汽車四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)現(xiàn)狀分析

ainet.cn 2009年04月11日

本田Prelude轎車、馬自達602轎車及GMBlazerXT-1概念車都曾經(jīng)應(yīng)用了四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)。其主要目的是增強轎車在高速行駛或在側(cè)向風(fēng)力作用下的操縱穩(wěn)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(diào)整，以減少調(diào)頭時的轉(zhuǎn)彎半徑。

四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)工作原理

我們以德爾福公司的Quadrasteer四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)為例對四輪轉(zhuǎn)向進行介紹，它也是目前最為先進的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)之一。Quadrasteer通過安裝在后軸殼體內(nèi)的電控電機驅(qū)動執(zhí)行器(類似轉(zhuǎn)向齒條)來控制后輪的轉(zhuǎn)向動作，其控制指令的生成源自傳感器與復(fù)雜的電子控制單元ECU。與機械式連桿操縱方式不同，Quadrasteer系統(tǒng)的后輪轉(zhuǎn)向應(yīng)用了最新的汽車電子技術(shù)一線控技術(shù)。

根據(jù)現(xiàn)時車速的不同，系統(tǒng)轉(zhuǎn)向后軸具有三種轉(zhuǎn)向動作：異相、中相和同相。低速行駛時，后輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向動作的反應(yīng)，更容易使車輛就位。

系統(tǒng)有四個主要部件一一前輪定位傳感器、可轉(zhuǎn)向的整體準雙曲面后軸、電動機驅(qū)動的執(zhí)行器以及一個控制單元。當(dāng)按動按鈕選定四輪轉(zhuǎn)向(4WS或4WS掛車)模式時，Quadrasteer系統(tǒng)處于激活狀態(tài)。Quadrasteer系統(tǒng)配備了兩個傳感器，其中一個傳感器安裝在轉(zhuǎn)向柱上，用以檢測轉(zhuǎn)向盤的轉(zhuǎn)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(nèi)存的微處理器的集成單體。每只微處理器根據(jù)轉(zhuǎn)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(tǒng)自檢功能以確定系統(tǒng)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(shù)據(jù)來確定轉(zhuǎn)向令是否正在正確執(zhí)行。如果一切正常，那么ECU將啟動后軸轉(zhuǎn)向驅(qū)動電機。在此過程中，微處處器以0.004s/次的頻率持續(xù)不斷地反復(fù)進行轉(zhuǎn)向角度的計算和轉(zhuǎn)向系故障自檢。一旦四輪轉(zhuǎn)向系出現(xiàn)異?；騻鞲衅鞒霈F(xiàn)錯誤時，后軸轉(zhuǎn)向執(zhí)行電機立即自動驅(qū)動后軸回正，同時，系統(tǒng)由4WS切換進入2WS(傳統(tǒng)的2前輪轉(zhuǎn)向)的安全轉(zhuǎn)向模式。即便在轉(zhuǎn)向過程中ECU出現(xiàn)災(zāi)難性故障，后軸轉(zhuǎn)向齒條機構(gòu)內(nèi)部的回位彈簧也能夠使后軸慢慢回復(fù)中立位置，并同時使后輪轉(zhuǎn)向電機關(guān)閉以阻塞后輪的轉(zhuǎn)向動作。

四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)優(yōu)點

德爾福Quadrasteer四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)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(yōu)點：

首先，縮小車輛低速轉(zhuǎn)向時的轉(zhuǎn)彎半徑。在低速轉(zhuǎn)向時，車輛因前后輪的反向轉(zhuǎn)向能夠縮小轉(zhuǎn)彎半徑達20%。四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)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(wěn)定性。當(dāng)在高速行駛中轉(zhuǎn)向時，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通過后輪與前輪的同相轉(zhuǎn)向，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。

再次，提高了車輛的掛車能力。通過轉(zhuǎn)向后軸對掛車的轉(zhuǎn)向牽引，四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)極大地提高了車輛掛車行駛的操縱性、穩(wěn)定性及安全性。

四輪轉(zhuǎn)向的發(fā)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(xù)著獨立采用四輪轉(zhuǎn)向的傳統(tǒng)。但四輪轉(zhuǎn)向受到了電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)和橫向偏擺控制系統(tǒng)的威脅，這兩種裝置都能夠便四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)一樣糾正轉(zhuǎn)向不足/轉(zhuǎn)向過度，而不會導(dǎo)致成本和重量增力口過多不利影響。日產(chǎn)SkylineGT-R仍在向世人證明四輪轉(zhuǎn)向是具有價值的挑戰(zhàn)性駕控特性。通過電腦輔助，日產(chǎn)的超級HICAS系統(tǒng)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(dāng)您面臨彎角的挑戰(zhàn)時，后輪將首先逆向轉(zhuǎn)向，以便提升初始轉(zhuǎn)向響應(yīng)的敏銳度。然后，當(dāng)傳感器感應(yīng)到汽車回應(yīng)轉(zhuǎn)向操控時，后輪將在與前輪相同的方向轉(zhuǎn)向，從而立刻導(dǎo)入后胎的滑動響應(yīng)，這種響應(yīng)可有助于調(diào)整攻彎的角度。由于電腦在監(jiān)控著整個過程，轉(zhuǎn)向過度量將一直得到抑制。所以現(xiàn)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(zhuǎn)向技術(shù)極大地提升了大型車輛的操縱性、穩(wěn)定性、安全性及舒適性，是一項與防抱制動系統(tǒng)ABS、牽引力控制系統(tǒng)TCS相媲美的具有劃時代意義的汽車技術(shù)革命，改變了大型車輛的未來，并可望于未來的5年內(nèi)成為大型車輛最受歡迎的選裝件之一。