(57)【要約】幅広い観点において、駆動輪の独立回転を使用するとともに操向入力装置を用いて非駆動操向可能構造体（例えば、車輪）を旋回させる（幾つかの態様では、駆動輪を旋回できてもよい）ことによって低半径旋回-ゼロ半径旋回を行なうことができる車両。これは、前進および後進において正確な操向を協働してもたらすとともに、幾つかの態様では、車両が一定の速度入力下で極端な旋回に入るときに車両の外側寄りの駆動輪の速度を協働して減少させるように構成されるステアリングシステム、速度制御システムおよび統合装置（制御システムと共に）を使用して達成されてもよい。そのような車両で用いるように構成された様々なシステムが含まれている。2009502605.tif 000003
2009502605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フレームと、
フレームに結合された操向可能構造体と、
フレームに結合された2つの駆動輪と、
2つの駆動輪を異なる速度で異なる方向に駆動できるトランスミッションシステムと、
操向可能構造体を制御するように構成されたステアリングアセンブリと、
トランスミッションシステムに結合された速度制御アセンブリと、
車両を操向して駆動するために、ステアリングアセンブリによって受けられる操向入力と速度制御アセンブリによって受けられる速度入力とを統合する統合装置とを含む、
ステアリングアセンブリ、速度制御アセンブリ、および統合装置は、極端な旋回中に、速度制御アセンブリにより受けられる速度入力が一定の間、外側寄りの駆動輪の速度を協働して減少させるように構成されている、小半径旋回を行なうことができる車両。
【請求項２】
フレームに結合された他の操向可能構造体を更に含み、ステアリングアセンブリが各操向可能構造体を制御するように構成されている、請求項1記載の車両。
【請求項３】
各操向可能構造体が地面接触車輪を含む、請求項2記載の車両。
【請求項４】
ステアリングアセンブリは、操向入力を受けるように構成された操向入力装置を含む、請求項3記載の車両。
【請求項５】
操向入力装置がステアリングホイールである、請求項4記載の車両。
【請求項６】
フレームと、
フレームに結合された操向可能構造体と、
フレームに結合された2つの駆動輪と、
2つの駆動輪を異なる速度で異なる方向に駆動できるトランスミッションシステムと、
操向可能構造体を制御するように構成されたステアリングアセンブリと、
操作者によって操作されるように構成された速度入力装置を含み、トランスミッションシステムに結合された、速度制御アセンブリと、
ステアリングアセンブリによって受けられる操向入力と速度制御アセンブリによって受けられる速度入力とを統合し、操作者が速度入力装置を操作する結果としてトランスミッションシステムに対して伝えられる車両を操向して駆動するための混合出力を生成する統合装置とを含む、
ステアリングアセンブリ、速度制御アセンブリ、および統合装置は、協働して車両を旋回中に前進および後進の両方で正確に操向するように構成されている、小半径旋回を行なうことができる車両。
【請求項７】
トランスミッションシステムが2つのトランスミッションを含み、一方が各駆動輪に結合され、混合出力は、トランスミッションの一方へ送られる第1の混合出力およびトランスミッションの他方へ送られる第2の混合出力を含む、請求項6記載の車両。
【請求項８】
フレームに結合された他の操向可能構造体を更に含み、ステアリングアセンブリが各操向可能構造体を制御するように構成されている、請求項6記載の車両。
【請求項９】
各操向可能構造体が地面接触車輪を含む、請求項8記載の車両。
【請求項１０】
ステアリングアセンブリは、操向入力を受けるように構成された操向入力装置を含む、請求項9記載の車両。
【請求項１１】
操向入力装置がステアリングホイールである、請求項10記載の車両。
【請求項１２】
操向入力に応じて反対方向に移動する2つのステアリングカムと、
各ステアリングカムに結合され、速度入力に応じて移動可能な速度カムと、
各ステアリングカムを速度カムのうちの1つに対して結合するアセンブリとを含む、
駆動およびステアリングシステム。
【請求項１３】
2つのステアリングカムおよび速度カムは、車両に結合されて使用される際に、駆動面に対して垂直に方向付けられる、請求項12記載の駆動およびステアリングシステム。
【請求項１４】
操向入力を受け、非駆動輪に結合されて関節式に連結するように構成された少なくとも1つのステアリングカムと、
ステアリングカムに結合され、速度入力に応じて移動可能な速度カムと、
ステアリングカムを速度カムに結合するアセンブリとを含む、
駆動およびステアリングシステム。
【請求項１５】
非円形の被動ギアと係合する非円形の駆動ギアを含む、非駆動輪の旋回を制御する第1のギア対を含む、ステアリングシステム。
【請求項１６】
非円形の被動ギアと係合する非円形の駆動ギアを含む、他の操向可能構造体の旋回を制御する第2のギア対を更に含む、
第1および第2のギア対は、車両の実質的に正確なアッカーマンステアリングを引き起こすためにタンデムで動作可能な、請求項15記載のステアリングシステム。
【請求項１７】
非円形の被動ギアと係合する非円形の駆動ギアを含む、他の非駆動輪の旋回を制御する第2のギア対を更に含む、
駆動輪を異なる速度で異なる方向に駆動できるトランスミッションシステムにより駆動される一対の駆動輪を有する車両内にあり、トランスミッションシステムは、駆動輪に第1の車両旋回半径を生成させることができ、第1および第2のギア対は、所与の操向入力に対して第1の車両旋回半径に等しい第2の車両旋回半径を非駆動輪に生成させるように構成されている、請求項15記載のステアリングシステム。
【請求項１８】
第1の操向入力によって引き起こされる内側旋回に応じる方が、第1の操向入力と大きさが等しいが方向が反対の第2の操向入力によって引き起こされる外側旋回に応じるよりも大きい角度にわたってキングピンを回転させるように構成されている、キングピンに結合される第1の被動ギアに結合された第1の駆動ギアを含む第1のギア対を含む、ステアリングシステム。
【請求項１９】
第1の駆動ギアが2つのピッチ線を含む、請求項18記載のステアリングシステム。
【請求項２０】
第1の操向入力によって引き起こされる内側旋回に応じる方が、第2の操向入力によって引き起こされる外側旋回に応じるよりも大きい角度にわたって第2のキングピンを回転させるように構成されている、第2のキングピンに結合される第2の被動ギアに結合された第2の駆動ギアを含む第2のギア対を更に含む、
第1および第2のギア対は、車両の実質的に正確なアッカーマンステアリングを引き起こすためにタンデムで動作可能な、請求項18記載のステアリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
1.発明の分野
本発明は、一般に、低旋回半径〜ゼロ旋回半径能を有する車両に関する。ゼロ旋回半径車両は、多くの場合、ZTR車両と呼ばれる。しかしながら、この名前は、正確にゼロではない旋回半径をとり得る車両を呼ぶためにも使用されてきた。より具体的には、本発明は、ステアリングシステム、操向および速度調整システム、ならびに一方または両方のタイプのシステムを含む車両に関する。
【０００２】
関連出願の相互参照
本出願は、Axel Schaedler, Hans Hauser, Rick Ruebusch, Ian David CornwellおよびChris Greenwoodの名前で、「Steering System, Steering and Speed Coordination System, and Associated Vehicle」と題されて、2005年7月22日に出願された米国特許仮出願第60/701,716号、2005年8月22日に出願された米国特許仮出願第60/710,231号、および2005年10月26日に出願された米国特許仮出願第60/731,593号の優先権を主張する。これら3つの全ての仮出願の内容は参照により本明細書に組み入れられる。
【背景技術】
【０００３】
2.従来技術の説明
ZTR車両は、一般に、操向を果たすために異なる速度で駆動できるリヤ駆動輪によって推進される。一部のZTR車両の駆動輪の回転の速度および方向は、別個のハンドレバーによって制御される。一部のユーザは、これらのレバーが車両速度および方向の両方を制御するため、これらのレバーを混乱してしまう。
【０００４】
一部のZTR車両は、別個の制御レバーの代わりにステアリングホイールを使用する。しかしながら、これらの車両の一部は、車両の後進時に正確な操向を行なわない。例えば、左側旋回を行なうためにステアリングホイールをバックアップして回転させると、これらの車両の一部は右側後旋回を引き起こす。この場合、車両の前部-後部ではない-が左側に移動する。そのようなZTR車両の例としては米国再発行特許第34,057号（特許文献1）を参照されたい。
【０００５】
John Deereは、一連のSpin-Steer Technology（商標）（SST）トラクタを発表した。SSTトラクタは、ステアリングホイールによって制御される後輪駆動差動ステアリングシステムと、従来の操向を逆に行なう負圧差動リバースロジックシステムとを有している。前輪は、操向不可能なキャスタホイールである。これらのトラクタの記述に関しては米国特許第6,256,357号（特許文献2）を参照されたい。
【０００６】
米国特許第6,601,663号（特許文献3）は、操向を制御するためのステアリングホイールと、車両を操向して駆動するために使用される地面接触車輪に対してそれぞれが結合されるシングル液圧可変変位ポンプおよびデュアル可変変位液圧モータとを利用するZTR車両を開示している。このZTR車両は、前進方向および後進方向で適切な操向を行なう。
【０００７】
米国特許出願公開第2003/0102171号（特許文献4）も、前進および後進で適切なホイール作動型操向が可能なZTR車両を開示している。独立に作動される後輪が車両を駆動する。これらの後輪はまた、異なる速度及び/又は方向で回転することにより車両を操向する。
【０００８】
ZTR車両において操向不可能な前輪としてキャスタホイールを使用することに伴う1つの問題は、丘の側面上を駆動するときに顕著になる。重力は、丘の下方へと車両を引き下ろす傾向がある。これにより、キャスタホイールによって支持された車両の部分が操作者の願いに反して下方へ旋回する。加えて、ZTR車両を上に向かって旋回させようとすると、操作者がキャスタホイールを上方に向けるために必要なトルクを生み出そうとする際に、駆動輪が牽引を緩める場合がある。
【０００９】
ZTR車両では、操向可能な前輪が使用されてきた。これについては、米国特許第3,362,493号（Davisら）（特許文献5）および第5,042,238号（特許文献6）、ならびに米国特許出願公開第2003/0019682号（特許文献7）を参照されたい。しかしながら、これらのそれぞれは欠点を有している。例えば、Davisの特許の装置には、一定の速度入力で極端な旋回に入る車両の外側寄りの駆動輪の速度を減少させることができるシステムが備えられていない。
【００１０】
米国特許第6,196,342号（特許文献8）および第6,129,164号（特許文献9）は、デュアル差動型の駆動および操向トランスミッションに結合されて該トランスミッションと相互作用することにより、前進または後進で動作しているときにステアリングホイールが回転される方向の車両旋回をトランスミッションに行なわせる後進操向論理機構を開示している。これらの特許は、キャスタホイールの使用を開示しており、操向可能な前輪の使用を開示していない。
【００１１】
米国特許第6,921,109号（特許文献10）は、後進操向論理機構および「可変操向応答性」を与えるための機構を開示している。この特許は、これらの機構を米国特許第6,196,342号（特許文献8）のデュアル差動型トランスミッションと共に使用することを開示している。
【００１２】
米国特許第6,905,985号（特許文献11）は、その称するところによれば、前進または後進で動作しているときにステアリングホイールが回転される方向に車両が旋回するように後輪を回転させるトランスミッション作動式のステアリングおよび操向可能前輪の操向制御を行なうリンケージの複雑なシステムを開示している。この特許は、デュアル差動型トランスミッションと組み合わせたこのシステムの使用を開示している。
【００１３】
米国特許第6,152,248号（特許文献12）は、車両の操向における非円形ギア対の使用を開示しているが、そのギア対は非駆動輪の旋回を制御しない。
【００１４】
【特許文献１】米国再発行特許第34,057号
【特許文献２】米国特許第6,256,357号
【特許文献３】米国特許第6,601,663号
【特許文献４】米国特許出願公開第2003/0102171号
【特許文献５】米国特許第3,362,493号（Davisら）
【特許文献６】米国特許第5,042,238号
【特許文献７】米国特許出願公開第2003/0019682号
【特許文献８】米国特許第6,196,342号
【特許文献９】米国特許第6,129,164号
【特許文献１０】米国特許第6,921,109号
【特許文献１１】米国特許第6,905,985号
【特許文献１２】米国特許第6,152,248号
【発明の開示】
【００１５】
概要
幅広い観点において、本発明は、駆動輪の独立回転を使用して操向入力装置を用いて非駆動輪を旋回させる（幾つかの態様では、駆動輪を旋回できてもよい）ことによって低半径旋回-ゼロ半径旋回（例えば、小半径旋回）を行なうことができる車両に関する。これは、前進および後進において正確な操向を協働して行なうとともに、幾つかの態様では、車両が一定の速度入力下で十分に極端な旋回（地面接触車輪をそれ以上回転させることができない旋回）に入るときに車両（具体的には、外側寄りの駆動輪）の速度を協働して減少させるように構成されるステアリングシステム、速度制御システムおよび統合装置（制御システムと共に）を使用して達成されてもよい。
【００１６】
幾つかの態様では、これらの車両は、フレームと；フレームに結合された操向可能構造体（例えば、非駆動輪として特徴付けられてもよい地面接触車輪）と；フレームに結合された2つの駆動輪と；2つの駆動輪を異なる速度で異なる方向に駆動できるトランスミッションシステムと；操向可能構造体を制御するように構成されたステアリングアセンブリと；トランスミッションシステムに結合された速度制御アセンブリと；車両を操向して駆動するために操向入力と速度入力とを統合する統合装置とを含んでいる。ステアリングアセンブリ、速度制御アセンブリ、および統合装置は、極端な旋回中に、速度制御アセンブリにより受けられる速度入力が一定の間、外側寄りの駆動輪の速度を協働して減少させるように構成されている。
【００１７】
