignale 106 zu erzeugen. Ein Drehmomentsteuermotor, der mit dem Schiebemechanismus wirksam verbunden ist, empfängt die Lenkrückkopplungssignale 106 und wird in der entgegengesetzten Richtung der mechanischen Eingabe des Fahrers angetrieben.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann ein "By-Wire"-System ein Stellglied sein, das direkt mit einem elektrischen Verbinder in der Schnittstelle zur Anbringung von Karosserien verbunden ist. Ein alternatives By-Wire-Lenksystem 81' innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung ist in 7 schematisch dargestellt, worin gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten nach 6 verweisen. Ein Lenkstellglied 99, das dafür konfiguriert ist, den Lenkwinkel der Vorderräder 73, 75 einzustellen, ist direkt mit dem elektrischen Verbinder 91 verbunden. In dieser Ausführungsform können eine Lenksteuereinheit 98' und ein Lenkumformer 104 in einer angebrachten Fahrzeugkarosserie 85 angeordnet sein. Der Lenkumformer 104 würde elektrische Lenksteuersignale 102 zur Lenksteuereinheit 98' übertragen, und die Lenksteuereinheit 98' würde Steuersignale 103 für das Lenkstellglied über den elektrischen Verbinder 91 zum Lenkstellglied 99 übertragen. Die Sensoren 100, die auf dem Fahrgestell 10 angeordnet sind, übertragen Sensorsignale 101 über den elektrischen Verbinder 91 und den komplementären elektrischen Verbinder 95 zur Lenksteuereinheit 98'.
Beispiele von Steer-By-Wire-Systemen sind beschrieben in den US-Patenten Nr. 6,176,341, das am 23. Januar 2001 an Delphi Technologies, Inc. erteilt wurde; 6,208,923, das am 27. März 2001 an die Robert Bosch GmbH erteilt wurde; 6,219,604, das am 17. April 2001 an die Robert Bosch GmbH erteilt wurde; 6,318,494, das am 20. November 2001 an Delphi Technologies, Inc. erteilt wurde; 6,370,460, das am 09. April 2002 an Delphi Technologies, Inc. erteilt wurde;, und 6,394,214, das am 28. Mai 2002 an TRW Fahrzeugsysteme GmbH 8a Co. KG erteilt wurde.
Das in dem US-Patent Nr. 6,176,341 beschriebene Steer-By-Wire-System enthält einen Positionssensor zum Abfühlen einer Winkellage eines Straßenrades, eines von Hand betätigten Lenkrades zum Steuern der Richtung des Straßenrades, einen Lenkradsensor zum Abfühlen einer Lage bzw. Stellung des Lenkrades, ein Lenkradstellglied zum Betätigen des von Hand betätigten Lenkrades und eine Lenksteuereinheit zum Empfangen der abgefühlten Lenkradstellung und der abgefühlten Straßenradstellung und Berechnen von Stellgliedsteuersignalen, die vorzugsweise ein Steuersignal für das Straßenradstellglied und ein Steuersignal für das Lenkradstellglied einschließen, als Funktion der Differenz zwischen der abgefühlten Straßenradstellung und der Lenkradstellung. Die Lenksteuereinheit befiehlt dem Straßenradstellglied, eine gesteuerte Lenkung des Straßenrades als Antwort auf das Steuersignal für das Straßenradstellglied zu liefern. Die Lenksteuereinheit befiehlt ferner dem Lenkradstellglied, als Antwort auf das Lenkradsteuersignal eine Rückkopplungskraft auf das von Hand betätigte Lenkrad anzuwenden. Das Steuersignal für das Straßenradstellglied und das Steuersignal für das Lenkradstellglied sind vorzugsweise so skaliert, um eine Differenz in der Getriebeübersetzung zwischen dem Lenkrad und dem Straßenrad zu kompensieren. Außerdem können das Steuersignal für das Straßenradstellglied und das Steuersignal für das Lenkradstellglied jeweils eine Verstärkung aufweisen, die so eingestellt ist, dass das Steuersignal für das Straßenradstellglied die Anwendung einer größeren Kraft auf das Straßenrad als die auf das Lenkrad angewandte Rückkopplungskraft befiehlt.
Das in dem US-Patent 6,176,341 beschriebene Steer-By-Wire-System implementiert vorzugsweise zwei Positions- bzw. Stellungsregelbzw. -steuerkreise, einen für das Straßenrad und einen für das Lenkrad. Die Stellungsrückkopplung von dem Lenkrad wird eine Stellungsbefehlseingabe für den Regelkreis für das Straßenrad, und die Stellungsrückkopplung von dem Straßenrad wird eine Stellungsbefehlseingabe für den Regelkreis für das Lenkrad. Ein Straßenradfehlersignal wird als die Differenz zwischen der Straßenrad-Befehlseingabe (Rückkopplung der Lenkradstellung) und der Straßenradstellung berechnet. Als Antwort auf das Straßenrad-Fehlersignal wird eine Betätigung des Straßenrades befohlen, um eine kontrollierte Lenkung des Straßenrades zu liefern. Ein Lenkrad-Fehlersignal wird als die Differenz zwischen dem Lenkrad-Stellungsbefehl (Rückkopplung der Straßenradstellung) und der Lenkradstellung berechnet. Das von Hand betätigte Lenkrad wird als Antwort auf das Lenkrad-Fehlersignal betätigt, um eine Kraftrückkopplung an das von Hand betätigte Lenkrad zu liefern.
Die Lenksteuereinheit des '341-Systems könnte als ein einziger Prozessor oder mehrere Prozessoren konfiguriert sein und kann einen mikroprozessorgestützten Universal-Controller enthalten, der einen handelsüblich erhältlichen Controller von der Stange einschließen kann. Ein Beispiel eines Controllers ist ein Mikrocontroller Modell Nr. 87C196CA, der von Intel Corporation aus Delaware gefertigt und vertrieben wird. Die Lenksteuereinheit enthält vorzugsweise einen Prozessor und einen Speicher, um Softwarealgorithmen zu speichern und zu verarbeiten, hat eine Taktrate von 16 MHz, zwei optische Codiererschnittstellen, um Positionsbzw. Stellungsrückkopplungen von jedem der Stellgliedmotoren zu lesen, einen Pulsbreitenmodulationsausgang für jeden Motortreiber und einen 5-Volt-Regler.
Das US-Patent Nr. 6,370,460 beschreibt ein Steer-By-Wire-Steuerungssystem mit einer Straßenradeinheit und einer Lenkradeinheit, die zusammenarbeiten, um eine Lenksteuerung für den Fahrer des Fahrzeugs zu liefern. Eine Lenksteuereinheit kann verwendet werden, um eine Ausführung der gewünschten Signalverarbeitung zu unterstützen. Signale von Sensoren in der Straßenradeinheit, Lenkradeinheit und die Fahrzeuggeschwindigkeit werden genutzt, um Steuersignale für das Straßenradstellglied zu berechnen, um die Richtung des Fahrzeugs zu steuern, und Drehmomentbefehle für das Lenkrad, um eine fühlbare Rückkopplung zum Fahrer des Fahrzeugs zu schaffen. Eine Ackerman-Korrektur kann verwendet werden, um die Winkel des linken und rechten Straßenrades zur Korrektur von Fehlern in der Lenkgeometrie einzustellen, um sicherzustellen, dass die Spur der Räder um ein gemeinsames Drehzentrum läuft.
Wieder auf 1 verweisend ist ein Bremssystem 83 am tragenden Rahmen 11 montiert und mit den Rädern 73, 75, 77, 79 wirksam verbunden. Das Bremssystem ist so konfiguriert, dass es auf nichtmechanische Steuersignale anspricht. In der bevorzugten Ausführungsform ist das Bremssystem 83 ein By-Wire-System, wie in 8 schematisch dargestellt ist, worin gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten nach 6 und 7 verweisen. Sensoren 100 senden Sensorsignale 101, die Informationen bezüglich des Zustands oder der Bedingung des Fahrgestells 10 und seiner Komponentensysteme tragen, an eine Bremssteuereinheit 107. Die Bremssteuereinheit 107 ist mit dem elektrischen Verbin der 91 verbunden und dafür konfiguriert, elektrische Bremssteuersignale 101 über den elektrischen Verbinder 91 zu empfangen. Die Bremssteuereinheit 107 verarbeitet die Sensorsignale 101 und die elektrischen Bremssteuersignale 108 und erzeugt Steuersignale 109 für ein Bremsstellglied gemäß einem gespeicherten Algorithmus. Die Bremssteuereinheit 107 sendet dann die Steuersignale 109 für ein Bremsstellglied an Bremsstellglieder 110, 111, 112, 113, die dahingehend wirken, die Winkelgeschwindigkeit der Räder 73, 75, 77, 79 zu reduzieren. Der Fachmann kennt die Art und Weise, in der die Bremsstellglieder 110, 111, 112, 113 auf die Räder 73, 75, 77, 79 einwirken. Typischerweise bewirken Stellglieder einen Kontakt zwischen Reibungselementen wie z.B. Bremsklötzen und Scheibenrotoren. Wahlweise kann ein elektrischer Motor als ein Bremsstellglied in einem Gegenstrombremssystem dienen.
