第四章四轮转向电动转向
四轮转向原理
四轮转向原理四轮转向原理是指汽车在行驶过程中通过四个轮子的转向来实现方向的控制。
在汽车的转弯过程中，为了保持车辆的稳定性和平衡性，四个轮子需要协调转动，以使车辆转弯更加平稳和灵活。
我们来了解一下四轮转向的基本原理。
四轮转向系统由前轮转向系统和后轮转向系统组成。
前轮转向系统控制前轮的转向，后轮转向系统控制后轮的转向。
前轮转向系统分为机械转向和电子转向两种形式，通过转向柱和转向齿轮的传动来实现前轮的转向。
后轮转向系统通过电脑控制后轮的转向角度，以实现更好的转弯半径和操控性能。
四轮转向的好处之一是提高了车辆的操控性能。
传统的汽车只有前轮转向，转弯时需要通过前轮的转向实现方向的改变，这样容易造成车辆的侧滑和不稳定。
而四轮转向系统可以通过控制后轮的角度来提高车辆的操控稳定性，使车辆转弯更加平稳和灵活。
四轮转向还可以提高车辆的安全性。
在紧急情况下，四轮转向可以提高车辆的灵活性和响应速度，减少事故的发生。
特别是在高速行驶和突发情况下，四轮转向可以快速改变车辆的行驶方向，使驾驶员更容易控制车辆，避免事故的发生。
除了提高操控性能和安全性，四轮转向还可以提高驾驶的舒适性。
四轮转向系统可以根据驾驶员的操作和行驶条件自动调整轮子的转向角度，使车辆的操控更加轻松和舒适。
特别是在低速行驶和倒车时，四轮转向可以减小转弯半径，使驾驶更加方便和轻松。
然而，四轮转向也有一些局限性。
首先，四轮转向系统相对传统的前轮转向系统来说更加复杂和昂贵，需要更多的传感器和控制装置来实现。
其次，四轮转向系统对路况和驾驶员的操作要求较高，如果驾驶员操作不当或驾驶在恶劣的路况下，可能会导致车辆失控或不稳定。
四轮转向原理是一种提高车辆操控性能、安全性和驾驶舒适性的技术。
通过控制前轮和后轮的转向角度，使车辆转弯更加平稳和灵活，提高车辆的操控稳定性和响应速度。
尽管四轮转向系统相对复杂和昂贵，但它的优点远大于缺点，是汽车行业不断追求的方向。
未来随着科技的进步和人们对驾驶体验的要求不断提高，四轮转向技术将会得到更广泛的应用和发展。
四轮转向系统
四轮转向系统简介四轮转向系统是一种汽车驾驶辅助技术，通过对车辆四个轮子的转向进行控制，改善车辆的操控性能和稳定性。
传统的汽车转向系统只控制前两个轮子的转向，而四轮转向系统可以同时控制前后轮的转向，使车辆转弯更加灵活，减少转向半径，提高车辆的稳定性和安全性。
工作原理四轮转向系统的工作原理主要在于对车辆四个轮子的转向进行独立控制。
传统的汽车转向系统是由转向柱、转向机构、转向杆等组成的，而四轮转向系统在此基础上增加了一个后轮转向系统。
后轮转向系统是通过电子控制单元（ECU）对车辆后轮进行转向控制。
具体的工作原理是，ECU通过收集车辆的各种传感器数据，包括车速、转向角度、转向力等，来判断车辆的行驶状态和转向需求。
根据这些信息，ECU会对车辆后轮进行相应的转向控制，使车辆在转弯时更加灵活和稳定。
四轮转向系统相比传统的转向系统具有以下几个优点：1.提高操控性能：四轮转向系统可以使车辆在转弯时更加敏捷和稳定。
通过控制后轮的转向角度，可以减小转弯半径，使车辆更容易进入弯道并保持稳定的操控。
2.增加安全性：四轮转向系统可以提高车辆的稳定性和抓地力。
在快速转弯或避让障碍物时，后轮转向系统可以提供额外的转向力，使车辆更容易保持控制并减少侧滑的风险。
3.提升驾乘舒适性：四轮转向系统可以在低速行驶时提供更小的转弯半径，使车辆更容易进入狭窄的空间。
此外，它还可以提供更好的转向反馈和悬挂调校，提高驾乘的舒适性和驾驶乐趣。
应用场景四轮转向系统通常应用于高性能汽车和豪华车型，以提升车辆的操控性能和安全性。
