TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GTVT
CƠ SỞ ĐÀO TẠO THÁI NGUYÊN

BÀI GIẢNG LÝ THUYẾT Ô TÔ
CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ

GIẢNG VIÊN: VŨ THẾ TRUYỀN


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
NỘI DUNG
5.1. Động học và động lực học quay vòng của ô tô
5.2. Ảnh hưởng của độ đàn hồi của lốp tới tính năng quay
vòng của ô tô
5.3. Tính ổn định của bánh xe dẫn hướng
5.4. Sự dao động của bánh xe dẫn hướng


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
5.1. Động học và động lực học quay vòng của ô tô
5.1.1. Quỹ đạo chuyển động của ô tô.
- Chiếu vận tốc v lên
hai trục Oxo và Oyo :
vxo = v.cos(α+ε)
vyo = v.sin(α+ε)

t

t

0

0

t

t

0

0

x0  �
vx 0 dt  �
v.cos(   )dt
y0  �
v y 0 dt  �
v.sin(   )dt

Hình 5-1. Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng tổng quát.


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
5.1. Động học và động lực học quay vòng của ô tô
5.1.2. Các phương pháp quay vòng.
Phương pháp thay đổi phương chuyển động của bánh xe dẫn hướng, quay vòng theo
kiểu xe xích và quay vòng nhờ sự quay vòng các phần khác nhau của xe.
Cùng góc quay vành lái thì xe bố

trí theo hình b có bán kính quay
vòng R nhỏ và linh hoạt hơn so với

hình a.
Số cầu dẫn hướng tăng thì tính
linh hoạt của xe tăng và giảm sự
Hình 5-2. Sơ đồ quay vòng của xe hai cầu.
a. Có 1 cầu dẫn hướng b. Có 2 cầu dẫn hướng.
Tăng số cầu dẫn hướng thì kết cấu dẫn động điều khiển phức tạp lên, đặc biệt khi
sử dụng cầu sau dẫn hướng.
=> Số lượng các bánh xe dẫn hướng cần được chọn thích hợp để vừa đảm bảo tính
linh hoạt, vừa ít ảnh hưởng đến các yêu cầu khác của xe
mài mòn lốp.


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
5.1. Động học và động lực học quay vòng của ô tô

R

L
2tg

L
R
tg

Hình 5-3. Sơ đồ quay vòng của ô tô có bốn Hình 5-4. Sơ đồ động lực học quay vòng của
bánh dẫn hướng
ô tô có hai bánh dẫn hướng phía trước.
Từ hình ta thấy mối quan hệ các góc quay α 1 và α 2:

B

R
2
cot g1 
L

cot g 2 

R
L

B
2

=>

v v
   tg
R L


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
5.1. Động học và động lực học quay vòng của ô tô
Để ôtô quay vòng không bị trượt bên (lệch bên) thì các đường thẳng đi qua tâm trục
các bánh xe phải cắt nhau tại một điểm. Điểm này được gọi là tâm quay vòng của
ôtô. Chỉ có như vậy thì vận tốc của các bánh xe mới nằm trong mặt phẳng lăn của
chúng khi xe quay vòng.
Đối với xe hai, ba cầu có cầu trước dẫn hướng, để các bánh xe lăn hoàn toàn (không
trượt bên hoặc lệch bên) thì tâm quay vòng của ôtô phải nằm trên đường thẳng đi
qua trục các bánh xe cầu sau.


Hình 5-5. Quay vòng của ôtô
hai cầu (a) và ôtô ba cầu (b).


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
5.1. Động học và động lực học quay vòng của ô tô
5.1.3. Quay vòng lý tưởng, quay vòng thiếu, quay vòng thừa.

L
R
tg 2  tg (  1 )
Với giá trị các góc nhỏ:

L
R
 2  (  1 )

Hình 5-6. Sơ đồ chuyển động quay vòng của ô tô khi lốp bị biến dạng bên


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
5.1. Động học và động lực học quay vòng của ô tô
4.3.1. Quay vòng lý tưởng, (quay vòng định mức).
Để giữ cho xe chuyển động thẳng khi có lực bên tác động thì người lái cần quay
vòng tay lái như thế nào đó để xe lệch khỏi trục đường một góc là:   1   2

4.3.2. Quay vòng thiếu. 1   2
Xe có khả năng tự giữ được
hướng chuyển động thẳng nhở lực
ly tâm Pjy có chiều ngược chiều tác

động của lực Y.

