Машины у которых поворачиваются задние колеса
Перейти к содержимому

Машины у которых поворачиваются задние колеса

  • автор:

Задняя подруливающая подвеска автомобиля как одна из основных опций, обеспечивающих управляемость

Совершенствование системы управления автомобилем не прекращается на протяжении всей истории автомобилестроения.

Подруливающие задние колеса

Для создания комфортного и безопасного вождения на современных авто устанавливают всевозможные усилители руля, системы курсовой устойчивости, антипробуксовичные устройства ABS и многое другое, что активно или пассивно участвует в поддержании устойчивости машины на дороге.

Этой же цели служит и задняя подруливающая подвеска, история создания которой насчитывает не один десяток лет – впервые такую конструкцию применили на довоенном джипе Mercedes Kubelwagen G5.

Для чего нужны подруливающие колеса

Изначально подруливающие колеса устанавливались на погрузчиках для того, чтобы улучшить их маневренность в тесных складских помещениях. Из этих же соображений стали ставить такие механизмы и на автомобили, радиус разворота которых на малых скоростях уменьшился почти вдвое.

Дальнейшее совершенствование системы подруливания задних колес позволило использовать её и при прохождении поворотов на больших скоростях – это значительно повысило устойчивость машины.

Как работает

Принцип работы системы, предназначенной для улучшения маневренности, основан на том, что в момент поворота передних колес в одну из сторон, задние подруливают в противоположную, занося, тем самым, заднюю часть машины и уменьшая радиус разворота.

Принцип работы системы

На больших скоростях задние колеса могут синхронно с передними поворачиваться в одну сторону, что позволяет срезать траекторию движения автомобиля, или выворачиваться в противоположное направление, занося при этом зад машины. В обоих случаях цель преследуется одна – улучшить устойчивость машины на повороте, за счет уменьшения опрокидывающего момента, вызванного значительной боковой нагрузкой на задние колеса при этом маневре.

Виды подруливающих подвесок

Разработанные на сегодняшний день подруливающие задние подвески могут работать как в активном, так и в пассивном режимах.

В первом случае управлением задних колес занимаются электронные блоки, которые разворачивают их одновременно с передними, во втором – выворачивание колес осуществляется при помощи тяг, рычагов и изменения нагрузки на колеса.

Пассивная

Конструкция пассивной системы подруливания задней подвески до гениальности проста. Она состоит из четырёх поперечных тяг (по две на каждое колесо), прикреплённых к корпусу через сайлентблоки, а к ступице посредством шаровых опор. Основную роль в повороте колес играют рычаги, закрепленные на передней части ступицы.

При повороте на большой скорости, к примеру, направо, за счёт центробежных сил идёт кренение кузова авто на левую сторону – расстояние между днищем и ступицей уменьшается, а так как длина тяги остается неизменной, то она просто выдавливает левое колесо наружу. На поднявшейся стороне, наоборот — расстояние увеличивается, и тяга втягивает правое колесо внутрь. В результате они изменяют направление движения в сторону противоположную повороту передних колес, уменьшая, тем самым, боковую нагрузку и опрокидывающий момент.

Это изменение может быть незначительным, на какие-нибудь сотые доли градуса, но вполне достаточным, чтобы уменьшить стремление машины опрокинуться и, тем самым, значительно повысить устойчивость машины.

Активная

При использовании активной системы изменения направления движения, все колёса перемещаются одновременно.

Преимущества и недостатки системы

Усилия с руля передаются на электронный блок управления, а от него на втягивающие реле, как их еще называют – актуаторы, которые и двигают задние рулевые тяги, схожие с передними.

Эта система работает в двух режимах:

  • на маленьких скоростях до 40 км/час используется функция маневрирования, когда задние колеса поворачиваются в противоположную от передних сторону, уменьшая радиус разворота;
  • на скоростях более 40 км/час в работу вступает режим оптимизации прохождение поворота на скорости – на основании показаний датчиков углового ускорения, скорости и многих других рассчитывается наилучший угол изменения направления движения задних колес, но уже в одну сторону с передними.

