四轮转向控制（4WS）

四轮转向系统车辆转向时，后轮的旋转方向与前轮相反，以时转弯半径尽可能小并改善操纵特性，中速到高速客车的四轮转向系统发展历史较短，该技术的应用主要是改进操纵稳定性和转向响应性能，轿车的四轮转向系统具有以下两个功能：1、高速行驶时，以与前轮相同的方向转动后轮，减小整车的摇摆运动，从而改进转向稳定性；2、中低速行驶时，以与前轮相反的方向转动后轮，时低速行驶时转弯半径减小，中速行驶时转向响应性能得以改进。

1、4WS的基本原理

 

 

 

 

 

 

 

 

如图1所示，转弯时，转弯中心位于前后轮纵向平面法线交点处P（x0，y0），转弯半径按PQ或PO计算。当前后轮转动方向相反时，汽车转弯半径最小，否则转弯半径增大。即便是后轮不动，前轮转动，转弯半径也大于前后轮相反方向转动的半径。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

如图2所示，后轮转角与前轮转角成一定的比例且方向一致时，转向性能类似2WS，但后轮以与前轮转动相同的方向转动时，横摆速度减小，中高速行驶时，汽车的转向稳定性和操纵能力均得以改善。

2、4WS的分类

表1所示为按汽车功能划分的4WS控制类型，表2为汽车结构划分的4WS控制类型。

 

 

 

 

 

 

 

 

最早的四轮转向系统是全机械式系统，这种系统是前轮转向响应型系统，后轮转向角由前轮转向角决定。

电液式四轮转向系统可分为车速/侧向加速度响应型和车速/前轮转向角/转向盘速度响应型两种。图3所示为车速响应型的电液四轮转向电子控制系统。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

电液机械式四轮转向系统包括车速/前轮转向角响应型、车速/前轮转向角/摇摆速度响应型、机械液压型和电子液压型转向机构四种类型。

全电子式四轮转向系统是车速/前轮转向角/转向速度响应型系统，系统结构如图4所示，该系统后轮的转动决定于车速、车轮前轮转向角和转向盘转动速率，由带球螺旋杆齿条机构的直流电机执行器控制，该系统可同时改善汽车高速稳定性、提高转向盘快速转动下的转向响应并减小低速时的汽车转弯半径。