CN101321644A - 转向***、转向和速度协调***、和相关的车辆 - Google Patents

Abstract

在宽广的方面，一种车辆，能够采用驱动车轮的独立旋转、和通过利用转向输入装置(在某些实施例中，驱动车轮也可以转弯)使非驱动可转向结构或多个结构(例如车轮)旋转来进行低到零半径转弯。这可以采用转向***、速度控制***和集成装置(和控制***在一起)完成，所述转向***、速度控制***和集成装置构造为一起工作以便提供前进和倒退的正确的转向，并且在某些实施例中，当它在恒定的速度输入的情况下进入极限转弯时减小车辆的外侧驱动轮的速度。还包括构造为用在这样的车辆中的不同的***。

Description

转向***、转向和速度协调***、和相关的车辆

相关申请的交叉引用

本申请要求以Axel Schaedler，Hans Hauser，RickRuebusch，Ian David Cornwell和Chris Greenwood的名义、标题为“steering system，steering and speed coordination system，and associated vehicles”、在2005年7月22日提交的美国临时专利申请No.60/701,716、2005年8月22日提交的美国临时专利申请No.60/710,231、和2005年10月26日提交的美国临时专利申请No.60/731,593的优先权。全部三个临时申请的内容作为引用。

技术领域

本发明通常涉及具有低到零的转弯半径能力的车辆。零转弯半径车辆常常被描述为ZTR车辆。但是，该名称也被用于描述转弯半径并非精确地为零的车辆。更具体地，本发明涉及转向(steering)***、转向和速度协调***、和包括一种或两种类型***的车辆。

背景技术

ZTR车辆通常由后驱动轮推进，所述后驱动轮可以以不同的速度被驱动以完成转向。一些ZTR车辆的驱动轮的旋转速度和方向通过单独的手柄进行控制。一些用户发现这些手柄非常混乱，因为它们控制车辆速度和方向。

一些ZTR车辆使用转向盘代替单独的控制手柄。但是，当车辆倒退时，这些车辆中的一些不能提供正确的转向。例如，当倒退并且转动转向盘以进行左转弯时，这些车辆中的一些会产生右后转弯，其中车辆的前部-而不是后部-会向左移动。美国专利NoRE34,057可以视为这样的ZTR车辆的实例。

John Deere提出了一系列Spin-Steer Technology^TM(SST)拖拉机。该SST拖拉机具有通过转向盘控制的后轮驱动差速转向***、和提供倒退中的常规转向的真空致动的倒退逻辑***。前轮是不可转向的自位轮(caster wheel)。美国专利No.6,256,357可以视为这些拖拉机的描述。

美国专利No.6,601,663公开了一种利用转向盘控制转向的ZTR车辆、单液压可变位移泵和双可变位移液压电动机，其中每一个都与用于转向和驱动车辆的地面接合轮相连接。该ZTR车辆在前进和倒退方向上提供了适当的转向。

美国专利申请公开No.2003/0102171也公开了一种ZTR车辆，其能够在前进和倒退中提供适当的车轮实现的转向。独立致动的后轮驱动车辆。它们也通过以不同的速度和/或方向旋转来使车辆转向。

当在山坡的一侧上驱动时，在ZTR车辆上采用自位轮作为不可转向前轮的一个问题是显而易见的。重力将倾向于将车辆拉到山下。这会使车辆被自位轮支撑的部分翻到山下，违背操作者的意愿。此外，当试图将ZTR车辆翻到山上时，在操作者尽力产生使自位轮指向山上方向所需的扭矩的时候，驱动轮会释放牵引力。

可转向的前轮在ZTR车辆上已经使用了。见美国专利No.3,362,493(Davis，et al.)和5,042,238和美国专利申请公开No.2003/0019682。但是，每个都具有缺点。例如，Davis专利中的装置没有配备这样的***，该***可以减小以恒定的速度输入进入极限转弯的车辆的外侧驱动轮的速度。

美国专利No.6,196,342和6,129,164公开了倒退转向逻辑机构，其连接到双差速类型的驱动和转向传动装置上并与其相互作用，以使传动装置在前进或倒退操作时在转向盘被旋转的方向上执行车辆转弯。这些专利公开了自位轮的使用，没有公开可转向前轮的使用。

美国专利No.6,921,109公开了一种倒退转向逻辑机构和一种用于提供“可变转向响应性”的机构。它公开了这些机构与美国专利No.6,196,342中的双差速类型的传动装置的共同使用。

美国专利No.6,905,985公开了一种复杂的连接***，据称其提供了前部的可转向轮的转向控制和传动装置实现的转向，该转向使后轮旋转，从而在前进或倒退操作时车辆沿着转向盘被转动的方向转弯。该专利公开了该***与双差速类型的传动装置的联合使用。

美国专利No.6,152,248公开了非圆形齿轮副在车辆转向中的使用，但是该齿轮副不能控制非驱动轮的转动。

发明内容

在宽广的方面，本发明涉及这样的车辆，其能够采用驱动车轮的独立旋转和通过利用转向输入装置(在某些实施例中，驱动车轮也可以转弯)使非驱动车轮或多个车轮转弯来进行低到零半径的转弯(例如，小半径转弯)。这可以采用转向***、速度控制***和集成装置(和控制***在一起)完成，所述转向***、速度控制***和集成装置构造为一起工作以提供前进和倒退中正确的转向，并且在某些实施例中，当它在恒定的速度输入的情况下进入充分的极限转弯(例如，地面接合轮可以不再转弯的情况)时减小车辆的速度(特别是外侧驱动轮的速度)。

在某些实施例中，这些车辆包括：车架；连接到车架的可转向结构(例如地面接合车轮，也可以表示为非驱动轮)；连接到车架上的两个驱动轮；能够以不同的速度和沿不同的方向驱动两个驱动轮的传动装置***；构造为控制可转向结构的转向组件；连接到传动装置***上的速度控制组件；和将转向输入和速度输入集成在一起以转向和驱动车辆的集成装置。转向组件、速度控制组件和集成装置构造为一起工作以在极限转弯过程中当被速度控制组件接收的速度输入恒定时减少外侧驱动轮的速度。

在某些实施例中，这些车辆包括车架；连接到车架上的可转向结构(例如地面接合车轮)；连接到车架上的两个驱动轮；能够以不同的速度和沿不同的方向驱动两个驱动轮的传动装置***；构造为控制可转向结构的转向组件；连接到传动装置***上的速度控制组件，该速度控制组件包括构造为***作者控制的速度输入装置；和将转向输入和速度输入集成在一起以产生混合输出的集成装置，所述混合输出用于转向和驱动车辆，作为操作者控制速度输入装置的结果被传递到传动装置***。转向组件、速度控制组件和集成装置构造为一起工作以在转弯过程中在前进和倒退中正确地转向车辆。用另一种方式表述，转向组件、速度控制组件和集成装置构造为一起工作，从而当车辆转弯时，对于给定的转向输入，无论车辆是前进还是倒退行进，转弯的方向是相同的。结果，从前进到倒退，转弯的方向不会改变。

在某些方面，前述两段中的车辆的任一种还可以包括另一个连接到车架上的可转向结构、和构造为控制每个可转向结构的转向组件。每个可转向结构可以包括地面接合轮。转向组件可以包括构造为接收转向输入的转向输入装置。转向输入装置可以是转向盘。转向组件可以包括两个车轮组件，各连接到一个地面接合轮上。车轮组件中的一个可以包括驱动齿轮和被驱动齿轮。驱动齿轮可以采用链条连接到被驱动齿轮上。驱动齿轮可以采用带连接到被驱动齿轮上。驱动齿轮的一个或多个齿可以与被驱动齿轮的一个或多个齿啮合。驱动和被驱动齿轮可以是圆形的。驱动齿轮和被驱动齿轮可以是非圆形的。车轮组件中的一个可以包括行星齿轮。每个车轮组件可以包括齿轮副，所述齿轮副包括驱动齿轮和被驱动齿轮。每个齿轮副的驱动齿轮和被驱动齿轮可以采用链条连接。每个齿轮副的驱动齿轮和被驱动齿轮可以采用带连接。在那样的布置中，齿轮副的驱动齿轮的一个或多个齿可以与该齿轮副的被驱动齿轮的一个或多个齿啮合；每个齿轮副的驱动和被驱动齿轮可以是圆形的；每个齿轮副的驱动和被驱动齿轮可以是非圆形的。每个车轮组件可以包括行星齿轮。

任一种车辆的转向组件可以包括连接到转向输入装置并且响应于转向输入可移动的转向凸轮。转向组件可以包括将转向凸轮连接到地面接合轮中的一个上面的拉杆。转向组件可以包括将拉杆连接到地面接合轮上的车轮组件。转向组件可以包括两个连接到转向输入装置上的转向凸轮，每个转向凸轮响应于转向输入是可移动的。转向凸轮可以响应于转向输入沿不同的方向移动。转向组件可以包括两个拉杆，一个将每个转向凸轮连接到地面接合轮中的一个上。转向组件可以包括两个车轮组件，一个将每个拉杆连接到地面接合轮中的一个上。车轮组件中的一个可以包括驱动齿轮和被驱动齿轮，驱动齿轮可以采用链条或带连接到被驱动齿轮上。驱动齿轮的一个或多个齿可以与被驱动齿轮的一个或多个齿啮合。驱动和被驱动齿轮可以是圆形的或非圆形的。车轮组件中的一个包括行星齿轮。

任一种车辆的每个车轮组件可以包括齿轮副，所述齿轮副包括驱动齿轮和被驱动齿轮。每个齿轮副的驱动齿轮和被驱动齿轮采用链条或带连接。齿轮副的驱动齿轮的一个或多个齿可以与该齿轮副的被驱动齿轮的一个或多个齿啮合。每个齿轮副的驱动和被驱动齿轮可以是圆形的或非圆形的。每个车轮组件可以包括行星齿轮。

任一种车辆的传动装置***可以包括两个流体静力驱动器，一个连接到每个驱动轮上。选择性的，它可以包括两个环形的无级变速驱动器，各连接到每个驱动轮上。速度控制组件可以包括响应于速度输入可移动的速度凸轮。速度控制组件可以包括两个速度凸轮，每个响应于速度输入是可移动的。速度控制组件可以包括将速度凸轮连接到传动装置***上的驱动杆。速度控制组件可以包括两个驱动杆，每个将速度凸轮中的一个连接到传动装置***上。转向组件可以包括响应于转向输入是可移动的转向凸轮，集成装置可以包括将速度凸轮连接到转向凸轮上的组件。速度凸轮可以包括速度凸轮狭槽，转向凸轮包括转向凸轮狭槽，该组件可以包括放置在转向凸轮狭槽内的转向凸轮随动机构和放置在速度凸轮狭槽内的速度凸轮随动机构。

任一种车辆的传动装置***可以包括速度凸轮连接到其上的驱动单元，该驱动单元可以在致动位置被致动，速度凸轮可以包括速度凸轮狭槽和与致动位置间隔成一个致动距离的旋转轴线，速度凸轮狭槽可以包括具有与致动距离相等半径的圆弧。速度凸轮随动机构可以响应于转向凸轮移动，速度凸轮随动机构在速度凸轮狭槽内的位置可以控制传动装置***响应于速度输入将使驱动轮中的一个转弯的方向。速度凸轮随动机构在速度凸轮狭槽内的位置还可以控制传动装置***响应于速度输入将使驱动轮中的一个转弯的大小。

