[0238] 氣罐106中的鋁提供了可纏繞纖維纏繞碳纖維116氣密罐的初始形狀，此氣密罐可連接調(diào)節(jié)器并另外將管道接入到罐的頸部內(nèi)。然后，碳纖維116以最佳的角度被纏繞于旋壓的鋁制品部分，以消除穿過氣罐106的力；氣罐106在此獲得外加的強度。氣罐106的外層118包括玻璃纖維和芳綸纖維(Kevlar)，這就提供了
[0239] 當(dāng)發(fā)生可導(dǎo)致氣罐106破裂的重大事故時，復(fù)合材料氣罐106還可提供更高的安全性。鋁鋼罐易破裂以使內(nèi)部包含的所有能量瞬間劇烈地釋放，圖15顯示了鋁潛水罐的敗裂。相反，復(fù)合材料罐106表現(xiàn)不同，趨向于在罐106周圍以螺旋形的方式敗裂。這是因為破裂在纏繞物之間擴散比纏繞物本身破裂容易。這使得氣罐106內(nèi)所含的能量的消散持續(xù)更長的時間而氣罐106基本保持其形狀。復(fù)合材料罐106減少了爆炸的影響和飛行彈片帶來的危害。
[0251] (來源于：http://www.eere.energy.gov/afdc/pdfs/epa_cng.pdf)[0252] 如果希望或需要，氣壓車輛100可在燃燒器110沒有運轉(zhuǎn)的情況下運轉(zhuǎn)，以有效地實現(xiàn)氣壓車輛100的零排放。
[0267] 在控制上，燃燒器110在需要時會自動點火，在不需要時會被關(guān)掉，例如，在交通燈處和在交通阻塞時。一旦氣壓車輛100以高于特定速度的速度行駛一段預(yù)定時間，燃燒器110便點火。燃燒器火焰以小而穩(wěn)定的方式遍布于七個噴嘴126，以為熱交換器108提供平穩(wěn)的加熱。圖20顯示了去除外殼后的燃燒器組件110。
[0274] 氣壓車輛100內(nèi)動力傳動系統(tǒng)102的總布置被完好的整合到結(jié)構(gòu)地板138。這就造成了對乘客艙及儲存艙的最小的干擾。圖25顯示了將動力傳動系統(tǒng)102系統(tǒng)安置在氣壓車輛100中。
[0278] 三輪車輛現(xiàn)在世界各地已很流行，尤其是亞洲國家。通常，三輪車輛由于其與機動車和摩托車的共性，因而三輪車輛在重量上非常輕、省油并對于城鎮(zhèn)居民而言使用非常靈活。通過使用兩個回轉(zhuǎn)式空氣馬達104作為其轉(zhuǎn)向裝置140的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)140，三輪車輛平臺達到了設(shè)計理念上的簡約、全整合同時實現(xiàn)了操作上的靈活性。但是，為了滿足三輪車輛固有的動力特性的需要還需仔細的設(shè)計方法。設(shè)計不佳的三輪車輛可能在傾翻穩(wěn)定性上有問題；而設(shè)計優(yōu)良的三輪車輛100可具有傾翻穩(wěn)定性并在轉(zhuǎn)向反應(yīng)方面優(yōu)于傳統(tǒng)的四輪車輛。這因減少的橫擺力矩而發(fā)生，減少的橫擺力矩有助于氣壓車輛100的靈活性。
[0280] 為了使車輛小巧靈活，
軸距、
輪距及整車尺寸需要被選擇?？傮w小尺寸可實現(xiàn)兩個設(shè)計目標(biāo)(即，重量輕及高靈活性)，同時也可使整車成本得以降低。與在微/小型車輛種類的競爭者的車輛作比較可以得到最初的總體尺寸評估，但是，氣壓車輛100的尺寸規(guī)格需要在整個設(shè)計過程中不斷地精改以確保實現(xiàn)合適的組裝、傾翻穩(wěn)定性和適當(dāng)?shù)闹亓糠植肌?/div>
[0281] 圖26a和圖26b顯示了氣壓車輛100的總體尺寸、軸距及輪距。其中，球形代表通過CAD建模套件確定的滿載的氣壓車輛100(含有占有90％的載重的兩個前排男性乘員)的重心(CoG)的位置。
[0282] 傾翻穩(wěn)定性
[0283] 三輪氣壓車輛平臺100的一個設(shè)計因素是它的傾翻穩(wěn)定性。采取的一個簡單的方法是通過使用CoG以及氣壓車輛內(nèi)包絡(luò)軸距和輪距的位置來構(gòu)造一個基錐對氣壓車輛防傾翻的
安全邊界進行建模。通過對最大轉(zhuǎn)動力合力作投影來對如圖27所示的傾翻閾值作評估。
[0284] 建模細節(jié)和假設(shè)：
[0285] -車輛總質(zhì)量(滿載)＝541公斤
[0286] -前輪距＝1500毫米
[0287] -軸距＝2500毫米
[0288] -CoG位置(x＝-29.80，y＝510.24，z＝-854.37)
[0289] 圖27顯示了氣壓車輛100的傾翻閾值是0.99克。假設(shè)代表小型載客車輛抓地力級別的牽引圈是0.6克，就可得到39％的安全邊界。這就意味著在達到傾翻閾值之前氣壓車輛的輪胎將打滑以確保車輛的穩(wěn)定性。圖28顯示了其他四輪車型的一些比較傾翻閾值，相比之下，氣壓車輛100示出了合適的穩(wěn)定性。
[0290] 轉(zhuǎn)向動力學(xué)
[0291] 通過帶有單后尾隨輪142結(jié)合的前方差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)140，氣壓車輛100顯示了優(yōu)良的靈活性，以使其“原地轉(zhuǎn)向”，如圖29所示。差速轉(zhuǎn)向已被安置在許多小型
機器人和軌道車輛上，這通常稱作滑移轉(zhuǎn)向，因其導(dǎo)致輪胎“打滑”而使汽車翻轉(zhuǎn)。但是，對于帶有單尾隨后輪142的氣壓車輛100三輪平臺，任何車輪114都不需要打滑，以使輪胎得以長久使用。這是因為，不同于軌道車輛，橫擺軸存在于前輪114之間。對達到高速穩(wěn)定性，主動旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向阻尼器144有助于穩(wěn)定擺動并減少后輪142的后掠角，從而提供了平穩(wěn)的高速轉(zhuǎn)彎。
[0292] 前方差速轉(zhuǎn)向
[0293] 將兩個回轉(zhuǎn)式空氣馬達104整合為前輪114的直接驅(qū)動機構(gòu)使差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)140得以輕松實現(xiàn)。通過獨立壓力調(diào)節(jié)器閥
門(PRV)對每個輪轂馬達104的空氣壓力及流量進行控制，按需使合適的車輪114加速或減速，從而促使氣壓車輛100轉(zhuǎn)向。當(dāng)與單獨的輪速
傳感器合用時，可形成到CCU的反饋回路，從而對轉(zhuǎn)向操作進行精確控制。由于整個線控(drive-by-wire)系統(tǒng)，當(dāng)需要啟動制動以促使氣壓車輛100轉(zhuǎn)向時，這個就可啟動了。
[0294] 單尾隨后輪
[0295] 單尾隨后輪142使得氣壓車輛100獲得了在低速時的靈活性，因為它可以依照如圖30所示的介于
轉(zhuǎn)向軸148和輪
心軸之間的幾何偏移146簡單地跟隨。這個主銷后傾拖距可使后輪142合適地尾隨前輪114的行駛路徑。太小的后傾拖距導(dǎo)致在高速下的不穩(wěn)定性，而太大的后傾拖距降低車輪142快速改變方向的能力，從而降低在低速下的靈活性。太大的后傾拖距還會侵占氣壓車輛100的后方組裝空間，因為后輪142應(yīng)該有合適的空間來繞其轉(zhuǎn)向軸148作完全的360度的旋轉(zhuǎn)，尤其當(dāng)氣壓車輛100掛倒車檔時。
[0296] 為了確定所需的后輪后傾拖距及驗證氣壓車輛轉(zhuǎn)向動力學(xué)，以一比十的比例制造的遠程控制模型150被示于圖31a和圖31b中。這就允許了對多個后輪的后傾拖距配置作測試，從而確定氣壓車輛100變得平穩(wěn)及靈活的點。采用定性的方法，不同后輪后傾拖距組合的成功由氣壓車輛100在高速時的穩(wěn)定性及在低速時的靈活性之間的妥協(xié)來衡量。圖30顯示了最后選用的幾何。可以通過模擬或原尺寸
原型來對后懸架幾何作進一步的細化和調(diào)整，以確保最佳的操作性能。
[0297] 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向阻尼器
[0298] 旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向阻尼器144被整合在后懸架系統(tǒng)中，以提供轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性和易控制性。利用與傳統(tǒng)的線性阻尼器的原理相同的原理來操作旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向阻尼器144，但是，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向阻尼器144穩(wěn)定水平運動及輪142的擺動，而不是使垂直運動阻尼。這可確保在高速時氣壓車輛100因其尾隨后輪142而保持其穩(wěn)定性而不作不規(guī)則旋轉(zhuǎn)?；诜浅Ｏ嗨频脑?，此技術(shù)已經(jīng)被使用在許多摩托車的前車把上，已知摩托車品牌Scotts顯示了被證實的結(jié)果(www.scottsperformance.com)。
[0299] 為了使氣壓車輛100能在低速時原地轉(zhuǎn)向，激活旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向阻尼效應(yīng)是不現(xiàn)實的，這樣會使后輪142按照需要進行完全的360度的擺動。但是，隨著氣壓車輛速度的增加，如圖32a、圖32b及圖32c所示，阻尼效應(yīng)發(fā)生并且車輪的后掠角減小。利用線控系統(tǒng)及現(xiàn)今的磁流變阻尼技術(shù)，這可以自動化并通過中央汽車電腦(CCU)來控制。
[0300] 前懸架系統(tǒng)
[0301] 考慮了幾個前懸架類型，包括麥弗遜式(McPherson)支柱、扭力梁及橫向鋼板
彈簧，但是，差速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)140取消了對前輪114的
前束變化的需要，從而允許了對簡單的對稱雙叉骨前懸架152的整合。雙叉骨系統(tǒng)152允許了優(yōu)良的組裝，同時保證了重量目標(biāo)得到滿足并有助于實現(xiàn)最終的低CoG。圖33a和圖33b顯示了雙叉骨前懸架系統(tǒng)152，其將回轉(zhuǎn)式空氣馬達104整合成為直立懸架。
[0302] 整合的直立/回轉(zhuǎn)式空氣馬達
[0303] 對直接驅(qū)動輪轂馬達104的使用允許了如圖33a及圖33b所示的直立懸架的組裝和整合。這個簡單的懸架組件152避免了對會增加氣壓車輛的成本和重量的許多復(fù)雜的
軸承及球類接頭的需求。輪轂和輸出驅(qū)動軸也被整合為按照至少一個實施例的如圖34所示的一個部件104，這對氣壓車輛的獨特的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)140是有益的。
[0304] 上叉骨及下叉骨設(shè)計
