專利名稱：轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向和速度協(xié)調(diào)系統(tǒng)、和相關(guān)的車輛的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及具有低到零的轉(zhuǎn)彎半徑能力的車輛。零轉(zhuǎn)彎 半徑車輛常常被描述為ZTR車輛。但是，該名稱也被用于描述轉(zhuǎn)彎 半徑并非精確地為零的車輛。更具體地，本發(fā)明涉及轉(zhuǎn)向 (steering)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向和速度協(xié)調(diào)系統(tǒng)、和包括一種或兩種類型 系統(tǒng)的車輛。
背景技術(shù)：
ZTR車輛通常由后驅(qū)動輪推進(jìn)，所述后驅(qū)動輪可以以不同的速 度被驅(qū)動以完成轉(zhuǎn)向。 一些ZTR車輛的驅(qū)動輪的旋轉(zhuǎn)速度和方向通 過單獨(dú)的手柄進(jìn)行控制。 一些用戶發(fā)現(xiàn)這些手柄非常混亂，因?yàn)樗鼈兛刂栖囕v速度和方向。
一些ZTR車輛使用轉(zhuǎn)向盤代替單獨(dú)的控制手柄。但是，當(dāng)車
輛倒退時，這些車輛中的一些不能提供正確的轉(zhuǎn)向。例如，當(dāng)?shù)雇?并且轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)向盤以進(jìn)行左轉(zhuǎn)彎時，這些車輛中的一些會產(chǎn)生右后轉(zhuǎn)
彎，其中車輛的前部-而不是后部-會向左移動。美國專利No RE34，057可以視為這樣的ZTR車輛的實(shí)例。
John Deere提出了一系列Spin-Steer Technology (SST) 拖拉機(jī)。該SST拖拉機(jī)具有通過轉(zhuǎn)向盤控制的后輪驅(qū)動差速轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)、和提供倒退中的常規(guī)轉(zhuǎn)向的真空致動的倒退邏輯系統(tǒng)。前輪是 不可轉(zhuǎn)向的自位輪(caster wheel )。美國專利No. 6, 256, 357可以 視為這些拖拉機(jī)的描述。
美國專利No.6， 601， 663公開了一種利用轉(zhuǎn)向盤控制轉(zhuǎn)向的 ZTR車輛、單液壓可變位移泵和雙可變位移液壓電動機(jī)，其中每一 個都與用于轉(zhuǎn)向和驅(qū)動車輛的地面接合輪相連接。該ZTR車輛在前 進(jìn)和倒退方向上提供了適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向。
美國專利申請公開No. 2003/0102171也公開了一種ZTR車輛， 其能夠在前進(jìn)和倒退中提供適當(dāng)?shù)能囕唽?shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)向。獨(dú)立致動的后 輪驅(qū)動車輛。它們也通過以不同的速度和/或方向旋轉(zhuǎn)來使車輛轉(zhuǎn) 向。
當(dāng)在山坡的一側(cè)上驅(qū)動時，在ZTR車輛上采用自位輪作為不 可轉(zhuǎn)向前輪的一個問題是顯而易見的。重力將傾向于將車輛拉到山 下。這會使車輛被自位輪支撐的部分翻到山下，違背操作者的意愿。 此外，當(dāng)試圖將ZTR車輛翻到山上時，在操作者盡力產(chǎn)生使自位輪 指向山上方向所需的扭矩的時候，驅(qū)動輪會釋放牽引力。
可轉(zhuǎn)向的前輪在ZTR車輛上已經(jīng)使用了。見美國專利No. 3,362,493 (Davis, et al.)和5， 042， 238和美國專利申請公開 No. 2003/0019682。但是，每個都具有缺點(diǎn)。例如，Davis專利中 的裝置沒有配備這樣的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以減小以恒定的速度輸入進(jìn) 入極限轉(zhuǎn)彎的車輛的外側(cè)驅(qū)動輪的速度。
美國專利No. 6， 196， 342和6， 129， 164公開了倒退轉(zhuǎn)向邏輯機(jī) 構(gòu)，其連接到雙差速類型的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向傳動裝置上并與其相互作 用，以使傳動裝置在前進(jìn)或倒退操作時在轉(zhuǎn)向盤被旋轉(zhuǎn)的方向上執(zhí) 行車輛轉(zhuǎn)彎。這些專利公開了自位輪的使用，沒有公開可轉(zhuǎn)向前輪 的使用。
美國專利No. 6， 921， 109公開了一種倒退轉(zhuǎn)向邏輯機(jī)構(gòu)和一種 用于提供"可變轉(zhuǎn)向響應(yīng)性"的機(jī)構(gòu)。它公開了這些機(jī)構(gòu)與美國專 利No. 6， 196, 342中的雙差速類型的傳動裝置的共同使用。
美國專利No. 6， 905， 985公開了一種復(fù)雜的連接系統(tǒng)，據(jù)稱其 提供了前部的可轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)向控制和傳動裝置實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)向，該轉(zhuǎn)向 使后輪旋轉(zhuǎn)，從而在前進(jìn)或倒退操作時車輛沿著轉(zhuǎn)向盤被轉(zhuǎn)動的方 向轉(zhuǎn)彎。該專利公開了該系統(tǒng)與雙差速類型的傳動裝置的聯(lián)合使 用。
美國專利No.6， 152， 248公開了非圓形齒輪副在車輛轉(zhuǎn)向中的 使用，但是該齒輪副不能控制非驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動。
發(fā)明內(nèi)容
在寬廣的方面，本發(fā)明涉及這樣的車輛，其能夠采用驅(qū)動車 輪的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)和通過利用轉(zhuǎn)向輸入裝置(在某些實(shí)施例中，驅(qū)動車 輪也可以轉(zhuǎn)彎)使非驅(qū)動車輪或多個車輪轉(zhuǎn)彎來進(jìn)行低到零半徑的 轉(zhuǎn)彎(例如，小半徑轉(zhuǎn)彎)。這可以采用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)和集成裝置(和控制系統(tǒng)在一起)完成，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、速度控制 系統(tǒng)和集成裝置構(gòu)造為一起工作以提供前進(jìn)和倒退中正確的轉(zhuǎn)向， 并且在某些實(shí)施例中，當(dāng)它在恒定的速度輸入的情況下進(jìn)入充分的 極限轉(zhuǎn)彎(例如，地面接合輪可以不再轉(zhuǎn)彎的情況)時減小車輛的 速度(特別是外側(cè)驅(qū)動輪的速度)。
在某些實(shí)施例中，這些車輛包括車架；連接到車架的可轉(zhuǎn) 向結(jié)構(gòu)(例如地面接合車輪，也可以表示為非驅(qū)動輪)；連接到車 架上的兩個驅(qū)動輪；能夠以不同的速度和沿不同的方向驅(qū)動兩個驅(qū) 動輪的傳動裝置系統(tǒng)；構(gòu)造為控制可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向組件；連接到 傳動裝置系統(tǒng)上的速度控制組件；和將轉(zhuǎn)向輸入和速度輸入集成在 一起以轉(zhuǎn)向和驅(qū)動車輛的集成裝置。轉(zhuǎn)向組件、速度控制組件和集 成裝置構(gòu)造為一起工作以在極限轉(zhuǎn)彎過程中當(dāng)被速度控制組件接 收的速度輸入恒定時減少外側(cè)驅(qū)動輪的速度。
在某些實(shí)施例中，這些車輛包括車架；連接到車架上的可轉(zhuǎn) 向結(jié)構(gòu)(例如地面接合車輪)；連接到車架上的兩個驅(qū)動輪；能夠 以不同的速度和沿不同的方向驅(qū)動兩個驅(qū)動輪的傳動裝置系統(tǒng)；構(gòu) 造為控制可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向組件；連接到傳動裝置系統(tǒng)上的速度控 制組件，該速度控制組件包括構(gòu)造為被操作者控制的速度輸入裝 置；和將轉(zhuǎn)向輸入和速度輸入集成在一起以產(chǎn)生混合輸出的集成裝 置，所述混合輸出用于轉(zhuǎn)向和驅(qū)動車輛，作為操作者控制速度輸入 裝置的結(jié)果被傳遞到傳動裝置系統(tǒng)。轉(zhuǎn)向組件、速度控制組件和集 成裝置構(gòu)造為一起工作以在轉(zhuǎn)彎過程中在前進(jìn)和倒退中正確地轉(zhuǎn) 向車輛。用另一種方式表述，轉(zhuǎn)向組件、速度控制組件和集成裝置 構(gòu)造為一起工作，從而當(dāng)車輛轉(zhuǎn)彎時，對于給定的轉(zhuǎn)向輸入，無論 車輛是前進(jìn)還是倒退行進(jìn)，轉(zhuǎn)彎的方向是相同的。結(jié)果，從前進(jìn)到倒退，轉(zhuǎn)彎的方向不會改變。
在某些方面，前述兩段中的車輛的任一種還可以包括另一個 連接到車架上的可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)、和構(gòu)造為控制每個可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向 組件。每個可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)可以包括地面接合輪。轉(zhuǎn)向組件可以包括構(gòu) 造為接收轉(zhuǎn)向輸入的轉(zhuǎn)向輸入裝置。轉(zhuǎn)向輸入裝置可以是轉(zhuǎn)向盤。 轉(zhuǎn)向組件可以包括兩個車輪組件，各連接到一個地面接合輪上。車 輪組件中的一個可以包括驅(qū)動齒輪和被驅(qū)動齒輪。驅(qū)動齒輪可以采 用鏈條連接到被驅(qū)動齒輪上。驅(qū)動齒輪可以采用帶連接到被驅(qū)動齒 輪上。驅(qū)動齒輪的一個或多個齒可以與被驅(qū)動齒輪的一個或多個齒 嚙合。驅(qū)動和被驅(qū)動齒輪可以是圓形的。驅(qū)動齒輪和被驅(qū)動齒輪可 以是非圓形的。車輪組件中的一個可以包括行星齒輪。每個車輪組 件可以包括齒輪副，所述齒輪副包括驅(qū)動齒輪和被驅(qū)動齒輪。每個 齒輪副的驅(qū)動齒輪和被驅(qū)動齒輪可以采用鏈條連接。每個齒輪副的 驅(qū)動齒輪和被驅(qū)動齒輪可以采用帶連接。在那樣的布置中，齒輪副 的驅(qū)動齒輪的一個或多個齒可以與該齒輪副的被驅(qū)動齒輪的一個 或多個齒嚙合；每個齒輪副的驅(qū)動和被驅(qū)動齒輪可以是圓形的；每 個齒輪副的驅(qū)動和被驅(qū)動齒輪可以是非圓形的。每個車輪組件可以 包括行星齒輪。
任一種車輛的轉(zhuǎn)向組件可以包括連接到轉(zhuǎn)向輸入裝置并且響 應(yīng)于轉(zhuǎn)向輸入可移動的轉(zhuǎn)向凸輪。轉(zhuǎn)向組件可以包括將轉(zhuǎn)向凸輪連 接到地面接合輪中的一個上面的拉桿。轉(zhuǎn)向組件可以包括將拉桿連 接到地面接合輪上的車輪組件。轉(zhuǎn)向組件可以包括兩個連接到轉(zhuǎn)向 輸入裝置上的轉(zhuǎn)向凸輪，每個轉(zhuǎn)向凸輪響應(yīng)于轉(zhuǎn)向輸入是可移動 的。轉(zhuǎn)向凸輪可以響應(yīng)于轉(zhuǎn)向輸入沿不同的方向移動。轉(zhuǎn)向組件可 以包括兩個拉桿， 一個將每個轉(zhuǎn)向凸輪連接到地面接合輪中的一個上。轉(zhuǎn)向組件可以包括兩個車輪組件， 一個將每個拉桿連接到地面 接合輪中的一個上。車輪組件中的一個可以包括驅(qū)動齒輪和被驅(qū)動 齒輪，驅(qū)動齒輪可以采用鏈條或帶連接到被驅(qū)動齒輪上。驅(qū)動齒輪 的一個或多個齒可以與被驅(qū)動齒輪的一個或多個齒嚙合。驅(qū)動和被 驅(qū)動齒輪可以是圓形的或非圓形的。車輪組件中的一個包括行星齒 輪。
任一種車輛的每個車輪組件可以包括齒輪副，所述齒輪副包 括驅(qū)動齒輪和被驅(qū)動齒輪。每個齒輪副的驅(qū)動齒輪和被驅(qū)動齒輪采 用鏈條或帶連接。齒輪副的驅(qū)動齒輪的一個或多個齒可以與該齒輪 副的被驅(qū)動齒輪的一個或多個齒嚙合。每個齒輪副的驅(qū)動和被驅(qū)動 齒輪可以是圓形的或非圓形的。每個車輪組件可以包括行星齒輪。
任一種車輛的傳動裝置系統(tǒng)可以包括兩個流體靜力驅(qū)動器， 一個連接到每個驅(qū)動輪上。選擇性的，它可以包括兩個環(huán)形的無級 變速驅(qū)動器，各連接到每個驅(qū)動輪上。速度控制組件可以包括響應(yīng) 于速度輸入可移動的速度凸輪。速度控制組件可以包括兩個速度凸 輪，每個響應(yīng)于速度輸入是可移動的。速度控制組件可以包括將速 度凸輪連接到傳動裝置系統(tǒng)上的驅(qū)動桿。速度控制組件可以包括兩 個驅(qū)動桿，每個將速度凸輪中的一個連接到傳動裝置系統(tǒng)上。轉(zhuǎn)向 組件可以包括響應(yīng)于轉(zhuǎn)向輸入是可移動的轉(zhuǎn)向凸輪，集成裝置可以 包括將速度凸輪連接到轉(zhuǎn)向凸輪上的組件。速度凸輪可以包括速度 凸輪狹槽，轉(zhuǎn)向凸輪包括轉(zhuǎn)向凸輪狹槽，該組件可以包括放置在轉(zhuǎn) 向凸輪狹槽內(nèi)的轉(zhuǎn)向凸輪隨動機(jī)構(gòu)和放置在速度凸輪狹槽內(nèi)的速 度凸輪隨動機(jī)構(gòu)。
任一種車輛的傳動裝置系統(tǒng)可以包括速度凸輪連接到其上的 驅(qū)動單元，該驅(qū)動單元可以在致動位置被致動，速度凸輪可以包括速度凸輪狹槽和與致動位置間隔成一個致動距離的旋轉(zhuǎn)軸線，速度 凸輪狹槽可以包括具有與致動距離相等半徑的圓弧。速度凸輪隨動 機(jī)構(gòu)可以響應(yīng)于轉(zhuǎn)向凸輪移動，速度凸輪隨動機(jī)構(gòu)在速度凸輪狹槽 內(nèi)的位置可以控制傳動裝置系統(tǒng)響應(yīng)于速度輸入將使驅(qū)動輪中的 一個轉(zhuǎn)彎的方向。速度凸輪隨動機(jī)構(gòu)在速度凸輪狹槽內(nèi)的位置還可 以控制傳動裝置系統(tǒng)響應(yīng)于速度輸入將使驅(qū)動輪中的一個轉(zhuǎn)彎的 大小。
任一種車輛的轉(zhuǎn)向組件可以包括兩個轉(zhuǎn)向凸輪，每個響應(yīng)于 轉(zhuǎn)向輸入是可移動的，集成裝置可以包括兩個組件，每個將速度凸 輪中的一個連接到轉(zhuǎn)向凸輪中的一個上。每個速度凸輪可以包括速 度凸輪狹槽，每個轉(zhuǎn)向凸輪可以包括一個轉(zhuǎn)向凸輪狹槽，每個組件 可以包括一個放置在轉(zhuǎn)向凸輪狹槽中的一個內(nèi)的轉(zhuǎn)向凸輪隨動機(jī) 構(gòu)和放置在速度凸輪狹槽中的一個內(nèi)的速度凸輪隨動機(jī)構(gòu)。每個速 度凸輪隨動機(jī)構(gòu)可以響應(yīng)于相應(yīng)的轉(zhuǎn)向凸輪移動，速度凸輪隨動機(jī) 構(gòu)在相應(yīng)的速度凸輪狹槽內(nèi)的位置可以控制傳動裝置系統(tǒng)響應(yīng)于 速度輸入將使驅(qū)動輪中的一個轉(zhuǎn)彎的方向。速度凸輪隨動機(jī)構(gòu)在相 應(yīng)的速度凸輪狹槽內(nèi)的位置還可以控制傳動裝置系統(tǒng)響應(yīng)于速度 輸入將使驅(qū)動輪中的一個轉(zhuǎn)彎的大小。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種驅(qū)動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括兩個響
