1.转向机构
为了使车轮转动，需将转向盘的旋转运动（圆周运动）转换为转向机构的线性运动（边到边运动）。一套称为转向器的齿轮组，用以完成这一运动转换。直至现在，这种形式的转向机构常常称为“循环珠”型。
想一下螺母和螺栓，我们会很容易理解其工作原理。向右转动螺栓（相当于转向盘和转向轴），螺母沿着螺栓向上运动，向左转动螺栓，螺母沿着螺栓会向下运动，如图1-28所示。如果我们在螺母上做出一些轮齿，并与第二个齿轮啮合，通过转动螺栓我们可使第二个齿轮转动，如图1-29所示。
图1-28 转向机构工作原理（1/2）
图1-29 转向机构工作原理（2/2）
在实际的齿轮机构上，螺栓是转向轴，通常为蜗杆轴，如图1-30所示。它有着更大的线性空间。该轴被“穿”入一个滚动螺母。在滚动螺母内，代替螺纹的是在轴螺纹上有许多可滚动的钢珠。之所以使用钢珠是因为在两个运动副之间会产生更小的摩擦。当钢珠到达轴螺纹末端时，通过钢珠导管钢珠会返回到起始点，如此钢珠可无限制地往复滚动。由于转向轴是依靠转向盘来转动的，滚动螺母沿轴被旋上旋下。滚动螺母的一侧是齿条，齿条与扇形齿轮啮合。扇形齿轮安装在壳体内，当滚动螺母运动时，可使扇形齿轮旋转。安装在扇形齿轮基座上的是一个花键轴，称为扇形轴。转动转向盘使蜗杆同步转动，并使滚动螺母移动。齿条扇形齿轮啮合，随之转动了扇形轴。
图1-30 典型的转向机构剖视图
特别提示：
∗ 随后描述的转向机构是安装在扇形轴上的。如果车辆配装的是动力转向系统，蜗杆轴连接随动阀。
2.转向机构
大多数转向机构是下面四种形式之一：
（1）交叉式 交叉式转向机构主要用于四轮驱动车桥。典型的交叉式转向机构，如图1-31所示。
图1-31 典型的交叉式转向机构
（2）HALTENBERGER式 HALTENBERGER式转向机构主要用于福特的双I形梁悬架，如图1-32所示。
（3）平行四联杆式 平行四联杆式转向机构用在多数轿车和轻型货车上，如图1-33所示。
最常见的转向系是平行四联杆式。它有四个主要部件：惰性臂、转向摇臂、横拉杆球头和调整杆。其名字源于横拉杆球头，与下控制臂基本上是平行和等长的。这样避免轮胎在压缩和回弹时前束过度变化。横拉杆球头和球节一同在相似的弧线上运动，这样在运动过程中轮胎位置不会发生改变。
图1-32 典型的HALTENBERGER式转向机构
图1-33 典型的平行四联杆式转向机构
（4）齿轮齿条式 齿轮齿条式转向机构用于大多数轿车和许多轮式货车上，如图1-34所示。
图1-34 典型的齿轮齿条式转向机构
3.转向摇臂
转向摇臂是受转向器控制移动的第一个部件，如图1-35所示。转向摇臂销是转向系中受力最沉重的万向节，它必须移动转向机构其余所有部件。典型的转向摇臂如图1-36所示。
将车辆停在举升机（如果需要，锁止转角盘）上，来回转动转向盘，可以很容易检查转向摇臂的情况。转向摇臂销、转向摇臂和中央连杆应是整体移动。如果发现转向摇臂移动而摇臂销不动（在相同时间相同速度下）这时就要注意观察转向摇臂销。检查摇臂销、转向摇臂与中央连杆是否成一体？在很多配件目录中会列出“非”用于转向摇臂，这表明转向摇臂销与中央连杆是作为一体销售的，而不是与转向摇臂一体销售的。
4.惰性臂
与转向摇臂相配合的部件是惰性臂，如图1-37所示。它们两个一同保持中央连接杆处在正确的水平面上。惰性臂可能采用橡胶衬套、带有尼龙衬套的承重臂和螺纹钢衬套三种基本设计之一。无论怎样设计，惰性臂不准上下移动，否则中央连接杆会失去水平面位置，可能引起“冲击转向”现象。惰性臂允许移动是以前的说法。有些通用汽车维修手册规定：用25lbf（111N）的力撞击惰性臂在中央连接杆上的连接点，惰性臂上下移动不应超过1/8in（3.175mm），如图1-38所示。后来的通用“F”底盘产品（Camaro和Firebird），将惰性臂安装到车架长孔上。左右弹簧疲劳不一致时，上下调整惰性臂以消除冲击转向。惰性臂轴衬的形式，如图1-39和图1-40所示。
图1-35 车上的转向摇臂
图1-36 典型的转向摇臂
图1-37 车上的惰性臂
图1-38 惰性臂轴衬总成检测