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом автомобилей, оснащённых системой подруливания задней подвесной системы, являются увеличение маневренности за счёт уменьшения радиуса разворота и улучшение управляемости на больших скоростях.

Существенным недостатком этой системы можно считать сложность конструкции задней подвески, что ведёт к удорожанию автомобиля и увеличению расходов на ремонт.

На каких автомобилях встречается

Наиболее популярна эта система у японских производителей. Активную заднюю подруливающую подвеску компания Honda впервые установила на спортивном авто Prelude ещё в 1987 году, а через год фирма Mazda оснастила ею свои модели 626 и МХ6.

Есть такие устройства и у компании Nissan. На начальном этапе они приводились в действие гидравликой и объединялись с гидроусилителем руля. Устанавливали их на авто Nissan и Infiniti с задним приводом, но из-за сложности и ненадёжности конструкции вынуждены были от них отказались и перейти на актуаторы.

На каких автомобилях встречается

Используют её и европейцы. Компания BMW установила системы подруливания на 6 и 7 сериях. Ставит на свои авто её и фирма Renault.

У американцев эту систему ставят на внедорожниках Suburban, Yukon и на пикап Silveradо.

Пассивная система подруливания задних колёс используется в Ford Focus, Peugeot, Toyota.

Несмотря на удорожание автомобиля, в связи с установкой на нём опции по изменению направления движения задних колес, улучшенная маневренность и высокая безопасность прохождения поворотов на большой скорости, которые она даёт, стоят того.

Для чего нужна задняя подруливающая подвеска?

На вторичном рынке продается уже достаточное количество автомобилей, имеющих так называемые подруливающие задние колеса. Еще десятилетие назад они считались передовыми и очень перспективными, потому как улучшали маневренность машин и их устойчивость в виражах. Насколько оправдались такие конструкции и стоит ли на них обращать внимание?

Упругие рычаги

Шасси современных машин, в сравнении с восьмидесятыми годами прошлого века , кажется, мало изменилось. Спереди стоит древний МакФерсон, а сзади, как правило, скручиваемая балка. Однако даже эти привычные схемы позволяют заметно перенастраивать шасси и менять поведение машины. Кроме того, почти на все модели именитых фирм в топовых комплектациях идут более совершенные задние многорычажные подвески. Благодаря им даже обычный хэтчбек рулится на автодроме не хуже суперкаров тридцатилетней давности. Главный секрет улучшения характеристик кроется в так называемых подруливающих элементах, которые могут работать как в активном, так и в пассивном режимах.

В первом случае управлением задних колес занимаются электронные блоки, которые разворачивают их одновременно с передними, во втором работа колес осуществляется за счет упругих тяг и рычагов, реагирующих на изменения нагрузок на колесах и компенсирующих искажения в управляемости.

Конструкция пассивной системы подруливания задней подвески состоит из четырёх поперечных тяг (по две на каждое колесо), прикрепленных к корпусу через сайлентблоки, а к ступице посредством шаровых опор. Во время движения они компенсируют инерционные нагрузки. Основную роль в микроскопических подруливаниях колес играют упругие рычаги, закрепленные на передней части ступицы.

Пассивная подруливающая подвеска, такая как на Ford Focus, работает за счет амортизации искривленных рычагов и эластичных резиновых элементов, складывающихся в сложную кинематику с заранее просчитанной деформацией сайлент-блоков. К примеру, при образовании крена автомобиля и возникновении проскальзывания, инерционная нагрузка заставляет рычаг переместиться и подправить ступицу, которая в свою очередь упруго подправляет колесо и снимает возникшую нагрузку на шине. Этот эффект уменьшает стремление автомобиля к заносу и повышает маневренность.

