转向操纵机构的功用是产生转动转向器所必需的操纵力。转向操纵机构主要由方向盘和方向盘柱组成。桑塔纳轿车的转向操纵机构如图9-10所示。方向盘直径为400mm，用于产生转向操纵力。方向盘柱则包括转向轴和方向盘柱管。转向轴是将方向盘的旋转运动传递到转向器上。转向轴通过轴承支承于方向盘柱管，方向盘柱管固定于车身上。为了方便不同体形驾驶人的操纵及保护驾驶人的安全，现代新型汽车转向操纵机构还带有各种调整机构及安全装置，如方向盘柱都增设有能量吸收机构、斜度调整机构、伸缩转向机构、转向锁止机构等结构，安全气囊平时也放置在方向盘中央。
图9-10 转向操纵机构分解图
1—大盖板 2—喇叭按钮盖板 3—方向盘柱紧固螺母 4—方向盘 5—接触环 6—压缩弹簧 7—连接圈 8—方向盘柱套管 9—轴承 10—方向盘柱上段 11—夹紧箍 12—转向器 13—方向盘柱管橡胶圈 14—减振尼龙销 15—减振橡胶圈 16—方向盘柱下段
1.方向盘的结构
方向盘的结构如图9-11所示。它主要由轮圈1、轮辐2和轮毂3组成。轮辐和轮圈的骨架都由钢、铝或镁合金制成，外表面通过注塑方法包裹一定形状的塑料外层或合成橡胶，以改善操纵方向盘的手感并提高驾驶室的安全性。方向盘与转向轴一般是通过花键或带锥度的细花键连接，端部通过螺母轴向压紧固定。
图9-11 方向盘的结构
1—轮圈 2—轮辐 3—轮毂
汽车喇叭开关一般都装在方向盘上，可以随方向盘相对车身转动，而与喇叭连接的导线固定在车身和方向盘柱管上，不能旋转。因此，与喇叭连接的导线必须与方向盘的旋转部分进行电气连接。目前，多数汽车在方向盘上都装有集电环，如图9-12所示。固定不动的转向柱管上端设有带弹性触片2的下圆盘1，与喇叭开关相连的集电环端子装在上圆盘3上。方向盘安装到转向轴上后，上、下圆盘紧密接触，集电环端子则与弹性触片形成电气接触。
由于这种集电环是机械接触，长时间使用会因为触点磨损而影响导电性，导致喇叭不响，尤其是还会导致安全气囊在汽车发生碰撞时不能正常工作，所以现在装备安全气囊的汽车开始采用电缆盘，如图9-13所示。电缆盘将导线卷入盘内，在方向盘旋转范围内，导线靠卷筒自由伸缩。采用这种机构后，导电可靠性大大提高。
图9-12 方向盘集电环结构
1—下圆盘 2—弹性触片（四组） 3—上圆盘 4—导线接头
图9-13 电缆盘结构
1—凸轮 2—转子 3—导线接头 4—电缆盘壳体 5—转向轴 6—电缆
奥迪三幅多功能方向盘如图9-14所示。该方向盘最大的特点是：方向盘的转动可以直接传送到转向角传感器的码盘上，焊接在方向盘毂上的导向杆安装在转向角传感器码盘的导槽上，这样的安装方式可以将测量的误差减半。而以往的设计是方向盘的转动要先经转向套筒，才能最终传送到码盘。另外，奥迪使用了安装键，用于将内置转向柱电子控制单元的开关模块安装在防撞管上，进一步减少了测量误差。出厂时，在方向盘毂和转向套筒上已经标示出了转向中心点。
图9-14 奥迪三幅多功能方向盘
2.方向盘柱的功用
方向盘柱将驾驶人作用于方向盘的转向操纵力传给转向器。它的上部与方向盘固定连接，下部装有转向器，如图9-15所示，其连接方式有两种：一种是与转向器输入轴直接连接，另一种是通过十字轴万向节或挠性万向节与转向器的输入轴相连接。但是，为了兼顾汽车底盘和车身总体布置要求，往往需要将转向器与方向盘柱的轴线成一定角度相交。因此，许多新型汽车在转向操纵机构中采用了万向传动装置。而且，采用柔性万向节连接，还可以有效地阻止路面对车轮的冲击经过转向器传到方向盘，从而可以显著减轻方向盘上的冲击和振动。
现代汽车的方向盘柱除装有柔性万向节外，有的还装有各种调整机构，以方便驾驶人进出驾驶室，而且在汽车发生碰撞时，能最大限度减小驾驶人所受到的伤害。
图9-15 奥迪转向柱
(1)方向盘柱结构奥迪采用了最新研发的机械式可调节转向柱，如图9-16所示。调节范围为：横向60mm，纵向50mm。转向柱安装在薄钢板制成的底座上，在撞击中用于替代转向柱的拖滚架也不再使用，取而代之的是一种新型“套管式”防撞击系统。
转向管安装在防撞管的滚子轴承上。转向轴则在导向管的滚子轴承上运转。转向轴插入到转向管上的纵向啮合中。防撞管位于导向管上，电子转向操控锁（ELV）用螺栓安装在底座上。
图9-16 机械式可调节转向柱
转向柱是分步调节的，调节一个非同心杆即可拉紧转向柱。在右侧，转向柱靠摩擦力以反向的方式进行固定；在左侧，转向柱靠啮合齿片正向锁紧，如图9-17所示。
转向柱的支架靠两个螺钉固定在模块横梁上，而转向柱安装支架用螺栓安装在模块横梁上，同时转向柱的支架也用螺栓固定在安装支架上，如图9-18所示。(www.xing528.com)
这样，转向柱的两个安装点相距的比较远，就能创造出较宽的基部空间，有利于保持转向柱的稳定。
图9-17 转向柱的调节
图9-18 转向柱的固定位置
(2)能量吸收装置工作过程 汽车一旦发生撞击，驾驶人的身躯部分往往会撞到方向盘上。在大约2.5kN的撞击力下，方向盘、转向管和防撞管会一起偏向仪表板。此时，防撞管会挤压进转向柱管。同时，转向柱管也会压挤到转向轴的纵向啮合上。上述运动全部由特定的力-距离特性决定，而该特性又是由带（牢牢固定于防撞管的下方）的几何形状决定的，如图9-19所示。
带的上半部分由一枚固定于转向柱管上的螺栓引导。由于防撞管的“嵌入式”运动，带会紧紧缠绕在固定螺栓上。必须事先根据带的几何特征确定所需的力，原则是尽量降低驾驶人的风险。
图9-19 转向柱防撞功能
(3)电动式调整的转向柱
1)轴向调整。带有减速器的电动机和螺杆与箱式摇臂是固定在一起的，如图9-20所示，带有转向柱管的导板盒与调整座是固定在一起的，螺杆拧在调整座的，螺纹孔内。
螺杆的旋转运动转换成带有导板盒和转向柱管的轴向运动。电动机内有一个霍尔传感器，该传感器会测定出电动机转动的圈数，控制单元由此就可计算出转向柱当前的位置。
2)垂直调整。带有导板盒和转向柱管的箱式摇臂是支承在支架内且可转动的，带有柔性轴、螺杆和减速器的电动机与箱式摇臂是固定在一起的，如图9—21所示。
图9-20 轴向调整
图9-21 垂直调整
支架内装有一个螺纹套，螺杆就拧在该套内，螺杆的转动会使螺纹套在垂直方向运动。带有导板盒和转向柱管的箱式摇臂就会绕共同的旋转中心转动。
螺杆的另一端与一个圆柱齿轮固定在一起，这个转动通过一个齿型带传到转向柱另一面的一根螺杆上，在这面使用相同的部件来进行调整，如图9-22所示。这种两面支承可以大大提高转向柱的连接刚度。电动机内有一个霍尔传感器，该传感器会测定出电动机转动的圈数，控制单元由此就可计算出转向柱当前的位置。
3）转向柱调整控制。在首次装配好后，就处于Z向终端位置（高度调节）和X向终端位置（纵向调节），这些值会被存入供电控制单元J519内，如图9-23所示。
以后再进行调节时，霍尔传感器会测出相应调节电动机的转动圈数，控制单元J519根据转动的圈数值和存储的终端位置值就可计算出转向柱的当前实际位置。
图9-22 水平调节装置
图9-23 转向柱的调整控制图
4）电控转向柱结构。带有圆锥形外花键的锁止轮通过一个滑动摩擦联轴节与转向柱管相连；带有圆锥形内花键的锁止滑块支承在导板盒内，可以纵向移动，如图9-24所示。电动机通过蜗杆来驱动圆柱齿轮。换向杠杆支承在ELV总成内，可纵向移动，并通过拉杆与锁止滑块相连。
5）工作过程：电动机开始工作时就会带动圆柱齿轮转动，圆柱齿轮的侧面呈斜面状。换向杠杆就在这个斜面上运动，且可根据圆柱齿轮和斜面的位置来纵向移动换向杠杆，该动作会直接传给锁止滑块。当锁止滑块和锁止轮啮合在一起时，转向柱就被机械锁定了。
图9-24 电控转向柱结构
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