一般转向车轮的偏转角度在35~38°之间,但是方向盘却可以转3~6圈,这就涉及到一个概念:转向系统传动比。表述的参数有转向器角传动比(i₁)、转向传动机构角传动比(i₂)、转向系统角传动比(i₃),它们的关系是i₃=i₁·i₂。转向系统角传动比i₃越大,转向系统对驾驶员操纵力的放大倍数越大,转向就越轻,但转向灵敏度会下降,转向盘的圈数会增加。所以,在设计转向系统角传动比时,要兼顾省力与操纵灵敏两方面的要求。一般货车的转向系统角传动比为16~32之间,轿车的转向系统角传动比为12~20之间。这个数值也可以看做是机械助力转向系统的转向力放大倍数,比如说在转向盘上施加10公斤力,转向系统角传动比为20,那么最终作用在转向车轮上的作用力就是200公斤力。
但是现在的汽车越来越追求操作轻便性和灵敏度。一般要求转向盘的总圈数不应该超过5圈,驾驶员施加在转向盘上的作用力不超过3公斤力,极限数值不得超过25公斤力。但是现在越来越多的汽车使用前轮驱动,使前轴的负荷越来愈大,并且广泛使用低压轮胎,使转向阻力矩越来越大。这种情况下,机械助力转向系统就很难满足需求了,甚至根本不可能了,因此使用其它动力来驱动转向车轮偏转的动力转向系统就应运而生了。
动力转向系统是将发动机输出的部分机械能转化为压力能(或电能),并在驾驶员控制下,对转向传动机构或转向器中某一传动件施加辅助作用力,使转向轮偏摆,以实现汽车转向的一系列装置。动力转向系统最大的优点是可以减轻驾驶员的劳动强度,并且使汽车操纵灵敏,所以现在的汽车基本都安装了动力转向系统。它主要由机械转向器和转向加力装置组成,根据助力能源形式的不同可以分为液压助力、气压助力和电动机助力三种类型。其中液压助力转向系统和电动助力转向系统应用较为普遍,气压助力现在极少使用。
机械液压助力是我们最常见的一种助力方式,英文简称为HPS,它是将一部分发动机动力输出转化成转向泵压力,对转向系统施加辅助作用力,从而使转向车轮实现转向。它的主要组成部分有转向泵、油管、压力流体控制阀(转向器)、V型传动皮带、储油罐等等。根据系统内液流方式的不同可以分为常压式液压助力和常流式液压助力,现在大多数液压转向助力系统都采用常流式。它的工作原理是:当方向盘未转动时,活塞两侧腔室内压力一致,处于平衡状态。方向盘转动时,连接在转向柱上的机械控制阀就会相应的打开或关闭,一侧油液不再经过液压缸而直接回流至储油罐,另一侧油液继续注入液压缸内,活塞两侧产生压差,便会在液力的作用下被推动,进而产生辅助力,此时我们便会感受到转动方向盘不那么费力了。