LY HỢP CƠ KHÍ Ô TÔ o to

Chức năng & yêu cầu + Ngắt Ly hợp => chuyển số Yêu cầu ngắt nhanh & hoàn toàn + Kết nối lại => Truyền động mô-men xoắn & tốc độ xuống hộp số Yêu cầu kết tiếp xúc từ từ để êm dịu – không

Trang 1

BÀI 2 :

LY HỢP CƠ KHÍ Ô TÔ Yêu cầu bài học

1) Nắm cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp

2) Xác định một số thông số cơ bản…

3) Cho bài tập minh họa.

1.1 GIỚI THIỆU LY HỢP CƠ KHÍ Ô TÔ

1.1.1 Chức năng & yêu cầu

+ Ngắt Ly hợp => chuyển số (Yêu cầu ngắt nhanh & hoàn toàn)

+ Kết nối lại => Truyền động mô-men xoắn & tốc độ xuống hộp số (Yêu cầu

kết tiếp xúc từ từ để êm dịu – không giật xe, không tạo lực va đập cho các bánh răng hộp số).

1.1.2 Cấu tạo & nuyên lý làm việc:

Trang 2

+ Phần chủ động (truyền mô-men xoắn từ động cơ) : Có bánh đà, đĩa ép

(đĩa ép trung gian nếu có);

+ Phần bi động (nhận mô-men xoắn để truyền xuốn hộp số): Có đĩa ma sát

bị động, trục ly hợp;

+ Cơ cấu ép (tạo lực ép cho nguyên lý truyền động ma sát tiếp xúc) Lò xo,

đế tỳ lò xo (thường gọi là mâm ép)

+ Hệ đòn mở ly hợp: gồm đòn mở và hai điểm tựa cho đòn mở.;

b) Nguyên lý làm việc:

+ Nguyên lý kết nối truyền động: Dưới tác dụng của lực ép F (do cơ cấu ép tạo

ra), đĩa ép sẽ ép lên đĩa ma sát, và do đó lên bánh đà; sẵn sàng kẹp chặt đĩa ma

sát bị động để truyền mô-men xoắn (từ bánh đà & đĩa ép qua đĩa bị động và

trục ly hợp để truyền xuống hộp số) theo nguyên lý truyền động ma sát do tiếp

xúc của các bề mặt với hệ số ma sát trượt μ :

M ms = F..R tb (2.Z d )

Trong đó :  là hệ số ma sát trượt giữa các tấm ma sát (của đĩa bị động) với đĩa ép &

bánh đà; Rtb là bán kính trung bình của đĩa ma sát (điểm đặt lực F); Z d : Số đĩa bị động

(trên đó thường gắn các tấm ma sát) Chú ý một số trường hợp tích (2.Zd) thay bằng Zms

được gọi là số đôi bề mặt ma sát

+ Nguyên lý ngắt ly hợp: Thông qua một hệ đòn bẩy (thường gọi là đòn mở

ly hợp), đĩa ép sẽ được kéo để tách ra khỏi đĩa ma sát bị động Các đĩa ép và bánh

đà không còn tiếp xúc với đĩa ma sát bị động; nên không còn truyền được mô-men

xoắn cho đĩa ma sát bị động (nhằm thực hiện việc chuyển số).

2

Trang 3

1.2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM CÁC LOẠI LY HỢP CƠ KHÍ Ô TÔ

Tùy thuộc tính chất cần nghiên cứu mà có thể có nhiều cách phân loại:

Theo kiểu cơ cấu ép, có thể phân loại cơ cấu ép kiểu lò xo nén dây xoắn (Pressure Spring) hay lò xo đĩa côn (Dished Spring) (hay còn gọi lò xo màng –

Theo nguyên lý làm việc: ly hợp thường đóng hay ly hợp thường mở

Theo tính chất truyền động: ly hợp ma sát cơ khí hay ly hợp ma sát thủy lực Theo cấu trúc ly hợp có thể phân loại: ly hợp thông thường hay ly hợp kép

(Dual Clutch).

