앞바퀴를 돌려 차를 돌리는 이유는 무엇입니까?


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앞바퀴를 돌려 차를 회전시키는 이유는 무엇입니까?

탱크 트랙처럼 자동차의 한 쪽 바퀴를 반대쪽 바퀴보다 회전시켜 모든 바퀴를 똑바로 유지하고 돌리는 것이 낫지 않습니까? 그렇게하면 여전히 서 있어도 돌 수 있습니다. 왜 차가 이렇게하지 않습니까?


Ackerman 운동학을 참고하십시오 .
Karlo

답변:


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바퀴를 돌리지 않고 왼쪽으로 90도 회전하려면 바퀴를 돌리면서 바퀴를 옆으로 끌면됩니다. 이 비디오에서 16 초는 내가 말하는 것을 정확하게 보여줍니다 .

따라서 차도 나 주차 지점에서 뒤로 물러나거나 주차 지점으로 변하거나 어떤 이유로 든 방향을 바꿀 때마다 타이어가 거의 정지 상태를 유지하면서 빠르게 회전하기 때문에 고무를 내려 놓게됩니다 당신은 돌립니다. 다시, 내가 연결 한 비디오에서 휠 슬립을보십시오.

어떤 이유로 든 어디에서나 사용중인 "4 륜 디퍼렌셜 스티어링"을 찾기가 어려울 것입니다. 탱크는이를 사용하여 토양에 가라 앉지 않도록지면 압력을 줄입니다. 자동차는 포장 도로에 가라 앉지 않으므로 문제가되지 않습니다.


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처음 두 단락은 완벽하지만 마지막 단락에 대한 모든 것은 잘못되었습니다. 로봇, 지게차 및 기타 산업용 차량에는 메카 넘 / 옴니 휠과 함께 4 륜 차동 스티어링을 사용하여 3-DOF 스티어링 (2 축의 독립적 인 회전 및 변환)을 달성합니다. 탱크는 부드러운 지형을 주행 할 때 지상에 가하는 압력을 줄여야하지만, 차동 조향은 그와 관련이 없습니다. 압력은 차량의 무게에 정비례하고지면과 접촉하는 표면적에 반비례합니다 ...
bcrist

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따라서 단지 트랙 / 트레드를 갖는 것은 4 개의 바퀴에 비해지면과 접촉하는 표면적을 크게 증가시켜지면에 가해지는 압력을 감소시킨다. 그러나 트랙을 사용한다는 것은 차동 스티어링이 유일한 옵션임을 의미합니다. 트레드의 세그먼트 사이의 링크는 단일 자유도만을 갖는다; 그들은 탱크를 조종하기 위해 "구부릴"수 없습니다.
bcrist

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마지막 단락을 포함한 내 대답은 도로 차량과 관련하여 제공됩니다. 나는 당신이 존재하지 않는 것이 아니라 예제를 찾기가 힘들다고 말했다. 대부분의 지게차는 차동 조향이 아닌 후방 조향을 사용합니다. Mecanum 휠은 특수 차량 이외의 다른 제품에 사용하기에는 실용적이지 않습니다. OP의 질문은 "4 륜 디퍼렌셜 스티어링으로 어떤 것도 설계 할 수 없다"는 것이 아니라 "디퍼렌셜 스티어링으로 디자인 된 자동차 가 아닌 이유 "입니다. 답은 기존 타이어가 장착 된 기존 자동차 의 경우 마모가 너무 많다는 것입니다.

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@ bcrist 당신은 실제로 차동 스티어링없이 탱크 트랙을 가질 수 있습니다. 이와 같은 차량을 참조하십시오 upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/37/Tucker_sno-cat.jpg를 . 주된 이유는 이미 복잡한 시스템의 복잡성을 감소시키기 때문입니다
Rugnir

@Rugnir의 이미지 외에도 하프 트랙 차량도 있습니다.
Chuck

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전륜이 기본적으로 캐스터로 작동하고 후륜을 다른 속도로 구동하여 조향을 제어하는 ​​방식으로 후륜 구동 자동차를 설계 할 수 있지만 (일부 자동 유도 차량은이 원리로 작동) 이러한 차량은 속도에서 트랙션이 손실 될 때 성능이 떨어집니다. 왼쪽 뒷바퀴가 견인력을 잃었을 때 그러한 차가 가속하는 경우, 차는 즉시 왼쪽으로 회전하기 시작하고 운전자가 상황에 반응하기 전에 약간 왼쪽으로 이동합니다. 자동차의 제어 시스템이 가속도계와 자이로를 사용하여 해당 상태를 더 빨리 감지하고 자동차가 멀리 나가는 것을 방지하더라도 차량의 회전 속도에 이미 영향을 미치기 전까지는 견인력 손실에 반응 할 수 없었습니다. 대조적으로


