Авто с 4ws список
4 WS — система управления 4-мя колёсами.
Решил поделиться информацией с теми, кого это заинтересует. Итак, система 4WS — расшифровыается это как «4 wheels steering», говоря по-русски — 4 управляемых колеса. Преимущества полноуправляемого автомобиля очевидны, но система не получила широкого распространения, ввиду того, что помимо неоспоримых плюсов, имелись и минусы, о которых я расскажу ниже.
Первая подобная система появилась в 1987 году, на одной из модификаций автомлюиля Honda Prelude.Естественно, что остальные японские производители не обошли стороной этот момент, и уже в течение пары лет подобные системы были установлены на автомобилях Mitsubishi, Mazda и Toyota. Это явление коснулось лишь японских автопроизводителей по причине большого количества транспортных средств на квадратный километр, и вытекающих отсюда усложненных условий парковки и маневрирования.
Несмотря на попытку многих автопроизводителей переплюнуть друг друга, самую простую, недорогую и легкую систему (
15 кг) предложила именно Хонда.
Теперь давайте рассмотрим для чего всё это собственно нужно?
Одно из очевидных преимуществ — повышенная маневренность в стесненных городских условиях, и при парковке.
Второй момент — повышенная устойчивость при резких маневрах на высокой скорости.
У системы 4WS два режима работы, которые привязаны к скорости автомобиля. На невысоких скоростях при повороте руля в одну из сторон, задние колёса поворачиваются в сторону противоположную передним, тем самым сильно сокращая радиус поворота, или разворота.
На скорости задние колёса поворачиваются в ту же сторону, что и передние, тем самым обеспечивая увеличение мгновенного радиуса поворота, это приводит к уменьшению сил инерции, которые действуют на автомобиль, а это позволяет ему изменить траекторию, практически без риска сорваться в занос.
Вот здесь появляется вопрос «Каковы пределы?»
Отвечу так — для того, чтобы управлять автомобилем оснащенным такой системой нужна практика и привычка, ведь заносы все таки случаются, как раз из-за работы системы они происходят с легким запаздыванием, и человека неопытного могут застать врасплох, но я надеюсь, что немного людей, которые будут на скорости 120 км/ч пробовать вписаться в 90 градусный поворот.
Принцип работы системы основан на двух датчиках(на Прелюдах 4-го поколения датчиков было 3), один из которых установлен на рулевой рейке, а другой — под рулевым колесом, так же используется датчик скорости, все эти показания отправляются на блок управления 4ws, который собственно и отдает команды на электропривод задней оси.
Теперь о минусах: Система достаточно капризна, чаще всего выходят из строя датчики, и возникают люфты на металлических частях механизма управления, ввиду износа. Но весь механизм вполне ремонтопригоден, и достаточно 1 раз привести его в чувство, и он будет работать достаточно долго.
Единственный нюанс — автомобилям оснащенным такой системой необходим специализированный сход-развальный стенд, и процедура настройки датчиков, но это вполне возможно сделать на СТО официального дилера Хонда.
4 WS — это…
Технология 4WS (4 Wheel Steer, 4 управляемых колеса, полноуправляемый автомобиль) — технология, обеспечивающая рулевое управление не только передних колес автомобиля, но и задних. Широко применяется на специальной, строительной и военной технике (многоосные тягачи, длиннобазные трехосные автобусы, военные джипы и т.д.), в серийном легковом автомобилестроении широко применялась только в диапазоне 1987-2001 годов. В настоящее время присутствует только на нескольких премиум-моделях.
Бесспорное первенство в легковых 4WS-системах принадлежит японскому автопрому (Toyota, Nissan, Honda, Mitsubishi, Mazda и их премиум-клоны). Просто потому, что больше их серийно почти никто не делал 🙂
После войны экспериментальные модели с 4WS создавала, в частности, фирма Audi (ниже — модель Audi 100 4WS, 1970-е годы):
Принцип действия 4WS
4WS преследует три разные цели, достигаемые одним и тем же решением (изменением мгновенного радиуса поворота):
получить переменную чувствительность автомобиля к повороту руля («острый руль» в парковочно-маневренных режимах и «длинный руль» в скоростных трассовых режимах);
улучшить маневренность в зоне низких («парковочных») скоростей;
повысить устойчивость в зоне высоких («трассовых») скоростей.
На картинке ниже:
1 — автомобиль со всеми управляемыми колесами на высокой скорости;
2 — обычный автомобиль;
3 — автомобиль со всеми управляемыми колесами при маневрировании во время парковок или разворотов на малой скорости.
4WS — 4 управляемых колеса
Первые полноуправляемые версии, что появились среди модификаций автомобилей Honda Prelude в 1987 году, снабжались механической системой с хитроумной кинематической связью между рулевыми рейками передних и задних колес. Кстати, тогда же на японском рынке произошел настоящий полноуправляемый бум: Mitsubishi Galant и Sigma, Mazda 626, а два года спустя и Toyota Celica — все обзавелись версиями с управляемыми задними колесами.
Применение систем управления всеми четырьмя колесами преследует три цели. Первая — получить переменную чувствительность автомобиля к повороту руля. Ведь при тихой езде по городским улочкам лучше иметь «острое» рулевое управление— чтобы не накручивать баранкой при каждом маневре. А на автостраде «острый» руль может вызвать проблемы — машина будет слишком резко реагировать даже на небольшие подруливания. Вторая цель — улучшить маневренность автомобиля при парковке или развороте в стесненных городских условиях, то есть уменьшить радиус поворота. И третья — повысить курсовую устойчивость при резких маневрах на высокой скорости.
Нынешняя система 4WS (4 Wheel Steer, то есть 4 управляемых колеса), устанавливаемая по заказу на купе Honda Prelude 2,2 VTi, является развитием предыдущей электронноуправляемой системы, которая в 1991 году сменила механическую. Задние колеса здесь поворачиваются с помощью специального рулевого механизма с электроприводом, встроенного в довольно сложную заднюю подвеску. А управляет им специальный электронный блок, который получает от нескольких датчиков информацию о скорости автомобиля, об угле поворота руля, передних и задних колес автомобиля и т. д.
Работает система 4WS в двух режимах. На малой скорости задние колеса поворачиваются в сторону, противоположную передним, и при маневре той же кривизны руль нужно будет вращать на меньший угол. То есть чувствительность рулевого управления будет выше, а вдобавок автомобиль станет более маневренным. К примеру, при развороте передние колеса будут вывернуты до упора влево, а задние — вправо на угол до восьми градусов. Радиус разворота при этом уменьшится на 15% по сравнению с обычным автомобилем и составит всего 4,7 метра!
А при движении на большой скорости — в быстром вираже или при перестроении из ряда в ряд на автостраде, — задние колеса с помощью системы 4WS, наоборот, будут поворачиваться на небольшой угол в ту же сторону, что и передние.
4WS: Поворот задних колес в ту же сторону, что и передних, позволяет сохранить направление и скорость движения центра масс автомобиля, но значительно увеличить мгновенный радиус поворота. При этом уменьшаются действующие на автомобиль боковые силы и, как следствие, повышается курсовая устойчивость
4WS: При движении на малой скорости задние колеса поворачиваются в противофазе с передними, и мгновенный радиус поворота уменьшается
МЦП — мгновенный центр поворота
К примеру, автомобиль, совершая маневр на автостраде, будет словно не поворачивать, а «переходить» из ряда в ряд параллельно полосам разметки. Что это даст? Машина будет двигаться по дуге меньшей кривизны и большего радиуса. Момент, поворачивающий машину вокруг вертикальной оси, будет меньше — стало быть, уменьшится и риск потери курсовой устойчивости и развития заноса задней оси
Авто-потроха: что у машинок внутри?
Устройство и принцип действия автомобильных технологий, узлов и агрегатов
Технология 4WS (+HICAS)
4WS (4 Wheel Steer, 4 управляемых колеса, полноуправляемый автомобиль) — технология, обеспечивающая рулевое управление не только передних колес автомобиля, но и задних. Широко применяется на специальной, строительной и военной технике (многоосные тягачи, длиннобазные трехосные автобусы, военные джипы и т.д.), в серийном легковом автомобилестроении широко применялась только в диапазоне 1987-2001 годов. В настоящее время присутствует только на нескольких премиум-моделях. Данная технология не связана с т.н. «самоподруливающими» подвесками (пассивные системы, изменяющие положение задних колес только на движущемся автомобиле за счет упругих свойств подвески), т.е. подразумевает активное управление задними колесами.
Бесспорное первенство в легковых 4WS-системах принадлежит японскому автопрому (Toyota, Nissan, Honda, Mitsubishi, Mazda и их премиум-клоны). Просто потому, что больше их серийно почти никто не делал 🙂
Принцип действия 4WS
4WS преследует три разные цели, достигаемые одним и тем же решением (изменением мгновенного радиуса поворота):
Мгновенный радиус поворота, он же мгновенный центр поворота (МЦП) — центр пересечения перпендикуляров к направлению движения всех колес автомобиля.
