|
Первые полноуправляемые версии, что появились
Применение систем управления всеми
Нынешняя система 4WS (4 Wheel
Работает система 4WS в
А при движении на большой скорости — в быстром вираже или при
|
4WS: Поворот задних колес в ту же сторону, что и передних,
позволяет сохранить направление и скорость движения центра масс автомобиля, но значительно увеличить мгновенный радиус поворота. При этом уменьшаются действующие на автомобиль боковые силы и, как следствие, повышается курсовая устойчивость |
То есть чувствительность рулевого управления
Подруливающие задние колеса автомобиля.
Рулевое управление с двумя управляемыми осями Подруливающие задние колеса на каких авто
При движении рулем передние колеса двигаются вправо или влево. А что происходит с задними колесами? Они движутся параллельно и не куда не поворачивают. Но есть одно исключение. На некоторых автомобилях применяют подруливающие задние колеса.
Они были изобретены для лучшей управляемости автомобиля в поворотах или при развороте в очень тесном переулке. Принцип действия задних подруливающих колес состоит в том, что когда вы поворачиваете передние колеса до упора вправо, то задние колеса наоборот движутся в левую сторону.
Это очень помогает при ограниченном развороте автомобиля в достаточно узком месте. Но угол отклонения задних колес не велик, максимально он может достигать значения в три градуса. Но и этого хватит, чтобы уменьшить угол разворота автомобиля примерно на 0,6 — 0,8 метра.
При городском движении автомобиля задние колеса тоже поворачиваются в противоположную сторону от передних колес, но на угол 1-2 градуса.
А вот при скорости автомобиля более 60 км/ч задние колеса поворачиваются в одну сторону с передними колесами. Это позволяет автомобилю чуть лучше описывать повороты дороги.
Принцип работы задних подруливающих колес автомобиля
очень прост. На заднем подрамнике автомобиля расположен электромотор, который посредством рулевых тяг приводит в движение ступицы задних колес. Электромотор получает сигнал от блока управления, куда подается вся информация. Информация идет от датчиков положения руля, скорости колес автомобиля и акселерометров, которые способны различать избыточную или недостаточную поворачиваемость машины.
4ws или 4 поворачивающих колеса
Когда водители управляют обычным автомобилем, они поворачивают рулевое колесо, и вслед этому движению передние колеса меняют свое направление — в то время как задние колеса постоянно направлены прямо вперед.
Такова стандартная система, называемая «двухколесное руление» или, сокращенно, 2 WS. Однако некоторые фирмы сейчас выпускают автомобили с четырехколесным рулением (4 WS).
Системы 4 WS разных фирм отличаются друг от друга, но в большинстве из них задние колеса поворачиваются в ту же сторону, что и передние, если автомобиль делает вираж на большой скорости. На малых скоростях направление поворота задних колес при 4 КР противоположно направлению поворота передних. Такая особенность позволяет, в частности, совершать более крутые повороты, что полезно при движении по городу или при парковке в тесных местах. Дорожные испытания систем 4 WS показали, что подобные системы обеспечивают большую безопасность движения. И все же четырехколесное руление не получило пока еще широкого распространения. Из-за того, что стоимость системы 4 WS, по мнению водителей, не оправдывает получаемых с ее помощью преимуществ.
Два колеса против четырех
В 2 КР автомобилях (внизу слева) поворачиваются лишь передние колеса. Если же меняет направление движения 4 КР автомобиль, то могут поворачиваться все четыре колеса (справа).
Как 4 КР поворачивают колеса
Допустим, две машины: 2 КР (голубая) и 4 КР (желтая на рисунке над текстом) начинают с одного места (зеленого) делать медленный крутой поворот.
Благодаря повороту задних колес машина 4 КР поворачивает круче машины 2 КР и, значит, ей требуется меньше места для поворота.
Если эти две машины будут совершать плавный широкий поворот (как показано на правом рисунке), то все колеса машины 4 КР идут, как говорят, колея в колею, и таким образом обеспечивается более надежное сцепление колес с дорожным полотном.
Смена полосы движения
Если водитель перестраивается в другую полосу на скоростном шоссе, то у 2 КР автомобиля проявляется «эффект рыбьего хвоста»: его заднюю часть заносит, потому что задние колеса стремятся идти по старому направлению. Чтобы исправить такое положение, водителю приходится дважды поворачивать рулевое колесо до смены полосы и дважды поворачивать его после смены полосы. У 4 КР автомобиля нет эффекта рыбьего хвоста.
Рулевое колесо и система 4 WS
чувствительные датчики в системе 4 КР следят за тем, насколько повернуто рулевое колесо и, следовательно, передние колеса в каждый момент времени (красная линия на рисунке).
Когда угол поворота руля невелик (первые две колонки), система 4 КР оставляет задние колеса прямо или слегка разворачивает по направлению передних колес. При более резких поворотах — когда рулевое колесо делает более одного полного оборота (четвертая колонка) — система 4 КР поворачивает задние колеса в противоположную сторону.
То, что мы рулим именно передними колесами, воспринимается как само собой разумеющийся факт. Однако любой более-менее опытный водитель знает, что на машине удобнее парковаться задом, то есть когда управляемая ось находится сзади относительно направления движения машины. Так почему же автопроизводители не делают легковушек с управляемыми колесами сзади вместо принятого сейчас повсеместно «переднеуправляемого» стандарта?
Актуальные Автоновости
Существующие системы подруливающих задних колес, устанавливаемые на некоторые современные легковые и большие грузовые машины, ответа на интересующий нас вопрос не дадут. Они именно подруливают, а не рулят.
Основную роль все-равно играют передние колеса. При этом в мире хватает транспорта, который управляется исключительно задними колесами. Например, всевозможные погрузчики: от складских вилочных малюток до карьерных гигантов. Повышенная маневренность, обусловленная задними рулевыми колесами, для них — необходимость. Так чем же хуже в этом смысле легковой транспорт?
