クルマのメカニズムは非常にシンプルで、ほとんど改善する余地がないレベルに達しています。 しかし、より快適で快適なものを求める戦いは、 安全管理車両は止まらず、世界中のエンジニアがあらゆる種類の車両を作成します。 追加のデバイス制御プロセスを容易にし、ドライバーの運転を支援するように設計されています。 緊急事態より早く決断を下すか、その逆に、致命的な間違いを避けることができます。
これには、油圧および電動パワーステアリング、ABS、為替レート安定システム、および制御に能動的および受動的に関与するその他の技術ソリューションが含まれます。 この記事では、スラスターなどのオプションについて説明します 後輪.
ステアリングホイールはなぜ必要なのでしょうか?
特に後輪の直線運動の慣性 高速、コーナリング時の車のハンドリングに大きな影響を与えます。 簡単に言えば、彼らは方向転換することに抵抗し、以前の軌道に留まろうとします。 公平を期すために言うと、このアイデア自体は新しいものではなく、後輪操舵は狭い倉庫スペースで操作する必要があるフォークリフトで長い間使用されてきました。 戦前のメルセデス キューベルワーゲン G5 ジープにもステアリング ホイールが装備されていました。
現在、多くの有名な自動車メーカーが同様のシステムを開発、実装しています。 それらはすべて独自の名前を持ち、構造的に異なりますが、本質は同じです。旋回時に後輪の位置が変わり、軌道が短くなり、安定性が向上します。
スラスターサスペンションの種類
ステアリング サスペンションはアクティブまたはパッシブにすることができます。 最初のものが電子機器によって機能する場合、2 つ目はレバーとロッド、および物理法則を使用します。 それぞれを個別に見てみましょう。
受け身
このトピック自体は非常に大きく複雑です。 で 概要パッシブステアリングサスペンションの動作原理は次のように説明できます。 相互に配置されたレバーと特別に取り付けられたクッションとサイレントブロックがリアサスペンションに追加されました。 車にかかる横方向の力とコーナーでのロールの形成の影響下で、これらの要素はホイールをわずかに回転させる効果をもたらし、たとえ数度の数字であっても車のコーナリングを大幅に改善します。
で 直線運動車両では、後輪が中立位置になり、サスペンションは垂直方向にのみ動作し続けます。 各種改造パッシブステアリングサスペンションは、フォード、プジョー、トヨタなどの車に搭載されています。
アクティブ
より進歩的で高価なものは、アクティブ ステアリング システムです。 その中で、アクチュエーターは後輪を回転させる役割を果たし、その一貫性と精度は電子機器によって監視されます。 ここでは、ステアリングホイールを回したときに4つの車輪すべてがすぐに反応するようにすべてが配置されています。 回転角度が計算されます 電子ユニット制御は、さまざまなセンサーの読み取り値に基づいて最適な角度を計算します。
さらに、このサスペンションにはいくつかの動作モードがあります。 低速時、ドライバーが駐車場やその他の限られたスペースで運転するとき、後輪は前輪とは逆の方向に回転します（ステアリングホイールを右に回し、後輪は左に操舵します）。 これのおかげで、車ははるかに操縦しやすくなり、回転半径は4分の1減少します。
高速ではすべてが変化し、システムは後輪が前輪と同じ方向に回転するモードに切り替わり、最適なコーナリング状態を提供します。
今日 アクティブシステムルノー (アクティブ ドライブ)、BMW (インテグラル アクティブ ステアリング)、日産、インフィニティを誇ります。
長所と短所
結論として、ステアリングホイールの長所と短所を以下に示します。
- に ポジティブな側面回転半径が小さくなり、車両の制御性が向上することによる操縦性の向上が原因と考えられます。
- 最も深刻な欠点は、サスペンション設計の複雑化であると考えられ、これにより価格が上昇し、修理費も増加します。
後輪を操縦可能にするというアイデアは忘れ去られた古いアイデアです。 実際、後輪を操縦可能にすることは、木製荷車 (いわゆる馬なし荷車) の時代に遡ります。 しかし同社は、新しい 911 GT3 モデルにおいて、古いアイデアを思い出すことに決め、 現代のテクノロジー、新製品に制御された機能を装備します 後輪.
