[发明专利]四轮驱动系统

说明书

本发明要求2005年9月7日提交的美国临时申请第60/714,588号的权益。

发明背景

总是要在车辆、尤其是重型装备车辆、拖拉机等的牵引力和机动性之间协调。 通常对拖拉机不考虑四轮驱动系统，因为认为慎重考虑驱动轮上的重量分布和双 侧独立制动就已足够了。此外，很难为这种车辆的前转向轮提供驱动力。如果给 予转向轮以驱动能力，则使转向轮更大对于更大的牵引力是有利的。但是，较大 的前转向轮会与车辆的框架相干涉，由此限制其实用性。此外，驱动转向轮所需 要的常规差速齿轮复杂且昂贵。由于零转弯半径车辆能有在车辆的长度范围内沿 相反方向转向的优点，就更需要提高牵引力。某些这种车辆具有围绕竖直轴线枢 转的转向轮来代替方向较不稳定的脚轮。本发明涉及其中围绕转向轮的竖直轴线 驱动和转动转向轮以控制其转向和推进力的零转弯半径车辆。

现有技术简述

业已使用各种装置来减小四轮驱动车辆的转弯半径。久保田公司(Kubota) 使用双速转向机构，该机构中相对于后轴对的前轴使用可变速度。久保田公司还 制造用离合器来代替后轮之间差速齿轮的系统，从而在轻微转向时，该系统实际 上是三个外侧轮被驱动的四轮车辆。其他公司已使用其中整个轴围绕其竖直轴线 枢转的可转向轴。减小转弯半径而保持四轮驱动的其他方法包括四轮转向、诸如 由英格索兰(Ingersoll Rand)提供的滑动转向以及铰接式转向。但是，除了滑动 转向，这些装置中没有一个允许零转弯半径。此外，本领域已知的零转弯半径车 辆如上所述由于驱动转向轮很复杂并未设有四轮驱动装置。开发本发明以通过提 供也具有零转弯半径能力的四轮驱动车辆来克服现有装置的这些和其它缺点。

发明内容

一种用于双侧对称车辆的四轮驱动系统，所述车辆分别具有成对前轮和后 轮，所述系统包括：第一驱动系统，所述第一驱动系统用于使每个所述前轮围绕 水平轴线独立地向前和反向转动以推进所述车辆；第二驱动系统，所述第二驱动 系统用于使每个所述后轮围绕水平轴线独立地沿相同的方向并以相似的速度转 动以推进所述车辆，所述各后轮还与所述车辆连接以分别围绕竖直轴线转动超过 180度，第三驱动系统使所述后轮围绕竖直轴线独立地转动以使所述车辆转向； 以及控制器，所述控制器与所述第一、第二和第三驱动系统连接以控制其操作来 使所述车辆转向和推进所述车辆，当执行接近零转弯半径的急转弯时，所述控制 器操纵所述第一驱动系统，以使所述前轮沿相对方向同时转动。

该驱动系统包括液压泵或马达。第二驱动系统包括两个泵，一个用于向后轮 传递推进力，而另一个用于向后轮传递转向力。

在一种替代构型中，用于前轮的第一驱动系统包括动力源、连接到动力源的 功率分配器以及与功率分配器和前轮连接的一对相对的驱动机构。每个驱动机构 包括与功率分配器连接的第一差动离合器和与第一差动离合器连接的第二差动 离合器。第一和第二制动装置连接在第一和第二差动离合器之间以控制从功率分 配器传递到每个轮的动力。操作第一和第二制动装置来控制从动力源传递到轮的 驱动动力的程度和方向。在较佳实施例中，液压泵用作制动装置，而采用了适当 的阀和控制器，就不再需要独立的泵了。

附图说明

在根据附图研究以下说明书时本发明的其它目的和优点会显现出来，附图 中：

图1是根据本发明的四轮驱动系统的示意图；

图2和3分别是车辆的后转向轮之一的正视图和立体图；

图4是用于车辆的前轮的较佳驱动系统的示意图；以及

图5用于车辆的后轮的较佳驱动系统的示意图。

具体实施方式

参照图1，将描述根据本发明的四轮驱动系统。该系统用于驱动双侧对称车 辆并使其转向。这种车辆包括耕作设备、拖拉机、割草机和包括前轮2、4和后 轮6、8的其它类型的重型机械。第一驱动系统10与前轮连接以使各轮沿向前或 相反方向围绕水平轴线独立地转动来推进车辆。除了通过以不同速度或沿不同方 向转动轮2和4来实现有限的转向之外，这些轮具有相对于车辆的固定竖直轴线 且因此不可转向。控制器12与第一驱动系统连接来控制通过第一驱动系统传递 到前轮的驱动动力或驱动力。