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當汽車轉向時，兩個前輪并不指向同一個方向，對此您可能會感到奇怪。 要讓汽車順利轉向，每個車輪都必須按不同的圓圈運動。 由于內車輪所經過的圓圈半徑較小，因此它的轉向角度比外車輪要大。 如果對每個車輪都畫一條垂直于它們的直線，那么線的交點便是轉向的中心點。 轉向拉桿具有獨特的幾何結構，可使內車輪的轉向角度大于外車輪。 轉向器分為幾種類型。 最常見的是齒條齒輪式轉向器和循環球式轉向器。 齒條齒輪式轉向系統已迅速成為汽車、小型貨車及SUV上普遍使用的轉向系統類型。 其工作機制非常簡單。 齒條齒輪式齒輪組被包在一個金屬管中，齒條的各個齒端都突出在金屬管外， 并用橫拉桿連在一起。 小齒輪連在轉向軸上。 轉動方向盤時，齒輪就會旋轉，從而帶動齒條運動。 齒條各齒端的橫拉桿連接在轉向軸的轉向臂上（請參見上圖）。 齒條齒輪式齒輪組有兩個作用： 將方向盤的旋轉運動轉換成車輪轉動所需的線性運動。 提供齒輪減速功能，從而使車輪轉向更加方便。 在大多數汽車中，一般要將方向盤旋轉三到四周，才能讓車輪從一個鎖止位轉到另一個鎖止位（從最左側轉到最右側）。 轉向傳動比是指方向盤轉向程度與車輪轉向程度之比。 例如，如果將方向盤旋轉一周（360度）會導致車輪轉向20度，則轉向傳動比就等于360除以20，即18:1。比率越高，就意味著要使車輪轉向達到指定距離，方向盤所需要的旋轉幅度就越大。 但是，由于傳動比較高，旋轉方向盤所需要的力便會降低。 一般而言，輕便車和運動型汽車的轉向傳動比要小于大型車和貨車。 比率越低，轉向反應就越快，您只需小幅度旋轉方向盤即可使車輪轉向達到指定距離。這正是運動型汽車夢寐以求的特性。 由于這些小型汽車很輕，因此比率較低，轉動方向盤也不會太費力。 有些汽車使用可變傳動比轉向系統，在此系統中，齒條齒輪式齒輪組的中心與外側具有不同的齒距（每厘米的齒數）。 這不僅能提高汽車轉向時的響應速度（齒條靠近中心位置），還能減少車輪在接近轉向極限時的作用力。 動力齒條齒輪 當在動力轉向系統中應用齒條齒輪時，齒條的設計會略有不同。 部分齒條包含一個中心有活塞的圓筒。 活塞連接在齒條上。 圓筒上有兩個油孔，分別位于活塞的兩側。 當向活塞的一側注入高壓液體時，將迫使活塞向另一側運動，進而帶動齒條運動，這樣便提供了輔助動力。 我們將在隨后介紹提供高壓液體的組件，它同時也能決定向齒條的哪一側供應這些高壓液體。 首先，讓我們來了解另一種轉向系統。 目前，眾多貨車和SUV上都在使用循環球式轉向系統。 其轉動車輪的拉桿與齒條齒輪式轉向系統稍有不同。 循環球式轉向器有一個堝桿。 您可以將此轉向器想像為兩部分。 第一部分是帶有螺紋孔的金屬塊。 此金屬塊外圍有切入的輪齒，這些輪齒與驅動轉向搖臂的齒輪相結合（參見上圖）。 方向盤連接在類似螺栓的螺桿上，螺桿則插在金屬塊的孔內。 轉動方向盤時，它便會轉動螺栓。 由于螺栓與金屬塊之間相對固定，因此旋轉時，它不會像普通螺栓那樣鉆入金屬塊中，而是帶動金屬塊旋轉，進而驅動轉動車輪的齒輪。 螺栓并不直接與金屬塊上的螺紋結合在一起，所有螺紋中都填滿了滾珠軸承，當齒輪轉動時，這些滾珠將循環轉動。 滾珠軸承有兩個作用： 第一，減少齒輪的摩擦和磨損；第二，減少齒輪的溢出。 如果齒輪溢出，則會在轉動方向盤時感覺到。而如果轉向器中沒有滾珠，輪齒之間會暫時脫離，從而造成方向盤松動。 循環球式系統中的動力轉向工作原理與齒條齒輪式系統類似。 