La voiture en tant que mécanisme est assez simple et a atteint un niveau où il n’y a pratiquement rien à améliorer. Mais la bataille pour un environnement plus confortable et gestion sécuritaire le véhicule ne s'arrête pas et les ingénieurs du monde entier créent toutes sortes de appareils supplémentaires conçu pour faciliter le processus de contrôle, aider le conducteur dans situation d'urgence prendre une décision plus rapidement, ou vice versa, éviter de commettre une erreur fatale.
Cela comprend la direction assistée hydraulique et électrique, l'ABS, le système de stabilité du taux de change et d'autres solutions techniques qui participent activement et passivement au contrôle. Dans cet article, nous parlerons d'une option telle que les propulseurs roues arrières.
Pourquoi les volants sont-ils nécessaires ?
L'inertie du mouvement rectiligne des roues arrière, notamment sur vitesses élevées, affecte considérablement la tenue de route de la voiture dans les virages. En termes simples, ils résistent au virage, essayant de rester sur leur trajectoire précédente. Pour être honnête, l’idée en elle-même n’est pas nouvelle et la direction des roues arrière est utilisée depuis longtemps sur les chariots élévateurs devant manœuvrer dans des espaces d’entrepôt confinés. La jeep Mercedes Kübelwagen G5 d'avant-guerre était également équipée de volants.
Aujourd'hui, de nombreux constructeurs automobiles célèbres ont développé et mis en œuvre un système similaire. Ils ont tous leur propre nom et sont structurellement différents, mais l'essence reste la même : les roues arrière changent de position lors des virages, raccourcissant la trajectoire et augmentant la stabilité.
Types de suspensions de propulseurs
La suspension de direction peut être active ou passive. Si le premier fonctionne grâce à l'électronique, le second utilise des leviers et des tiges, ainsi que les lois de la physique. Examinons chacun séparément.
Passif
Le sujet lui-même est assez vaste et complexe. DANS Plan général Le principe de fonctionnement de la suspension de direction passive peut être décrit comme suit. Des leviers mutuellement situés ainsi que des coussins et des blocs silencieux spécialement fixés ont été ajoutés à la suspension arrière. Sous l'influence des forces latérales sur la voiture et de la formation d'un roulis dans un virage, ces éléments procurent l'effet d'un léger tour de roue, même un chiffre de plusieurs degrés améliore considérablement les virages de la voiture.
À mouvement droit véhicule, les roues arrière prennent une position neutre, la suspension continue de fonctionner uniquement dans le sens vertical. Diverses modifications les suspensions de direction passives sont présentes dans des voitures telles que Ford, Peugeot, Toyota et bien d'autres.
Actif
Le système de direction active est plus progressif et plus coûteux. Dans celui-ci, des actionneurs sont chargés de faire tourner les roues arrière, dont la cohérence et la précision sont surveillées par l'électronique. Ici, tout est agencé de telle sorte que les 4 roues réagissent immédiatement lorsque vous tournez le volant. L'angle de rotation est calculé unité électronique contrôle, qui, à son tour, est guidé par les lectures de divers capteurs et calcule l'angle optimal.
De plus, cette suspension dispose de plusieurs modes de fonctionnement. A basse vitesse, lorsque le conducteur manœuvre dans des parkings et autres espaces confinés, les roues arrière tournent dans le sens opposé aux roues avant (on tourne le volant vers la droite, les roues arrière tournent vers la gauche). Grâce à cela, la voiture devient beaucoup plus maniable, le rayon de braquage est réduit d'un quart.
À grande vitesse, tout change et le système passe à un mode dans lequel les roues arrière tournent dans le même sens que les roues avant, offrant ainsi des conditions de virage optimales.
Aujourd'hui systèmes actifs vantent Renault (Active Drive), BMW (Integral Active Steering), Nissan, Infiniti.
Avantages et inconvénients
En conclusion, notons les avantages et les inconvénients des volants :
- À aspects positifs peut être attribué à une maniabilité accrue grâce à un rayon de braquage plus petit et à une contrôlabilité améliorée du véhicule ;
- L'inconvénient le plus grave peut être considéré comme la complication de la conception de la suspension, ce qui entraîne une augmentation de son prix et augmente également les coûts de réparation.