[0305] 上叉骨154和下叉骨156關(guān)于各自的外側(cè)銷接頭158、160對稱，這就取消了對左右手版本的需要，從而減少了車輛部件數(shù)量進而降低了模具成本。對傳統(tǒng)球類接頭的取消也就允許了前束變化，從而可用簡單的常見襯套來取代用于噪音和振動阻尼的內(nèi)側(cè)及外側(cè)懸架硬點。
[0306] 下叉骨156的簡單形式幾何允許了對比傳統(tǒng)的HSLA(高強度低合金)材料強度高的AHSS(800Mpa級
雙相鋼)的推薦沖壓。由于阻尼器的安裝位置，下叉骨156比上叉骨154承受更大的
載荷，因此這提供了合適的結(jié)構(gòu)完整性。圖35顯示了具有簡單襯套裝置162的已沖壓的下叉骨組件156。相對于下叉骨156，上叉骨154載重較小，所以上叉骨154由
鋁合金鑄成，這可以減少車輛質(zhì)量。
[0307] 上叉骨和阻尼安裝件
[0308] 上叉骨154和阻尼安裝件164由鋁合金鑄成并粘合于氣壓車輛100的底盤168的碳纖維碰撞管166。碳纖維支撐支柱169被連接到阻尼安裝件164以獲得更多的穩(wěn)定性。再重申的是，左右手版本是相同的，這就有助于如圖33a和圖33b所示的氣壓車輛的簡單性。
[0309] 前懸架子車架
[0310] 通過安裝可以借用一系列機械
緊固件與氣壓車輛的底盤168容易地接合與脫離的前下子車架170來使氣壓車輛100的模
塊化得以優(yōu)化。這就允許了前懸架152可以獨立于氣壓車輛的底盤168被裝配。子車架170還可以作為隱藏在結(jié)構(gòu)地板里的動力傳動系統(tǒng)102的前安裝地板，這也對整個整合的設(shè)計理念作出了貢獻。
[0311] 前懸架子車架170由輕質(zhì)玻璃纖維增強熱固性塑料(GFRP)制成。這種材料設(shè)置可促使實現(xiàn)準(zhǔn)確的纖維管理，其中纖維依照載重路徑的方向排列。使用概括于車身及結(jié)構(gòu)部分的RTM工藝允許獲得靈活的低成本的制造過程?？衫糜邢拊?FE)分析來優(yōu)化材料厚度及玻璃纖維層走向。
[0312] 后懸架系統(tǒng)
[0313] 因具有通過一對倒置伸縮式減震器174連接于車結(jié)構(gòu)的單后輪142，所以后懸架172有與摩托車類似的外形。后懸架系統(tǒng)172包括如圖36a、圖36b及圖36c所示的少量部件、輪轂176、伸縮叉174、叉冠178、
舵手管180及旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向阻尼144。后懸架系統(tǒng)172可以被獨立裝配，然后通過舵手管180被附著到氣壓車輛的結(jié)構(gòu)上，以實現(xiàn)模塊化設(shè)計。
[0314] 倒置式伸縮叉
[0315] 一對倒置式(USD)伸縮叉174容許后懸架172行駛。倒置式伸縮叉174與傳統(tǒng)的伸縮叉的不同之處在于它是倒過來的，其管子在底部，主體在頂部。這就減少了非簧載質(zhì)量同時相對于同質(zhì)量的傳統(tǒng)伸縮叉載重能力得到提高。兩個伸縮叉174是相同的，包含
螺旋彈簧182和阻尼器184(圖36c)；而其他應(yīng)用包括含有彈簧的一側(cè)以及含有阻尼器的另一側(cè)。
[0316] 制動系統(tǒng)
[0317] 圖37a、圖37b及圖37c顯示了電液制動(EHB)系統(tǒng)186，電液制動(EHB)系統(tǒng)186被配置在氣壓車輛100上，并包括連接于兩個
剎車盤190的一對單液壓浮動活塞卡鉗188。當(dāng)需要制動時，電子控制的線性
致動器192對
制動主缸194施加合適的壓力，制動主缸194可位于底盤168的防火壁上，這些全都可由CCU依照制動儀器被壓縮及拉伸的程度控制。通過這些整合的軟件開發(fā)，可通過控制電子線性致動器192的
脈寬調(diào)制來簡易使用
防抱死制動系統(tǒng)(ABS)。
[0318] 可以安裝雙回路主缸194來獲得制動安全性。這就意味著如果制動線路發(fā)生故障，則如圖38所示的第二回路可提供一小部分的制動力以使車輛100安全停止。
[0319] 為了確保氣壓車輛100符合澳大利亞設(shè)計規(guī)則(ADR)，其規(guī)定車輛必須在11秒內(nèi)從35公里每小時達到靜止?fàn)顟B(tài)，按此確定所需的制動力及主缸194和活塞卡鉗188的合適尺寸。
[0320]
再生制動后輪轂196提供后輪制動，通過將
動能轉(zhuǎn)換成
電能使后輪142變慢，對氣壓車輛100的電池源進行充電(如電子/人機界面部分所概述)。由于氣壓車輛的CoG與前輪114相當(dāng)接近，所以只需一小部分后制動就可保證氣壓車輛100獲得制動條件下的轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性。如果經(jīng)進一步的研究表明需要后輪
摩擦制動，則這個可被簡易地添加并連接到現(xiàn)存的EHB系統(tǒng)186。
[0321] 制動系統(tǒng)計算
[0322] 為了確保氣壓車輛100符合澳大利亞設(shè)計規(guī)則以及氣壓車輛從35公里/小時開始制動在11米內(nèi)停止，氣壓車輛100需要的減速度是(假設(shè)輪胎的
摩擦系數(shù)μ是0.6)：
[0323]
[0324] 其中，s＝11m；
[0325] a＝9.81(g)×0.6＝5.886m.s-2；
[0326] U＝35km/h＝9.72m/s；
[0327] 需要的制動力為：FB＝ma＝500(kg)×5.886(m.s-2)＝2943N，這意味著針對每個前制動器(front brake)的制動力大約為1500N。
[0328] 為了得到液壓制動管(hydraulic brake line)需要的壓力p1，使用以下等式：
[0329]
[0330] 其中，制動壓力FB＝3000N；
[0331] 推出壓力p0＝50,000N；
[0332] 制動因子BF＝2μL＝0.9(摩擦系數(shù)是0.45)；
[0333] 盤的半徑r＝130mm；
[0334] 車輪的半徑R＝280mm；
[0335] 輪缸面積Awc＝7.187×10-4m2，對于兩個制動器乘以2；
[0336] 輪缸效率ηc＝0.8(假設(shè))；
[0337] 因此，p1＝3.17×106N/m2。
[0338] 這意味著作用在主缸194上的線性驅(qū)動器192需要產(chǎn)生大約460psi，以使得氣壓車輛100停止。如果主缸194的直徑是20mm，則線性驅(qū)動器192將產(chǎn)生1000N的力，或者225lbs，這適合于所需的制動力。
[0339] 質(zhì)量對比
[0340] 通過先進材料、制造工藝以及一體的設(shè)計的實施，已經(jīng)實現(xiàn)了氣壓車輛的懸架系統(tǒng)152，172的重量的顯著減小，對于整個前、后懸架152，172和制動組件186，總共減小了98.243kg。這還包括作為動力傳動系統(tǒng)102的部件的回轉(zhuǎn)式壓縮空氣馬達(rotary compressed air motor)104。
[0341] 近來，
汽車制造商聯(lián)盟著手于開發(fā)超輕鋼汽車車身(ULSAB)先進車輛概念(AVC)(與傳統(tǒng)車輛相比，整體車輛重量減小很多)，獲得了質(zhì)量為182.05kg的懸架和制動組件。與主流的輕量型設(shè)計相比，所描述的實施例的氣壓車輛懸架系統(tǒng)152，172的重量減少了大約54％。
[0342] 圖39提供了前懸架組件152的部件列表，圖40提供了后懸架組件172的部件列表。
[0343] 車輛設(shè)計-車輛動力學(xué)
[0344] 兩個獨立控制的直接驅(qū)動輪轂馬達104、三輪氣壓車輛平臺和獨特的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)140的新穎結(jié)合，引起了當(dāng)前的車輛的動力學(xué)的根本變革。氣壓車輛100的小覆蓋區(qū)(footprint)和靈活的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)140允許氣壓車輛100原地轉(zhuǎn)向(turn-on-spot)，從而輕易地行駛通過擁擠的城市。使用對稱的雙叉骨前懸架系統(tǒng)152促進簡化，有助于減小重量，并降低氣壓車輛的成本。所有這些都有助于輕量級、實用的、新穎的和簡單的設(shè)計理念。
[0345] 前懸架組件152和后懸架組件172的部件列表見表A1和A2。
[0346] 車身和結(jié)構(gòu)
[0347] 仔細考慮了用于確保滿足我們的性能和設(shè)計目的的幾個屬性而設(shè)計了氣壓車輛100和車身結(jié)構(gòu)。這些屬性是：
[0348] -乘客安全
[0349] -可制造性
[0350] -成本
[0351] -重量
[0352] -結(jié)構(gòu)剛度
[0353] -模塊性
[0354] -總布置(packaging)
[0355] -
可持續(xù)性(sustainability)
[0356] 在氣壓車輛車身和結(jié)構(gòu)中一直強有力地貫徹我們的“一體的簡化”的設(shè)計理念，從而能夠滿足上述每個設(shè)計屬性的設(shè)計要素。新的和/或非傳統(tǒng)材料和制造工藝的使用能夠促進設(shè)計的成功。
[0357] 概念
[0358] 氣壓車輛車身和結(jié)構(gòu)概念的設(shè)計集中在不同的車輛上部組件198和車輛下部組件200(圖41a和41b)上。下部組件200基本上可以認為是滾動底盤168，提供大部分氣壓車輛的強度、硬度和能量吸收能力，而輕型上部組件198形成氣壓車輛100的大部分外部組件。
[0359] 與當(dāng)前的單殼
機身方案相比，這種雙組件概念具有明顯的優(yōu)點。首先，結(jié)構(gòu)構(gòu)件不同于“現(xiàn)有風(fēng)格(stylized)”的外部組件的事實允許使用更加簡單和結(jié)構(gòu)上更加有效的組件，從而顯著減小重量。較簡單的形狀也允許使用更低成本的制造工藝和更高強度的材料。這些因素的結(jié)合使得氣壓車輛100的總體成本和總重量顯著減小，同時，仍然保持優(yōu)良的結(jié)構(gòu)性能。
[0360] 分離的滾動底盤168的另一優(yōu)點在于其提供外部形狀的模塊性和靈活性的程度。大部分外部面板可用成本低的新的加工工藝制造，而不影響氣壓車輛100的結(jié)構(gòu)完整性，從而使得氣壓車輛100的制造商快速地響應(yīng)消費者的需求。在可維修方面也存在類似的優(yōu)點，其中，對于小的車輛事故，外部面板可容易更換。這些屬性主要通過使用纖維增強塑料(使用樹脂傳遞模塑工藝制造)作為外部組件而實現(xiàn)。這樣實現(xiàn)極輕型設(shè)計，而加工和制造成本低。
[0361] 將具體參照工程設(shè)計以及如何實現(xiàn)每個屬性(乘客安全、可制造性、成本、重量、結(jié)構(gòu)剛度、模塊性和總布置)進一步詳細描述車輛下部結(jié)構(gòu)200和車輛上部車身198。
[0362] 車輛下部結(jié)構(gòu)
