Технологія 4ws (hicas) - авто-тельбухи що у машинок усередині

Безперечна першість у легкових 4WS-системах належить японському автопрому (Toyota, Nissan, Honda, Mitsubishi, Mazda і їх преміум-клони). Просто тому, що більше їх серійно майже ніхто не робив :)

Принцип дії 4WS

4WS переслідує три різні цілі, що досягаються одним і тим же рішенням (зміною миттєвого радіуса повороту):

• отримати змінну чутливість автомобіля до повороту керма ( «гостре кермо» в паркувально-маневрених режимах і «довгий кермо» в швидкісних трасових режимах);
• поліпшити маневреність в зоні низьких ( «паркувальних») швидкостей;
• підвищити стійкість в зоні високих ( «трасових») швидкостей.

На зображенні нижче:

• 1 - автомобіль з усіма керованими колесами на високій швидкості;
• 2 - звичайний автомобіль;
• 3 - автомобіль з усіма керованими колесами при маневруванні під час парковок або розворотів на малій швидкості.

Миттєвий радіус повороту, він же миттєвий центр повороту (МЦП) - центр перетину перпендикулярів до напрямку руху всіх коліс автомобіля.

На малій швидкості і при значному повороті керма задні колеса повертаються в сторону, протилежну переднім, що при маневрі тієї ж кривизни дозволяє крутити кермо на менший кут. Тобто чутливість рульового управління і маневреність в такому режимі підвищуються, радіус повороту зменшується.

На великій швидкості - в швидкому віражі або при перестроюванні з ряду в ряд - задні колеса повертаються на невеликий кут в ту ж сторону, що і передні. Тобто автомобіль, здійснюючи перестроювання на автостраді або об'їжджаючи несподівано з'явилося перешкоду, буде не стільки повертати, скільки «переходити» з ряду в ряд паралельно смугах розмітки.

Що це дасть? Машина буде рухатися по дузі меншою кривизни і більшого радіусу. Момент, що повертає машину навколо вертикальної осі (сили інерції), буде менше - отже, зменшиться і ризик втрати курсової стійкості і розвитку заносу задньої осі. Щоб автомобіль не занадто різко реагував на дії водія в такому режимі, кут підрулення задніх коліс зазвичай обмежують величиною в 5 градусів.

конструкція 4WS

Різні фірми використовували різні схеми 4WS з різною настроюванням на кути повороту і швидкості спрацьовування:

Для обслуговування системи 4WS і, зокрема, для установки розвалу-сходження потрібні спеціальні стенди.

На прикладі Toyota Carina ED:

• На швидкостях менших 30 км / год - задні колеса повертаються в протилежну сторону від передніх.
• На швидкостях від 30 до 50 км / год - задні колеса не повертаються взагалі.
• На швидкостях понад 50 км / год - задні колеса повертаються в ту ж сторону, що і передні.

У машині встановлені дві клавіші управління системою 4WS:

• «4WS Sport» - збільшує кут підрулення задніх коліс в режимі великих швидкостей;
• «4WS Rews» - відключає систему 4WS (тільки при русі заднім ходом). Тобто відключити систему на передньому ходу за допомогою стандартних засобів неможливо.

У разі виходу з ладу електронної складової системи 4WS вона автоматично наводиться в стан «високих швидкостей», тобто задні колеса підрулюють в ту ж сторону, що і передні - радіус повороту при цьому збільшується і катастрофічно наближається до «камазовськую».

Механічна частина системи являє з себе рульовий вал і щось типу редуктора в задній частині машини, з якого виходять задні кермові тяги.

1 - вхідний вал і диск з ексцентриком; 2 - планетарна передача з внутрішнім зачепленням; 3 - шестерня внутрішнього зачеплення з вихідним ексцентриковим валом; 4 - ковзний вкладиш; 5 - напрямна; 6 - кермові тяги.

При повороті рульового колеса задні колеса спочатку повертаються в межах 1.7 градуса в тому ж напрямку, що і передні колеса. Продовження повороту рульового колеса повністю змінює напрямок повороту задніх коліс (див. Діаграму зліва).

Система Honda була не тільки простий і недорогий, важила всього 15 кг, однак її ефективність і точність в роботі були далекі від ідеалу.

На початку 21 століття технологія 4WS на моделях компанії була змінена технологією ATTS.

Mazda широко застосовувала системи 4WS на своїх моделях. Порівняльні тести однією і тією ж моделлю (Xedos 9) показали наступну максимальну швидкість в проходженні слалому між фішками, розставленими в 10 метрах одна від одної:

• Mazda Xedos 2.5 звичайна - 101км / год;
• Mazda Xedos 2.5 4WS - 126км / ч.

