后轮转向

    人们常会用精准、轻便来评价一款车的转向系统,而且转向系统直接关乎车辆的行驶安全与操控性能。在固有的思维里,转向或许只是前轮的事情,今天我们就突破思想的束缚,来谈谈能够提升转向性能和安全的利器——后轮转向。

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车辆的三种转弯行驶特性

    在谈及具体问题前,我们先来说说车辆的转弯行驶特性。转向特性一般可以分为不足转向、中性转向和过度转向三种情况。

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    ① 不足转向表现为车辆在弯中的实际转向角度比前轮的转动角度小,也就是前轮出现了向外侧的滑动,这种转弯也俗称“推头”。

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    ② 转向过度表现为车辆在弯中的实际转向角度比前轮的转动角度大,也就是后轮出现了向外侧的滑动。

    ③ 中性转向表现为车辆在弯中的实际转向角度恰好是前轮的转动角度,这种转向特性往往可以达到最大的转弯速度,但是这也降低了驾驶员对车辆在一定程度上接近物理极限的主观感受。

    对于前驱车来说,在出现不足转向时,可以通过降低车速来解决。但是如果出现较严重的转向过度则需要反打方向并配合加油来通过,这也是漂移的技巧,不过这对驾车人的要求很高。所以一般来说,普通民用车在转向特性的调校上会偏向于轻微的不足转向以保证行驶的稳定。

● 后轮转向对整车转向特性的影响 

    了解了车辆的转向特性后,我们再来看看后轮转向对车辆的整体转向特性会产生什么样的影响。后轮转向存在与前轮同向和反向两种情况,而且这两种情况也会表现出两种完全不同的转向特性。简单来说就是同向增加不足转向,反向增加过度转向。车辆在低速行驶时,可以通过后轮与前轮的反向转动来适当增加转向过度。高速行驶的车辆遇到紧急变线的情况时,在没有任何电子辅助系统的帮助下,很容易出现转向过度的倾向,通过后轮产生一个很小但很重要的与前轮相同方向的转向则可以弥补转向过度的趋势,这样会让汽车有更好的平衡性。

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『车辆在制动(左)和右转(右)时 轮胎与路面接触面的变化』

    车辆在过弯时,车轮触地面积以及车轮定位的变化会导致转向特性的变化。应该说,后轮转向技术可以弥补由于使用橡胶充气轮胎所导致的车辆转向机构的先天缺陷。这种后轮转向更像是ESP系统的工作原理,即车辆高速运动时,通过制动某个或某几个车轮,以保持车辆行驶姿态的稳定。

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『车辆重心的转移会最终影响到车辆的转向特性』

    后轮转向目前主要通过两种方式来实现,一种是通过机械结构来达到,另一种则是通过电机或液力来实现。通过机械结构来实现后轮转向往往是被动的,一般是依靠车辆在转弯时地面的侧向摩擦力来使后轮产生小幅度的转向,这里我们来看看标志雪铁龙的后轮随动转向技术。

后轮随动转向

    这套结构其实很简单,它并非在后轮布置了一套完整的转向机构,而仅仅是在后轮与悬挂,悬挂与车身之间布置了一些橡胶软垫,通过橡胶使悬挂和车身实现柔性连接,由于橡胶存在一定弹性,所以在汽车转弯时,后悬挂连接点的橡胶软垫在横向力的作用下能发生一定程度的弹性形变,从而带动车轮做一定角度的变化。这个转向角度取决于橡胶软垫的软硬度。橡胶垫越软,后轮可变转向角度越大,但悬挂刚度降低稳定性差,橡胶软垫越硬,后轮转向角度越小,但悬挂刚度大,稳定性高。因此在设计时需要权衡其优缺点,根据汽车的实际用途的侧重点做调校,一般来说,后轮的转向角度都在3度以下。

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『通过橡胶使悬挂和车身实现柔性连接 从而在转弯时实现后轮随动转向』

    虽然这是一个被动的转向机构,但是其结构相对简单,技术含量低、成本低。所以它可以应用在一些经济性轿车上,比如富康车型等。

后轮主动式转向

    最后我们再来看看采用电机来主动驱动后轮转动的BMW 7系车型。对于大型豪华车来说,不断加长的轴距为车内带来了良好舒适的乘坐空间,但是这也对车辆的操控性带来了一定的负面影响。无论是低速时的转弯半径,还是高速行驶时的稳定性都会打折扣。通过加入后轮转向系统则可以弥补轴距增加后对车辆行驶特性造成的影响,同时让一款豪华车同样具有很好的驾驶乐趣。这套主动式后轮转向系统的原理也并不复杂,就是一套丝杠螺母机构,电机驱动螺母带动丝杠产生轴向移动。这种轴向移动会带动后轮产生小幅度的转向,当车速在60km/h以上时,后轮与前轮同向偏转,提升高速过弯的稳定性。在60km/h以下时则反向偏转,增加车辆的灵活性。


『BMW的后轮主动转向
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    这套主动式后轮转向系统的科技含量主要还是集中在控制系统上,工作时,它需要接受车辆各种的动态行驶信号,然后综合判断输出一个相适的转向角度,任何计算的失误都有可能导致车辆失去控制,特别是在车辆高速行驶时。

全文总结:

    对于民用车来说,轻微的不足转向特性可以保证车辆行驶的稳定性,但是车辆高速转弯时往往会产生过度转向,那么通过后轮转向系统,可以弥补这种过度转向带来的行车危险,同时对于中大型车以及豪华车来说,后轮转向可以使车辆在低速时更加灵活,高速过弯时也更加稳定,让驾驶同样充满乐趣。

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