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四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)容
不知道大家有沒有想過這樣一個(gè)問題，汽車轉(zhuǎn)向輪為什么是前輪？為什么不是后輪或者四輪？當(dāng)然，工程師們?cè)缇拖氲竭@個(gè)問題了！并且早在一個(gè)世紀(jì)以前就已經(jīng)成功研制出了四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)。以下是小編整理的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)內(nèi)容，希望對(duì)大家有所幫助。
四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)
考德威爾谷卡車和客車公司是一個(gè)澳大利亞的汽車制造商，該公司早在1907年就已生產(chǎn)出了具有四驅(qū)系統(tǒng)以及四輪轉(zhuǎn)向功能的拖拉機(jī)。對(duì)，沒錯(cuò)，由于拖拉機(jī)的工作及使用環(huán)境比較復(fù)雜，需要具有一定的越野能力，所以第一輛使用四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)的輪式車輛是考德威爾谷卡車和客車公司生產(chǎn)的拖拉機(jī)。
然而這并不是世界上公認(rèn)的最早使用四輪轉(zhuǎn)向功能的汽車，首先這并不是一輛汽車，并且也沒有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的量產(chǎn)，在1912年該公司的卡車生產(chǎn)資質(zhì)就被取消了。那么第一輛采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的汽車是由誰(shuí)制造的呢？
在四輪轉(zhuǎn)向拖拉機(jī)問世三十年后，梅賽德斯奔馳于1937年推出其越野車家族中的新一代產(chǎn)品——Gelndewagen G5(W152)，不同于之前的G1、G4車型，G5采用了常規(guī)的雙車軸結(jié)構(gòu)，并且車身尺寸也因此而減小，更重要的是采用了四輪驅(qū)動(dòng)以及四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)。
采用雙車軸的Gelndewagen G5可以容納4至5名乘員，并支持個(gè)性化定制，多種車身選擇以及各種衍生車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型之一，在軍方以及民有市場(chǎng)都獲得了不錯(cuò)的反響。
但是總共不到四百臺(tái)的銷量以及僅五年的生命周期，使它并不能稱之為最早采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的量產(chǎn)車型。直到1987年，汽車史上第一個(gè)真正意義上采用四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的量產(chǎn)車型出現(xiàn)在了本田的產(chǎn)品目錄中。
也是從本田推出搭載四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的第三代Prelude那個(gè)時(shí)期開始，日本、歐洲的一些汽車廠商也紛紛開始研究四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，并很快就推出了相應(yīng)車型。然而，作為一個(gè)剛開始大規(guī)模使用的新技術(shù)，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的研究方向以及實(shí)際使用效果在各大汽車廠商之間出現(xiàn)了明顯的差異。
經(jīng)典的后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向
比起四輪轉(zhuǎn)向，國(guó)人可能對(duì)后輪轉(zhuǎn)向會(huì)更加熟悉，而這與早期進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)的雪鐵龍富康不無(wú)關(guān)系。自雪鐵龍富康在中國(guó)市場(chǎng)上市以來(lái)，其搭載的后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)就成為其一大賣點(diǎn)，并幫助其成為暢銷十年的車壇常青樹。除此之外，采用后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)的雪鐵龍賽車也在各大國(guó)際賽事中頻繁獲獎(jiǎng)。
在ZX車型之后，優(yōu)異的性能表現(xiàn)以及良好的使用穩(wěn)定性使得雪鐵龍為旗下更多地車型增加該技術(shù)的使用，除了大家所熟知的富康，塞納、畢加索、C2、標(biāo)致206等車型也采用了后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)。
其實(shí)后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)并不復(fù)雜，由于是被動(dòng)控制，所以并沒有像本田Prelude一樣，有一根從前橋連接后橋的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)軸，僅僅通過在后輪與懸架，懸架與車身之間布置了一些橡膠軟墊，通過橡膠把懸架與車身柔性連接。由于橡膠存在一定彈性，而在彈性限度內(nèi)又有相當(dāng)高的強(qiáng)度，所以在汽車轉(zhuǎn)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)車輪做一定角度的前束角變化。