4WS Mazda електрогідравлічна і управляється комп'ютером з урахуванням швидкості, радіуса повороту, стану дорожнього полотна і його нахилу.

Справа - система 4WS моделі 626:

1 - гідравлічний насос; 2 - гідропідсилювач механізму повороту передніх коліс; 3 - передавальний вал до задніх коліс; 4 - блок керуючих клапанів гідросистеми; 5 - гідропідсилювач механізму повороту задніх коліс; 6 - електронний блок управління; 7 - датчики швидкості; 8 - гідравлічний акумулятор.

4WS Nissan

По суті, першим 4WS-автомобілем масового виробництва був Nissan Skyline (НЕ GT-R, 1985 рік). Задні колеса поверталися в тому ж напрямку, що і передні, з максимальним кутом 0.5 градуса за рахунок повороту задньої підвіски цілком.

Nissan HICAS

HICAS (High Capacity Actively Controlled Steering) - технологія 4WS фірми Nissan, призначена насамперед для підвищення керованості автомобіля в поворотах. Застосована на моделях Nissan і Infinity, починаючи з 1986 року - Skyline GTS купе (GTS, GTS-R, GTS-X), Passage GT, Fairlady Z (300ZX), Cefiro (A31), 240SX, Silvia (S13 і S15), 180SX, Serena, Largo, Laurel, Stagea Autech Version, Q45, M45 / M35 і G37.

Ранні версії HICAS використовували гідравлічний привід, живиться від насоса ГУР і керований від датчика швидкості.

Пізні версії HICAS, т.зв. Super HICAS. використовують електропривод на рульовій рейці, який конструктивно набагато легше і управляється власним комп'ютером. Обидві системи, і HICAS і Super HICAS, обмежують поворот задніх коліс кутом в 10 градусів.

Основний недолік HICAS, крім вартості її обслуговування і додаткової ваги - жорстка кореляція з розмірністю коліс, яка в «цивільному» варіанті фіксована, а в «гоночному» вимагає настройки в залежності від вильоту і ширини шини.

діагностика HICAS

Перш ніж приступати до перевірки HICAS, перевірте рівень рідини в бачку ГУ. При необхідності - долийте. Марка використовуваної рідини вказана на кришці бачка. Двигун повинен бути прогрітий, все навантаження вимкнені, автомобіль встановлений на рівному майданчику, запалення вимкнене, КПП в «нейтрали» (М / Т) або в «паркінгу» (А / Т), передні колеса встановлені прямо.

Якщо при включенні запалювання лампа HICAS горить, то:

• R32: Перевірте рівень рідини в резервуарі Гура (він же резервуар HICAS).
• R32 і R33: Перевірте всі електричні з'єднання до HICAS.

Якщо лампа HICAS не гасне, то необхідно зайти в режим діагностики:

• Увімкніть запалювання, передача повинна бути на нейтралці або в положенні «P».
• Заведіть двигун.
• Дуже швидко (в межах 10 секунд) поверніть кермо вліво / вправо на 20 або більше градусів від центру 5 разів, потім натисніть і відпустіть педаль гальма 5 разів за ті ж 10 секунд (можна одночасно з рухом керма), а потім натисніть педаль гальма ще раз - це буде введення в діагностичний режим.
• Проїдьте вперед і назад близько 5 метрів на швидкості менше 10 км / год для входу в повний режим діагностики та виключення помилки датчика швидкості.

Після цих дій лампа HICAS на 5 секунд загориться, на 5 секунд згасне і почне моргати з інтервалом близько 1 секунди. Одночасно задні колеса почнуть самі повертатися вліво - вправо. Це дозволяє перевіряти люфти і регулювати кути повороту.

Вихід з діагностики в нормальний режим станеться через 5 хвилин, або якщо поїхати швидше 10км / ч, або вимкнути запалювання.

Всього спалахів буде 9, потім все повториться спочатку. Якщо спалах коротка (0,1 сек), то коду немає (тобто якщо лампа просто моргає короткими спалахами, то все в порядку). Якщо спалах довга (приблизно 1 сек), відповідний код є.

Наприклад. Перший спалах коротка, друга, третя, четверта теж короткі, а п'ята довга, потім знову все решта короткі. Це означає, що всі позиції в списку (див. Нижче) справні, крім п'ятої. П'ята позиція - це датчик швидкості. Раз спалах довга, то він (або його ланцюга) несправний.

