具有可對非機械控制信號作出響應的系統的車輛底盤的製作方法

2023-09-13 10:02:10

專利名稱：具有可對非機械控制信號作出響應的系統的車輛底盤的製作方法
技術領域：
本發明涉及車輛底盤和車身。
背景技術：
在整個有記載的歷史中，能夠從一個位置移動到另一位置或從一種狀態快速運動到另一狀態的機動性一直是人類的一項終極目標。汽車在幫助人們實現這一目標的方面比任何其它發明的貢獻都更大。從其誕生日起，全球社會在他們的生活方式方面都經歷了一定程度的變化，這種變化與人口中機動車輛擁有者的百分率直接相關。
現有技術的汽車和輕型卡車包括有車身，其功能是容納並保護乘客及其所有物。車身與眾多機械、電子和結構部件相連，這些部件與車身相結合而構成了功能完備的車輛。現有技術中的車身和車輛部件之間的連接性質可能會在車輛的設計、製造和使用中導致一定的低效率。明顯會導致這些低效率的現有技術的車身連接的三項特徵是連接數量；許多連接的機械性質；以及連接處於車身和部件上的位置。
在現有技術中，車身和部件之間的連接是很多的。在組裝車輛時各處連接均涉及至少一道裝配工序；因此，希望能夠減少連接的數量以提高裝配效率。現有技術的車身和現有技術的車輛部件之間的連接包括用於將車身物理性地緊固到其它部件上的多個承載連接器，例如螺栓和託架；電接插件，其用於將電能從發電部件發送給車身並發送來自可監測部件狀態的傳感器的數據；機械控制連接機構，例如轉向柱、節氣門電纜和傳動選擇器；以及管道系統和軟管，其用於將流體如加熱和冷卻的空氣從HVAC單元傳送到車身內，以便使乘客感到舒適。
現有技術中的許多連接、尤其是用於發送控制信號的那些連接是機械連接機構。例如，為了控制車輛的方向，駕駛員經由轉向柱發送控制信號給轉向系統。機械連接機構導致了低效率，這部分地是因為不同車輛中不同的駕駛員位置要求機械連接機構具有不同的尺寸和包裝。因此，新的或不同的車身通常無法使用現成的部件和連接機構。用於一種車身構造的部件通常無法兼容地用於其它的車身構造中。此外，如果製造商改變車身的設計，那麼需要改變機械連接機構和與之相連的部件的設計。連接機構和部件的這種設計改變需要對生產連接機構和部件的工具進行改進。
這些連接在現有技術的車身和部件上的位置也會導致低效率。在現有技術的車身-車架體系中，車身上的連接位置通常不會暴露在車身的外表面上，並且遠離部件上的相應連接；因此，必須從部件上將長連接件如線束和電纜從車身中穿過。完全裝配好的現有技術車輛的車身被部件和連接件所纏繞住，使得將車身從其部件中分離出來是很困難且耗費人工的，如果並非不可能的話。使用長連接件增加了將車輛與之部件相連所需的裝配工序的數量。
此外，現有技術的車輛通常具有內燃機，其具有佔整個車輛高度的相當大比例的高度。因此，現有技術的車身設計成具有發動機室，其佔據了車身長度的前(有時為後)三分之一。發動機和車身之間的兼容性要求發動機安裝在車身的發動機室內而不存在物理性的零件幹涉。而且，具有內燃機的現有技術的底盤和車身之間的兼容性要求車身具有設置成可避免物理性零件幹涉的發動機室。例如，在後部具有發動機室的車身與在前部具有發動機的底盤不兼容。
發明概要本發明為設備齊全的底盤，其具有功能完備的車輛所必需的基本上所有機械、電氣和結構部件，至少包括能量轉換系統、懸架和車輪、轉向系統以及制動系統。該底盤具有簡化的並最好是標準化的接口，該接口帶有可用於與明顯不同設計的車身相連的連接部件。可利用經由電線(by-wire)的技術來消除機械控制連接機構。在能量轉換系統中還可實施燃料電池技術。
本發明降低了設計和製造新車身所需的時間和資源。車身設計只需與底盤的簡單連接接口相一致，消除了重新設計或改裝成本昂貴的部件的需要。
本發明還允許多種車身構造共享一個通用底盤，使得能夠經濟地使用主要的機械、電氣和結構部件。
暴露出來且無遮擋的連接部件提高了製造效率，這是因為將車身連接到底盤上只要求使連接部件與車身上各自的互補式連接部件相接合。
車輛擁有者能夠以比現有技術更低的成本來提高他們的車輛的功能性，這是因為車輛擁有者只需購買一個底盤就可在底盤上安裝大量不同風格的車身。
從對實施本發明的最佳方式的下述詳細介紹中並結合附圖，可以容易地清楚本發明的上述及其它的目的、特徵和優點。
附圖簡介

圖1是根據本發明的一個實施例的車輛滾動平臺(rolling platform)的示意性透視圖；圖2是圖1所示車輛滾動平臺的示意性頂視圖；圖3是圖1和2所示車輛滾動平臺的示意性底視圖；
圖4是可用於圖1-3所示實施例的根據本發明的車身吊艙和滾動平臺的連接情況的示意性側視圖；圖5是車身吊艙和滾動平臺的連接情況的示意性圖示，其中將各個不同構造的車身吊艙均連接到相同的滾動平臺上；圖6是用於圖4所示的滾動平臺和車身吊艙的轉向系統的示意性圖示；圖7是用於圖4所示的滾動平臺和車身吊艙的另一轉向系統的示意性圖示；圖8是用於圖4所示的滾動平臺和車身吊艙的制動系統的示意性圖示；圖9是用於圖4所示的滾動平臺和車身吊艙的另一制動系統的示意性圖示；圖10是用於圖4所示的滾動平臺和車身吊艙的能量轉換系統的示意性圖示；圖11是用於圖4所示的滾動平臺和車身吊艙的另一能量轉換系統的示意性圖示；圖12是用於圖1-5所示的滾動平臺的懸架系統的示意性圖示；圖13是用於圖4所示的滾動平臺和車身吊艙的另一懸架系統的示意性圖示；圖14是用於圖4所示的滾動平臺和車身吊艙的底盤計算機和底盤傳感器的示意性圖示；圖15是用於圖4所示的滾動平臺和車身吊艙的具有懸架系統、制動系統、轉向系統和能量轉換系統的主控制單元的示意性圖示；圖16是根據本發明的另一實施例的除去外殼的滾動平臺的透視圖；圖17是根據本發明的另外一個實施例的除去外殼的滾動平臺的透視圖；圖18是具有包括了內燃機的能量轉換系統和油箱的滾動平臺的示意性側視圖；圖19是根據本發明的另一實施例的滾動平臺的示意性側視圖，其具有機械轉向連接機構和乘客座位連接件；圖20和20a顯示了根據本發明的另一實施例的與車身吊艙相連的滾動平臺的局部分解透視圖，滾動平臺具有多個與車身吊艙中的互補式電接插件相接合的電接插件；和圖21是根據本發明的另外一個實施例的除去外殼的滾動平臺的示意性透視圖，該滾動平臺具有可動的控制輸入裝置。
優選實施例的詳細介紹參見圖1，根據本發明的車輛底盤10也稱為「滾動平臺」，其包括結構框架11。圖1所示的結構框架11包括一組互連的構件，包括構成了「夾心」式結構的上側構件12和下側構件14。構件12和14為基本上剛性的管件(或者是實心件)，它們在前軸區域16和後軸區域18之間縱向地延伸，並相對於類似的構件20，22處於外側。構件12，14的前、後端向內彎曲，朝向構件20和22延伸並在進入到軸區域16，18之前與構件20和22相連。為了增加強度和剛度，在構件12，14，20和22之間延伸有多個垂直和傾斜的構件。與沿著滾動平臺10的左側延伸的構件12，14，20和22類似，在滾動平臺10的右側也延伸有一組構件26，28，30和32。
橫向構件34，36分別在構件20，30和22，32之間且靠近前軸區域16而延伸，橫向構件38，40分別在構件20，30和22，32之間且靠近後軸區域18而延伸，因而形成了中間底盤空間41。前軸區域16在後端和前端處被限定在構件43，44中及周圍，在側面由構件46，48限定，構件46，48是構件20，22，30，32的延伸部分或與之連接。在前軸區域之前且在構件44和構件50，52之間形成了前方空間。後軸區域18在後端和前端處被限定在構件53，54中及周圍，在側面由構件56，58限定，構件56，58可以是構件20，22，30，32的延伸部分或與之相連。在後軸區域18之後且在構件54和構件60，62之間形成了後方空間。或者，如果需要容納能量轉換系統的話，後軸區域18或後方空間可相對於結構框架11的其餘部分抬高，並且框架可包括其它的構件以圍繞並保護能量轉換系統。框架在上述構件之間形成了多個敞開的空間。本領域的技術人員能夠認識到適用於結構框架的材料和緊固方法。例如，構件可以是管狀的和由鋁製成的，並且在它們各自的連接處焊接到其它構件上。
結構框架11提供了一個剛性的結構，在其上可以安裝能量轉換系統67、能量存儲系統69、帶有車輪73，75，77，79(各車輪均具有輪胎80)的懸架系統71、轉向系統81和制動系統83，如圖1-3所示，該框架還構造成可支撐相連的車身85，如圖4所示。本領域的技術人員可以認識到，除圖1-3所示實施例中的籠狀結構外，結構框架11還可採取許多不同的形式。例如，結構框架11可以是傳統的車架，其具有兩個或多個相互間隔開一段距離的縱向構件，以及兩個或多個相互間隔開並在其端部與縱向構件相連的橫向構件。或者，結構框架還可以是「鼓起盤」的形式，其中由金屬片或其它適當的材料形成了整體式欄杆和橫向構件，並具有其它的結構形式以容納各種系統部件。結構框架也可與各種底盤部件形成一體。
參考圖2，車身連接接口87由所有車身連接部件、即用於使車身與底盤10操作性相配的連接構件的總和形成。該優選實施例的車身連接部件包括多個相對於結構框架11安裝的固定車身的承載連接件89和一個電接插件91。
如圖4所示，固定車身的承載連接件89可與車身85上的互補式連接件93相接合，用於將車身85物理性地固定在底盤10上。本領域的技術人員可以認識到，可以使用多種緊固和鎖定件，這均屬於本發明的範圍內。固定車身的承載連接件89最好與互補式連接件可鬆開地接合，然而在本發明的範圍內也可採用不可鬆開地接合的連接件，例如焊接凸緣或鉚合表面。附屬緊固件可連同固定車身的承載連接件一起用作鎖定件(lock down)。底盤10上的不具備鎖定或緊固特徵的承載表面可與固定車身的承載連接件89一起使用，以便支撐相連車身85的重量。在該優選實施例中，固定車身的承載連接件89包括帶有螺栓孔的支撐託架。位於支撐託架上的橡膠支座(未示出)可減輕在車身和底盤之間傳送的振動。或者，可為固定車身的連接件採用硬支座。
電接插件91可與車身85上的互補式電接插件95形成接合。該優選實施例的電接插件91可執行多項功能，或者選擇功能的組合。首先，電接插件91可用作電源連接器，即它被構造成可將底盤10上的部件所產生的電能傳送到車身85或底盤以外的其它部位。其次，電接插件91可用作控制信號接收器，即構造成可將非機械的控制信號從底盤以外的來源處傳送到包括有能量轉換系統、轉向系統和制動系統的受控系統中的裝置。第三，電接插件91可用作反饋信號通路，車輛駕駛員可通過它來獲得反饋信號。第四，電接插件91可用作外部編程接口，通過它可發送含有算法和數據的軟體供受控系統使用。第五，電接插件可用作信息通路，車輛駕駛員可通過它來獲得傳感器信息和其它信息。因此，電接插件91可用作通信和功率的「臍帶式」埠，底盤10和相連車身85之間的所有通信經由它來傳送。電接插件包括構造成可將一條或多條電線與其它電線相連的器件。這些電線間隔開一段距離以避免任一電線在與電接插件操作性相連的另一電線中引發信號幹擾，或者用於不希望發生這些電線緊密相連的任何原因。
如果不希望使用一個電接插件來執行多項功能，例如如果需要使用龐大的電線束或功率傳輸引起了控制信號幹擾，那麼車身連接接口87可包括可以與車身85上的多個互補式電接插件95相接合的多個電接插件91，其中不同的接插件執行不同的功能。互補式電接插件95執行和與之相接合的電接插件的功能形成補充的功能，例如當與控制信號接收器相接合時用作控制信號發送器。
再次參考圖1-3，能量轉換系統67、能量存儲系統69、轉向系統81和制動系統83均構造並定位在底盤10上，以便減小底盤10的整體垂直高度，並且保持基本上水平的上底盤面96。物體的面是一個假想表面，其順應著物體上的朝向且直接暴露於一個特定方向的輪廓。因此，上底盤面96是一個假想表面，其順應著底盤框架11和安裝於其中的系統的朝上且暴露出的輪廓。配對的車身具有相應的下車身面97，它是順應著車身85的朝下且暴露出的輪廓的假想表面，如圖4所示。
再次參考圖1-3，結構框架11具有由其最高點(構件20的頂部)和其最低點(構件22的底部)之間的垂直距離所限定的厚度。在該優選實施例中，結構框架的厚度約為11英寸。為了實現基本上水平的上底盤面96，能量轉換系統67、能量存儲系統69、轉向系統81和制動系統83在整個敞開空間上分布，並構造、定位且安裝在結構框架11上，使得能量轉換系統67、能量存儲系統69、轉向系統81和制動系統83中任一個的最高點不會延伸或突出而高於結構框架11的最高點超過結構框架厚度的50％的量。或者，能量轉換系統67、能量存儲系統69、轉向系統81和制動系統83中任一個的最高點不會延伸或突出而高於任一輪胎80的頂部。或者，能量轉換系統67、能量存儲系統69、轉向系統81和制動系統83中任一個的最高點不會延伸或突出而高於任一車輪73，75，77，79的頂部。在本發明的上下文中，輪胎並不被視為車輪的一部分。車輪通常包括輪輞以及將輪輞與輪轂相連的車輪輻板或車輪輪轂，並不包括安裝好的輪胎。輪胎安裝在車輪外周的周圍。基本上水平的上底盤面96使得相連的車身85具有沿底盤長度延伸的乘客區域，這與現有技術中的具有發動機室以容納垂直伸出的內燃機的車身不同。
大多數動力系負載在底盤的前後之間均勻地分布，因此整個車輛的重心較低且不會損害離地間隙，這樣就實現了提高的操縱性能並抵抗翻轉力。
再次參考圖4，滾動平臺10的該優選實施例構造成使得相配的車身85的下車身面97定位成與上底盤面96緊密相鄰，以便與滾動平臺10相接合。車身連接部件具有相互間為預定的空間關係，並且充分地定位、暴露和無遮擋，使得當具有處於與車身連接部件相同的預定空間關係的互補式連接部件(互補式連接件93和互補式電接插件95)的車身85相對於本發明的底盤10的上底盤面96充分地定位時，互補式連接部件與相應的車身連接部件相鄰並準備好用於形成接合，如圖4所示。在本發明的上下文中，如果除去或收回保護殼的話，那麼具有保護殼的車身連接部件將暴露出來並無遮擋。
各車身連接部件相對於各其它車身連接部件具有一定的空間關係，其例如可表達為矢量。如果描述了車身連接部件和待接合的另一車身連接部件之間的空間關係的矢量還描述了對應的互補式連接部件與待接合的另一互補式連接部件之間的空間關係，那麼車身連接部件和互補式連接部件就具有相同的預定空間關係。例如，該空間關係可定義為如下所述第一車身連接部件與基準點間隔開距離Ax+By；第二車身連接部件與基準點間隔開距離Cx+Dy；第三車身連接部件與基準點間隔開距離Ex+Fy，等等。處於同一預定空間關係的相應互補式連接部件在下車身面中以鏡像關係間隔開，如圖4和5所示。可採用保護罩(未示出)來保護任一車身連接部件。
當車身85相對於本發明的底盤10充分地定位時，車身連接部件和互補式連接部件最好相鄰而無須進行位置修改；然而，在本發明的上下文中，車身連接部件可在預定的空間關係內相互間運動，以便容納製造誤差或其它裝配誤差。例如，電接插件可定位並可操作地連接到承載信號的電纜上。該電纜可相對於結構框架固定在離電接插件為六英寸的點處。因此，電接插件可在電纜上固定點的六英寸範圍內運動。如果車身連接部件和互補式連接部件中的一個或全部可在預定的空間關係內運動以便相互間接觸的話，那麼車身連接部件就視為與互補式連接部件相鄰。
參考圖5，本發明的車身連接接口使得底盤10能與具有明顯不同設計的不同類型的車身85，85′，85″兼容。車身85，85』，85」具有通用底座98，底座98具有互補式連接件93和互補式電接插件95，它們相互間處於與車身連接接口87上的車身連接部件之間的預定空間關係相同的預定空間關係，通過將車身85，85』，85」相對於底盤10定位成使得各互補式連接件93與固定車身的承載連接件89相鄰，並且使互補式電接插件95與電接插件91相鄰，就可將車身85，85』，85」與底盤10相配起來。根據本發明的優選實施例，所有車身和底盤均符合這一通用的標準化接口系統，從而能夠將較廣範圍的不同車身類型和風格連接到一種底盤設計上。基本上水平的上底盤面96還可促進滾動平臺10和多種不同構造的車身風格之間的兼容性。通用底座98用作車身的結構單元，並形成了該優選實施例中的下車身面97。圖5示意性地顯示了均具有通用底座98的箱式車身小客車85、帶篷貨車85′和輕型客貨兩用車85″。
車身連接部件最好在底盤面處充分地暴露出來以便於與相配車身上的互補式連接部件相連。類似的，相配車身上的互補式連接部件在車身面上充分地暴露出來以便於與車輛底盤上的車身連接部件相連。在本發明的優選實施例中，車身連接部件位於上底盤面處或其上方，以便與位於下車身面上或其下方的互補式連接部件接合。