幾つかの態様において、これらの車両は、フレームと；フレームに結合された操向可能構造体（例えば、地面接触車輪）と；フレームに結合された2つの駆動輪と；2つの駆動輪を異なる速度で異なる方向に駆動できるトランスミッションシステムと；操向可能構造体を制御するように構成されたステアリングアセンブリと；トランスミッションシステムに結合され、操作者によって操作されるように構成された速度入力装置を含む速度制御アセンブリと；操向入力と速度入力とを統合し、操作者が速度入力装置を操作する結果としてトランスミッションシステムに伝えられる車両を操向して駆動するための混合出力を生成する統合装置とを含んでいる。ステアリングアセンブリ、速度制御アセンブリ、および統合装置は、協働して、車両を旋回中に前進および後進の両方で正確に操向するように構成されている。つまり、ステアリングアセンブリ、速度制御アセンブリ、および統合装置は、車両が旋回されるときに車両が前進または後進しているかどうかにかかわらず所与の操向入力において旋回方向が同じになるように協働するべく構成されている。その結果、前進から後進へと移行する際に旋回方向が変わらない。
【００１８】
幾つかの局面において、先の2つの段落で特定された車両のうちのいずれかは、フレームに結合された他の操向可能構造体を含み、ステアリングアセンブリが各操向可能構造体を制御するように構成されていてもよい。各操向可能構造体は地面接触車輪を含んでいてもよい。ステアリングアセンブリは、操向入力を受けるように構成された操向入力装置を含んでいてもよい。操向入力装置がステアリングホイールであってもよい。ステアリングアセンブリが2つのホイールアセンブリを含み、該ホイールアセンブリがそれぞれの地面接触車輪に結合されてもよい。ホイールアセンブリのうちの一方が駆動ギアと被動ギアとを含んでいてもよい。駆動ギアがチェーンを用いて被動ギアに結合されてもよい。駆動ギアがベルトを用いて被動ギアに結合されてもよい。駆動ギアの一つまたは複数の歯が被動ギアの一つまたは複数の歯と係合されてもよい。駆動ギアおよび被動ギアはいずれも円形であってもよい。駆動ギアおよび被動ギアはいずれも非円形であってもよい。ホイールアセンブリのうちの一方が遊星ギアを含んでいてもよい。各ホイールアセンブリは、駆動ギアと被動ギアとを含むギア対を含んでいてもよい。各ギア対の駆動ギアと被動ギアとがチェーンを用いて結合されてもよい。各ギア対の駆動ギアと被動ギアとがベルトを用いて結合されてもよい。その構成において、ギア対の駆動ギアの一つまたは複数の歯は、そのギア対の被動ギアの一つまたは複数の歯と係合されてもよく；各ギア対の駆動ギアおよび被動ギアの両方が円形であってもよく；各ギア対の駆動ギアおよび被動ギアの両方が非円形であってもよい。各ホイールアセンブリが遊星ギアを含んでいてもよい。
【００１９】
任意の車両のステアリングアセンブリは、操向入力装置に結合されかつ操向入力に応じて移動できるステアリングカムを含んでいてもよい。ステアリングアセンブリは、ステアリングカムを地面接触車輪のうちの1つに結合するドラッグリンクを含んでいてもよい。ステアリングアセンブリは、ドラッグリンクを地面接触車輪に対して結合するホイールアセンブリを含んでいてもよい。ステアリングアセンブリは、操向入力装置に結合された2つのステアリングカムを含んでいてもよく、各ステアリングカムは操向入力に応じて移動できる。ステアリングカムは、操向入力に応じて異なる方向に移動してもよい。ステアリングアセンブリが2つのドラッグリンクを含み、該ドラッグリンクがそれぞれのステアリングカムを地面接触車輪のうちの1つに対して結合してもよい。ステアリングアセンブリが2つのホイールアセンブリを含み、ホイールアセンブリがそれぞれのドラッグリンクを地面接触車輪のうちの1つに結合してもよい。ホイールアセンブリのうちの一方が駆動ギアおよび被動ギアを含んでいてもよい。駆動ギアは、チェーンまたはベルトを用いて被動ギアに結合されてもよい。駆動ギアの一つまたは複数の歯は、被動ギアの一つまたは複数の歯と係合されてもよい。駆動ギアおよび被動ギアの両方が円形または非円形であってもよい。ホイールアセンブリのうちの一方は遊星ギアを含んでいる。
【００２０】
任意の車両の各ホイールアセンブリは、駆動ギアと被動ギアとを含むギア対を含んでいてもよい。各ギア対の駆動ギアと被動ギアとがチェーンまたはベルトを用いて結合されている。ギア対の駆動ギアの一つまたは複数の歯は、そのギア対の被動ギアの一つまたは複数の歯と係合されてもよい。各ギア対の駆動ギアおよび被動ギアの両方が円形または非円形であってもよく、各ホイールアセンブリが遊星ギアを含んでいてもよい。
【００２１】
任意の車両のトランスミッションシステムが2つの静力学的ドライブを含み、ドライブがそれぞれの駆動輪に結合されてもよい。あるいは、トランスミッションシステムが2つのトロイダル比率連続可変ドライブを含み、トロイダル比率連続可変ドライブがそれぞれの駆動輪に結合されてもよい。速度制御アセンブリは、速度入力に応じて移動できる速度カムを含んでいてもよい。速度制御アセンブリが2つの速度カムを含み、各速度カムが速度入力に応じて移動できてもよい。速度制御アセンブリは、速度カムをトランスミッションシステムに結合する駆動ロッドを含んでいてもよい。速度制御アセンブリが2つの駆動ロッドを含み、各駆動ロッドが速度カムのうちの1つをトランスミッションシステムに結合してもよい。ステアリングアセンブリは、操向入力に応じて移動できるステアリングカムを含んでいてもよく、統合装置は、速度カムをステアリングカムに結合するアセンブリを含んでいてもよい。速度カムが速度カムスロットを含んでいてもよく、ステアリングカムがステアリングカムスロットを含んでいてもよく、アセンブリは、ステアリングカムスロット内に乗るステアリングカム従動子と、速度カムスロット内に乗る速度カム従動子とを含んでいてもよい。
【００２２】
任意の車両のトランスミッションシステムは、速度カムが結合される駆動ユニットを含んでいてもよく、駆動ユニットは作動位置で作動されてもよく、速度カムは、速度カムスロットと、作動距離だけ作動位置から離間された回転軸とを含んでいてもよく、速度カムスロットは、作動距離に等しい半径を有する円弧を含んでいてもよい。速度カム従動子がステアリングカムに応じて移動できてもよく、速度カムスロット内における速度カム従動子の位置は、速度入力に応じてトランスミッションシステムが駆動輪のうちの1つを旋回させる方向を制御してもよい。速度カムスロット内における速度カム従動子の位置は、速度入力に応じてトランスミッションシステムが駆動輪のうちの1つを旋回させる大きさを制御してもよい。
【００２３】
任意の車両のステアリングアセンブリが2つのステアリングカムを含み、各ステアリングカムが操向入力に応じて移動できてもよく、統合装置が2つのアセンブリを含み、各アセンブリが速度カムのうちの1つをステアリングカムのうちの1つに結合してもよい。各速度カムが速度カムスロットを含んでいてもよく、各ステアリングカムがステアリングカムスロットを含んでいてもよく、各アセンブリは、ステアリングカムスロットのうちの1つに乗るステアリングカム従動子と、速度カムスロットのうちの1つに乗る速度カム従動子とを含んでいてもよい。各速度カム従動子は、その関連するステアリングカムに応じて移動できてもよく、関連する速度カムスロット内における速度カム従動子の位置は、速度入力に応じてトランスミッションシステムが駆動輪のうちの1つを旋回させる方向を制御してもよい。関連する速度カムスロット内における速度カム従動子の位置は、速度入力に応じてトランスミッションシステムが駆動輪のうちの1つを旋回させる大きさを制御してもよい。
【００２４】
他の観点において、本発明は、操向入力に応じて反対方向に移動する2つのステアリングカムと；各ステアリングカムに結合されるとともに、速度入力に応じて移動可能な速度カムと；各ステアリングカムを速度カムのうちの1つに結合するアセンブリとを含む駆動およびステアリングシステムに関する。
【００２５】
この構成に関して、2つのステアリングカムおよび速度カムは、車両に結合されて使用される際に、駆動面に対して垂直に方向付けられてもよい。各速度カムが速度カムスロットを含んでいてもよく、各アセンブリは、速度カムスロットのうちの1つに乗る従動子を含んでいてもよい。各従動子が駆動ロッドを介して車両のトランスミッションシステムに結合され、それにより、その関連する速度カムスロット内における従動子の位置が、トランスミッションシステムが車両の駆動輪を旋回させる方向を制御できるようになっていてもよい。その関連する速度カムスロット内における従動子の位置は、トランスミッションシステムが車両の駆動輪を旋回させる比率の大きさを制御してもよい。
【００２６】
他の観点において、本発明は、操向入力を受け、非駆動輪に結合されて関節式に連結するように構成された少なくとも1つのステアリングカムと；ステアリングカムに結合されるとともに、速度入力に応じて移動可能な速度カムと；ステアリングカムを速度カムに対して結合するアセンブリとを含む駆動およびステアリングシステムに関する。システムは、操向入力装置（例えばステアリングホイール）の反対側に位置された2つのステアリングカムを含むことができ、1つの速度カムは、ステアリングカムおよび速度カムの対を2つ形成するために、それぞれの速度カムに結合することができる。ステアリングカムは、同じ形状を有するように形成することができ、速度カムは、同じ形状を有するように形成することができる。アセンブリは、所与の操向入力に応じてステアリングカムを反対方向に移動させかつ所与の速度入力に応じて速度カムを同じ方向に移動させるように構成することができる。
【００２７】
この構成に関して、ステアリングカムおよび速度カムは、車両に結合されて使用される際に、駆動面に対して垂直に方向付けられてもよい。速度カムが速度カムスロットを含んでいてもよく、アセンブリは、速度カムスロット内に乗る従動子を含んでいてもよい。従動子が駆動ロッドを介して車両のトランスミッションシステムに結合され、それにより、速度カムスロット内における従動子の位置が、トランスミッションシステムが車両の駆動輪を旋回させる方向を制御できるようになっていてもよい。速度カムスロット内における従動子の位置は、トランスミッションシステムが車両の駆動輪を旋回させる比率の大きさを制御してもよい。
【００２８】
他の観点において、本発明は、非駆動輪の旋回を制御する（トランスミッションシステムがそのような制御に関与していないことを意味する）第1のギア対を含み、前記第1のギア対が非円形の被動ギアと係合する非円形の駆動ギアを含んでいるステアリングシステムに関する。システムの各ギア対は、駆動輪によって生成される車両旋回半径に一致する（または、少なくとも実質的に一致する）車両旋回半径に非駆動輪を従わせるように形成することができる（トランスミッションシステムの制御下で）。
【００２９】
この構成に関して、非円形駆動ギアは2つのスプライン部を含んでいてもよい。一方のスプライン部は、他方のスプライン部よりも多くの歯を含んでいてもよい。非円形被動ギアは略放物線形状部を含んでいてもよい。ステアリングシステムは、他の操向可能構造体の旋回を制御する第2のギア対を含んでいてもよく、ここで、前記第2のギア対が非円形の被動ギアと係合する非円形の駆動ギアを含み、第1および第2のギア対は、車両の実質的に正確なアッカーマンステアリングを引き起こすためにタンデムで動作可能である。各非円形駆動ギアは2つのスプライン部を含んでいてもよく、各非円形駆動ギアの一つのスプライン部は、その他のスプライン部よりも多くの歯を含んでいてもよい。各非円形被動ギアは略放物線形状部を含んでいてもよい。
【００３０】
他の観点において、本発明は、不均一なギア比率を有するギア対を含むステアリングシステムに関し、ギア対は、非駆動輪の旋回を制御するように構成されている（トランスミッションシステムがそのような制御に関与しないことを意味する）。ギア対は、前述したように構成されるギアを含んでいてもよい。
【００３１】
他の観点において、本発明は、フレームと；フレームに結合された少なくとも2つの非駆動輪と；フレームに結合された少なくとも2つの駆動輪と；（a）2つの駆動輪を異なる速度で異なる方向に駆動させることができ、かつ（b）駆動輪に第1の車両旋回半径を生成させることができる、トランスミッションシステムと；非駆動輪に第2の車両旋回半径を生成させるように構成されたステアリングアセンブリとを含み、車両の動作中に第2の車両旋回半径が第1の車両旋回半径と等しくなり得るように構成された2対の非円形ギアをステアリングアセンブリが含んでいる車両に関する。ギアは前述したように形成されてもよい。
【００３２】
他の観点において、本発明は、少なくとも2つの非駆動輪と、少なくとも2つの駆動輪と、（a）駆動輪を異なる速度で異なる方向に駆動させることができ、かつ（b）駆動輪に第1の車両旋回半径を生成させることができる、トランスミッションシステムとを有する車両内のステアリングシステムであって、所与の操向入力において第1の車両旋回半径に等しい第2の車両旋回半径を非駆動輪に生成させるように協働するべく構成された第1および第2の非円形ギア対を含んでいるステアリングシステムに関する。ギアは前述したように形成されてもよい。
【００３３】
他の観点において、本発明は、少なくとも2つの非駆動輪と、少なくとも2つの駆動輪と、（a）駆動輪を異なる速度で異なる方向に駆動させることができ、かつ（b）駆動輪に第1の車両旋回半径を生成させることができる、トランスミッションシステムとを有する車両内のステアリングシステムであって、それぞれが不均一なギア比率を有しかつ所定の操向入力において第1の車両旋回半径に等しい第2の車両旋回半径を非駆動輪に生成させるように協働するべく構成される第1および第2のギア対を含んでいるステアリングシステムに関する。ギアは前述したように形成されてもよい。
【００３４】
他の観点において、本発明は、キングピンに結合される第1の被動ギアに結合された第1の駆動ギアを含む第1のギア対を含むステアリングシステムに関し、第1のギア対は、第1の操向入力によって引き起こされる内側旋回に応じる方が、第1の操向入力と大きさが等しいが方向が反対の第2の操向入力によって引き起こされる外側旋回に応じるよりも大きい角度にわたってキングピンを回転させるように構成されている。
【００３５】
この構成に関し、第1の駆動ギアは2つのピッチ線を含んでおり、一方のピッチ線は、他方のピッチ線よりも多くの歯を含んでいる。第1の被動ギアは略放物線形状部を含んでいてもよい。ステアリングシステムは、第2のキングピンに結合される第2の被動ギアに結合された第2の駆動ギアを含む第2のギア対を更に含んでいてもよく、ここで、第2のギア対は、第1の操向入力によって引き起こされる内側旋回に応じる方が、第2の操向入力によって引き起こされる外側旋回に応じるよりも大きい角度にわたって第2のキングピンを回転させるように構成され、第1および第2のギア対は、車両の実質的に正確なアッカーマンステアリングを引き起こすためにタンデムで動作可能である。第1および第2の駆動ギアがそれぞれ2つのピッチ線を含んでいてもよい。各駆動ギアの一方のピッチ線は、その駆動ギアの他方のピッチ線よりも多くの歯を含んでいてもよい。第1および第2の被動ギアは略放物線形状部を含んでいてもよい。
【００３６】
以下、これらの装置（例えば、車両）およびシステムの様々な局面、ならびに、他の装置およびシステムについて説明する。
【００３７】
例示的態様の詳細な説明