• 1. HICAS соленоїд правий
• 2. HICAS соленоїд лівий
• 3. Відключений клапан
• 4. Соленоид Гура
• 5. Датчик швидкості автомобіля
• 6. Датчик повороту керма
• 7. Датчик нейтралі КПП
• 8. (AT) Датчик стоянкового гальма, (MT) Датчик зчеплення
• 9. (AT) Вимикач запалювання, (MT) Датчик нейтралі

Лампа HICAS швидко блимає в разі відсутності помилок або видає флеш-код помилки (довга спалах = перша цифра помилки, короткі спалахи = друга цифра помилки).

• 11. HICAS блок управління
• 12. Ні харчування на моторчик HICAS
• 13. Недостатня потужність моторчика HICAS
• 21. Відсутня сигнал від датчика швидкості автомобіля
• 22. Відсутня сигнал від датчика положення керма
• 23. Відсутня сигнал або знаходиться в нейтрали датчик положення керма
• 24. Відсутня сигнал від заднього головного вхідного датчика
• 25. Відсутня сигнал від заднього додаткового датчика
• 31. Відсутня сигнал від датчика стоянкового гальма
• 32. (AT) Відсутня сигнал від вимикача запалювання, (MT) Відсутня сигнал від датчика нейтрали
• 33. Відсутня сигнал обертів двигуна

Моделі легкових автомобілів з системою 4WS

4WS вУкаіни

ВУкаіни 4WS системи обмежені штучними експериментальними розробками, наприклад, продукцією НПП «Солітон»:

Повнокерованим автомобіль на базі УАЗ-31512

На автомобілі реалізована електромеханічна система управління поворотом коліс переднього і заднього моста. Управління поворотом коліс механічно розділене, що дозволяє повертати колеса автомобіля з різними алгоритмами:

• поворот коліс тільки переднього моста;
• поворот коліс тільки заднього моста;
• поворот коліс переднього і заднього моста в протифазі (досягається радіус повороту в межах 2-2,5 метрів);
• поворот коліс переднього і заднього моста синхронно (рух автомобіля боком).

Всі ці режими дозволяють максимально підвищити маневреність і прохідність автомобіля на пересіченій місцевості.

При розробці системи управління використовувалися штатні трансмісійні елементи автомобіля УАЗ і оригінальні компоненти виробництва НВП «Солітон».

Плаваючий повнокерованим автомобіль на базі серійно випускаються агрегатів вітчизняних легких позашляховиків «ЛЕШИЙ»

Історія 4WS

Найбільш ранні приклади 4WS-систем зафіксовано на початку 20 століття (на фото нижче - трактор Caldwell Vale, 80лс, 1910 рік).

4WS також застосовувався на німецьких військових автомобілях в 1937-38 роках. Відомі 4WS-шасі фірми Mercedes-Benz і BMW (праворуч - шасі BMW 325, 1937-1940гг). Також системи 4WS ставилися на деякі американські військові джипи.

Після війни експериментальні моделі з 4WS створювала, зокрема, фірма Audi (нижче - модель Audi 100 4WS, 1970-ті роки):

В даний час 4WS застосовується в основному на важкій і негабаритної техніки (довгобазні тривісні міські автобуси, будівельна та військова техніка) - там, де підвищена маневреність дійсно потрібна.

Так, з шести осей колісного шасі «Волат» МЗКТ-79191 керованими є три передні і дві задні:

перспективи 4WS

В даний час перспективні розробки в напрямку 4WS зосереджені на підвищення не маневреності автомобіля, а його стійкості.

Концерн Continental (Німеччина) в рамках проекту Global Chassis Control (GCC) для управління задніми колесами пропонує «грати» довжиною важелів підвіски за допомогою компактних виконавчих механізмів з електро- або гідроприводами. У першому випадку електропривод регулює довжину тяг, а в другому - вбудований в шарнір гидроцилиндр змінює положення важеля щодо кузова. Т.ч. для кожної конкретної ситуації підбираються оптимальні кути установки коліс, причому праве і ліве колеса управляються незалежно один від одного.

На малюнку нижче: 1 - блок управління, 2 - електричні виконавчі механізми, 3 - акумуляторна батарея, 4 - датчик кута повороту керма:

першоджерела

Ну, строго кажучи, концепти згадувати неспортивно - бо в них що завгодно можна напхати, це штучні брюлики. А от все інше робиться або серійно, або дрібносерійне, або на замовлення.