Как поворачивают задние колеса автомобиля

История появления подруливающих задних колес

Совершенствование такого важного параметра, как управляемость, остается одним из приоритетных направлений при разработке новых автомобилей. Современные системы рулевого управления неплохо справляются со своими функциями, и разработчики в погоне за управляемостью, чаще всего идут по пути создания дополнительных устройств, не имеющих отношения к рулевому управлению .

К этим устройствам можно отнести антипробуксовочные системы и компьютерные системы управления курсовой устойчивостью.

Однако еще до массового внедрения микропроцессоров в системы управления автомобилем существовали разработки, позволявшие улучшить управляемости. К ним относятся и подруливающие задние колеса.

Примеры оснащения подвижной техники подруливающими задними колесами можно найти еще в начала двадцатого века. Этот принцип давно используется в погрузчиках, работающих в замкнутых тесных пространствах складов, в заводских цехах и пр. Подруливающая задняя подвеска еще в довоенные времена применялась в тракторах и внедорожниках, к примеру, в довоенном джипе Mercedes Kübelwagen G5.

Подруливающие задние колеса и теория прохождения поворота
Даже при наличии самой прогрессивной конструкции подвески, к примеру, многорычажной, при движении на высокой скорости серьезным фактором, влияющим на управляемость, становится инерция прямолинейного движения задних колес, сопротивляющихся повороту. При повороте рулевого колеса, когда передние колеса начинают двигаться влево или вправо в направлении поворота, задние неуправляемые колеса пытаются оставаться на прежней траектории.

Типы подруливающей задней подвески и схемы работы
В самых ранних системах — к примеру, на тракторах двадцатых годов прошлого века, угол подруливания был большим, до 15 градусов. С повышением максимальной скорости от таких больших углов пришлось отказаться. В современных автомобилях системы подруливающих колес обеспечивают поворот максимум на 5-8 градусов.

Задняя подруливающая подвеска делится на два вида — активную и пассивную.

Активная подруливающая подвеска
Если автомобиль оснащен активной подруливающей задней подвеской, все четыре колеса поворачивают сразу, реагируя на движение руля. В современных системах усилие от рулевого колеса на задние колеса передается не механически при помощи системы рычагов, а через команду электронного блока управления и втягивающие реле, иначе называемым актуаторами. Они передвигают задние рулевые тяги, схожие с теми, что применяются в основной системе рулевого управления.

Активная подруливающая подвеска работает в двух режимах. При движении на низкой скорости, к примеру, на автостоянке или при заезде в гараж, в момент, когда передние колеса повернуты вправо, задние поворачивают влево, и наоборот. Это дает возможность уменьшить радиус поворота на двадцать — двадцать пять процентов.

На высокой скорости схема работы меняется. При повороте передних колес влево, задние колеса подруливают в ту же сторону, но на меньший угол. За определением точного угла подруливания следит электронный блок управления, принимая в расчет показания датчика углового ускорения, датчика скорости и других, формируя оптимальный алгоритм прохождения виража.
Наибольшей известностью пользуются системы подруливающей задней подвески японских производителей. К примеру, компания Honda начала устанавливать в качестве опции подруливающие задние колеса на спорт-купе Prelude еще в 1987 году. В 1988 году такая же опция появилась у фирмы Mazda для моделеи 626 и МХ6. Американские производители также экспериментировали с подруливающими задними колесами. Система производства General Motors, носившая имя Quadrasteer, в качестве опции устанавливалась на внедорожники Suburban и Yukon, а также на пикап Silverado.
Система компании Nissan под именем HICAS в первые годы производства имела гидравлический привод и была объединена в единую схему с гидроусилителем рулевого управления. Система устанавливалась на заднеприводные автомобили Nissan и Infiniti. В середине девяностых от сложной и не слишком надежной гидравлической системы отказались в пользу привода от управляемых электроникой актуаторов. В 2008 году корпорация Renault-Nissan представила новую систему подруливающей подвески Active Drive в автомобилях Ranault Laguna.

Европейские производители также не остались в стороне. К примеру, современная система подруливающих задних колес в автомобилях BMW назвывается Integral Active Steering.

