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汽车四轮转向系统

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MCS-51单片机在汽车四轮转向系统中的应用

MCS-51单片机在汽车四轮转向系统中的应用
行驶 时 的稳 定性 。典 型 的 ４ ＷＳ系 统 主要 由前 轮转
时监 测汽 车运行 状况 ， 计算 目标转 向角与前 、 后轮 实 际转 向角 之间 的差 值 ， 成 闭 环 控制 ， 时调 整前 、 形 实 后轮 的转 角 ， 而根 据 汽 车 的 实 际运 动 状态 实 现 汽 从 车 的四轮转 向。 ４ ＷＳ汽 车行 驶过程 中 ， 电子 控 制系 统 或液 压 系 统 出现故 障时 ， 则后 轮 转 向机构 自动恢 复 到两 轮 转 向状 态 ， 轮 自动 回到 中间位置 ， 后 保证 汽车像 普通 两 轮转 向汽 车 一 样 安 全 地 行 驶 。 同 时 ， 表 盘 上 的 仪
与前 轮偏 转成 一 定 比例 的偏 转 角度 偏 转 。Ｅ Ｕ 实 Ｃ
１ ４ ＷＳ控 制 系统 的 基 本 组 成 及 工 作原 理
１ １ 基 本 组 成 ．
４ ＷＳ汽车是 在前轮 转 向系统 的基 础上 ， 汽 车 在 后悬 架上 安装一 套后 轮转 向系 统 ， 者 之 间通 过 一 两 定 的方式 联系 ， 汽 车 在前 轮 转 向 的同 时后 轮 也参 使 与转 向， 而提高 汽 车低 速 行 驶 时 的机 动 性 和 高速 从
轮 的动态 影 响不 予 考 虑 。中速 时 ， 车 后 轮先 朝 与 汽 前 轮相反 的方 向偏 转 ， 过 中间位 置后 ， 与前 轮同 通 再 方 向偏转 。Ｅ Ｕ 对输 入信 号进行 分 析处 理后 ， 后 Ｃ 使 轮始 终保 持期 望 的偏 转 角 。转 向时 ， 轮转 角 传 感 前 器将 转 向信号送 至 Ｅ Ｕ， Ｃ 参 照车 速信 号 ， 据 Ｃ ＥＵ 根 预定 的控 制策 略进 行 分 析计 算 ， 后 驱 动后 轮 液 压 然 偏转 系统 ， 制 后 轮 转 向 机构 根 据 Ｅ Ｕ 的 指令 以 控 Ｃ

四轮转向汽车技术研究

四轮转向汽车技术研究
一

现原地调头 ；而大型运输车采用 四 车 工业 向前迈 出坚 实的一步 。即四 车生产 厂家提供 了一个创新 而又经 轮转 向系统可 减少调 头时的转弯半 轮转 向汽车将会是 汽车业 未来的发 济 的解 决方案。 展趋 势。 径（ 对轿车而 言 ， 若后 轮逆相位转 向 ２ １ Ｑ Ａ Ｒ Ｓ ＥＲ四轮 转向系统 ． Ｕ Ｄ Ａ ＴＥ ５。 ，则 可 减 少 最 小 转 向半 径 约 四轮转 向装置按照前 后轮的偏 德尔福 在前不久于德 国法 兰克
０５ 。 ．ｍ） 不过 ， 于原 本就灵巧的紧 转 角和车速之 间的关系分为 ２种类 福举办 的第６ 届法 兰克福 国际汽车 对 ０ 凑车型而言 ，四轮转 向技术 在改善 型 ：一 种是转角传感型 ；另一种是 展 上 ， 向 世 人 展 示 了 其 全 新 的 转 向性能方面 的效果 并不显著 。所 车速 传感 型。转角传感型 是指前 轮 Ｑ ＤＲ ＴＥ Ｒ后轮转 向系统 。 ＵＡ ＡＳ Ｅ 以 ，如果从提高车辆 的转 向性 能的 和后 轮的偏 转角度之 间存在着一 定 传统 的汽 车悬 挂往往是 以牺牲 角度来说 ，四轮转 向技术的主要适 的因变 关系 ，即后轮可 以按 前轮偏 操纵或 驾驶的优越性为代价 的，而 用车型并非紧凑型轿车 ，而 是运 输 转方 向做 同 向偏 转 ，也可 以做 反 向 现有 的德尔福 ＱＵＡＤ Ｓ Ｅ Ｒ四 ＲＡ Ｔ Ｅ （ 军用运 输 ） 卡车、 ＵＶ等大型车辆 偏转 。车速 传感型是根据 事先设 计 轮转 向系统 ，汽车生产商们就可 以 Ｓ
维普资讯
技 术 与 研 究
四轮转 向汽车技术研究
刘战 芳
内容提 要 ： 文从 介 绍 四轮 转 向汽 车 的概 念 起 ， 本 分别介 绍 了 目前 四轮 转 向 系统 中成熟 产 品Ｑ Ａ Ｒ ＳＥ Ｒ Ｕ Ｄ ＡＴ Ｅ 电子转 向 系统及 四轮 转 向 汽车 的转 向特 点 、转 向方 式及 其优 缺 点 。 关 键 词 ： 四轮 转 向 Ｑ Ａ Ｒ ＳＥ Ｒ 轮转 向 系统 同相位 转 向 异 相位 转 向 Ｕ Ｄ ＡＴ Ｅ 后 ４Ｓ 车 Ｗ 汽

