A podczas pokonywania zakrętów w dużej mierze zależy to od tego, w jakim kierunku tylna oś podąża za przednim torem. Jest to konieczne, aby zmniejszyć kąt skrętu pojazdu i zużycie jego opon. Zastosowanie skrętnej tylnej osi pozwala na zmniejszenie przyspieszenia bocznego podczas skręcania auta, co zwiększa jego stabilność. znacznie poprawić manewrowanie pojazdem:
- Po pierwsze, zwiększa się czułość samochodu na kierownicę. Rzeczywiście, jeżdżąc spokojnie po ulicach miasta, lepiej mieć „ostre” sterowanie, aby nie obracać kierownicy o kilka obrotów przy każdym manewrze. Na autostradzie „ostre” kierowanie może sprawiać problemy – auto zareaguje zbyt ostro nawet na lekkie skręty.
- Po drugie, aby poprawić zwrotność samochodu podczas parkowania lub skręcania w ciasnych warunkach miejskich, czyli zmniejszyć promień skrętu.
- I po trzecie, aby zwiększyć stabilność kierunkową podczas ostrych manewrów z dużą prędkością.
Obracanie tylnymi kołami w tym samym kierunku co przednimi pozwala zachować kierunek i prędkość środka masy pojazdu, ale znacznie zwiększa chwilowy promień skrętu. Jednocześnie zmniejsza się wpływ na samochód, a w rezultacie zwiększa się stabilność kierunkowa.
Podczas jazdy z małą prędkością tylne koła obracają się w przeciwfazie do przednich kół, a chwilowy promień skrętu maleje, a podczas jazdy z dużą prędkością na szybkim zakręcie lub podczas zmiany pasa ruchu na autostradzie tylne koła wręcz przeciwnie, obróci się pod niewielkim kątem w tę samą stronę, co przód. Na przykład samochód wykonujący manewr na autostradzie nie będzie wydawał się skręcać, lecz przemieszczać się z rzędu do rzędu równolegle do oznaczeń pasów ruchu. W takim przypadku samochód będzie poruszał się po łuku o mniejszej krzywiźnie i większym promieniu. Moment obracania się auta wokół osi pionowej będzie mniejszy – dzięki temu zmniejszy się również ryzyko utraty stabilności kierunkowej i rozwoju poślizgu tylnej osi.
Ryż. Promień skrętu samochodu konwencjonalnego (MCP - chwilowe centrum skrętu) oraz samochodu ze wszystkimi kołami skrętnymi (4WS)
W związku z tym niektórzy producenci wprowadzają do konstrukcji pojazdu sterowanie tylnej osi. Mitsubishi jako jeden z pierwszych zaprezentowało takie mechaniczne sterowanie tylną osią.
Ryż. Mechaniczny układ kierowniczy tylnej osi:
1 - pompa olejowa; 2 - odbiornik; 3 - przekładnia kierownicza z hydraulicznym wzmacniaczem; 4 - kierownica; 5 - szpula; 6 - zawór redukcyjny ciśnienia; 7 - pompa oleju tylnego mostu; 8 - cylinder mocy
Ogólny układ sterowania samochodów obejmuje przekładnię kierowniczą z siłownikiem wspomagania kierownicy) sterowanie osią przednią 3, pompę olejową 1, pompę olejową do sterowania osią tylną 7, zawór hydrauliczny do sterowania osią tylną ze szpulą 5 oraz zawór redukcyjny ciśnienia 6, siłownik do sterowania tylną osią 8, drążki kierownicze obracające przednią i tylną oś.
Gdy przednie koła są skręcane, ciśnienie sterujące z siłownika mocy przednich kół jest przekazywane do siłownika mocy tylnych kół. Uwzględnia to ciśnienie w układzie, prędkość kierowania i poziom obciążenia bocznego przedniej osi. Ciśnienie sterujące działa na suwak zaworu tylnej osi. W zależności od działającego ciśnienia szpula, poruszając się, otwiera kanały olejowe o określoną wartość, przez którą płyn roboczy jest dostarczany do cylindra mocy w celu sterowania tylną osią. Ruchomy tłok siłownika działa na drążki kierownicze tylnej osi, obracając tylną oś o wymagany kąt.
