转向器的功能是将方向盘的转动转变为转向臂的摆动，借以改变力的传递方向，并获得所要求的传动比，进而通过转向传动机构操纵转向车轮偏转。转向器的结构形式有很多，通常按其传动副结构形式来分类，其中循环球式转向器和齿轮齿条式转向器日臻完善，得到广泛使用。
1.齿轮齿条式转向器的结构与工作原理
齿轮齿条式转向器的结构如图9-4所示。转向器外壳7由一根钢管和压配在其两端的接头组成，用两个螺栓固定在车架上。转向齿轮3垂直地安装在外壳右接头中，其上端通过连接板与转向操纵机构中的柔性万向节连接。与转向齿轮相啮合的转向齿条2水平布置。弹簧通过导向座将转向齿条2紧靠在转向齿轮3上，保证无间隙啮合。弹簧预紧力可用调整螺塞调整。
图9-4 齿轮齿条式转向器的结构
1—防护套 2—转向齿条 3—转向齿轮 4—花键与方向盘柱 5—内端球 6—转向横拉杆总成 7—外壳 8—齿条导块
齿轮齿条式转向器分两端输出式和中间（或单端）输出式两种。
两端输出式的齿轮齿条式转向器如图9-5a所示。转向齿轮通过轴承安装在转向器壳体中，其上端通过万向节叉与转向轴连接，并与转向齿轮啮合的转向齿条成水平布置，两端通过球头座直接与转向横拉杆相连。当转动方向盘时，转向齿轮随之转动，使转向齿条轴向移动，从而使左、右横拉杆通过转向节臂带动转向节左右转动，使车轮偏转，实现汽车转向。转向齿条由弹簧通过压块压靠在齿轮上，因此转向齿轮和转向齿条间实际为无间隙啮合，使用过程中也无需调整。弹簧的预紧力事先可用调整螺塞调整。
当齿轮齿条式转向器因结构上的原因只能布置在较高的位置时，就要采用如图9-5b所示的中间输出式的齿轮齿条式转向器。其结构及工作原理与两端输出式的齿轮齿条式转向器基本相同，不同之处在于它在转向齿条的中部用螺栓与左右转向横拉杆相连。当车轮上下跳动时，转向横拉杆将倾斜，产生一竖直方向的分力。由于两横拉杆与齿条轴的铰链点间有一定的间距a，因此横拉杆上的作用力有可能使齿条轴转动而使齿轮齿条卡死。为防止这种情况出现，采用了导向块。相应地，转向器壳体上加工有轴向槽，导向块可在槽中滑动。
一般情况下，齿轮齿条式转向器中的齿轮为有螺旋角的圆柱斜齿轮，与之啮合的齿条为斜齿，这可以提高齿轮齿条的啮合重叠度，使转向器运转平稳，减少冲击和噪声。此外，齿轮轴线与齿条轴线间成一定夹角，以满足转向系总布置的要求。齿条断面通常为圆形，也有的转向器齿条断面是V形或Y形，这不仅可以防止齿条转动，而且可以节省材料，减轻转向器质量。齿轮齿条式转向器可实现变速比传动。通常，转向齿轮采用具有标准齿型的螺旋圆柱齿轮，为了使传动比可变，可以使齿条从中间到两端各齿的倾斜角、压力角和模数按一定规律变化。
齿轮齿条式转向器结构简单，制造容易，成本低，传动效率很高，啮合间隙无需调整。由于它使转向传动机构简化（无需转向摇臂和转向直拉杆等），只适合用于前轮独立悬架，但转向时齿条轴受横拉杆斜向作用力较大，故只在轿车、微型和轻型货车上得到广泛应用。
2.循环球式转向器的结构与工作原理
循环球式转向器又称综合式转向器，因为它由两个传动副组成。一个传动副为螺杆、螺母，另一个传动副为齿条、扇形齿轮或曲柄销。如图9-6所示，第一级传动副为螺杆-螺母；第二级传动副为齿条-齿扇。在螺杆-螺母传动副中加进了传动元件——钢球。
图9-5 齿轮齿条式转向器两种输出方式
a）两端输出式的齿轮齿条式转向器 b）中间输出式的齿轮齿条式转向器
在转向螺杆2上松套着方形转向螺母8，在螺杆和螺母的内圆上制出断面近似为半圆形的螺旋道，两者的槽相配合即成近似的圆形断面的螺旋形通道。螺母侧面有孔，将钢球从此孔装入通道内。螺母外面有两根钢球导管4，每根导管的两端分别塞入螺母侧面的孔内。导管内也装满钢球。这样，两根导管和螺母内的螺旋形通道组合成两条各自独立的封闭的钢球“流道”。钢球嵌在螺杆上的螺旋槽内，便形成了螺杆上的钢球螺纹。当转动螺杆时，通过钢球将力传给螺母，螺母即产生轴向移动。同时由于摩擦力的作用，所有钢球便在螺杆与螺母之间滚动，形成“球流”。钢球在螺母内绕行两圈后，流出螺母而进入导管，再由导管流回螺母内。所以在转向器工作时，两列钢球只是在各自的封闭流道内循环，而不会脱出。钢球直径越大，承载能力越强，但结构尺寸越大。钢球数量越多，承载能力也越强，但钢球若过多，就会影响钢球流动，从而降低传动效率。
螺母的外表面制有与扇形齿轮相啮合的齿条，扇形齿轮与摇臂轴制成一体，支承在壳体内的衬套上。当转动螺杆时，螺母轴向移动，通过齿条和扇形齿轮，使转向摇臂轴转动，再通过转向传动机构带动转向车轮偏转。转向螺母的齿条是倾斜的，因此与之啮合的扇形齿轮应当是在分度圆上的齿厚沿齿轮轴线按线性关系变化的变厚齿轮。只要使扇形齿轮轴相对于齿条做轴向移动，就能调整二者的啮合间隙。
扇形齿轮有定传动比和变传动比两种形式。定传动比扇形齿轮的齿形相同，而变传动比扇形齿轮的齿形不同。从图9-7中可以看出，变传动比扇形齿轮上每一个齿的节圆半径是不相等的，中间齿的节圆半径小，两端齿的节圆半径大。当方向盘或转向摇臂处于中间位置时，转向器的传动比小，方向盘稍有转动，转向车轮就有明显的偏转，因此转向非常灵活。这对经常在高速路上行驶的汽车很重要。当汽车急转弯时，随车速的降低和方向盘转角的增大，转向器传动比增加，使转向比较轻便。变传动比转向器通常只用于动力转向机构中。
(www.xing528.com)
图9-6 循环球式转向器剖视图
1—密封圈 2—转向螺杆 3—调整螺塞 4—钢球导管 5—锁紧螺母 6、9—轴承 7—扇形齿轮 8—转向螺母
图9-7变传动比循环球式转向器
a）中间位置 b）极限位置
3.蜗杆滚轮式转向器
这种转向器的结构如图9-8所示，主要由壳体6、转向轴5、球面蜗杆3、滚轮9、转向摇臂轴11等组成。
转向器外壳的上部压装着转向管柱，用以支撑转向轴和方向盘。外壳的侧面有侧盖，以便装卸转向摇臂。带有球面的蜗杆的下端内孔有细齿键与转向轴牢固结合。蜗杆上、下端由装在外壳中的两个大锥角轴承支承。外壳下端与外壳之间装有调整垫片，可用以调整轴承的预紧度。转向摇臂轴的两端支承在外壳与侧盖内的青铜衬套中，伸出外壳的轴端用带锥度的细花键与转向摇臂接连，用螺母固紧。滚轮具有三个齿，用两个止推垫圈、两组滚针轴承和中间的一只隔位套装在滚轮轴上。滚轮轴压入转向摇臂轴的座孔中，两端施焊，使之结合牢固。
图9-8 蜗杆滚轮式转向器
1—轴承盖 2、7—调整垫片 3—球面蜗杆 4—蜗杆轴承 5—转向轴 6—壳体 8—大锥角轴承 9—滚轮 10—滚轮轴 11—转向摇臂轴
当蜗杆转动时，滚轮即沿着蜗杆的螺旋槽滚动。滚轮的滚动带动转向摇臂轴转动。摇臂轴带动摇臂摆动，并通过直拉杆带动左侧转向节偏转，同时通过左、右梯形臂和横拉杆带动右侧车轮与左侧车轮同向偏转。蜗杆与滚轮的啮合间隙必须适当，若间隙太大，会影响转向的灵敏性，同时，由于偶然的横向外力，可使转向车轮在间隙范围内发生偏移，因而影响到汽车直线行驶的稳定性。若间隙太小，则使转向操纵沉重，并且会加速传动副的磨损。因此，蜗杆与滚轮的啮合间隙在装配时或磨损后必须进行调整。蜗杆与滚轮的两轴线是偏移一定距离的，并可使转向摇臂轴产生轴向移动。当滚轮远离蜗杆时，其啮合间隙增加；当滚轮靠近蜗杆时，其啮合间隙减小。移动转向摇臂轴是依靠调整装置来实现的。调整装置由调整垫片、止推垫圈和压紧螺母组成。止推垫圈嵌装在轴端的凹槽内，调整垫片装在止推垫圈与侧盖之间。增减调整垫片的总厚度，即可调整蜗杆与滚轮的啮合间隙。间隙调整合适后，拧紧压紧螺母，并用止动片将压紧螺母固定，以防止松动。
4.蜗杆曲柄指销式转向器
在蜗杆曲柄指销式转向器中，其传动副是蜗杆和指销，如图9-9所示。转向蜗杆3为主动件，其从动件为装在摇臂轴1曲柄端部的指销2，转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂轴轴线作圆弧运动，并带动摇臂轴转动。
蜗杆曲柄指销式转向器按其传动副中指销的数目进行分类，有单销式和双销式两种。指销在曲柄孔中的支承形式可以是滑动结构，也可以是滚动结构。
图9-9 蜗杆曲柄指销式转向器
1—摇臂轴 2—指销 3—转向蜗杆
免责声明：以上内容源自网络，版权归原作者所有，如有侵犯您的原创版权请告知，我们将尽快删除相关内容。
