DE10297137T5

DE10297137T5 - Konfiguration von Fahrzeugkarosserien

Info

Publication number: DE10297137T5
Application number: DE10297137T
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: 2004-08-26
Also published as: CN100402360C; WO2003018358A3; CN1612824A; WO2003018358A2; AU2002331609A1

Abstract

Fahrzeugkarosserie, die zur Anbringung an einem Fahrgestell konfiguriert ist, wobei die Karosserie aufweist:
einen Karosserieboden, der so konfiguriert ist, dass er sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Fahrgestells erstreckt;
eine vom Boden getragene Sitzbaugruppe;
eine bezüglich des Bodens benachbart der Sitzbaugruppe getragene Fahrerschnittstelle, um Fahrzeugsteuersignale von einem sitzenden Fahrer an das Fahrgestell zu übermitteln; und
eine Schnittstelle auf der Unterseite des Bodens, die für eine Montage bzw. Anbringung am Fahrgestell konfiguriert ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Konfigurationen von Fahrzeugkarosserien und Geschäftspraktiken bei Fahrzeugkarosserien, die sich aus dem im Entwurf flacher rollender Fahrgestelle mit austauschbaren Karosserien ergeben.
Hintergrund der Erfindung
Im Verlauf der gesamten aufgezeichneten Geschichte war Mobilität, die Fähigkeit sich von Ort zu Ort zu bewegen oder von einem Zustand in einen anderen schnell zu wechseln, eines der höchsten Ziele der Menschheit. Das Automobil hat wahrscheinlich mehr als jede andere Entwicklung dazu beigetragen, Einzelpersonen bei der Erreichung dieses Ziels zu helfen. Seit seiner Einführung hat sich die Lebensweise von Gesellschaften rund um den Globus mit Geschwindigkeiten geändert, die direkt mit dem prozentualen Anteil an Besitzern bzw. Eigentümern von Kraftfahrzeugen unter der Bevölkerung zusammenhängen.
Automobile und leichte Lastwagen nach dem Stand der Technik haben eine Karosserie, deren Funktion darin besteht, Insassen und ihr Hab und Gut aufzunehmen und zu schützen. Karosserien sind mit zahlreichen mechanischen, elektrischen und strukturellen bzw. tragenden Komponenten verbunden, die in Kombination mit einer Karosserie ein vollfunktionsfähiges Fahrzeug bilden. Die Art der Verbindungen nach dem Stand der Technik zwischen einer Fahrzeugkarosserie und Fahrzeugbauteilen kann zu gewissen Unzulänglichkeiten im Design bzw. in der Ausführung, der Herstellung und der Nutzung von Fahrzeugen führen. Drei Eigenschaften von Karosserieverbindungen nach dem Stand der Technik, die zu diesen Unzulänglichkeiten signifikant beitragen, sind die Anzahl der Verbindungen, die mechanische Beschaffenheit vieler Verbindungen und die Orte bzw. Stellen der Verbindungen auf der Karosserie und auf den Bauteilen.

Im Stand der Technik sind die Verbindungen zwischen einer Karosserie und Bauteilen zahlreich. Jede Verbindung ist mit zumindest einem Montageschritt verbunden, wenn ein Fahrzeug zusammengebaut wird; es ist daher wünschenswert, die Anzahl von Verbindungen zu reduzieren, um die Montageeffizienz zu erhöhen. Verbindungen zwischen einer Karosserie nach dem Stand der Technik und Fahrzeugbauteilen nach dem Stand der Technik beinhalten mehrere lasttragende Verbinder, um die Karosserie an den anderen Komponenten physisch zu befestigen, wie z.B. Schrauben bzw. Bolzen und Halterungen bzw. Träger; elektrische Verbinder, um elektrische Energie von Elektrizität erzeugenden Komponenten zur Karosserie zu leiten und Daten von Sensoren, die den Status der Bauteile überwachen, zu übertragen bzw. zu senden; mechanische Steuergestänge bzw. Steuerseilzüge wie z.B. die Lenksäule, das Drosselkabel bzw. den Gaszug und den Gangwählhebel; und eine Verrohrung und Schläuche, um Fluide wie z.B. erhitzte und gekühlte Luft von einer HVAC- bzw. Heizungs-, Lüftungs- und Klimaanlageneinheit für den Komfort der Insassen zur Karosserie zu befördern.

Viele der Verbindungen im Stand der Technik, insbesondere diejenigen Verbindungen, die Steuersignale übertragen, sind mechanische Gestänge. Um z.B. die Richtung des Fahrzeugs zu steuern, sendet der Fahrer Steuersignale über eine Lenksäule an das Lenksystem. Mechanische Gestänge haben Unzulänglichkeiten zur Folge, zum Teil weil verschiedene Stellen für Fahrer in verschiedenen Fahrzeugen verschiedene Abmessungen und eine verschiedene Anordnung bzw. Packung (engl. packaging) des mechanischen Gestänges erfordern. Folglich können oft neue oder unterschiedliche Karosserien keine Komponenten und Gestänge "von der Stange" nutzen. Bauteile für eine Konfiguration einer Fahrzeugkarosserie sind zur Verwendung mit anderen Konfigurationen von Fahrzeugkarosserien typischerweise nicht kompatibel. Falls ein Hersteller das Design einer Karosserie ändert, kann überdies eine Änderung im Design des mechanischen Gestänges und der Komponente, an der es angebracht wird, erforderlich sein. Die Änderung im Design der Gestänge und Komponenten erfordert Modifikationen an dem Werkzeug, das die Gestänge und Komponenten herstellt.

Die Anordnung bzw. Lage der Verbindungen an Fahrzeugkarosserien nach dem Stand der Technik und Bauteile führt auch zu Unzulänglichkeiten. Bei einer Body-on-Frame-Architektur bzw. Architektur eines Rahmens mit aufmontierter Karosserie nach dem Stand der Technik sind Verbindungsstellen auf der Karosserie oft nicht zur Außenseite der Karosserie hin freigelegt bzw. zugänglich und sind von entsprechenden Verbindungen auf den Bauteilen entfernt; dadurch müssen von den Bauteilen durch die Karosserie lange Verbinder wie z.B. Kabelbäume und Kabel geführt werden. Die Fahrzeugkarosserie eines vollständig zusammengesetzten Fahrzeugs nach dem Stand der Technik ist mit den Bauteilen und den Verbindungseinrichtungen verflochten, was eine Trennung der Karosserie von ihren Bauteilen schwierig und arbeitsintensiv, wenn nicht unmöglich macht. Die Verwendung langer Verbinder erhöht die Anzahl von Montageschritten, die erforderlich sind, um ein Fahrzeug an seine Bauteile anzuschließen.