用語「含む（comprise）」（「含む（comprises）」および「含んでいる（comprising）」などの任意の形態の「含む（comprise）」）、「有する（have）」（「有する（has）」および「有している（having）」などの任意の形態の「有する（have）」）、「含有する（contain）」（「含有する（contains）」および「含有している（containing）」などの任意の形態の「含有する（contain）」）、および「含む（include）」（「含む（includes）」および「含んでいる（including）」などの任意の形態の「含む（include）」）は、非制限的な連結動詞である。したがって、フレームと；フレームに結合された操向可能構造体と；フレームに結合された2つの駆動輪と；2つの駆動輪を異なる速度で異なる方向に駆動できるトランスミッションシステムと；操向可能構造体を制御するように構成されたステアリングアセンブリと；トランスミッションシステムに結合された速度制御アセンブリと；車両を操向して駆動するために、ステアリングアセンブリによって受けられる操向入力と速度制御アセンブリによって受けられる速度入力とを統合する統合装置とを「含む（comprise）」、ステアリングアセンブリ、速度制御アセンブリ、および統合装置が、極端な旋回中に、速度制御アセンブリにより受けられる速度入力が一定の間、外側寄りの駆動輪の速度を協働して減少させるように構成されている車両は、列挙された要素を保有するが、列挙されていない要素（例えば、更なる操向可能構造体）を保有することを妨げられていない車両である。
【００３８】
同様に、一つまたは複数の特徴を「含む（comprise）」、「有する」、「含有する」または「含む（include）」装置の要素は、それらの一つまたは複数の特徴を保有するが、それらの一つまたは複数の特徴だけを保有することに限定されるわけではない。さらに、ある特定の様式で構成される構造体は、少なくともその様式で構成されなければならないが、特定されていない様式で構成されてもよい。
【００３９】
用語「1つの（a）」および「1つの（an）」は、この開示が明示的に別のことを要求していなければ、1つ又は1つより多いと規定される。用語「実質的に」および「約」は、所与の値または状態に少なくとも近い（所与の値または状態を含む）もの（好ましくはその10％内、より好ましくはその1％内、最も好ましくはその0.1％内）として規定される。
【００４０】
一般的構造
ここで、図面を参照すると、図1は、芝生および庭トラクタのような車両10を示している。車両10は、構造フレームまたはシャーシ14に取り付けられるエンジンなどの原動機12を含んでいる。車両10は、フレーム14に結合される左右リヤ駆動輪などの駆動輪16を含んでいる。駆動輪16は、車両10を移動させるためにトランスミッションシステムを介してエンジン12に対して動作可能に結合されている。また、車両10は、非駆動輪であってもよい左右フロント地面接触輪などの操向可能構造体18も有している。他の態様の車両は1つの操向可能構造体のみを有している（例えば、三輪式オール・テライン・ビークル）。また、幾つかの態様では、スキー板などの操向可能構造体が車輪の代わりに使用されてもよい。
【００４１】
シャーシ14は、シート22を含む操作者ステーションを支持している。また、車両10は、音響工学的判断をもって選択される任意の様式で車両10に対して取り付けられる芝刈り機デッキ26も含んでいる。本発明は、実用車、オフロード車両、トラクタ、ゴルフカート、および自動車をも含むがこれらに限定されるわけではない他のタイプの車両に適用することができる。
【００４２】
図2Aおよび図2Bに示されるように、前輪18は、シャーシ14に取り付けられた前車軸19に回動可能に接続されることにより、車両のフレームに対して結合されている。前輪18は、以下で更に十分に説明するように前輪が回転する方向を制御するように構成されるステアリングアセンブリ20にも結合されている。図示の本車両の態様では、前輪が操向可能輪18であり、後輪が駆動輪16である。しかしながら、当業者であれば分かるように、本発明の範囲から逸脱することなく、後輪が操向可能輪でかつ前輪が駆動輪であってもよい。同様に、前輪が操向可能輪であると同時に駆動輪であってもよい。
【００４３】
操向入力装置24（図示のステアリングアセンブリ20の態様の一部である）および速度入力装置28（後述する速度制御アセンブリの態様の一部である）は、車両の操作者がこれらの入力装置にアクセスできるようにシート22（図1）の近傍に位置されている。操作者が操向入力を操向入力装置24に加え、操向入力装置24が操向入力をステアリングアセンブリ20に対して伝えてもよい。操向入力装置24は従来の操向輪の形態を成していてもよい。しかしながら、操向入力装置24は、ステアリングロッドまたはジョイスティック（図示せず）を含むがこれらに限定されるわけではない他の適したステアリング装置であってもよい。
【００４４】
速度入力装置28は、速度制御アセブリ21のバランスに速度入力を供給するとともに、車両10の前進および後進速度を（少なくとも部分的に）調整する。速度入力装置28は、単一シャフト上に取り付けられた足踏みペダル装置などの単一ペダルの形態を成していてもよい。そのような態様において、速度入力装置28は、前進駆動を選択するために前方に揺動され、あるいは、後進駆動を選択するために後方に揺動される。速度入力装置28は、ニュートラル状態または静止状態に対応する中央位置へ向けて付勢されてもよい。
【００４５】
車両10は、操向入力装置24を介してステアリングアセンブリ20により受けられる操向入力を速度入力装置28を介して速度制御アセンブリ（後述する）により受けられる速度入力と統合して車両10を駆動して操向するように構成される統合装置27も含んでいる。本ステアリングアセンブリ、速度制御アセンブリおよび統合装置の構造により、車両は小半径旋回〜ゼロ半径旋回を行なうことができる。
【００４６】
左右駆動輪16は、図示の態様では左右駆動ユニット29を含むトランスミッションシステムを介して駆動される。車両10は、リヤ駆動輪16の回転の方向および大きさを制御する速度制御アセンブリ21を含んでいる。駆動ユニット29は、前進から後進まで連続した範囲の比率を与えることができる連続可変型のトランスミッションであってもよい。ギア式ニュートラル機構を与えるために遊星シャントギア（shunt gear）と共に比率可変装置すなわちバリエータを利用する適したトランスミッションの例は、WO03/064892として公開された国際出願PCT/GB03/00332およびWO03/100295として公開された国際出願PCT/GB03/02332に記載されており、これらの出願は、それらの説明に関して参照により本明細書に組み入れられる。あるいは、駆動ユニット29は油圧トランスミッション（HST）または電動機であってもよく、これらはいずれも当技術分野において周知である。駆動ユニット29は、駆動輪16を独立に駆動させるために使用されてもよい。
【００４７】
ドライバは、操向入力装置24および速度入力装置28を操作することにより車両10の速度および方向を決定付け、操向入力装置24および速度入力装置28は、ドライバから受けられる操向入力および速度入力を、統合装置27によって連結されるステアリングアセンブリおよび速度制御アセンブリのバランスに伝える。ステアリングアセンブリおよび速度制御アセンブリが統合装置を介して協働して車両を駆動および操向させる様式については以下で更に詳しく説明する。図示の車両10の態様において、車両10の向きを変えるためにリヤ駆動輪が生成しなければならないトルクの大きさは、前輪18が操向できるため減少される。これに対し、操向不可能なキャスタホイールを有する一部の従来のZTR車両の駆動輪16は、キャスタホイールを反応させて所望の方向に向かせるためにかなりのトルクを生成しなければならない。さらに、内側寄りの駆動輪が横滑りしないようにしかつ車輪下の草をむしり取らないようにするには、ある程度の精通および熟練が必要とされる。
【００４８】
図示の車両10の態様において、左右駆動輪16は、それらの方向が固定されかつそれらの回転軸が一定のアライメントを成すようにシャーシ14に対して結合されている。これに対し、操向可能な前輪18は、それらに対して方向を変えることができる能力を与える様式でシャーシ14に対して結合されている。図3Aおよび図3Bは、車両が実質的に正確なアッカーマンステアリングを達成できる能力を有していることを示す車両10の概略平面図である。図3Aは非ゼロ半径旋回を示しており、図3Bはゼロ半径旋回を示している。前輪18が図3Aに示される旋回を行なうと、前輪は2つの別個の円弧状軌道PiおよびPOをとり、これらの軌道は、理想的には、両方の駆動輪16の中心を通って延びる軸に沿って位置される共通の中心点Cを有している。ラインLiおよびLOは、中心点Cから延びるとともに、2つの車輪の軌道PiおよびPOとそれぞれ車輪の回転中心で交わる。実質的に正確なアッカーマンステアリングジオメトリの使用（後述する態様のいくつかを使用して達成され得る）は、外側寄りの車輪上のタイヤトレッドからゴムがこすり取られたり或いは前輪下の植物を損傷させてしまうのを回避するのに役立つことができる。
【００４９】
ステアリングアセンブリ20
ステアリングアセンブリ20の局面が、例えば図2A〜12に示されている。ステアリングアセンブリ20の1つの機能は、操向入力装置24を操向可能な前輪18に結合して車両10の誘導を助けることである。ステアリングアセンブリ20の他の機能は、統合装置27に対して操向入力を与えることであり、統合装置27は、その操向入力を、速度入力装置28を介して受けられる速度入力と連係させることができる。ステアリングアセンブリ20の他の機能は、ステアリングホイールなどの従来の操向入力装置から入力を受ける間、ゼロ旋回半径モード（あるいは、小旋回半径モード）の場合でも車両10を旋回させることができるその能力である。
【００５０】
1つの態様において、ステアリングアセンブリ20は、操向入力装置24から下方へ延びかつ歯付きステアリングピニオン32で終端するステアリングシャフト30を含んでいる。ステアリングシャフト30は、ブシュ34または音響工学的判断を使用する他の任意の適した手段を用いてシャーシ14に対して回転可能に結合されている。ステアリングシャフト30およびピニオン32は、操向入力装置24を介して受けられる操向入力を取り込むとともに、それを前輪アセンブリ50に対して伝えることに関与する。その後、前輪アセンブリ50は、後述するように、操向入力を前輪18の所望の操向角度へと変換する。1つの態様において、ステアリングシャフト30と前輪アセンブリとの間の結合は、部分的に左右の傘歯車36を使用して果たされる。ピニオン32は、左右の傘歯車36間に位置されて同時にこれらと係合し、それにより、ピニオン32の回転が左右の傘歯車36の同時回転を引き起こすようになっている。操向入力装置24およびステアリングピニオン32は約120度の移動にわたって回転されてもよい。例えば、操向入力装置24は、選択的に、ニュートラル操向位置に対して第1の方向に60度回転され、第2の方向に60度回転されてもよい。しかしながら、操向入力装置24およびステアリングピニオン32は、所与の用途に適した任意の角度範囲にわたって回転するように構成されてもよい。
【００５１】
操向入力装置24およびピニオン32を第1の方向に回転させると、傘歯車36のうちの一方が前方すなわち車両10の前部に向かって回転するとともに、他方の傘歯車36が後方すなわち車両10の後部に向かって回転する。左右の傘歯車36は左右のジャックシャフト38にそれぞれ結合されている。好ましくは、ステアリングアセンブリ20の左側および右側は、実質的に同一であるが、互いに鏡像を成している。したがって、以下では、ステアリングアセンブリ20の右側のみについて説明する。
【００５２】
図4に示されるように、ジャックシャフト38は、ステアリングシャフト30に対しておおむね垂直に位置されるとともに、その外端がステアリング機構40に対して結合されている。1つの態様において、ステアリング機構はステアリングカム40である。ステアリングカム40は、ジャックシャフト38の軸が貫通して延びるピボット41を中心に第1および第2の方向にジャックシャフト38の移動分だけ回転できるように、ジャックシャフト38に対して結合されている。ステアリングカム40の外側部分はドラッグリンク42に対して結合されている。図4の態様では、ステアリングカム40が時計周り方向に回転される（これは、図示のステアリングカムにおいては、外側旋回中に起こる）と、ドラッグリンク42が前方すなわち車両10の前部へ向けて移動し、また、ステアリングカム40が反時計周り方向に回転される（これは内側旋回中に起こる）と、ドラッグリンク42が車両10の後部へ向けて移動する。（ドラッグリンク42が移動する方向は、ピボット41に対するドラッグリンク42の位置によって決まる。）したがって、操向入力装置24の回転は、ドラッグリンク42の前方移動または後方移動へと伝えられる。ドラッグリンク42は、ボールリンケージなどの適したリンケージ44を用いてステアリングカム40に結合されることが好ましい。また、ドラッグリンク42は、操向入力装置24により受けられる操向入力を前輪18の操向角度へ変換する前輪アセンブリ50に対して結合されている。より具体的には、前輪アセンブリ50が支持構造体の位置を平行移動させ、操向入力装置24からドラッグリンク42を介して受ける操向入力に応じて前輪18が前記支持構造体を中心に回転する。
【００５３】
音響工学的判断を使用する他の態様では、操向入力装置24が他の方法で前輪アセンブリ50に対して結合されてもよい。
【００５４】
図5を参照すると、前輪アセンブリ50は、前車軸19内に受けられるポスト54上に回動可能に取り付けられたステアリングギアまたは駆動ギア52を含んでいる。ステアリングギア52はリンク部56を有しており、リンク部56には、ボールコネクタ58などの適切なコネクタを用いてドラッグリンク42が結合されている。図6Aの拡大図に最もよく示されるように、ステアリングギア52は歯60を有しており、それらの一つまたは複数の歯がホイールギアまたは駆動ギア70の一つまたは複数の歯62と噛み合っている。ホイールギア70は、前輪を左右に操向するために前輪18に対して結合されている。1つの態様では、ホイールギア70がキングピン74上に取り付けられ、それにより、ホイールギア70の回転がキングピン74の回転を引き起こすようになっている。図示の態様では、キングピン74が正方形ヘッド75を有しており、この正方形ヘッド75を中心にホイールギア70が回転する。キングピン74は、適切なベアリング、ブシュなど79を使用して前車軸19に対して回転可能に取り付けられることにより、車両10のシャーシ14に回動可能に結合される。キングピン74に対しておおむね垂直にピボットシャフト76が延びており、ピボットシャフト76に対して前輪18が回転可能に取り付けられている。
【００５５】