12第十二章汽车转向系

12第十二章汽车转向系

结构型式之一， 一般有两级传动副，第一级 是螺杆螺母传动副，第二级是齿条齿扇传动 副。 XHQDH
为了减少转向螺杆转向螺母之间的摩擦，二者的螺纹并
不直接接触，其间装有多个钢球，以实现滚动摩擦。 转向螺杆和螺母上都加工出断面轮廓为两段或三段不同 心圆弧组成的近似半圆的螺旋槽。二者的螺旋槽能配合 形成近似圆形断面的螺旋管状通道。 螺母侧面有两对通孔，可将钢球从此孔塞入螺旋形通道 内。 转向螺母外有两根钢球导管，每根导管的两端分别插入 螺母侧面的一对通孔中。导管内也装满了钢球。这样， 两根导管和螺母内的螺旋管状通道组合成两条各自独立 的封闭的钢球“流道"。
α ——外轮转向角 β ——内轮转向角 B ——两侧主销间距离 L —— 汽车轴距 转向轮内轮最大偏转角约在34°―42°，最小转弯半径一般为5-12mm。
5. 转向器的传动比及传动效率
1)线位移输出的转向器的传动比：用转向盘每转一圈时 转向器输出轴的线位移的大小来表示； 2)角位移输出的转向器的传动比： 转向器角传动比（i1）=转向盘摆角/转向摇臂摆角 一般货车i1为16-32，轿车 i1为12-22 转向传动机构角传动比（i2）=转向摇臂摆角/同侧转向 轮偏转角 i2 一般为1左右 3)转向系角传动比（iw）= i1× i2 转向器的传动比越大，转动转向盘所需要的操纵力就越 小，但转向操纵的灵敏度就会下降。有的汽车转向器在 转向过程的不同阶段，其传动比的大小是不相等的（可 变传动比转向器）。
6)可逆式转向器正传动效率高，逆传动效率也
高；不可逆转向器正传动效率高，逆传动效率 为零；半可逆式转向器正传动效率高，逆传动 效率较低。 7)所有的转向器都要求正传动效率要高，这样 转向力通过转向器时损失少，转向操纵便灵活。 好的转向器应有适当的逆传动效率，使驾驶员 通过操纵转向盘既能对道路情况有明显的"路感"， 但又不能使路面不平对转向盘产生过大的冲击。

