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汽车转弯的时候几个轮子在动???

原标题:汽车转弯的时候几个轮子在动???

汽车都是控制前面两个轮子转弯,有时候你肯定会想,如果四个轮子一起转,效率会不会更高一些?

首先对你的好奇心表示充分的赞赏!

然后再十分地肯定你的想法,设计大多来源于设想!

事实上,汽车工程师都替你想到啦,是存在四轮转向(4WS,Four Wheels Steering)这种技术的,并且这项技术其实上个世纪就有应用啦。

早在 80 年代,丰田,马自达等厂商就在概念车上展示了自己的这些技术。但为什么市面上大家很少有看到有车宣称有应用这种技术呢?

其原因是这种技术应用在家用的紧凑车型里面,对转向性能的改善收效甚微,投入和效果收益之间上不对称,汽车厂商们自然没有动力去推广 4WS 技术。

90 年代,GM 与德尔福共同开发的Quadrasteer 四轮转向技术,在目前有比较广的应用。四轮转向技术在普通家用轿车里面少有应用,大多数应用在 SUV、MPV,卡车等大型车辆上。

下面介绍一下四轮转向技术吧。

不知道大家开车时有没有发现,2 轮转向(以下简称为 2WS)天生存在着一个劣势:“在转弯时车头并不是一直朝着预期的前进的方向”,这个劣势很容易成为新手女司机的伤人越货的利器。

翻箱倒柜,终于从蒙尘的教材里找到了上面这两张图,分别是低速时和高速时的车辆行驶轨迹,供学有余力的同学看吧,理解不能的同学直接跳过这两张,看后面这张图吧。

红色的为 4WS 车,黑色的那个是 2WS 车。由图可以看出,2WS 车在转向时,车子比较难按照规定的方向行驶,而是车尾向外甩,稳定性较差。而 4WS 车则妥妥地总是面向其行驶方向。

当然,4WS 的好处绝不仅仅在于上面。4WS 可以获得比 2WS 更小的转向半径。

下图是某厂商宣称的 4WS 与 2WS 的最小半径比较,与 2WS 车辆的 R5.5m 的最小转弯半径相比,4WS 车辆可以获得 R4.7m 的最小转弯半径。不要小瞧这点改进,它足以让你在弯道的时候轻松过去,妈妈也不用再担心你的弯道技术了。

好了,既然知道 4WS 有这么多好处了,那 4WS 是如何进行动作的呢。事实上不同的厂商会有不同的转向控制思路。

举个例子吧,常见随车速控制类型的,当车速较低时,比如 40km/h 以下时,我们通常会在过半径比较小的弯时,适合采取前后轮的转向相位相异,也就是说前轮向右时,后轮向左;当车速较高时,比如高于 40km/h 时,就适宜采取相同的转向相位,也就是前后轮都同时向同一个方向转,这样车子还是沿着行驶方向走。

其实后轮随动转向也有人称为 4WS,当我第一眼看到这个问题时,我脑中第一个闪过的也是后轮随动技术。但我个人并不愿意称之为真正的 4WS,原因在于看完后面的内容,相比 4WS。你会发现这其实是一项比较被动的转向技术,但即使这样,后轮随动在我心目中也是一项了不起和值得令人称赞的技术。

后轮随动技术,这项技术的集大成者有雪铁龙和萨博(SAAB),尽管两者对这项技术的叫法不大一样,但这个技术思路是一样的。

雪铁龙喜欢将它用在富康,爱丽舍这样的家用的基本轿车底盘上,而 SAAB,这个号称贴地飞行,涡轮增压技术最先的采用者,曾经的豪车品牌,喜欢将这个技术用在他们的跑车调教的底盘上。

后轮随动技术看起来其实挺简单的:在后轮与悬挂,悬挂与车身之间布置了一些橡胶软垫,通过橡胶把悬架与车身柔性连接,在转弯时,后悬挂连接点的橡胶软垫在横向力的作用下能发生一定程度的弹性形变。这样后轮就能随着前轮的转向而做一个很小角度的转向了。

这样小的一个角度,其实相比于传统的 2WS,也是一个转向效果的提升。这样的提升可以体现在,即使很便宜的家用级别的轿车开到 140 甚至以上,驾驶员依然感觉车子很平稳。

总而言之,这个后轮随动的转向角度其实非常小,一般来说,后轮的转向角度都在 3 度以下,而且这种被动的随动转向性能是依靠底盘的调教来获得。

下面我们来看 4WS 的特性

而真正的 4WS ,通过上图可以看到,后轮上是有真的转向机构的,它是通过后轮传感器,和电脑控制的执行器来实现转向的主动控制的。

前面之所以讲到直到 80 年代 4WS 才真正开始走向成熟,是因为在此之前都是试图通过机械结构上的创新来获得四轮转向技术,80 年代开始才有通过电脑控制的来执行的后轮转向技术

到这里我们可以看到,4WS 相比后轮随动,它是真正意义上的具有主动控制性质的后轮转向。

来我们依然拿前面的 Quadrasteer 技术讲讲好了。

Quadrasteer 控制单元 ECU 根据转向角度传感器及车速传感器输入的检测信号,实时地通过复杂的运算程序决定满足现时路况所需的四轮转向控制指令,即异相、中立或同相。

如上图,Quadrasteer 具有如下三种驾驶模式可供选择

1.2WS 模式,即传统的前轮转向。

2.4WS 模式,即便Quadrasteer 处于 4WS 时,系统仍能够根据车辆的行驶及转向状况在 4WS 及 2WS 之间进行切换。

3.4WS 挂车模式。Quadrasteer处于 4WS 挂车时,后轴具体的转向角度取决于车速:车速降低,转向角度减少;车速提高,转向角度增加。在实际操纵过程中,驾驶者根据实际需要通过仪表板上的按钮来选择 / 设定具体的驾驶模式。

相比之下,4WS 技术要比后轮随动转向技术来得主动得多。

虽然 4WS 技术在家用轿车上到上世纪八九十年代才开始走向成熟,并开始逐渐广泛应用,但其实之前已有不少先驱进行探索。比如:

1910 年的 4WS 车辆,A 柱 B 柱 C 柱全都没有的超简洁风格设计,超前的无框架无玻璃设计,超大离地的间隙,超小扁平比运动型轮胎,全地形越野,超广阔车前视野,可拆卸式空气动力学顶棚,车灯后视镜全隐藏式设计,100%大自然纯净车内空气净化系统。

这些超前近一个世纪的设计,到现在依然在引领着当前的汽车设计潮流,并且现在依然足以让很多车黯然失色。

再补充一些吧。

Benz 1937 早期的底盘设计

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Audi 100 1970

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拉轰的МЗКТ-79191

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