Пассивная подруливающая подвеска
Во многих современных автомобилях применена упрощенная система подруливающих задних колес, противодействующая инерции прямолинейного движения за счет использования в подвеске элементов, обладающих определенными физическими свойствами. Такой тип подруливающей подвески называется пассивным. В автомобилях с пассивным подруливанием задняя подвеска строится по особой геометрии, и, как правило с применением подвижной тяги Уатта. Система рассчитана так, что при прохождении виража на высокой скорости задние колеса за счет перераспределения сил в подвеске имеют тенденцию подруливать в ту же сторону, что и передние. Помимо геометрии эффект усиливается подбором сайлентблоков определенной формы и упругости. Такая конструкция существенно улучает стабильность автомобиля при повороте. Пассивной системой подруливающих задних колес оснащались, к примеру, автомобили Ford Focus первого поколения.

Задняя подруливающая подвеска, разновидности и принцип работы

Рулевое управление автомобиля как механизм достаточное простое, и достигло того уровня, когда улучшать фактически уже нечего. Но битва за более комфортное и безопасное управление транспортным средством не прекращается, и инженеры всего мира создают всевозможные дополнительные устройства, призванные облегчить процесс управления, помочь водителю в экстренной ситуации быстрее принять решение, или наоборот, не совершить фатальной ошибки.

Сюда можно отнести гидро и электроусилители руля, ABS, систему курсовой устойчивости и прочие технические решения, активно и пассивно участвующие в управлении. В этой статье речь пойдет о такой опции, как подруливающие задние колеса.

Для чего нужны подруливающие колеса

Инерция прямолинейного движения задних колес, особенно на высоких скоростях, в значительной степени влияет на управляемость автомобиля при вхождении в повороты. Проще говоря, они сопротивляются повороту, стремясь остаться на своей прежней траектории. Справедливости ради стоит сказать, что идея сама по себе не нова, и подруливающие задние колеса уже давно используются на погрузчиках, которые вынуждены маневрировать в замкнутых пространствах складов. Довоенный джип Mercedes Kübelwagen G5 также был оснащен подруливающими колесами.

Сегодня у многих именитых автопроизводителей разработана и внедрена подобная система. Все они имеют свое название, отличаются конструктивно, но суть остается неизменной — задние колеса меняют свое положение при поворотах, сокращая траекторию и повышая устойчивость.

Виды подруливающих подвесок

Подруливающая подвеска может быть активной, или пассивной. Если первая работает за счет электроники, то вторая при помощи рычагов и тяг, а также законов физики. Рассмотрим каждую по отдельности.

Пассивная

Сама по себе тема достаточно большая и сложная. В общих чертах принцип работы пассивной подруливающей подвески можно описать следующим образом. В заднюю подвеску добавлены взаимно расположенные рычаги и специальным образом прикрепленные подушки и сайлент-блоки. Под воздействием на автомобиль боковых сил и при образовании крена в повороте, эти элементы обеспечивают эффект небольшого поворота колеса, даже показатель в несколько градусов значительно улучшает вхождение автомобиля в повороты.

При прямолинейном движении транспортного средства, задние колеса принимают нейтральное положение, подвеска продолжает работать только в вертикальном направлении. Различные модификации пассивно подруливающей подвески присутствуют в таких автомобилях, как Ford, Peugeot, Toyotaи ряде других.

Активная

Более прогрессивной и дорогой является активная система подруливания. В ней за поворачиваемость задних колес отвечают актуаторы, за слаженностью и четкость работы которых следит электроника. Здесь все устроено таким образом, что на поворот руля реагируют сразу все 4 колеса. Угол поворота рассчитывается электронным блоком управления, который, в свою очередь, руководствуется показаниям всевозможных датчиков, и высчитывает оптимальный угол.

Кроме того, такая подвеска имеет несколько режимов работы. На малых скоростях, когда водитель маневрирует на парковке и других ограниченных пространствах, задние колеса выворачиваются в противоположную сторону от передних (крутим руль вправо, задние подруливают влево). Благодаря этому машина становится значительно маневренней, радиус поворота сокращается на четверть.

На высоких скоростях все меняется, и система переключается на режим, когда задние колеса поворачивают в сторону поворота передних колес, обеспечивая оптимальные условия для вхождения в поворот.

