四輪轉向系統內容

四輪轉向系統內容

　　不知道大家有沒(méi)有想過(guò)這樣一個(gè)問(wèn)題，汽車(chē)轉向輪為什么是前輪？為什么不是后輪或者四輪？當然，工程師們早就想到這個(gè)問(wèn)題了！并且早在一個(gè)世紀以前就已經(jīng)成功研制出了四輪轉向技術(shù)。以下是小編整理的四輪轉向系統內容，希望對大家有所幫助。

　　四輪轉向系統

　　考德威爾谷卡車(chē)和客車(chē)公司是一個(gè)澳大利亞的汽車(chē)制造商，該公司早在1907年就已生產(chǎn)出了具有四驅系統以及四輪轉向功能的拖拉機。對，沒(méi)錯，由于拖拉機的工作及使用環(huán)境比較復雜，需要具有一定的越野能力，所以第一輛使用四輪轉向技術(shù)的輪式車(chē)輛是考德威爾谷卡車(chē)和客車(chē)公司生產(chǎn)的拖拉機。

　　然而這并不是世界上公認的最早使用四輪轉向功能的汽車(chē)，首先這并不是一輛汽車(chē)，并且也沒(méi)有實(shí)現大規模的量產(chǎn)，在1912年該公司的卡車(chē)生產(chǎn)資質(zhì)就被取消了。那么第一輛采用四輪轉向系統的汽車(chē)是由誰(shuí)制造的呢？

　　在四輪轉向拖拉機問(wèn)世三十年后，梅賽德斯奔馳于1937年推出其越野車(chē)家族中的新一代產(chǎn)品——Gelndewagen G5(W152)，不同于之前的G1、G4車(chē)型，G5采用了常規的雙車(chē)軸結構，并且車(chē)身尺寸也因此而減小，更重要的是采用了四輪驅動(dòng)以及四輪轉向系統。

　　采用雙車(chē)軸的Gelndewagen G5可以容納4至5名乘員，并支持個(gè)性化定制，多種車(chē)身選擇以及各種衍生車(chē)型使得它成為了早起梅賽德斯奔馳越野家族中最受歡迎的車(chē)型之一，在軍方以及民有市場(chǎng)都獲得了不錯的反響。

　　但是總共不到四百臺的銷(xiāo)量以及僅五年的生命周期，使它并不能稱(chēng)之為最早采用四輪轉向系統的量產(chǎn)車(chē)型。直到1987年，汽車(chē)史上第一個(gè)真正意義上采用四輪轉向系統的量產(chǎn)車(chē)型出現在了本田的產(chǎn)品目錄中。

　　也是從本田推出搭載四輪轉向系統的第三代Prelude那個(gè)時(shí)期開(kāi)始，日本、歐洲的一些汽車(chē)廠(chǎng)商也紛紛開(kāi)始研究四輪轉向系統，并很快就推出了相應車(chē)型。然而，作為一個(gè)剛開(kāi)始大規模使用的新技術(shù)，四輪轉向系統的研究方向以及實(shí)際使用效果在各大汽車(chē)廠(chǎng)商之間出現了明顯的差異。

　　經(jīng)典的后輪隨動(dòng)轉向

　　比起四輪轉向，國人可能對后輪轉向會(huì )更加熟悉，而這與早期進(jìn)入中國市場(chǎng)的雪鐵龍富康不無(wú)關(guān)系。自雪鐵龍富康在中國市場(chǎng)上市以來(lái)，其搭載的后輪隨動(dòng)轉向技術(shù)就成為其一大賣(mài)點(diǎn)，并幫助其成為暢銷(xiāo)十年的車(chē)壇常青樹(shù)。除此之外，采用后輪隨動(dòng)轉向技術(shù)的雪鐵龍賽車(chē)也在各大國際賽事中頻繁獲獎。

　　在ZX車(chē)型之后，優(yōu)異的性能表現以及良好的使用穩定性使得雪鐵龍為旗下更多地車(chē)型增加該技術(shù)的使用，除了大家所熟知的富康，塞納、畢加索、C2、標致206等車(chē)型也采用了后輪隨動(dòng)轉向技術(shù)。

　　其實(shí)后輪隨動(dòng)轉向系統并不復雜，由于是被動(dòng)控制，所以并沒(méi)有像本田Prelude一樣，有一根從前橋連接后橋的轉向傳動(dòng)軸，僅僅通過(guò)在后輪與懸架，懸架與車(chē)身之間布置了一些橡膠軟墊，通過(guò)橡膠把懸架與車(chē)身柔性連接。由于橡膠存在一定彈性，而在彈性限度內又有相當高的強度，所以在汽車(chē)轉彎時(shí)，后懸架連接點(diǎn)的橡膠軟墊在橫向力的作用下能發(fā)生一定程度的彈性形變，從而帶動(dòng)車(chē)輪做一定角度的前束角變化。

　　由于在過(guò)彎時(shí)前后輪都可以實(shí)現轉向角度的改變，其轉彎半徑將會(huì )降低，減緩了一般前驅車(chē)輛轉向不足的轉向特性。

　　雖然采用了橡膠墊變形的方式來(lái)實(shí)現后輪的隨動(dòng)轉向功能，但是其轉向角度非常小，只能進(jìn)行與前輪同方向的轉向，并且只有在車(chē)速并不是太低地時(shí)候才會(huì )起作用。

　　靈活的后輪主動(dòng)轉向

　　隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，后輪隨動(dòng)轉向技術(shù)已經(jīng)逐漸滿(mǎn)足不了人們對于車(chē)輛轉向性能的要求，主動(dòng)式的后輪轉向系統現在正有大范圍普及的趨勢。隨著(zhù)車(chē)輛軸距的不斷增加，車(chē)輛的轉彎半徑逐漸增大，特別是在豪華車(chē)領(lǐng)域，過(guò)長(cháng)的軸距使得車(chē)輛在日常使用中會(huì )遇到諸多不便，于是，能夠有效解決此類(lèi)問(wèn)題的后輪主動(dòng)轉向技術(shù)也就應運而生。

　　對于主動(dòng)式后輪轉向系統來(lái)說(shuō)，不僅要能夠進(jìn)行與前輪同向、反向的靈活調節，還要有一套科學(xué)的調節邏輯。

　　在寶馬5系與7系上配備的后輪主動(dòng)轉向系統，在低于60km/h的速度行駛過(guò)程中，這套主動(dòng)轉向系統能夠讓后輪向前輪相反的方向扭轉2.5度，這也使得轉向更加輕便靈活，而當行駛速度高于60km/h的時(shí)候，后輪則會(huì )與前輪的轉向方向完全一致，配合動(dòng)態(tài)阻尼控制(自適應懸掛)和動(dòng)態(tài)防傾桿，在減少后排乘客晃動(dòng)感的同時(shí)也大大提高了高速行駛中的安全性。

　　四輪轉向簡(jiǎn)介

　　所謂四輪轉向(four wheel Steering , 4WS)是指汽車(chē)轉向過(guò)程中，4個(gè)車(chē)輪可根據前輪或行車(chē)速度等信號同時(shí)相對車(chē)身偏轉。四輪轉向汽車(chē)的后輪可以與前輪同向偏轉，可以反向偏轉。

　　若后輪的轉向與前輪轉向方向相同，則稱(chēng)同向控制模式。其轉彎半徑比兩輪轉向的轉彎半徑大。汽車(chē)在40km/h 以上行駛時(shí)，后輪同向偏轉角為2.5°。其作用是汽車(chē)在轉向時(shí)車(chē)身與行駛方向的偏轉角小，減少了汽車(chē)調整行駛轉向時(shí)的旋轉和側滑，提高了操縱穩定性，且能保證汽車(chē)在潮濕路面上穩定地轉向。

　　若后輪的轉向與前輪轉向方向相反，稱(chēng)反向（逆向）控制模式，其轉彎半徑比兩輪轉向的轉彎半徑小。低速時(shí)后輪逆向偏轉角最大為5°，適用于汽車(chē)駛入車(chē)庫和在狹窄的拐角處轉彎。隨著(zhù)車(chē)速的升高，后輪轉向角變小，在車(chē)速達到達40km/h 時(shí)轉向角變成0°。這就提高了汽車(chē)停車(chē)或在狹小空間轉向的機動(dòng)性。

　　四輪轉向系統的工作方式有機械式、液壓式和電動(dòng)式等實(shí)現方式。

　　優(yōu)點(diǎn)

　　隨著(zhù)汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，主動(dòng)安全性日益受到重視。四輪轉向是提高主動(dòng)安全性的方法之一。四輪轉向車(chē)輛首次出現于20世紀80年代的日本。近年來(lái)，本田、日產(chǎn)、馬自達等汽車(chē)廠(chǎng)商紛紛推出了帶有四輪轉向控制系統的概念車(chē)，并把一些成熟的四輪轉向技術(shù)應用到了它的普及型汽車(chē)中，提高了其汽車(chē)的主動(dòng)安全性。

　　四輪轉向系統具有以下顯著(zhù)的優(yōu)點(diǎn)：

　　首先，在轉向時(shí)能夠基本保持車(chē)輛質(zhì)心側偏角為零，且能夠改善汽車(chē)對轉向盤(pán)輸入的動(dòng)態(tài)響應特性，在一定程度上改善了橫擺角速度和側向加速度的瞬態(tài)響應性能指標，明顯改善車(chē)輛高速行駛的穩定性。當在高速行駛中轉向時(shí)，四輪轉向系統通過(guò)后輪與前輪的同相轉向，能有效降低/消除車(chē)輛側滑事故的發(fā)生幾率，明顯改善車(chē)輛高速行駛的穩定性及安全性，進(jìn)而緩解駕駛者在各種路況下（尤其是在風(fēng)雨天）高速駕車(chē)的疲勞程度。

　　其次，縮小車(chē)輛低速轉向時(shí)的轉彎半徑。在低速轉向時(shí)，車(chē)輛因前后輪的反向轉向能夠縮小轉彎半徑達20%。四輪轉向技術(shù)使大型車(chē)輛具有如同小型車(chē)輛的操縱及泊車(chē)敏捷性。

　　再次，提高了車(chē)輛的掛車(chē)能力。通過(guò)轉向后軸對掛車(chē)的轉向牽引，四輪轉向系統極大地提高了轉向操作隨動(dòng)性和正確性，改善了車(chē)輛掛車(chē)行駛的操縱性、穩定性及安全性。

　　四輪轉向系統功用

　　四輪轉向系統（4WS），是指后輪也和前輪相似，具有一定的轉向功能，不僅可以與前輪同方向轉向，也可以與前輪反方向轉向。

　　四輪轉向系統的主要作用是：

　�。�1）提高汽車(chē)在高速行駛或在側向風(fēng)力作用時(shí)的操作穩定性；

　�。�2）能在整個(gè)車(chē)速范圍內提高車(chē)輛對轉向輸入的響應速度；

　�。�3）改善在低速下的操縱輕便性，以及減小汽車(chē)轉彎半徑，改善機動(dòng)性。

　　4WS 汽車(chē)在低速轉彎時(shí)，前后車(chē)輪逆相位轉向，可減小車(chē)輛的轉彎半徑；在高速轉彎時(shí)，前后輪主要作同相位轉向，能減少車(chē)輛質(zhì)心側偏角，降低車(chē)輛橫擺率的穩態(tài)超調量等，進(jìn)一步提高車(chē)輛操縱穩定性。

　　原理

　　汽車(chē)轉向的基本過(guò)程都是使汽車(chē)在轉彎時(shí)產(chǎn)生重心的平移和繞著(zhù)重心的轉動(dòng)，這兩種運動(dòng)的結合促使汽車(chē)完成了轉向的過(guò)程。

　　當汽車(chē)方向盤(pán)的轉角和車(chē)速確定的時(shí)候，那么前輪轉向（FWS）汽車(chē)的行駛狀態(tài)是單一的，而四輪轉向汽車(chē)的行駛狀態(tài)則會(huì )隨著(zhù)后輪與前輪之間的角度不同或相同而變得多種多樣，產(chǎn)生不同的行駛狀態(tài)，以滿(mǎn)足汽車(chē)安全性、機動(dòng)性操縱穩定性等性能需求。

　　減小轉彎半徑

　　前輪轉向（2WS）汽車(chē)的情況是后輪不轉向，所以轉向中心大致在后軸的延長(cháng)線(xiàn)上。4WS汽車(chē)的情況是對后輪進(jìn)行逆向操縱，轉向中心比2WS汽車(chē)靠近車(chē)體處。在低速轉向時(shí)，若兩車(chē)前輪轉向角相同，則4WS汽車(chē)的轉向半徑更小，內輪差也小，轉向性能好。對乘用車(chē)而言，如果后輪逆向轉向5度，則可以減少最小轉向半徑0.5米，內輪差約0.1米。

　　改善穩定性

　　汽車(chē)轉向是下列兩運動(dòng)的合成運動(dòng)：汽車(chē)質(zhì)心繞轉向中心的公轉和汽車(chē)繞質(zhì)心的自轉。前輪轉向時(shí)，前輪產(chǎn)生側偏角α，并產(chǎn)生旋轉向心力使車(chē)體開(kāi)始自轉，當車(chē)體出現自轉時(shí)，后輪產(chǎn)生側偏角β，和旋轉向心力，車(chē)速越高，離心力越大，所以必須給前輪更大的側偏角，使它產(chǎn)生更大的旋轉向心力，與此同時(shí)，后輪也產(chǎn)生與此相應的側偏角，車(chē)體的自轉趨勢更加嚴重。也就是說(shuō)，車(chē)速越高，轉向時(shí)容易引起車(chē)輛的旋轉和側滑。

　　理想的高速轉向運動(dòng)狀態(tài)是盡可能使車(chē)體的傾向和前進(jìn)方向一致，以防多余的自轉運動(dòng)使前后輪產(chǎn)生足夠的旋轉向心力。在4WS汽車(chē)通過(guò)對后輪同向轉向操縱，使后輪也產(chǎn)生側偏角α，使它與前輪的旋轉向心力相平衡，從而抑制自轉運動(dòng)，得到車(chē)體方向和車(chē)輛前進(jìn)方向一致的穩定轉向狀態(tài)。

　　汽車(chē)在做高速直線(xiàn)行駛時(shí)，由于受到不平路面和側向風(fēng)的影響經(jīng)常會(huì )走偏。這時(shí)有四輪轉向裝置的汽車(chē)的微處理機就會(huì )根據車(chē)速和前輪轉角加以計算，確定后輪的轉角數值，以變動(dòng)對變動(dòng)來(lái)保持車(chē)子行駛的穩定性。

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