應(yīng)于轉(zhuǎn)向輸入沿相反方向移動的轉(zhuǎn)向凸輪；連接到每個轉(zhuǎn)向凸輪上 并響應(yīng)于速度輸入可移動的速度凸輪；和將每個轉(zhuǎn)向凸輪連接到速 度凸輪中的一個上的組件。
采用這種布置，當(dāng)連接到車輛上并被使用時，兩個轉(zhuǎn)向凸輪 和速度凸輪相對于驅(qū)動表面垂直定向。每個速度凸輪可以包括一個 速度凸輪狹槽，每個組件可以包括放置在速度凸輪狹槽中的一個內(nèi)的隨動機(jī)構(gòu)。每個隨動機(jī)構(gòu)可以通過驅(qū)動桿連接到車輛的傳動裝置 系統(tǒng)上，這樣，隨動機(jī)構(gòu)在其相應(yīng)的速度凸輪狹槽內(nèi)的位置可以控 制傳動裝置系統(tǒng)使車輛的驅(qū)動輪轉(zhuǎn)彎的方向。隨動機(jī)構(gòu)在其相應(yīng)的 速度凸輪狹槽內(nèi)的位置還可以控制傳動裝置系統(tǒng)使車輛的驅(qū)動輪 轉(zhuǎn)彎的大小。
在另一方面，本發(fā)明涉及一種驅(qū)動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括至少一
個構(gòu)造為接收轉(zhuǎn)向輸入和連接到并鉸接(articulate)非驅(qū)動輪的 轉(zhuǎn)向凸輪；連接到轉(zhuǎn)向凸輪上并響應(yīng)于速度輸入可移動的速度凸 輪；和將轉(zhuǎn)向凸輪連接到速度凸輪上的組件。該系統(tǒng)可以包括兩個 位于轉(zhuǎn)向輸入裝置(例如轉(zhuǎn)向盤)的相對側(cè)的轉(zhuǎn)向凸輪，速度凸輪 可以連接到速度凸輪中的每一個上以形成兩對轉(zhuǎn)向和速度凸輪。轉(zhuǎn) 向凸輪可以構(gòu)造為具有相同的形狀，速度凸輪可以構(gòu)造為具有相同 的形狀。該組件可以構(gòu)造為響應(yīng)于給定的轉(zhuǎn)向輸入沿相反的方向使 轉(zhuǎn)向凸輪移動，并響應(yīng)于給定的速度輸入沿相同的方向使速度凸輪 移動。
采用這種布置，當(dāng)連接到車輛上并被使用時，轉(zhuǎn)向凸輪和速 度凸輪相對于驅(qū)動表面可以垂直定向。速度凸輪可以包括速度凸輪 狹槽，該組件可以包括放置在速度凸輪狹槽內(nèi)的隨動機(jī)構(gòu)。隨動機(jī) 構(gòu)可以通過驅(qū)動桿連接到車輛的傳動裝置系統(tǒng)上，這樣，隨動機(jī)構(gòu) 在速度凸輪狹槽內(nèi)的位置可以控制傳動裝置系統(tǒng)使車輛的驅(qū)動輪 轉(zhuǎn)彎的方向。隨動機(jī)構(gòu)在速度凸輪狹槽內(nèi)的位置還可以控制傳動裝 置系統(tǒng)使車輛的驅(qū)動輪轉(zhuǎn)彎的速度大小。
在另一部分，本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括控制非驅(qū)動輪 (指的是傳動裝置系統(tǒng)不包括這樣的控制)的轉(zhuǎn)彎的第一齒輪副， 該第一齒輪副包括與非圓被驅(qū)動齒輪嚙合的非圓驅(qū)動齒輪。該系統(tǒng)的每個齒輪副可以設(shè)計(jì)為使非驅(qū)動輪跟隨與由驅(qū)動輪(在傳動裝置
系統(tǒng)的控制下)產(chǎn)生的車輛轉(zhuǎn)彎半徑相配合(或至少基本上相配合) 的車輛轉(zhuǎn)彎半徑。
釆用這種布置，非圓驅(qū)動齒輪可以包括兩個齒槽部分。 一個 齒槽部分可以包括比另一個齒槽部分更多的齒。非圓被驅(qū)動齒輪可 以包括基本上拋物線形狀的部分。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還可以包括控制另一個 可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)彎的第二齒輪副，該第二齒輪副包括與非圓被驅(qū)動
齒輪n齒合的非圓驅(qū)動齒輪；第一和第二齒輪副可相互合作地操作以
產(chǎn)生車輛的基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向。每個非圓驅(qū)動齒輪可以包括 兩個齒槽部分，每個非圓驅(qū)動齒輪的一個齒槽部分可以包括比非圓 驅(qū)動齒輪的另一個齒槽部分更多的齒。每個非圓被驅(qū)動齒輪可以包 括基本上拋物線形狀的部分。
在另一部分，本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括具有非均勻的 傳動比的齒輪副，該齒輪副構(gòu)造為控制非驅(qū)動車輪(指的是傳動裝 置系統(tǒng)不包括這樣的控制)的轉(zhuǎn)彎。該齒輪副可以包括如上面描述 的進(jìn)行構(gòu)造的齒輪。
在另一部分，本發(fā)明涉及一種車輛，包括車架；連接到車架
上的至少兩個非驅(qū)動輪；連接到車架上的至少兩個驅(qū)動輪；傳動裝
置系統(tǒng)，能夠(a)以不同的速度和沿不同的方向驅(qū)動兩個驅(qū)動輪，
(b)使驅(qū)動輪產(chǎn)生第一車輛轉(zhuǎn)彎半徑；和構(gòu)造為使非驅(qū)動輪產(chǎn)生
第二車輛轉(zhuǎn)彎半徑的轉(zhuǎn)向組件，該轉(zhuǎn)向組件包括兩對非圓齒輪，所
述非圓齒輪構(gòu)造為在車輛的操作過程中使第二車輛轉(zhuǎn)彎半徑與第 一車輛轉(zhuǎn)彎半徑相等。齒輪可以如上面描述的進(jìn)行構(gòu)造。
在另一部分，本發(fā)明涉及一種車輛中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有至少 兩個非驅(qū)動輪，至少兩個驅(qū)動輪，和傳動裝置系統(tǒng)，傳動裝置系統(tǒng)能夠(a)以不同的速度和沿不同的方向驅(qū)動兩個驅(qū)動輪，(b)使
驅(qū)動輪產(chǎn)生第一車輛轉(zhuǎn)彎半徑，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括第一和第二對非 圓齒輪，所述非圓齒輪構(gòu)造為一起工作，對于給定的轉(zhuǎn)向輸入使非 驅(qū)動輪產(chǎn)生與第一車輛轉(zhuǎn)彎半徑相等的第二車輛轉(zhuǎn)彎半徑。齒輪可 以如上面描述的進(jìn)行構(gòu)造。
在另一部分，本發(fā)明涉及一種車輛中的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，具有至少 兩個非驅(qū)動輪，至少兩個驅(qū)動輪，和傳動裝置系統(tǒng)，該傳動裝置系
統(tǒng)能夠(a)以不同的速度和沿不同的方向驅(qū)動驅(qū)動輪，(b)使驅(qū)
動輪產(chǎn)生第一車輛轉(zhuǎn)彎半徑，該轉(zhuǎn)向系統(tǒng)包括第一和第二對齒輪， 每對齒輪具有非均勻的傳動比并構(gòu)造為一起工作，對于給定的轉(zhuǎn)向 輸入使非驅(qū)動輪產(chǎn)生與第一車輛轉(zhuǎn)彎半徑相等的第二車輛轉(zhuǎn)彎半 徑的。齒輪可以如上面描述的進(jìn)行構(gòu)造。
在另一部分，本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括第一齒輪副， 第一齒輪副包括與連接到轉(zhuǎn)向主銷上的第一被驅(qū)動齒輪連接的第 一驅(qū)動齒輪，第一齒輪副構(gòu)造成使轉(zhuǎn)向主銷響應(yīng)于由第一轉(zhuǎn)向輸入 引起的內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎旋轉(zhuǎn)的角度大于響應(yīng)于由第二轉(zhuǎn)向輸入引起的外 側(cè)轉(zhuǎn)彎旋轉(zhuǎn)的角度，第二轉(zhuǎn)向輸入和第一轉(zhuǎn)向輸入大小相等，但是 方向相反。
采用這種布置，第一驅(qū)動齒輪可以包括兩個節(jié)線，其中一個 包括比另一個節(jié)線更多的齒。第一被驅(qū)動齒輪可以包括基本上拋物 線形狀的部分。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)還可以包括第二齒輪副，第二齒輪副包括 與連接到第二轉(zhuǎn)向主銷上的第二被驅(qū)動齒輪連接的第二驅(qū)動齒輪， 第二齒輪副構(gòu)造為使第二轉(zhuǎn)向主銷響應(yīng)于由第一轉(zhuǎn)向輸入引起的 內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎旋轉(zhuǎn)過的角度大于響應(yīng)于由第二轉(zhuǎn)向輸入引起的外側(cè)轉(zhuǎn)
彎旋轉(zhuǎn)的角度；第一和第二齒輪副可相互合作地操作以產(chǎn)生車輛的基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向。第一和第二驅(qū)動齒輪的每一個可以包括 兩個節(jié)線。每個驅(qū)動齒輪的一個節(jié)線可以包括比驅(qū)動齒輪的另一個 節(jié)線多的齒。第一和第二被驅(qū)動齒輪中的每一個可以包括基本上拋 物線形狀的部分。
這些裝置和系統(tǒng)(例如，車輛)、和其它的裝置和系統(tǒng)的不同 方面下面將進(jìn)行描述。
下面的附圖通過實(shí)例進(jìn)行說明，但并非限定性的。同樣的附 圖標(biāo)記不必須表示相同的結(jié)構(gòu)。相反，相同的附圖標(biāo)記可以用于表 示相似的特征或具有相似功能的特征。為了保持附圖清楚，每個實(shí) 施例的每個特征不總在實(shí)施例出現(xiàn)的每個附圖中進(jìn)行標(biāo)記。至少圖
5-13是按比例進(jìn)行繪制的，意思是對于本發(fā)明的裝置和系統(tǒng)的至 少一組實(shí)施例來說，所描述的元件的尺寸相對彼此是精確的。 圖1是草坪和花園類型車輛的透視圖； 圖2A是圖1中的車輛的轉(zhuǎn)向組件和前軸的俯視圖； 圖2B是圖1中的車輛的速度控制組件和傳動系統(tǒng)的俯視圖3A和3B示意性地表示本發(fā)明車輛的一個實(shí)施例的可轉(zhuǎn)向 的、地面接合的前輪的位置；
圖4是與集成裝置共同連接的圖1中的車輛的轉(zhuǎn)向和速度控 制組件的局部透視圖5表示圖1中的車輛的前軸的透視圖6A是圖1中車輛的前輪組件中的一個的放大局部透視圖6B-6E是可以與圖1中的車輛共同使用的前輪組件的不同 實(shí)施例的放大局部透視圖；圖7表示圖1中的車輛的前軸的另一個實(shí)施例的透視圖8A-8C表示與圖6中的前輪組件共同使用的齒輪副的視圖9A-9C表示與圖7中的前輪組件共同使用的齒輪副的替換
實(shí)施例的視圖IO是示出圖2B中的速度控制組件部分的透視圖11是示出圖1中的車輛的轉(zhuǎn)向組件和速度控制組件之間的
相互作用的透視圖12是本發(fā)明的轉(zhuǎn)向凸輪形式的轉(zhuǎn)向控制構(gòu)件中的一個的近
觀圖13是本發(fā)明的速度凸輪形式的速度控制構(gòu)件中的一個的近
視圖14A-14C示出在中性、前進(jìn)和倒退時、圖13中的速度控制 構(gòu)件的位置，其中車輛一直向前進(jìn)行轉(zhuǎn)向；
圖15A-15C示出在中性、前進(jìn)和倒退時，圖13中的速度控制 構(gòu)件的位置，其中車輛位于最大轉(zhuǎn)彎位置，所描述的速度控制構(gòu)件 位于轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)；
圖16繪制了本發(fā)明的車輛的一個實(shí)施例的車輪的速度與恒定
的速度輸入時應(yīng)用的轉(zhuǎn)向之間的關(guān)系；
圖17是可以與圖1中車輛共同使用的轉(zhuǎn)向組件、速度控制組 件和集成裝置的替換實(shí)施例的俯視圖18和19是圖17中的轉(zhuǎn)向組件的可變螺距蝸桿的不同的透
視圖20是在圖17中示出的裝置的一部分的側(cè)視圖； 圖21是可以與圖1中的車輛共同使用的轉(zhuǎn)向組件、速度控制 組件、和集成裝置的另一個實(shí)施例的分解圖；圖22是圖21中的系統(tǒng)從下面看的透視圖； 圖23是圖21中的系統(tǒng)從上面看的透視圖； 圖24和25A-25D以示意圖的形式表示圖21中的系統(tǒng)的不同
構(gòu)造；
圖26是轉(zhuǎn)向和速度控制組件的一個實(shí)施例的橫截面視圖； 圖27是圖21中的系統(tǒng)的部分的另外實(shí)施例的平面圖； 圖28是圖27中的實(shí)施例的側(cè)視圖29是穿過適于用作本發(fā)明驅(qū)動單元中的一個的傳動裝置的 縱切截面；
圖30是圖29中的傳動裝置的示意性的表示；和 圖31是沿著箭頭III-I工I觀察、圖29中的傳動裝置的橫截 面圖(沒有斷面線)。
具體實(shí)施例方式
術(shù)語"包括"(和包括的任意形式)、"具有"(和具有的任意 形式)、"包含"(和包含的任意形式)、和"包括"(和包括的任意 形式)是端部開放的連接動詞。因此， 一種車輛，"包括"車架； 連接到車架的可轉(zhuǎn)向的結(jié)構(gòu)；兩個連接到車架的驅(qū)動輪；能夠以不 同的速度和沿不同的方向驅(qū)動所述兩個驅(qū)動輪的傳動系統(tǒng)；構(gòu)造為 可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向組件；連接到傳動系統(tǒng)的速度控制組件；和集成 裝置，集成由轉(zhuǎn)向組件接收的轉(zhuǎn)向輸入和由速度控制組件接收的速 度輸入，以便轉(zhuǎn)向和驅(qū)動車輛；其中，轉(zhuǎn)向組件、速度控制組件和 集成裝置構(gòu)造成共同工作以便在極限轉(zhuǎn)彎過程中減少外側(cè)驅(qū)動輪 的速度，同時由速度控制組件接收的速度輸入是恒定的；上述車輛 擁有所列舉的元件，但是并未被限制具有未列出的元件(例如另外的可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu))。
同樣地，"包括"、"具有"、"包含"或"包括" 一個或多個特 征的設(shè)備的元件擁有那些一個或多個特征，但是并未限定為僅擁有 那些一個或多個特征。此外，以某種方式構(gòu)造的結(jié)構(gòu)必須至少以那 種方式構(gòu)造，但是也可以被未詳細(xì)說明的一種或多種方式構(gòu)造。
術(shù)語"一"被限定為一個或多于一個，除非被公開的內(nèi)容明 確地需要其它的情況。術(shù)語"基本上"和"大約"被限定為至少接 近于(和包括)給定的值或狀態(tài)(優(yōu)選地在10%以內(nèi)，更優(yōu)選地在 1%以內(nèi)，最優(yōu)選地在0. 1%以內(nèi))。
大致的結(jié)構(gòu)
下面參照附圖，圖1示出例如草坪拖拉機(jī)和園藝拖拉機(jī)的車
輛10。車輛10包括原動機(jī)12，例如發(fā)動機(jī)，安裝到結(jié)構(gòu)車架或底 盤14。車輛10包括驅(qū)動輪16，例如連接到車架14的左和右后驅(qū) 動輪。驅(qū)動輪16通過傳動系統(tǒng)操作性地連接到發(fā)動機(jī)12，以便為 車輛IO提供運(yùn)動力。車輛IO還具有可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)18，例如左和右 前方地面接合輪，它們可以是非驅(qū)動輪。車輛的其它實(shí)施例僅具有 一個可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)(例如，三輪全地形車輛)。此外，在某些實(shí)施例 中，例如滑雪板的可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)可以代替車輪使用。
底盤14支撐包括座椅22的操作員位置。車輛10還包括割草 甲板26，其采用合理的工程判斷以任意選擇的方式安裝到車輛10。 本發(fā)明可應(yīng)用到其它類型的車輛，包括但未限定在多用途運(yùn)載車、 越野汽車、拖拉機(jī)、高爾夫推車、和甚至于汽車中。
