动力辅助转向

动力辅助转向（Power steering，港澳俗称风油軚）系统是机动车辆中帮助驾驶者转向的系统，会在驾驶者转动方向盘时补充需要的转向力矩，使驾驶者操控方向盘或是转弯比较容易。在转向机构中，可以用液压缸或电动机来提供能量，让驾驶者在正常速度下可以用比较小的用力来转动方向盘，当车辆停止或缓慢行进时，动力辅助转向可以大幅的减少驾驶的出力。动力辅助转向也可以作为方向盘上出力的回馈。

液压型动力辅助转向系统是透过致动器及和伺服机构结合的液压缸来补充转向力。这类系统在方向盘和使车轮转弯的连杆上有直接的机构连接。因此若辅助转向系统失效（无法补充转向力），车辆仍然可以转弯，但需要完全由驾驶者出力。

电子型动力辅助转向系统中也有致动器（马达），其输出是由动力辅助转向系统中的其他部分控制。

其他动力辅助转向系统（例如大型的施工车辆）在方向盘和转向连杆之间没有机构连接，需要用电力才能驱动。这类没有机构连接的系统，称为线传驾驶系统（drive by wire或steer by wire），类似飞机的线传飞控系统（fly by wire）。此处的“线”是指输送电源以及信号的电缆，不是控制机械的细钢丝绳。

有些施工车辆会分为前后半部分，中间有坚固的铰链连接。铰链可以让车的前半和后半有角度差，因此可以让车辆转向。相反的二个液压缸会移动框架的一半，调整车前半和后半的角度差，让车可以转向。

## 历史

第一个动力辅助转向系统是在1876年装设的，装设的人姓Fitts，相关资料很少。下一个动力辅助转向系统是在1903年装在Columbia 5吨的卡车上，有独立的马达来补充驾驶者转动前轮的转向力

匹兹堡的居民Robert E. Twyford在其专利（U.S. Patent 646,477）中包括了机械动力辅助转向，在1900年4月3日申请，用在第一个四轮传动系统上。

Francis W. Davis是Pierce-Arrow汽车公司卡车部门的工程师，开始在思考如何让转向比较不费力，在1926年发明了第一个实用的动力辅助转向系统，并且展示。Davis后来到通用汽车工作，重新改良液压动力辅助转向系统，但车厂认为太贵，无法生产，接下来Davis和汽车零件厂Bendix公司签约。在第二次世界大战时，军方需要让重型车辆的操控比较不费力，因此英军和美军装甲车和坦克抢救车的动力辅助转向系统需求大增。

克莱斯勒集团在1951年在Chrysler Imperial车款导入第一个商用车的动力辅助转向系统，名称为Hydraguide。克莱斯勒的系统中有部分是以Davis过期的专利为基础。通用汽车在1952年的凯迪拉克导入了动力辅助转向系统，用的是Davis将近二十年前的设计。

底特律的Charles F. Hammond在1958年向加拿大智慧财产局申请了几个改良动力辅助转向系统的专利。

大部分的新车都有动力辅助转向，因为目前车辆的趋势是前轮驱动、车体重量变重、轮胎较宽，这些都会增加转向需要的力。较重的车辆若没有动力辅助转向，在低速时会很难操控。而较轻的车辆几乎不需要动力辅助转向系统。

## 液压系统

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液压动力辅助转向系统是由液压机械来放大从方向盘提供的力，输出到车辆的驱动轮（多半是前轮）。液压的压力一般是来自引擎驱动的内齿轮油泵或旋片泵。会用双动液压缸提供力给转向齿轮，再将车辆转向。方向盘所控制的阀会调节液压缸的流量。驾驶提供越多力矩给方向盘和方向盘柱，阀门会提供越多的液压油给液压缸，因此会有更大的力量供给车轮转向。

为了要量测方向盘所提供的力矩，需要方向盘连接力矩感测器，有一种作法是用扭力杆悬吊，置于方向盘柱（steering column）的下方。方向盘转动时，扭力杆的上方也会旋转。因为扭力杆相对而言比较细，较容易形变，且其下方固定不会转动。扭力杆会被扭转，扭转角度和所受的力矩成正比。依扭力杆上方相对两点的位置差来控制液压缸的流量阀。流量阀的流量决定液压缸提供辅助转向力矩的大小。扭转的角度越大，辅助转向力矩也就越大。

因为液压泵浦是容积式（positive-displacement type）的，其提供的流率和引擎的速度成比正比。这意味着，引擎高速时的辅助转向本身会比引擎低速时要快。但这不是动力辅助转向系统需要的特性，因此在会有节流孔，也有流量阀，在引擎高速时将一些泵浦的辅出不经过液压缸，直接回到泵浦。也会有卸压阀，避免在液压缸到达其行程末端时，所产生的过大压力。

