Транспортные средства становятся все более технологически сложными, физически больше и невероятно тяжелыми — я смотрю на вас, Хаммер GMC . 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 веса из-за плотных аккумуляторных систем.
Независимо от причины этой тенденции к увеличению масштаба, результат один и тот же:дерьмовое управление. Вес и размер приводят к ужасающе медленным изменениям направления. На ум приходит старая поговорка о трудности корректировки курса корабля. Однако потребители по-прежнему требуют, чтобы их Rolls-Royce Cullinan массой 6 000 фунтов управлялись как спортивные автомобили, поэтому рулевое управление всеми четырьмя колесами быстро стало одной из механических опор автомобильного мира.
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 торговых марок, которые витают в воздухе, обычный человек может сильно запутаться, просматривая последнюю брошюру Porsche.
Чтобы лучше пролить свет на управление задними колесами, изобретенное в 1893 году, The Drive В разделе «Руководства и снаряжение» собраны исчерпывающие сведения о системах управления четырьмя колесами, о том, как они работают, кто их производит и как они влияют на производительность вашей поездки. Давайте покатаемся.
Управление задними колесами - это механизм, который при повороте рулевого колеса приводит в действие углы задних колес и либо поворачивает их в тандеме с передними колесами, либо в противоположном направлении, чтобы лучше повысить маневренность автомобиля на низкой или высокой скорости.
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 случаев схождение относится к передним колесам автомобиля и, в зависимости от того, направлены ли оба колеса внутрь или наружу, 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 движутся вправо или влево синхронно, поэтому они направлены в одном направлении. Это полная противоположность тому, как работает схождение передних колес автомобиля.
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 быстрее и проще.
Рулевое управление на более высоких скоростях поворачивает и передние, и задние колеса в одном направлении, что повышает устойчивость на высоких скоростях. В мире производительности это означает, что вы можете иметь длинный, несколько тяжелый автомобиль, такой как Porsche Panamera, и спортивный автомобиль с более короткой колесной базой, такой как Porsche 911.
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.
У разных производителей 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.
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 трансмиссии, современные системы рулевого управления четырьмя колесами обеспечивают гораздо более точное расположение колес, углы и возможности, чем их предшественники.
Хотя основной результат одинаков, производители также различаются по углу поворота задних колес, который варьируется от 1 до 15 градусов.
Вот генезис управления четырьмя колесами в популярном духе времени, O.G. полноприводные спортивные автомобили.
Хотя система HICAS от Nissan известна тем, что используется на платформе Skyline GT-R, она была не 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 Сакурай выбрал своим преемником, однажды описал, чего его наставник хотел от системы HICAS:
«Основная философия Skyline заключается в обеспечении надежности и выдающихся ходовых качеств. 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».
Nissan объясняет, как работает 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.
Prelude Si 4WS — это не совсем то, о чем вы могли подумать, что Honda выпустит в конце 1980-х годов. 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 предпосылка системы рулевого 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.
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 положения прямолинейного движения 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, редуктор с задним рулевым управлением содержит механизм, который постепенно меняет направление выходного сигнала в зависимости от величины рулевого управления».
Хонда добавляет:«Механически, когда руль первоначально поворачивается из положения прямолинейного движения, задние колеса поворачиваются в том же направлении, что и передние колеса. Но когда усилие рулевого управления увеличивается и руль поворачивается больше, чем на указанную величину, примерно на 240 градусов, задние колеса начинают поворачиваться в противоположном направлении».
Когда Road &Track протестировали Prelude Si 4WS в 1987 году, и 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.
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 внедрения 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 АБС всех четырех колес, отсюда и название.
Запущенный в 1987 году, 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 зонт Active Footwork System, что является отличным названием для набора систем.
Согласно оригинальному пресс-релизу Galant:«Система Active Footwork System, принятая для Galant на этот раз, является общим названием для Active Four (модели с полным приводом) и Active ECS (модели с двумя колесами), которые в основном состоят из следующие системы 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, которая чувствительна к скорости автомобиля и усилию на рулевом колесе для дальнейшего улучшения реакции рулевого управления в диапазоне средних и высоких скоростей. Принцип работы заключается в том, что гидравлическое давление подается на шарниры продольных рычагов задней подвески с углом до 1,5 градуса, хотя это зависит от усилия на рулевом колесе и скорости автомобиля более 31 мили в час.
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 эксплуатационными 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 заднего колеса пропорционален скорости автомобиля, потому что насос рулевого управления заднего колеса подает масло в количествах, соответствующих скорости вращения задних колес».
В сочетании с безнаддувным V-6 или V-6 с двойным турбонаддувом в 3000GT VR-4 спортивный автомобиль 2+2 был построен, чтобы конкурировать с Skyline GT-R, Supra и RX-7, и также поставлялся 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 значение 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 четырех- система управления рулем — как и Pajero Evo.
Quadrasteer от General Motors, безусловно, является чудаком в группе, но он заслуживает некоторого внимания как первое приложение для полноразмерных пикапов. К сожалению для GM, это длилось 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:«General Motors взяла на себя лидерство в 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 рулевого управления четырьмя колесами, систему GM можно было выбрать, что позволяло использовать обычное рулевое управление передними колесами, а также 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 переключаются на управление двумя колесами».
Несмотря на преимущества полного рулевого управления на полноразмерном грузовике, GM закрыла программу после 2005 года. 5600 долларов при запуске, хотя до закрытия программы эта сумма была снижена до 1000 долларов.
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 их названия.
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.
У вас есть вопросы. Диск есть ответы.
О: Полный привод — это когда мощность автомобиля в некоторой степени передается на все четыре колеса. Полноприводное рулевое управление – это система, которая позволяет вращать четыре колеса автомобиля.
О: Это. 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.
О: 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 для педали.
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].
Как работает автоматическая коробка передач
Как работает прокладка в моей машине?
Как работает машина-клоун?
Как работает беспилотный автомобиль?
Как работает автомобильный аккумулятор?