车辆驱动控制系统以及相关的车辆的制作方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的夺叉引用
[0002] 本申请要求下述的优先权：于2012年4月24日提交的号为61/637, 838的美国临 时专利申请；于2012年4月24日提交的号为61/637, 842的美国临时专利申请；于2012年 6月7日提交的号为61/656, 943的美国临时专利申请；于2012年10月22日提交的号为 13/657,855的美国非临时专利申请；以及于2013年3月15日提交的号为13/841,061的 美国继续专利申请，所有五篇专利申请的全部内容明确地通过引用并入本文。
技术领域
[0003] 本发明总体上涉及车辆控制系统，以及更具体地但不是通过限制的方式涉及用于 控制车辆可驱动结构（例如，车轮）的车辆驱动控制系统。这种系统可包括转向系统，并 且可用于装备诸如草坪拖拉机（例如，乘坐式割草机）的车辆，以便使得以小半径（例如， 基本为零的半径）转弯，从而提高其可操作性。这种系统也可用在诸如多功能车、高尔夫球 车、城市汽车以及农用设备的车辆上。本发明还包括具有这种控制系统的车辆。
【发明内容】
[0004] 本公开包括车辆控制系统的实施例，例如其可用于配置车辆（例如，草坪拖拉机 或乘坐式割草机）进行小半径到大致零半径转弯。本发明车辆控制系统的实施例利用至少 一个转向轮位置传感器，该转向轮位置传感器能够检测到可转向轮（诸如在四轮乘坐式割 草机上的两个前车轮中之一）的实际位置，且产生信号，因此所述信号指示该可转向轮的 实际位置，而不是该可转向轮的推断或预期位置。这种信号由控制单元进行处理，所述控制 单元包括由软件和/或固件驱动的微处理器，且微处理器基于至少一个其它的输入（诸如， 速度（或速度和方向）输入）来产生用于控制车辆的一个或多个可驱动结构（例如，车轮） 的一个或多个信号，所述车辆的一个或多个可驱动结构可利用一个或多个控制单元指令的 (或控制单元控制的）驱动马达（例如由一个或多个电池来供电的电动驱动马达）和齿轮 组（诸如减速齿轮组）来驱动，或所述车辆可利用一个或多个静液压传动装置和致动器来 驱动，或者通过其它装置来驱动。在其它实施例中，控制单元可包括已硬连线以便执行相同 功能的专用机器。包括这种车辆控制系统的本发明车辆实施例可包括转向系统，转向系统 包括这种转向轮位置传感器且其配置成控制一个或多个可转向轮的转向位置，诸如像以机 械或电的方式。这种转向系统可不通过一个或多个机械联动装置连接到用于可驱动轮的驱 动单元。
[0005] 本发明车辆控制系统的其它实施例配置成与使用车轮之外的至少一个可转向结 构（非车轮转向结构，诸如滑雪板）的并使用至少一个非车轮转向结构位置传感器的车辆 一起使用，所述非车轮转向结构位置传感器能够检测到非车轮转向结构的实际位置，且其 产生信号，因此所述信号指示该非车轮转向结构的实际位置，而不是该非车轮可转向结构 的推断或预期位置。这种实施例在其它方面与配置成用于与具有至少一个可转向轮的车辆 一起使用的本发明的车辆控制系统的实施例是相同的（或基本相似）。
[0006] 本发明车辆的一些实施例包括一个或多个太阳能电池板（例如，形成和/或联接 到车座上方的车顶或用户或操作人员可在车辆的操作过程中设置的车辆的其他部分），其 可经由任何适当的电路或其它连接而联接到和/或配置成联接到电池电源。
[0007] 术语"包括（comprise) "（以及包括（comprise)的任何形式，诸如"包括 (comprises)" 和"包括（comprising) "），"具有（have)"（以及具有（have)的任何形式， 诸如"具有（has)"和"具有（having) "），"包括（include)"（以及包括（include)的任何 形式，诸如"包括（includes)"和"包括（including)"）以及"包含（contain)"（以及包含 (contain)的任何形式，诸如"包含（contains)"和"包含（containing)"）是开放式的连缀 动词。其结果是，"包括（comprise) "，"具有（has)"，"包括（include)"或"包含（contain)" 一个或多个元件或特征的系统或系统的组件具有这些一个或多个元件或特征，但不限于仅 仅具有这些元件或特征。类似地，"包括（comprise) "，"具有（has)"，"包括（include)"或 "包含（contain) " 一个或多个步骤的方法具有这些一个或多个步骤，但不限于仅仅具有这 些一个或多个步骤。此外，诸如"第一"和"第二"的术语仅用于区分结构或特征，而不是为 了将不同的结构或特征限定为特定的顺序。