1.2.1 Ly hợp ma sát với lò xo nén dây xoắn hình trụ (Pressure Spring).

Trang 4

Hình 2.2: Ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo ép dây xoắn hình trụ

Chú thích hình 2.2: 1: Bánh đà; 2: Lò xo giảm chấn; 3: Xương đĩa; 4: Đinh tán;

5:Tấm ma sát; 6: Vành răng khởi động; 7: Lò xo giãn cách đĩa ép trung gian với bánh đà; 8: Gờ liên kết đĩa ép trung gian với rãnh bánh đà; 8B: Rãnh bánh đà; 9: Bu-lông điều chỉnh khe hở giữa đĩa ép trung gian với bánh đà khi mở ly hợp; 10: Đòn mở ly hợp; 11: Đai ốc điều chỉnh đồng phẳng các đòn mở; 12: Lò xo giữ khe hở đòn mở với ổ bi tỳ; 13: Ổ bi tỳ; 14: Trục ly hợp; 15: Giá đỡ ống trượt của

ổ bi tỳ; 16: Càng mở ly hợp; 17: Đinh tán liên kết xương phụ với xương chính của đĩa bị động thứ hai; 18: Lò xo ép (nén); 19: Màng chắn bụi bẩn; 20: Đĩa ép; 21: Bu-lông liên kết võ ly hợp với võ động cơ; 22: Đĩa ép trung gian; 23: Võ động cơ; 24:Các vành ma sát giảm chấn.

4

Trang 5

1.2.2 Ly hợp ma sát với cơ cấu ép lò xo đĩa côn (Dished/Diaphragm Spring)

Trên hình 2.3 minh họa ly hợp ma sát cơ khí kiểu lò xo đĩa/màng.

Hình 2.3: Ly hợp ma sát cơ khí với lò xo ép kiểu đĩa côn

Chú thích hình 2.3: 1: Lò xo đĩa côn (xẻ rãnh); 2: Đinh tán gắn lò xo ép đĩa côn

với mâm ép; 3: Mâm ép ly hợp; 4: Bu-lông gắn mâm ép vào bánh đà (12); 5:Đĩa

ép ly hợp; 6: Gờ liên kết & nhận mô-men truyền từ bánh đà; 7: Đĩa ma sát bị động thứ nhất; 8: Đĩa ép trung gian (ly hợp 2 đĩa bị động) ; 9 : Gờ liên kết đĩa

ép trung gian với rãnh trên bánh đà để nhận mô-men truyền; 10: Đĩa ma sát bị động thứ hai ; 11 : Rãnh truyền mô-men trên bánh đà (cho các đĩa ép); 12: Bánh

Trang 7

Chú thích hình 2.5:

1: Bánh đà động cơ;

2: Vành răng khởi động; 3: Bu-lông gắn mâm ép; 4: Đĩa ép ly hợp;

5: Lò xo giảm chấn;

6: Ổ bi tỳ mở ly hợp;

6B: Lò xo hồi vị đòn mở; 7: Lò xo đĩa (kiêm đòn mở); 8: Đinh tán gắn lò xo đĩa lên mâm ép;

9: Gối tựa tự lựa đòn mở; 10: Đinh tán gắn gối tựa (9); 11: Đĩa ma sát bị động;

12: Đinh tán liên kết “mềm đĩa bị động (11) với may-ơ; 13: May-ơ đĩa bị động (11) ; 14: Trục động cơ;

Hình 2.5: Kết cấu ly hợp ma sát cơ khí với lò xo ép kiểu đĩa côn

Ly hợp ma sát ướt nhiều đĩa (Dual Clutch Transmission/DCT)

Trên hình 2.4 minh họa ly hợp ma sát ướt nhiều đĩa.

Trang 8

Chú thích hình 2.4: 1- Bánh đà;

2-Lò xo hồi vị ly hợp thứ hai; 3- Piston

ép ly hợp thứ hai; 4- Các đĩa ma sát của ly hợp thứ hai; 5- Các đĩa ma sát của ly hợp thứ nhất; 6- Các đĩa

ép ly hợp; 7- Piston ép ly hợp thứ nhất; 8- Lò xo hồi vị ly hợp thứ nhất; 9- Các ngăn chưa dầu ép; 10- Các cửa cấp dầu cao áp; 11- Trục lồng của ly hợp thứ hai; 12- Trục của ly hợp thứ nhất.

