bài giảng kết cấu và tính toán ô tô

Theo quan điểm động lực học ngời ta có thể chia ôtô thành các phần sau đây: 1.1 Động cơ Động cơ là nguồn năng lợng cơ học, phần lớn sử dụng động cơ đốt trong, động cơ điện kèm theo nguồn

lời nói đầu

Hiện nay, các tiến bộ khoa học ngày càng đợc ứng dụng vào hiện đại hoá trang thiết bị trên ôtô Để đáp ứng nhu cầu học tập, nghiên cứu, tham khảo của sinh viên, đối với môn học "Kết cấu và tính toán ôtô", Tôi biên soạn tập bài giảng này.

Tập bài giảng này, đợc biên soạn trên cơ sở chọn lọc từ các tài liệu khoa học, tài liệu giảng dạy của những Giáo s và các cán bộ kỹ thuật có uy tín trong ngành công nghệ ôtô, truy cập các tiến bộ khoa học kỹ thuật mới nhất và đảm bảo sát với yêu cầu đào tạo của nhà trờng.

Tập bài giảng này, có thể sử dụng làm tài liệu giảng dạy và học tập cho học sinh, sinh viên Cao đẳng và Trung học chuyên nghiệp chuyên ngành Công nghệ

ôtô, làm tài liệu tham khảo cho cán bộ kỹ thuật.

Cám ơn Ban Giám hiệu, các Phòng Ban, Khoa Động lực và Vận hành cơ giới, Trờng Cao đẳng Công nghiệp và Xây dựng đã tận tình giúp đỡ tôi hoàn th nh à tập bài giảng này.

Trong quá trình biên soạn, không tránh khỏi một số sai sót Tôi rất mong nhận đợc sự góp ý của đông nghiệp và các bạn đọc

Xin chân thành cám ơn.

Th.s : Nguyễn Văn Bản

Chơng I Những vấn đề chung về ôtô

1 Cấu tạo chung của ôtô

Ôtô là phơng tiện vận tải đờng bộ theo ý nghĩa của tên gọi automobil có nghĩa là tự mình chuyển động Theo quan điểm động lực học ngời ta có thể chia ôtô thành các phần sau đây:

1.1 Động cơ

Động cơ là nguồn năng lợng cơ học, phần lớn sử dụng động cơ đốt trong,

động cơ điện kèm theo nguồn điện

1.2 Gầm bệ

Gồm có:

- Hệ thống truyền lực: Gồm các cơ cấu, tổng thành làm nhiệm vụ truyền mômen xoắn từ động cơ đến bánh xe chủ động, có thể thay đổi giá trị và chiều quay của mômen xoắn theo ý muốn của ngời sử dụng Bao gồm: li hợp, hộp số, hộp phân phối (nếu có) truyền động các đăng, truyền lực chính, vi sai, bán trục, truyền lực bánh xe (nếu có) bánh xe chủ động

- Bộ phận vận hành: là nơi lắp đặt tất cả các tổng thành của ôtô và đa xe chuyển động trên đờng Bao gồm: khung xe, dầm cầu, hệ thống treo, bánh xe

- Các hệ thống điều khiển phơng hớng chuyển động của ôtô, điều khiển sự dừng khẩn cấp hoặc chậm dần tốc độ ôtô Bao gồm: hệ thống lái, hệ thống phanh

1.3 Thân - vỏ

Là phần công tác hữu ích của ôtô dùng để chở khách hoặc hàng hóa, đối với

xe tải có buồng lái và thùng xe, xe con, xe khách là chỗ của ngời lái và hành khách

2 Phân loại ôtô

Nhu cầu về vận chuyển hàng hóa, hành khách bằng các phơng tiện vận tải

ôtô rất lớn Để đáp ứng đầy đủ các yêu cầu vận chuyển đó, ôtô có rất nhiều chủng loại khác nhau đợc phân loại theo sơ đồ hình 1.1

Ngoài ra có thể phân loại ôtô theo nhiên liệu dùng cho động cơ:

- ôtô chạy xăng, ôtô chạy dầu diesel, ôtô chạy điện, ôtô chạy bằng khí ga - hoặc theo điều kiện sử dụng: ôtô thờng, ôtô có tính việt dã