Проблема таких подвесок состоит в высоком износе упругих элементов. На плохих дорогах они выходят из строя уже через 50-70 тысяч км пробега, после чего подвеска резко меняет свои характеристики. Ее элементы уж не могут выдерживать точные узлы, идут искажения, отчего управляемость машины резко снижается. Колеса подруливают не туда, отчего возникают паразитные уводы и искажения. Необходимо перебирать подвеску, а это дорого и долго.

Виртуальная база

Активная подруливающая подвеска намного дороже пассивной и ставится в основном на премиальные автомобили. Она обеспечивает коррекцию задних колес за счет электропривода по команде электронного блока, который использует информацию о положении рулевого колеса. Исполнительный механизм (актуатор) соединен с тягами, которые и меняют углы ступицы. Подобные устройства можно встретить на BMW 5 серии или Mercedes S-класса и т. д.

На маленьких скоростях, до 40 км/час, используется функция маневрирования, когда задние колеса поворачиваются в противоположную от передних сторону, уменьшая радиус разворота. За счет этого достигается эффект уменьшения базы, и длинный автомобиль получает радиус разворота небольшого хэтчбека.

На скоростях более 80 км/час активная подвеска ведет себя по-другому. Задние колеса поворачиваются уже в одну сторону с передними. В этом случае уменьшается угол увода задней оси, а значит, и склонность к избыточной поворачиваемости. На высоких скоростях это крайне важно, в особенности на скользких дорогах.

Схожий эффект получают увеличением колесной базы, ведь длинный автомобиль всегда стабильнее. Но размеры машин ограничены. Активные элементы помогают виртуально растянуть базу и придать даже небольшому седану плавность хода, свойственную лимузину.

Кроме того, активная подвеска более надежна по сравнению с пассивной. В ней нет большого количества упругих элементов, а управляющая поворотами колес механика может работать долгие годы. Правда при выходе из строя актуаторов или управляющей электроники, автоматика закрепляет колесо в нейтральном положении и подруливающий эффект пропадает.

Составлен Топ-10 лучших автомобилей в истории с подруливающей задней осью

Машины с управляемой задней осью горячо любимы автомобилистами за их особый нрав.

70_1.[6]

Ни для кого не секрет, что подобные автомобили впервые появились в Японии в 1985 году на модели Nissan R31 Skyline, автомобиле, который является синонимом инноваций. Тем не менее, технология была популяризирована Honda Prelude 1987 года, который был продан во всем мире.

Как и в случае с большим количеством инноваций, ценность новинок рулевого управления с годами уменьшилась. В то же время страховщики с осторожностью относились к счетам на ремонт подобных машин, так как он всегда оказывался дорогостоящим. После этого подруливающие задние колеса почти исчезли из продажи.

До тех пор, пока инженеры не осознали, что по мере того, как автомобили всех форм и размеров становятся все больше и тяжелее, активные системы рулевого управления задними колесами могут помочь сделать их более маневренными. Так, в рейтинг актуальных моделей и машин из прошлого, вошли 10 основных автомобилей, которые являются лучшими в данном сегменте.

79

1. BMW 850 CSi

Хотите узнать причину, по которой флагманская версия 850 CSi серии E31 8 стоит так дешево в наши дни? Его система Aktive Hinterachs-Kinematik (AHK) имеет привычку работать неправильно, и чаще всего это требует огромных затрат на исправление. Автомобиль был оснащен 5,6-литровым V12 мощностью 375 л.с. и выиграл BMW Motorsport. Проблема была в том, что в начале 1990-х годов машина стоила почти 80 000 фунтов стерлингов (около 7,3 млн руб.).

78

2. Honda Prelude

Honda Prelude была автомобилем, который привлек общественное внимание к рулевому управлению. Его система была способна управлять задними колесами так же, как передние, на 1,5 градуса и до рулевого входа 246 градусов. С помощью блокировки задние колеса могли двигаться в противоположном направлении на 5,33 градуса, что давало Honda компактный радиус разворота — всего 10 метров. Однако стоимость сложного рулевого механизма также не нравилась страховщикам.