図6Aが示すように、ステアリングギア52は、操向入力装置24を介して受けられる操向入力の結果としてドラッグリンク42を通じて伝えられる力に起因して、ポスト54を中心に回動することができる。ステアリングギア52の回転がホイールギア70に伝えられて、前輪18の方向が変化する。前輪アセンブリ50により、実質的に正確なアッカーマンステアリングジオメトリで2つの前輪18を駆動させることができる。
【００５６】
1つの態様において、ドラッグリンク42が結合されるリンク部56は、ステアリングギア52の回動中心であるポスト54の内側に位置されるとともに、図2Aにおいて最もよく分かるように2つのポスト54を接続するラインLの後側に位置されている。ラインLは、車両10の横軸に対しておおむね平行であり、かつ車両10の長手方向軸または主軸に対して垂直である。旋回中、内側寄りのドラッグリンク42が第1の方向（例えば後方）に移動し、一方、旋回外側のドラッグリンク42が第2の方向（例えば前方）に移動する。内側寄りのドラッグリンク42の移動により、リンク部56は、ステアリングギア52がポスト54を中心に回動するにつれてポスト42に対して更に後方へ移動してラインLから離れる。外側寄りでは、外側ドラッグリンク42が前方へ移動し、それにより、リンク部56は、ステアリングギア52が回動するにつれて車両の前部に向けて前方へ移動する。
【００５７】
最初、外側寄りのリンク部56がラインLの近傍へ移動する。操向入力装置24の継続的な回転により、リンク部56は、ラインLを通り過ぎた後、ラインLから離れて前方へ移動する。ステアリングアセンブリ20、より具体的には、各ホイールアセンブリ50は、リンク部56がラインLから離れるように移動するにつれてステアリングギア52の回転を引き起こすドラッグリンク42の移動の成分の大きさが増大するように構成されている。したがって、内側寄りのドラッグリンク42の後方への移動は、外側寄りのドラッグリンク42の前方への移動よりも大きい内側寄りステアリングギア52の回転動作を引き起こす。そのため、内側寄りの前輪18は、実質的に正確なアッカーマンステアリングジオメトリに寄与するようにより速くかつ更に回転する。
【００５８】
図5および図6Aに示されるように、前車軸19は真直ぐでないことが好ましい。その代わり、前車軸は、後方傾斜部92に結合された前方傾斜部91を有する非直線部90を各端部の近傍に有している。各後方傾斜部92は、前輪18が取り付けられる場所の近傍に位置された車軸19の外側部分93につながっている。前車軸19の各非直線部90は、極端な旋回中に操向可能な前輪18を内側に受けるポケット94を前車軸19の後部に形成する。このポケット94により、旋回の内側の前輪18の後部を前車軸19と接触させることなく、内側の操向可能な前輪18は、図3Bに示されるように、90度よりも大きく、好ましくは100〜120度で旋回することができる。
【００５９】
図5および図6Aに示されるギア装置以外のギア装置が前輪アセンブリ50において使用されてもよい。例えば、後述する図7および図9A〜9Cは、前輪アセンブリ50のために使用されてもよい他の非円形ギアを示している。幾つかの更なる代案が図6B〜6Eに示されている。これらの図は、右側前輪アセンブリ50の拡大部分図を示している。図6Aとは異なり、図6B〜6Eのそれぞれにおける前車軸19のポケット94は図面の観察者に面しており、また、ドラッグリンク42およびボールコネクタ58は、観察者から離れるように旋回され（前車軸19の前方に向けられたステアリングピニオンと共に使用されるように）、図2Aに示されるステアリングアセンブリ20のバージョンと共に使用される場合でも、観察者の方へと向き戻される。図6Bは、いずれも円形でかつチェーン59と結合される駆動ギア52およびホイールギア70を含む前輪アセンブリ50の一例を示している。駆動ギア52が取り付けられるポスト54は、レバー51を貫通して上側へ延びている。レバー51は、ポスト54の軸を中心とするレバー51の回転がステアリングギア52の回転も引き起こすように、任意の適切な手段を使用して駆動ギア52に結合されてもよい。実質的に正確なアッカーマンステアリングを行なうために（駆動ギアと被動ギアとの間の結合およびフロントステアリングアセンブリ同士が結合される様式などの他の関連要因を考慮に入れて）駆動ギア52の「真直ぐな」位置に対するレバー51の角度を設定することができる（図6Cおよび図6Dに示される態様にも当てはまることである）。
【００６０】
図6Cは、いずれも円形でかつベルト59Aと結合される駆動ギア52およびホイールギア70を含む前輪アセンブリ50の一例を示している。
【００６１】
図6Dは、いずれも円形である駆動ギア52およびホイールギア70を含む前輪アセンブリ50の一例を示している。2つのギアは、駆動ギアの一つまたは複数の歯60が被動ギアの一つまたは複数の歯62と噛み合うことによって結合されている。
【００６２】
図6Eは前輪アセンブリ50の他の態様を示している。レバー51は、遊星ギア57の遊星キャリア53に結合されている。遊星キャリア53は、ピボットシャフト76の連結を制御するキングピンに結合されている。遊星ギア57のリング71はアームを介してポスト54に結合されており、ポスト54は、本態様では短く、前車軸19の底部まで貫通して延びていない。実質的に正確なアッカーマンステアリングを行なうために（キングピンに対する遊星キャリアの方向およびフロントステアリングアセンブリ同士が結合される様式などの他の関連要因を考慮に入れて）遊星キャリア53の「真直ぐな」位置に対するレバー51の角度を設定することができる。
【００６３】
図7はホイールアセンブリ50の他の態様を示している。本態様において、リンク部56は、ニュートラル位置にあるときにステアリングギア52の回動中心であるポスト54と面一になり、これにより、リンク部56およびポスト54が車両10の横軸と平行に位置合わせされる。本態様において、車両の両側のドラッグリンク42は、反対方向に移動するが、2つのステアリングギア52の同じ大きさの回転を引き起こす。本態様では、ギア52および70の形状により、内側寄りの前輪18は、所望のアッカーマンステアリングジオメトリを与えるようにより速くかつ更に回転する。これは、これらのギアが後述する図9A〜9Cに示されるように構成されているからである。フロントタイバー78が2つのホイールアセンブリ50同士を結合して構造的支持を行なうことが好ましい。そのようなタイバーは、図5および図6A〜6Eに示される2つのホイールアセンブリを結合するためにも同様に使用することができる。
【００６４】
フロントタイバーの1つの目的は、前輪18のうちの1つがカーブや他の物体と衝突するときなどに負荷を分配するのを助けることである。物体との衝突による力は、フロントタイバーにより両方のホイールアセンブリ50を通じて分配した後にシャーシ14に分配することができる。これにより、ステアリングシステムを介して元の操向入力装置24へと伝えられて操作者により感じられる衝撃が減少される。
【００６５】
非円形ギア
ここで、図8A〜8Cを参照すると、1つの態様では、ステアリングギア52とホイールギア70とが組み合わされて、非円形ギア対81が形成される。1つの好ましい態様において、ステアリングギア52は、谷部86によって接続された2つのスプライン部82、84を含む形状を有している。図8Aに示されるように、ステアリングギア52のピボット軸Asからスプライン部82、84におけるステアリングギア52のピッチ線Psまでの距離は、ステアリングギア52のピボット軸Asから谷部86におけるステアリングギア52のピッチ線Psまでの距離よりも長い。ステアリングギア52の後部85は、図6Aに示される形状など、所望の操向を達成するように選択された任意の形状を成すことができる。ホイールギア70は、頂点88を有する略放物線形状部87を有している。ホイールギア70の後部89は、図8A〜8Cに示される形状など、所望の操向を達成するように選択された任意の形状を有することができる。
【００６６】
ニュートラル位置または真直ぐな位置において、ホイールギア70の放物線部87の頂点88の近傍にある歯62の少なくとも一つまたは複数は、図8Aに示されるように、ステアリングギア52の谷部86の歯60の少なくとも一つまたは複数と係合する。ステアリングギア52がその軸Asを中心に回転されると、図8Bおよび図8Cに示されるように、駆動ホイールギア70がその軸Awを中心に回転するにつれて、スプライン部82、84のうちの一方が放物線部87の側と係合する。
【００６７】
1つの態様において、ステアリングギアのスプライン部82、84は異なる数の歯を有している。図示の態様において、スプライン部82は5つの歯60を有し、スプライン部84は7個の歯60を有している。スプライン部84は、内側旋回中にホイールギア70と係合する側にステアリングギア52の周囲で更に延びる更なる歯60を有している。内側前輪18は、アッカーマンジオメトリを満たすために外側寄りの前輪18よりも大きな角度にわたって旋回しなければならない。したがって、外側への旋回を行なうときにホイールギア70と係合するスプライン部82は、外側寄りの前輪18が遠くへ旋回しないため、多くの歯60を必要としない。
【００６８】
ステアリングギア52およびホイールギア70の非円形形状（より具体的には、ステアリングギアおよびホイールギアの歯付き部分の非円形形状）により、ギアの組み合わせは不均一なギア比率を有することができる。ニュートラル位置において、ホイールギア70のピボット軸Awとホイール曲線のピッチ線Pwとの間の距離に対するステアリングギア52のピボット軸Asとステアリングギア52のピッチ線Psとの間の距離の比率は、好ましくは約1.0：1.0〜2.0：1.0であり、より好ましくは約1.5：1.0である。図8Cに示される極端な旋回位置において、ホイールギア70のピボット軸Awとホイール曲線のピッチ線Pwとの間の距離に対するステアリングギア52のピボット軸Asとステアリングギア52のピッチ線Psとの間の距離の比率は、好ましくは約2.0：1.0〜4.0：1.0であり、より好ましくは約3.0：1.0である。しかしながら、用途に適した任意のギア比率が選択されてもよい。したがって、好ましい態様において、ギア比率の出力は、1.0：1.0〜4.0：1.0の範囲にあってもよく、より好ましくは、図8A、8Bおよび8Cに示されるギア回転のように1.5：1.0〜3.0：1.0の範囲にあってもよい。
【００６９】
駆動ギア52上のリンク部56の位置およびギア対の不均一なギア比率により、前輪18の操向角度は、操向入力装置24への入力によって決定される所望の旋回の大きさに対応することができる。車両10が真直ぐに移動しているかまたは僅かな旋回をしている場合であって、操向入力装置24がニュートラル位置に近い場合には、操向入力装置24の移動が前輪18の比較的小さな角度変化だけを引き起こすことが好ましい。これにより、操作者は、直線的に移動することができるとともに、車両を正確に制御することができる。一方、操作者が極端な旋回を行なうことを望む場合には、操向入力装置24の移動が前輪18の対応する比較的大きな操向角度変化を引き起こすことが有益である。したがって、幾つかの態様において、ステアリングシステム20は、ニュートラルから±20度範囲での操向入力装置24の移動が車両の比較的小さい操向角度変化を引き起こすように構成される。しかしながら、操向入力装置24がゼロ半径旋回などの極端な旋回のために回転される場合には、ステアリングアセンブリ20が操向角度の変化を増大させ、それにより、前輪18が急速に大きな操向角度に達する。
【００７０】
例えば、幾つの態様のステアリングアセンブリ20は、ニュートラル位置から約10度〜約20度の位置への操向入力装置24の移動が車両の対応する約5度〜約20度の操向角度変化を引き起こすように構成されてもよい。そのような態様では、ニュートラルから約20度〜約40度の位置へのステアリングホイールの移動が約20度〜約60度の対応する車両操向角度変化を引き起こす。そのような態様において、ニュートラルから約40度〜約60度の位置へのステアリングホイールの移動は、約60度〜約120度の対応する操向角度変化を引き起こす。所与のギア対のステアリングギアおよびホイールギアの寸法、例えばピッチ線は、実質的に正確なアッカーマンステアリングを行なうために操向可能な前輪18の両方の回転軸が常に駆動輪16の回転軸上の単一のポイントCと交差するべく形成されるように設定されてもよい。
【００７１】
図9A〜9Cは非円形ギア対81Aの他の態様を示している。このギア対81Aは、ステアリングギア52Aおよびホイールギア70Aの形状が実質的に正確なアッカーマンステアリングジオメトリを形成するように不均一なピッチ線を有している。このギア対81Aは、図7に示されるホイールアセンブリ50の態様と共に使用されてもよい。
【００７２】
ステアリングギア52Aは、接合部86Aで接続される2つのスプライン部82A、84Aを含む形状を有している。スプライン部82Aは、ギア対81Aが結合される前輪18が旋回の外側寄りにあるときに係合され、また、スプライン部84Aは、前輪18が旋回の内側寄りにあるときに係合される。図9Aの態様において、スプライン部82Aにおけるステアリングギア52Aのピボット軸Asからステアリングギア52Aのピッチ線Psまでの距離はスプライン部82Aの全体にわたって略一定であり、それにより、ステアリングギア52Aのこの部分は、円の扇形に類似する。しかしながら、ステアリングギア52Aのピボット軸Asからピッチ線Psまでの距離はスプライン部84Aでは不均一である。したがって、本態様のステアリングギア52Aは、非円形ギアとして、あるいは、非円形歯付き部分を有するものとして特徴付けられてもよい。
【００７３】
ピボット軸Asからピッチ線Psまでの距離は、接合部86Aにおけるピッチ線までの距離の約110％〜約150％まで徐々に増大することが好ましい。図示の態様において、極端な内側旋回中にホイールギア72Aと係合する歯の近傍におけるピボット軸Asからピッチ線Psまでの距離は、ニュートラル位置でのピッチ線の約123％である。ステアリングギア52Aの後部85Aは、図7に示される形状などの任意の適した形状を有することができる。
【００７４】
ホイールギア70Aも、ステアリングギア52Aのピッチ線と適合するように構成された不均一なピッチ線を有している。図示の態様では、ホイールギア72Aが第1の部分83Aを有しており、この第1の部分83Aでは、ホイールギア70Aのピボット軸Awからホイールギア70Aのピッチ線Pwまでの距離が該部分83Aの全体にわたって略一定であり、それにより、ホイールギア70Aのこの部分が円の扇形に類似するようになっている。ホイールギア70Aは不均一部分87Aを有しており、この不均一部分87Aでは、ホイールギア70Aのピボット軸Awからホイールギア70Aのピッチ線Pwまでの距離が不均一である。均一部分と不均一部分とが接合部88Aで交わる。
【００７５】
ニュートラル位置または真直ぐな位置において、ホイールギア70Aの接合部88Aの近傍にある歯62Aのうちの一つまたは複数は、図9Aに示されるように、ステアリングギア52Aの接合部86Aの近傍にある歯60Aのうちの一つまたは複数と係合する。図9Bおよび図9Cに示されるように内側旋回が成されると、ステアリングギア52Aが軸Asを中心に回転され、それにより、ホイールギア70Aが軸Awを中心に回転するにつれて、スプライン部84Aがホイールギア70Aの不均一側87Aと係合する。