昔のカートにはなぜ操縦可能な後輪が付いていたのでしょうか? 通常、ほとんどの荷車は農村部で使用されていました。 農業、限定的な反転またはピボットの関連性がこれまで以上に重要になっています。 新しいユニークな GT3 スポーツカーでは、後輪操舵システムはドイツの会社が独自に開発したものです。
新製品に関する公式情報の出現以来、システムに関する詳細なリリースが提示されていないため、同社が後輪制御システムをどのように実装したかについての論争は収まっていません。 今日、私たちはあなたに2つを提供します 詳細なビデオビデオでは、前輪と一緒に後輪がどのように回転するかを学びます。 スポーツカーコーナリングが容易になるだけでなく、加速時のダイナミクスも向上します。
一般に、リアステアリングホイールを装備するというアイデアは、スポーツカーにとって優れたソリューションです。 このようなシステムが従来のシティカーに搭載されるのは愚かなことでしょう。 確かに、 新技術デザインが非常に複雑なため、故障した場合に複雑な修理が必要になるリスクが高まりますが、そのような車を購入する人にとって最も重要なことは、この強力なスポーツカーが与えることができる言葉では言い表せない感覚であると考えています。設計の技術的な複雑さ。
ビデオ
1GAI.RU からのヘルプ: ホイールステアリングシステム リアアクスルポルシェ - これは電気機械式後輪制御システムです。 このシステム車はさまざまな角度で複雑な方向に曲がることができます。
いいえ 高速後輪は前輪との同期をずらして調整し、安定したコーナリングを実現します。 で 高速、前輪と後輪の両方が同期して回転します。 ホイールベースのサイズが短期間で変化するため、このシステムを搭載した車は道路上でよりダイナミックで安定したものになります。 スポーツ競技中、後輪操舵システムを使用すると、コーナリング時に有利に相手を打ち負かすことができます。
前輪でハンドルを握るのは当たり前のことです。 ただし、多かれ少なかれ、 経験豊富なドライバー車を後ろ向きに駐車する、つまり操向車軸が車の進行方向に対して後方にある場合の方が便利であることを知っています。 では、なぜ自動車メーカーは現在広く受け入れられている「前輪操舵」規格ではなく、後輪操舵を備えた車を作らないのでしょうか?
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一部の最新の乗用車および大型車両に設置されている既存の後輪操舵システム トラック, 私たちが興味を持っている質問に対する答えは与えられません。 彼らは操縦するのではなく、操縦するのです。 やはり前輪が主役です。 同時に、世界には後輪だけで駆動する車両が十分にあります。 たとえば、倉庫用の小型フォークリフトからフォークリフトまで、あらゆる種類のフォークリフトが挙げられます。 キャリアの巨人。 後輪ハンドルによる操縦性の向上は彼らにとって必須です。 では、なぜこの意味で旅客輸送が悪化しているのでしょうか？
このような「不公平」について最初に思い浮かぶ説明の 1 つは、伝統の力です。 フロントアクスルをステアリングアクスルにするのは「モータリングの初期から」の習慣であったため、その通りになります。 しかし、それはご存知のとおり、かなり弱いように聞こえます。 たとえば、それが習慣的かつ伝統的に行われて何年になりますか？ リアドライブ。 しかし、より便利な前輪駆動が登場すると、世界中が即座に「伝統」を無視して前輪駆動タイプの乗用車に切り替えました。 前輪操舵の優位性を説明する 2 番目のバージョンは技術的なものです。 ドライバーは車の前に座るので、ハンドルも車の前にあります。 このような状況では、ステアリングホイール駆動機構を後車軸に「引っ張る」ことになりますが、まったく明らかではない利点のために設計が大幅に複雑になります。
要するに、このゲームにはろうそくの価値がないということだ。 このバージョンはかなり実用的だと思われます。 ほとんどの車のハンドルが前輪である主な理由はまったく異なります。 ここでのヒントは、後輪を回転させることでほぼその場で向きを変えることができる、同じローダーの高い機動性である可能性があります。 事実は、後輪の回転が報告しているということです 車両オーバーステア。 5 ～ 10 km/h の速度では優れた操縦性が得られ、恩恵を受けます。 しかし、速度について話している場合、少しでも後輪が回転するたびに、車の後部が横滑りします。
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同じフォークリフトが時速 50 ～ 60 km の典型的な「自動車」速度で街路を走行していると想像してください。 この速度の車は、道路の滑らかなカーブに簡単に収まります。 そして、条件付きローダーでは、 最良のシナリオ、横向きになり、おそらくひっくり返ることもあります。 ここで、時速約 100 km の速度で、しかも雨の中でも滑りやすい路面で車が後進するとどうなるかを想像してみましょう。 ほんの少し車線を変えると、コマのように回転します。 ちなみに、これが、ステアリングリアサスペンションを備えたすべての現代の乗用車で、高速では後輪が前輪と同じ方向に回転するため、車はほぼ横に移動し、回転しません。一般的な移動方向全体にわたって。
いつ 日本車最も先進的であると考えられており、伝説によると、日出ずる国には 4 つの車輪すべてが回転する車があると言われています。 そして、新しいものの喧騒の中で、その時代はなぜか忘れ去られてしまいました。 90年代初頭の嵐が過ぎ、 連続生産当時最も必要な技術的解決策だけが残されました。 しかし現在、レベルは異なるものの、完全に制御されたシャシーへの関心が再び高まっています。 技術レベル、追加のステアリングシャフトがなく、著しく簡素化されたリアサスペンションを備えています。
そして、それはポルシェ 911 GT3 または ランボルギーニ アヴェンタドール- しかし、通常のルノー エスパスでは、回転後輪も導入されています。 これはどういう意味ですか 技術的解決策、そしてなぜメーカーはそこまでの努力をしたのでしょうか？ そしてなぜテクノロジーは最近まで忘れ去られていたのでしょうか?
