汽車轉(zhuǎn)向系的發(fā)展歷史

汽車轉(zhuǎn)向系的發(fā)展歷史引言：對于汽車底盤而言，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是核心系統(tǒng)之一，它的發(fā)展與智能底盤、自動駕駛等密切相關(guān)，本文將簡單梳理下汽車轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展過程供大家參考。一：機械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（MS）機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（MS）是早期的轉(zhuǎn)向機構(gòu)，目前裝車率較低，主要是一些老式乘用車和部分商用車比較多。開機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的車是一件非常消耗駕駛員體力的事情，全靠駕駛員的身體力量轉(zhuǎn)動方向盤。我記得小時候有個親戚是開老式解放牌貨車的，主要是拉沙子，每次轉(zhuǎn)彎的時候，整個人都快站起來了，要用力扭動身體，才能扭動方向盤，那個時候的司機，手上都是有繭的，可見需要消耗多大的體力。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（MS）結(jié)構(gòu)比較簡單，主要由轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)三大部分組成。轉(zhuǎn)向操縱機構(gòu)主要是方向盤，以及從方向盤到轉(zhuǎn)向器輸入端的零部件。轉(zhuǎn)向器是把方向盤傳來的轉(zhuǎn)矩按一定傳動比放大并輸出的增力裝置。這里說到的傳動比例就是轉(zhuǎn)向比，指方向盤轉(zhuǎn)動的度數(shù)對應(yīng)車輪轉(zhuǎn)動的度數(shù)，一般轎車的轉(zhuǎn)向傳動比在16：1到18:1之間。轉(zhuǎn)向器最早采用的是蝸輪蝸桿式，以后隨著對轉(zhuǎn)向比以及省力等更多元化需求，陸續(xù)出現(xiàn)了螺桿螺母式、齒輪齒條式、循環(huán)球式等形式的轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向傳動機構(gòu)是把轉(zhuǎn)向器輸出的力矩傳遞給轉(zhuǎn)向車輪，包括轉(zhuǎn)向搖臂和轉(zhuǎn)向車輪相關(guān)的零部件。機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝要求低，因此生產(chǎn)成本低，而且具有良好的可靠性和耐久性。但是這種轉(zhuǎn)向系統(tǒng)嚴(yán)重嚴(yán)重消耗駕駛員體力，尤其是重載貨車不適用。除此之外，乘用車速度越來越快，機械轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)向比又是固定的，這對駕駛員駕駛技巧和經(jīng)驗要求都很高，對轉(zhuǎn)向精確性和安全性無法保障，不適應(yīng)現(xiàn)代駕駛需求。二：助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)隨著轉(zhuǎn)向技術(shù)的不斷發(fā)展，發(fā)展出了轉(zhuǎn)向助力系統(tǒng)，主流的有三類：液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）、電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）、電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）。2.1：液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（HPS）主要包括轉(zhuǎn)向器、液壓轉(zhuǎn)向泵、油管、流量控制閥、傳動皮帶、儲油罐等部件。HPS系統(tǒng)以傳統(tǒng)機械轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為基礎(chǔ)，增加了液壓助力系統(tǒng)，通過液壓泵產(chǎn)生的動力增加轉(zhuǎn)向力，輔助機械轉(zhuǎn)向器工作，節(jié)省了駕駛員的體力。HPS能耗比MS要高3%-5%，由于液壓泵動力來源是發(fā)動機，只要汽車發(fā)動機一啟動，無論是否轉(zhuǎn)向，都會消耗能量。HPS轉(zhuǎn)向助力大小與發(fā)動機輸出動力大小相關(guān)，當(dāng)車輛低速行駛時，發(fā)動機輸出動力小，因此對轉(zhuǎn)向助力也小，轉(zhuǎn)向依然比較費力。當(dāng)汽車高速行駛時，發(fā)動機輸出動力大，轉(zhuǎn)向助力也大，導(dǎo)致轉(zhuǎn)向敏感度增加、容易過度轉(zhuǎn)向引發(fā)事故?？傮w來說，HPS技術(shù)比較成熟，可靠性較高，因此被廣泛應(yīng)用。2.2：電控液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）電動液壓助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EHPS）在HPS基礎(chǔ)上，增加了電控單元，包括動力轉(zhuǎn)向ECU、電磁閥、車速傳感器、轉(zhuǎn)向角度傳感器等。EHPS動力不再由發(fā)動機提供，而來源于電機，可控性增加，電機的電控單元可根據(jù)車速、轉(zhuǎn)向角度等信息，按照實際需要調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)向助力的大小，一方面節(jié)約能耗，也使得車輛在高速行駛時穩(wěn)定性更好。盡管EHPS有諸多優(yōu)點，但是它是在HPS的基礎(chǔ)之上發(fā)展而來，也同樣具備液壓助力的缺陷，比如滲油、安裝維護(hù)難度大。而且增加電控單元之后，不僅增加了成本，由于復(fù)雜度進(jìn)一步極高，增加了失效風(fēng)險，穩(wěn)定性下降，因該說EHPS只是一個過渡性產(chǎn)品，因此普及率并不是很高。2.3：電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（EPS）是用電機徹底替代了HPS的液壓裝置，系統(tǒng)包括電子控制單元ECU、扭矩傳感器、車速傳感器、電動機、轉(zhuǎn)向柱總成等部件。

EPS與HPS相比，主要具備以下有點：結(jié)構(gòu)簡單、節(jié)約空間、后期維護(hù)更容易；由電控單元控制、需要助力時，才提供動力，更加節(jié)能；可根據(jù)車速等信息，精確調(diào)節(jié)助力大小，使得車輛穩(wěn)定性好，駕駛更加安全可靠。EPS系統(tǒng)電機安裝位置并不固定，安裝在不同位置，提供助力的方式也有所不同，目前主要有轉(zhuǎn)向軸助力式、齒輪助力式、齒條助力式三種形式。受到當(dāng)前電機輸出功率限制以及較高的成本，目前EPS主要應(yīng)用在中高端乘用車上，對于商用車提供的轉(zhuǎn)向助力有限，因此在商用車普及率不高。三：線控轉(zhuǎn)向（SBW）隨著智能汽車的發(fā)展，未來轉(zhuǎn)向的趨勢是線控轉(zhuǎn)向，主要特點是實現(xiàn)了方向盤和轉(zhuǎn)向機構(gòu)之間的完全解耦，通過線控（電子信號）連接和控制的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，即在它們之間沒有直接的機械等物理連接。目前線控轉(zhuǎn)向還處在研發(fā)和小規(guī)模量產(chǎn)上，之后會再出這方面的專門介紹文章，這里不再贅述。結(jié)語：以上就是轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的大致情況，中國國內(nèi)市場來看，根據(jù)近5年統(tǒng)計的國內(nèi)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)裝車率數(shù)據(jù)來看，HPS裝車率最大（約45%），EPS次之，裝車率達(dá)到37%；MS和EHPS裝車率分別為15%和3%。這主要是由于HPS對MS的替代以及國內(nèi)自主品牌的EPS技術(shù)尚不成熟所致。具體從車型來看，乘用車中EPS的裝車率最高（為45%），