如圖2A和2B所示，前輪18通過與安裝在底盤14上的前軸 19的可樞轉(zhuǎn)連接被連接到車輛的車架。前輪18還被連接到轉(zhuǎn)向組 件20，組件20構(gòu)造為控制它們的轉(zhuǎn)彎方向，這在下面將進(jìn)行更全面的討論。在附圖中示出的本發(fā)明的車輛的實(shí)施例中，前輪是可轉(zhuǎn) 向輪18，后輪是驅(qū)動輪16。但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解的是， 后輪可以是可轉(zhuǎn)向輪，前輪可以是驅(qū)動輪，這并未背離本發(fā)明的范 圍。同樣地，前輪可以是可轉(zhuǎn)向輪和驅(qū)動輪。
轉(zhuǎn)向輸入裝置24(是附圖中示出的轉(zhuǎn)向組件20的實(shí)施例的一 部分)和速度輸入裝置28 (是下面討論的速度控制組件的實(shí)施例 的一部分)位于座椅22旁邊(圖l)，這樣，它們可由車輛的操作 員控制。操作員可以對轉(zhuǎn)向輸入裝置24施以轉(zhuǎn)向輸入，轉(zhuǎn)向輸入 裝置將轉(zhuǎn)向輸入傳遞到轉(zhuǎn)向組件20。轉(zhuǎn)向輸入裝置24可以釆取常 規(guī)的轉(zhuǎn)向盤的形式。但是，轉(zhuǎn)向輸入裝置24可以是其它適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn) 向裝置，包括，但未限定于轉(zhuǎn)向桿或操縱桿(未示出)。
速度輸入裝置28為速度控制組件21的平衡提供速度輸入， 并(至少部分地)調(diào)節(jié)車輛10的前進(jìn)和倒退速度。速度輸入裝置 28可以采取單踏板形式，例如安裝到單軸上的踏板裝置。在這樣 的實(shí)施例中，速度輸入裝置28向前搖動以選擇前進(jìn)驅(qū)動，或向后 搖動以選擇倒退驅(qū)動。速度輸入裝置28可以朝著中心位置被偏壓， 該中心位置與中性或靜止?fàn)顩r相對應(yīng)。
車輛10還包括集成(integration)裝置27，其構(gòu)造為集成 轉(zhuǎn)向輸入和速度輸入以便驅(qū)動和轉(zhuǎn)向車輛10，所述轉(zhuǎn)向輸入通過 轉(zhuǎn)向輸入裝置24被轉(zhuǎn)向組件20接收，速度輸入通過速度輸入裝置 28被速度控制組件(下面進(jìn)行討論)接收。本發(fā)明的轉(zhuǎn)向組件、 速度控制組件和集成裝置的結(jié)構(gòu)允許車輛產(chǎn)生小到零半徑的轉(zhuǎn)彎。
左和右驅(qū)動輪16通過傳動系統(tǒng)驅(qū)動，在所描述的實(shí)施例中， 所述傳動系統(tǒng)包括左和右驅(qū)動單元29。車輛10包括速度控制組件 21，組件21控制后驅(qū)動輪16的旋轉(zhuǎn)方向和幅度。驅(qū)動單元29可以是無級變速類型的傳動裝置，能夠提供從前進(jìn)到倒退的連續(xù)范圍 的傳動比。利用比率變化裝置、或變換器與行星并聯(lián)(shunt)齒 輪相結(jié)合以提供齒輪中性便利的適當(dāng)?shù)膫鲃友b置的實(shí)例在以wo
03/064892公開的國際申請PCT/GB03/00332和以WO 03/100295公 開的國際申請PCT/GB03/02332中進(jìn)行了描述，兩者作為這些描述 的引用。可替換地，驅(qū)動單元29可以是流體靜力傳動裝置(HST) 或電動機(jī)，兩者在本領(lǐng)域是熟知的。驅(qū)動單元29可以用于獨(dú)立地 驅(qū)動所述驅(qū)動輪16。
駕駛員通過操作轉(zhuǎn)向輸入裝置24和速度輸入裝置28來支配 車輛10的速度和方向，轉(zhuǎn)向輸入裝置和速度輸入裝置將來自駕駛 員的轉(zhuǎn)向和速度輸入傳遞到通過集成裝置27連接的轉(zhuǎn)向和速度控 制組件的平衡器(balance)中。轉(zhuǎn)向和速度控制組件通過集成裝 置一起工作以便驅(qū)動和轉(zhuǎn)向車輛的方式在下面將進(jìn)行更詳細(xì)的描 述。在附圖中示出的車輛10的實(shí)施例中，由于前輪18是可轉(zhuǎn)向的， 后驅(qū)動輪必須產(chǎn)生的以使車輛IO轉(zhuǎn)彎的扭矩量減少了。相反，某 些具有不可轉(zhuǎn)向自位輪的常規(guī)ZTR車輛的驅(qū)動輪16必須產(chǎn)生顯著 的扭矩以使自位輪起作用并指向期望的方向。此外，需要一定量的 熟悉度和技術(shù)來防止內(nèi)側(cè)驅(qū)動輪的滑動和撕裂車輪下面的草。
在附圖中示出的車輛10的實(shí)施例中，右和左驅(qū)動輪16連接 到底盤14，這樣，它們的方向被固定，它們的旋轉(zhuǎn)軸成恒定的直 線。相反，前可轉(zhuǎn)向輪18以給予它們改變方向的能力的方式連接 到底盤14。圖3A和3B是車輛10的示意性俯視圖，示出它擁有獲 得基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向的能力。圖3A示出非零半徑轉(zhuǎn)彎，圖 3B示出零半徑轉(zhuǎn)彎。當(dāng)前輪18發(fā)生圖3A中描述的轉(zhuǎn)彎時，它們 沿著兩個不同的弧形路徑Pi和P。，這在理論上將具有共同的中心點(diǎn)C，該中線點(diǎn)沿著貫穿兩個驅(qū)動輪16的中心的軸線定位。線Li和 L。從中心點(diǎn)C延伸并在車輪的旋轉(zhuǎn)中心處分別橫切兩個車輪的路徑 Pi和P。。基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向幾何輪廓(可以釆用下面討論的 一些實(shí)施例獲得)的使用可以有助于避免外側(cè)車輪上的胎面上的橡 膠被摩擦掉或者損害前輪下的植物。 轉(zhuǎn)向組件20
轉(zhuǎn)向組件20的各方面在例如圖2A-12中描述。轉(zhuǎn)向組件20 的一個功能是將轉(zhuǎn)向輸入裝置24連接到前可轉(zhuǎn)向輪18上以幫助引 導(dǎo)車輛10。轉(zhuǎn)向組件20的另一個功能是為集成裝置27提供轉(zhuǎn)向 輸入，集成裝置27可以使轉(zhuǎn)向輸入與通過速度輸入裝置28接收的 速度輸入?yún)f(xié)調(diào)一致。轉(zhuǎn)向組件20的另一個功能是在從例如轉(zhuǎn)向 盤的常規(guī)轉(zhuǎn)向輸入裝置接收輸入時使車輛IO轉(zhuǎn)彎的能力，甚至在 零轉(zhuǎn)彎半徑模式(或小轉(zhuǎn)彎半徑模式)的情況下。
在一個實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向組件20包括轉(zhuǎn)向軸30，其從轉(zhuǎn)向輸入 裝置24向下延伸，并終止在齒狀的轉(zhuǎn)向小齒輪32中。該轉(zhuǎn)向軸 30采用適合的工程判斷用襯套34或任意其它適當(dāng)?shù)难b置可旋轉(zhuǎn)地 與底盤14連接。轉(zhuǎn)向軸30和小齒輪32獲取了通過轉(zhuǎn)向輸入裝置 24接收的轉(zhuǎn)向輸入，并參與將其傳遞到前輪組件50，然后前輪組 件50將轉(zhuǎn)向輸入轉(zhuǎn)化成前輪18所期望的轉(zhuǎn)向角，如下面解釋的。 在一個實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向軸30和前輪組件之間的連接部分地釆用左 和右錐齒輪36完成。小齒輪32位于左和右錐齒輪36之間，并同 時與其嚙合，這樣小齒輪32的旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致左和右錐齒輪36同時旋 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向輸入裝置24和轉(zhuǎn)向小齒輪32可以旋轉(zhuǎn)通過大約120度的 運(yùn)動。例如，轉(zhuǎn)向輸入裝置24可以選擇性地相對于中性轉(zhuǎn)向位置 在第一方向上旋轉(zhuǎn)60度，并在第二方向上旋轉(zhuǎn)60度。但是，轉(zhuǎn)向輸入裝置24和轉(zhuǎn)向小齒輪32可以構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)過適于給定應(yīng)用的任
意角度范圍。
在第一方向上使轉(zhuǎn)向輸入裝置24和小齒輪32旋轉(zhuǎn)會導(dǎo)致錐 齒輪36中的一個向前或朝著車輛10的前部旋轉(zhuǎn)，并使另一個錐齒 輪36向后或朝著車輛10的后部旋轉(zhuǎn)。左和右錐齒輪36分別連接 到左和右副軸(jack shaft) 38上。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)向組件20的左和 右側(cè)基本上是相同的但相互鏡象對稱。因此，下面將僅對轉(zhuǎn)向組件 20的右側(cè)進(jìn)行描述。
如圖4所示，副軸38通常與轉(zhuǎn)向軸30正交布置，并在其外 端處連接到轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)40。在一個實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)是轉(zhuǎn)向凸輪 40。轉(zhuǎn)向凸輪40連接到副軸38，這樣，它可以在第一方向和第二 方向上通過副軸38的運(yùn)動圍繞樞軸41進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，副軸38的軸線 延伸通過樞軸41。轉(zhuǎn)向凸輪40的外部連接到拉桿42。在圖4中的 實(shí)施例中，當(dāng)轉(zhuǎn)向凸輪40以順時針方向旋轉(zhuǎn)時(在所描述的轉(zhuǎn)向 凸輪的外側(cè)轉(zhuǎn)彎過程中會發(fā)生)，拉桿42向前或朝著車輛10的前 部運(yùn)動，當(dāng)轉(zhuǎn)向凸輪40以逆時針方向旋轉(zhuǎn)時(在內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎過程中 會發(fā)生)，拉桿42朝著車輛10的后部運(yùn)動。(拉桿42的運(yùn)動方向 取決于拉桿42相對于樞軸41的位置)。這樣，轉(zhuǎn)向輸入裝置24的 旋轉(zhuǎn)被轉(zhuǎn)換為拉桿42的向前或向后運(yùn)動。優(yōu)選地，拉桿42以適當(dāng) 的連接裝置44例如球連接裝置連接到轉(zhuǎn)向凸輪40。拉桿42也被 連接到前輪組件50，組件50將由轉(zhuǎn)向輸入裝置24接收的轉(zhuǎn)向輸 入轉(zhuǎn)化為前輪18的轉(zhuǎn)向角。更具體地，前輪組件50響應(yīng)于通過拉 桿42從轉(zhuǎn)向輸入裝置24接收的轉(zhuǎn)向輸入而轉(zhuǎn)變所述前輪18圍繞 其旋轉(zhuǎn)的支撐結(jié)構(gòu)的位置。
在其它的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向輸入裝置24可以采用充分的工程判斷以其它的方式連接到前輪組件50。
轉(zhuǎn)到圖5，前輪組件50包括轉(zhuǎn)向或驅(qū)動齒輪52，齒輪52可 樞轉(zhuǎn)地安裝到接納在前軸19中的支柱54上。轉(zhuǎn)向齒輪52具有連 接部分56，拉桿42可以采用適當(dāng)?shù)倪B接器、例如球連接器58與 連接部分56連接。在放大圖6A中可以最佳地看到，轉(zhuǎn)向齒輪52 具有齒60， 一個或多個齒60與車輪或被驅(qū)動齒輪70的一個或多 個齒62嚙合。齒輪70連接到前輪18以便使前輪向左或向右轉(zhuǎn)向。 在一個實(shí)施例中，齒輪70安裝到轉(zhuǎn)向主銷(king pin) 74上，這 樣，齒輪70的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致轉(zhuǎn)向主銷74的旋轉(zhuǎn)。在圖示的實(shí)施例中， 轉(zhuǎn)向主銷74具有方形頭75，齒輪70圍繞其旋轉(zhuǎn)。借助于采用適 當(dāng)?shù)妮S承、襯套或類似的裝置79可旋轉(zhuǎn)地安裝到前軸19上，轉(zhuǎn)向 主銷74可樞轉(zhuǎn)地連接到車輛10的底盤14。樞轉(zhuǎn)軸76通常正交于 轉(zhuǎn)向主銷74延伸，前輪18可旋轉(zhuǎn)地安裝到樞轉(zhuǎn)軸76上。
如圖6A所示，作為通過轉(zhuǎn)向輸入裝置24接收的轉(zhuǎn)向輸入的 結(jié)果，轉(zhuǎn)向齒輪52由于通過拉桿42傳遞的力可以圍繞支柱54樞 轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)向齒輪52的旋轉(zhuǎn)被傳遞到齒輪70以便改變前輪18的方向。 前輪組件50使兩個前輪18以基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向幾何輪廓被 驅(qū)動。
在一個實(shí)施例中，拉桿42連接到其上的連接部分56位于轉(zhuǎn) 向齒輪52圍繞其樞轉(zhuǎn)的支柱54的內(nèi)部，并且在連接兩個支柱54 的線L的后面，這在圖2A中最佳地看到。線L通常與車輛10的橫 向軸線平行，并與車輛10的縱軸線或主軸線垂直。在轉(zhuǎn)彎過程中， 內(nèi)側(cè)的拉桿42在第一方向上移動(例如，向后)，而轉(zhuǎn)彎外側(cè)的拉 桿42在第二方向上移動(例如，向前)。當(dāng)轉(zhuǎn)向齒輪52圍繞支柱 54樞轉(zhuǎn)時，內(nèi)側(cè)的拉桿42的運(yùn)動使連接部分56進(jìn)一步相對于支柱42向后移動并遠(yuǎn)離線L。在外側(cè)，當(dāng)轉(zhuǎn)向齒輪52樞轉(zhuǎn)時，外側(cè) 的拉桿42向前移動，使連接部分56朝向車輛的前部向前移動。
首先，外側(cè)的連接部分56運(yùn)動靠近線L。轉(zhuǎn)向輸入裝置24的 連續(xù)旋轉(zhuǎn)可以導(dǎo)致連接部分56通過線L，然后遠(yuǎn)離線L運(yùn)動并向 線L的前部運(yùn)動。轉(zhuǎn)向組件20，更具體地，每個車輪組件50構(gòu)造 為當(dāng)連接部分56運(yùn)動遠(yuǎn)離線L時，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向齒輪52旋轉(zhuǎn)的拉桿 42的運(yùn)動的分量的大小會增加。這樣，沿著向后方向在內(nèi)側(cè)上的 拉桿42的運(yùn)動會導(dǎo)致內(nèi)側(cè)的轉(zhuǎn)向齒輪52的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動比外側(cè)的拉桿 42的向前運(yùn)動更大。因此，內(nèi)側(cè)前輪18的旋轉(zhuǎn)更快并進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)
以有助于基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向幾何輪廓。
如圖5和6A所示，前軸19優(yōu)選不是直的。相反，它在任一 端附近都具有非直線部分90，所述非直線部分90具有連接到向后 傾斜部分92的向前傾斜部分91。每個向后傾斜部分92通向位于 前輪18被安裝的位置附近的軸19的外部93。前軸19的每個非直 線部分90向前軸19的后部形成凹處(pocket) 94，在極限轉(zhuǎn)彎過 程中，凹處94接納內(nèi)側(cè)上的前可轉(zhuǎn)向輪18。凹處94允許內(nèi)側(cè)前 可轉(zhuǎn)向輪18轉(zhuǎn)彎大于90度，優(yōu)選地在100和120度之間，如圖 3B所示，而不會使在轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)的前輪18的后部接觸前軸19。
除了在圖5和6A中所示的其它的齒輪裝置可以用于前輪組件 50。例如，在下面討論的圖7和9A-9C示出其它的可用于前輪組件 50的非圓形齒輪。 一些另外的備選方案在圖6B-6E中示出。這些 附圖描述了右前輪組件50的放大的局部視圖。與圖6A相反，圖 6B-6E每一個中的前軸19的凹處94面朝附圖的觀察者，拉桿42 和球連接器58旋轉(zhuǎn)遠(yuǎn)離觀察者(以便與在前軸19的前面定向的轉(zhuǎn) 向小齒輪一起使用)，雖然如果使用在圖2A中示出的轉(zhuǎn)向組件20的方案會指回觀察者。圖6B示出前輪組件50的實(shí)例，組件50包 括均為圓形并與鏈條59連接的驅(qū)動齒輪52和齒輪70。驅(qū)動齒輪 52安裝到其上的支柱54向上延伸貫穿桿51。桿51可以采用任意 適當(dāng)?shù)难b置連接到驅(qū)動齒輪52，這樣桿51圍繞支柱54的軸線的 旋轉(zhuǎn)也導(dǎo)致轉(zhuǎn)向齒輪52的旋轉(zhuǎn)。桿51相對于驅(qū)動齒輪52的"一 直向前(straight ahead)"位置的角度可以被設(shè)置(考慮到其它 的有關(guān)因素，例如驅(qū)動和被驅(qū)動齒輪之間的連接，前轉(zhuǎn)向組件相互 連接的方法)從而提供基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向(在圖6C和6D中 示出的實(shí)施例是這樣的)。
圖6C示出前輪組件50的實(shí)例，組件50包括均為圓形且與帶 59A連接的驅(qū)動齒輪52和齒輪70。
圖6D示出前輪組件50的實(shí)例，組件50包括均為圓形的驅(qū)動 齒輪52和齒輪70。通過驅(qū)動齒輪的一個或多個齒60與被驅(qū)動齒 輪的一個或多個齒62嚙合，所述兩個齒輪相連接。
圖6E示出前輪組件50的另一個實(shí)施例。桿51連接到行星齒 輪57的行星齒輪架53。行星齒輪架53連接到轉(zhuǎn)向主銷，所述銷 控制樞轉(zhuǎn)軸76的鉸接。行星齒輪57的齒環(huán)71通過臂連接到支柱 54，在本實(shí)施例中該支柱較短并且未貫穿到前軸19的底部。桿51 相對于行星齒輪架53的"一直向前"位置的角度可以被設(shè)置(考 慮到其它的有關(guān)因素，例如行星齒輪架相對于轉(zhuǎn)向主銷的定向，和 前轉(zhuǎn)向組件相互連接的方式)為提供基本上真實(shí)的阿克曼轉(zhuǎn)向。
圖7示出車輪組件50的另一個實(shí)施例。在該實(shí)施例中，當(dāng)位 于中性位置時，連接部分56與支柱54齊平，轉(zhuǎn)向齒輪52圍繞支 柱54樞轉(zhuǎn)，這樣連接部分56和支柱54平行于車輛10的橫向軸線 對齊。在該實(shí)施例中，車輛任一側(cè)的拉桿42沿相反的方向移動，但是導(dǎo)致兩個轉(zhuǎn)向齒輪52相同的旋轉(zhuǎn)量。在該實(shí)施例中，齒輪52
和70的形狀導(dǎo)致內(nèi)側(cè)前輪18更快并進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)以提供所期望的阿 克曼轉(zhuǎn)向幾何輪廓，因?yàn)樗鼈內(nèi)鐖D9A-9C中所示的進(jìn)行構(gòu)造，這在 下面將進(jìn)行描述。優(yōu)選地，前系桿(tie bar) 78將兩個車輪組件 50連接在一起以便提供結(jié)構(gòu)支撐。這樣的系桿也可以用于連接圖5 和6A-6E中所示的實(shí)施例中的兩個車輪組件。
前系桿的一個目的是幫助分布載荷，例如當(dāng)其中一個前輪18 撞到路緣或其它物體時。撞擊物體所產(chǎn)生的力可以通過前系桿分配 到兩個車輪組件50，然后分配到底盤14上。這減少了通過轉(zhuǎn)向系 統(tǒng)傳遞回到轉(zhuǎn)向輸入裝置24上并被操作者感覺到的振動。
非圓齒輪
下面轉(zhuǎn)到圖8A-8C，在一個實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向齒輪52和齒輪70 聯(lián)合形成非圓齒輪副81。在一個優(yōu)選的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向齒輪52具 有的形狀包括兩個通過凹部(valley) 86連接的齒槽(spline) 部82、 84。在圖8A中可見，在齒槽部82、 84中從轉(zhuǎn)向齒輪52的 樞軸線As到轉(zhuǎn)向齒輪52的節(jié)線Ps的距離比在凹部86中從轉(zhuǎn)向齒 輪52的樞軸線As到轉(zhuǎn)向齒輪52的節(jié)線Ps的距離大。轉(zhuǎn)向齒輪 52的后部85可以具有選擇來完成所期望轉(zhuǎn)向的任意形狀，例如在 圖6A中描述的形狀。齒輪70具有基本上為拋物線形狀的、具有頂 點(diǎn)88的部分87。齒輪70的后部89可以具有選擇為完成所期望轉(zhuǎn) 向的任意形狀，例如在圖8A-8C中描述的形狀。
在中性或一直向前的位置，齒輪70的拋物線部分87的頂點(diǎn) 88附近的至少一個或多個齒62與轉(zhuǎn)向齒輪52的凹部86中的至少 一個或多個齒60嚙合，如圖8A所示。當(dāng)轉(zhuǎn)向齒輪52圍繞其軸線 As旋轉(zhuǎn)時，當(dāng)被驅(qū)動的齒輪70圍繞其軸線Aw旋轉(zhuǎn)時，齒槽部82、84中的一個與拋物線部分87的側(cè)面嚙合，如圖8B和8C所示。
在一個實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向齒輪的齒槽部82、 84具有不同數(shù)量的 齒。在所示的實(shí)施例中，齒槽部82具有五個齒60，齒槽部84具 有七個齒60。齒槽部84具有附加的齒60，在內(nèi)側(cè)轉(zhuǎn)彎過程中，齒 60在與齒輪70嚙合的一側(cè)上進(jìn)一步在轉(zhuǎn)向齒輪52周圍延伸。內(nèi) 前輪18必須轉(zhuǎn)過大于外前輪18的角度以滿足阿克曼幾何輪廓。因 此，當(dāng)在外側(cè)上進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時，與齒輪70嚙合的齒槽部82不需要那 么多的齒60，因?yàn)橥馇拜?8轉(zhuǎn)彎沒有那么大。
轉(zhuǎn)向齒輪52和齒輪70的非圓形狀(更具體地，轉(zhuǎn)向齒輪和 齒輪的具有齒的部分的非圓形狀)使齒輪組合具有非均勻的傳動 比。在中性位置，轉(zhuǎn)向齒輪52的樞軸線As和轉(zhuǎn)向齒輪52的節(jié)線 Ps之間的距離與齒輪70的樞軸線Aw和車輪曲線的節(jié)線Pw之間的 距離的比值優(yōu)選在大約1.0:1.0和2.0:1.0之間，更優(yōu)選地大約 1.5:1.0。在圖8C中所示的極限轉(zhuǎn)彎位置，轉(zhuǎn)向齒輪52的樞軸As 和轉(zhuǎn)向齒輪52的節(jié)線Ps之間的距離與齒輪70的樞軸Aw和車輪曲 線的節(jié)線Pw之間的距離的比值優(yōu)選在大約2.0:1.0和4.0:1.0之 間，更優(yōu)選地大約3.0:1.0。但是，可以選擇任意適于應(yīng)用的傳動 比。這樣，在優(yōu)選的實(shí)施例中，傳動比的輸出可以從1.0:1.0到 4. 0:1.0變化，更優(yōu)選地，當(dāng)齒輪如圖8A、 8B和8C中所示旋轉(zhuǎn)時 從1. 5:1. 0到3. 0:1. O變化。
驅(qū)動齒輪52上的連接部分56的位置和齒輪副的非均勻傳動 比允許前輪18的轉(zhuǎn)向角響應(yīng)所期望的轉(zhuǎn)彎的大小，所述轉(zhuǎn)彎大小 由轉(zhuǎn)向輸入裝置24的輸入確定。當(dāng)車輛10 —直向前行進(jìn)或處于輕 微轉(zhuǎn)彎狀態(tài)、并且轉(zhuǎn)向輸入裝置24接近中性位置時，轉(zhuǎn)向輸入裝 置24的運(yùn)動優(yōu)選僅導(dǎo)致前輪18的角度的相對小的變化。這使操作者能夠沿直線運(yùn)行并精確地控制車輛。另一方面，當(dāng)操作者想要進(jìn)
行極限轉(zhuǎn)彎時，有用的是轉(zhuǎn)向輸入裝置24的運(yùn)動導(dǎo)致前輪18的轉(zhuǎn) 向角相對較大的相應(yīng)變化。因此，在一些實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20 構(gòu)造成使得轉(zhuǎn)向輸入裝置24在從中性位置起正或負(fù)20度范圍內(nèi)的 運(yùn)動導(dǎo)致車輛的轉(zhuǎn)向角的相對小的變化。但是，當(dāng)轉(zhuǎn)向輸入裝置 24為了極限轉(zhuǎn)彎而轉(zhuǎn)動時，例如零半徑轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)向組件20增加了 轉(zhuǎn)向角的變化，這樣，前輪18迅速地到達(dá)較大的轉(zhuǎn)向角。
例如，轉(zhuǎn)向組件20的一些實(shí)施例可以被構(gòu)造為使得轉(zhuǎn)向輸入 裝置24向距離中性位置大約IO度和大約20度之間的位置的運(yùn)動 導(dǎo)致大約5度和20度之間的車輛轉(zhuǎn)向角的相應(yīng)變化。在這樣的實(shí) 施例中，轉(zhuǎn)向盤向距離中性位置大約20度和大約40度之間的位置 的運(yùn)動導(dǎo)致大約20度和大約60度之間的車輛轉(zhuǎn)向角的相應(yīng)變化。 在這樣的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向盤向距離中性位置大約40度和大約60度 之間的位置的運(yùn)動導(dǎo)致大約60度和大約120度之間的轉(zhuǎn)向角的相 應(yīng)變化。給定的齒輪副的轉(zhuǎn)向和齒輪的尺寸，例如節(jié)線，可以設(shè)置 為使得兩個前部可轉(zhuǎn)向輪18的旋轉(zhuǎn)軸總被做成與驅(qū)動輪16的旋轉(zhuǎn) 軸線上的單獨(dú)的點(diǎn)C相交以提供基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向。
圖9A-9C示出非圓齒輪副81A的另一個實(shí)施例。該齒輪副81A 具有非均勻的節(jié)線，這樣轉(zhuǎn)向齒輪52A和齒輪70A的形狀產(chǎn)生基本 上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向幾何輪廓。該齒輪副81A可以用在圖7中示出 的車輪組件50的實(shí)施例中。
轉(zhuǎn)向齒輪52A具有的形狀包括兩個在接合點(diǎn)86A處連接的齒 槽部82A、 84A。當(dāng)齒輪副81A連接到其處的前輪18位于轉(zhuǎn)彎的外 側(cè)時齒槽部82A嚙合，當(dāng)前輪18位于轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)時齒槽部84A嚙 合。在圖9A中的實(shí)施例中，從轉(zhuǎn)向齒輪52A的樞軸線As到轉(zhuǎn)向齒輪52A的節(jié)線Ps的距離在齒槽部82A中基本上是恒定的，這樣， 轉(zhuǎn)向齒輪52A的這一部分類似一個圓的扇形。但是，從轉(zhuǎn)向齒輪 52A的樞軸線As到節(jié)線Ps的距離在齒槽部84A上是非均勻的。因 此，轉(zhuǎn)向齒輪52A的實(shí)施例可以被表示為非圓齒輪的特征，或具有 非圓的齒形部。
優(yōu)選地，從樞軸線As到節(jié)線Ps的距離逐漸地增加到在接合 點(diǎn)86A處到節(jié)線的距離的大約110%和大約150%之間。在圖示的實(shí) 施例中，在極端內(nèi)轉(zhuǎn)彎過程中，從樞軸線As到與齒輪72A嚙合的 齒附近的節(jié)線Ps的距離是位于中性位置的節(jié)線的大約123%。轉(zhuǎn)向 齒輪52A的后部85A可以具有任意適當(dāng)?shù)男螤?，例如圖7中所示的 形狀。
齒輪70A還具有構(gòu)造為與轉(zhuǎn)向齒輪52A的節(jié)線相匹配的非均 勻的節(jié)線。在圖示的實(shí)施例中，齒輪72A具有第一部分83A，其中 從齒輪70A的樞軸線Aw到齒輪70A的節(jié)線Pw的距離在部分83A上 基本上是恒定的，這樣，齒輪70A的這一部分類似一個圓的扇形。 齒輪70A具有非均勻部分87A，其中從齒輪70A的樞軸線Aw到部 分87A內(nèi)的齒輪70A的節(jié)線Pw的距離是非均勻的。該均勻的和非 均勻的部分在接合點(diǎn)88A處會合。
在中性或一直向前的位置，齒輪70A的接合點(diǎn)88A附近的一 個或多個齒62A與轉(zhuǎn)向齒輪52A的接合點(diǎn)86A附近的一個或多個齒 60A嚙合，如圖9A所示。當(dāng)進(jìn)行圖9B和9C中所示的內(nèi)轉(zhuǎn)彎時， 轉(zhuǎn)向齒輪52A圍繞軸線As旋轉(zhuǎn)，這樣當(dāng)齒輪70A圍繞軸線Aw旋轉(zhuǎn) 時，齒槽部分84A與齒輪70A的非均勻側(cè)87A嚙合。
優(yōu)選地，從樞軸線Aw到節(jié)線Pw的距離逐漸地減少到接合點(diǎn) 88處的距離的大約50%和大約75%之間。在圖示的實(shí)施例中，在圖9C中所示的極限內(nèi)轉(zhuǎn)彎過程中，從樞軸線As到與齒輪72A嚙合的 齒附近的節(jié)線Ps的距離為位于中性位置處的節(jié)線的大約65%。齒 輪70A的后部89A可以具有采用充分的工程判斷選擇的任意形狀， 例如圖7中所示的形狀。
在一個實(shí)施例中，齒60A、 62A的位置和轉(zhuǎn)向齒輪52A和齒輪 70A的節(jié)線Ps和Pw被選擇成使得基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向被齒輪 副81A提供。選擇節(jié)線Ps和Pw的一個方法以確定內(nèi)側(cè)和外側(cè)前輪 18的所期望的轉(zhuǎn)向角作為開始。回到圖3A，內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角a和 外側(cè)車輪轉(zhuǎn)向角"可以采用下面的公式確定
Tan(90。-") = [tan(90。 —a )-L+W]/L (公式1)
采用所期望的轉(zhuǎn)向角，節(jié)線Ps和Pw可以設(shè)置為使得兩個 前可轉(zhuǎn)向輪18的旋轉(zhuǎn)軸總是與位于驅(qū)動輪16的旋轉(zhuǎn)軸線上的單獨(dú) 的點(diǎn)C相交，在圖3A和3B可以看到。
在圖示的實(shí)施例中，當(dāng)齒輪位于轉(zhuǎn)彎的外側(cè)位置(齒槽部分 82A和83A)時，轉(zhuǎn)向齒輪52A和齒輪70A相互嚙合的部分具有均 勻的節(jié)線，而當(dāng)齒輪位于轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)位置(齒槽部分84A和87A) 時齒輪相互嚙合的部分具有非均勻的節(jié)線。但是，齒輪的所有的部 分可以是非均勻的，只要只要節(jié)線Ps和Pw選為產(chǎn)生用于使前輪 18轉(zhuǎn)彎的基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向幾何輪廓。
轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)上的前輪18所轉(zhuǎn)過的轉(zhuǎn)向角比外前輪18更大， 以便滿足阿克曼幾何輪廓。但是，在圖9A-9C中所示的齒輪副的實(shí) 施例中，車輛10的內(nèi)側(cè)和外側(cè)上的轉(zhuǎn)向齒輪52A將被轉(zhuǎn)向系統(tǒng)以 基本上相同的速度和基本上相同的大小旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)向齒輪 52A構(gòu)造為旋轉(zhuǎn)大約90度，在齒槽部分82A內(nèi)旋轉(zhuǎn)大約45度，在 齒槽部分84A內(nèi)旋轉(zhuǎn)大約45度。齒槽部分84A具有比齒槽部分82A長的節(jié)線，因此具有更多的齒。在圖示的實(shí)施例中，齒槽部分82A
