什麼是四輪轉向4WS?

1.四輪轉向4WS

簡介:

四輪轉向(4WS,4 Wheel Steering)除瞭傳統的以前輪為轉向輪,後兩輪也是轉向輪,即四輪轉向。在20世紀80年代中期開始發展,其主要目的是提高汽車在高速行駛或在側向風力作用時的操作穩定性,改善在低速下的操縱輕便性,以及減小在停車場時的轉彎半徑。四輪轉向主要有兩種方式:當後輪轉向與前輪轉向方向相同時稱為同向位轉向;當後輪轉向與前輪轉向方向相反時稱為逆向位轉向。

技術:

目前被很多公司所采用,其中大多應用在瞭大型車輛上,也有一些SUV以及跑車具有四輪轉向的功能。配備四輪轉向之後,車輛可以減少轉彎半徑、提高低速行駛時的機動性以及高速行駛時的操縱性和可控制能力。我們以德爾福公司的OUADRASTEER四輪轉向系統為例對四輪轉向進行介紹,它也是目前最為先進的四輪轉向系統之一。

OUADRASTEER是在傳統的前輪轉向基礎上增加瞭一個電動盾輪轉向系統。系統有四個主要部件mdash;mdash;前輪定位傳感器、可轉向的整體準雙曲面後軸、電動機驅動的執行器以及一個控制單元。前輪定位傳感器和車輛速度傳感器連續不斷地向控制單元報告數據,控制單元根據報告的數據確定後輪合適的角度。通過計算,決定正確的操作階段。

該系統有三種主要運行方式:負相、中相、正相。低速行駛時.後輪轉彎方向與前輪相反,這就是負相。中速行駛時,後輪筆直而保持中相。高速行駛時,後輪處於正相,和前輪轉彎方向相同。在低速行駛時負相拖曳操縱,尾部跟隨車輛的真實軌跡,比兩輪轉向更緊密。這使得在城市交通中的駕駛更容易。低速操縱時,如倒車上船板或野營帶拖車停車時,OUADRASTEER將使操縱更容易。倒拖車時。負相極大地改進拖車對轉向動作的反應,更容易使車輛就位。

QUADRASTEER提高瞭車輛的高速行駛平穩性。高速行駛時後輪和前輪的轉向相同,有助於減少車輛側滑或扭擺,對平衡車輛在超車、變道、或躲避不平路面時的反應均有幫助。此外,OUADRASTEER和四輪驅動系統也可以完全兼容,並能提高四輪驅動系統的性能,根據制造廠商的要求,既能由駕駛員選擇,又能實現全自動化。比如,使用選擇界面,駕駛員就能調節不同駕駛條件下後輪轉向的性能。選擇模式包括一個一般駕駛, 一個拖車拖運,一個兩輪轉向。如果四輪轉向系統損壞的話,QUADRSEER系統還可控制回到正常兩輪轉向模式。

系統部件:

系統有四個主要部件一一前輪定位傳感器、可轉向的整體準雙曲面後軸、電動機驅動的執行器以及一個控制單元。

當按動按鈕選定四輪轉向(4WS或4WS掛車)模式時,Quadrasteer系統處於激活狀態。Quadrasteer系統配備瞭兩個傳感器,其中一個傳感器安裝在轉向柱上,用以檢測轉向盤的轉向角度;同時另一個傳感器安裝在變速器上,用於提供車速信號。來自這兩個傳感器的信號都能及時傳遞至ECU。事實上,ECU是一個包含兩個具有10MHz運行速度及128K內存的微處理器的集成單體。每隻微處理器根據轉向及車速傳感器的輸入信息進行獨立運算,並同時啟動系統自檢功能以確定系統自身功能是否正常。然後,ECU通過比較兩個微處理器的計算數據來確定轉向令是否正在正確執行。如果一切正常,那麼ECU將啟動後軸轉向驅動電機。在此過程中,微處處器以0.004s/次的頻率持續不斷地反復進行轉向角度的計算和轉向系故障自檢。一旦四輪轉向系出現異常或傳感器出現錯誤時,後軸轉向執行電機立即自動驅動後軸回正,同時,系統由4WS切換進入2WS(傳統的2前輪轉向)的安全轉向模式。即便在轉向過程中ECU出現災難性故障,後軸轉向齒條機構內部的回位彈簧也能夠使後軸慢慢回復中立位置,並同時使後輪轉向電機關閉以阻塞後輪的轉向動作。

優點:

首先,縮小車輛低速轉向時的轉彎半徑。在低速轉向時,車輛因前後輪的反向轉向能夠縮小轉彎半徑達20百分比。四輪轉向技術使大型車輛具有如同小型車班的操縱及泊車敏捷性。   

其次,明顯改善車輛高速行駛的穩定性。當在高速行駛中轉向時,四輪轉向系統通過後輪與前輪的同相轉向,有效降低/消除車輛側滑事故的發生幾率,明顯改善車輛高速行駛的穩定性及安全性,進而緩解駕駛者在各種路況下(尤其是在風雨天)高速駕車的疲勞程度。   

再次,提高瞭車輛的掛車能力。通過轉向後軸對掛車的轉向牽引,四輪轉向系統極大地提高瞭車輛掛車行駛的操縱性、穩定性及安全性。

發展前景:

從20世紀80年代末期到今天,日本汽車制造商一直延續著獨立采用四輪轉向的傳統。但四輪轉向受到瞭電子穩定控制系統和橫向偏擺控制系統的威脅,這兩種裝置都能夠使四輪轉向系統一樣糾正轉向不足/轉向過度,而不會導致成本和重量增加過多不利影響。

日產Skyline GT-R仍在向世人證明四輪轉向是具有價值的挑戰性駕控特性。通過電腦輔助,日產的超級HICAS系統啟用瞭嚴密控制的直排輪剎車,這種形式可以被任何一種替代手段予以貫徹。當您面臨彎角的挑戰時,後輪將首先逆向轉向,以便提升初始轉向響應的敏銳度。然後,當傳感器感應到汽車回應轉向操控時,後輪將在與前輪相同的方向轉向,從而立刻導入後胎的滑動響應,這種響應可有助於調整攻彎的角度。由於電腦在監控著整個過程,轉向過度量將一直得到抑制。所以現在除瞭一些大型卡車和賽車使用外,乘用車幾乎都沒有使用,四輪轉向技術極大地提升瞭大型車輛的操縱性、穩定性、安全性及舒適性,是一項與防抱制動系統ABS、牽引力控制系統TCS相媲美的具有劃時代意義的汽車技術革命,改變瞭大型車輛的未來,並可望於未來的5年內成為大型車輛最受歡迎的選裝件之一。

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