Одно из первых объяснений такой «несправедливости» из числа прочих приходящих на ум, — сила традиции. Как повелось «испокон автомобилизма» делать переднюю ось управляющей, так и идет. Но звучит оно, согласитесь, слабовато. Сколько лет был привычен и традиционен, например, задний привод. Но как только придумали более удобный передний, весь мир немедленно наплевал на «традицию» и переориентировался на переднеприводный тип легковушки. Вторая версия, объясняющая факт преобладания передних управляемых колес, — технологическая. Водитель сидит в передней части машины, поэтому «баранка» тоже находится в передней ее части. В таких условиях «тянуть» механизм привода управляемых колес к задней оси — сильно усложнять конструкцию ради совершенно не очевидных преимуществ.
Короче говоря, овчинка выделки не стоит. Версия эта представляется вполне жизнеспособной. Главная же причина, по которой управляемые колеса у большинства машин — передние, совершенно иная. Подсказкой тут может служить именно высокая маневренность тех же погрузчиков, поворотом задних колес способных развернуться практически на месте. Дело в том, что поворачивающие задние колеса сообщают транспортному средству избыточную поворачиваемость. На скоростях 5-10 км/ч она — благо, обеспечивающее великолепную маневренность. Но когда речь идет о скоростидаже немногим большей, каждый поворот задних колес будет приводить к заносу кормы машины.
Актуальные Автоновости
Представьте тот же погрузчик, едущий по улице города с типичной «автомобильной» скоростью 50-60 км/ч. Легковушка на такой скорости спокойно впишется в плавный поворот дороги. А наш условный погрузчик, в лучшем случае, развернется боком и, скорее всего, еще и перевернется. Теперь представим, что будет с машиной, рулящей «задом», на скоростях около 100 км/ч, да еще в дождь, когда дорога скользкая.
Малейшее перестроение — и она закрутится волчком. Именно поэтому, кстати, на всех современных легковушках, оснащенных подруливающей задней подвеской, на больших скоростях задние колеса поворачиваются в ту же сторону, что и передние — чтобы машина смещалась в сторону практически боком, а не поворачивала поперек общему направлению движения.
На пробитое колесо обычно указывает посторонний шум снаружи, а также потеря скорости и ухудшение управляемости. Если машину уводит в сторону, а чтобы удержать её на дороге, приходится прилагать усилия, то, скорее всего, прокол на одном из передних колёс. Если же заносить начинает заднюю часть авто, то проблема именно там.
Когда это случится, вы точно поймёте, в чём дело. Ни в коем случае не паникуйте. Выровняйте автомобиль и, постепенно снижая скорость, съезжайте на обочину.
Как поменять колесо
1. Припаркуйтесь на обочине
Продолжать движение с проколотой шиной нельзя, но и останавливаться посреди дороги тоже не дело. Поэтому не бойтесь проехать пару десятков метров и выберите ровное сухое место на обочине.
Водителям машин с механической коробкой передач нужно обязательно включить первую передачу, а владельцам автоматики — перевести рычаг в положение паркинга (P).
И в любом случае нужно поставить машину на ручник.
2. Установите знак аварийной остановки и подготовьте инструменты
Припарковав машину в безопасном месте, не забудьте включить аварийную сигнализацию и установить знак аварийной остановки, который находится в багажнике. В населённых пунктах его ставят в 20 метрах позади авто, а на трассе — в 40 метрах.
Там же, в багажнике, найдите запаску и домкрат с баллонным ключом. Обычно производитель располагает всё это в специальной нише под поликом, куда можно добраться, приподняв нижнюю панель.
Хорошо, если у вас с собой будет насос и манометр для проверки давления, а также противооткатные упоры. Ну и, конечно, не помешают перчатки, поскольку немного испачкать руки всё же придётся.
3. Снимите колесо
Достав все инструменты и запаску, разложите их рядом с пробитым колесом и попросите всех пассажиров выйти из машины.
Даже если на улице или проливной дождь, безопасность прежде всего.
Несмотря на ручник и включённую передачу, перед установкой домкрата нужно дополнительно зафиксировать колёса с помощью упоров. За них, впрочем, сойдут любые камни или куски кирпича.
Если нужно заменить заднее колесо, упоры ставятся с обеих сторон передних колёс, и наоборот.
Теперь можно приступать к снятию колеса. Сначала освободите диск от пластикового колпака и с помощью баллонного ключа ослабьте болты. Чтобы сдвинуть их с места, понадобится большое усилие, которое можно обеспечить весом своего тела, просто надавив на ключ ногой. Полностью выкручивать болты не надо: достаточно вывернуть их на один оборот.
После этого нужно поднять машину домкратом. Устанавливать его куда попало ни в коем случае нельзя. Специально для этих целей на днище есть небольшие усиленные места, которые обычно находятся позади переднего колеса или сразу перед задним. Производитель обозначает их с помощью треугольников или вырезов внизу порогов.
Если сварной шов закрыт пластиковыми накладками, то они будут прерываться в точках установки домкрата.
Подведите домкрат под днище и начните крутить его рукоятку по часовой стрелке. Обязательно следите, чтобы домкрат поднимался ровно, не кренился.
Если под весом машины нижняя лапа домкрата уходит в грунт, нужно подложить под неё что-то вроде куска доски или кирпича.
Слишком поднимать колесо не стоит. Достаточно остановиться в 5 см от земли. После этого можно полностью вывернуть болты и снять пробитое колесо со ступицы. Его лучше задвинуть под машину в качестве страховки, а болты сложить куда-нибудь на тряпочку, чтобы не потерялись.
4. Установите и проверьте запаску
Осталось поставить вместо проколотого колеса запаску. Для этого совместите отверстия на диске с отверстиями в ступице, наденьте колесо и наживите болты, полностью завернув их от руки.
Гайки, крепящие колёса к ступице, важно установить полукруглой стороной к диску, а не наружу.
Уберите пробитое колесо из-под машины, опустите домкрат и окончательно затяните болты. Делать это нужно правильно. В колёсах с четырьмя или шестью отверстиями попарно затягиваются противоположные болты. Если отверстий пять, то тянуть нужно в таком порядке, будто рисуешь пятиконечную звезду.
Остаётся собрать инструмент, убрать домкрат и упоры, а также проверить давление в установленном колесе и при необходимости подкачать его. Если насоса под рукой нет, можно попросить помощи у проезжающих мимо водителей.
Если используете малогабаритную запаску, так называемую докатку, то не забывайте об осторожности: обычно на ней можно двигаться со скоростью не более 80 км/ч и на расстояние максимум 100 километров.