由于在過彎時(shí)前后輪都可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向角度的改變，其轉(zhuǎn)彎半徑將會(huì)降低，減緩了一般前驅(qū)車輛轉(zhuǎn)向不足的轉(zhuǎn)向特性。
雖然采用了橡膠墊變形的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)后輪的隨動(dòng)轉(zhuǎn)向功能，但是其轉(zhuǎn)向角度非常小，只能進(jìn)行與前輪同方向的轉(zhuǎn)向，并且只有在車速并不是太低地時(shí)候才會(huì)起作用。
靈活的后輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向
隨著汽車技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，后輪隨動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)已經(jīng)逐漸滿足不了人們對(duì)于車輛轉(zhuǎn)向性能的要求，主動(dòng)式的后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)現(xiàn)在正有大范圍普及的趨勢(shì)。隨著車輛軸距的不斷增加，車輛的轉(zhuǎn)彎半徑逐漸增大，特別是在豪華車領(lǐng)域，過長(zhǎng)的軸距使得車輛在日常使用中會(huì)遇到諸多不便，于是，能夠有效解決此類問題的后輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向技術(shù)也就應(yīng)運(yùn)而生。
對(duì)于主動(dòng)式后輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，不僅要能夠進(jìn)行與前輪同向、反向的靈活調(diào)節(jié)，還要有一套科學(xué)的調(diào)節(jié)邏輯。
在寶馬5系與7系上配備的后輪主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)，在低于60km/h的速度行駛過程中，這套主動(dòng)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)能夠讓后輪向前輪相反的方向扭轉(zhuǎn)2.5度，這也使得轉(zhuǎn)向更加輕便靈活，而當(dāng)行駛速度高于60km/h的時(shí)候，后輪則會(huì)與前輪的轉(zhuǎn)向方向完全一致，配合動(dòng)態(tài)阻尼控制(自適應(yīng)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(zhuǎn)向簡(jiǎn)介
所謂四輪轉(zhuǎn)向(four wheel Steering , 4WS)是指汽車轉(zhuǎn)向過程中，4個(gè)車輪可根據(jù)前輪或行車速度等信號(hào)同時(shí)相對(duì)車身偏轉(zhuǎn)。四輪轉(zhuǎn)向汽車的后輪可以與前輪同向偏轉(zhuǎn)，可以反向偏轉(zhuǎn)。
若后輪的轉(zhuǎn)向與前輪轉(zhuǎn)向方向相同，則稱同向控制模式。其轉(zhuǎn)彎半徑比兩輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)彎半徑大。汽車在40km/h 以上行駛時(shí)，后輪同向偏轉(zhuǎn)角為2.5°。其作用是汽車在轉(zhuǎn)向時(shí)車身與行駛方向的偏轉(zhuǎn)角小，減少了汽車調(diào)整行駛轉(zhuǎn)向時(shí)的旋轉(zhuǎn)和側(cè)滑，提高了操縱穩(wěn)定性，且能保證汽車在潮濕路面上穩(wěn)定地轉(zhuǎn)向。
若后輪的轉(zhuǎn)向與前輪轉(zhuǎn)向方向相反，稱反向（逆向）控制模式，其轉(zhuǎn)彎半徑比兩輪轉(zhuǎn)向的轉(zhuǎn)彎半徑小。低速時(shí)后輪逆向偏轉(zhuǎn)角最大為5°，適用于汽車駛?cè)胲噹?kù)和在狹窄的拐角處轉(zhuǎn)彎。隨著車速的升高，后輪轉(zhuǎn)向角變小，在車速達(dá)到達(dá)40km/h 時(shí)轉(zhuǎn)向角變成0°。這就提高了汽車停車或在狹小空間轉(zhuǎn)向的機(jī)動(dòng)性。
四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的工作方式有機(jī)械式、液壓式和電動(dòng)式等實(shí)現(xiàn)方式。
優(yōu)點(diǎn)
隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，主動(dòng)安全性日益受到重視。四輪轉(zhuǎn)向是提高主動(dòng)安全性的方法之一。四輪轉(zhuǎn)向車輛首次出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代的日本。近年來(lái)，本田、日產(chǎn)、馬自達(dá)等汽車廠商紛紛推出了帶有四輪轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)的概念車，并把一些成熟的四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)應(yīng)用到了它的普及型汽車中，提高了其汽車的主動(dòng)安全性。
四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)具有以下顯著的優(yōu)點(diǎn)：
首先，在轉(zhuǎn)向時(shí)能夠基本保持車輛質(zhì)心側(cè)偏角為零，且能夠改善汽車對(duì)轉(zhuǎn)向盤輸入的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，在一定程度上改善了橫擺角速度和側(cè)向加速度的瞬態(tài)響應(yīng)性能指標(biāo)，明顯改善車輛高速行駛的穩(wěn)定性。當(dāng)在高速行駛中轉(zhuǎn)向時(shí)，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過后輪與前輪的同相轉(zhuǎn)向，能有效降低/消除車輛側(cè)滑事故的發(fā)生幾率，明顯改善車輛高速行駛的穩(wěn)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）高速駕車的疲勞程度。