【００７６】
ピボット軸Awからピッチ線Pwまでの距離は、接合部88における距離の約50％〜約75％まで徐々に増大することが好ましい。図示の態様において、図9Cに示されるように極端な内側旋回中にホイールギア72Aと係合する歯の近傍におけるピボット軸Asからピッチ線Psまでの距離は、ニュートラル位置におけるピッチ線の約65％である。ホイールギア70Aの後部89Aは、図7に示される形状など、音響工学的判断を使用して選択される任意の形状を有することができる。
【００７７】
1つの態様において、ステアリングギア52Aおよびホイールギア70Aにおける歯60A、62Aおよびピッチ線PsおよびPwの位置は、実質的に正確なアッカーマンステアリングがギア対81Aによって行なわれるように選択される。ピッチ線PsおよびPwを選択する1つの方法は、内側および外側の前輪18に関して所望の操向角を決定することから始まる。図3Aに戻って参照すると、内側車輪操向角αおよび外側車輪操向角ωは、以下の式を使用して決定することができる。
Tan(90°-ω)=[tan(90°-α)-L+W]/L  ［式1］
【００７８】
図3Aおよび図3Bに示されるように、所望の操向角を使用して、操向可能な前輪18の両方の回転軸が常に駆動輪16の回転軸上に位置される単一のポイントCと交差するべく形成されるようにピッチ線PsおよびPwが設定されてもよい。
【００７９】
図示の態様では、ギアが旋回の外側位置にあるときに互いに係合するステアリングギア52Aおよびホイールギア70Aの部分（スプライン部82Aおよび部分83A）が不均一なピッチ線を有しているが、ギアが旋回の内側位置にあるときに互いに係合するギアの部分は（スプライン部84Aおよび部分87A）が不均一なピッチ線を有している。しかしながら、ギアの全ての部分は、前輪18の旋回において実質的に正確なアッカーマンステアリングジオメトリを形成するようにピッチ線PsおよびPwが選択される限り、不均一となり得る。
【００８０】
アッカーマンジオメトリを満たすために、旋回の内側寄りにある前輪18は、外側寄りの前輪18よりも大きい操向角にわたって操向する。しかしながら、図9A〜9Cに示されるギア対の態様において、車両10の内側および外側にあるステアリングギア52Aは、実質的に同じ速度及び実質的に同じ大きさでステアリングシステムにより回転される。ステアリングギア52Aは約90度回転するように構成されることが好ましい。この場合、スプライン部82Aでは約45度回転し、スプライン部84Aでは約45度回転する。スプライン部84Aは、スプライン部82Aよりも長いピッチ線、したがって、より多くの歯を有している。図示の態様では、スプライン部82Aが6個の歯60Aを有し、スプライン84Aが7個の歯60Aを有している。同様に、ホイールギア70Aの部分87Aは、ステアリングギア52A上のその対応するスプライン部84Aと適合しなければならず、そのため、より多くの数の歯62Aを有している。部分87Aにおいてピッチ線Pwが軸Awに近くなるにつれて、歯62Aは、ホイールギア70Aの外周の周りでより長い距離にわたって延びる。その結果、部分83Aにおけるギア歯62Aが約70度〜89度の扇形を成すとともに、部分87Aにおけるギア歯62Aが約91度〜120度の扇形を成す。内側旋回の側（84A、87A）と外側旋回の側（82A、83A）との間のピッチ線の変化により、内側の前輪18は、アッカーマンステアリングジオメトリにしたがって外側の前輪18よりも大きい操向角を得ることができる。
【００８１】
ステアリングギア52Aおよびホイールギア70Aの非円形形状により、ギアの組み合わせは不均一なギア比率を有することができる。ニュートラル位置において、ホイールギア70Aのピボット軸Awとピッチ線Pwとの間の距離に対するステアリングギア52Aのピボット軸Asとピッチ線Psとの間の距離の比率は、好ましくは約1.0：1.0〜2.0：1.0であり、より好ましくは約1.5：1.0である。ステアリングギア52Aのスプライン部82Aおよびホイールギア70Aの部分83Aは不均一なピッチ線を有しており、したがって、この比率は、旋回の外側における前輪18に関しては略一定のままである。しかしながら、図9Cに示される極端な旋回位置において、内側の前輪におけるホイールギア70Aのピボット軸Awとピッチ線Pwとの間の距離に対するステアリングギア52Aのピボット軸Asとピッチ線Psとの間の距離の比率は、好ましくは約2.0：1.0〜4.0：1.0であり、より好ましくは約3.0：1.0である。しかしながら、所与の用途に適した任意の比率が選択されてもよい。
【００８２】
統合装置を有するステアリングアセンブリおよび速度制御アセンブリ
ここでは、図2Bおよび図4に戻って参照して、全体的に21で示される速度制御アセンブリ、およびトランスミッション駆動ユニット29を制御するための統合装置27を介した速度制御アセンブリのステアリングアセンブリ20との相互作用について説明する。好ましい態様において、統合装置27は、車両10を駆動して操向するために操向入力装置24の位置に対応するステアリングアセンブリ20からの操向入力を速度入力装置28の位置に対応する速度入力と機械的に統合する構成要素を含んでいる。図示の統合装置27は、統合装置がステアリングアセンブリ20から受ける操向入力に応じて各駆動輪16の回転方向および各駆動輪16の相対回転速度を設定するように構成されている。例えば図1〜16に示される統合装置、ステアリングアセンブリおよび速度制御アセンブリは、速度入力が一定である場合（図16参照）であっても十分に極端な旋回時に互いに協働して車両の外側駆動輪の速度（減速によるなど）を減少させるように構成されている。幾つかの他の態様では、ステアリングアセンブリおよび速度制御アセンブリおよび統合装置がそのような様式で構成されていない。
【００８３】
統合装置27は、速度制御アセンブリ21およびステアリングアセンブリ20をトランスミッションク駆動ユニット29に結合するリンケージアセンブリなどのアセンブリ101を含んでおり、それにより、操向入力および速度入力を連係させてトランスミッションク駆動ユニット29の回転の大きさ及び方向を制御できるようになっている。
【００８４】
1つの態様において、アセンブリ101は、トランスミッションク駆動ユニット29に回動可能に結合されたピントルリンク102を含んでいる。ピントルリンク102が第1および第2の方向に回動されると、これらのピントルリンクは、トランスミッションク駆動ユニットの回転出力の方向および大きさ、したがって、それぞれの駆動輪16の回転の方向および大きさを制御するために、入力をトランスミッションク駆動ユニット29に対して供給する。ピントルリンク102が大きく回動すればするほど、駆動ユニット29がそれぞれの各方向に駆動される速度の大きさが大きくなる。また、アセンブリ101は駆動ロッド104も含んでおり、駆動ロッドは、その先端105がピントルリンク102に回動可能に結合されている。駆動ロッド104は、ピントルリンク102を第1および第2の方向に回動させるために前後に移動することができる。駆動ロッド104は、他方に対して独立にシフトされてもよい。「独立にシフトされる」とは、駆動ロッド104が車両の長手方向などに個別に移動されてもよいことを意味している。その結果、ピントルリンク102が独立に回動され、それにより、トランスミッションク駆動ユニット29は、それらの関連する駆動輪を異なる速度および異なる方向で駆動させることができるが、関連する駆動輪を同じ速度および同じ方向で駆動させてもよい。駆動ロッド104は、トランスミッションシステム（より具体的には、トランスミッションク駆動ユニット）の方向に対応するように任意の適した様式で構成されてもよい。例えば、駆動ロッドの2つの部分（または、2つの駆動ロッド）は、相補的なベルクランク（1つのベルクランクの例に関しては図21参照）または接続プレート（図10および図11参照）を使用して長手方向で互いに結合されてもよい。あるいは、駆動ロッドの高さの変化がそれを曲げることによって達成されてもよい（図4参照）。
【００８５】
車両10の速度制御アセンブリ21は、それが結合される（例えば、所定のアタッチメントを介して）速度入力装置28の移動に応じて回転できるようにシャーシ14に対して結合される速度入力シャフト110を含んでいる。速度入力装置28は、速度入力装置28が押し下げられる方向とおおむね同じ方向に速度入力シャフト110が回転するように速度入力シャフト110に対して結合されている。操向入力装置24がニュートラル位置にある（左または右へ操向されない）場合には、シャフト110のいずれかの方向の回転により、左右の駆動ユニット29が略同じ大きさ及び同じ方向で駆動し、それにより、車両10が真直ぐに前方または後方に推進する。速度入力装置28は、スプリングまたは他の機構によってニュートラルまたは非駆動位置へと付勢されてもよい。
【００８６】
図10に示されるように、速度入力シャフト110は速度機構112に結合されている。速度機構は2つの速度カム112を含んでおり、一方の速度カムは左側駆動ユニット29を制御し、他方の速度カムは右側駆動ユニット29を制御する。速度入力シャフト110はブラケット114を用いてアーム113に結合されている。アーム113はブラケット116を介して第2の速度シャフト115に結合されている。つまり、速度入力シャフト110はアーム113を介して第2の速度シャフト115に結合されており、それにより、速度入力シャフト110の回転が第2の速度シャフト115の（同じ方向の）回転へと伝えられるようになっている。
【００８７】
各速度カム112は、好ましくはポイント125でブラケット117を用いて第2の速度シャフト115に結合される。各速度カム112は速度スロット119を有している。統合装置27、およびより具体的にはリンケージアセンブリ101は、駆動ロッド104の端部に結合されかつ速度スロット119内に乗る従動子120を含んでいる。図示の態様において、例えば、従動子120は、速度スロット119内に乗るように形成されたピン122を有するヨーク121を含んでいる。従動子120は、該従動子120が速度スロット119内でスライドできるように、ローラ、ベアリングまたは他の構成要素を含有していてもよい。
【００８８】
図10が示すように、速度入力装置28の作動は、両方の速度カム112に対して等しく回転力を加える。速度カム112は、第2の速度シャフト115の軸に沿って延びるライン上に位置されかつブリッジとしての機能を果たすブラケット117の形状の結果として速度スロット119内に配置される回動点118（図13参照）を中心に回転する。速度スロット119は、駆動ロッド104がピントルリンク102の近傍に位置される中心軸を中心に回動されるときに従動子120が速度スロット119の一端から他端へと自由にスライドできるように湾曲されていることが好ましい。さらに、速度スロット119は、回動点118から駆動ユニットの作動をピントルリンクが制御する位置である作動位置までの距離に等しい半径を有する円弧状に形成されていてもよい。その結果、従動子120を速度スロット内で移動させる速度入力は、駆動ユニットのいずれかを作動させない。これは、速度スロットの円弧を規定するライン（回動点118を貫いて延びる）とピントルリンクとの間の距離が全てのスロットに沿って一定だからである。
【００８９】
図11は、速度カム112の速度スロット119の下端位置に受けられた従動子120を示している。これは、初期設定位置または付勢位置であってもよい。しかしながら、ニュートラル位置は、駆動ロッド104およびピントルリンク102の配置に応じて、また、駆動ユニット29を制御するためにピントルリンク102がどのように構成されているかに応じて、速度スロット119の上端であってもよい。速度制御アセンブリ21は、2つのステアリングカム40を介してステアリングアセンブリ20から操向入力を受ける。各ステアリングカム40は、ステアリングコマンドアーム124を用いて速度カム112に結合されている。ステアリングコマンドアーム124は、おおむねV字形状の本体を有するとともに、ピボット126でシャーシ14に対して結合されている。ステアリングコマンドアーム124の一端は、ステアリングカム40に移動可能に結合される従動子リンク128を含有している。具体的には、本態様において、ステアリングカム40は、従動子リンク128を受けるステアリングスロット127を有している。ステアリングコマンドアーム124の他端は、スライド133を用いて駆動ロッド104に結合されている。スライド133は、任意の適切な様式（図4参照）でステアリングコマンドアーム124にピン固定され、それにより、そのピン固定軸を中心に回動することができるとともに、駆動ロッドの長手方向位置を乱すことなくかつ駆動ユニット29のうちの1つを作動させることなく駆動ロッド104の一部長に沿って並進できるようになっていてもよい。ステアリングコマンドアーム124は、従動子120を速度スロット119内でその全長に沿って選択的に移動させることができる。その結果、ステアリングカム40の位置により、従動子120が速度カム112と係合する速度スロット119内の位置を制御できる。
【００９０】
図12に示されるように、ステアリングカム40上のステアリングスロット127は、ステアリングカム40が旋回中に車両10の外側寄りに位置するときに従動子リンク128の位置を制御するための第1の輪郭を有するドエル部130を有している。ドエル部130は、該ドエル部130の内側領域130Bとは異なる輪郭を有する端部領域130Aを含んでいてもよい。ステアリングスロット127は、ステアリングカム40が旋回中に車両10の内側寄りに位置するときに従動子リンク127の位置を制御するための第2の輪郭を有するカム部131も有している。ドエル部130の第1の輪郭は、カム部131の第2の輪郭とは異なっている。カム部131は、端部領域131Aと内側領域131Bとを有していてもよい。端部領域131Aは、内側領域131Bと異なる輪郭を有していてもよい。ステアリングカム40がそのニュートラル位置にあると、従動子リンク128は、ドエル部130とカム部131との間に位置される接合部132に存在する。
【００９１】
ここで、操向入力装置24からの操向入力および速度入力装置28からの速度入力がどのように統合され得るのかを示すために、車両10の右側に位置されるステアリングカム40および速度カム112に関して速度アセンブリ21の動作を説明する（例えば、図4に示される）。図14A〜14Cおよび図15A〜15Cは、車両10における異なる速度および旋回の組み合わせに関して、速度カム112、ステアリングカム40（明確にするために除去されている）によって制御される従動子120およびピントルリンク102の様々な位置を概略的に示している。
【００９２】