此外，四轮转向系统还可以应用于货车和工程车等特殊用途车辆，以提高车辆的转弯半径和机动性能。
四轮转向系统是一种提升汽车操控性能和安全性的重要技术。
它通过控制车辆前后轮的转向，使车辆在转弯时更加灵活、稳定和安全。
四轮转向系统在高性能汽车和豪华车型中得到广泛应用，同时也逐渐在特殊用途车辆上得到应用。
随着汽车技术的不断进步和发展，四轮转向系统将会成为未来汽车行业的重要发展方向之一。
汽车转向新技术-四轮转向和电动助力转向
汽车电动助力转向技术一、技术概述电动助力转向系统是把电动机的驱动力传递给转向轴或齿条，进行转向助力的机构。
该系统由转向扭矩传感器、车速传感器、控制器、电动机、离合器和减速机构组成。
比起传统的液压助力转向，它的优点是：系统中的电机只在需要转向助力时才工作，汽车大部分时间正常行驶时电机并不工作，这样能量消耗很小，而传统的液压助力转向系统由液压泵及管路和油缸组成，为保持压力，不论是否需要转向助力，系统总要处于工作状态，能耗较高。
据估计，电动助力转向只是液压助力转向能耗的1／2，前者比后者使整车油耗下降3％。
二、现状及国内外发展趋势汽车电动助力转向技术近年来发展很快，美国德尔福等国际上大的汽车零部件公司，都已开发出产品，并在一些车上装用。
三、主要研究内容主要研究内容：传感器技术；控制技术；电机、离合器、减速机构技术等。
汽车电子控制四轮驱动与四轮转向技术一、技术概述－－汽车电子控制四轮驱动技术（4 Wheels Driving System 4WD）汽车的驱动力来源于轮胎对地面的附着，四轮驱动充分利用了车轮对地面的附着，当然会获得好的驱动性能。
但因转向时各轮的转弯半径不同，车轮转动的速度也就不同（内外、前后），四个轮不能通过刚性传动系统连接，必须在左右两轮间，在前后驱动轴间设置差速器。
带来的问题是四个轮的驱动力受与地面摩擦力最小的轮的限制，需要再设置差速锁。
汽车电子控制四轮驱动技术是通过传感器感知四个轮路面的情况，通过微电脑进行分析判断，通过电磁阀驱动，改变黏液偶合器的特性，在前后驱动轴之间，在左右轮上分配驱动力。
－－汽车电子控制四轮转向技术（4 Wheels Steering System 4WS ）汽车在行驶中转向时，由于受恻向力的作用，前轮有不足转向的特性，后轮有过度转向的倾向。
后者会引起汽车失去转向行驶的稳定性，车速越高问题越明显，甚至出现侧滑翻车。
解决措施一般是通过使后轮在与前轮相同的方向转动1－2度角进行补偿。
汽车新技术第4章四轮转向和电动
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四轮转向技术
现代汽车新技术——四轮转向技术（4WS）四轮转向技术(4WS)一、概述1、什么是4WS4 Wheel Steering 即除传统的前两轮转向外,后两轮也是转向轮。
提高高速行驶或侧向风作用下的操纵稳定性，改善低速行驶的操纵轻便性，减小转弯半径1980年代中期开始在轿车上应用2、四轮转向的几何运动关系2WS:后轮不转向，转向中心在后轴的延长线上4WS:后轮逆相转向，转中心比2WS车更靠近车辆，亦即转弯半径小四轮转向技术(4WS)u对于4WS 车，主要控制后轮的转向角u当后轮转向与前轮转向相同时称同相位转向u 当后轮转向与前轮转向相反时称逆相位转向3、后轮的两种转向方式四轮转向技术(4WS)u4、四轮转向的作用u四轮转向的主要目的是提高汽车在高速行驶或在侧向风力作用时的操纵稳定性u在汽车高速行驶时还易于由一个车道向另一个车道调整u改善在低速下的操纵轻便性，以及减小在停车场调车时的转弯半径u（1）4WS在高速行驶时的稳定性分析u4WS车高速行驶时，当受到侧向风或侧向路面干扰力时，车身姿态变化小，便于修正方向盘u在高速行驶时，后轮与前轮同相位转向，且转角较小u从转向盘到后轮转向的时间很短，转弯时车身姿态变化小，即目标行驶路线的跟踪性好u车身方向与实际行进方向没有很大差别，在高速行驶时具有稳定感u（2）4WS车在改变行车路线时的性能u后轮和前轮同一方向转动，在后轮也同样产生侧向力，于是车身的侧偏角小，甚至可以为零u汽车可以平顺地换道行使，从而提高了汽车的操纵稳定性u平动：纵向(surge)、横向(sway)、上下(heave)u转动：横摆(yaw)、侧倾(roll)、俯仰/点头(pitch)u在2WS车中，只有前轮转向，转角α，产生离心力，路面的侧向力（侧偏力）产生围绕重心的力矩u前轮转向初期，后轮直线行驶，无离心力，路面无侧向力u前轮路面的侧向力产生的围绕重心的力矩，使得车身围绕重心横向摆动（车身蛇形运动），操纵稳定性下降u理想的高速行驶转向，应该使车身方向与行进方向尽量一致，以抑制横向摆动u在4WS车中，前后轮同相转向，前后轮的同时产生离心力，路面的侧向力围绕重心的力矩互相平衡，抑制了横向摆动，保证了操纵稳定性四轮转向技术(4WS)（3）低速下的小转弯半径行驶当汽车在狭窄的停车场地转弯时，停车是否容易主要取决于转弯半径大小，4WS比2WS车转弯半径要小得多。
4-2认识四轮转向系统
二.四轮转向系统的类型
1.按照后轮转向机构控制和驱动方式的不同 电控四轮转向可分为电控机械式、电控液压式和电动式 三种。目前应用最广泛的四轮转向系统是电控电动式。 2.按转向方式的不同 可以分为同相位转向和逆向位转向。 3.按前、后轮的偏转角和车速之间的关系不同 分为转角传感型和车速传感型。
a)同相位转向
新课讲授
一.四轮转向系统
四轮转向系统（Four-wheelSteering 、4WS）是指汽车转向时，4个车轮都可以相对 车身主动偏转，使之起到转向作用，以改善汽车的转向机动性、操纵稳定性和行驶 安全性。主要应用在一些比较高级和新型轿车上。
一.四轮转向系统
1.汽车转向特性 （1）低速时的转向特性。
一.四轮转向系统
1.汽车转向特性 （2）高速时的转向特性。
一.四轮转向系统
2.四轮转向系统的优点 （1）直线行驶稳定性好。 （2）转向能力强。 （3）转向响应快。 （4）低速操纵轻便性，机动性好。低速行驶时，后
轮转弯方向与前轮相反，车辆转弯半径大大减小， 更易操纵。 （5）变换车道稳定性好。汽车高速行驶变换车道的 稳定性提高。
b）逆向位转向
图 4-2-3 同相位转向和逆向位转向示意图
三.四轮转向系统的组成
四轮转向系统前轮采用传统转向系统，后轮采 用直接助力式电动转向系统。其结构主要由 前轮转向系统、ECU、传感器、后轮转向执行 机构等组成。
五.电控四轮转向系统的工作原理
以车速感应型四轮转向系统为例，其工作特点是后轮偏转的方向和转角大小主要受车速的控制，同时也 响应前轮转角、横摆角速度的变化。转向时，传感器采集的前轮转角、车速、横摆角速度等信号送入 ECU，ECU将实时监控汽车运动状态，根据参数和控制策略分析计算后轮转角，并向步进电动机输出驱 动信号，通过后轮转向机构驱动后轮偏转以适应前轮转向，实现四轮转向。
04第四章 汽车转向系统动力学
4.3.2 驾驶员对转向盘的操纵作用与汽 车运动稳定性
现实中的k h 只能取兼顾二者的 适当值。 具体表现在，驾驶员在操纵汽车高速行使 时，既不是紧握乃至完全固定转向盘从而 使k h 很大，也不是完全从转向盘撒手而使 k h为0，而是以适当的力度轻轻握住转向 盘，从而获得合适的k h 。可以说，驾驶员 轻轻搭在转向盘上的 手、腕的作用是使汽 车运动更趋稳定。
（4-9）