Hình 2.4: Cấu tạo và nguyên lý ly hợp kép DC kiểu ma sát ướt nhiều đĩa

Hình 2.4B: Cấu tạo hộp số tự động ly hợp kép DCT kiểu ma sát ướt nhiều đĩa

1.2.3 Ly hợp – biến mô thủy lực (Torque Converter)

Trên hình 2.5 minh họa ly hợp biến mô thủy lực.

8

Trang 9

3 2 1

5

7

8 9

12 13 14

4

11 10

Hình 2.5: Ly hợp biến mô thủy lực (Torque Converter)

Chú thích hình 2.5: 1- Bánh bơm, 2- Bánh tuốc bin, 3- Bánh đà động cơ, 4- Giá đỡ

ngoài của ly hợp khóa (gắn trên bánh đà), 5- Các đĩa ma sát, 6- Piston ép ly hợp khóa, 7- Giá đỡ trong của ly hợp khóa (gắn trên may-ơ tuốc bin), 8- May-ơ bánh tuốc bin, 9- Trục tuốc bin, 10- Bánh phản ứng, 11- May ơ bánh phản ứng, 12- Căn lăn của khớp một chiều,13- Vòng trong của khớp một chiều, 14- Ống cố định khớp một chiều

Trang 10

Hình 2.6: Ly hợp KÉP – DC (DUAL CLUTCH TRANSMISSION )

Chú thích hình 2.6: 1- Mô tơ điện của ly hợp thứ nhất; 2- Trục vít của mô-tơ thứ nhất;

3- Đai ốc; 4- Con lăn; 5- Càng đóng ly hợp thứ nhất; 6- Ống trượt của ly hợp thứ nhất; 7- Đĩa ép ly hợp một; 8- Thanh kéo để đóng ly hợp một; 9- Đòn đóng ly hợp một; 10-Đĩa trung tâm của ly hợp kép DC; 11- Đĩa ma sát của ly hợp một; 12- Trục đặc của ly hợp một dẫn vào hộp số; 13-Mô tơ điện của ly hợp thứ hai; 14- Trục vít của mô-tơ thứ hai; 15- Đai ốc; 16- Con lăn; 17- Càng đóng ly hợp thứ hai; 18- Ống trượt của ly hợp thứ hai; 19- Đòn đóng ly hợp hai; 20- Đĩa ép ly hợp hai; 21- Trục lồng của ly hợp hai; 22- Đĩa ma sat của ly hợp hai; 23- Đĩa trung tâm của ly hợp kép DC.

1.3 XÁC ĐINH CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN LY HỢP CƠ KHÍ Ô TÔ

10

Trang 11

1.3.1. Mô men ma sát yêu cầu của ly hợp :

Mms > Memax

Trong đó :

Mms : Mô men ma sát cần thiết ly hợp, [N.m];

Memax : Mô men xoắn lớn nhất của động cơ, [N.m] Đối với máy kéo mô men nàylấy bằng mô men danh nghĩa Mn của động cơ;

 = 1,8 – 2,0 đối với xe tải, xe buýt;

 = 1,25-1,5 đối với xe con;

 = 1,5-1,75 xe khách;

1.3.2. Mô men ma sát do cơ cấu ly hợp có thể tạo ra :

Hình 2.7: Sơ đồ tính ly hợp ma sát cơ khí

Trang 12

Trong đó :  là hệ số ma sát trượt giữa các tấm ma sát (của đĩa bị động) với đĩa ép &

bánh đà; Rtb là bán kính trung bình của đĩa ma sát (điểm đặt lực F); Zd : Số đĩa bị động

(trên đó thường gắn các tấm ma sát) Chú ý một số trường hợp tích (2.Zd) thay bằng :2.Zd = Zms được gọi là số đôi bề mặt ma sát.

1.3.3. Lực ép yêu cầu cơ cấu ép phải tạo ra

e

z R

3 23

2

R R

Trang 13

Trong đó : p : Áp suất làm việc cho phép của các bề mặt ma sát, [N/m2]; Khi tính toán,

lấy theo giá trị kinh nghiệm [p] = 1,4.10 5  2,5.10 5 [N/m 2 ].