在車身並不具備處於與車輛底盤上的車身連接部件相同的預定空間關係的互補式連接部件的情況下，可採用連接裝置來使車身連接部件與遠處的互補式連接部件接合或可操作地相連，這屬於本發明的範圍內。例如，可以採用具有兩個接插件的電纜來可操作地連接電接插件和互補式接插件，其中一個接插件與車身連接接口上的電接插件接合，而另一接插件與相配車身上的互補式接插件接合。
圖5中示意性示出的車身85，85』，85」均使用了車輛底盤10上的所有車身連接部件。然而，在本發明的範圍內，底盤可具有超過與車身實際相配的更多車身連接部件。例如，底盤可具有十個固定車身的承載連接件，並可與只使用了十個固定車身的承載連接件中的五個的車身相配。這種設置在相連的車身具有與底盤不同的尺寸時尤其有用。例如，相配的車身可以比底盤更小。類似的在本發明的範圍內，車身可以是模塊化的，使得單獨的車身部件可通過固定車身的承載連接件與車輛底盤獨立地連接。
車身可具有超過與特定底盤的車身連接部件相接合的更多互補式連接部件。可以採用這種設置來使特定車身能與多個底盤相配，各底盤就其車身連接部件而言具有不同的預定空間關係。
固定車身的承載連接件89和電接插件91最好能可釋放地接合而不損壞相連的車身85或底盤10，從而能夠將車身85從底盤10上拆下並在底盤10上安裝不同的車身85′，85″。
在該優選實施例中，車身連接接口87的特徵在於不需要任何傳輸機械控制信號的連接機構和任何用於連接傳輸機械控制信號的連接機構的接合件。機械控制連接機構如轉向柱限制了底盤和不同構造的車身之間的兼容性。
參考圖1，轉向系統81容納在前軸區域16中並與前輪73，75可操作地相連。轉向系統81最好可對非機械的控制信號作出響應。在該優選實施例中，轉向系統81是經由電線的。經由電線的系統的特徵在於，控制信號以電形式傳輸。在本發明的上下文中，「經由電線的」系統或「經由電線」來控制的系統包括這樣的系統，其構造成可通過車身連接接口87上的控制信號接收器來接收電形式的控制信號，並依照這種電控制信號來作出響應。
參考圖6，該優選實施例的經由電線的轉向系統81包括轉向控制單元98和轉向執行機構99。傳感器100位於底盤10上，並傳輸攜帶有關於底盤10及其部件系統的狀態或情況的信息的傳感器信號101。傳感器100可包括位置傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、壓力傳感器、力和扭矩傳感器、流量計、溫度傳感器，等等。轉向控制單元98接收並處理來自傳感器100的傳感器信號101和來自電接插件91的電轉向控制信號102，並根據所存儲的算法來產生轉向執行機構的控制信號103。控制單元通常包括微處理器、ROM和RAM，以及用於接收各種輸入信號和輸出各種控制指令給執行機構的已知類型的適當輸入和輸出電路。傳感器信號101可包括橫向擺動率、橫向加速度、車輪角速度、轉向橫拉杆力、轉向角度、底盤速度，等等。
轉向執行機構99與前輪73，75可操作地相連，並構造成可響應於轉向執行機構的控制信號103來調節前輪73，75的轉向角度。經由電線的系統中的執行機構將電控制信號轉換成機械動作，或者響應於電控制信號而以其它方式來影響系統的行為。可供經由電線的系統使用的執行機構的例子包括機電執行機構，例如電伺服電動機、平移和旋轉螺線管、磁流變性的執行機構、電動液壓的執行機構和電流變性的執行機構。本領域的技術人員能夠認識到並理解可調節轉向角度的機構。在該優選實施例中，轉向執行機構99是構造成可調節機械轉向齒條的電驅動的電動機。
再次參考圖6，底盤10的該優選實施例構造成可通過與電接插件91相連的兼容電轉向控制信號102的任何信號源來進行轉向。圖6顯示了轉向變換器104，其位於相連的車身85上並與互補式電接插件95相連。變換器將車輛駕駛員的機械控制信號轉換為非機械的控制信號。當與經由電線的系統一起使用時，變換器將機械控制信號轉換成可供經由電線的系統使用的電控制信號。車輛駕駛員通過使車輪轉向、壓下踏板、按下按鈕等來輸入機械形式的控制信號。變換器利用傳感器、通常是位置和力傳感器來將機械輸入轉換為電信號。在該優選實施例中，採用了+/-20度的滑動機構來用於駕駛員輸入，並採用了光學編碼器來讀取輸入旋轉。
互補式電接插件95與車身連接接口87的電接插件91相連。轉向變換器104將源於車輛駕駛員的機械轉向控制信號105轉換成電轉向控制信號102，該信號經由電接插件91發送給轉向控制單元98。在該優選實施例中，轉向控制單元98產生供車輛駕駛員使用的轉向反饋信號106，並通過電接插件91來發送該轉向反饋信號106。傳感器100中的一些可監測轉向齒條的線性運動距離和車輛的速度。該信息由轉向控制單元98根據所存儲的算法來處理，以產生轉向反饋信號106。與滑動機構可操作地相連的扭矩控制電動機接收轉向反饋信號106，並在駕駛員的機械輸入的相反方向上被驅動。
在本發明的上下文中，「經由電線的」系統可以是與車身連接接口中的電接插件直接相連的執行機構。在圖7中示意性地示出了屬於本發明範圍內的另一經由電線的轉向系統81′，其中採用與圖6中相似的標號來表示相似的部件。構造成可調節前輪73，75的轉向角度的轉向執行機構99與電接插件91直接相連。在該實施例中，轉向控制單元98′和轉向變換器104可位於相連的車身85上。轉向變換器104可將電轉向控制信號102發送給轉向控制單元98′，而轉向控制單元98′可通過電接插件91將轉向執行機構的控制信號103發送給轉向執行機構99。位於底盤10上的傳感器100通過電接插件91和互補式電接插件95將傳感器信號101發送給轉向控制單元98′。
在2001年1月23日授予Delphi Technologies，Inc.的美國專利No.6176341、2001年3月27日授予Robert Bosch GmbH的美國專利No.6208923、2001年4月17日授予Robert Bosch GmbH的美國專利No.6219604、2001年11月20日授予Delphi Technologies，Inc.的美國專利No.6318494、2002年4月9日授予Delphi Technologies，Inc.的美國專利No.6370460以及2002年5月28日授予TRW Fahrwerk-systeme GmbH Co.KG的美國專利No.6394218中介紹了經由電線來轉向的系統的例子。
美國專利No.6176341所介紹的經由電線來轉向的系統包括用於檢測行駛輪的角位置的位置傳感器、用於控制行駛輪方向的手控方向盤、用於檢測方向盤位置的方向盤傳感器、用於促動手控方向盤的方向盤執行機構，以及轉向控制單元，其用於接收所檢測到的方向盤位置和所檢測到的行駛輪位置，並計算出作為所檢測到的行駛輪位置和方向盤位置之間的差異的函數的執行機構的控制信號，最好包括行駛輪執行機構的控制信號和方向盤執行機構的控制信號。轉向控制單元指示行駛輪執行機構響應於行駛輪執行機構的控制信號而使行駛輪產生受控制的轉向。轉向控制單元還指示方向盤執行機構響應於方向盤控制信號來為手控方向盤提供反饋力促動。行駛輪執行機構的控制信號和方向盤執行機構的控制信號最好可被按比例縮放，以補償方向盤和行駛輪之間的傳動比的差異。另外，行駛輪執行機構的控制信號和方向盤執行機構的控制信號均具有一定的增益係數，使得行駛輪控制執行機構的信號指示施加給行駛輪的促動力比施加給方向盤的反饋力更大。
美國專利No.6176341所介紹的經由電線來轉向的系統最好可執行兩個位置控制迴路，一個迴路用於行駛輪，另一迴路用於方向盤。來自方向盤的位置反饋成為行駛輪控制迴路的位置指令輸入，來自行駛輪的位置反饋成為方向盤控制迴路的位置指令輸入。行駛輪的誤差信號計算為行駛輪指令輸入(方向盤位置反饋)和行駛輪位置之間的差異。行駛輪的促動響應於行駛輪誤差信號的指令，以便為行駛輪提供受控制的轉向。方向盤的誤差信號計算為方向盤位置指令(行駛輪位置反饋)和方向盤位置之間的差異。手控方向盤響應於方向盤誤差信號而被促動，從而為手控方向盤提供力反饋。
