Pourquoi les voitures tournent-elles en tournant la roue avant?

Pourquoi concevons-nous des voitures pour tourner en tournant la roue avant?

Ne serait-il pas préférable de garder toutes les roues droites et de tourner en faisant tourner les roues d'un côté d'une voiture plus que les roues de l'autre côté de la voiture, comme le font les chenilles de réservoir? De cette façon, vous pouvez tourner même si vous êtes immobile. Pourquoi les voitures ne font-elles pas cela?

Si vous alliez tourner à gauche à 90 degrés, sans tourner les roues, vous finissez par faire glisser les roues sur le côté pendant que vous tournez. 16 secondes dans cette vidéo montre exactement de quoi je parle .

Donc, chaque fois que vous essayez de sortir de votre allée, ou d'une place de stationnement, ou de vous transformer en une place de stationnement, ou de tourner n'importe où pour une raison quelconque, vous allez déposer du caoutchouc parce que les pneus tournent rapidement tout en restant presque immobiles comme ton tour. Encore une fois, regardez le patin de roue dans la vidéo que j'ai liée.

Vous auriez du mal à trouver la "direction différentielle à quatre roues" utilisée partout pour quelque raison que ce soit. Les réservoirs l'utilisent pour réduire la pression au sol qu'ils exercent afin qu'ils ne s'enfoncent pas dans la saleté. Les voitures ne vont pas s'enfoncer dans la chaussée, donc ce n'est pas un problème.

Bien qu'il soit possible de concevoir une voiture à propulsion arrière de telle manière que les roues avant fonctionnent essentiellement comme des roulettes et que la direction soit contrôlée en entraînant les roues arrière à différentes vitesses (certains véhicules à guidage automatique fonctionnent sur ce principe), ces véhicules fonctionnent mal en cas de perte de traction à vitesse. Si une telle voiture accélérait lorsque la roue arrière gauche perdait de sa traction, la voiture commencerait immédiatement à tourner vers la gauche et parcourrait probablement une certaine distance vers la gauche avant que le conducteur puisse réagir à la situation. Même si le système de contrôle de la voiture utilisait des accéléromètres et des gyroscopes pour détecter cette condition plus rapidement et empêcher la voiture de s'éloigner de sa trajectoire, ils ne pouvaient réagir à la perte de traction qu'après qu'elle avait déjà affecté la vitesse de rotation du véhicule. Par contre,

La raison principale est que lorsqu'une voiture freine / décélère, la charge est réduite sur les roues arrière et augmentée sur les roues avant. Si votre voiture était exclusivement dirigée par la roue arrière, vous perdriez la direction lors du freinage à grande vitesse. L'inverse ne se produit pas parce que les accélérations du moteur sont généralement beaucoup moins importantes que les décélérations de freinage.

Les chariots élévateurs sont presque exclusivement des roues arrière directrices pour plus de maniabilité d'une palette à l'avant, mais ils sont limités à de faibles vitesses.

Il existe des voitures à quatre roues directrices: https://en.wikipedia.org/wiki/Category:Vehicles_with_four-wheel_steering

Beaucoup d'entre eux sont contrôlés par ordinateur et dirigent dans des directions opposées pour une maniabilité à basse vitesse et dans la même direction pour le mitraillage à grande vitesse. Aucune que je sache ne fait de rotation de style chenille autour de l'axe central.

La Jeep Hurricane est dotée d'une direction à quatre roues qui lui permet de pivoter à 360 ° sans bouger. Mais c'est très complexe et cher.

Je suppose que les systèmes à direction à glissement sont en général plus lourds, plus volumineux et plus complexes. Et vraiment, le seul endroit où ils sont particulièrement utiles, c'est quand vous avez besoin d'une direction très serrée. 99% de notre conduite n'a aucune utilité pour une direction très serrée, il n'est donc pas très logique de concevoir le véhicule pour les 1% restants.

