你是否好奇转动方向盘时会发生什么？通常，汽车有多种转向机构类型，例如循环球式或电动助力转向。齿轮齿条转向系统也是你可能听说过的一种转向系统
。齿轮齿条转向系统由小齿轮（圆形齿轮）和齿条（线性齿轮）组成。该系统将旋转运动转换为线性运动。与大型卡车、SUV和其他重型车辆中使用的循环球式转向不同，大多数轿车、小型卡车和SUV都采用齿轮齿条转向系统。
齿轮齿条转向的历史
尽管齿轮齿条转向在美国汽车历史上相对较新，但这并不是一个新概念。最早的齿轮齿条转向器由宝马在20世纪30年代开发，但直到1951年的MG才在美国销售，并且直到1974年的福特Mustang II和Pinto才在美国车型生产中使用。美国汽车公司从1975年开始在Pacer上使用齿轮齿条转向，但通用和克莱斯勒直到80年代初才在X型和K型车上使用。
美国制造商认为齿轮齿条转向是合理的。它已被欧洲和亚洲汽车制造商使用多年，并且其设计比循环球式转向器更简单，因此制造成本更低。齿轮齿条转向也比传统转向器轻得多，这意味着更好的燃油经济性。齿轮齿条设计不需要转向摇臂、中间连杆、横拉杆套筒和转向臂。这除了减轻重量的好处外。齿轮齿条更容易集成到前轮驱动系统中，因为它们可以安装在横置变速器附近。转向器传动比也可以根据每个轴距以及操控性和选项组进行调整。齿轮齿条转向器还为驾驶员提供更牢固的方向盘感觉，
齿轮齿条系统不仅用于转向轿车和小型卡车，还用于各种其他目的。齿轮齿条系统不仅用于帮助火车爬上陡坡，还提供更好的制动控制，尤其是在雪地和结冰条件下。它们是大多数楼梯升降机的标准功能。齿轮齿条机构通常由液压或电力驱动。
Arthur Ernest Bishop在20世纪70年代发明了可变齿条。他的可变齿条与标准小齿轮结合使用时，用于改善车辆的操控性。
齿轮齿条传动比
为了从一端锁死到另一端锁死，大多数汽车需要方向盘完全转动三到四圈（从最右到最左）。转向比表示你需要转动方向盘多少才能使车轮转动一定距离。较高的比率意味着你需要更多转动方向盘才能使车轮转动一定量，而较低的比率意味着转向响应更快。
一些车辆使用可变传动比转向。这种齿轮齿条转向系统的中心具有与两端不同的每厘米齿数（齿距）。因此，当方向盘转向锁死位置时，它比接近中心位置时更敏感，使汽车更易操控。
齿轮齿条转向系统有两种主要类型：
- 端部取力 – 横拉杆通过内拉杆固定在转向齿条的末端。
- 中心取力 – 螺栓将横拉杆固定在转向齿条的中心。
该系统如何工作
齿轮齿条转向通过齿轮系统将方向盘的旋转运动转换为转动车轮所需的线性运动。齿轮组安装在金属管内。管的两端有开口，允许将齿条固定到拉杆上。小齿轮连接到转向轴，因此当转动方向盘时，齿轮转动并移动齿条。拉杆连接到横拉杆端头，横拉杆端头固定到转向节上。
齿轮齿条齿轮组有两个目的：
- 将方向盘的旋转运动转换为车辆车轮转动所需的线性运动
- 减速，使通过方向盘转动车轮更容易
问题迹象
由于齿轮齿条基本上是齿轮机构，它们会随着时间磨损和故障。就像你汽车中几乎所有其他部件一样。以下是维护提示认为你应该注意的迹象：
过度间隙或松动转向
你的方向盘在操作时应该是“紧”的。也就是说，当你转动方向盘时，你能感觉到前轮在转动。如果你的齿轮齿条出现故障，你会注意到方向盘开始松动或方向盘上有过度间隙。你通常会感觉汽车在转动方向盘时反应迟钝。汽车也会感觉更难控制，并可能在高速时漂移。
在某些时候，你可能还会感觉到一个麻木点。这是当你转动方向盘，但前轮直到你转到某个角度才转动。这是因为齿轮齿条没有啮合，意味着当你转动方向盘时齿条实际上没有移动。
转向时噪音
你的汽车在转动方向盘时也可能发出咔嗒声。磨损的齿轮齿条可能润滑不足，相互碰撞和摩擦，从而产生噪音。
请记住，这些噪音可能来自横拉杆或悬架的其他部件。区别在于，如果噪音来自不良的齿轮齿条，你几乎每次转动方向盘时都会听到噪音。同时，来自悬架组件的咔嗒声通常只在你过减速带或急转弯时发生。
动力转向液泄漏
如果你的汽车有液压动力转向，当齿轮齿条出现故障时，你可能会开始看到动力转向液泄漏。如果你在车下看到一滩红色液体，可能是动力转向液泄漏或变速器液泄漏。检查泄漏来源以确认是动力转向液还是变速器液。
请记住，动力转向泄漏可能由不良的动力转向泵、故障的储液罐或泄漏的管路引起。你的齿轮齿条可能根本不是原因。此外，如果你的汽车配备电动助力转向，你不会看到这个问题。这是因为电动助力转向不需要任何液体来操作。
更换成本
根据你的车辆品牌和型号，更换齿轮齿条转向器的费用在1,000美元到1,900美元之间，包括人工费。齿轮齿条本身通常花费在700美元到1,500美元之间，而人工费用最高可达400美元。例如，2015年丰田卡罗拉的齿轮齿条将花费你717美元，加上400美元的人工费，你得到1,117美元的维修账单。
当然，这些只是粗略估计，我们取的是范围的上限。你汽车的齿轮齿条更换可能比我们的估计便宜。不用说，豪华和高性能汽车可能花费更多。好消息是齿轮齿条通常使用寿命相当长。它们通常能持续约100,000英里，并且很容易超过这个里程。例如，我的三菱帕杰罗运动版已经行驶了120,000英里，没有任何转向问题。
面对如此昂贵的更换工作，你可能想知道是否真的值得？在给你的机械师开绿灯之前，检查你的汽车在二手车市场上的转售价值是明智的。如果你的汽车价值仍然远高于维修工作，我们会说成本是值得的。
例如，如果更换齿轮齿条将花费你1,200美元，但你的汽车仍然可以以约10,000美元的价格出售，那么维修工作确实是值得的。然而，如果你的汽车转售价值只有约3,000美元，那就不值得了。这几乎是你的汽车价值的一半！在这种情况下，你最好按原样出售你的汽车。
另一个选择是将你的汽车报废。你可以把它带到废车场，或者带到一家报废公司，他们会支付你汽车的金属价值。或者你也可以拆解你的汽车并出售单个零件和配件。后一个选项耗时，但你可能从你的汽车中获得更多钱。最终，如果你的汽车市场价值与维修成本相差不大，就不要进行维修。
结论
所以，总结来说，齿轮齿条是你汽车转向系统的核心。齿条是连接横拉杆的线性齿轮，横拉杆最终连接到前轮。而小齿轮是圆形齿轮，位于齿条顶部，并通过转向柱连接到方向盘。
齿轮齿条将持续约100,000英里。但它们会磨损，当它们开始出现故障时，你会看到明显的症状。一些症状包括转动方向盘时的咔嗒声、动力转向液泄漏和方向盘松动伴有大量间隙。这显然使转向和控制汽车更加困难。这就是为什么你不应该驾驶齿轮齿条有故障的汽车，因为它可能导致重大事故。