Сегодня активными системами могут похвастаться Renault (Active Drive), BMW (Integral Active Steering), Nissan, Infiniti.

Достоинства и недостатки

В завершение отметим плюсы и минусы подруливающих колес:

• к положительным сторонам можно отнести увеличение маневренности за счет меньшего радиуса поворота, улучшение управляемости транспортного средства;
• самым серьезным минусом можно считать усложнение конструкции подвески, что ведет к ее удорожанию, а также увеличивает расходы на ремонт.

Які автомобілі вміють “підрулювати” задніми колесами?

Рульове керування всіма 4 колесами (4WS) — це технологія, яка дозволяє керувати кутом повороту не тільки передніми, а й задніми колесами автомобіля. Поворот керма приводить в дію задні колеса і повертає їх у тандемі з передніми колесами або в протилежному напрямку. В результаті покращується маневреність, стабільність та безпека на дорозі.

Керування всіма колесами, 4WS або ж, “підрулювання” задніх коліс — це не те ж саме, що повний привід. Ці системи існують незалежно одна від одної.

У залежності від швидкості та кута повороту керма, система 4WS регулює кут повороту задніх коліс. На малій швидкості вони повертаються в протилежний бік, на високій — в тому ж напрямку, що й передні колеса.

Регулювання кута повороту задніх коліс здійснюється за допомогою електронного керування, яке аналізує дані з різних датчиків про швидкість, кут повороту керма, навантаження на передні та задні колеса тощо. Датчики передають сигнал до керуючого блоку, який обробляє ці дані та визначає кут повороту задніх коліс.

Системи 4WS відрізняється залежно від виробника та моделі автомобіля. Деякі транспортні засоби використовують управління задніми колесами лише на високих швидкостях, тоді як інші — на будь-якій швидкості.

Плюси керування всіма 4 колесами

1. Зменшення радіуса повороту. Завдяки тому, що задні колеса повертаються в протилежному напрямку до передніх, автомобіль маневрує на значно меншому просторі, що особливо корисно в умовах міської забудови і вузьких вулиць.
2. Краща маневреність. Поворот задніх коліс в тому напрямку, що й передні, забезпечує точніше керування і стійкість на дорозі.
3. Підвищена безпека. Завдяки кращій маневреності і стабільності автомобіль стає менш вразливим до аварій.

Недоліки системи керування задніми колесами

Так, водій отримує значні переваги за кермом авто з системою управління задніми колесами. Однак технологія має і недоліки, які заважають їй стати масовою:

• висока вартість. Технологія 4WS є складною і дорогою для виробництва, тому автомобілі в такій комплектації зазвичай коштують дорожче, ніж ті, що не мають цієї технології;
• складніше обслуговування. Задня вісь та колеса вимагають додаткового сервісу, а також більше грошей для ремонту;
• ризик втрати контролю. На надто високих швидкостях 4WS може бути менш стабільним, що може призвести до втрати контролю над автомобілем.

В яких автомобілях використовується рульове керування всіма 4 колесами?

Рульове керування всіма 4 колесами (4WS) вже досить поширена технологія в автомобільній промисловості і використовується в автомобілях різних класів: від спортивних купе до великих кросоверів і позашляховиків. Ось кілька моделей з каталогу Automoto.ua, в яких можлива комплектація з рульовим керуванням всіма 4 колесами:

• Порше 911 використовує технологію Porsche Rear Axle Steering, яка дозволяє “рулити” всіма 4 колесами. Задні колеса можуть повертатись на кут до 2 градусів;
• Ауді A8 може мати технологію Audi Dynamic All-Wheel Steering, яка дозволяє задніми колесами “підрулювати” за необхідності;
• Ауді Q7 також вміє керувати всіма колесами;
• Мерседес-Бенц S-класу в найсвіжіших версіях може повертати задні колеса на кут до 10 градусів;
• Мазда6 в деяких версіях має систему керування задніми колесами;
• БМВ Х5 може бути доступний з з системою 4WS;
• Ніссан GT-R культовий спорткар одним був одним з перших авто, які отримали рульове керуванням всіма 4 колесами.

IT News

Вы здесь: Главная Познавательное Все о транспорте Система четырехколесного руления (4WS)

Система четырехколесного руления (4WS)

• Печать
• E-mail

Когда водители управляют обычным автомобилем, они поворачивают рулевое колесо, и вслед этому движению передние колеса меняют свое направление — в то время как задние колеса постоянно направлены прямо вперед.

Такова стандартная система, называемая «двухколесное руление» или, сокращенно, 2 WS. Однако некоторые фирмы сейчас выпускают автомобили с четырехколесным рулением (4 WS). Системы 4 WS разных фирм отличаются друг от друга, но в большинстве из них задние колеса поворачиваются в ту же сторону, что и передние, если автомобиль делает вираж на большой скорости. На малых скоростях направление поворота задних колес при 4 КР противоположно направлению поворота передних. Такая особенность позволяет, в частности, совершать более крутые повороты, что полезно при движении по городу или при парковке в тесных местах. Дорожные испытания систем 4 WS показали, что подобные системы обеспечивают большую безопасность движения. И все же четырехколесное руление не получило пока еще широкого распространения. Из-за того, что стоимость системы 4 WS, по мнению водителей, не оправдывает получаемых с ее помощью преимуществ.

Два колеса против четырех

В 2 КР автомобилях (внизу слева) поворачиваются лишь передние колеса. Если же меняет направление движения 4 КР автомобиль, то могут поворачиваться все четыре колеса (справа).

Как 4 КР поворачивают колеса

Допустим, две машины: 2 КР (голубая) и 4 КР (желтая на рисунке над текстом) начинают с одного места (зеленого) делать медленный крутой поворот. Благодаря повороту задних колес машина 4 КР поворачивает круче машины 2 КР и, значит, ей требуется меньше места для поворота.

Если эти две машины будут совершать плавный широкий поворот (как показано на правом рисунке), то все колеса машины 4 КР идут, как говорят, колея в колею, и таким образом обеспечивается более надежное сцепление колес с дорожным полотном.

Смена полосы движения

Если водитель перестраивается в другую полосу на скоростном шоссе, то у 2 КР автомобиля проявляется «эффект рыбьего хвоста»: его заднюю часть заносит, потому что задние колеса стремятся идти по старому направлению. Чтобы исправить такое положение, водителю приходится дважды поворачивать рулевое колесо до смены полосы и дважды поворачивать его после смены полосы. У 4 КР автомобиля нет эффекта рыбьего хвоста.

Рулевое колесо и система 4 WS

чувствительные датчики в системе 4 КР следят за тем, насколько повернуто рулевое колесо и, следовательно, передние колеса в каждый момент времени (красная линия на рисунке). Когда угол поворота руля невелик (первые две колонки), система 4 КР оставляет задние колеса прямо или слегка разворачивает по направлению передних колес. При более резких поворотах — когда рулевое колесо делает более одного полного оборота (четвертая колонка) — система 4 КР поворачивает задние колеса в противоположную сторону.

Вы здесь: Главная Познавательное Все о транспорте Система четырехколесного руления (4WS)

Популярные материалы из данной категории:

Что собой представляют канатные дороги?

Вагон канатной дороги доставляет пассажиров на один из холмов Сан-Франциско. В тех местах, где подъемы слишком круты для движения обычных поездов, вагоны канатных дорог спокойно двигаются вверх и вниз. Вагоны современных канатных дорог поднимают и опускают…

Как устроен и как работает автомобиль?

Схема передачи энергии в автомобиле Можно дать такое определение автомобилю: это механическое устройство, которое освобождает скрытую энергию бензина и, управляя освобожденной энергией, использует ее для вращения колес. Бензиновое топливо по очереди…

Как устроен и как работает мотоцикл?

Подобно автомобилю мотоцикл «кушает» бензин, чтобы получить энергию для своего движения. Существенное отличие между ними заключается в том, что мотоцикл имеет всего два колеса. Энергия двигателя у него передается на заднее колесо.

Как работает паровоз?

Изображение паровоза кликабельно Паровоз использует энергию пара высокого давления. Этот перегретый пар толкает ряд поршней, которые с помощью соединительных тяг ( рисунок ниже) заставляют вращаться колеса. Относительная простота конструкции и надежность…