[0363] 主要考慮可制造性、硬度和耐撞性來設(shè)計車輛下部結(jié)構(gòu)200，同時通過有效的工程設(shè)計確保成本和重量保持最小。如圖42所示，下部結(jié)構(gòu)200包括幾個組件，總重量為92kg。這部分將更加詳細地描述主要組件的特征。參照圖43，是關(guān)于下部結(jié)構(gòu)200的部件列表。
[0364] 材料和制造工藝
[0365] 與傳統(tǒng)的汽車
白車身概念(automotive body-in-white concept)相比，為了實現(xiàn)成本和重量的顯著減小，車輛下部結(jié)構(gòu)200大量使用超高強度鋼(UHSS)，并與碳纖維增強塑料(CFRP)和鋁合金結(jié)構(gòu)可選擇地結(jié)合使用。在圖44中概述了下部結(jié)構(gòu)200中使用的材料和制造工藝。
[0366] 如上所述，下部結(jié)構(gòu)200的主要組件包括非常簡單的形狀，這是由于這些組件不受汽車外部車身通常的復(fù)雜風(fēng)格控制的事實而決定。這些簡單的形狀允許使用低成本的制造工藝和強度非常高的材料。
[0367] 通常，汽車結(jié)構(gòu)組件使用沖壓工藝制造，這需要鋼板具有非常大的延展性，因此，限制了材料的強度。通過使用形狀較簡單的組件(其整個長度的截面不變或者近似不變)，可采用輥彎成形工藝(roll forming process)。輥彎成形需要非常低的延展性，因此可使用更高強度級的材料。
[0368] 由于顯著的成本優(yōu)勢，汽車工業(yè)使用輥彎成形已經(jīng)很多年了，目的是制造長直截面?，F(xiàn)在，輥彎成形技術(shù)最近的發(fā)展使得制造彎曲的截面或者具有變化輪廓的截面成為可能，這些工藝通常被稱為3D或者柔性輥彎成形。因此，柔性輥彎成形工藝能夠生產(chǎn)出更加復(fù)雜的形狀，非常高效并且生產(chǎn)率高。
[0369] 在圖45中，示出了柔性輥彎成形工藝所需要的機械/加工系統(tǒng)和可獲得的形狀的示例。除了每個部件的成本節(jié)約之外，圖45突出了輥彎成形還表現(xiàn)出加工成本的明顯降低，這是因為不再需要與金屬板沖壓相關(guān)的大型和昂貴的模具。
[0370] 如圖44中所示，下部結(jié)構(gòu)200還包括兩個主要沖壓件，該兩個主要沖壓件由高強度雙相(DP)鋼制成，這有助于與一些輥彎成形的組件結(jié)合成一體。這些沖壓組件還包括簡單的幾何形狀，這允許使用超高強度DP 700級別的材料。
[0371] 從氣壓車輛100的外部不能看到各個沖壓和輥彎成形組件。因此，由于不需要A級表面光潔度(surface finish)，所以可使用熱輥軋級別的板材，從而與傳統(tǒng)的冷輥軋板材相比，進一步降低成本。
[0372] 作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件的氣罐
[0373] 由于圓柱形壓力容器的固有硬度，從而使用氣壓車輛的氣罐106作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件。氣罐的碳纖維增強塑料(CFRP)結(jié)構(gòu)116提供良好的強度和硬度，因此形成氣壓車輛100的“主心骨”。實質(zhì)上為動力罐106，卻又作為結(jié)構(gòu)構(gòu)件，這樣的雙重用途突出了我們核心設(shè)計理念的價值，即，實現(xiàn)一體和簡單的設(shè)計。
[0374] 為了充分利用圓柱形壓力容器高硬度的優(yōu)點，氣罐106在幾個位置附著到所述結(jié)構(gòu)的其余部分。在圖46中示出的氣罐106的結(jié)合方法被設(shè)計成確保每個安裝件使用普通部件，從而顯著降低加工成本和各個部件的成本二者。
[0375] 通過纖維纏繞工藝(filament winding process)制造氣罐106，通過單一的共固化工藝(co-curing process)將鑄鋁(cast aluminum)安裝“環(huán)”202(在圖46中示出)結(jié)合到所述罐106，從而省略另外的裝配工藝。(注意：在傳動裝置部分中更加詳細地描述氣罐106和制造工藝)。
[0376] 高強度擠壓鋁管204將氣罐106連接到氣壓車輛結(jié)構(gòu)200，在每個連接處使用機械緊固件，以根據(jù)需要容易地拆除罐106。所述鋁構(gòu)件204的尺寸和位置被系統(tǒng)地設(shè)置，以將碰撞負載傳遞到氣壓車輛100，同時還為車艙座位提供高強度的結(jié)合點。
[0377] 前碰撞結(jié)構(gòu)
[0378] 防撞性和碰撞能量管理是氣壓車輛結(jié)構(gòu)設(shè)計的要素。從氣壓車輛100的前部去除常規(guī)的汽車引擎為前碰撞結(jié)構(gòu)的設(shè)計提供了大的自由度，因此允許更加簡單和個性化的設(shè)計。
[0379] 因此，選擇碳纖維增強塑料(CFRP)管166來在前部沖擊的情況下提供能量吸收的主要裝置。使用復(fù)合材料管狀示例來形成良好的碰撞結(jié)構(gòu)有以下幾個原因，包括：
[0380] 近似理想的圓柱形形狀提供良好的結(jié)構(gòu)效率；
[0381] 高強度和硬度對重量的比為前懸架組件提供合適的安裝位置；
[0382] 突出的比吸能率值意味著為了吸收沖擊能量需要更小質(zhì)量的材料。
[0383] 動態(tài)擠壓試驗已經(jīng)揭示碳纖維管的比吸能率(SEA)分別是等同的鋼管和鋁管的SEA的5倍和2.5倍(見圖47)。
[0384] 部分由于在擠壓事故過程中發(fā)生的
變形模式導(dǎo)致獲得這些高數(shù)值的SEA。當(dāng)CFRP管在高速情況下被擠壓(通常的汽車前部碰撞事故)時，由于所述管變形并
破碎成極小的碎片的方式使得大量能量被吸收。如在動態(tài)軸向擠壓試驗過程中的幾種情況的照片(圖48)所顯示，這種變形模式非常穩(wěn)定，從而提供進步的擠壓和幾乎不變的擠壓力。這種大致不變的擠壓力與簡單的圓柱形形狀結(jié)合允許碰撞管166的形狀和圍繞氣壓車輛100的結(jié)構(gòu)的設(shè)計被相當(dāng)簡化并有效地設(shè)計。
[0385] 主要考慮公知的標(biāo)準(zhǔn)的歐洲新車碰撞測試(Euro NCAP)中的偏離中心的前碰撞試驗來設(shè)計氣壓車輛100中的前碰撞結(jié)構(gòu)。使用有限元分析(FEA)技術(shù)作為工具來設(shè)計和優(yōu)化車輛結(jié)構(gòu)。利用從CFRP管166傳遞的擠壓力大致不變的知識，通過對給定車輛的速度和質(zhì)量計算所需要的能量吸收，可大致得到前碰撞試驗的簡單的負載情況(見圖49)。
[0386] FEA技術(shù)確保前結(jié)構(gòu)成功地管理碰撞能量，為將被傳遞到氣壓車輛結(jié)構(gòu)的剩余部分的力提供好的負載路徑，從而使得在碰撞事件中對車艙的侵入最小化。
[0387] 在圖50中示出了對于偏離中心的前部沖擊的深入到下部結(jié)構(gòu)200和上部結(jié)構(gòu)198的設(shè)計的負載路徑。顯然多個負載路徑深入到氣壓車輛結(jié)構(gòu)內(nèi)，以確保碰撞負載被有效地分布。具體地講，設(shè)計了前支撐構(gòu)件206(連接底盤168的防火壁208和罐106)，以將負載傳遞到極其堅固和堅硬的氣罐106。另外，每個碰撞管166通過碰撞管安裝件207安裝到防火壁208。此外，
保險杠加強件209通過另一對碰撞管安裝件207安裝到碰撞管166。
[0388] 在汽車碰撞結(jié)構(gòu)中使用CFRP材料主要受到高成本的限制。通過開發(fā)新穎的制造方法(使用復(fù)合成層工藝(composite layering process))已經(jīng)顯著降低了CFRP碰撞管166的成本。復(fù)合成層工藝在Graham的于2000年11月21日公布的第6,149,844號美國
專利、Graham的于2007年12月11日公布的第7,306,692B2號美國專利以及公開號為WO2002/058916；WO2006/099671；WO2007/003011以及WO2007/022593的國際專利申請中公開，所述申請的內(nèi)容通過引用被結(jié)合于此，并被稱為復(fù)合成層工藝。如圖51所示，與傳統(tǒng)的制造方法相比，這允許快速制造、最小化加工和裝備成本，并顯著減少固化周期時間。
[0389] 側(cè)部結(jié)構(gòu)
[0390] 氣壓車輛100的側(cè)部結(jié)構(gòu)被設(shè)計成非常堅硬，以防止在側(cè)沖擊事件中對車艙的侵入。被設(shè)計成比傳統(tǒng)的汽車側(cè)桿(rocker)寬得多的UHSS輥彎成形的側(cè)桿組件(rocker component)210主要執(zhí)行分配負載的任務(wù)。
[0391] 如圖52a和52b中所示，布置在重要位置的高強度擠壓鋁管204將側(cè)桿210連接到罐106。這些鋁構(gòu)件204還與b柱212(支撐頂部橫向構(gòu)件214)和側(cè)桿210之間的結(jié)合處重合，并在后梁216和側(cè)桿210之間的結(jié)合處，確保這些組件在側(cè)沖擊過程中的結(jié)構(gòu)完整性。作為一體的和簡單的設(shè)計的一部分，鋁構(gòu)件204還為車艙座位和安全帶提供高強度錨定點。另外，由于鋁管構(gòu)件204基本上可按照運送時的情況被使用的事實，并且?guī)缀醪恍枰~外的制造工藝，所以鋁管構(gòu)件204可按照低成本制造。
[0392] 從圖52b可以明顯地看出，鋁構(gòu)件204、b柱212和后梁216均為將被分配的側(cè)部沖擊負載提供多個負載路徑。這些與將進一步被描述的門和側(cè)部侵入保護系統(tǒng)結(jié)合可提供良好的乘客保護和防撞性。
[0393] 后結(jié)構(gòu)
[0394] 后艙壁(rear bulkhead)218連接到
側(cè)壁面板210的后端，并為給氣罐106充氣提供入口。后梁216支撐后懸架安裝件220，以被支撐在后懸架172上。后橫向構(gòu)件222也可設(shè)置在后梁216上，用于另外的橫向支撐。
[0395] 車輛上部車身
[0396] 車輛上部車身198主要包括外“
皮膚”面板，主要考慮可制造性、重復(fù)利用性和強度對重量而設(shè)計該外“皮膚”面板。即使所述面板被認為是“皮膚”，這些組件中的大部分具有結(jié)構(gòu)性目的。如圖53所示，上部車身198包括7個組件，總重量為63kg。
[0397] 材料和制造工藝
[0398] 如上所述，與傳統(tǒng)的白車身概念相比，為了實現(xiàn)成本和重量的顯著減小，車輛上部車身198大量使用主要通過樹脂傳遞模塑(RTM)工藝制造的聚合物復(fù)合材料。將這些材料和制造技術(shù)結(jié)合使得部件數(shù)減少并且易于裝配。在圖54中總結(jié)了采用的材料和制造工藝。對于這些材料的額外信息參見下面對各個組件的描述。
[0399] 樹脂傳遞模塑(RTM)工藝
