Чому ми проектуємо машини, щоб повертати, повертаючи переднє колесо?
Чи не було б краще тримати всі колеса прямо і повертати, обертаючи колеса на одній стороні автомобіля більше, ніж колеса на протилежному боці автомобіля, як це роблять цистерни? Таким чином ви можете повернути, навіть якщо стоїте нерухомо. Чому машини не роблять цього?
Відповіді:
Якщо ви збиралися повернути ліворуч на 90 градусів, не повертаючи колеса, тоді ви повертаєтесь, перетягуючи колеса набік, коли повертаєте. 16 секунд цього відео показує саме те, про що я говорю .
Тож кожен раз, коли ви намагаєтесь вийти зі своєї проїзної дороги, або місця для паркування, або перетворитись на місце для паркування, або повернути кудись з будь-якої причини, ви збираєтесь класти гуму, оскільки шини швидко обертаються, залишаючись майже нерухомими, оскільки твоя черга. Ще раз подивіться на ковзання колеса у відео, яке я пов’язав.
Вам буде важко знайти з будь-якого приводу "чотириколісне диференціальне рульове управління", яке використовується в будь-якому місці. Баки використовують його для зниження тиску на землю, який вони чинять, щоб вони не занурилися в бруд. Автомобілі не збираються занурюватися в тротуар, тому це не проблема.
Хоча, можливо, можна спроектувати автомобіль із заднім колесом таким чином, щоб передні колеса в основному працювали як колісні колеса, а керування керувалося керуванням задніми колесами з різною швидкістю (деякі автоматичні керовані транспортні засоби працюють за цим принципом), такі транспортні засоби працюють погано, коли відбувається втрата тяги на швидкості. Якщо такий автомобіль прискорився, коли ліве заднє колесо втратило тягу, автомобіль негайно почав би обертатися вліво і, швидше за все, проїхав би деяку відстань ліворуч, перш ніж водій зміг би відреагувати на ситуацію. Навіть якщо система керування автомобілем використовувала акселерометри та гіроскопи, щоб швидше виявити цей стан та не допустити далеко проїзду автомобіля, вони не змогли б реагувати на втрату тяги, поки це вже не вплинуло на швидкість обертання автомобіля. На противагу,
Основна причина полягає в тому, що коли автомобіль гальмує / сповільнюється, на задні колеса зменшується навантаження і збільшується на передні колеса. Якби у вашому автомобілі було виключно рульове управління заднього колеса, ви б втратили рульове управління при високошвидкісному гальмуванні. Зворотне не відбувається, тому що прискорення двигуна зазвичай набагато менше, ніж гальмування гальмування.
Вилочні навантажувачі майже винятково рульове управління заднього колеса для більшої маневреності піддону спереду, але вони обмежені низькими швидкостями.
Є чотириколісні рульові машини: https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Vehicles_with_four-wheel_steering
Багато з них керуються комп'ютером і спрямовуються в протилежних напрямках для маневреності з низькою швидкістю і в тому ж напрямку для швидкісної стріфінгу. Жодного, що мені відомо, робити обертання стилю гусениці щодо центральної осі.
Ураган " Джип" має чотириколісне рульове управління, яке дозволяє йому повертати на 360 ° без руху. Але це дуже складно і дорого.
Я б здогадався, що системи бездоріжжя в цілому важчі, об'ємніші та складніші. І дійсно, єдине місце, де вони особливо корисні, - це коли вам потрібне дійсно жорстке рульове управління. 99% нашого водіння не користуються справді жорстким рульовим управлінням, тому це не має великого сенсу проектувати транспортний засіб для інших 1%.
Окрім проблеми зносу шин на колісах, котрі ковзають (що концептуально можна вирішити, використовуючи різні матеріали як для коліс, так і для дорожнього покриття), запропонований у OP спосіб рульового управління має величезний недолік у порівнянні з "звичайним" рульовим управлінням, і це недостатня точність . Він обов'язково передбачає стрибок між статичним тертям для прямолінійного руху та динамічним (ковзаючим) тертям при повороті, і цей «стрибок» відбуватиметься у непередбачуваний момент часу.
Це не є великою проблемою для військового використання гусеничного транспортного засобу, як танк, але відсутність точного рульового управління при зміні смуг руху під час руху в 70 миль / год на зайнятому шосе - це зовсім інша справа.
Зустріньте міні-навантажувач:
Це універсальний звір машини, що набирає багато енергії, багаторазове кріплення та (що найважливіше для цієї теми), велику маневреність.
Це робить саме те, що ви запропонували. Він має нерухомі шини, які обертаються з різною кутовою швидкістю для того, щоб повернути транспортний засіб, як танк. Повернути в повне коло легко, не змінюючи положення машини. Це дає йому ряд переваг:
У порівнянні з компактним гусеничним навантажувачем (аналогічна машина, яка використовує колії замість шин), міні-кермо має такі переваги та недоліки :
Автомобіль майже не потребує жодних із цих переваг, оскільки вони не використовуються для завантаження, розвантаження або ландшафту (хоча приєднати причіп було б набагато простіше), і загалом їздити по призначених для них доріжках.
Насправді існують аксесуари для колісних транспортних засобів, які забезпечують міні-доріжки на кожне колесо, що використовуються в грязі або снігу:
Але навіть незважаючи на це, основна функціональність рульового управління все ж полягає в спрямованому повороті, а не в рулі. Насправді, є навіть машини, призначені для треків, які спрямовуються так само:
Якщо навіть деякі гусеничні машини керують таким же чином, як це роблять автомобілі, замість того, щоб ковзати, має бути якась перевага, правда?
Однією з переваг (вищезгадана машина для стримування звичних рульових машин звичайно з цієї причини) є те, що формувати гладку криву набагато простіше. Хоча комп'ютерні системи можуть використовуватися для визначення швидкості обертання кожної шини для отримання заданого радіусу повороту, набагато простіше просто повернути колеса. Також, як вказував @alphazero, одне полягає в тому, що ковзання значно знижує тягу, що може призвести до неконтрольованих ситуацій з високою швидкістю. Є також питання зносу, що виникає внаслідок ковзання (і протип, намагайтеся повернути кермо в автомобілі лише під час руху, якщо це можливо).
На закінчення:
Автомобілі, як правило, спрямовують, обертаючи колеса замість ковзання, оскільки мало переваг мініатюрного керма мають багато застосувань до автомобіля, але недоліки варіюються від дорогого до складного до катастрофічного.
Якась їжа для роздумів. Airtrax - це всенаправлена система приводу зі спеціальними колесами для забезпечення маневреності. (Я бачив його лише у додатках із низькою швидкістю)