1700048650
4.1.1 方向盘的转动带动齿轮工作
1700048651
1700048652
到第3章为止，汽车已经发动了。接下来，只要驾驶员转动方向盘，前轮改变了方向，汽车就开始转向了。
1700048653
1700048654
仅“转动方向盘、汽车转向”这一个动作，就有多个装置在起作用。这里的主角是转向系统。转向系统由方向盘、转向轴、转向齿轮、横拉杆、节臂和轮毂组成（图4.1），接下来我将依次讲解这些装置。
1700048655
1700048656
1700048657
1700048658
1700048659
图4.1 汽车的转向系统
1700048660
1700048661
方向盘的前端连着转向轴，转向轴的前端是齿轮。我们把这个齿轮称为小齿轮，小齿轮与另一排锯齿相啮合。但这些锯齿不是刻在圆盘状的齿轮上，而是刻在一根直杆上，我们称之为齿条。小齿轮和齿条相啮合的装置叫做转向齿轮，且这种小齿轮和齿条的齿轮组合被称为齿轮齿条式。
1700048662
1700048663
当驾驶员转动方向盘时，这一动作会经由转向轴传递到齿轮齿条式的转向齿轮上。转向轴的转动带动小齿轮旋转，再通过小齿轮的锯齿传递到齿条。接着，齿条开始左右横向运动，连接在齿条前端的横拉杆也开始横向移动。横拉杆的横向移动带动轮毂（车轴）上的节臂运动，轮毂随节臂的运动开始转动，从而改变前轮的方向。
1700048664
1700048665
这样一来，行驶中的汽车就开始转向了。这样看来，转向系统并没有那么复杂。
1700048666
1700048667
汽车是怎样跑起来的 [:1700046549]
1700048668
4.1.2 动力转向系统借助助力实现轻松转向
1700048669
1700048670
如果只考虑汽车转向，那只用刚才介绍的转向系统就足够了。但如果您想行驶得更加轻松，就要使用动力转向系统。它是通过给转向齿轮增加助力，帮助汽车轻松转向，即使是在驾驶员以很小的腕力转动方向盘的情况下也是如此。但动力转向系统与之前介绍的普通的转向系统，在结构上是相同的。
1700048671
1700048672
动力转向系统有三种类型，分别是：①液压式，②电子液压式，③电动式。①液压式是利用发动机的旋转力带动液压泵工作，将生成的液压施加到转向齿轮上成为助力。由于它使用的是发动机产生的本应用于行驶的力，也就意味着会增加油耗。因此，接下来将要介绍的电子液压式和电动式就逐渐取代了液压式，成为动力转向系统的主流。
1700048673
1700048674
蓄电池产生的电转动起动机，②电子液压式正是借助起动机，而不是利用发动机的旋转力来带动液压泵工作的。除此之外，都与液压式的原理相同，将生成的液压施加到转向齿轮上成为助力。
1700048675
1700048676
③电动式是利用蓄电池产生的电直接将转动的起动机和转向轴及齿条相啮合，通过增加起动机的旋转力辅助转向齿轮的转动。
1700048677
1700048678
1700048679
1700048680
1700048681
汽车是怎样跑起来的 [:1700046550]
1700048682
汽车是怎样跑起来的 4.2 借助轮胎的变形和弯曲转向
1700048683
1700048684
汽车是怎样跑起来的 [:1700046551]
1700048685
4.2.1 轮胎具有柔软性，可以改变形状
1700048686
1700048687
汽车通过改变前轮的方向开始转向。此时为了使汽车顺畅、平稳地转向，还要做些努力。差速器和悬架也发挥了重要作用，但在介绍这些装置之前，我想先讲解一下轮胎。
1700048688
1700048689
轮胎由橡胶和纤维等具有柔软性的材料制成，而柔软性在转向时意义重大。借助转向系统改变方向的前轮轮胎，由于其柔软性会有些许的变形。这种“变形”就是汽车转向时的“点睛之笔”。
1700048690
1700048691
轮胎由橡胶和纤维制成，中空（照片4.1）。中空部分充满了高压空气，以小型汽车的轮胎为例，其中空部分空气的压力可以达到我们所生活的地面气压的2~2.5倍。轮胎的表面膨胀起来，用手指按压时也会觉得相当坚硬。但另一方面，轮胎也有柔软性。承载着1吨多重的汽车的轮胎，也会因负重而变形。这种变形就体现了轮胎的柔软性。正是因为具备了柔软性，轮胎才能在转向时改变形状。
1700048692
1700048693
1700048694
1700048695
1700048696
照片4.1 轮胎的剖面图※中空。照片由普利司通轮胎公司提供。
1700048697
1700048698
没有轮胎的变形和弯曲，汽车就不能自由转向。让我们来回想一下19世纪汽车刚刚诞生时的景象。当时的汽车使用的车轮并不是现在这样的轮胎，而是保留着马车车轮的特点，在木质圆环外包裹上薄铁皮的车轮。虽然只要提高发动机的性能，使用这种车轮也能加速，但想要停车时却迟迟无法减速。大家都知道，如果不减速，汽车就无法顺利转向。因此当时的汽车时速至多只有几十km，与马车的速度相差无几。直到19世纪末诞生了充满空气的轮胎，汽车的速度才有所提升。因此，在轮胎出现之前，汽车都无法安全地急刹车，也不能快速转向。
1700048699