図14A〜14Cは、操向入力装置24に対して操向入力が存在しない動作の「真直ぐな」モードを示している。図14Aは、速度入力が存在せず或いは速度入力装置28（図10）がニュートラル位置Nにあるニュートラル状態を示している。ドライバが速度入力装置28を第1の方向すなわち前方方向に押し下げると、速度カム112が速度入力シャフト110（図10）を介してピボット118を中心に回転される。そのような回転の結果が図14Bに示されている。この動作により、ピントルリンク102がニュートラル位置Nから離れるようにシフトされ、それにより、車両10が前方向に駆動する。このプロセス中、ステアリングカム40（図11）が一定の初期設定位置を保ち、それにより、従動子120が速度スロット119の一端にとどまる。図示の態様では、これが速度スロット119の下端である。図14Cに示されるように、速度入力装置28を第2の方向すなわち逆方向に押し下げると、速度カム112がピボット118を中心に反対方向に回転する。この反対方向の速度カム112の回転により、従動子120が反対方向に押し進められる。これにより、ピントルリンク102がニュートラル位置Nの反対側に位置され、そのため、駆動ユニット29が逆方向に駆動する。
【００９３】
ここで、旋回が操向入力装置24によって方向付けられる際の車両10の動作について説明する。図4および図12に戻って参照すると、ステアリングカム40を第1の方向に回転させる（例えば、図示の入力部材40を旋回の外側に配置する旋回を命令する）と、従動子リンク128は、ステアリングスロット127のドエル部130の内側領域130Bの湾曲に沿ってたどる。内側領域130Bの輪郭は、ステアリングコマンドアーム124が静止したままとなりピボット126を中心に移動しないように従動子リンク128がステアリングスロット127内をスライドするべく形成されている。静止時、ステアリングコマンドアーム124は、速度カム112のスロット119内における従動子120の位置を変えない。しかしながら、前輪を60度以上旋回させる旋回など、極端な旋回が意図される場合、ステアリングカム40は、従動子リンク128が端部領域130Aに達するように回転される。端部領域130Aは、従動子リンク128にカムを取り付けステアリング制御アーム124を回動させるように輪郭付けられており、それにより、後述するように極端な旋回において外側のトランスミッション駆動ユニット29を減速させるように従動子120が再配置される。
【００９４】
あるいは、ステアリングカム40を反時計周りに回転させる（例えば、旋回の内側に入力部材40を配置する右側旋回を命令する）と、従動子リンク128がステアリングスロット127のカム部131湾曲に沿って移動する。内側領域部131Bの輪郭は、ステアリングカム40が従動子リンク128に力を及ぼすことによりステアリングコマンドアーム124がピボット126を中心に移動されるようになっている。ステアリングコマンドアーム124が回動するにつれて、ステアリングコマンドアームは速度カム112の速度スロット119の全長に沿って従動子120を移動させる。これにより、速度入力と統合されるべく操向入力がステアリングカム40から与えられる。この統合は、操作者が速度入力装置28を操作する結果として駆動ロッド104を介してトランスミッションシステムへ伝えられる「混合出力」を生成する。これに関連する混合出力は、速度入力（例えば、ペダルの押し下げ）と操向入力（例えば、ステアリングホイールの回転）との組み合わせによって生じる出力である。米国特許第6,904,985号において、駆動リンケージ38を介して駆動トランスミッション30へ移動する駆動乗算器116からの出力およびステアリングリンケージ48を介して操向トランスミッション32へ移動する操向乗算器112からの出力はいずれも混合出力ではない。
【００９５】
ここで、図15A〜15Cを参照すると、図15Aは、図示の速度カム112が旋回内側における駆動ユニット29を制御するように操向入力装置24（図1）が最大内側旋回を命令するべく回転される状態における、速度カム112、ステアリングカム40によって制御される従動子120およびピントルリンク102の位置を示している。内側旋回中、ステアリングカム40は、図14A〜14Cに示される端部から速度スロット119の反対側端部へ向けて従動子120を速度スロット119内でシフトさせる。したがって、図15Bに示されるように速度入力装置28が第1の方向すなわち前方向へ押し下げられると、内側駆動ユニット29における速度カム112の形状により、ピントルリンク102が逆方向に移動される。内側の旋回を引き起こすために操向入力装置24が十分に回転されている状態で、車両を前方へ駆動させるために速度入力装置28を押し下げると、ピントルリンク102は、旋回内側にある駆動輪16を逆方向に駆動させる。外側駆動ユニット29における反対の速度カム112（図示せず）の従動子120は、速度スロット119の上端へ向かって移動しない。したがって、外側車輪が前方に駆動され、その結果、小半径旋回〜ゼロ半径旋回がなされる。
【００９６】
速度入力装置28が第2の方向すなわち逆方向に押し下げられると、図15Cに示されるように速度カム112が第2の方向に回転する。これにより、ピントルリンク102は、内側駆動輪16を前方向に駆動させるように内側駆動ユニット29に命令する。したがって、駆動ユニットが2つの混合出力を受ける結果として、前進および後進におけるZTR操向（または、少なくとも小旋回半径操向）が達成される。前述したように操向可能な前輪18がアッカーマンジオメトリで回転してもよいが、ステアリングシステム20は、音響工学的判断を使用する任意の所望の様式で前輪18を操向するように構成されていてもよい。
【００９７】
図14A〜14Cおよび図15A〜15Cが示すように、速度スロット119内における従動子120の位置は、ステアリングカム40（図11参照）を用いて力を加えることによって調整されてもよい。当技術分野において周知の様式で従動子120に対して結合されるスプリング（図示せず）によって加えられてもよい付勢力が、従動子120をニュートラル位置へと付勢することが好ましい。操向入力装置24が回転されると、駆動ロッド104は、第1の方向位置から第2の方向位置へと横断するように速度スロット119を通じて選択的に移動する。従動子120は、操向入力装置24によって方向付けられる旋回の大きさに応じて、速度スロット119の下端から上端へとアナログ様式でスライドし、それにより、従動子120が選択的に操作される一連のまたは複数の軌道が形成されることが好ましい。したがって、従動子120は、速度スロット119内の第1の最大位置と第2の最大位置との間の様々なポイントに選択的に位置決めされる。このようにすると、ステアリングカム40が独立に或いは非同期に回転されるため、ピントルリンク102が駆動ロッド104から独立の混合出力を受けることにより独立に制御され、それにより、前進方向および後進方向の適切な操向と整合する様式で車両10が操向して推進される。また、ステアリングカム40および速度カム112は、ピントルリンク102が従動子120によってシフトされ得るニュートラル位置Nからの最大距離が後進方向よりも前進方向で大きくなるように構成されることが好ましい。その結果、所与の駆動ユニット29（より具体的には、トランスミッションシステム）は、最大速度を後進方向よりも前進方向において大きく生成する。例えば、1つの態様において、車両は、約6mphの最大前進速度を有するとともに、約4mphの最大後進速度を有している。
【００９８】
駆動輪16および前輪18の操向特性は、駆動輪16および前輪18によって行なわれる操向が協働して車両10を操向させるように適合されることが好ましい。したがって、駆動輪16によって引き起こされる旋回度が前輪18の操向角と適合され、それにより、駆動輪16が前輪18よりも鋭い旋回で車両を旋回させようとしないようになっていてもよく、また、その逆も同様である。図示の態様において、これは、前輪の操向角に適合するようにステアリングカム140のステアリングスロット127の曲率を選択することにより達成される。また、これにより、一部の従来の車両のフロントキャスタホイールを旋回させるために必要なトルクの大きさと比べて、車両を旋回させるために必要とされる駆動輪16のトルクの大きさを減らすこともできる。操向可能な車輪18を用いると、車両の操作者は、既存のレバー制御式ZTR車両を操作するために求められる熟練レベルを必要とせず、例えば旋回中に内側寄りの駆動輪を横滑りさせて芝生を剥ぎ取ることにより駆動面を損傷させる傾向が減少され、場合により、そのような傾向が排除される。
【００９９】
動作時、ステアリングアセンブリ20は、意図される旋回の内側にあるステアリングカム40により、アセンブリ101を介して速度カム112から受けられる駆動ユニット29への速度命令の状態を変える操向入力を与える。意図される旋回の外側にあるステアリングカム40は、小旋回における駆動ユニット29への速度命令の状態を変えない。
【０１００】
速度曲線
極端な旋回においては、前輪が掘り返さないように外側寄りにある駆動ユニット29が減速することが好ましい。図16は、速度入力装置28からの一定の操向入力（「一定のペダル」）を前提とした、2つのトランスミッション駆動ユニット29によって生成される駆動輪16における車輪速度の一例を操向入力の関数として示している。グラフは、旋回中に内側車輪が外側車輪よりも更に大きく更に急速に減速することを示している。内側車輪は、約90度の旋回において速度がゼロであるとともに、該内側車輪が約108度旋回される場合には最大後進速度を有する。外側車輪は、約60度までの旋回においては、その速度を維持し或いは僅かに増大することが望ましい。外側車輪は、更に大きい旋回においては、それが等しい大きさの速度へと減速するまで徐々に減速するが、前進方向では、ゼロ旋回半径を生成するために108度の内側車輪のように減速する。車輪速度対適用操向の図16のグラフは、ステアリングアセンブリ20、速度制御アセンブリ21および統合装置27の動作の単なる一例である。それらが他の速度プロファイルを生成するよう構成されてもよい。
【０１０１】
ステアリングアセンブリ20、速度制御アセンブリ21および統合装置27は、図16の速度曲線により示されるように、車両10が旋回する際に、協働して、減少された平均速度を与える。ステアリングアセンブリ20、速度制御アセンブリ21および統合装置27は、協働して、駆動輪16によって供給されるトルクを釣り合わせるとともに、前進方向から後進方向までの2つのトランスミッション駆動ユニット29の所望の速度範囲にわたって無限の制御された速度変調を車両10に与える。
【０１０２】
旋回により、内側従動子120を速度スロット119内に速度カム112の回動中心点118に更に接近して位置させる操向入力が内側従動子120に与えられる。これにより、駆動ロッド104の移動量が減少する。それに応じて、内側におけるピントルリンク102の横方向変位が減少されるとともに、内側駆動輪16が更にゆっくりと駆動される。駆動輪16間の回転速度の差によって車両10が旋回する。この旋回は、操向入力装置24の設定が変更されない限り、速度カム112の位置とは関係なく維持される。ドライバが速度入力装置28に対する入力を切り換えることによって車両10を後進状態に置く場合であっても、内側車輪16の速度の大きさは、外側車輪16のそれよりも小さいままであり、そのため、車両は同じ方向に旋回を続ける。したがって、後進移動時に一貫した或いは適切な操向が維持される。また、ステアリングカム40の移動は速度カム112の位置を変えない。すなわち、ステアリングカムの移動は、各従動子120が速度カム112のうちの一方の速度スロット119内に位置される場所だけを変える。また、速度スロットは前述したように所定の半径を有する円弧として形成できるため、操向入力装置24（図1）の移動は駆動輪16の回転または車両10の移動を何ら引き起こさない。これは、1つの制御装置（例えば、速度入力装置28）を用いた車両の移動および速度の制御および他の制御装置（例えば、操向入力装置24）を用いた操向に慣れている車両10の操作者の期待に合うべきである。
【０１０３】
ウォーム態様
ここで、図17〜20を参照して、操向入力装置24からの操向入力と速度入力装置28からの速度入力とを統合するための他の態様について説明する。前述した態様と同様、駆動ユニット（図示せず）は、ピントルリンク（図示せず）に回動可能に結合された駆動ロッド104Aの対を含むリンケージアセンブリに対して結合されている。本態様は、トランスミッション駆動ユニットの配向に対応するためにベルクランク149が一端に配置される（および、他の駆動ロッド（図示せず）上に配置されるベルクランクに結合可能な）駆動ロッド104Aを示している。
【０１０４】
図17は、第2の速度シャフト115Aを介して2つの速度カム112Aに結合された速度入力シャフト110を示している。速度入力シャフト110の回転は第2の速度シャフト115Aの回転を引き起こし、それにより、速度カム112Aが回転する。速度カム112Aは、先の態様で説明した速度カム112と実質的に類似した形状および実質的に類似した速度スロット119Aを有している。駆動ロッド104Aの端部に位置される従動子120Aは、ヨーク121Aとスロット119A内にスライド可能に受けられるピン122Aとを用いて速度カム112Aに結合される。速度カム112Aおよび従動子120Aの更なる説明は、前述した態様の速度カム112および従動子120に類似しているためこれ以上しない。
【０１０５】
2つのステアリングカム40Aは、それらがピボット41Aを中心に回転しかつウォームギア150を介して操向入力装置24（図1）に対して結合されるように、シャーシ14に対して結合されている。ウォームギア150は、該ウォームギア150が操向入力装置24の回転の結果として第1および第2の方向に回転されるように、ステアリングシャフト30の端部に位置されている。ウォームギアは、その外周の周りにカットされた第1および第2の可変ピッチ溝152、153を有している。左側ステアリングカム40Aはセットピン154を介してウォームギア150と係合し、右側ステアリングカム40Aはセットピン155を介してウォームギアと係合する。セットピン154は第1の可変ピッチ溝152内に受けられている。同様に、セットピン155は第2の可変ピッチ溝153内に受けられている。可変ピッチ溝152、153は、ウォーム150が回転されるにつれてステアリングカム40Aをセットピン154、155に選択的に回動させるように形成されている。
【０１０６】
図18は、可変ピッチ溝152がドエル部152Aを有し、このドエル部152Aにおいて可変ピッチ溝152が第1の輪郭を有していることを示している。また、可変ピッチ溝152はカム部152Bを有しており、このカム部152Bにおいて可変ピッチ溝152は第2の輪郭を有している。第1の輪郭は第2の輪郭と異なっている。すなわち、カム部152Bはおおむね螺旋形状を有しており、一方、ドエル部152Aは、ウォームの本体に沿って均一な高さでウォーム150の外周にわたって延びている。1つの態様において、ドエル部152Aおよびカム部152Bはそれぞれ、ウォームの外周を約240度にわたって覆っている。しかしながら、ドエル部152Aおよびカム部152Bの長さは、所望の用途に応じてかつ音響工学的判断を使用して、これよりも短くてもよく或いは長くてもよい。ステアリングカム40Aがそのニュートラル位置にあるとき、セットピン154は、可変ピッチ溝152のドエル部152Aとカム部152Bとの間の接合部156に存在する。第2の可変ピッチ溝153は、接合部157で交わる同様のドエル部153Aおよびカム部153Bを有している。