Wraz z rozwojem elektronicznych systemów sterowania zaczęto je wykorzystywać do sterowania tylną osią (4WS). Przykładem jest elektronicznie sterowana tylna oś samochodu Toyota Aristo, która w 1991 roku zmieniła oś mechaniczną, której ogólny widok pokazano na pierwszym rysunku, a schemat siłownika na drugim rysunku. Podobny system stosowany jest również w pojazdach BMW.
Ryż. Widok ogólny tylnej osi kierowanej z siłownikiem elektromechanicznym
Ryż. Elektromechaniczny siłownik wahliwy tylnej osi:
1 - wirnik (wał drążony); 2 - stojan; 3 - przekładnia planetarna; 4 - nakrętka wrzeciona; 5 - satelita; 6 - koło słoneczne; 7 - wrzeciono (śruba); 8 - wielowypustowa część wału wrzeciona; 9 - bezpiecznik obrotu wrzeciona; 10 - planetarny nośnik
Tylne koła są tutaj kierowane za pomocą specjalnego elektrycznego mechanizmu kierowniczego wbudowanego w dość wyrafinowane tylne zawieszenie. Jest sterowany przez specjalną jednostkę elektroniczną, która otrzymuje informacje z kilku czujników o prędkości samochodu, kącie skrętu, przednich i tylnych kołach itp.
Siłownik składa się z silnika elektrycznego (stojana i wirnika), przekładni planetarnej oraz wałka wrzeciona działającego na drążki kierownicze tylnej osi. Silnik elektryczny jest sterowany przez elektroniczną jednostkę sterującą, która odbiera sygnały z różnych czujników układu kierowniczego. W zależności od wielkości i czasu podania napięcia do silnika elektrycznego zmienia się prędkość i czas obrotu wirnika silnika elektrycznego. Aby zwiększyć moment obrotowy i siły dociskowe wrzeciona, w siłowniku zastosowano przekładnię planetarną.
Po przyłożeniu napięcia do silnika elektrycznego, wydrążony wał wirnika 1 zaczyna się obracać. Na wale wirnika znajduje się koło słoneczne 6, które poprzez satelity 5 i nośnik planetarny 10 obraca powiązaną z nim nakrętkę wrzeciona 4. Wał wrzeciona zainstalowany wewnątrz wydrążonego wału wirnika przez śrubę 7 zaczyna się obracać, działając na drążkach kierowniczych tylnej osi. Aby zapobiec obracaniu się wału wrzeciona, zapewniono specjalny bezpiecznik 10.
System 4WS działa w dwóch trybach. Przy niskiej prędkości tylne koła skręcają się w kierunku przeciwnym do przednich, a podczas manewrowania tą samą krzywizną kierownica będzie musiała zostać obrócona pod mniejszym kątem. Zwiększa to czułość układu kierowniczego i sprawia, że samochód jest bardziej zwrotny. Na przykład podczas skręcania przednie koła będą skręcone całkowicie w lewo, a tylne koła w prawo pod kątem do ośmiu stopni. Jednocześnie promień skrętu zostanie zmniejszony o 15% w porównaniu do konwencjonalnego samochodu i wyniesie tylko 4,7 metra.
Istniejące systemy sterów strumieniowych tylnych kół, montowane w niektórych nowoczesnych samochodach i dużych ciężarówkach, nie dadzą odpowiedzi na interesujące nas pytanie. Po prostu sterują, a nie sterują. Główną rolę odgrywają przednie koła. Jednocześnie na świecie jest wystarczająco dużo pojazdów napędzanych wyłącznie tylnymi kołami. Na przykład wszelkiego rodzaju wózki widłowe: od dziecięcych wózków widłowych do magazynów po gigantów kariery. Zwiększona zwinność, jaką zapewniają tylne kierownice, jest dla nich koniecznością. Więc co jest gorsze w tym sensie, transport pasażerski?