L'idée de rendre les roues arrière orientables est une vieille idée bien oubliée. En fait, rendre les roues arrière orientables remonte à l'époque des charrettes en bois (appelées charrettes sans chevaux). Mais l'entreprise, avec son nouveau modèle 911 GT3, a décidé de rappeler l'ancienne idée et, en utilisant technologies modernes, équipez votre nouveau produit de roues arrières.
Pourquoi les chariots avaient-ils des roues arrière orientables autrefois ? Généralement, la plupart des charrettes étaient utilisées dans les zones rurales pour Agriculture, où la pertinence d’un renversement ou d’un pivot limité est plus importante que jamais. Dans la nouvelle voiture de sport GT3, unique en son genre, le système de direction des roues arrière est un développement unique de l'entreprise allemande.
Depuis l'apparition des informations officielles sur le nouveau produit, la controverse sur la manière dont l'entreprise a mis en œuvre le système de commande de roue arrière n'a pas disparu, puisqu'aucune version détaillée sur le système n'a été présentée. Aujourd'hui le nôtre vous propose deux vidéos détaillées des vidéos, à partir desquelles vous apprendrez comment les roues arrière tournent avec les roues avant, ce qui vous aidera voiture de sport non seulement franchissez facilement les virages, mais augmentez également la dynamique lors de l'accélération.
De manière générale, l'idée d'équiper les volants arrière est une excellente solution pour une voiture de sport. Il serait stupide qu’un tel système apparaisse sur des citadines traditionnelles. Certainement, nouvelle technologie a une grande complexité dans sa conception, ce qui augmente le risque de réparations complexes en cas de panne, mais pour ceux qui achètent de telles voitures, nous pensons que l'essentiel pour eux, ce sont les sensations indescriptibles que cette puissante voiture de sport peut donner que la complexité technique de la conception.
Vidéo
Aide de 1GAI.RU : Système de direction des roues essieu arrière Porsche - Il s'agit d'un système de commande électromécanique de la roue arrière. Ce système permet à la voiture de prendre des virages de toute complexité sous différents angles.
Sur non vitesses élevées Les roues arrière sont réglées de manière désynchronisée par rapport aux roues avant pour assurer des virages stables. À grande vitesse, les roues avant et arrière tournent de manière synchrone. Grâce à un changement particulier de la taille de l'empattement pendant une courte période, une voiture équipée de ce système est plus dynamique et stable sur la route. Lors des compétitions sportives, le système de direction des roues arrière vous permet de battre vos adversaires dans les virages avec avantage.
Le fait que nous conduisions avec les roues avant est une évidence. Cependant, plus ou moins chauffeur expérimenté sait qu'il est plus pratique de garer une voiture à l'envers, c'est-à-dire lorsque l'essieu directeur est situé à l'arrière par rapport au sens de déplacement de la voiture. Alors pourquoi les constructeurs automobiles ne fabriquent-ils pas des voitures avec des roues arrière directrices au lieu de la norme désormais universellement acceptée de « direction avant » ?
Actualités automobiles actuelles
Systèmes de direction des roues arrière existants installés sur certaines voitures particulières modernes et gros véhicules camions, la réponse à la question qui nous intéresse ne sera pas donnée. Ils dirigent, ils ne dirigent pas. Les roues avant jouent toujours le rôle principal. Dans le même temps, il existe suffisamment de véhicules dans le monde qui sont propulsés exclusivement par les roues arrière. Par exemple, toutes sortes de chariots élévateurs : du petit chariot élévateur d'entrepôt au géants de carrière. Une maniabilité accrue grâce aux roues directrices arrière est pour eux un must. Alors pourquoi le transport de passagers est-il pire dans ce sens ?
L’une des premières explications qui vient à l’esprit d’une telle « injustice » est le pouvoir de la tradition. Comme il était d'usage « depuis le début de l'automobile » de fabriquer l'essieu avant directeur, ainsi de suite. Mais cela semble, voyez-vous, plutôt faible. Depuis combien d'années est-il coutumier et traditionnel, par exemple, propulsion arrière. Mais dès qu'ils ont proposé une traction avant plus pratique, le monde entier s'est immédiatement soucié de la « tradition » et est passé à une voiture de tourisme à traction avant. La deuxième version expliquant la prédominance des roues avant directrices est technologique. Le conducteur est assis à l'avant de la voiture, le volant est donc également situé à l'avant de celle-ci. Dans de telles conditions, « tirer » le mécanisme d'entraînement du volant vers l'essieu arrière - complique grandement la conception au profit d'avantages totalement non évidents.
