在一般汽車,以操縱方向盤使前輪的輪胎轉(zhuǎn)向發(fā)揮轉(zhuǎn)彎機能,但四輪轉(zhuǎn)向是后輪的輪胎也可轉(zhuǎn)向之系統(tǒng)。四輪轉(zhuǎn)向(4WS:4wheelsteering)之目的,在低速行駛時作逆相轉(zhuǎn)向(前輪與旋轉(zhuǎn)方向為逆向)使旋轉(zhuǎn)時小轉(zhuǎn)彎性能良好,中高速時為同相轉(zhuǎn)向(前輪與旋轉(zhuǎn)方向為同方向),以提高在高速時之車道變換或旋轉(zhuǎn)時操縱穩(wěn)定性。
(1)4WS車之小轉(zhuǎn)彎能
汽車在低速旋轉(zhuǎn)時,車輛行進方向與輪胎方向大概可視為一致,在各輪大部份不會產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力(cornering force )。四輪行進方向的垂直線會交于一點,車輛就以該點為中心(旋轉(zhuǎn)中心)旋轉(zhuǎn)。
請參閱圖A 低速旋轉(zhuǎn)時之行車軌跡,二輪轉(zhuǎn)向(2W5)車(前輪轉(zhuǎn)向)時,因為后輪不轉(zhuǎn)向,旋轉(zhuǎn)中心差不多在后軸的延長線上。
圖A
4WS車的情形,是把后輪逆相轉(zhuǎn)向,旋轉(zhuǎn)中心比2WS車更靠近車輛,亦即回轉(zhuǎn)半徑較小。在低速旋轉(zhuǎn),前輪轉(zhuǎn)向角若相同,則4WS車的回轉(zhuǎn)半徑可較小,小轉(zhuǎn)彎性能良好,內(nèi)輪差也可縮小。在轎車時,后輪逆相轉(zhuǎn)向s度,則最小回轉(zhuǎn)半徑約為50公分,內(nèi)輪差可減少10公分。
(2)4WS車在中高速之旋磚性能
直向行進之汽車轉(zhuǎn)彎時,由車輛的重心點變化行進方向的公轉(zhuǎn),與該重心點周圍的車輛自轉(zhuǎn)之兩種運動合成來進行。圖B 表示2WS車高速旋轉(zhuǎn)時之車輛狀況。首先,若前輪進行轉(zhuǎn)向,前輪胎就產(chǎn)生滑動角α,并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力,車身開始自轉(zhuǎn)。結(jié)果,使車身偏向后輪也產(chǎn)生滑動角β,后輪也產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)向心力,四輪的力量就分擔自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)力,隨著取得平衡進行旋轉(zhuǎn)?墒撬俣扔呦蛐牧υ龃螅虼伺c其取得平衡之旋轉(zhuǎn)向心力也不得不增大,給與前輪更大的滑動角不得不產(chǎn)生大的旋轉(zhuǎn)向心力,而且,因為后輪也會給與相似的滑動角,就發(fā)生使車身產(chǎn)生更大的自轉(zhuǎn)運動之必要性。可是,速度愈高更增加車身自轉(zhuǎn)運動之不穩(wěn)定性,容易產(chǎn)生車輛旋轉(zhuǎn)(spin)或橫滑。
圖B
圖C
理想的高速度旋轉(zhuǎn)運動,應使車身方向與車輛行進方向盡量一致,以抑制多余的自轉(zhuǎn)運動,使前后輪能產(chǎn)充分的旋轉(zhuǎn)向心力。如圖C 所示,在4WS車中,使后輪同相轉(zhuǎn)向后輪也產(chǎn)生滑動角α,使與前輪的旋轉(zhuǎn)向心力平衡以抑制自轉(zhuǎn)運動。結(jié)果,使車身方向與車輛行進方向一致就可期待穩(wěn)定的旋轉(zhuǎn)。
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