任一种车辆的转向组件可以包括两个转向凸轮，每个响应于转向输入是可移动的，集成装置可以包括两个组件，每个将速度凸轮中的一个连接到转向凸轮中的一个上。每个速度凸轮可以包括速度凸轮狭槽，每个转向凸轮可以包括一个转向凸轮狭槽，每个组件可以包括一个放置在转向凸轮狭槽中的一个内的转向凸轮随动机构和放置在速度凸轮狭槽中的一个内的速度凸轮随动机构。每个速度凸轮随动机构可以响应于相应的转向凸轮移动，速度凸轮随动机构在相应的速度凸轮狭槽内的位置可以控制传动装置***响应于速度输入将使驱动轮中的一个转弯的方向。速度凸轮随动机构在相应的速度凸轮狭槽内的位置还可以控制传动装置***响应于速度输入将使驱动轮中的一个转弯的大小。

在另一方面，本发明涉及一种驱动和转向***，包括两个响应于转向输入沿相反方向移动的转向凸轮；连接到每个转向凸轮上并响应于速度输入可移动的速度凸轮；和将每个转向凸轮连接到速度凸轮中的一个上的组件。

采用这种布置，当连接到车辆上并被使用时，两个转向凸轮和速度凸轮相对于驱动表面垂直定向。每个速度凸轮可以包括一个速度凸轮狭槽，每个组件可以包括放置在速度凸轮狭槽中的一个内的随动机构。每个随动机构可以通过驱动杆连接到车辆的传动装置***上，这样，随动机构在其相应的速度凸轮狭槽内的位置可以控制传动装置***使车辆的驱动轮转弯的方向。随动机构在其相应的速度凸轮狭槽内的位置还可以控制传动装置***使车辆的驱动轮转弯的大小。

在另一方面，本发明涉及一种驱动和转向***，包括至少一个构造为接收转向输入和连接到并铰接(articulate)非驱动轮的转向凸轮；连接到转向凸轮上并响应于速度输入可移动的速度凸轮；和将转向凸轮连接到速度凸轮上的组件。该***可以包括两个位于转向输入装置(例如转向盘)的相对侧的转向凸轮，速度凸轮可以连接到速度凸轮中的每一个上以形成两对转向和速度凸轮。转向凸轮可以构造为具有相同的形状，速度凸轮可以构造为具有相同的形状。该组件可以构造为响应于给定的转向输入沿相反的方向使转向凸轮移动，并响应于给定的速度输入沿相同的方向使速度凸轮移动。

采用这种布置，当连接到车辆上并被使用时，转向凸轮和速度凸轮相对于驱动表面可以垂直定向。速度凸轮可以包括速度凸轮狭槽，该组件可以包括放置在速度凸轮狭槽内的随动机构。随动机构可以通过驱动杆连接到车辆的传动装置***上，这样，随动机构在速度凸轮狭槽内的位置可以控制传动装置***使车辆的驱动轮转弯的方向。随动机构在速度凸轮狭槽内的位置还可以控制传动装置***使车辆的驱动轮转弯的速度大小。

在另一部分，本发明涉及一种转向***，包括控制非驱动轮(指的是传动装置***不包括这样的控制)的转弯的第一齿轮副，该第一齿轮副包括与非圆被驱动齿轮啮合的非圆驱动齿轮。该***的每个齿轮副可以设计为使非驱动轮跟随与由驱动轮(在传动装置***的控制下)产生的车辆转弯半径相配合(或至少基本上相配合)的车辆转弯半径。

采用这种布置，非圆驱动齿轮可以包括两个齿槽部分。一个齿槽部分可以包括比另一个齿槽部分更多的齿。非圆被驱动齿轮可以包括基本上抛物线形状的部分。转向***还可以包括控制另一个可转向结构的转弯的第二齿轮副，该第二齿轮副包括与非圆被驱动齿轮啮合的非圆驱动齿轮；第一和第二齿轮副可相互合作地操作以产生车辆的基本上理想的阿克曼转向。每个非圆驱动齿轮可以包括两个齿槽部分，每个非圆驱动齿轮的一个齿槽部分可以包括比非圆驱动齿轮的另一个齿槽部分更多的齿。每个非圆被驱动齿轮可以包括基本上抛物线形状的部分。

在另一部分，本发明涉及一种转向***，包括具有非均匀的传动比的齿轮副，该齿轮副构造为控制非驱动车轮(指的是传动装置***不包括这样的控制)的转弯。该齿轮副可以包括如上面描述的进行构造的齿轮。

在另一部分，本发明涉及一种车辆，包括车架；连接到车架上的至少两个非驱动轮；连接到车架上的至少两个驱动轮；传动装置***，能够(a)以不同的速度和沿不同的方向驱动两个驱动轮，(b)使驱动轮产生第一车辆转弯半径；和构造为使非驱动轮产生第二车辆转弯半径的转向组件，该转向组件包括两对非圆齿轮，所述非圆齿轮构造为在车辆的操作过程中使第二车辆转弯半径与第一车辆转弯半径相等。齿轮可以如上面描述的进行构造。

在另一部分，本发明涉及一种车辆中的转向***，具有至少两个非驱动轮，至少两个驱动轮，和传动装置***，传动装置***能够(a)以不同的速度和沿不同的方向驱动两个驱动轮，(b)使驱动轮产生第一车辆转弯半径，该转向***包括：第一和第二对非圆齿轮，所述非圆齿轮构造为一起工作，对于给定的转向输入使非驱动轮产生与第一车辆转弯半径相等的第二车辆转弯半径。齿轮可以如上面描述的进行构造。

在另一部分，本发明涉及一种车辆中的转向***，具有至少两个非驱动轮，至少两个驱动轮，和传动装置***，该传动装置***能够(a)以不同的速度和沿不同的方向驱动驱动轮，(b)使驱动轮产生第一车辆转弯半径，该转向***包括：第一和第二对齿轮，每对齿轮具有非均匀的传动比并构造为一起工作，对于给定的转向输入使非驱动轮产生与第一车辆转弯半径相等的第二车辆转弯半径的。齿轮可以如上面描述的进行构造。

在另一部分，本发明涉及一种转向***，包括第一齿轮副，第一齿轮副包括与连接到转向主销上的第一被驱动齿轮连接的第一驱动齿轮，第一齿轮副构造成使转向主销响应于由第一转向输入引起的内侧转弯旋转的角度大于响应于由第二转向输入引起的外侧转弯旋转的角度，第二转向输入和第一转向输入大小相等，但是方向相反。

采用这种布置，第一驱动齿轮可以包括两个节线，其中一个包括比另一个节线更多的齿。第一被驱动齿轮可以包括基本上抛物线形状的部分。转向***还可以包括第二齿轮副，第二齿轮副包括与连接到第二转向主销上的第二被驱动齿轮连接的第二驱动齿轮，第二齿轮副构造为使第二转向主销响应于由第一转向输入引起的内侧转弯旋转过的角度大于响应于由第二转向输入引起的外侧转弯旋转的角度；第一和第二齿轮副可相互合作地操作以产生车辆的基本上理想的阿克曼转向。第一和第二驱动齿轮的每一个可以包括两个节线。每个驱动齿轮的一个节线可以包括比驱动齿轮的另一个节线多的齿。第一和第二被驱动齿轮中的每一个可以包括基本上抛物线形状的部分。

这些装置和***(例如，车辆)、和其它的装置和***的不同方面下面将进行描述。

附图说明

下面的附图通过实例进行说明，但并非限定性的。同样的附图标记不必须表示相同的结构。相反，相同的附图标记可以用于表示相似的特征或具有相似功能的特征。为了保持附图清楚，每个实施例的每个特征不总在实施例出现的每个附图中进行标记。至少图5-13是按比例进行绘制的，意思是对于本发明的装置和***的至少一组实施例来说，所描述的元件的尺寸相对彼此是精确的。

图1是草坪和花园类型车辆的透视图；

图2A是图1中的车辆的转向组件和前轴的俯视图；

图2B是图1中的车辆的速度控制组件和传动***的俯视图；

图3A和3B示意性地表示本发明车辆的一个实施例的可转向的、地面接合的前轮的位置；

图4是与集成装置共同连接的图1中的车辆的转向和速度控制组件的局部透视图；

图5表示图1中的车辆的前轴的透视图；

图6A是图1中车辆的前轮组件中的一个的放大局部透视图；

图6B-6E是可以与图1中的车辆共同使用的前轮组件的不同实施例的放大局部透视图；

图7表示图1中的车辆的前轴的另一个实施例的透视图；

图8A-8C表示与图6中的前轮组件共同使用的齿轮副的视图；

图9A-9C表示与图7中的前轮组件共同使用的齿轮副的替换实施例的视图；

图10是示出图2B中的速度控制组件部分的透视图；

图11是示出图1中的车辆的转向组件和速度控制组件之间的相互作用的透视图；

图12是本发明的转向凸轮形式的转向控制构件中的一个的近观图；

图13是本发明的速度凸轮形式的速度控制构件中的一个的近视图；

图14A-14C示出在中性、前进和倒退时、图13中的速度控制构件的位置，其中车辆一直向前进行转向；

图15A-15C示出在中性、前进和倒退时，图13中的速度控制构件的位置，其中车辆位于最大转弯位置，所描述的速度控制构件位于转弯的内侧；

图16绘制了本发明的车辆的一个实施例的车轮的速度与恒定的速度输入时应用的转向之间的关系；

图17是可以与图1中车辆共同使用的转向组件、速度控制组件和集成装置的替换实施例的俯视图；

图18和19是图17中的转向组件的可变螺距蜗杆的不同的透视图；

图20是在图17中示出的装置的一部分的侧视图；

图21是可以与图1中的车辆共同使用的转向组件、速度控制组件、和集成装置的另一个实施例的分解图；

图22是图21中的***从下面看的透视图；

图23是图21中的***从上面看的透视图；

图24和25A-25D以示意图的形式表示图21中的***的不同构造；

图26是转向和速度控制组件的一个实施例的横截面视图；

图27是图21中的***的部分的另外实施例的平面图；

图28是图27中的实施例的侧视图；

图29是穿过适于用作本发明驱动单元中的一个的传动装置的纵切截面；

图30是图29中的传动装置的示意性的表示；和

图31是沿着箭头III-III观察、图29中的传动装置的横截面图(没有断面线)。

具体实施方式

术语“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)是端部开放的连接动词。因此，一种车辆，“包括”车架；连接到车架的可转向的结构；两个连接到车架的驱动轮；能够以不同的速度和沿不同的方向驱动所述两个驱动轮的传动***；构造为可转向结构的转向组件；连接到传动***的速度控制组件；和集成装置，集成由转向组件接收的转向输入和由速度控制组件接收的速度输入，以便转向和驱动车辆；其中，转向组件、速度控制组件和集成装置构造成共同工作以便在极限转弯过程中减少外侧驱动轮的速度，同时由速度控制组件接收的速度输入是恒定的；上述车辆拥有所列举的元件，但是并未被限制具有未列出的元件(例如另外的可转向结构)。

同样地，“包括”、“具有”、“包含”或“包括”一个或多个特征的设备的元件拥有那些一个或多个特征，但是并未限定为仅拥有那些一个或多个特征。此外，以某种方式构造的结构必须至少以那种方式构造，但是也可以被未详细说明的一种或多种方式构造。

术语“一”被限定为一个或多于一个，除非被公开的内容明确地需要其它的情况。术语“基本上”和“大约”被限定为至少接近于(和包括)给定的值或状态(优选地在10％以内，更优选地在1％以内，最优选地在0.1％以内)。