Bref, le jeu n’en vaut pas la chandelle. Cette version semble tout à fait viable. La principale raison pour laquelle les volants de la plupart des voitures sont des roues avant est complètement différente. Un indice ici peut être la grande maniabilité des mêmes chargeurs, qui, en tournant les roues arrière, peuvent faire demi-tour presque sur place. Le fait est que les roues arrière qui tournent rapportent véhicule survirage. À des vitesses de 5 à 10 km/h, c'est une aubaine, offrant une excellente maniabilité. Mais quand on parle de vitesse, même un peu plus, chaque tour des roues arrière fera déraper l'arrière de la voiture.
Actualités automobiles actuelles
Imaginez le même chariot élévateur roulant dans une rue de ville à une vitesse typique de « voiture » de 50 à 60 km/h. Une voiture à cette vitesse s'intégrera facilement dans un virage en douceur de la route. Et notre chargeur conditionnel, en le meilleur cas de scenario, se retournera sur le côté et, très probablement, se retournera également. Imaginons maintenant ce qui arriverait à une voiture qui reculerait à une vitesse d’environ 100 km/h, et même sous la pluie, lorsque la route est glissante. Le moindre changement de voie - et il tournera comme une toupie. C'est d'ailleurs pourquoi, sur toutes les voitures particulières modernes équipées d'une suspension arrière directrice, à grande vitesse, les roues arrière tournent dans le même sens que les roues avant - de sorte que la voiture se déplace presque latéralement et ne tourne pas. dans la direction générale du mouvement.
Quand voitures japonaisesétaient considérées comme les plus avancées, les légendes racontaient qu'au Pays du Soleil Levant il y avait des voitures dont les quatre roues tournaient. Puis, dans le tourbillon des nouveautés, cette époque a été en quelque sorte oubliée. Le début orageux des années 90 est passé et seules les solutions techniques les plus nécessaires de l'époque sont restées en production de masse. Mais aujourd’hui, l’intérêt pour les châssis entièrement contrôlés augmente à nouveau, bien qu’à un niveau différent. niveau technique, sans arbres de direction supplémentaires et avec une suspension arrière sensiblement simplifiée.
Et ce ne serait bien que sur une Porsche 911 GT3 ou Lamborghini Aventador- mais sur le Renault Espace classique, ils introduisent également des roues arrière tournantes. Quel est le but de ceci solution technique, et pourquoi les fabricants sont-ils allés aussi loin ? Et pourquoi la technologie a-t-elle été oubliée jusqu’à récemment ?
Pourquoi la contrôlabilité est nécessaire
La gestion du réglage a toujours été considérée comme un travail très difficile, et les voitures parfaitement équilibrées sont parmi les meilleures. Le châssis des voitures modernes, à première vue, a peu changé par rapport aux années 80, mais il y a une différence. Et cela se voit parfaitement si l’on regarde les vitesses atteintes par les voitures lors d’une manœuvre de « changement » ou sur une piste de course.
Une berline familiale moderne est capable de battre la plupart des supercars d'il y a trente ans sur les circuits de course, notamment grâce à une maniabilité affinée et à une excellente adhérence du châssis. Bien entendu, le caoutchouc et l’élasticité des moteurs jouent également un rôle, mais parlons d’abord de la géométrie.
Non, nous ne parlons pas du tout d’une matière scolaire, je parle de géométrie du châssis. Il s'agit d'un ensemble de paramètres qui décrivent les changements de position des éléments du châssis lorsque la charge change. L'essence de l'astuce est que dans les virages, la voiture s'incline et la route a son propre profil. Avec le calcul correct des paramètres géométriques du châssis, les pneus ont toujours un contact optimal avec la route pour les conditions données.
Nous ne parlons pas ici d'appui maximal, mais du rapport du coefficient d'adhérence entre les roues des essieux avant et arrière, les roues droite et gauche, et la capacité de la roue à absorber la charge dans trois directions à un moment donné. .