其輔助動力也是通過向金屬塊一側注入高壓液體來提供的。 現在讓我們看一下構成動力轉向系統的其他組件。 在動力轉向系統中，除齒條齒輪機制或循環球機制外，還有幾個重要組件。 泵 用于轉向的液壓動力由回轉式滑片泵提供（參見上圖）。 此泵由汽車發動機通過傳送帶和皮帶輪進行驅動。 它包含一組在橢圓形泵室內旋轉的伸縮式葉片。 當葉片旋轉時，這些葉片會從壓力較低的回流管吸入液壓油，并迫使其流向壓力較高的出口。 泵所提供的流量取決于汽車發動機的速度。 泵的設計必須能在發動機怠速時提供足夠的流量。 因此，當發動機加速運轉時，該泵提供的液體會遠遠超過實際的需要。 泵中含有一個減壓閥，用于確保壓力不會升得太高。當發動機高速運轉時，由于泵中吸入了太多液體，因而更需要減壓閥來降低壓力。 旋轉閥 只有駕駛員對方向盤施加作用力（如開始轉向）時，動力轉向系統才會向其提供支持。 如果駕駛員沒有施加作用力（如沿直線駕駛時），該系統則不會提供任何援助。 方向盤上用于檢測到這種作用力的設備叫旋轉閥。 旋轉閥的關鍵部位是扭力桿。 扭力桿是一根細金屬桿，在向其施加扭矩時，它會發生扭轉。 扭力桿的頂端連接在方向盤上，底端則連接在小齒輪或堝桿（用于轉動車輪）上，這樣扭力桿中的扭矩便等于駕駛員用來轉動車輪的扭矩。 駕駛員用來轉動車輪的扭矩越大，扭力桿扭轉的幅度就越大。 轉向軸中的輸入裝置形成了滑閥總成的內部結構。 它也與扭力桿的頂端相連。 扭力桿的底端連接在滑閥的外側。 扭力桿還會轉動轉向器的輸出裝置，以使其與小齒輪或蝸桿相連，具體取決于汽車的轉向系統類型。 當扭力桿扭轉時，它會使滑閥的內側相對于外側旋轉。 由于滑閥的內側也連接在轉向軸上（從而與方向盤相連），因此滑閥內外側之間的旋轉程度取決于駕駛員在方向盤上所施加扭矩的大小。 首次轉動方向盤時旋轉閥內發生的情況 在未轉動方向盤時，兩個液壓管會向轉向器施加相同的力。 但是，只要轉動滑閥，就會打開閥口并向相應管路注入高壓液體。 事實證明，這種動力轉向系統的效率相當低。 下面，讓我們看看在未來幾年中將會出現的一些有助于提高效率的改進。 由于汽車上動力轉向泵的泵油活動一直在進行，因而會損耗馬力。 這種行為會造成廢油。 您有望看到多個提高燃料經濟性的創新。 最酷的構想之一是“線控轉向”或“線控駕駛”系統。 這些系統將完全取消方向盤和轉向系統之間的機械連接，取而代之的是純電子控制系統。 從本質上說，這種方向盤的工作原理與在家用計算機上打游戲的方向盤相同。 它包含若干個傳感器，可使汽車感知駕駛員正如何操縱車輪。另外它還配有一些電動機，用于向駕駛員反饋汽車當前的行為。 這些傳感器的感知結果將用來控制轉向系統。 由于不再使用轉向軸，因此為發動機室騰出了空間。 此外，此系統還會減少汽車內部的振動。 通用汽車公司 (General Motors) 推出的一款概念車Hy-wire就是以此類駕駛系統為特色。 在通用Hy-wire的線控駕駛系統中，最精彩的功能之一是，您可以在不改動任何汽車機械組件的情況下調整對車輛的操縱，它只需使用某種新的計算機軟件即可完成轉向調整。 在未來的線控駕駛汽車中，您將很可能只需按幾個按鈕，即可根據自己的喜好來配置控制裝置，就像您調整汽車座位一樣。 在這種系統中，也許還可以為家庭中的每個駕駛員存儲不同的控制首選設置。 在過去的五十年中，汽車轉向系統的發展極其有限。 但在未來十年內，我們將見證汽車轉向系統的長足進步，這些進步將使汽車更省油、更舒適

回答者：末末貓2016-01-28 00:00