汽車在行駛中，經常需要改變行駛方向，并且當汽車直線行駛時，往往轉向輪也會受到路面側向干擾力的作用，自動偏轉而改變行駛方向，此時， 駕駛員需利用一套機構使轉向輪向相反方向偏轉，從而使汽車恢復原來的行駛方向，這一套用來改變或恢復汽車行駛方向的專設機構即稱為轉向系統。

▲ 轉向系統

轉向系統的功用是保證汽車按照駕駛員的需要改變行駛方向，而且還可以克服路面側向干擾力使車輪自行產生轉向， 恢復汽車原來的行駛方向。

轉向器

轉向器是轉向系統中減速及增力傳動裝置，其功用是增大方向盤傳到轉向節的力并改變力的傳遞方向。目前應用廣泛的有齒輪齒條式轉向器和循環球式轉向器。

齒輪齒條式轉向器：

齒輪齒條式轉向器由小齒輪、轉向齒條、轉向橫拉桿等組成。小齒輪安裝在殼體上，并與殼體內部水平安裝的轉向齒條嚙合。轉向齒條兩端安裝有轉向橫拉桿。當方向盤轉動時，小齒輪轉動并帶動與之嚙合的轉向齒條沿軸線移動，從而使左右轉向橫拉桿帶動轉向節左右轉動，使轉向車輪偏轉，實現汽車轉向。

▲ 齒輪齒條轉向器

循環球式轉向器：

循環球式轉向器由帶有蝸桿的轉向軸、鋼球、導軌、球螺母、齒扇軸等組成。當帶有蝸桿的轉向軸在方向盤和轉向柱的帶動下轉動時，鋼球將力傳遞給球螺母，球螺母即沿軸向移動。同時在蝸桿與球螺母兩者和鋼球的摩擦力作用下，所有鋼球在螺紋狀管道中滾動，形成球流。轉向螺母帶動齒扇軸運動，齒扇軸再帶動轉向拉桿實現車輪轉向。

▲ 循環球式轉向器

轉向操縱機構

轉向操縱機構由方向盤和轉向柱等組成，它的作用是將駕駛員轉動方向盤的操縱力傳給轉向器。

▲ 轉向操縱機構組成

轉向傳動機構

轉向傳動機構的組成和布置因轉向器位置及轉向橋懸架類型不同而異。與非獨立懸架配用的轉向傳動機構如下圖所示。

▲ 與非獨立懸架配用的轉向傳動機構

與獨立懸架配用的轉向傳動機構如下圖所示。

▲ 與獨立懸架配用的轉向傳動機構

液壓動力轉向

動力轉向是指在轉向時， 動力來源只有一小部分來自駕駛員，其余大部分由液壓系統或電動機提供。液壓式齒輪齒條動力轉向系統由動力轉向泵、儲液罐、液壓管路、齒輪-齒條式轉向器等組成，如下圖所示。

▲ 液壓式齒輪齒條動力轉向系統

1. 液壓動力轉向工作原理

動力轉向系統使用發動機的動力來驅動產生液壓力的葉輪泵。當方向盤轉動時，在控制閥上轉換油路。當把油壓力施加到動力油缸里的動力活塞上時，需要操縱方向盤的動力就減小了，如下圖所示。

▲ 液壓動力轉向工作原理

2. 液壓動力轉向泵

動力轉向泵是液壓動力轉向系統的動力源，其功用是將發動機的機械能轉變為驅動轉向動力缸工作的液壓能并傳給轉向動力缸。液壓動力轉向泵通常安裝在發動機的前端。液壓動力轉向泵形式有滾柱式、葉片式、轉子式和齒輪式 4 種。葉片式液壓動力轉向泵結構簡單、工作可靠，得到了廣泛應用，如下圖所示。

▲ 葉片式液壓動力轉向泵

電子助力轉向系統

電子助力轉向系統（electronic power steering system，EPS）（下圖）是一種直接依靠電動機提供輔助轉矩的電動助力轉向系統。此系統利用微機控制電動機電流的方向和幅值，不需要復雜的控制機構，電動機、減速機構、轉向柱和轉向齒輪可以制成一個整體。

▲ 電子控制助力轉向系統

1.轉向器結構

帶有雙小齒輪的電子控制助力轉向系統轉向器結構如下圖所示。兩個小齒輪平行排列，分別與齒條嚙合。第一小齒輪由方向盤通過轉向柱及傳動裝置驅動。由助力轉向電動機通過傳動機構帶動第二小齒輪為轉向系統助力。

