汽車在行駛中，經(jīng)常需要改變行駛方向，并且當(dāng)汽車直線行駛時，往往轉(zhuǎn)向輪也會受到路面?zhèn)认蚋蓴_力的作用，自動偏轉(zhuǎn)而改變行駛方向，此時， 駕駛員需利用一套機(jī)構(gòu)使轉(zhuǎn)向輪向相反方向偏轉(zhuǎn)，從而使汽車恢復(fù)原來的行駛方向，這一套用來改變或恢復(fù)汽車行駛方向的專設(shè)機(jī)構(gòu)即稱為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
轉(zhuǎn)向系統(tǒng)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?zhèn)认蚋蓴_力使車輪自行產(chǎn)生轉(zhuǎn)向， 恢復(fù)汽車原來的行駛方向。轉(zhuǎn)向器是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中減速及增力傳動裝置，其功用是增大方向盤傳到轉(zhuǎn)向節(jié)的力并改變力的傳遞方向。目前應(yīng)用廣泛的有齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器和循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器。齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器由小齒輪、轉(zhuǎn)向齒條、轉(zhuǎn)向橫拉桿等組成。小齒輪安裝在殼體上，并與殼體內(nèi)部水平安裝的轉(zhuǎn)向齒條嚙合。轉(zhuǎn)向齒條兩端安裝有轉(zhuǎn)向橫拉桿。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動時，小齒輪轉(zhuǎn)動并帶動與之嚙合的轉(zhuǎn)向齒條沿軸線移動，從而使左右轉(zhuǎn)向橫拉桿帶動轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動，使轉(zhuǎn)向車輪偏轉(zhuǎn)，實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。循環(huán)球式轉(zhuǎn)向器由帶有蝸桿的轉(zhuǎn)向軸、鋼球、導(dǎo)軌、球螺母、齒扇軸等組成。當(dāng)帶有蝸桿的轉(zhuǎn)向軸在方向盤和轉(zhuǎn)向柱的帶動下轉(zhuǎn)動時，鋼球?qū)⒘鬟f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(zhuǎn)向螺母帶動齒扇軸運動，齒扇軸再帶動轉(zhuǎn)向拉桿實現(xiàn)車輪轉(zhuǎn)向。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)由方向盤和轉(zhuǎn)向柱等組成，它的作用是將駕駛員轉(zhuǎn)動方向盤的操縱力傳給轉(zhuǎn)向器。
▲ 轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)組成轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)的組成和布置因轉(zhuǎn)向器位置及轉(zhuǎn)向橋懸架類型不同而異。與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)如下圖所示。▲ 與非獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)
與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)如下圖所示。▲ 與獨立懸架配用的轉(zhuǎn)向傳動機(jī)構(gòu)
動力轉(zhuǎn)向是指在轉(zhuǎn)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(tǒng)或電動機(jī)提供。液壓式齒輪齒條動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)由動力轉(zhuǎn)向泵、儲液罐、液壓管路、齒輪-齒條式轉(zhuǎn)向器等組成，如下圖所示。▲ 液壓式齒輪齒條動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)使用發(fā)動機(jī)的動力來驅(qū)動產(chǎn)生液壓力的葉輪泵。當(dāng)方向盤轉(zhuǎn)動時，在控制閥上轉(zhuǎn)換油路。當(dāng)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(zhuǎn)向工作原理
動力轉(zhuǎn)向泵是液壓動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的動力源，其功用是將發(fā)動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)轵?qū)動轉(zhuǎn)向動力缸工作的液壓能并傳給轉(zhuǎn)向動力缸。液壓動力轉(zhuǎn)向泵通常安裝在發(fā)動機(jī)的前端。液壓動力轉(zhuǎn)向泵形式有滾柱式、葉片式、轉(zhuǎn)子式和齒輪式 4 種。葉片式液壓動力轉(zhuǎn)向泵結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，得到了廣泛應(yīng)用，如下圖所示。▲ 葉片式液壓動力轉(zhuǎn)向泵