Ну и, конечно, постарайтесь как можно скорее починить пробитое колесо в специализированном шиномонтаже, чтобы не испытывать судьбу и не ездить без запаски.
Когда японские машины считались самыми-самыми продвинутыми, легенды доносили о том, что в Стране восходящего солнца есть машины, у которых поворачиваются все четыре колеса.
Потом в суете обновок те времена как-то забылись. Бурное начало девяностых годов прошло, и в серийном производстве остались только самые нужные из технических решений той поры. Но сейчас интерес к полноуправляемым шасси снова растет, правда, уже на ином техническом уровне, без дополнительных рулевых валов и с заметно упростившейся задней подвеской.
И
ладно бы только на Porsche 911 GT3 или Lamborghini Aventador — но ведь на обычном Renault Espace тоже внедряют поворачивающиеся задние колеса. В чем смысл такого технического решения, и ради чего шли на такие сложности производители? И почему о технологии забыли до недавнего времени?
Зачем нужна управляемость
Настройка управляемости всегда считалась очень сложной работой, а машины с идеальным балансом попадали в число лучших. Шасси современных машин, на первый взгляд, мало изменилось в сравнении с восьмидесятыми годами, но отличие есть. И оно отлично себя проявляет, если взглянуть на достигаемые машинами скорости на маневре «переставка» или на гоночной трассе.
Современный семейный хэтчбек способен опередить большую часть суперкаров тридцатилетней давности на автодроме, и не в последнюю очередь за счет тонкой настройки управляемости и отличной «цепкости» шасси. Конечно, и резина, и эластичность моторов тоже играют свою роль, но сейчас в первую очередь поговорим о геометрии.
Нет, речь вовсе не о школьном предмете — я про геометрию шасси. Это набор параметров, описывающих изменения в положении элементов шасси при изменении нагрузки. Суть фокуса в том, что при прохождении поворотов машина наклоняется, да и дорога имеет свой профиль. При правильном расчете параметров геометрии шасси покрышки всегда имеют оптимальный для данных условий контакт с дорогой.
Речь здесь не о максимальной прижимной силе, а о соотношении коэффициента сцепления колес передней и задней оси, правого и левого колес, и о способности колеса в каждый момент воспринимать нагрузку по трем направлениям.
Задача повысить площадь контакта колес с дорогой не так проста, как кажется.
Конечно же, можно «зажать» подвески и сделать перемещения меньше. Это полезно со многих точек зрения, и часто так и поступают, но ведь перемещения можно использовать для благого дела. Например, чтобы колеса в повороте поворачивались сами. Если сложно рассчитать перемещения, то можно немножко подыграть им, поставив рулевое управление и на заднюю ось, создав полноуправляемую машину.
А можно задать перемещение с помощью усложненной подвески — например, многорычажной, которая позволяет настраивать геометрию движения колеса в очень широких пределах и сохранять эти параметры при износе элементов длительное время.
Статьи / Практика
Я твой подвеска рычаг шатал: как проводят диагностику ходовой части
Зачем нужна диагностика?
Начнём с простого вопроса: почему иногда нужно проверять подвеску?
Первый случай — хрестоматийный. То есть что-то внизу стучит, лязгает, щёлкает, а иногда — грохочет и отдаёт в руль и пятую…
44704
4
29
09.
01.2017
Если вы не гонщик, это не означает, что управляемость для вас не важна. Просто в вашем случае этот термин означает совсем иной набор предпочтительных параметров, нежели идеальная точность и быстрота реакций. Собственно, активная безопасность машины во многом зависит от ее управляемости, и потому над этими параметрами конструкторы автомобилей работают много и продуктивно. А какое отношение это имеет к геометрии шасси?
Как машина поворачивает
Казалось бы, чего проще: повернул передние колеса — и машина повернула. Но на практике все заметно сложнее. Для начала даже на стоящей машине повернутся не только передние колеса. Поскольку у передней подвески есть угол кастора, то передние колеса при повороте поднимутся, каждое на свою высоту. На сколько — зависит от ширины и твердости резины, геометрии подвески и так далее.
Машина в результате получит некоторый крен, в зависимости от высоты центра крена передней и задней подвесок и положения центра масс в этот момент.
Задние колеса или даже неразрезной задний мост тоже повернутся — просто в силу того, что при любом изменении положения кузова колеса не просто ходят вверх-вниз, а тоже чуточку, но поворачивают.
В динамике к этой куче параметров добавятся кренящий момент от центра масс машины и уводы резины. Среди всех параметров, которые необходимо рассчитать, для нас наибольшее значение будет иметь мгновенный центр поворота и радиусы поворота передней и задней осей и центра масс. Мгновенный центр поворота совсем не совпадает с геометрическим, который вычислен по правилу Аккермана – точкой, в которой находятся центры окружностей качения всех колес. Более того, в динамике такой точки просто не существует из-за скольжений. Но на рисунках для примера рассмотрена более простая ситуация, чтобы не наводить путаницы.
На первый взгляд, если доворачивать задние колеса в противоположную от передних сторону, то уменьшается радиус поворота машины. Это важно с точки зрения удобства эксплуатации и маневренности.
Чем меньше радиус, тем удобнее. Но машины ездят не только на скоростях погрузчиков в торговом центре, так что приходится учитывать и другие факторы.
А что если поворачивать колеса в ту же сторону, что и передние? На первый взгляд, бессмыслица: машина «поедет боком» по большому радиусу, если задние колеса повернуты на меньший угол, чем передние. Сам по себе больший радиус поворота означает, что станет меньше перераспределение нагрузок между правыми и левыми колесами, а значит лучше сцепление колес с дорогой и комфорт.
Но, кажется, того же можно добиться, просто повернув руль на меньший угол? Можно это сделать даже автоматически — благо, рулевые механизмы с переменным шагом сейчас не редкость. Но при повороте задних колес в сторону поворота еще и уменьшается угол увода задней оси, а значит, и склонность к избыточной поворачиваемости. Если совсем просто – машина становится более устойчивой к возникновению заноса. На высоких скоростях это крайне важно.
Схожий эффект можно было бы получить простым увеличением колесной базы.