Ôtô mui trần Mui dạng xếp, rời, 2 ghế, 2 cửa

4 cửa bên, 1 cửa sau

7 Ôtô chở khách nhỏ (mini buýt) Vỏ cứng khoang sau rộng,

2-4 cửa bên, 1 cửa sau

8 Ôtô bán tải (pick-up) Khoang sau chuyên dùng, 2

1. Ôtô khách loại nhỏ (mini bus) 9-16 chỗ ngồi

2 Ôtô khách đờng dài (bus) 2 cửa bên lớn

3 Ôtô khách thành phố (city bus) 2-3 cửa bên lớn

4 Ôtô khách liên tỉnh (bus) 2 cửa bên

5 Ôtô khách thành phố loại hai

thân Xe kéo, rơ moóc dính liền, nhiều cửa bên

6 Ôtô điện chở khách Chạy điện trong thành

phố

7 Ôtô khách du lịch chuyên dụng Có đầy đủ tiện nghi

sinh hoạt

Hình 1.1 a Bảng phân loại ôtô du lịch

3 Ôtô tải tự đổ Có buồng lái và thùng

3 Đoàn xe kéo bán moóc một

trục Gồm ôtô kéo và bán moóc một trục

4 Đoàn xe kéo bán moóc vận tải Gồm xe kéo và bán

moóc hai trục

5 Đoàn xe kéo nhiều moóc Gồm xe kéo và

nhiều moóc nối tiếp

6 Đoàn xe kéo thân dài Gồm xe kéo và bán

moóc thân dài

Hình 1.1c Bảng phân loại xe ôtô kéo moóc

3 Những yêu cầu chung đối với ôtô

Các ôtô khi chế tạo thờng phải đạt những yêu cầu sau đây:

+ Yêu cầu về thiết kế

- Xe phải mang tính hiện đại: Các tổng thành có các kết cấu mới, hiện đại, kích thớc nhỏ gọn, bố trí hợp lý, phù hợp với điều kiện khí hậu, địa hình

- Vỏ xe phải đẹp phù hợp với yêu cầu về thẩm mỹ công nghiệp

- Vật liệu chế tạo chi tiết phải có độ bền cao, chống mòn tốt, nhằm nâng cao

độ tin cậy và tuổi bền của xe Triệt để sử dụng vật liệu nhẹ, tổng hợp để giảm tự trọng của xe

- Kết cấu của các chi tiết phải có tính công nghệ cao dễ gia công, số nguyên công trong quy trình công nghệ chế tạo ít.

+ Những yêu cầu về sử dụng

- Xe phải có tính năng động lực cao, vận tốc trung bình lớn để nâng cao năng xuất vận chuyển

- Xe phải đảm bảo tính tiện nghi cho lái xe và hành khách thao tác nhẹ nhàng, dễ dàng, bảo đảm tầm nhìn tốt

- Đa công nghệ tiên tiến, dùng bộ điều khiển điện tử vào trong kết cấu, các mạch xử lý để nâng cao tính kinh tế, tính động lực, tính an toàn của ôtô nhất là hệ thống lái, phanh

- Kích thớc và hình dáng thùng xe phải hợp lý để nâng cao hệ số sử dụng trọng tải, bốc xếp hàng hóa dễ dàng

- Xe chạy êm, không ồn, giảm lợng độc hại trong khí xả

+ Yêu cầu về bảo dỡng, sửa chữa

- Để giảm chi phí bảo dỡng, sửa chữa, tăng hệ số ngày xe tốt ngời ta phải cải tiến kết cấu, thay thế các kết cấu bôi trơn bằng bôi trơn vĩnh cửu (không cần bôi trơn) Bố trí các điểm bôi trơn thuận lợi, dễ thao tác

- Kết cấu của xe đảm bảo cho tháo lắp dễ dàng, thuận tiện cho công tác bảo dỡng, sửa chữa, thay thế phụ tùng

Trong đó: l: chiều dài thùng chứa hàng (buồng chứa) (m)

L: chiều dài toàn bộ của ôtô (m)