專利』341所述系統的轉向控制單元可構造成一個處理器或多個處理器，並可包括通用的基於微處理器的控制器，該控制器可包括能夠購買到的現成的控制器。控制器的一個例子是由美國德拉瓦州的Intel Corporation製造並銷售的No.87C196CA型微控制器。轉向控制單元最好包括用於存儲和處理軟體算法的處理器和存儲器，並具有16MHz的時鐘脈衝速度，可讀取來自各執行電動機的位置反饋的兩個光學編碼器接口，用於各電動機驅動器的脈寬調製輸出，以及一個5伏的調節器。
美國專利No.6370460介紹了一種經由電線來轉向的控制系統，其包括協同操作以便為車輛駕駛員提供轉向控制的行駛輪單元和方向盤單元。可採用轉向控制單元以支持進行所需的信號處理。採用來自行駛輪單元和方向盤單元中的傳感器的信號以及車輛的速度來計算用於控制車輛方向的行駛輪執行機構的控制信號以及用於為車輛駕駛員提供觸覺反饋的方向盤扭矩指令。可採用Ackerman校正來調節左、右行駛輪的角度，糾正轉向幾何學方面的誤差，以保證車輪將圍繞共有的轉彎中心動作。
再次參考圖1，制動系統83安裝在結構框架11上並與車輪73，75，77，79可操作地相連。制動系統構造成可響應於非機械的控制信號。在該優選實施例中，制動系統83是經由電線的，如圖8中示意性所示，其中採用與圖6和7中相似的標號來表示相似的部件。傳感器100將攜帶有關於底盤10及其部件系統的狀態或情況的信息的傳感器信號101發送給制動控制單元107。制動控制單元107與電接插件91相連，並構造成可通過電接插件91來接收電制動控制信號108。制動控制單元107處理傳感器信號101和電制動控制信號108，並根據所存儲的算法來產生制動執行機構的控制信號109。然後，制動控制單元107將制動執行機構的控制信號109發送給制動執行機構110，111，112，113，這些執行機構可產生動作以降低車輪73，75，77，79的角速度。本領域的技術人員可以認識到制動執行機構110，111，112，113作用於車輪73，75，77，79上的方式。通常來說，執行機構可使摩擦構件如襯塊和盤形轉子之間形成接觸。作為選擇，可採用電動機作為再生式制動系統中的制動執行機構。
制動控制單元107還可產生供車輛駕駛員使用的制動反饋信號114，並通過電接插件91來發送該制動反饋信號114。在該優選實施例中，制動執行機構110，111，112，113通過卡鉗來對各車輪處的轉子施加力。傳感器100中的一些測量各卡鉗上的施加力。制動控制單元107採用該信息來保證對各轉子同步地施加力。
再次參考圖8，底盤10的該優選實施例構造成使得制動系統可對相容的電制動控制信號108的任何信號源作出響應。制動變換器115位於相連的車身85上，並且連接到與電接插件91相接合的互補式電接插件95上。制動變換器115將源於車輛駕駛員的機械制動控制信號116轉換為電的形式，並將電制動控制信號106經由電接插件91發送給制動控制單元。在該優選實施例中，制動變換器115包括兩個手柄型組件。制動變換器115包括可測量對手柄型組件施加壓力的速率和所加壓力的量的傳感器，因而可將機械制動控制信號116轉換成電制動控制信號108。制動控制單元107可處理施加壓力的速度和量，從而提供正常制動停車和緊急停車。
在圖9中顯示了屬於本發明範圍內的另一經由電線來制動的系統83′，其中採用與圖6-8中相似的標號來表示相似的部件。制動執行機構110，111，112，113和傳感器100與電接插件91直接相連。在該實施例中，制動控制單元107′可位於相連的車身85上。制動變換器115將電制動控制信號108發送給制動控制單元107′，制動控制單元107′將制動執行機構信號109經由電接插件91發送給制動執行機構110，111，112，113。
在1994年11月22日授予General Motors Corporation的美國專利No.5366281、1998年10月20日授予General Motors Corporation的美國專利No.5823636、2001年10月23日授予Delphi Technologies，Inc.的美國專利No.6305758以及2002年5月21日授予DelphiTechnologies，Inc.的美國專利No.6390565中介紹了經由電線來制動的系統的一些例子。
美國專利No.5366281所介紹的系統包括用於接收機械制動控制信號的輸入裝置、制動執行機構，以及與輸入裝置和制動執行機構相連的控制單元。控制單元接收來自輸入裝置的制動指令或電制動控制信號，並提供執行機構指令或制動執行機構的控制信號，以便控制制動執行機構的電流和電壓。當從輸入裝置中首先接收到制動指令時，控制單元在第一預定時期內輸出制動扭矩指令給制動執行機構，指示給執行機構最大電流。在第一預定時期之後，控制單元在第二預定時期內輸出制動扭矩指令給制動執行機構，以便響應於制動指令和第一增益係數而指示給執行機構一定的電壓。在第二預定時期之後，控制單元輸出制動扭矩指令給制動執行機構，以便響應於制動指令和第二增益係數而指示給執行機構一定的電流，其中第一增益係數大於第二增益係數，並且制動的開始響應於制動輸入。
美國專利No.6390565介紹了一種經由電線來制動的系統，其提供了與制動輸入件如制動踏板相連的制動變換器中的行程傳感器和力傳感器的性能，還提供了傳感器中的冗餘，這是通過響應於制動輸入件的行程或位置而將信號從傳感器提供給第一控制單元以及響應於施加給制動輸入件的力而將信號從傳感器提供給第二控制單元來實現的。第一和第二控制單元通過雙向通信連結相連，因此各控制器可將其所接收到的一個傳感器信號發送給另一控制單元。在其中至少一個控制單元中，將線性形式的信號組合起來，以便生成用於與制動執行機構進行通信的第一和第二制動指令信號。如果各控制單元不從另一控制單元中接收一個傳感器信號，那麼它就不會基於直接提供給它的傳感器信號來生成其制動執行機構的控制信號。在該系統的優選實施例中，控制單元通過選擇最大幅度的信號來將線性信號組合起來。
再次參考圖1，能量存儲系統69存儲了用於推動底盤10的能量。對於大多數應用來說，所存儲的能量是化學形式的。能量存儲系統69的例子包括燃料箱和電池。在如圖1所示的實施例中，能量存儲系統69包括兩個壓縮氣筒儲罐121(5000磅/平方英寸或350巴)，其安裝在中部底盤空間41內並構造成可存儲壓縮氫氣。也可以採用超過兩個壓縮氣筒儲罐，以便提供更大的氫氣存儲能力。可以採用其它形式的氫氣存儲形式如金屬或化學氫化物來代替壓縮氣筒儲罐121。還可採用氫生成或重整裝置。
能量轉換系統67將能量存儲系統69所存儲的能量轉換成可推動底盤10的機械能量。在圖1所示的優選實施例中，能量轉換系統67包括位於後軸區域18內的燃料電池組125，以及位於前軸區域16內的電牽引電動機127。燃料電池組125可產生連續可用的94千瓦的功率。在2001年3月6日授予General Motors Corporation的美國專利No.6195999、2001年5月1日授予General Motors Corporation的美國專利No.6223843、2001年11月20日授予Delphi Technologies，Inc.的美國專利No.6321145和2002年5月28日授予General MotorsCorporation的美國專利No.6394207中介紹了供車輛使用的燃料電池系統。
燃料電池組125與壓縮氣筒儲罐121和牽引電動機127可操作地相連。燃料電池組125將壓縮氣筒儲罐121中的氫形式的化學能量轉換為電能量，而牽引電動機127將電能量轉換為機械能量，並施加該機械能量以轉動前輪73，75。作為選擇，燃料電池組125和牽引電動機127可在前軸區域16和後軸區域18之間交換。作為選擇，能量轉換系統包括與燃料電池混合式組合起來的電池(未示出)，以便提高底盤的加速度。處於構件之間的其它區域可用於容納如圖2和3所示的為汽車提供典型功能的其它機構和系統。本領域的技術人員可以認識到屬於本發明範圍內的可採用的其它能量轉換系統67。
