Mengapa mobil berputar dengan memutar roda depan?

20

Mengapa kita merancang mobil untuk berputar dengan memutar roda depan?

Bukankah lebih baik menjaga semua roda lurus dan berputar dengan memutar roda di satu sisi mobil lebih dari roda di sisi yang berlawanan dari mobil, seperti trek tangki lakukan? Dengan begitu Anda dapat berbalik bahkan jika Anda berdiri diam. Mengapa mobil tidak melakukan ini?

automotive-engineering  wheels 
— Mustafa
sumber
Lihat juga Ackerman kinematika .
— Karlo

Jawaban:

19

Jika Anda ingin berbelok ke kiri 90 derajat, tanpa memutar roda, maka Anda akhirnya menyeret roda ke samping saat Anda berbelok. Dalam 16 detik video ini menunjukkan dengan tepat apa yang saya bicarakan .

Jadi setiap kali Anda mencoba untuk keluar dari jalan masuk, atau tempat parkir, atau berubah menjadi tempat parkir, atau berbelok ke mana pun karena alasan apa pun, Anda akan meletakkan karet karena ban berputar dengan cepat sementara tetap hampir stasioner seperti giliranmu. Sekali lagi, lihat slip roda di video yang saya tautkan.

Anda akan kesulitan menemukan "kemudi diferensial empat roda" yang digunakan di mana saja karena alasan apa pun. Tank menggunakannya untuk mengurangi tekanan tanah yang mereka lakukan sehingga mereka tidak tenggelam di tanah. Mobil tidak akan tenggelam ke trotoar jadi ini bukan masalah.

— Membuang
sumber
10
2 paragraf pertama sempurna, tetapi segala sesuatu tentang yang terakhir salah. Ada banyak robot, forklift, dan kendaraan industri lainnya yang menggunakan kemudi diferensial 4 roda dikombinasikan dengan mecanum / omniwheels untuk mencapai kemudi 3-DOF (rotasi independen dan terjemahan dalam 2 sumbu). Tank memang perlu mengurangi tekanan yang mereka lakukan di tanah saat bepergian di atas medan yang lunak, tetapi kemudi diferensial tidak ada hubungannya dengan itu. Tekanan berbanding lurus dengan berat kendaraan dan berbanding terbalik dengan permukaan yang bersentuhan dengan tanah ...
— bcrist
4
... dengan demikian hanya memiliki jejak / tapak yang sangat meningkatkan luas permukaan yang menyentuh tanah dibandingkan dengan 4 roda, mengurangi tekanan yang diberikan pada tanah. Tetapi menggunakan trek berarti kemudi diferensial adalah satu-satunya pilihan yang Anda miliki. Link antara segmen tapak hanya memiliki satu derajat kebebasan; mereka tidak bisa "membungkuk" untuk mengarahkan tangki.
— bcrist
3
Jawaban saya, termasuk paragraf terakhir, diberikan dalam referensi untuk kendaraan over-the-road. Saya katakan Anda akan sulit sekali menemukan contoh, bukan karena itu tidak ada. Sebagian besar forklift menggunakan kemudi belakang, bukan kemudi diferensial. Roda mecanum terlalu tidak praktis untuk digunakan pada apa pun selain kendaraan khusus. Pertanyaan OP bukanlah "apa pun dapat dirancang dengan kemudi diferensial 4 roda", melainkan "mengapa mobil tidak dirancang dengan kemudi diferensial." Jawabannya adalah, sekali lagi, untuk konvensional mobil dengan konvensional ban, ada terlalu banyak memakai.
— Chuck
1
@ Christ, Anda sebenarnya bisa memiliki trek tangki tanpa kemudi diferensial. Lihat kendaraan seperti ini: upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/37/Tucker_sno-cat.jpg . Alasan utamanya adalah karena mengurangi kompleksitas sistem yang sudah kompleks
— Rugnir
Selain gambar @Rugnir, ada juga kendaraan setengah lintasan .
— Chuck
7

Meskipun mungkin untuk merancang mobil penggerak roda belakang sedemikian rupa sehingga roda depan pada dasarnya dioperasikan sebagai roda dan kemudi dikendalikan dengan menggerakkan roda belakang pada kecepatan yang berbeda (beberapa kendaraan dipandu otomatis beroperasi berdasarkan prinsip ini), kendaraan seperti itu berkinerja buruk ketika ada kehilangan traksi pada kecepatan. Jika mobil seperti itu berakselerasi ketika roda belakang kiri kehilangan traksi, mobil akan segera mulai berputar ke kiri, dan kemungkinan akan menempuh jarak agak jauh ke kiri sebelum pengemudi dapat bereaksi terhadap situasi. Sekalipun sistem kontrol mobil menggunakan akselerometer dan gyro untuk mendeteksi kondisi itu lebih cepat dan mencegah mobil melaju jauh, mereka tidak dapat bereaksi terhadap hilangnya traksi sampai setelah itu mempengaruhi kecepatan rotasi kendaraan. Sebaliknya,

— supercat
sumber
Jika Anda memegang setir konstan, kemudian mulai berputar, kendaraan tidak akan lurus secara ajaib (meskipun kastor positif memang membantu memperbaiki putaran secara mekanis). Mobil bertenaga tinggi dengan satu roda di aspal dan satu roda di pasir bisa menjadi masalah karena alasan ini. Juga, jika Anda menyetir dengan roda belakang dan komputer mendeteksi putaran ke kiri, ia hanya perlu mengerem roda kanan untuk memperbaiki selip sebelum manusia bahkan mengenali sesuatu terjadi. Masalah yang saya miliki dengan pengaturan hipotesis Anda adalah kurangnya redundansi. Mobil normal memiliki dua tempat untuk
— MichaelS
menjauh dari (jika roda kiri tergelincir, roda kanan dapat disesuaikan untuk mengkompensasi sedikit), dan dua tempat untuk berakselerasi. Bahkan mobil penggerak roda depan dapat menyetir dan berakselerasi hanya dengan menggunakan satu roda depan, meskipun akan terhambat. Desain Anda berarti satu roda yang baik adalah "kemudi" dengan berakselerasi, sementara juga mencoba berakselerasi, yang tidak dapat dilakukan tanpa memutar mobil, sehingga Anda terjebak pada kecepatan konstan kecuali kedua roda memiliki traksi. Sistem roda-selip 4 roda akan jauh lebih kuat.
— MichaelS
@MichaelS: Perilaku kastor ayunan pasif yang tidak digerakkan stabil kecuali saat mengendarai hampir tepat di depan titik pivotnya (dalam hal ini ia akan duduk pada kesetimbangan yang tidak sama sampai berbelok ke satu arah), dan kastor seperti itu dapat direm ketika berada di dekat sudut operasinya, meskipun akan memberikan gaya belok pada kendaraan terkait dengan seberapa jauh jaraknya dari sudut itu. Saya tidak berpikir ada cara yang stabil untuk seorang kastor yang berayun bebas untuk memberikan segala jenis akselerasi selain dari hambatan pasif.
— supercat
@MichaelS: Tentu saja dimungkinkan untuk menggunakan penggerak diferensial sebagai pelengkap roda kemudi yang dikontrol sudut, tapi saya rasa tidak mungkin memiliki lebih dari dua roda penggerak dalam sistem penggerak diferensial tanpa mengendalikan sudutnya secara positif, yang akan bertentangan dengan pertanyaan yang diajukan , atau memiliki roda yang tergelincir saat berbelok (yang buruk karena alasan disinggung di tempat lain. BTW, saya tahu bahwa kendaraan dengan roda depan menunjuk lurus ke depan, satu roda belakang, dan yang lain tidak, tidak akan berjalan lurus ke depan (model mobil dengan desain seperti itu harus memiliki ...
— supercat
... sudut roda depan bias untuk mengimbangi kecenderungan kendaraan untuk berbelok sedikit) tetapi mereka akan menjadi jauh lebih lurus daripada jika roda depan adalah kastor pasif.
— supercat
6

Alasan utamanya adalah karena ketika mobil mengerem / melambat, beban berkurang di roda belakang dan meningkat di roda depan. Jika mobil Anda khusus kemudi belakang Anda akan kehilangan kemudi dalam pengereman kecepatan tinggi. Kebalikannya tidak terjadi karena akselerasi mesin biasanya jauh lebih sedikit daripada deselerasi pengereman.

Forklift hampir secara eksklusif kemudi roda belakang untuk kemampuan manuver palet yang lebih banyak di bagian depan, tetapi terbatas pada kecepatan rendah.

Ada mobil roda empat: https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Vehicles_with_four-wheel_steering

Banyak dari mereka dikendalikan komputer dan mengarahkan arah yang berlawanan untuk kemampuan manuver kecepatan rendah dan dalam arah yang sama untuk strafing kecepatan tinggi. Tidak ada yang saya tahu tentang rotasi gaya ulat tentang sumbu pusat.

— ericnutsch
sumber
3
Ini menjawab pertanyaan dalam judul tetapi bukan pertanyaan sebenarnya, yang tidak mengatakan apa pun tentang kemudi roda belakang. Ini sebenarnya menanyakan tentang menyetir seperti halnya kendaraan yang dilacak: dengan memutar roda di satu sisi lebih cepat.
— David Richerby
5

The Jeep Hurricane memiliki kemudi empat roda yang memungkinkan untuk poros 360 ° tanpa bergerak. Tapi ini sangat kompleks dan mahal.

Saya kira sistem skid-steer secara umum lebih berat, bulkier, dan lebih kompleks. Dan sungguh, satu-satunya tempat mereka sangat berguna adalah ketika Anda membutuhkan kemudi yang benar-benar ketat. 99% mengemudi kami tidak digunakan untuk kemudi yang benar-benar ketat, sehingga tidak masuk akal untuk merancang kendaraan untuk 1% lainnya.

