Voertuigen worden technologisch complexer, fysiek groter en enorm zwaar — Ik kijk naar jou, GMC Hummer . Een deel daarvan is te danken aan verhoogde veiligheidsnormen voor kantelrisico, offset-hits en de behoefte aan hoogwaardig staal in de crashstructuur van een voertuig, maar veiligheid is niet de enige oorzaak. Er is ook een overvloed aan geëlektrificeerde aanbiedingen die voor extra gewicht zorgen dankzij dichte batterijsystemen.
Ongeacht de redenering achter deze trend van schaalvergroting, het resultaat is hetzelfde:waardeloze afhandeling. Gewicht en grootte zorgen voor verschrikkelijk langzame richtingsveranderingen. Het oude gezegde van de moeilijkheid bij het corrigeren van de koers van een schip komt in me op. Consumenten eisen echter nog steeds het rijgedrag van een sportwagen van hun 3.000 kilo wegende Rolls-Royce Cullinans, en daarom is vierwielbesturing al snel een van de mechanische steunpilaren van de autowereld geworden.
De term vierwielbesturing heeft een paar variaties, zoals vierwielbesturing en achterwielbesturing (zoals in Tesla's nieuwste Cybertruck-aankondiging). Met zoveel termen en zelfs merknamen kan het erg verwarrend zijn voor de gemiddelde persoon die door de nieuwste Porsche-brochure bladert.
Om een beter licht te werpen op achterwielbesturing, die werd uitgevonden in 1893, The Drive's De sectie Guides &Gear heeft de ultieme uitleg gegeven over vierwielbesturingssystemen, hoe ze werken, wie ze maakt en hoe ze de prestaties van je rit beïnvloeden. Laten we aan de slag gaan.
Achterwielbesturing is een mechanisme dat, wanneer aan het stuur wordt gedraaid, de hoeken van de achterwielen bedient en ze samen met de voorwielen of in de tegenovergestelde richting draait om de wendbaarheid van een voertuig bij lage of hoge snelheid beter te vergroten.
We zullen zo dadelijk ingaan op de verschillende soorten achterwielbesturing, maar het algemene uitgangspunt van deze systemen is het gebruik van een set hydraulische of elektrische actuatoren om de teen van de achterwielen te veranderen.
Teen verwijst naar de hoek waarin een wiel in of uit de auto wordt gericht, vandaar de termen "toespoor" en "uitspoor". Toe kan ook worden omschreven als negatief en positief. In de meeste situaties verwijst toespoor naar de voorwielen van een auto en, afhankelijk van of beide wielen naar binnen of naar buiten wijzen, beïnvloedt het de stabiliteit van de auto bij hoge snelheid (toespoor) of de wendbaarheid bij lage snelheid (uitspoor).
Bij achterwielbesturing verandert het systeem van het voertuig de teen van beide achterwielen tegelijkertijd, wat betekent dat de achterwielen tegelijk naar rechts of links bewegen, zodat ze in dezelfde richting wijzen. Dit is het tegenovergestelde van hoe toe werkt op de voorwielen van een voertuig.
Hoewel elk systeem uniek is, is de resulterende beweging van de achterbanden bij vierwielbesturing exact hetzelfde voor de verschillende systemen. Wanneer de bestuurder bij lage snelheden aan het stuur draait, draaien de voorwielen in de rijrichting terwijl de achterwielen in de tegenovergestelde richting draaien, waardoor de draaicirkel van de auto effectief wordt verkleind. Dit maakt manoeuvres op lage snelheid sneller en gemakkelijker.
Sturen bij hogere snelheden draait zowel de voor- als de achterwielen in dezelfde richting voor meer stabiliteit bij hoge snelheden. Wat dat in de prestatiewereld betekent, is dat je een lange, ietwat zware auto zoals een Porsche Panamera een sportwagen met een kortere wielbasis zoals een Porsche 911 kunt laten bijhouden.
Deze systemen geven ook grotere, zwaardere voertuigen betere prestaties dan wanneer alleen de voorwielen zouden draaien. Dit is te zien in voorbeelden zoals de Lamborghini Urus, Bentley Flying Spur en de Mercedes-Benz S-klasse.
Verschillende fabrikanten hebben verschillende oplossingen voor achterwielbesturing, hoewel ze allemaal hetzelfde doel dienen. Sommigen vertrouwen op systemen die alleen mechanisch zijn, zoals het oude HICAS-systeem (High-Capacity Actively Controlled Steering) van Nissan, terwijl de meeste gebruik maken van elektromechanische versies, zoals Audi's Dynamic All-Wheel Steering-systeem, Porsche's Rear-Axle Steering en de Active Kinematics Control (AKC) systemen geleverd door ZF aan fabrikanten zoals Ferrari en Cadillac.
Nogmaals, deze twee systemen werken vrijwel identiek door het in- of uitspoor van de achterwielen te veranderen, maar ze verschillen in wat hen aandrijft. In een mechanisch systeem zoals Nissan's HICAS, dat niet meer wordt gebruikt in Nissans sinds de R34-generatie GT-R of in Infinitis sinds de G37, werd hydrauliek aangedreven door de stuurbekrachtigingspomp gebruikt om de wielen aan te drijven. Snelheidssensoren zouden dan worden gebruikt om te bepalen in welke richting de achterwielen zouden draaien en hoeveel. Honda's Prelude Si 4WS had een soortgelijk systeem.
Elektromechanische vierwielbesturingssystemen zijn nu veel gebruikelijker en geavanceerder dan die eerdere versies. Gecontroleerd door de ECU van de auto en een aantal sensoren langs de aandrijflijn, bieden de huidige vierwielbesturingssystemen veel nauwkeurigere wielplaatsing, hoeken en mogelijkheden dan hun voorgangers.
Hoewel het basisresultaat hetzelfde is, verschillen fabrikanten ook in hoeveel stuurhoek de achterwielen toelaten, variërend van 1 tot 15 graden.
Dit is het ontstaan van vierwielbesturing in de populaire tijdsgeest, de O.G. vierwielgestuurde sportwagens.
Hoewel het HICAS-systeem van Nissan bekend staat om zijn gebruik in het Skyline GT-R-platform, was het niet de eerste die het kreeg. Het systeem werd voor het eerst getoond in 1985, maar de eerste praktische toepassing was op de Skyline GTS uit 1986.
HICAS is bij Nissan ontwikkeld door de vader van de Skyline, Shin'ichiro Sakurai. De hoofdingenieur werkte voor Prince voordat het in Nissan werd opgenomen en was nauw betrokken bij de wilde R380. Hij was ook beroemd om zijn manier met woorden. Dat geldt ook voor zijn beschrijving van hoe hij HICAS voor ogen had.
Naganori Ito, de persoon die Sakurai koos om hem uiteindelijk op te volgen, beschreef ooit wat zijn mentor wilde van het HICAS-systeem:
“De basisfilosofie van de Skyline is het leveren van betrouwbaarheid en uitstekende rijprestaties. Het ideaal is een auto die absoluut trouw is aan de intenties van de bestuurder. Het is hetzelfde als een paard en ruiter die één worden wanneer de ruiter op de rug van het paard zit en het paard in beweging is. Een paard genereert voortstuwing door zich met zijn achterbenen af te zetten en koppel uit te oefenen om zichzelf vooruit te bewegen. Het is heel natuurlijk. Dit is een goed voorbeeld van het achterwielaandrijvingssysteem in auto's. Maar als je de beweging van een paard beter observeert, zie je dat het ook met zijn voorbenen afzet van de grond, en met zijn achterbenen ook de bewegingsrichting bepaalt. Om dit te dupliceren, hebben auto's systemen met vierwielaandrijving en vierwielbesturing nodig. Dit zijn de functies van de systemen ATTESA en HICAS.”
Nissan legt uit hoe HICAS zo werkt:
“Eerdere HICAS-versies gebruikten hydrauliek om de achterwielen te sturen. Het hydraulische systeem werd aangedreven door de stuurbekrachtigingspomp en gebruikte snelheidssensoren om te bepalen hoeveel en in welke richting de achterwielen moesten sturen. Latere versies, Super HICAS genaamd, gingen over op een elektrische actuator voor het achterste stuurhuis, waardoor het systeem veel lichter werd. De Super HICAS gebruikt invoer van een snelheidssensor en stuurwielhoeksensor via de HICAS-computer van het systeem om te bepalen hoe snel u een bocht ingaat en past de hoek van de achterwielen aan de rijomstandigheden aan. HICAS en Super HICAS achterwielbesturing is beperkt tot ongeveer één graad in beide richtingen.”
Naast de Skylines werden Nissan's Z32-generatie 300ZX, 180SX en 240SX, evenals Infiniti's M35, M45, Q45 en Q37 ook uitgerust met HICAS en Super HICAS.
De Prelude Si 4WS is niet bepaald iets waarvan je zou denken dat Honda eind jaren tachtig op de markt zou komen. Bij nader inzien, als je bedenkt dat een groot deel van die periode door Escobar geproduceerde neon was, dan is een op een zuinige auto gebaseerde vierdeurs met vierwielbesturing heel logisch in de wereld.
Het uitgangspunt van het vierwielbesturingssysteem van de Prelude Si 4WS kwam voort uit Honda's wens om "het rijgedrag en de wendbaarheid van de auto naar een nieuwe dimensie te tillen". Honda begon in 1977 met de ontwikkeling van het 4WS-systeem van de Prelude, dat een stuurhoekafhankelijk vierwielbesturingssysteem opleverde. Puur een mechanisch systeem, de vierwielbesturing van de Prelude maakte gebruik van twee sturende versnellingsbakken, een aan de voorkant en een aan de achterkant met een centrale as die de twee mechanisch met elkaar verbond.
Honda stuurde het originele persbericht van de Prelude Si 4WS, met een gedetailleerde beschrijving van hoe het systeem werkte.
"Wanneer de bestuurder aan het stuur draait, zorgt het tandheugelmechanisme in de voorste stuurversnellingsbak ervoor dat de tandheugel lateraal beweegt", aldus de release. “Deze tandheugelslag stuurt de voorwielen. Tegelijkertijd roteert het een uitgaande rondselas via een andere tandheugel en rondsel die zich in de versnellingsbak bevinden. Deze uitgaande rondselas brengt de draaiing van het stuurwiel via de middenas over op de achterste gestuurde versnellingsbak. Een slagstang in de achterste stuurversnellingsbak beweegt in axiale richting om de achterwielen via de trekstangen te sturen.”
Hoe dat werkte in relatie tot de snelheid van de auto is nog wilder.
"Voor stuurwielinputs van minder dan ongeveer 140 graden vanuit de rechtuitstand, beweegt de uitgaande slag in één richting", stelt de release. “Voor hoeken die groter zijn, nemen de slag en de relatieve beweging aan de achterkant geleidelijk en soepel af en draaien uiteindelijk de tegenovergestelde richting uit. De naar achteren gestuurde versnellingsbak bevat dus een mechanisme dat de richting van de output progressief omkeert in reactie op de grootte van de stuurinput.”
Honda voegt hieraan toe:“Mechanisch gezien sturen de achterwielen in dezelfde richting als de voorwielen wanneer het stuur in eerste instantie wordt weggedraaid van de rechtuitstand. Maar wanneer de stuurinput wordt vergroot en het wiel meer dan een bepaalde hoeveelheid wordt gedraaid, ongeveer 240 graden, beginnen de achterwielen in de tegenovergestelde richting te sturen.”
Wanneer Road &Track testte de Prelude Si 4WS in 1987, hij presteerde eigenlijk beter dan een Porsche en een Ferrari in een slalomtest. Honda's 4WS-systeem in de Prelude ging door in de volgende twee generaties, hoewel de laatste generatie van de Prelude een optie was die alleen in Japan verkrijgbaar was en alleen in de Si- en SiR-modellen.
Hoewel we de machtige Mitsubishi 3000GT VR-4 alleen in de Verenigde Staten kennen, is de Japanse GTO-lijn terug te voeren op de Galant VR-4 en de introductie van Mitsubishi's Dynamic Four-systeem. In tegenstelling tot anderen hier, was Mitsubishi's Dynamic Four geen op zichzelf staand systeem, het omvatte ook vierwielaandrijving, vierwielbesturing, vierwielige onafhankelijke wielophanging en vierwielig ABS, vandaar de naam.
De Galant VR-4, gelanceerd in 1987, was niet alleen de oorsprong van de 3000GT, maar ook van de almachtige Lancer Evolution. En deze proto-rallyauto bracht niet alleen Dynamic Four voort, maar ook Active ECS voor de tweewielaangedreven modellen, het eerste actieve veersysteem op de markt. Mitsubishi zag de twee als tegenovergestelde kanten van dezelfde medaille en bestempelde de paraplu als zijn Active Footwork System, wat een geweldige naam is voor een reeks systemen.
Volgens het originele persbericht van de Galant:“Het Active Footwork System dat deze keer voor de Galant is aangenomen, is een generieke naam voor de Active Four (modellen met vierwielaandrijving) en Active ECS (tweewielaandrijving), die voornamelijk bestaan uit de volgende ophangingssystemen om meer ruimte te creëren voor het rijden van lage naar hoge snelheden en om het rijden zelf gemakkelijker te maken in het tijdperk van hoge prestaties. Het is een revolutionair nieuw systeem dat de dynamische prestaties van het voertuig verder verbetert op het gebied van accelereren, bochten nemen en remmen door de grip tussen elke band en het wegdek te vergroten.”
Wat betreft het vierwielbesturingssysteem, volgens de release, is het een volledig hydraulisch systeem dat gevoelig is voor voertuigsnelheid en stuurkracht om de stuurrespons bij middelhoge tot hoge snelheden verder te verbeteren. Hoe dat werkt, is door middel van hydraulische druk die tot 1,5 graden naar de draagarmverbindingen van de achtervering wordt gestuurd, hoewel dat afhangt van de stuurkracht en voertuigsnelheid van meer dan 50 km/u.
Drie jaar later introduceerde Mitsubishi de 3000GT (GTO in Japan) met Active Footwork System en de slogan 'The GTO. Ontworpen om coureurs van alle niveaus te laten genieten van de hoge prestatieniveaus - veilig, plezierig en zoals ze willen."
Volgens het originele Japanse persbericht van de GTO werkte het vierwielbesturingssysteem als volgt:“Een hydraulische actuator is verbonden met een tussenstuk aan het uiteinde van de sleeparm. De actuator wordt geregeld door een achterwielbesturingspomp die is gekoppeld aan het hydraulische circuit van de voorwielbekrachtiger, zodat de stuurhoek van het achterwiel evenredig is met de stuurinspanning van het voorwiel. De stuurhoek van het achterwiel is evenredig met de snelheid van het voertuig omdat de pomp van de achterwielbesturing olie levert in verhouding tot de rotatiesnelheid van de achterwielen.”
In combinatie met ofwel een atmosferische V-6 of een twin-turbo V-6 in de 3000GT VR-4, werd de 2+2 sportwagen gebouwd om het op te nemen tegen de Skyline GT-R, Supra en RX-7, en kwam ook met actieve aerodynamica zowel voor als achter. De release van de 3000GT/GTO kwam ook tijdens de "gentleman's agreement"-periode van Japanse prestatieauto's, wat betekende dat prestatieauto's beperkt waren tot ongeveer 276 pk, althans op papier. Een nauwkeuriger getal voor de 3000GT VR-4 was echter waarschijnlijk 300-350 pk.
Wat interessant is, is dat hoewel sommige van deze systemen zijn overgegaan naar het nieuw genoemde Super All-Wheel Control (S-AWC) -systeem voor de Mitsubishi Lancer Evolution, de directe afstammeling van de Galant VR-4, het niet de vier- stuurwielsysteem - en de Pajero Evo ook niet.
Quadrasteer van General Motors is beslist de excentriekeling van de groep, maar het verdient wat aandacht als eerste toepassing op full-size pick-ups. Helaas voor GM duurde het niet lang.
