汽車四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)現(xiàn)狀分析

時間:2008-09-27

來源:中國傳動網(wǎng)

導(dǎo)語:上世紀(jì)80年代的本田Prelude轎車、馬自達(dá)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(qiáng)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

上世紀(jì)80年代的本田Prelude轎車、馬自達(dá)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(qiáng)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(jìn)行介紹,它也是目前最為先進(jìn)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(jī)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(jī)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(fù)相極大地改進(jìn)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(zhǔn)雙曲面后軸、電動機(jī)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(jìn)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(jī)。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(jìn)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(jī)立即自動驅(qū)動后軸回正,同時,系統(tǒng)由4WS切換進(jìn)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(jī)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(jī)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(dá)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(jìn)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(jì)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(yán)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。
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