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汽車四輪轉向技術現狀分析

時間:2008-09-27

來源:中國傳動網

導語:上世紀80年代的本田Prelude轎車、馬自達602轎車及GMBlazerXT-1概念車都曾經應用了四輪轉向技術。其主要目的是增強轎車在高速行駛或在側向風力作用下的操縱穩定性,改善低速時的操縱輕便性

上世紀80年代的本田Prelude轎車、馬自達602轎車及GMBlazerXT-1概念車都曾經應用了四輪轉向技術。其主要目的是增強轎車在高速行駛或在側向風力作用下的操縱穩定性,改善低速時的操縱輕便性,在轎車高速行駛時便于由一個車道向另一個車道的移動調整,以減少調頭時的轉彎半徑。 四輪轉向系統工作原理 我們以德爾福公司的Quadrasteer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。Quadrasteer通過安裝在后軸殼體內的電控電機驅動執行器(類似轉向齒條)來控制后輪的轉向動作,其控制指令的生成源自傳感器與復雜的電子控制單元ECU。與機械式連桿操縱方式不同,Quadrasteer系統的后輪轉向應用了最新的汽車電子技術一線控技術。 根據現時車速的不同,系統轉向后軸具有三種轉向動作:異相、中相和同相。低速行駛時,后輪轉彎方向與前輪相反,這就是異相。中速行駛時,后輪筆直而保持中相。高速行駛時,后輪處于正相,和前輪轉彎方向相同。在低速行駛時,異相拖曳操縱,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,Quadrasteer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。 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后軸、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系統處于激活狀態。Quadrasteer系統配備了兩個傳感器,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,用于提供車速信號。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IOMHz運行速度及128K內存的微處理器的集成單體。每只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,并同時啟動系統自檢功能以確定系統自身功能是否正常。然后,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,那么ECU將啟動后軸轉向驅動電機。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,后軸轉向執行電機立即自動驅動后軸回正,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,后軸轉向齒條機構內部的回位彈簧也能夠使后軸慢慢回復中立位置,并同時使后輪轉向電機關閉以阻塞后輪的轉向動作。 四輪轉向系統優點 德爾福Quadrasteer四輪轉向技術極大地提高了SUV、MPV、大型皮卡和卡車的操縱性及舒適性。簡單地說,Ouadrasteer系有如下優點: 首先,縮小車輛低速轉向時的轉彎半徑。在低速轉向時,車輛因前后輪的反向轉向能夠縮小轉彎半徑達20%。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,四輪轉向系統通過后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,提高了車輛的掛車能力。通過轉向后軸對掛車的轉向牽引,四輪轉向系統極大地提高了車輛掛車行駛的操縱性、穩定性及安全性。 四輪轉向的發展前景 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。但四輪轉向受到了電子穩定控制系統和橫向偏擺控制系統的威脅,這兩種裝置都能夠便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力口過多不利影響。日產SkylineGT-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系統啟用了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,后輪將首先逆向轉向,以便提升初始轉向響應的敏銳度。然后,當傳感器感應到汽車回應轉向操控時,后輪將在與前輪相同的方向轉向,從而立刻導入后胎的滑動響應,這種響應可有助于調整攻彎的角度。由于電腦在監控著整個過程,轉向過度量將一直得到抑制。所以現在除了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了大型車輛的操縱性、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,改變了大型車輛的未來,并可望于未來的5年內成為大型車輛最受歡迎的選裝件之一。
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