Peak traction/breaking forces vs Slip Ratio with different Slip Angle
加速时,当车轮轻微打滑时的驱动力最大,此时 slip ratio ~= 0.2,车轮的转速略高于实际行驶速度/轮半径。
刹车时,当车轮轻微打滑时的驱动力最大,此时 slip ratio ~= -0.15,车轮的转速略低于实际行驶速度/轮半径。
总结就是,车轮轻微打滑时的驱动力和刹车力最高,比完全不打滑更快。
注意,这里的打滑是行驶方向 longitudinal 的打滑,与突破最大侧向转弯力后的 latitudinal 打滑不同,后者只会降低侧向转弯力。所以加速和刹车时,轮胎的轻微打滑会提供更大的驱动力和制动力,但轮胎一定不能侧向打滑,否则侧向转弯力会只会下降。
问题是,在过弯时,此时存在一定侧向转弯力,如果轮胎 longitudinal 出现轻微打滑,轮胎处于与地面相对摩擦状态,则侧向也是摩擦状态,侧向转弯力就低于峰值侧向力。是否过弯时,longitudinal 方向的打滑会使侧向转弯力降低?
由刹车转变为过弯的过程中,轮胎抓地力会由 100% longitudinal 刹车力转变为 100% lateral 侧向过弯力,这个过程中如果时刻使用轮胎 100%抓地力,aka trail braking,则轮胎抓地力会分布在 longitudinal 和 lateral 两个方向上,比如 80% braking, 20% cornering,60% braking, 40% cornering,40% braking, 60% cornering,20% braking, 80% cornering,这个 transition 的过程中,是否时刻轮胎 slip ratio 和 slip angle 都保持最优值,即-0.15 和 6 度?
Slip Angle
Slip angle 并不是说轮胎真的打滑。slip angle 容易让人误会。它只是指当有侧向力作用于轮胎时,轮胎行驶方向和轮胎朝向之间的角度。Slip angle 越大,侧向力(过弯力)越大。也可以说,侧向力越大,slip angle 越大。
Peak traction/breaking forces vs Slip Ratio with different Slip Angle
To reach peak traction/breaking forces requires a higher and higher slip ratio as the slip angle is increased.
可以理解为,当车子侧向转弯力越大(slip angle 越大),为了达到最大驱动力,驱动轮需要更大程度的(加速)打滑。当然,随着 slip angle 的增大,轮胎能提供的最大驱动力会随之减小。所以,slip angle 为 0,即直线行驶时,轮胎峰值驱动力最大。换句话说,当转弯时,slip angle 的存在,则峰值驱动力和制动力都会降低,这也符合 traction circle,make sense。
当然,转弯时 slip angle 不可能为 0,此时应该追求最大侧向转弯力以提供最大过弯速度,最大侧向转弯力出现在 slip angle 为 6 度左右。
Slip Angle vs Lateral force