1.3.5. Kích thước lò xo ép kiểu dây xoắn hình trụ

Các hệ số k (*) và  (**),  (***) trong bảng 1 xác định theo tỷ số d

D

và b

a

Trang 14

k 1,58 1,40 1,31 1,25 1,21 1,18 1,16 1,14

-Độ cứng của một lò xo clx được xác định theo ép yêu cầu và điều kiện ép tối thiểu

(đặc trưng bởi hệ số dự trữ ly hợp tối thiểu min) khi tấm ma sát đã mòn đến giới hạn phảithay thế Nghĩa là ta phải có :

lm : Lượng mòn tổng cộng cho phép của các tấm ma sát, [m]:

+ lm = 0,5.ms.Zd khi tấm ma sát gắn vào đĩa bị động bằng đinh tán;

+ lm = 1,0.ms.Zd khi tấm ma sát gắn vào đĩa bằng phương pháp dán;

Với ms là độ dày của các tấm ma sát, có giá trị nằm trong khoảng sau :

- Xe du lịch : ms = 2,5  4,5 (giá trị nhỏ khi dùng phương pháp dán).

- Xe vận tải : ms = 3,5  6,0 (giá trị lớn khi dùng đinh tán).

14

Trang 15

Hình 2.8: Đặc tính lực ép của lò xo ly hợp ma sát cơ khí

Trang 16

Sơ đồ áp dụng để tính toán lò xo đĩa côn có xẻ rãnh được thể hiện trên hình 2.11.

Hình 5 : Sơ đồ tính lò xo đĩa

Lực nén do lò xo tạo ra Flx (Flx = F)ở điểm tỳ đáy nón khi nén lên đĩa ép được xác

định theo các thông số của lò xo như sau [11]:

.)1(

)1()

1(

)/1ln(

)1(3

2

1 2

2 2

1 2

k h

k

k h

k

k D

E

e p

De : Đường kính lớn của đĩa côn ứng với vị trí tỳ lên đĩa ép, [m];

 : Độ dịch chuyển (do biến dạng) cuả lò xo, [m];

E : Mô-duyn đàn hồi kéo nén, E = 2,1.1011 [N/m2];

p : Hệ số poat-xông, đối với thép lò xo : p = 0,26;

h : Độ cao phần không xẻ rãnh của đĩa côn, [m];

k1, k2 : Các tỷ số kích thước của đĩa côn

Độ cao h cùng các tỷ số kích thước k1, k2 được xác định bằng :

a

a e

D

D D k D

D k

D D tg h

2

)(

;2

)(

2 1



(7)

16

Trang 17

Với : De : Đường kính đáy lớn của đĩa nón, [m];

Da : Đường kính qua mép xe rãnh, [m] (xem hình 2.13);

Tương quan các thông số kích thước của lò xo đĩa thường có giá trị nằm trongkhoảng sau :

10075

; 5,12,





e a

D D

Các thông số khác được xác định sao cho lực ép yêu cầu F = Flx khi lò xo được épphẳng (/2 = h) và đồng thời thoã mãn điều kiện bền khi mở ly hợp đến trạng thái  = h

với ứng suất pháp lớn nhất xuất hiện tại vị trí B (có đường kính bằng D a) như sau :

 : Ứng suất pháp lớn nhất tại điểm nguy hiểm (điểm B), [N/m2]

khi làm đòn mở, [m] Kích thước Di được chọn sao cho: De/Di  1,5 và tỷ số truyền đòn

mở được tạo ra nămg trong khoảng đã cho (idm = 4,0 đến 5,5)

Fm : Lực tác dụng lên đỉnh nón khi mở ly hợp, [N], xác định bằng :

{ F m = F lx ( D e − D c )

( D c − D i ) ¿¿¿¿

(9)

Trang 18

1.4 CÁC BÀI TẬP ÔN LUYỆN

1.4.1 Bài tập về nhà/Câu hỏi ôn tập

Câu hỏi 1: Gọi tên và nêu rõ chức năng của các chi tiết được ghi chú trên hình vẽ ly hợp

một đĩa bị động, lò xo ép đĩa côn

Câu hỏi 2: Cho ô tô du lịch/khách/vận tải/buýt có mô-men cực đại của động cơ đốt trong

Memax = 200[N.m] Hỏi lực ép yêu cầu của cơ cấu ép ly hợp F? Cho biết bán kính trungbình của vành ma sát Rtb = 120[mm] Các thông số còn lại tự phân tích để chọn (nếu có).

