四轮转向系统概述课堂

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什么是四轮转向系统
4WS(4 wheel steering System) 汽车是依靠 后轮和前轮共同完成转向任务.四轮转向的目 的在于低速行驶时依靠逆向转向（前轮与后 轮转角方向相反）改善汽车的操作性，获得
较小的转向半径，在中高速行驶时依靠同向 转向（前轮与后轮的转角方向相同），减小 汽车的横摆运动，提高车道变更和曲线行驶
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4WS中高速转向特性
理想的高速转向运动状态是尽可能使车体 的倾向和前进方向一致，从而使后轮产生 足够的旋转向心力。在4WS汽车通过对后 轮同向转向操纵，使后轮也产生侧偏角， 使它与前轮的旋转向心力相平衡，从而抑 制自转运动，得到车体方向和车辆前进方 向一致的稳定转向状态。
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4WS中高速转向特性
中 高 速 转 向 时
2WS 和
4WS
同
向
转
向
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操
转向角比例控制
? 系统组成与工作原理
如图所示为4WS转向角比例控制的系统图 .前后 的转向机构是机械方式连接 ,转向盘的转动通过 前转向齿轮箱 (齿轮齿条式 )中的齿条带动转向 横拉杆左右移动 ,使前轮产生转向 ,同时小齿轮 的旋转输出通过通过连接轴由输入小齿轮传给 后转向齿轮箱 ,经过转向枢轴和 4WS转换器实 现后轮转向 .
所示为 2WS 汽车中高速转向时车辆的运动状态：前 轮转向时，前轮产生侧偏角 α，并产生旋转向心力使 车体开始自转，当车体出现自转时，后轮产生侧偏
角β，和旋转向心力，车速越高，离心力越大，所以 必须给前轮更大的侧偏角，使它产生更大的旋转向
心力，与此同时，后轮也产生与此相应的侧偏角， 车体的自转趋势更加严重。也就是说，车速越高， 转向时容易引起车辆的旋转和侧滑。
第一节 四轮转向系统概述
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四轮转向
1.转向系统的概述 2.四轮转向系统的概述及控制 3.四轮转向系统的应用
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转向系统概述
★1.转向系统的功能和组成 1.1功能 转向系统不仅可以改变汽车的行驶方向,而且可以克服由于路 面的恻向干扰力使车轮自行产生的转向,恢复汽车原来的行驶 方向. 1.2组成 转向机构都是由转向传动机构.转向器.转向操纵机构三部分组 成
横摆角速度比例控制
? 系统组成与工作原理
如图所示为4WS横摆角比例控制系统的组 成,使后轮产生转向角的工作原理就是转换 后转向机构的控制阀油路,使阀芯左右移动. 在前轮转向时控制阀将后轮的最大转角控
制到5度,而与前轮转向无关时将后轮转向角 控制到1度.后轮转向是机械式转向和电子式 转向的合转向.
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后轮转向操纵机构
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后轮转向执行器构造（电子式)
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后轮转向操纵机构
? 机械式转向操纵机构的情况是通过缆绳将转动传递
到后带轮并带动控制凸轮，而凸轮推杆仿照凸轮外
形运动带动阀套筒左右移动。转向盘向左转动时，
后带轮作向右旋转。随着旋转，凸轮曲率半径变小，
凸轮推杆被拉出，阀套筒就向左移动。转盘右转时，
的操纵稳定性。
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机械式四轮转向系的组成
1- 后 轮 转 向 取力齿轮箱
2-转向盘 3- 后 轮 转 向 传动轴
4- 后 轮 转 向 器
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液压式四轮转向系示意图
1-储油罐 2-转向油泵 3-前轮动力转向器 4-转向盘 5-后轮转向控制阀 6-后轮转向动力缸 7-铰接头 8-从动臂 9-后轮转向专用油 泵
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电子控制液压式四轮转向系
1-转向盘 2-后轮转向系 3-后轮转向传 动轴
4-电子控制单 元
5-车速传感器 6-前动力转向 器
7-转向油泵
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电子式四轮转向系的组成
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电子式四轮转向系的组成
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4WS车低速四轮转向特性
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4WS车低速四轮转向特性
? 如图所示为低速转向行驶轨迹，2WS汽车的 情况是后轮不转向，所以转向中心大致在后轴
则相反。随着凸轮曲率半径变大，凸轮推杆被推进，
阀套筒就向右移动。由于阀套筒和阀心的相对位移，
使来自液压泵的工作压力油路被切换，转向盘左转
时，阀套筒就向左移，使油液进入液压缸的右室，
动力活塞向左移动，此时与活塞一体的拉杆向左移
动，将后轮向右转。
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Fra Baidu bibliotek
大转向角控制
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大转向角控制
? 当前轮向左转向时，阀套筒向左方向移动，并与阀心 之间产生相对位移。如图所示 a和b部位被节流，高 压作用于动力油缸的右室，推动活塞杆向左移动，而
后轮就向右转向。当活塞杆向左移动时，因为脉冲电
的延长线上。4WS汽车的情况是对后轮进行
逆向操纵，转向中心比2WS汽车靠近车体处。
在低速转向时，若两前轮转向角相同，则
4WS汽车的转向半径更小，内轮差也小，转 向性能好。对小轿车而言，如果后轮逆向转向
5度，则可以减少最小转向半径0.5米，内轮差
约0.1米。
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4WS中高速转向特性
直线行驶的汽车转向是下列两运动的合成运动：汽车 质心绕转向中心的公转和汽车绕质心的自转。如图
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转向角比例控制
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转向枢轴
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偏 心 轴 和 枢 轴 的 运 动
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转向角比例控制
如图所示为ECU控制流程方框图,通过转向 角传感器,车速传感器等输入信号,实现以下 控制: 1.转向角控制 2.2WS选择功能 3.安全性控制
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转向角比例控制4WS控制流程方框图
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★ 2.转向系统原理示意图
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四轮转向的概述及结构类型
★1.四轮转向系统的的功能 确保车辆良好的操纵性和稳定性 ,即有效控制车辆 的横向运动特性 ,以充分保证车辆的操纵稳定性 .
★2.四轮转向系统的优点 : 2.1转向响应快 2.2转向能力强 2.3直线行驶稳定性好 2.4低速性能好
★3.四轮转向系统的类型 机械式 .液压式 .电子 /液压式 .电子控制式
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横摆角速度比例控制
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三、横摆角速度比例控制
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前轮转向操纵机构
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前轮转向操纵机构
? 转向盘的旋转运动传递到转向器的小齿轮和齿 条，并随着齿条的左右移动带动小齿轮旋转。 此时与小齿轮成为一体的前带轮就做正反旋转。 前带轮的旋转通过转向角缆绳传动到后轮转向 操纵机构的后带轮上。控制齿条上有长为 l的自 由行程，相应的转向盘的转动范围为 250度， 所以不能进行与前轮转向角连动的后轮转向操 纵，高速行驶时，后轮只是通过脉冲电机进行 电子式转向控制。