Но размеры машин ограничены — зато с помощью изменения угла поворота задних колес можно получить желаемое, не увеличивая габаритов. А для короткобазной машины это просто спасение: можно сохранить сочетание устойчивости на дороге, характерное для больших машин, не отказываясь от хорошей поворачиваемости.
Не только управлением
Для устойчивости на дороге заднее колесо в повороте должно поворачиваться в сторону поворота передних, а для лучшей маневренности – в противоположную. Если с маневренностью особых сложностей нет, то можно использовать для доворота колес особенности движения машины в повороте. Например, наличие крена. При сжатии подвеска будет доворачивать колесо, и мы получим желаемое.
Статьи / История
Мягкость и жесткость подвески – что важнее для комфорта?
Специалисты-подвесочники могут рассказать множество интересных примеров из практики, а мне придется ограничиться лишь кратким рассказом о том, почему жестче не всегда цепче, а мягче не всегда.
..
75887
0
37
05.03.2015
Но тут есть две проблемы. Во-первых, подвеска таким же образом реагирует на изменение нагрузки, а хотелось бы, чтобы управляемость меньше зависела от нагрузки и больше от собственно крена и боковых усилий. Во-вторых, на заднеприводных машинах очень соблазнительно привязать поворот колес к вектору тяги.
Если усложнять подвеску, вводя рычаги, которые воздействуют на углы установки колес при определенной нагрузке, то мы получим многорычажную подвеску. Да, ту самую, которая появилась на Mercedes W201 и сейчас применяется на большинстве машин С-класса и выше. Причем не только на задней оси, но и на передней.
Именно многорычажная подвеска позволила получить тот же эффект, что и принудительный поворот задней оси, и отказаться от применения сложных систем принудительного поворота на четверть века. Система рычагов в такой подвеске задает сложную траекторию движения колеса в зависимости от продольной, поперечной и вертикальной нагрузок.
Можно довольно точно настроить геометрию шасси с учетом того, как машина будет вести себя при появлении значительных боковых сил, при разном соотношении вертикальной и поперечной нагрузок. Для заднеприводных машин это оказалось серьезным подспорьем в борьбе за лучшую управляемость с самого начала, а переднеприводные примерили подобные технологии чуть позже, с ростом массы, нагрузок и требований уже к их управляемости.
Первые полноуправляемые легковушки
Машины с двумя управляемыми осями создавали вовсе не для отличной управляемости. Такие машины вообще не ездили по шоссе на большой скорости, потому что это были вездеходы. Например, знаменитый Unimog – универсальное шасси повышенной проходимости имеет все четыре управляемых колеса. Разумеется, для того, чтобы лучше ехать по бездорожью и маневрировать в ограниченном пространстве.
Японские машины начала 80-х годов по сложности конструкции недалеко от них ушли. На Honda Prelude 1987 года была задняя рулевая рейка и вал, связывающий ее с рулевым колесом, и система работала в зависимости от угла поворота колес.
На малых углах поворота задние колеса поворачивались в ту же сторону, что и передние, а при больших — в противоположную. Даже в таком виде эффект оказался достаточным, чтобы подобную технологию внедрили и другие японские производители.
Только на следующих поколениях привод задней рулевой рейки стал уже электрическим, а угол поворота зависел и от скорости, на которой совершался маневр. Впрочем, от валов и рейки избавиться не догадались. Конструкции оставались сложными, массивными, объемными и дорогими. Как итог — машины с ними не снискали особой популярности и продавались только на внутреннем японском рынке. Во всем остальном мире безоговорочное лидерство захватили многорычажные подвески.
Почему снова появляются полноуправляемые шасси
Самый очевидный ответ на этот вопрос — снижение цены на приводные механизмы и электронику управления и развитие систем устойчивости и безопасности. На новом технологическом уровне отказались от задних рулевых трапеций и реек. Многорычажные подвески обеспечивают уже достаточный угол доворота колес для реализации нужного эффекта.
Осталось оснастить их вместо рычага, отвечающего за доворот колеса, активным электрическим или гидравлическим приводом.
Электроника куда точнее определяет, что происходит в данный момент с машиной, позволяет использовать большие углы доворота, и к тому же дешевле в настройке, чем сложная подвеска. И как дополнительный фактор – то самое улучшение поворачиваемости на малых скоростях. Можно довернуть колеса в противоположную сторону и улучшить маневренность машины на узких улочках.
Не удивлюсь, если подобные системы в ближайшее время будут массово внедряться на машинах от С-класса и выше, причем в сочетании с упрощенной геометрией задней подвески — например, не с многорычажками, а со скручиваемой балкой. Экономический смысл в этом определенно есть, ведь можно получить управляемость, как у более дорогих машин, при меньших затратах. Да и еще один сложный и дорогой изнашиваемый узел «лишним» не будет. Ведь производители авто, кажется, взяли обязательство сделать машину одноразовой.
Управление задними колесами: что это такое?
Для того чтобы автомобили имели какой-то практический смысл, они должны уметь справляться с кривыми и поворотами.
С момента изобретения каждый автомобиль облегчал это, поворачивая передние колеса, чтобы они могли преодолевать повороты. Однако более поздней разработкой стало появление автомобилей, которые также могут поворачивать свои задние колеса на ограниченный диапазон градусов.
Они широко известны как системы управления четырьмя колесами (4WS) или системы управления задними колесами. На высоком уровне автопроизводители заявляют, что версии этих систем, доступные сегодня, позволяют автомобилю иметь более короткий радиус поворота на низких скоростях, обеспечивая практические преимущества при навигации по узким кольцевым развязкам или парковкам.
Однако, когда автомобиль движется быстрее, система обеспечивает повышенную устойчивость, оптимизируя динамические характеристики автомобиля. Давайте подробнее рассмотрим, как развивались эти системы и каковы их преимущества.
История
Хотя фундаментальная концепция управления задними колесами существует уже несколько десятилетий, эта технология начала набирать обороты в конце 1970-х годов, когда в таких моделях, как Porsche 928 grand tourer, была установлена ось Weissach.
Это отклоняло втулки задней подвески, когда автомобиль замедлялся до «схождения» задних колес (т. е. слегка наклоняло их внутрь), тем самым повышая устойчивость и снижая избыточную поворачиваемость.
