汽车底盘故障综合检修项目18汽车四轮转向技术简介

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1、1项目18汽车四轮转向技术简介18.1概述四轮转向（4WS—4WheelSteering）汽车是指四个车轮都是转向车轮的汽车，或4个车轮都能起转向作用的汽车。它是在传统两轮转向系统的基础上，增设了一个安装在后悬架上的后轮转向机构，能够使驾驶员操纵转向盘时转动汽车的前后四个车轮，不仅提高了高速时的稳定性和可控性，而且提高了低速时的机动性。汽车的四轮转向系统在20世纪80年代中期开始发展，二十世纪八、九十年代的本田、马自达及通用概念车都曾经应用了四轮转向技术。此外，最近几年的丰田概念车、日产以及雷诺等车型都用到了四轮转向技术。目前该技术被很多公司所采

2、用，其中大多应用在了高级轿车、大型车辆上，也有一些SUV以及跑车具有四轮转向的功能。18.24WS车辆的转向特性采用四轮转向系统的车辆，在低速行驶时为逆相转向（前、后轮旋转方向相反），使转弯时具有较小的转弯半径，灵活性良好；中高速时为同相转向（前、后轮旋转方向相同），以提高在高速时抗侧风能力及车道变换或车辆转弯时的操纵稳定性。（1）逆相位转向如图18-1所示，在低速行驶或者方向盘转角较大时，前、后轮实现逆相位转向，即后轮的偏转方向与前轮的偏转方向相反，且偏转角度随方向盘转角增大而在一定范围内增大（后轮最大转向角一般为5°左右）。这种转向方式可改善

3、汽车低速时的操纵轻便性，减小汽车的转弯半径，提高汽车的机动灵活性。便于汽车掉头转弯、避障行驶、进出车库和停车场。（2）同相位转向如图18-3所示，在中、高速行驶或方向盘转角较小时，前、后轮实现同相位转向，即后轮的偏转方向与前轮的偏转方向相同（后轮最大转角一般为1°左右）。使汽车车身的横摆角速度大大减小，可减小汽车车身发生动态侧偏的倾向，保证汽车在高速超车、进出高速公路、高架引桥及立交桥时，处于不足转向状态。2318.34WS车辆的结构和控制原理18.3.1转向角比例控制的四轮转向系统1.系统的结构与工作原理转向角比例控制的四轮转向系统是指后轮转角

4、与前轮转角成比例，在低速区前、后轮逆相，而中高速区同相的转向操纵控制，使车体的前进方向与车体朝向一致，得到稳定的转向性能。该转向系统主要由车速传感器、转角比传感器、转向控制单元、4WS转换器、转向枢轴、前后转向齿轮箱等组成。前后轮的转向机构机械连接，转向盘的转动传到前轮转向齿轮箱（齿轮齿条式），齿条带动前转向横拉杆左右运动，以控制前轮转向。同时，输出小齿轮旋转，通过连接轴传递到后轮转向齿轮箱，后轮的转角与转向盘的转角成比例变化，使其低速转向时，后轮与前轮反相转动，中高速行驶时，后轮与前轮同相转动。45图18-3转向角比例控制的四轮转向系统的结构示

5、意图如图18-4a所示为转向枢轴的结构，转向枢轴位于后转向齿轮箱内，是一个大的轴承，其外圈与扇形齿轮成为一体，围绕枢轴可左右旋转；内圈与连杆突出的偏心轴相连，连杆通过4WS转换器的电动机以连杆旋转中心做正反旋转。偏心轴在转向枢轴机构内可上下回转约55°。通过连接轴的输入使输入小齿轮向左或向右旋转时，带动扇形齿轮转动，再由转向枢轴通过偏心轴使连杆向左右方向移动，连杆带动后转向横拉杆和后转向节臂实现后轮的转向。如图18-4b所示为枢轴与偏心轴的运动，形成后轮的同相位和逆相位的转向原理图。偏心轴的前端与枢轴左右旋转中心重合时，即使转向枢轴左右转动，连杆

6、也完全不动，后轮就在中立状态；随着偏心轴前端位置与枢轴的旋转中心上下方向的偏离，枢轴左右转动时连杆的移动量就会变大，偏心轴与后轮转向之间的动态关系是：偏心轴前端位置在转向枢轴的上侧时为逆相位，而下侧时为同相位，如图18-4c所示。67(a)转向枢轴的结构示意图(b)偏心轴和枢轴的运动(c)枢轴的旋转角与连杆移动量之间的关系图18-4转向枢轴的结构和工作原理示意图2.控制原理如图18-5所示为该系统ECU控制流程图。通过转向角传感器、车速传感器等输入信号，进行以下控制：（1）转向角比例控制车速主要由车速表的传感器提供（SP1），用ABS车速传感器中

7、的前轮的一个传感器输入信号作为辅助信号（SP2）。转向角比传感器是检测后转向齿轮箱内的连杆的旋转角度，其工作原理与电位计式节气门位置传感器类似，根据与旋转角度的变化，传感器内的滑动电阻值发生变化，进而使得电路中的电压发生变化，将不同的电压信号输入到ECU即可得出对应的角度。（2）前轮转向选择功能前轮转向开关为ON且变速器为倒挡状态时，因车速较低，故将后轮的转向操纵量设定为零。对前轮转向车倒退转向操纵已习惯的人，若对4WS车倒退转向操纵有失调感时，可使用此开关。8（3）安全性控制系统出现故障时，在进行下列工作的同时点亮“4WS警告灯”通知驾驶员，而

8、且ECU记忆故障信息。①主电动机异常时，驱动副电动机只在同相方向上，以常规模式（NORMAL）按照车速进行转向角比控制。②车速传感器异常