La tâche consistant à augmenter la surface de contact des roues avec la route n'est pas aussi simple qu'il y paraît.
Bien sûr, vous pouvez « resserrer » les pendentifs et réduire les mouvements. Ceci est utile à de nombreux points de vue, et cela se fait souvent de cette façon, mais le mouvement peut être utilisé pour une bonne cause. Par exemple, pour que les roues tournent toutes seules en tournant. S'il est difficile de calculer les mouvements, alors vous pouvez jouer un peu avec eux en plaçant pilotage et à l'essieu arrière, créant une voiture entièrement contrôlée.
Ou vous pouvez régler le mouvement à l'aide d'une suspension sophistiquée - par exemple, une multibras, qui vous permet d'ajuster la géométrie du mouvement de la roue dans une très large plage et de maintenir ces paramètres lorsque les éléments s'usent longtemps.
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Ce n’est pas parce que vous n’êtes pas un coureur que la maniabilité n’est pas importante pour vous. C'est juste que dans votre cas, ce terme désigne un ensemble de paramètres préférés complètement différent de la précision et de la vitesse de réaction idéales. En fait, sécurité active Les performances d'une voiture dépendent en grande partie de sa maniabilité, c'est pourquoi les concepteurs automobiles travaillent beaucoup et de manière productive sur ces paramètres. Quel est le rapport avec la géométrie du châssis ?
Comment la voiture tourne
Il semblerait que ce ne soit pas plus simple : j’ai tourné les roues avant et la voiture a tourné. Mais en pratique, tout est bien plus compliqué. Pour commencer, même voiture debout Non seulement les roues avant tourneront. Étant donné que la suspension avant a un angle de chasse, les roues avant se soulèvent lors des virages, chacune à sa propre hauteur. Cela dépend de la largeur et de la dureté du caoutchouc, de la géométrie de la suspension, etc.
En conséquence, la voiture subira un certain roulis, en fonction de la hauteur du centre de roulis des suspensions avant et arrière et de la position du centre de masse à ce moment. Roues arrière ou même continue essieu arrière tournera également - simplement en raison du fait qu'avec tout changement dans la position du corps, les roues ne se contentent pas de monter et de descendre, mais tournent également un peu.
En dynamique, cet ensemble de paramètres sera complété par le moment d'inclinaison du centre de masse de la voiture et le patinage des pneus. Parmi tous les paramètres à calculer, le plus important pour nous sera le centre de rotation instantané et les rayons de braquage des essieux avant et arrière ainsi que le centre de masse. Le centre de rotation instantané ne coïncide pas du tout avec le centre géométrique, qui est calculé selon la règle d'Ackermann - le point où se trouvent les centres des cercles de roulement de toutes les roues. De plus, en dynamique, un tel point n'existe tout simplement pas à cause des glissements. Mais dans les illustrations, une situation plus simple est considérée à titre d’exemple, afin de ne pas prêter à confusion.
À première vue, si vous tournez les roues arrière dans le sens opposé à celui de l'avant, le rayon de braquage de la voiture diminue. Ceci est important du point de vue de la facilité d'utilisation et de la maniabilité. Plus le rayon est petit, plus c'est pratique. Mais les voitures ne roulent pas seulement à la vitesse d’un chariot élévateur centre commercial, d'autres facteurs doivent donc être pris en compte.
Et si vous tourniez les roues dans le même sens que celles de devant ? À première vue, cela n'a aucun sens : la voiture « ira de côté » sur un grand rayon si les roues arrière sont tournées selon un angle plus petit que les roues avant. Un rayon de braquage plus grand signifie en soi qu'il y aura moins de redistribution des charges entre les roues droite et gauche, ce qui signifie meilleure adhérence roues avec route et confort.
Mais il semble que la même chose puisse être obtenue en tournant simplement le volant vers un angle plus petit ? Vous pouvez même le faire automatiquement - heureusement, les mécanismes de direction à pas variable ne sont désormais pas rares. Mais lorsque les roues arrière tournent dans le sens du virage, l'angle de glissement de l'essieu arrière diminue également, et donc la tendance au survirage. Tout simplement, la voiture devient plus résistante au dérapage. À grande vitesse, c'est extrêmement important.