Японские бренды впоследствии приняли эстафету от Porsche в 1980-х и 1990-х годах, разработав гораздо более сложные системы, которые могли предложить большие преимущества.
Nissan был первым, кто добился успеха со своим Skyline поколения R31, который при продаже с 1985 года предлагал систему под названием HICAS — High Capacity Actively Controlled Suspension.
Несмотря на ту же цель, что и механическая система Porsche, а именно улучшение устойчивости за счет уменьшения избыточной и недостаточной поворачиваемости, система Nissan использовала управляемые компьютером гидравлические поршни для сжатия втулок подрамника.
Это означало, что автомобиль мог сносить задние колеса внутрь или наружу на угол до 0,5 градуса для оптимизации устойчивости на высоких скоростях, независимо от того, замедляется ли автомобиль или его нагрузка на поворотах, в отличие от системы Porsche.
Honda выпустила конкурирующую систему в 1987 году на своем купе Prelude, которая отличалась соединением рулевой рейки с рулевыми тягами задней подвески, так что угол поворота задних колес зависел от угла поворота рулевого колеса.
Если водитель немного повернет руль (как и следовало ожидать во время резких поворотов), задние колеса повернутся на 1,5 градуса в том же направлении, что и передние, что улучшит устойчивость.
При больших углах поворота (как и следовало ожидать при пересечении кольцевой развязки или крутого поворота) задние колеса могли поворачиваться на угол до 5,3 градуса в противоположном направлении, что, по утверждению Honda, уменьшало радиус поворота примерно на 10 процентов.
За ними последовали
Mazda, Mitsubishi и Toyota с аналогичными системами с электронным управлением на таких моделях, как MX-6, Galant VR-4 шестого поколения и некоторых моделях Celica соответственно. Honda и Nissan также присоединились ко второму поколению, еще более продвинутым версиям концепции 4WS с компьютерным управлением.
1980-е и начало 90-х годов были пиком японского экономического бума и, соответственно, пиком амбиций японской автомобильной промышленности, за которым последовал период стагнации.
В соответствии с этим клиенты все больше беспокоились о том, что стоимость, сложность и предполагаемые потенциальные проблемы надежности этих систем перевешивают любые ощутимые преимущества в производительности. К началу 2000-х годов большинство японских OEM-производителей постепенно исключили системы рулевого управления четырьмя колесами из своих модельных рядов в соответствии с более консервативным акцентом на надежные, надежные и доступные продукты.
Возрождение современности: сегодня доступны автомобили с задним управлением
Динамические и эксплуатационные преимущества систем управления задними колесами никогда не оспаривались, и совсем недавно несколько европейских брендов, таких как Mercedes-Benz и BMW (включая Rolls-Royce), возглавили современное возрождение этой технологии.
Последние модели Mercedes-Benz S-класса и EQS, возможно, имеют самую передовую систему управления задними колесами, доступную на сегодняшний день. Эта система может поворачивать задние колеса на 4,5 градуса, при этом колеса движутся в противоположном направлении от передней оси на скорости ниже 60 км/ч и в том же направлении на скорости выше этой для повышения устойчивости при прохождении поворотов.
Опционально (при размерах колес 20 дюймов и меньше) система может поворачивать задние колеса не более чем на 10 градусов. Это гарантирует, что радиус поворота большого S-класса составляет всего 10,8 м, как и у A-класса, самого маленького автомобиля в линейке Mercedes, на более низких скоростях (с короткой колесной базой).
Другие автомобили, доступные сегодня с системами управления задними колесами, включают Mercedes-Benz C-Class, Renault Megane R.S., Lamborghini Urus, Porsche 911, BMW 7-Series (и i7), а также Rolls-Royce Ghost.
Обратите внимание, однако, что из-за постоянной нехватки полупроводников не все автомобили, описанные выше, в настоящее время могут быть заказаны с этой функцией. Например, недавно выпущенный Mercedes C-Class временно недоступен с управлением задними колесами для новых заказов (некоторые модели могут иметь эту функцию).
Связанные инновации
В США компания General Motors использовала управление задними колесами для разработки технологии Crabwalk для своего нового электромобиля GMC Hummer EV. Согласно названию, эта функция позволяет автомобилю двигаться по диагонали, подобно крабу, идущему боком, чтобы помочь автомобилю выйти из крутых поворотов или преодолеть различные препятствия на бездорожье. Эта функция работает, обеспечивая параллельное вращение передних и задних колес на один и тот же угол.
Между тем, Rivian также продемонстрировала экспериментальную функцию «Поворот танка» на своих прототипах пикапа R1T и внедорожниках R1S. Эта функция позволяет машине вращаться вокруг точки, как юла.
Rivian утверждает, что эта функция использует преимущество четырехмоторной трансмиссии электромобиля для привода передних и задних колес с одной стороны автомобиля вперед, а колеса с другой стороны — назад, что позволяет автомобилю вращаться. Однако были многочисленные проблемы с безопасностью и надежностью, которые задержали доступность этой функции в серийных версиях этих моделей.
Как работает система управления четырьмя колесами?
Машины становятся все более технологически сложными, физически большими и дико тяжелыми — Я смотрю на тебя, GMC Hummer . Отчасти это связано с повышенными стандартами безопасности в отношении риска опрокидывания, смещенных ударов и необходимости использования высокопрочной стали в конструкции транспортного средства при столкновении, но безопасность — не единственная причина.
Существует также множество электрифицированных предложений, которые добавили вес из-за плотных аккумуляторных систем.
Независимо от причины этой тенденции к увеличению масштаба, результат один и тот же: дерьмовое обращение. Вес и размер приводят к ужасающе медленным изменениям направления. На ум приходит старая поговорка о трудности корректировки курса корабля. Однако потребители по-прежнему требуют от своих 6000-фунтовых Rolls-Royce Cullinan управляемости спортивных автомобилей, поэтому рулевое управление четырьмя колесами быстро стало одной из механических опор автомобильного мира.
The Drive и его партнеры могут получать комиссию, если вы покупаете продукт по одной из наших ссылок. Подробнее . , Tesla
Термин «управление четырьмя колесами» имеет несколько вариаций, таких как управление всеми колесами и управление задними колесами (как в последнем объявлении Tesla Cybertruck). С таким количеством терминов и даже названий брендов, которые используются там, это может сильно сбить с толку обычного человека, пролистывающего последнюю брошюру Porsche.