Die Bremssteuereinheit 107 kann auch Bremsrückkopplungssignale 114 zur Nutzung durch einen Fahrer des Fahrzeugs erzeugen und die Bremsrückkopplungssignale 114 über den elektrischen Verbinder 91 übertragen. In der bevorzugten Ausführungsform wenden die Bremsstellglieder 110, 111, 112, 113 über einen Bremssattel eine Kraft auf einen Rotor an jedem Rad an. Einige der Sensoren 100 messen die angelegte Kraft auf jedem Sattel. Die Bremssteuereinheit 107 nutzt diese Information, um eine synchrone Kraftanwendung auf jeden Rotor sicherzustellen.
Wieder auf 8 verweisend ist die bevorzugte Ausführungsform des Fahrgestells 10 so konfiguriert, dass das Bremssystem auf irgendeine Quelle kompatibler elektrischer Bremssteuersignale 108 anspricht. Ein Bremsumformer 115 kann an einer angebrachten Fahrzeugkarosserie 85 angeordnet und mit einem komplementären elektrischen Verbinder 95 verbunden sein, der mit dem elektrischen Verbinder 91 gekoppelt ist. Der Bremsumformer 115 wandelt vom Fahrer initiierte me chanische Bremssteuersignale 116 in eine elektrische Form um und überträgt die elektrischen Bremssteuersignale 106 über den elektrischen Verbinder 91 zur Bremssteuereinheit. In der bevorzugten Ausführungsform enthält der Bremsumformer 115 zwei handgriffartige Bauteile. Der Bremsumformer 115 enthält Sensoren, die sowohl die Rate eines angewandten Drucks als auch den Betrag des angewandten Drucks an den handgriffartigen Bauteilen messen, wodurch mechanische Bremssteuersignale 116 in elektrische Bremssteuersignale 108 umgewandelt werden. Die Bremssteuereinheit 107 verarbeitet sowohl die Rate als auch den Betrag des angewandten Drucks, um sowohl eine normale als auch Notbremsung zu liefern.
Ein alternatives Brake-By-Wire-System 83' innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung ist in 9 dargestellt, worin gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten nach 6 – 8 verweisen. Die Bremsstellglieder 110, 111, 112, 113 und die Sensoren 100 sind direkt mit dem elektrischen Verbinder 91 verbunden. In dieser Ausführungsform kann eine Bremssteuereinheit 107' in einer angebrachten Fahrzeugkarosserie 85 angeordnet sein. Ein Bremsumformer 115 überträgt elektrische Bremssteuersignale 108 zur Bremssteuereinheit 107', und die Bremssteuereinheit 107' überträgt Signale 109 für Bremsstellglieder über den elektrischen Verbinder 91 zu den Bremsstellgliedern 110, 111, 112, 113.
Beispiele von Brake-By-Wire-System sind beschrieben in den US-Patenten Nr. 5,366,281, das am 22. November 1994 an General Motors Corporation erteilt wurde; 5,823,636, das am 20. Oktober 1998 an General Motors Corporation erteilt wurde; 6,305,758, das am 23. Oktober 2001 an Delphi Technologies, Inc. erteilt wurde; und 6,390,565, das am 21. Mai 2002 an Delphi Technologies, Inc. erteilt wurde.
Das im US-Patent Nr. 5,366,281 beschriebene System enthält eine Eingabeeinrichtung, um mechanische Bremssteuersignale zu empfangen, ein Bremsstellglied und eine Steuereinheit, die mit der Eingabeeinrichtung und dem Bremsstellglied gekoppelt ist. Die Steuereinheit empfängt Bremsbefehle oder elektrische Bremssteuersignale von der Eingabeeinrichtung und liefert Stellgliedbefehle oder Steuersignale für Bremsstellglieder, um Strom und Spannung an das Bremsstellglied zu steuern. Wenn ein Bremsbefehl zuerst von der Eingabeeinrichtung empfangen wird, gibt die Steuereinheit für eine erste vorbestimmte Zeitperiode einen maximalen Strom zum Stellglied befehlenden Bremsdrehmomentbefehl an das Bremsstellglied aus. Nach der ersten vorbestimmten Zeitperiode gibt die Steuereinheit für eine zweite vorbestimmte Zeitperiode einen Bremsdrehmomentbefehl an das Bremsstellglied aus, der eine Spannung an das Stellglied als Antwort auf den Bremsbefehl und einen ersten Verstärkungsfaktor befiehlt. Nach der zweiten vorbestimmten Zeitperiode gibt die Steuereinheit den Bremsdrehmomentbefehl an das Bremsstellglied aus, der einen Strom an das Stellglied als Antwort auf den Bremsbefehl und einen zweiten Verstärkungsfaktor befiehlt, wobei der erste Verstärkungsfaktor größer als der zweite Verstärkungsfaktor ist und die Bremsinitialisierung auf eine Bremseingabe reagiert.
Das US-Patent Nr. 6,390,565 beschreibt ein Brake-By-Wire-System, das die Möglichkeit von sowohl Bewegungs- als auch Kraftsensoren in einem Bremsumformer vorsieht, die mit einem Eingabebauteil zum Anziehen von Bremsen wie z.B. ein Bremspedal verbunden sind, und auch Redundanz in Sensoren vorsieht, indem das Signal von einem auf eine Bewegung oder eine Stellung des Eingabebauteils zum Anziehen von Bremsen ansprechenden Sensor an eine erste Steuereinheit und das Signal von einem auf eine an ein Eingabebauteil zum Anziehen von Brem sen angewandte Kraft ansprechenden Sensor an eine zweite Steuereinheit geliefert werden. Die erste und zweite Steuereinheit sind durch eine bidirektionale Datenübermittlungsverbindung verbunden, wodurch jeder Controller sein empfangenes Sensorsignal an die andere Steuereinheit übermitteln kann. In zumindest einer der Steuereinheiten werden linearisierte Versionen der Signale für die Erzeugung der ersten und zweiten Befehlssignale zum Anziehen von Bremsen zur Übermittlung an Bremsstellglieder kombiniert. Falls irgendeine Steuereinheit eines der Sensorsignale von der anderen nicht empfängt, erzeugt es auf der Basis des direkt an sie gelieferten Sensorsignals trotzdem ihr Steuersignal für ein Bremsstellglied. In einer bevorzugten Ausführungsform kombiniert eine Steuereinheit die linearisierten Signale, indem das größte gewählt wird.
Wieder auf 1 verweisend speichert das Energiespeichersystem 69 Energie, die verwendet wird, um das Fahrgestell 10 anzutreiben. Für die meisten Anwendungen wird die gespeicherte Energie in chemischer Form vorliegen. Beispiele von Energiespeichersystemen 69 enthalten Kraftstofftanks und elektrische Batterien. In der in 1 gezeigten Ausführungsform enthält das Energiespeichersystem 69 zwei Druckgasflaschen-Speichertanks 121 (350 bar oder 5000 psi), die innerhalb des Raums 41 in der Mitte des Fahrgestells montiert und dafür konfiguriert sind, Wasserstoffgas unter Druck zu speichern. Die Verwendung von mehr als zwei Druckgasflaschen-Speichertanks kann wünschenswert sein, um eine größere Wasserstoffspeicherkapazität zu schaffen. Statt Druckgasflaschen-Speichertanks 121 kann eine andere Form einer Wasserstoffspeicherung wie z.B. Metall- oder chemische Hydride verwendet werden. Wasserstofferzeugung oder Reformieren kann ebenfalls genutzt werden.
Das Energieumwandlungssystem 67 wandelt die vom Energiespeichersystem 69 gespeicherte Energie in mechanische Energie um, die das Fahrgestell 10 antreibt. In der in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform enthält das Energieumwandlungssystem 67 einen im Hinterachsbereich 18 gelegenen Brennstoffzellenstapel 125 und einen im Vorderachsbereich 16 gelegenen elektrischen Antriebsmotor. Der Brennstoffzellenstapel 125 erzeugt eine ständig verfügbare Leistung von 94 kW. Systeme mit Brennstoffzellen für den Gebrauch bei Fahrzeugen sind beschrieben in den US-Patenten Nr. 6,195,999, das am 6. März 2001 an General Motors Corporation erteilt wurde; 6,223,843, das am 1. Mai 2001 an General Motors Corporation erteilt wurde; 6,321,145, das am 20. November 2001 an Delphi Technologies, Inc. erteilt wurde; und 6,394,207, das am 28. Mai 2002 an General Motors Corporation erteilt wurde.