转向助力器的设计原理是一旦助力器失效时，驾驶仍然可以将车辆转向（但方向盘会较不容易转动）。动力辅助转向失效会显著的影响车辆的操控性。车辆的手册都会有检查油量以及定期维修动力辅助转向系统的步骤说明。

液压系统的工作介质，也称为液压液或液压油，是传递压强的界面。常见的液压油是以矿物油为基础的工作介质。

有些现代的系统也会有电控阀门，在车辆速度增加时减少液压的压力。这就是可变动力辅助转向（variable-assist power steering）。例如法国雪铁龙车厂的DIRAVI，就是速度感应式转向系统中的创新。

## 电液系统

电动-液压的动力辅助转向系统（Electro-hydraulic power steering system）有时会简称为EHPS，也是用液压系统来进行动力辅助转向，只是提供液压压力的泵会直接用电动机驱动，而不是用连接引擎的皮带轮来驱动。

福特汽车在1965年建立了实验的Mercury Park Lane车队，此车队用wrist-twist instant steering取代传统大型的方向盘，配合二个127 mm的环，15:1的快速传动比，并且有电液泵以预防引擎熄火。

速霸陆汽车在1988年于Subaru XT6中配置了Cybrid自适应电液转向，依车速改变助力的程度。

丰田汽车在1990年导入了第二代的丰田MR2，有电液式的动力辅助转向。避免从引擎（MR2的引擎在驾驶后面）到转向齿条的液压管路系统。

福斯汽车在1994年生产了有电动泵浦的Golf Mk3 Ecomatic。这代表就算引擎因为车辆节能需求而被行车电脑关闭，动力辅助转向机能仍然可以作用。在福特汽车、大众汽车、奥迪、标致汽车、雪铁龙、西亚特、斯柯达汽车、铃木、欧宝、宝马迷你、丰田汽车、本田技研工业和马自达的一些车辆中会有电液动力辅助转向系统。

## 电动系统

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电动辅助转向（Electric power steering）简称EPS，是用电动机来辅助驾驶需要的转向力矩。其中有感测器感测转向柱的位置和力矩，由电脑模组透过连接转向柱或转向齿轮的电动机提供需要的力矩。辅助的力矩依驾驶条件而不同。因此工程师可以依照不同速度、不同阻尼的悬吊系统，调整转向和齿轮之间的响应，优化车辆的行驶、操控和转向。在飞雅特集团的汽车中，辅助机能可用CITY键切换两种不同的辅助曲线。其他大部分的电动辅助转向也有可变的辅助力矩。在车辆低速时提供比较大的力矩，车辆高速时提供比较小的力矩。

在电动辅助转向系统中，仍然保留了方向盘和转向齿轮的机械连杆。若电动辅助转向系统有出现零件失效，或是动力失效的情形，仍然有机械连杆装置可以进行转向。不过在EPS失效时，驾驶需要花较大的力气来进行转向。这类似液压动力辅助转向不作用时的情形。依驾驶状况、驾驶者技术以及力量的不同，EPS失效不一定会导致车祸。但是会出现动力辅助转向不作用时的转向困难，还有辅助转向齿轮以及全手动的转向比选择问题。美国国家公路交通安全管理局已协助汽车制造商，召回容易出问题的EPS系统进行更换。

电动辅助转向系统在燃料效率上比较好，因为没有需要持续运转的皮带液压泵浦（不论是否需要辅助转向动力，泵浦都需要运转），这也是导入电动辅助转向系统的原因。另一个主要的好处是省去了皮带驱动的引擎配件、液压泵浦以及转向齿轮上的高压液压软管。这也简化了制造和保养的程序。在导入电子稳定程序后，电动辅助转向系统可以立即调整辅助力矩的大小，让驾驶可以进行预防式的操控。

NSK在1986年起，将电动辅助转向用在实际使用的电动叉车中。在随后的八年内，NSK的光洋精工（现在的 JTEKT）开发了专门针对迷你车的立柱系统，只在日本贩售（例如铃木汽车和三菱汽车）。不过后来该系统未被采用。在1990年代末期，本田NXS汽车首次在标准车中入没有离合器，用齿条辅助的直接全控制系统（一开始只有自动的）。此后，一般车辆中驱动齿条的马达从直流有刷马达更换为直流无刷马达，后者也变成主流。

第一个电动辅助转向系统是在1988年出现在Suzuki Cervo上。之后此系统被许多的车厂使用，多半是用在小车上，以减少油耗以及制造成本。

本田S2000 V型车在2000年导入第一个电动的可变齿轮比转向系统（variable gear ratio steering，VGS），虽然都是转向系统有关电动的应用，但此系统是调整齿轮比，和电动辅助转向系统不同。