大致的结构

下面参照附图，图1示出例如草坪拖拉机和园艺拖拉机的车辆10。车辆10包括原动机12，例如发动机，安装到结构车架或底盘14。车辆10包括驱动轮16，例如连接到车架14的左和右后驱动轮。驱动轮16通过传动***操作性地连接到发动机12，以便为车辆10提供运动力。车辆10还具有可转向结构18，例如左和右前方地面接合轮，它们可以是非驱动轮。车辆的其它实施例仅具有一个可转向结构(例如，三轮全地形车辆)。此外，在某些实施例中，例如滑雪板的可转向结构可以代替车轮使用。

底盘14支撑包括座椅22的操作员位置。车辆10还包括割草甲板26，其采用合理的工程判断以任意选择的方式安装到车辆10。本发明可应用到其它类型的车辆，包括但未限定在多用途运载车、越野汽车、拖拉机、高尔夫推车、和甚至于汽车中。

如图2A和2B所示，前轮18通过与安装在底盘14上的前轴19的可枢转连接被连接到车辆的车架。前轮18还被连接到转向组件20，组件20构造为控制它们的转弯方向，这在下面将进行更全面的讨论。在附图中示出的本发明的车辆的实施例中，前轮是可转向轮18，后轮是驱动轮16。但是，本领域的技术人员将理解的是，后轮可以是可转向轮，前轮可以是驱动轮，这并未背离本发明的范围。同样地，前轮可以是可转向轮和驱动轮。

转向输入装置24(是附图中示出的转向组件20的实施例的一部分)和速度输入装置28(是下面讨论的速度控制组件的实施例的一部分)位于座椅22旁边(图1)，这样，它们可由车辆的操作员控制。操作员可以对转向输入装置24施以转向输入，转向输入装置将转向输入传递到转向组件20。转向输入装置24可以采取常规的转向盘的形式。但是，转向输入装置24可以是其它适当的转向装置，包括，但未限定于转向杆或操纵杆(未示出)。

速度输入装置28为速度控制组件21的平衡提供速度输入，并(至少部分地)调节车辆10的前进和倒退速度。速度输入装置28可以采取单踏板形式，例如安装到单轴上的踏板装置。在这样的实施例中，速度输入装置28向前摇动以选择前进驱动，或向后摇动以选择倒退驱动。速度输入装置28可以朝着中心位置被偏压，该中心位置与中性或静止状况相对应。

车辆10还包括集成(integration)装置27，其构造为集成转向输入和速度输入以便驱动和转向车辆10，所述转向输入通过转向输入装置24被转向组件20接收，速度输入通过速度输入装置28被速度控制组件(下面进行讨论)接收。本发明的转向组件、速度控制组件和集成装置的结构允许车辆产生小到零半径的转弯。

左和右驱动轮16通过传动***驱动，在所描述的实施例中，所述传动***包括左和右驱动单元29。车辆10包括速度控制组件21，组件21控制后驱动轮16的旋转方向和幅度。驱动单元29可以是无级变速类型的传动装置，能够提供从前进到倒退的连续范围的传动比。利用比率变化装置、或变换器与行星并联(shunt)齿轮相结合以提供齿轮中性便利的适当的传动装置的实例在以WO03/064892公开的国际申请PCT/GB03/00332和以WO 03/100295公开的国际申请PCT/GB03/02332中进行了描述，两者作为这些描述的引用。可替换地，驱动单元29可以是流体静力传动装置(HST)或电动机，两者在本领域是熟知的。驱动单元29可以用于独立地驱动所述驱动轮16。

驾驶员通过操作转向输入装置24和速度输入装置28来支配车辆10的速度和方向，转向输入装置和速度输入装置将来自驾驶员的转向和速度输入传递到通过集成装置27连接的转向和速度控制组件的平衡器(balance)中。转向和速度控制组件通过集成装置一起工作以便驱动和转向车辆的方式在下面将进行更详细的描述。在附图中示出的车辆10的实施例中，由于前轮18是可转向的，后驱动轮必须产生的以使车辆10转弯的扭矩量减少了。相反，某些具有不可转向自位轮的常规ZTR车辆的驱动轮16必须产生显著的扭矩以使自位轮起作用并指向期望的方向。此外，需要一定量的熟悉度和技术来防止内侧驱动轮的滑动和撕裂车轮下面的草。

在附图中示出的车辆10的实施例中，右和左驱动轮16连接到底盘14，这样，它们的方向被固定，它们的旋转轴成恒定的直线。相反，前可转向轮18以给予它们改变方向的能力的方式连接到底盘14。图3A和3B是车辆10的示意性俯视图，示出它拥有获得基本上理想的阿克曼转向的能力。图3A示出非零半径转弯，图3B示出零半径转弯。当前轮18发生图3A中描述的转弯时，它们沿着两个不同的弧形路径P_i和P_o，这在理论上将具有共同的中心点C，该中线点沿着贯穿两个驱动轮16的中心的轴线定位。线L_i和L_o从中心点C延伸并在车轮的旋转中心处分别横切两个车轮的路径P_i和P_o。基本上理想的阿克曼转向几何轮廓(可以采用下面讨论的一些实施例获得)的使用可以有助于避免外侧车轮上的胎面上的橡胶被摩擦掉或者损害前轮下的植物。

转向组件20

转向组件20的各方面在例如图2A-12中描述。转向组件20的一个功能是将转向输入装置24连接到前可转向轮18上以帮助引导车辆10。转向组件20的另一个功能是为集成装置27提供转向输入，集成装置27可以使转向输入与通过速度输入装置28接收的速度输入协调一致。转向组件20的另一个功能是：在从例如转向盘的常规转向输入装置接收输入时使车辆10转弯的能力，甚至在零转弯半径模式(或小转弯半径模式)的情况下。

在一个实施例中，转向组件20包括转向轴30，其从转向输入装置24向下延伸，并终止在齿状的转向小齿轮32中。该转向轴30采用适合的工程判断用衬套34或任意其它适当的装置可旋转地与底盘14连接。转向轴30和小齿轮32获取了通过转向输入装置24接收的转向输入，并参与将其传递到前轮组件50，然后前轮组件50将转向输入转化成前轮18所期望的转向角，如下面解释的。在一个实施例中，转向轴30和前轮组件之间的连接部分地采用左和右锥齿轮36完成。小齿轮32位于左和右锥齿轮36之间，并同时与其啮合，这样小齿轮32的旋转会导致左和右锥齿轮36同时旋转。转向输入装置24和转向小齿轮32可以旋转通过大约120度的运动。例如，转向输入装置24可以选择性地相对于中性转向位置在第一方向上旋转60度，并在第二方向上旋转60度。但是，转向输入装置24和转向小齿轮32可以构造为旋转过适于给定应用的任意角度范围。

在第一方向上使转向输入装置24和小齿轮32旋转会导致锥齿轮36中的一个向前或朝着车辆10的前部旋转，并使另一个锥齿轮36向后或朝着车辆10的后部旋转。左和右锥齿轮36分别连接到左和右副轴(jack shaft)38上。优选地，转向组件20的左和右侧基本上是相同的但相互镜象对称。因此，下面将仅对转向组件20的右侧进行描述。

如图4所示，副轴38通常与转向轴30正交布置，并在其外端处连接到转向机构40。在一个实施例中，转向机构是转向凸轮40。转向凸轮40连接到副轴38，这样，它可以在第一方向和第二方向上通过副轴38的运动围绕枢轴41进行旋转，副轴38的轴线延伸通过枢轴41。转向凸轮40的外部连接到拉杆42。在图4中的实施例中，当转向凸轮40以顺时针方向旋转时(在所描述的转向凸轮的外侧转弯过程中会发生)，拉杆42向前或朝着车辆10的前部运动，当转向凸轮40以逆时针方向旋转时(在内侧转弯过程中会发生)，拉杆42朝着车辆10的后部运动。(拉杆42的运动方向取决于拉杆42相对于枢轴41的位置)。这样，转向输入装置24的旋转被转换为拉杆42的向前或向后运动。优选地，拉杆42以适当的连接装置44例如球连接装置连接到转向凸轮40。拉杆42也被连接到前轮组件50，组件50将由转向输入装置24接收的转向输入转化为前轮18的转向角。更具体地，前轮组件50响应于通过拉杆42从转向输入装置24接收的转向输入而转变所述前轮18围绕其旋转的支撑结构的位置。

在其它的实施例中，转向输入装置24可以采用充分的工程判断以其它的方式连接到前轮组件50。

转到图5，前轮组件50包括转向或驱动齿轮52，齿轮52可枢转地安装到接纳在前轴19中的支柱54上。转向齿轮52具有连接部分56，拉杆42可以采用适当的连接器、例如球连接器58与连接部分56连接。在放大图6A中可以最佳地看到，转向齿轮52具有齿60，一个或多个齿60与车轮或被驱动齿轮70的一个或多个齿62啮合。齿轮70连接到前轮18以便使前轮向左或向右转向。在一个实施例中，齿轮70安装到转向主销(king pin)74上，这样，齿轮70的旋转导致转向主销74的旋转。在图示的实施例中，转向主销74具有方形头75，齿轮70围绕其旋转。借助于采用适当的轴承、衬套或类似的装置79可旋转地安装到前轴19上，转向主销74可枢转地连接到车辆10的底盘14。枢转轴76通常正交于转向主销74延伸，前轮18可旋转地安装到枢转轴76上。

如图6A所示，作为通过转向输入装置24接收的转向输入的结果，转向齿轮52由于通过拉杆42传递的力可以围绕支柱54枢转。转向齿轮52的旋转被传递到齿轮70以便改变前轮18的方向。前轮组件50使两个前轮18以基本上理想的阿克曼转向几何轮廓被驱动。

在一个实施例中，拉杆42连接到其上的连接部分56位于转向齿轮52围绕其枢转的支柱54的内部，并且在连接两个支柱54的线L的后面，这在图2A中最佳地看到。线L通常与车辆10的横向轴线平行，并与车辆10的纵轴线或主轴线垂直。在转弯过程中，内侧的拉杆42在第一方向上移动(例如，向后)，而转弯外侧的拉杆42在第二方向上移动(例如，向前)。当转向齿轮52围绕支柱54枢转时，内侧的拉杆42的运动使连接部分56进一步相对于支柱42向后移动并远离线L。在外侧，当转向齿轮52枢转时，外侧的拉杆42向前移动，使连接部分56朝向车辆的前部向前移动。

首先，外侧的连接部分56运动靠近线L。转向输入装置24的连续旋转可以导致连接部分56通过线L，然后远离线L运动并向线L的前部运动。转向组件20，更具体地，每个车轮组件50构造为当连接部分56运动远离线L时，导致转向齿轮52旋转的拉杆42的运动的分量的大小会增加。这样，沿着向后方向在内侧上的拉杆42的运动会导致内侧的转向齿轮52的旋转运动比外侧的拉杆42的向前运动更大。因此，内侧前轮18的旋转更快并进一步旋转以有助于基本上理想的阿克曼转向几何轮廓。

如图5和6A所示，前轴19优选不是直的。相反，它在任一端附近都具有非直线部分90，所述非直线部分90具有连接到向后倾斜部分92的向前倾斜部分91。每个向后倾斜部分92通向位于前轮18被安装的位置附近的轴19的外部93。前轴19的每个非直线部分90向前轴19的后部形成凹处(pocket)94，在极限转弯过程中，凹处94接纳内侧上的前可转向轮18。凹处94允许内侧前可转向轮18转弯大于90度，优选地在100和120度之间，如图3B所示，而不会使在转弯内侧的前轮18的后部接触前轴19。