— Michael
sumber
Argumen ini sangat buruk. 99,99% dari pengendaraan kami tidak digunakan untuk airbag macet.
— Maret Maret
2
Analogi itu menggunakan dua hal yang dampaknya sangat berbeda. Pada saat-saat langka ketika sabuk pengaman dan kantong udara serta zona crumple berguna, mereka sangat berguna. Sangat sedikit kecelakaan besar yang akan dihindari karena kemudi empat roda, yang sebagian besar digunakan pada kecepatan sangat rendah untuk masuk ke ruang sempit yang lebih baik.
— MichaelS
1

Selain masalah keausan ban pada roda penyaradan samping (yang secara konsep dapat diselesaikan dengan menggunakan bahan yang berbeda untuk kedua roda dan permukaan jalan) metode kemudi yang diusulkan OP memiliki satu kerugian besar dibandingkan dengan kemudi "konvensional", dan itu adalah kurangnya presisi. . Ini harus melibatkan lompatan antara gesekan statis untuk mengemudi garis lurus dan gesekan dinamis (geser) ketika berbelok, dan bahwa "lompatan" akan terjadi pada titik waktu yang tidak dapat diprediksi.

Ini bukan masalah besar bagi penggunaan militer kendaraan yang dilacak seperti tank, tetapi kurangnya kemudi yang presisi saat berpindah jalur saat melaju pada kecepatan 70 mph di jalan raya yang sibuk adalah masalah yang sangat berbeda.

— alephzero
sumber
1

Temui loader skid-steer:

Skid-steer

Ini adalah binatang serba guna dari sebuah mesin, mengemas banyak daya, banyak attachment dan (paling relevan dengan topik yang ada) kemampuan manuver yang hebat.

Itu melakukan persis apa yang Anda sarankan. Ini memiliki ban stasioner, yang berputar pada kecepatan sudut yang berbeda untuk mengubah kendaraan, seperti tank. Mudah berputar dalam lingkaran penuh tanpa mengubah posisi mesin. Ini memberinya sejumlah keuntungan:

  • Ia dapat menyesuaikan kembali posisinya ketika memuat dan menurunkan barang, jika (misalnya) garpu perlu bergerak beberapa inci ke kiri atau ke kanan.
  • Ini dapat memindahkan ember ke samping untuk menghaluskan kotoran atau kerikil.
  • Radius beloknya adalah 0, artinya bisa masuk ke ruang sempit yang tidak dirancang untuk kendaraan.

Dibandingkan dengan track loader kompak (mesin serupa yang menggunakan track bukan ban), skid steer memiliki kelebihan dan kekurangan :

  • Biaya perawatan dan perbaikan yang lebih rendah
  • Lebih ringan dan lebih cepat
  • Beroperasi buruk jika sama sekali dalam kondisi berlumpur atau bersalju
  • Mempengaruhi tanah lebih banyak

Sebuah mobil memiliki sedikit atau tidak perlu untuk keuntungan ini, karena mereka tidak terbiasa memuat, membongkar atau lansekap (meskipun memasang trailer akan jauh lebih mudah), dan umumnya bepergian di jalur yang dirancang untuk mereka.

Sebenarnya ada aksesori untuk kendaraan roda yang menyediakan trek mini untuk setiap roda, untuk digunakan dalam lumpur atau salju:

Trek truk

Namun demikian, fungsi kemudi dasar masih dengan mengarahkan belok bukannya kemudi selip. Bahkan, bahkan ada mesin yang dirancang untuk trek yang mengarahkan dengan cara yang sama:

Mesin penahan

Jika bahkan beberapa mesin yang dilacak menyetir dengan cara yang sama seperti yang dilakukan mobil, alih-alih dengan penyaradan, pasti ada beberapa keuntungan, bukan?

Satu keuntungan (mesin curbing di atas mengarahkan secara konvensional untuk alasan ini) adalah bahwa lebih mudah untuk membentuk kurva yang halus. Sementara sistem komputer dapat digunakan untuk menentukan kecepatan rotasi setiap ban untuk menghasilkan radius belokan yang diberikan, itu jauh lebih mudah untuk hanya memutar roda. Juga, seperti yang ditunjukkan oleh @alphazero, salah satunya adalah bahwa penyaradan mengurangi traksi secara signifikan, yang dapat menyebabkan situasi yang tidak dapat dikendalikan dengan kecepatan tinggi. Ada juga masalah keausan yang dihasilkan dari penyaradan (dan protip, cobalah untuk memutar roda kemudi di mobil Anda hanya ketika bergerak, jika praktis).

Kesimpulannya:

Mobil pada umumnya menyetir dengan memutar roda daripada menginjak-injak karena sedikit keuntungan dari kemudi selip yang banyak diaplikasikan pada mobil, tetapi kerugiannya berkisar dari yang mahal sampai yang rumit sampai yang membawa bencana.

— Devsman
sumber
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.