电控电动式四轮转向系统开发与应用

电控电动式四轮转向系统开发与应用

横摆角速度增益， 通过稳 态计算和优化 ， 结果表 明， 只要将各轴间距合理布置、 前后轮转向
角 比例控 制合理 设计 ， 也能达到 较优 的转 向性 能 。
关键 词 ： 三轴 汽车
四轮转 向
系统设计
优化
１ 前 言
随着 现代 控 制 理论 和先 进 汽 车 技术 的不 断发 展 ，汽 车主 动底 盘 技 术『 日益受 到重视 。四轮 转 向是 指 ｌ １ 已 在 前轮 转 向 的基 础 上 ，再增 加 一 套 后 轮转 向系统 ，使 得 汽车 在前 轮 转 向的 同时 ， 轮 也 参 与转 向 ， 后 以改 善 汽 车 的转 向机 动性 、操 纵稳 定 性 和
由 四轮 转 向进人 正 常行驶 状 态 时 ， 闭 四轮转 关
２转 向控制策略及 电控 系统
三轴汽车前后四轮转向系统结构如图 １ 所示 。
汽军采用四 轮转向 时， 先打开四 轮转向 启动开
关 ， 向盘转 动为 Ｅ Ｕ输 送转 向指令 。比较 电路将 方 Ｃ
前转向器提供的转向性号与后轮转角信号进行 比较
后得到差动信号； 经控制单元 Ｅ Ｕ判断正 、 Ｃ 负转向， 然后分别由二路打开固态继电器 ， 向直流减速电机 提供驱动电流 ，由电机驱动后轴转向器实现转 向。 当前后转角达到 比例系数 Ｋ后 ，差动信号消失 ， 固 态 继 电器 断开 ， 电机 驱 动 电 流 置 零 ， 时 ， 此 电机 锁 死， 维持后轮转角。一旦前轮转角信号改变 ， 差动信 号 出现 ， 电机 又重新开 始工作 。
图 ２ 四轮 转 向 系 统逻 辑 控 制 原 理 图
执行单元 由直流减速 电机和功率吸收 电路 构 成 。样 车采用 电机型 号为 Ｊ０Ｚ ５ ９Ｓ ５Ｚ直流 减速 电机 ， 转速 ７ ｍｎ 堵转扭矩 ４ ． Ｎ 功率 ８Ｗ， ｒ ｉ， ／ １ ６ ｍ， ０ ０ 驱动电 压 ２ Ｖ 堵转时间 ｌ ４， 小时； 功率吸收电路 由 ２ Ｆ电 ２ 解 电容、７ Ｑ 电阻和二极管构成 。 ４ｋ

汽车转向系统介绍

汽车转向系统介绍
代表车型：新君威、新君越、凯迪拉克、宝马、奔驰、保时捷、法拉 利、阿斯顿·马丁、布加迪威龙
优点
可靠性高。 高负载能力。 路感清晰。 助力随速可变，低速时轻盈灵敏，高速稳健厚 重，大大提高行车安全性。
缺点
结构复杂、造价高、维护费用较高。
助力转向系统分类
• 机械式液压助力 • 电子液压助力 • 电动助力转向系统（Electric power steering 简称
液压式四轮转向系统
液压式四轮转向系统如图所示。其后轮的偏转方向始终与前轮偏转 方向相同，且后轮的偏转角不大于1.5°。系统没有采用电子传感器、 计算机控制和先进的传动机构。当车速超过50km／h时，系统才起 作用。倒车时系统不起作用，在后车架上装有双作用液压缸来偏转 车轮。该液压缸的压力油来自后转向液压泵。后转向液压泵由差速 器驱动。只有在前轮转向时，后轮液压泵才工作。
原理
机械式液压助力转向的主要原理是基于机械式 的齿轮齿条转向机构基础上，增加了一整套液力系 统，包括储液罐、液压助力泵、与转向柱相连的机 械阀、转向机构上的液压缸和能够推动转向拉杆的 活塞等等，液压泵由发动机通过皮带驱动，也就是 说只有发动机运转，转向泵才能够运转。
代表车型：常用于微型车如QQ、比亚迪F0等。
汽车转向系统
• 概述 • 功用 • 要求
• 类型 • 四轮转向系统 • 汽车转向技术的发展趋势
四轮转向系统
概述 四轮转向（4WS-four wheel steering）系统是基于一个安装 在后悬架上的后轮转向机构，它能够使驾驶员操纵方向盘时 转动汽车前后四个车轮，不仅提高了高速时的稳定性和可控 制，而且提高了低速时的机动性。即在高速行驶时，将后轮 与前轮同相位转向，以减小车辆转向时的旋转运动（横摆）， 改善高速行驶的稳定性；而在低速行驶时，把后轮与前轮逆 相位转向，以改善车辆中低速行驶的操纵性，提高快速转向 性。