除了在图5和6A中所示的其它的齿轮装置可以用于前轮组件50。例如，在下面讨论的图7和9A-9C示出其它的可用于前轮组件50的非圆形齿轮。一些另外的备选方案在图6B-6E中示出。这些附图描述了右前轮组件50的放大的局部视图。与图6A相反，图6B-6E每一个中的前轴19的凹处94面朝附图的观察者，拉杆42和球连接器58旋转远离观察者(以便与在前轴19的前面定向的转向小齿轮一起使用)，虽然如果使用在图2A中示出的转向组件20的方案会指回观察者。图6B示出前轮组件50的实例，组件50包括均为圆形并与链条59连接的驱动齿轮52和齿轮70。驱动齿轮52安装到其上的支柱54向上延伸贯穿杆51。杆51可以采用任意适当的装置连接到驱动齿轮52，这样杆51围绕支柱54的轴线的旋转也导致转向齿轮52的旋转。杆51相对于驱动齿轮52的“一直向前(straight ahead)”位置的角度可以被设置(考虑到其它的有关因素，例如驱动和被驱动齿轮之间的连接，前转向组件相互连接的方法)从而提供基本上理想的阿克曼转向(在图6C和6D中示出的实施例是这样的)。

图6C示出前轮组件50的实例，组件50包括均为圆形且与带59A连接的驱动齿轮52和齿轮70。

图6D示出前轮组件50的实例，组件50包括均为圆形的驱动齿轮52和齿轮70。通过驱动齿轮的一个或多个齿60与被驱动齿轮的一个或多个齿62啮合，所述两个齿轮相连接。

图6E示出前轮组件50的另一个实施例。杆51连接到行星齿轮57的行星齿轮架53。行星齿轮架53连接到转向主销，所述销控制枢转轴76的铰接。行星齿轮57的齿环71通过臂连接到支柱54，在本实施例中该支柱较短并且未贯穿到前轴19的底部。杆51相对于行星齿轮架53的“一直向前”位置的角度可以被设置(考虑到其它的有关因素，例如行星齿轮架相对于转向主销的定向，和前转向组件相互连接的方式)为提供基本上真实的阿克曼转向。

图7示出车轮组件50的另一个实施例。在该实施例中，当位于中性位置时，连接部分56与支柱54齐平，转向齿轮52围绕支柱54枢转，这样连接部分56和支柱54平行于车辆10的横向轴线对齐。在该实施例中，车辆任一侧的拉杆42沿相反的方向移动，但是导致两个转向齿轮52相同的旋转量。在该实施例中，齿轮52和70的形状导致内侧前轮18更快并进一步旋转以提供所期望的阿克曼转向几何轮廓，因为它们如图9A-9C中所示的进行构造，这在下面将进行描述。优选地，前系杆(tie bar)78将两个车轮组件50连接在一起以便提供结构支撑。这样的系杆也可以用于连接图5和6A-6E中所示的实施例中的两个车轮组件。

前系杆的一个目的是帮助分布载荷，例如当其中一个前轮18撞到路缘或其它物体时。撞击物体所产生的力可以通过前系杆分配到两个车轮组件50，然后分配到底盘14上。这减少了通过转向***传递回到转向输入装置24上并***作者感觉到的振动。

非圆齿轮

下面转到图8A-8C，在一个实施例中，转向齿轮52和齿轮70联合形成非圆齿轮副81。在一个优选的实施例中，转向齿轮52具有的形状包括两个通过凹部(valley)86连接的齿槽(spline)部82、84。在图8A中可见，在齿槽部82、84中从转向齿轮52的枢轴线As到转向齿轮52的节线Ps的距离比在凹部86中从转向齿轮52的枢轴线As到转向齿轮52的节线Ps的距离大。转向齿轮52的后部85可以具有选择来完成所期望转向的任意形状，例如在图6A中描述的形状。齿轮70具有基本上为抛物线形状的、具有顶点88的部分87。齿轮70的后部89可以具有选择为完成所期望转向的任意形状，例如在图8A-8C中描述的形状。

在中性或一直向前的位置，齿轮70的抛物线部分87的顶点88附近的至少一个或多个齿62与转向齿轮52的凹部86中的至少一个或多个齿60啮合，如图8A所示。当转向齿轮52围绕其轴线As旋转时，当被驱动的齿轮70围绕其轴线Aw旋转时，齿槽部82、84中的一个与抛物线部分87的侧面啮合，如图8B和8C所示。

在一个实施例中，转向齿轮的齿槽部82、84具有不同数量的齿。在所示的实施例中，齿槽部82具有五个齿60，齿槽部84具有七个齿60。齿槽部84具有附加的齿60，在内侧转弯过程中，齿60在与齿轮70啮合的一侧上进一步在转向齿轮52周围延伸。内前轮18必须转过大于外前轮18的角度以满足阿克曼几何轮廓。因此，当在外侧上进行转弯时，与齿轮70啮合的齿槽部82不需要那么多的齿60，因为外前轮18转弯没有那么大。

转向齿轮52和齿轮70的非圆形状(更具体地，转向齿轮和齿轮的具有齿的部分的非圆形状)使齿轮组合具有非均匀的传动比。在中性位置，转向齿轮52的枢轴线As和转向齿轮52的节线Ps之间的距离与齿轮70的枢轴线Aw和车轮曲线的节线Pw之间的距离的比值优选在大约1.0∶1.0和2.0∶1.0之间，更优选地大约1.5∶1.0。在图8C中所示的极限转弯位置，转向齿轮52的枢轴As和转向齿轮52的节线Ps之间的距离与齿轮70的枢轴Aw和车轮曲线的节线Pw之间的距离的比值优选在大约2.0∶1.0和4.0∶1.0之间，更优选地大约3.0∶1.0。但是，可以选择任意适于应用的传动比。这样，在优选的实施例中，传动比的输出可以从1.0∶1.0到4.0∶1.0变化，更优选地，当齿轮如图8A、8B和8C中所示旋转时从1.5∶1.0到3.0∶1.0变化。

驱动齿轮52上的连接部分56的位置和齿轮副的非均匀传动比允许前轮18的转向角响应所期望的转弯的大小，所述转弯大小由转向输入装置24的输入确定。当车辆10一直向前行进或处于轻微转弯状态、并且转向输入装置24接近中性位置时，转向输入装置24的运动优选仅导致前轮18的角度的相对小的变化。这使操作者能够沿直线运行并精确地控制车辆。另一方面，当操作者想要进行极限转弯时，有用的是转向输入装置24的运动导致前轮18的转向角相对较大的相应变化。因此，在一些实施例中，转向***20构造成使得转向输入装置24在从中性位置起正或负20度范围内的运动导致车辆的转向角的相对小的变化。但是，当转向输入装置24为了极限转弯而转动时，例如零半径转弯，转向组件20增加了转向角的变化，这样，前轮18迅速地到达较大的转向角。

例如，转向组件20的一些实施例可以被构造为使得转向输入装置24向距离中性位置大约10度和大约20度之间的位置的运动导致大约5度和20度之间的车辆转向角的相应变化。在这样的实施例中，转向盘向距离中性位置大约20度和大约40度之间的位置的运动导致大约20度和大约60度之间的车辆转向角的相应变化。在这样的实施例中，转向盘向距离中性位置大约40度和大约60度之间的位置的运动导致大约60度和大约120度之间的转向角的相应变化。给定的齿轮副的转向和齿轮的尺寸，例如节线，可以设置为使得两个前部可转向轮18的旋转轴总被做成与驱动轮16的旋转轴线上的单独的点C相交以提供基本上理想的阿克曼转向。

图9A-9C示出非圆齿轮副81A的另一个实施例。该齿轮副81A具有非均匀的节线，这样转向齿轮52A和齿轮70A的形状产生基本上理想的阿克曼转向几何轮廓。该齿轮副81A可以用在图7中示出的车轮组件50的实施例中。

转向齿轮52A具有的形状包括两个在接合点86A处连接的齿槽部82A、84A。当齿轮副81A连接到其处的前轮18位于转弯的外侧时齿槽部82A啮合，当前轮18位于转弯的内侧时齿槽部84A啮合。在图9A中的实施例中，从转向齿轮52A的枢轴线As到转向齿轮52A的节线Ps的距离在齿槽部82A中基本上是恒定的，这样，转向齿轮52A的这一部分类似一个圆的扇形。但是，从转向齿轮52A的枢轴线As到节线Ps的距离在齿槽部84A上是非均匀的。因此，转向齿轮52A的实施例可以被表示为非圆齿轮的特征，或具有非圆的齿形部。

优选地，从枢轴线As到节线Ps的距离逐渐地增加到在接合点86A处到节线的距离的大约110％和大约150％之间。在图示的实施例中，在极端内转弯过程中，从枢轴线As到与齿轮72A啮合的齿附近的节线Ps的距离是位于中性位置的节线的大约123％。转向齿轮52A的后部85A可以具有任意适当的形状，例如图7中所示的形状。

齿轮70A还具有构造为与转向齿轮52A的节线相匹配的非均匀的节线。在图示的实施例中，齿轮72A具有第一部分83A，其中从齿轮70A的枢轴线Aw到齿轮70A的节线Pw的距离在部分83A上基本上是恒定的，这样，齿轮70A的这一部分类似一个圆的扇形。齿轮70A具有非均匀部分87A，其中从齿轮70A的枢轴线Aw到部分87A内的齿轮70A的节线Pw的距离是非均匀的。该均匀的和非均匀的部分在接合点88A处会合。

在中性或一直向前的位置，齿轮70A的接合点88A附近的一个或多个齿62A与转向齿轮52A的接合点86A附近的一个或多个齿60A啮合，如图9A所示。当进行图9B和9C中所示的内转弯时，转向齿轮52A围绕轴线As旋转，这样当齿轮70A围绕轴线Aw旋转时，齿槽部分84A与齿轮70A的非均匀侧87A啮合。

优选地，从枢轴线Aw到节线Pw的距离逐渐地减少到接合点88处的距离的大约50％和大约75％之间。在图示的实施例中，在图9C中所示的极限内转弯过程中，从枢轴线As到与齿轮72A啮合的齿附近的节线Ps的距离为位于中性位置处的节线的大约65％。齿轮70A的后部89A可以具有采用充分的工程判断选择的任意形状，例如图7中所示的形状。

在一个实施例中，齿60A、62A的位置和转向齿轮52A和齿轮70A的节线Ps和Pw被选择成使得基本上理想的阿克曼转向被齿轮副81A提供。选择节线Ps和Pw的一个方法以确定内侧和外侧前轮18的所期望的转向角作为开始。回到图3A，内侧车轮转向角α和外侧车轮转向角ω可以采用下面的公式确定：

Tan(90°-ω)＝[tan(90°-α)-L+W]/L    (公式1)

采用所期望的转向角，节线Ps和Pw可以设置为使得：两个前可转向轮18的旋转轴总是与位于驱动轮16的旋转轴线上的单独的点C相交，在图3A和3B可以看到。

在图示的实施例中，当齿轮位于转弯的外侧位置(齿槽部分82A和83A)时，转向齿轮52A和齿轮70A相互啮合的部分具有均匀的节线，而当齿轮位于转弯的内侧位置(齿槽部分84A和87A)时齿轮相互啮合的部分具有非均匀的节线。但是，齿轮的所有的部分可以是非均匀的，只要只要节线Ps和Pw选为产生用于使前轮18转弯的基本上理想的阿克曼转向几何轮廓。