電子助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（electronic power steering system，EPS）（下圖）是一種直接依靠電動機(jī)提供輔助轉(zhuǎn)矩的電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。此系統(tǒng)利用微機(jī)控制電動機(jī)電流的方向和幅值，不需要復(fù)雜的控制機(jī)構(gòu)，電動機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向柱和轉(zhuǎn)向齒輪可以制成一個整體。▲ 電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)帶有雙小齒輪的電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)向柱及傳動裝置驅(qū)動。由助力轉(zhuǎn)向電動機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)帶動第二小齒輪為轉(zhuǎn)向系統(tǒng)助力。▲ 帶有雙小齒輪的電子控制助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)轉(zhuǎn)向器結(jié)構(gòu)2.電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理電子控制轉(zhuǎn)向系統(tǒng)原理如下圖所示。1—轉(zhuǎn)動方向盤，轉(zhuǎn)向助力開始；2—扭矩傳感器探測扭桿的轉(zhuǎn)動，并將檢測的扭矩傳遞給電子控制單元；3—轉(zhuǎn)向角度傳感器將當(dāng)前轉(zhuǎn)向角度和速度傳遞給電子控制單元；4—電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩、車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度傳感器信號，計算支持扭矩，啟動助力電動機(jī)；5—助力電動機(jī)通過渦輪傳動裝置和第二小齒輪將支持力傳遞到轉(zhuǎn)向器的齒條上；6—方向盤扭矩和助力電動機(jī)的支持扭矩綜合就是轉(zhuǎn)向器上的有效扭矩，由該扭矩來傳動齒條
1—彎道行駛時，駕駛員降低了轉(zhuǎn)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(jù)轉(zhuǎn)向扭矩、轉(zhuǎn)向角度和速度計算出復(fù)位扭矩；3—轉(zhuǎn)向車輪上產(chǎn)生的復(fù)位力不足以使車輪回正；4—電子控制單元根據(jù)轉(zhuǎn)向扭矩、車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度傳感器信號，計算支持扭矩，啟動助力電動機(jī)；5—控制單元啟動助力電動機(jī)，使車輪回正
1—市區(qū)低速行駛時轉(zhuǎn)動方向盤，轉(zhuǎn)向助力開始；2—扭矩傳感器探測扭桿的轉(zhuǎn)動，告知電子控制單元方向盤上有一個中等的轉(zhuǎn)向扭矩；3—轉(zhuǎn)向角度傳感器將當(dāng)前轉(zhuǎn)向角度和速度傳遞給電子控制單元；4—電子控制單元根據(jù)中等的轉(zhuǎn)向扭矩、車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、中等的轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)向速度傳感器信號，計算中等的支持扭矩，啟動助力電動機(jī)；5—由第二小齒輪將支持力傳遞到轉(zhuǎn)向器的齒條上；6—方向盤扭矩和中等支持扭矩總和就是轉(zhuǎn)向器上的有效扭矩，由該扭矩來傳動齒條
1—在高速公路上變換車道，駕駛員輕微轉(zhuǎn)動方向盤；2—扭矩傳感器探測扭桿的轉(zhuǎn)動，告知電子控制單元方向盤上有一個小的扭矩；3—轉(zhuǎn)向角度傳感器將小的轉(zhuǎn)向角度和速度傳遞給電子控制單元；4—電子控制單元根據(jù)中等的轉(zhuǎn)向扭矩、車速、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、小的轉(zhuǎn)向角度、轉(zhuǎn)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(jī)；5—由第二小齒輪將支持力傳遞到轉(zhuǎn)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(zhuǎn)向系統(tǒng)是指除了前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)外，還在后橋上安裝了一套轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。它能夠使駕駛員在操縱方向盤時轉(zhuǎn)動汽車前后四個車輪，不僅提高了高速時的穩(wěn)定性和可控制，而且提高了低速時的機(jī)動性。在高速行駛時，使后輪與前輪同相位轉(zhuǎn)向，以減小車輛轉(zhuǎn)向時的旋轉(zhuǎn)運動， 改善高速行駛的穩(wěn)定性；而在低速行駛時，使后輪與前輪逆相位轉(zhuǎn)向，以改善車輛中低速行駛的操縱性，提高快速轉(zhuǎn)向性。四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成如下圖所示。
▲ 四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)組成
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車速＜ 60km/h 時，后輪轉(zhuǎn)向角度與前輪轉(zhuǎn)向角度相反。這樣可提高車輛的轉(zhuǎn)彎性能，如下圖（a） 所示。車速≥60km/h 時，后輪轉(zhuǎn)向角度與前輪轉(zhuǎn)向角度相同。這樣可使車輛保持直線行駛，如下圖（b） 所示。快速更換車道或轉(zhuǎn)彎時，所有車輛都有明顯的橫擺趨勢且可能導(dǎo)致過度轉(zhuǎn)向。動態(tài)穩(wěn)定控制系統(tǒng)（DSC）識別出駕駛員指令與車輛響應(yīng)間存在偏差時，就會進(jìn)行后輪轉(zhuǎn)向干預(yù)并穩(wěn)定車輛，如下圖所示。▲ 快速轉(zhuǎn)彎時四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作示意圖《汽車構(gòu)造原理與電路》（全彩大圖+視頻）