14 汽车构造-第十三章 汽车转向系统

14 汽车构造-第十三章 汽车转向系统

2020/11/17
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第四节 轿车四轮转向系统
二、前轮主动转向系统 为了全面改进汽车在各种使用条件下的转向性能，有的汽车采用前轮主动转 向系，如图13-24所示。
图13-24 前轮主动转向系示意图
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1-转向器 2-电控单元 3-转向电动机 4-转向角度叠加机构
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• 前轮主动转向系的组成见图13-25，它是在电控动力转向系的基础上 增加可变转向传动比的双排行星齿轮机构。
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一、转向操纵机构
1.转向盘
图13-6 转向盘的构造 a)三根辐条 b)四根辐条 c)转向盘外观
1—轮缘 2—轮辐 3—轮毂
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一、转向操纵机构
2.安全转向柱 对于轿车，要求转向柱套管必须备有缓和冲击的吸能装置。安全转向柱 和转向柱套管的吸能装置有多种形式。其基本结构原理是，当受到巨大 冲击时，安全转向柱产生轴向位移，使支架或某些支承件产生塑性变形， 从而吸收冲击能量。
3
2.动力转向系统
图13-2所示为液压式动力转向系的结构图。
图13-2 液压式动力转向系结构图
1-转向盘 2-安全转向柱 3-转向传动轴 4-转向万向节 5-护罩 6-转向横拉杆
7-球头销 8-转向器 9-储油罐 10-转向助力泵 11-转向动力缸 12-回油管
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2.动力转向系统
传给转向传动机构。 • 汽车上采用许多种结构形式的转向器，如齿轮齿条式、循环球式等。
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1.齿轮齿条式转向器
齿轮齿条式转向器的结构与工作原理如图13-8所示。
图13-8 齿轮齿条式转向器工作原理示意图 1-防尘罩 2-转向齿轮 3-转向齿条 4-转向传动轴

汽车主动悬架和四轮转向系统的耦合分析及协调控制

Ｌ ｉ ｅ， ｎ ｈ ｏ ｉｎ ａ ｉ Ｄｅ ｇＺ ａ ｘａ ｇ＆ Ｄｏ ｇＨ蚰 ｇｉｎ Ｆ ｎ ｌ ｇ ａ
Ｃ ｏｇｉｇ Ｕ ｉｒ ｔ， ｔｔ ＫｙＬ ｂｒｔｒ ｈｎ ｑｎ ｎｖ ｓｙ Ｓａｅ ｅ ａｏａｏｙｏ ｃａ ｉ ｌ ｒｎｍｉｉｎ ｈｎ ｑｎ ４ ０ ３ ｅｉ ｆＭｅｈ ｎｃ ａｓ ｓ ｏ ，Ｃ ｏｇ ｉ ａＴ ｓ ｇ ００ ０
化 ； 动悬架 与四轮转 向协调控制 系统在减小车身侧倾 和前轮垂直载荷波 动的同时 ， 主 还能有效地改善 车辆横摆 响应
和质心侧偏角响应 。
关键 词 ： 汽车 ； 动悬 架 ； 主 四轮 转 向 ； 合 ； 耦 协调 控 制 Ｔｈ ｕ ｌｎ ａｙ ｉ ｎ ｏｄ ｎ ｔｄ Ｃｏ ｔｏ ｆＶｅ ｉｌ ’ ｅ Ｃｏ ｐｉ ｇ Ａｎ ｌ ｓｓａ ｄ Ｃｏ ｒ ｉ ａｅ ｎｒ ｌｏ ｈｃｅＳ Ａｃ ｉｅ Ｓ ｐ ｎ ｉｎ ａ ｄ Ｆ ｕ ｈ ｅ ｔｅ ｉ ｇ ｔｖ ｕｓ ｅ ｓｏ ｎ ｏ ｒＷ ｅ ｌＳ ｅ ｒｎ
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汽
车
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２０ （ ｏ．０ Ｎ ． ０ ８ Ｖ １３ ） ｏ９
２０ ０ ８年 （ ３ ） ９期 第 ０卷 第
Ａ ｔｍ ｔ ｅＥ ｇ ｅｒ ｇ ｕｏ ｏｉ ｎ ｉ ｅ ｎ ｖ ｎ ｉ
２０ ７ ０ ８１ ４
汽 车 主 动 悬 架 和 四轮 转 向系统 的
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性； 文献［ ］ ３ 则采 用主动悬架 控制来 改善车辆 的平 顺 性 和稳 态 转 向 ； 献 ［ ］ 建 立 整 车模 型 的基 础 文 ４ 在
耦合 分析及协 调制 木
来 飞 ， 兆祥 ， 邓 董红 亮
４０３ ） ０ ０ ０ （ 重庆 大 学 ， 械 传 动 国 家 重 点 实 验 室 ， 庆 机 重