Fahrzeuge nach dem Stand der Technik weisen überdies Verbrennungsmotoren mit einer Höhe auf, die einen signifikanten Anteil an der gesamten Fahrzeughöhe ausmacht. Fahrzeugkarosserien nach dem Stand der Technik sind daher mit einem Motorraum ausgeführt, der etwa ein Drittel des vorderen (oder manchmal des hinteren) Teils der Karosserielänge einnimmt. Kompatibilität zwischen einem Motor und einer Fahrzeugkarosserie erfordert, dass der Motor ohne gegenseitige Störung technischer Teile in den Motorraum der Karosserie passt. Kompatibilität zwischen einem Fahrwerk bzw. Fahrgestell nach dem Stand der Technik mit einem Verbrennungsmotor und einer Fahrzeugkarosserie erfordert außerdem, dass die Karosserie einen Motorraum aufweist, der so angeordnet ist, dass eine gegenseitige Störung technischer Teile vermieden wird. Zum Beispiel ist eine Fahrzeugkarosserie mit einem Motorraum im hinteren Teil nicht kompatibel mit einem Fahrgestell mit einem Motor im vorderen Teil.

Zusammenfassung der Erfindung

Ein in sich geschlossenes Fahrgestell hat im Wesentlichen alle mechanischen, elektrischen und tragenden Bauteile, die für ein vollfunktionsfähiges Fahrzeug notwendig sind, einschließlich zumindest eines Energieumwandlungssystems, einer Aufhängung und Räder, eines Lenk systems und eines Bremssystems. Das Fahrgestell hat eine vereinfachte und vorzugsweise standardisierte Schnittstelle mit Verbindungskomponenten, an die Karosserien mit wesentlich unterschiedlicher Ausführung angebracht werden können. X-by-Wire-Technologie wird genutzt, um mechanische Steuergestänge zu eliminieren.

Folglich werden der Zeitumfang und die Hilfsmittel, die zum Entwurf und zur Herstellung neuer Fahrzeugkarosserien erforderlich sind, reduziert. Karosserieentwürfe müssen nur der einfachen Schnittstelle zur Anbringung des Fahrgestells entsprechen, was die Notwendigkeit, teure Komponenten neu zu entwerfen oder neu zu konfigurieren, eliminiert.

Überdies nutzen viele Karosseriekonfigurationen ein gemeinsames Fahrgestell, was Kostendegressionen für wichtige mechanische, elektrische und tragende Komponenten ermöglicht.

Freigelegte bzw. zugängliche und unversperrte Verbindungskomponenten erhöhen die Fertigungseffizienz, weil eine Anbringung einer Karosserie am Fahrgestell nur ein Ineingriffbringen der Verbindungskomponenten mit jeweiligen komplementären Verbindungskomponenten auf einer Fahrzeugkarosserie erfordert.

Besitzer bzw. Eigentümer von Fahrzeugen können die Funktionalität ihrer Fahrzeuge zu geringeren Kosten erhöhen, als mit dem Stand der Technik möglich ist, weil ein Fahrzeugbesitzer bzw. -eigentümer nur ein Fahrgestell kaufen muss, auf das mehrere Karosseriemodelle bzw. -ausführungen zu montieren sind.

Eine Fahrzeugkarosserie gemäß der Erfindung kann zur Anbringung an einem Fahrgestell konfiguriert sein und einen Karosserie boden enthalten, der so konfiguriert ist, dass er sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Fahrgestells erstreckt. Am Karosserieboden ist eine Sitzbaugruppe angebracht, und eine Fahrerschnittstelle ist der Sitzgruppe benachbart am Boden gelagert, um von einem Fahrer Fahrzeugsteuersignale an ein Fahrgestell zu übermitteln. Eine Schnittstelle ist auf einer Unterseite des Bodens freigelegt und zur Anbringung am Fahrgestell konfiguriert. Die Karosserie kann ferner ein mit dem Boden verbundenes Gehäuse aufweisen, um Insassen innerhalb der Karosserie zu schützen, wobei das Gehäuse mit gegenüberliegenden Enden des Bodens so verbunden ist, dass das Gehäuse sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Bodens erstreckt, so dass im Wesentlichen die gesamte Länge des Bodens ein für die Insassen zugänglicher und nutzbarer Raum ist. Das Karosseriegehäuse kann aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Limousinen, Pickups, Cabrios, Coupes, Vans, Kombilimousinen, Sportfahrzeugen und anderen Transporttypen besteht.

Die Schnittstelle ist vorzugsweise so konfiguriert, dass sie zu einem standardisierten Schnittstellensystem passt, wobei mechanische und elektrische Verbindungskomponenten der Karosserie und des Fahrgestells einander ergänzen und hinreichend justiert sind, so dass die entsprechende Karosserie mit dem entsprechenden Fahrgestell gekoppelt werden kann, ohne entweder das Fahrgestell oder die Karosserie modifizieren zu müssen, um eine Befestigung zu erleichtern, wodurch eine Anbringung einer Vielzahl verschiedener Karosseriemodelle am Fahrgestell ermöglicht wird.

Das Karosseriegehäuse kann eine Skelettstruktur der Karosserie mit darin ausgebildeten Karosserieöffnungen umfassen, die jeweils durch eine nichtmetallische Abdeckung abgedeckt sind. Die nichtmetallischen Abdeckungen können Materialien umfassen, die aus der aus Stoff, Holz, Kunststoff, Gummi, Nylon, Gewebe, Leinwand und Mylar bestehenden Gruppe ausgewählt werden. Die nichtmetallischen Abdeckungen sind über den Karosserieöffnungen vorzugsweise abnehmbar angebracht, um die Austauschbarkeit zu erleichtern. Es ist besonders erwähnenswert, dass die Motorhaube und Kotflügel solche Materialien einschließen können, weil unter der Haube kein Motor ist.

Ein Verfahren zum Durchführen einer Transaktion bei einem Fahrzeuggeschäft mit einem Kunden gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet A) ein Übertragen des Besitzes oder Eigentums an einem Karosserieboden an den Kunden in einer finanziellen Transaktion separat von einem Fahrgestell; und B) ein Anbringen individueller Fahrzeugkarosseriekomponenten am Karosserieboden nach dem Schritt der Besitz- oder Eigentumsübertragung des Karosseriebodens. Der Besitz oder das Eigentum am Karosserieboden kann mit oder ohne einem angebrachten Karosseriegehäuse übertragen werden. Die modularen individuellen Karosseriekomponenten können von einer mobilen Serviceeinheit für Karosserieteile an einem von einem Kunden ausgewählten entfernten Ort wie z.B. dem Heim des Kunden installiert oder ausgetauscht werden.

Die modularen individuellen Karosseriekomponenten können am Boden oder anderswo an der Karosserie angebracht werden. Die modularen individuellen Karosseriekomponenten können innere Komponenten wie z.B. vorher validierte Sitze, Konsolen, Fahrerschnittstellen, Lenkeinrichtungen, Drive-by-Wire-Eingabeeinrichtungen, Unterhaltungssysteme und Kommunikationssysteme einschließen. Die modularen individuellen Karosseriekomponenten können ferner Außenkomponenten wie z.B. vorher validierte Türen, Kotflügel, Motorhauben, Fenster, Seitenbleche bzw. Seitenteile, Stoßdämpfer und tragende Karosserieelemente einschließen.

Die individuellen Karosseriekomponenten können vermietet, verkauft, geleast, finanziert oder durch Clubmitgliedschaft bereitgestellt werden.