На малой скорости и при значительном повороте руля задние колеса поворачиваются в сторону, противоположную передним, что при маневре той же кривизны позволяет крутить руль на меньший угол. Т.е. чувствительность рулевого управления и маневренность в таком режиме повышаются, радиус поворота уменьшается.
На большой скорости — в быстром вираже или при перестроении из ряда в ряд — задние колеса поворачиваются на небольшой угол в ту же сторону, что и передние. Т.е. автомобиль, совершая перестроение на автостраде или объезжая неожиданно появившееся препятствие, будет не столько поворачивать, сколько «переходить» из ряда в ряд параллельно полосам разметки.
Что это даст? Машина будет двигаться по дуге меньшей кривизны и большего радиуса. Момент, поворачивающий машину вокруг вертикальной оси (силы инерции), будет меньше — стало быть, уменьшится и риск потери курсовой устойчивости и развития заноса задней оси. Чтобы автомобиль не слишком резко реагировал на действия водителя в таком режиме, угол подруливания задних колес обычно ограничивают величиной в 5 градусов.
Конструкция 4WS
Разные фирмы использовали разные схемы 4WS с различной настройкой на углы поворота и скорости срабатывания:
Для обслуживания системы 4WS и, в частности, для установки развала-схождения требуются специальные стенды.
4WS Toyota
На примере Toyota Carina ED:
В машине установлены две клавиши управления системой 4WS:
В случае выхода из строя электронной составляющей системы 4WS она автоматически приводится в состояние «высоких скоростей», т.е. задние колеса подруливают в ту же сторону, что и передние – радиус поворота при этом увеличивается и катастрофически приближается к «КАМАЗовскому».
Механическая часть системы представляет из себя рулевой вал и что-то типа редуктора в задней части машины, из которого выходят задние рулевые тяги.
4WS Honda
До 1992 года Honda использовала механическую систему привода 4WS. Справа: кинематическая схема согласующего механизма поворота задних колес купе Honda Prelude образца 1987 года.
1 — входной вал и диск с эксцентриком; 2 — планетарная передача с внутренним зацеплением; 3 — шестерня внутреннего зацепления с выходным эксцентриковым валом; 4 — скользящий вкладыш; 5 — направляющая; 6 — рулевые тяги.
При повороте рулевого колеса задние колеса сначала поворачиваются в пределах 1.7 градуса в том же направлении, что и передние колеса. Продолжение поворота рулевого колеса полностью меняет направление поворота задних колес (см. диаграмму слева).
Система Honda была не только простой и недорогой, весила всего 15 кг, однако ее эффективность и точность в работе были далеки от идеала.
Начиная с 1992 года, Honda заменила механическую систему 4WS электрогидравлической. Задние колеса в ней поворачиваются с помощью специального рулевого механизма с электроприводом, встроенного в довольно сложную заднюю подвеску. А управляет им специальный электронный блок, который получает от нескольких датчиков информацию о скорости автомобиля, об угле поворота руля, передних и задних колес и т.д.
В начале 21 века технология 4WS на моделях компании была сменена технологией ATTS.
4WS Mazda
Mazda широко применяла системы 4WS на своих моделях. Сравнительные тесты одной и той же модели (Xedos 9) показали следующую максимальную скорость в прохождении слалома между фишками, расставленными в 10 метрах одна от другой:
4WS Mazda электрогидравлическая и управляется компьютером с учетом скорости, радиуса поворота, состояния дорожного полотна и его наклона.
Справа — система 4WS модели 626:
1 — гидравлический насос; 2 — гидроусилитель механизма поворота передних колес; 3 — передаточный вал к задним колесам; 4 — блок управляющих клапанов гидросистемы; 5 — гидроусилитель механизма поворота задних колес; 6 — электронный блок управления; 7 — датчики скорости; 8 — гидравлический аккумулятор.
4WS Nissan
По сути, первым 4WS-автомобилем массового производства был Nissan Skyline (не GT-R, 1985 год). Задние колеса поворачивались в том же направлении, что и передние, с максимальным углом 0.5 градуса за счет поворота задней подвески целиком.