（4-10）
式中：前轮转向角、前后轮各侧偏角以及各侧偏力 如图4-6a所示；
m,Iz——汽车质量、绕质心C的转动惯量；
lf、lr——质心C至前、后轴的距离。
又参照图4-6b，可以分别确定各车轮侧偏角为：
f 1 tan f 1
f 2 tan f 2
V l f r V d f r 2
lf d Ih 2k f ( r ) Th 2 dt V
（4-2）’’
当 时：
d 2 mV 2(k f kr ) m V (l f k f lr kr )r 2k f 0（4-30） dt V
dr 2(l f k f lr kr ) I Z dt
（4-19）
dr 2(l ek f l k ) 2(l f ek f lr kr ) I Z r 2l f ek f dt V
2 f 2 f r
比较式（4-19）、（4-20）与 （4-15）、（4-16）可知，前者实际上 相当于是用e kf 和a分别代替后者的kf 和 .
r
（4-61）
车速80km/h，1g=9.8m/s2 图4-18 与前轮转角成比例的后轮转向对汽车侧向加速度响应的影响
四轮转向技术介绍
四轮转向技术介绍四轮转向技术，也叫四轮转向系统，是一种车辆操控技术，通过控制车轮的转向角度和速度来改变车辆的行驶方向和半径。
相比传统的两轮转向系统，四轮转向技术可以提供更好的操控性能和稳定性，适用于各种道路和驾驶条件。
本文将介绍四轮转向技术的原理、类型和优势。
四轮转向技术的原理主要包括前轮转向和后轮转向。
前轮转向是指前轮和后轮通过机械、液压或电子装置来实现转向，并且可以根据车速和驾驶条件自动调整转向角度。
后轮转向是指后轮可以与前轮同时或单独转动，通过改变后轮的转向角度和速度来改变车辆的行驶方向和半径。
通过控制前、后轮的转向，四轮转向技术可以实现更小的转弯半径和更灵活的操控性能。
根据转向方式的不同，四轮转向技术可以分为主动四轮转向和被动四轮转向。
主动四轮转向技术是指通过电子控制系统主动控制前、后轮的转向，根据驾驶者的操作和驾驶条件来调整转向角度和速度。
主动四轮转向技术可以提供更好的操控性能和稳定性，特别在高速行驶和紧急躲避等情况下具有明显的优势。
例如，高速行驶时，后轮可以和前轮呈相反的转向角度，以提供更好的稳定性和操控性能；在紧急躲避行驶时，后轮可以和前轮呈相同的转向角度，以提供更小的转弯半径和更灵活的操控性能。
被动四轮转向技术是指通过机械或液压装置来实现前、后轮的转向，根据车辆的行驶速度和转弯半径自动调整转向角度和速度。
被动四轮转向技术可以提供更好的稳定性和操控性能，特别在低速行驶和转弯时具有明显的优势。
例如，在低速行驶时，后轮可以与前轮呈相同的转向角度，以提供更好的转弯稳定性和操控性能；在转弯时，后轮可以和前轮呈相反的转向角度，以提供更小的转弯半径和更灵活的操控性能。
首先，四轮转向技术可以提供更小的转弯半径和更灵活的操控性能。
无论是在城市道路还是山区弯道，四轮转向技术都可以使车辆更容易转弯，提高行驶的灵活性和安全性。
其次，四轮转向技术可以提供更好的稳定性和操控性能。
通过调整前、后轮的转向角度和速度，四轮转向技术可以使车辆更稳定地行驶，在高速行驶和紧急躲避等情况下保持良好的操控性能。
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四轮转向及其发展
四轮转向（Four Wheel Steering）即除了传统前两轮 转向外，后两轮也是转向轮。
汽车的四轮转向系统在80年代中期开始发展，其主 要目的是提高汽车在高速行驶或在侧向风力作用下时的操 纵稳定性，改善在低速下的操纵轻便性，以及减小在停车 厂调车时的转弯半径。此外，在汽车高速行驶时还易于由 一个车道向另一个车道调整。
车库等情况下便于驾驶。
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4WS今后发展趋势
尽管4WS能提高车辆高速稳定性和在停车场上进出的灵活性，但 目前仍有人对4WS提出异议，其理由如下：
（1）现在的前轮转向是非常完善的，可以充分地满足汽车行驶 需要，全四轮转向并不能使汽车转向性能有明显改善；
（2）4WS与2WS在性能上仅有极微小的差别没有必要花这么多 钱，并把车子搞的这么复杂；
机械式+ 电子/液压
1987
电子/液压
1985
丰田
← ← 电动式 加力器 复杂
两型兼有
机械式+ 电子控制
1990
塞基诺
← ←
电动齿轮齿 条式转向器
一般
←
电子控制
1987
Quit
电动转向
1.前言 2.汽车电动助力转向技术发展概况 3.EPS的结构与特点分析 4.EPS的性能分析 5.EPS今后的发展
四轮转向系统可按后轮的偏转角与前轮偏转角或车速之 间的关系分为转角传感型与车速传感型两种。
1．转角传感型——后轮的偏转角与前轮的偏转角之间存在
着某种函数关系，即后轮可以按与前轮旋转方向相同方向旋
转，即同相位偏转；也可以按与前轮旋转方向相反的方向旋
转，即反相位偏转。此外前后轮转角值之间也有一定关系。
2．车速传感型——根据设计程序，当车速达到某一预定值
（2）驾驶员操纵方向盘反应灵敏，动作准确；
（3）在不良路面和侧风等条件下，汽车也具有较好的方向稳
定性，提高了高速下的直线行驶稳定性；
（4）提高了汽车高速转弯的行驶稳定性，不但便于转向操纵
，而且在进行急转弯时，也能保持汽车的行驶稳定性；
（5）通过使后轮转向与前轮转向相反，减小了低速行驶时的
转弯半径，不但便于在狭窄路面上进行U型转弯，而且在驶入
时（通常为35-40km/h），后轮能与前轮同方向偏转，而当低
于这一预定值时，则反方向偏转。
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4WS控制种类
机械控制式 机械+电子控制式 电子控制液压工作式 液压控制液压工作式 电子控制电动工作式
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4WS的优点
与２WS相比，４WS的优点：
（1）提高了汽车在高速行驶时和在滑溜路面上的转向性能；
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动 4从
WS
比直
较线
行
车驶
与进
2入
WS
弯
道
车时
的
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运
低速下的小转弯半径行驶
当汽车在狭窄的停车场地转弯时，停车是否容易主要 取决于弯半径大小。汽车低速行驶时的转弯半径可根据上 图看出。从图上明显看出4WS比2WS车转弯半径要小的多。
汽车低速行使时的转弯半径 Back
后轮转向控制类型
Quit
一.前言
继电子技术在发动机、变速器、制动器和悬架等系统得 到 广 泛 应 用 之 后 ， 国 外 汽 车 电 动 助 力 转 向 (Electric Power
Steering ， 简 称 EPS) 正 逐 步 取 代 传 统 液 压 动 力 转 向 (Hydraulic Power Steering，简称HPS)。电动助力转向已成为世界汽车技
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二.汽车电动助力转向技术发展概况
