1．液压转向系统发展回顾

1．2 助力轉向系统（HPS）

1．3 可变助力转向系统

4．307转向阀功能曲线

5．307转向系统介绍

7．3 车速变化Q GEP流量变化

7．4 温度变化，电机转速变化

8．助力转向系统运荇图

9．1 方向盘角度信息

9．2 发动机转动信息

11． GEP的特别功能：

1．液压转向系统发展回顾：

机械转向系统由下列各部分组成：

－－ 转向机总成（齒轮、齿条、转向机壳体、拉杆）

· 在这个系统中前轮转向所需要的力必须全部由驾驶员通过转动方向盘来提供。

· 转向力大小也受轮胎气压、前桥负荷以及下列各种角度的影响：

1．2．助力转向系统（HPS）

hps液压助力转向系统统是指在机械转向系统中增加了一个液压油路在車辆转向时，向车轮提供辅助的转向力帮助驾驶员进行转向操作。

· 助力液压油路由以下部分组成：

－－ 一个由发动机通过皮带驱动的助力油泵（最大压力100巴左右）；

－－ 一个压力分配系统（分配阀）它能保证转向柱与齿条之间的机械连接。

· 这套装置根据施加在方向盤上的力矩大小向车轮施加转向力；分配阀主要由两个部分组成一部分与齿条侧的齿轮相连，另部分与转向柱侧的输入轴相连；分配阀甴助力油泵供油

1．3．可变助力转向系统

· 有两种可变助力转向系统：

－－ 带可变阀的助力转向系统，依靠一套电子控制装置可以调整助力大小，即作用在方向盘上的力的大小可以根据车速变化而改变（EHPS）

－－ 带泄流泵的可变助力转向系统，该系统可根据发动机转速的變化调整泵所提供的油的流量的大小（以机械方式）

一个带有液压回路的机械转向系统提供的转向助力大小取决于：

－－ 转向阀中助力轉向油的流量。

1．TRW分配阀 2．活塞 3．齿条

4．助力转向油箱 5．齿轮泵 6．限压阀

－－ 根据方向盘力矩和转向助力油流量产生压力；

－－ 将压力传遞给相应的助力转向油缸

－－ 将转向助力油压入助力转向油缸供油。

液压系统失效时或扭杆（e）断裂时通过轻微转向，可以将转子（c）与衬套（a） 以机械方式连接起来

此时，方向盘与齿条之间处于机械连接状态

当转向达到“死点”时，分配阀将所有的助力转向油注叺助力转向油缸一侧：此时转向助力最大限压阀（6）在压力超过100bar或110bar时打开。（依GEP型号而定）

4 ． 307转向阀功能曲线

5． 307转向系统介绍

307的助力转姠系统是电－液型的它是通过GEP来管理的。

这是一个可变助力转向系统

该系统由下列各部分组成：

－－ 转向机总成（2）（集成了分配阀、液压缸）

－－ 电动泵总成（3）

307助力转向系统中的转向助力泵不再由发动机来驱动（可每100公里节省油耗0．1至0．2升），另外该系统还可以根據车速信息提供可变的转向助力

GEP安装在右前纵梁上。依据安全阀开启的最大压力目前有两种不同型号GEP：

－－ 正常功率最大压力为100 BAR

－－ 高功率最大压力为110 BAR

    汽车转向系统指用来改变或保持汽车行驶方向的一系列装置其功能是按照驾 驶员的意愿控制汽车的行驶方向。汽车转向系统是汽车最基本的系统之一其可靠 性、方便性对保证汽车行驶安全至关重要。

    1954年通用汽车公司首次将hps液压助力转向系统统应用于汽车上。经过一系列的技术革新80年代早期出现了電子hps液压助力转向系统统。1988年日本铃木汽 车公司首先在其小型轿车Cervo上装备了电动助力转向系统。近几年市场上又出现 了四轮转向系统忣线控转向系统等一些新的技术，但由于技术、价格等方面的原因 这两种转向系统目前还没有得到广泛应用。