4WS讲课备课001

4ws概述及二自由度建模规定：1、下划线字为为自己讲诉的内容！**PPT上方显示当前讲解的小标题！**图片的序号不一定配对！老师，各位同学：大家上午好，等了好久终于等到今天。

下面我将和大家一起来看看四轮转向系统（Four - wheel Steering ———4WS）的前世今生。

在开始讲之前，我想先说说我为什么选这个题目吧。

在我第3周拿到《车辆系统动力学》这本书的时候，我也不知道讲什么，后来我想先看看这本书吧。

在第4页，我了解到关于4WS能够提高车辆的总体操纵性和稳定性，但由于这种系统对车辆后桥的改动过大，制造成本过高，很多年未受到汽车厂商的重视，知道20世纪80年代末，四轮转向产品才在小日本汽车开始应用。

并且我发现30年过去了，未来汽车发展必然趋势的4WS的汽车并没有大方走进人们的日常生活中。

带着这种想要看看4WS 到底为何不得志的好奇心，我开始对4WS做一些更深层次的认识。

针对什么是4WS？请先看一段视频是不是大概有一个感性的认识了，今天我将从下面几个方面来看看关于4WS的点滴，在这之中当然还有我个人的一些看法，由于时间有限，如有纰漏，希望老师和同学的指正！下面看一下我今天要和大家探讨的知识点1、4WS概念、发展历程、优缺点、汽车上的应用；2、4WS的基本组成、基本工作过程、转向方式（同相，逆向）（同相---中高速--）转向半径和转向特性比较、转向装置的类型（转角，车速）；3、结构类型/控制方案（机械等）4、二维建模（重点讲）讲一下汽车转向的基本要求5、稳定性分析（时域、频域）6、控制策略7、目前研究内容今后的发展方向、难题9、四轮转向汽车控制技术国内外研究现状10、四轮转向研究目前存在问题11、四轮转向系统今后发展方向1.1概念汽车的四轮转向(Four - wheel Steering —4WS) 是指后轮也和前轮相似，具有一定的转向功能，不仅可以与前轮同方向转向，也可以与前轮反方向转向。

现代汽车安全技术-2章4.5主动安全(四轮转向控制技术、卫星导航与车距控制系统)


(a)
(b)
(c)
1—转向摇臂 2—转向直拉杆 3—转向节臂 4—梯形 臂 5—转向横拉杆
2021/2/24
授人以鱼不如授人以渔
6
两轮转向的存在问题
朱明工作室
汽车两轮转向技术虽经历了近两百年的发展，存 在主要问题：
(1) 两轮转向汽车在转弯时，现有各类转向机构均不能保 证全部车轮绕瞬时中心转动，从而在技术上难以完全消除车 辆行驶中的车轮侧滑。
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授人以鱼不如授人以渔
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转向角比例控制
朱明工作室
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授人以鱼不如授人以渔
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三、横摆角速度比例控制
1．系统组成
朱明工作室
⑴前轮转向操纵机构
⑵后轮转向操纵机构
2021/2/24
授人以鱼不如授人以渔
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三、横摆角速度比例控制
2．控制状态 ⑴大动四轮转向系统的基本特征在于：前后转向轮偏转的驱动 动力是分开的，前后转向轮偏转方向和偏转角度之间不是靠机械 传动链形成固定的联系，而是靠电子控制系统进行协调控制实现 预设关系，因此后轮转向控制灵活、方便，能够获得更加精确和 复杂的转向特性。
图9 分散驱动四轮转向系统结构框图
2021/2/24
(2) 独立悬架汽车中的转向梯形断开点难以确定，这将导 致了横拉杆与悬架导向机构之间运动不协调，使汽车在行驶 中易发生摆振，从而加剧轮胎磨损，转向性能随车速、转向 角、路面状态的变化而变化，车速越高，操纵稳定性越差。
(3) 在采用两轮转向方式时转弯半径较大，汽车的机动灵 活性不高。
随着电子技术的不断发展及在汽车中的应用，可以从多方面 改善转向系统的各种性能，但这种改善往往是局部的和微小 的。基于两轮转向方式的汽车转向技术发展至今，应该说已 经到了一个顶峰，就目前的技术和经济性而言，两轮转向在 性能上难以再有突破性进展。