Vrachtwagens in de VS zijn big business. Dat is misschien het understatement van het decennium, maar de hoeveelheid onderzoek en ontwikkeling die wordt besteed aan het overtreffen van de concurrentie is enorm. Alles ligt op tafel wat fabrikanten hun consumenten kunnen bieden om ze weg te lokken van andere merken en modellen. In 2002 raakte GM geobsedeerd door het idee dat vierwielbesturing het volgende grote ding was. Welkom bij Quadrasteer.
In het originele persbericht uit 2002 stelt GM:“General Motors heeft het voortouw genomen in de industrie door het Quadrasteer vierwielbesturingssysteem voor het eerst aan te bieden in een full-size vrachtwagen. Het innovatieve systeem, dat het besturen van een vrachtwagen veiliger, gemakkelijker en handiger maakt, zal in het vierde kwartaal van 2002 zijn debuut maken op de GMC Sierra Denali full-size pick-up. Quadrasteer markeert een mijlpaal in het hanteren en besturen van full-size trucks. Het is een elektromechanisch systeem dat de achterwielen van de Sierra Denali (tot 12 graden) draait ten opzichte van de voorwielen, wat resulteert in ongekende wendbaarheid bij lage snelheden en stabiliteit bij hoge snelheden.”
In tegenstelling tot andere vierwielbesturingssystemen, was GM's selecteerbaar, waardoor zowel de gebruikelijke voorwielbesturing als vierwielbesturing mogelijk was. Naast deze modi had GM ook een sleepmodus met vierwielbesturing, die allemaal werd bediend door een reeks knoppen op het dashboard. Volgens die release, “werkt Quadrasteer door de gewenste stuurinput van de bestuurder te detecteren door middel van een stuurwielpositiesensor. Deze informatie wordt doorgegeven aan een microprocessor die de juiste achterwielhoeken bepaalt op basis van stuurinput en voertuigsnelheid. De microprocessor geeft zijn gegevens door aan een elektromotor, die op basis van algoritmen het achterste stuurhuis aandrijft via een planetaire tandwielset. Als een systeemfout wordt gedetecteerd, keren de failsafe-mechanismen van Quadrasteer terug naar tweewielbesturing.”
Ondanks de voordelen van vierwielbesturing op een grote vrachtwagen, stopte GM het programma na 2005. Alleen de GMC Sierra, Sierra Denali en Yukon, evenals de Chevrolet Silverado en Suburban, konden worden uitgerust met Quadrasteer, wat kosten $ 5.600 bij de lancering, hoewel dat werd teruggebracht tot $ 1.000 voordat het programma werd stopgezet.
Zoals je je kunt voorstellen gezien de voordelen van achterwielbesturing in zware auto's, bieden de meeste fabrikanten een vorm van achterwielbesturing aan. Geen twee systemen zijn echter hetzelfde en hebben ook niet dezelfde benaming.
Om de systemen beter te begrijpen, volgen hier de fabrikanten die ze aanbieden en hoe ze heten.
Dit is een onderwerp dat beter wordt geïllustreerd in videovorm, aangezien achterwielbesturingssystemen gecompliceerde stukjes technologie zijn. Hier is er een van onze vriend, Jason Fenske van Engineering Explained.
Je hebt vragen. De schijf heeft antwoorden.
A: Bij vierwielaandrijving kan het vermogen van het voertuig tot op zekere hoogte naar alle vier de wielen worden gestuurd. Vierwielbesturing is een systeem waarmee de vier wielen van uw auto kunnen draaien.
A: Het is. Deze systemen verbeteren zowel de stabiliteit en wendbaarheid bij lage als hoge snelheden, dus ze staan altijd aan om te helpen bij de prestaties en het functioneren van uw auto. Rad.
A: De allereerste vierwielbesturing werd in 1893 ontwikkeld door de Britse ingenieur Joseph Diplock. Hij patenteerde het eerste systeem met vierwielaandrijving, vierwielbesturing en het pedrail-wiel.
We zijn hier om deskundige gidsen te zijn in alles wat met "hoe te doen" te maken heeft. Gebruik ons, complimenteer ons, schreeuw tegen ons. Reageer hieronder en laten we praten. Je kunt ons ook toeschreeuwen op Twitter of Instagram of ons allemaal hier bereiken:[email protected].