Jednym z pierwszych wyjaśnień takiej „niesprawiedliwości” między innymi, które przychodzą na myśl, jest siła tradycji. Jak w zwyczaju „od niepamiętnych czasów” robiono przednią oś, tak się dzieje. Ale brzmi to raczej słabo. Ile lat jest znany i tradycyjny, na przykład napęd na tylne koła. Ale gdy tylko wymyślili wygodniejszy przód, cały świat natychmiast zrezygnował z „tradycji” i przestawił się na typ samochodu osobowego z napędem na przednie koła. Druga wersja, wyjaśniająca powszechność przednich kół skrętnych, jest technologiczna. Kierowca siedzi przed samochodem, więc kierownica również znajduje się z przodu. W takich warunkach „wciągnięcie” mechanizmu kół kierowanych na tylną oś znacznie skomplikowałoby konstrukcję ze względu na zupełnie nieoczywiste zalety.
Krótko mówiąc, to nie jest warte świeczki. Ta wersja wydaje się całkiem realna. Główny powód, dla którego kierownice kół większości samochodów są przednie, jest zupełnie inny. Wskazówką tutaj może być właśnie wysokość tych samych ładowarek, dzięki obracaniu tylnymi kołami, które mogą obracać się niemal w miejscu. Faktem jest, że tylne koła skrętne dają pojazdowi nadsterowność. Przy prędkościach 5-10 km/h to błogosławieństwo, które zapewnia doskonałą zwrotność. Ale jeśli chodzi o jeszcze trochę więcej, to każdy obrót tylnymi kołami doprowadzi do poślizgu rufy auta.
Wyobraź sobie ten sam wózek widłowy jadący ulicą miasta z typową „samochodową” prędkością 50-60 km/h. Samochód przy tej prędkości z łatwością wpasuje się w płynny zakręt drogi. A nasz ładowacz warunkowy w najlepszym razie obróci się na bok i najprawdopodobniej również się przewróci. Teraz wyobraźmy sobie, co się stanie z samochodem jadącym do tyłu, około 100 km/h, a nawet w deszczu, gdy droga będzie śliska. Najmniejsze przegrupowanie – i będzie się kręcić jak blat. Dlatego, nawiasem mówiąc, we wszystkich nowoczesnych samochodach wyposażonych w tylne zawieszenie skrętne, przy dużych prędkościach, tylne koła skręcają się w tym samym kierunku, co przednie - tak, że samochód porusza się na bok prawie na boki i nie skręcić w poprzek ogólnego kierunku jazdy.
Pomysł na kierowanie tylnymi kołami to dobrze zapomniany stary pomysł. Właściwie sterowanie tylnymi kołami sięga czasów wozów drewnianych (tzw. wozów bezkonnych). Ale firma w swoim nowym modelu 911 GT3 postanowiła przypomnieć stary pomysł i wykorzystując nowoczesną technologię wyposażyć swój nowy produkt w sterowane tylne koła.
Dlaczego w dawnych czasach na wózkach robiono sterowane tylne koła? Z reguły większość wozów była wykorzystywana na terenach wiejskich w rolnictwie, gdzie znaczenie ograniczonego zakrętu lub zakrętu jest ważniejsze niż kiedykolwiek. W nowym i wyjątkowym samochodzie sportowym GT3 układ kierowniczy tylnych kół jest unikalnym opracowaniem niemieckiej firmy.
Od czasu pojawienia się oficjalnych informacji o nowym produkcie kontrowersje dotyczące sposobu, w jaki firma wdrożyła system sterowania tylnymi kołami, nie osłabły, ponieważ nie przedstawiono szczegółowej informacji o systemie. Dziś nasz oferuje dwa szczegółowe wideoklipy, z których dowiesz się, jak skręcać razem z przednimi, tylnymi kołami, które pomagają sportowemu samochodowi nie tylko łatwo skręcać, ale także zwiększyć dynamikę podczas przyspieszania.
Generalnie pomysł wyposażenia tylnych kół skrętnych to świetne rozwiązanie dla auta sportowego. Byłoby głupio, gdyby podobny system pojawił się w tradycyjnych samochodach miejskich. Oczywiście nowa technologia ma ogromną złożoność w projektowaniu, co zwiększa ryzyko trudnych napraw w przypadku awarii, ale dla tych, którzy kupują takie samochody, uważamy, że dla nich najważniejsze są nieopisane doznania, jakie ten potężny sportowy samochód może dać niż techniczny złożoność projektu.
Wideo
Pomoc 1GA.RU:
Kierowanie kołem tylnej osi Porsche - jest to elektromechaniczny układ kierowniczy tylnych kół. Ten system pozwala na wykonywanie zakrętów o dowolnej złożoności pod różnymi kątami.Przy niskich prędkościach tylne koła nie są zsynchronizowane z przednimi, aby zapewnić stabilne pokonywanie zakrętów. Przy dużych prędkościach zarówno przednie, jak i tylne koła obracają się synchronicznie. Dzięki osobliwej zmianie wielkości rozstawu osi na krótki czas samochód wyposażony w ten system jest bardziej dynamiczny i stabilny na drodze. Podczas wydarzeń sportowych układ skrętu tylnych kół pozwala ominąć rywali podczas pokonywania zakrętów.
Samochód jako mechanizm jest dość prosty i osiągnął poziom, na którym praktycznie nie ma co poprawiać. Ale walka o wygodniejszą i bezpieczniejszą jazdę nie kończy się, a inżynierowie na całym świecie tworzą różnego rodzaju dodatkowe urządzenia, które mają ułatwić proces kontroli, pomóc kierowcy w sytuacji awaryjnej w szybszym podjęciu decyzji lub odwrotnie, nie popełnić fatalny błąd.
Należą do nich hydrauliczne i elektryczne wspomaganie kierownicy, ABS, system stabilności kursu walutowego i inne rozwiązania techniczne, które aktywnie i biernie uczestniczą w sterowaniu. W tym artykule skupimy się na opcjach takich jak kierowanie tylnymi kołami.
Do czego służą stery strumieniowe?
Bezwładność ruchu prostoliniowego tylnych kół, szczególnie przy dużych prędkościach, ma duży wpływ na prowadzenie samochodu podczas wchodzenia w zakręt. Mówiąc najprościej, opierają się skręcaniu, próbując pozostać na swojej poprzedniej trajektorii. W uczciwości należy powiedzieć, że sam pomysł nie jest nowy, a skrętne tylne koła są od dawna stosowane w wózkach widłowych, które muszą manewrować w ciasnych przestrzeniach magazynów. Przedwojenny jeep Mercedes Kübelwagen G5 był również wyposażony w kierownice.
Obecnie wielu wybitnych producentów samochodów opracowało i wdrożyło podobny system. Wszystkie mają swoją nazwę, różnią się strukturalnie, ale istota pozostaje ta sama – tylne koła zmieniają swoją pozycję podczas pokonywania zakrętów, skracając trajektorię i zwiększając stabilność.
Rodzaje sterów strumieniowych
Zawieszenie kierownicy może być aktywne lub pasywne. Jeśli pierwszy działa dzięki elektronice, to drugi za pomocą dźwigni i prętów, a także praw fizyki. Rozważmy każdy z osobna.
Bierny
Sam temat jest dość obszerny i złożony. Ogólnie rzecz biorąc, zasadę działania pasywnego zawieszenia kierownicy można opisać następująco. Dodano tylne zawieszenie z wzajemnie umieszczonymi dźwigniami oraz specjalnie przymocowanymi poduszkami i cichymi blokami. Pod wpływem sił bocznych działających na samochód oraz powstawania przechyłów w zakręcie elementy te dają efekt niewielkiego skrętu koła, nawet kilkustopniowy współczynnik znacznie poprawia zdolność auta do pokonywania zakrętów.
