Svänga eller bromsa? Friktionscirkeln

Kan krafterna från vägen på ett rullande hjul få bilen att både svänga och bromsa? Ja, det kan nog alla förare erinra sig. Men om allt väggrepp utnyttjas för fartökning eller för bromsning i en nödsituation – då finns inget sidgrepp kvar för att svänga.

Hur stor sidkraften kan bli på ett rullande hjul avgörs av storleken på den längsriktade driv- eller bromskraften. Förenklat brukar man beskriva sambandet med hjälp av den så kallade friktionscirkeln, som här också kan benämnas väggreppscirkeln.

Tangentiella krafter från underlaget på ett rullande hjul.
Den största sidkraft (S) som ett rullande hjul kan få från vägbanan begränsas av friktionscirkeln och minskar om bromskraften (B) ökar. Sidkraften ökar med ökande avdriftsvinkel upp till ett maximum. Mer om det kommer senare i Hjulkalendern.

Först publicerad bakom lucka nr.19 i Hjulkalendern 2013

Figuren ovan illustrerar en bromskraft (B), som utnyttjar ungefär 70 procent av det tillgängliga väggreppet (‘friktionskoefficienten’). Här kan då sidkraften (S) inte bli större än cirka 70 procent av den maximala för hjulet.
Genom att figuren råkade ritas med 70% bromskraft blev procenttalet detsamma i båda riktningarna (1-0,7² ≈ 0,7²).

Men om ingen bromsning sker (B=0) illustrerar friktionscirkeln att sidkraften kan bli upp till 100% av den maximalt möjliga friktionskraften för hjulet.
Den (Smax) beräknas genom multiplikation av hjulets belastning (normalkraften, N) och friktionskoefficienten (μ) mellan däck och vägbana (Smax = μ N)

För att det rullande hjulet ska kunna få några sidkrafter från en plan horisontell vägbana måste dock (det här vertikala) hjulplanet vinklas från rörelseriktningen. Den vinkeln kallas avdriftsvinkel och betecknas i figuren med den grekiska bokstaven alfa (α). Mer om det kommer senare i Hjulkalendern.

Några av de hit hörande begreppen och fenomenen beskrev jag kortfattat på uppdrag av redaktionen för Nationalencyklopedin. Se exempelvis uppslagsorden avdriftsvinkel, bromskraft, sidgrepp och sidkraft.
Utdrag nås på www.ne.se, men de fullständiga artiklarna kräver abonnemang eller uppslagsverket på DVD alternativt i bokform.

_________

Klicka här för att lista alla öppnade luckor i 2013 års adventskalender på bildrullen.se.

Författare: Lennart Strandberg

Professor (emeritus) vid Linköpings universitet; Oberoende haveriutredare och olycksanalytiker i eget företag stop.se; Körkort A BE CE DE; Tävlingsförare i svenska bileliten och på mc i enduro; Experimentell och epidemiologisk forskning om trafikantbeteende, biomekanik och kördynamik i kritiska situationer; Professor i teknisk olycksfallsforskning vid tidigare Arbetsmedicinska institutet.

3 reaktioner till “Svänga eller bromsa? Friktionscirkeln”

Dina insikter och konstruktiva förslag: