在一般汽車,以操縱方向盤使前輪的輪胎轉向發(fā)揮轉彎機能,但四輪轉向是后輪的輪胎也可轉向之系統(tǒng)。四輪轉向(4WS:4wheelsteering)之目的,在低速行駛時作逆相轉向(前輪與旋轉方向為逆向)使旋轉時小轉彎性能良好,中高速時為同相轉向(前輪與旋轉方向為同方向),以提高在高速時之車道變換或旋轉時操縱穩(wěn)定性。
(1)4WS車之小轉彎能
汽車在低速旋轉時,車輛行進方向與輪胎方向大概可視為一致,在各輪大部份不會產(chǎn)生旋轉向心力(cornering force )。四輪行進方向的垂直線會交于一點,車輛就以該點為中心(旋轉中心)旋轉。
請參閱圖A 低速旋轉時之行車軌跡,二輪轉向(2W5)車(前輪轉向)時,因為后輪不轉向,旋轉中心差不多在后軸的延長線上。
圖A
4WS車的情形,是把后輪逆相轉向,旋轉中心比2WS車更靠近車輛,亦即回轉半徑較小。在低速旋轉,前輪轉向角若相同,則4WS車的回轉半徑可較小,小轉彎性能良好,內輪差也可縮小。在轎車時,后輪逆相轉向s度,則最小回轉半徑約為50公分,內輪差可減少10公分。
(2)4WS車在中高速之旋磚性能
直向行進之汽車轉彎時,由車輛的重心點變化行進方向的公轉,與該重心點周圍的車輛自轉之兩種運動合成來進行。圖B 表示2WS車高速旋轉時之車輛狀況。首先,若前輪進行轉向,前輪胎就產(chǎn)生滑動角α,并產(chǎn)生旋轉向心力,車身開始自轉。結果,使車身偏向后輪也產(chǎn)生滑動角β,后輪也產(chǎn)生旋轉向心力,四輪的力量就分擔自轉與公轉力,隨著取得平衡進行旋轉。可是速度愈高向心力增大,因此與其取得平衡之旋轉向心力也不得不增大,給與前輪更大的滑動角不得不產(chǎn)生大的旋轉向心力,而且,因為后輪也會給與相似的滑動角,就發(fā)生使車身產(chǎn)生更大的自轉運動之必要性。可是,速度愈高更增加車身自轉運動之不穩(wěn)定性,容易產(chǎn)生車輛旋轉(spin)或橫滑。
圖B
圖C
理想的高速度旋轉運動,應使車身方向與車輛行進方向盡量一致,以抑制多余的自轉運動,使前后輪能產(chǎn)充分的旋轉向心力。如圖C 所示,在4WS車中,使后輪同相轉向后輪也產(chǎn)生滑動角α,使與前輪的旋轉向心力平衡以抑制自轉運動。結果,使車身方向與車輛行進方向一致就可期待穩(wěn)定的旋轉。
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