4ws что это такое в машине
4ws — неплохая штука
Система 4WS — это система, обеспечивающая маневрирование автомобиля, путем поворота четырёх колёс, а не двух, как на большинстве обычных автомобилей. При движении с обычной скоростью эта система обеспечивает одновременный поворот передних и задних колёс в одном направлении, чем обеспечивается улучшение устойчивости автомобиля на дороге, причём задние колёса поворачиваются на гораздо меньший угол, нежели передние. При движении с маленькой скоростью ( примерно до 10 км/ч ), например на стоянке, передние и задние колёса поворачиваются в противоположные стороны, тем самым уменьшая радиус поворота и повышая » вёрткость машины «
Работает система 4WS в двух режимах. На малой скорости задние колеса поворачиваются в сторону, противоположную передним, и при маневре той же кривизны руль нужно будет вращать на меньший угол. То есть чувствительность рулевого управления будет выше, а вдобавок автомобиль станет более маневренным. К примеру, при развороте передние колеса будут вывернуты до упора влево, а задние — вправо на угол до восьми градусов. Радиус разворота при этом уменьшится на 15% по сравнению с обычным автомобилем и составит всего 4,7 метра!
А при движении на большой скорости — в быстром вираже или при перестроении из ряда в ряд на автостраде, — задние колеса с помощью системы 4WS, наоборот, будут поворачиваться на небольшой угол в ту же сторону, что и передние.
4 WS — это…
Технология 4WS (4 Wheel Steer, 4 управляемых колеса, полноуправляемый автомобиль) — технология, обеспечивающая рулевое управление не только передних колес автомобиля, но и задних. Широко применяется на специальной, строительной и военной технике (многоосные тягачи, длиннобазные трехосные автобусы, военные джипы и т.д.), в серийном легковом автомобилестроении широко применялась только в диапазоне 1987-2001 годов. В настоящее время присутствует только на нескольких премиум-моделях.
Бесспорное первенство в легковых 4WS-системах принадлежит японскому автопрому (Toyota, Nissan, Honda, Mitsubishi, Mazda и их премиум-клоны). Просто потому, что больше их серийно почти никто не делал 🙂
После войны экспериментальные модели с 4WS создавала, в частности, фирма Audi (ниже — модель Audi 100 4WS, 1970-е годы):
Принцип действия 4WS
4WS преследует три разные цели, достигаемые одним и тем же решением (изменением мгновенного радиуса поворота):
получить переменную чувствительность автомобиля к повороту руля («острый руль» в парковочно-маневренных режимах и «длинный руль» в скоростных трассовых режимах);
улучшить маневренность в зоне низких («парковочных») скоростей;
повысить устойчивость в зоне высоких («трассовых») скоростей.
На картинке ниже:
1 — автомобиль со всеми управляемыми колесами на высокой скорости;
2 — обычный автомобиль;
3 — автомобиль со всеми управляемыми колесами при маневрировании во время парковок или разворотов на малой скорости.
4 WS — система управления 4-мя колёсами.
Решил поделиться информацией с теми, кого это заинтересует. Итак, система 4WS — расшифровыается это как «4 wheels steering», говоря по-русски — 4 управляемых колеса. Преимущества полноуправляемого автомобиля очевидны, но система не получила широкого распространения, ввиду того, что помимо неоспоримых плюсов, имелись и минусы, о которых я расскажу ниже.
Первая подобная система появилась в 1987 году, на одной из модификаций автомлюиля Honda Prelude.Естественно, что остальные японские производители не обошли стороной этот момент, и уже в течение пары лет подобные системы были установлены на автомобилях Mitsubishi, Mazda и Toyota. Это явление коснулось лишь японских автопроизводителей по причине большого количества транспортных средств на квадратный километр, и вытекающих отсюда усложненных условий парковки и маневрирования.
Несмотря на попытку многих автопроизводителей переплюнуть друг друга, самую простую, недорогую и легкую систему (
15 кг) предложила именно Хонда.
Теперь давайте рассмотрим для чего всё это собственно нужно?
Одно из очевидных преимуществ — повышенная маневренность в стесненных городских условиях, и при парковке.
Второй момент — повышенная устойчивость при резких маневрах на высокой скорости.
У системы 4WS два режима работы, которые привязаны к скорости автомобиля. На невысоких скоростях при повороте руля в одну из сторон, задние колёса поворачиваются в сторону противоположную передним, тем самым сильно сокращая радиус поворота, или разворота.
