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汽车四轮转向技术现状分析

发布时间:2020-02-15 21:05:22 编辑:笔名

汽车四轮转向技术现状分析

上世纪80年代的本田Prelude轿车、马自达602轿车及GM BlazerXT-1概念车都曾经应用了四轮转向技术。其主要目的是增强轿车在高速行驶或在侧向风力作用下的操纵稳定性,改善低速时的操纵轻便性,在轿车高速行驶时便于由一个车道向另一个车道的移动调整,以减少调头时的转弯半径。

四轮转向系统工作原理

我们以德尔福公司的Quadrasteer四轮转向系统为例对四轮转向进行介绍,它也是目前最为先进的四轮转向系统之一。Quadrasteer通过安装在后轴壳体内的电控电机驱动执行器(类似转向齿条)来控制后轮的转向动作,其控制指令的生成源自传感器与复杂的电子控制单元ECU。与机械式连杆操纵方式不同,Quadrasteer系统的后轮转向应用了最新的汽车电子技术一线控技术。

根据现时车速的不同,系统转向后轴具有三种转向动作:异相、中相和同相。低速行驶时,后轮转弯方向与前轮相反,这就是异相。中速行驶时,后轮笔直而保持中相。高速行驶时,后轮处于正相,和前轮转弯方向相同。在低速行驶时,异相拖曳操纵,尾部跟随车辆的真实轨迹,比两轮转向更紧密。这使得在城市交通中的驾驶更容易。低速操纵时,如倒车上船板或野营带拖车停车时,Quadrasteer将使操纵更容易。倒拖车时。负相极大地改进拖车对转向动作的反应,更容易使车辆就位。

系统有四个主要部件一一前轮定位传感器、可转向的整体准双曲面后轴、电动机驱动的执行器以及一个控制单元。当按动按钮选定四轮转向(4WS或4WS挂车)模式时,Quadrasteer系统处于激活状态。Quadrasteer系统配备了两个传感器,其中一个传感器安装在转向柱上,用以检测转向盘的转向角度;同时另一个传感器安装在变速器上,用于提供车速信号。来自这两个传感器的信号都能及时传递至ECU。事实上,ECU是一个包含两个具有IOMHz运行速度及128K内存的微处理器的集成单体。每只微处理器根据转向及车速传感器的输入信息进行独立运算,并同时启动系统自检功能以确定系统自身功能是否正常。然后,ECU通过比较两个微处理器的计算数据来确定转向令是否正在正确执行。如果一切正常,那么ECU将启动后轴转向驱动电机。在此过程中,微处处器以0.004s/次的频率持续不断地反复进行转向角度的计算和转向系故障自检。一旦四轮转向系出现异常或传感器出现错误时,后轴转向执行电机立即自动驱动后轴回正,同时,系统由4WS切换进入2WS(传统的2前轮转向)的安全转向模式。即便在转向过程中ECU出现灾难性故障,后轴转向齿条机构内部的回位弹簧也能够使后轴慢慢回复中立位置,并同时使后轮转向电机关闭以阻塞后轮的转向动作。

四轮转向系统优点

德尔福Quadrasteer四轮转向技术极大地提高了SUV、MPV、大型皮卡和卡车的操纵性及舒适性。简单地说,Ouadrasteer系有如下优点:

首先,缩小车辆低速转向时的转弯半径。在低速转向时,车辆因前后轮的反向转向能够缩小转弯半径达20%。四轮转向技术使大型车辆具有如同小型车班的操纵及泊车敏捷性。

其次,明显改善车辆高速行驶的稳定性。当在高速行驶中转向时,四轮转向系统通过后轮与前轮的同相转向,有效降低/消除车辆侧滑事故的发生几率,明显改善车辆高速行驶的稳定性及安全性,进而缓解驾驶者在各种路况下(尤其是在风雨天)高速驾车的疲劳程度。

再次,提高了车辆的挂车能力。通过转向后轴对挂车的转向牵引,四轮转向系统极大地提高了车辆挂车行驶的操纵性、稳定性及安全性。

四轮转向的发展前景

从20世纪80年代末期到今天,日本汽车制造商一直延续着独立采用四轮转向的传统。但四轮转向受到了电子稳定控制系统和横向偏摆控制系统的威胁,这两种装置都能够便四轮转向系统一样纠正转向不足/转向过度,而不会导致成本和重量增力口过多不利影响。日产Skyline GT-R仍在向世人证明四轮转向是具有价值的挑战性驾控特性。通过电脑辅助,日产的超级HICAS系统启用了严密控制的直排轮刹车

,这种形式可以被任何一种替代手段予以贯彻。当您面临弯角的挑战时,后轮将首先逆向转向,以便提升初始转向响应的敏锐度。然后,当传感器感应到汽车回应转向操控时,后轮将在与前轮相同的方向转向,从而立刻导入后胎的滑动响应,这种响应可有助于调整攻弯的角度。由于电脑在监控着整个过程,转向过度量将一直得到抑制。所以现在除了一些大型卡车和赛车使用外,乘用车几乎都没有使用,四轮转向技术极大地提升了大型车辆的操纵性、稳定性、安全性及舒适性,是一项与防抱制动系统ABS、牵引力控制系统TCS相媲美的具有划时代意义的汽车技术革命,改变了大型车辆的未来,并可望于未来的5年内成为大型车辆最受欢迎的选装件之一。

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