[0400] 將使用RTM工藝制造建立在氣壓車輛100的概念上的大部分大的聚合物復(fù)合材料組件?；谛?、低成本和熱塑性塑料的使用能力而決定使用該工藝。當(dāng)然，當(dāng)大規(guī)模制造部件時，這些方面用于與其他技術(shù)作比較。系統(tǒng)通過將干纖維預(yù)成形件224插入到芯226和腔室228模具組之間而工作。模具226和228封閉，從而將壓力施加在部件224上。樹脂230和硬化劑232流過管道，從而二者在混合頭部234混合。接著，這種預(yù)混合溶液穿過纖維件被注入(infuse)，一旦固化，模具226和228就被打開，而釋放部件224。在圖55中示出了RTM工藝中涉及的組件。當(dāng)與熱塑性塑料CBT系統(tǒng)結(jié)合使用時，RTM系統(tǒng)可被簡化。作為熱塑性塑料，開始是顆粒狀的，在被注入之前，需要將其加熱。
[0401] 為了有助于固化這些部件，我們建議復(fù)合成層工藝與RTM結(jié)合使用。這將通過特別設(shè)計的金屬模具而實現(xiàn)，該金屬模具包括流體通道，以允許熱傳遞流體將能量傳遞到金屬模具內(nèi)的復(fù)合材料組件。當(dāng)然，這在制造碰撞管166的同時發(fā)生，以利用所述的一個制造工藝。依賴于模具的效率，復(fù)合成層工藝能夠?qū)崿F(xiàn)10℃/min的加熱和冷卻率。通過這些參數(shù)和快速固化
環(huán)氧樹脂，已證實該復(fù)合成層工藝能夠在少于20分鐘的時間內(nèi)固化部件。
[0402] RTM工藝的另一個優(yōu)點在于其能夠減少在車間地板上的步驟數(shù)量。例如，由于凝膠涂層或者表面膜可用于為上面示出的組件提供良好的光潔度和
顏色，所以可省去噴漆工藝。在對纖維的注入進行之前，在腔室模具內(nèi)進行這些處理。另外，RTM可生產(chǎn)出近乎完美的外形，意思是需要很少的修整步驟，更不用說減少整體廢料了。
[0403] 包括車篷的防護件和保險杠
[0404] 包括車篷238的防護件/保險杠結(jié)構(gòu)236可以被認為是非結(jié)構(gòu)構(gòu)件。因此，它們由玻璃纖維增強熱塑性塑料(GFRP)制造。使用一些纖維以增加額外的硬度，從而補償熱塑性塑料的低的模量。還將使用相同的材料體系作為內(nèi)部地板138。所討論的熱塑性塑料TM是由Cyclic Group開發(fā)的CBT樹脂(循環(huán)形式的聚丁烯對苯二酸鹽(cyclic form of polybutylene terephthalate))。該體系的選擇主要涉及其與RTM工藝結(jié)合使用的能力。
大部分車輛上部車身198使用一個工藝意味著制造技術(shù)可被最少化。此外，CBT系統(tǒng)提供快速聚合時間，使得這些組件可被非?？斓靥幚?。它們也完全是可再循環(huán)的。
[0405] 使用RTM技術(shù)也具有其自身的優(yōu)點。RTM工藝能夠制造復(fù)雜的形狀，并可實現(xiàn)部件的一體化。例如，防護件和前保險杠可作為一個部件236被制造，實現(xiàn)最少化的部件數(shù)量。為了保持與該簡化一致，前結(jié)構(gòu)236將不會使用
粘合劑永久地附著到下部結(jié)構(gòu)200上。相反，其將通過機械緊固件布置和結(jié)合。該方法簡化了裝配并根據(jù)情況需要易于拆卸。
[0406] 門和側(cè)侵入保護
[0407] 為了繼續(xù)我們一體的設(shè)計理念，門240被設(shè)計為結(jié)構(gòu)構(gòu)件。這可通過使用新技術(shù)而實現(xiàn)，其包括新穎的、成本高效和輕質(zhì)混合復(fù)合材料層。這些層包括具有高強度金屬芯的玻璃纖維，這是有效的三明治結(jié)構(gòu)。
[0408] 這種系統(tǒng)由ELACOTM Group制造。當(dāng)與例如鋼的材料相比時，已經(jīng)證實這些層表現(xiàn)TM出以下性質(zhì)，例如高沖擊強度和高能量吸收能力，同時仍然保持低
密度。根據(jù)ELACO ，當(dāng)與汽車門結(jié)合使用時，它們的層在乘客保護方面表現(xiàn)良好。在這種情況下，少即多，即，大的笨重的側(cè)部侵入構(gòu)件不是必須的。
[0409] A柱和頂梁
[0410] 顧名思義，該A柱和頂梁結(jié)構(gòu)242在該概念中用作兩個目的，一個是在側(cè)傾事件中用作乘客保護，另一個是作為在前端或后端碰撞情況下產(chǎn)生的負載的路徑。為了提供強度和硬度，這些梁242由玻璃纖維增加熱固性塑料(GFRP)制造。該材料結(jié)構(gòu)將允許實現(xiàn)精確的纖維管理，從而纖維被沿著負載路徑的方向定向。圖56示出了當(dāng)與前碰撞結(jié)構(gòu)168和后懸架構(gòu)件172結(jié)合使用時通過A柱和頂梁構(gòu)件242傳遞的負載路徑。
[0411] 當(dāng)與熱固性塑料相比時，由于環(huán)氧樹脂系統(tǒng)提供更高的強度和硬度，所以使用環(huán)氧樹脂。為了保持少的裝配工藝，頂梁242通過使用粘合劑被粘結(jié)到下部結(jié)構(gòu)200。
[0413] 與傳統(tǒng)的汽車不同，車頂244也用作擋風(fēng)玻璃，其由抗磨損的聚碳酸酯制成。由于其能夠減小整體重量，所以主要選擇該材料。另外，這些新時代的聚碳酸酯提供降低UV的保護、良好的沖擊強度，并且是可循環(huán)的。與玻璃不同，聚碳酸酯是堅韌的，由于其是熱固性塑料，所以在側(cè)傾事故中，不會
粉碎。聚碳酸酯可按片購買，并可被加熱和成形。
[0415] 與前部結(jié)構(gòu)236類似，后部結(jié)構(gòu)也可被認為是復(fù)雜形狀，通過將多個傳統(tǒng)的面板集成為一體使復(fù)雜的性質(zhì)被簡化。然而，與前部結(jié)構(gòu)236不同，后部246被設(shè)計成在結(jié)構(gòu)一體化方面更上一層樓，其中，該后部由玻璃纖維增強熱固性塑料制造。作為結(jié)構(gòu)件，該后部用作多個目的。在后部碰撞情況下，后輪結(jié)構(gòu)172可趨向于試圖并使得該分隔件246在其自身和后座乘客之間突出。因此，該分隔件246(結(jié)構(gòu)構(gòu)件)用于減小可能的侵入。另外，考慮到該構(gòu)件246粘結(jié)到下部結(jié)構(gòu)200，這增加了氣壓車輛100的后部的強度和扭轉(zhuǎn)剛度。這也有助于分配通過該構(gòu)件246所粘結(jié)到的構(gòu)件216、200作用的負載。通過使得該后部組件246安裝在后部結(jié)構(gòu)216、220的上方而成為一個組件使得模塊性顯著提高。這能夠使用一個平臺容易地設(shè)計未來的車型，例如，可通過改變該組件和僅僅改變一些其他組件而容易地制造實用車型(utility model)或者跑車車型。
[0416] 材料使用和制造工藝的總結(jié)
[0417] 可以明顯地看出，通過一體的和簡單的設(shè)計已經(jīng)獲得了輕量、低成本和高強度的車輛車身和結(jié)構(gòu)。這通過利用新制造技術(shù)和新材料而實現(xiàn)。這在圖57a和圖57b中被概括。
[0418] 與當(dāng)前方法相比(例如，沖壓，僅僅達到結(jié)構(gòu)的10％)，這些表突出了這些新工藝的大量使用。傳統(tǒng)的沖壓技術(shù)已經(jīng)被輥彎成形和RTM工藝所取代，其用于制造近似50％的結(jié)構(gòu)。這些工藝提供的主要優(yōu)點包括：通過減少復(fù)雜的加工工藝而降低成本，通過減少部件數(shù)量和裝配工藝而增加效率，并且明顯減少重量。此外，在未來概念設(shè)計以及生產(chǎn)工藝的外包方面，這能夠增加靈活性和模塊性。見圖58，示出了車輛上部車身198的部件列表。
[0419] 車輛內(nèi)飾(vehicle interior)
[0420] 通過仔細考慮幾個屬性而設(shè)計車輛內(nèi)飾248，以確保汽車內(nèi)飾248是流行的并且是靈活的，從而能夠滿足多種市場群體。這些屬性是：
[0421] 用戶定制化；
[0422] 可制造性；
[0423] 成本；
[0424] 重量；
[0425] 多樣性；
[0426] 易于使用。
[0427] 由于內(nèi)飾空間248對于汽車100的用戶來說是最主要的交互部件，我們的設(shè)計理念“一體化簡單化”與“用戶定制化”的概念結(jié)合。這提供了能夠被優(yōu)化以適合所有者的需要的平臺。
[0428] 使用簡單的可互換的內(nèi)飾組件和插頭以及播放電子裝置，這是設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)的。
[0429] 概念
[0430] 車輛內(nèi)飾248的概念集中于簡單的可互換的座椅和門內(nèi)飾件250、252。在圖59a、圖59b、圖59c和圖60中示出了所述內(nèi)飾。門內(nèi)飾件252使用快速固定面板系統(tǒng)，該系統(tǒng)可被便宜地生產(chǎn)并快速結(jié)合到門結(jié)構(gòu)240。座椅254遵循與固定到座椅的
框架的可容易地互換的上蓋和下蓋250類似的概念。這能夠使得損壞的、褪色的或者不流行的座蓋被新加工的或者銷售的蓋250容易地取代。這二者使得用戶快速地使得新或者舊汽車適應(yīng)用戶的喜好，以在他們購買汽車時提供增加的滿意度。
[0431] 可互換的門內(nèi)飾件252還可打破習(xí)俗，而運送內(nèi)部系統(tǒng)。目前，消費者或者接受標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)飾或者定制由工廠安裝的內(nèi)飾，但運送大大延遲并且給消費者增加費用。通過氣壓車輛100概念，汽車100可被運送到經(jīng)銷商處，且內(nèi)飾248可由經(jīng)銷商中的具有資格的安裝工安裝到汽車100。經(jīng)銷商列出汽車100的一種方式是在因特網(wǎng)上建立虛擬汽車總布置。消費者能夠使用虛擬世界(公知的為觸覺裝置)瀏覽并與汽車100的內(nèi)飾248交互，以
訪問一定范圍內(nèi)的不同內(nèi)飾設(shè)置。這可包括顏色、圖案和材料?？赏ㄟ^因特網(wǎng)定制內(nèi)部組件，并通過經(jīng)銷商或者所有者安裝該內(nèi)部組件。
[0432] 座椅
[0433] 用于氣壓車輛座椅254的設(shè)計概念是使用與車輛的車身所使用的制造工藝相同的RTM制造工藝，該車輛的車身作為基本平臺以支撐可充氣的座椅調(diào)節(jié)系統(tǒng)。見圖60和圖61。
[0434] 針對座椅基座256，選擇RTM，這是因為RTM工藝能夠按照相對低的成本制造雙構(gòu)件座椅254。為了提供強度和硬度，使用玻璃纖維增強熱固樹脂(GFRP)制造座椅框架258。這樣的材料設(shè)置允許實現(xiàn)精確的纖維管理，從而纖維被沿著負載路徑的方向定向?；Y(jié)構(gòu)256遠比傳統(tǒng)的座椅簡單，這是因為其不需要任何
點焊或者對鋼進行壓制。座椅254的兩半可被推到一起并通過
鎖定點260(作為注塑工藝的一部分而被制造)固定就位。該固定系統(tǒng)省去了在裝配期間將所述兩個部件固定在一起所需要的部件總數(shù)。氣囊262的集成點與一體的夾持系統(tǒng)一起可在用于座椅模具的前部件250的所述一個注塑工藝中設(shè)置。
這種簡單的制造和裝配工藝有助于降低制造座椅254的成本，并且由于存在更少的運動部件，所以能夠使得座椅更可靠。
[0435] 由于獨特的氣囊緩沖系統(tǒng)262，所以可獲得GFRP基座256。硅膠氣囊墊262取代彈簧和聚亞安酯
泡沫，并提供好得多的駕駛者適應(yīng)性。
[0436] 在座椅254內(nèi)使用低壓空氣可充氣插入件262允許使用單個壓力
控制器和選擇器閥進行大范圍的調(diào)節(jié)。硅膠氣囊通過卡合塑料插入件(clip-in plastic insert)260安裝就位，該卡合塑料插入件260安裝在座椅框架258的前半部分中。在氣囊邊緣和座椅的前部之間通過一薄層硅
酮膠而實現(xiàn)密封。氣囊系統(tǒng)262允許通常通過復(fù)雜的機械系統(tǒng)實現(xiàn)多個調(diào)節(jié)。
[0437] 見圖62，該系統(tǒng)262在后乘客座椅264中尤為明顯。該座椅264被設(shè)計成支撐一個成人或者兩個兒童。這通過可充氣的氣囊262來實現(xiàn)，可充氣的氣囊262被布置成向中央分隔物充氣，從而形成兩個小的桶椅?；蛘叻艢舛纬捎糜谝粋€成人的長座椅。
[0438] 加速和制動
踏板的去除意味著座椅254可固定在汽車100內(nèi)不變的位置。這意味著座椅安裝件266可被簡
化成沒有運動部件的一件制
支架，同時通過
方向盤268的傾斜和突出來實現(xiàn)駕駛者舒適性。
[0439] 在被固定到汽車100的結(jié)構(gòu)的同時，前座椅254在基座256和后支撐件258之間仍然具有一定范圍的鉸接運動。駕駛者的座椅254限于小角度傾斜以調(diào)節(jié)駕駛者舒適性，但允許乘客座椅270在一個較大的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，以向下折疊成與基座256平行，如圖63所示。這形成用于額外的儲存空間的平坦的‘平臺’區(qū)域，該區(qū)域穿過前乘客座椅270通到后部長座椅264。
[0440] 用于座椅254的織物
覆蓋層250補充內(nèi)飾252和地毯272并且可被容易地更換。座椅254不具有永久地附著到汽車100的傳統(tǒng)的縫制的覆蓋物。座椅覆蓋物250套在延伸的半脊形箍(semi-ridged hoop)上，并套在可充氣的氣囊262上以被緊固在座椅結(jié)構(gòu)254上。用于制造基本模式的汽車座椅覆蓋物250的一種方法是使用全成形針織大圓機(fully fashioned circular knitting machine)。使用該方法編織的座椅覆蓋物250的浪費有限，不需要縫邊，對
修剪和縫制的需要有限。所有這些節(jié)省有助于降低制造成本。使用高彈力織紋合成絲線(high stretch textured synthetic filament)使得在充氣和不充氣的氣囊系統(tǒng)上感覺都非常舒服。
[0441] 可使用傳統(tǒng)的修剪和縫制結(jié)構(gòu)，以允許覆蓋物由多種類型的材料制成，并且這些材料中的一些包括紡織織物、絲絨織物、皮革和乙烯樹脂(vinyl)。這使得消費者能夠進行廣泛的多樣化的選擇，以定制他們的汽車100。與內(nèi)飾252和地毯272類似，座椅覆蓋物250可被改變成適合最新的款式或者除去著色或者污物。
[0442] 地板
[0443] 在內(nèi)飾的其余部分發(fā)現(xiàn)，地板的設(shè)計遵循相同的概念，即，靈活性和選擇。淺盤形地板138被設(shè)計成與卷起的側(cè)部(turned up sides)相平，這允許簡單的被壓制的地板形狀。地板材料的選擇范圍廣，對于消費者來說，提供高的靈活性，并且具有寬泛的不同的選擇。例如，聚丙烯無紡織物、有穗飾的聚丙烯地毯或者
橡膠墊是一些示例，這些示例適合兼容從基本模式、奢華的內(nèi)飾到零售商的車輛的終端使用。
[0444] 地毯制造系統(tǒng)是簡單的。無紡墊可具有在
擠壓成形的過程中被施加到地毯272的可
熔化粘合的邊緣。這將兩個步驟結(jié)合成一個，并提供更加平坦的邊緣，從而能夠被容易地插入到保持裝飾件之下。無紡地板覆蓋物是用于基本模式的汽車100的低制造成本的選擇。
[0445] 見圖64，橡膠墊276被設(shè)計成插入到無紡墊地板內(nèi)。橡膠墊276可按照多種方式使用，包括當(dāng)氣壓車輛100被運輸或者被零售商使用時作為保護覆蓋物。或者，在周末或者特殊情形下，橡膠內(nèi)層276可被去除，從而汽車100可用作家用汽車100。
[0446] 為了保持靈活性的概念，可使用數(shù)字印制機給地板上色和對地板276進行
圖案化，以提供個性化的地板276。由于地板276可被設(shè)計成與內(nèi)飾的其他部件匹配或者補充內(nèi)飾的其他部件，所以在汽車行業(yè)，這將是獨特的，再者，低成本的無紡材料墊可容易地改變，以適合所有者的需求。
[0447] 門內(nèi)層
[0448] 門內(nèi)層252包括兩個組件，即，實心面板和裝飾性裝飾件。實心面板是多功能的，既用作門裝飾件252的安裝點還用作門腔的
隔音件。裝飾性的裝飾件252被可粘附地支撐并可被容易地更換，以實現(xiàn)內(nèi)飾的最佳適應(yīng)性。
[0449] 門裝飾件252被設(shè)計成在制造過程中用粘附劑敷層
層壓在門裝飾件252上。這允許進行裝飾件選擇，并在購買時安裝或者由消費者安裝。如果顏色褪去由于使用而被污染或者僅僅是想改變外觀，可改變裝飾件。
[0450] 門裝飾件可由多種不同的材料制成，并在層壓之后能夠被自動
激光切割和圖案化系統(tǒng)(automated laser cutting and patterning system)切割。這種的工廠加工和非工廠加工的裝飾件都將對內(nèi)飾式樣提供靈活性，以適合寬范圍的市場類型。
[0451] 多種裝飾材料適合于不同級別的內(nèi)飾。這些不同級別可包括普通級別、運動級別、豪華級別、商人級別和設(shè)計師級別。使用的材料可包括梭織紡織品、絲絨紡織品、地毯、皮革和塑料
薄膜。
[0452] 裝飾系統(tǒng)可削減制造商用于裝配車輛100所需的零件存貨。車輛100被提供給經(jīng)銷商的時候是沒帶修飾的。經(jīng)銷商可設(shè)有裝飾件庫存，或者消費者可以從互聯(lián)網(wǎng)上購買專門的裝飾件，由于裝飾件的形狀小且重量輕，所以消費者選用快遞運送扁平
包裝的裝飾件。
[0453] 固體復(fù)合板是一種由一個雙層氣流成網(wǎng)針刺
無紡布制成的智能型復(fù)合材料。氣流成網(wǎng)無紡材料具有低成本、高生產(chǎn)率。所述材料擁有所有無紡生產(chǎn)技術(shù)的最均勻拉伸性能，這是因為纖維沿機器方向和跨機器的方向均具有良好的分布。由于雙層材料提供了結(jié)構(gòu)一致的固體層和用于隔絕噪音的軟質(zhì)層，所以選擇雙層材料。
[0454] 兩層之間的區(qū)別在于所使用的纖維的比例。固體層是由50％的低熔融溫度合成纖維和50％的天然纖維組成的混合物制成。軟質(zhì)層是由一個90％的天然纖維和合成纖維10％組成的混合物制成。在面板的固體部分中，天然纖維用以加固熱成型后的面板。在軟面板中，天然纖維用于吸收在門腔內(nèi)產(chǎn)生的噪聲。使用的合成纖維可以是使用成本低的聚丙烯或是可降解環(huán)保產(chǎn)品的聚乳酸。該合成纖維用于將各層中的天然纖維粘合起來。在固體層中，合成纖維提供
熱壓后的固體結(jié)構(gòu)，而在軟質(zhì)層中，合成纖維用于將纖維粘合起來同時又使軟質(zhì)層保留了一定的通透性。在針刺期間將這兩層連接并在門結(jié)構(gòu)的熱壓縮成型階段后仍保持相聯(lián)。
[0455] 控制系統(tǒng)
[0456] 參照圖65，電子線控系統(tǒng)276將用于控制整個氣壓車輛100的各個系統(tǒng)。使用完整的線控系統(tǒng)276可以精確控制所有的系統(tǒng)，包括
動力總成102，制動系統(tǒng)186，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)140和其他人機界面(HMI)。這與總體集成設(shè)計理念相吻合。嵌入式設(shè)備使用成本低，用于獨立的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)元素的即插即用式系統(tǒng)的模塊化系統(tǒng)276也已經(jīng)被開發(fā)，模塊化系統(tǒng)276用于控制和監(jiān)測在主處理器控制下的專用子系統(tǒng)，實現(xiàn)了完全整合。就像當(dāng)初的T型車具有二十年的生產(chǎn)壽命一樣，通過中央
計算機系統(tǒng)，氣壓車輛100允許使用即插即用的硬件和控制軟件被方便更新，從而將氣壓車輛100轉(zhuǎn)變成一個靈活且可定制的產(chǎn)品。在以下章節(jié)中，線控系統(tǒng)中的每個元素將被詳細描述。
[0457] 汽車控制裝置(CCU)
[0458] 汽車控制裝置(CCU)是汽車通信系統(tǒng)276的
主控制器?；谥?從概念，該主控制器掌握監(jiān)督用于個別控制任務(wù)的從屬模塊的高級別操作。包含有一個低成本的嵌入式
微處理器，該CCU使用本地互連網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(LIN)，其中，LIN由單線組成，是對用在現(xiàn)今車輛通信的一個更簡單的解決方法。
[0459] 該CCU的任務(wù)包括，如傳輸速度的定義，對從屬模塊發(fā)送同步脈沖，數(shù)據(jù)監(jiān)控，并在氣壓車輛100內(nèi)錄音，對從屬
節(jié)點到睡眠/喚醒作切換，作為氣壓車輛100中樞大腦行事。
[0460] 圖65是線控功能圖，其顯示了CCU主控制器是如何通過LIN連接方法與其從屬控制器連接的。在下一節(jié)中，對LIN協(xié)議作了描述。
[0461] 本地互連網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議(LIN)
[0462] LIN(本地互聯(lián)網(wǎng)絡(luò))是一種低成本的串行通信系統(tǒng)，主要用于汽車的分布式電子系統(tǒng)通信。LIN對現(xiàn)有的汽車通信網(wǎng)絡(luò)(見圖66)作了補充，并對氣壓車輛100的嵌入式控制方法提供一個有效的解決方案。
[0463] 在常規(guī)汽車市場，LIN方法被主要應(yīng)用在組合單元，如門，方向盤，座椅，氣候控制，照明，雨水傳感器等。其中，對費用敏感的特性使LIN方法可被用來將
機電一體化元件(例如，智能傳感器與驅(qū)動器)包括在設(shè)計中。這些元件可以很容易地連接到當(dāng)前的汽車網(wǎng)絡(luò)，并可被容易地連接到各種診斷和控制服務(wù)。在低成本汽車市場中，LIN方法可以取代傳統(tǒng)汽車網(wǎng)絡(luò)(如CAN)，并且可以在帶寬和多功能的CAN不需要的地方與智能傳感器和驅(qū)動器進行低成本的通信。