Чтобы лучше пролить свет на рулевое управление задними колесами, которое было изобретено в 1893 году, В разделе Guides & Gear журнала The Drive собраны исчерпывающие сведения о системах управления четырьмя колесами, о том, как они работают, кто их производит и как они влияют производительность вашей поездки. Давайте покатаемся.
Задний мост Bentley Continental GT. , Bentley
Что такое система управления четырьмя колесами и как она работает?
Управление задними колесами представляет собой механизм, который при повороте рулевого колеса приводит в действие углы задних колес и либо поворачивает их вместе с передними колесами, либо в противоположном направлении, чтобы лучше увеличить скорость транспортного средства на низкой или высокой скорости ловкость.
Вскоре мы рассмотрим различные типы систем управления задними колесами, но основная предпосылка этих систем заключается в использовании набора гидравлических или электрических приводов для изменения схождения задних колес.
Схождение относится к углу, под которым колесо направлено внутрь или наружу от автомобиля, отсюда и термины «схождение внутрь» и «схождение наружу». Носок также может быть описан как отрицательный и положительный. В большинстве ситуаций схождение относится к передним колесам автомобиля и, в зависимости от того, направлены ли оба колеса внутрь или наружу, оно влияет на устойчивость автомобиля на высоких скоростях (схождение внутрь) или маневренность на низких скоростях (схождение наружу).
При управлении задними колесами система автомобиля изменяет схождение обоих задних колес в тандеме, что означает, что задние колеса перемещаются вправо или влево синхронно, поэтому они направлены в одном направлении. Это полная противоположность тому, как работает схождение передних колес автомобиля.
Система Acura P-AWS показана в разрезе., Acura
Хотя каждая система уникальна, результирующее движение задних колес при управлении четырьмя колесами абсолютно одинаково для разных систем.
Когда водитель поворачивает руль на малой скорости, передние колеса поворачиваются в направлении движения, а задние колеса поворачиваются в противоположном направлении, эффективно уменьшая радиус поворота автомобиля. Это делает маневры на низкой скорости более быстрыми и легкими.
Рулевое управление на более высоких скоростях поворачивает передние и задние колеса в одном направлении для повышения устойчивости на высоких скоростях. В мире производительности это означает, что у вас может быть длинный, несколько тяжелый автомобиль, такой как Porsche Panamera, который может идти в ногу со спортивным автомобилем с более короткой колесной базой, таким как Porsche 9.11.
Эти системы также дают более крупным и тяжелым автомобилям более высокие характеристики, чем если бы вращались только передние колеса. Это видно на таких примерах, как Lamborghini Urus, Bentley Flying Spur и Mercedes-Benz S-класса.
Существуют разные типы рулевого управления четырьмя колесами
Различные производители предлагают разные решения для управления задними колесами, хотя все они служат одним и тем же целям.
Некоторые полагаются только на механические системы, такие как старая система Nissan HICAS (High-Capacity Actively Controlled Steering), в то время как большинство использует электромеханические версии, такие как система динамического управления всеми колесами Audi, система рулевого управления задними колесами Porsche и Active. Системы управления кинематикой (AKC), поставляемые ZF таким производителям, как Ferrari и Cadillac.
Опять же, эти две системы работают практически одинаково, изменяя схождение задних колес внутрь или наружу, но они различаются тем, что их приводит в действие. В механической системе, такой как Nissan HICAS, которая не использовалась в автомобилях Nissan со времен GT-R поколения R34 или в Infiniti со времен G37, для приведения в действие колес использовалась гидравлика, приводимая в действие насосом гидроусилителя рулевого управления. Затем датчики скорости будут использоваться, чтобы определить, в какую сторону повернутся задние колеса и насколько. Похожая система была у Honda Prelude Si 4WS.
Нетипичная область для Roller., Rolls-Royce
Электромеханические системы управления четырьмя колесами теперь гораздо более распространены и более совершенны, чем их более ранние версии. Управляемые электронным блоком управления автомобилем и несколькими датчиками вдоль его трансмиссии, сегодняшние системы рулевого управления четырьмя колесами обеспечивают гораздо более точное расположение колес, углы и возможности, чем их предшественники.
Хотя основной результат один и тот же, производители также различаются по допустимому углу поворота задних колес: от 1 до 15 градусов.
О.Г. Четырехколесные автомобили и как они работали полноприводные спортивные автомобили.
Задний подрамник системы Super HICAS., Nissan
Nissan GT-R HICAS
Хотя система Nissan HICAS известна своим использованием на платформе Skyline GT-R, она не была первой, кто ее получил.
Система была впервые продемонстрирована в 1985 году, но ее первое практическое применение было на Skyline GTS 1986 года.
HICAS был разработан в компании Nissan отцом Skyline Шиничиро Сакураи. Главный инженер работал в компании Prince до того, как она была включена в состав Nissan, и принимал активное участие в разработке дикого R380. Он также был известен своим обращением со словами. Это касается его описания того, как он представлял HICAS.
Наганори Ито, человек, которого Сакураи выбрал своим преемником, однажды описал, чего его наставник хотел от системы HICAS:
«Основная философия Skyline — обеспечить надежность и выдающиеся ходовые качества. Идеал — это автомобиль, который абсолютно соответствует намерениям водителя. Это похоже на то, как лошадь и всадник становятся одним целым, когда всадник сидит на спине лошади, а лошадь движется. Лошадь создает толчок, отталкиваясь задними ногами и применяя крутящий момент, чтобы двигаться вперед. Это вполне естественно.
Это хороший пример системы заднего привода в автомобилях. Но если вы понаблюдаете за движением лошади повнимательнее, то увидите, что она тоже отталкивается от земли передними ногами, а задними также контролирует направление своего движения. Чтобы воспроизвести это, автомобилям нужны полноприводные системы и системы управления четырьмя колесами. Это функции систем ATTESA и HICAS».