На скорости задние колёса поворачиваются в ту же сторону, что и передние, тем самым обеспечивая увеличение мгновенного радиуса поворота, это приводит к уменьшению сил инерции, которые действуют на автомобиль, а это позволяет ему изменить траекторию, практически без риска сорваться в занос.
Вот здесь появляется вопрос «Каковы пределы?»
Отвечу так — для того, чтобы управлять автомобилем оснащенным такой системой нужна практика и привычка, ведь заносы все таки случаются, как раз из-за работы системы они происходят с легким запаздыванием, и человека неопытного могут застать врасплох, но я надеюсь, что немного людей, которые будут на скорости 120 км/ч пробовать вписаться в 90 градусный поворот.
Принцип работы системы основан на двух датчиках(на Прелюдах 4-го поколения датчиков было 3), один из которых установлен на рулевой рейке, а другой — под рулевым колесом, так же используется датчик скорости, все эти показания отправляются на блок управления 4ws, который собственно и отдает команды на электропривод задней оси.
Теперь о минусах: Система достаточно капризна, чаще всего выходят из строя датчики, и возникают люфты на металлических частях механизма управления, ввиду износа. Но весь механизм вполне ремонтопригоден, и достаточно 1 раз привести его в чувство, и он будет работать достаточно долго.
Единственный нюанс — автомобилям оснащенным такой системой необходим специализированный сход-развальный стенд, и процедура настройки датчиков, но это вполне возможно сделать на СТО официального дилера Хонда.
Дело техники. Кто и зачем возрождает полноуправляемое шасси, которое успели «похоронить»
Стоимость может похоронить любое благое начинание. В автомобилестроении факт, когда цена вопроса перевешивала многочисленные достоинства той или иной конструкции, подтверждался неоднократно. Тем не менее перспективы, открывающиеся в случае внедрения многообещающей разработки, раз за разом подталкивали инженеров не останавливаться и искать выход из тупикового положения.
История автомобилей с полным управлением как нельзя лучше подтверждает сказанное. Транспортные средства, где управлением заведуют не только передние, но и задние колеса, давно не новость. И хотя известны они не меньше 100 лет, встречались подобные конструкции редко и в основном на военной и специальной технике, при производстве которой стоимость не имеет решающего значения.
Однако о применении полного управления в серийных легковых моделях всерьез заговорили лишь после подведения итогов европейского конкурса на звание «Лучший автомобиль 1988 года». Третье и четвертое места в нем заняли Honda Prelude и Mazda 626, а на итоговое положение этих моделей повлияло использование в их конструкции передовых технических решений, в первую очередь системы полного управления, в которой поворачивающимися были все четыре колеса автомобилей.
Выгоды от применения полного управления заключались в изменении радиуса поворота автомобиля. Поворачивая, любое транспортное средство движется по кривой, мгновенный центр которой находится в месте пересечения перпендикуляров к направлению движения всех его колес. Если бы при маневрировании на небольшой скорости в стесненных условиях задние колеса поворачивались в направлении, противоположном повороту передних колес, радиус поворота стал бы меньше, что улучшило бы возможности для маневров.
Уменьшилась бы и ширина коридора движения, образуемого по причине того, что при движении вперед и маневрировании неуправляемые задние колеса не следуют по траектории передних колес, а срезают ее по кратчайшему пути, что вызывает увод кузова в сторону поворота. Маневрирование в пространстве, ограниченном препятствиями справа и/или слева в зависимости от того, в какую сторону поворачивает автомобиль, требует аккуратности, ибо грозит повреждениями кузова и препятствий.
На модификации Honda Prelude образца 1997 года, укомплектованной третьим после наделавшего шума на конкурсе «Лучший автомобиль 1988 года» поколением системы 4WS (4 Wheel Steering), радиус поворота составлял 4,7 м, тогда как у обычной версии этого автомобиля он был 5,5 м. А на Mazda Xedos 9 тех же лет система 4WS позволяла ехать по кругу на пятачке диаметром 10,5 м, в то время как такому же автомобилю с одними передними управляемыми колесами на подобный маневр требовалась площадка диаметром 12,2 м.
И это еще не все. Если при скоростном движении в вираже одновременно с поворотом передних колес в ту же сторону довернуть и задние колеса, радиус поворота автомобиля увеличится. При этом уменьшатся боковые силы, стремящиеся увести автомобиль с траектории, вызвать его занос и даже опрокидывание, ведь центробежная сила обратно пропорциональна радиусу поворота.