其次，縮小車輛低速轉(zhuǎn)向時(shí)的轉(zhuǎn)彎半徑。在低速轉(zhuǎn)向時(shí)，車輛因前后輪的反向轉(zhuǎn)向能夠縮小轉(zhuǎn)彎半徑達(dá)20%。四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)使大型車輛具有如同小型車輛的操縱及泊車敏捷性。
再次，提高了車輛的掛車能力。通過轉(zhuǎn)向后軸對(duì)掛車的轉(zhuǎn)向牽引，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)極大地提高了轉(zhuǎn)向操作隨動(dòng)性和正確性，改善了車輛掛車行駛的操縱性、穩(wěn)定性及安全性。
四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)功用
四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)（4WS），是指后輪也和前輪相似，具有一定的轉(zhuǎn)向功能，不僅可以與前輪同方向轉(zhuǎn)向，也可以與前輪反方向轉(zhuǎn)向。
四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主要作用是：
�。�1）提高汽車在高速行駛或在側(cè)向風(fēng)力作用時(shí)的操作穩(wěn)定性；
�。�2）能在整個(gè)車速范圍內(nèi)提高車輛對(duì)轉(zhuǎn)向輸入的響應(yīng)速度；
（3）改善在低速下的操縱輕便性，以及減小汽車轉(zhuǎn)彎半徑，改善機(jī)動(dòng)性。
4WS 汽車在低速轉(zhuǎn)彎時(shí)，前后車輪逆相位轉(zhuǎn)向，可減小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑；在高速轉(zhuǎn)彎時(shí)，前后輪主要作同相位轉(zhuǎn)向，能減少車輛質(zhì)心側(cè)偏角，降低車輛橫擺率的穩(wěn)態(tài)超調(diào)量等，進(jìn)一步提高車輛操縱穩(wěn)定性。
原理
汽車轉(zhuǎn)向的基本過程都是使汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生重心的平移和繞著重心的轉(zhuǎn)動(dòng)，這兩種運(yùn)動(dòng)的結(jié)合促使汽車完成了轉(zhuǎn)向的過程。
當(dāng)汽車方向盤的轉(zhuǎn)角和車速確定的時(shí)候，那么前輪轉(zhuǎn)向（FWS）汽車的行駛狀態(tài)是單一的，而四輪轉(zhuǎn)向汽車的行駛狀態(tài)則會(huì)隨著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)，以滿足汽車安全性、機(jī)動(dòng)性操縱穩(wěn)定性等性能需求。
減小轉(zhuǎn)彎半徑
前輪轉(zhuǎn)向（2WS）汽車的情況是后輪不轉(zhuǎn)向，所以轉(zhuǎn)向中心大致在后軸的延長(zhǎng)線上。4WS汽車的情況是對(duì)后輪進(jìn)行逆向操縱，轉(zhuǎn)向中心比2WS汽車靠近車體處。在低速轉(zhuǎn)向時(shí)，若兩車前輪轉(zhuǎn)向角相同，則4WS汽車的轉(zhuǎn)向半徑更小，內(nèi)輪差也小，轉(zhuǎn)向性能好。對(duì)乘用車而言，如果后輪逆向轉(zhuǎn)向5度，則可以減少最小轉(zhuǎn)向半徑0.5米，內(nèi)輪差約0.1米。
改善穩(wěn)定性
汽車轉(zhuǎn)向是下列兩運(yùn)動(dòng)的合成運(yùn)動(dòng)：汽車質(zhì)心繞轉(zhuǎn)向中心的公轉(zhuǎn)和汽車?yán)@質(zhì)心的自轉(zhuǎn)。前輪轉(zhuǎn)向時(shí)，前輪產(chǎn)生側(cè)偏角α，并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力使車體開始自轉(zhuǎn)，當(dāng)車體出現(xiàn)自轉(zhuǎn)時(shí)，后輪產(chǎn)生側(cè)偏角β，和旋轉(zhuǎn)向心力，車速越高，離心力越大，所以必須給前輪更大的側(cè)偏角，使它產(chǎn)生更大的旋轉(zhuǎn)向心力，與此同時(shí)，后輪也產(chǎn)生與此相應(yīng)的側(cè)偏角，車體的自轉(zhuǎn)趨勢(shì)更加嚴(yán)重。也就是說(shuō)，車速越高，轉(zhuǎn)向時(shí)容易引起車輛的旋轉(zhuǎn)和側(cè)滑。
理想的高速轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)狀態(tài)是盡可能使車體的傾向和前進(jìn)方向一致，以防多余的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使前后輪產(chǎn)生足夠的旋轉(zhuǎn)向心力。在4WS汽車通過對(duì)后輪同向轉(zhuǎn)向操縱，使后輪也產(chǎn)生側(cè)偏角α，使它與前輪的旋轉(zhuǎn)向心力相平衡，從而抑制自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，得到車體方向和車輛前進(jìn)方向一致的穩(wěn)定轉(zhuǎn)向狀態(tài)。
汽車在做高速直線行駛時(shí)，由于受到不平路面和側(cè)向風(fēng)的影響經(jīng)常會(huì)走偏。這時(shí)有四輪轉(zhuǎn)向裝置的汽車的微處理機(jī)就會(huì)根據(jù)車速和前輪轉(zhuǎn)角加以計(jì)算，確定后輪的轉(zhuǎn)角數(shù)值，以變動(dòng)對(duì)變動(dòng)來(lái)保持車子行駛的穩(wěn)定性。
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