Схема HICAS., Nissan
Nissan поясняет принцип работы HICAS следующим образом:
«В более ранних версиях HICAS для управления задними колесами использовалась гидравлика. Гидравлическая система приводилась в действие насосом гидроусилителя руля и использовала датчики скорости, чтобы определять, насколько и в каком направлении следует поворачивать задние колеса. Более поздние версии, получившие название Super HICAS, перешли на электрический привод задней рулевой рейки, что сделало систему намного легче. Super HICAS использует входные данные от датчика скорости и датчика угла поворота рулевого колеса через компьютер HICAS системы, чтобы определить, насколько быстро вы входите в поворот, и регулирует угол наклона задних колес в соответствии с условиями движения.
Рулевое управление задними колесами HICAS и Super HICAS ограничено примерно одним градусом в любом направлении».
В дополнение к Skylines модели Nissan 300ZX, 180SX и 240SX поколения Z32, а также Infiniti M35, M45, Q45 и Q37 также были оснащены HICAS и Super HICAS.
Мятный Prelude Si 4WS., Bring-a-Trailer
Honda Prelude Si 4WS
Prelude Si 4WS — это не совсем то, что можно было бы ожидать от Honda в конце 1980-х. Если подумать, если учесть, что большая часть того периода была произведена Эскобаром неоновым светом, то горячий четырехдверный автомобиль эконом-класса с управлением всеми колесами имеет смысл в мире.
Основная идея системы управления четырьмя колесами Prelude Si 4WS исходила из желания Honda «вывести управляемость и маневренность автомобиля на новый уровень». Honda начала разработку системы 4WS для Prelude в 1977 году, в результате чего была создана система рулевого управления с четырьмя колесами, зависящая от угла поворота.
Чисто механическая система управления четырьмя колесами Prelude использовала два рулевых редуктора, один спереди и один сзади, с центральным валом, механически связывающим их.
Как работает Prelude Si 4WS., Honda
Honda прислала оригинальный пресс-релиз Prelude Si 4WS с подробным описанием работы системы.
«Когда водитель поворачивает руль, реечный механизм в переднем рулевом редукторе заставляет рейку двигаться вбок», — говорится в сообщении. «Этот ход рейки управляет передними колесами. В то же время он вращает выходной вал-шестерню через другую рейку и шестерню, расположенную внутри коробки передач. Этот выходной вал-шестерня передает вращение рулевого колеса на задний рулевой редуктор через центральный вал. Упорный стержень внутри заднего рулевого редуктора перемещается в осевом направлении, чтобы управлять задними колесами через рулевые тяги».
То, как это работало по отношению к скорости автомобиля, еще более дико.
«При повороте рулевого колеса менее чем на 140 градусов от прямолинейного положения выходной ход перемещается в одном направлении», — говорится в релизе.
«Для углов, превышающих этот, ход и относительное движение сзади постепенно и плавно уменьшаются и в конечном итоге поворачиваются в противоположном направлении. Таким образом, задний рулевой редуктор содержит механизм, который постепенно меняет направление выходного сигнала в зависимости от величины рулевого управления».
Honda добавляет: «Механически, когда рулевое колесо первоначально поворачивается от прямолинейного положения, задние колеса поворачиваются в том же направлении, что и передние колеса. Но когда усилие рулевого управления увеличивается и руль поворачивается больше, чем на заданную величину, примерно на 240 градусов, задние колеса начинают поворачиваться в противоположном направлении».
Когда Road & Track тестировал Prelude Si 4WS в 1987 году, он фактически превзошел Porsche и Ferrari в тесте на слалом. Система Honda 4WS в Prelude использовалась в следующих двух поколениях, хотя последнее поколение Prelude было вариантом только для Японии и только в моделях Si и SiR.
Правильный период., Mitsubishi
Mitsubishi 3000GT VR-4/GTO
Хотя мы знаем только мощный Mitsubishi 3000GT VR-4 в Соединенных Штатах, его родословная GTO только для Японии может быть прослежена до Galant VR-4 и внедрение системы Mitsubishi Dynamic Four. В отличие от других здесь, Dynamic Four от Mitsubishi не была одиночной системой, она также включала полный привод, управление четырьмя колесами, независимую подвеску четырех колес и ABS на четыре колеса, отсюда и название.
Запущен в 1987, Galant VR-4 стал родоначальником не только 3000GT, но и всемогущего Lancer Evolution. И этот прототип раллийного автомобиля породил не только Dynamic Four, но и Active ECS для полноприводных моделей, первую активную систему подвески на рынке. Mitsubishi увидела в них две противоположные стороны одной медали и назвала зонтик Active Footwork System, что является отличным названием для набора систем.
Согласно первоначальному пресс-релизу Galant: «Система Active Footwork System, принятая на этот раз для Galant, является общим названием для Active Four (модели с полным приводом) и Active ECS (модели с приводом на два колеса), которые в основном состоят из из следующих систем подвески, чтобы создать больше места для движения от низких до высоких скоростей и облегчить вождение в эпоху высокой производительности. Это революционно новая система, которая дополнительно улучшает динамические характеристики автомобиля с точки зрения ускорения, прохождения поворотов и торможения за счет увеличения сцепления между каждой шиной и дорожным покрытием».
Что касается системы управления четырьмя колесами, согласно сообщению, это полностью гидравлическая система, чувствительная к скорости автомобиля и усилию на рулевом колесе для дальнейшего улучшения реакции рулевого управления в диапазоне средних и высоких скоростей. Как это работает, гидравлическое давление передается на шарниры продольных рычагов задней подвески до 1,5 градусов, хотя это зависит от усилия на рулевом колесе и скорости автомобиля более 50 км/ч.
Оригинальный пресс-релиз о полноприводном рулевом управлении., Mitsubishi
Три года спустя Mitsubishi представила модель 3000GT (GTO в Японии) с системой Active Footwork System и слоганом «GTO. Создан для того, чтобы водители с любым уровнем подготовки могли наслаждаться его высокими характеристиками — безопасно, с удовольствием и по своему вкусу».
Согласно оригинальному японскому пресс-релизу GTO, система управления четырьмя колесами работала следующим образом: «Гидравлический привод соединен с промежуточным шарниром на конце продольного рычага. Привод регулируется насосом управления задними колесами, соединенным с гидравлическим контуром усилителя передних колес, так что угол поворота задних колес пропорционален усилию управления передними колесами. Угол поворота задних колес пропорционален скорости автомобиля, потому что насос рулевого управления заднего колеса подает масло в количествах, соответствующих скорости вращения задних колес».
