El círculo de fuerzas , círculo de tracción , círculo de fricción [ 1] o elipse de fricción [2] [3] [4] es una forma útil de pensar en la interacción dinámica entre el neumático de un vehículo y la superficie de la carretera . El diagrama siguiente muestra el neumático desde arriba, de modo que la superficie de la carretera se encuentra en el plano xy . El vehículo al que está unido el neumático se mueve en la dirección y positiva .
En este ejemplo, el vehículo estaría girando hacia la derecha (es decir, la dirección x positiva apunta al centro de la curva). Nótese que el plano de rotación del neumático está en un ángulo con respecto a la dirección real en la que se mueve el neumático (la dirección y positiva ). Dicho de otra manera, en lugar de permitirle simplemente "rodar" en la dirección en la que está "apuntando" (en este caso, hacia la derecha desde la dirección y positiva ), el neumático debe "deslizarse" en una dirección diferente a la que está apuntando para mantener su movimiento "hacia adelante" en la dirección y positiva . Esta diferencia entre la dirección en la que "apunta" el neumático (su plano de rotación) y la dirección real de desplazamiento del neumático es el ángulo de deslizamiento .
Un neumático puede generar una fuerza horizontal en el punto de contacto con la superficie de la carretera mediante el mecanismo de deslizamiento . Esa fuerza está representada en el diagrama por el vector F. Observe que en este ejemplo, F es perpendicular al plano del neumático. Esto se debe a que el neumático rueda libremente, sin que los frenos del vehículo o el tren de transmisión le apliquen par . Sin embargo, ese no siempre es el caso.
La magnitud de F está limitada por el círculo punteado, pero puede ser cualquier combinación de los componentes F x y F y que no se extienda más allá del círculo punteado. [3] (Para un neumático del mundo real, es probable que el círculo esté más cerca de una elipse, con el eje y ligeramente más largo que el eje x ).
En el ejemplo, el neumático genera un componente de fuerza en la dirección x ( F x ) que, cuando se transfiere al chasis del vehículo a través del sistema de suspensión en combinación con fuerzas similares de los otros neumáticos, hará que el vehículo gire hacia la derecha. Observe que también hay un pequeño componente de fuerza en la dirección y negativa ( F y ). Esto representa la resistencia que, si no se contrarresta con alguna otra fuerza, hará que el vehículo desacelere. La resistencia de este tipo es una consecuencia inevitable del mecanismo de deslizamiento, por el cual el neumático genera fuerza lateral .
El diámetro del círculo de fuerzas, y por lo tanto la fuerza horizontal máxima que puede generar el neumático, depende de muchos factores, incluido el diseño del neumático y su estado (antigüedad y temperatura, por ejemplo), las cualidades de la superficie de la carretera y la carga vertical sobre el neumático.
La fuerza de fricción horizontal totalF
no
puede superar el valor máximo (radio del "círculo de fricción").
tracción (frenado y conducción) y de giro en curvas es la denominada "elipse de fricción".