一直以來,汽車都在致力于從被動向主動的技術(shù)轉(zhuǎn)變,四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)更在上世紀(jì)初就被提了出來,并且還被美國應(yīng)用進(jìn)二戰(zhàn)時期的部分軍用車輛和工程車輛之中,改善低速靈活性。在后來的發(fā)展中,四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)雖然又得到突破,但是還因一些問題無法解決,未能得到普及。最近,豐田又向美國專利商標(biāo)局申請了一項四輪轉(zhuǎn)向技術(shù),似乎為這項技術(shù)的普及打開了一條新思路。
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四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)的兩種偏轉(zhuǎn)規(guī)律
一般來說,四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)根據(jù)行駛條件的差異,前后車輪可出現(xiàn)不同的轉(zhuǎn)角角度,幫助車輛更好的過彎或變道。
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在低速轉(zhuǎn)彎或方向盤轉(zhuǎn)角較大的情況下,前后車輪呈逆相位轉(zhuǎn)向,偏轉(zhuǎn)方向相反,后輪角度通常還會隨著轉(zhuǎn)角增加,在一定范圍內(nèi)增大(一般為5°),進(jìn)而縮小車輛的轉(zhuǎn)彎半徑。在環(huán)境復(fù)雜的越野道路、狹窄小路、停車等場景中,逆相位轉(zhuǎn)向可以有效提升車輛靈活性。
高速狀態(tài)下,四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)改為同相位轉(zhuǎn)向,偏轉(zhuǎn)角度相同,但由于這時車速提升,后輪的偏轉(zhuǎn)范圍遠(yuǎn)小于逆相位轉(zhuǎn)向(一般為1°)。采用同相位轉(zhuǎn)向的車輛,可使高速行駛時的車身橫擺角速度減小,有效抑制車身發(fā)生動態(tài)側(cè)偏的傾向,提升操控穩(wěn)定性。
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早期四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)僅有轉(zhuǎn)角隨動型機(jī)械結(jié)構(gòu),前后車輪恒定為逆相位轉(zhuǎn)向,因為這種狀態(tài)僅適合低速場景,嚴(yán)重影響高速穩(wěn)定性,所以只有一些軍用車輛和工程車輛應(yīng)用。隨著后期技術(shù)的發(fā)展,又研發(fā)出車速感應(yīng)型四輪轉(zhuǎn)向技術(shù),可以根據(jù)車輛速度的不同,實現(xiàn)逆相位轉(zhuǎn)向與同相位轉(zhuǎn)向兩種偏轉(zhuǎn)規(guī)律。
四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)為何得無法得到普及?
相比普通的前輪轉(zhuǎn)向汽車,四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)可以有效提升低速靈活性與高速穩(wěn)定性,看起來是十分完美的方案,但是因為要通過切換兩種不同偏轉(zhuǎn)規(guī)律,才能實現(xiàn)這項效果,所以需要精準(zhǔn)判斷道路場景與駕駛員意圖。
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傳統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)的主要依據(jù)車速判斷,低速逆相位偏轉(zhuǎn),高速同相位偏轉(zhuǎn),但方式仍過于粗糙,依然存在弊端。
這也是目前限制四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)發(fā)展的最大難題,所以目前乘用車采用的四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)通常放棄逆相位偏轉(zhuǎn),將重點放在提升高速穩(wěn)定性上面。低速時汽車僅依靠前輪轉(zhuǎn)向,車速超過某一限定速度后,后輪才參與進(jìn)行同相位偏轉(zhuǎn)。不過,由于這種方案的使用場景有限,目前主流的電控液壓動力系統(tǒng)還在靈活性、準(zhǔn)確性方面受到限制,未能得到普及。
豐田的四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)
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根據(jù)豐田的專利信息顯示,這次申請四輪轉(zhuǎn)向?qū)@峭ㄟ^在每個車輪上安裝獨立電機(jī),使單個車輪最大轉(zhuǎn)角可達(dá)90°,可以實現(xiàn)同相位轉(zhuǎn)向和逆相位轉(zhuǎn)向兩種偏轉(zhuǎn)規(guī)律。其采用的電機(jī)相比電控液壓動力系統(tǒng)在控制性能、系統(tǒng)布置、節(jié)能等方面,也有著更好的表現(xiàn)。
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不同于傳統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng),豐田的專利不再受限于輔助提升低速靈活性與高速穩(wěn)定性,而是實現(xiàn)更多靈活場景應(yīng)用。該專利的車輪轉(zhuǎn)角范圍大幅提升,前后車輪均可實現(xiàn)90°偏轉(zhuǎn),也就是說可以進(jìn)行原地掉頭或平移駛?cè)胲囄?,在一些特殊路況和停車場景下,擁有更強(qiáng)的適用能力。另外,豐田的專利也支持四輪同角度偏轉(zhuǎn),進(jìn)行斜向行駛。
為了配合這套四輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的特別功能,豐田還在專利中申請了新型的聲光提示信號,通過特殊規(guī)律的燈光閃爍或圖像信息,告訴其它交通參與者接下來的運動方向。
結(jié)語
四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)最難做的不是結(jié)構(gòu)設(shè)計和電子系統(tǒng),而是如何精準(zhǔn)判斷駕駛員意圖。與傳統(tǒng)四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)不同,豐田新型四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)不僅保留了優(yōu)化車輛動態(tài)性能的能力,還可以為車輛提供更多行駛方式,解決了更多現(xiàn)實的需求。當(dāng)然,這種方式依然存在相同的問題,四輪轉(zhuǎn)向技術(shù)想要真正普及,還需等待高階自動駕駛時代的到來。