- Chỗ ngồi của ngời lái phải đảm bảo an toàn dễ thao tác và vệ sinh công nghiệp, có chỗ để kiểm tra, bảo dỡng các tổng thành

- Sự phân bố tải trọng lên các cầu phải hợp lý sao cho bảo đảm yêu cầu về kéo, bám, hãm, chuyển hớng ổn định

4.1 Bố trí động cơ

Bố trí động cơ ở phía trớc ngoài buồng lái sử dụng nhiều trên xe tải

Ưu điểm: Dễ kiểm tra, bảo dỡng, điều chỉnh, bố trí cơ cấu điều khiển động cơ, li hợp, hộp số thuận lợi

Nhợc điểm: Hệ số λ nhỏ, tầm nhìn của ngời lái kém

- Động cơ đặt ở phía trớc, trong buồng lái ta thấy tầm nhìn của lái xe tốt, nâng cao đợc λ, song kiểm tra và bảo dỡng động cơ khó Khắc phục nhợc điểm này

ta làm buồng lái lật đợc

- Động cơ đặt đằng sau thờng sử dụng ở xe con, xe khách Theo kiểu bố trí này vị trí của ngời lái ngồi rất tốt, khoang hành khách đợc cách nhiệt tốt, kết cấu truyền lực gọn, tăng độ bám Việc điều khiển động cơ, li hợp, hộp số phức tạp

- Động cơ ở dới sàn, thờng sử dụng ở xe khách có u điểm nh phơng án trên song làm giảm khoảng sáng gầm xe và khó kiểm tra, bảo dỡng, sửa chữa Việc điều khiển động cơ, li hợp, hộp số từ xa nên phức tạp

4.2 Bố trí hệ thống truyền lực

Có rất nhiều kiểu bố trí hệ thống truyền lực ở ôtô, tùy theo tổng số bánh xe

và số lợng bánh chủ động của một ôtô Ta ký hiệu 4 x 2; 4 x 4; 6 x 4; 6x 6 là các công thức bánh xe, trong đó số thứ nhất biểu thị tổng số bánh xe của một xe (loại bánh kép cũng chỉ tính một bánh xe), số thứ hai chỉ số bánh xe chủ động Kiểu hệ thống truyền lực có ảnh hởng rất lớn đến bố trí chung toàn xe

Động cơ đợc đặt ở phía trớc xe dẫn động cơ chủ động phía sau Sơ đồ này

t-ơng đối phù hợp với ôtô vận tải nó tận dụng đợc lực bám khi xe đầy tải Theo sơ đồ này trục truyền các đăng tơng đối dài nên ngời ta lắp ổ đỡ trung gian cho trục truyền, ta gặp trên các ôtô Gaz 53, zil 130, MAZ, giải phóng

ở sơ đồ hình (I.3b) động cơ và cần chủ động đều đợc bố trí ở phía trớc, nên kết cấu hệ thống truyền lực khá gọn (có thể động cơ và cầu chủ động cùng đặt ở phía sau) Thông thờng loại bố trí này sử dụng ở hệ thống treo độc lập Trong trờng hợp này toàn bộ các cụm động cơ, li hợp, hộp số, truyền lực chính,

Hình 1.2 Các phơng pháp bố trí động cơ và hệ thống truyền lực

vi sai đợc lắp lên khung xe qua gối đỡ cao su đàn hồi Nh vậy cả cụm tổng thành này không có chuyển động tơng đối so với khung xe trong quá trình hoạt

động Sự dịch chuyển tơng đối của bánh xe chủ động so với khung xe nhờ bán trục

có hai khớp các đăng đơn Với loại xe 4 x 4 hoặc 6 x 6 có thêm hộp phân phối để phân phối mômen xoắn đến các cầu hoặc có thêm hộp trích công suất để truyền mômen xoắn đến tang tời Có thể truyền động các đăng đến cầu giữa rồi ra cầu sau hoặc từ hộp phân phối ra cầu giữa và cầu sau riêng

5 Tải trọng tác dụng lên các cơ cấu và chi tiết của ôtô

Ôtô là một hệ động lực học phức tạp, chuyển động với tốc độ cao trên các loại đờng khác nhau, cho nên tình trạng chịu tải không đơn giản Khi nghiên cứu độ

bền của các kết cấu, chi tiết ôtô ngoài tải trọng tĩnh cần xét đến tải trọng động Thông qua sự tổng hợp giữa tải trọng tĩnh, hệ số hoàn toàn, thống kê xác suất tải trọng động, chúng ta có một chế độ tải trọng tính toán và thiết kế.

Trên mỗi loại ôtô, giá trị lớn nhất của mômen xoắn Menax của động cơ đã đợc xác định, ta coi Memax là tải trọng tĩnh Tùy theo điều kiện sử dụng (khi xe chạy) có lúc các cơ cấu và chi tiết của ôtô chịu những tải trọng động rất lớn nh ng thời gian tác dụng ngắn Chúng ta có thể sử dụng hệ số tải trọng động

động cơ chết máy

Hiện nay cha có phơng pháp giải tích để tính toán tải trọng động sinh ra trong trờng hợp này Thờng sử dụng công thức kinh nghiệm có khái niệm về định tính:

i

8 i

Kd=β +

(1.1)

β: hệ số dự trữ mômen của li hợp (xem ở chơng II)

i: tỉ số truyền chung cho cả hệ thống truyền lực ứng với tay số đang nghiên cứu

Kết quả thí nghiệm đóng li hợp đột ngột của xe ΓA3-51

Khởi hành tại chỗ với các

tay số

Hệ số Kđ khi nối bộ li hợp

đột ngột

Tỉ lệ gĩa mômen động và tĩnh của bộ li hợp2

34

33,353,66

1,671,822,03

5.2 Phanh mà không cắt li hợp

Những trờng hợp khẩn cấp ngời ta phanh ôtô không cắt bộ li hợp, lúc này tỉ trọng động gây ra dới dạng mômen quán tính Đặc trng của trờng hợp này đợc biểu diễn bằng sơ đồ sau:

Khi phanh do tác dụng của cơ cấu phanh nên xe chuyển động chậm dần với gia tốc âm Jp: lúc này bộ li hợp không bị cắt nên thông qua hệ thống truyền lực đ ợc chuyển thành gia tốc góc âm ε ở trục khủy động cơ - chủ yếu là ở bánh đà chuyển

động với gia tốc góc âm ε nên xuất hiện mômen quán tính

h 0

J r

i.

i

=

Trong đó: i0= tỉ số truyền của truyền lực chính

ih: tỉ số truyền của hộp số ứng với tay số đang sử dụng

2 h

2 0 bd 2

bx

n

1 i bx

r G

i i gJ r

G

J g

Jbx: mômen quán tính của một bánh xe (kg.m2)

bx

h 0 BD max

BD J

ϕc: góc xoắn của trục các đăng (rad)

ϕn: góc xoắn của nửa trục trái (rad) các góc xoắn tính theo "sức bền vật liệu"

G J

l i M

c

c h J

c =

ϕ

G J 2

l i i M

n

n h 0 J

n =

ϕ

Trong đó:

- lc, ln: chiều dài của trục các đăng và nửa trục (m)

- Jc, Jn: mômen quán tính độc cực của tiết diện trục các đăng và nửa trục (m4)

- G: mômen trợt của vật liệu (N.m-2)

Thay các giá trị ϕC, ϕn vào (1.6) ta có





 +

=

ϕ

G J 2

l i i G J

l i M

n n

2 h

2 0 c c

2 h J BD

Nếu gọi:

G J 2

l i i G J

l i

1 C

n n

2 h

2 0 C c

Giải phơng trình vi phân (1.9) bằng phơng pháp tách biến và điều kiện ban

đầu (ωBDO) (tốc độ góc của bánh đà lúc bắt đầu chuyển động chậm dần) ta có:

C

JBD

BDO max

BD = ω

C J

Giá trị MJ có trị số cực đại khi đang sử dụng ở số truyền thẳng ih = 1 hoặc số truyền tăng ih < 1