Ferner ist gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren vorgesehen, um ein Fahrzeug neu herzustellen, das einen Boden, ein über dem Boden getragenes bzw. gelagertes Karosseriegehäuse und mit dem Boden verbundene modulare individuelle Karosseriekomponenten enthält. Das Verfahren schließt ein Abnehmen bzw. Demontieren des Bodens vom Karosseriegehäuse ein, um eine Entfernung modularer individueller Karosseriekomponenten zu erleichtern; und ein Installieren von Austausch-Karosseriekomponenten an der Karosserie. Der Installationsschritt kann ein Installieren eines Austauschbodens mit den Austausch-Karosseriekomponenten darin einschließen. Alternativ dazu kann der Installationsschritt ein Installieren der Austauschkomponenten auf dem Boden, nachdem der Boden angebracht wurde, und ein erneutes Installieren des gleichen Bodens mit den Austausch-Karosseriekomponenten darauf einschließen. Die Demontage- und Installationsschritte können von einer mobilen Serviceeinheit an einem von einem Kunden ausgewählten entfernten Ort oder in einer spezialisierten Servicestation durchgeführt werden.

Die obigen Aufgaben, Merkmale, Vorteile und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der besten Verfahren zum Ausführen der Erfindung ohne weiteres 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 Veranschaulichung einer Gruppe zur Auswahl von Karosserien, die perspektivische Ansichten von Fahrzeugen gemäß verschiedenen Gesichtspunkten der vorliegenden Erfindung zeigt;
23 ist ein Prozessdiagramm, das einen Bestand an Karosserien und ein Fahrgestell mit einer abnehmbaren Karosserie gemäß der Erfindung veranschaulicht;
24 ist ein Prozessdiagramm, das Arbeitsvorgänge zur Fertigung von Karosserien und Fahrgestellen veranschaulicht;
25 ist ein Flussdiagramm, das die Austauschbarkeit von Fahrzeugkarosserien mit einem einzigen Fahrgestell über eine ausgedehnte Zeitspanne und einschließlich Software- und Hardwareverbesserungen veranschaulicht;
26 ist eine schematische Veranschaulichung eines Geschäftsablaufs gemäß der Erfindung;
27 ist eine schematische, um Teil auseinandergezogene Seitenansicht einer Karosserie und eines Fahrgestells gemäß einem Gesichtspunkt der Erfindung; und
28 ist eine schematische auseinandergezogene Seitenansicht eines Fahrzeugs gemäß einem weiteren Gesichtspunkt 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 Ele menten 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 Karosseriehal tekopplungen 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 bei zubehalten. 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 Vektorgrö ßen, 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 Ausführungsform 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 Karosserieverbindungskomponenten 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 Karos serie 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, magnetorheologische 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 Verbinder 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 Drehmo mentsteuermotor, 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 & 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. Stellungsregel- bzw. -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 Positions- bzw. 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 nicht-mechanische 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 Verbinder 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 Bremusstellglieder 110, 111, 112, 113, die dahingehend wirken, die Winkelgeschwin digkeit 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 mechanische 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 Bremssteuer signale 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 Stellgliedubefehle 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 Bremsen 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 Brems stellglieder 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.
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 verbunden 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 Fahrge stell 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 nicht-mechanische 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 Energieumwandlungssystem 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.
22 veranschaulicht eine Auswahl von Fahrgastzellen (alias Karosserien) 211 – 214, die auf einem einzigen Fahrgestell oder einer einzigen rollenden Plattform 215 verwendet werden können. Der Besitzer bzw. Eigentümer der rollenden Plattform 215 kann sich an jahreszeitliche Änderungen oder Änderungen des Lebensstils durch einfaches Austauschen von Fahrgastzellen des Fahrzeuges anpassen. Die rollende Plattform weist den Hauptteil der permanenten Hardware auf, was bedeutet, dass Fahrgastzellen zu ihrer Herstellung weitaus weniger Material und Energie als komplette Fahrzeuge erfordern.
In 23 ist der Vorgang zum Anbringen optionaler Karosserien oder Fahrgastzellen dargestellt. Fahrgastzellen können in willkürlichen Zeitintervallen nach Wunsch des Fahrers oder gemäß einem Programm nach den Richtlinien des Lieferanten von Fahrgastzellen schnell ausgetauscht werden. Dieser Gesichtspunkt liefert ein Geschäftsmodell dafür, wie eine Fahrzeugkarosserie vermietet, geleast, ausgetauscht oder verkauft werden kann. Die Austauschbarkeit der Fahrzeugkarosserien sorgt dafür, dass der Verbraucher Fahrzeugkarosserien schnell trennen und verbinden kann, ohne sich Kopfzerbrechen zu bereiten. Wie vorher beschrieben wurde, hebe man einfach Aufbauten mit Verbindungen, die mechanische und elektrische standardisierte Schnittstellen (common interfaces) umfassen, an und senke sie ab. Der Fahrer erwirbt anfangs das Nutzungsrecht an einem rollenden Fahrgestell 241 und der Fahrgastzellen 242. Der Anbieter 245 von Fahrgastzellen hält ein Inventar von Fahrgastzellen 246 vor, die entweder vor Ort verfügbar sind, gemäß Spezifikationen geordert werden oder von anderen Nutzern genutzt und unter einer Gruppe von Fahrern gemäß einem Programm rotiert werden. Jede Fahrgastzelle trägt einen Chip, der Parameter an das rollende Fahrgestell übermitteln kann, um die Brennstoffzellenleistung oder Motorleistung passend zur Fahrgastzelle einzustellen, das Fahrverhalten der Aufhängung einzustellen, das Lenkverhalten einzustellen und andere Spezifikationen zu übermitteln.