Nissan HICAS
HICAS (High Capacity Actively Controlled Steering) — технология 4WS фирмы Nissan, предназначенная прежде всего для повышения управляемости автомобиля в поворотах. Применена на моделях Nissan и Infinity, начиная с 1986 года — Skyline GTS купе (GTS, GTS-R, GTS-X), Passage GT, Fairlady Z (300ZX), Cefiro (A31), 240SX, Silvia (S13 и S15), 180SX, Serena, Largo, Laurel, Stagea Autech Version, Q45, M45/M35 и G37.
Ранние версии HICAS использовали гидравлический привод, запитанный от насоса ГУР и управляемый от датчика скорости.
Поздние версии HICAS, т.н. Super HICAS, используют электропривод на рулевой рейке, который конструктивно намного легче и управляется собственным компьютером. Обе системы, и HICAS и Super HICAS, ограничивают поворот задних колес углом в 10 градусов.
Цель HICAS — обеспечить устойчивое прохождение автомобилем поворотов на скорости за счет изменения поворачиваемости с нейтральной на избыточную при входе в поворот и на недостаточную на выходе. Это облегчает вход в поворот и выход из него под тягой.
Основной недостаток HICAS, кроме стоимости ее обслуживания и дополнительного веса — жесткая корреляция с размерностью колес, которая в «гражданском» варианте фиксирована, а в «гоночном» требует настройки в зависимости от вылета и ширины шины.
Диагностика HICAS
Прежде чем приступать к проверке HICAS, проверьте уровень жидкости в бачке ГУ. При необходимости — долейте. Марка используемой жидкости указана на крышке бачка. Двигатель должен быть прогрет, все нагрузки выключены, автомобиль установлен на ровной площадке, зажигание выключено, КПП в «нейтрали» (М/Т) или в «паркинге» (А/Т), передние колеса установлены прямо.
Если при включении зажигания лампа HICAS горит, то:
Если лампа HICAS не гаснет, то необходимо зайти в режим диагностики:
После этих действий лампа HICAS на 5 секунд загорится, на 5 секунд погаснет и начнет моргать с интервалом около 1 секунды. Одновременно задние колеса начнут сами поворачиваться влево – вправо. Это позволяет проверять люфты и регулировать углы поворота.
Выход из диагностики в нормальный режим произойдет через 5 минут, либо если поехать быстрее 10км/ч, либо выключить зажигание.
Коды диагностики HICAS 1989-1993
Всего вспышек будет 9, потом все повторится сначала. Если вспышка короткая (0,1 сек), то кода нет (т.е. если лампа просто моргает короткими вспышками, то все в порядке). Если вспышка длинная (примерно 1 сек), соответствующий код есть.
Например. Первая вспышка короткая, вторая, третья, четвертая тоже короткие, а пятая длинная, потом снова все остальные короткие. Это значит, что все позиции в списке (см. ниже) исправны, кроме пятой. Пятая позиция – это датчик скорости. Раз вспышка длинная, то он (или его цепи) неисправен.
Коды диагностики HICAS 1993 — 1999
Лампа HICAS быстро мигает в случае отсутствия ошибок или выдает флеш-код ошибки (длинная вспышка = первая цифра ошибки, короткие вспышки = вторая цифра ошибки).
Модели легковых автомобилей с системой 4WS
4WS в России
В России 4WS системы ограничены штучными экспериментальными разработками, например, продукцией НПП «Солитон»:
Полноуправляемый автомобиль на базе УАЗ-31512
На автомобиле реализована электромеханическая система управления поворотом колёс переднего и заднего моста. Управление поворотом колёс механически разделено, что позволяет поворачивать колёса автомобиля с разными алгоритмами:
Все эти режимы позволяют максимально повысить маневренность и проходимость автомобиля на пересечённой местности.
При разработке системы управления использовались штатные трансмиссионные элементы автомобиля УАЗ и оригинальные компоненты производства НПП «Солитон».
Этот автомобиль демонстрировался на выставках «Автоэкзотика-2004» и «Автомобили двойного назначения» в г. Бронницы, где пользовался неизменным интересом у зрителей.
Плавающий полноуправляемый автомобиль на базе серийно выпускаемых агрегатов отечественных легких внедорожников «ЛЕШИЙ»
История 4WS
Наиболее ранние примеры 4WS-систем зафиксировано в начале 20 века (на фото ниже — трактор Caldwell Vale, 80лс, 1910 год).
4WS также применялся на немецких военных автомобилях в 1937-38 годах. Известны 4WS-шасси фирмы Mercedes-Benz и BMW (справа — шасси BMW 325, 1937-1940гг). Также системы 4WS ставились на некоторые американские военные джипы.