▲ 帶有雙小齒輪的電子控制助力轉向系統轉向器結構

2.電子控制轉向系統原理

電子控制轉向系統原理如下圖所示。

▲ 轉向過程的作用

1—轉動方向盤，轉向助力開始；2—扭矩傳感器探測扭桿的轉動，并將檢測的扭矩傳遞給電子控制單元；3—轉向角度傳感器將當前轉向角度和速度傳遞給電子控制單元；4—電子控制單元根據轉向扭矩、車速、發動機轉速、轉向角度、轉向速度傳感器信號，計算支持扭矩，啟動助力電動機；5—助力電動機通過渦輪傳動裝置和第二小齒輪將支持力傳遞到轉向器的齒條上；6—方向盤扭矩和助力電動機的支持扭矩綜合就是轉向器上的有效扭矩，由該扭矩來傳動齒條

▲ 車輪主動回位作用

1—彎道行駛時，駕駛員降低了轉向扭矩，扭矩傳感器通知電子控制單元；2—電子控制單元根據轉向扭矩、轉向角度和速度計算出復位扭矩；3—轉向車輪上產生的復位力不足以使車輪回正；4—電子控制單元根據轉向扭矩、車速、發動機轉速、轉向角度、轉向速度傳感器信號，計算支持扭矩，啟動助力電動機；5—控制單元啟動助力電動機，使車輪回正

▲ 市區低速行駛時的助力過程

1—市區低速行駛時轉動方向盤，轉向助力開始；2—扭矩傳感器探測扭桿的轉動，告知電子控制單元方向盤上有一個中等的轉向扭矩；3—轉向角度傳感器將當前轉向角度和速度傳遞給電子控制單元；4—電子控制單元根據中等的轉向扭矩、車速、發動機轉速、中等的轉向角度、轉向速度傳感器信號，計算中等的支持扭矩，啟動助力電動機；5—由第二小齒輪將支持力傳遞到轉向器的齒條上；6—方向盤扭矩和中等支持扭矩總和就是轉向器上的有效扭矩，由該扭矩來傳動齒條

▲ 高速公路高速行駛時的助力過程

1—在高速公路上變換車道，駕駛員輕微轉動方向盤；2—扭矩傳感器探測扭桿的轉動，告知電子控制單元方向盤上有一個小的扭矩；3—轉向角度傳感器將小的轉向角度和速度傳遞給電子控制單元；4—電子控制單元根據中等的轉向扭矩、車速、發動機轉速、小的轉向角度、轉向速度傳感器信號，計算一個小的支持扭矩或無需支持扭矩，啟動助力電動機；5—由第二小齒輪將支持力傳遞到轉向器的齒條上；6—方向盤扭矩加上最小支持扭矩就是有效扭矩，該扭矩傳動齒條

四輪轉向系統

四輪轉向系統是指除了前輪轉向機構外，還在后橋上安裝了一套轉向系統。它能夠使駕駛員在操縱方向盤時轉動汽車前后四個車輪，不僅提高了高速時的穩定性和可控制，而且提高了低速時的機動性。在高速行駛時，使后輪與前輪同相位轉向，以減小車輛轉向時的旋轉運動， 改善高速行駛的穩定性；而在低速行駛時，使后輪與前輪逆相位轉向，以改善車輛中低速行駛的操縱性，提高快速轉向性。四輪轉向系統組成如下圖所示。

▲ 四輪轉向系統組成

四輪轉向系統運行策略：

車速＜ 60km/h 時，后輪轉向角度與前輪轉向角度相反。這樣可提高車輛的轉彎性能，如下圖（a） 所示。

車速≥60km/h 時，后輪轉向角度與前輪轉向角度相同。這樣可使車輛保持直線行駛，如下圖（b） 所示。

▲ 前后輪轉向角度

快速更換車道或轉彎時，所有車輛都有明顯的橫擺趨勢且可能導致過度轉向。動態穩定控制系統（DSC）識別出駕駛員指令與車輛響應間存在偏差時，就會進行后輪轉向干預并穩定車輛，如下圖所示。

▲ 快速轉彎時四輪轉向系統工作示意圖

來源： 汽車維修技術與知識