なぜコントロール性が必要なのか
ハンドリングチューニングは常に非常に難しい仕事と考えられており、完璧なバランスを備えた車は最高のものの一つです。 シャーシ 現代の車、一見すると、80年代と比べてほとんど変わっていませんが、違いがあります。 そして、「切り替え」操作やレーストラックで車が達成する速度を見れば、それがよくわかります。
現代のファミリー向けハッチバックは、 ほとんど 30 年前のスーパーカーをサーキットで走らせることができました。特に、細かく調整されたハンドリングとシャシーの優れた「粘り強さ」によるものです。 もちろん、ゴムとモーターの弾性の両方も役割を果たしますが、ここではまず形状について話しましょう。
いいえ、私たちは学校の教科について話しているのではありません。シャーシの形状について話しているのです。 これは、負荷が変化したときのシャーシ要素の位置の変化を記述する一連のパラメーターです。 トリックの本質は、コーナリング時に車が傾き、道路が独自のプロファイルを持つことです。 シャーシの形状パラメータが正しく計算されているため、タイヤは常に特定の条件下で路面と最適に接触します。
ここで話しているのは最大ダウンフォースではなく、前輪と後輪、右輪と左輪のホイール間の粘着係数の比と、常に 3 方向の荷重を吸収するホイールの能力についてです。 。
ホイールと道路の接触面積を増やすという作業は、思っているほど簡単ではありません。
もちろん、ペンダントを「締めて」動きを小さくすることもできます。 これは多くの観点から有益であり、多くの場合この方法で行われますが、動きは良い目的のために利用できます。 たとえば、曲がるときに車輪が勝手に回転するようにします。 動きを計算するのが難しい場合は、配置することで少し一緒に遊ぶことができます。 操舵そしてリアアクスルまで、完全に制御された車を作成します。
または、洗練されたサスペンション (たとえば、マルチリンク) を使用して動きを設定することもできます。これにより、ホイールの動きのジオメトリを非常に広い範囲で調整し、要素が長期間磨耗してもこれらのパラメータを維持できます。
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サスペンションアームがぐらついた：シャーシを診断する方法
なぜ診断が必要なのでしょうか? 簡単な質問から始めましょう。なぜ時々サスペンションをチェックする必要があるのですか? 最初のケースは教科書です。 つまり、下の何かがノック、カンカン、カチッという音を立て、時にはゴロゴロと音を立ててステアリングホイールと五輪に衝撃を与えます...
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あなたがレーサーではないからといって、ハンドリングがあなたにとって重要ではないというわけではありません。 ただ、あなたの場合、この用語が意味するのは、理想的な精度や反応速度とはまったく異なる好ましいパラメーターのセットです。 実は、 アクティブセーフティ車のパフォーマンスはそのハンドリングに大きく依存するため、自動車設計者はこれらのパラメータに基づいて多くの作業を生産的に行います。 これはシャーシの形状とどのような関係があるのでしょうか?
車が曲がる様子
これ以上単純なことではないと思われるでしょう。前輪を回すと車が曲がりました。 しかし、実際にはすべてがはるかに複雑です。 そもそも、 立っている車前輪だけが回転するわけではありません。 フロントサスペンションにはキャスター角が付いているので、旋回すると前輪がそれぞれの高さまで上がります。 どの程度になるかは、ゴムの幅や硬さ、サスペンションのジオメトリなどによって異なります。
その結果、前後サスペンションのロールセンターの高さとその時の重心位置に応じて、車はある程度のロールを受けることになります。 後輪または連続 リアアクスルまた、回転します。これは、単に体の位置が変化すると、車輪が上下に動くだけでなく、少し回転するためです。
ダイナミクスでは、この一連のパラメーターは、車の質量中心からのヒーリング モーメントとタイヤのスリップによって補完されます。 計算する必要があるすべてのパラメーターの中で、私たちにとっては 最高値は、瞬間回転中心と、フロントアクスルとリアアクスルの回転半径、および重心を持ちます。 瞬間的な回転中心は、アッカーマンの法則に従って計算される幾何学的な回転中心、つまりすべての車輪の回転円の中心が位置する点とまったく一致しません。 さらに、力学では、スリップのためにそのような点は単に存在しません。 ただし、混乱を招かないように、図ではより単純な状況を例として取り上げています。
一見すると、後輪を前輪と逆方向に回転させると車の回転半径は小さくなります。 これは使いやすさと操作性の観点から重要です。 半径が小さいほど便利です。 しかし、車はフォークリフトの速度だけで走行するわけではありません モール, したがって、他の要因を考慮する必要があります。
前輪と同じ方向に車輪を回したらどうなるでしょうか？ 一見すると、それは意味がありません。後輪が前輪よりも小さい角度で回転すると、車は大きな半径に沿って「横に移動」します。 回転半径が大きくなるということは、それ自体、右輪と左輪の間での荷重の再配分が少なくなるということを意味します。 より良いグリップ路面と快適性を備えたホイール。
でも、ステアリングホイールをもっと小さい角度に回すだけでも同じことが達成できるようです? これを自動的に行うこともできます。幸いなことに、可変ピッチのステアリング機構は現在では珍しいものではありません。 しかし、後輪を旋回方向に回すと後車軸のスリップ角も減少するため、オーバーステア傾向が生じます。 簡単に言えば、車は横滑りしにくくなります。 高速走行ではこれは非常に重要です。
ホイールベースを長くするだけでも同様の効果が得られます。 ただし、車のサイズには制限がありますが、後輪の回転角度を変更することで、サイズを大きくすることなく必要なものを得ることができます。 ホイールベースの短い車両にとって、これは単なる救いです。 大きな車優れた旋回性を損なうことなく。
経営陣だけではない
路上での安定性を確保するには、旋回時に前輪が回転する方向に後輪を回転させ、操縦性を向上させるにはその逆の方向に回転させる必要があります。 操縦性に特に問題がない場合は、車の動きの特性を利用して車輪を回転させることができます。 たとえば、ロールの存在。 圧縮するとサスペンションがホイールを回転させ、望むものが得られます。
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しかし、ここには2つの問題があります。 まず、サスペンションは荷重の変化に対して同じように反応しますが、ハンドリングは荷重よりも実際のロールと横力に大きく依存したいと考えています。 第二に、後輪駆動車では、車輪の回転をトラクションベクトルに結びつけようとする誘惑が非常に強いです。
特定の荷重下でホイール アライメント角度に影響を与えるレバーを導入してサスペンションを複雑にすると、マルチリンク サスペンションになります。 はい、メルセデス W201 に登場し、現在ほとんどの C クラス以上の車で使用されているものと同じものです。 そして、リアアクスルだけでなく、フロントアクスルにもあります。
後車軸の強制回転と同じ効果を得ることができ、四半世紀にわたって複雑な強制回転システムの使用を放棄することを可能にしたのは、マルチリンクサスペンションでした。 このようなサスペンションのレバー システムは、縦方向、横方向、および垂直方向の荷重に応じて車輪の動きの複雑な軌道を設定します。
垂直荷重と横荷重の比率が異なる場合に、大きな横力が発生したときに車がどのように動作するかを考慮して、シャーシのジオメトリを非常に正確に調整できます。 後輪駆動車の場合、これは当初からより良いハンドリングを求める闘いにおいて重大な助けとなることが判明しましたが、前輪駆動車は少し後に同様の技術を試し、重量、負荷、および要求が増加しました。彼らの扱い。
最初の完全に制御された自動車
2 つの操向車軸を備えた車は、優れたハンドリングを目的として作られたものではありません。 このような車は全地形対応車であるため、高速道路を高速で走行することはありませんでした。 たとえば、有名なUnimog - ユニバーサルシャーシ 未舗装道路 4 つの操縦可能な車輪すべてが付いています。 もちろん、オフロードでの運転や限られたスペースでの操縦をより良くするためです。