转弯的内侧上的前轮18所转过的转向角比外前轮18更大，以便满足阿克曼几何轮廓。但是，在图9A-9C中所示的齿轮副的实施例中，车辆10的内侧和外侧上的转向齿轮52A将被转向***以基本上相同的速度和基本上相同的大小旋转。优选地，转向齿轮52A构造为旋转大约90度，在齿槽部分82A内旋转大约45度，在齿槽部分84A内旋转大约45度。齿槽部分84A具有比齿槽部分82A长的节线，因此具有更多的齿。在图示的实施例中，齿槽部分82A具有六个齿60A，齿槽84A具有七个齿60A。相似地，齿轮70A的部分87A必须与转向齿轮52A上其相对应的齿槽部分84A相匹配，所以它也具有更多数量的齿62A。当节线Pw接近部分87A内的轴线Aw时，齿62A在齿轮70A的圆周周围延伸更大的距离。结果，部分83A内的齿轮齿62A占据大约70和89度之间的扇形，部分87A内的齿轮齿62A占据大约91和120度之间的扇形。按照阿克曼转向几何轮廓，内转弯侧(84A，87A)和外转弯侧(82A，83A)之间的节线的变化导致内前轮18获得比外前轮18更大的转向角。

转向齿轮52A和齿轮70A的非圆形状使齿轮组合具有非均匀的传动比。在中性位置，转向齿轮52A的枢轴线As和节线Ps之间的距离与齿轮70A的枢轴线Aw和节线Pw之间的距离的比值优选在大约1.0∶1.0和2.0∶1.0之间，更优选地大约1.5∶1.0。转向齿轮52A的齿槽部82A和齿轮70A的部分83A具有均匀的节线；因此，对于转弯的外侧上的前轮18来说，该比率基本上保持恒定。但是，在图9C中所示的极限转弯位置，转向齿轮52A的枢轴线As和节线Ps之间的距离与内侧上的前轮的齿轮70A的枢轴线Aw和节线Pw之间的距离的比值优选在大约2.0∶1.0和4.0∶1.0之间，更优选地大约3.0∶1.0。但是，可以选择任意适于给定应用的传动比。

具有集成装置的转向和速度控制组件

回到图2B和4，将对通常以21表示的速度控制组件及其通过集成装置27与转向组件20相互作用以控制传动装置驱动单元29进行描述。在一个优选实施例中，集成装置27包括这样的部件，该部件机械地将来自转向组件20的、与转向输入装置24的位置相对应的转向输入和与速度输入装置28的位置相对应的速度输入进行集成，从而驱动和转向车辆10。附图中所示的集成装置27构造成：响应于集成装置从转向组件20接收的转向输入，设置每个驱动车轮16的旋转方向和每个驱动轮16的相对旋转速度。在例如图1-16中所描述的集成装置、转向组件和速度控制组件构造为一起工作以在充分的极限转弯中减少车辆外侧驱动轮的速度(例如通过减速)，甚至在速度输入是恒定(见图16)的情况下。在某些其它的实施例中，转向和速度控制组件和集成装置不是用那种方式构造的。

集成装置27包括组件101例如连接组件，组件101将速度控制组件21和转向组件20连接到传动装置驱动单元29，这样，转向和速度输入可以被协调以控制传动装置驱动单元29的旋转大小和方向。

在一个实施例中，组件101包括可枢转地连接到传动装置驱动单元29的枢轴连接器(pintle link)102。当枢轴连接器102在第一和第二方向上枢转时，它们向传动装置驱动单元29提供输入以控制传动装置驱动单元的旋转输出的方向和大小，并因此控制相应的驱动轮16的旋转方向和大小。枢轴连接器102枢转地越多，驱动单元29在每个相应的方向上被驱动的速度就越大。组件101还可以包括驱动杆104，杆104在驱动杆的远端105处可枢转地连接到枢轴连接器102。驱动杆104可向后和向前移动，以便在第一和第二方向上使枢轴连接器102枢转。驱动杆104可以相对于彼此独立地移动。“独立地移动”的意思是驱动杆104可以单独地移动，例如在车辆的纵向方向上。结果，枢轴连接器102独立地枢转，这样传动装置驱动单元29可以不同的速度和沿不同的方向驱动与它们相关联的驱动轮，虽然它们可以相同的速度和沿相同的方向驱动它们。驱动杆104可以任意适当的形式进行构造以与传动***(更具体地，传动装置驱动单元)的定向相适应。例如，驱动杆(或两个驱动杆)的两个部分可以采用互补的直角杆(bell crank)(图21是一个直角杆的实例)或连接盘(见图10和11)纵向连接在一起。可替换的是，驱动杆的高度的改变可以通过使其弯曲(见图4)来完成。

车辆10的速度控制组件21包括速度输入轴110，轴110通过下面的方式连接到底盘14，该方式允许其响应于其连接(例如通过固定连接方式)到其上的速度输入装置28的运动而旋转。速度输入装置28连接到速度输入轴110，这样，速度输入轴110将通常沿与速度输入装置28被下压的方向相同的方向旋转。当转向输入装置24位于中性位置(非向左或向右转向)时，沿任意方向使轴110旋转将导致左和右驱动单元29以基本上相同的大小和沿相同的方向驱动，推动车辆10一直向前或向后运动。速度输入装置28可以通过弹簧或其它机构朝着中性或非驱动位置被偏压。

如图10中所示，速度输入轴110连接到速度机构112。速度机构包括两个速度凸轮112，一个控制左驱动单元29，另一个控制右驱动单元29。速度输入轴110通过托架114连接到臂113。臂113通过托架116连接到第二速度轴115。这样，速度输入轴110通过臂113连接到第二速度轴115，这样，速度输入轴110的旋转被传递为第二速度轴115的旋转(沿相同的方向)。

每个速度凸轮112连接到优选在点125处具有托架117的第二速度轴115上。每个速度凸轮112具有速度狭槽119。集成装置27，更具体地是连接组件101，包括随动机构(follower)120，机构120连接到驱动杆104的端部并放置在速度狭槽119内。在图示的实施例中，例如，随动机构120包括叉臂(yoke)121，叉臂具有构造为放置在速度狭槽119内的销122。随动机构120可以包含滚子、轴承或其它的部件以使随动机构120能够在速度狭槽119内滑动。

如图10所示，速度输入装置28的致动向两个速度凸轮112施加相同的旋转力。作为起到桥梁作用的托架117的构造的结果，速度凸轮112围绕枢转点118旋转，枢转点118位于沿着第二速度轴115的轴线延伸的线上并位于速度狭槽119(见图13)内。速度狭槽119优选是弯曲的，这样当驱动杆104围绕位于枢轴连接器102附近的中心轴线枢转时，随动机构120可以自由地从速度狭槽119的一端滑动到另一端。此外，速度狭槽119可以是弧形形状，该弧形的半径等于从枢转点118到致动位置的距离，该位置是枢轴连接器控制驱动单元的致动的位置。结果，导致随动机构120在速度狭槽内移动的速度输入将不会致动任意一个驱动单元，因为枢轴连接器和限定了速度狭槽(穿过枢转点118)的弧线的线之间的距离沿着狭槽始终是不变的。

图11示出在底部位置处接纳在速度凸轮112的速度狭槽119中的随动机构120。这可以是默认的或偏置的位置。但是，中性位置可以位于速度狭槽119的顶部处，取决于驱动杆104和枢轴连接器102的布置、以及枢轴连接器102是如何构造为控制驱动单元29。速度控制组件21通过两个转向凸轮40接收来自转向组件20的转向输入。每个转向凸轮40采用转向命令臂124连接到速度凸轮112。转向命令臂124具有通常V形的主体并在枢轴126处与底盘14连接。转向命令臂124的一端包含可移动地连接到转向凸轮40的随动机构连接器128。具体地，在该实施例中，转向凸轮40具有转向狭槽127，该狭槽接纳随动机构连接器128。转向命令臂124的另一端采用滑动件133连接到驱动杆104。滑动件133可以任意适当的方式(见图4)销接到转向命令臂124，这样它可以围绕其销轴线枢转并沿着驱动杆104的一部分的长度移动，同时不破坏驱动杆的纵向位置和致动其中一个驱动单元29。转向命令臂124可以选择性地使随动机构120在速度狭槽119内并沿着速度狭槽119的长度移动。结果，转向凸轮40的位置可以控制在速度狭槽119内随动机构120与速度凸轮112接合的位置。

如图12所示，转向凸轮40上的转向狭槽127具有同心(dwell)部分130，该同心部分具有第一轮廓，第一轮廓用于在转弯过程中当转向凸轮40位于车辆10的外侧时控制随动机构连接器128的位置。同心部分130可以包括端部130A，该端部具有与同心部分130的内部130B不同的轮廓。转向狭槽127还具有凸轮部分131，该凸轮部分具有第二轮廓，用于在转弯过程中当转向凸轮40位于车辆10的内侧时控制随动机构连接器127的位置。同心部分130的第一轮廓与凸轮部分131的第二轮廓不同。凸轮部分131可以具有端部131A和内部131B。端部131A可以具有与内部131B不同的轮廓。当转向凸轮40位于其中性位置时，随动机构连接器128位于同心部分130和凸轮部分131之间的接合点132中。

下面将参照位于车辆10(例如图4中所示)的右侧的转向凸轮40和速度凸轮112对速度组件21的操作进行描述，以说明来自转向输入装置24的转向输入和来自速度输入装置28的速度输入是如何可以集成的。图14A-14C和15A-15C示意性地示出当被转向凸轮40(为了清楚，被去除)控制时，速度凸轮112、随动机构120和对于车辆10的不同的速度和转弯组合的枢轴连接器102的多个位置。

图14A-14C描述了“一直向前”的操作模式，其中没有向转向输入装置24的转向输入。图14A示出中性位置，其中没有速度输入，或者速度输入装置28(图10)位于中性位置N。当驾驶员在第一或前进方向上压下速度输入装置28时，速度凸轮112通过速度输入轴110(图10)围绕枢轴118旋转。这样的旋转的一个结果在图14B中被描述。该动作导致枢轴连接器102远离中性位置N移动，这导致车辆10在前进方向上驱动。在该过程中，转向凸轮40(图11)保持在恒定的默认位置，这导致随动机构120保持在速度狭槽119的一端。在图示的实施例中，这是速度狭槽119的底端。如图14C所示，沿第二或倒退方向下压速度输入装置28会使速度凸轮112沿相反的方向围绕枢轴118旋转。速度凸轮112在该相反方向上的旋转沿着相反的方向迫使随动机构120。这使枢轴连接器102位于中性位置N的相反侧上，导致驱动单元29反方向驱动。

下面将对当转弯被转向输入装置24控制时车辆10的操作进行解释。回到图4和12，使转向凸轮40沿第一方向(例如，进行将图示的输入构件40放置在转弯的外侧的转弯)旋转导致随动机构连接器128沿着转向狭槽127的同心部分130的内部130B的曲率运行。内部130B的轮廓是这样的，以至于随动机构连接器128在转向狭槽127中滑动，这样转向命令臂124保持静止并不会围绕枢轴126旋转。当静止时，转向命令臂124不会改变随动机构120在速度凸轮112的狭槽119内的位置。但是，如果想要进行极限转弯，例如会使前轮转过大约60度或更大的转弯，转向凸轮40被旋转以至于随动机构连接器128到达端部130A。端部130A的轮廓被构造成使得随动机构连接器128被凸轮带动并导致转向控制臂124枢转，从而随动机构120复位，以使外侧的传动装置驱动单元29为了极限转弯而变慢，如下面所描述的。