[0464] 該通信基于SCI(UART)數(shù)據(jù)格式(即，一個單主/多從的概念，單線12V總線，無需穩(wěn)定時基的節(jié)點時鐘同步(LIN，http://www.lin-subbus.org/))。與現(xiàn)有的低端SCI的多重解決方案(如圖66所示)相比，這種方法減少了大量線束的需要，削減了有關(guān)汽車電子邏輯的開發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)成本。與傳統(tǒng)方法(如CAN-B和CAN-A)相比，雖然所述方法不運行在高
數(shù)據(jù)速率，但是其主從概念和一個單線
接口允許該方法在低成本
嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域被使用。由于每個節(jié)點的通訊成本相對較低，所以這是低成本汽車市場的理想選擇。
[0465] LIN方法的好處如下：
[0466] 低成本的單線實施方式，
[0467] 增強性的ISO9141，基于VBAT的速度可達20Kbit/秒，
[0468] 對于許多應(yīng)用是可以接受的速度(限制EMI原因)，
[0469] 單主/多從的概念，
[0470] 沒有仲裁必要的，
[0471] 基于共同的UART/SCI接口硬件的低成本硅技術(shù)實現(xiàn)，
[0472] 幾乎所有的
微控制器芯片上備有必要的硬件，
[0473] 無需晶體或陶瓷
諧振器而在從節(jié)點自主同步，
[0474] 硬件平臺的顯著成本降低，
[0475] 現(xiàn)成的從屬結(jié)構(gòu)，
[0476] 基于配置功能的靈活性，
[0477] 用于
信號傳輸?shù)拇_保的延遲時間，
[0478] 可能的預(yù)測系統(tǒng)，
[0479] 可輕松升級的即插即用項目。
[0480] 安全控制單元(SCU)
[0481] 設(shè)計這個模塊僅僅是為了協(xié)調(diào)汽車100的各安全特性。諸如ABS、安全氣囊及安全帶約束功能的功能以及諸如報警或安全
防盜的可選功能通過此從處理器被處理。
[0482] 儀表和媒體氣候控制單元(ICMCCU)
[0483] 本單元控制汽車100的主要的人機界面。再次使用主/從概念，儀表和媒體氣候控制單元(ICMCCU)對使用LIN組合的子系統(tǒng)發(fā)命令。ICMCCU直接控制某些零件，如車速表、指示器、燃油表、燈等，通過接收來自車輛100的合適傳感器的
數(shù)字信號，處理信息，并把該信息發(fā)送到CCU或合適的顯示單元(如圖67所示的位置以及如圖68所示的連接層次)。
[0484] 車輛100內(nèi)有兩個主要顯示裝置、儀表板及媒體和氣候中心。這些都如下進一步詳細說明。
[0486] 該儀表盤包括儀表和與氣壓車輛100操作有關(guān)的控制。由于本系統(tǒng)是一個模塊(即，線控系統(tǒng)276)，所以該系統(tǒng)可以依用戶的喜愛進行
修改并隨車輛100升級而容易的升級。
[0487] 媒體和氣候中心
[0488] 媒體和氣候中心是儀表板中的聯(lián)絡(luò)點，允許用戶與汽車的加熱和冷卻系統(tǒng)128以及音響系統(tǒng)連接。由于使用了低成本的觸控界面，所以界面屏幕可以不使用機械旋鈕和按鈕，從而允許媒體和氣候中心可完全按要求定制并且使用方便。隨著軟件更新，新功能可以通過這個系統(tǒng)被加入，當(dāng)能使用新系統(tǒng)時，可添加其他特性(如全球
定位系統(tǒng)、氣動汽車診斷工具、操作性能估算等)。
[0489] 傳動控制單元(DTU)
[0490] 再次使用主/從概念，傳動控制單元(DTU)的基本功能是監(jiān)督兩個子系統(tǒng)(引擎控制單元和轉(zhuǎn)向控制單元)的控制功能(見圖69)。此外，DTU還決定了讓氣壓車輛100移動的所需的物理作用。例如，如果來自轉(zhuǎn)向控制單元的信息包含左轉(zhuǎn)的命令，且引擎控制單元發(fā)出加速度的命令，則DTU對右閥門開啟的控制操作的執(zhí)行多過對左閥門開啟的控制操作的執(zhí)行，然后，注入熱空氣到系統(tǒng)中，使氣壓車輛100快速向左轉(zhuǎn)。
[0491] 引擎控制系統(tǒng)(ECU)
[0492] 該系統(tǒng)主要用于控制發(fā)動機的運行的各個方面。該系統(tǒng)運作方面的作用是確定燃料量，壓力控制，及通過利用感應(yīng)器對引擎104監(jiān)控來控制加熱系統(tǒng)110、130和其它參數(shù)。本系統(tǒng)的監(jiān)測和控制是通過使用諸如一個PID控制器的控制回路來實現(xiàn)的。
[0493] 例如，該系統(tǒng)讀取
油門位置，并確定所需要提供給馬達104的燃料量。如果油門踏板被進一步踩下，則該信息將被發(fā)送到DTU，使閥門打開以讓更多的空氣通
過熱交換器108進入引擎。
[0494] 轉(zhuǎn)向控制單元(StCU)
[0495] 轉(zhuǎn)向控制單元(StCU)主要用于監(jiān)視和控制三個項目：控制后輪減震系統(tǒng)144，控制和監(jiān)測后輪轂196動力產(chǎn)生的規(guī)則，監(jiān)察轉(zhuǎn)向定位傳感器。該StCU讀取在轉(zhuǎn)向輪中的轉(zhuǎn)向傳感器位置并將其發(fā)送到DTU，以對馬達104進行控制。
[0496] 后輪減震系統(tǒng)144也是通過StCU被監(jiān)測和控制。該系統(tǒng)得到
輪速傳感器的讀數(shù)，要么在高速下將減震系統(tǒng)144變僵硬，或在低速時使減震系統(tǒng)144松弛。
[0497] 后輪轂產(chǎn)生方法
[0498] 為了讓氣壓車輛100有足夠的動力，一種產(chǎn)生動力的方法應(yīng)能夠使車載電子設(shè)備得以運行。由于后輪組合142自由旋轉(zhuǎn)，所以再生系統(tǒng)196被放置到后輪組合142，該后輪組合142使用帶齒輪的發(fā)電機裝置來對
電池組278充電。
[0499] 齒輪裝置獲得正確的每分鐘轉(zhuǎn)動率(RPM)，以使發(fā)電機196被激發(fā)而產(chǎn)生足夠的
電壓。當(dāng)轉(zhuǎn)速低于激發(fā)閾值時，系統(tǒng)將不再產(chǎn)生電荷，電池278將會耗盡。后組合196中的齒輪系統(tǒng)允許相對低的轉(zhuǎn)速以在整個駕駛中產(chǎn)生恒定充電
電流。
[0500] 圖70描述了含有兩個主要部分(自動電壓調(diào)節(jié)器(AVR)和充電
電路280)的發(fā)電連接設(shè)置。AVR將來自發(fā)電機196的不同電壓轉(zhuǎn)換成適合于充電電路280的可用形式，充電電路280再將電壓轉(zhuǎn)換來對電池278充電。氣壓車輛100中使用的電池278是鋰聚合物或
鋰離子電池，相對于傳統(tǒng)的鉛酸電池，鋰離子電池可以更輕，也可以被具
體模塑以適應(yīng)卡殼環(huán)境。這項技術(shù)相對于常規(guī)技術(shù)可大大增加運行時間，并減少成本。
[0501] 未來的擴展和升級
[0502] 線控系統(tǒng)276的優(yōu)勢是它可使技術(shù)的升級和擴展相對容易。額外的功能(如GPS，
照相機，環(huán)境遙感技術(shù)，
平視顯示器等)都可以添加到當(dāng)前系統(tǒng)而不需要任何重大修改。LIN方法的優(yōu)點是可以在不增加當(dāng)前構(gòu)造的電力系統(tǒng)成本下相對容易地加入簡單、成本低的即插即用模塊。此外，如果任何子系統(tǒng)失效或需要升級，可以換用另一個模塊而不會帶來麻煩。
[0503] 商業(yè)計劃書
[0504] 本節(jié)概述了氣壓車輛的制造成本和所有的部件和組件的制造過程。此外，關(guān)于在中國市場的氣壓車輛100上市的商業(yè)分析已經(jīng)被執(zhí)行了。
[0505] 制造和成本報告
[0506] 概念車100被設(shè)計為一個完整的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可被分解成如圖71所示的子系統(tǒng)和組件。該系統(tǒng)的許多部分已經(jīng)在前面被所述。本節(jié)給出了對有關(guān)費用和制造流程的所有系統(tǒng)的概述。每個系統(tǒng)已盡可能簡化，系統(tǒng)已使用了革命性的制造系統(tǒng)以降低成本和車重。
[0507] 制動系統(tǒng)
[0508] 這款概念車100配備了用于前輪114的傳統(tǒng)盤形制動系統(tǒng)186。制動組合186包括以下主要部分：
制動盤；主缸194；制動電磁
鐵；制動卡鉗和襯片。整個制動系統(tǒng)是一個傳統(tǒng)的組合，該制動系統(tǒng)可以外包制造然后將該制動系統(tǒng)安裝在懸架系統(tǒng)152中。制動系統(tǒng)的狀況是很容易檢測的，其組件可以在合適的保養(yǎng)間隔被調(diào)整或更換。用于制造制動盤190的材料可以是
鑄鐵和使用鑄造工藝生產(chǎn)然后加工、鉆孔和開槽而成的材料?？刹捎猛L(fēng)盤來提高冷卻效果。前軸固定卡鉗可被使用來提供足夠的絕緣空間?？梢栽谲囕v動力學(xué)部分找到制動系統(tǒng)的詳細計算方法。
[0509] 懸架系統(tǒng)
[0510] 雙橫臂獨立懸架系統(tǒng)152用于兩個前輪114。這種懸掛系統(tǒng)152(圖72)的主要組成部分是下叉骨156，上叉骨154及線圈以上單元282。制造上臂154所用的材料是6061合金，上臂154由鑄造工藝生產(chǎn)。下臂156由雙相鋼輥彎成形生產(chǎn)。如傳統(tǒng)懸架裝置，懸架系統(tǒng)152可以外包制造來降低成本。后懸架系統(tǒng)172含有安裝在輪142兩側(cè)的兩個可伸縮的叉174。后懸架系統(tǒng)172的主要組成部分是帶有安裝到
前叉骨178的螺旋彈簧182及減震器184的上下可伸縮叉174。前后懸架系統(tǒng)152和172直接組裝到汽車100。前后懸架接頭164和220分別由鑄造鋁和6061合金制造而成。
[0511] 后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
[0512] 后輪142可以旋轉(zhuǎn)以轉(zhuǎn)向。后輪142
轉(zhuǎn)向角度由一個旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向阻尼器144控制，從而在高速時降低掃描角度并增加阻尼。更多關(guān)于旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向阻尼器144的細節(jié)可以在車輛動力學(xué)部分找到。后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的部件是轉(zhuǎn)向軸180和鎖緊
螺母284。轉(zhuǎn)向軸180和鎖緊螺母284分別由鉻
不銹鋼和
合金鋼制成。還可以購買旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)向阻尼器144。
[0513] 輪和胎
[0514] 前