В сочетании с безнаддувным двигателем V-6 или двигателем V-6 с двойным турбонаддувом в модели 3000GT VR-4 спортивный автомобиль с формулой 2+2 был создан, чтобы конкурировать с Skyline GT-R, Supra и RX-7.
, а также с активной аэродинамикой как спереди, так и сзади. Выпуск 3000GT/GTO также пришелся на период «джентльменского соглашения» для японских автомобилей с высокими характеристиками, что означало, что мощность автомобилей с высокими характеристиками была ограничена примерно 276 лошадиными силами, по крайней мере, на бумаге. Однако более точное число для 3000GT VR-4, вероятно, составляло 300-350 лошадиных сил.
Что интересно, хотя некоторые из этих систем были перенесены на недавно названную систему Super All-Wheel Control (S-AWC) для Mitsubishi Lancer Evolution, прямого потомка Galant VR-4, она не перенесла четырехколесная система управления — как и Pajero Evo.
QUADRASTEER TRUCK, BABY!, General Motors
General Motors Quadrasteer
Quadrasteer от General Motors, безусловно, является чудаком в группе, но он заслуживает некоторого внимания как первое применение на полноразмерных пикапах.
К несчастью для GM, это продлилось недолго.
Грузовики в США — это большой бизнес. Это может быть преуменьшением десятилетия, но количество исследований и разработок, потраченных на то, чтобы превзойти конкурентов, просто дикое. Все на столе с точки зрения того, что производители могут предложить своим потребителям, чтобы переманить их от других марок и моделей. В 2002 году GM стала одержима идеей, что рулевое управление четырьмя колесами станет следующим большим достижением. Добро пожаловать в Quadrasteer.
В оригинальном выпуске новостей от 2002 года GM заявляет: «Дженерал Моторс стала лидером отрасли, впервые предложив систему управления четырьмя колесами Quadrasteer для полноразмерного грузовика. Инновационная система, делающая вождение грузовика более безопасным, легким и удобным, дебютирует на полноразмерном пикапе GMC Sierra Denali в четвертом квартале 2002 года. Quadrasteer знаменует собой веху в управлении и управлении полноразмерными грузовиками. Это электромеханическая система, которая поворачивает задние колеса Sierra Denali (до 12 градусов) по отношению к передним колесам, что обеспечивает беспрецедентную маневренность на низких скоростях и устойчивость на высоких скоростях».
В отличие от других систем управления четырьмя колесами, систему управления GM можно было выбрать, что позволяло использовать как обычное управление передними колесами, так и управление всеми четырьмя колесами. Наряду с этими режимами GM также включила режим буксировки с управлением четырьмя колесами, каждый из которых приводился в действие набором кнопок на приборной панели. Согласно этому выпуску, «Quadrasteer работает, определяя желаемое рулевое управление с помощью датчика положения рулевого колеса. Эта информация подается на микропроцессор, который определяет соответствующие углы наклона задних колес в зависимости от рулевого управления и скорости автомобиля. Микропроцессор передает свои данные электродвигателю, который на основе алгоритмов приводит в движение заднюю рулевую рейку через планетарную передачу. При обнаружении системного сбоя отказоустойчивые механизмы Quadrasteer возвращаются к управлению двумя колесами».
Несмотря на преимущества полного рулевого управления на полноразмерном грузовике, GM закрыла программу после 2005 года.
Только GMC Sierra, Sierra Denali и Yukon, а также Chevrolet Silverado и Suburban могли быть оснащены Quadrasteer, который стоил 5600 долларов при запуске, хотя до того, как программа была свернута, эта сумма была снижена до 1000 долларов.
Производители, которые в настоящее время предлагают управление четырьмя колесами в своих автомобилях
Как вы можете себе представить, учитывая преимущества управления задними колесами в тяжелых автомобилях, большинство производителей предлагают ту или иную форму управления задними колесами. Однако нет двух одинаковых систем, и они не имеют одинакового обозначения.
Чтобы лучше понять системы, вот производители, которые их предлагают, и как они называются.
Cadillac: активное управление задними колесами
GMC: Crab Walk
Lamborghini: управление задними колесами Lamborghini
Mercedes-Benz: управление задними колесами
Acura: P-AWS (прецизионное управление всеми колесами)
5 BMW: Интегральное активное рулевое управление
Rolls-Royce: система управления задними колесами
«Маленькая зеленая капля — это двигатель рулевого управления», — представитель Porsche, Porsche
Lexus: динамическое управление задними колесами
Genesis: Genesis управление задними колесами
Ferrari: виртуальная короткая колесная база
Audi: динамическое управление всеми колесами
Bentley: управление задними колесами Управление осью
Видео
Это одна из тем, которую лучше проиллюстрировать в виде видео, поскольку системы управления задними колесами представляют собой сложные технологические элементы.
Вот один из них от нашего друга Джейсона Фенске из Engineering Explained.
Часто задаваемые вопросы о системе управления четырьмя колесами
У вас есть вопросы. У Диска есть ответы.
В: В чем разница между полным приводом и полным приводом?
A: Полный привод — это когда мощность автомобиля может передаваться на все четыре колеса в той или иной степени. Рулевое управление всеми колесами — это система, которая позволяет вращать четыре колеса вашего автомобиля.
В: Всегда ли включена система управления всеми колесами?
Ответ: Есть.
Эти системы повышают устойчивость и маневренность как на низких, так и на высоких скоростях, поэтому они всегда готовы помочь вашему автомобилю работать и работать. Рад.
В: В какой машине впервые была установлена система управления всеми колесами?
A: Самая первая система управления четырьмя колесами была разработана в 1893 году британским инженером Джозефом Диплоком. Он запатентовал первый полный привод, систему управления четырьмя колесами, а также колесо pedrail.
Давайте поговорим: оставьте комментарий ниже и свяжитесь с гидами и редакторами Gear
Мы здесь, чтобы быть опытными гидами во всем, что связано с «как». Используйте нас, хвалите нас, кричите на нас. Комментарий ниже, и давайте поговорим. Вы также можете кричать на нас в Twitter или Instagram или связаться со всеми нами здесь: [email protected].