可替换地，使转向凸轮40逆时针旋转(例如，进行将输入构件40放置在转弯的内侧的右转弯)导致随动机构连接器128沿着转向狭槽127的凸轮部分131的曲率移动。内部131B的轮廓是这样的，以至于转向凸轮40在随动机构连接器128上施加力，导致转向命令臂124围绕枢轴126移动。当转向命令臂124枢转时，它使随动机构120沿着速度凸轮112的速度狭槽119的长度移动。这提供了来自转向凸轮40的转向输入以与速度输入集成。作为操作者控制速度输入装置28的结果，该集成产生了“混合输出”，该混合输出通过驱动杆104向传动装置***传递。在本文中混合输出是速度输入(例如，压下踏板)和转向输入(例如，使转向盘转动)的组合产生的。在美国专利No.6,904,985中，来自驱动放大器116的输出和来自转向放大器112的输出都不是混合输出，所述驱动放大器116穿过驱动连接装置38以驱动传动装置30，所述转向放大器112穿过转向连接装置48以使传动装置32转向。

下面参照图15A-15C，图15A示出了：在转向输入装置24(图1)旋转以进行最大内转弯的情况下，速度凸轮112、被转向凸轮40控制的随动机构120、和枢轴连接器102的位置，这样，图示的速度凸轮112控制转弯内侧的驱动单元29。在内转弯过程中，转向凸轮40使随动机构120在速度狭槽119中从图14A-14C中所示的位置向速度狭槽119的相对端移动。因此，当速度输入装置28如图15B中描述的沿第一或前进方向下压时，用于内驱动单元29的速度凸轮112的几何轮廓使枢轴连接器102沿反方向运动。下压速度输入装置28以向前驱动车辆，转向输入装置24完全地转动以导致内转弯，导致枢轴连接器102反向驱动在转弯内侧的驱动轮16。在用于外侧驱动单元29的相反的速度凸轮112(未示出)中的随动机构120不会朝着速度狭槽119的上端移动。因此，外侧车轮被向前驱动，并导致低到零半径的转弯。

当速度输入装置28沿第二方向或反方向被下压时，速度凸轮112沿图15C中描述的第二方向旋转。这导致枢轴连接器102命令内驱动单元29沿前进方向驱动内驱动轮16。这样，作为接收两个混合输出的驱动单元的结果，前进或倒退的ZTR转向(或至少小转弯半径转向)被实现。虽然前可转向轮18可以按上面提出的阿克曼几何轮廓进行旋转，但是转向***20可以构造为采用充分的工程判断的任意所期望的方式使前轮18转向。

如图14A-14C和15A-15C所示，随动机构120在速度狭槽119内的位置可以通过利用转向凸轮40(在图11中可见)施加力进行调节。优选地，可通过以现有技术中已知的方式连接到随动机构120上的弹簧(未示出)施加的偏压力将随动机构120偏压到中性位置上。当转向输入装置24被转动时，驱动杆104选择性地移动通过速度狭槽119以从第一方向位置经过到第二方向位置。优选地，随动机构120以类似的方式从速度狭槽119的底部滑动到顶部，取决于通过转向输入装置24控制的转弯的大小，并建立了一系列或多个轨迹，随动机构120选择性地***纵通过该轨迹。因此，随动机构120选择性地位于速度狭槽119内的第一和第二最大位置之间的不同的点处。用这种方法，并且由于转向凸轮40独立地或异步地旋转，枢轴连接器102可以通过来自驱动杆104的独立混合输出的接收而独立地被控制，以沿着前进和倒退方向以与适当的转向一致的方式转向和推进车辆10。此外，转向凸轮40和速度凸轮112优选地构造成：在前进方向时，距离枢轴连接器112可以被随动机构120移动的中性位置N的最大距离比倒退方向时的最大距离大。结果，给定的驱动单元29(更一般地，传动装置***)在前进方向比倒退方向时产生更大的最大速度值。例如，在一个实施例中，车辆的最大前进速度为大约6mph，最大倒退速度为大约4mph。

优选地，驱动轮16和前轮18的转向特性是相匹配的，这样，驱动轮16和前轮18提供的转向配合以转向车辆10。因此，驱动轮16引起的转弯度可以与前轮18的转向角度相配合，这样，驱动轮16不会试图使车辆转过比前轮18更急的弯，反之亦然。在图示的实施例中，这是通过选择转向凸轮140的转向狭槽127的曲率以与前轮的转向角度相配合来实现的。与使一些常规车辆的前自位轮转弯所需的扭矩量相比较，这也可以减少驱动轮16使车辆转弯所需的扭矩量。采用可转向轮18，车辆的操作者不需要操作现有的杠杆-控制ZTR车辆所需熟练水平，在转弯过程中，损坏驱动表面的可能性，例如通过使内驱动轮滑动而撕毁草坪的可能性减少了，可能也会消除。

在操作中，转向组件20通过所期望的转弯的内侧上的转向凸轮40提供了转向输入，所述转向输入改变了通过组件101从速度凸轮112接收、向驱动单元29发出的速度命令的状况。所期望的转弯的外侧的转向凸轮40不会改变小转弯中的向驱动单元29发出的速度命令的状况。

速度曲线

对于极限转弯来说，优选的是外侧的驱动单元29慢下来，以便前轮不会犁地(plow)。图16示出两个传动装置驱动单元29产生的、作为转向输入的函数的驱动轮16的车轮速度的一个实例，假定来自速度输入装置28的恒定的转向输入(“恒定的踏板”)。该图表示，在转弯过程中，内侧车轮的减速比外侧车轮快很多。内侧车轮具有零速度用于大约90度的转弯，并具有其中内侧车轮转弯大约108度的最大反向速度。对于转弯达到大约60度的情况，外侧车轮适合地保持或甚至微微增加其速度。为了更大的转弯，当内侧车轮在108度时产生零转弯半径时，外侧车轮逐渐地慢下来直到它减慢到相等大小的、但是沿着前进方向的速度。图16中的车轮速度对所施加的转向的图表仅仅是转向组件20、速度控制组件21和集成装置27如何可以操作的一个实例。它们可以构造为产生其它的速度形状。

转向组件20、速度控制组件21和集成装置27一起工作以在车辆10转弯时提供减少的平均速度，如图16中的速度曲线所示。转向组件20、速度控制组件21和集成装置27一起工作以平衡由驱动轮16传输的扭矩，并在两个传动装置驱动单元29从前进到倒退方向的所期望的速度范围中为车辆10提供无限的和受控的速度调节。

转弯导致内随动机构120的转向输入，这使得随动机构120位于更接近速度凸轮112绕其枢转的点118的速度狭槽119内。这使驱动杆104的运动量减小。相应地，枢轴连接器102在内侧上的横向位移减小了，内驱动轮16被更慢地驱动。驱动轮16之间的旋转速度的差别使车辆10转弯。只要转向输入装置24的设置不变，该转弯可被保持，与速度凸轮112的位置无关。甚至当驾驶员通过在速度输入装置28上转换输入而使车辆10倒退时，内车轮16上的速度大小会保持比外车轮16小，这样，车辆继续沿相同的方向转弯。因此，当反方向行驶时，可保持一致的或适当的转向。此外，转向凸轮40的运动不会使速度凸轮112复位；它仅仅改变每个随动机构120在速度凸轮112中的一个的速度狭槽119内放置的位置。并且由于速度狭槽可以构造为具有上述半径的圆弧，转向输入装置24(图1)的运动不会导致驱动轮16的任意旋转或车辆10的任意运动。这应当与车辆10的操作者的期望一致，该操作者可以习惯于采用一个控制装置(例如，速度输入装置28)控制车辆的运动和速度并采用另一个控制装置(例如，转向输入装置24)进行转向。

蜗轮实施例

下面参照图17-20，用于集成来自转向输入装置24的转向输入和来自速度输入装置28的速度输入的替换实施例被示出。如在上面的实施例所示，驱动单元(未示出)连接到连接组件，该组件包括一对与枢轴连接器(未示出)枢转连接的驱动杆104A。该实施例示出驱动杆104A，具有布置在一端(可以连接到布置在另一个驱动杆(未示出)上的直角杆)以调节传动装置驱动单元的定位的直角杆。

图17示出通过第二速度轴115A连接到两个速度凸轮112A的速度输入轴110。速度输入轴110的旋转导致第二速度轴115A的旋转，这又使速度凸轮112A旋转。速度凸轮112A具有与在前面的实施例中描述的速度凸轮112基本上相似的形状和基本上相似的速度狭槽119A。位于驱动杆104A端部的随动机构120A采用可滑动地接纳在狭槽119A内的叉臂121A和销122A连接到速度凸轮112A。速度凸轮112A和随动机构120A不需要进一步的描述，因为它们与上面所描述的实施例的速度凸轮112和随动机构120相似。

两个转向凸轮40A连接到底盘14，这样，它们围绕枢轴41A旋转，并通过蜗轮150连接到转向输入装置24(图1)。蜗轮150位于转向轴30的端部，这样，作为转向输入装置24的旋转的结果，蜗轮150沿第一和第二方向旋转。蜗轮具有围绕其外圆周切割的第一和第二可变节距凹槽152、153。左转向凸轮40A通过定位销154与蜗轮150接合，右转向凸轮40A通过定位销155与蜗轮接合。定位销154被接纳在第一可变节距凹槽153中。同样地，定位销155被接纳在第二可变节距凹槽153中。可变节距凹槽152、153构造为当蜗轮150旋转时，使定位销154、155选择性地使转向凸轮40A枢转。

图18示出可变节距凹槽152具有同心部分152A，在该部分中，可变节距凹槽152具有第一轮廓。可变节距凹槽152还具有凸轮部分152B，在该部分152B中，可变节距凹槽152具有第二轮廓。第一轮廓与第二轮廓是不同的：当同心部分152A在涡轮150的圆周周围沿着涡轮体以均匀的高度延伸时，凸轮部分152B具有基本上螺旋形的构造。在一个实施例中，同心部分152A和凸轮部分152B中的每一个在涡轮的圆周周围覆盖大约240度。但是，取决于所期望的应用并采用充分的工程判断，同心部分152A和凸轮部分152B的长度可以比这个大或小。当转向凸轮40A位于其中性位置时，定位销154位于可变节距凹槽152的同心部分和凸轮部分152A、152B之间的接合点156处。第二可变节距凹槽153具有在接合点157处会合的相似的同心部分153A和凸轮部分153B。

图18示出定位销154和155位于中性位置的情况，具体地，销位于在其各自的凹槽152和153内的接合点156、157中。

图19示出了第二情况，之后蜗轮150通过转向输入装置24(图1)的旋转被旋转。在该第二情况中，定位销154已经穿过凹槽152的同心部分152A，定位销155已经穿过凹槽153的凸轮部分153B。

在图20的放大图中可以最佳地看到，转向命令臂124A从转向凸轮40A延伸。转向命令臂124A采用滑动件133A连接到连接组件101A 上，并控制随动机构120A的位置，以采用与在上述实施例中转向命令臂124控制随动机构120位置的相同的方法向速度凸轮112A提供转向输入。

在操作中，蜗轮150响应于转向输入装24(图1)上的转向输入而旋转。当蜗轮150逆时针旋转时(例如，当想要进行左转弯时，左转弯将图20中所示的输入凸轮40A放置在转弯的外侧上)，定位销155沿着凹槽153的同心部分153A的曲率运行。同心部分153A的轮廓构造为定位销155沿其运行，蜗轮150不会使转向凸轮40A围绕枢轴41A旋转；相反，转向凸轮40A基本上保持固定。这样，转向命令臂124A不会使得随动机构120A在速度凸轮112A的狭槽119A中复位。