77

3. Xedos 9

Торговая марка, принадлежащая Mazda, пользовалася скромным успехом в Великобритании с моделью Xedos 6, но большая машина – Xedos 9 — так и не стала популярной. Возможно, это потому, что британская версия лишилась активной системырулевого управления, доступной в японских версиях.

76

4. Lamborghini Urus

Lamborghini добился больших успехов с обновленным полноприводным Aventador S, с возможностью отключения одной из осей. Шасси суперкара потом досталось внедорожнику Urus. Это был ключевой элемент в создании высокопроизводительного внедорожника, который не испортил репутацию второго самого известного итальянского производителя спортивных автомобилей.

75

5. Mitsubishi 3000 GT

3000 GT получил почти такой же богатый набор опций, как DeLorean Дока Брауна: активная аэродинамическая система, полный привод, подруливающие задние колёса, адаптивная подвеска и два турбонагнетателя. Тем не менее, британские водители выбирали именно эту модель, вместо BMW или Porsche.

74

6. Ford F-150 Platinum ZF

Когда длина автомобиля составляет 5,8 метра, а круг разворота — около 14 метров, одной мысли о многоэтажной парковке, достаточно, чтобы покрыться холодным потом. Именно поэтому последний Ford F-150 получил систему рулевого управления задними колесами ZF. С тех пор Ford подал заявку на патент на такую систему на текущем F-150.

72_1

7. Porsche 911 GT3

Первым автомобилей марки, который получил активную заднюю систему рулевого управления стал 918 Spyder. Однако наиболее доступным стал 911 GT3. Инженеры компании проделали хорошую работу.

73

8. Ferrari F12TDF

Обладая мощностью почти 770 л.с., лимитированный Ferrari F12TDF также получил систему рулевого управления задними колесами, которую она назвала «виртуальной короткой колесной базой». Примечательно, что аппаратное обеспечение ZF прибавило всего 5 кг к весу в снаряженном состоянии, который был уменьшен на 110 кг по сравнению со стандартным F12. Технология рулевого управления особой модели после применялась в GTC4 Lusso и 812 Superfast.

71_1.[5]

9. Renault Megane RS

В хэтчбеке это может показаться излишним, но инженеры Renault Sport использовали в своих интересах рулевое управление с четырьмя колесами последнего поколения — 4Control — делая его регулируемым в зависимости от условий и идеально подходящим для трековых дней. Renault сообщает, что угол поворота рулевого колеса уменьшается на 40% по сравнению с Mégane без системы.

70_1.[5]

10. Nissan 300 ZX

В 1990 году Nissan изо всех сил пытался убедить британских водителей в том, что компания, наиболее известная по модели Micra, могла бы сотрудничать с Porsche, поэтому продажи 300 ZX вскоре замедлились до незначительного числа. Хотя модель имела много интересного, в частности возможность отключить аппаратное управление полным приводом High Capacity Active Steering (HICAS).

История появления подруливающих задних колес.

Совершенствование такого важного параметра, как управляемость, остается одним из приоритетных направлений при разработке новых автомобилей. Современные системы рулевого управления неплохо справляются со своими функциями, и разработчики в погоне за управляемостью, чаще всего идут по пути создания дополнительных устройств, не имеющих отношения к рулевому управлению .

К этим устройствам можно отнести антипробуксовочные системы и компьютерные системы управления курсовой устойчивостью.

Однако еще до массового внедрения микропроцессоров в системы управления автомобилем существовали разработки, позволявшие улучшить управляемости. К ним относятся и подруливающие задние колеса.

Примеры оснащения подвижной техники подруливающими задними колесами можно найти еще в начала двадцатого века. Этот принцип давно используется в погрузчиках, работающих в замкнутых тесных пространствах складов, в заводских цехах и пр. Подруливающая задняя подвеска еще в довоенные времена применялась в тракторах и внедорожниках, к примеру, в довоенном джипе Mercedes Kübelwagen G5.