[0008] 此外，以一定方式配置的车辆驱动控制系统或这种系统的组件是以至少这种方式 配置，但它也可以除了那些具体描述之外的其它方式配置。
[0009] 本发明的控制系统和车辆的任何一个的任何实施例可以由或基本上由所述的 元件和/或特征中的任意一个构成，而不是包括（comprise)/包括（include)/包含 (contain)/具有（have)所述的元件和/或特征中的任意一个。因此，在权利要求的任意一 个中，术语"由......构成"或"基本上由......构成"可取代上述的开放式连缀动词中 的任意一个，以便改变给定的权利要求的范围，否则所述权利要求的范围由开放式连缀动 词限定。
[0010] 术语"联接（couple) "限定为连接（connected)，尽管不一定是直接连接，并且不 一定是机械连接。如果它们可以联接到彼此，则两个物件都是"可联接的（couplable)"。 除本文明确地要求之外，否则可联接的物件也可脱离联接，反之亦然。第一结构可联接 到第二结构的一种非限制性的方式是对于第一结构配置成联接到第二结构而言的。术 语"一（a，an)"限定为一个或多个，除非本公开内容明确地另有要求。术语"基本上 (substantially) "限定为大部分地但不一定是全部指定的内容（且包括指定的内容；例 如，基本上90度包括90度，以及基本上平行包括平行），如由本领域普通技术人员所理解的 那样。在任何公开的实施例中，术语"基本上（substantially) "，"大致（approximately)" 和"约（about)"可由指定内容的"在[百分比]内"所取代，在此百分比包括0.1%，1%， 5% 和 10%〇
[0011] 尽管没有描述或示出，一个实施例的一个或多个特征可被应用到其它实施例中， 除非由本公开或实施例的性质明确禁止这样。
[0012] 与上述实施例和其它相关的细节呈现如下。
【附图说明】
[0013] 图1-7示出车辆、以及车辆的各种单个组件和系统的示例性实施例。
[0014] 图8示出车辆的速度输入传感器的分解视图。
[0015] 图9示出用于车辆的转向轮位置传感器的安装组合件的分解视图。
[0016] 图10提供车辆的磁体和安装构件的俯视图，其中转向轮位置传感器被移除。
[0017] 图11提供转向轮位置传感器及相关安装组件的侧剖视图。
[0018] 图12提供用于使用包括电动驱动马达的驱动单元的实施例的示例性电气系统控 制图的原理图。
[0019] 图13提供用于使用用于驱动单元的内燃发动机和静液压传动装置的实施例的示 例性电气系统控制图的示意图。
[0020] 图14以可变的转向输入角度示出多个几何变量的示意图。
[0021] 图15示意性示出具有一个可转向轮和两个可驱动轮的实施例。
【具体实施方式】
[0022] 附图中示出的车辆及其组件，除了在图12-15中的原理图和示意图之外，都是按 比例绘制的。
[0023] 图1-7示出车辆10、以及车辆10的各种单个组件和系统的示例性实施例。例如， 图1提供车辆10的透视图，而图2-3提供当车辆10车身被移除时可见的系统的视图。
[0024] 在该实施例中，车辆10包括左侧和右侧转向结构（例如，车轮）20, 25以及左侧和 右侧可驱动结构（例如，车轮）30, 35。车辆10还包括转向组合件40,其包括联接到转向输 入构件62的转向输入齿轮60。如图5中所示，在该示例性实施例中，转向组合件40还包括 左侧齿轮构件50以及右侧齿轮构件55,所述右侧齿轮构件55与转向输入齿轮60啮合并可 响应于转向输入齿轮60的转动而枢转。
[0025] 转向组合件40还包括左侧可驱动齿轮70,其通过左侧联动装置80联接到左侧齿 轮构件50并与左侧从动齿轮90啮合。在所示的实施例中，左侧从动齿轮90联接到左侧转 向轮20,这样该左侧转向轮20随同左侧从动齿轮90旋转（意味着两个一起旋转）。
[0026] 在所示的实施例中，转向组合件40还包括右侧可驱动齿轮75,其通过右侧联动装 置85联接到右侧齿轮构件55并与右侧从动齿轮95啮合。在该实施例中，右侧从动齿轮95 联接到右侧转向轮25,这样右侧转向轮随同右侧从动齿轮95旋转。
[0027] 在一些实施例中，转向组合件40可以是动力辅助的。例如，转向组合件40可包括 和/或联接到一个或多个致动器（例如，液压，电动，或任何其它合适类型的致动器），其允 许致动器将力施加到转向组合件40上或施加到转向组合件40内（