图1-39 惰性臂的橡胶式轴衬
图1-40 惰性臂的金属丝式轴衬
特别提示：
∗ 如果惰性臂过度松旷或磨损，车辆在运行时会引起前束改变。
5.中央连接杆
中央连接杆是一个置于转向摇臂和惰性臂之间的杆件（图1-41），与横拉杆球头相连，它是用于连接轮胎到转向器的。设计上中央连接杆在水平面上运动，其拉动一侧横拉杆球头运动时，同时推动另一侧横拉杆球头使轮胎转向。在中央连接杆每端都有一个孔或销，以连接惰性轮和转向摇臂。在大约1/4处的两个孔与横拉杆球头相连。通用“F”底盘轿车（Camaro和Firebird）在中央连接杆每端有一机械式无偏差灵敏点，这是两个测量点以消除中央连接杆是否水平。如果不水平，将惰性臂上下稍做调整，将两个点的误差控制在4.23mm以内。
图1-41 典型的中央连接杆
6.横拉杆球头
横拉杆球头更像小型球式万向节，它们只允许在圆周上运动，不能横向运动。在车的两侧各有一个横拉杆，每个横拉杆两端各有一个球头，如图1-42所示。横拉杆安置在与下控制臂行程匹配的位置，当悬架振动回弹过程中可弱化车轮向内向外的摆动，即前束变化。(www.xing528.com)
图1-42 车上的横拉杆球头
内侧横拉杆球头与中央连接杆相连，可使车轮在中央连接杆连接处上下运动；外侧横拉杆球头连接到转向臂上，转向臂连接到转向节或转向节铸件上。这样可使轮胎从正直位置转向（左转或右转）。两个横拉杆球头以调整杆连接，调整杆有螺纹套管，转动调整杆可使两个横拉杆内收或外放，这样轮胎将向内或向外移动。
首先拧紧横拉杆调整杆夹紧箍，确定横拉杆位置以使球头螺栓处在横拉杆球头壳的中心，如图1-43所示。
确定夹紧箍位置，夹紧箍开口与横拉杆调整杆开口不超过45°，这样可以将调整杆上的力分布得更均匀。不要将调整杆的开口和夹箍的开口对齐，如图1-43所示。
如同检测转向摇臂一样，最容易和更精确的检测横拉杆基孔的方法是用千斤顶升起车轮，来回转动转向盘，检查球头螺栓的旷量。
特别提示：
∗ 如果球头螺栓有旷量，当车辆行驶在路面上时，则前束角会变化，引起轮胎过度磨损。
图1-43 横拉杆球头定位
7.齿轮齿条式转向机构
此前，我们讨论了平行四联杆式转向机构，如图1-44所示。如今它已被齿轮齿条式转向机构（图1-45）所取代，齿轮齿条式转向机构更简单，是平行四联杆式转向机构的改进设计。请注意观察，二者有何区别？
对于平行四联杆式系统，连接左侧和右侧于一体的部件是中央连接杆。中央连接杆也用在齿轮齿条式机构中，但杆的一侧有轮齿，成为齿条。中央连接杆是以惰性臂和转向摇臂保持其处在适当的水平面上。齿条是以齿条壳保持其处在适当的水平面上。
图1-44 典型的平行四联杆转向机构
图1-45 典型的齿轮齿条式转向机构
中央连接杆通常以横拉杆球头将车轮连接到转向系统上。而齿条式则不同，它是用一个非常类似于平行四联杆机构的外横拉杆球头连接。内侧横拉杆球头已改进，以便横拉杆球头螺栓伸出更长，接头以螺纹与齿条一端连接。
如果仔细观察已安装好的齿轮齿条式机构，你会注意到内侧接头总成与外侧横拉杆处在一个平面上，基本与下控制臂平行，恰似平行四边联杆系统。因此，正确安装齿条和齿轮很重要。如果安装轴衬和/或齿带变形/弯曲，齿条壳体不能保持正确位置，形成“冲击转向”条件，在碰到路上的障碍物时，车辆会摆动和摇晃。
齿轮齿条系统中的重要部件齿轮取代了传统的转向齿轮箱。转向柱经过弹性联结器与输入轴相连。如果车辆安装的是手动转向，输入轴与齿轮（与齿条上的齿相啮合）结为一体，如图1-46所示。如果车辆安装助力转向系统，齿轮组件有些不同。轴与齿轮不是简单的一体，而是一个三件套总成，如图1-47所示。再通过弹性联结器，转向柱连接到输入轴上。该轴有一个装有节流器的机制中心区。这些节流器叫作“窗”，相应的机件表面叫作“门”。花键轴是中空的，在顶部有一止动销安装孔。
图1-46 齿轮齿条工作原理
图1-47 齿轮齿条式转向机构工作状态
