¿Por qué los automóviles giran girando la rueda delantera?

¿Por qué diseñamos autos para girar girando la rueda delantera?

¿No sería mejor mantener todas las ruedas rectas y girar girando las ruedas en un lado del automóvil más que las ruedas en el lado opuesto del automóvil, como lo hacen las orugas de los tanques? De esa manera, puede girar incluso si está parado. ¿Por qué los autos no hacen esto?

Si iba a girar a la izquierda 90 grados, sin girar las ruedas, entonces termina arrastrando las ruedas hacia los lados mientras gira. 16 segundos en este video muestra exactamente de lo que estoy hablando .

Entonces, cada vez que intente retroceder fuera de su camino de entrada, o en un lugar de estacionamiento, o en un lugar de estacionamiento, o gire en cualquier lugar por cualquier razón, va a colocar goma porque los neumáticos giran rápidamente mientras permanecen casi estacionarios como tu turno. Nuevamente, mire el deslizamiento de la rueda en el video que vinculé.

Sería difícil encontrar la "dirección diferencial de cuatro ruedas" en uso en cualquier lugar por cualquier motivo. Los tanques lo usan para reducir la presión sobre el suelo que ejercen para que no se hundan en la tierra. Los autos no se hundirán en el pavimento, por lo que esto no es un problema.

Si bien podría ser posible diseñar un automóvil con tracción trasera de tal manera que las ruedas delanteras funcionaran básicamente como ruedas y la dirección se controlara al conducir las ruedas traseras a diferentes velocidades (algunos vehículos guiados automáticos funcionan según este principio), tales vehículos funcionan mal cuando hay una pérdida de tracción a velocidad. Si un automóvil de este tipo acelerara cuando la rueda trasera izquierda perdiera tracción, el automóvil comenzaría a girar inmediatamente hacia la izquierda y probablemente viajaría cierta distancia hacia la izquierda antes de que el conductor pudiera reaccionar ante la situación. Incluso si el sistema de control del automóvil utilizara acelerómetros y giroscopios para detectar esa condición más rápido y evitar que el automóvil se desviara de su rumbo, no podrían reaccionar ante la pérdida de tracción hasta que ya haya afectado la velocidad de rotación del vehículo. Por el contrario,

La razón principal es porque cuando un automóvil frena / desacelera, la carga se reduce en las ruedas traseras y aumenta en las ruedas delanteras. Si su automóvil fuera exclusivamente la dirección de la rueda trasera, perdería la dirección al frenar a alta velocidad. Lo contrario no ocurre porque las aceleraciones del motor son típicamente mucho menos que las desaceleraciones de frenado.

Las carretillas elevadoras son casi exclusivamente la dirección de la rueda trasera para una mayor maniobrabilidad de una paleta en la parte delantera, pero están limitadas a bajas velocidades.

Hay cuatro coches con dirección en las ruedas: https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Vehicles_with_four-wheel_steering

Muchos de ellos son controlados por computadora y se dirigen en direcciones opuestas para maniobrar a baja velocidad y en la misma dirección para maniobras de alta velocidad. Ninguna de las que conozco hace rotación de estilo oruga sobre el eje central.

El Jeep Hurricane tiene una dirección en las cuatro ruedas que le permite girar 360 ° sin moverse. Pero es muy complejo y costoso.

Supongo que los sistemas de dirección deslizante en general son más pesados, voluminosos y más complejos. Y realmente, el único lugar en el que son particularmente útiles es cuando necesitas una dirección realmente apretada. El 99% de nuestra conducción no sirve para una dirección realmente apretada, por lo que no tiene mucho sentido diseñar el vehículo para el otro 1%.

Además del problema del desgaste de los neumáticos en las ruedas de deslizamiento lateral (que podría resolverse conceptualmente utilizando diferentes materiales para las ruedas y las superficies de la carretera), el método de dirección propuesto por el OP tiene una gran desventaja sobre la dirección "convencional", y es la falta de precisión . Implica necesariamente un salto entre la fricción estática para la conducción en línea recta y la fricción dinámica (deslizante) al girar, y ese "salto" se producirá en un momento impredecible en el tiempo.

Esto no es un gran problema para el uso militar de un vehículo con orugas como un tanque, pero la falta de dirección de precisión al cambiar de carril cuando se viaja a 70 mph en una carretera concurrida es un asunto muy diferente.

Conozca el cargador de dirección deslizante:

Es una bestia versátil de máquina, con mucha potencia, múltiples accesorios y (lo más relevante para el tema en cuestión) una gran maniobrabilidad.

Hace exactamente lo que sugirió. Tiene neumáticos estacionarios, que giran a diferentes velocidades angulares para girar el vehículo, como un tanque. Es fácil girar en un círculo completo sin cambiar la posición de la máquina. Esto le da una serie de ventajas:

• Puede reajustar su posición al cargar y descargar cosas, si (por ejemplo) las horquillas necesitan moverse unos centímetros hacia la izquierda o la derecha.
• Puede mover un balde de lado para alisar la tierra o la grava.
• Su radio de giro es 0, lo que significa que puede entrar en espacios reducidos no diseñados para vehículos.

En comparación con un cargador compacto de orugas (una máquina similar que usa orugas en lugar de neumáticos), la minicargadora tiene estas ventajas y desventajas :

• Menor costo de mantenimiento y reparación.
• Más ligero y más rápido
• Funciona mal si lo hace en condiciones de barro o nieve
• Afecta más al suelo

Un automóvil tiene poca o ninguna necesidad de ninguna de estas ventajas, ya que no está acostumbrado a cargar, descargar o paisajizar (aunque sujetar un remolque sería mucho más fácil), y generalmente viaja por caminos diseñados para ellos.

En realidad, existen accesorios para vehículos con ruedas que proporcionan mini pistas para cada rueda, para ser utilizados en barro o nieve:

Pero aun así, la funcionalidad básica de la dirección sigue siendo el giro dirigido en lugar de la dirección deslizante. De hecho, incluso hay máquinas que están diseñadas para pistas que se dirigen de la misma manera:

Si incluso algunas máquinas con orugas se dirigen de la misma manera que los automóviles, en lugar de patinar, debe haber alguna ventaja, ¿verdad?

Una ventaja (la máquina de frenar anterior se dirige convencionalmente por este motivo) es que es mucho más fácil formar una curva suave. Si bien los sistemas informáticos podrían usarse para determinar la velocidad de rotación de cada neumático para producir un radio de giro dado, es mucho más simple simplemente girar las ruedas. Además, como señaló @alphazero, uno es que el deslizamiento reduce significativamente la tracción, lo que puede conducir a situaciones incontrolables a alta velocidad. También está la cuestión del desgaste causado por el deslizamiento (y protip, intente girar el volante de su automóvil solo cuando se mueva, si es práctico).

En conclusión:

Los automóviles generalmente giran girando sus ruedas en lugar de patinar porque pocas de las ventajas de la dirección de deslizamiento tienen mucha aplicación en un automóvil, pero las desventajas varían de costosas a complejas y desastrosas.

Algo de comida para pensar. Airtrax es un sistema de transmisión omnidireccional con ruedas especiales para permitir el tipo de maniobrabilidad. (Solo lo he visto usado en aplicaciones de baja velocidad)

https://m.youtube.com/watch?v=IlmKcohyXG0