可替换地，当蜗轮150顺时针旋转时(例如，当想要进行右转弯时，右转弯将输入凸轮40A放置在转弯的内侧)，定位销155在凹槽153的凸轮部分153B内运行。凸轮部分153B的轮廓构造为使得蜗轮150在定位销155上施加力，所述力使转向凸轮40A围绕枢轴41A枢转。当转向凸轮40A枢转时，转向命令臂124A使随动机构120A在速度凸轮112A的狭槽119A内移动。相对侧上的转向凸轮40A以相似的方式响应。

在该实施例中，想要的转弯的外侧上的转向凸轮40A不会改变随动机构120A相对于速度凸轮112A的位置。另一方面，内侧上的转向凸轮40A改变随动机构120A的位置。蜗轮150(更特别地，可变节距凹槽152、153的形状)可以构造为在极限转弯过程中使传动装置***(具体地，外侧驱动单元)通常变慢，以帮助防止前轮18发生犁地。速度凸轮112A通过速度输入装置28的操作的旋转和枢轴连接器通过连接装置的操作基本上与上述实施例中和图14A-14C中示出的元件的操作相同，因此无需重复了。

在上述的实施例中，车辆包括右和左转向凸轮(40和40A)、右和左速度凸轮(112和112A)、和右和左随动机构(120和120A)。车辆右侧的随动机构连接到右传动装置驱动单元29上，并被右侧转向机构和右侧速度凸轮控制。左随动机构连接到左传动装置驱动单元29上，并被左侧转向机构和左侧速度凸轮控制。每个转向凸轮影响其各自的随动机构相对于相关的速度凸轮的位置。

可替换地，车辆10可以包括单个转向机构，该转向机构采用连接组件与单个速度机构相互作用，该连接组件具有单个随动机构，该随动机构带有多个腿，所述腿通常与传动装置***、更具体地传动装置驱动单元29相互作用。此外，在下面将进行描述的本装置和***的其它实施例中，转向机构可以改变速度机构相对于随动机构的位置。

齿条和小齿轮实施例

图21-25D示出速度控制组件21B和转向组件20B的一部分。转向组件20B包括齿轮200形式的转向机构，其外部有齿以与连接到转向输入装置(例如，转向输入24，未示出)的齿轮或传动链(为简单起见，从附图中省略)啮合。这样，驾驶员使转向输入装置的运动使齿轮200旋转。速度控制组件21B包括速度机构，该机构具有主动和从动齿条202、204，所述齿条连接到齿轮200以便它们与其一起转动，但能够相对它纵向移动。如图22所示，该连接是通过206、208获得的，所述凸缘从齿轮200凸出，并且可滑动地接纳在各自的齿条202、204的纵向狭槽210、212中。可以采用用于提供正方向布置的其它方法。例如，两个齿条可以可滑动地连接(例如，采用轴承)到基板(未示出)。该基板可以连接到具有侧壁(未示出)的安装板219(下面进行讨论)以封闭和保护齿条。

速度凸轮21B还包括速度控制齿条214，该齿条连接到速度输入装置(例如，速度输入装置28，未示出)并可通过该速度输入装置沿其纵向方向可移动。速度控制齿条214与速度控制小齿轮216啮合。齿轮200和速度控制小齿轮216被轴颈安装(journaled)在安装小齿轮218的轴217上。轴217被轴颈安装在安装板219中，这样它可以旋转，但是其轴线被固定。虽然未被示出，但是安装板219可以具有狭槽，速度控制齿条214可以采用凸缘连接到安装板219，所述凸缘从位于狭槽中的速度控制齿条214凸出。齿轮200具有速度控制小齿轮216凸出进入其中的圆顶形的内部区域。该圆顶被切割以使速度控制小齿轮216能够与速度控制齿条214啮合。安装小齿轮218与从动齿条204啮合但是在主动齿条202中的非齿形的纵向凹槽220中运行，这样，它不会限制任一个齿条的纵向运动-当从动齿条204移动时，安装小齿轮218是自由轮。速度控制小齿轮216与主动齿条202啮合，这样速度控制齿条214的位移产生主动齿条202的相应的位移。

包括随动机构小齿轮224(随动机构的一种)的集成装置与主动和从动齿条202、204的下部区域啮合。随动机构小齿轮224可旋转地安装到由“T”形杆130支撑的转向轴(stub axle)225上。杆260具有套管158形式的支点，其可沿着形成为安装板219内的狭槽160的导轨移动，其左和右翼连接到传动装置驱动单元122L、122R(可以是上面描述的HST，或者任意其它适当的传动装置***，例如下面描述的两个无级变速传动装置)的比例控制杆144L、144R(在功能上与上面描述的枢轴连接器102是相当的)上。虽然在某些附图中，随动机构小齿轮224被示出与安装小齿轮218同轴，但是它可以响应于来自速度输入装置(未示出)的输入远离该位置移动。

齿条202、204、214共同形成引导路径，所述引导路径可通过齿轮200采用转向输入装置围绕由轴271限定的固定轴线旋转。随动机构小齿轮224的径向位置(其中心与固定轴线的距离)通过引导路径的旋转是不变的，并仅仅取决于速度控制齿条214的位置。图24示出当速度输入装置位于零或中性位置和转向输入装置位于“一直向前”位置时的构造。随动机构小齿轮224的轴线位于固定轴线217上，相应地，杆130(为了表达的简化，从图24-25D中省略)定位成使两个传动装置驱动单元122L、122R位于中性位置。图25A示出转向输入装置保持在零位置(主动和从动齿条202、204的定位与前面的附图中一样)、但是速度输入装置使速度控制齿条214(在这些附图中未看到)推进的构造，该运动已经通过速度控制小齿轮216传递到主动齿条202。因此，随动机构小齿轮224已经从固定轴线217向前移动。如在前面的实施例中，该向前的位移的效果是将两个传动装置驱动单元122L、122R设置为相同的前进比例，并使车辆10沿直线移动。如果保持图25A中的速度控制设置，但是驾驶员使转向输入装置移动以要求右转弯，那么可以达到图25B中的构造。主动和从动齿条202、204已经转过90度。在这个过程中，主动和从动齿条202、204在速度控制小齿轮216周围旋转，使它们同等地并沿相反的方向移动。因此，随动机构小齿轮224从固定轴线217的径向位移未被改变。随动机构小齿轮224被横向移动以产生右转弯。

仍然保持相同的速度控制设置，但是使转向输入装置24移动以要求左转弯，这导致图25C中的构造。另一方面，随动机构小齿轮224的径向位移不变。

图25D示出当转向输入装置被设置为零、但是速度控制齿条被退回以使随动机构小齿轮224向后移动时的构造，这使传动装置驱动单元122L、122R设置为相同的后退比率并导致车辆10沿直线倒退。

在上面描述的主动/从动齿条的实施例中，速度输入装置确定随动机构的径向距离或随动机构与引导路径围绕其旋转的轴线的径向距离是显而易见的。通过移动转向输入装置而产生的随动机构的位移是径向距离的函数。使引导路径旋转导致一个传动装置驱动单元相对于另一个的比率改变，而在同一意义上，使随动机构沿着引导路径移动会改变两个比率。

图26示出在功能上与图21-25D相似、但是被认为组装更方便的装置。该装置包括主动齿条402和从动齿条404，但是在该实施例中，齿条通过一两部分的壳体450、452接纳并安装。壳体和齿条可以围绕轴线454旋转。安装小齿轮418通过被键入(spline)安装板419中的整体凸出部456在空间上被固定。壳体部件450具有整体轴环458，壳体通过其可旋转地安装在凸出部456上。通过安装小齿轮418内的轴向孔延伸的是速度控制小齿轮416的整体轴460，该轴被键入上部齿轮462中，通过所述齿轮462，可进行速度控制。上部齿轮462通过采用链条或另外的齿条的装置(未示出)连接到速度输入装置上。壳体450、452和壳体安装到其上的齿条的旋转通过转向齿轮464进行控制，齿轮464支撑在壳体上，并通过采用另外的齿轮、链条或另外的齿条的装置(未示出)连接到转向输入装置。安装到“T”形杆430(与上面描述的杆130相似)上的转向轴425凸出进入随动机构小齿轮424的轴孔中。杆430以上面的图21-23中描述的方法连接到传动装置***上，更特别地连接到两个驱动单元上。随动机构小齿轮424与主动和从动齿条402、404啮合。速度控制小齿轮416仅与主动齿条402啮合，这样通过速度输入装置移动该小齿轮会使随动机构小齿轮424径向移动。固定安装的小齿轮418仅与从动齿条404啮合以保证当壳体旋转时，从动齿条后退以补偿主动齿条的推进。结果，壳体的旋转不会自行地改变随动机构小齿轮424的径向位置。

该装置的组装包括将所有的相关部件放在壳体部件450中，然后增加壳体部件452以将其保持在适当的位置。虽然从附图中看不是很清楚，但是壳体450、452形成了包含齿条的整个长度并留给它们空间以纵向移动的伸长的外壳。转向轴425及其周围的凸出毂464凸出通过壳体部件452内的伸长狭槽以给予它们纵向移动的自由。密封装置，包括“O”形环密封装置466、468，在壳体450、452中保持润滑剂。在安装板419上安装壳体组件通过下面的方式获得：将轴460通过其孔***到安装板中，并将上部齿轮462固定在轴460上的适当位置上以防止其随后的退回。

图27和28示出一种设计成匹配阿克曼-类型车轮组件50的特征的传动装置的方案。500表示的机构用来控制与图21-23中所示的T-形杆相当的T-形杆502的位置。在该实施例中，该杆的外端通过接纳在互补形狭槽504中的球形头503连接到变速器(在该图中不可见)的比例控制杆，这是对图21-23中的实施例所作的微小的修改。本装置的更明显的区别是齿轮506、508的布置，机构500通过所述齿轮连接到转向输入装置(未示出)。齿轮506起到与图21-23中的齿轮200相同的作用：它用于通过转动杆502使机构500旋转以提供所需的转向效果。驾驶员能够通过转向输入装置(例如，图1中的转向输入装置24)，该输入装置连接到与齿轮506啮合的转向齿轮508。齿轮506和转向齿轮508是非圆的，它们的形状选择成提供转向输入装置的位置和由两个传动装置驱动单元(例如上面描述的驱动单元29或122L，122R)提供的比率之间所需的关系。确定两个齿轮506、508的形状是基于阿克曼转向装置的特征(转向输入装置位置对车辆转弯半径)和传动装置驱动单元的特征(比例控制杆位置对比率)的简单的数值运算。在本实施例中，这产生了具有三个弯曲侧的齿轮506的形状，如图所示。齿轮506、508成形为始终保持啮合状态，这样其中一个的形状可确定另一个的形状。

图29-31描述了无级变速传动装置(CVT)的结构，其具有适于用作传动装置驱动单元29的齿轮中性状态。所描述的驱动单元是环形路线(toroidal-race)，滚动牵引类型，虽然也可以使用其它类型的CVT。例如，可以用在本***和车辆中的“带和槽轮”类型的传动装置在美国专利No.5,766,105中公开了，该文献在这里作为引用。

图示的CVT包括具有环形-凹陷的输入盘310和对置的环形-凹陷的输出盘312的变速器V。两个滚子314、316安装在环形腔内，所述环形腔限定在输入和输出盘310、312的相对的环形-凹陷的面之间，以采用可以通过使滚子314、316倾斜而改变的比率将驱动力从输入盘310传递到输出盘312。