Der Brennstoffzellenstapel 125 ist mit den Druckgasflaschen-Speichertanks 121 und mit dem Antriebsmotor 127 wirksam verbunden. Der Brennstoffzellenstapel 125 wandelt chemische Energie in Form von Wasserstoff von den Druckgasflaschen-Speichertanks 121 in elektrische Energie um, und der Antriebsmotor 127 wandelt die elektrische Energie in mechanische Energie um und verwendet die mechanische Energie, um die Vorderräder 73, 75 rotieren zu lassen. Wahlweise sind der Brennstoffzellenstapel 125 und der Antriebsmotor 127 zwischen dem Vorderachsbereich 16 und dem Hinterachsbereich 18 vertauscht. Wahlweise enthält das Energieumwandlungssystem eine (nicht dargestellte) Elektrobatterie in Hybridkombination mit der Brennstoffzelle, um die Fahrgestellbeschleunigung zu verbessern. Andere Bereiche, die zwischen den tragenden Elementen vorgesehen sind, sind nützlich, um andere Mechanismen und Systeme zum Bereitstellen der für ein Automobil typischen Funktionen unterzubringen, wie in 2 und 3 gezeigt ist. Der Fachmann kennt andere Energieumwandlungssysteme 67, die innerhalb des Umfangs der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Das Energieumwandlungssystem 67 ist dafür konfiguriert, auf nicht-mechanische Steuersignale anzusprechen. Das Energieumwandlungssystem 67 der bevorzugten Ausführungsform ist By-Wire steuerbar, wie in 10 dargestellt ist. Eine Steuereinheit 128 des Energieumwandlungssystems ist mit dem elektrischen Verbinder 91 verbunden, von dem sie elektrische Steuersignale 129 des Energieumwandlungssystems empfängt, und Sensoren 100, von denen sie Steuersignale 101 empfängt, die Informationen über verschiedene Fahrgestellbedingungen tragen. In der bevorzugten Ausführungsform umfassen die von den Sensorsignalen 101 zur Steuereinheit 128 des Energieumwandlungssystems übertragenen Informationen die Fahrgestellgeschwindigkeit, den angelegten elektrischen Strom, die Beschleunigungsrate des Fahrgestells und die Drehzahl der Motorwelle, um sanfte Starts und eine kontrollierte Beschleunigung sicherzustellen. Die Steuereinheit 128 des Energieumwandlungssystems ist mit einem Stellglied 130 des Energieumwandlungssystems verbunden und überträgt Steuerbefehle 131 für das Stellglied des Energieumwandlungssystems zum Stellglied 130 des Energieumwandlungssystems als Antwort auf die elektrischen Steuersignale 129 des Energieumwandlungssystems und Sensorsignale 101 gemäß einem gespeicherten Algorithmus. Das Stellglied 130 des Energieumwandlungssystems wirkt auf den Brennstoffzellenstapel 125 oder den Antriebsmotor 127, um die Energieabgabe einzustellen. Der Fachmann kennt die verschiedenen Verfahren, durch die das Stellglied 130 des Energieumwandlungssystems die Energieabgabe des Energieumwandlungssystems einstellen kann. Zum Beispiel kann ein Solenoid ein Ventil, das einen Wasserstoffstrom zum Brennstoffzellenstapel reguliert, abwechselnd öffnen und schließen. Ähnlich kann ein Kompressor, der dem Brennstoffzellenstapel Sauerstoff (aus der Luft) zuführt, als ein Stellglied dienen, das die dem Brennstoffzellenstapel zugeführte Sauerstoffmenge als Antwort auf Signale von der Steuereinheit des Energieumwandlungssystems variiert.
Ein Umformer 132 des Energieumwandlungssystems kann auf einer Fahrzeugkarosserie 85 angeordnet und mit einem komplementären elektrischen Verbinder 95 verbunden sein, der mit dem elektrischen Verbinder 91 in Eingriff gebracht wird. Der Umformer 132 des Energieumwandlungssystems kann dafür konfiguriert sein, mechanische Steuersignale 133 des Energieumwandlungssystems in elektrische Steuersignale 129 des Energieumwandlungssystems umzuwandeln.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung, wie in 11 schematisch gezeigt ist, worin gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten nach 6 – 10 verweisen, sind Radmotoren 135, die auch als Radnabenmotoren bekannt sind, an je einem der vier Räder 73, 75, 77, 79 angeordnet. Die Radmotoren 135 können wahlweise an nur den Vorderrädern 73, 75 oder nur den Hinterrädern 77, 79 vorgesehen sein. Die Verwendung der Radmotoren 135 reduziert die Höhe des Fahrgestells 10 verglichen mit der Verwendung von Antriebsmotoren und kann daher für bestimmte Zwecke wünschenswert sein.
Wieder auf 2 verweisend sind ein herkömmlicher Wärmetauscher 137 und ein elektrisches Gebläsesystem 139, die mit dem Brennstoffzellenstapel 125 wirksam verbunden sind, um Kühlmittel zur Ableitung von Abwärme zirkulieren zu lassen, in einer Öffnung untergebracht, die zwischen dem Hinterachsbereich 18 und den tragenden Elementen 54, 60 existiert. Der Wärmetauscher 137 ist unter einem geneigten Winkel eingerichtet bzw. fixiert, um sein vertikales Profil zu reduzieren; um aber eine hinreichende Ableitung von Abwärme zu schaffen, erstreckt er sich auch geringfügig über die Oberseite der Elemente 12, 26 (wie in 4 ersichtlich). Obgleich der Brennstoffzellenstapel 125, der Wärmetauscher 137 und das elektrische Gebläsesystem 139 über den tragenden Elementen verlaufen, stehen sie in den Raum der Fahrgastzelle verglichen mit Anforderungen des Motorraums eines konventionell entworfenen Automobils verhältnismäßig wenig vor, besonders wenn die Fahrgestellhöhe der bevorzugten Ausführungsform ungefähr nur 28 Zentimeter (15 Inches) beträgt. Der Wärmetauscher 137 ist wahlweise komplett innerhalb der Struktur des Fahrgestells mit (nicht dargestellten) Durchgangskanälen für einen geführten Luftstrom gepackt.
Wieder auf 1 verweisend ist das Aufhängungssystem 71 am tragenden Rahmen 11 montiert und mit den vier Rädern 73, 75, 77, 79 verbunden. Der Fachmann versteht die Funktionsweise eines Aufhängungssystems und weiß, dass mehrere Arten von Aufhängungssystemen innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung verwendet werden können. Das Aufhängungssystem 71 der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird elektronisch gesteuert, wie in 12 schematisch dargestellt ist.
Nach 12 wird das Verhalten des elektronisch gesteuerten Aufhängungssystems 71 als Antwort auf jede vorgegebene Straßeneinwirkung durch eine Aufhängungssteuereinheit 141 bestimmt. Sensoren 100, die auf dem Fahrgestell 10 angeordnet sind, überwachen verschiedene Bedingungen wie z.B. die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Winkelgeschwindigkeiten von Rädern und die Radstellung in Bezug auf das Fahrgestell 10. Die Sensoren 100 senden die Sensorsignale 101 an die Aufhängungssteuereinheit 141. Die Aufhängungssteuereinheit 141 verarbeitet die Sensorsignale 101 und erzeugt Steuersignale 142 für Aufhängungsstellglieder gemäß einem gespeicherten Algorithmus. Die Aufhängungssteuereinheit 141 sendet die Steuersignale 142 für Aufhängungsstellglieder an vier Aufhängungsstellglieder 143, 144, 145, 146. Jedes Aufhängungsstellglied 143, 144, 145, 146 ist mit einem Rad 73, 75, 77, 79 wirksam ver- bunden und bestimmt ganz oder teilweise die Stellung des Rades 73, 75, 77, 79 in Bezug auf das Fahrgestell 10. Die Aufhängungsstellglieder der bevorzugten Ausführungsform sind steuerbare Echtzeit-Stoßdämpfer für variable Kräfte. Das Aufhängungssystem 71 der bevorzugten Ausführungsform ist auch so konfiguriert, dass die Bodenfreiheit des Fahrgestells verstellbar ist. Separate Stellglieder können verwendet werden, um die Bodenfreiheit des Fahrgestells zu variieren.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Aufhängungssteuereinheit 141 programmierbar und mit dem elektrischen Verbinder 91 der Schnittstelle 87 zur Anbringung von Karosserien verbunden. Ein Fahrzeugnutzer kann somit Eigenschaften des Aufhängungssystems 71 durch Neuprogrammieren der Aufhängungssteuereinheit 141 mit einer Aufhängungssystemsoftware 147 über den elektrischen Verbinder 91 ändern.
Im Rahmen der beanspruchten Erfindung umfassen elektronisch gesteuerte Aufhängungssysteme Aufhängungssysteme ohne eine auf dem Fahrgestell 10 angeordnete Aufhängungssteuereinheit. Nach 13, worin gleiche Bezugsziffern verwendet werden, um auf gleiche Komponenten nach 12 zu verweisen, sind Aufhängungsstellglieder 143, 144, 145, 146 und Aufhängungssensoren 100 direkt mit dem elektrischen Verbinder 91 verbunden. In solch einer Ausführungsform kann eine auf einer angebrachten Fahrzeugkarosserie 85 angeordnete Aufhängungssteuereinheit 141' Sensorsignale 101 verarbeiten, die über den elektrischen Verbinder 91 übertragen werden, und sendet Steuersignale 142 für Aufhängungsstellglieder über den elektrischen Verbinder 91 an die Aufhängungsstellglieder 143, 144, 145, 146.
Beispiele elektronisch gesteuerter Aufhängungssysteme sind beschrieben in den US-Patenten Nr. 5,606,503, das am 25. Februar 1997 an General Motors Corporation erteilt wurde; 5,609,353, das am 11. März 1997 an die Ford Motor Company erteilt wurde; und 6,397,134, das am 28. Mai 2002 an Delphi Technologies, Inc. erteilt wurde.