具有六個齒60A，齒槽84A具有七個齒60A。相似地，齒輪70A的 部分87A必須與轉(zhuǎn)向齒輪52A上其相對應(yīng)的齒槽部分84A相匹配， 所以它也具有更多數(shù)量的齒62A。當(dāng)節(jié)線Pw接近部分87A內(nèi)的軸 線Aw時，齒62A在齒輪70A的圓周周圍延伸更大的距離。結(jié)果， 部分83A內(nèi)的齒輪齒62A占據(jù)大約70和89度之間的扇形，部分 87A內(nèi)的齒輪齒62A占據(jù)大約91和120度之間的扇形。按照阿克 曼轉(zhuǎn)向幾何輪廓，內(nèi)轉(zhuǎn)彎側(cè)(84A， 87A)和外轉(zhuǎn)彎側(cè)(82A， 83A) 之間的節(jié)線的變化導(dǎo)致內(nèi)前輪18獲得比外前輪18更大的轉(zhuǎn)向角。
轉(zhuǎn)向齒輪52A和齒輪70A的非圓形狀使齒輪組合具有非均勻 的傳動比。在中性位置，轉(zhuǎn)向齒輪52A的樞軸線As和節(jié)線Ps之間 的距離與齒輪70A的樞軸線Aw和節(jié)線Pw之間的距離的比值優(yōu)選在 大約l.O:l.O和2.0:1.0之間，更優(yōu)選地大約1. 5:1. 0。轉(zhuǎn)向齒輪 52A的齒槽部82A和齒輪70A的部分83A具有均勻的節(jié)線；因此， 對于轉(zhuǎn)彎的外側(cè)上的前輪18來說，該比率基本上保持恒定。但是， 在圖9C中所示的極限轉(zhuǎn)彎位置，轉(zhuǎn)向齒輪52A的樞軸線As和節(jié)線 Ps之間的距離與內(nèi)側(cè)上的前輪的齒輪70A的樞軸線Aw和節(jié)線Pw 之間的距離的比值優(yōu)選在大約2. 0:1. 0和4. 0:1. 0之間，更優(yōu)選地 大約3. 0:1.0。但是，可以選擇任意適于給定應(yīng)用的傳動比。
具有集成裝置的轉(zhuǎn)向和速度控制組件
回到圖2B和4，將對通常以21表示的速度控制組件及其通過 集成裝置27與轉(zhuǎn)向組件20相互作用以控制傳動裝置驅(qū)動單元29 進(jìn)行描述。在一個優(yōu)選實(shí)施例中，集成裝置27包括這樣的部件， 該部件機(jī)械地將來自轉(zhuǎn)向組件20的、與轉(zhuǎn)向輸入裝置24的位置相 對應(yīng)的轉(zhuǎn)向輸入和與速度輸入裝置28的位置相對應(yīng)的速度輸入進(jìn)行集成，從而驅(qū)動和轉(zhuǎn)向車輛IO。附圖中所示的集成裝置27構(gòu)造 成響應(yīng)于集成裝置從轉(zhuǎn)向組件20接收的轉(zhuǎn)向輸入，設(shè)置每個驅(qū)
動車輪16的旋轉(zhuǎn)方向和每個驅(qū)動輪16的相對旋轉(zhuǎn)速度。在例如圖 1-16中所描述的集成裝置、轉(zhuǎn)向組件和速度控制組件構(gòu)造為一起
工作以在充分的極限轉(zhuǎn)彎中減少車輛外側(cè)驅(qū)動輪的速度(例如通過
減速)，甚至在速度輸入是恒定(見圖16)的情況下。在某些其它
的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向和速度控制組件和集成裝置不是用那種方式構(gòu)造 的。
集成裝置27包括組件101例如連接組件，組件101將速度控 制組件21和轉(zhuǎn)向組件20連接到傳動裝置驅(qū)動單元29，這樣，轉(zhuǎn) 向和速度輸入可以被協(xié)調(diào)以控制傳動裝置驅(qū)動單元29的旋轉(zhuǎn)大小 和方向。
在一個實(shí)施例中，組件101包括可樞轉(zhuǎn)地連接到傳動裝置驅(qū) 動單元29的樞軸連接器(pintle link) 102。當(dāng)樞軸連接器102 在第一和第二方向上樞轉(zhuǎn)時，它們向傳動裝置驅(qū)動單元29提供輸 入以控制傳動裝置驅(qū)動單元的旋轉(zhuǎn)輸出的方向和大小，并因此控制 相應(yīng)的驅(qū)動輪16的旋轉(zhuǎn)方向和大小。樞軸連接器102樞轉(zhuǎn)地越多， 驅(qū)動單元29在每個相應(yīng)的方向上被驅(qū)動的速度就越大。組件101 還可以包括驅(qū)動桿104，桿104在驅(qū)動桿的遠(yuǎn)端105處可樞轉(zhuǎn)地連 接到樞軸連接器102。驅(qū)動桿104可向后和向前移動，以便在第一 和第二方向上使樞軸連接器102樞轉(zhuǎn)。驅(qū)動桿104可以相對于彼此 獨(dú)立地移動。"獨(dú)立地移動"的意思是驅(qū)動桿104可以單獨(dú)地移動， 例如在車輛的縱向方向上。結(jié)果，樞軸連接器102獨(dú)立地樞轉(zhuǎn)，這 樣傳動裝置驅(qū)動單元29可以不同的速度和沿不同的方向驅(qū)動與它 們相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動輪，雖然它們可以相同的速度和沿相同的方向驅(qū)動它們。驅(qū)動桿104可以任意適當(dāng)?shù)男问竭M(jìn)行構(gòu)造以與傳動系統(tǒng)(更 具體地，傳動裝置驅(qū)動單元)的定向相適應(yīng)。例如，驅(qū)動桿(或兩
個驅(qū)動桿)的兩個部分可以采用互補(bǔ)的直角桿(bell crank)(圖 21是一個直角桿的實(shí)例)或連接盤(見圖10和11)縱向連接在一 起?？商鎿Q的是，驅(qū)動桿的高度的改變可以通過使其彎曲(見圖4) 來完成。
車輛10的速度控制組件21包括速度輸入軸110，軸110通過 下面的方式連接到底盤14，該方式允許其響應(yīng)于其連接(例如通 過固定連接方式)到其上的速度輸入裝置28的運(yùn)動而旋轉(zhuǎn)。速度 輸入裝置28連接到速度輸入軸110，這樣，速度輸入軸110將通 常沿與速度輸入裝置28被下壓的方向相同的方向旋轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)向輸 入裝置24位于中性位置(非向左或向右轉(zhuǎn)向)時，沿任意方向使 軸IIO旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致左和右驅(qū)動單元29以基本上相同的大小和沿相 同的方向驅(qū)動，推動車輛IO—直向前或向后運(yùn)動。速度輸入裝置 28可以通過彈簧或其它機(jī)構(gòu)朝著中性或非驅(qū)動位置被偏壓。
如圖10中所示，速度輸入軸110連接到速度機(jī)構(gòu)112。速度 機(jī)構(gòu)包括兩個速度凸輪112， 一個控制左驅(qū)動單元29，另一個控制 右驅(qū)動單元29。速度輸入軸110通過托架114連接到臂113。臂 113通過托架116連接到第二速度軸115。這樣，速度輸入軸110 通過臂113連接到第二速度軸115，這樣，速度輸入軸110的旋轉(zhuǎn) 被傳遞為第二速度軸115的旋轉(zhuǎn)(沿相同的方向)。
每個速度凸輪112連接到優(yōu)選在點(diǎn)125處具有托架117的第 二速度軸115上。每個速度凸輪112具有速度狹槽119。集成裝置 27，更具體地是連接組件101，包括隨動機(jī)構(gòu)(follower) 120， 機(jī)構(gòu)120連接到驅(qū)動桿104的端部并放置在速度狹槽119內(nèi)。在圖示的實(shí)施例中，例如，隨動機(jī)構(gòu)120包括叉臂(yoke) 121，叉臂 具有構(gòu)造為放置在速度狹槽119內(nèi)的銷122。隨動機(jī)構(gòu)120可以包 含滾子、軸承或其它的部件以使隨動機(jī)構(gòu)120能夠在速度狹槽119 內(nèi)滑動。
如圖10所示，速度輸入裝置28的致動向兩個速度凸輪112 施加相同的旋轉(zhuǎn)力。作為起到橋梁作用的托架117的構(gòu)造的結(jié)果， 速度凸輪112圍繞樞轉(zhuǎn)點(diǎn)118旋轉(zhuǎn)，樞轉(zhuǎn)點(diǎn)118位于沿著第二速度 軸115的軸線延伸的線上并位于速度狹槽119 (見圖13)內(nèi)。速度 狹槽119優(yōu)選是彎曲的，這樣當(dāng)驅(qū)動桿104圍繞位于樞軸連接器 102附近的中心軸線樞轉(zhuǎn)時，隨動機(jī)構(gòu)120可以自由地從速度狹槽 119的一端滑動到另一端。此外，速度狹槽119可以是弧形形狀， 該弧形的半徑等于從樞轉(zhuǎn)點(diǎn)118到致動位置的距離，該位置是樞軸 連接器控制驅(qū)動單元的致動的位置。結(jié)果，導(dǎo)致隨動機(jī)構(gòu)120在速 度狹槽內(nèi)移動的速度輸入將不會致動任意一個驅(qū)動單元，因?yàn)闃休S 連接器和限定了速度狹槽(穿過樞轉(zhuǎn)點(diǎn)118)的弧線的線之間的距 離沿著狹槽始終是不變的。
圖11示出在底部位置處接納在速度凸輪112的速度狹槽119 中的隨動機(jī)構(gòu)120。這可以是默認(rèn)的或偏置的位置。但是，中性位 置可以位于速度狹槽119的頂部處，取決于驅(qū)動桿104和樞軸連接 器102的布置、以及樞軸連接器102是如何構(gòu)造為控制驅(qū)動單元 29。速度控制組件21通過兩個轉(zhuǎn)向凸輪40接收來自轉(zhuǎn)向組件20 的轉(zhuǎn)向輸入。每個轉(zhuǎn)向凸輪40采用轉(zhuǎn)向命令臂124連接到速度凸 輪112。轉(zhuǎn)向命令臂124具有通常V形的主體并在樞軸126處與底 盤14連接。轉(zhuǎn)向命令臂124的一端包含可移動地連接到轉(zhuǎn)向凸輪 40的隨動機(jī)構(gòu)連接器128。具體地，在該實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向凸輪40具有轉(zhuǎn)向狹槽127，該狹槽接納隨動機(jī)構(gòu)連接器128。轉(zhuǎn)向命令臂
124的另一端釆用滑動件133連接到驅(qū)動桿104?；瑒蛹?33可以 任意適當(dāng)?shù)姆绞?見圖4)銷接到轉(zhuǎn)向命令臂124，這樣它可以圍 繞其銷軸線樞轉(zhuǎn)并沿著驅(qū)動桿104的一部分的長度移動，同時不破 壞驅(qū)動桿的縱向位置和致動其中一個驅(qū)動單元29。轉(zhuǎn)向命令臂124 可以選擇性地使隨動機(jī)構(gòu)120在速度狹槽119內(nèi)并沿著速度狹槽 119的長度移動。結(jié)果，轉(zhuǎn)向凸輪40的位置可以控制在速度狹槽 119內(nèi)隨動機(jī)構(gòu)120與速度凸輪112接合的位置。
如圖12所示，轉(zhuǎn)向凸輪40上的轉(zhuǎn)向狹槽127具有同心(dwe11) 部分130,該同心部分具有第一輪廓，第一輪廓用于在轉(zhuǎn)彎過程中 當(dāng)轉(zhuǎn)向凸輪40位于車輛10的外側(cè)時控制隨動機(jī)構(gòu)連接器128的位 置。同心部分130可以包括端部130A，該端部具有與同心部分130 的內(nèi)部130B不同的輪廓。轉(zhuǎn)向狹槽127還具有凸輪部分131，該 凸輪部分具有第二輪廓，用于在轉(zhuǎn)彎過程中當(dāng)轉(zhuǎn)向凸輪40位于車 輛10的內(nèi)側(cè)時控制隨動機(jī)構(gòu)連接器127的位置。同心部分130的 第一輪廓與凸輪部分131的第二輪廓不同。凸輪部分131可以具有 端部131A和內(nèi)部131B。端部131A可以具有與內(nèi)部131B不同的輪 廓。當(dāng)轉(zhuǎn)向凸輪40位于其中性位置時，隨動機(jī)構(gòu)連接器128位于 同心部分130和凸輪部分131之間的接合點(diǎn)132中。
下面將參照位于車輛10 (例如圖4中所示)的右側(cè)的轉(zhuǎn)向凸 輪40和速度凸輪112對速度組件21的操作進(jìn)行描述，以說明來自 轉(zhuǎn)向輸入裝置24的轉(zhuǎn)向輸入和來自速度輸入裝置28的速度輸入是 如何可以集成的。圖14A-14C和15A-15C示意性地示出當(dāng)被轉(zhuǎn)向凸 輪40(為了清楚，被去除)控制時，速度凸輪112、隨動機(jī)構(gòu)120 和對于車輛10的不同的速度和轉(zhuǎn)彎組合的樞軸連接器102的多個200680033610.5
說明書第32/49頁位置。
圖14A-14C描述了 "一直向前"的操作模式，其中沒有向轉(zhuǎn)
向輸入裝置24的轉(zhuǎn)向輸入。圖14A示出中性位置，其中沒有速度 輸入，或者速度輸入裝置28 (圖10)位于中性位置N。當(dāng)駕駛員 在第一或前進(jìn)方向上壓下速度輸入裝置28時，速度凸輪112通過 速度輸入軸110 (圖10)圍繞樞軸118旋轉(zhuǎn)。這樣的旋轉(zhuǎn)的一個結(jié) 果在圖14B中被描述。該動作導(dǎo)致樞軸連接器102遠(yuǎn)離中性位置N 移動，這導(dǎo)致車輛10在前進(jìn)方向上驅(qū)動。在該過程中，轉(zhuǎn)向凸輪 40 (圖11)保持在恒定的默認(rèn)位置，這導(dǎo)致隨動機(jī)構(gòu)120保持在 速度狹槽119的一端。在圖示的實(shí)施例中，這是速度狹槽119的底 端。如圖14C所示，沿第二或倒退方向下壓速度輸入裝置28會使 速度凸輪112沿相反的方向圍繞樞軸118旋轉(zhuǎn)。速度凸輪112在該 相反方向上的旋轉(zhuǎn)沿著相反的方向迫使隨動機(jī)構(gòu)120。這使樞軸連 接器102位于中性位置N的相反側(cè)上，導(dǎo)致驅(qū)動單元29反方向驅(qū) 動。
下面將對當(dāng)轉(zhuǎn)彎被轉(zhuǎn)向輸入裝置24控制時車輛10的操作進(jìn) 行解釋。回到圖4和12，使轉(zhuǎn)向凸輪40沿第一方向(例如，進(jìn)行 將圖示的輸入構(gòu)件40放置在轉(zhuǎn)彎的外側(cè)的轉(zhuǎn)彎)旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致隨動機(jī) 構(gòu)連接器128沿著轉(zhuǎn)向狹槽127的同心部分130的內(nèi)部130B的曲 率運(yùn)行。內(nèi)部130B的輪廓是這樣的，以至于隨動機(jī)構(gòu)連接器128 在轉(zhuǎn)向狹槽127中滑動，這樣轉(zhuǎn)向命令臂124保持靜止并不會圍繞 樞軸126旋轉(zhuǎn)。當(dāng)靜止時，轉(zhuǎn)向命令臂124不會改變隨動機(jī)構(gòu)120 在速度凸輪112的狹槽119內(nèi)的位置。但是，如果想要進(jìn)行極限轉(zhuǎn) 彎，例如會使前輪轉(zhuǎn)過大約60度或更大的轉(zhuǎn)彎，轉(zhuǎn)向凸輪40被旋 轉(zhuǎn)以至于隨動機(jī)構(gòu)連接器128到達(dá)端部130A。端部130A的輪廓被構(gòu)造成使得隨動機(jī)構(gòu)連接器128被凸輪帶動并導(dǎo)致轉(zhuǎn)向控制臂124 樞轉(zhuǎn)，從而隨動機(jī)構(gòu)120復(fù)位，以使外側(cè)的傳動裝置驅(qū)動單元29
為了極限轉(zhuǎn)彎而變慢，如下面所描述的。
可替換地，使轉(zhuǎn)向凸輪40逆時針旋轉(zhuǎn)(例如，進(jìn)行將輸入構(gòu) 件40放置在轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)的右轉(zhuǎn)彎)導(dǎo)致隨動機(jī)構(gòu)連接器128沿著 轉(zhuǎn)向狹槽127的凸輪部分131的曲率移動。內(nèi)部131B的輪廓是這 樣的，以至于轉(zhuǎn)向凸輪40在隨動機(jī)構(gòu)連接器128上施加力，導(dǎo)致 轉(zhuǎn)向命令臂124圍繞樞軸126移動。當(dāng)轉(zhuǎn)向命令臂124樞轉(zhuǎn)時，它 使隨動機(jī)構(gòu)120沿著速度凸輪112的速度狹槽119的長度移動。這 提供了來自轉(zhuǎn)向凸輪40的轉(zhuǎn)向輸入以與速度輸入集成。作為操作 者控制速度輸入裝置28的結(jié)果，該集成產(chǎn)生了 "混合輸出"，該混 合輸出通過驅(qū)動桿104向傳動裝置系統(tǒng)傳遞。在本文中混合輸出是 速度輸入(例如，壓下踏板)和轉(zhuǎn)向輸入(例如，使轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)動) 的組合產(chǎn)生的。在美國專利No. 6， 904， 985中，來自驅(qū)動放大器116 的輸出和來自轉(zhuǎn)向放大器112的輸出都不是混合輸出，所述驅(qū)動放 大器116穿過驅(qū)動連接裝置38以驅(qū)動傳動裝置30，所述轉(zhuǎn)向放大 器112穿過轉(zhuǎn)向連接裝置48以使傳動裝置32轉(zhuǎn)向。