能量轉換系統67構造成可響應於非機械的控制信號。該優選實施例的能量轉換系統67是經由電線來控制的，如圖10所示。能量轉換系統的控制單元128與電接插件91相連，並從中接收電形式的能量轉換系統的控制信號129，控制單元128還與傳感器100相連，並從中接收攜帶有關於各種底盤情況的信息的傳感器信號101。在該優選實施例中，由傳感器信號101傳送給能量轉換系統的控制單元128的信息包括底盤速度、所施加的電流、底盤加速度的變化率和電動機主軸的速度，以便保證平滑地起動和控制加速度。能量轉換系統的控制單元128與能量轉換系統的執行機構130相連，並響應於電形式的能量轉換系統的控制信號129和傳感器信號101且根據所存儲的算法來將能量轉換系統的執行機構控制信號131發送給能量轉換系統的執行機構130。能量轉換系統的執行機構130對燃料電池組125或牽引電動機127產生動作以調節能量輸出。本領域的技術人員可以認識到各種可供能量轉換系統的執行機構130調節能量轉換系統的能量輸出的方法。例如，螺線管可以交替地打開和關閉一個閥，該閥可調節到燃料電池組的氫流量。類似的，為燃料電池組提供氧氣(來自空氣中)的壓縮機可用作執行機構，響應於來自能量轉換系統的控制單元的信號而改變提供給燃料電池組的氧氣量。
能量轉換系統的變換器132可位於車身85上並連接到與電接插件91接合的互補式電接插件95上。能量轉換系統的變換器132構造成可將機械能量轉換系統的控制信號133轉換成電形式的能量轉換系統的控制信號129。
在如圖11示意性示出的本發明的另一實施例中，採用與圖6-10中相似的標號來表示相似的部件，也稱為輪轂電動機的車輪電動機135位於四個車輪73，75，77，79中的各車輪上。作為選擇，車輪電動機135可只設於前輪73，75或只設於後輪77，79上。與使用牽引電動機相比，使用車輪電動機135可降低底盤10的高度，因此對於某些應用來說是所希望的。
再次參考圖2，在存在於後軸區域18和構件54，60之間的開口中設有傳統的熱交換器137和電扇系統139，它們與燃料電池組125可操作地相連而使製冷劑循環，以便排出廢熱。熱交換器137設定成傾斜的角度以降低其垂直的外形尺寸，然而為了提供足夠的排熱，它還稍稍延伸到構件12，26的頂部之上(見圖4)。雖然燃料電池組125、熱交換器137和電扇系統139延伸超過了這些構件，但與常規設計的汽車中需要有發動機室的情況相比，它們伸入到車身吊艙空間內的程度相對較小，在該優選實施例的底盤高度僅約15英寸(28釐米)時尤其如此。作為選擇，熱交換器137可完全地安裝在底盤的結構內，氣流從通道(未示出)中穿過。
再次參考圖1，懸架系統71安裝在結構框架11上並與四個車輪73，75，77，79相連。本領域的技術人員可以理解懸架系統的操作，並認識到在本發明的範圍內可以使用多種類型的懸架系統。本發明的該優選實施例的懸架系統71是電控制的，如圖12中示意性所示。
參考圖12，電控制的懸架系統71響應於任何道路輸入的動作由懸架控制單元141決定。底盤10上的傳感器100可監控各種情況，例如車輛速度、車輪角速度和車輪相對底盤10的位置。傳感器100發送傳感器信號101給懸架控制單元141。懸架控制單元141處理傳感器信號101並根據所存儲的算法來產生懸架執行機構的控制信號142。懸架控制單元141發送懸架執行機構的控制信號142給四個懸架執行機構143，144，145，146。各懸架執行機構143，144，145，146與車輪73，75，77，79操作性相連，並在整體上或部分上確定車輪73，75，77，79相對於底盤10的位置。該優選實施例的懸架執行機構是隨力而變化的實時的可控減震器。該優選實施例的懸架系統71還構造成使得底盤的行車高度可被調節。可採用單獨的執行機構來改變底盤的行車高度。
在該優選實施例中，可對懸架控制單元141進行編程並將其連接到車身連接接口87的電接插件91上。因此，車輛使用者就可用懸架系統軟體147經由電接插件91來對懸架控制單元141進行重新編程，從而改變懸架系統71的特性。
在本發明的上下文中，電控制的懸架系統包括不具備處於底盤10上的懸架控制單元的懸架系統。參考圖13，其中採用與圖12中相似的標號來表示相似的部件，懸架執行機構143，144，145，146和懸架傳感器100與電接插件91直接相連。在這樣一個實施例中，位於相連車身85上的懸架控制單元141′能夠處理經由電接插件91發送的傳感器信號101，並經由電接插件91發送懸架執行機構的控制信號142給懸架執行機構143，144，145，146。
在1997年2月25日 授予General Motors Corporation的美國專利No.5606503、1997年3月11日授予Ford Motors Company的美國專利No.5609353和2002年5月28日授予Delphi Technologies，Inc.的美國專利No.6397134中介紹了電控制的懸架系統的例子。
美國專利No.6397134介紹了一種電控制的懸架系統，其可通過轉向交叉動作(steering crossover event)而提供改進的懸架控制。特別是，系統檢測車輛的橫向加速度和車輛的轉向角度，並對所檢測到的車輛橫向加速度的各方向為車輛的懸架執行機構存儲第一組和第二組增強的懸架執行機構的控制信號。響應於所檢測到的車輛的橫向加速度和所檢測到的車輛轉向角度，如果所檢測到的轉向角度與所檢測到的橫向加速度處於同一方向，那麼系統施加第一組增強的執行機構控制信號給懸架執行機構，或者如果所檢測到的轉向角度與所檢測到的橫向加速度處於相反方向，那麼系統施加第二組增強的執行機構控制信給懸架執行機構。
美國專利No.5606503介紹了一種用於車輛的懸架控制系統，這種車輛包括懸掛的車身、四個未懸掛的車輪、四個安裝在車身和車輪之間的變化力執行機構，在車輛的各角部均安裝了一個變化力執行機構，還包括一組傳感器，其可提供表示了車身的運動、車輪的運動、車輛速度和環境溫度的傳感器信號。懸架控制系統包括微計算機控制單元，其包括用於接收傳感器信號的裝置；可響應於傳感器信號來確定各執行機構的執行機構所需力的裝置；可響應於車輛速度來確定表示了第一指令最大值的第一信號的裝置；可響應於環境溫度來確定表示了第二指令最大值的第二信號的裝置；以及用於限制執行機構所需力以使其不超過第一和第二指令最大值中的較小值的裝置。
在該優選實施例中可採用導電電線(未示出)來在底盤10和相連車身85之間以及在變換器、控制單元和執行機構之間傳遞信號。本領域的技術人員可以認識到，可採用能夠在車身和底盤之間以及在變換器、控制單元和執行機構之間接發信號的其它非機械裝置，它們也屬於本發明的範圍內。可接發信號的其它非機械的裝置包括無線電波和光纖。
在該優選實施例中經由電線的系統是連成網絡的，這部分地降低了與電接插件91相連的專用電線的數量。本領域的技術人員可以認識到可在本發明的範圍內使用的各種連網裝置和協議，例如SAEJ1850和CAN(「控制器區域網路」)。可在本發明的優選實施例中使用TTP(「時間觸發協議」)來進行通信管理。
傳感器100所搜集的一些信息如底盤速度、油位以及系統的溫度和壓力對於車輛駕駛員操作底盤和檢測系統故障來說是很有用的。如圖14所示，傳感器100通過底盤計算機153與電接插件91相連。帶有信息的傳感器信號101從傳感器100發送給底盤計算機153，底盤計算機153根據所存儲的算法來處理傳感器信號101。根據所存儲的算法，當傳感器信息對車輛駕駛員有用時，底盤計算機153將傳感器信號101發送給電接插件91。例如，當底盤10的工作溫度高得無法接受時，底盤計算機153就將攜帶有溫度信息的傳感器信號101發送給電接插件91。駕駛員可讀的信息界面155連接到與電接插件91相連的互補式電接插件95上，並顯示包含於傳感器信號101中的信息。駕駛員可讀的信息界面包括但不限於量器、儀表、LED顯示屏和LCD顯示屏。底盤還可包括通信系統，例如天線和電信息通信系統，其與車身連接接口中的電接插件可操作地連接並構造成可發送信息給相連的車身。
一個控制單元可用於多種功能。例如如圖15所示，主控制單元159用作轉向控制單元、制動控制單元、懸架控制單元和能量轉換系統的控制單元。
再次參考圖15，能量轉換系統67構造成可發送電能160給電接插件91，以便為相連車身上的一些系統提供電能，這些系統例如為電動車窗、電子鎖、娛樂系統、加熱系統、通風系統和空調系統，等等。作為選擇，如果能量存儲系統69包括電池的話，那麼電池可與電接插件91相連。在該優選實施例中，能量轉換系統67包括燃料電池組，其可產生電能並連接到電接插件91上。