5.3 Sử dụng phanh tay trung ơng đột ngột khi xe đang chạy

Khi xe đang chạy ta không dùng phanh chân hãm xe mà dùng phanh tay ở trung ơng để hãm xe đến khi dừng hẳn Trờng hợp này trục thứ cấp hộp số bị hãm cứng - bánh xe chuyển động chậm dần sẽ xuất hiện mômen quán tính tác dụng ngợc

từ bánh xe lên trục các đăng và gây ra xoắn nửa trục, trục các đăng (theo sơ đồ trên)

Phơng pháp tính toán tơng tự phần (1) ta có kết quả cuối cùng:

C

JBX

BXO max

bxe = ω

C J

6 Tải trọng tính toán dùng trong thiết kế ôtô

6.1 Tải trọng tính toán dùng cho hệ thống truyền lực

Tính toán ôtô theo tải trọng động rất phức tạp vì nó thay đổi tùy từng điều kiện sử dụng và đờng xá Hiện nay, ngời ta chủ trơng tính toán ôtô theo tải trọng tĩnh và có xét đến điều kiện động bằng cách chọn hệ số an toàn thích hợp đa vào hệ

số tải trọng động bằng thực nghiệm

Phơng pháp xác định tải trọng tính toán: tính mômen từ động cơ và mômen theo sự bám giữa bánh xe và mặt đờng truyền đến chi tiết đang nghiên cứu (trong lý thuyết ôtô đã đề cập đến điều kiện tốt nhất là mômen kéo tại bánh xe chủ động bằng mômen bám Mk = Mϕ, nếu MK > Mϕ (chỉ dùng phần MK = Mϕ) còn phần MK

thừa sẽ làm cho bánh xe quay trợt Nếu Mϕ > MK sẽ không sử dụng hết lực bám và chi tiết chỉ chịu tải MK)

- Mômen truyền từ động cơ đến chi tiết tính toán đợc tính:

Trong đó:

Memax: mômen xoắn lớn nhất của động cơ (N.m)

i: tỉ số truyền động cơ đến chi tiết cần tính toán

η: hiệu suất truyền lực từ động cơ đến chi tiết tính toán

- Mômen tính theo điều kiện bám

ϕ ϕ

(1.15)Trong đó:

X: số lợng bánh xe chủ động

Pbx: tải trọng thẳng đứng tác dụng lên 1 bánh xe chủ động (N)

ϕ: hệ số bám (0,7 ữ 0,8)

rbx: bán kính bánh xe (m)

iϕ: tỉ số truyền từ chi tiết đang tính toán đến bánh xe chủ động

ηϕ: hiệu suất truyền lực từ chi tiết tính toán đến bánh xe chủ động

6.2 Chế độ tải trọng tác dụng lên cơ cấu phanh

Ta chọn chế độ tính toán cho cơ cấu phanh khi phanh đạt hiệu suất cực đại là

Mp = Mϕ (hoặc Pp = Pϕ) sử dụng toàn bộ lực bám của xe khi phanh đến khi bánh xe

sắp (hoặc gần) trợt lê ta có Mp = Mϕ = Zbxrbxϕ Đối với ôtô hai cầu mômen phanh phía trớc và phía sau đợc xác định.

− ϕ

=

ϕ + ϕ

=

) h a ( L 2

g m r M

h b ( g L 2

m r M

g

0 bx 2

g

0 bx 1

P

(1.16)

Trong đó:

zbx: phản lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe (N)

L, hg, a, b: chiều dài cơ sở, chiều cao trọng tâm xe, khoảng cách từ trọng tâm

xe đến cầu trớc, cầu sau (m)

g: gia tốc trọng trờng (m.s-2)

m0: hệ số phân bố tải trọng

Thông thờng chọn ϕtrb = 0,4 ữ 0,55 khi phanh với cờng độ cực đại trên đờng

có ϕ < ϕtb bánh trớc bị khóa cứng và trợt lê, mất tính dẫn hớng còn ϕ > ϕtb thì bánh sau bị khóa cứng trớc

6.3 Tải trọng tác dụng lên hệ thống lái

- Mômen cực đại tác dụng lên vành tay lái

- Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển;

- Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trờng hợp ôtô khởi hành hoặc chuyển số;

- Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực khi gắp quá tải nh trong trờng hợp phanh đột ngột mà không nhả ly hợp

- Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ;

- Các bề mặt ma sát phải thoát nhiệt tốt;

- Kết cấu lý hợp phải đơn giản, dễ điều chỉnh chăm sóc

3 Phân loại

3.1 Theo phơng pháp truyền mômen

Theo phơng pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực ngời ta chia ly hợp thành các loại sau:

- Ly hợp ma sát: mômen truyền động nhờ các bề mặt ma sát

- Ly hợp thuỷ lực: mômen truyền động nhờ năng lợng của chất lỏng.