下面參照圖15A-15C，圖15A示出了在轉(zhuǎn)向輸入裝置24 (圖 1)旋轉(zhuǎn)以進(jìn)行最大內(nèi)轉(zhuǎn)彎的情況下，速度凸輪112、被轉(zhuǎn)向凸輪 40控制的隨動機(jī)構(gòu)120、和樞軸連接器102的位置，這樣，圖示的 速度凸輪112控制轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)的驅(qū)動單元29。在內(nèi)轉(zhuǎn)彎過程中，轉(zhuǎn) 向凸輪40使隨動機(jī)構(gòu)120在速度狹槽119中從圖14A-14C中所示 的位置向速度狹槽119的相對端移動。因此，當(dāng)速度輸入裝置28 如圖15B中描述的沿第一或前進(jìn)方向下壓時，用于內(nèi)驅(qū)動單元29 的速度凸輪112的幾何輪廓使樞軸連接器102沿反方向運(yùn)動。下壓速度輸入裝置28以向前驅(qū)動車輛，轉(zhuǎn)向輸入裝置24完全地轉(zhuǎn)動以 導(dǎo)致內(nèi)轉(zhuǎn)彎，導(dǎo)致樞軸連接器102反向驅(qū)動在轉(zhuǎn)彎內(nèi)側(cè)的驅(qū)動輪 16。在用于外側(cè)驅(qū)動單元29的相反的速度凸輪112 (未示出)中 的隨動機(jī)構(gòu)120不會朝著速度狹槽119的上端移動。因此，外側(cè)車 輪被向前驅(qū)動，并導(dǎo)致低到零半徑的轉(zhuǎn)彎。
當(dāng)速度輸入裝置28沿第二方向或反方向被下壓時，速度凸輪 112沿圖15C中描述的第二方向旋轉(zhuǎn)。這導(dǎo)致樞軸連接器102命令 內(nèi)驅(qū)動單元29沿前進(jìn)方向驅(qū)動內(nèi)驅(qū)動輪16。這樣，作為接收兩個 混合輸出的驅(qū)動單元的結(jié)果，前進(jìn)或倒退的ZTR轉(zhuǎn)向(或至少小轉(zhuǎn) 彎半徑轉(zhuǎn)向)被實(shí)現(xiàn)。雖然前可轉(zhuǎn)向輪18可以按上面提出的阿克 曼幾何輪廓進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)20可以構(gòu)造為釆用充分的工 程判斷的任意所期望的方式使前輪18轉(zhuǎn)向。
如圖14A-14C和15A-15C所示，隨動機(jī)構(gòu)120在速度狹槽119 內(nèi)的位置可以通過利用轉(zhuǎn)向凸輪40 (在圖11中可見)施加力進(jìn)行 調(diào)節(jié)。優(yōu)選地，可通過以現(xiàn)有技術(shù)中已知的方式連接到隨動機(jī)構(gòu) 120上的彈簧(未示出)施加的偏壓力將隨動機(jī)構(gòu)120偏壓到中性 位置上。當(dāng)轉(zhuǎn)向輸入裝置24被轉(zhuǎn)動時，驅(qū)動桿104選擇性地移動 通過速度狹槽119以從第一方向位置經(jīng)過到第二方向位置。優(yōu)選 地，隨動機(jī)構(gòu)120以類似的方式從速度狹槽119的底部滑動到頂部， 取決于通過轉(zhuǎn)向輸入裝置24控制的轉(zhuǎn)彎的大小，并建立了一系列 或多個軌跡，隨動機(jī)構(gòu)120選擇性地被操縱通過該軌跡。因此，隨 動機(jī)構(gòu)120選擇性地位于速度狹槽119內(nèi)的第一和第二最大位置之 間的不同的點(diǎn)處。用這種方法，并且由于轉(zhuǎn)向凸輪40獨(dú)立地或異 步地旋轉(zhuǎn)，樞軸連接器102可以通過來自驅(qū)動桿104的獨(dú)立混合輸 出的接收而獨(dú)立地被控制，以沿著前進(jìn)和倒退方向以與適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向一致的方式轉(zhuǎn)向和推進(jìn)車輛10。此外，轉(zhuǎn)向凸輪40和速度凸輪112 優(yōu)選地構(gòu)造成在前進(jìn)方向時，距離樞軸連接器112可以被隨動機(jī)
構(gòu)120移動的中性位置N的最大距離比倒退方向時的最大距離大。 結(jié)果，給定的驅(qū)動單元29 (更一般地，傳動裝置系統(tǒng))在前進(jìn)方 向比倒退方向時產(chǎn)生更大的最大速度值。例如，在一個實(shí)施例中， 車輛的最大前進(jìn)速度為大約6mph，最大倒退速度為大約4mph。
優(yōu)選地，驅(qū)動輪16和前輪18的轉(zhuǎn)向特性是相匹配的，這樣， 驅(qū)動輪16和前輪18提供的轉(zhuǎn)向配合以轉(zhuǎn)向車輛10。因此，驅(qū)動 輪16引起的轉(zhuǎn)彎度可以與前輪18的轉(zhuǎn)向角度相配合，這樣，驅(qū)動 輪16不會試圖使車輛轉(zhuǎn)過比前輪18更急的彎，反之亦然。在圖示 的實(shí)施例中，這是通過選擇轉(zhuǎn)向凸輪140的轉(zhuǎn)向狹槽127的曲率以 與前輪的轉(zhuǎn)向角度相配合來實(shí)現(xiàn)的。與使一些常規(guī)車輛的前自位輪 轉(zhuǎn)彎所需的扭矩量相比較，這也可以減少驅(qū)動輪16使車輛轉(zhuǎn)彎所 需的扭矩量。采用可轉(zhuǎn)向輪18，車輛的操作者不需要操作現(xiàn)有的 杠桿-控制ZTR車輛所需熟練水平，在轉(zhuǎn)彎過程中，損壞驅(qū)動表面 的可能性，例如通過使內(nèi)驅(qū)動輪滑動而撕毀草坪的可能性減少了， 可能也會消除。
在操作中，轉(zhuǎn)向組件2 0通過所期望的轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè)上的轉(zhuǎn)向凸 輪40提供了轉(zhuǎn)向輸入，所述轉(zhuǎn)向輸入改變了通過組件101從速度 凸輪112接收、向驅(qū)動單元29發(fā)出的速度命令的狀況。所期望的 轉(zhuǎn)彎的外側(cè)的轉(zhuǎn)向凸輪40不會改變小轉(zhuǎn)彎中的向驅(qū)動單元29發(fā)出 的速度命令的狀況。
速度曲線
對于極限轉(zhuǎn)彎來說，優(yōu)選的是外側(cè)的驅(qū)動單元29慢下來，以 便前輪不會犁地(plow)。圖16示出兩個傳動裝置驅(qū)動單元29產(chǎn)生的、作為轉(zhuǎn)向輸入的函數(shù)的驅(qū)動輪16的車輪速度的一個實(shí)例，
假定來自速度輸入裝置28的恒定的轉(zhuǎn)向輸入("恒定的踏板")。該
圖表示，在轉(zhuǎn)彎過程中，內(nèi)側(cè)車輪的減速比外側(cè)車輪快很多。內(nèi)側(cè)
車輪具有零速度用于大約90度的轉(zhuǎn)彎，并具有其中內(nèi)側(cè)車輪轉(zhuǎn)彎 大約108度的最大反向速度。對于轉(zhuǎn)彎達(dá)到大約60度的情況，外 側(cè)車輪適合地保持或甚至微微增加其速度。為了更大的轉(zhuǎn)彎，當(dāng)內(nèi) 側(cè)車輪在108度時產(chǎn)生零轉(zhuǎn)彎半徑時，外側(cè)車輪逐漸地慢下來直到 它減慢到相等大小的、但是沿著前進(jìn)方向的速度。圖16中的車輪 速度對所施加的轉(zhuǎn)向的圖表僅僅是轉(zhuǎn)向組件20、速度控制組件21 和集成裝置27如何可以操作的一個實(shí)例。它們可以構(gòu)造為產(chǎn)生其 它的速度形狀。
轉(zhuǎn)向組件20、速度控制組件21和集成裝置27 —起工作以在 車輛IO轉(zhuǎn)彎時提供減少的平均速度，如圖16中的速度曲線所示。 轉(zhuǎn)向組件20、速度控制組件21和集成裝置27 —起工作以平衡由 驅(qū)動輪16傳輸?shù)呐ぞ?，并在兩個傳動裝置驅(qū)動單元29從前進(jìn)到倒 退方向的所期望的速度范圍中為車輛10提供無限的和受控的速度 調(diào)節(jié)。
轉(zhuǎn)彎導(dǎo)致內(nèi)隨動機(jī)構(gòu)120的轉(zhuǎn)向輸入，這使得隨動機(jī)構(gòu)120 位于更接近速度凸輪112繞其樞轉(zhuǎn)的點(diǎn)118的速度狹槽119內(nèi)。這 使驅(qū)動桿104的運(yùn)動量減小。相應(yīng)地，樞軸連接器102在內(nèi)側(cè)上的 橫向位移減小了，內(nèi)驅(qū)動輪16被更慢地驅(qū)動。驅(qū)動輪16之間的旋 轉(zhuǎn)速度的差別使車輛IO轉(zhuǎn)彎。只要轉(zhuǎn)向輸入裝置24的設(shè)置不變， 該轉(zhuǎn)彎可被保持，與速度凸輪112的位置無關(guān)。甚至當(dāng)駕駛員通過 在速度輸入裝置28上轉(zhuǎn)換輸入而使車輛10倒退時，內(nèi)車輪16上 的速度大小會保持比外車輪16小，這樣，車輛繼續(xù)沿相同的方向轉(zhuǎn)彎。因此，當(dāng)反方向行駛時，可保持一致的或適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)向。此外， 轉(zhuǎn)向凸輪40的運(yùn)動不會使速度凸輪112復(fù)位；它僅僅改變每個隨
動機(jī)構(gòu)120在速度凸輪112中的一個的速度狹槽119內(nèi)放置的位
置。并且由于速度狹槽可以構(gòu)造為具有上述半徑的圓弧，轉(zhuǎn)向輸入
裝置24 (圖1)的運(yùn)動不會導(dǎo)致驅(qū)動輪16的任意旋轉(zhuǎn)或車輛10的 任意運(yùn)動。這應(yīng)當(dāng)與車輛10的操作者的期望一致，該操作者可以 習(xí)慣于釆用一個控制裝置(例如，速度輸入裝置28)控制車輛的 運(yùn)動和速度并采用另一個控制裝置(例如，轉(zhuǎn)向輸入裝置24)進(jìn) 行轉(zhuǎn)向。
蝸輪實(shí)施例
下面參照圖17-20，用于集成來自轉(zhuǎn)向輸入裝置24的轉(zhuǎn)向輸 入和來自速度輸入裝置28的速度輸入的替換實(shí)施例被示出。如在 上面的實(shí)施例所示，驅(qū)動單元(未示出)連接到連接組件，該組件 包括一對與樞軸連接器(未示出)樞轉(zhuǎn)連接的驅(qū)動桿104A。該實(shí) 施例示出驅(qū)動桿104A，具有布置在一端(可以連接到布置在另一 個驅(qū)動桿(未示出)上的直角桿)以調(diào)節(jié)傳動裝置驅(qū)動單元的定位 的直角桿。
圖17示出通過第二速度軸115A連接到兩個速度凸輪112A的 速度輸入軸110。速度輸入軸110的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致第二速度軸115A的 旋轉(zhuǎn)，這又使速度凸輪112A旋轉(zhuǎn)。速度凸輪112A具有與在前面的 實(shí)施例中描述的速度凸輪112基本上相似的形狀和基本上相似的 速度狹槽119A。位于驅(qū)動桿104A端部的隨動機(jī)構(gòu)120A采用可滑 動地接納在狹槽119A內(nèi)的叉臂121A和銷122A連接到速度凸輪 112A。速度凸輪112A和隨動機(jī)構(gòu)120A不需要進(jìn)一步的描述，因?yàn)?它們與上面所描述的實(shí)施例的速度凸輪112和隨動機(jī)構(gòu)120相似。兩個轉(zhuǎn)向凸輪40A連接到底盤14，這樣，它們圍繞樞軸41A 旋轉(zhuǎn)，并通過蝸輪150連接到轉(zhuǎn)向輸入裝置24 (圖1)。蝸輪150 位于轉(zhuǎn)向軸30的端部，這樣，作為轉(zhuǎn)向輸入裝置24的旋轉(zhuǎn)的結(jié)果， 蝸輪150沿第一和第二方向旋轉(zhuǎn)。蝸輪具有圍繞其外圓周切割的第 一和第二可變節(jié)距凹槽152、 153。左轉(zhuǎn)向凸輪40A通過定位銷154 與蝸輪150接合，右轉(zhuǎn)向凸輪40A通過定位銷155與蝸輪接合。定 位銷154被接納在第一可變節(jié)距凹槽153中。同樣地，定位銷155 被接納在第二可變節(jié)距凹槽153中?？勺児?jié)距凹槽152、 153構(gòu)造 為當(dāng)蝸輪150旋轉(zhuǎn)時，使定位銷154、 155選擇性地使轉(zhuǎn)向凸輪40A 樞轉(zhuǎn)。
圖18示出可變節(jié)距凹槽152具有同心部分152A，在該部分中， 可變節(jié)距凹槽152具有第一輪廓?？勺児?jié)距凹槽152還具有凸輪部 分152B，在該部分152B中，可變節(jié)距凹槽152具有第二輪廓。第 一輪廓與第二輪廓是不同的當(dāng)同心部分152A在渦輪150的圓周 周圍沿著渦輪體以均勻的高度延伸時，凸輪部分152B具有基本上 螺旋形的構(gòu)造。在一個實(shí)施例中，同心部分152A和凸輪部分152B 中的每一個在渦輪的圓周周圍覆蓋大約240度。但是，取決于所期 望的應(yīng)用并采用充分的工程判斷，同心部分152A和凸輪部分152B 的長度可以比這個大或小。當(dāng)轉(zhuǎn)向凸輪40A位于其中性位置時，定 位銷154位于可變節(jié)距凹槽152的同心部分和凸輪部分152A、152B 之間的接合點(diǎn)156處。第二可變節(jié)距凹槽153具有在接合點(diǎn)157處 會合的相似的同心部分153A和凸輪部分153B。
圖18示出定位銷154和155位于中性位置的情況，具體地， 銷位于在其各自的凹槽152和153內(nèi)的接合點(diǎn)156、 157中。
圖19示出了第二情況，之后蝸輪150通過轉(zhuǎn)向輸入裝置24(圖1)的旋轉(zhuǎn)被旋轉(zhuǎn)。在該第二情況中，定位銷154已經(jīng)穿過凹
槽152的同心部分152A,定位銷155已經(jīng)穿過凹槽153的凸輪部 分153B。
在圖20的放大圖中可以最佳地看到，轉(zhuǎn)向命令臂124A從轉(zhuǎn) 向凸輪40A延伸。轉(zhuǎn)向命令臂124A采用滑動件133A連接到連接組 件101A上，并控制隨動機(jī)構(gòu)120A的位置，以采用與在上述實(shí)施例 中轉(zhuǎn)向命令臂124控制隨動機(jī)構(gòu)120位置的相同的方法向速度凸輪 112A提供轉(zhuǎn)向輸入。
在操作中，蝸輪150響應(yīng)于轉(zhuǎn)向輸入裝置24 (圖1)上的轉(zhuǎn) 向輸入而旋轉(zhuǎn)。當(dāng)蝸輪150逆時針旋轉(zhuǎn)時(例如，當(dāng)想要進(jìn)行左轉(zhuǎn) 彎時，左轉(zhuǎn)彎將圖20中所示的輸入凸輪40A放置在轉(zhuǎn)彎的外側(cè)上)， 定位銷155沿著凹槽153的同心部分153A的曲率運(yùn)行。同心部分 153A的輪廓構(gòu)造為定位銷155沿其運(yùn)行，蝸輪150不會使轉(zhuǎn)向凸 輪40A圍繞樞軸41A旋轉(zhuǎn)；相反，轉(zhuǎn)向凸輪40A基本上保持固定。 這樣，轉(zhuǎn)向命令臂124A不會使得隨動機(jī)構(gòu)120A在速度凸輪112A 的狹槽119A中復(fù)位。
可替換地，當(dāng)蝸輪150順時針旋轉(zhuǎn)時(例如，當(dāng)想要進(jìn)行右 轉(zhuǎn)彎時，右轉(zhuǎn)彎將輸入凸輪40A放置在轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè))，定位銷155 在凹槽153的凸輪部分153B內(nèi)運(yùn)行。凸輪部分153B的輪廓構(gòu)造為 使得蝸輪150在定位銷155上施加力，所述力使轉(zhuǎn)向凸輪40A圍繞 樞軸41A樞轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)向凸輪40A樞轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)向命令臂124A使隨動 機(jī)構(gòu)120A在速度凸輪112A的狹槽119A內(nèi)移動。相對側(cè)上的轉(zhuǎn)向 凸輪40A以相似的方式響應(yīng)。