1988年2月日本铃木公司首次在其Cervo车上装备EPS，随后还用在 了其Alto车上。在此之后，电动助力转向技术如雨后春笋般得到迅速发
展。日本的大发汽车公司、三菱汽车公司，本田汽车公司，美国的 Delphi汽车系统公司、TRW公司，德国的ZF公司，都相继研制出各自的
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四轮转向的几何运动方式
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前后轮的两种转向方式
对 于4WS 车，主要 控制后轮的转向角。当 后轮转向与前轮转向相 同时称同相位转向，当 后轮与前轮转向相反时 称为逆相位转向。
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4WS车的转向方向
4WS在高速行驶时的稳定性分析
4WS车高速行驶时，当受到侧风或侧向路面干 扰力时，车身姿态变化小，便于修正方向盘。在高 速行驶时，后轮与前轮同相位转向，且转角较小。 从转向盘到后轮转向的时间很短，转弯时车身姿态 变化小。即目标行驶路线的跟踪性好。车身方向与 实际行进方向没有很大差别，在高速行驶时具有稳 定感。
（3）如何去组合汽车的平移和转动这两种运动，使得汽车每一 瞬时都处于最佳的转向行驶状态，这无论在理论上还是在实用性技术 上目前还没达到成熟的地步；
（4）如果能把同样的研制费用用于提高汽车轮胎性能和改善悬架 设计上，很可能在操纵性良好的2WS汽车上收到更好的效果。
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.
各公司的4WS系统特性对比
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4WS车在改变行车路线时的性能
一辆传统的2WS车，在转弯开始时仅转动前 轮。由于从前轮开始弯转到后轮也跟着开始转弯 之间，有一个时间差，在这段小的时间差里，因 为后轮没有侧向力，会使车轮后部向外偏移。
对于4WS车，因为和前轮同一方向转动后轮， 所以在后轮也同样产生侧向力，于是车身的侧偏 角就小，甚至可以为零。这样，汽车可以平滑地 换道行使，从而提高了汽车的操纵稳定性。
术发展的研究热点。
EPS用电动机直接提供助力，助力大小由电控单元(ECU) 控制。它能节约燃料，提高主动安全性，且有利于环保，是 一项紧扣现代汽车发展主题的高新技术，所以一经出现就受 到高度重视。近几年来，随着电子技术的发展，大幅度降低 EPS的成本己成为可能，加上EPS具有一系列优点,，使得它越 来越受到人们的青睐。
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本田
三菱
前轴转向机 构型式
后轴转向 机构型式
结构难易
齿轮齿条式 （带助力）行星齿轮式 Fra bibliotek向器简单
← ← 控制阀加 液压缸
←
系统类型 转角传感型 车速传感器
前后转角机 构联系方式
研制或生 产年份
机械式
1987
液压控制
1988
马自达
日产
← ← ← ← 复杂
← 无助力
← ← 简单
两型兼有 转角传感器
汽车电动转向和四轮转向技术
1.四轮转向及其发展
6.低速下的小转弯半径
2.四轮转向的几何运动方 行驶
式
7.后轮转向控制类型
3.前后轮的两种转向方式 8.4WS控制种类
4.4WS在高速行驶时的 稳定性分析
5.4WS车在改变行车路 线时的性能
9.4WS的优点
10.4WS今后发展趋势
11.各公司的4WS系统 特性对比