Un effet similaire pourrait être obtenu en augmentant simplement l’empattement. Mais la taille des voitures est limitée - mais en modifiant l'angle de rotation des roues arrière, vous pouvez obtenir ce que vous voulez sans augmenter la taille. Et pour un véhicule à empattement court, c'est tout simplement un salut : vous pouvez conserver la combinaison de stabilité routière caractéristique de grosses voitures sans sacrifier la bonne capacité de virage.
Pas seulement la gestion
Pour plus de stabilité sur la route, la roue arrière doit tourner dans le sens où tournent les roues avant lors d'un virage, et pour une meilleure maniabilité, dans le sens opposé. S'il n'y a pas de difficultés particulières de maniabilité, vous pouvez alors utiliser les particularités du mouvement de la voiture dans les virages pour faire tourner les roues. Par exemple, la présence d'un rouleau. Lorsqu'elle est comprimée, la suspension fera tourner la roue et nous obtiendrons ce que nous voulons.
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Mais il y a ici deux problèmes. Premièrement, la suspension réagit de la même manière aux changements de charge, mais j'aimerais que la maniabilité dépende moins de la charge et davantage des forces de roulis et latérales réelles. Deuxièmement, sur les voitures à propulsion arrière, il est très tentant de lier la rotation des roues au vecteur de traction.
Si nous compliquons la suspension en introduisant des leviers qui affectent les angles d'alignement des roues sous une certaine charge, nous obtiendrons alors une suspension multibras. Oui, le même qui est apparu sur la Mercedes W201 et est désormais utilisé sur la plupart des voitures de classe C et supérieures. Et pas seulement sur l’essieu arrière, mais aussi sur l’avant.
C'est la suspension multibras qui a permis d'obtenir le même effet que la rotation forcée de l'essieu arrière, et d'abandonner l'utilisation de systèmes complexes de rotation forcée pendant un quart de siècle. Le système de leviers dans une telle suspension définit une trajectoire complexe de mouvement des roues en fonction des charges longitudinales, transversales et verticales.
Vous pouvez régler avec assez de précision la géométrie du châssis, en tenant compte du comportement de la voiture lorsque des forces latérales importantes apparaissent, avec différents rapports de charges verticales et latérales. Pour les voitures à traction arrière, cela s'est avéré être une aide sérieuse dans la lutte pour une meilleure maniabilité dès le début, et les voitures à traction avant ont essayé des technologies similaires un peu plus tard, avec une augmentation du poids, des charges et des exigences de leur manipulation.
Les premières voitures entièrement contrôlées
Les voitures à deux essieux directeurs n'ont pas été créées pour une excellente maniabilité. De telles voitures ne roulaient pas du tout sur l'autoroute à grande vitesse, car il s'agissait de véhicules tout-terrain. Par exemple, le célèbre Unimog - un châssis universel hors route a les quatre roues directrices. Bien sûr, afin de mieux rouler en tout-terrain et manœuvrer dans des espaces confinés.
Les voitures japonaises du début des années 80 n'étaient pas loin derrière elles en termes de complexité de conception. Sur Honda Prélude 1987 était l'arrière crémaillère de direction et un arbre le reliant au volant, et le système fonctionnait en fonction de l'angle de rotation des roues. Aux angles de braquage faibles, les roues arrière tournaient dans le même sens que les roues avant, et aux grands angles, dans la direction opposée. Même sous cette forme, l’effet était suffisant pour que d’autres fabricants japonais introduisent une technologie similaire.
Ce n'est que dans les générations suivantes que l'entraînement à crémaillère de direction arrière est devenu électrique et que l'angle de braquage dépendait de la vitesse à laquelle la manœuvre était effectuée. Cependant, ils n’ont pas pensé à se débarrasser des arbres et des crémaillères. Les structures restent complexes, massives, volumineuses et coûteuses. En conséquence, les voitures qui en étaient équipées n'ont pas gagné en popularité et n'ont été vendues que sur le marché intérieur japonais. Dans le reste du monde, les suspensions multibras ont pris une avance incontestée.
