四轮转向

车前后轮都装有转向装置

在汽车前轮设置转向装置的基础上，后轮也设置有转向装置，称为四轮转向系统(fourwheel steering，简称4WS)。

简介

所谓四轮转向(four wheel Steering , 4WS)是指汽车转向过程中，4个车轮可根据前轮或行车速度等信号同时相对车身偏转。四轮转向汽车的后轮可以与前轮同向偏转，可以反向偏转，如图2所示。

若后轮的转向与前轮转向方向相同，则称同向控制模式。其转弯半径比两轮转向的转弯半径大。汽车在40km/h 以上行驶时，后轮同向偏转角为2.5°。其作用是汽车在转向时车身与行驶方向的偏转角小，减少了汽车调整行驶转向时的旋转和侧滑，提高了操纵稳定性，且能保证汽车在潮湿路面上稳定地转向。

若后轮的转向与前轮转向方向相反，称反向（逆向）控制模式，其转弯半径比两轮转向的转弯半径小。低速时后轮逆向偏转角最大为5°，适用于汽车驶入车库和在狭窄的拐角处转弯。随着车速的升高，后轮转向角变小，在车速达到达40km/h 时转向角变成0°。这就提高了汽车停车或在狭小空间转向的机动性。

四轮转向系统的工作方式有机械式、液压式和电动式等实现方式。

优点

随着汽车技术的发展，主动安全性日益受到重视。四轮转向是提高主动安全性的方法之一。四轮转向车辆首次出现于20世纪80年代的日本。近年来，本田、日产、马自达等汽车厂商纷纷推出了带有四轮转向控制系统的概念车，并把一些成熟的四轮转向技术应用到了它的普及型汽车中，提高了其汽车的主动安全性。

四轮转向系统具有以下显著的优点：

首先，在转向时能够基本保持车辆质心侧偏角为零，且能够改善汽车对转向盘输入的动态响应特性，在一定程度上改善了横摆角速度和侧向加速度的瞬态响应性能指标，明显改善车辆高速行驶的稳定性。当在高速行驶中转向时，四轮转向系统通过后轮与前轮的同相转向，能有效降低/消除车辆侧滑事故的发生几率，明显改善车辆高速行驶的稳定性及安全性，进而缓解驾驶者在各种路况下（尤其是在风雨天）高速驾车的疲劳程度。

其次，缩小车辆低速转向时的转弯半径。在低速转向时，车辆因前后轮的反向转向能够缩小转弯半径达20%。四轮转向技术使大型车辆具有如同小型车辆的操纵及泊车敏捷性。

再次，提高了车辆的挂车能力。通过转向后轴对挂车的转向牵引，四轮转向系统极大地提高了转向操作随动性和正确性，改善了车辆挂车行驶的操纵性、稳定性及安全性。

机械式

图3所示为机械式四轮转向系统，其前后轮都设置有转向器，两转向器之间用机械装置连接，前轮转向角决定后轮转向角。

系统组成

机械式四轮转向系统在二轮转向装置(2WS)的基础上，增设前轮转向器、后轮转向器和中央轴等元件。

工作原理

当转动转向盘时，前轮转向器中的小齿轮由齿轮—齿条式转向器的齿条带动，将齿条的左右运动再变换为小齿轮的转动，经中央轴使后轮转向器的转向齿轮产生动作。

当转向盘转动量小时，后轮与前轮同向偏转；当转向盘转动量大时，后轮与前轮反向偏转。这样可以提高汽车高速时的操纵稳定性，并可以减小汽车的转弯半径。

液压式

图4所示为一种液压式四轮转向系统。它由储油罐1、油泵2、后轮控制阀3、节气门位置传感器4、转向盘转角传感器6、4WS电控单元（ECU）7、车速传感器8、轮速传感器9、动力缸11 和电磁阀10 等组成。

这种液压式四轮转向系统对汽车的运行状况随时进行综合判断，可以精确控制后轮偏转角，从而提高汽车中、高速行驶过程中的操纵稳定性。液压油自油泵输入到电磁阀和后轮控制阀，根据4WS电控单元的指令，然后进入能控制后轮偏转角的动力缸。4WS电控单元对后轮偏转角的控制分成两部分：基本控制和修正控制。基本控制包含稳定性控制和回正控制。

汽车高速行驶时，慢速转动转向盘，后轮与前轮同向偏转，进行稳定性控制；汽车低、中速行驶时，在转动转向盘的最初阶段，后轮与前轮逆向偏转，然后逐渐回正，即进行回正控制。修正控制则是根据道路交通状况和驾驶员的操作情况对后轮的同向偏转量或逆向偏转量进行修正，使后轮达到期望的偏转角度。该转向系统的后轮最大偏转角较小，汽车最小转向半径的减小有限。

电动式

电动四轮转向系统前后轮转向器均为电动助力，两转向器之间无任何机械连接装置及液压管道等部件，直接对前后轮的转向进行控制，具有前后轮转向角关系控制精确、控制自由度高、机构简单等优点。

电动四轮转向系统由微机控制单元、前后轮转向执行器、主副前轮转向传感器，主、副后轮转向传感器、后轮转速传感器、车速传感器等组成。后轮转向执行器包括一个通过循环球螺杆机械驱动转向齿条的电动机。执行器内的复位弹簧在点火开关关闭时或四轮转向系统失效时将后轮推到直线行驶位置。一个后轮转角传感器和一个副后轮转角传感器安装在后轮转向执行器的顶端。

发动机工作时，如果转动转向盘，四轮转向控制单元接收所有传感器的信息并进行分析，通过内部预设的控制模式，确定后轮的偏转角。然后控制后轮偏转机构中的电动机驱动球形滚道螺母转动，推动球形滚道螺杆移动，使后轮发生偏转，电控单元再根据后轮偏转机构中的主、辅偏转角传感器反馈信号，对后轮的偏转角进行修正。

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