Gợi ý làm bài: Công thức áp dụng (3)

+ Căn cứ loại ô tô, chọn hệ số dự trữ  phù hợp loại xe;

+ Chọn hệ số ma sát trượt  trong khoảng 0,22 đến 0,33;

+ Ưu tiên chọn số đĩa bị động Z d = 1.

Memax = 200[N.m] Hỏi bán kính trung bình của vành ma sát Rtb? Cho biết lực ép yêu cầu

của cơ cấu ép ly hợp F = 6000[N] Các thông số còn lại tự phân tích để chọn (nếu có).

Memax = 200[N.m] Hỏi lực ép yêu cầu của cơ cấu ép ly hợp F? Cho biết bán kính ngoàicủa vành ma sát R2 = 150[mm] Các thông số còn lại tự phân tích để chọn (nếu có).

18

Trang 19

+ Căn cứ loại ô tô, chọn hệ số kích thước K R = R 1 /R 2 phù hợp (trong khoảng 0,53 đến 0,75); để suy ra bán kính R 1 ; rồi tính được bán kính trung bình R tb theo (3b) Bài toán trở về Câu hỏi 2.

Câu hỏi 5: Cho ô tô du lịch/khách/vận tải/buýt có bán kính trung bình của vành ma sát

của ly hợp Rtb= 120[mm] Hỏi bán kính trong R1 và bán kính ngoài R2 của vành ma sát?

Các thông số còn lại tự phân tích để chọn (nếu có).

Gợi ý làm bài: Công thức áp dụng (3b)

+ Căn cứ loại ô tô, chọn hệ số kích thước K R = R 1 /R 2 phù hợp (trong khoảng 0,53 đến 0,75); + Từ công thức (3b), đặt bán kính ngoài R 2 làm thừa số chung; rồi thay tỷ số R 1 /R 2 = K R để tính được bán kính ngoài R 2

+ Tính tiếp R 1 = K R *R 2

Memax = 200[N.m] Hỏi bán kính trong R1 và bán kính ngoài R2 của vành ma sát? Cho biếtlực ép yêu cầu của cơ cấu ép ly hợp F = 6000[N] Các thông số còn lại tự phân tích để

chọn (nếu có).

+ Áp dụng công thức (3) dễ dàng tìm được R tb như bài toán Câu hỏi 3;

+ Tiếp tục áp dụng bài toán ở Câu hỏi 5 để tìm ra các bán kính R 1 và R 2

Memax = 200[N.m] Hỏi bán kính trong R1 và bán kính ngoài R2 của vành ma sát? Cho biết

áp suất phân bố trên bề mặt tấm ma sát p = (1,4.105 đến 2,5.105) [N/m2] Các thông số còn

lại tự phân tích để chọn (nếu có).

Trang 20

+ Áp dụng công thức (4) dễ dàng tính được R 2 ;

+ Áp dụng số liệu K R = R 1 /R 2 đã chọn, suy ra bán kính R 1 = R 2 *K R

Memax = 200[N.m] Hỏi độ cứng của lò xo ép dây xoắn C của cơ cấu ép ly hợp? Biết rằngbán kính trung bình của vành ma sát Rtb = 120[mm]; bề dày một tấm ma sát là 5[mm];Cho biết tấm ma sát gắn vào xương đĩa bị động bằng phương pháp dán Các thông số còn

lại tự phân tích để chọn (nếu có).

Gợi ý làm bài: Công thức áp dụng (3) và (5)

+ Ưu tiên chọn số đĩa bị động Z d = 1 Áp dụng công thức (3) tính được lực F;

+ Chọn giá trị dự trữ tối thiểu min khi tấm ma sát mòn đến giới hạn phải thay thế;

+ Tính lượng mòn l m cho phép theo phương pháp gắn tấm ma sát vào xương đĩa bị động;

+ Áp dụng công thức (5) tính được độ cứng C.

Memax = 200[N.m] Hỏi độ cứng của lò xo ép dây xoắn C của cơ cấu ép ly hợp? Biết rằngbán kính trung bình của vành ma sát Rtb = 120[mm]; bề dày một tấm ma sát là 5[mm];Cho biết tấm ma sát gắn vào xương đĩa bị động bằng phương pháp đinh tán Các thông số

còn lại tự phân tích để chọn (nếu có).