你知道你的车采用的是什么转向系统吗

Tea汽车讲堂第四期：汽车转向系统的发展与组成

今天我们谈一谈汽车的转向系统，之所以想聊一聊转向系统，是因为我最近所忙活的本科毕业设计题目就是与转向系统相关，所以有幸多了解了一些转向系统相关的知识。并且经常在浏览相关汽车垂直网站的时候了解某车型配置时候很难发现该车采用的转向系统相关的信息，所以就思索着写一篇关于汽车转向系统的文章。

如果说发动机是汽车的心脏那么转向系统就名正言顺成为了汽车的大脑，并且就对于驾驶者的第一体验来讲，指哪打哪的转向应该是他最为关心的吧。所以，转向系统就成为了在汽车能发动之后最为重要的一个部分之一。

首先转向系统的功用：按照驾驶员的意图改变或者保持汽车的行驶方向。

转向系统发展至今，先后经历了机械转向系统、液压助力转向系统（HPS）、电控液压动力转向系统（EHPS）、电动助力转向系统（EPS）、线控转向系统（SBW）。

 一：机械转向系统

该系统主要组成部分为：转向操纵机构、转向器和转向传动机构

早期的汽车上，转向系统均为纯机械式，各个零部件采用刚性连接。驾驶员的体力就是唯一转向动力源。但由于地面转向阻力较大，对驾驶员产生了相当大的负担。转向器最早采用的是蜗轮蜗杆式，以后陆续出现了螺杆螺母式、齿轮齿条式、循环球式等形式。其中应用最广的是齿轮齿条式和循环球式。

齿轮齿条式转向器在1885 年首次被应用在“本茨”汽车上。因为其具有结构简单、紧凑，质量轻，刚性大，转向灵敏，制造容易，成本低，正、逆效率都高的特点，被广泛应用于轻型车辆上。

齿轮齿条式转向器代表车型：红旗CA7220

循环球式转向器是国内工厂采用较多的转向器，它具有传动效率高，啮合平稳、刚性好、转向轻便、灵活的优点，被广泛应用于各类各级汽车上。

代表车型：解放CA1040

缺点与不足：1.随着汽车速度的提高和汽车质量的增大，转向操纵难度增大，转向越来越费力。2.传动比是固定的，导致汽车的转向响应特性无法控制，传动比无法随汽车转向过程中的车速、侧向加速度等参数的变化而进行补偿，驾驶员必须在转向之前就对汽车的转向响应特性进行一定的操作补偿，这样增加了驾驶员的精神和体力负担。

二：液压助力转向系统（HPS）

1953年，通用公司首次使用了液压助力转向系统（HPS），该系统是在原有机械转向系统的基础上增加了液压助力装置，利用发动机驱动转向油泵提供助力，从而减少了驾驶员操纵转矩，节省体力，转向轻便性得到提高。由于转向系统体积的减小，所以降低了功率消耗。

缺点与不足：1.只要发动机工作，液压助力泵就会在发动机带动下工作，额外消耗发动机的能量。2.转向助力特性不可调，在低速转向需要较大助力时，往往因发动机转速低而助力效果差，而在高速转向需要较小助力时，会因发动机转速高而助力作用大，导致转向过于灵敏，使汽车的操纵稳定性变差。3.液压系统本身所固有的液压油泄漏问题和转向噪声使得转向舒适性大大下降，同时对环境造成污染。

采用车型：比亚迪S3宋低配

三：电控液压动力转向系统（EHPS）

电控液压动力转向系统（EHPS）增加了传感器装置，可随时监测信号变化情况，根据路况、车速情况调整助力大小。助力具有可调控性，行驶过程中，不需要提供助力时，系统不工作，确保降低能耗，提高经济性。

当汽车低速行驶时，转向控制单元控制电动机输出较大的转矩，使驾驶者可以轻松地转动方向盘；当汽车高速行驶时，转向控制单元控制电动机输出较小的转矩，这样驾驶者在操纵方向盘时就比较稳定。由于电动机的转速可调，可以即时关闭，与液压助力转向系统相比，它节省了发动机的燃油消耗提高了经济性。

EHPS主要由机械部分和电控部分组成。机械部分包括：转向操纵机构、转向器总成、转向传动机构；电控部分包括：传感器、ECU、液压助力泵及电磁阀等。

由于液压助力转向系统工作可靠、技术成熟，能提供大的转向助力，目前还在被广泛应用。作为传统液压助力转向系统向电动助力转向系统过渡的中间技术。

缺点与不足：1.如存在渗油、不便于安装维修等；2.在液压助力系统基础上又增加了电子控制装置，使得系统结构复杂，成本增加；3.能量消耗、磨损与噪声等方面的缺陷；4.不便安装维修和检测。

采用车型：马自达3

四：电动助力转向系统（EPS）

EPS于1988年2月由日本的铃木公司提出，并先后装配在旗下的Cervo、Alto车上，由此EPS在日本得到迅速发展。电动助力转向系统（EPS）是以电动机的动力作为动力源，利用电子控制装置对转向传动机构施加辅助作用力，协助驾驶员操作，实现转向助力。该转向系统结构紧凑，安装方便，在调整和检测、装配自动化方面有明显的优势；零件较少，质量较轻，与机械转向系和液压助力转向相比具有较低噪声；而且电动助力转向对环境影响小，不存在液压助力转向中的渗油问题，低温工作性较好。

EPS的组成：主要由电子控制单元ECU、扭矩传感器、车速传感器、电动机、离合器和转向柱总成等。

EPS的工作原理：驾驶员操纵方向盘转向，传感器将监测到的信号输送到电子控制单元ECU，电子控制单元根据传感器的信号，向执行器电动机发出控制指令，电动机则输出相应大小和方向的转矩，借此产生助力。当汽车不需要转向时，电子控制单元不对外发出控制指令，节省能源，具有较高的经济性。电动助力转向系统能有效克服液压助力转向系统的缺点，得到广泛的使用。

缺点与不足：1.由于电动机的发电功率和提供的转向助力也很有限，如果车身较重，转向系统需要有较大的驱动力量，电动助力转向系统就显得力不从心了。2. 还要考虑实际操作中存在的问题，需要进一步研究汽车的回正特性、阻尼特性。

采用车型：九代雅阁

五：线控转向系统（SBW）

德国奔驰公司在1990 年便开始了前轮线控转向的研究，并将它开发的线控转向系统应用于概念F400Carving 上。随后， Daimler-Chrysler 推出线控驱动概念车R129。这项控制技术被列为2000 年汽车十大新技术之一。

线控转向系统（SBW）也是用电机提供助力，但取消了方向盘与转向车轮之间的机械连接部件，彻底摆脱机械固件的限制，完全由电能实现，将驾驶员的操纵动作经过传感器变成电信号，通过电缆直接传输到执行机构的一种系统，比EPS具有更好的操纵稳定性。作为目前最先进的转向系统，它几乎具备了机械转向、助力转向的所有优点，成为转向系统中令人耳目一新的技术。

工作原理：系统工作时，传感器检测驾驶员的转向数据，然后通过数据总线将信号传递给车上的ECU，并从转向控制系统获得反馈命令。转向控制系统也从转向操纵机构获得驾驶员的转向指令，并从转向系统获得车轮情况，从而指挥整个转向系统的运动。

缺点与不足：SBW最大的困扰就是可靠性的问题，而且线控系统的设计、制造成本较高，因而未能得到广泛使用。

采用车型：英菲尼迪Q50L

六：三种助力转向的对比

七：转向系统的发展展望

目前阶段还处于HPS与EPS大量应用的时间段，而作为新一代转向技术的SBW，在未来成为转向系统的主流，在将来能得到广泛的应用。