Fordon blir mer tekniskt komplexa, fysiskt större och väldigt tunga – Jag tittar på dig, GMC Hummer . En del av det beror på ökade säkerhetsstandarder för vältrisk, offsetträffar och behovet av höghållfast stål i ett fordons krockstruktur, men säkerhet är inte den enda orsaken. Det finns också ett överflöd av elektrifierade erbjudanden som ökade vikten tack vare täta batterisystem.
Oavsett resonemanget bakom den här trenden att skala upp, är resultatet detsamma:taskig hantering. Vikt och storlek ger fruktansvärt långsamma riktningsändringar. Det gamla ordspråket om svårigheten att kurskorrigera ett skepp kommer att tänka på. Konsumenter efterfrågar dock fortfarande sportbilshantering från deras Rolls-Royce Cullinans på 6 000 pund, vilket är anledningen till att fyrhjulsstyrning snabbt har blivit en av de mekaniska stöttepelarna i bilvärlden.
Termen fyrhjulsstyrning har några varianter, såsom fyrhjulsstyrning och bakhjulsstyrning (som i Teslas senaste Cybertruck-meddelande). Med så många termer och till och med varumärken som flyter där ute, kan det bli mycket förvirrande för en vanlig person att bläddra igenom den senaste Porsche-broschyren.
För att bättre belysa bakhjulsstyrning, som uppfanns 1893, The Drive's Guides &Gear-sektionen sammanställer den ultimata förklaringen om fyrhjulsstyrningssystem, hur de fungerar, vem som tillverkar dem och hur de påverkar din åkturs prestanda. Låt oss rulla igång.
Bakhjulsstyrning är en mekanism som, när ratten vrids, aktiverar bakhjulens vinklar och antingen vrider dem i tandem med framhjulen eller i motsatt riktning för att bättre öka ett fordons låg- eller höghastighetsrörlighet.
Vi kommer in på de olika typerna av bakhjulsstyrning om ett ögonblick, men den allmänna utgångspunkten för dessa system är att använda en uppsättning hydrauliska eller elektriska ställdon för att byta tån på bakhjulen.
Tå hänvisar till vinkeln ett hjul pekar in eller ut från bilen, därav termerna "toe in" och "toe out". Tå kan också beskrivas som negativ och positiv. I de flesta situationer hänvisar tå till en bils framhjul och, beroende på om båda hjulen pekar in eller ut, påverkar det bilens höghastighetsstabilitet (toe in) eller låghastighets agility (toe ut).
Vid bakhjulsstyrning ändrar fordonets system båda bakhjulens tå i tandem, vilket innebär att bakhjulen rör sig åt höger eller vänster samtidigt så att de pekar i samma riktning. Detta är raka motsatsen till hur tå fungerar på ett fordons framhjul.
Även om varje system är unikt, är den resulterande rörelsen från bakdäcken i fyrhjulsstyrning exakt densamma i olika system. När föraren vrider på ratten i låga hastigheter, svänger framhjulen i färdriktningen medan bakhjulen svänger i motsatt riktning, vilket effektivt minskar bilens svängcirkel. Detta gör låghastighetsmanövrar snabbare och enklare.
Styrning i högre hastigheter vrider både fram- och bakhjulen i samma riktning för ökad stabilitet i hög hastighet. Vad det betyder i prestandavärlden är att du kan ha ett långt, något tungt fordon som en Porsche Panamera, hålla jämna steg med en sportbil med kortare hjulbas som en Porsche 911.
Dessa system ger också större, tyngre fordon bättre prestanda än de skulle ha gjort om bara framhjulen svängde. Detta syns i exempel som Lamborghini Urus, Bentley Flying Spur och Mercedes-Benz S-klass.
Olika tillverkare har olika lösningar på bakhjulsstyrning, även om de alla tjänar samma syfte. Vissa förlitar sig på endast mekaniska system, såsom Nissans gamla HICAS-system (High-Capacity Actively Controlled Steering), medan de flesta använder elektromekaniska versioner, såsom Audis dynamiska fyrhjulsstyrningssystem, Porsches bakaxelstyrning och Active Kinematics Control (AKC)-system som levereras av ZF till tillverkare som Ferrari och Cadillac.
Återigen fungerar dessa två system praktiskt taget identiskt genom att byta bakhjulens tå in eller ut, men de skiljer sig åt på vad som aktiverar dem. I ett mekaniskt system som Nissans HICAS, som inte har använts i Nissans sedan R34-generationen GT-R eller i Infinitis sedan G37, användes hydraulik som drivs av servostyrningspumpen för att aktivera hjulen. Hastighetssensorer skulle sedan användas för att bestämma åt vilket håll bakhjulen skulle svänga och hur mycket. Hondas Prelude Si 4WS hade ett liknande system.
Elektromekaniska fyrhjulsstyrningssystem är nu mycket vanligare och mer avancerade än de tidigare versionerna. Styrda av bilens ECU och ett antal sensorer längs dess drivlina, erbjuder dagens fyrhjulsstyrningssystem mycket mer exakt hjulplacering, vinklar och kapacitet än sina föregångare.
Även om grundresultatet är detsamma, skiljer sig tillverkarna också åt i hur mycket styrvinkel bakhjulen tillåter, allt från 1 till 15 grader.
Här är uppkomsten av fyrhjulsstyrning i den populära tidsandan, O.G. fyrhjulsstyrda sportbilar.
Även om Nissans HICAS-system är känt för sin användning i Skyline GT-R-plattformen, var det inte det första som fick det. Systemet visades första gången 1985, men dess första praktiska tillämpning var på 1986 års Skyline GTS.
HICAS utvecklades på Nissan av fadern till Skyline, Shin'ichiro Sakurai. Chefsingenjören arbetade för Prince innan den införlivades i Nissan och var starkt involverad i den vilda R380. Han var också känd för sitt sätt med ord. Det gäller hans beskrivning av hur han föreställde sig HICAS.
Naganori Ito, personen Sakurai valde för att så småningom efterträda honom, beskrev en gång vad hans mentor ville ha från HICAS-systemet:
"Den grundläggande filosofin för Skyline är att leverera tillförlitlighet och enastående körprestanda. Idealet är en bil som är helt trogen förarens avsikter. Det är samma sak som att en häst och ryttare blir ett när ryttaren är på hästryggen och hästen är i rörelse. En häst genererar framdrivning genom att trycka av med bakbenen och applicera vridmoment för att flytta sig själv framåt. Det är ganska naturligt. Detta är ett bra exempel på det bakhjulsdrivna systemet i bilar. Men om man observerar en hästs rörelse närmare, ser man att den också trycker från marken med frambenen, och den styr även rörelseriktningen med bakbenen. För att duplicera detta behöver bilar fyrhjulsdrift och fyrhjulsstyrning. Dessa är funktionerna i ATTESA- och HICAS-systemen.”
Nissan förklarar hur HICAS fungerar så här:
"Tidigare HICAS-versioner använde hydraulik för att styra bakhjulen. Hydraulsystemet drevs av servostyrningspumpen och använde hastighetssensorer för att bestämma hur mycket och i vilken riktning man skulle styra bakhjulen. Senare versioner, kallade Super HICAS, flyttade till ett elektriskt ställdon för det bakre styrstället, vilket gjorde systemet mycket lättare. Super HICAS använder indata från en hastighetssensor och rattvinkelsensor via systemets HICAS-dator för att avgöra hur snabbt du kommer in i en sväng och justerar vinkeln på bakhjulen för att matcha körförhållandena. HICAS och Super HICAS bakhjulsstyrning är begränsad till ungefär en grad i båda riktningarna.”
Utöver Skylines var Nissans Z32-generation 300ZX, 180SX och 240SX, samt Infinitis M35, M45, Q45 och Q37 också specifierade med HICAS och Super HICAS.
Prelude Si 4WS är inte precis något du skulle tro att Honda skulle ta fram i slutet av 1980-talet. Vid närmare eftertanke, om man betänker att mycket av den perioden var Escobar-producerad neon, så är en het ekonomibilbaserad fyrdörrars med fyrhjulsstyrning all vettig i världen.
Grundförutsättningen för Prelude Si 4WS fyrhjulsstyrning kom ur Hondas önskan att "driva bilens hantering och manövrerbarhet till en ny dimension." Honda började utveckla Preludes 4WS-system 1977, som producerade ett styrvinkelberoende fyrhjulsstyrningssystem. Ett rent mekaniskt system använde Preludes fyrhjulsstyrning två styrväxellådor, en fram och en bak med en mittaxel som mekaniskt förbinder de två.
Honda skickade över Prelude Si 4WS:s ursprungliga pressmeddelande, som hade en detaljerad beskrivning av hur systemet fungerade.
"När föraren vrider på ratten, orsakar kuggstångsmekanismen i den främre styrväxellådan att kuggstången rör sig i sidled", enligt releasen. "Denna kuggstång styr framhjulen. Samtidigt roterar den en utgående kuggaxel via en annan kuggstång inuti växellådan. Denna utgående pinjongaxel överför rattens rotation till den bakre styrväxellådan via mittaxeln. En slagstång inuti den bakre styrväxellådan rör sig i axiell riktning för att styra bakhjulen via dragstängerna.”
Hur det fungerade i förhållande till bilens hastighet är ännu vildare.
"För rattingångar på mindre än cirka 140 grader från läget rakt fram, rör sig utgångsslaget i en riktning", står det i meddelandet. "För vinklar större än så, minskar slaget och den relativa rörelsen bakåt gradvis och mjukt och vänder så småningom i motsatt riktning. Således innehåller den bakre styrväxellådan en mekanism som successivt vänder utgångsriktningen som svar på storleken på styrinsatsen."
Honda tillägger:"Mekaniskt, när ratten först vrids bort från läget rakt fram, styr bakhjulen i samma riktning som framhjulen. Men när styrinsatsen ökas och hjulet vrids mer än en angiven mängd, cirka 240 grader, börjar bakhjulen sedan styra i motsatt riktning.”
När Väg och spår testade Prelude Si 4WS 1987, den överträffade faktiskt en Porsche och en Ferrari i ett slalomtest. Hondas 4WS-system i Prelude fortsatte under de följande två generationerna, även om Preludes sista generation var ett alternativ för endast Japan och endast i Si- och SiR-modellerna.
Även om vi bara känner till den mäktiga Mitsubishi 3000GT VR-4 i USA, kan dess enda GTO-linje spåras till Galant VR-4 och introduktionen av Mitsubishis Dynamic Four-system. Till skillnad från andra här, var Mitsubishis Dynamic Four inte ett ensamt system, det inkluderade också fyrhjulsdrift, fyrhjulsstyrning, fyrhjulsoberoende fjädring och fyrhjuls ABS, därav namnet.
Galant VR-4 lanserades 1987 och var uppkomsten av inte bara 3000GT utan också den allsmäktiga Lancer Evolution. Och denna proto-rallybil skapade inte bara Dynamic Four utan även Active ECS för de tvåhjulsdrivna modellerna, det första aktiva fjädringssystemet på marknaden. Mitsubishi såg de två som motsatta sidor av samma mynt och kallade paraplyet sitt Active Footwork System, vilket är ett bra namn för en uppsättning system.
Enligt Galants ursprungliga pressmeddelande:"Active Footwork System som antogs för Galant denna gång är ett generiskt namn för Active Four (fyrhjulsdrivna modeller) och Active ECS (tvåhjulsdrift), som huvudsakligen består av följande fjädringssystem för att skapa mer utrymme för körning från låga till höga hastigheter och för att göra själva körningen enklare i en ålder av hög prestanda. Det är ett revolutionerande nytt system som ytterligare förbättrar fordonets dynamiska prestanda när det gäller acceleration, kurvtagning och bromsning genom att öka greppet mellan varje däck och vägbanan.”
När det gäller fyrhjulsstyrningssystemet, enligt releasen, är det ett helt hydrauliskt system som är känsligt för fordonshastighet och styrkraft för att ytterligare förbättra styrresponsen i medelhög till hög hastighet. Hur det fungerar är genom hydraultryck som skickas till bakarmslederna på den bakre fjädringen upp till 1,5 grader, även om det beror på styrkraften och fordonets hastighet på mer än 31 mph.
Tre år senare introducerade Mitsubishi 3000GT (GTO i Japan) med Active Footwork System och slagordet "The GTO. Designad för att göra det möjligt för förare med alla förmågor att njuta av dess höga prestandanivåer - säkert, njutbart och som de vill."
Enligt GTO:s ursprungliga japanska pressmeddelande fungerade fyrhjulsstyrningssystemet som sådant:"Ett hydrauliskt manöverdon är anslutet till en mellanled på änden av den bakre armen. Ställdonet regleras av en pump för bakhjulsstyrning som är kopplad till framhjulsservohydraulikkretsen, så att bakhjulets styrvinkel är proportionell mot framhjulsstyrningen. Bakhjulsstyrningsvinkeln är proportionell mot fordonshastigheten eftersom bakhjulsstyrningspumpen tillför olja i mängder i förhållande till bakhjulens rotationshastighet.”
Parat med antingen en naturligt aspirerad V-6 eller en dubbelturboladdad V-6 i 3000GT VR-4, byggdes 2+2 sportbilen för att gå upp mot Skyline GT-R, Supra och RX-7, och kom också med aktiv aerodynamik både fram och bak. 3000GT/GTO:s släpp kom också under "gentleman's agreement"-perioden för japanska prestandabilar, vilket innebar att prestandabilar var begränsade till cirka 276 hästkrafter, åtminstone på papperet. En mer exakt siffra för 3000GT VR-4 var dock troligen 300-350 hästkrafter.
Vad som är intressant är att även om vissa av dessa system överfördes till det nyligen namngivna Super All-Wheel Control-systemet (S-AWC) för Mitsubishi Lancer Evolution, direkt ättling till Galant VR-4, tog det inte över de fyra- hjulstyrningssystem — inte heller Pajero Evo.
Quadrasteer från General Motors är definitivt gruppens udda, men det förtjänar lite uppmärksamhet som den första applikationen för fullstora pickupbilar. Tyvärr för GM varade det inte länge.
Lastbilar i USA är big business. Det kan vara decenniets underdrift, men mängden forskning och utveckling som spenderas på att ena upp konkurrensen är vild. Allt ligger på bordet när det gäller vad tillverkare kan erbjuda sina konsumenter för att locka bort dem från andra märken och modeller. 2002 blev GM besatt av tanken att fyrhjulsstyrning var nästa stora grej. Välkommen till Quadrasteer.
I det ursprungliga pressmeddelandet från 2002 säger GM:"General Motors har tagit ledningen i branschen genom att erbjuda Quadrasteer fyrhjulsstyrningssystem för första gången i en fullstor lastbil. Det innovativa systemet, som gör att köra en lastbil säkrare, enklare och bekvämare, kommer att debutera på GMC Sierra Denali fullstor pickup under fjärde kvartalet 2002. Quadrasteer markerar en milstolpe i fullstor lastbilshantering och kontroll. Det är ett elektromekaniskt system som vrider Sierra Denalis bakhjul (upp till 12 grader) i förhållande till framhjulen, vilket resulterar i oöverträffad låghastighetsmanövrerbarhet och höghastighetsstabilitet."
Till skillnad från andra fyrhjulsstyrningssystem var GM:s valbara, vilket möjliggör den vanliga framhjulsstyrningen såväl som fyrhjulsstyrningen. Tillsammans med dessa lägen inkluderade GM också ett fyrhjulsstyrt bogserläge, som alla aktiverades av en uppsättning knappar på instrumentbrädan. Enligt den versionen fungerar Quadrasteer genom att känna av förarens önskade styrinmatning med hjälp av en rattlägessensor. Denna information matas till en mikroprocessor som bestämmer lämpliga bakhjulsvinklar, baserat på styrinmatning och fordonshastighet. Mikroprocessorn matar sina data till en elmotor, som, baserat på algoritmer, driver den bakre styrstången genom en planetväxel. Om ett systemfel upptäcks återgår Quadrasteers felsäkra mekanismer till tvåhjulsstyrning.”
Trots fördelarna med fyrhjulsstyrning på en fullstor lastbil slog GM ihjäl programmet efter 2005. Endast GMC Sierra, Sierra Denali och Yukon, såväl som Chevrolet Silverado och Suburban, kunde utrustas med Quadrasteer, vilket kostade $5 600 vid lanseringen, även om det reducerades till $1 000 innan programmet lades ner.
Som du kan föreställa dig med tanke på fördelarna med bakhjulsstyrning i tunga bilar erbjuder de flesta tillverkare någon form av bakhjulsstyrning. Inget två system är dock detsamma, och de har inte heller samma beteckning.
För att bättre förstå systemen, här är tillverkarna som erbjuder dem och vad de heter.
Detta är ett ämne som illustreras bättre i videoform eftersom bakhjulsstyrningssystem är komplicerade tekniker. Här är en från vår vän, Jason Fenske från Engineering Explained.
Du har frågor. Enheten har svar.
Svar: Fyrhjulsdrift är när fordonets kraft till viss del kan skickas till alla fyra hjulen. Fyrhjulsstyrning är ett system som låter din bils fyra hjul svänga.
Svar: Det är. Dessa system förbättrar både låg- och höghastighetsstabilitet och smidighet, så de är alltid på för att hjälpa till med din bils prestanda och funktion. Rad.
Svar: Det allra första fyrhjulsstyrningssystemet utvecklades 1893 av den brittiske ingenjören Joseph Diplock. Han patenterade det första fyrhjulsdrivna, fyrhjulsstyrningssystemet samt pedalhjulet.
Vi är här för att vara expertguider i allt "hur man" relaterat. Använd oss, komplimang oss, skrik på oss. Kommentera nedan och låt oss prata. Du kan också skrika åt oss på Twitter eller Instagram eller nå oss alla här:[email protected].
