汽车方向盘的操作原理涉及一系列精巧的机械传动过程。首先,当驾驶者转动方向盘时,这个动作产生的扭矩会通过一个齿轮齿条机构进行传递。这个机构的作用类似于一个放大器,能够将驾驶者施加在方向盘上的较小力量放大,进而推动车轮实现较大的向左或向右的转动。齿条推动的距离与轮胎转动角度成正比,推动距离越长,轮胎转动角度越大。
其次,车辆的前倾和后倾动作是通过发动机的调控实现的。当车辆前倾时,发动机会驱动两个车轮前转以保持平衡;而在车辆后倾时,发动机会令车轮都向后转动。此外,当驾驶者操作把手控制车辆向左或向右转向时,发动机会调整车轮的转速,使一个车轮比另一个转得更快,或是让两个车轮分别朝相反方向转动,从而实现车辆的原地旋转。
方向盘还有一个重要功能,就是将驾驶者作用在方向盘边缘上的力转变为转矩,然后传递给转向轴。这一设计使得驾驶者在转向时能够更加省力。同时,使用直径较大的方向盘还可以进一步减小驾驶者需要施加的手力。