汽车工程应用力学中的4WS四轮转向电控系统

四轮转向电控系统的英文全称为Four Wheel Steering System，简称为4WS。

只有前车轮装有转向装置的汽车称为二轮转向汽车（2WS），普通轿车均属2WS汽车。仅前轮转向的汽车，转弯半径较大，在中、高速转弯时后轮（尤其是外侧后轮）存在向外侧运动的倾向，车身后部总是向外侧甩出一点、车身以稍稍横着一点的姿态进行曲线运动，增加了驾驶人方向判断与操作上的困难。

前、后车轮都装有转向装置的汽车则称为四轮转向汽车（4WS）。因此，4WS汽车在转弯时，后轮随着前轮的转向也有相应的转向运动。

4WS汽车的后轮转向特点可参看图4-41和图4-42。其特点是：当车速低于40km/h时，后轮逆向偏转，最大转向角为5°。随着车速的提高，后轮转向角逐渐减小，当车速达到40km/h时，后轮转向角恢复为0°。当车速大于40km/h时，后轮同向偏转，最大转向角为2.5°。4WS汽车后轮的同向偏转与逆向偏转的切换是通过电控单元来实现。

图4-41 4WS汽车的后轮转向特点

a）低速转弯时，后轮表现为逆向偏转 b）高速转弯时，后轮表现为同向偏转(www.xing528.com)

图4-42 2WS与4WS汽车在转向时后轮的运动特点对比

图4-43为2WS与电控4WS汽车在变线行驶中的路径与车厢姿态。电控4WS汽车车身在转弯时质心侧偏角总是接近于零，车厢的纵向中心线与行驶轨迹方向基本一致，汽车自然流畅地进行曲线运动，使驾驶人能方便地判断路径方向与操作，显著地改善了操纵稳定性。

图4-43 2WS与Nissan SUPER HICAS 4WS汽车在变线行驶中的路径、车厢姿态

电控4WS汽车首先由日产公司于1985年推出。而后各汽车厂家也对各种四轮转向装置进行了实用化。到20世纪90年代中期，随着橡胶圈的运用和多连杆式悬架系统等的进步，采用四轮转向装置可以改善汽车低速转向的灵活性。图4-44为三种形式的四轮转向装置，左图为机械式，前轮转向角决定后轮转向角，其他均通过ECU控制后轮转向角。