圖16顯示了帶有剛性外殼或「外壁」161以及用作臍帶式埠的電接插件或接頭91的底盤10。剛性外殼161可構造成用作車輛地板，它在相連的車身85不具備下表面時是有用的。在圖17中顯示了類似裝備的底盤10，其具有可選擇的垂直燃料電池組125。垂直燃料電池組125顯著地突入到車身吊艙的空間內，這對某些應用來說是可接受的。底盤10還包括人工停車的制動接口162，它對某些應用來說可能是必需的，因此還可選擇性地用於其它實施例中。
圖18顯示了可用於某些環境下的本發明實施例。能量轉換系統67包括帶有水平相對的氣缸的內燃機167和傳動裝置169。能量存儲系統69包括油箱171。
圖19顯示了本發明的一個實施例，其中轉向系統81具有包括了轉向柱173的機械控制連接機構。在車身連接接口87上設有乘客座位連接件175，允許將乘客座位組件連接到底盤10上。
圖20和20a顯示了屬於本發明範圍內的底盤10和車身85，它們分別具有多個電接插件91和多個互補式電接插件95。例如，第一電接插件91可操作地連接到轉向系統上並用作控制信號接收器。第二電接插件91可操作地連接到制動系統上並用作控制信號接收器。第三電接插件91可操作地連接到能量轉換系統上並用作控制信號接收器。第四電接插件91可操作地連接到能量轉換系統上並用作電源連接器。在如圖20和20a所示的實施例中使用了四個多線式直插接插件和互補式接插件。圖20a顯示了用於連接相應接插件91，95的裝配工藝。
參考圖21，圖中顯示了本發明的另一實施例。底盤10具有剛性外殼161和多個乘客座位連接件175。包含有轉向變換器、制動變換器和能量轉換系統變換器的駕駛員操作的控制輸入裝置177通過電線179可操作地連接到轉向系統、制動系統和能量轉換系統上，並可運動到不同的連接點。
圖21所示的實施例能夠使不同設計和構造的車身與通用的底盤設計相配。不具備下表面但具有互補式連接件的車身可在固定車身的承載件89處安裝到底盤10上。乘客座位組件可連接在乘客座位連接件175處。
如權利要求中所述，可以將根據本發明的不同實施例所顯示和介紹的各項特徵組合起來。
雖然已經詳細地介紹了實施本發明的最佳方式，然而本發明的技術人員可以認識到屬於所附權利要求的範圍內的可實施本發明的各種替代性設計和實施例。
權利要求
1.一種車輛底盤(10)，包括至少三個車輪(73，75，77，79)；轉向系統(81)，其可操作地連接到至少一個車輪上並經由電線來控制；制動系統(83)，其可操作地連接到至少一個車輪上並經由電線來控制；以及能量轉換系統(67)，其可操作地連接到至少一個車輪上並包括內燃機(167)，所述能量轉換系統(67)經由電線來控制。
2.根據權利要求1所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括至少一個控制信號接收器(91)，其中所述制動系統(83)、轉向系統(81)和能量轉換系統(67)均可操作地連接到所述至少一個控制信號接收器(91)上。
3.根據權利要求2所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述至少一個控制信號接收器是電接插件(91)，其構造成可與車身(85)上的互補式電接插件(95)接合。
4.一種車輛底盤(10)，包括至少三個車輪(73，75，77，79)；經由電線的轉向系統(81)，其可操作地連接到至少一個車輪上；經由電線的制動系統(83)，其可操作地連接到至少一個車輪上；經由電線的能量轉換系統(67)，其包括可操作地連接到至少一個車輪上的內燃機(167)；以及車身連接接口(87)，其包括多個可與車身(85)上的互補式部件相接合的車身連接部件，所述車身連接部件包括至少一個固定車身的承載連接件(89)和控制信號接收器的接插件(91)；其中所述轉向系統(81)、制動系統(83)和能量轉換系統(67)均可操作地連接到所述控制信號接收器的接插件(91)上；並且所述車身連接部件相互間具有預定的空間關係。
5.根據權利要求4所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車身連接部件充分地定位、暴露且無遮擋，使得當相互間具有與所述車身連接部件相同的預定空間關係的互補式部件的車身(85，85』，85」)相對於所述車輛底盤(10)充分地定位時，各所述互補式部件(93，95)與車身連接部件(89，91)相鄰。
6.根據權利要求4所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括能量存儲系統(69)，其可操作地連接到所述能量轉換系統(67)上。
7.根據權利要求6所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述能量存儲系統(69)包括至少一個燃料箱(171)。
8.根據權利要求4所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述能量轉換系統(67)還包括多個車輪電動機(135)，各所述車輪電動機可操作地連接到所述車輪(73，75，77，79)上。
9.根據權利要求8所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述固定車身的承載連接件(89)包括帶有螺栓孔的託架。
10.一種車輛底盤(10)，包括基本上平的結構框架(11)，其包括具有車輪(73，75，77，79)的懸架系統(71)、包括用於驅動至少一個車輪的內燃機(167)的能量轉換系統(67)、能量存儲系統(69)和用於這些系統的控制裝置(128，141)；和所述結構框架包括接口(87)，其帶有在所述接口(87)中相互間呈預定空間關係的多個固定車身的承載機械連接件(89)和控制信號接收器(91)，其中所述連接件和控制信號接收器充分地定位和構造成不經位置修改便可與具有至少三種不同車身風格的多種不同的可選車身(85，85』，85」)中的任一車身上的設置成互補式空間關係的相應連接件(93)和接插件(95)相配。
11.根據權利要求10所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)包括經由電線的轉向系統(81)，其可操作地連接到至少一個車輪(73，75，77，79)和所述控制信號接收器(91)上；以及經由電線的制動系統(83)，其可操作地連接到至少一個車輪和所述控制信號接收器(91)上。
12.根據權利要求11所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述固定車身的承載連接件(89)包括帶有螺栓孔的託架。
13.根據權利要求11所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述控制信號接收器是電接插件(91)。
14.根據權利要求11所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述能量轉換系統(67)包括多個車輪電動機(135)，各所述車輪電動機(135)均可操作地連接到車輪(73，75，77，79)上。
15.一種車輛底盤(10)，包括結構框架(11)，其包括具有車輪(73，75，77，79)的懸架系統(71)，包括用於驅動至少一個所述車輪的內燃機(167)的能量轉換系統(67)、能量存儲系統(69)、用於制動至少一個所述車輪的制動系統(83)，轉向系統(81)和經由電線系統的驅動裝置，使得所述轉向、制動和能量轉換系統(67，81，83)可通過非機械的方式來控制；和所述結構框架(11)包括接口(87)，其帶有在所述接口(87)中相互間呈固定的位置關係的多個固定車身的承載機械連接件(89)和控制信號接收器(91)，其中所述連接件(89)和控制信號接收器(91)充分地定位和構造成不經位置修改便可與具有至少三種不同車身風格的多種不同的可選車身(85，85』，85」)中的任一車身上的設置成互補式空間關係的相應連接件(93)和接插件(95)相配。
16.根據權利要求15所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述底盤(10)具有基本上平的上底盤面(96)，所述控制信號接收器是電接插件(91)。
17.根據權利要求15所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述固定車身的承載連接件(89)包括帶有螺栓孔的託架。
18.一種車輛底盤(10)，包括滾動平臺(10)，其帶有包括內燃機(167)的能量轉換系統(67)、制動系統(83)和轉向系統(81)；和位於所述滾動平臺上的一個電埠(91)，其構造成可容納臍帶式連接，其中駕駛員的輸入可僅通過所述一個電埠便與所述能量轉換系統(67)、制動系統(83)和轉向系統(81)進行通信。
19.根據權利要求18所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括位於所述滾動平臺上的至少一個固定車身的承載連接件(89)。
20.根據權利要求18所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述滾動平臺(10)具有基本上平的上表面(96)，所述一個電埠是電接插件(91)。
21.根據權利要求20所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括至少三個車輪(73，75，77，79)，所述能量轉換系統(67)還包括多個可操作地連接到車輪上的車輪電動機(135)。
22.一種車輛底盤(10)，包括結構框架(11)；具有車身連接部件和至少一個控制信號接收器接插件(91)的車身連接接口(87)，所述車身連接部件包括至少一個相對於所述結構框架(11)而安裝的固定車身的承載連接件(89)，所述控制信號接收器接插件(91)構造成可傳輸非機械形式的控制信號；相對於所述結構框架而安裝的懸架系統(71)；至少三個相對於所述懸架系統可旋轉地安裝的車輪(73，75，77，79)；相對於所述結構框架(11)而安裝的經由電線的制動系統(83)，其可操作地連接到至少一個所述車輪上並可操作地連接到控制信號接收器接插件(91)上；相對於所述結構框架(11)而安裝的經由電線的轉向系統(81)，其可操作地連接到至少一個所述車輪上並可操作地連接到控制信號接收器接插件(91)上；經由電線來控制並相對於所述結構框架(11)而安裝的能量轉換系統(67)，其包括內燃機(167)並可操作地連接到至少一個車輪上，並可操作地連接到控制信號接收器接插件(91)上；和相對於所述結構框架而安裝的能量存儲系統(69)，其可操作地連接到所述能量轉換系統(67)上。
23.根據權利要求22所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述至少一個固定車身的承載連接件(89)包括帶有螺栓孔的託架。
24.根據權利要求22所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述至少一個控制信號接收器接插件包括電接插件(91)。
25.根據權利要求24所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車身連接部件包括不超過四個的控制信號接收器接插件(91)。
26.根據權利要求24所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車身連接部件包括不超過一個的控制信號接收器接插件(91)。
27.根據權利要求22所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述能量轉換系統(67)構造成可產生電能；以及所述車身連接部件還包括至少一個電能接插件(91)，其可操作地連接到所述能量轉換系統(67)上並構造成可傳輸電能。
28.根據權利要求27所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車身連接部件包括不超過一個的電能接插件(91)。
29.根據權利要求22所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括至少一個傳感器(100)，其構造成可發送傳感器信號(101)，並可操作地連接到至少一個車輪(73，75，77，79)、轉向系統(81)、制動系統(83)、懸架系統(71)、能量轉換系統(67)或能量存儲系統(69)上；以及所述車身連接部件包括至少一個電接插件(91)，其可操作地連接到至少一個傳感器(100)上並構造成可傳輸所述傳感器信號(101)。
30.根據權利要求29所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車身連接部件包括不超過一個的構造成可傳輸所述傳感器信號(101)的電接插件(91)。
31.根據權利要求22所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述轉向系統(81)和制動系統(83)構造成可產生反饋信號並將所述反饋信號發送給控制信號接收器接插件(91)。
32.根據權利要求22所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車身連接部件(89，91)相互間處於預定的空間關係，並且充分地定位、設置且無遮擋，使得當具有與所述車身連接部件相同的預定空間關係的互補式部件的車身(85)相對於所述車身連接接口(87)充分地定位時，各所述車身連接部件與互補式部件(93，95)相鄰。
33.根據權利要求32所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述懸架系統(71)通過電子的方式來控制。
34.根據權利要求22所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車身連接部件(89，91)相互間處於預定的空間關係，並且充分地定位、設置且無遮擋，使得當具有與所述車身連接部件相同的預定空間關係的互補式部件的車身(85)相對於所述車身連接接口(87)充分地定位時，至少一個固定車身的承載連接件(89)與互補式部件(93)相鄰，和轉向系統(81)可操作地連接於其上的控制信號接收器接插件(91)、制動系統(83)可操作地連接於其上的控制信號接收器接插件(91)以及能量轉換系統(67)可操作地連接於其上的控制信號接收器接插件(91)均與互補式部件相鄰。
35.根據權利要求34所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述懸架系統(71)通過電子的方式來控制。
36.一種車輛底盤(10)，包括結構框架(11)；具有車身連接部件和至少一個控制信號接收器接插件(91)的車身連接接口(87)，所述車身連接部件包括至少一個相對於所述結構框架(11)而安裝的固定車身的承載連接件(89)，所述控制信號接收器接插件(91)構造成可傳輸非機械形式的控制信號；懸架系統(71)；至少三個相對於所述懸架系統(71)可旋轉地安裝的車輪(73，75，77，79)；制動系統(83)；轉向系統(81)；包括內燃機(167)的能量轉換系統(67)；和可操作地連接到所述能量轉換系統(67)上的能量存儲系統(69)；其中所述制動系統(83)、轉向系統(81)和能量轉換系統(67)可操作地連接到至少一個所述車輪(73，75，77，79)上，這些系統均可操作地連接到控制信號接收器接插件(91)上，並均構造成可對非機械的控制信號作出響應。
37.根據權利要求36所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車身連接部件還包括至少一個電接插件(91)，所述能量轉換系統(67)或能量存儲系統(69)構造成可產生電能，並構造成可將電能發送給電接插件(91)。