핸들을 일정하게 잡고 회전을 시작하면 차량이 마술처럼 직진하지 않습니다 (포지티브 캐스터가 회전을 기계적으로 수정하는 데 도움이되지만). 아스팔트에 하나의 바퀴가 있고 모래에 하나의 바퀴가있는 고출력 자동차는 바로 이런 이유로 문제가 될 수 있습니다. 또한 뒷바퀴로 조종하고 컴퓨터가 왼쪽으로 회전하는 것을 감지하면, 사람이 무언가를 인식하기 전에 오른쪽 바퀴를 제동하여 스키드를 교정해야합니다. 가정 설정과 관련된 문제는 중복성이 없다는 것입니다. 일반 차량에는 두 곳이 있습니다
MichaelS

왼쪽 바퀴가 미끄러질 경우 오른쪽 바퀴를 약간 조정하여 조정할 수 있으며 두 곳에서 가속 할 수 있습니다. 전륜 구동 차량조차도 단 하나의 전륜을 사용하여 조향하고 가속 할 수 있지만 방해가 될 수 있습니다. 당신의 디자인은 하나의 좋은 휠이 가속을 통해 "조향"되고 가속도를 시도하는 것을 의미합니다. 자동차를 돌리지 않고는 할 수 없으므로 두 휠이 견인력이 없으면 일정한 속도로 고착됩니다. 4 륜 스키드 스티어 시스템은 훨씬 더 견고합니다.
MichaelS

@MichaelS : 비 구동 수동 스윙 캐스터의 동작은 피벗 포인트 바로 앞을 타는 경우를 제외하고 안정적입니다 (이 경우 어느 방향 으로든 회전 할 때까지 불균형 한 평형에 놓임). 이러한 캐스터는 작동 각도 근처 어느 곳에서나 브레이크를 밟을 수 있지만, 그 각도에서 얼마나 멀리 떨어져 있는지 차량에 회전력을 부여합니다. 그러나 자유 회전 캐스터가 수동 드래그 이외의 모든 종류의 가속을 전달할 수있는 안정적인 방법은 없다고 생각합니다.
supercat

@MichaelS : 물론 그것은 각도 제어 스티어링 휠에 보충 차동 드라이브를 사용하는 것이 가능하지만, 나는 그것이, 긍정적으로 자신의 각도를 제어하지 않고 차동 드라이브 시스템에서 두 개 이상의 운전 바퀴를 가질 수 생각하지 않습니다 하는 것 질문이 무엇을 요구하는지 또는 회전하는 동안 바퀴가 미끄러지 는 것을 반대하십시오 . 똑바로 나아갈 수는 없습니다 (이러한 디자인의 모델 자동차는 다음을 갖추어야합니다.
supercat

... 전륜 휠 각도는 차량의 약간 회전하는 경향을 상쇄하기 위해 편향되었지만) 전륜이 수동 캐스터 인 경우보다 훨씬 직선으로갑니다.
supercat

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주된 이유는 자동차 브레이크 / 감속시 뒷바퀴의 하중이 감소하고 앞바퀴의 하중이 증가하기 때문입니다. 자동차가 후륜 조타 전용 인 경우 고속 제동시 조향이 손실됩니다. 엔진 가속은 일반적으로 제동 감속보다 훨씬 적기 때문에 대화가 발생하지 않습니다.

지게차는 앞쪽 팔레트의 조작성을 높이기 위해 거의 독점적으로 뒷바퀴 스티어링이지만 저속으로 제한됩니다.

4 개의 휠 스티어링 카가 있습니다 : https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Vehicles_with_four-wheel_steering

이들 중 다수는 컴퓨터로 제어되며 저속 기동을 위해 반대 방향으로, 고속 스트래핑을 위해 같은 방향으로 조종합니다. 내가 아는 것은 중심 축에 대해 애벌레 스타일의 회전을합니다.


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이것은 제목의 문제를 다루지 만 실제 질문은 아닙니다. 뒷바퀴 조향에 대해서는 아무것도 말하지 않습니다. 실제로는 추적 된 차량과 같은 방식으로 스티어링을 요구하고 있습니다.
David Richerby

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지프 태풍 이 이동하지 않고 360 °를 피봇 할 수 사륜 조향있다. 그러나 그것은 매우 복잡하고 비싸다.

나는 스키드-스티어 시스템이 일반적으로 더 무겁고 부피가 크며 더 복잡하다고 생각합니다. 그리고 실제로, 그들이 특히 유용한 유일한 장소는 당신이 정말로 단단한 조향이 필요할 때입니다. 우리의 운전 중 99 %는 꽉 조이는 데 사용되지 않기 때문에 다른 1 %를 위해 차량을 설계하는 것은 의미가 없습니다.