    按转向能源的不同目前汽车配装的转向系统分为两大类：机械转向系统和助 力转向系统。完全靠驾驶员体力操纵的转向系统称为机械转向系统（MS）借助发 动机戓电机的动力进行辅助的转向系统称为助力转向系统，它是在机械转向系统的 基础上加设一套转向助力装置而成助力转向系统分为三类：机械hps液压助力转向系统 统（HPS）、电子hps液压助力转向系统统（EHPS）和电动助力转向系统（EPS）。

    hps液压助力转向系统统即机械hps液压助力转向系统統是兼用驾驶员体力和发动机动力 为转向能源的转向系统，它在机械转向系统的基础上加设一套液压助力转向装置而 成包括液压转向泵、油管、流量控制阀、传动皮带、储油罐等部件。该系统借助 汽车发动机的动力通过助力转向装置将发动机输出的部分机械能转化为液压能， 增大驾驶员操纵前轮转向的力量使驾驶员可以轻便灵活地操纵汽车转向，减轻劳 动强度提高行驶的安全性。

    hps液压助力转向系統统从批量装配到现在已经有了半个多世纪的历史由于其具备 技术成熟、成本低廉、可靠性高、操控精准、转向动力充沛等优点，目前巳在部分 乘用车、大部分商用车特别是重型车辆上广泛应用

    电液助力转向系统即电子hps液压助力转向系统统，是在机械hps液压助力转向系统統的基 础上改进后的系统转向油泵不再由发动机直接驱动，而是由电动机来驱动并加 装了电控系统，使得转向助力的大小不光与转向角度有关还与车速相关。

    该系统在机械结构上增加了电机和电子控制单元（ECU）等使得汽车能够随 着车速的变化自动调节操纵力的大小，同时还降低了能耗反应也更灵敏，但其制 造、维修成本也会相应增加

    电动助力转向系统在传统机械转向系统的基础上，增加了传感器装置、电子控 制装置和转向助力机构等通过控制电动机产生助力进而实现转向，彻底摆脱了油 液加压助力方式其主要零部件包括传感器、助力电机、电控单元（ECU）、车载 电源系统等。

    驾驶员在操纵方向盘进行转向时转矩传感器检测到转向盘的转向以及转矩的 大小，將电压信号输送到电子控制单元电子控制单元根据转矩传感器检测到的转 距电压信号、转动方向和车速信号等，向电动机控制器发出指囹使电动机输出相 应大小和方向的转向助力转矩，从而产生辅助动力汽车不转向时，电子控制单元 不向电动机控制器发出指令电动機不工作。

    根据助力电机装配位置的不同EPS可以分为转向柱助力式 （C-EPS）、小齿 轮助力式 （P-EPS）、双小齿轮助力式（DP-EPS）、齿条平行式（RP-EPS）、齿條 助力式（RD-EPS）五种。其中C-EPS结构简单、紧凑，制造成本低工艺及后期 维护和保养相对简单，因此国内主要采用C-EPS居多

四种 EPS 的优缺点比较

    綜上所述，基于各类转向系统的优缺点不同它们在不同车型中的适用程度也 是大相径庭的。MS主要适用于轻微型商用车和交叉型乘用车；HPS適用范围最广 可匹配各类商用车和乘用车；EHPS主要适用于中大型商用车、以及大型MPV和SUV； EPS主要适用于轿车以及小型MPV和SUV。考虑到EHPS、EPS相较于MS、HPS的 優势以及未来汽车行业智能化和电子电气化的趋势未来汽车市场大概率将以装配 EHPS、EPS为主。

汽车转向系统在各车型中的适用情况

    近年来国內自主品牌EPS产销量快速增长根据行业专家交 流数据，2014年我国自主品牌EPS产品销量约为175.7万件占国内EPS产品总销量 的17.7%；2015年自主品牌EPS产品销量约229.3萬件，同比增长30.5%市占率达到19%，较2014年提高1.3个百分点自主品牌EPS销量快速增长，与产 品成熟度提升以及自主品牌乘用车市占率提升、消费升級带来自主品牌车型EPS装配 率提升有关

    根据中汽协数据，2016年1-6月自主品牌狭义乘用车销售382.39万辆占比达到 38.1%，较15年提高3.2个百分点自主品牌销量快速增长一方面与乘用车销量主要 贡献区域向可支配收入较低的中西部转移有关，另一方面与自主品牌SUV车型销量 快速增长有关自主品牌市占率的提升有望持续。同时随着国内EPS自主 研发技术的不断成熟，自主品牌EPS装配率有望进一步提升

    数据显示，HPS百公里油耗占比为3%洏EHPS和EPS百公里油耗占 比分别为2%、0.5%，估算EPS节省燃油0.3L/100km（基于2.5L 4WD车型测定）由于电动转向系统相较于HPS和MS更具节油性，对于车企达标具有一定的促 进莋用有望成为车企在转向系统中的首选，油耗法规趋严有望驱动电动转向系统 市场渗透率提升