第七章-转向

轮轴 12.向心球轴承 13.滚针轴承
1.万向节叉 2.转向齿轮轴 3.调整螺母 4.向心球轴 承 5.滚针轴承 6.固定螺栓 7.转向横拉杆 8.转向 器壳体 9.防尘套 10.转向齿条 11.调整螺塞 12.
锁紧螺母 13.压紧弹簧 14.压块
循环球式转向器
第一级螺杆螺 母传动副
ctgctgB
蜗杆曲柄指销式转向器
蜗杆曲柄指销式转向器的传动副(以转向蜗 杆为主动件，其从动件是装在摇臂轴曲柄端部 的指销。
转向蜗杆转动时，与之啮合的指销即绕摇臂 轴轴线沿圆弧运动，并带动摇臂轴转动。
转向系的设计要求：
1）汽车转弯行驶时，全部车轮应绕瞬时转向中心旋转。 2）转向轮具有自动回正能力。 3）在行驶状态下，转向轮不得产生自振，转向盘没有摆动。 4）转向传动机构和悬架导向装置产生的运动不协调，应使车
路面作用在车轮上的力，经过转向系可大部分传递到转向盘，这种逆效率较 高的转向器属于可逆式。它能保证转向轮和转向盘自动回正，既可以减轻驾驶 员的疲劳，又可以提高行驶安全性。但是，在不平路面上行驶时，传至转向盘 上的车轮冲击力，易使驾驶员疲劳，影响安全行驾驶。
属于可逆式的转向器有齿轮齿条式和循环球式转向器。
一、转向器的效率
功率P1从转向轴输入，经转向摇臂轴输出所求得的效率称为转向器 的正效率，用符号η+表示，；反之称为逆效率，用符号η－表示。
正效率η+ 计算公式： η+=（P1-P2）/P1
逆效率η－ 计算公式： η－=（P3-P2）/P3
式中， P1为作用在转向轴上的功率；P2为转向器中的摩擦功率；P3为作 用在转向摇臂轴上的功率。
齿轮齿条式转向器广泛应用于微型、普通级、中级和中高级乘用车上。 装载量不大、前轮采用独立悬架的货车和客车也用齿轮齿条式转向器。
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汽车四轮转向系统
１、前言
随着现代道路交通系统和先进汽车技术的发展，汽车的主动安全技术日益受到重视。先
进的主动底盘控制技术是汽车发展的重要方向，而四轮转向系统是主动底盘控制的重要组成
部分。汽车的四轮转向（Four -wheel Steering——4WS）是指汽车在转向时，后轮可相对
于车身主动转向，使汽车的四个车轮都能起转向作用。以改善汽车的转向机动性、操纵稳定
性和行驶安全性。
２、汽车四轮转向技术概况
从二十世纪初（1907年），日本政府颁发第一个关于四轮转向的专利证书开始，对于汽
车四轮转向的研究一直伴随着汽车工业的发展而进行着。二战期间，美国的一些军用车辆和
工程车辆上采用一种前、后轮逆相位偏转的简单机械式4WS系统，以适应恶劣的路况，改善
汽车低速转向时的机动性能。1962年，在日本汽车工程协会的技术会议上，提出了后轮主
动转向的4WS技术，开始了现代4WS转向系统的研究。在70年代末，本田（Honda）和马自
达（Mazda）积极投入4WS的开发。1985年，日本的尼桑（Nissan）在客车上应用了世界上
第一例实用的4WS系统，应用在一种车型上的高性能主动控制悬架（High Capacity
Activety-Controlled Suspension――HICAS）上。随着对4WS这一领域研究的不断进展，
出现了多种不同结构型式、不同控制策略的实用4WS系统。
一般来说，4WS汽车在转向过程中，根据不同的行驶条件，前、后轮转向角之间应遵循
一定的规律。目前，典型4WS汽车的后轮偏转规律是：
（１）逆相位转向
如图1（a）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1（b）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。
现在，有许多4WS汽车把改善汽车操纵性能的重点放在提高汽车高速行驶的操纵稳定性
上，而不过分要求汽车在低速行驶的转向机动灵活性。其工作特点是低速时汽车只采用前轮
转向，只在汽车行驶速度达到一定数值后（如50Km/h），后轮才参与转向，进行同相位四轮
转向。
与普通的前轮转向汽车（2WS）相比，4WS汽车具有如下特点：
优越性：（１）转向操作的响应加快，准确性提高。
（２）转向操作的机动灵活性和行驶稳定性提高。
（３）抗侧向干扰的稳定性效果好。
（４）超车时，变换车道更容易，减小了汽车产生摆尾和侧滑的可能性。
不足性：（１）低速转向时，汽车尾部容易碰到障碍物。
（２）实现理想控制的技术难度大。
（３）转向系统结构复杂、成本高。
（４）转向过程中，阿克曼定理难保证。
３、四轮转向汽车的基本组成及工作原理
4WS汽车是在前轮转向系统的基础上，在汽车的后悬架上安装一套后轮转向系统，两者
之间通过一定的方式联系，使得汽车在前轮转向的同时，后轮也参与转向，从而达到提高汽
车低速行驶的机动性和高速行驶的稳定性。经过几十年的研究与开发，已经成型的4WS汽车
类型有多种，组成、结构不同，控制方式及工作原理也各异。典型的电控4WS系统主要由前
轮转向系统、传感器（如转向角度传感器、车速传感器、横摆角速度传感器等）、ECU、后轮
转向执行机构和后轮转向传动机构等。目前，以电控液压式4WS系统应用最多。
如图2所示，转向时，传感器将前轮转向的信号和汽车运动的信号送入ECU，ECU进行
分析计算，向后轮转向执行机构输出驱动信号，后轮转向执行机构动作，通过后轮转向传动
机构，驱动后轮偏转。同时，ECU进行实时监控汽车运行状况，计算目标转向角与后轮实时
转向角之间的差值，来实时调整后轮的转角。这样，可以根据汽车的实际运动状态，实现汽
车的四轮转向。