38.根據權利要求37所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述至少一個控制信號接收器接插件包括電接插件(91)。
39.根據權利要求36所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車身連接部件僅包括電接插件(91)和固定車身的承載連接件(89)。
40.根據權利要求36所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述懸架系統(71)通過電子的方式來控制。
41.一種車輛底盤(10)，包括結構框架(11)；至少三個相對於所述結構框架(11)而安裝的車輪(73，75，77，79)；可操作地連接到至少一個車輪上的經由電線的轉向系統(81)；可操作地連接到至少一個車輪上的經由電線的制動系統(83)；包括有內燃機(167)並經由電線來控制的能量轉換系統(67)，其可操作地連接到至少一個車輪上；以及剛性外殼(161)，其相對於所述結構框架來安裝並構造成用作車輛地板。
42.根據權利要求41所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括至少一個相對於所述框架(11)而安裝的固定車身的連接件(89)。
43.根據權利要求42所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括至少一個駕駛員操作的控制輸入裝置(177)，其中所述轉向系統(81)、制動系統(83)和能量轉換系統(67)均可操作地連接到所述駕駛員操作的控制輸入裝置(177)上。
44.根據權利要求42所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括多個相對於所述剛性外殼(161)而安裝的乘客座位連接件(175)。
45.根據權利要求44所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括至少一個駕駛員操作的控制輸入裝置(177)，其中所述轉向系統(81)、制動系統(83)和能量轉換系統(67)均可操作地連接到所述至少一個駕駛員操作的控制輸入裝置(177)上。
46.根據權利要求45所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述至少一個駕駛員操作的控制輸入裝置(177)可相對所述結構框架(11)運動。
47.根據權利要求41所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括所述至少三個車輪(73，75，77，79)安裝於其上的懸架系統(71)，所述懸架系統(71)通過電線來控制。
48.根據權利要求41所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括帶有燃料箱(171)的能量存儲系統(69)。
49.一種車輛底盤(10)，包括結構框架(11)；相對於所述結構框架而安裝的懸架系統(71)；至少三個相對於所述懸架系統可旋轉地安裝的車輪(73，75，77，79)；相對於所述結構框架(11)而安裝的經由電線的制動系統(83)，其可操作地連接到至少一個所述車輪上；相對於所述結構框架而安裝的轉向系統(81)，其可操作地連接到至少一個所述車輪上；包括有內燃機(167)的能量轉換系統(67)，其經由電線來控制並相對於所述結構框架而安裝，並且可操作地連接到至少一個車輪上；和車身連接接口(87)，其具有至少一個車身連接部件，所述車身連接部件包括至少一個固定車身的承載連接件(89)。
50.根據權利要求49所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述轉向系統(81)經由電線來控制。
51.根據權利要求49所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括能量存儲系統(69)，所述能量存儲系統(69)包括可操作地連接到所述能量轉換系統(67)上的燃料箱(171)。
52.根據權利要求51所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述轉向系統(81)經由電線來控制。
53.根據權利要求52所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括相對於所述結構框架(11)而安裝的剛性外殼(161)，其構造成可用作車輛地板；和多個相對於所述結構框架(11)而安裝的乘客座位連接件(175)。
54.根據權利要求53所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括至少一個駕駛員操作的控制輸入裝置(177)；並且所述能量轉換系統(67)、制動系統(83)和轉向系統(81)均可操作地連接到所述至少一個駕駛員操作的控制輸入裝置(177)上。
55.根據權利要求54所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述至少一個駕駛員操作的控制輸入裝置(177)可相對於所述結構框架(11)運動。
56.根據權利要求55所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述至少一個固定車身的承載連接件(89)是能夠可鬆開地接合的。
57.一種車輛底盤(10)，包括結構框架(11)；相對於所述框架而安裝的懸架系統(71)；至少三個相對於所述懸架系統(71)而安裝的車輪(73，75，77，79)；可操作地連接到至少一個車輪上的轉向系統(81)；可操作地連接到至少一個車輪上的經由電線的制動系統(83)；經由電線的能量轉換系統(67)，其包括內燃機(167)並可操作地連接到至少一個車輪上；至少一個駕駛員操作的控制輸入裝置(177)；與所述框架相連的車身連接接口(87)，其包括多個固定車身的承載連接件(89)；以及剛性外殼(161)，其安裝在所述結構框架之上並構造成可用作車輛地板表面；其中所述轉向系統(81)、制動系統(83)和能量轉換系統(67)可操作地連接到所述至少一個駕駛員操作的控制輸入裝置(177)上。
58.根據權利要求57所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述固定車身的承載連接件(89)相互間具有預定的空間關係，並且充分地暴露、定位且無遮擋，使得當相互間具有與所述車身連接部件相同的預定空間關係的互補式部件的車身(85)相對於所述車輛底盤(10)充分地定位時，各所述互補式部件(93)與承載機械連接件(89)相鄰。
59.根據權利要求57所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述固定車身的承載連接件(89)可與車身(85)上的互補式部件(93)可鬆開地接合。
60.根據權利要求57所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述車輛底盤(10)還包括多個相對於所述框架(11)而安裝的乘客座位連接件(175)。
61.根據權利要求60所述的車輛底盤(10)，其特徵在於，所述控制輸入裝置(177)可相對於所述結構框架(11)運動。
全文摘要
一種車輛底盤(10)，其包括功能完備的車輛所必需的基本上所有的機械、電氣和結構部件，至少包括能量轉換系統(67)、轉向系統(81)和制動系統(83)。底盤(10)構造成可與多種不同類型或風格的車身相配。採用了非機械的控制信號傳輸部件來代替各種現有技術中的駕駛員和受控系統之間的機械控制連接機構。還可實施燃料電池技術(125)。
文檔編號B60W10/06GK1630594SQ02816500
公開日2005年6月22日 申請日期2002年8月16日 優先權日2001年8月23日
發明者C·E·博羅尼·比爾德, A·B·切爾諾夫, M·D·沙巴納, R·L·維塔爾 申請人:通用汽車公司