输入盘310连接到被车辆的发动机(例如，车辆10的发动机12)驱动的传动装置输入轴318并与其一起旋转。变速器V通过管状输出轴320提供了输出，轴320连接到输出盘312并同轴布置在输入轴318周围。输入轴318和变速器输出轴320向混合行星齿轮系E1提供了输入。如示意图中所示，远离输出盘312的变速器输出轴320的端部支撑混合行星齿轮系E1的第一太阳齿轮S1。齿轮系E1的齿轮架(carrier)C1连接到输入轴318并被其驱动。齿轮架C1支撑着4个相同的径向均匀间隔的内行星齿轮P1和4个与径向内行星齿轮P1尺寸相等的相同的径向均匀间隔的外行星齿轮P2。径向内行星齿轮P1与第一太阳齿轮S1和4个径向外行星齿轮P2中相应的一个啮合。径向外行星齿轮P2还与内部齿形环A1啮合，齿形环A1形成混合行星齿轮系E1的输出。来自环A1的输出通过管状同轴输出轴332连接到简单减速行星齿轮组E2。减速行星齿轮组E2包括输入太阳齿轮S2，齿轮S2由轴322支撑，与四个由齿轮架C2支撑的均匀角度间隔的行星齿轮P3啮合。行星齿轮P3还与固定到传动装置壳体上的齿圈(annulus)A2啮合。架C2的旋转形成减速行星齿轮组E2的输出，并通过连接到架C2上的输入轴24传递到外部。输出轴324与输入轴318同轴，其一端接纳在输出轴324的最里端的凹部326内。输出轴324连接到相关被驱动的车辆车轮。

传动装置容纳在支撑输入轴和输出轴318、320的通常管状的外壳330内。邻近输入轴318的外壳330的端部通过端板332被封闭。圆锥形贝式弹簧垫圈334在端板332的内表面和环形轴承板336之间延伸，盘336与变速器输入盘310的外平面滚动接触。贝式弹簧垫圈向输入盘310施加力(“端部载荷”)并允许扭矩通过滚子314、316从输入盘310传递到输出盘312。

通过改变两个滚子314、316(下面进行描述)的倾斜度，输出盘312相对于输入盘310的速度可以改变。通过将传动装置输入和变速器输出的旋转联合到混合行星齿轮系E1中，传动装置的输出可以改变。在图示的装置中，传动装置可以通过“齿轮中性”在完全倒退到完全前进，以及其之间的任意位置改变。但是，变速器的操作范围可以通过齿轮传动的适当的选择适应需要。例如，如果传动装置固定在其上的车辆通常以前进档操作并且仅仅偶而倒退操作，那么变速器可以布置为通过齿轮中性在低速倒退到高速前进改变。

用于改变两个滚子314、316的倾斜度的机构在图30中更详细地示出。每个滚子314、316通过转向轴342可旋转地安装在滚子架340中，所述轴342可旋转地安装在滚子架的相对的平面支撑板44、46中。每个滚子架340的一端通过球轴承352(例如，Rose轴承有限公司制造的“Rose轴承”)连接到控制杆350的横杆348的两端的相应的一个上。控制杆348具有位于两个球轴承352的中心点之间的中间位置的枢转销354。枢转销接纳在狭槽356中，狭槽356与枢转销相同宽度，但是相对于变速器的旋转轴线沿径向方向伸长。狭槽356位于安装凸缘358中，凸缘358凸出进入输入和输出盘310、312之间的空间中的变速器中。

杆350具有致动臂360，臂360沿与连接两个球轴承352(与杆的横杆348的轴线垂直)的中心点的线垂直的方向凸出到变速器壳体外部。该臂360形成一杆，传动比率通过该杆控制，并且该杆与在图22-25E中描述的比例控制杆144L、144R相对应。当杆350枢转时，滚子310、312中的一个被推动，另一个被拉动，两个都受到相同的扭矩。安装凸缘358中的狭槽356内的枢转销354的安装允许销354向内和向外径向移动，这保证滚子的水平力相等且相互抵消。这对于低成本的组件来说是有价值的，其中部件的制造有可能不很精确。杆的枢轴的径向运动允许杆移动到这样的位置，其中，由于制造误差引起的两个滚子之间的任何不平衡将被抵消。

当驱动力被传递时，滚子受到使它们围绕变速器轴线沿圆周驱动的净转矩是显而易见的。该转矩必须对辊子的固定点起作用以保持稳定的位置。所需的反应扭矩由杆360提供，这样杆上的力与传动装置输入和输出处的扭矩是有关的。当例如一个车轮以否则能够使其滑动的方式滞后于车辆速度时，结果是改变了杆上的力，这样，相关车轮的速度会增加。通过进行这种调整，所描述的装置减小或甚至消除了车轮滑动。

已知的生产和组装技术、部件和设备的描述被省略了，以便不必要的详细描述不会不必要地使目前的***和装置混乱。目前的***和装置不是限定为所公开的特别的形式。而是，它们包括落在权利要求书的范围内的所有的修改、等价物和替换。

例如，从转向输入装置接收转向输入的转向组件与图中示出的结构可以是不同的。在选择性的实施例中，给定车辆的转向机构可以是具有两个转向狭槽的单个转向凸轮，而不是每个具有一个转向狭槽的两个转向凸轮，例如如图12中所示的例子。此外，这样的双狭槽转向凸轮可以水平定位(或者通常与地面垂直)，而不是象在图中所示的转向凸轮垂直定位。此外，这样的转向凸轮(与目前的转向凸轮的任一个相同)可以以适于给定的应用的任意角度倾斜并采用充分的工程选择。

另一个方案包括移动所述齿轮组，所述齿轮组起初将转向输入装置(例如转向盘)的旋转转化为传递到车轮组件的运动。例如，这样的齿轮组可以向前移动并位于两个杆之间，所述两个杆否则起到将两个前轮组件连接到一起的系杆的作用。

如另一个实例，在位于转向凸轮内的图中所示的转向狭槽可以位于组成用作前可转向轮的齿轮组件的齿轮中的一个中。

如另一个实例，垂直定位的速度凸轮可以制成相互啮合到一定程度并可以水平定位。

所附的权利要求书并不是解释为包括方法-加-功能限制，除非这样的限制分别采用短语“用于…的方法”和/或“用于…的步骤”在给定的权利要求中清楚地作了陈述。

Claims (20)

1.一种能够进行小半径转弯的车辆，包括：

车架；

连接到车架的可转向结构；

连接到车架的两个驱动轮；

能够以不同的速度和沿不同的方向驱动所述两个驱动轮的传动装置***；

构造成控制所述可转向结构的转向组件；

连接到传动装置***的速度控制组件；和

集成装置，集成由转向组件接收的转向输入和由速度控制组件接收的速度输入以转向和驱动车辆；

其中，转向组件、速度控制组件和集成装置构造成一起工作以便在极限转弯过程中减小外侧驱动轮的速度，同时由速度控制组件接收的速度输入是恒定的。

2.如权利要求1所述的车辆，其特征在于，还包括：

另一个连接到车架的可转向结构，该转向组件构造成控制每个可转向结构。

3.如权利要求2所述的车辆，其特征在于，每个可转向结构包括与地面接合的车轮。

4.如权利要求3所述的车辆，其特征在于，转向组件包括构造成接收转向输入的转向输入装置。

5.如权利要求4所述的车辆，其特征在于，转向输入装置是转向盘。

6.一种能够进行小半径转弯的车辆，包括：

车架；

连接到车架的可转向结构；

连接到车架的两个驱动轮；

能够以不同的速度和沿不同的方向驱动所述两个驱动轮的传动装置***；

构造成控制可转向结构的转向组件；

连接到传动装置***的速度控制组件，该速度控制组件包括构造成***作者控制的速度输入装置；和

集成装置，集成由转向组件接收的转向输入和由速度控制组件接收的速度输入以产生混合输出，用于转向和驱动车辆，由于操作者控制速度输入装置，所述混合输出被传递到传动装置***；

其中，转向组件、速度控制组件和集成装置构造成一起工作以在转弯过程中在前进和倒退中正确地转向车辆。

7.如权利要求6所述的车辆，其特征在于，传动装置***包括两个传动装置，各连接到一个驱动轮，混合输出包括发送到传动装置中的一个的第一混合输出和发送到其它传动装置的第二混合输出。

8.如权利要求6所述的车辆，其特征在于，还包括：

另一个连接到车架的可转向结构，该转向组件构造成控制每个可转向结构。

9.如权利要求8所述的车辆，其特征在于，每个可转向结构包括与地面接合的车轮。

10.如权利要求9所述的车辆，其特征在于，转向组件包括构造成接收转向输入的转向输入装置。

11.如权利要求10所述的车辆，其特征在于，转向输入装置是转向盘。

12.一种驱动和转向***，包括：

两个响应于转向输入沿相反方向移动的转向凸轮；

连接到每个转向凸轮并可响应于速度输入移动的速度凸轮；和

将每个转向凸轮连接到速度凸轮中的一个的组件。

13.如权利要求12所述的驱动和转向***，其特征在于，当连接到车辆并被使用时，两个转向凸轮和速度凸轮相对于驱动表面是垂直定向的。

14.一种驱动和转向***，包括：

至少一个构造成接收转向输入并连接到并铰接非驱动轮的转向凸轮；

连接到转向凸轮并可响应于速度输入移动的速度凸轮；和

将转向凸轮连接到速度凸轮的组件。

15.一种转向***，包括：

控制非驱动轮的转弯的第一齿轮副，该第一齿轮副包括与非圆被驱动齿轮啮合的非圆驱动齿轮。

16.如权利要求15所述的转向***，其特征在于，还包括：

控制另一个可转向结构的转弯的第二齿轮副，该第二齿轮副包括与非圆被驱动齿轮啮合的非圆驱动齿轮；

第一和第二齿轮副可相互配合地操作以产生车辆的基本上理想的阿克曼转向。

17.如权利要求15所述的转向***，其特征在于，还包括：

控制另一个非驱动轮的转弯的第二齿轮副，该第二齿轮副包括与非圆被驱动齿轮啮合的非圆驱动齿轮；

其中，转向***位于具有一对驱动轮的车辆内，所述驱动轮被传动装置***驱动，所述传动装置***能够以不同的速度和沿不同的方向驱动所述驱动轮，传动装置***能够使所述驱动轮产生第一车辆转弯半径，第一和第二齿轮副构造为对于给定的转向输入使非驱动轮产生与第一车辆转弯半径相等的第二车辆转弯半径。

18.一种转向***，包括：

包括第一驱动齿轮的第一齿轮副，所述第一驱动齿轮与连接到转向主销的第一被驱动齿轮连接，第一齿轮副构造成使转向主销响应于由第一转向输入引起的内转弯而旋转过的角度大于响应于由第二转向输入引起的外转弯旋转过的角度，第二转向输入和第一转向输入大小相等，但是方向相反。

19.如权利要求18所述的转向***，其特征在于，第一驱动齿轮包括两个节线。

20.如权利要求18所述的转向***，其特征在于，还包括：

包括第二驱动齿轮的第二齿轮副，所述第二驱动齿轮与连接到第二转向主销的第二被驱动齿轮相连接，第二齿轮副构造成使第二转向主销响应于由第一转向输入引起的内转弯旋转过的角度大于响应于由第二转向输入引起的外转弯旋转过的角度；

第一和第二齿轮副可相互配合地操作以产生车辆的基本上理想的阿克曼转向。

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