【０１０７】
図18は、セットピン154および155がニュートラル位置にある状態、具体的には、ピンがそれぞれの対応する溝152および153における接合部156、157にある状態を示している。
【０１０８】
図19は第2の状態を示しており、その後は、ウォームギア150が操向入力装置24（図1）の回転によって回転されてしまっている。この第2の状態において、セットピン154は溝152のドエル部152Aを通じて移動し、また、セットピン155は溝153のカム部153Bを通じて移動してしまっている。
【０１０９】
図20の拡大図に最もよく示されるように、ステアリングカム40Aからはステアリングコマンドアーム124Aが延びている。ステアリングコマンドアーム124Aは、スライド133Aを用いてリンケージアセンブリ101Aに対して結合されるとともに、前述した態様においてステアリングコマンドアーム124が従動子120の位置を制御する様式と略同じ様式で従動子120Aの位置を制御することにより操向入力を速度カム112Aに対して与える。
【０１１０】
動作時、ウォームギア150は、操向入力装置24（図1）による操向入力に応じて回転する。ウォームギア150が反時計周りに回転されると（例えば、図20に示される入力カム40Aを旋回の外側寄りに配置する左側旋回が意図されると）、セットピン155は、溝153のドエル部153Aの湾曲に沿ってたどる。ドエル部153Aの輪郭は、セットピン155が該輪郭に沿ってたどるときにウォーム150がステアリングカム40Aをピボット41Aを中心に回転させず、その代わり、ステアリングカム40Aがおおむね静止したままとなるように形成されている。したがって、ステアリングコマンドアーム124Aにより従動子120Aは速度カム112Aのスロット119A内で位置を変えない。
【０１１１】
これに対し、ウォームギア150が時計周りに回転されると（例えば、入力カム40Aを旋回の内側寄りに配置する右側旋回が意図されると）、セットピン155は、溝153のカム部153B内をたどる。カム部153Bの輪郭は、ピボット41Aを中心にステアリングカム40Aを回動させる力をウォームギア150がセットピン155に対して及ぼすように形成されている。ステアリングカム40Aが回動すると、ステアリングコマンドアーム124Aにより、従動子120Aが速度カム112Aのスロット119A内でシフトする。反対側のステアリングカム40Aも同様の様式で応答する。
【０１１２】
本態様において、意図される旋回の外側寄りのステアリングカム40Aは、速度カム112Aに対する従動子120Aの位置を変えない。一方、内側寄りのステアリングカム40Aは従動子120Aの位置を変える。ウォームギア150（特に、可変ピッチ溝152、153の形状）は、前輪18の掘り返しを防止するのに役立つべく極端な旋回中にトランスミッションシステム（具体的には、外側駆動ユニット）が一般に減速するように形成されていてもよい。速度入力装置28の操作による速度カム112Aの回転およびリンケージによるピントルリンクの動作は、図14A〜14Cおよび図15A〜15Cにおいて図示して前述した態様における要素の動作と略同じであるため、繰り返し説明しない。
【０１１３】
前述した態様において、車両は、左右のステアリングカム（40および40A）と、左右の速度カム（112および112A）と、左右の従動子（120および120A）とを含んでいる。車両の右側の従動子は、トランスミッション駆動ユニット29に対して結合されるとともに、右側ステアリング機構および右側速度カムによって制御される。左側従動子は、左側トランスミッション駆動ユニット29に対して結合されるとともに、左側ステアリング機構および左側速度カムによって制御される。各ステアリングカムは、そのそれぞれの従動子の関連する速度カムに対する位置に影響を与えることができる。
【０１１４】
または、車両10は、一般にトランスミッションシステム、より具体的にはトランスミッション駆動ユニット29と相互に作用する複数の脚を有する単一の従動子を有するリンケージアセンブリを用いて単一の速度機構と相互に作用する単一のステアリング機構を含むことができる。また、次に説明する本装置およびシステムの他の態様において、ステアリング機構は、従動子に対する速度機構の位置を変えることができる。
【０１１５】
ラックおよびピニオン態様
図21〜25Dは、速度制御アセンブリ21Bおよびステアリングアセンブリ20Bの一部を示している。ステアリングアセンブリ20Bは、操向入力装置（例えば、図示しない操向入力24）に結合されたギアまたは駆動チェーン（簡単のため、図面から省かれている）と係合するように外歯が付けられたギアホイール200の形態を成すステアリング機構を含んでいる。したがって、ドライバによる操向入力装置の移動はギアホイール200を回転させる。速度制御アセンブリ21Bはマスターおよびスレーブ歯付きラック202、204を含む速度機構を含んでおり、マスターおよびスレーブ歯付きラック202、204は、それらがギアホイール200と共に回転するようにギアホイール200に結合されるが、ギアホイール200に対して長手方向に移動することができる。図22に示されるように、この結合は、ギアホイール200から突出しかつそれぞれのラック202、204の長手方向スロット210、212内にスライド可能に受けられるラグ206、208によって達成される。方向的に明確な配置を与えるための他の手段が採用されてもよい。例えば、両方のラックがベースプレート（図示せず）に対してスライド可能に（例えばベアリングを使用して）結合されてもよい。ベースプレートは、ラックを囲繞して保護するために側壁（図示せず）を用いて装着プレート219（後述する）に結合されてもよい。
【０１１６】
速度カム21Bは、速度入力装置（例えば、図示しない速度入力装置28）に結合されかつ速度入力装置によってその長手方向に沿って移動できる速度制御ラック214も含んでいる。速度制御ラック214は速度制御ピニオン216と噛み合っている。ギアホイール200および速度制御ピニオン216はいずれも装着ピニオン218のアクスル217上に軸支されている。アクスル217は、それが回転できるがその軸が固定されるように装着プレート219内に軸支されている。図示しないが、装着プレート219にはスロットが設けられていてもよく、また、速度制御ラック214は、スロット内に乗りかつ速度制御ラック214から突出するラグを用いて、装着プレート219に対して結合されてもよい。ギアホイール200はドーム状の内側領域を有しており、この内側領域内へ速度制御ピニオン216が突出する。ドームは、速度制御ピニオン216と速度制御ラック214との噛み合いを可能にするように切り取られている。装着ピニオン218は、スレーブラック204と噛み合うが、マスターラック202内の歯の無い長手方向凹部220内で延びており、それにより、装着ピニオンは、いずれのラックの長手方向の動きも制限しない、スレーブラック204が移動する際、装着ピニオン218は自由に動ける。速度制御ピニオン216はマスターラック202と噛み合っており、それにより、速度制御ラック214の変位がマスターラック202の対応する変位を生み出す。
【０１１７】
従動子ピニオン224（従動子の1つのタイプ）を含む統合装置は、マスターおよびスレーブラック202、204の両方の下側領域と噛み合っている。従動子ピニオン224は、「T」形状レバー130によって支持されるスタブアクスル225上に回転可能に取り付けられている。レバー260には、装着プレート219にスロット160として形成されるガイド溝に沿って移動できるスピゴット158の形態を成す支点が設けられており、また、その左右の肢は、トランスミッション駆動ユニット122L、122R（前述したようにHSTであってもよく、あるいは、任意の他の適したトランスミッションシステム、例えば後述する2つの比率連続可変トランスミッション）の比率制御レバー144L、144R（前述したピントルリンク102に機能が匹敵する）に結合されている。図面の一部には従動子ピニオン224が装着ピニオン218と同軸になるように示されているが、従動子ピニオン224は、速度入力装置（図示せず）からの入力に応じてこの位置から離れるように移動できる。
【０１１８】
ラック202、204、214は、操向入力装置によってギアホイール200を介してアクスル217により規定される固定軸を中心に回転できるガイド軌道を協働して形成する。従動子ピニオン224の径方向位置（固定軸からのその中心の距離）は、ガイド軌道の回転によって変更されず、速度制御ラック214の位置だけによって決まる。図24は、速度入力装置がゼロまたはニュートラル位置にありかつ操向入力装置が「真直ぐな」位置にあるときの形態を示している。従動子ピニオン224の軸が固定軸217上に位置し、それに対応して、レバー130（表示を簡略化するために、図24〜25Dから省かれている）は、両方のトランスミッション駆動ユニット122L、122Rをニュートラル位置に配置するように位置決めされる。図25Aは、操向入力装置がゼロのまま（マスターおよびスレーブラック202、204の方向が先の図面の場合と同じ）であるが、速度入力装置によって速度制御ラック214（これらの図には示されていない）が前進され、この動きが速度制御ピニオン216を介してマスターラック202に伝えられた形態を示している。その結果、従動子ピニオン224が固定軸217から前方へ移動されてしまっている。先の態様の場合と同様、この前方への変位の影響により、2つのトランスミッション駆動ユニット122L、122Rが同じ前進比率に設定され、それにより、車両10が真直ぐなラインに移動する。図25Aの速度制御設定が維持されるが、ドライバが操向入力装置を移動させて右旋回を要求する場合には、図25Bの形態に達する。マスターおよびスレーブラック202、204は90度にわたって旋回してしまっている。このプロセスにおいて、マスターおよびスレーブラック202、204はいずれも速度制御ピニオン216を中心に回転しており、それにより、これらのラックは等しく反対方向に移動する。その結果、固定軸217からの従動子ピニオン224の径方向変位が変更されない。このとき、従動子ピニオン224が横方向に移動されて右側旋回がなされる。
【０１１９】
同じ速度制御設定を依然として維持するが、操向入力装置24を移動させて左側旋回を要求すると、図25Cの形態が得られる。この場合も先と同様に、従動子ピニオン224の径方向変位が変更されない。
【０１２０】
図25Dは、操向入力装置がゼロに設定されるが、速度制御ラックが引き戻されて、従動子ピニオン224が後方へ移動され、それにより、トランスミッション駆動ユニット122L、122Rが同一の後進比率に設定されるとともに、車両10が真直ぐなラインに後進するときの形態を示している。
【０１２１】
前述したマスター/スレーブラックの態様では、速度入力装置がガイド軌道の回転中心軸からの従動子の径方向距離を決定することは言うまでもない。操向入力装置を移動することにより引き起こされる従動子の変位は、この径方向距離の関数である。ガイド軌道を回転させることにより、1つのトランスミッション駆動ユニットの他のトランスミッション駆動ユニットに対する比率が変わり、一方、ガイド軌道に沿って従動子を移動させると、同じ意味で両方の比率が変化する。
【０１２２】
図26は、図21〜25Dの構成に機能的に類似するが更に都合よく組み立てられると考えられる構成を示している。この構成はマスターラック402およびスレーブラック404を含んでいるが、本態様では、これらのラックが2部品ハウジング450、452によって受けられて取り付けられる。ハウジングおよびラックは軸454を中心に回転できる。装着ピニオン418は、装着プレート419にスプライン結合される一体ボス456によって空間的に固定される。ハウジング部品450は一体カラー458を有しており、この一体カラーによってハウジングがボス456上に回転可能に取り付けられている。速度制御ピニオン416の一体シャフト460が装着ピニオン418の軸孔を貫通して延びており、このシャフトは、速度制御がなされる上側ギア462にスプライン結合されている。上側ギア462は、チェーンまたは更なる歯付きラックを使用する構成（図示せず）を介して速度入力装置に対して結合される。ハウジング450、452及びそれが取り付くラックの回転は、ハウジング上に支持されかつ更なるギア、チェーンまたは更なる歯付きラックを使用する構成（図示せず）を介して操向入力装置に結合されるステアリングギア464によって制御される。「T」形状レバー430（前述したレバー130に類似する）上に取り付けられたスタブアクスル425が従動子ピニオン424の軸孔内へ突出している。レバー430は、図21〜23に関して前述した様式で、トランスミッションシステムに対して、より特に2つの駆動ユニットに対して結合されている。従動子ピニオン424はマスターおよびスレーブラック402、404の両方と噛み合っている。速度制御ピニオン416はマスターラック402とだけ噛み合っており、それにより、速度入力装置によるこのピニオンの移動が従動子ピニオン424を径方向に移動させる。固定された装着ピニオン418はスレーブラック404とだけ噛み合っており、それにより、ハウジングが回転すると、スレーブラックが後退して、マスターラックの前進を補償する。その結果、ハウジングの回転は、それ自体、従動子ピニオン424の径方向位置を変化させない。
【０１２３】
この構成の組み立ては、関連する部品の全てをハウジング部品450内に配置し、その後、それらの部品を所定位置に保持するためにハウジング部品452を加えることを伴う。図面から明らかではないが、ハウジング450、452は、ラックの全長を収容しかつラックが長手方向に移動する余地を残す細長い筐体を形成している。スタブアクスル425および周囲の突出ハブ464は、それらが長手方向に自由に移動できるように、ハウジング部品452の細長いスロットを貫通して突出している。「O」リングシールを含むシール466、468はハウジング450、452内に潤滑油を保持する。装着プレート419上に対するハウジングアセンブリの取り付けは、装着プレートの穴内にシャフト460を挿通するとともに、シャフト460上の所定位置に上側ギア462を固定してシャフトのその後の引き抜きを妨げることによって達成される。
【０１２４】