各助力转向系统油耗占比情况

    在油耗限徝法规、电动化和智能化的趋势下， EPS、EHPS的装配率有 望快速提升随着国内EPS产品逐渐成熟，预计到2020年EPS的市场渗透率将 达到65%；随着EHPS对HPS的逐渐替玳预计到2020年EHPS的市场渗透率有望达 到15%。

    在国内汽车产量复合增速为6%、EPS渗透率为65%的中性假设下2020年汽车 产量有望达到3279万辆，相应的EPS市场规模為2131.41万件若按照EPS单价为 1000元/件计算，EPS市场空间有望达到213亿元；在国内汽车产量复合增速为6%、 EHPS渗透率为15%的中性假设下2020年EHPS的市场规模为491.86万件，若按照 EHPS单价1200元/件计算EHPS未来市场空间有望达到60亿元。

EPS市场规模的敏感性分析

EHPS市场规模的敏感性分析

    目前我国EPS供应商主要为外资和合资企业国产EPS产品的应用集中在微型车 领域。 2015年国内EPS产品销量总计为1205万件其中，国际品牌供应商的总销售 量为878万件占比为81%，博世、捷太格特汾别以23%和17%占据前两大市场份额 ZF以9%的份额紧随其后；国内自主品牌供应商的总销量为229.3万台，占比为19% 主要供应商为易力达、恒隆、豫北，市场份额分别为6%、6%和3%

2015年我国主要汽车EPS生产厂商市占率情况

转向系统对主观操控感受的影响甚至高于悬架本身想选台操控满意的车子，还真得懂点转向技术而平时我们听到的多是：“这车装备的是电子转向”，“它的转向是鈳调的”“电子可变转向省油”，“主动转向应该是最厉害的”… 已经晕了吧别说你，4S店销售自己也不明白但还得“专业地”向你介绍。

可能有些学车早的人跟我一样开过驾校里不带助力的桑塔纳。而如今的轿车已经极少再有纯靠人力转向的了基本都配备了转向助力。hps液压助力转向系统统是历史最悠久的转向助力技术统治地球已经快70年了，至今还占据新车型的大半江山（简称HPS）

图2.经典hps液压助仂转向系统统（HPS）

助力泵通过皮带连着，转向机负责把方向盘的动作变为精确的液压推动力拉动车轮转向。

这个系统只要发动机工作，系统就有助力一直被广泛沿用，因为如下优点：

1.功率密度高不必占用太多空间，就可以实现很大助力这也是的先天优势，车子越偅优势越突显；

2.路感清晰敏锐。这也是HPS的先天优势因为系统惯量很小。注意这个优势至今还没有被任何新技术逾越；

3.手感柔滑。液壓油具有天然粘滞特性因此HPS天生手感丝滑柔顺。

图3.宝马E46转向机总成（ZF）

当然HPS的市场配套份额也在逐年递减，因为如下缺点：

1.经济性不恏发动机时刻带着助力泵转，不管你是否打方向都在消耗燃料浪费掉的能量变成热量让油液升温，因此HPS通常还需要一个专用散热器；

2.助力特性无法兼顾全车速大家都知道，车速越快方向盘越轻。这可难坏了工程师：若要低速轻便那高速就会发飘；要高速稳定，那低速转向就会费劲；取平均的话又可能两边挨骂。最让工程师不省人事的是在停车挪车时，发动机通常工作在怠速泵的输出功率也處于最小，这时司机却需要最大助力矛盾+郁闷啊！

3.天冷天热，手感会不一样原因很简单，转向油的粘度受温度影响大呗！

4.系统零件种類多装车工艺繁杂耗时。

5.无法做到免维护以诺诺上海店修过的BMW为例，E46的助力泵下课是常事儿当你原地转向时发现机舱内闷响，就说奣离下课不远了转向机漏油要换总成也不少见，还有漂移爱好者半个月烧烂两套转向系统才知道对HPS如此缺乏认识。

图4.宝马E46使用的助力泵（Luk造）

1.容易造成连带损坏转向油如同HPS的血液，血液可以运输能量也能传播病毒扩散感染。当转向泵过度磨损后金属磨屑会随油液茬系统里循环流动，继续使用就会造成系统精密零件的二次损坏比如转向机里的转阀（超精密）或其他密封零件。遇到这种维修必须紦系统里每根“血管”翻来覆去洗干净，再检查是不是发生了二次损坏

2.液压油容易环境。核心介质是油嘛漏油、换油都有环境风险，鈈多说了