丝杠行业专题：行星滚柱丝杠赋能汽车线控底盘

1证券研究报告作者：行业报告：请务必阅读正文之后的信息披露和免责申明分析师 孙潇雅 SAC执业证书编号：S1110520080009分析师 王彬宇 SAC执业证书编号：S1110523070005行业深度研究丝杠专题：行星滚柱丝杠赋能汽车线控底盘2025年09月27日行业评级：上次评级：强于大市强于大市2行星滚柱丝柱具有更高精度，更长寿命，更强承载能力，有望拓展应用至汽车线控底盘丝杠是通过电机驱动丝杠轴旋转，丝杠轴配套的螺母在螺纹的推动下实现直线运动，将电机的旋转力转化为设备所需的直线驱动力。根据摩擦特性，丝杠可以分为滑动丝杠、滚动丝杠和静压丝杠；其中，滚动丝杠分为滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。丝杠是精密传动系统的核心元件，其在新能源汽车，机器人等新兴产业的运用广泛。机器人领域以滚珠丝杠和行星滚柱丝杠为主；汽车领域的底盘广泛应用滚珠丝杠，而行星滚柱丝杠正在成为新的技术方向。我们看好未来行星滚柱丝杠在汽车中的应用，具体如下：应用领域1——刹车系统刹车系统发展趋势为传统液压制动——电液混合制动（EHB)——电子机械制动（EMB）线控制动对丝杠的应用：随着电子机械制动（EMB）逐步取代传统液压制动，行星滚柱丝杠（Planetary Roller Screw, PRS）正在凭借摩擦低，高承载，长寿命等优势逐步替代现有技术体系成为新的主流技术方向。应用领域2——转向系统行业和市场空间：后轮转向技术（RWS）可以控制后轮的转向角度，让后轮也参与到汽车的转向过程，以此显著提高车辆的操控性能后轮转向的技术发展趋势：后轮转向可能用行星滚柱丝杠，相较目前主要用的滚珠丝杠或者皮带传动，行星滚柱丝杠具有更多优点后轮转向技术市场空间：后轮转向技术的市占率和普及空间都将有望在2025-2030年逐步提高应用领域3——电控主动悬挂系统悬挂的几种原理和趋势：目前主要包含气控悬挂、液压悬挂和电控悬挂，三者在减震原理、控制方式和智能化水平上逐步演进。悬挂行星滚柱丝杠的优势：具备更高的负载能力、更长的寿命和更紧凑的结构，未来随着悬架系统性能要求的提升，其在电控悬架中的应用可能会逐步展开。竞争格局：国内外多家企业正积极开发：国际龙头引领、国内企业崛起并进的格局。丝杠竞争格局：2022年市场由国外厂商主导，其合计份额超过60%，瑞士GSA/Rollvis以52%的份额稳居该市场首位。风险提示：技术路径变化，竞争格局恶化，汽车智能化及线控底盘渗透率不及预期3丝杠概述与行业差异11.1 丝杠有多种主要类型并在不同领域中得到应用1.2 机器人与汽车丝杠存在区别，行星滚柱丝杠在高端底盘环节实现技术渗透4丝杠是通过电机驱动丝杠轴旋转，丝杠轴配套的螺母在螺纹的推动下实现直线运动，将电机的旋转力转化为设备所需的直线驱动力。根据摩擦特性，丝杠可以分为滑动丝杠、滚动丝杠和静压丝杠；其中，滚动丝杠分为滚珠丝杠和行星滚柱丝杠。丝杠是精密传动系统的核心元件，其在新能源汽车，机器人等新兴产业的运用广泛。滚珠丝杠通过滚珠链在丝杠轴与螺母之间做滚动运动，将旋转运动转换成直线运动。具有较高的传动效率和精度，已被应用于汽车电助力转向系统、制动系统与主动悬架中。行星滚柱丝杠以丝杠旋转作为驱动，通过丝杠与滚柱之间的螺旋运动，由滚柱带动螺母做直线运动。其承载能力比滚珠丝杠高 3–5 倍且寿命更长，被广泛运用于机器人，航空航天等精密制造领域。随着高端制造业的快速发展，行星滚柱丝杠的需求也在不断增加。