Die Herstellung eines Fahrgestells oder rollender Plattformen und von Fahrgastzellen ist in 24 dargestellt. In den herkömmlichen Herstellprozessen wird das Automobil als ein einzelnes einheitliches System hergestellt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das System der rollenden Plattform unabhängig von den Fahrgastzellen des Fahrzeugs hergestellt. Die rollende Plattform, die einen Hauptteil des technologischen und mechanischen Inhalts aufweist, wird von zentralen Produktionsstandorten an jeden beliebigen Ort rund um die Welt exportiert. Die Fahrzeugkarosserien werden in den gleichen zentralen Standorten oder in lokalen Umgebungen hergestellt, die lokale Materialien bieten und auf die Bedürfnisse des lokalen Marktes zugeschnitten sind. Die Karosserien können auch vom lokalen Markt aus exportiert werden.
Die Konstruktion der rollenden Plattform ermöglicht, dass die Fahrzeugkarosserie unabhängig entworfen und produziert wird. Karosserien werden im Wesentlichen irgendwo in der Welt gemäß verschiedenen Bedürfnissen der Verbraucher unabhängig hergestellt und entworfen. Lokale Hersteller, die lokal verfügbare Materialien nutzen, können Fahrzeugkarosserien gemäß lokalem Geschmack bauen. Ohne eine angekoppelte Karosserie ist der Prozess zur Fertigung rollender Plattformen für eine Produktion an zentralen Produktionsstandorten rund um die Welt für einen Export zu Verkaufsplätzen zugeschnitten. Designer haben die Möglichkeit, Fahrzeugkarosserien ohne Neukonstruieren des gesamten Fahrzeuges neu zu entwerfen.
Gemäß der in 24 gezeigten Ausführungsform stellt eine Fabrik 250 Fahrgastzellen entsprechend mehreren Karosserietypen oder -modellen 251 – 253 her. Die Fahrgastzellen sind komplett oder im Wesentlichen komplett und zur Verbindung mit einem rollenden Fahrgestell vorbereitet. Alle Modelle 251 – 253 von Fahrgastzellen sind so entworfen, dass sie mit einem rollenden Fahrgestell mit gemeinsamen Verbindungspunkten verbunden werden. Eine zweite Fabrik 255, die von der Fabrik 250 entfernt oder die gleiche Fabrik sein kann, produziert rollende Fahrgestelle 256. Die rollenden Fahrgestelle 256 haben jeweils gemeinsame Verbindungspunkte zum Verbinden mit mehreren Fahrgastzellen.
In 25 ist ein Modell für einen Geschäftsablauf veranschaulicht, bei dem ein Besitzer oder Eigentümer ein rollendes Fahrgestell 220 für x Jahre mittels zum Beispiel eines Kaufs, mit oder ohne Finanzierung, oder Leasing erwirbt. Das rollende Fahrgestell kann zum Beispiel für 20 Jahre verpfändet werden, wobei die Kosten über die vernünftigerweise erwartete Gebrauchslaufzeit der Einheit verteilt werden. Die Bedingungen der Transaktion beinhalten bestimmte Software-Aktualisierungen 221 und Hardware/Software-Aktualisierungen 222, die ohne zusätzliche Gebühr bereitgestellt werden, und andere Aktualisierungen bzw. verbesserte Ausführungen 223, die vom Eigentümer/Leasingnehmer (Fahrer) nach Wunsch und unter zusätzlichen Kosten erworben werden. Am Ende der 20-jährigen Spanne (oder einer anderen Dauer) ist das rollende Fahrgestell ohne Verbindlichkeiten aus dem Erwerb gegenüber dem ursprünglichen finanzierenden Unternehmen erworben.
Während der Lebensdauer des rollenden Fahrgestells wird das Fahrzeug gemäß den sich ändernden Vorlieben oder Bedürfnissen genutzt. Zum Beispiel ist ein Szenario möglich, bei dem ein Fahrer mit einer kleinen sportlichen Fahrgastzelle 226 beginnt, zu einer Fahrgastzelle 228 eines Nutzfahrzeugs, dann zu einer Fahrgastzelle 230 zur sportlichen Nutzung, einer Fahrgastzelle 232 eines Van und zu einer Fahrgastzelle 234 einer Kombilimousine übergeht. Natürlich ist die Art der gewählten Fahrgastzellen und die Wechselzeit vollkommen frei.
Die Möglichkeit, Fahrzeugkarosserien auszutauschen, schafft Freiraum bei den Typen von Automobilen, Lastwagen, Schwermaschinen, Ausrüstung und RV-Karosserien, die auf einem Fahrgestell (alias rollende Plattform, rollendes Sandwich, Skateboard, rollendes Fahrgestell) ausgetauscht werden können. Als Folge der Eliminierung des herkömmlichen Motorraums können Karosserien auch den Raum des rollenden Fahrgestells von vorne bis hinten voll ausnutzen. Karosserievariationen reichen von einer Karosserie mit einem einzigen zentralen Sitz und Technologieverbesserungen wie Sprachsteuerungen und interaktiven Kommunikationsmerkmalen bis zu einer Karosserie für einen Reisebus, die zehn Personen fasst und Dienste wie Musik- und Filmunterhaltung anbietet. Die Unterschiede zwischen Karosserien können je nach dem gewünschten Erlebnis bzw. der gewünschten Erfahrung für Fahrer und Passagiere kundenspezifische Ton-, Beleuchtungs- und Sitzumgebungen, Außen- und Innenformen, Technologieverbesserungen und -merkmale wie Computeranimation für Hologramme umfassen.
Mögliche Karosserieoptionen, Vorteile und Verbesserungen beinhalten Telematik- und Unterhaltungsoptionen wie zum Beispiel Abstimmungstelematik mit einer intelligenten Steuerung und Nutzung von Leistung, X-By-Wire-Systeme und interne Kommunikation mit dem Fahrgestell bis zu einer externen Kommunikation mit der Außenwelt, die automatisch kombiniert werden können, um eine situationsgerechte und ortsgestützte Funktionalität zu liefern.
