雪铁龙四轮转向设计及稳定性分析.docVIP

雪铁龙四轮转向技术 06年3月26日，东风雪铁龙天欣赛车队车手王东江和领航员胡云飞，驾驶1.4L富康轿车夺取2006全国汽车拉力锦标赛首站上海站S2组冠军。半月前，富康轿车刚刚赢得全国汽车场地锦标赛1600CC组06赛季“开门红”冠军，2006年春天，富康车再次上演“双龙会”。05赛季，富康赛车同样夺得国内两项顶级汽车赛事全国汽车场地锦标赛、拉力锦标赛揭幕战“双冠王”。 富康和爱丽舍这些十万左右的车型，可以在高速上轻易跑到200km/h而仍然很平稳、不飘不偏，这是雪铁龙车出色的底盘特性所决定的，其中也包括了后轮随动转向的功劳。而上市已经10年的爱丽舍系列，凭借着雪铁龙的后轮随动转向专利技术以及超前的汽车安全理念，依然独步江湖，在安全性和操控性傲视十万元内的同级车型。我跟过一辆富康跑衡阳的山路，深圳牌的，20多公里，没怎么见踩刹车的。一路307,Focus,凯悦，纷纷掉队。这就是我要向大家介绍的这一款古老又经典的技术雪铁龙四轮转向技术。1.什么是四轮转向技术？四轮转向技术也叫后轮随到技术，专利所属为法国雪铁龙汽车集团。汽车转向行驶时，后轮跟随自偏转一个角度的这种现象称为后轮随动转向。对于汽车来讲，悬挂系统决定了整车的操纵性能。采用后轮随动转向技术的代表车型：1.东风雪铁龙新爱丽舍系列2.东风雪铁龙富康系列 2.为什么要用后轮随动技术？根据统计数据显示，大部分的交通事故都是车辆速度较快的时候发生的，刨除驾驶员走神以及处置不当的因素，大约40%的事故都是车辆在紧急状态下，驾驶者无法控制车辆的姿态，车辆的行驶方向不按照驾驶者的意图发生改变，从而出现事故。其中转向过度失控约占事故总数的12%，转向不足约占总数的28%。有驾车经验的人都有体会，在低速的时候，方向盘的转向很精确，车身的姿态也能随驾驶者的意图进行改变；但当速度提高以后，由于车辆本身的惯性以及轮胎、悬挂、底盘设计等因素，转动方向盘，车辆的姿态开始出现“异常”，这就是车辆失控的前奏。要么是“转向不足”，让驾驶者觉得车身变得很笨重，打方向后，转不过弯；要么是“转向过度”，这就是后轮部分的抓地力不足以保持车尾的姿态，从而打滑，使车头指向与车辆重心移动方向不一致，说白了就是“漂移失控”。后轮随动技术的初衷就是提高车辆在紧急情况下的可操纵性，推迟车辆极限出现的状态，现在很流行的“漂移”就是非常危险的失控状态。 爱丽舍汽车在设计的时候就充分考虑了如何解决或减缓这种常见的危险状态，从根本上提高车辆的行驶安全性。后轮随动转向技术能根据实际情况实现两种状态：当车辆转向不足时，后轮与前轮相反的角度偏转，从而减小转向半径，增加车尾的灵活性，在紧急避让障碍物或行人时，非常有效；当车辆转向过度时，车辆尾部过度活跃，后轮能与前轮相同的方向偏转，稳定车尾姿态，增加车辆的稳定性。从爱丽舍研发过程中的试验数据来看，后轮随动转向技术能显著提高车辆的可操纵性，推迟车辆失控的出现，在各种速度以及典型路况下，能减少65%转向不足以及40%转向过度造成的车辆失控，综合减少道路交通事故的发生，从而提高车辆的行驶安全性。“后轮随动转向”技术赋予了车辆极佳的地面附着性能，可以大大减少车内后排坐乘员的侧倾力，车在转弯过程中，后轮自动随前轮偏转一个微小的角度，即使在急转弯时也非常平顺，不易甩尾或侧倾，确保车内乘客的舒适和安全，使得驾驶者在很多情况下泰然自若。在紧急躲闪、高速转弯等情况下它都能发挥作用，而对于没有这种悬挂系统的车辆来说，若以相同的速度行驶，车的后部很有可能已经撞到山崖上了。 3.那么，后轮随动转向技术如何工作的呢？后轮随动转向技术的目的是为了弥补由于使用橡胶充气轮胎所导致的车辆转向机构的天生缺陷。由于轮胎一方面受到转向机构的控制，同时在行进中又受到地面摩擦的阻碍，因此汽车在慢速行驶时存在转向不足，而在高速行驶时存在转向过渡。因此厂家们希望后轮随动转向能够弥补这一缺陷，做到：低速转向，后轮和前轮反向随动，高速转向，后轮和前轮同相随动，使转动一部分转换为平移，这样在低速时可以缩小转弯半径，高速时可以提高车辆的稳定性。 有人认为，ESP之所以古老，是因为被ESP所代替了。其实，不然。ESP系统的工作原理是在车辆高速运动时，通过制动某个或某几个车轮，提供和使车辆失控的扭矩反向的扭矩，以保持车辆行驶的姿态稳定。虽然ESP能够起到随动系统在高速时的效果，但是他们的作用是不一样的。所以不能简单地说，ESP替代了随动技术。 后轮随动转向技术的原理虽然简单，但匠心独具。设计师用了一个并不算复杂的结构“后轮的前展和前束”，达到了一个堪称经典的效果： (1) 转向时后轮前展。