在齿轮齿条式转向机构总成中的齿轮组件一端连有一长而细的杆，为扭力杆。扭力杆穿过整个空心输入轴，在顶部用销锁住。输入轴花键底座与齿轮组件内的花键区啮合。在该花键区有很大“溢流”量或空转区。这样设计的目的是，助力系统有故障时，便于客户控制车辆。转动转向盘时，花键联接器的空转区继续工作。消除空转区后，齿轮组件与齿条的齿啮合。这时，扭力杆开始扭转。
随动阀环绕在输入轴的中心区，并连接齿轮组件，如图1-48所示。随动阀内部有与输入轴对应的机制“门”和“窗”。随动阀正好定位便于随动阀门盖住输入轴直径周缘的输入轴窗。当扭力杆被扭曲，输入轴有些微小移动时，窗和门不能对准，则油液流动路径建立。
如图1-49所示，动力转向油来自油泵，并流入随动阀所在的齿条壳体内。在随动阀外部的中心区处有几个大孔。向随动阀内部看去，可发现大孔通向窗口。在相应的输入轴门孔处也有一个大孔。不转动转向盘时，由于转向盘没有压力，随动阀以输入轴来定位，可使油液流入并循环回到油泵中。
在随动阀外部分成了上下两个部分，两个孔相差45°。这些孔通向随动阀的门。转动转向盘，扭力杆被扭转，随动阀门孔部分与输入轴门孔对接。动力转向液压入小孔，并从管道排出。
带有聚四氟乙烯密封件的活塞与齿条连接。密封件压在齿条壳上，将壳体分成两部分。当油液从随动阀直接流出后，进入两管之一。这些管子安装在活塞一侧的齿条壳上。如果油液在压力作用下进入活塞右侧，油液将冲击活塞。由于活塞连接在齿条上，齿条向左移动，又由于转向横拉杆球头连接在齿条上，它们也被推向左侧。如果齿条齿轮安装在前桥后面（后转向），当齿条向左移动，轮胎将被转到右侧。如果齿条安装在前桥前面（前转向），轮胎将转向左侧。
图1-48 随动阀工作原理
图1-49 动力转向机构工作原理
在齿轮壳的两端安装有密封件，以保持油液在压力室内，也是为防止脏东西进入，而污染齿条和/或压力室。如果这些油封损坏，压力油可能会渗漏，流入防护箱护罩，浸透内接头总成。挤压防护箱时，可感觉到内部的油液。如果问题不处置，防护箱将充满油液并破裂。
防护箱之间由呼吸管相连。该管用于补偿转向时防护箱内的空气压力。当车辆左右转向时，进入防护箱内的油液将被泵入另一防护箱内。在破裂之前，防护箱能保持约12.7kg的油液。
特别提示：
∗ 如果有用户报修时说必须向储油罐中加注油液，并且没渗漏迹象，最好就是检查这些防护箱。
用户的另一个共性问题是必须用力转向。用力转向问题可能有两种情况：
1）经常出现和只在开车行驶头1h内发生。
用户抱怨经常发生转向沉重，应检查动力转向油液位、动力转向泵传动带和动力转向油泵，如果这些部件没有发现问题，很有可能故障区是在齿条齿轮机构内部的压力室。行驶数千公里后，坚硬的聚四氟乙烯密封材料充满动力活塞周围，在活塞另一侧在气室壁上磨损出一个桶形区。当油液从随动阀进入活塞室，原本该推动活塞的，然而却出现了有些油液流过活塞周围的情况，如图1-50所示。结果活塞两端均有压力油，导致转向沉重情况。
图1-50 齿轮齿条式转向机构内部油液有泄漏
特别提示：
∗ 这一问题不能以简单修复齿轮齿条机构来解决，而是要更换整个总成。
2）转向沉重可能会持续数分钟到1h，或更长时间，而后又恢复正常转向。
通常是用户抱怨在起动发动机后，向一侧转向或转向另一侧时方向沉重。这一问题原因是随动阀油封漏油。理论上讲，随动阀油封应该被紧压在壳孔内，此时随动阀自身旋转。
特别提示：
∗ 事实上，这一情况不会总发生。
一般情况下，壳体材料是铝，随动阀材料是铁，而密封件材料是聚四氟乙烯和玻璃纤维，它们的热膨胀系数不同。这将导致受热后铝合金壳比油封直径变得更大。当随动阀转动时，油封也可自由转动，这样，油封会慢慢破坏铝合金孔，使光滑的孔表面变得不平整。由于车辆头一天晚上停车冷却，所有部件恢复成原尺寸。这使随动阀与壳孔之间形成一个缝隙。当车辆起动、转向盘转动时，本该进入压力室的油液只在随动阀壳内部流动，导致很少或没有助力传递至齿条壳内的动力活塞，如图1-51所示。然而，随着油液加热和环境温度升高，油封慢慢膨胀，开始压迫壳孔，恢复助力。配件厂商正在这些壳孔中安装钢套，以消除油封腐蚀。
图1-51 随动阀内部泄漏引起转向沉重
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