80年代初頭の日本車も、デザインの複雑さの点ではそれほど劣っていませんでした。 の上 ホンダ プレリュード 1987年が最後だった ステアリングラックステアリングホイールとそれを接続するシャフトで構成されており、ホイールの回転角度に応じてシステムが作動しました。 回転角度が小さい場合、後輪は前輪と同じ方向に回転し、角度が大きい場合は逆方向に回転します。 この形でも、他の日本メーカーが同様の技術を導入するのに十分な効果があった。
その後の世代になって初めて、後部ステアリングラックドライブが電動になり、ステアリング角度は操縦が行われる速度に依存しました。 しかし、シャフトやラックをなくすことは考えられませんでした。 構造物は依然として複雑で、巨大で、ボリュームがあり、高価でした。 その結果、これらを搭載した車はあまり人気がなくなり、日本国内市場でのみ販売されました。 世界のその他の地域では、マルチリンク サスペンションが議論の余地のない主導権を握っています。
完全に操縦可能なシャーシが復活している理由
この質問に対する最も明白な答えは、駆動機構と制御電子機器の価格の削減と、安定性と安全性のシステムの開発です。 新しい技術レベルでは、リアステアリングリンケージとラックは廃止されました。 マルチリンクサスペンション望ましい効果を達成するのに十分なホイールの回転角度がすでに提供されています。 車輪を回転させるレバーの代わりに、アクティブな電気または油圧駆動装置を装備する必要があります。
エレクトロニクスは、現在車に何が起こっているかをより正確に判断し、大きな回転角を使用できるようになり、複雑なサスペンションよりもセットアップが安価になります。 そして追加の要因として、低速での旋回においても同様の改善が見られます。 車輪を反対方向に回転させることができ、狭い道での車の操縦性が向上します。
近い将来、簡略化されたジオメトリと組み合わせて、同様のシステムが C クラス以上の車に広く実装されるとしても驚かないでしょう。 リアサスペンション- たとえば、マルチリンクではなく、ツイストビームを使用します。 これには間違いなく経済的意味があります。なぜなら、より高い制御性が得られるからです。 高価な車、低コストで。 また、別の複雑で高価な消耗ユニットは「不要」ではありません。 結局のところ、自動車メーカーは自動車を使い捨てにすることにコミットしているようです。
ドライバーが運転するとき 普通の車、彼らは向きを変えます ハンドルそして、この動きに続いて、前輪は方向を変えますが、後輪は常に真っ直ぐ前を向いています。
これは「二輪操舵」、略して2WSと呼ばれる標準的なシステムです。 ただし、現在、一部の企業は四輪操舵 (4 WS) を備えた車を生産しています。 各社の4つのWSシステムはそれぞれ仕様が異なりますが、高速回転すると後輪が前輪と同じ方向に回転するものがほとんどです。 低速では、4 KR での後輪の回転方向は前輪の回転方向と逆になります。 この機能により、特に小回りが利くため、街中を走行する場合や狭いスペースに駐車する場合に便利です。 4 つの WS システムの路上テストでは、このようなシステムがより優れた運転安全性を提供することが示されました。 しかし、四輪操舵はまだ普及していません。 ドライバーによると、4 WSシステムのコストは、その助けによって得られる利点を正当化できないという事実のためです。
二輪対四輪
2台のKR車（左下）は前輪のみが回転します。 車が方向を 4 KR 変えると、4 つの車輪 (右側) がすべて回転します。
4 人の KR が車輪を回す方法
2 台の車、2 KR (青) と 4 KR (本文上の図の黄色) が 1 つの場所 (緑) から出発し、ゆっくりと急旋回するとします。 4 KR 車両は後輪の回転により 2 KR 車両よりも鋭く旋回するため、旋回に必要なスペースが少なくなります。
これら 2 台の車がスムーズに大きく回転すると (右の図に示すように)、4 KR の車のすべての車輪は、文字通り、トラックからトラックへと進み、したがって、路面に対する車輪の密着性がより確実になります。が確保されています。
車線変更
ドライバーが高速道路で車線を変更すると、2KR 車は「フィッシュテール効果」を示します。後輪が古い方向に進む傾向があるため、後端が横滑りします。 この状況を修正するには、ドライバーは車線変更前にステアリングホイールを 2 回回し、車線変更後も 2 回ステアリングホイールを回す必要があります。 4 CR 車にはフィッシュテール効果はありません。
ステアリングホイールと4WSシステム
4KR システムの高感度センサーは、ステアリング ホイール、つまり前輪の回転量を常に監視します (図の赤い線)。 ステアリング角が小さい場合 (最初の 2 つのコラム)、4KR システムは後輪を真っすぐにするか、前輪の方向にわずかに回転します。 急旋回時 - ステアリングホイールが複数回転するとき フルターン(4 列目) - 4 KR システムは後輪を反対方向に回転させます。