Подруливающие задние колеса и теория прохождения поворота
Даже при наличии самой прогрессивной конструкции подвески, к примеру, многорычажной, при движении на высокой скорости серьезным фактором, влияющим на управляемость, становится инерция прямолинейного движения задних колес, сопротивляющихся повороту. При повороте рулевого колеса, когда передние колеса начинают двигаться влево или вправо в направлении поворота, задние неуправляемые колеса пытаются оставаться на прежней траектории.

Типы подруливающей задней подвески и схемы работы
В самых ранних системах — к примеру, на тракторах двадцатых годов прошлого века, угол подруливания был большим, до 15 градусов. С повышением максимальной скорости от таких больших углов пришлось отказаться. В современных автомобилях системы подруливающих колес обеспечивают поворот максимум на 5-8 градусов.

Задняя подруливающая подвеска делится на два вида — активную и пассивную.

Активная подруливающая подвеска
Если автомобиль оснащен активной подруливающей задней подвеской, все четыре колеса поворачивают сразу, реагируя на движение руля. В современных системах усилие от рулевого колеса на задние колеса передается не механически при помощи системы рычагов, а через команду электронного блока управления и втягивающие реле, иначе называемым актуаторами. Они передвигают задние рулевые тяги, схожие с теми, что применяются в основной системе рулевого управления.

Активная подруливающая подвеска работает в двух режимах. При движении на низкой скорости, к примеру, на автостоянке или при заезде в гараж, в момент, когда передние колеса повернуты вправо, задние поворачивают влево, и наоборот. Это дает возможность уменьшить радиус поворота на двадцать — двадцать пять процентов.

На высокой скорости схема работы меняется. При повороте передних колес влево, задние колеса подруливают в ту же сторону, но на меньший угол. За определением точного угла подруливания следит электронный блок управления, принимая в расчет показания датчика углового ускорения, датчика скорости и других, формируя оптимальный алгоритм прохождения виража.
Наибольшей известностью пользуются системы подруливающей задней подвески японских производителей. К примеру, компания Honda начала устанавливать в качестве опции подруливающие задние колеса на спорт-купе Prelude еще в 1987 году. В 1988 году такая же опция появилась у фирмы Mazda для моделеи 626 и МХ6. Американские производители также экспериментировали с подруливающими задними колесами. Система производства General Motors, носившая имя Quadrasteer, в качестве опции устанавливалась на внедорожники Suburban и Yukon, а также на пикап Silverado.
Система компании Nissan под именем HICAS в первые годы производства имела гидравлический привод и была объединена в единую схему с гидроусилителем рулевого управления. Система устанавливалась на заднеприводные автомобили Nissan и Infiniti. В середине девяностых от сложной и не слишком надежной гидравлической системы отказались в пользу привода от управляемых электроникой актуаторов. В 2008 году корпорация Renault-Nissan представила новую систему подруливающей подвески Active Drive в автомобилях Ranault Laguna.

Европейские производители также не остались в стороне. К примеру, современная система подруливающих задних колес в автомобилях BMW назвывается Integral Active Steering.

Пассивная подруливающая подвеска
Во многих современных автомобилях применена упрощенная система подруливающих задних колес, противодействующая инерции прямолинейного движения за счет использования в подвеске элементов, обладающих определенными физическими свойствами. Такой тип подруливающей подвески называется пассивным. В автомобилях с пассивным подруливанием задняя подвеска строится по особой геометрии, и, как правило с применением подвижной тяги Уатта. Система рассчитана так, что при прохождении виража на высокой скорости задние колеса за счет перераспределения сил в подвеске имеют тенденцию подруливать в ту же сторону, что и передние. Помимо геометрии эффект усиливается подбором сайлентблоков определенной формы и упругости. Такая конструкция существенно улучает стабильность автомобиля при повороте. Пассивной системой подруливающих задних колес оснащались, к примеру, автомобили Ford Focus первого поколения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *