前輪を回して車が回るのはなぜですか?


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前輪を回して回転する車を設計するのはなぜですか?

タンクトラックのように、すべての車輪をまっすぐに保ち、車の片側の車輪を反対側の車輪よりも回転させて回転させる方が良いと思いませんか?こうすれば、静止していても曲がることができます。なぜ車はこれをしないのですか?


Ackerman kinematicsも参照してください。
カルロ

回答:


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車輪を回さずに90度左に曲がる場合は、回転しながら車輪を横にドラッグします。このビデオの16秒は私が話していることを正確に示しています。

そのため、車道や駐車場から戻ったり、駐車場に曲がったり、何らかの理由でどこにでも曲がろうとするたびに、タイヤはほぼ静止したままで素早く回転しているため、ゴムを敷設します。曲がって。繰り返しますが、リンクしたビデオのホイールスリップを見てください。

何らかの理由でどこでも使用されている「四輪差動ステアリング」を見つけるのは難しいでしょう。タンクは、土に沈まないように、地面の圧力を下げるために使用します。車が舗装に沈むことはないので、これは問題ではありません。


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最初の2つの段落は完璧ですが、最後の2つの段落はすべて間違っています。ロボット、フォークリフト、およびメカナム/オムニホイールと組み合わせて4輪ディファレンシャルステアリングを使用して3自由度ステアリング(2軸の独立した回転と並進)を実現する産業用車両がたくさんあります。タンクは、柔らかい地形を移動するときに地面にかかる圧力を下げる必要がありますが、差動ステアリングはそれとは関係ありません。圧力は車両の重量に正比例し、地面と接触する表面積に反比例します
...-bcrist

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...したがって、単にトラック/トレッドがあるだけで、4つの車輪と比較して地面に接触する表面積が大幅に増加し、地面にかかる圧力が減少します。しかし、トラックを使用すると、差動ステアリングが唯一の選択肢になります。トレッドのセグメント間のリンクには、単一の自由度しかありません。彼らは戦車を操縦するために「曲げ」ることはできません。
bcrist

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最後の段落を含む私の答えは、一般道の車両に関するものです。私は、あなたが例を見出すのに苦労するだろうと言った、それらが存在しないというわけではない。フォークリフトの大部分は、差動ステアリングではなく、リアステアリングを使用しています。メカナムホイールは実用的ではないため、特殊車両以外では使用できません。OPの質問は「4輪デファレンシャルステアリングを使用して設計できるもの」ではなく、「なぜデファレンシャルステアリングを使用して設計された車ではないのか」です。答えは再び、のために、ある従来と車の従来タイヤ、あまりにも多くの摩耗があります。
チャック

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@bcristでは、実際にディファレンシャルステアリングを使用せずにタンクトラックを使用できます。この1のような車を参照してください:upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/37/Tucker_sno-cat.jpgを。主な理由は、すでに複雑なシステムの複雑さを軽減するためです
-Rugnir

@Rugnirの画像に加えて、ハーフトラックの乗り物もあります。
チャック

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前輪は基本的にキャスターとして動作し、ステアリングは後輪を異なる速度で駆動することで制御されるような方法で後輪駆動車を設計することは可能かもしれませんが(一部の自動誘導車両はこの原理で動作します)そのような車両は、高速でトラクションが失われた場合、パフォーマンスが低下します。左後輪がトラクションを失ったときにそのような車が加速すると、車はすぐに左に回転し始め、ドライバーが状況に反応する前に左にある程度の距離を移動する可能性があります。車の制御システムが加速度計とジャイロを使用してその状態をより速く検出し、車がコースから大きく外れないようにしたとしても、車両の回転速度に影響を与えるまで、トラクションの損失に反応できませんでした。対照的に、


ステアリングホイールを一定に保ち、スピンを開始すると、車両は魔法のようにまっすぐに移動しません(ポジティブキャスターはスピンを機械的に修正しますが)。アスファルトに1つの車輪があり、砂に1つの車輪がある高性能車は、まさにこの理由で問題になる可能性があります。また、後輪でステアリングしていて、コンピューターが左への回転を検出した場合、人間が何かが起こったことを認識する前に、右輪をブレーキしてスキッドを修正するだけです。架空の設定で問題になるのは、冗長性の欠如です。通常の車には2つの場所があります
MichaelS

ステアリング(左ホイールが横滑りしている場合、右ホイールを調整して少し補正することができます)、および加速する2つの場所。前輪駆動車でさえ、前輪を1つだけ使用して操舵および加速できますが、妨げられます。あなたのデザインでは、良いホイールは加速することで「ステアリング」され、加速しようとすることを意味します。4輪のスキッドステアシステムは、はるかに堅牢です。
MichaelS

@MichaelS:駆動されていない受動的にスイングするキャスターの動作は、ピボットポイントのほぼ直前を走行している場合を除き安定しています(この場合、いずれかの方向に回転するまで不均衡に座ります)。このようなキャスターは、その動作角度に近い場所でブレーキをかけることができますが、その角度からどれだけ離れているかに関連して車両に回転力を与えます。ただし、自由にスイングするキャスターがパッシブドラッグ以外のあらゆる種類の加速を与える安定した方法はないと思います。
supercat

@MichaelS:確かにそれは角制御ステアリングホイールの補足として、差動ドライブを使用することも可能ですが、私はそれがいずれかの積極その角度を制御することなく、差動駆動システム以上の2つの駆動車輪を持つことが可能だとは思わない、だろうが質問の内容に反して、または回転中に車輪を滑らせる(これは他の場所に暗示されている理由のために悪いことです。ところで、前輪のある車両がまっすぐ前方を向いており、一方が後輪駆動で、直進しません(そのようなデザインのモデルカーには...が必要です。
supercat15年

...前輪の角度は、車両がわずかに回転する傾向を相殺するようにバイアスされています)が、前輪がパッシブキャスターの場合よりもはるかにまっすぐになります。
supercat

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主な理由は、車がブレーキ/減速すると、後輪の負荷が減少し、前輪の負荷が増加するためです。あなたの車がもっぱら後輪ステアリングだった場合、高速ブレーキングでステアリングを失います。通常、エンジンの加速はブレーキの減速よりもはるかに小さいため、逆は発生しません。

フォークリフトは、前部のパレットをより操縦しやすくするために、ほぼ独占的に後輪ステアリングですが、低速に限定されています。

4つの車輪のステアリング車があります:https : //en.wikipedia.org/wiki/Category : Vehicles_with_four-wheel_steering

それらの多くはコンピューター制御されており、低速操縦のために反対方向に操縦し、高速掃射のために同じ方向に操縦します。私が知っているものはどれも、中心軸を中心としたキャタピラースタイルの回転を行いません。


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これはタイトルの質問に対応していますが、実際の質問には対応していません。実際には、追跡された車両と同じ方法でステアリングすることについて尋ねています。片側の車輪をより速く回転させることです。
デビッドリチャービー

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ジープハリケーンは、それが移動することなく360°を回動することを可能にする四輪操舵を有しています。しかし、それは非常に複雑で高価です。

一般的に、スキッドステアシステムはより重く、かさばり、より複雑だと思います。そして実際、特に便利なのは、本当にきついステアリングが必要なときだけです。私たちの運転の99%は本当にタイトなステアリングには役に立たないので、他の1%の車両を設計することはあまり意味がありません。


この論拠は非常に貧弱です。私たちの運転の99.99%は、クラッシュエアバッグには使用できません。
3月Ho

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その類推では、影響が大きく異なる2つのことを使用します。シートベルトやエアバッグ、しわくちゃのゾーンが便利なまれなケースでは、非常に便利です。主に非常に低速で狭いスペースに入るために使用される4輪ステアリングのため、非常に少ない重大な事故が回避されます。
MichaelS

1

サイドスキーホイールでのタイヤ摩耗の問題(ホイールと路面の両方に異なる材料を使用することで概念的に解決できる)のほかに、OPが提案するステアリング方法には、「従来の」ステアリングよりも大きな欠点が1つあります。 。直線走行の静的摩擦と旋回時の動的(スライド)摩擦の間のジャンプが必然的に含まれ、その「ジャンプ」は予測できない時点で発生します。

これは戦車などの追跡車両を軍事的に使用する場合はそれほど問題ではありませんが、混雑した高速道路で時速70マイルで走行するときに車線を変更するときの正確なステアリングの欠如は非常に異なる問題です。


1

スキッドステアローダーに会う:

スキッドステア

それは機械の多目的な獣であり、たくさんのパワー、複数のアタッチメントを詰め込み、(手近なトピックに最も関連する)優れた機動性です。

それはまさにあなたが提案したことを行います。固定タイヤがあり、タンクのように車両を回転させるために異なる角速度で回転します。機械の位置を変えることなく、簡単に完全な円を描くことができます。これには多くの利点があります。

  • (たとえば)フォークを数インチ左または右に移動する必要がある場合、物を積み降ろしするときに位置を再調整できます。
  • バケットを横に動かして、汚れや砂利を滑らかにすることができます。
  • 旋回半径は0です。これは、車両用に設計されていない狭いスペースに入ることができることを意味します。

コンパクトトラックローダー(タイヤの代わりにトラックを使用する同様のマシン)と比較すると、スキッドステアには次のような長所と短所があります。

  • メンテナンスおよび修理コストの削減
  • 軽くて速い
  • 泥だらけの状態や雪の多い状態では動作が不十分
  • 地面にもっと影響を与える

乗用車、荷降ろし用、またはランドスケープに使用されないため(トレーラーを取り付ける方がはるかに簡単です)、車はこれらの利点をほとんど必要としません。

実際には、各車輪にミニトラックを提供する車輪付き車両用のアクセサリーがあり、泥や雪の中で使用されます。

トラックトラック

それでも、基本的なステアリング機能は、スキッドステアリングではなく、方向転換によるものです。実際、同じように操縦するトラック向けに設計されたマシンもあります。

縁取機

追跡されたマシンでさえ、横滑りではなく、自動車と同じ方法で操縦する場合、何らかの利点があるはずですよね?

1つの利点(この理由で上記のカーブマシンは従来のように操縦します)は、滑らかな曲線を形成することがはるかに簡単であることです。コンピューターシステムを使用して各タイヤの回転速度を決定し、特定の回転半径を生成することもできますが、ホイールを単純に回転させる方がはるかに簡単です。また、@ alphazeroで指摘されているように、横滑りはトラクションを大幅に低下させるため、高速で制御できない状況が発生する可能性があります。また、横滑りに起因する摩耗や裂け目の問題もあります(また、実用的な場合は、移動中にのみ車のハンドルを回してみてください)。

結論として:

スキッドステアリングの利点は自動車にほとんど適用されないが、デメリットは高価なものから複雑なもの、壊滅的なものまでさまざまであるため、一般に車は横滑りの代わりに車輪を回して操縦します。


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