在該實(shí)施例中，想要的轉(zhuǎn)彎的外側(cè)上的轉(zhuǎn)向凸輪40A不會改 變隨動機(jī)構(gòu)120A相對于速度凸輪112A的位置。另一方面，內(nèi)側(cè)上的轉(zhuǎn)向凸輪40A改變隨動機(jī)構(gòu)120A的位置。蝸輪150 (更特別地， 可變節(jié)距凹槽152、 153的形狀)可以構(gòu)造為在極限轉(zhuǎn)彎過程中使 傳動裝置系統(tǒng)(具體地，外側(cè)驅(qū)動單元)通常變慢，以幫助防止前 輪18發(fā)生犁地。速度凸輪112A通過速度輸入裝置28的操作的旋 轉(zhuǎn)和樞軸連接器通過連接裝置的操作基本上與上述實(shí)施例中和圖 14A-14C中示出的元件的操作相同，因此無需重復(fù)了。
在上述的實(shí)施例中，車輛包括右和左轉(zhuǎn)向凸輪(40和40A)、 右和左速度凸輪(112和112A)、和右和左隨動機(jī)構(gòu)(120和120A)。 車輛右側(cè)的隨動機(jī)構(gòu)連接到右傳動裝置驅(qū)動單元29上，并被右側(cè) 轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和右側(cè)速度凸輪控制。左隨動機(jī)構(gòu)連接到左傳動裝置驅(qū)動 單元29上，并被左側(cè)轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)和左側(cè)速度凸輪控制。每個轉(zhuǎn)向凸 輪影響其各自的隨動機(jī)構(gòu)相對于相關(guān)的速度凸輪的位置。
可替換地，車輛IO可以包括單個轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，該轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)采用 連接組件與單個速度機(jī)構(gòu)相互作用，該連接組件具有單個隨動機(jī)
構(gòu)，該隨動機(jī)構(gòu)帶有多個腿，所述腿通常與傳動裝置系統(tǒng)、更具體 地傳動裝置驅(qū)動單元29相互作用。此外，在下面將進(jìn)行描述的本 裝置和系統(tǒng)的其它實(shí)施例中，轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)可以改變速度機(jī)構(gòu)相對于隨 動機(jī)構(gòu)的位置。
齒條和小齒輪實(shí)施例
圖21-25D示出速度控制組件21B和轉(zhuǎn)向組件20B的一部分。 轉(zhuǎn)向組件20B包括齒輪200形式的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，其外部有齒以與連接 到轉(zhuǎn)向輸入裝置(例如，轉(zhuǎn)向輸入24，未示出)的齒輪或傳動鏈 (為簡單起見，從附圖中省略)嚙合。這樣，駕駛員使轉(zhuǎn)向輸入裝 置的運(yùn)動使齒輪200旋轉(zhuǎn)。速度控制組件21B包括速度機(jī)構(gòu)，該機(jī) 構(gòu)具有主動和從動齒條202、 204，所述齒條連接到齒輪200以便它們與其一起轉(zhuǎn)動，但能夠相對它縱向移動。如圖22所示，該連
接是通過206、 208獲得的，所述凸緣從齒輪200凸出，并且可滑 動地接納在各自的齒條202、 204的縱向狹槽210、 212中?？梢圆?用用于提供正方向布置的其它方法。例如，兩個齒條可以可滑動地 連接(例如，采用軸承)到基板(未示出)。該基板可以連接到具 有側(cè)壁(未示出)的安裝板219 (下面進(jìn)行討論)以封閉和保護(hù)齒 條。
速度凸輪21B還包括速度控制齒條214，該齒條連接到速度輸 入裝置(例如，速度輸入裝置28，未示出)并可通過該速度輸入 裝置沿其縱向方向可移動。速度控制齒條214與速度控制小齒輪 216嚙合。齒輪200和速度控制小齒輪216被軸頸安裝(journaled) 在安裝小齒輪218的軸217上。軸217被軸頸安裝在安裝板219中， 這樣它可以旋轉(zhuǎn)，但是其軸線被固定。雖然未被示出，但是安裝板 219可以具有狹槽，速度控制齒條214可以采用凸緣連接到安裝板 219，所述凸緣從位于狹槽中的速度控制齒條214凸出。齒輪200 具有速度控制小齒輪216凸出進(jìn)入其中的圓頂形的內(nèi)部區(qū)域。該圓 頂被切割以使速度控制小齒輪216能夠與速度控制齒條214嚙合。 安裝小齒輪218與從動齒條204嚙合但是在主動齒條202中的非齒 形的縱向凹槽220中運(yùn)行，這樣，它不會限制任一個齒條的縱向運(yùn) 動-當(dāng)從動齒條204移動時，安裝小齒輪218是自由輪。速度控制 小齒輪216與主動齒條202嚙合，這樣速度控制齒條214的位移產(chǎn) 生主動齒條202的相應(yīng)的位移。
包括隨動機(jī)構(gòu)小齒輪224 (隨動機(jī)構(gòu)的一種)的集成裝置與主 動和從動齒條202、 204的下部區(qū)域嚙合。隨動機(jī)構(gòu)小齒輪224可 旋轉(zhuǎn)地安裝到由"T"形桿130支撐的轉(zhuǎn)向軸(stub axle) 225上。桿260具有套管158形式的支點(diǎn)，其可沿著形成為安裝板219內(nèi)的 狹槽160的導(dǎo)軌移動，其左和右翼連接到傳動裝置驅(qū)動單元122L、 122R(可以是上面描述的HST，或者任意其它適當(dāng)?shù)膫鲃友b置系統(tǒng)， 例如下面描述的兩個無級變速傳動裝置)的比例控制桿14禮、144R (在功能上與上面描述的樞軸連接器102是相當(dāng)?shù)?上。雖然在某 些附圖中，隨動機(jī)構(gòu)小齒輪224被示出與安裝小齒輪218同軸，但 是它可以響應(yīng)于來自速度輸入裝置(未示出)的輸入遠(yuǎn)離該位置移 動。
齒條202、 204、 214共同形成引導(dǎo)路徑，所述引導(dǎo)路徑可通 過齒輪200采用轉(zhuǎn)向輸入裝置圍繞由軸271限定的固定軸線旋轉(zhuǎn)。 隨動機(jī)構(gòu)小齒輪224的徑向位置(其中心與固定軸線的距離)通過 引導(dǎo)路徑的旋轉(zhuǎn)是不變的，并僅僅取決于速度控制齒條214的位 置。圖24示出當(dāng)速度輸入裝置位于零或中性位置和轉(zhuǎn)向輸入裝置 位于"一直向前"位置時的構(gòu)造。隨動機(jī)構(gòu)小齒輪224的軸線位于 固定軸線217上，相應(yīng)地，桿130 (為了表達(dá)的簡化，從圖24-25D 中省略)定位成使兩個傳動裝置驅(qū)動單元122L、 122R位于中性位 置。圖25A示出轉(zhuǎn)向輸入裝置保持在零位置(主動和從動齒條202、 204的定位與前面的附圖中一樣)、但是速度輸入裝置使速度控制 齒條214 (在這些附圖中未看到)推進(jìn)的構(gòu)造，該運(yùn)動已經(jīng)通過速 度控制小齒輪216傳遞到主動齒條202。因此，隨動機(jī)構(gòu)小齒輪224 已經(jīng)從固定軸線217向前移動。如在前面的實(shí)施例中，該向前的位 移的效果是將兩個傳動裝置驅(qū)動單元122L、 122R設(shè)置為相同的前 進(jìn)比例，并使車輛10沿直線移動。如果保持圖25A中的速度控制 設(shè)置，但是駕駛員使轉(zhuǎn)向輸入裝置移動以要求右轉(zhuǎn)彎，那么可以達(dá) 到圖25B中的構(gòu)造。主動和從動齒條202、 204已經(jīng)轉(zhuǎn)過90度。在這個過程中，主動和從動齒條202、 204在速度控制小齒輪216周 圍旋轉(zhuǎn)，使它們同等地并沿相反的方向移動。因此，隨動機(jī)構(gòu)小齒 輪224從固定軸線217的徑向位移未被改變。隨動機(jī)構(gòu)小齒輪224 被橫向移動以產(chǎn)生右轉(zhuǎn)彎。
仍然保持相同的速度控制設(shè)置，但是使轉(zhuǎn)向輸入裝置24移動 以要求左轉(zhuǎn)彎，這導(dǎo)致圖25C中的構(gòu)造。另一方面，隨動機(jī)構(gòu)小齒 輪224的徑向位移不變。
圖25D示出當(dāng)轉(zhuǎn)向輸入裝置被設(shè)置為零、但是速度控制齒條 被退回以使隨動機(jī)構(gòu)小齒輪224向后移動時的構(gòu)造，這使傳動裝置 驅(qū)動單元122L、 122R設(shè)置為相同的后退比率并導(dǎo)致車輛IO沿直線 倒退。
在上面描述的主動/從動齒條的實(shí)施例中，速度輸入裝置確定 隨動機(jī)構(gòu)的徑向距離或隨動機(jī)構(gòu)與引導(dǎo)路徑圍繞其旋轉(zhuǎn)的軸線的 徑向距離是顯而易見的。通過移動轉(zhuǎn)向輸入裝置而產(chǎn)生的隨動機(jī)構(gòu) 的位移是徑向距離的函數(shù)。使引導(dǎo)路徑旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致一個傳動裝置驅(qū)動 單元相對于另一個的比率改變，而在同一意義上，使隨動機(jī)構(gòu)沿著 引導(dǎo)路徑移動會改變兩個比率。
圖26示出在功能上與圖21-25D相似、但是被認(rèn)為組裝更方 便的裝置。該裝置包括主動齒條402和從動齒條404，但是在該實(shí) 施例中，齒條通過一兩部分的殼體450、 452接納并安裝。殼體和 齒條可以圍繞軸線454旋轉(zhuǎn)。安裝小齒輪418通過被鍵入(spline) 安裝板419中的整體凸出部456在空間上被固定。殼體部件450具 有整體軸環(huán)458，殼體通過其可旋轉(zhuǎn)地安裝在凸出部456上。通過 安裝小齒輪418內(nèi)的軸向孔延伸的是速度控制小齒輪416的整體軸 460，該軸被鍵入上部齒輪462中，通過所述齒輪462，可進(jìn)行速度控制。上部齒輪462通過采用鏈條或另外的齒條的裝置(未示出) 連接到速度輸入裝置上。殼體450、 452和殼體安裝到其上的齒條 的旋轉(zhuǎn)通過轉(zhuǎn)向齒輪464進(jìn)行控制，齒輪464支撐在殼體上，并通 過采用另外的齒輪、鏈條或另外的齒條的裝置(未示出)連接到轉(zhuǎn) 向輸入裝置。安裝到"T"形桿430 (與上面描述的桿130相似) 上的轉(zhuǎn)向軸425凸出進(jìn)入隨動機(jī)構(gòu)小齒輪424的軸孔中。桿430以 上面的圖21-23中描述的方法連接到傳動裝置系統(tǒng)上，更特別地連 接到兩個驅(qū)動單元上。隨動機(jī)構(gòu)小齒輪424與主動和從動齒條402、 404嚙合。速度控制小齒輪416僅與主動齒條402嚙合，這樣通過 速度輸入裝置移動該小齒輪會使隨動機(jī)構(gòu)小齒輪424徑向移動。固 定安裝的小齒輪418僅與從動齒條404嚙合以保證當(dāng)殼體旋轉(zhuǎn)時， 從動齒條后退以補(bǔ)償主動齒條的推進(jìn)。結(jié)果，殼體的旋轉(zhuǎn)不會自行 地改變隨動機(jī)構(gòu)小齒輪424的徑向位置。
該裝置的組裝包括將所有的相關(guān)部件放在殼體部件450中， 然后增加殼體部件452以將其保持在適當(dāng)?shù)奈恢谩ｋm然從附圖中看 不是很清楚，但是殼體450、 452形成了包含齒條的整個長度并留 給它們空間以縱向移動的伸長的外殼。轉(zhuǎn)向軸425及其周圍的凸出 轂464凸出通過殼體部件452內(nèi)的伸長狹槽以給予它們縱向移動的 自由。密封裝置，包括"0"形環(huán)密封裝置466、 468，在殼體450、 452中保持潤滑劑。在安裝板419上安裝殼體組件通過下面的方式 獲得將軸460通過其孔插入到安裝板中，并將上部齒輪462固定 在軸460上的適當(dāng)位置上以防止其隨后的退回。
圖27和28示出一種設(shè)計(jì)成匹配阿克曼-類型車輪組件50的 特征的傳動裝置的方案。500表示的機(jī)構(gòu)用來控制與圖21-23中所 示的T-形桿相當(dāng)?shù)腡-形桿502的位置。在該實(shí)施例中，該桿的外端通過接納在互補(bǔ)形狹槽504中的球形頭503連接到變速器(在該 圖中不可見)的比例控制桿，這是對圖21-23中的實(shí)施例所作的微 小的修改。本裝置的更明顯的區(qū)別是齒輪506、 508的布置，機(jī)構(gòu) 500通過所述齒輪連接到轉(zhuǎn)向輸入裝置(未示出)。齒輪506起到 與圖2卜23中的齒輪200相同的作用它用于通過轉(zhuǎn)動桿502使機(jī) 構(gòu)500旋轉(zhuǎn)以提供所需的轉(zhuǎn)向效果。駕駛員能夠通過轉(zhuǎn)向輸入裝置 (例如，圖1中的轉(zhuǎn)向輸入裝置24)，該輸入裝置連接到與齒輪506 嚙合的轉(zhuǎn)向齒輪508。齒輪506和轉(zhuǎn)向齒輪508是非圓的，它們的
形狀選擇成提供轉(zhuǎn)向輸入裝置的位置和由兩個傳動裝置驅(qū)動單元 (例如上面描述的驅(qū)動單元29或122L， 122R)提供的比率之間所 需的關(guān)系。確定兩個齒輪506、 508的形狀是基于阿克曼轉(zhuǎn)向裝置 的特征(轉(zhuǎn)向輸入裝置位置對車輛轉(zhuǎn)彎半徑)和傳動裝置驅(qū)動單元 的特征(比例控制桿位置對比率)的簡單的數(shù)值運(yùn)算。在本實(shí)施例 中，這產(chǎn)生了具有三個彎曲側(cè)的齒輪506的形狀，如圖所示。齒輪 506、 508成形為始終保持嚙合狀態(tài)，這樣其中一個的形狀可確定 另一個的形狀。
圖29-31描述了無級變速傳動裝置(CVT)的結(jié)構(gòu)，其具有適 于用作傳動裝置驅(qū)動單元29的齒輪中性狀態(tài)。所描述的驅(qū)動單元 是環(huán)形路線(toroidal-race)，滾動牽引類型，雖然也可以使用其 它類型的CVT。例如，可以用在本系統(tǒng)和車輛中的"帶和槽輪"類 型的傳動裝置在美國專利No. 5,766， 105中公開了，該文獻(xiàn)在這里 作為引用。
圖示的CVT包括具有環(huán)形-凹陷的輸入盤310和對置的環(huán)形-凹陷的輸出盤312的變速器V。兩個滾子314、 316安裝在環(huán)形腔 內(nèi)，所述環(huán)形腔限定在輸入和輸出盤310、 312的相對的環(huán)形-凹陷的面之間，以采用可以通過使?jié)L子314、 316傾斜而改變的比率將 驅(qū)動力從輸入盤310傳遞到輸出盤312。
輸入盤310連接到被車輛的發(fā)動機(jī)(例如，車輛10的發(fā)動機(jī) 12)驅(qū)動的傳動裝置輸入軸318并與其一起旋轉(zhuǎn)。變速器V通過管 狀輸出軸320提供了輸出，軸320連接到輸出盤312并同軸布置在 輸入軸318周圍。輸入軸318和變速器輸出軸320向混合行星齒輪 系E1提供了輸入。如示意圖中所示，遠(yuǎn)離輸出盤312的變速器輸 出軸320的端部支撐混合行星齒輪系El的第一太陽齒輪Sl。齒輪 系El的齒輪架(carrier) Cl連接到輸入軸318并被其驅(qū)動。齒 輪架Cl支撐著4個相同的徑向均勻間隔的內(nèi)行星齒輪Pl和4個與 徑向內(nèi)行星齒輪Pl尺寸相等的相同的徑向均勻間隔的外行星齒輪 P2。徑向內(nèi)行星齒輪Pl與第一太陽齒輪Sl和4個徑向外行星齒輪 P2中相應(yīng)的一個嚙合。徑向外行星齒輪P2還與內(nèi)部齒形環(huán)Al嚙 合，齒形環(huán)Al形成混合行星齒輪系El的輸出。來自環(huán)A1的輸出 通過管狀同軸輸出軸332連接到簡單減速行星齒輪組E2。減速行 星齒輪組E2包括輸入太陽齒輪S2，齒輪S2由軸322支撐，與四 個由齒輪架C2支撐的均勻角度間隔的行星齒輪P3嚙合。行星齒輪 P3還與固定到傳動裝置殼體上的齒圈(annulus) A2嚙合。架C2 的旋轉(zhuǎn)形成減速行星齒輪組E2的輸出，并通過連接到架C2上的輸 入軸24傳遞到外部。輸出軸324與輸入軸318同軸，其一端接納 在輸出軸324的最里端的凹部326內(nèi)。輸出軸324連接到相關(guān)被驅(qū) 動的車輛車輪。