如果悬挂系统的设计使地面给轮胎的反作用力诱导后轮胎转向和前轮相反的方向也就是在负荷下使后轮前展，这样将产生一个力矩，加强转动角度使瞬态转弯中心变小，增加过度转向，在低速时明显。 (2) 转向时后轮前束。如果悬挂系统的设计使地面给轮胎的反作用力诱导后轮的转动方向同前轮方向一样，也就是在负荷下使后轮前束使瞬态转弯半径变大增加不足转向，这样可以保障方向稳定，在高速转弯时特别稳。 (3) 从构造上来看，轿车的后轮总成与车身的之间采用弹性连接，不仅可以减轻悬架对车身的冲击，而且当汽车转向行驶时，在路面对车轮的侧向反力的作用下，前后自偏转弹性垫块产生弹性变形，整个后轮总成跟随着前轮相同方向偏转一个小的角度，从而增大了汽车的不足转向，大大改善了汽车的行驶稳定性和转向操纵性能。即使在雪铁龙的用户中，也有很多人对其后轮随动转向不甚了了。其实，从原理上讲，此特性极为简单。 4.后轮随动转向技术如何实现呢？后轮随动转向技术的实现并不复杂，爱丽舍的后轴总成与车身之间的连接采用专门设计的自偏转弹性垫块，于是后轴有了随动转向功能。而后轮随动转向的功能就是在汽车转向行驶时，后轮跟随自偏转一个角度，从而缓解车辆快速转弯以及急转弯时的转向不足。雪铁龙的所有车型（应该在标致车上也安装了，因为现在二者合为PSA集团），其后桥在安装时，后轴总成与车身之间的连接采用专门设计的自偏转弹性垫块，于是后轴有了随动转向功能。车子转弯时，在离心力引起的侧向力的作用下，弹性垫块产生变形，结果后轴总成将随前轮转动的方向在水平面上自偏转一个角度，增加了车的转向特性（减少了转向不足）。由于后轴总成随前轮转动的方向偏转，离心力所引起的侧向力与前驱力的合力更加偏向于前轮转去的方向，这样可以在同样的弯度下更容易地转弯，而不必过多地减速。由于以上原因，使用了后轮随动技术的车型在转弯时可以比其他车型以更高的速度、更稳定地完成转向。这里，更加有意义的是，此技术的实现极为简单，可是因为这是雪铁龙的专利技术，其他厂家不能使用，于是或者放弃在这一点的改进，或者采用更复杂更昂贵的技术来实现，这样车的成本就提高了很多。 图中的绿色和红色垫块即为后轮随动转向的精髓软性垫块 FK后轮随动技术其实也很简单，第一是必须是独立悬挂，第二必须是纵摆臂单点轴式车身悬挂，三点定位的。另外为了左右后轮随动时保持一致，必须是带平衡轴的独立悬挂。如下图：如上图， 图中间有个虚线圆，即是转动轴，可转动。 两个黑色的便是弹性橡胶垫块。 左、右后轮通过虚线的平衡轴联系在一起。实际还有一根固定轴，是为了保持车体的刚性的。当车快速左转时， 由于车身离心象右甩，后轮必然受到来自右后方向的摩擦阻力，左轮由于右后方阻力强，造成转动轴向左微小转动，则左后轮后垫块被压缩，而左前垫快膨胀，右后轮前垫块被压缩后垫块膨胀，使轮轴发生向左的微小转动，则达到了随动效果。当车回正后，左轮由于后垫块上的压缩力取消，则后垫块膨胀至膨胀力与前垫块相等。右轮前垫块膨胀，使用后车轮摆正。 普通悬架和雪铁龙后轮随动如果车快速右转，则效果相反，轮轴向左转动。过弯完成后，则后轮恢复摆正。其实，不难明白，其中奥妙在于：1）后轮的偏转实际与前后弹性橡胶垫块的压力平衡有关，是来自外界和本身压力平衡的产物；2）转动后积蓄的压力差足以使轮在外界压力取消后回正。3）车辆必须是行驶状态才能产生向后的阻力，如果没有行驶，则不可能使前后垫块产生压力差造成轮转动。4）这种随动设计不需要车辆采用其他外力助力则可达到后轮随动的目的。5）如果要体验随动效果，首先车辆要有一定速度，第二车辆要快速转弯。 5.结束语爱丽舍的底盘被称为“十万元家轿的钻石底盘”，后轮随动的技术含量功不可没。虽然在欧洲市场，ESP系统已经逐步取代了后轮随动转向技术，但是在中国的十万家轿市场中，标配ESP的车型非常罕见，即便有配备，价格也会大幅上升。但是爱丽舍独特巧妙的后轮随动转向技术以极低的成本，可靠的耐用性，使车辆的行驶安全性大幅提升，傲视同级车，可以向更高一级标配ESP车型的行驶安全性看齐。其实，后轮随动转向不仅仅在转弯时才起作用。因为车子几乎没有纯粹直线行驶的时候，所以，实际上在几乎任何时候，此技术都使车辆的行驶更加稳定，操纵更为容易，而成本并没有因此而提高。每个百年的汽车品牌都会有自己的一些先进成熟技术，后起的厂家还需要很长时间来学习和掌握。 雪铁龙的随动技术并不完美，但是确实目前来说低成本的、可靠的高速后轮随动技术。非常具有特色。雪铁龙从他成名之日起，其优秀的底盘技术，和独特的设计思路一直就是汽车业的一面旗帜，当年以液压悬架系统，用量产轿车不经改装夺得巴黎达喀尔拉力赛的冠军，那是怎样的一种辉煌，任何厂家