В свою очередь центробежная сила прямо пропорциональна квадрату скорости. Это означает, что система 4WS позволяет машине, сохраняя устойчивость и направление движения, безопасно миновать поворот либо объехать препятствие, внезапно появившееся на пути следования, на более высокой скорости, чем потребовалось бы для выполнения таких же маневров автомобилю, имеющему только передние направляющие колеса.
В частности, в то время как обычная Mazda Xedos 9 проезжала тестовую «змейку» с пилонами, установленными в 10 метрах друг от друга, со скоростью 101 км/ч, Xedos 9 4WS справлялся с этим же упражнением, развивая 126 км/ч.
Как видим, преимущества системы 4WS ощутимы, но теперь необходимо вспомнить про то, сколько за них требовалось заплатить. 20 лет назад вклад 4WS в общую стоимость автомобиля оценивался примерно в 5000 долларов.
Это объясняет, почему автомобили с передними и задними управляемыми колесами не получили широкого распространения и пользовались ограниченным спросом. Впереди планеты всей оказалась Япония, фактически лишь на ее внутреннем рынке находились отдельные желающие выложить указанную немалую сумму взамен решения проблем с маневрированием и парковкой в перенасыщенных транспортом городах и при движении по горным дорогам, изобилующим быстрыми поворотами. Кроме Daihatsu, Isuzu и Suzuki, все другие японские марки имели в производственных программах полноуправляемые модификации некоторых своих моделей.
В 2001 году к процессу подключились американцы.
В General Motors пришли к выводу, что система 4WS, улучшая маневренность автомобиля в ограниченном пространстве, должна прийтись ко двору многочисленным владельцам столь любимых в Новом Свете громоздких и неповоротливых внедорожников и пикапов, особенно тем из них, кто регулярно использовал машину для буксировки прицепов.
Увы, все старания, начиная с рекламной кампании под лозунгом «Пора по-другому взглянуть на маневренность джипов и пикапов», предварявшей рыночный дебют GMC Yukon и Sierra, Chevrolet Silverado и Suburban с системой полного управления, получившей название Quadrasteer, а затем последовательного снижения стоимости этой опции с 5500 до 2000 долларов, пошли прахом.
Через три года после начала продаж General Motors, убедившись, что даже последняя цена не подстегнула спрос на модификации со всеми поворачивающими колесами, объявила, что отказывается от производства Quadrasteer себе в убыток.
Однако достоинства полного управления при нем и остались. Поэтому продолжаются и попытки внедрения 4WS на легковых автомобилях. Очередную попытку вдохнуть в полное управление жизнь предприняла компания Audi, которая, поэкспериментировав с 4WS в 1970-х, тогда дальше изготовления опытных образцов пойти не рискнула.
В результате Audi Q7, представленная в 2015 году, стала первой серийной моделью марки, для которой под заказ предлагается полное управление. И хотя называется эта опция управляемой задней подвеской, речь идет об одновременном согласованном повороте колес передней и задней осей в одну и ту же сторону либо в разные стороны в зависимости от скорости автомобиля и дорожной ситуации. В частности, для улучшения маневренности и уменьшения ширины коридора движения передние и задние колеса в разные стороны поворачиваются только при скорости ниже 60 км/ч. При движении с более высокими скоростями все колеса поворачиваются в одну сторону.
Задняя подвеска Q7 состоит из пяти рычагов на каждое колесо. Поворот заднего колеса осуществляется благодаря перемещению одного из этих рычагов в ту или иную сторону. При обычном исполнении подвески этот рычаг закреплен между подрамником и ступицей колеса.
В варианте управляемой подвески, рычаг становится активным и превращается в направляющую тягу, которая крепится не к подрамнику, а к установленному на подрамнике заднему рулевому механизму с электроприводом. Но поворотные кулаки, как для передних колес, не предусмотрены. Угол поворота задних колес не превышает 5 градусов, поэтому изменение углов поворота обеспечивается за счет эластичности сайлент-блоков в соединениях рычагов подвески с подрамником, а в поворотных кулаках нет необходимости.
Электродвигатель трехфазный бесщеточный синхронный. Ток для него создается выходным силовым каскадом. Электромотор через ременную передачу вращает гайку ходового винта рулевого механизма. Вращение гайки преобразуется в прямолинейное перемещение ходового винта и закрепленных на нем направляющих тяг. В какую сторону под воздействием направляющих тяг повернутся колеса, зависит от направления вращения электродвигателя. Максимальный ход винта из среднего положения составляет 9 мм, что соответствует наибольшему углу поворота задних колес примерно на 5 градусов.