Hình 5-7. Sơ đồ chuyển động của ô tô có
tính năng quay vòng thiếu.


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
5.1. Động học và động lực học quay vòng của ô tô
4.3.3. Quay vòng thừa.   
1

2

Xe mất khả năng chuyển
động thẳng ổn định vì chiều của
lực ly tâm Pjy trùng với chiều của
lực tác động Y.
Sự mất ổn định càng lớn khi vận
tốc của xe càng cao, vì lực ly tâm
tỷ lệ bậc hai với vận tốc.
Để tránh lật đổ xe trong những
trường hợp này, người lái xe phải
nhanh chóng đánh tay lái ngược
trở lại với chiều xe bị lệch để mở
rộng bán kính quay vòng.
Hình 5-8. Sơ đồ chuyển động của ô tô có
tính năng quay vòng thừa.


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ

4.3.4. Các nhân tố ảnh hưởng đến tính năng dẫn hướng của ô tô.
4.4.1. Các góc đặt của bánh xe dẫn hướng.

Hình 5-9. Các góc
đặt bánh xe
+ Góc camber
+ Góc Caster
+ Góc nghiêng của trụ
xoay đứng (Kingpin)
+ Góc chụm các bánh xe
+ Góc quay vòng


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
a. Góc camber.

Hình 5-11. Góc Camber âm.
 

Hình 5-10. Góc Camber.
Hình 5-12. Góc Camber
bằng không, góc Camber
dương.


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
- Với góc camber âm: bánh xe sẽ được giữ không bị nghiêng khi chạy vào đường
vòng và duy trì lực quay vòng thích hợp.
- Với góc camber bằng không: nó giúp cho lốp xe mòn đều. Nếu bánh xe có
camber dương hoặc âm thì góc nghiêng của bánh xe so với mặt đường sẽ làm cho

bán kính quay vòng của phần phía trong và phía ngoài khác nhau, và lốp xe sẽ mòn
không đều. Camber bằng không giúp ngăn ngừa hiện tượng này.
- So với góc Camber âm thì góc Camber dương có ưu điểm sau:
+ Giúp giảm tải trọng thẳng đứng. trong trường hợp góc Camber bằng không, tải
trọng tác dụng lên trục bánh xe theo hướng F’. Khi có góc Camber dương tải trọng
này chuyển thành lực lái F tác dụng the hướng cam lái. Nhờ thế mà mômen tác
dụng lên trục bánh xe và cam lái giảm xuống.
+ Ngăn ngừa tuột bánh xe ra khỏi trục, tải trọng F tác dụng lên bánh xe có thể chia
ra thành hai thành phần F1 và F2. F2 là lực theo chiều trục có xu hướng đẩy bánh xe
vào phía trong, giữ cho bánh xe không bị tuột ra khỏi trục.
+ Ngăn ngừa phát sinh Camber âm ngoài ý muốn do tải trọng, giữ cho phía trên của
bánh xe không bị nghiêng về phía trong do sự biến dạng của các bộ phận của hệ
thống treo và bạc lót gây ra bởi trọng lượng của hàng hóa hay hành khác.
+ Giảm lực lái


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
b. Góc caster.

Hình 5-13. Góc Caster và khoảng Caster.


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
Góc caster có ảnh hưởng đến độ ổn định khi xe chạy trên đường thẳng, còn
khoảng caster thì ảnh hưởng đến tính năng hồi vị bánh xe sau khi chạy xe trên
đường vòng.
Đối với những xe có góc caster, độ ổn định khi chạy trên đường thẳng sẽ tăng.
Vì khi trục xoay đứng quay để xe chạy vào đường vòng, nếu các bánh xe có góc
caster thì lốp sẽ bị nghiêng đi so với mặt đường và tạo ra mômen “kích”, có xu
hướng nâng thân xe lên. Mômen kích này đóng vai trò như một lực hồi vị bánh xe,