４、四轮转向汽车后轮转向装置的类型
随着对4WS这一领域研究的不断进展，出现了多种不同转向要求、不同结构型式和不同

（b）同相位转向
（a）逆相位转向
图1 四轮转向汽车的前、后轮偏转规律

转向模式开关
前轮转角传感器
后轮转角传感器 车速传感器 横摆角速度传感器 ECU 后轮转向 执行机构 后轮转向 传动机构 后轮

后轮转角

图2 4WS控制系统工作原理图

转向模式指示灯
控制策略的实用4WS系统。按控制后轮转向的方法，后轮转向装置主要可分为转角随动型和
车速感应型两种。
４·１ 转角随动型
转角随动型四轮转向装置的工作特点是后轮偏转受前轮偏转控制，作被动转向，即后轮
偏转方向和转角大小受方向盘转动的方向和转角大小的控制（如图3所示）。结构上通过一
根后轮转向传动轴将前、后轮转向机构相连，一般都采用机械式传动和人力直接控制。早期
应用在军用车辆、工程车辆上的4WS系统、装于本田Prelude轿车上的4WS系统就是采用全
机械式的转角随动型四轮转向装置。这种4WS系统存在一定的系统结构和动态控制的局限
性，尤其在高速急转弯时，使汽车的操纵稳定性恶化，在现代的4WS系统中已很少采用。


４·２ 车速感应型
车速感应型四轮转向装置的工作特点是后轮偏转的方向和转角大小主要受车速高低的
控制（如图4所示），在转向过程中，同时还受前轮转角、侧向加速度、横摆角速度等动态
参数的综合控制作用。这种4WS系统综合考虑了汽车的各种动态参数对汽车转向行驶过程中
的操纵稳定性的影响，动态模拟控制效果好，是目前4WS汽车上主要采用的四轮转向装置。

按照控制和驱动后轮转向机构的方式不同，4WS系统可分为机械式、液压式、电控机械
式、电控液压式和电控电动式等几种类型。

图3 一种4WS汽车前、后轮转角之间的关系
前轮
后轮
方向盘转角（°）

30
20
10
0
-10
200
400

车
轮
转
角
（
°
）

图4 一种4WS汽车后轮转角与车速之间的关系
后
轮
转
角
（
°
）
车速（Km/h） 逆相位 同相位 -5
5
0
100 50