Pourquoi les châssis entièrement orientables font leur grand retour
La réponse la plus évidente à cette question réside dans la réduction du prix des mécanismes d'entraînement et de l'électronique de commande ainsi que dans le développement de systèmes de stabilité et de sécurité. Au nouveau niveau technologique, les tringleries et crémaillères de direction arrière ont été abandonnées. Suspensions multibras prévoir déjà un angle de rotation des roues suffisant pour obtenir l'effet souhaité. Il reste à les équiper d'un entraînement électrique ou hydraulique actif à la place du levier chargé de faire tourner la roue.
L'électronique détermine beaucoup plus précisément ce qui se passe actuellement avec la voiture, permet d'utiliser de grands angles de rotation et est également moins chère à mettre en place qu'une suspension complexe. Et comme facteur supplémentaire - la même amélioration des virages à basse vitesse. Vous pouvez tourner les roues dans la direction opposée et améliorer la maniabilité de la voiture dans les rues étroites.
Je ne serais pas surpris si des systèmes similaires étaient largement mis en œuvre dans un avenir proche sur les voitures de la Classe C et au-dessus, et en combinaison avec une géométrie simplifiée. suspension arrière- par exemple, pas avec des multi-maillons, mais avec une poutre torsadée. Il y a certainement un sens économique à cela, car vous pouvez obtenir une contrôlabilité plus voitures chères, à moindre coût. Et une autre unité d'usure complexe et coûteuse ne sera pas « superflue ». Après tout, les constructeurs automobiles semblent s’être engagés à rendre la voiture jetable.
Quand les conducteurs conduisent une voiture ordinaire, ils se tournent volant, et suite à ce mouvement, les roues avant changent de direction - tandis que les roues arrière sont constamment pointées droit devant.
Il s'agit du système standard appelé « deux roues directrices » ou 2 WS en abrégé. Cependant, certaines entreprises produisent désormais des voitures à quatre roues directrices (4 WS). Les systèmes 4 WS de différentes sociétés diffèrent les uns des autres, mais dans la plupart d'entre eux, les roues arrière tournent dans le même sens que les roues avant si la voiture tourne à grande vitesse. A basse vitesse, le sens de rotation des roues arrière à 4 KR est opposé au sens de rotation des roues avant. Cette fonctionnalité permet notamment d'effectuer des virages plus serrés, ce qui est utile lors de déplacements en ville ou lors de stationnements dans des espaces restreints. Les essais routiers des systèmes 4 WS ont montré que ces systèmes offrent une plus grande sécurité de conduite. Pourtant, les quatre roues directrices ne sont pas encore très répandues. En raison du fait que le coût du système 4 WS, selon les conducteurs, ne justifie pas les avantages obtenus grâce à son aide.
Deux roues contre quatre
Dans les voitures 2 KR (en bas à gauche), seules les roues avant tournent. Si la voiture change de direction 4 KR, alors les quatre roues (à droite) peuvent tourner.
Comment les 4 KR font tourner les roues
Disons que deux voitures : 2 KR (bleu) et 4 KR (jaune dans l'image au-dessus du texte) partent d'un endroit (vert) en effectuant un virage lent et serré. Grâce au braquage des roues arrière, la voiture 4 KR tourne plus brusquement que la voiture 2 KR et nécessite donc moins d'espace pour tourner.
Si ces deux voitures effectuent un virage large et en douceur (comme le montre la figure de droite), alors toutes les roues de la voiture 4 KR vont, comme on dit, de piste en piste, et donc une adhérence plus fiable des roues à la surface de la route. est assurée.
Changer de voie
Si un conducteur change de voie sur une autoroute, la voiture 2KR présente un « effet queue de poisson » : son arrière dérape parce que les roues arrière ont tendance à aller dans l’ancienne direction. Pour corriger cette situation, le conducteur doit tourner le volant deux fois avant de changer de voie et le tourner deux fois après avoir changé de voie. Une voiture 4 CR n’a pas d’effet queue de poisson.
Volant et système 4 WS
Des capteurs sensibles du système 4KR surveillent le degré de rotation du volant et donc des roues avant à un moment donné (ligne rouge sur la figure). Lorsque l'angle de braquage est faible (les deux premières colonnes), le système 4KR laisse les roues arrière droites ou tourne légèrement en direction des roues avant. Lors de virages plus serrés - lorsque le volant fait plus d'un tour complet(quatrième colonne) - le système 4 KR fait tourner les roues arrière dans le sens opposé.
