汽车转向系统的发展历程

引言：对于汽车底盘而言，转向系统是核心系统之一，它的发展与智能底盘、自动驾驶等密切相关，本文将简单梳理下汽车转向系统的发展过程供大家参考。

一：机械式转向系统（MS）

机械转向系统（MS）是早期的转向机构，目前装车率较低，主要是一些老式乘用车和部分商用车比较多。开机械转向系统的车是一件非常消耗驾驶员体力的事情，全靠驾驶员的身体力量转动方向盘。我记得小时候有个亲戚是开老式解放牌货车的，主要是拉沙子，每次转弯的时候，整个人都快站起来了，要用力扭动身体，才能扭动方向盘，那个时候的司机，手上都是有茧的，可见需要消耗多大的体力。

机械转向系统（MS）结构比较简单，主要由转向操纵机构 、转向器、转向传动机构 三大部分组成。

转向操纵机构主要是方向盘，以及从方向盘到转向器输入端的零部件。

转向器是把方向盘传来的转矩按一定传动比放大并输出的增力装置。这里说到的传动比例就是转向比，指方向盘转动的度数对应车轮转动的度数，一般轿车的转向传动比在16：1到18:1之间。转向器最早采用的是蜗轮蜗杆式，以后随着对转向比以及省力等更多元化需求，陆续出现了螺杆螺母式、齿轮齿条式、循环球式等形式的转向器。

转向传动机构是把转向器输出的力矩传递给转向车轮，包括转向摇臂和转向车轮相关的零部件。

机械转向系统结构简单，制造工艺要求低，因此生产成本低，而且具有良好的可靠性和耐久性。但是这种转向系统严重严重消耗驾驶员体力，尤其是重载货车不适用。除此之外，乘用车速度越来越快，机械转向的转向比又是固定的，这对驾驶员驾驶技巧和经验要求都很高，对转向精确性和安全性无法保障，不适应现代驾驶需求。

二：助力转向系统

随着转向技术的不断发展，发展出了转向助力系统，主流的有三类：液压助力转向系统（HPS）、电控液压助力转向系统（EHPS）、电动助力转向系统（EPS）。

2.1：液压助力转向系统（HPS）

液压助力转向系统（HPS）主要包括转向器、液压转向泵、油管、流量控制阀、传动皮带、储油罐等部件。

HPS系统以传统机械转向系统为基础，增加了液压助力系统，通过液压泵产生的动力增加转向力，辅助机械转向器工作，节省了驾驶员的体力。

HPS能耗比MS要高3%-5%，由于液压泵动力来源是发动机，只要汽车发动机一启动，无论是否转向，都会消耗能量。HPS转向助力大小与发动机输出动力大小相关，当车辆低速行驶时，发动机输出动力小，因此对转向助力也小，转向依然比较费力。当汽车高速行驶时，发动机输出动力大，转向助力也大，导致转向敏感度增加、容易过度转向引发事故。

总体来说，HPS技术比较成熟，可靠性较高，因此被广泛应用。

2.2：电控液压助力转向系统（EHPS）

电动液压助力转向系统（EHPS）在HPS基础上，增加了电控单元，包括动力转向ECU、电磁阀、车速传感器、转向角度传感器等。EHPS动力不再由发动机提供，而来源于电机，可控性增加，电机的电控单元可根据车速、转向角度等信息，按照实际需要调节转向助力的大小，一方面节约能耗，也使得车辆在高速行驶时稳定性更好。

尽管EHPS有诸多优点，但是它是在HPS的基础之上发展而来，也同样具备液压助力的缺陷，比如渗油、安装维护难度大。而且增加电控单元之后，不仅增加了成本，由于复杂度进一步极高，增加了失效风险，稳定性下降， 因该说EHPS只是一个过渡性产品，因此普及率并不是很高。

2.3：电动助力转向系统（EPS）

电动助力转向系统（EPS）是用电机彻底替代了HPS的液压装置，系统包括电子控制单元ECU、扭矩传感器、车速传感器、电动机、转向柱总成等部件。
EPS与HPS相比，主要具备以下有点：结构简单、节约空间、后期维护更容易；由电控单元控制、需要助力时，才提供动力，更加节能；可根据车速等信息，精确调节助力大小，使得车辆稳定性好，驾驶更加安全可靠。

EPS系统电机安装位置并不固定，安装在不同位置，提供助力的方式也有所不同，目前主要有转向轴助力式、齿轮助力式、齿条助力式三种形式。受到当前电机输出功率限制以及较高的成本，目前EPS主要应用在中高端乘用车上，对于商用车提供的转向助力有限，因此在商用车普及率不高。

三：线控转向（SBW）

随着智能汽车的发展，未来转向的趋势是线控转向，主要特点是实现了方向盘和转向机构之间的完全解耦，通过线控（电子信号）连接和控制的转向系统，即在它们之间没有直接的机械等物理连接。目前线控转向还处在研发和小规模量产上，之后会再出这方面的专门介绍文章，这里不再赘述。

结语：

以上就是转向系统的大致情况，中国国内市场来看，根据近5年统计的国内转向系统装车率数据来看，HPS装车率最大（约45%），EPS次之，装车率达到37%；MS和EHPS装车率分别为15%和3%。这主要是由于HPS对MS的替代以及国内自主品牌的EPS技术尚不成熟所致。

具体从车型来看，乘用车中EPS的装车率最高（为45%），HPS次之，装车率为 42%，而MS和EHPS的装车率分别为10%和3%。而商用车中主要装配HPS和MS两种系统，占比分别为62%和38%。HPS凭借其广泛的应用领域，目前在乘用车和商用车中均具有较高的装车率。