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

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.

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.

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.

Revo Knuckle (поворотный кулак особой конструкции от Ford).

Данная система подвески была использована на авто Mk 2 . Ее разработка дала возможность автопроизводителю предоставить клиентам переднеприводные хот-хэтчи высокой мощности, которые не страдали от потери управляемости из-за увода автомобиля в сторону. Те счастливчики, которым удалось прокатиться на этом автомобиле скажут вам следующее, что Mk 2 Ford Focus RS полностью все-же не избавился от надоедливого «бага», во время интенсивного разгона руль все-равно вел себя не совсем естественно, на 100% измененная подвеска и самоблокирующийся не помогли в решении этой проблемы. Тем не менее это влияние было минимальным.

Интересный факт в разработке стойки подвески заключался в следующем, то что она (стойка) изначально была разработана для модельного ряда автомобиля Mondeo, который больше всего страдал от силового подруливания в своих мощных дизельных версиях. разработала свою систему подвески, которая смогла бы обрабатывать дополнительный крутящий момент без необходимости применения дифференциала повышенного трения. Хотя в автомобиле марки Focus RS как мы уже говорили, дополнительно был установлен дифференциал LSD из-за еще большего крутящего момента.

Как это работает? Давайте рассмотрим. Идея этой остроумной заключалась в том, чтобы разъединить функции рулевого управления и подвески передней оси. Решением «Форда» стала установка «кулака» на каждом из передних колес для того, чтобы обеспечить движение рулевого колеса и отделить его от рычагов подвески.

«Toyota» еще в конце 1990 годов первой выпустила автомобили с подобной системой подвески, носившей название «Super Struts «, но более поздние системы от и » » получили большее свое распространение. Современный автомобиль имеет у себя подобную установку, которая была разработана конкретно японским автопроизводителем. В компании она называется Dual Axis Strut Front Suspension и ее используют в передней подвеске с двумя опорными шкворнями и с электронно- регулируемыми амортизаторами.

Для улучшения показателей автомобиля на него также поставили и дифференциал ограниченного проскальзывания. Инженеры подсчитали, что силовое подруливание снижается примерно на 55%, если сравненивать ее с обычной подвеской.

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.

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.

Приводные валы равной длины.

Поскольку поперечно расположенные двигатели как правило страдают от силового подруливания, одним из первых решений разработанных автопроизводителями стала установка на машину приводов равной длины. Для реализации этого решения и приходилось устанавливать двигатель в нестандартном положении, это в дальнейшем приводило к эффекту недостаточной поворачиваемости.

Но тем не менее, при данном подходе к вопросу существовали и другие новаторские решения. Например, с использованием промежуточного вала вместо более длинного приводного вала, который присоединяли к коробке передач с одной стороны и другого вала равной и такой же длины с ее другой стороны. Некоторые компании выпускали и пускали в продажу для вторичного рынка валы даже большей длины, которые производителями предлагались в качестве опции. Результаты в этом случае могли сильно отличаться и только лишь в худшую сторону. Так как точность изготовления этих тюнингованных валов должна была быть очень высокой, чтобы обеспечить надежность и дальнейшую безопасность.

Другие решения включали в себя установку короткого полого приводного вала и цельного монолитного вала. Но не все эти решения работали, так как их производительность могла быть ограничена в поворотах, или в случае высокой мощности и большого крутящего момента.

История появления подруливающих задних колес. — DRIVE2

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 поворотаДаже 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 работыВ 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 подвескаЕсли 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 подвескаВо 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.

Самоблокирующийся дифференциал.

Последняя приведенная нами причина является главным фактором того, что эта система используется во многих спортивных «хэтчах» проданных уже по всему миру, так как оно способствует увеличению скорости прохождения поворотов в спортивной манере. Такие технологии дифференциалов ограниченного проскальзывания последнего времени, позволяют получить больший контроль для каждого колеса и улучшить устойчивость и само сцепление с дорогой при прохождении поворотов, а также и при движении по прямой. Смысл работы этой системы заключается в подтормаживании колеса, которое имеет тенденцию к потере сцепления с дорогой, подобно тем решениям с электронным управлением.

Как мы уже выяснили на примере автомобиля Ford Focus RS, такой опыт по созданию мощного управляемого переднеприводного автомобиля не всегда достигает своей абсолютной цели, даже с той же хорошей подвеской и с тем же механическим дифференциалом повышенного трения. Тем не менее можно сказать, что эти результаты все равно оказываются очень высокими.

Дифференциалы, управляемые электроникой.

Постоянно увеличивающаяся популярность «горячих хэтчбеков», которые должны достаточно хорошо управляться и обеспечивать надлежащие показатели мощности и крутящего момента, привели автопроизводителей к поиску решений регулирования крутящего момента. Одним из решений они видели использование в системе электронно-управляемых дифференциалов.

Концерн «Volkswagen» тоже использует у себя подобную систему. Немцы называют ее XDS XDS Electronic Differential Lock. Какое-то время назад они использовали на машинах функцию под названием EDL, а теперь система XDS стала ее эволюционным продолжением. Данная система оказалась более продвинутой, так как она действует на опережение, то есть не «ждет» пока колесо находящееся с внутренней стороны поворота начнет проскальзывать, имитируя тем самым для этого самоблокирующийся дифференциал.

Основа электронного дифференциала — это его датчики, они контролируют скорость каждого колеса по отдельности, а также скорость автомобиля, само положение дроссельной заслонки, угол поворота рулевого колеса и естественно передачу. Все параметры в реальном времени сравниваются с загруженными в компьютер значениями и когда электронная система определяет (согласно параметрам движения), что может произойти рулевое подруливание, то она тут-же активирует функцию XDS.

Данная XDS работает и активирует тормозную систему внутреннего колеса в повороте. Как объясняют в концерне «Volkswagen», уровень давления в системе колеблется от 5 до 15 бар. Система адекватно и четко срабатывает в большинстве таких случаев, по ощущениям ведет себя почти как «лайтовая» версия механического дифференциала повышенного трения. Тем не менее в дальнейшем это вызывает дополнительный износ передних тормозов, поэтому система не может выполнять свою задачу также качественно, как тот же механический LSD в высокопроизводительных вариантах автомобилей.

Подвеска HiPer Strut.

также как разработала свою специальную переднюю подвеску, которая позволила бы переднеприводным автомобилям испытывать меньшее влияние крутящего момента. Как мы уже выяснили выше, данная система работала путем отделения рулевого управления от подвески на передней оси, при помощи добавления улучшенных распорок.

Эта система чудесно выполняет свои функции, она не изменяет свойства рулевого управления и устраняет эффект «torque steer», поскольку позволяет уменьшить изменение развала колес тогда, когда транспортное средство приводится в движение по дуге, тем самым гарантирует нам, что шины автомобиля постоянно находятся перпендикулярно к дороге при прохождении поворотов.

Конечно, такая подвеска типа «Super Strut» добавляет машине веса и естественно стоимости, она усложняет систему переднеприводного автомобиля, но для достижения качественной работы приходится всегда чем-то жертвовать и как обычно переплачивать. Наряду с мощными версиями автомобиля Opel/Vauxhall Astra и моделью Insignia в Европе, «GM» также использовали систему HiPer Strut на своих авто-моделях Buick LaCross CXS и Buick Regal GS.