Так это работает, но сколько такое удовольствие может стоить? Судя по прайс-листам, стать владельцем Q7 со всеми поворачивающимися колесами можно за сумму, эквивалентную примерно 1400 долларам. Однако помимо снижения стоимости системы Audi по сравнению с тем, что выпускалось ранее, любопытен еще и выбор модели.
4ws Часть 2. Принцип работы, диагностика.
Исходя из просмотренного, как человек с техническим складом ума, логично предположил, что один из наших моторчиков отвечает за переключение режимов, а второй — крутит колеса влево-вправо, в зависимости от нужды. Однако, после первой же ревизии моторчиков (замена щеток), стало ясно, что это физически невозможно.
Как видно, несмотря на то, что моторчика два, выходят они через один вал. Значит теория не верна и на самом деле оба моторчика выполняют примерно одну и ту же функцию. Возникает логичный вопрос, зачем же тогда два моторчика? Ответ я понял, когда собирал из двух нерабочих редукторов с моторчиками, один рабочий. Суть в том, что один из моторчиков рассчитан на большую тягу (соответственно менее скоростной), второй же наоборот — меньше тяга, быстрее крутит. Как я понял, сделано для того, чтобы не убивать один мотор, а разделить по нагрузкам, т.к. на скорости нужно меньше усилие для поворота колес.
1- главный электродвигатель, 2- электродвигатель заднего хода
Коды неисправностей системы 4WS (Toyota)
Коды самодиагностики считываются по числу вспышек индикатора «4WS» при замкнутых выводах «TC»-«E1» разъема DLC1 под капотом и включенном зажигании.
11 Электронный блок управления 4WS
12 Неисправность главного электродвигателя заднего рулевого механизма
13 Неисправность привода управления рулевым механизмом
21 Короткое замыкание в системе главного электродвигателя
22 Разрыв цепи в системе главного электродвигателя
23 Блокировка главного электродвигателя
24 Неисправность в работе главного электродвигателя
31 Разрыв в системе электродвигателя заднего хода
32 Неисправность в работе электродвигателя заднего хода
41 Неисправность датчика частоты вращения левого переднего колеса
42 Неисправность датчика системы 4WS
43 Неверная работа датчика системы 4WS
Простейший вариант проверки работоспособности системы 4ws
Допустим вы хотите купить автомобиль, с системой 4ws. Вот нужно проверить работоспособность системы.
1. Стоим на месте, заводим машину крутим руль. Задние колеса должны крутиться в противоположную сторону.
2. Выкручиваем полностью руль в любую сторону (к примеру вправо). Нажимаем кнопку Rev2ws, включаем заднюю передачу. Задние колеса должны стать ровно (как у обычной машины.
3. Даже если первые два пункта пройдены удачно, нужно проверить работу на большой скорости.
Проверка работы на большой скорости
Замкните выводы «Е1» — «Ts», «E1» — «Tc» и включите зажигание.
Вращая рулевое колесо, убедитесь, что задние и передние колеса поворачиваются в одну сторону.
Что же происходит, когда система работает некорректно?
Бытует мнение, что неисправная система 4ws, автоматом становится в «режим трассы» (якобы «аварийный» режим). Фигня все это. При наличии неисправности, 4ws зависает в том режиме, в котором оно уперлось в «тупик». У меня оно клинило и в режиме трассы, и в режиме парковки, а иногда даже ровно колеса заклинивали.
Какие режимы есть у 4ws?
Режима всего три (не считая кнопочек).
1. 0-40 км/час ( режим парковки), задние колеса крутятся в противоположную сторону от передних, дабы уменьшить радиус поворота.
2. 40-60 (режим овоща), задние колеса становятся ровно, как у обычной машины.
3. 60+ (режим трассы), задние колеса крутятся в ту же сторону что и передние (меньше вероятность заноса на скорости).
У меня сеть кнопка sport и rev2ws. Как это связано с 4ws? что делают эти кнопки?
По поводу спорта, изначально думал что оно будет всегда колеса ставить в режим трассы, но потом пришел к тому, что при нажатой кнопке, увеличивается угол поворота задних колес.
Sport — увеличивает угол поворота задних колес.
Rev2ws — При нажатой кнопке, когда включаем заднюю передачу, задние колеса будет становится ровно, т.е. как у обычной машины. Зачем это нужно? Ответ в картинке снизу.
Вот я и поделился тем, что сам не мог найти в интернете, либо даже если находил, то это давалось очень сложно и по чуть-чуть.
Кому интересно, напоминаю:
4ws Часть 1.