Weitere mögliche Karosserieoptionen, Vorteile und Verbesserungen beinhalten verschiedene Fahrzeugkarosseriethemen wie z.B.: Innenräume, die globale und futuristische Umgebungen repräsentieren; ein chinesisches (realitätsnahes) Wohnzimmer, einen Kontrollraum á la Star Trek (TV-Sendung), eine kokonartige Sicherheitskarosserie, eine Karosserie für umfassende Unterhaltung (Filme, Musik, Spiele etc.) bis zu einem Tron-artigen (Film) Einzelpersonentransporter etc. Andere traditionelle Beispiele könnten sportliche, geländegängige, für Werktagspendel-, Wochenendausflugs-, Büro- und Geschäftszwecke verwendbare, busartige usw. Karosseriearten umfassen. Einige Karosserien könnten traditionelle Fahrzeugskarosserien sein, die nachgerüstet bzw. verbessert und modifiziert wurden, wie die Cabriokarosserie eines '57-iger Chevy auf der rollenden Plattform, oder die Karosserie könnte extreme kulturelle Bedürfnisse und Materialien wie z.B. Bambus und Transportbananen verwenden.
Außerdem können die Dynamik der Fahrzeugplattform und der Karosserieinhalt geändert und verbessert werden, so dass sie besser den Wünschen und Bedürfnissen der Käufer entsprechen. Wenn neue Technologie, Funktionalität etc. verfügbar wird, können der Innenraum und Außenraum der Karosserie geändert werden. Innenraumlayouts, Sitzpositionen und Fahrersteuerungen können als Antwort auf Kundenbedürfnisse geändert werden. Die Bedürfnisse an den Innenraum des Kunden können Unterbringungsmöglichkeiten bzw. Stauraum, Sitzanordnungen, Verbesserungen im Unterhaltungsbereich usw. umfassen. Ferner können äußere Bedürfnisse Stau- bzw. Laderaum, Zugang usw. einschließen. Verbesserungen der Karosserie können Änderungen an Lauf- und Fahreigenschaften, variierende Grade der Datenübermittlung durch Software- und Hardware-Verbesserungen und Modifikationen der rollenden Plattform einschließen.
Weitere Karosserieoptionen, Vorteile und Verbesserungen umfassen die Möglichkeiten des Austausches im Innenraum wie z.B. Änderungen an Sitzen, Beleuchtung, Soundanlage, Farbe, Architektur, Zugang, Stauraum bzw. Ablage und Plug-and-Play-Modularität, einziehbare Tablette und Ablagen, Fußstützen, Betten, eine Docking-Port, optische Schirme, neue konfigurierbare Anzeigen, Fahrzeugsteuerung, Popup-Anzeigen bzw. Buchmerkmale im Innenraum und Plug-and-Play-Komponenten im Innenraum zum An- und Abklemmen oder Ein- und Ausschnappen etc.
In 26 veranschaulicht ein Prozess 260 eines Geschäftsablaufs schematisch Geschäftsverfahrensschritte, die in verschiedenen Kombinationen gemäß der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können. Natürlich müssen diese Schritte nicht alle zusammen oder von einer einzigen Geschäftseinheit ausgeführt werden. Vielmehr können verschiedene Geschäftseinheiten bestimmte Kombinationen der beschriebenen Verfahrensschritte wie in den Ansprüchen ausgeführt ausführen.
Wie dargestellt beinhaltet das Geschäftsverfahren 260 das Installieren individueller modularer Karosseriekomponenten auf einer Karosserie in einer Fabrik (Schritt 262). Die individuellen modularen Karosseriekomponenten können auf einem Karosserieboden oder einem Karosseriegehäuse installiert werden. Die Karosseriekomponenten können von einem Kunden ausgewählt werden, um das Fahrzeug auf die besonderen Kundenwünsche oder funktionalen Bedürfnisse individuell abzustimmen. Nachdem die Karosseriekomponenten auf dem Karosserieboden und/oder dem Karosseriegehäuse installiert sind, kann das Karosseriegehäuse am Karosserieboden angebracht werden (Schritt 264), bevor in einer finanziellen Transaktion (die ein Leasing, einen Verkauf, eine Ver mietung, Finanzierung oder Club-Mitgliedschaft umfassen kann), der Besitz oder das Eigentum des Fahrzeugs übertragen wird. Alternativ dazu können die Karosseriekomponenten an der Karosserie installiert werden (Schritt 262) und der Besitz oder das Eigentum des Fahrzeugs übertragen werden (Schritt 266) ohne einen Zwischenschritt, bei dem das Karosseriegehäuse am Karosserieboden angebracht wird. In diesem Fall würde das Karosseriegehäuse am Karosserieboden vor dem Schritt, in dem Karosseriekomponenten in der Fabrik installiert werden (Schritt 262), am Karosserieboden angebracht worden sein. Demgemäß können die verschiedenen Schritte von verschiedenen Geschäftseinheiten selektiv ausgeführt werden.
Eine andere Option ist, den Besitz oder das Eigentum am Karosserieboden in einer finanziellen Transaktion getrennt vom Karosserieboden zu übertragen (Schritt 270). Danach kann der Karosserieboden in einer spezialisierten mobilen oder festen Servicestation am Karosseriegehäuse (Schritt 272) angebracht werden.
Ein Zugriff auf modulare Austausch-Karosseriekomponenten kann offeriert werden über Leasing, Verkauf, Vermietung, Finanzierung oder Club-Mitgliedschaft (Schritt 274). Auf diese Weise können in der Fabrik installierte modulare (austauschbare) Karosseriekomponenten gegen modulare Austausch-Karosseriekomponenten ausgetauscht werden (Schritt 276). Dieser Austausch kann von einer mobilen Serviceeinheit für Karosserieteile an einen vom Kunden ausgewählten entfernten Ort wie z.B. der Auffahrt oder dem Arbeitsplatz des Kunden (Schritt 278) oder in einer spezialisierten Garage (Schritt 280) durchgeführt werden.
Die Austausch-Karosseriekomponenten können Innenraumkomponenten wie z.B. vorher validierte Sitze, Konsolen, Fahrerschnittstel len, Lenkeinrichtungen, By-Wire-Steuerungen, Unterhaltungssysteme, Datenübermittlungssysteme etc. umfassen (Schritt 282). Die auszutauschenden modularen Karosseriekomponenten können ferner äußere Komponenten umfassen wie z.B. vorher validierte Türen, Kotflügel, Motorhauben, Fenster, Seitenteile, Stoßdämpfer, tragende Bauteile etc. (Schritt 284).
Wie in 26 weiter veranschaulicht ist, stehen verschiedene Verfahren zum Austauschen der modularen Karosseriekomponenten zur Verfügung. Zum Beispiel kann der Karosserieboden vom Karosseriegehäuse abmontiert werden (Schritt 286), können die modularen Karosseriekomponenten auf dem abmontierten Boden ausgetauscht werden (Schritt 288), und der Boden kann dann mit Austauschkomponenten erneut darauf angebracht werden (Schritt 290). Alternativ dazu kann, nachdem der Boden vom Gehäuse abmontiert ist (Schritt 286), ein anderer Boden mit verschiedenen Komponenten darauf installiert werden (Schritt 292). Ferner können Austauschkomponenten durch die Bodenöffnung (von der der Boden entfernt wurde) in das Karosseriegehäuse installiert und der Boden danach erneut angebracht werden. Um die Demontage und erneute Anbringung des Karosseriebodens an und von dem Karosseriegehäuse zu erleichtern, kann der Karosserieboden durch lösbare Verbinder oder einfach durch Muttern und Schrauben mit dem Gehäuse verbunden sein. Die lösbaren Verbinder können alternativ dazu als lösbare Einschnappschlösser (in gewisser Weise ähnlich einem Schloßaufbau eines Sitzgurtschlosses) oder vielleicht eine lösbare Struktur ähnlich Zugkupplungseinrichtungen oder anderer verfügbarer Mechanismen konfiguriert sein.