图：滚珠丝杠的组成图图：行星滚柱丝杠组成图资料来源：机械传动公众号，王家健《行星滚柱丝杠运动原理及有限元分析》，天风证券研究所5 机器人常用的丝杠类型包括滚珠丝杠与行星滚柱丝杠。其对精度要求较高，多采用经研磨加工的高精度丝杠，精度要求通常集中在C1–C4区间，以保证定位精度和重复定位能力。与此同时，机器人对小尺寸丝杠的需求突出，以支持微米乃至亚微米级的运动控制，从而更好地模拟人体关节与手指的灵活动作。此外，丝杠还需具备较高的尺寸—重量比，在小规格条件下依然能够输出足够推力。例如，直径仅3.5毫米的滚珠丝杠即可驱动高达500磅的负载，体现了小型化与高承载能力的结合。 汽车领域主要应用滚珠丝杠与梯形丝杠，其性能要求则相对不同。精度上，汽车多采用冷轧工艺制造的中低等级产品，精度区间集中在C5–C8。规格选择上，汽车丝杠具备更大宽容度，例如转向系统可根据车型与工况匹配直径在3mm至80mm之间的不同规格。在承载上，丝杠需要能承受大扭矩的负载能力（超过100磅），以维持整车的稳定性与安全性。不同类型丝杠在特性上也存在差异，梯形丝杠具备自锁功能，可在断电或系统失效时防止部件意外滑动；而滚珠丝杠因不具自锁性，通常需要添加额外制动装置或其他机构以实现保持功能。 相比起梯形丝杠与滚珠丝杠，行星滚柱丝杠在具备自锁能力的同时，其传动效率可达到90%以上（而梯形丝杠仅为60%–70%）。在传动效率、定位精度和承载力等方面，行星滚柱丝杠均大幅优于滚珠丝杠。在要求更高的汽车线控制动系统（EMB）、后轮转向系统（iRWS）等领域，行星滚柱丝杠正逐步替代现有技术体系，成为主流发展方向。目前，行星滚柱丝杠已开始应用于舍弗勒等头部厂商的最新后轮转向系统。图：关键性能参数对比对比维度行星滚柱丝杠滚珠丝杠梯形丝杠精度C0-C5级，优于滚珠丝杠。微米级C3-C7级，部分可达微米级精度低寿命滚珠丝杠的10-15倍，5万小时以上 1/10-1/15于行星滚柱丝杠寿命远低于滚珠丝杠效率90-98%85%-92%60%-70%承载力3-6倍于滚珠丝杠基准，承载能力低于行星滚柱丝杠低负载能力自锁性能自锁不能自锁能自锁资料来源：久谦中台|信息技术公众号，天风证券研究所6汽车应用领域1——刹车系统2✓2.1 刹车系统发展趋势是向EHB与EMB演进✓2.2 线控制动对丝杠的应用，行星滚柱丝杠逐步成为首选方案✓2.3 未来EMB在汽车中渗透率有望于2030年上升至40%7传统液压制动系统正在向电液混合制动（EHB）和电子机械制动（EMB）演进。EHB代表传统液压制动的电动化升级，典型实现为博世iBooster+ESP组合和博世IPB，实现汽车制动在120-150毫秒左右。EMB以纯线控、无液压管路为特征，由电机直接驱动制动钳，将汽车制动相应速度从150毫秒，缩减至80毫秒，大幅提升汽车的行驶安全性。目前，EMB因工作环境恶劣，电子元器件易受干扰，系统安全性和可靠性不足等问题，还未进入量产阶段。但特斯拉，蔚来，采埃孚等多家公司已布局。此外，EMB满足自动驾驶的高性能要求，是L3的最佳选项。EHB技术成熟，市场渗透率已超过50%，其执行机构仅需1根滚珠丝杠；EMB单车则需要4根。随着汽车行业向电动化、智能化的快速发展，L3及以上智能驾驶电动汽车对整车制动系统提出了更高的技术要求。EMB技术凭借其快速响应、高精度控制、轻量化及智能化潜力，EMB有望成为下一代智能汽车的核心技术之一。图：EMB政策与实施时间表项目时间节点具体要求/内容备注中国GB21670预计2026年7月新增EMB相关技术要求与标准新款GB21670预计2026年7月发布。欧盟ECE将在2025年发布明确EMB技术的相关标准ECE已完成EMB标准修订的