Le système de direction convertit la rotation du volant en un mouvement de pivotement des roues de telle sorte que la jante du volant tourne sur une longue distance pour déplacer les roues sur une courte distance.
Le système permet à un conducteur d'utiliser uniquement des forces légères pour diriger une voiture lourde. La jante d'un volant de 15 po (380 mm) de diamètre se déplaçant de quatre tours d'un verrouillage complet à gauche à un verrouillage complet à droite parcourt près de 16 pieds (5 m), tandis que le bord d'une roue de route se déplace sur une distance d'un peu plus de 12 po (300 mm). Si le conducteur faisait pivoter le volant directement, il devrait pousser près de 16 fois plus fort.
L'effort de direction est transmis aux roues par un système d'articulations pivotantes. Ceux-ci sont conçus pour permettre aux roues de monter et descendre avec la suspension sans changer l'angle de braquage.
Ils garantissent également que dans les virages, la roue avant intérieure - qui doit suivre une courbe plus serrée que la roue extérieure - devient plus fortement inclinée.
Les joints doivent être ajustés très précisément, et même un peu de jeu rend la direction dangereusement bâclée et imprécise.
Deux systèmes de direction sont couramment utilisés :la crémaillère et le pignon et le boîtier de direction.
Sur les grosses voitures, l'un ou l'autre des systèmes peut être assisté pour réduire davantage l'effort nécessaire pour le déplacer, en particulier lorsque la voiture se déplace lentement.
A la base de la colonne de direction se trouve un petit pignon (roue dentée) à l'intérieur d'un carter. Ses dents s'engrènent avec une rangée droite de dents sur une crémaillère - une longue barre transversale.
Tourner le pignon fait bouger la crémaillère d'un côté à l'autre. Les extrémités de la crémaillère sont couplées aux galets par des biellettes.
Ce système est simple, avec peu de pièces mobiles susceptibles de s'user ou de se déplacer, son action est donc précise.
Un joint universel dans la colonne de direction lui permet de se connecter à la crémaillère sans incliner le volant sur le côté.
À la base de la colonne de direction, il y a un engrenage à vis sans fin à l'intérieur d'une boîte. Une vis sans fin est un cylindre fileté comme un boulon court. Imaginez tourner un boulon qui tient un écrou dessus; l'écrou se déplacerait le long du boulon. De la même manière, tourner la vis sans fin déplace tout ce qui rentre dans son filetage.
Selon la conception, la partie mobile peut être un secteur (comme une tranche de roue dentée), une cheville ou un galet relié à une fourchette, ou un gros écrou.
Le système d'écrou a des billes durcies qui courent à l'intérieur du filetage entre la vis sans fin et l'écrou. Au fur et à mesure que l'écrou se déplace, les billes roulent dans un tube qui les ramène au départ; c'est ce qu'on appelle un système à recirculation de billes.
La vis sans fin déplace un bras tombant relié par une tige de chenille à un bras de direction qui déplace la roue avant la plus proche.
Une barre de direction centrale atteint l'autre côté de la voiture, où elle est reliée à l'autre roue avant par une autre barre de direction et un bras de direction. Un bras de renvoi pivotant maintient l'extrémité éloignée du niveau de la tige de chenille centrale. La disposition des bras varie.
Le système de boîtier de direction comporte de nombreuses pièces mobiles, il est donc moins précis que le système à crémaillère, il y a plus de place pour l'usure et le déplacement.
Sur une voiture lourde, soit la direction est lourde, soit la vitesse est trop basse - le volant nécessitant de nombreux tours de butée à butée.
Un engrenage lourd peut être gênant lors du stationnement dans des espaces confinés. La direction assistée résout le problème. Le moteur entraîne une pompe qui fournit de l'huile sous haute pression à la crémaillère ou au boîtier de direction.
Les vannes de la crémaillère ou du boîtier de direction s'ouvrent chaque fois que le conducteur tourne le volant, permettant à l'huile de pénétrer dans le cylindre. L'huile actionne un piston qui aide à pousser la direction dans la direction appropriée.
Dès que le conducteur arrête de tourner le volant, la valve se ferme et l'action de poussée du piston s'arrête.
La puissance n'assiste que la direction - le volant est toujours lié aux roues de la manière habituelle.
