四轮转向汽车的转向机构设计+文献综述(4)
第5章： 完成了后轮转向执行机构的设计计算。
2 四轮转向系统的介绍和设计方案选择
2.1 四轮转向系统的基本组成
四轮转向系统是在前轮转向系统的基础上，在汽车的后悬架上安装一套后轮转向
系统，两者之间通过一定的方式联系，使得汽车在前轮转向的同时，后轮也参与转向，
从而达到提高汽车低速行驶的机动性和高速行驶的稳定性[11]
。
按照车辆后轮转向机构的控制方式，四轮转向系统可分为全机械式、电液式、电
液机械式和全电子式等四种类型。其中全机械式四轮转向系统是应用最早的，属于前
轮转向响应型系统，后轮转向角根据前轮转向角确定；电液式四轮转向系统又可分为
车速/侧向加速度响应型和车速/前轮转向角/转向盘速度响应型两种。电液机械式四
轮转向系统包括车速/前轮转向角响应型、车速/前轮转向角/摇摆速度响应型、机械
液压型和电子液压型转向机构四种类型[12]
。全电子式四轮转向系统是车速/前轮转向
角/转向速度响应型系统，该系统后轮的转动决定于车速、前轮转向角和转向盘转动
速率，由带球螺旋杆齿条机构的直流电机执行器控制，该系统可同时改善汽车高速稳
定性、提高转向盘快速转动下的转向响应并减小低速时的转弯半径[13]
。
典型的电控四轮转向系统主要包括前轮转向系统、传感器（如转向角度传感器、
车速传感器、横摆角速度传感器等）、 ECU、后轮转向执行机构和后轮转向传动机构等。
目前，以电控液压式四轮转向系统应用最多。转向时，传感器将前轮转向的信号和汽
车运动的信号送入 ECU，ECU 进行分析计算，向后轮转向执行机构输出驱动信号，后
轮转向执行机构动作，通过后轮转向传动机构，驱动后轮偏转。同时，ECU进行实时
监控汽车运行状况，计算目标转向角与后轮实时转向角之间的差值，来实时调整后轮
的转角[14]
。这样，可以根据汽车的实际运动状态，实现汽车的四轮转向。
2.2 四轮转向系统的转向方式
根据理论分析研究和大量路试表明，四轮转向能够提高汽车转向的机动灵活性和
高速行驶时的操纵稳定性，现代四轮转向汽车就是根据这一指导思想研制的。一般来
说，四轮转向汽车在转向过程中，根据不同的行驶条件，前、后轮的偏转规律一般如
下所述[15]。
（1）逆相位转向
在低速行驶或者方向盘转角较大时，前、后轮实现逆相位转向，即后轮的偏转方
向与前轮的偏转方向相反，且偏转角度随方向盘转角增大而在一定范围内增大（后轮
最大转向角一般为 5°左右）。这种转向方式可改善汽车低速时的操纵轻便性，减小
汽车的转弯半径，提高汽车的机动灵活性，便于汽车掉头转弯、避障行驶、进出车库
和停车场。
（2）同相位转向
在中、高速行驶或方向盘转角较小时，前、后轮实现同相位转向，即后轮的偏转
方向与前轮的偏转方向相同（后轮最大转角一般为 1°左右）。使汽车车身的横摆角
速度大大减小，可减小汽车车身发生动态侧偏的倾向，保证汽车在高速超车、进出高
速公路、高架引桥及立交桥时，处于不足转向状态。
现在，有许多四轮转向汽车把改善汽车操纵性能的重点放在提高汽车高速行驶的
操纵稳定性上，而不过分要求汽车在低速行驶的转向机动灵活性。其工作特点是低速