Mis à part le problème de l'usure des pneus sur les roues à patins latéraux (qui pourrait être résolu conceptuellement en utilisant différents matériaux pour les roues et les surfaces de la route), la méthode de direction proposée par l'OP présente un énorme inconvénient par rapport à la direction "conventionnelle", et c'est le manque de précision . Cela implique nécessairement un saut entre le frottement statique pour la conduite en ligne droite et le frottement dynamique (glissement) lors des virages, et ce "saut" se produira à un moment imprévisible.

Ce n'est pas vraiment un problème pour l' utilisation militaire d'un véhicule à chenilles comme un char, mais le manque de précision de la direction lors des changements de voie lorsque vous roulez à 70 mi / h sur une route très fréquentée est très différent.

Découvrez la chargeuse compacte:

C'est une bête polyvalente de machine, qui offre beaucoup de puissance, de multiples accessoires et (le plus pertinent pour le sujet traité) une grande maniabilité.

Il fait exactement ce que vous avez suggéré. Il a des pneus stationnaires, qui tournent à différentes vitesses angulaires afin de faire tourner le véhicule, comme un réservoir. Il est facile de tourner en rond sans changer la position de la machine. Cela lui confère un certain nombre d'avantages:

• Il peut réajuster sa position lors du chargement et du déchargement de choses, si (par exemple) les fourches doivent se déplacer de quelques pouces vers la gauche ou la droite.
• Il peut déplacer un seau latéralement pour lisser la saleté ou le gravier.
• Son rayon de braquage est de 0, ce qui signifie qu'il peut pénétrer dans des espaces restreints non conçus pour les véhicules.

Par rapport à une chargeuse compacte sur chenilles (une machine similaire qui utilise des chenilles au lieu de pneus), la chargeuse compacte présente les avantages et les inconvénients suivants :

• Coûts de maintenance et de réparation réduits
• Plus léger et plus rapide
• Fonctionne mal, voire pas du tout dans des conditions boueuses ou enneigées
• Affecte davantage le sol

Une voiture a peu ou pas besoin de ces avantages, car ils ne sont pas utilisés pour charger, décharger ou aménager (bien que fixer une remorque serait beaucoup plus facile), et voyagent généralement sur des voies conçues pour eux.

Il existe en effet des accessoires pour véhicules à roues qui fournissent des mini chenilles pour chaque roue, à utiliser dans la boue ou la neige:

Mais même ainsi, la fonctionnalité de base de la direction est toujours le virage dirigé plutôt que le dérapage. En fait, il existe même des machines conçues pour des chenilles qui se dirigent de la même manière:

Si même certaines machines à chenilles se dirigent de la même manière que les voitures, au lieu de déraper, il doit y avoir un avantage, non?

Un avantage (la machine à freiner ci-dessus dirige classiquement pour cette raison) est qu'il est beaucoup plus facile de former une courbe lisse. Bien que les systèmes informatiques puissent être utilisés pour déterminer la vitesse de rotation de chaque pneu pour produire un rayon de virage donné, il est beaucoup plus simple de simplement tourner les roues. En outre, comme l'a souligné @alphazero, l'un est que le dérapage réduit considérablement la traction, ce qui peut conduire à des situations incontrôlables à haute vitesse. Il y a aussi la question de l'usure résultant du dérapage (et protip, essayez de tourner le volant de votre voiture uniquement lorsque vous vous déplacez, si possible).

En conclusion:

Les voitures se dirigent généralement en tournant leurs roues au lieu de déraper, car peu des avantages de la direction à glissement s'appliquent beaucoup à une voiture, mais les inconvénients varient de coûteux à complexes à désastreux.

Un peu de matière à réflexion. Airtrax est un système d'entraînement omnidirectionnel avec des roues spéciales pour permettre le genre de maniabilité. (Je ne l'ai vu qu'utilisé dans des applications à faible vitesse)

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