После войны экспериментальные модели с 4WS создавала, в частности, фирма Audi (ниже — модель Audi 100 4WS, 1970-е годы):
В настоящее время 4WS применяется в основном на тяжелой и негабаритной технике (длиннобазные трехосные городские автобусы, строительная и военная техника) — там, где повышенная маневренность действительно нужна.
Так, из шести осей колесного шасси «Волат» МЗКТ-79191 управляемыми являются три передние и две задние:
Перспективы 4WS
В настоящее время перспективные разработки в направлении 4WS сосредоточены на повышении не маневренности автомобиля, а его устойчивости.
Компания Delphi (США) в 2004-м году разработала систему Active Rear Steering (ARS). Суть данной системы — удерживать машину на курсе не подтормаживанием колес, как это делают нынешние системы ESP и курсовой устойчивости, а с помощью активного подруливания задних колес, управления избыточной или недостаточной поворачиваемостью без снижения скорости. Работая вместе с АБС, система ARS может стабилизировать автомобиль при торможении на «миксте» — покрытии с неравномерным коэффициентом сцепления. И, естественно, задние управляемые колеса помогут повысить маневренность в городских условиях или сделать более безопасным движение с тяжелым прицепом. Минусом системы ARS, как и у ее предшественников, является наличие отдельной рулевой рейки — т.е., по сути, второго рулевого механизма.
Концерн Continental (Германия) в рамках проекта Global Chassis Control (GCC) для управления задними колесами предлагает «играть» длиной рычагов подвески с помощью компактных исполнительных механизмов с электро- или гидроприводами. В первом случае электропривод регулирует длину тяг, а во втором — встроенный в шарнир гидроцилиндр изменяет положение рычага относительно кузова. Т.о. для каждой конкретной ситуации подбираются оптимальные углы установки колес, причем правое и левое колеса управляются независимо друг от друга.
На рисунке ниже: 1 — блок управления, 2 — электрические исполнительные механизмы, 3 — аккумуляторная батарея, 4 — датчик угла поворота руля:
4WS: история создания полноуправляемого шасси Honda
4WS (4 Wheel Steering) — система с помощью которой в управлении автомобилем участвуют все четыре колеса, а не два как обычно. Впервые такая система была применена на Honda Prelude в 1987 году.
История разработки
В 1973 году Министерство транспорта США запустило программу по созданию безопасного автомобиля будущего — Experimental Safety Vehicle. Хонда решила неофициально поучаствовать в программе, по тематике активных систем безопасности. В 1977 году, исследования вылились в два направления. В первом разрабатывалось активное рулевое управление, а во втором полноупрвляемое шасси. Разработкой последнего, занялись инженеры из исследовательского центра Honda Wako — Шоичи Сано и Осаму Фурукава.
После проработки теории, инженеры выявили два базовых принципа работы полноупраляемого шасси. На низких скоростях до 30 км/ч, задние колеса должны поворачиваться в противоположную сторону от передних, а на высоких в ту же самую.
В 1978 году, компания Хонда получила патент, а инженеры приступили к постройке первого ходового макета. В 1981 году он был создан на базе двух передних половинок Honda Accord. Как вспоминает Фурукава, у команды были опасения в эффективности и безопасности полноуправлемого шасси, но они оказались напрасны. Испытания показали состоятельность системы 4WS.
Как и все новое, система 4WS вызвала немалый скепсис даже среди высокопоставленных сотрудников компании. Но и здесь разработчики нашли выход из ситуации — они пригласили всех сомневающихся на закрытый тест драйв. После которого, скепсис сменился на одобрение и путь к серийному производству был открыт.
4WS первого поколения
Спустя шесть лет 4WS, появилась в качестве опции на Honda Prelude третьего поколения. Причем не дешевой, за нее приходилось доплачивать 216 тыс. йен.
Принцип работы полноупраляемого шасси Honda Prelude довольно прост и изящен. Под днищем автомобиля проходил небольшой карданный вал, который связывал рулевую рейку и задний поворотный редуктор. При незначительном повороте руля задние колеса поворачивались на максимальный угол в 1,5° в одну сторону с передними, тогда как при парковке до 5° в противоположную.
Влияние на индустрию
Безусловно полноуправлямое шасси не является изобретением компании Хонда. Еще в начале XX века выпускались грузовики, трактора и другая колесная техника с поворотными колесами. Но именно Хонды конца 80-х с системой 4WS, установили новый стандарт управляемости и послужили толчком, после которого другие компании стали внедрять аналогичные системы в своих машинах.