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后轮也要搞事情 解析主动四轮转向系统

2018-07-06 17:20 作者: 吴梦遥

车辆的操控性是消费者买车时候非常看重的一点,而转向系统是判断整车操控性的重要因素之一。在大部分人的认知里,汽车的转向就是前轮该干的事。而今天小编就要刷新你们的认知,聊一聊既能提升转向性能又能提升安全性能的技术——主动四轮转向。

主动四轮转向从字面来看就是4个轮子都可以转向的意思。看到这个很多老司机可能会说: “这算神马黑科技啊!20年前的富康就有了!”没错,富康确实是四个轮子都可以参与转向,这还是当年的一大卖点。并且不光是富康,包括大家熟悉的毕加索、标志206都可以四个轮子参与转向。但是这项技术不是主动四轮转向,而是后轮随动转向。

后轮随动转向

其实后轮随动转向系统并不复杂,仅仅是依靠对于后轮与后悬架的被动控制来完成。悬架与车身之间使用了橡胶软垫,通过橡胶把悬架与车身柔性连接。由于橡胶存在一定弹性,而在弹性限度内又有相当高的强度,所以在汽车转弯时,后悬架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,从而带动车轮做一定角度的前束角变化。

由于在过弯时前后轮都可以实现转向角度的改变,其转弯半径将会降低,减缓了一般前驱车辆转向不足的转向特性。虽然利用了橡胶垫变形的方式来实现后轮的随动转向功能,但是其转向角度非常小,只能进行与前轮同方向的转向,并且只有在车速并不是太低地时候才会起作用。

主动四轮转向

主动四轮转向看上去很高科技,但其实已经有一百多年历史了,早在1907年一个澳大利亚的汽车制造商就已生产出了具有四驱系统以及四轮转向功能的拖拉机。由于拖拉机的工作及使用环境比较复杂,需要具有一定的越野能力,所以第一辆使用四轮转向技术的轮式车辆是一辆拖拉机。

当然这并不是世界上公认的最早使用四轮转向功能的汽车(因为它是拖拉机),在四轮转向拖拉机问世三十年后,梅赛德斯奔驰于1937年推出其越野车家族中的新一代产品——Geländewagen G5(W152),不同于之前的G1、G4车型,G5采用了常规的双车轴结构,并且车身尺寸也因此而减小,更重要的是采用了四轮驱动以及四轮转向系统。但是总共不到四百台的销量以及仅五年的生命周期,使它并不能称之为最早采用四轮转向系统的量产车型。

直到1987年,汽车史上才有了第一个真正意义上采用四轮转向系统的量产车型——本田Prelude。随后经过多年的发展,四轮转向技术已从简单的机械式发展为电控式了。并且不仅可以实现在低速时后轮反向偏转,增加车辆的灵活性。还可以做到高速时后轮与前轮同向偏转,提升高速过弯的稳定性。

主动四轮转向的优点

很多新上路司机都会遇到一种情况,在道路较窄的小区里转弯的时候,前轮明明已经转过来了,后轮却碾上了马路牙子,甚至轮毂擦到路肩了。出现这种情况的原因是车辆转弯时,前后车轮的运动轨迹不重合导致的,这就是所谓的内轮差。内轮差就是车辆转弯时的前内轮的转弯半径与后内轮的转弯半径的差值。我们都知道普通汽车转向时是后轮不转向的,也就是转向中心大致在后轴的延长线上;而具备后轮转向的汽车在低速情况是对后轮进行逆向操纵,此时转向中心比普通汽车靠近车体处,也就是转向半径更小,同时内轮差也更小,转向性能好。数据显示轴距为2700mm的车,当后轮逆向转向5度时,最小转向半径可以减少约0.5米,内轮差可缩小约0.1米。所以配有四轮转向的车,在低速时后轮反向偏转可以是汽车更加灵活。

而高速转向运动就不是这样了。理想的高速转向运动状态应该是使车身的倾向和前进方向尽可能一致,这样才能使后轮产生足够的旋转向心力。有四轮转向的汽车可以通过对后轮同向转向操纵,使后轮也产生侧偏角,使它与前轮的旋转向心力相平衡,从而抑制自转运动,得到车体方向和车辆前进方向一致的稳定转向状态。所以高速时后轮与前轮同向偏转可以提升高速过弯的稳定性。

主动四轮转向的缺点

虽然主动四轮转向既能提升操控性,又能提升安全性,但是目前仅有几款高端车型在应用这种技术,这是为什么呢?其中原因主要有三个:成本、空间和可靠性。对于较低端的车型,通常主打就是性价比,对于这种客户感受不那么明显的配置自然是不会采纳。还有对于小型车,在原本后排空间就很局促的情况下,在后桥上增加一套转向系统显然是不现实的。再有就是可靠性了。毕竟不是纯机械式控制,所以需要大量的电子元件,可靠性自然会稍差一点。

主动四轮转向的应用

虽然主动四轮转向有着这样那样的问题,但这完全不能磨灭它拥有的强大能力。目前应用这种技术的车型主要都是高端车型。

比如凯迪拉克CT6,一辆车长超过5.1米,轴距超过3.1米的中大型豪华车,转弯半径仅需要5.65米。

再比如宝马7系,加持了主动转向后整车的驾驶感受完全不像是笨重的D级轿车。

还有保时捷918、911TURBO、法拉利GTC4Lusso等等超级跑车都选择了这项技术。足以说明其强大的能力。

写在最后

现代的主动四轮转向系统,不同于富康的随动转向,它是一项对于操控和安全都有提升的技术,虽然仍有不足之处,但我相信在不就得将来匠人们会将这些缺点一一攻破,让主动四轮转向变成现代汽车的主流配置。

相关标签: 四轮转向 安全 操控
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