傳動裝置容納在支撐輸入軸和輸出軸318、 320的通常管狀的 外殼330內(nèi)。鄰近輸入軸318的外殼330的端部通過端板332被封 閉。圓錐形貝式彈簧墊圈334在端板332的內(nèi)表面和環(huán)形軸承板336之間延伸，盤336與變速器輸入盤310的外平面滾動接觸。貝 式彈簧墊圈向輸入盤310施加力("端部載荷")并允許扭矩通過滾 子314、 316從輸入盤310傳遞到輸出盤312。
通過改變兩個滾子314、 316 (下面進(jìn)行描述)的傾斜度，輸 出盤312相對于輸入盤310的速度可以改變。通過將傳動裝置輸入 和變速器輸出的旋轉(zhuǎn)聯(lián)合到混合行星齒輪系El中，傳動裝置的輸 出可以改變。在圖示的裝置中，傳動裝置可以通過"齒輪中性"在 完全倒退到完全前進(jìn)，以及其之間的任意位置改變。但是，變速器 的操作范圍可以通過齒輪傳動的適當(dāng)?shù)倪x擇適應(yīng)需要。例如，如果 傳動裝置固定在其上的車輛通常以前進(jìn)檔操作并且僅僅偶而倒退 操作，那么變速器可以布置為通過齒輪中性在低速倒退到高速前進(jìn) 改變。
用于改變兩個滾子314、 316的傾斜度的機(jī)構(gòu)在圖30中更詳 細(xì)地示出。每個滾子314、 316通過轉(zhuǎn)向軸342可旋轉(zhuǎn)地安裝在滾 子架340中，所述軸342可旋轉(zhuǎn)地安裝在滾子架的相對的平面支撐 板44、 46中。每個滾子架340的一端通過球軸承352 (例如，Rose 軸承有限公司制造的"Rose軸承")連接到控制桿350的橫桿348 的兩端的相應(yīng)的一個上?？刂茥U348具有位于兩個球軸承352的中 心點(diǎn)之間的中間位置的樞轉(zhuǎn)銷354。樞轉(zhuǎn)銷接納在狹槽356中，狹 槽356與樞轉(zhuǎn)銷相同寬度，但是相對于變速器的旋轉(zhuǎn)軸線沿徑向方 向伸長。狹槽356位于安裝凸緣358中，凸緣358凸出進(jìn)入輸入和 輸出盤310、 312之間的空間中的變速器中。
桿350具有致動臂360，臂360沿與連接兩個球軸承352 (與 桿的橫桿348的軸線垂直)的中心點(diǎn)的線垂直的方向凸出到變速器 殼體外部。該臂360形成一桿，傳動比率通過該桿控制，并且該桿與在圖22-25E中描述的比例控制桿144L、 144R相對應(yīng)。當(dāng)桿350 樞轉(zhuǎn)時，滾子310、 312中的一個被推動，另一個被拉動，兩個都 受到相同的扭矩。安裝凸緣358中的狹槽356內(nèi)的樞轉(zhuǎn)銷354的安 裝允許銷354向內(nèi)和向外徑向移動，這保證滾子的水平力相等且相 互抵消。這對于低成本的組件來說是有價(jià)值的，其中部件的制造有 可能不很精確。桿的樞軸的徑向運(yùn)動允許桿移動到這樣的位置，其 中，由于制造誤差引起的兩個滾子之間的任何不平衡將被抵消。
當(dāng)驅(qū)動力被傳遞時，滾子受到使它們圍繞變速器軸線沿圓周 驅(qū)動的凈轉(zhuǎn)矩是顯而易見的。該轉(zhuǎn)矩必須對輥?zhàn)拥墓潭c(diǎn)起作用以 保持穩(wěn)定的位置。所需的反應(yīng)扭矩由桿360提供，這樣桿上的力與 傳動裝置輸入和輸出處的扭矩是有關(guān)的。當(dāng)例如一個車輪以否則能 夠使其滑動的方式滯后于車輛速度時，結(jié)果是改變了桿上的力，這 樣，相關(guān)車輪的速度會增加。通過進(jìn)行這種調(diào)整，所描述的裝置減 小或甚至消除了車輪滑動。
已知的生產(chǎn)和組裝技術(shù)、部件和設(shè)備的描述被省略了，以便 不必要的詳細(xì)描述不會不必要地使目前的系統(tǒng)和裝置混亂。目前的 系統(tǒng)和裝置不是限定為所公開的特別的形式。而是，它們包括落在 權(quán)利要求書的范圍內(nèi)的所有的修改、等價(jià)物和替換。
例如，從轉(zhuǎn)向輸入裝置接收轉(zhuǎn)向輸入的轉(zhuǎn)向組件與圖中示出 的結(jié)構(gòu)可以是不同的。在選擇性的實(shí)施例中，給定車輛的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 可以是具有兩個轉(zhuǎn)向狹槽的單個轉(zhuǎn)向凸輪，而不是每個具有一個轉(zhuǎn) 向狹槽的兩個轉(zhuǎn)向凸輪，例如如圖12中所示的例子。此外，這樣 的雙狹槽轉(zhuǎn)向凸輪可以水平定位(或者通常與地面垂直)，而不是 象在圖中所示的轉(zhuǎn)向凸輪垂直定位。此外，這樣的轉(zhuǎn)向凸輪(與目 前的轉(zhuǎn)向凸輪的任一個相同)可以以適于給定的應(yīng)用的任意角度傾斜并采用充分的工程選擇。
另一個方案包括移動所述齒輪組，所述齒輪組起初將轉(zhuǎn)向輸 入裝置(例如轉(zhuǎn)向盤)的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為傳遞到車輪組件的運(yùn)動。例如， 這樣的齒輪組可以向前移動并位于兩個桿之間，所述兩個桿否則起 到將兩個前輪組件連接到一起的系桿的作用。
如另 一 個實(shí)例，在位于轉(zhuǎn)向凸輪內(nèi)的圖中所示的轉(zhuǎn)向狹槽可 以位于組成用作前可轉(zhuǎn)向輪的齒輪組件的齒輪中的一個中。
如另一個實(shí)例，垂直定位的速度凸輪可以制成相互嚙合到一 定程度并可以水平定位。
所附的權(quán)利要求書并不是解釋為包括方法-加-功能限制，除 非這樣的限制分別采用短語"用于…的方法"禾Q/或"用于…的步 驟"在給定的權(quán)利要求中清楚地作了陳述。
權(quán)利要求
1.一種能夠進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)彎的車輛，包括車架；連接到車架的可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)；連接到車架的兩個驅(qū)動輪；能夠以不同的速度和沿不同的方向驅(qū)動所述兩個驅(qū)動輪的傳動裝置系統(tǒng)；構(gòu)造成控制所述可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向組件；連接到傳動裝置系統(tǒng)的速度控制組件；和集成裝置，集成由轉(zhuǎn)向組件接收的轉(zhuǎn)向輸入和由速度控制組件接收的速度輸入以轉(zhuǎn)向和驅(qū)動車輛；其中，轉(zhuǎn)向組件、速度控制組件和集成裝置構(gòu)造成一起工作以便在極限轉(zhuǎn)彎過程中減小外側(cè)驅(qū)動輪的速度，同時由速度控制組件接收的速度輸入是恒定的。
2. 如權(quán)利要求l所述的車輛，其特征在于，還包括 另一個連接到車架的可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)向組件構(gòu)造成控制每個可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的車輛，其特征在于，每個可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu) 包括與地面接合的車輪。
4. 如權(quán)利要求3所述的車輛，其特征在于，轉(zhuǎn)向組件包括構(gòu) 造成接收轉(zhuǎn)向輸入的轉(zhuǎn)向輸入裝置。
5. 如權(quán)利要求4所述的車輛，其特征在于，轉(zhuǎn)向輸入裝置是 轉(zhuǎn)向盤。
6. —種能夠進(jìn)行小半徑轉(zhuǎn)彎的車輛，包括-車架；連接到車架的可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)； 連接到車架的兩個驅(qū)動輪；能夠以不同的速度和沿不同的方向驅(qū)動所述兩個驅(qū)動輪的傳 動裝置系統(tǒng)；構(gòu)造成控制可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)向組件；連接到傳動裝置系統(tǒng)的速度控制組件，該速度控制組件包括 構(gòu)造成被操作者控制的速度輸入裝置；和集成裝置，集成由轉(zhuǎn)向組件接收的轉(zhuǎn)向輸入和由速度控制組 件接收的速度輸入以產(chǎn)生混合輸出，用于轉(zhuǎn)向和驅(qū)動車輛，由于操 作者控制速度輸入裝置，所述混合輸出被傳遞到傳動裝置系統(tǒng)；其中，轉(zhuǎn)向組件、速度控制組件和集成裝置構(gòu)造成一起工作 以在轉(zhuǎn)彎過程中在前進(jìn)和倒退中正確地轉(zhuǎn)向車輛。
7. 如權(quán)利要求6所述的車輛，其特征在于，傳動裝置系統(tǒng)包 括兩個傳動裝置，各連接到一個驅(qū)動輪，混合輸出包括發(fā)送到傳動 裝置中的一個的第一混合輸出和發(fā)送到其它傳動裝置的第二混合 輸出。
8. 如權(quán)利要求6所述的車輛，其特征在于，還包括 另一個連接到車架的可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)，該轉(zhuǎn)向組件構(gòu)造成控制每個可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)。
9. 如權(quán)利要求8所述的車輛，其特征在于，每個可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu) 包括與地面接合的車輪。
10. 如權(quán)利要求9所述的車輛，其特征在于，轉(zhuǎn)向組件包括構(gòu)造成接收轉(zhuǎn)向輸入的轉(zhuǎn)向輸入裝置。
11. 如權(quán)利要求io所述的車輛，其特征在于，轉(zhuǎn)向輸入裝置是轉(zhuǎn)向盤。
12. —種驅(qū)動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括兩個響應(yīng)于轉(zhuǎn)向輸入沿相反方向移動的轉(zhuǎn)向凸輪； 連接到每個轉(zhuǎn)向凸輪并可響應(yīng)于速度輸入移動的速度凸輪；和將每個轉(zhuǎn)向凸輪連接到速度凸輪中的一個的組件。
13. 如權(quán)利要求12所述的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng) 連接到車輛并被使用時，兩個轉(zhuǎn)向凸輪和速度凸輪相對于驅(qū)動表面 是垂直定向的。
14. 一種驅(qū)動和轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括至少一個構(gòu)造成接收轉(zhuǎn)向輸入并連接到并鉸接非驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)向凸輪；連接到轉(zhuǎn)向凸輪并可響應(yīng)于速度輸入移動的速度凸輪；和 將轉(zhuǎn)向凸輪連接到速度凸輪的組件。
15. —種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括控制非驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)彎的第一齒輪副，該第一齒輪副包括與非 圓被驅(qū)動齒輪嚙合的非圓驅(qū)動齒輪。
16. 如權(quán)利要求15所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，還包括 控制另一個可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)彎的第二齒輪副，該第二齒輪副包括與非圓被驅(qū)動齒輪嚙合的非圓驅(qū)動齒輪；第一和第二齒輪副可相互配合地操作以產(chǎn)生車輛的基本上理想的阿克曼轉(zhuǎn)向。
17. 如權(quán)利要求15所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，還包括 控制另一個非驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)彎的第二齒輪副，該第二齒輪副包括與非圓被驅(qū)動齒輪嚙合的非圓驅(qū)動齒輪；其中，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)位于具有一對驅(qū)動輪的車輛內(nèi)，所述驅(qū)動輪 被傳動裝置系統(tǒng)驅(qū)動，所述傳動裝置系統(tǒng)能夠以不同的速度和沿不 同的方向驅(qū)動所述驅(qū)動輪，傳動裝置系統(tǒng)能夠使所述驅(qū)動輪產(chǎn)生第 一車輛轉(zhuǎn)彎半徑，第一和第二齒輪副構(gòu)造為對于給定的轉(zhuǎn)向輸入使非驅(qū)動輪產(chǎn)生與第一車輛轉(zhuǎn)彎半徑相等的第二車輛轉(zhuǎn)彎半徑。
18. —種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，包括包括第一驅(qū)動齒輪的第一齒輪副，所述第一驅(qū)動齒輪與連接 到轉(zhuǎn)向主銷的第一被驅(qū)動齒輪連接，第一齒輪副構(gòu)造成使轉(zhuǎn)向主銷 響應(yīng)于由第一轉(zhuǎn)向輸入引起的內(nèi)轉(zhuǎn)彎而旋轉(zhuǎn)過的角度大于響應(yīng)于 由第二轉(zhuǎn)向輸入引起的外轉(zhuǎn)彎旋轉(zhuǎn)過的角度，第二轉(zhuǎn)向輸入和第一 轉(zhuǎn)向輸入大小相等，但是方向相反。
19. 如權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，第一驅(qū)動齒輪包括兩個節(jié)線。
20. 如權(quán)利要求18所述的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，其特征在于，還包括包括第二驅(qū)動齒輪的第二齒輪副，所述第二驅(qū)動齒輪與連接 到第二轉(zhuǎn)向主銷的第二被驅(qū)動齒輪相連接，第二齒輪副構(gòu)造成使第 二轉(zhuǎn)向主銷響應(yīng)于由第一轉(zhuǎn)向輸入引起的內(nèi)轉(zhuǎn)彎旋轉(zhuǎn)過的角度大于響應(yīng)于由第二轉(zhuǎn)向輸入引起的外轉(zhuǎn)彎旋轉(zhuǎn)過的角度；第一和第二齒輪副可相互配合地操作以產(chǎn)生車輛的基本上理 想的阿克曼轉(zhuǎn)向。
全文摘要
在寬廣的方面，一種車輛，能夠采用驅(qū)動車輪的獨(dú)立旋轉(zhuǎn)、和通過利用轉(zhuǎn)向輸入裝置(在某些實(shí)施例中，驅(qū)動車輪也可以轉(zhuǎn)彎)使非驅(qū)動可轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)或多個結(jié)構(gòu)(例如車輪)旋轉(zhuǎn)來進(jìn)行低到零半徑轉(zhuǎn)彎。這可以采用轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)和集成裝置(和控制系統(tǒng)在一起)完成，所述轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、速度控制系統(tǒng)和集成裝置構(gòu)造為一起工作以便提供前進(jìn)和倒退的正確的轉(zhuǎn)向，并且在某些實(shí)施例中，當(dāng)它在恒定的速度輸入的情況下進(jìn)入極限轉(zhuǎn)彎時減小車輛的外側(cè)驅(qū)動輪的速度。還包括構(gòu)造為用在這樣的車輛中的不同的系統(tǒng)。
文檔編號B60K17/00GK101321644SQ200680033610
公開日2008年12月10日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月22日
發(fā)明者A·舍德勒, C·格林伍德, H·豪澤, I·D·康韋爾, R·呂布施 申請人:因芬尼查克有限責(zé)任公司