Gdy pojazd porusza się w linii prostej, tylne koła przyjmują pozycję neutralną, zawieszenie kontynuuje pracę tylko w kierunku pionowym. Różne modyfikacje biernego układu kierowniczego występują w takich samochodach jak Ford, Peugeot, Toyota i wielu innych.
Aktywny
Bardziej postępowy i droższy jest aktywny układ kierowniczy. W nim za kierowanie tylnymi kołami odpowiadają siłowniki, których elektronika monitoruje spójność i przejrzystość pracy. Wszystko tutaj jest ułożone w taki sposób, że wszystkie 4 koła na raz reagują na obrót kierownicy. Kąt obrotu jest obliczany przez elektroniczną jednostkę sterującą, która z kolei kieruje się odczytami różnych czujników i oblicza optymalny kąt.
Ponadto to zawieszenie ma kilka trybów pracy. Przy niskich prędkościach, gdy kierowca manewruje na parkingu i innych ciasnych przestrzeniach, tylne koła skręcają w kierunku przeciwnym do przednich (skręć kierownicą w prawo, tylne koła skręcają w lewo). Dzięki temu maszyna staje się znacznie bardziej zwrotna, promień skrętu zmniejsza się o jedną czwartą.
Przy dużych prędkościach wszystko się zmienia, a system przełącza się w tryb, gdy tylne koła skręcają w kierunku kół przednich, zapewniając optymalne warunki do wjazdu w zakręt.
Dziś Renault (Active Drive), BMW (Integral Active Steering), Nissan, Infiniti mogą pochwalić się aktywnymi systemami.
Zalety i wady
Podsumowując, zwróćmy uwagę na zalety i wady silników odrzutowych:
- pozytywne aspekty to zwiększenie zwrotności dzięki mniejszemu promieniowi skrętu, poprawa prowadzenia pojazdu;
- Najpoważniejszą wadę można uznać za komplikację konstrukcji zawieszenia, która prowadzi do wzrostu jego ceny, a także zwiększa koszty napraw.
Podczas jazdy przednie koła poruszają się w prawo lub w lewo. Co dzieje się z tylnymi kołami? Poruszają się równolegle i nigdzie nie skręcają. Ale jest jeden wyjątek. W niektórych samochodach używane są kierownice.
Zostały wynalezione dla lepszego prowadzenia podczas pokonywania zakrętów lub skręcania na bardzo wąskim pasie. Zasada działania tylnych sterów strumieniowych polega na tym, że gdy skręcasz przednimi kołami maksymalnie w prawo, tylne koła, przeciwnie, poruszają się w lewo.
To bardzo pomaga przy skręcaniu samochodu w ograniczonej przestrzeni w dość wąskim miejscu. Ale kąt ugięcia tylnych kół nie jest duży, maksymalnie może osiągnąć wartość trzech stopni. Ale nawet to wystarczy, aby zmniejszyć kąt skrętu auta o około 0,6 – 0,8 metra.
W ruchu miejskim tylne koła również skręcają w kierunku przeciwnym do przednich, ale pod kątem 1-2 stopni. Ale przy prędkości samochodu powyżej 60 km / h tylne koła skręcają się w jednym kierunku z przednimi kołami. Dzięki temu samochód lepiej opisuje zakręty na drodze.
Zasada działania tylnych kierownic samochodu bardzo prosta. Na tylnej ramie pomocniczej samochodu znajduje się silnik elektryczny, który za pomocą drążków kierowniczych napędza piasty tylnych kół. Silnik elektryczny odbiera sygnał z jednostki sterującej, gdzie dostarczane są wszystkie informacje. Informacje pochodzą z czujników położenia kierownicy, prędkości kół pojazdu i akcelerometrów, które są w stanie odróżnić nadsterowność od podsterowności samochodu.
4ws lub 4 kierownice