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本发明为一种由现有汽车方向控制系统组合而成的方向控制系统，应用于使用车轮行驶并通过对车轮的控制来实现其转向的各类汽车，本发明主要解决了汽车在行驶中遇到的以下几点问题：第一点，汽车转弯半径大，转弯时车身死板不灵活。第二点，方向控制系统的避震性能不佳。第三点，转向力不足，车速提高到一定程度转弯时，车身平衡性能不佳。本发明的主要特征为：汽车后轮与前轮同时控制汽车的行驶方向，汽车转向时，后轮与前轮的转向方向相反，另外在汽车后轮上安装了一个夹板式的转向辅助回位装置，该装置主要由用弹簧拉拢的两片钢板夹住两个轴承式的支点而构成。本发明用于控制汽车的行驶方向。

权利要求书

汽车转向控制系统组合方式及其装置
技术领域：本发明为一种由现有汽车方向控制系统组合而成，并用来控制汽车转向的方向控制系统，应用于使用车轮行驶并通过对车轮的控制来实现其转向的各类汽车。
背景技术：现有技术的汽车上的方向控制系统从控制方式上可分为两种：第一种方式的方向控制系统主要是通过对汽车前轮的控制来实现汽车在行驶中的转向的目的，这种方式较为普遍。第二种方式的方向控制系统主要是通过对汽车后轮的控制来实现汽车在行驶中转向的目的，这种方式的方向控制系统较少见，它只在一些特种车上被采用，如新疆-2联合收割机在行驶中就是通过控制其后轮来实现车身在行驶中转向的目的，由于这种方式的方向控制系统较少见，而且对在分析理解本发明主要系统结构的构成时无很大帮助，因此在这里就不必要做详细介绍了。在这里只是为了说明一下现有技术的概况才做一些简要的提示。
下面我将着重讲一下现有技术中的第一种方式的方向控制系统，即通过对汽车前轮的控制来实现汽车在行驶中转向目的的方向控制系统，主要背景资料都取材于由中国湖南科学技术出版社出版的《中外汽车底盘修理工艺》一书，编著人唐艺。以通过控制汽车前轮来使汽车转向的第一种方式的汽车方向控制系统又可从主要结构上分为两大类：第一类结构的方向控制系统主要是以循环球式转向器为主要机件构成，它的主要结构和工作原理如下：循环球式转向器由方向盘控制，在循环球式转向器内部装有：转向柱(蜗杆)、方形螺母、扇形齿轮及轴、转向摇臂。转向柱下面的蜗杆上套有方形螺母，方形螺母内为减少摩擦和磨损装有许多钢球，方形螺母的下平面制成齿条与扇形齿轮啮合，扇形齿轮轴上装有转向摇臂，转向摇臂再与转向拉杆连接，转向拉杆再通过转向臂控制车轮转向。工作时，先转动方向盘，方向盘经转向柱使蜗杆转动，随之蜗杆上的方形螺母便在蜗杆的转动下做轴向移动，并带动扇形齿轮转动，使扇形齿轮轴上的转向摇臂摇动，转向摇臂再带动转向拉杆移动，转向拉杆再移动装在转向节上的摇臂使车轮转向。具体资料来源于：中国湖南科学技术出版社出版，唐艺编著的《中外汽车底盘修理工艺》一书，以上文字摘自书中第一部分：机械结构之第四节：控制系统——转向装置之(一)：转向装置的构造：第92页上页；第一、二自然段中部分文字和(三)：转向器的第93页下半页至94页。
下面再具体介绍第二类结构的方向控制系统，第二类结构的方向控制系统主要是以齿轮齿条式转向器为主要机件构成，它的主要结构和工作原理如下：齿轮齿条式转向器结构简单、制造方便是其特点，它在转向轴的末端有斜齿圆柱齿轮(或小齿轮)和装在外壳中的齿条相啮合，外壳固定在车架上，当转动方向盘时，小齿轮直接操纵齿条，齿条通过两球头直接带动两根分开的横拉杆移动，不用转向臂，使车轮左右转向，有的并加装转向助力器。具体资料来源于：中国湖南科学技术出版社出版，唐艺编著的《中外汽车底盘修理工艺》一书，以上文字摘自书中第一部分：机械结构之第四节：控制系统——转向装置之(三)：转向器中第95页下半页。另外在一些方向控制系统的结构中还使用了液压装置来控制车轮转向，比如新疆-2联合收割机的方向控制系统就是以液压装置为主要机件构成，在转向时，油泵来油进入由方向盘控制的全液压转向器后，全液压转向器经过方向盘的控制将定量油压入液压转向油缸左腔或右腔，使液压转向油缸直接推(拉)动转向臂使车轮转向。这种结构的方向控制系统较少见。在这里由于各种结构的方向控制系统较繁多，但总的就其控制方式来讲，都是以背景技术开头提到的两种控制方式的其中的一种为基础构成，又由于本发明只是以其控制方式的组合方法为发明重点，因此在这里只列举了两种较常见的应用范围较广的方向控制系统的结构形式，以供参考，并能帮助大家更快的理解本发明的系统结构。上述的几种结构的方向控制系统为现有技术的大致状况，并且绝大多数汽车上的方向控制系统中都加装了转向助力器，它们在汽车行驶中的性能表现都大致相同，略有不同的只是有的汽车方向量(转向车轮的最大转向角度)大，有的汽车方向量小，这一点与其性能的实质性地改变并无很大关系。下面我再指出汽车上现有技术的方向控制系统会让汽车在行驶中常遇到的一些问题：
一、汽车转弯半径大，转弯时车身死板不灵活。司机在开车时大都有过这样的经历：当汽车要转过一个弯度较大的弯路时，常需将汽车的车身做两次或多次前后来回的调整(俗称打倒车)才能使车身顺利的通过弯路，如果在路面较窄而弯路又拐的很死的情况下，有时还可能会发生车轮掉下路面或与路旁障碍物发生碰撞的意外情况。
二.方向控制系统避震性能不佳，当汽车行驶在凹凸不平的路面上时，由于路面的凹凸不平对行驶中的汽车前轮会产生一些震动来冲击有转向功能的汽车前轮，使汽车前轮上的方向控制系统较难以使汽车在行进中的方向保持平稳状态，在震动厉害时汽车的方向盘会跟着抖动，使司机的双手感觉很不舒服，严重时方向盘会自行转过一个角度并暂时的改变汽车的行驶方向，让司机难以控制。关于这些问题在有的车型上还安装了方向避震器(如上海桑塔纳轿车)，但是问题的解决还不够彻底。
三.转向力不足，车速提高到一定程度转弯时，车身平衡性能不佳。当汽车遇转弯，如因减速不及时，在转弯时会发生汽车的后轮由于车身惯性的作用向路面一侧擦滑的现象，严重的情况下车身会发生翻滚，对人身安全会造成一些极为不利的因素。另外由于转向力的不足还会使汽车在转弯时出现推头现象，特别是前轮驱动的汽车。
发明内容： 本发明内容包括发明目的和采用的技术方案以及本发明的有益效果，我都将一一给予说明。
发明目的：针对在背景技术中提到的一些问题，本发明设计的组合方向控制系统都能够逐一的给予解决，并在实际应用中，更能进一步满足广大驾驶员对汽车上的控制系统的高灵敏度的要求。首先第一，本发明将从很大程度上缩小汽车转弯半径，使汽车在转弯时的车身变的很灵活而不死板。第二，本发明将从很大程度上改善汽车方向控制系统的避震性能，使汽车在不平的路面行驶时，方向都会很平稳。第三，本发明将从很大程度上提高汽车在行驶中车身的平衡性，大大减小汽车在转弯时产生的惯性对车身造成的不利的冲击力度，并使汽车在转弯时表现的转向力很足够。在其它方面本发明组合方向控制系统还能使汽车在转弯时表现的很迅速，并且在转过一个弯路时，汽车方向的回位也会变的更准确和及时。总之本人认为：在当今世界交通日益繁忙的情况下，提高汽车的机动灵活性是很有必要的。
技术方案：以下为本发明的主要核心内容，其中包括两个步骤来形成本发明系统的主要结构及其结构方式。第一个步骤为本发明组合方向控制系统的组合方法及其主要技术方案的结构构成：将汽车的后轮轴头与后桥或后悬挂的连接方式改成和汽车前轮轴头(转向节)与前桥或前悬挂的连接方式相同或相仿的结构形式(其中包括在调正前轮定位时的一些基本要素在内)，使后轮也具有转向功能，然后再使用转向臂和转向拉杆(或液压装置)等普通零件，将后轮与前轮的方向控制系统及转向器或助力转向器相连接，通过对转向器或助力转向器的控制，使后轮也具有可以与前轮同时控制汽车转向的功能，当汽车转向时，后轮转向方向与前轮转向方向相反。
第二个步骤为本发明组合方向控制系统的付加转向辅助回位装置的主要结构及其构成方法：使用本发明组合方向控制系统的同时，再在后轮安装一个转向辅助回位装置，它的主要结构方式是由两片钢板夹住两个并排列为一条直线的轴承式支点，两片钢板以夹板的形式固定于汽车一侧后轮的内侧，用弹簧将两片钢板拉拢，使钢板夹住两个并列的轴承支点，当汽车方向回复原位时，钢板呈合拢状态，当汽车转向时，其中一个轴承支点与汽车一侧后轮的固定的转向中心点同心同步转动而位置不变，但在转动的同时带动另一个轴承支点改变位置而围绕着它旋转并撑开两片被弹簧拉拢的钢板，这时钢板受弹簧拉力的作用，就会对旋转时移动位置的轴承支点产生阻力并使移动的轴承支点回复原位，直到钢板合拢使两个轴承支点都成为回位状态，并使汽车的后轮方向也随轴承支点的回位而回位，从而达到辅助汽车方向回位的目的。同时，由于回位弹簧在被撑开的钢板拉开时，阻力会变的越来越大，因此当汽车在转向时会出现方向盘越转阻力会越大的现象，所以为了保证在控制汽车转向的时候，司机感觉转动方向盘时用的力从开始到最后都是一样的，将转向辅助回位装置中的两片钢板的内部制成微凹的结构，这样可使两片钢板中的轴承支点在撑开钢板时会慢慢进入钢板内部微凹的部分，而使钢板被撑开的幅度慢慢变小，拉拢着钢板的回位弹簧被拉长的幅度也会随之慢慢变小，这样就可以保证后轮在转向时，转向辅助回位装置对转向的车轮产生的回位阻力的大小基本一致，并使司机在转动方向盘时感觉从开始到最后用的力都大小一样。以上为本发明系统的主要技术方案。
有益效果：用本发明组合方向控制系统与现有技术方向控制系统相对比，本发明组合方向控制系统具有以下优点：第(一)提高了汽车车身的平衡性，减小了汽车在高速行驶中转弯时，惯性对车身的冲击力度。使用本发明组合方向控制系统的汽车，在行驶中转弯时，产生的惯性作用对车身的冲击力经过具有了转向功能的后轮时，就会被转化成为汽车要转过这个弯路时所需的使车身平稳的转过这个弯度的扭力，它将随着汽车后轮的转向角度把汽车的车身顺着汽车正在转过的弯路推向前方，使汽车更加迅速而平稳的转过一个弯路。同现有技术方向控制系统控制的汽车相比，本发明组合方向控制系统控制的汽车在转弯时车身会显的更加平稳和迅速，从很大程度上克服了汽车在较高速度转弯时车轮向公路一侧擦滑的现象，并从很大程度上减少了汽车在转弯时由于转向力不足使汽车在惯性作用下出现的推头现象，提高了汽车与驾乘人员的安全保障。第(二)大大缩小了汽车的转弯半径，提高车身灵活性。如果用现有技术的方向控制系统控制的汽车转弯时，我们假定汽车前轮的转向角度为恒定量不变，使汽车在行驶一段路程后转成一个圆圈，并测出这个圆的半径为20米。然后再用本发明组合方向控制系统控制的汽车进行转圈，并且汽车前轮的转向角度与使用现有技术方向控制系统控制的汽车前轮的转向角度的恒定量相同，然后测出使用本发明组合方向控制系统控制的汽车转成的圆圈的半径为10米(实际会有很小的误差)。与现有技术方向控制系统控制的汽车相比，本发明组合方向控制系统控制的汽车转弯时的半径大大缩小，这样就大大提高了汽车车身的灵活性，使汽车能很容易的转过一个角度较死的弯路。第(三)：提高汽车在行驶中方向控制系统的避震性能，使汽车在不平的路面上行驶时方向控制系统仍然能平稳的控制汽车的方向。使用现有技术方向控制系统控制的汽车在不平的路上行驶时，汽车前轮遇到震动后产生的冲击阻力，会通过前轮再经过方向控制系统中的零件传到方向盘，使司机的手在抓住方向盘时感觉极为不适。冲击力度大时会使方向盘突然转动并暂时的改变汽车的行驶方向，使司机很难控制。而使用本发明组合方向控制系统控制的汽车，在行驶中汽车前轮遇到较大的冲击阻力时，它在冲击前轮的同时，还会通过前轮再经过方向控制系统中的各连接部零件去冲击与前轮方向控制系统相连并具有转向功能的后轮，这时如果后轮与前轮都出现受到冲击震动后的效应时才可能使整车方向控制系统出现受到冲击震动后的效应。也就是说当汽车在行驶中消减由不平路面产生的对方向控制系统的冲击震动时，汽车的前轮和后轮在同时起作用并且相互支持，这样就提高了汽车的方向控制系统对行驶中遇到的冲击震动的抵抗性能。同时安装在汽车后轮上的转向辅助回位装置能从很大程度上消除由不平路面产生的冲击震动对汽车方向控制系统的不良干扰，使汽车在不平路面上行驶时，方向会显的很稳定，与现有技术的方向控制系统控制的汽车相比，本发明组合方向控制系统控制的汽车在汽车方向控制系统的避震性能上将显的更加优越，使汽车在行驶中的方向显的更加平稳，更能给驾车的人带来更多操纵时的安全感。以上部分是用本发明组合方向控制系统与现有技术的方向控制系统相对比后，本发明在实际应用中所具有的一些积极的有益的实用性，希望本发明在实际应用中能为广大汽车驾乘人员带来更多好的用处。