이 논쟁은 매우 열악하다. 운전 중 99.99 %가 충돌 에어백을 사용하지 않습니다.
March Ho

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그 비유는 매우 다른 영향을주는 두 가지를 사용합니다. 안전 벨트와 에어백 및 구겨진 구역이 유용한 드문 경우에 매우 유용합니다. 4 륜 조향으로 인한 주요 사고는 거의 발생하지 않으며, 좁은 공간에 더 잘 들어가기 위해 주로 매우 낮은 속도로 사용됩니다.
MichaelS

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사이드 스키딩 휠의 타이어 마모 문제 (휠과 노면 모두에 다른 재료를 사용하여 개념적으로 해결할 수 있음) 외에도 OP의 제안 된 조향 방법은 "기존의"조향에 비해 큰 단점이 있으며 정밀도가 부족합니다. . 선삭 구동시 직선 마찰을위한 정적 마찰과 회전 할 때의 동적 (슬라이딩) 마찰 사이에 점프가 필요하며 예측할 수없는 시점에 "점프"가 발생합니다.

이것은 탱크와 같은 추적 차량 을 군용으로 사용 하는 데 큰 문제는 아니지만 바쁜 고속도로에서 70mph로 여행 할 때 차선을 변경할 때 정밀 조향이 부족하다는 것은 매우 다른 문제입니다.


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스키드 스티어 로더를 만나십시오 :

스키드 스티어

그것은 많은 힘, 여러 첨부 파일 및 (주로 주제와 관련이있는) 훌륭한 기동성을 포장하는 기계의 다재다능한 짐승입니다.

그것은 당신이 제안한 것을 정확하게 수행합니다. 탱크와 같이 차량을 돌리기 위해 다른 각속도로 회전하는 고정식 타이어가 있습니다. 기계의 위치를 ​​변경하지 않고 전체 원을 쉽게 돌릴 수 있습니다. 이것은 여러 가지 장점을 제공합니다.

  • 포크를 왼쪽이나 오른쪽으로 몇 인치 움직여야하는 경우 물건을 넣거나 뺄 때 위치를 다시 조정할 수 있습니다.
  • 버킷을 옆으로 움직여 흙이나 자갈을 부드럽게 할 수 있습니다.
  • 회전 반경이 0이므로 차량용으로 설계되지 않은 좁은 공간에 들어갈 수 있습니다.

스키드 스티어는 소형 트랙 로더 (타이어 대신 트랙을 사용하는 유사한 기계)와 비교하여 다음과 같은 장점과 단점이 있습니다 .

  • 유지 보수 및 수리 비용 절감
  • 더 가볍고 빠르게
  • 진흙 투성이이거나 눈이 많이 내리는 환경에서는 전혀 작동하지 않습니다
  • 더 지상에 영향을 미칩니다

승용차는 적재, 하역 또는 조경에 사용되지 않기 때문에 (트레일러를 부착하는 것이 훨씬 쉽지만) 일반적으로 차량을 위해 설계된 경로를 따라 이동하기 때문에 이러한 이점을 전혀 필요로하지 않습니다.

실제로 진흙이나 눈에 사용하기 위해 각 바퀴에 미니 트랙을 제공하는 바퀴 달린 차량용 액세서리가 있습니다.

트럭 트랙

그러나 그럼에도 불구하고 기본 조향 기능은 여전히 ​​스키드 조향보다는 방향 전환에 의한 것입니다. 실제로 같은 방식으로 조종하는 트랙 용으로 설계된 기계도 있습니다.

커브 머신

일부 추적 기계조차도 미끄러짐 대신 자동차와 같은 방식으로 조향한다면 어떤 이점이 있습니까?

하나의 장점 (이러한 이유로 위의 커브 기계는 일반적으로 조향)은 부드러운 곡선을 형성하는 것이 훨씬 쉽다는 것입니다. 컴퓨터 시스템을 사용하여 주어진 회전 반경을 생성하기 위해 각 타이어의 회전 속도를 결정할 수 있지만, 휠을 돌리는 것이 훨씬 간단합니다. 또한 @alphazero에 의해 지적 된 바와 같이, 하나는 미끄러짐이 견인력을 현저히 감소 시켜서 제어 할 수없는 상황을 고속으로 이끌 수 있다는 것입니다. 미끄러짐으로 인한 마모 문제도 있습니다 (실제로 움직일 때만 차 안에서 핸들을 돌리십시오).

결론적으로:

스키드 스티어링의 장점 중 일부는 자동차에 많은 응용이 있지만 단점은 값 비싸고 복잡한 것에서부터 비참한 것까지 다양하기 때문에 자동차는 일반적으로 미끄러짐 대신 바퀴를 돌리면서 조향합니다.


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