có xu hướng đưa thân xe trở về vị trí nằm ngang và duy trì độ ổn định trên đường
thẳng của xe.
c. Góc Kingpin (Góc nghiêng của trụ xoay đứng)
Góc lệch được tạo thành giữa trục xoay đứng và đường thẳng đứng gọi là góc
kingpin hay góc nghiêng của trục lái. Trục xoay đứng là trục mà trên đó bánh xe có
thể xoay về phía phải hoặc trái. Trục này được xác định bằng cách vạch một đường
thẳng tưởng tượng đi qua tâm của ổ bi đỡ trên của bộ giảm chấn và khớp cầu của
đòn treo dưới (đối với trường hợp hệ thống treo kiểu thanh giằng). Nhìn từ phía
trước xe, đường thẳng này nghiêng về phía trong.


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ

Hình 5-14. Góc Kingpin


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
Khoảng cách L từ giao điểm giữa trục xoay đứng và mặt đường đến giao điểm
giữa đường tâm bánh xe và mặt đường được gọi là “độ lệch hay độ lệch kingpin”.
Vai trò của góc kingpin là làm giảm lực đánh lái. Một tác dụng khác của góc
kingpin là làm giảm lực phản hồi và lực kéo lệch sang một bên. Nếu khoảng lệch
quá lớn, lực dẫn động (lực đẩy xe) hoặc lực hãm sẽ tạo ra một mômen quay quanh
trục xoay đứng lớn, tỷ lệ thuận với khoảng lệch. Mặt khác, mọi chấn động tác dụng
lên bánh xe sẽ làm cho vô lăng bị dật lại hoặc phản hồi. Những hiện tượng này có
thể được cải thiện bằng cách giảm khoảng lệch. Nếu góc nghiêng của các trục xoay
đứng bên phải và bên trái khác nhau thì xe sẽ bị kéo lệch về phía có góc nghiêng
nhỏ hơn (có khoảng lệch lớn hơn). Trong các xe FF có động cơ đặt trước và bánh
trước chủ động, khoảng lệch thường là nhỏ (bằng không hoặc âm) để ngăn ngừa
hiện tượng truyền chấn động từ lốp xe (do phanh hoặc chạy qua vật cản) lên vô
lăng, và giảm thiểu mômen quay quanh trục xoay đứng do động lực tạo ra khi khởi

động nhanh hoặc tăng tốc.
d. Góc chụm (độ chụm)
Khi phần phía trước của các bánh xe gần nhau hơn so với phần phía sau thì
được gọi là “độ chụm”, và nếu ngược lại thì được gọi là “độ choãi”.


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ

Hình 5-15. Góc chụm


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
Thông thường, mục đích ban đầu của góc chụm là khử bỏ lực đẩy ngang do góc
camber tạo ra. Vì vậy, góc chụm ngăn ngừa bánh xe mở ra hai bên khi có camber
dương. Tuy nhiên, mục đích chính của góc chụm là đảm bảo độ ổn định chạy trên
đường thẳng. Khi xe chạy trên đường nghiêng, thân xe nghiêng về một bên. Khi đó
xe có khuynh hướng quay về phía nghiêng. Nếu phần phía trước của mỗi bánh xe
chụm vào trong (Độ chụm), thì xe có khuynh hướng chạy theo hướng ngược lại
hướng nghiêng. Vì vậy độ ổn định khi chạy trên đường thẳng được duy trì.
Tuy nhiên nếu độ chụm vào quá lớn, độ trượt bên sẽ làm cho lốp xe mòn không đều.
Nếu độ choãi ra quá lớn thì khó đảm bảo độ ổn định chạy đường thẳng.
e. Góc quay vòng.
Hình (4-21) Bán kính quay vòng, góc quay vòng của bánh xe phía trước bên trái và
bên phải khi chạy trên đường vòng. Với góc quay của bánh xe trước bên trái và bên
phải giống nhau lốp xe bên trong hoặc ngoài sẽ bị trượt về một bên và không thể
quay xe một cách nhẹ nhàng. Điều này cũng làm cho lốp xe mòn không đều.
Với góc quay của các bánh xe bên phải và bên trái khác nhau, phù hợp với tâm quay
của cả bốn bánh xe thì độ ổn định của xe chạy trên đường vòng sẽ tăng lên.



CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
4.4.2. Độ đàn hồi của lốp.
Giả sử lực tác dụng lên bánh xe
chưa vượt quá lực bám của bánh xe
với mặt đường, khi đó sẽ xảy ra hiện
tượng lệch bên của lốp, có nghĩa là
vùng tiếp xúc của lốp với mặt đường
sẽ bị lệch đi một góc δ so với mặt
phẳng quay của bánh xe mà người ta
gọi đó là góc lệch bên.
Sự đàn hồi của lốp này sinh ra
các trường hợp như quay vòng lý
tưởng, quay vòng thiếu, quay vòng
thừa mà ta đã xét ở mục (4.3)

Hình 5-16. Sơ đồ bánh xe lăn khi lốp bị
biến dạng dưới tác dụng của lực bên


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
4.4.3. Sự dao động của bánh xe dẫn hướng.
Những bánh xe dẫn hướng của ô tô trong những điều kiện nhất định bị dao
động góc có tính chất chu kỳ xung quanh trụ đứng. Hiện tượng này thường được
cảm nhận ở tay người lái. Những dao động mạnh ở bánh dẫn hướng có thể làm mất
tính năng dẫn hướng của ô tô.
Khi ô tô làm việc trên
đường lực cản lăn ở bánh xe trái
và bên phải có thể khác nhau rất
về trị số. những lực này với cánh
tay đòn a hình (4-24) sẽ tạo nên

mô men và . Dưới tác động của
hiệu hai mô men và . Các bánh
xe quay quanh trụ đứng và tạo
nên những dao động góc.
Hình 4-24. Sơ đồ các lực cản lăn có trị số khác
nhau tác động đến bánh xe dẫn hướng


Trường bánh xe không được cân
bằng tốt, khi quay sẽ phát sinh lực ly
tâm hình (4-25) Lực có thể phân
thành hai thành phần : nằm ngang và
thẳng đứng . Thành phần nằm ngang
với cánh tay đòn a có su hướng làm
quay bánh xe xung quanh trụ đứng.
tần số thay đổi của các mô men gây
nên bởi các lực và phụ thuộc vào
chuyển động của ô tô.

Hình 4-25. Sơ đồ lực ly tâm tác động
lên một bánh dẫn hướng.


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ

Nếu các bánh xe dẫn
hướng quay mà các khối
lượng không cân bằng của
chúng nằm ở hai phía đối
diện đối với trục trước của

xe thì sẽ dẫn tới sự dao
động góc của các bánh xe.

Hình 4-25. Sơ đồ lực ly tâm tác động lên
một bánh dẫn hướng.


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ

Hình 4-27. Sơ đồ về sự phối
hợp động học giữa hệ thống
treo nhíp và dẫn động lái


CHƯƠNG 5. TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA ÔTÔ
Nếu khi các bánh dẫn hướng dịch chuyển thẳng đứng mà động học của các
điểm giữ bánh xe hoặc trục trục trước với nhíp và của đòn quay ngang với thanh kéo
dọc hệ thống lái không có sự phối hợp đúng thì cũng có thể gây nên những giao
động góc của bánh dẫn hướng . Thí dụ động học của bộ phận đàn hồi hệ thống treo
có thể làm cho tâm bánh xe di chuyển theo cung AA với tâm dao động của các điểm
4 của khớp quay trước của nhíp 1 hình (4-27a), còn động học của thanh kéo dọc 3
lại làm cho hai bánh xe di chuyển theo cung BB với tâm quay ở khớp cầu 2 của đòn
quay đứng, điều này sẽ đẫn đến việc làm nảy sinh những dao động góc của các bánh
xe dẫn hướng do tác động của những dao động thẳng đứng.
Để phối hợp động học đúng của hệ thống treo và dẫn động lái, người ta sử
dụng các cách bố trí như biểu thị trên hình (4-27b) và (4-27c) với mục đích để quỹ
đạo dao động của nửa nhíp và thanh kéo dọc có cùng hướng .