Das US-Patent Nr. 6,397,134 beschreibt ein elektronisch gesteuertes Aufhängungssystem, das eine verbesserte Aufhängungssteuerung gegen Übersteuern liefert. Insbesondere fühlt das System eine laterale Beschleunigung des Fahrzeugs und einen Lenkwinkel des Fahrzeugs ab und speichert für jede Richtung der abgefühlten lateralen Fahrzeugbeschleunigung erste und zweite Sätze verstärkter Aufhängungsstellglied-Steuersignale für die Aufhängungsstellglieder des Fahrzeugs. Als Reaktion auf die abgefühlte laterale Fahrzeugbeschleunigung und den abgefühlten Lenkwinkel des Fahrzeugs legt das System den ersten Satz verstärkter Stellgliedsteuersignale an die Aufhängungsstellglieder an, falls der abgefühlte Lenkwinkel in der gleichen Richtung wie die abgefühlte laterale Beschleunigung liegt, und legt alternativ dazu den zweiten Satz verstärkter Stellgliedsteuersignale an die Aufhängungsstellglieder an, falls der abgefühlte Lenkwinkel in der entgegengesetzten Richtung wie die abgefühlte laterale Beschleunigung liegt.
Das US-Patent Nr. 5,606,503 beschreibt ein Aufhängungssteuersystem zur Verwendung in einem Fahrzeug, das eine aufgehängte Fahrzeugkarosserie, vier nicht aufgehängte Fahrzeugräder, vier Stellglieder für variable Kräfte, die zwischen der Fahrzeugkarosserie und Rädern montiert sind, eines der Stellglieder für variable Kräfte an je einer Ecke des Fahrzeugs, und einen Satz von Sensoren enthält, die Sensorsignale liefern, welche die Bewegung der Fahrzeugkarosserie, die Bewegung der Fahrzeugräder, eine Fahrzeuggeschwindigkeit und Umgebungstemperatur anzeigen. Das Aufhängungssteuersystem umfasst eine Mikrocomputersteuereinheit, welche enthält: Mittel zum Empfangen der Sensorsignale; auf die Sensorsignale ansprechende Mittel, um eine Stellgliedbedarfskraft für jedes Stellglied zu bestimmen; auf die Fahrzeuggeschwindigkeit ansprechende Mittel zum Bestimmen eines ersten Signals, das ein erstes Befehlsmaximum angibt; auf die Umgebungstemperatur ansprechende Mittel zum Bestimmen eines zweiten Signals, das ein zweites Befehlsmaximum angibt; und Mittel zum Beschränken der Stellgliedbedarfskraft, so dass sie nicht größer als das niedrigere des ersten und zweiten Befehlsmaximums ist.
Elektrisch leitende (nicht dargestellte) Drähte werden in der bevorzugten Ausführungsform genutzt, um Signale zwischen dem Fahrgestell 10 und einer angebrachten Karosserie 85 und zwischen Umformern, Steuereinheiten und Stellgliedern zu übertragen. Der Fachmann weiß, dass andere nicht-mechanische Mittel zum Senden und Empfangen von Signalen zwischen einer Karosserie und einem Fahrgestell und zwischen Umformern, Steuereinheiten und Stellgliedern verwendet werden können und in den Umfang der beanspruchten Erfindung fallen. Andere nichtmechanische Mittel zum Senden und Empfangen von Signalen beinhalten Funkwellen und die Lichtleitertechnik.
Die By-Wire-Systeme sind in der bevorzugten Ausführungsform vernetzt, zum Teil um die Menge zugehöriger, mit dem elektrischen Verbinder 91 verbundener Drähte zu reduzieren. Der Fachmann kennt verschiedene vernetzende Einrichtungen und Protokolle, die innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung genutzt werden können, wie z.B. SAEJ1850 und CAN ("Controller Area Network"). Ein TTP-("Time Triggered Protocol")-Netzwerk wird in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Datenübermittlungsverwaltung verwendet.
Einige der durch die Sensoren 100 gesammelten Informationen wie z.B. Fahrgestellgeschwindigkeit, Kraftstoffpegel und Systemtemperatur und -druck sind für einen Fahrer des Fahrzeugs nützlich, um das Fahrwerk zu betätigen und Fehlfunktionen des Systems festzustellen. Wie in 14 gezeigt ist, sind die Sensoren 100 durch einen Fahrgestellcomputer 153 mit dem elektrischen Verbinder 91 verbunden. Sensorsignale 101, die Informationen tragen, werden von den Sensoren 100 zum Fahrgestellcomputer 153 übertragen, der die Sensorsignale 101 gemäß einem gespeicherten Algorithmus verarbeitet. Der Fahrgestellcomputer 13 überträgt die Sensorsignale 101 zum elektrischen Verbinder 91, wenn gemäß dem gespeicherten Algorithmus die Sensorinformation für den Fahrer des Fahrzeugs nützlich ist. Zum Beispiel wird ein eine Temperaturinformation tragendes Sensorsignal 101 vom Fahrgestellcomputer 153 an den elektrischen Verbinder 91 gesendet, wenn die Betriebstemperatur des Fahrgestells unannehmbar hoch ist. Eine vom Fahrer lesbare Informationsschnittstelle 155 kann an einem komplementären elektrischen Verbinder 95 angebracht sein, der mit dem elektrischen Verbinder 91 gekoppelt ist, und die in den Sensorsignalen 101 enthaltene Information anzeigen. Vom Fahrer lesbare Informationsschnittstellen beinhalten, sind aber nicht darauf beschränkt, Anzeigeinstrumente, Messgeräte, LED-Anzeigen und LCD-Anzeigen. Das Fahrgestell kann auch Datenübermittlungssysteme wie z.B. Antennen und Telematik-Systeme enthalten, die mit einem elektrischen Verbinder in der Schnittstelle zur Anbringung von Karosserien wirksam verbunden und dafür konfiguriert sind, Informationen zu einer angebrachten Fahrzeugkarosserie zu übertragen.
Eine Steuereinheit kann mehreren Funktionen dienen. Zum Beispiel dient, wie in 15 gezeigt ist, eine Hauptsteuereinheit 159 als die Lenksteuereinheit, Bremssteuereinheit, Aufhängungssteuereinheit und Steuereinheit für das Energieumwandlungssystem.
Wieder auf 15 verweisend ist das Energieumwandlungssystem 67 dafür konfiguriert, elektrische Energie zum elektrischen Verbinder 91 zu leiten, um elektrische Leistung für auf der angebrachten Fahrzeugkarosserie angeordnete Systeme wie z.B. elektrische Fensterheber, eine Zentralverriegelung, Unterhaltungssysteme, Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlagen etc. zu liefern. Falls das Energiespeichersystem 69 eine Batterie enthält, kann dann wahlweise die Batterie mit dem elektrischen Verbinder 91 verbunden sein. In der bevorzugten Ausführungsform enthält das Energieumwandlungssystem 67 einen Brennstoffzellenstapel, der elektrische Energie erzeugt und mit dem elektrischen Verbinder 91 verbunden ist.
16 zeigt ein Fahrgestell 10 mit einer steifen Abdeckung oder "Haut" 161 und einen elektrischen Verbinder oder eine elektrische Kopplung 91, die als Speise-Port dient. Die starre Abdeckung 161 kann als Fahrzeugboden konfiguriert sein, was nützlich ist, falls eine angebrachte Fahrzeugkarosserie 85 keine Unterseite hat. In 17 ist ein ähnlich ausgestattetes Fahrgestell 10 mit einem optionalen vertikalen Brennstoffzellenstapel 125 dargestellt. Der vertikale Brennstoffzellenstapel 125 ragt deutlich in den Raum der Fahrgastzelle vor, was für einige Anwendungen akzeptabel ist. Das Fahrgestell 10 enthält auch eine Schnittstelle 162 für eine manuelle Parkbremse, die für gewisse Anwendungen notwendig sein kann und daher ebenfalls wahlweise bei anderen Ausführungsformen verwendet wird.
18 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, die unter gewissen Umständen vorteilhaft sein kann. Das Energieumwand lungssystem 67 umfasst einen Verbrennungsmotor 167 mit horizontal gegenüberliegenden Zylindern bzw. einen Boxermotor und ein Getriebe 169. Das Energiespeichersystem 69 umfasst einen Benzintank 171.
19 stellt eine Ausführungsform der Erfindung dar, worin das Lenksystem 81 mechanische Steuergestänge einschließlich einer Lenksäule 173 aufweist. Kopplungen 175 zur Anbringung von Sitzen für Insassen sind auf der Schnittstelle 87 zur Anbringung von Karosserien vorhanden, was die Anbringung von Sitzbaugruppen für Insassen an das Fahrgestell 10 erlaubt.
20 und 20a stellen ein Fahrgestell 10 innerhalb des Umfangs der Erfindung und eine Karosserie 85 dar, die jeweils mehrere elektrische Verbinder 91 bzw. mehrere komplementäre elektrische Verbinder 95 aufweisen. Zum Beispiel kann ein erster elektrischer Verbinder 91 wirksam mit dem Lenksystem verbunden werden und als Steuersignalempfänger dienen. Ein zweiter elektrischer Verbinder 91 kann wirksam mit dem Bremssystem verbunden werden und als Steuersignalempfänger dienen. Ein dritter elektrischer Verbinder 91 kann wirksam mit dem Energieumwandlungssystem verbunden werden und als Steuersignalempfänger dienen. Ein vierter elektrischer Verbinder 91 kann wirksam mit dem Energieumwandlungssystem verbunden werden und als elektrischer Netzverbinder dienen. In der in 20 und 20a dargestellten Ausführungsform werden vier mehrdrahtige Inline-Verbinder und komplementäre Verbinder verwendet. 20a stellt einen Montageprozess zum Anbringen entsprechender Verbinder 91, 95 dar.
Bezugnehmend auf 21 ist eine weitere Ausführungsform der beanspruchten Erfindung dargestellt. Das Fahrgestell 10 weist eine steife Abdeckung 161 und mehrere Kopplungen 175 zur Anbringung von Sitzen für Insassen auf. Eine vom Fahrer betätigbare Steuerungseingabeeinrichtung 177, die einen Lenkumformer, einen Bremsumformer und einen Umformer des Energieumwandlungssystems enthält, ist durch Drähte 179 mit dem Lenksystem, dem Bremssystem und dem Energieumwandlungssystem wirksam verbunden und zu verschiedenen Befestigungspunkten bewegbar.
Die in 21 dargestellte Ausführungsform ermöglicht, dass Karosserien verschiedener Entwürfe und Konfigurationen mit einem gemeinsamen Fahrgestellentwurf gekoppelt werden. Eine Fahrzeugkarosserie ohne Unterseite, aber mit komplementären Kopplungen zur Anbringung ist mit dem Fahrgestell 10 an den lasttragenden Karosseriehaltekopplungen 89 koppelbar. Sitzbaugruppen für Insassen können an den Kopplungen 175 zur Anbringung von Sitzen für Insassen angebracht werden.
Die Lenk-, Brems-, Aufhängungs- und Energieumwandlungssysteme auf dem Fahrgestell eines Fahrzeugs sind vorzugsweise so programmierbar, dass die Systeme selektiv modifizierbar sind. Die programmierbaren Systeme ermöglichen, dass das Fahrgestell eines Fahrzeugs an gewünschte Betriebseigenschaften für eine an ihm montierte bestimmte Karosseriekonfiguration oder an die Präferenz des Abnehmers angepasst wird. Im Kontext der vorliegenden Erfindung ist ein programmierbares System eines mit einem Stellglied, das dafür konfiguriert ist, vorbestimmte mechanische Antworten bzw. Reaktionen auf Stellgliedsteuersignale zu erzeugen, und dafür konfiguriert ist, eine Steuereinheit oder einen Prozessor zu verwenden, der einen gespeicherten Algorithmus oder andere Daten verwendet, um Steuersignale oder Sensorsignale (zusammen "Eingangssignale") zu verarbeiten und dadurch Stellgliedsteuersignale oder Rückkopplungssignale zur Verwendung durch einen Fahrer des Fahrzeugs zu erzeugen. Charakteristiken eines programmierbaren Systems, d.h. die Art und Weise, in der das Stellglied mechanisch anspricht und die Rückkopp-lung an einen Fahrer eines Fahrzeugs für ein bestimmtes Eingangssignal geliefert wird, werden daher durch den gespeicherten Algorithmus oder andere Daten bestimmt, die von der Steuereinheit genutzt werden.
Die Programmierung eines Systems besteht darin, das System durch Addieren, Subtrahieren oder Ändern der Mittel, durch die Eingangssignale verarbeitet werden, oder der Art ihrer Verarbeitung mit neuen, verschiedenen oder modifizierten Eigenschaften zu versehen, um Stellgliedsteuersignale oder Rückkopplungssignale zu erzeugen. Eine Programmierung eines Systems beinhaltet ein Addieren oder Ändern der gespeicherten Algorithmen oder Daten, die von der Steuereinheit beim Erzeugen von Stellgliedsteuersignalen verwendet werden. Eine Programmierung eines Systems beinhaltet auch ein Bereitstellen von Anweisungsdaten für eine Steuereinheit, die ändern oder beeinflussen, wie die Steuereinheit Stellgliedsteuersignale oder Rückkopplungssignale erzeugt. Der Fachmann erkennt, dass eine Vielzahl von Verfahren zum Programmieren eines programmierbaren Systems innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung verwendet werden kann.
Ein umprogrammierbares System ist ein programmierbares System mit einer externen Programmierschnittstelle, über die die Systemcharakteristiken selektiv modifizierbar sind. Typischerweise ist die externe Programmierschnittstelle eines umprogrammierbaren Systems entweder ein elektrischer Verbinder oder eine Eingabeeinrichtung. Ein elektrischer Verbinder, der als externe Programmierschnittstelle dient, kann mit einer Datenquelle lösbar gekoppelt werden. Eingabeeinrichtungen umfassen Tastaturen, Plattenlaufwerke, CD-ROM-Laufwerke, drahtlose Eingabeeinrichtungen etc. Eine Eingabeeinrichtung kann mit einem Telematiksystem wirksam verbunden sein, so dass eine Programmierung und Software über Satellitenübertragung empfangen werden können.
In der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind das Lenksystem, Bremssystem, Aufhängungssystem und Energieumwandlungssystem so umprogrammierbar, dass Systemcharakteristiken von einem Fahrzeughersteller, -händler oder -abnehmer modifiziert werden können. Der Fachmann erkennt, dass mehrere Konfigurationen umprogrammierbarer Systeme innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung verwendet werden können. Mehrere Konfigurationen umprogrammierbarer Systeme werden hierin beispielhaft präsentiert und sind in 22 – 25 und 7, 9 und 13 dargestellt, wobei gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten aus 6 – 13 verweisen. Die in 22 – 25 dargestellten umprogrammierbaren Systeme können, sind aber nicht darauf beschränkt, ein Lenksystem sein, wobei eine Steuereinheit eine Lenksteuereinheit ist und ein Stellglied ein Lenkstellglied ist; ein Bremssystem, wobei eine Steuereinheit eine Bremssteuereinheit und ein Stellglied ein Bremsstellglied ist; oder ein Energieumwandlungssystem, wobei eine Steuereinheit eine Steuereinheit für das Energieumwandlungssystem ist und ein Stellglied ein Stellglied für das Energieumwandlungssystem ist.
In 22 ist eine erste Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems schematisch dargestellt. Das umprogrammierbare System 178A befindet sich auf einem Fahrgestell 10 eines Fahrzeugs. Das Fahrgestell 10 eines Fahrzeugs wird mit einer Fahrzeugkarosserie 85 gekoppelt, um ein Fahrzeug 179 zu schaffen. Eine Steuereinheit 180 ist dafür konfiguriert, Sensorsignale 101 und elektronische Steuersignale 100 zu empfangen. Die Sensorsignale 101 werden von Sensoren 183 gesendet, die verschiedene Zustände der Fahrgestell- und Systemkomponenten überwa chen. Die elektronischen Steuersignale 183 werden über den elektrischen Verbinder 91 an die Steuereinheit 180 gesendet. Innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung können die elektronischen Steuersignale 183 von irgendeiner Quelle mit oder ohne dazwischenliegendem elektrischen Verbinder 91 zur Steuereinheit übertragen werden .
Die Steuereinheit 180 ist mit einer beschreibbaren Speichereinheit 186 wirksam verbunden, von der sie auf einen gespeicherten Algorithmus oder andere gespeicherte Daten zugreift, die als Datensignale 189 der Speichereinheit zur Steuereinheit übertragen werden. Die Steuereinheit 180 verarbeitet die elektronischen Steuersignale 183 und die Sensorsignale 101, um Stellgliedsteuersignale 192 und Rückkopplungssignale 195 (wie z.B. die Rückkopplungssignale 106, 114, die vorher beschrieben wurden) gemäß einem Algorithmus oder anderen Daten aus der Speichereinheit 186 zu erzeugen. Ein Stellglied 198 ist mit der Steuereinheit 180 wirksam verbunden und spricht in vorbestimmter Weise mechanisch auf die Stellgliedsteuersignale 192 an. Die Rückkopplungssignale 195 werden über den elektrischen Verbinder 91 zur Nutzung durch einen Fahrer des Fahrzeugs übertragen.
Die Speichereinheit ist mit einer externen Programmierschnittstelle wirksam verbunden, die in 22 der als externe Programmierschnittstelle dienende elektrischen Verbinder 91 ist. Alternativ dazu kann innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung die externe Programmierschnittstelle ein zweckbestimmter elektrischer Verbinder sein, der nur als Port zur Programmierung dient. Die Steuereinheit ist dafür konfiguriert, Algorithmen oder Daten in Form von Programmierdaten 201 zu speichern, die über den elektrischen Verbinder 91 übertragen werden. In der ersten Ausführungsform wird das System programmiert, indem Programmierdaten 201 der Speichereinheit über die externe Programmierschnittstelle zur Speichereinheit übertragen werden.
In der bevorzugten Ausführungsform ist die Speichereinheit 186 ein EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), obgleich jeder beliebige programmierbare ROM verwendet werden kann. Ein programmierbarer ROM wird bevorzugt, weil er nicht-flüchtig ist und weil er Daten schnell übertragen kann. Innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung kann jedoch jedes beliebige beschreibbare Speichermedium verwendet werden, wie z.B. RAM-Einheiten, magnetische Medien wie z.B. Disketten, optische Medien, wie z.B. beschreibbare CD-ROMs etc. Der Fachmann erkennt und versteht die verschiedenen Verfahren und Einrichtungen, die notwendig sind, um eine Speichereinheit zu programmieren oder in diese zu schreiben.
23 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Ausführungsform der ersten Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems, wobei gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten aus 22 verweisen, worin die Speichereinheit 186 mit einer Eingabeeinrichtung 203 wirksam verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform des umprogrammierbaren Systems 178B kann ein Fahrer eines Fahrzeugs Algorithmen oder andere Daten enthaltende Software auf die Speichereinheit 186 transferieren, um Systemcharakteristiken zu ändern. Zum Beispiel kann ein Fahrer eines Fahrzeugs eine Diskette kaufen, die einen Algorithmus enthält, mit dem der Nutzer des Fahrzeugs die Systemcharakteristiken durch Einsetzen der Diskette in die Eingabeeinrichtung 203 ändern kann.
24 ist eine schematische Darstellung einer zweiten Konfiguration des umprogrammierbaren Systems, wobei gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten aus 23 verweisen. Das umprogrammierbare System 178C enthält eine Steuereinheit 180, die dafür konfiguriert ist, Sensorsignale 101 und elektronische Steuersignale 183 zu empfangen. Die Steuereinheit 180 ist mit einer externen Programmierschnittstelle 206 wirksam verbunden, die als elektrischer Verbinder in 23 dargestellt ist, und dafür konfiguriert, über die externe Programmierschnittstelle 206 Algorithmen oder Daten abzufragen. Die externe Programmierschnittstelle 206 kann mit einer Speichereinheit 186' lösbar gekoppelt werden, die dafür konfiguriert ist, einen Algorithmus oder Daten zu speichern, die von der Steuereinheit 180 verwendet werden. Die Speichereinheit 186' liegt vorzugsweise in Form eines ROM vor. Alternativ dazu und innerhalb des Umfangs der beanspruchten Erfindung kann die externe Programmierschnittstelle eine Eingabeeinrichtung sein, die eine Speichereinheit wie z.B. eine Platte, einen CD-ROM etc. liest. Die zweite Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems wird programmiert, indem eine Speichereinheit 186' addiert oder geändert wird. Zum Beispiel kann ein Nutzer eines Fahrzeugs die Leistungsfähigkeit des Systems ändern, indem eine erste angeschlossene ROM-Einrichtung von der externen Programmierschnittstelle entfernt und eine zweite ROM-Einrichtung mit der externen Programmierschnittstelle verbunden wird.
In einer dritten Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems ist ein Stellglied wirksam mit einer externen Programmierschnittstelle verbunden. Nach 25, worin gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten aus 22 – 24 verweisen, umfasst ein umprogrammierbares System 178D in einem Fahrgestell 10 eines Fahrzeugs ein Stellglied 198, das mit einem elektrischen Verbinder 91 in der Schnittstelle 87 zur Anbringung von Karosserien wirksam verbunden ist. Der elektrische Verbinder 91 dient als externe Programmierschnittstelle, die mit einer Steuereinheit 180' lösbar gekoppelt werden kann, die auf einer angebrachten Fahrzeugkarosserie 85 liegt. Innerhalb des Umfangs der beanspruch ten Erfindung kann die externe Programmierschnittstelle der dritten Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems eine andere Einrichtung als der elektrische Verbinder 91 in der Schnittstelle 87 zur Anbringung von Karosserien sein. Die Steuereinheit 180' enthält einen integralen ROM, der einen Algorithmus und Daten speichert, die beim Verarbeiten von Sensorsignalen 101 und elektrischen Steuersignalen 183 von einem Umformer 214 verwendet werden. Das umprogrammierbare System 178D wird programmiert, indem der komplementäre elektrische Verbinder 95 einer angebrachten Fahrzeugkarosserie 85 mit dem elektrischen Verbinder 91 verbunden wird, wodurch die Steuereinheit 180' die externe Programmierschnittstelle 91 ankoppelt bzw. in Eingriff bringt. Das System wird folglich automatisch programmiert, wenn die Karosserie 85 wie z.B. in einem Vorgang zur Montage von Karosserie/Fahrgestell mit einem Fahrgestell 10 wirksam verbunden wird.
Eine vierte Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems ist in 26 schematisch dargestellt, worin gleiche Bezugsziffern auf gleiche Komponenten aus 22 – 24 verweisen. Ein in einer montierbaren Fahrzeugkarosserie 85 dargestellter Umformer 215 ist mit einem komplementären elektrischen Verbinder 95 wirksam verbunden, der mit dem elektrischen Verbinder 91 lösbar in Eingriff gebracht wird. Eine Steuereinheit 180" ist mit Sensoren 100 und dem elektrischen Verbinder 91 wirksam verbunden, von dem sie gemäß Konfiguration Sensorsignale 101 bzw. elektronische Steuersignale 183 empfängt. Die Steuereinheit 180" ist mit einer Speichereinheit 186 wirksam verbunden, von der sie konfigurationsgemäß auf Algorithmen oder andere Daten in Form von Datensignalen 189 der Speichereinheit zugreift. Die Steuereinheit verarbeitet die elektronischen Steuersignale 183 und die Sensorsignale 101 gemäß einem Algorithmus oder unter Ausnutzung anderer Daten von der Speichereinheit 186, um Stellgliedsteuersignale 192 und Rückkopplungs signale 195 zu erzeugen. Die Steuereinheit 180" sendet die Stellgliedsteuersignale 192 an ein Stellglied 198, das in einer vorbestimmten Weise auf die Stellgliedsteuersignale 192 mechanisch antwortet. Die Steuereinheit 180" sendet die Rückkopplungssignale 195 an den elektrischen Verbinder 91 zur Verwendung durch einen Fahrer des Fahrzeugs.
Der elektrische Verbinder 91 dient als externe Programmierschnittstelle, und die Steuereinheit 180" ist dafür konfiguriert, auf Anweisungsdaten 218 anzusprechen, die über den elektrischen Verbinder 91 von einer Anweisungsdatenquelle 220 übertragen werden. In der in 26 dargestellten Ausführungsform befindet sich die Anweisungsdatenquelle auf der montierten Fahrzeugkarosserie 85 und ist über den elektrischen Verbinder 91, der als externe Programmierschnittstelle dient, mit der Steuereinheit 180" wirksam verbunden.
Eine Quelle 220 für Anweisungsdaten kann ein Speichermedium wie z.B. eine ROM-Einheit sein, oder sie kann eine vom Nutzer bedienbare Schnittstelle sein, über die ein Nutzer Anweisungsdaten 218 in die Steuereinheit 180" eingeben und zu ihr übermitteln kann. Die Steuereinheit 180" spricht auf die Anweisungsdaten 218 so an, dass sie die Parameter, den Algorithmus oder den Datensatz ändert, den sie verwendet, um Stellgliedsteuersignale 192 und Rückkopplungssignale 195 zu erzeugen. Die Speichereinheit 186 ist vorzugsweise dafür konfiguriert, mehrere Algorithmen zu speichern oder mehrere Datensätze zu speichern, so dass die Steuereinheit je nach den empfangenen Anweisungsdaten 218 abwechselnd zugreifen kann. Das umprogrammierbare System 178E wird folglich programmiert, indem Anweisungsdaten 218 an die Steuereinheit 180" gesendet werden. Wie bei der dritten Konfiguration eines umprogrammierbaren Systems ermöglicht die vierte Konfiguration eines umpro grammierbaren Systems, dass bei Anbringung einer Fahrzeugkarosserie 85 am Fahrgestell 10 ein System automatisch programmiert wird.
In 27 ist ein vorteilhaftes Verfahren zum Verkaufen, Leasen, Vermieten oder eine andere Übertragung des Besitzes oder Eigentums an einem Fahrzeug mit einem programmierbaren System schematisch dargestellt. Das Verfahren beinhaltet die Schritte, bei denen von einem Vertragspartner gewünschte Systemcharakteristiken für zumindest ein programmierbares System auf einem Fahrzeug bestimmt werden, wobei das zumindest eine programmierbare System ein Lenksystem, Bremssystem, Aufhängungssystem oder Energieumwandlungssystem 224 ist; das zumindest eine programmierbare System als Antwort auf die vom Vertragspartner gewünschten Betriebscharakteristiken 226 programmiert wird; und dem Vertragspartner bei einem Geschäft 228 mit einem Abnehmer der Besitz oder das Eigentum am Fahrzeug übertragen wird. In der bevorzugten Ausführungsform ist jedes System des Energieumwandlungssystems, Lenksystems, Bremssystems und Aufhängungssystems programmierbar. Das Verfahren verbessert die Wahl und Zufriedenheit des Abnehmers und reduziert für den Abnehmer Kosten bei der Suche, indem es einem Händler, einer Vermietungsagentur etc. ermöglicht, die Leistungs-, Fahr- und Handlingeigenschaften für einen Kunden spezifisch anzupassen, während der Bedarf an einem großen Lagerbestand zur Unterbringung von Fahrzeugen mit verschiedenen Abnehmeroptionen reduziert wird. Zum Beispiel kann ein Abnehmer, der ein Fahrgestell eines Fahrzeugs zu kaufen sucht, gewünschte Charakteristiken eines bestimmten Fahrzeugs spezifizieren.
Das Verfahren kann auch ein Angebot beinhalten, den Besitz oder das Eigentum am Fahrzeug in einer Geschäftstransaktion 229 zu übertragen, und ein Angebot, an den Vertragspartner, einer Auswahl oder eines Bereichs von Charakteristiken des programmierbaren Systems. Ein Fahrzeughändler kann anbieten, ein Fahrzeug an einen Abnehmer zu verkaufen, sich nach den vom Abnehmer bevorzugten Fahrzeugcharakteristiken erkundigen und die Systeme gemäß den Präferenzen des Abnehmers programmieren. Der Händler kann dem Abnehmer auch eine Auswahl von Fahrzeugcharakteristiken präsentieren, aus denen der Abnehmer seine oder ihre bevorzugten Fahrzeugcharakteristiken auswählen kann. Nach Bestimmung der vom Vertragspartner gewünschten Systemcharakteristiken 224 wird das programmierbare System gemäß den Wünschen des Vertragspartners programmiert 226.
27 stellt auch ein Verfahren zum Verkaufen oder Lizenzieren eines Programms dar. Das Verfahren besteht aus einem Angebot einer Auswahl von Charakteristiken eines programmierbaren Systems an einen Vertragspartner 232, einer Bestimmung der vom Vertragspartner gewünschten Systemcharakteristiken 224 und einer Programmierung des programmierbaren Systems auf einem Fahrzeug 226 gemäß den vom Vertragspartner gewünschten Systemcharakteristiken. Zum Beispiel kann eine Servicegarage dieses Verfahren nutzen, um Abnehmer mit neuen oder verschiedenen Fahrzeugcharakteristiken zu versorgen.
28 stellt ein Verfahren zum Herstellen oder Zusammenbauen von Fahrzeugen mit programmierbaren Systemen dar. Das Verfahren beinhaltet die Schritte, bei denen ein Fahrgestell eines Fahrzeugs mit einer Fahrzeugkarosserie gekoppelt wird, wobei das Fahrgestell ein Lenksystem, Bremssystem, Energieumwandlungssystem und Aufhängungssystem enthält, wobei zumindest eines der Systeme programmierbar ist 238; und das zumindest eine programmierbare System 241 programmiert wird. Das Verfahren kann auch die Herstellung des Fahrgestells 243 eines Fahrzeugs und Herstellung der Fahrzeugkarosserie 246 beinhalten. Alter nativ dazu beinhaltet das Verfahren, den Besitz oder das Eigentum am Fahrgestell in einer Geschäftstransaktion 249 zu erlangen oder den Besitz oder das Eigentum an der Karosserie in einer Geschäftstransaktion 252 zu erlangen. Ein Hersteller von Fahrzeugkarosserien kann z.B. ein Fahrgestell kaufen, um eine Fahrzeugkarosserie mit ihm zu koppeln, oder ein Hersteller eines Fahrgestells kann eine Karosserie kaufen, um mit ihr ein Fahrgestell zu koppeln. Die Karosserie kann auch aus einem Karosserielager 247 ausgewählt werden, das mehrere verschiedene Arten von Karosserietypen mit einer standardisierten Schnittstelle (wie z.B. der vorher beschriebenen Schnittstelle 87) zur Montage an einem beliebigen Fahrgestell mit einer komplementären standardisierten Schnittstelle enthält.
29 stellt ein Verfahren dar, um Software zur Verwendung in einem programmierbaren System zu verkaufen. Das System umfasst die Schritte, bei denen eine vertragliche Vereinbarung mit einem Vertragspartner getroffen wird, der kein Fahrzeughersteller oder Hersteller eines programmierbaren Systems ist, um den Besitz oder das Eigentum an einer Software oder eine Lizenz für diese zu übertragen oder zu erteilen, die dafür konfiguriert ist, ein programmierbares System auf einem Fahrzeug mit Betriebscharakteristiken zu versehen 255, und die Software zum Vertragspartner 258 übertragen bzw. an ihn gesendet wird. Die Übertragung der Software zum Vertragspartner könnte mittels drahtloser Übertragung wie z.B. Funkübertragung oder durch Satellitenübertragung, das Internet, eine Telefonleitung, ein dinghaftes Speichermedium wie zum Beispiel eine CD oder Diskette etc. erfolgen.
Wie in den Ansprüchen dargelegt ist, können verschiedene, gemäß den verschiedenen Ausführungsformen der veranschaulichten Erfindung dargestellte und beschriebene Merkmale kombiniert werden.
Obgleich die besten Verfahren zum Ausführen der Erfindung ausführlich beschrieben wurden, erkennt der Fachmann für die Technik, auf die sich diese Erfindung bezieht, verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen zum praktischen Umsetzen des Umfangs der Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche.
Zusammenfassung
Ein Fahrzeug enthält ein Lenksystem, Aufängungssystem, Bremssystem und Energieumwandlungssystem, wobei zumindest eines dieser Systeme so umprogrammierbar ist, dass das Fahrverhalten, Ansprechverhalten oder Handling eines Fahrzeugs selektiv veränderlich ist. Die Systeme können automatisch programmiert werden, wenn eine Karosserie mit einem Fahrgestell gekoppelt wird, um die gewünschten Leistungseigenschaften zu liefern. Ein Verfahren ist vorgesehen, um vom Kunden gewünschte Systemeigenschaften zu bestimmen und Systeme demgemäß zu programmieren.

Claims

Fahrzeug, mit: einem tragenden Rahmen; einem Aufhängungssystem, das am tragenden Rahmen montiert ist; zumindest drei Rädern, die am Aufhängungssystem drehbar montiert sind; einem Lenksystem, das am tragenden Rahmen montiert und mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist; einem Bremssystem, das am tragenden Rahmen montiert und mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist; einem Energieumwandlungssystem, das am tragenden Rahmen montiert und mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist; und zumindest einem Sensor, der mit einem Rad, dem Aufhängungssystem, dem Lenksystem, dem Bremssystem oder dem Energieumwandlungssystem wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, Sensorsignale zu senden; wobei zumindest ein System des Aufhängungssystems, Lenksystems, Bremssystems und Energieumwandlungssystems ein umprogrammierbares System ist, wobei das zumindest eine umprogrammierbare System ein Stellglied enthält, das dafür konfiguriert ist, in vorbestimmter Weise auf Stellgliedsteuersignale mechanisch anzusprechen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das zumindest eine umprogrammierbare System eine Steuereinheit enthält, die mit dem Stellglied wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, nicht-mechanische Steuersignale oder Sensorsigna- le zu verarbeiten und gemäß einem gespeicherten Algorithmus oder gespeicherten Daten Stellgliedsteuersignale zu erzeugen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner mit einer beschreibbaren Speichereinheit, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, einen Algorithmus oder Daten zu speichern, der oder die von der Steuereinheit beim Verarbeiten nicht-mechanischer Steuersignale oder Sensorsignale verwendet wird oder werden, und mit einer externen Programmierschnittstelle wirksam verbunden ist, die dafür konfiguriert ist, Software, Algorithmen oder Daten zur Speichereinheit zu übertragen, und wobei die Speichereinheit dafür konfiguriert ist, die Software, die Algorithmen oder die Daten zu speichern, die durch die externe Schnittstelle übertragen werden.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die externe Programmierschnittstelle ein elektrischer Verbinder ist.
Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die externe Programmierschnittstelle eine Eingabeeinrichtung ist.
Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner mit einer externen Programmierschnittstelle, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, mit der Speichereinheit lösbar in Eingriff gebracht werden zu können, und wobei die Steuereinheit dafür konfiguriert ist, Software, Algorithmen oder Daten zum Verarbeiten der nicht-mechanischen Steuersignale oder Sensorsignale und Erzeugen der Stellgliedsteuersignale über die externe Schnittstelle abzufragen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner mit einer Speichereinheit, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden ist, einer externen Programmierschnittstelle, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, mit einer Quelle für Anweisungsdaten lösbar zu koppeln, und wobei die Steuereinheit dafür konfiguriert ist, Anweisungsdaten von der Quelle für Anweisungsdaten beim Verarbeiten nicht-mechanischer Steuersignale oder Sensorsignale und Erzeugen von Stellgliedsteuersignalen zu nutzen.
Fahrzeug nach Anspruch 2, ferner mit einer Speichereinheit, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden ist, einer Eingabeeinrichtung, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, Anweisungsdaten zur Steuereinheit zu übertragen, und wobei die Steuereinheit dafür konfiguriert ist, die Anweisungsdaten beim Verarbeiten der nichtmechanischen Steuersignale oder Sensorsignale und Erzeugen von Stellgliedsignalen zu nutzen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, ferner mit einer externen Schnittstelle, die mit dem Stellglied wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, eine Steuereinheit lösbar zu koppeln, und dafür konfiguriert ist, Stellgliedsteuersignale von einer koppelten Steuereinheit an das Stellglied zu senden.
Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit auf einer Fahrzeugkarosserie ist, die am Rahmen angebracht ist.
Fahrzeug nach Anspruch 7, wobei die Anweisungsdatenquelle auf einer am Rahmen angebrachten Fahrzeugkarosserie ist.
Fahrgestell eines Fahrzeugs, umfassend: einen tragenden Rahmen; eine Schnittstelle zur Montage bzw. Anbringung von Karosserien mit Karosserieverbindungskomponenten, die zumindest eine lasttragende Karosseriehaltekopplung einschließen, die am tragenden Rahmen montiert ist; ein Aufhängungssystem, das am tragenden Rahmen montiert ist; zumindest drei Räder, die am Aufhängungssystem drehbar montiert sind; ein By-Wire-Bremssystem, das am tragenden Rahmen montiert und mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist; ein By-Wire-Lenksystem, das am tragenden Rahmen montiert und mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist; ein Energieumwandlungssystem, das über einen Draht (By-Wire) steuerbar, am tragenden Rahmen montiert und mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist; wobei zumindest ein System des Aufhängungssystems, Lenksystems, Bremssystems und Energieumwandlungssystems programmierbar ist und ein Stellglied enthält, das dafür konfiguriert ist, in vorbestimmter Weise auf Stellgliedsteuersignale mechanisch zu antworten.
Fahrgestell eines Fahrzeugs nach Anspruch 12, wobei das zumindest eine umprogrammierbare System eine Steuereinheit enthält, die mit dem Stellglied wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, nicht-mechanische Steuersignale oder Sensorsignale zu verarbeiten und gemäß einem gespeicherten Algorithmus Stellgliedsteuersignale zu erzeugen.
Fahrgestell eines Fahrzeugs nach Anspruch 13, ferner mit einer beschreibbaren Speichereinheit, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, einen Algorithmus oder Daten zu speichern, der oder die von der Steuereinheit beim Verarbeiten nicht-mechanischer Steuersignale oder Sensorsignale verwendet wird oder werden, und mit einer externen Programmierschnittstelle wirksam verbunden ist, die dafür konfiguriert ist, Software, Algorithmen oder Daten zur Speichereinheit zu übertragen, und wobei die Speichereinheit dafür konfiguriert ist, die Software, Algorithmen oder Daten zu speichern, die durch die externe Schnittstelle übertragen werden.
Fahrgestell eines Fahrzeugs nach Anspruch 14, wobei die externe Programmierschnittstelle ein elektrischer Verbinder ist.
Fahrgestell eines Fahrzeugs nach Anspruch 14, wobei die externe Programmierschnittstelle eine Eingabeeinrichtung ist.
Fahrgestell eines Fahrzeugs nach Anspruch 13, ferner mit einer externen Programmierschnittstelle, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, mit ei ner Speichereinheit lösbar in Eingriff gebracht werden zu können, und wobei die Steuereinheit dafür konfiguriert ist, Software, Algorithmen oder Daten zum Verarbeiten der nicht-mechanischen Steuersignale oder Sensorsignale und Erzeugen von Stellgliedsteuersignalen über die externe Schnittstelle abzufragen.
Fahrgestell eines Fahrzeugs nach Anspruch 13, ferner mit einer Speichereinheit, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden ist, einer externen Programmierschnittstelle, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, mit einer Anweisungsdatenquelle lösbar zu koppeln, und wobei die Steuereinheit dafür konfiguriert ist, Anweisungsdaten von der Anweisungsdatenquelle beim Verarbeiten nicht-mechanischer Steuersignale oder Sensorsignale und Erzeugen von Stellgliedsteuersignalen zu nutzen.
Fahrgestell eines Fahrzeugs nach Anspruch 13, ferner mit einer Speichereinheit, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden ist, einer Eingabeeinrichtung, die mit der Steuereinheit wirksam verbunden und dafür konfiguriert ist, Anweisungsdaten zur Steuereinheit zu übertragen, und wobei die Steuereinheit- dafür konfiguriert ist, die Anweisungsdaten beim Verarbeiten der nichtmechanischen Steuersignale oder Sensorsignale und Erzeugen von Stellgliedsteuersignalen zu nutzen.
Fahrzeug nach Anspruch 12, ferner mit einer externen Schnittstelle, die mit dem Stellglied verbunden und dafür konfiguriert ist, eine Steuereinheit lösbar zu koppeln, und dafür konfiguriert ist, Stellgliedsteuersignale von einer angekoppelten Steuereinheit zum Stellglied zu übertragen.
Verfahren zum Durchführen eines ein Fahrzeug betreffenden Geschäfts, mit den Schritten, bei denen: von einem Vertragspartner gewünschte Systemeigenschaften für zumindest ein programmierbares System an einem Fahrzeug bestimmt werden, wobei das zumindest eine programmierbare System ein Lenksystem, ein Bremssystem, ein Aufhängungssystem oder ein Energieumwandlungssystem ist; und das zumindest eine programmierbare System als Antwort auf die von einem Vertragspartner gewünschten Betriebseigenschaften programmiert wird.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem ferner dem Vertragspartner eine Auswahl von Eigenschaften des programmierbaren Systems angeboten wird.
Verfahren nach Anspruch 21, bei dem ferner angeboten wird, den Besitz oder das Eigentum am Fahrzeug auf den Vertragspartner zu übertragen.
Verfahren nach Anspruch 23, bei dem ferner der Besitz oder das Eigentum am Fahrzeug auf den Vertragspartner übertragen wird.
Verfahren zum Zusammenbauen eines Fahrzeugs, mit den Schritten: Koppeln eines Fahrgestells eines Fahrzeugs und einer Fahrzeugkarosserie, wobei das Fahrgestell eines Fahrzeuges einen tragenden Rahmen, ein am tragenden Rahmen montiertes elektronisch gesteuertes Aufhängungssystem, zumindest drei Räder, die am Aufhän gungssystem montiert sind, ein Energieumwandlungssystem, das über einen Draht (By-Wire) steuerbar und mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist, und ein By-Wire-Lenksystem, das mit zumindest einem Rad wirksam verbunden ist, ein mit zumindest einem Rad wirksam verbundenes By-Wire-Bremssystem umfasst und wobei zumindest ein System des Aufhängungssystem, Bremssystems, Energieumwandlungssystems und Lenksystems ein programmierbares System ist; und Programmieren des zumindest einen programmierbaren Systems.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Programmieren während des Koppelschritts automatisch durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Programmieren nach dem Koppelschritt durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Programmieren ein Umprogrammieren nach dem Koppelschritt über Satellit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Programmieren ein Umprogrammieren nach dem Koppelschritt über das Internet umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, wobei das Programmieren ein Umprogrammieren nach dem Koppelschritt über Telefon umfasst.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner mit dem Schritt einer Herstellung des Fahrgestells.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner mit dem Schritt einer Herstellung der Karosserie.
Verfahren nach Anspruch 24, ferner mit dem Schritt, bei dem der Besitz oder das Eigentum an der Karosserie in einer Geschäftstransaktion erlangt wird.
Verfahren nach Anspruch 23, ferner mit dem Schritt, bei dem der Besitz oder das Eigentum am Fahrgestell in einer Geschäftstransaktion erlangt wird.
Verfahren nach Anspruch 27, ferner mit dem Schritt einer Herstellung der Karosserie.
Verfahren nach Anspruch 27, ferner mit dem Schritt, bei dem der Besitz oder das Eigentum an der Karosserie in einer Geschäftstransaktion erlangt wird.
Verfahren nach Anspruch 25, ferner mit einem Auswählen der Karosserie aus einem Lagerbestand verschiedener Arten von Karosserien mit einer standardisierten Schnittstelle, um eine selektive Anbringung bzw. Montage beliebiger Karosserien an einem beliebigen Fahrgestell mit einer komplementären standardisierten Montageschnittstelle zu ermöglichen.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Programmieren während des Koppelschritts automatisch durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei das Programmieren durch die Art der ausgewählten Karosserie bestimmt ist.
Verfahren zum Handeln mit Software für programmierbare Fahrzeugsysteme, mit den Schritten, bei denen eine vertragliche Vereinbarung mit einem Vertragspartner eingegangen wird, der kein Fahrzeughersteller oder Hersteller eines programmierbaren Systems ist, um den Besitz oder das Eigentum an Software zu übertragen oder sie zu lizenzieren, die dafür konfiguriert ist, ein programmierbares System in einem Fahrzeug mit neuen oder verschiedenen Systemeigenschaften zu liefern; und die Software auf den Vertragspartner übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei die Software über Satellit übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei die Software über ein drahtloses Netzwerk übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei die Software über Telefon übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei die Software über das Internet übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei die Software in einem dinghaften Medium übertragen wird.
Verfahren nach Anspruch 45, wobei das dinghafte Medium eine Kompaktdisk ist.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei die programmierbaren Systeme ein Aufhängungssystem, Bremssystem, Energieumwandlungssystem oder Lenksystem einschließen.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei die programmierbaren Systeme ein Aufhängungssystem, ein Bremssystem, ein Energieumwandlungssystem und ein Lenksystem einschließen.
Verfahren nach 40, wobei die programmierbaren Fahrzeugsysteme Steuerungs- und Handlingsysteme umfassen.