附图说明与具体实施方式：下面介绍的四幅说明书附图为在具体实施本发明时，供参照的构成本发明原理的(组合方式的)一些具体的机械结构形式。由于本发明结构简便，主要构造都由一些普通的机械零件构成，因此在实施过程中关于技术方面的一些理解和应用转化时的步骤不会有太大的难度，它的可实施性实际上用一句话就可以说明：因为现有汽车的前轮驱动的结构形式，就已经包含了前轮部分在驱动汽车行驶的同时又控制着汽车的行驶方向的技术形式，这就大致明确了后轮驱动的汽车在设计加装本发明时需要做的一些基本步骤(对于前轮驱动的汽车在设计加装本发明时后轮部分将会更加简便)。另外本发明的创新之处在于它的组合方式的创新，而在它内部的实际构造中，都是以一般较普通的机械零件为基础所组成的。所以我在实施方案的说明中都是为了着重说明本发明的组合形式和工作方式，至于本发明将要被适用于某种车型上的具体实施方案，则要根据该车型的具体结构来为该车型设计和制造一套以本发明组合方式为基础的能合理实施于该种车型上的具体的机械操作系统，也因此在实施说明中并无本发明系统中的各部位零件的固定规格及详细数据。图1是构成本发明组合形式的结构方案之一，图1中所示的主要零部件包括：1、方向盘，2、转向柱，3、蜗杆，4、钢球螺母齿条，5、被动扇形齿轮(小齿轮)，6、转向传动杆，7、小齿轮，8、横拉杆齿条，9、转向辅助回位装置，图2是图1所示的本发明结构方案之一的工作时的状态(图2中所示的所有标记和部件名称都与图1中所示相同)，图2中所示的其工作过程如下：当司机向左转动方向盘1时，通过转向柱2使蜗杆3转动，随着蜗杆3的转动使钢球螺母4在蜗杆上面向下游动并带动被动扇形齿轮5转动(工作过程与现有技术循环球式转向器相同)，这时伸向前方与后方的转向传动杆6两端的小齿轮7，便会与被动扇形齿轮5同步转动，并带动前后轮方向横拉杆上的齿条8以及方向横拉杆向右移动，再通过摇臂使汽车后轮向右转向，而汽车前轮则向左转向，从而使汽车车身顺利的向左转向。图2中的标记9所示部分是转向辅助回位装置的工作状态，它的工作过程如下：转向辅助回位装置中的两个轴承支点随着后轮方向的转向，撑开两片被弹簧拉拢的钢板，这时钢板中的弹簧就会往回拉拢钢板，使钢板起作用于两个轴承支点并使他们回复原位，从而使后轮及整车的方向更迅速的回位。图3是构成本发明组合形式的结构方案之二，图3中所示的主要零部件包括：1、方向盘，2、转向柱，3、小齿轮，4、齿条，5、转向传动杆，6、扇形齿轮，7、转向辅助回位装置，它的工作过程如下：当司机转向时，转动方向盘1通过转向柱2使小齿轮3转动，并向前或向后移动与小齿轮3啮合的齿条4，使转向传动杆5向前或向后移动，再通过摇臂使前后轮转向，在后轮部分用了一对扇形齿轮6作为转向系统中的中介传动机构，通过扇形齿轮6的中介传动使后轮转向方向与前轮转向方向相反。图4是图3中的标记7所示的转向辅助回位装置的工作状态：当后轮转向时，扇形齿轮上的两个轴承支点会随着扇形齿轮的转动而改变原来方向回位时的位置，并撑开被弹簧拉拢的两片钢板，然后钢板受了弹簧拉力的拉拢，使两个轴承支点回复原位，从而使汽车的转向迅速回位。(另外在图3中所示的以下部分：方向盘1以下的小齿轮3与齿条4的传动部分，也可用一台循环球式助力转向器来代替，可用循环球式助力转向器的摇臂前后移动转向传动杆5来控制前后车轮的转向)。以上部分为本发明的两例实施方案及有关的附图说明。