輪輞286和后輪輞288使用6061合金鑄造、然后加工、開槽、鉆孔而成(見圖73)。前輪114和后輪142的車輪直徑為17英寸。前輪轂290是使用合金鋼鑄造、然后加工而成。后輪轂176所用的材料是6061合金，后輪轂176由鑄造工藝制成。輪胎292可以從潛在的供應(yīng)商處買到。
[0515] 車身結(jié)構(gòu)
[0516] 車身結(jié)構(gòu)包括兩個主要部分，即，下部200和外部198。
[0517] 下部
[0518] 制造下部200所涉及的制造過程包括沖壓、鑄造、樹脂傳遞模塑、擠壓、復(fù)合成層和輥壓成型。防火壁208和保險杠209分別用雙相鋼和馬氏體鋼沖壓而成。輪拱294、前蓋板(未顯示)和前子車架170采用樹脂傳遞模塑(RTM)制造。輪拱294和前蓋板的材料是玻璃纖維增強熱塑性樹脂。前子車架170由玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂制成。碰撞管166由復(fù)合成層工藝使用碳纖維環(huán)氧復(fù)合材料制成。碰撞
管接頭207和罐接頭202分別用鑄鐵和鑄鋁制成。輥壓成型用于制造馬氏體鋼
門檻板210。RTM用于制造玻璃纖維增強熱塑性樹脂地板138。
[0519] 外部
[0520] 外部部分198包括保險杠236，
發(fā)動機罩238、兩個門、門環(huán)增強帶、前增強帶、多個窗、車頂和后圍側(cè)板。使用的制造過程是RTM和注射壓縮成型(ICM)。保險杠236、發(fā)動機罩238和門240使用玻璃纖維增強熱塑性樹脂。后部246、門環(huán)、前增強帶242使用玻璃纖維增強環(huán)氧樹脂。除了聚碳酸酯車頂244由
注塑成型，所有這些組件都采用RTM制造。
[0521] 動力總成
[0522] 動力總成102由三個單位組成：傳動系104、噴射燃燒器110和暖通空調(diào)(HVAC)128。動力總成102的主要組成部分是回轉(zhuǎn)式空氣馬達104。馬達104及另外幾個其他組件(如空氣管路296、油門執(zhí)行器(未顯示)、調(diào)節(jié)器120和填充管106)都可以從供應(yīng)商處買到?；剞D(zhuǎn)式空氣馬達104的成本估計是基于對電機使用的材料、制造方法和裝配工藝的估計而來?？諝馊剂瞎?06和壓縮天然氣(CNG)罐112由纏繞成形的碳纖維管116制成。噴射燃燒器單元110包括排氣管124、燃燒器噴嘴126、基座298、燃燒器外殼300、
安全閥302、分流閥304、有機硅
歧管306以及一些連接管308。塑料排氣管124由注塑成型，
黃銅燃燒器噴嘴126被加工處理，基座298是鑄鐵鑄造出來的。本單元的其余組件可以外包。
注塑成型工藝用來制造暖通空調(diào)128的部件(即，頂部和底部外殼300、分流閥304、車艙空氣管道310、風(fēng)扇外殼312)。壓縮空氣罐106、CNG罐112和暖通空調(diào)128的詳細計算可以在動力總成部分找到。
[0523] 制造過程
[0524] 汽車采用的材料和技術(shù)反映可用的最先進的材料。選用的材料或方法是最適合給定的要求的材料或方法。個別材料的特性表明顯示了在重量、強度和成本上的顯著差異。穩(wěn)步提高需要安全性、期望的舒適性及越來越輕巧設(shè)計不斷上升，導(dǎo)致對塑料和輕合金的使用增加。一些制造技術(shù)的詳細介紹可在一些其它系統(tǒng)部分找到。
[0525] 樹脂傳遞模塑(RTM)
[0526] RTM的一個特點是復(fù)合材料中增強件的完全整合，使得所有的空氣都從模具中去除。這使得在腔內(nèi)沒有干點。RTM已被確認為一種大面積面板有用的制造方法，該方法往往利用汽車行業(yè)中的
真空輔助加固
壓實和合模。RTM的成功被歸因于其對零件設(shè)計具有更大的靈活性、更注重成分
回收利用和減少排放。由于汽車行業(yè)使用大量材料，所以RTM材料成本都很低，通常在20％-30％的范圍內(nèi)變化，這是一個相對于簡單沖壓或組裝大兩倍或三倍的數(shù)字。部分是由于使用的RTM所需要的零件數(shù)量較少，而使用沖壓需要的零件數(shù)量更大(見圖74)。
[0527] RTM工藝采用了雙面模具套，用于形成面板的兩個表面。下側(cè)是一個剛性的模具；上側(cè)可以是剛性或柔性模具。雙面結(jié)合在一起以產(chǎn)生型腔。RTM的區(qū)別特點是，加固材料被放置到這個腔，模具套在鑄模材料進入之前閉合。關(guān)于RTM工藝的細節(jié)可以在汽車及車身結(jié)構(gòu)部分及圖75中找到。
[0528] 周期時間：熱固性樹脂傳遞模塑是汽車行業(yè)的一個好技術(shù)，其平均周期時間大約為20分鐘。圖76列出了使用RTM工藝制造的零件。
[0529] 復(fù)合成層工藝
[0530] 復(fù)合成層工藝可用于高級復(fù)合材料的非高壓滅菌制造(如圖77所示)。復(fù)合成層工藝可應(yīng)用于汽車行業(yè)，其中強度和重量是重要的特性。復(fù)合成層工藝周期時間短(相對于高壓滅菌)、產(chǎn)品重量少、強度增加和外觀改善。此外，復(fù)合成層工藝提供的產(chǎn)品性能優(yōu)于傳統(tǒng)固化技術(shù)提供的產(chǎn)品性能。相對于高壓滅菌，復(fù)合成層工藝數(shù)據(jù)顯示減少了50％到90％的周期時間，并擁有高
精度的
溫度控制。
[0531] 該組件首先通過布置預(yù)浸層而被放置在模具工具上，模具不堅固，這是因為實際上模具將在
傳熱流體中浮動。接下來是用真空袋及透氣層覆蓋層
壓板暴露的一面。然后，隨著模具工具被安置在復(fù)合分層機中，標(biāo)準(zhǔn)工藝結(jié)束。該組件被放置在使用氮氣對含有高溫流體(HTF)的罐中的成分進行加壓而取得的低壓力中。對氣囊所施加的壓力使氣囊與模具密切配合且固定到模具得輪廓。
[0532] 周期時間：大多數(shù)樹脂體系固化周期時間預(yù)計在40-60分鐘，相對于高壓滅菌過程可省4-8小時的時間。對于按180度C周期的一個典型的環(huán)氧樹脂，這個周期時間可縮短至20-30分鐘。
[0533] 碰撞管166由使用碳纖維環(huán)氧復(fù)合物的技術(shù)制造。相較于相似零件的傳統(tǒng)高壓滅菌工藝，快步工藝可以節(jié)約65％的工具成本。
[0534] 輥彎成形
[0535] 輥彎成形是一個彎曲形狀成形工藝，其中，一長條形金屬(通常是鋼)通過輥彎筒或站，(見圖78)。彎曲經(jīng)過多個成形步驟逐漸實現(xiàn)輥彎從未成形條到成形輪廓。每一步或站連續(xù)執(zhí)行增加(低應(yīng)變)彎曲部分?？衫脭?shù)個站直到得到所需的截面輪廓。大量長零件最適合輥彎成形工藝。連續(xù)修整和多種類型的切割操作可被用于輥彎成形生產(chǎn)線來分開部件，從而降低了制造成本和時間。
[0536] 由于按高速可生產(chǎn)出復(fù)雜的輪廓，所以該工藝是非常有益的。高強度鋼是最常見的可被滾壓成形的材料。此外，滾壓成形是一種低應(yīng)變操作，可用于使成形性能差的材料層形成輪廓。出于這個原因，輥壓成形被視為一個可用于生產(chǎn)超高強度鋼汽車零部件的潛在工藝。
[0537] 周期時間：周期時間可近似計算為80英尺/分鐘×60分鐘(即，4800英尺/小時)。圖79列出了使用輥彎成形工藝生產(chǎn)的部件。
[0538] 沖壓工藝
[0539] 汽車沖壓工藝被認為是汽車制造的第一步。在沖壓車間內(nèi)構(gòu)件和外構(gòu)件都可被制成。沖壓是一個簡單的過程，其中，構(gòu)件通過經(jīng)過工裝模具施加的力而被成形。大批量鈑金件通?？墒褂脹_壓工藝被制造，因而成本低廉。這種沖壓工藝的優(yōu)點是該沖壓工藝適合于快速制造小
工件，同時通過與成性操作相結(jié)合而節(jié)省時間和金錢。沖壓還根據(jù)所選的工具保持精密公差。
[0540] 周期時間：在1小時之內(nèi)可以制造出的工件數(shù)可依板厚及工件復(fù)雜性為100到400不等。圖80顯示了使用沖壓工藝生產(chǎn)的工件。
[0541] 鑄造
[0542] 鑄造是一種通過重力或壓力迫使熔融金屬進入模具來制造機加工金屬工件的多功能工藝。工件可被設(shè)計以擁有高精確度及高重復(fù)性的復(fù)雜的形狀并擁有光滑和有紋理的表面。鑄造被認為是一種大批量大規(guī)模生產(chǎn)工藝。相比于任何別的大規(guī)模生產(chǎn)工藝，鑄造提供具有更精密公差的復(fù)雜形狀。很少或根本沒有加工要求，在不需要新工具的情況下，數(shù)千個相同的鑄件可以被生產(chǎn)出。鑄件不包括分散的部件也不需要緊固鑄件，強度來自于材料本身而不是聯(lián)合過程。
[0543] 周期時間：工藝包括合模、注塑、冷卻、脫模和修整幾個階段?；诠ぜ膸缀涡螤?，總周期時間可以很短，一般在2秒到5分鐘之間。圖81顯示了通過注塑制造的部件。
[0544] 注塑成型
[0545] 注塑成型是最通常的用于制造塑料部件的制造工藝。生產(chǎn)出的部件可在外形，尺寸，復(fù)雜度及應(yīng)用上大為不同。這個工藝需要使用注塑成型機器、原塑料材料和模具。塑料在注塑成型機器中熔化，然后被注射到模具中，在模具中經(jīng)冷卻及固化變成成型件。制造成本可依不同因素而不同。這些因素包括模腔數(shù)、工件尺寸、工件復(fù)雜度、期望的工具壽命和表面光潔度。注塑成型的主要優(yōu)點是它可適合于在快節(jié)奏的環(huán)境中制造工件、公差控制精度高、可用于生產(chǎn)來源于不同原料的產(chǎn)品。
[0546] 周期時間：注塑成型的工藝周期時間可以很短，一般在2秒到2分鐘之間。圖82顯示了通過注塑成型工藝制造的部件。圖83顯示了購買的和使用不同工藝制造的工件。
[0547] 生命周期評估
[0548] 此報告就氣壓車輛100對環(huán)境的影響作了討論。為了就氣壓車輛100對環(huán)境的影響作評估，需要考慮的手段及目標(biāo)包括：
[0549] -對氣壓車輛100的生命周期評估
[0550] -依可回收能力對材料作選擇
[0551] -制造工藝
[0552] -氣壓車輛100的碳足跡
[0553] 車輛作為一個整體
[0554] 氣壓車輛100可按照目前的做法在車廠被組裝。另外，如圖84所示，車輛100可被組裝、定制、檢查、維修、展示、銷售和作為公共設(shè)施得到基金資助。然而，使用結(jié)構(gòu)膠粘劑而不是
焊接法來連接汽車的主體結(jié)構(gòu)(車輛上部198、車輛下部200)。Answers.com定義結(jié)構(gòu)膠粘劑為“一種可以承受相當(dāng)大幅度負荷的粘合劑；一個當(dāng)基于金屬或應(yīng)用于本工業(yè)的其他典
型材料的厚度制備的膠接接頭被施加壓力至其屈服點時而不會失效的結(jié)構(gòu)膠粘劑”。這就意味著，粘合點會和焊接點一樣牢固，不會具有類似于使用緊固件時出現(xiàn)的
應(yīng)力集中點。
[0555] 車輛的壽命
[0556] 氣壓車輛100的一個優(yōu)勢是它幾乎是零排放，來自車輛100的唯一的排放來自于加熱到達輪轂馬達104之前的空氣的小CNG加熱器110。這兩個輪轂馬達104(馬達被連接到輪子114上)由加熱的壓縮空氣驅(qū)動。所以，從氣壓車輛100直接排放的有害排放物是非常少的。