図27および図28は、アッカーマンタイプのホイールアセンブリ50の特徴に適合するように設計されたトランスミッション構成のバージョンを示している。500で示される機構は、図21〜23に示されたT形状レバーに相当するT形状レバー502の位置を制御する働きをする。本態様において、このレバーの外端は、図21〜23の態様の僅かな変更である相補的形状のスロット504内に受けられる球状ヘッド503を介して、バリエータ（この図には示されていない）の比率制御レバーに結合している。この構成の更に大きな違いは、ギア506、508の配置に関するものであり、これらのギアを介して機構500が操向入力装置（図示せず）に結合される。ギアホイール506は、図21〜23に示されるギアホイール200と同じ目的を果たす。すなわち、ギアホイール506は、所要の操向効果を与えるためにレバー502を旋回させることにより機構500を回転させる働きをする。ドライバは、ギアホイール506と噛み合うステアリングギア508に結合される操向入力装置（例えば、図1に示される操向入力装置24）を介してギアホイール506を回転させることができる。ギアホイール506およびステアリングギア508は非円形であり、また、それらの形状は、操向入力装置の位置と2つのトランスミッション駆動ユニット（例えば、前述した駆動ユニット29または122L、122R）によって与えられる比率との間の所要の関係を与えるように選択される。2つのギア506、508における形状を決定することは、アッカーマンステアリング装置の特性（操向入力装置位置対車両旋回半径）およびトランスミッション駆動ユニットの特性（比率制御レバー位置対比率）に基づく簡単な数値的作業である。本態様では、これにより、図示のように、3つの湾曲側面を有するギアホイール506における形状がもたらされる。ギア506、508は常に噛み合った状態のままであり、それにより、一方の形状が他方の形状を決定する。
【０１２５】
図29〜31は、トランスミッション駆動ユニット29として使用するのに適したギアニュートラル状態を有する比率連続可変トランスミッション（CVT）の構造を示している。図示の駆動ユニットは、トロイダルレース、ローリングトラクション型であるが、他のタイプのCVTが使用されてもよい。例えば、本システムおよび車両と整合して使用できる「ベルト・シーブ」型のトランスミッションは、参照により本明細書に組み入れられる米国特許第5,766,105号に開示されている。
【０１２６】
図示のCVTは、トロイダル凹陥状の入力ディスク310と、対向するトロイダル凹陥状の出力ディスク312とを有するバリエータVを含んでいる。入力および出力ディスク310、312の対向するトロイダル凹陥面間に画定されるトロイダルキャビティ内には、所定の比率をもって駆動を入力ディスク310から出力ディスク312へと伝えるために2つのローラ314、316が取り付けられており、前記比率は、ローラ314、316を傾けることによって変えることができる。
【０１２７】
入力ディスク310は、車両のエンジン（例えば、車両10のエンジン12）から駆動されるトランスミッション入力シャフト318に結合されてこのシャフトと共に回転する。バリエータVは、出力ディスク312に対して結合されかつ入力シャフト318の周囲にこれと同軸に配置される管状の出力シャフト320を介して出力を供給する。入力シャフト318およびバリエータ出力シャフト320は、複合混合遊星ギアトレインE1に対して入力を与える。概略的に示されるように、出力ディスク312から離れたバリエータ出力シャフト320の端部は、混合遊星ギアトレインE1の第1の太陽ギアS1を支持している。ギアトレインE1のキャリアC1は、入力シャフト318に結合されるとともに、入力シャフト318によって駆動される。キャリアC1は、放射状に等間隔な4つの同一の内側遊星ギアP1と、放射状の内側遊星ギアP1と同じ寸法を有する放射状に等間隔な4つの同一の外側遊星ギアP2とを支持している。放射状の内側の遊星ギアP1は、第1の太陽ギアS1と係合するとともに、4つの放射状の外側遊星ギアP2のそれぞれと係合している。放射状の外側遊星ギアP2は、混合遊星ギアトレインE1の出力を形成する内歯付きの環体A1とも係合している。環体A1からの出力は、管状の同軸出力シャフト322を介して、簡単な減速遊星ギアセットE2に結合されている。減速遊星ギアセットE2は、シャフト322によって支持されかつキャリアC2によって支持された4つの等角度間隔の遊星ギアP3と噛み合う入力太陽ギアS2を含んでいる。遊星ギアP3は、トランスミッションハウジングに固定された環体A2とも噛み合っている。キャリアC2の回転は、減速遊星ギアセットE2の出力を形成するとともに、キャリアC2に結合される出力シャフト24によって外部へと伝えられる。出力シャフト324は入力シャフト318と同軸であり、入力シャフトの一端は、出力シャフト324の最も内側の端部の凹部326内に受けられる。出力シャフト324は、関連する被動車輪に対して結合されている。
【０１２８】
トランスミッションは、入力および出力シャフト318、320を支持するおおむね管状のケーシング330内に収容されている。入力シャフト318に隣接するケーシング330の端部は端部プレート332によって閉塞されている。端部プレート332の内面と環状ベアリングプレート336との間で円錐ベルビルスプリングワッシャ334が延びており、環状ベアリングプレート336はバリエータ入力ディスク310の外側平面と転動状態で接触している。ベルビルスプリングワッシャは、入力ディスク310に対して力（「端部負荷」）を加えるとともに、トルクを入力ディスク310からローラ314、316を介して出力ディスク312へ伝えることができるようにする。
【０１２９】
2つのローラ314、316の傾きを変える（後述する）ことにより、入力ディスク310に対する出力ディスク312の速度を変えることができる。トランスミッション入力の回転とバリエータ出力の回転とを混合遊星ギアトレインE1内で組み合わせることにより、トランスミッションの出力を変えることができる。図示の構成において、トランスミッションは、全速後進から「ギアニュートラル」を介して全速前進へと変えることができるとともに、これらの間の任意の場所にも変えることができる。しかしながら、バリエータの動作範囲は、ギアの適切な選択によって要求に合わせることができる。例えば、バリエータは、トランスミッションを固定した車両が通常は前進ギアで動作し時々だけ後進で動作する場合には、低速後進からギアニュートラルを介して高速前進オーバードライブへと変えるように配置されてもよい。
【０１３０】
2つのローラ314、316の傾きを変えるための機構が図30に更に詳しく示されている。各ローラ314、316は、スタブアクスル342によってローラキャリッジ340内に回転可能に取り付けられている。スタブアクスル342は、ローラキャリッジの対向する平面支持プレート44、46に回転可能に取り付けられている。各ローラキャリッジ340の一端は、球状ベアリング352（例えば、Rose Bearing Limitedによって製造された「Rose bearing」）によって制御レバー350のクロスバー348の2つの端部のうちの対応する一方に結合されている。制御レバー348には、2つの球状ベアリング352の中心点間の途中に位置されたピボットピン354が設けられている。ピボットピンは、該ピボットピンの直径と同じ幅であるがバリエータの回転軸に対して径方向に細長いスロット356内に受けられている。スロット356は、入力および出力ディスク310、312間の空間内へとバリエータ内に突出する装着ラグ358に設けられている。
【０１３１】
レバー350には、2つの球状ベアリング352の中心点同士をつなぐラインに対して垂直（レバーのクロスバー348の軸に対して垂直）な方向でバリエータハウジングから突出する作動アーム360が設けられている。このアーム360は、速度伝達比を制御するためのレバーを形成しており、図22〜25Eに関連して説明した比率制御レバー144L、144Rに対応している。レバー350が回動すると、いずれも等しいトルクをもって、ローラ310、312のうちの一方が押されるとともに、他方が引かれる。装着ラグ358のスロット356内にピボットピン354を取り付けることにより、ピン354が径方向内側および外側に移動することができ、それにより、ローラからの水平方向の力が均等化されて互いに打ち消されることが確実となる。これは、部品の製造があまり正確でないおそれがある低コスト組み立てに関して、有益となる場合がある。レバーのピボットの径方向移動により、レバーは、製造の違いに起因する2つのローラ間の任意の不均衡が打ち消される位置へと移動することができる。
【０１３２】
駆動が伝達される際には、ローラが、バリエータ軸の周りに周方向にローラを駆動する傾向がある正味トルクに供されることは言うまでもない。このトルクは、安定位置を保持するためのローラにおける固定点に対して反作用を成さなければならない。必要な反作用トルクは、レバーに作用する力がトランスミッション入力および出力におけるトルクに関連付けられるように、レバー360によって与えられる。例えば、1つの車輪が車両速度よりも遅れる傾向となり、そのままではその車輪がスリップを引き起こすような場合には、その結果として、レバーに作用する力が変えられ、それにより、関連する車輪の速度が増大する傾向となる。この調整を可能にすることにより、図示の構成は、車輪スリップを減少させるかまたは排除する。
【０１３３】
不必要な詳細において本システムおよび装置を不必要に分かり難くしないように、周知の製造および組み立て技術、部品、および機器の説明を省いてきた。本システムおよび装置は、開示された特定の形態に限定しようとするものではない。むしろ、これらは、請求項の範囲内に入る全ての変更、等価物、および代替物を網羅しようとするものである。
【０１３４】
例えば、操向入力装置から操向入力を受けるステアリングアセンブリは、図面に示されるものとは異なるように構成されてもよい。他の態様において、所与の車両におけるステアリング機構は、例えば図12に示されるように1つのステアリングスロットをそれぞれが有する2つのステアリングカムではなく、2つのステアリングスロットを有する単一のステアリングカムであってもよい。また、そのようなデュアルスロットステアリングカムは、図面に示されるステアリングカムのように垂直に方向付けられることなく、水平（あるいは、地面に対しておおむね垂直）に方向付けられてもよい。更に、そのような（任意の本ステアリングカムのような）ステアリングカムは、所与の用途に適しかつ音響工学的判断を使用して選択される任意の角度で傾けられてもよい。
【０１３５】
他の選択肢は、最初に操向入力装置（例えばステアリングホイール）の回転をホイールアセンブリに伝えられる動きへと変換するギアセットを移動することを含んでいる。例えば、そのようなギアセットは、前方へ移動させて、2つの前輪ギアアセンブリを互いに結合するタイロッドとしての機能を果たす2つのロッド間に位置させることができる。
【０１３６】
更なる他の例として、ステアリングカムに位置された図面に示されるステアリングスロットは、代わりに、操向可能な前輪のためのギアアセンブリを形成するギアのうちの1つに位置させることができる。
【０１３７】
更に他の例として、垂直に向けられた速度カムは、特定の度合いで互いに噛み合うように形成して、水平に方向付けることができる。
【０１３８】
添付の特許請求の範囲は、「ための手段」及び/又は「ためのステップ」という表現をそれぞれ使用してミーンズ・プラス・ファンクション限定が所与の特許請求の範囲で明示的に述べられていなければ、ミーンズ・プラス・ファンクション限定を含むものとして解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
以下の図面は、限定を目的とせず、一例として説明するものである。同一の参照符号は必ずしも同一の構造を示さない。むしろ、同じ参照符号は、類似の特徴または類似の機能を有する特徴を示すために使用される場合がある。各態様の全ての特徴は、図面を明確にするため、その態様が現れる全ての図面において常に表示されるとは限らない。少なくとも図5〜13は一定の倍率で描かれており、このことは、本装置およびシステムの態様の少なくとも1つの組において図示の要素のサイズが互いに対して正確であることを意味している。
【図１】芝生および庭タイプの車両の斜視図である。
【図２Ａ】図1の車両のステアリングアセンブリおよび前車軸の平面図である。
【図２Ｂ】図1の車両の速度制御アセンブリおよびトランスミッションシステムの平面図である。
【図３】本車両の一態様の操向可能な地面接触前輪の位置を概略的に示している。
【図４】統合装置と共に結合される図1の車両のステアリングアセンブリおよび速度制御アセンブリの部分斜視図である。
【図５】図1の車両の前車軸の斜視図を示している。
【図６】図6Aは、図1の車両の前輪アセンブリのうちの1つの拡大部分斜視図であり、図6B〜6Eは、図1の車両と共に使用されてもよい前輪アセンブリの異なる態様の拡大部分斜視図である。
【図７】図1の車両の前車軸の他の態様の斜視図を示している。
【図８】図6の前輪アセンブリと共に使用されるギア対の図を示している。
【図９】図7の前輪アセンブリと共に使用されるギア対の他の態様の図を示している。
【図１０】図2Bの速度制御アセンブリの局面を示す斜視図である。
【図１１】図1の車両のステアリングアセンブリと速度制御アセンブリとの間の相互作用を示す斜視図である。
【図１２】ステアリングカムの形態を成す本ステアリング制御部材のうちの1つの拡大図である。
【図１３】速度カムの形態を成す本速度制御部材のうちの1つの拡大図である。
【図１４】車両が真直ぐに操向される場合における、ニュートラル、前進および後進状態の図13の速度制御部材の位置を示している。
【図１５】車両が最大旋回しかつ図示の速度制御部材が旋回の内側寄りにある場合における、ニュートラル、前進および後進状態の図13の速度制御部材の位置を示している。
【図１６】一定の速度入力において、本車両の一態様における車輪の速度と適用操向との間の関係を示している。
【図１７】図1の車両と共に使用されてもよいステアリングアセンブリ、速度制御アセンブリ、統合装置の代替の態様の平面図である。
【図１８】図17のステアリングアセンブリの可変ピッチウォームの斜視図である。
【図１９】図18とは異なる、図17のステアリングアセンブリの可変ピッチウォームの斜視図である。
【図２０】図17に示される装置の一部の側面図である。
【図２１】図1の車両と共に使用されてもよいステアリングアセンブリ、速度制御アセンブリ、統合装置の他の態様の分解図である。
【図２２】図21のシステムの下側から見た斜視図である。
【図２３】図21のシステムの上側から見た斜視図である。
【図２４】図21のシステムの形態を概略的に示している。
【図２５】図21のシステムの様々な形態を概略的に示している。
【図２６】ステアリングアセンブリおよび速度制御アセンブリの態様の断面図である。
【図２７】図21のシステムの一部の更なる態様の平面図である。
【図２８】図27の態様の側面図である。
【図２９】本駆動ユニットのうちの1つとして使用するのに適するトランスミッションの長手方向面内の断面図である。
【図３０】図29のトランスミッションの概略的表示である。
【図３１】矢印III-IIIの方向で見た図29のトランスミッションの断面図（クロスハッチングを伴わない）である。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【国際調査報告】
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