4WS — 4 управляемых колеса

[Admin]

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

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

А вот система ATTS (Active Torque Transfer System — система активного распределения крутящего момента), которую хондовцы тоже применяют для улучшения управляемости, работает по совершенно другому принципу. Сначала фирма использовала этот механизм в межосевых дифференциалах своих полноприводных автомобилей для распределения крутящего момента между ведущими мостами. А теперь приспособила его для легкового автомобиля с приводом на одну ось. Зачем? Для этого сначала обьясним принцип действия ATTS.

Представим себе переднеприводный автомобиль, который проходит под тягой крутой поворот. Что происходит с передними колесами в пятне контакта с дорогой? Главными здесь являются две силы — "тяговая", которая ускоряет машину, и боковая, которая заставляет машину поворачивать. Обе они "опираются" на силу трения, возникающую в пятне контакта. А та, в свою очередь, ограничена лимитированными сцепными свойствами шины и покрытия.

Теперь присмотримся к внутреннему по отношению к центру поворота колесу. Из-за действия центробежной силы колесо оказывается разгруженным, то есть в худших условиях по сцеплению с дорогой. Соответственно, уменьшится и та суммарная сила, сложенная из тяговой и боковой, которую может воспринять колесо, и поэтому оно в меньшей степени будет способно ускорять и поворачивать автомобиль. Вот если бы часть тяги перебросить на наружное по отношению к центру поворота колесо... Ведь именно оно при маневре оказывается более нагруженным и поэтому может воспринять больше сил — и боковых, и продольных.

(4WS)Передняя ось обычного автомобиля: при ускорении в повороте разгруженное колесо (слева) с меньшими возможностями по восприятию сил в пятне контакта (кружок меньшего диаметра) не реализует боковую составляющую

С системой ATTS: тяговая сила на разгруженном колесе стала меньше, и за счет этого появилась возможность реализовать поперечную силу. А увеличившаяся тяга на нагруженном колесе дополнительно "тащит" автомобиль в поворот

Именно это и делает система ATTS. ATTS перераспределяет крутящий момент между ведущими колесами, убирая излишек тяговой силы с внутреннего колеса и перебрасывая его на более нагруженное внешнее. В результате у малонагруженной внутренней шины, освобожденной от излишка тяги, появляется больше возможностей для реализации боковой силы, так необходимой в повороте.Когда на наружном колесе крутящий момент увеличивается, появляется дополнительный момент, который стремится "затащить" автомобиль в поворот. Здесь уместна аналогия с весельной лодкой: ведь на ней можно грести обоими веслами и управлять траекторией с помощью руля на корме, а можно одним веслом загребать сильнее — и лодка повернет в противоположную сторону.

Задачу перераспределения крутящего момента выполняет хитроумный механизм с планетарными передачами и двумя многодисковыми пакетами фрикционов мокрого типа, как в гидромеханических коробках передач. Смонтирован исполнительный механизм системы ATTS после дифференциала коробки передач и умещается в небольшом цилиндрическом корпусе между полуосями передних колес.

Когда автомобиль едет прямо, фрикционы разомкнуты и планетарные шестерни системы вращаются вхолостую — ничто не мешает обычному дифференциалу выполнять свою работу, поровну распределяя идущий от двигателя крутящий момент между ведущими колесами.

Как и весельная лодка, автомобиль с системой ATTS "подгребает" наружным колесом, в результате чего появляется дополнительный момент, поворачивающий машину вокруг вертикальной оси

Но вот повернут руль, и по команде от блока управления один из фрикционов с помощью гидравлического исполнительного устройства частично или полностью блокируется. При этом на одно из колес перебрасывается до 80 процентов крутящего момента с противоположного колеса.

Работой системы автомобиля управляет электронный блок, анализирующий сигналы от нескольких датчиков. Его процессор всегда знает, с какой скоростью движется автомобиль, какова тяговая сила двигателя (то есть его обороты и степень открытия дроссельной заслонки), как повернуто рулевое колесо. А чтобы учесть действующие на автомобиль боковые силы, электроника системы ATTS пользуется информацией еще от двух датчиков. Один оценивает поперечное ускорение, а второй отслеживает угловую скорость вращения автомобиля вокруг вертикальной оси.

В результате система ATTS должна помочь автомобилю лучше держать дорогу и уменьшить свойственную переднеприводным автомобилям недостаточную поворачиваемость, когда машина стремится уйти наружу поворота, заставляя водителя компенсировать это доворотом руля. Как заявляет фирма, автомобиль с системой ATTS всегда демонстрирует нейтральную поворачиваемость, то есть лучше слушается руля и точнее следует заданной траектории маневра, требуя на виражах на 10—30% меньшего угла поворота руля, чем обычно.

К этому можно добавить, что система ATTS весит 20 кг (что вдвое больше, чем 4WS), и требует замены рабочей жидкости ATF через 100000 км пробега — как современная автоматическая коробка передач.

Движение по прямой: крутящий момент распределяется поровну

Правый поворот: подтормаживается правый фрикцион, и больший крутящий момент идет на левое колесо

Левый поворот: подтормаживается левый фрикцион, и больший крутящий момент идет на правое колесо

Обозначения цифрами: 1 - трансмиссия; 2 - правое колесо; 3 - дифференциал; 4 - левое колесо; 5 - планетарные передачи; 6 - правый фрикцион; 7 - левый фрикцион

Сейчас купе Honda Prelude 2,2 VTi — один из немногих автомобилей в мире, который одновременно имеет несколько версий с разными активными системами, улучшающими управляемость. Кое-что о впечатлениях наших экспертов от поездок на трех машинах вы уже прочли. Кстати, Honda имеет еще одну систему — VSA, Vehicle Stability Assist. Здесь задействованы антиблокировочная и противобуксовочная системы с вышеупомянутыми датчиками поперечного ускорения. VSA подтормаживает в повороте одно из колес, корректируя поведение автомобиля при сносе или заносе.

А. ДИВАКОВ

Л. ГОЛОВАНОВ

По материалам еженедельника "Авторевю"