[0557] 車輛100可能沒有排放太多的有害物質(zhì)但還是需要加油；這通常可使用空氣壓縮機來完成。還存在對氣壓車輛100加油的兩種方法。第一種方法，用戶可在加油站對氣壓車輛100加油，該加油站可與汽油站類似，不同的是使用一個大型壓縮機將65升的空氣罐106在1分鐘內(nèi)充滿。一個高效的空氣壓縮機仍需使用能量來對氣體壓縮故而仍對環(huán)境有少量影響，但這些排放在兩個方面相比于標(biāo)準(zhǔn)的汽油或柴油車輛要少很多，這兩個方面是：
第一，氣壓車輛100直接出來的排放物(CO2、NO2等)；第二，由于空氣在進入罐106之前不需要被提純或
凈化，所以不存在對燃料提純所要求的能量和排放。明顯沒有“二次”排放。
[0558] 對氣壓車輛100加油的第二種方法是按圖85a及85b所示的在家里加油。家用壓縮機將沒有汽油站的壓縮機大所以加油的時間會長一些(4到6小時)。對未來的適合于車輛100的基礎(chǔ)設(shè)施已有一些討論。例如，
太陽能電池板316可被安裝在現(xiàn)代的房屋上以抵消壓縮機314的能量需求，且壓縮機314產(chǎn)生的大部分熱可用于熱水加熱系統(tǒng)318來幫助加熱房屋320的水，從而使總體效率和能量使用減少(見下圖)。
[0559] 在這一階段還可以對環(huán)境有影響的是氣壓車輛100的保養(yǎng)及維修。如同所有車輛，氣壓車輛100可能需要保養(yǎng)及維修，以使氣壓車輛100在其有效期內(nèi)平穩(wěn)且高效地運作。保養(yǎng)需要使用對環(huán)境的影響類似于制造車輛100原部件時的新零部件。二手和回收的部件也可以用于維修使用，這些部件因為沒有重新制造而對環(huán)境是更有利的。
[0560] 在這一階段油處理(Das2001)通常成為最大的環(huán)境問題中的一個。如果油沒有被正確地處理好，則油可能會污染
土壤和水。因為不使用一樣多的油或一樣多的類別的油，氣壓車輛100顯著地減少了這個污染問題。氣壓車輛100中使用的僅有的油可能是液壓
制動液及其它幾種少量的
潤滑劑，而不是一般車輛的齒輪箱及引擎缸體中使用的多升油。這種差異使氣壓車輛100合乎環(huán)境要求。
[0561] 報廢車輛
[0562] 報廢車輛或
廢物處理階段關(guān)心的是當(dāng)車輛完成了其有效期之后該怎么辦(即，當(dāng)維修比車輛本身的價值更貴時該怎么辦)。這個階段在環(huán)保上是重要的，這是因為它決定了車輛的哪些部件可以重新使用、回收和被棄置于填埋場及焚化爐。按照Das(2001)報道，24％的現(xiàn)今車輛被棄置于填埋場。
[0563] 當(dāng)車輛報廢時，車輛被帶到一個自動拆卸機，在那里，車輛的所有可重新使用的部分被拆卸下來。這些部件往往被
翻新并在二手零配件市場出售。按照Das(2001)，“這意味著，對于拆卸作業(yè)來說要有利可圖，勞動時間、設(shè)備需求、能源需求、技能需求、空間要求必須相對較小”。按照Das(2001)建議，一輛車的設(shè)計應(yīng)將拆卸設(shè)計考慮在內(nèi)；那就是，被設(shè)計成車輛可被簡易地拆卸開。如果車輛可被簡易地拆卸開，則更多人就更可能對車作回收，故而車輛回收率會增加。
[0564] 現(xiàn)在為了回收車輛，車輛被帶至自動拆卸機，所有可以再使用的部件被拆卸下來。一旦所有可以再使用的部件被拆卸下來之后，車輛被壓碎并送到粉碎機，在粉碎機中車輛被粉碎并分離成3類：含鐵材料，非含鐵材料和蓬松物(橡皮，玻璃和別的難以分離的材料)。
[0565] 含鐵材料由
磁鐵被分離出來并送至鋼鐵回收中心，在鋼鐵回收中心含鐵材料與原鐵一起被熔化并再使用。Das(2001)暗示25％的新車由回收鋼鐵制成。
[0566] 非含鐵材料通常包括鋁，銅和鎳，它們被送至相關(guān)的
回收站。
[0567] 蓬松物通常被棄至填埋場，這是因為蓬松物會隨著時間而改變成分。
[0568] 氣壓車輛的一個最重要的優(yōu)勢是它的易拆卸性。相對于傳統(tǒng)內(nèi)燃機，輪轂馬達104因為其連接于輪子14且易
接觸輪子114，故較易被卸下。在傳統(tǒng)車輛中，發(fā)動機缸體相比之下大很多，重很多，通常需要特制的
起重機及空間來卸除和存放發(fā)動機，這樣發(fā)動機缸體的油就不會污染土壤。輪轂104將被翻新或再使用。
[0569] 燃料罐106和空氣管296可以簡易地從氣壓車輛100的底部被卸除，其中，大部分部件可被翻新及再使用。任何無法再使用的部件將被棄至填埋場。這是因為碳纖維116(空氣罐106)和橡皮(空氣管)比較難被回收。這些材料被使用是因為規(guī)則的鋁/鋼罐的重量及安全問題導(dǎo)致氣壓車輛100無法有效使用壓縮空氣。
[0570] 電子線纜和電子部件可從儀表盤被拔出，被再使用及回收，這取決于這些電子線纜和電子部件是什么。例如，線纜中的銅通?？苫厥?，一些電池可回收或再使用。座椅可從氣壓車輛100中容易地被拉出，座椅254中的氣囊262可與座椅254中的海綿一起被回收。布料250可被焚化或棄在填埋場。
[0571] 然后，可以通過加熱以去除粘合劑來將車輛100的上部198與下部200分開。當(dāng)粘合劑的溫度達到一定溫度時，上部198與下部200可被分開。車輛上部198可被送至粉碎器并用在
混凝土填充劑中。車輛下部200的內(nèi)廂及所有懸架和轉(zhuǎn)向部件被拆除和再使用/再回收。剩下的車輛下部200被送至粉碎器，其中，鋼可被再回收。
[0572] 因為通過對連接兩個表面的粘合劑加熱，車輛100的上部198與下部200可被容易地分開，所以這樣的氣壓車輛100的蓬松物可被減少。這就意味著主要是鋼的下部200可被送至壓碎機和粉碎機，同時上部198可被粉碎，然后因為其是纖維玻璃的均質(zhì)材料，所以上部198被送至可作為混凝土或
瀝青的填充劑的地方。
[0573] 庫存分析總結(jié)
[0574] 圖86顯示了用不同原材料制成的廢物從搖籃到墳?zāi)沟墓浪恪?/div>
[0575] 圖87顯示普通汽車在其有效期對環(huán)境危害的估算。按照圖表中所示的，車輛100所產(chǎn)生的大部分環(huán)境廢物位于燃料使用列，其中，碳、硫和氮對環(huán)境危害最大。因為氣壓車輛100由壓縮空氣驅(qū)動故而對環(huán)境的排放物顯著減少。排放物不可能是零，這是因為對車輛100加油的壓縮機需要能量故而會排放一些有毒物質(zhì)。
[0576] 因為車輛100相比之下小很多，故而我們會看到總體上的減少得??；減低所有的空氣、水和
土壤污染。
[0577] 影響分析
[0578] 按照ISO14044標(biāo)準(zhǔn)，影響分析是生命周期分析的必備階段，意在對產(chǎn)品系統(tǒng)在其產(chǎn)品生命周期中可能對環(huán)境影響的程度及顯著性作理解和評估。那是將車輛在其整個生命周期中產(chǎn)生的排放作分析以決定其對環(huán)境的影響有多大。源于圖87的圖88顯示了與排放相關(guān)的所有信息。
[0579] 生命周期分析(LCA)中的4種污染介質(zhì)是：
[0580] -空氣：進入空氣中的排放物；
[0581] -水：進入水中的排放物；
[0582] -土壤：被污染物污染的土壤；
[0583] -能量：能量要求。
[0584] 6種污染形式還被分類成具體的污染形式，這6種形式是：
[0585] -全球變暖：影響全球變暖的污染；
[0586] -
酸化：影響空氣、水和土壤酸化的污染物；
[0587] -氮化：導(dǎo)致環(huán)境氮化的污染物；
[0588] -生態(tài)毒性：對
生態(tài)系統(tǒng)有毒性的污染物；
[0589] -人體毒性：對人類有毒性的污染；
[0590] -資源枯竭：對不再生資源的影響。
[0591] 氣壓車輛100相對于傳統(tǒng)汽車100對環(huán)境的影響類似，只是比例要小很多。比如相對于當(dāng)前汽車，車輛100因其小得多、輕得多，故而在提取和制造階段使用的材料少很多。在使用階段，從車輛100所排放的二氧化碳，二氧化氮等幾乎可以忽略不計，這意味著這一階段對環(huán)境的影響相對于現(xiàn)今運行的傳統(tǒng)車輛100要少得多。氣壓車輛100也可被設(shè)計為易拆卸和再循環(huán)使用，其中，車輛100的大部分部件可以被容易且有效地回收。因此，關(guān)于這款車100對環(huán)境和碳足跡的整體影響將大大低于當(dāng)前車輛。
[0592] 氣壓車輛100具有550公斤的最大重量，相比于目前的小型車它使用更少的材料，這意味著相對于大多數(shù)其他車輛，氣壓車輛100的每一個單元對環(huán)境的影響更少。
[0593] 據(jù)澳大利亞政府報告顯示，使用階段是對環(huán)境最有害的階段，這是因為在此階段來自車輛的排放物最多。目前這些排放物包括碳、氮和硫排放物(當(dāng)燃燒化石燃料時產(chǎn)生)。由于氣壓車輛100只有一個小的氣體加熱器110用于在壓縮空氣被傳送到輪轂馬達104之前加熱壓縮空氣，故而其排放量是普通汽車排放量的一小部分。這就能大量減少汽車
100的排放物。一個空氣壓縮機被用于車輛100的加油?？諝鈮嚎s機314需要一些能量來對車輛100加油，然而，相對于從
原油提煉汽油來說，所述一些能量是較少的能量。還可在家里使用由空氣壓縮機314產(chǎn)生的熱量，也可以用于幫助使
鍋爐318的水變暖。因此，對在使用階段的環(huán)境影響遠遠低于普通汽車對環(huán)境產(chǎn)生的影響。
[0594] 氣壓車輛100的另一個相關(guān)階段是廢物管理階段。這個階段是越來越重要，這是因為我們在車輛使用壽命結(jié)束后對車輛的處置對環(huán)境也是有影響的。今天，在設(shè)計車輛100時，要考慮的一個重要事情是設(shè)計它的可拆卸性。這意味著，汽車100應(yīng)該被設(shè)計為在回收機上可容易地拆卸，與可回收的部件容易地拆卸一樣，可再使用部件應(yīng)可被輕松卸出以被翻新并在二手市場轉(zhuǎn)售。如果一輛汽車100可被簡易地拆開，這就對拆卸者提供了更多回收車輛100的動力，因為這些拆卸者可以不用花大量的時間和勞力來處理汽車100的回收。氣壓車輛100的設(shè)計使它比現(xiàn)代汽車更容易被回收，只有在絕對必要下才使用不能回收的材料，例如，使用碳纖維纏繞116是為了汽缸106的安全和強度。通過提高汽車的100循環(huán)再用，垃圾填埋場的堆積物就會更少，生態(tài)毒性和人體毒性也將會減少。
[0595] 總之，氣壓車輛100對環(huán)境的影響相比于傳統(tǒng)汽車在各方面都小很多。對環(huán)境影響的減少從制造車輛100的所需材料的量減少(從而降低制造車輛100所需的能量)到車輛100的高可回收性范圍內(nèi)變化(見圖88)。
[0596] 盡管已經(jīng)示出并描述了本發(fā)明的實施例，但是不意味著這些實施例示出和描述本發(fā)明的所有可能的形式。相反，說明書中使用的詞語式描述性的而非限定性的詞語，應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可做出各種修改。另外，可結(jié)合實現(xiàn)的各個實施例的特征來形成本發(fā)明的其他實施例。
