丰田隐形专利

长期以来,汽车一直致力于从被动到主动的技术变革,四轮转向技术在上世纪初就被提出,二战时也被应用到美国的一些军车和工程车上,以提高低速灵活性。在后来的发展中,虽然四轮转向技术又有所突破,但由于一些问题无法解决,一直没有普及。最近丰田向美国专利商标局申请了一项四轮转向技术,似乎为这项技术的普及打开了一个新思路。

四轮转向技术的两个偏转规律

一般来说,根据行驶条件的不同,四轮转向技术可以让前后轮有不同的转向角度,有助于车辆更好地转弯或变道。

低速转弯或方向盘转角较大时,前后轮转向方向相反,后轮转角通常会随着转向角的增大而在一定范围内(一般为5°)增大,从而减小车辆的转弯半径。在越野道路、狭窄路径、停车等场景的复杂环境下,反相转向可以有效提高车辆灵活性。

高速时四轮转向技术改为同相转向,偏转角不变。但由于此时车速增加,后轮偏转范围比反相转向小很多(一般为1)。采用同相转向的车辆可以降低车身在高速行驶时的横摆角速度,有效抑制车身动态侧向偏离的趋势,提高操纵稳定性。

早期的四轮转向技术只有角度随动的机械结构,前后轮始终处于反相转向。因为这种状态只适合低速场景,严重影响高速稳定性,所以只在一些军车和工程车上使用。随着后期技术的发展,发展出了速度传感四轮转向技术,可以根据车速的不同实现反相转向和同相转向两种转向规律。

为什么四轮转向技术无法普及?

与普通前轮转向汽车相比,四轮转向技术可以有效提高低速灵活性和高速稳定性,这似乎是一个完美的方案。但由于这种效果只能通过切换两种不同的偏转规律来实现,因此需要准确判断道路场景和驾驶员的意图。

传统的四轮转向技术主要是基于速度判断,低速反相偏转和高速同相偏转,但方式还是太过粗糙,仍然存在弊端。

这也是目前制约四轮转向技术发展的最大问题,所以乘用车使用的四轮转向系统通常会放弃反相偏转,专注于提高高速稳定性。低速时,汽车仅依靠前轮转向,车速超过一定限度后,后轮会参与同相偏转。但是,由于这种方案的应用场景有限,目前主流的电控液压动力系统在灵活性和准确性上仍然受到限制,没有得到普及。

丰田的四轮转向技术

根据丰田的专利信息,此次申请的四轮转向专利是在每个车轮上安装独立电机,使单轮最大转角达到90°,实现同相转向和反相转向两种偏转规律。与电控液压动力系统相比,其中使用的马达在控制性能、系统布置、节能等方面也有更好的表现。

与传统的四轮转向系统不同,丰田的专利不再局限于辅助提升低速灵活性和高速稳定性,而是实现了更加灵活的场景应用。专利的车轮角度范围大大提高,前后轮可以偏转90°,也就是说可以调头或者平移到停车位,在一些特殊路况和停车场景下适用性更强。此外,丰田的专利还支持斜向行驶时四轮同角度偏转。

为了配合这种四轮转向系统的特殊功能,丰田还在专利中申请了一种新型的声光提示信号,通过特殊的规则灯光闪烁或图像信息告诉其他交通参与者下一步的行驶方向。

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四轮转向技术最难的不是结构设计和电子系统,而是如何准确判断驾驶员的意图。与传统的四轮转向技术不同,丰田新的四轮转向技术不仅保留了优化车辆动力性能的能力,还为车辆提供了更多的驾驶模式,解决了更多的实际需求。当然这样还是有同样的问题。四轮转向技术要想真正普及,还需要等待高阶自动驾驶时代的到来。

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