Wie in 26 gezeigt ist, können ferner die in der Fabrik installierten Karosseriekomponenten durch Karosserieöffnungen wie z.B. Türöffnungen etc. entfernt werden (Schritt 294), und die Austauschkom ponenten können durch die gleichen Karosserieöffnungen installiert werden (Schritt 296).
Die Möglichkeit, den Karosserieinnenraum über eine Karosserieöffnung zu bestücken und die Karosseriebodenstruktur zu entfernen und sie gegen eine andere Bodenstruktur mit dem neuen Innenraum auszutauschen, schafft mehrere Vorteile. Sie erhöht den Durchsatz der Fahrzeuge aufgrund der Modularität der Fertigungskomponenten und ermöglicht auch, dass Fahrzeuge schneller im Markt angeboten werden, und schafft ein Mittel, um auf Schwankungen in der Marktnachfrage entsprechend zu reagieren. Sie reduziert auch die Montagezeit aufgrund des modularen Entwurfs für die Fertigung, erhöht die Flexibilität der Innenraumkomponenten und ermöglicht dem Kunden, den Innenraum nach seinen Bedürfnissen zu ändern. Sie ermöglicht dem Kunden auch, Fahrzeugmerkmale kostengünstig zu verbessern statt ein neues Fahrzeug zu kaufen.
Eine die Fertigung des oben beschriebenen demontierbaren Karosseriebodens und Gehäuses sowie einer Skelettstruktur der Karosserie oder anderer Komponenten ermöglichende Technologie ist die sogenannte Technologie einer "schnellen Kunststoffumformung" (engl. quick plastic forming technology) wie z.B. die in dem US-Patent Nr. 6,253,588 beschriebene, die hiermit durch Verweis miteinbezogen ist. Unter Verwendung einer schnellen Kunststoffumformung kann ein großes Blech einer Aluminiummagnesiumlegierung vom AA-5083-Typ in eine komplexe dreidimensionale Form mit Bereichen hoher Dehnungen in hohen Produktionsraten geformt werden. Das magnesiumhaltige Aluminiumblech wird auf eine Formtemperatur im Bereich von etwa 400°C bis 510°C (750°F bis 950°F) erhitzt. Das erhitzte Blech wird durch Luft- oder Gasdruck gegen die Rückseite des Blechs gegen ein Formwerkzeug und in Anpassung an die Formfläche des Werkzeugs gestreckt bzw. aufgespannt. Der Gasdruck wird vorzugsweise kontinuierlich oder schrittweise von 0 bar (0 psi) bei einer anfänglichen Unterdrucksetzung bis zu einem Enddruck von etwa 17,25 – 35 bar (250 – 500 psi) (Überdruck, d.h. oberhalb des Umgebungsdruckes) oder höher erhöht. Während der ersten paar Sekunden des Prozesses bis zu etwa 1 Minute einer Druckerhöhung passt sich das Blech selbst an die Werkzeugoberfläche an. Nach dieser anfänglichen Periode einer Unterdrucksetzung, um ein Strecken bzw. Aufspannen des Blechs einzuleiten, kann der Druck dann mit einer noch schnelleren Rate erhöht werden. Je nach der Größe und Komplexität der zu formenden Platte kann ein solches Umformen normalerweise in einer Zeitspanne von etwa 2 – 12 Minuten abgeschlossen werden.
In 27 ist eine spezielle Karosseriekonfiguration einem Fahrgestell benachbart dargestellt, wobei die Karosseriekonfiguration, insbesondere die Herstellung des Karosseriebodens, durch die oben beschriebene Technologie einer schnellen Kunststoffumformung ermöglicht wird. Wie beispielhaft gezeigt ist, veranschaulicht 27 einen Karosserietyp, der gemäß verschiedenen Gesichtspunkten der Erfindung entworfen und hergestellt werden kann. Wie dargestellt ist die Karosserie 360 für eine Anbringung am Fahrgestell 362 konfiguriert, das einen Rahmen 364 und Räder 366, 368 enthält. Die Karosserie 360 enthält einen Karosserieboden 370 mit einer Bodenlänge L_f, die im Wesentlichen gleich der Länge des Fahrgestells L_c ist. Demgemäß schafft der Karosserieboden 370 über die gesamte Länge des Fahrgestells nutzbaren Bodenraum, insbesondere weil es keinen Motor oder Motorraum im vorderen Ende gibt.
Der Boden 370 enthält eine darauf getragene bzw. gelagerte Sitzbaugruppe 372 und eine der Sitzgruppe benachbarte Fahrerschnittstelle 374, um Fahrzeugsteuersignale vom sitzenden Fahrer an das Fahr gestelle 362 zu übermitteln. Alternativ dazu kann die Fahrerschnittstelle drahtlos oder an ein loses Kabel wie z.B. einen Steuerknüppel angebracht sein.
Die Karosserie wird auch so hergestellt, dass sie ein Gehäuse 376 enthält, das mit gegenüberliegenden Enden 378, 380 des Bodens verbunden wird, so dass im Wesentlichen die gesamte Länge des Bodens ein für Insassen zugänglicher und nutzbarer Raum ist. In dieser Konfiguration ist nutzbarer Bodenraum auf dem Boden vor und hinter allen Rädern am Fahrzeug (d.h. von Ende zu Ende bzw. durchgehend in Längsrichtung) vorgesehen. Das Gehäuse ist dafür konfiguriert, einen Fahrzeuginsassen zu schützen. Das Gehäuse kann eine Fiberglasstruktur sein.
Der Boden 370 ist für ein Zusammenwirken mit der im Wesentlichen flachen Oberseite 382 des Fahrgestells 362 im Wesentlichen flach. Der Boden 370 kann einstückig sein oder in verschiedenen Stücken installiert sein.
Wie in 27 weiter gezeigt ist, ist auf der Unterseite des Bodens 370 zur Anbringung am Fahrgestell 362 eine Schnittstelle 387 zur Anbringung von Fahrgestellen vorgesehen. Die Schnittstelle 387 zur Anbringung von Fahrgestellen ist so konfiguriert, dass sie dem vorher beschriebenen standarisierten Schnittstellensystem entspricht, worin mechanische und elektrische Verbindungskomponenten der Karosserie und des Fahrgestells einander ergänzen und hinreichend so ausgerichtet sind, dass jede entsprechende Karosserie mit jedem entsprechenden Fahrgestell ohne Modifikation an entweder dem Fahrgestell oder der Karosserie an der Schnittstelle gekoppelt werden kann. Demgemäß ist zwischen der Karosserie 360 und dem Fahrgestell 362 eine Schnittstelle ausgebildet, wie z.B. die vorher mit Verweis auf 1 – 15 beschriebene Schnittstelle 87.
In 28 ist nun ein weiteres Konzept der Erfindung veranschaulicht, bei dem nichtmetallische Materialien für alle Abdeckungen auf einer Karosserie verwendet werden. Materialien könnten Stoff, Kunststoff, Fasern, Gummi, Nylon, Gewebe, Leinwand, Mylar etc. sein. Dieses Konzept liefert mehrere Vorteile einschließlich geringer Montagekosten und der Möglichkeit, Fahrzeuge schneller auf den Markt zu bringen, und Mittel, um auf eine Schwankung in der Marktnachfrage zu reagieren. Es reduziert die Montagezeit, was einen Wettbewerbsvorteil für die Erlangung von Kaufaufträgen im Markt bieten kann. Sie erhöht die Designflexibilität, bietet dem Kunden die Möglichkeit, äußere Teile oder Platten nach seinem Bedarf zu wechseln, und reduziert die Gesamtkosten durch die Verwendung kostengünstiger Abdeckungen. Es ermöglicht auch, dass Fahrzeugentwürfe Abdeckungen mit höheren Preisen wie z.B. Abdeckungen von Designern oder andere hochwertige Abdeckungen einschließen. Es ist besonders zu erwähnen, dass nichtmetallische Abdeckungen oder Platten die Motorhaube und den Kotflügel bilden können, weil es am vorderen Ende keinen herkömmlichen Motorraum gibt, der eine Metallabdeckung darüber erfordert.
Wie in 28 gezeigt ist, enthält das Fahrzeug 410 ein Fahrgestell 412, das eine Karosserieskelettstruktur 414 trägt. Ferner kann zwischen dem Fahrgestell 412 und der Karosserieskelettstruktur 414 ein Boden wie z.B. der in 27 veranschaulichte Boden vorgesehen werden. Wie in 28 gezeigt ist, weist die Karosserieskelettstruktur 414 mehrere Öffnungen 416, 418, 420, 422 auf, die darin ausgebildet sind. Jede der Öffnungen 416, 418, 420, 422 ist durch eine nichtmetallische Abdeckung abgedeckt. Zum Beispiel ist die Öffnung 416 durch eine Seitenplatte bzw. ein Seitenteil 424 aus Gummi abgedeckt, ist die Öffnung 418 durch eine Kunststofftür 426 abgedeckt, ist die Öffnung 420 durch eine Holztür 428 abgedeckt, und die Öffnung 422 ist durch einen Kotflügel oder eine Haube 430 aus Gewebe abgedeckt. Demgemäß bildet die Karosserieskelettstruktur 414 zusammen mit den Abdeckungen 424, 426, 428, 430 eine Karosseriehülle 432, die jedem beliebigen Karosserietyp wie z.B. einer Limousine, einem Pickup-Lastwagen, einem Cabrio, einem Coupe, einem Van, einer Kombilimousine oder irgendeinem anderen Transporttyp entsprechen kann. Das Gehäuse 432 kann ferner mit gegenüberliegenden Enden des Fahrgestells 412 oder dem Karosserieboden so verbunden sein, dass sich das Gehäuse im Wesentlichen über die gesamte Länge des Fahrgestells erstreckt, so dass im Wesentlichen die gesamte Länge des Fahrgestells einen für die Insassen zugänglichen und nutzbaren Raum darüber aufweist, wie vorher mit Verweis auf 27 beschrieben wurde.
Die nichtmetallischen Abdeckungen 424, 426, 428, 430 werden über den Karosserieöffnungen 416, 418, 420, 422 vorzugsweise abnehmbar angebracht, um die Austauschbarkeit zu erleichtern. Die Abdeckungen können durch Schnappverschlüsse, Knöpfe, Klammern, Bänder, entfernbare Befestigungseinrichtungen wie z.B. Schrauben etc. angebracht sein. Alternativ dazu können mehr permanente Anbringungen bzw. Befestigungen wie z.B. Schweißnähte und Klebstoffe genutzt werden.
Jede der vorher beschriebenen Karosseriekomponenten kann ferner innerhalb des Gehäuses 432 vorgesehen sein, wie z.B. Sitze, eine Schnittstelle zur Fahrerdatenübermittlung, Einrichtungen zur Drive-By-Wire-Steuerung etc.
Weitere Vorteile dieser Technologie beinhalten leicht verfügbare Materialien wie z.B. lokale Materialien, geringe Kosten für Kleinserien, geringe Lagerbestände, keinen Bedarf an mechanischen Fenstern etc. Beispielhafte Anwendungen können einen Arbeitslastwagen in einem aufstrebenden Markt wie z.B. Afrika, einen Militärjeep, einen Golfwagen, einen Personentransporter etc. einschließen.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist, dass Sitze praktisch überall auf dem Karosserieboden oder Fahrgestell, einschließlich durchgehend in Längs- und Querrichtung, angeordnet werden können. Der Fahrer kann am vorderen Ende des Fahrzeugs sitzen, wo normalerweise der Motorraum wäre, in der Mitte des Fahrzeugs, auf der rechten Seite, auf der linken Seite etc.; und Bestuhlung für Insassen kann nach Wunsch überall innerhalb des Fahrzeugs durchgehend in Längs- und Querrichtung vorgesehen sein.
Obgleich die besten Verfahren zum Ausführen der Erfindung ausführlich beschrieben wurden, kennt der Fachmann für die auf diese Erfindung bezogene Technik verschiedene alternative Entwürfe und Ausführungsformen, um die Erfindung innerhalb des Umfangs der beigefügten Ansprüche in die Praxis umzusetzen. Wie in den Ansprüchen dargelegt ist, können gemäß den vielfältigen verschiedenen Ausführungsformen der veranschaulichten Erfindung verschiedene dargestellte und beschriebene Merkmale kombiniert werden.
Zusammenfassung
Verschiedene Karosseriekonfigurationen und Geschäftsabläufe für Fahrzeugkarosserien sind beschrieben, die aus der Austauschbarkeit der Fahrzeugkarosserien auf einem flachen rollenden Fahrgestell Nutzen ziehen. Die Möglichkeit, Fahrzeugkarosserien auszutauschen und modulare Innenraumkomponenten zu wechseln, ermöglicht bzw. bietet erhebliche Freiheit und eine Variation bei den Typen von Automobilen, Lastwagen, Schwermaschinen, der Ausrüstung, RV-Karosserien etc., die auf einem rollenden Fahrgestell ausgetauscht werden können. Verschiedene Sitzanordnungen sowie eine verbesserte Raumnutzung können vorgesehen werden, und verschiedene Arten von inneren und äußeren Umgebungen, Ästhetik und Funktionalität einschließlich der Tonanlage, Beleuchtung und andere Technologieverbesserungen können auf einer Karosserie vorgesehen werden. Verfahren und Strukturen zum Erleichtern des Austauschs modularer Karosseriekomponenten z.B. über einen entfernbaren Karosserieboden sind beschrieben.

Claims

Fahrzeugkarosserie, die zur Anbringung an einem Fahrgestell konfiguriert ist, wobei die Karosserie aufweist: einen Karosserieboden, der so konfiguriert ist, dass er sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Fahrgestells erstreckt; eine vom Boden getragene Sitzbaugruppe; eine bezüglich des Bodens benachbart der Sitzbaugruppe getragene Fahrerschnittstelle, um Fahrzeugsteuersignale von einem sitzenden Fahrer an das Fahrgestell zu übermitteln; und eine Schnittstelle auf der Unterseite des Bodens, die für eine Montage bzw. Anbringung am Fahrgestell konfiguriert ist.
Karosserie nach Anspruch 1, wobei die Schnittstelle so konfiguriert ist, dass sie einem standardisierten Schnittstellensystem entspricht, wobei mechanische und elektrische Verbindungskomponenten der Karosserie und des Fahrgestells einander ergänzen und so hinreichend ausgerichtet sind, dass verschiedene Modelle entsprechender Karosserien mit jedem entsprechenden Fahrgestell gekoppelt werden können, ohne entweder das Fahrgestell oder die Karosserie modifizieren zu müssen, um eine Montage bzw. Anbringung zu erleichtern.
Karosserie nach Anspruch 2, ferner mit einem mit dem Boden verbundenen Gehäuse, um Insassen innerhalb der Karosserie zu schützen, wobei das Gehäuse mit gegenüberliegenden Enden des Bodens so verbunden ist, dass das Gehäuse sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Fahrge stells erstreckt, so dass im Wesentlichen die gesamte Länge des Bodens ein für Insassen zugänglicher und nutzbarer Raum ist.
Karosserie nach Anspruch 2, wobei die Karosserie aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus Limousinen, Pickup-Lastwagen, Cabrios, Coupes, Vans, Kombilimousinen, Sportfahrzeugen und anderen Transporttypen besteht.
Fahrzeugkarosserie zur Verwendung in Kombination mit einem Fahrzeugfahrgestell, mit: einem Gehäuse, das dafür konfiguriert ist, einem Fahrzeuginsassen Schutz zu bieten; einer Fahrerkommunikationsschnittstelle, die innerhalb des Gehäuses angeordnet ist, um Fahrzeugsteuersignale von einem Fahrer des Fahrzeugs an das Fahrgestell zu übermitteln; und einer Schnittstelle zur Montage bzw. Anbringung von Fahrgestellen, die mit dem Gehäuse verbunden und für eine selektive Anbringung am Fahrgestell konfiguriert ist, wobei die Schnittstelle zur Anbringung von Fahrgestellen so konfiguriert ist, dass sie einem standardisierten Schnittstellensystem entspricht, wobei mechanische und elektrische Verbindungskomponenten der Karosserie und des Fahrgestells einander ergänzen und so hinreichend ausgerichtet sind, dass jede entsprechende Karosserie mit jedem entsprechenden Fahrgestell ohne Modifikation an entweder dem Fahrgestell oder der Karosserie an der Schnittstelle gekoppelt werden kann.
Karosserie nach Anspruch 5, wobei die Schnittstelle zur Anbringung von Fahrgestellen einen einzigen elektrischen Speiseverbinder enthält, über den alle elektrischen Datenübermittlungssignale von der Karosserie zu einem ent sprechenden einzigen elektrischen Verbinder auf dem Fahrgestell gelangen.
Karosserie nach Anspruch 5, wobei das Gehäuse von einem Boden getragen wird, der sich im Wesentlichen über die gesamte Länge der Karosserie erstreckt, so dass im Wesentlichen die gesamte Länge des Bodens ein für Insassen zugänglicher und benutzbarer Raum ist.
Karosserie nach Anspruch 7, wobei der Boden im Wesentlichen flach ist.
Karosserie nach Anspruch 7, ferner mit zumindest einem auf dem Boden gelagerten Sitz.
Karosserie nach Anspruch 5, wobei die Fahrerkommunikationsschnittstelle eine Eingabeeinrichtung für eine Drive-By-Wire-Steuerung enthält und wobei die Fahrerkommunikationsschnittstelle ferner gekennzeichnet ist durch das Fehlen eines mechanischen Lenkgestänges wie z.B. einer Lenksäule.
Karosserie nach Anspruch 5, wobei die Schnittstelle zur Anbringung von Fahrgestellen mehrere lastübertragende Kopplungen für die Montage bzw. Anbringung von Fahrgestellen enthält, die für eine Anbringung an entsprechenden lasttragenden Kopplungen auf dem Fahrgestell angeordnet sind.
Karosserie nach Anspruch 5, wobei die Karosserie aus der Gruppe von Karosseriemodellen ausgewählt ist, die aus Limousinen, Pickup-Lastwagen, Cabrios, Coupes, Vans, Kombilimousinen, Sportfahrzeugen und anderen Transporttypen besteht.
Fahrzeugkarosserie, mit: einer Karosserieskelettstruktur mit darin ausgebildeten Karosserieöffnungen; und wobei jede der Karosserieöffnungen durch nichtmetallische Abdeckungen abgedeckt ist.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 13, wobei die nichtmetallischen Abdeckungen Materialien umfassen, die aus der aus Stoff, Holz, Kunststoff, Gummi, Nylon, Gewebe, Leinwand und Mylar bestehenden Gruppe ausgewählt werden.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 14, wobei die nichtmetallischen Abdeckungen über den Karosserieöffnungen abnehmbar angebracht werden, um die Austauschbarkeit zu erleichtern.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 13, wobei die Karosserieskelettstruktur und Abdeckungen ein Gehäuse bilden, um Insassen innerhalb der Karosserie Schutz zu bieten, wobei das Gehäuse mit gegenüberliegenden Enden eines Karosseriebodens so verbunden ist, dass sich das Gehäuse im Wesentlichen über die gesamte Länge des Bodens erstreckt, so dass im Wesentlichen die gesamte Länge des Bodens ein für Insassen zugänglicher und nutzbarer Raum ist.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 13, ferner mit einem im Wesentlichen flachen Karosserieboden.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 13, ferner mit zumindest einem Sitz innerhalb des Gehäuses.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 17, ferner mit einer Fahrerkommunikationsschnittstelle, die mit dem Boden verbunden ist und eine Eingabevorrichtung für eine Drive-By-Wire-Steuerung enthält.
Fahrzeugkarosserie nach Anspruch 14, wobei eine der nichtmetallischen Abdeckungen eine Motorhaube oder einen Kotflügel der Karosserie bildet.
Fahrzeug, mit: einem Fahrgestell, wobei das Fahrgestell enthält: einen tragenden Rahmen; eine Schnittstelle zur Montage bzw. Anbringung von Karosserien mit Karosserieverbindungskomponenten, wobei die Karosserieverbindungskomponenten zumindest eine lasttragende Karosseriehaltekopplung, die am tragenden Rahmen montiert ist, und zumindest einen Steuersignalempfänger einschließen; ein Aufhängungssystem, das am tragenden Rahmen montiert ist; zumindest drei Räder, die am Aufhängungssystem drehbar montiert sind, wobei jedes der zumindest drei Räder einen montierten Reifen aufweist; ein Lenksystem, das mit zumindest einem Rad wirksam verbunden und mit einem Steuersignalempfänger wirksam verbunden ist; ein Bremssystem, das mit zumindest einem Rad und mit einem Steuersignalempfänger wirksam verbunden ist; und ein Energieumwandlungssystem, das mit zumindest einem Rad und mit einem Steuersignalempfänger wirksam ver bunden ist; wobei jedes System des Lenksystems, Bremssystems und Energieumwandlungssystems auf nicht-mechanische Steuersignale anspricht; und einer Karosserie, wobei die Karosserie enthält: eine tragende Karosserieeinheit; zumindest eine komplementäre Montagekopplung, die an der tragenden Karosserieeinheit montiert ist und mit der zumindest einen lasttragenden Karosseriehaltekopplung in Eingriff steht; zumindest einen Steuersignalsender, der an der tragenden Karosserieeinheit montiert und mit dem zumindest einen Steuersignalempfänger gekoppelt ist; und ein Insassengehäuse, das teilweise einen Insassenraum definiert; wobei der Insassenraum sich von jedem der Räder nach vorne und hinten im Fahrzeug erstreckt, wenn die Räder für eine Geradeausfahrt des Fahrzeugs eingestellt sind.
Fahrzeug nach Anspruch 21, wobei die Karosserie ferner zumindest eine von einem Fahrer bedienbare Steuerungseingabeeinrichtung aufweist, die mit einem Steuersignalsender wirksam verbunden ist.
Fahrzeug nach Anspruch 22, wobei das Lenksystem, Bremssystem und Energieumwandlungssystem über einen Draht steuerbar sind, zumindest eine Steuersignalempfänger ein elektrischer Verbinder ist und der zumindest eine Steuersignalsender ein elektrischer Verbinder ist.
Fahrzeug nach Anspruch 23, wobei das Energieumwandlungssystem eine Brennstoffzelle enthält.
Fahrzeug nach Anspruch 23, wobei das Energieumwandlungssystem mehrere Radmotoren einschließt.