- Ly hợp điện từ: mômen truyền động nhờ tác dụng của từ trờng nam châm

điện

- Ly hợp liên hợp: mômen truyền động bằng cách kết hợp 2 trong các loại kể trên

3.2 Theo trạng thái làm việc của ly hợp

Theo trạng thái làm việc của ly hợp ngời ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau:

- Ly hợp thờng đóng

- Ly hợp thờng mở

3.3 Theo phơng pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép

Theo phơng pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngời ta chia ra các loại ly hợp sau:

- Loại lò xo (lò xo đặt xung quanh, lò xo trung tâm, lò xo đĩa);

- Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào;

- Loại ly tâm: ly hợp ly tâm sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp

+ Ly hợp dẫn động thuỷ lực cờng hoá khí nén

4 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp

Đối với hệ thống ly hợp, về mặt cấu tạo ngời ta chia thành 2 bộ phận chính:

- Cơ cấu ly hợp: là bộ phận thực hiện việc nối và ngắt truyền động từ động cơ

đến hệ thống truyền lực

- Dẫn động ly hợp: là bộ phận thực hiện việc điều khiển đóng mở ly hợp

4.1 Ly hợp ma sát khô một đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh

(a) (b)

Hình 2.1.b Cấu tạo của ly hợp 1 đĩa bị động lò xo trụ bố trí xung quanh:

1- Bánh đà; 2- Đĩa ép; 3- Vỏ ly hợp; 4- Tấm thép nối; 5- Lò xo nén; 6- Đĩa bị động; 7- Bi "T"; 8- Nạng gạt; 9- Đòn mở; 10- Cácte; 11- Bu lông điều chỉnh; 12- Moayơ; 13- Trục sơ cấp hộp số; 14- Lò xo giảm chấn; 15, 20- Đĩa chặn; 16- Đinh tán; 17, 19- Đĩa tạt dầu; 18- Tấm ma sát; 21- Tấm ma sát giảm chấn; 22- Miếng thép cân bằng.

4.1.1 Cấu tạo

Cấu tạo chung của ly hợp đợc chỉ ra trên hình 2.1.a và 2.1.b Hình 2.1.a thể hiện cấu tạo của ly hợp dới dạng sơ đồ đơn giản Hình 2.1.b thể hiện kết cấu thực của nó Cấu tạo của ly hợp có thể chia thành 2 nhóm chính sau:

- Nhóm các chi tiết chủ động gồm bánh đà, vỏ ly hợp, đĩa ép, đòn mở và các

lò xo ép Khi ly hợp mở hoàn toàn thì các chi tiết thuộc nhóm chủ động sẽ quay cùng với bánh đà

- Nhóm các chi tiết bị động gồm đĩa bị động (đĩa ma sát), trục ly hợp Khi ly hợp mở hoàn toàn các chi tiết thuộc nhóm bị động sẽ đứng yên

Theo sơ đồ cấu tạo ở hình 2.1.a, vỏ ly hợp 5 đợc bắt cố định với bánh đà 1 bằng các bulông, đĩa ép 3 có thể dịch chuyển tịnh tiến trong vỏ và có bộ phận truyền mômen từ vỏ 5 vào đĩa ép Các chi tiết 1, 3, 4, 5 đợc gọi là phần chủ động của ly hợp, chi tiết 2 đợc gọi là phần bị động của ly hợp các chi tiết còn lại thuộc

bộ phận dẫn động ly hợp

Cấu tạo thực tế của ly hợp ma sát khô một đĩa bị động, lò xo trụ bố trí xung quanh đợc thể hiện trên hình 2.1.b Cũng nh ở sơ đồ nguyên lý, cấu tạo của ly hợp khô một đĩa ma sát lò xo trụ bố trí xung quanh gồm các bộ phận chính sau:

Bộ phận chủ động bao gồm: bánh đà 1, đĩa ép 2 và vỏ 3;

Bộ phận bị động bao gồm: đĩa ma sát 18, trục ly hợp (và các chi tiết quay cùng trục ly hợp)

Kết cấu của một số bộ phận chính trong ly hợp:

+ Lò xo ép có dạng hình trụ đợc bố trí xung quanh với số lợng 9,12, với cách bố trí này kết cấu nhỏ gọn khoảng không gian chiếm chỗ ít vì lực ép lên đĩa ép qua nhiều lò xo cùng một lúc Tuy nhiên nó cũng có nhợc điểm là các lò xo không

đảm bảo đợc các thông số giống nhau hoàn toàn, do đó phải lựa chọn thật kỹ nếu không lực ép trên đĩa ép sẽ không đều làm tấm ma sát mòn không đều

+ Đĩa ma sát (đĩa bị động) của ly hợp là một trong những chi tiết đảm bảo yêu cầu của ly hợp là đóng phải êm dịu

Hình 2.2 Cấu tạo đĩa ma sát

Kết cấu các chi tiết của đĩa ma sát đợc thể hiện trên hình 2.2

Để tăng tính êm dịu ngời ta sử dụng đĩa bị động loại đàn hồi, độ đàn hồi của

đĩa bị động đợc giải quyết bằng cách kết cấu có những hình dạng đặc biệt và có thể dùng thêm những chi tiết có khả năng làm giảm độ cứng của đĩa Trong kết cấu của xơng đĩa bị động gồm nhiều chi tiết lắp ghép với nhau để giảm độ cứng của xơng

đĩa Nh trên hình 2.2 xơng đĩa đợc ghép từ vành đĩa 5 với các tấm 3 bằng các đinh tán 4 có xẻ những rãnh hớng tâm hoặc ghép bằng nhiều tấm, các đờng xẻ này chia

đĩa bị động ra làm nhiều phần

Xơng đĩa đợc tán với các tấm ma sát 1 tạo thành đĩa ma sát Trong quá trình làm việc của ly hợp do có trợt nên sinh công ma sát và sinh nhiệt nên tấm ma sát phải có những yêu cầu đảm bảo hệ số ma sát cần thiết, có khả năng chống mài mòn

ở nhiệt độ cao, có độ bền cơ học cao

Giữa xơng đĩa và moayơ của đĩa bị động có bố trí bộ giảm chấn, để tránh cho

hệ thống truyền lực của ôtô khỏi những dao động cộng hởng sinh ra khi có sự trùng hợp một trong những tần số dao động riêng của hệ thống truyền lực với tần số dao

động của lực gây nên bởi sự thay đổi mômen quay của động cơ Chi tiết đàn hồi của giảm chấn là các lò xo 11 dùng để giảm độ cứng của hệ thống truyền lực do đó giảm đợc tần số dao động riêng và khắc phục khả năng xuất hiện ở tần số cao Do

độ cứng tối thiểu của các chi tiết đàn hồi của giảm chấn bị giới hạn bởi điều kiện kết cấu của ly hợp cho nên hệ thống truyền lực của ôtô không thể tránh khỏi cộng hởng ở tần số thấp Bởi vậy ngoài chi tiết đàn hồi ra trong bộ giảm chấn còn có chi tiết ma sát 6 và 9 nhằm thu năng lợng của các dao động cộng hởng ở tần số thấp

+ Các đòn mở ly hợp (thờng là 3 hoặc 4)ốc dạng đòn bẩy dùng để kéo đĩa ép khi mở ly hợp Một đầu đòn mở đợc tựa trên vỏ ly hợp còn đầu kia nối với đĩa ép

Hình 2.3 Đòn mở ly hợpa. b.

1- Đĩa ép; 2- Đòn mở; 3- ổ bi kim; 4- Bulông treo đòn mở; 5- Lò xo; 6- Tấm chặn

đầu đòn mở; 7- Vỏ ly hợp; 10, 11- Chốt tự lựa; 12- Quang treo đòn mở.

Về mặt kết cấu đòn mở phải có độ cứng vững tốt, nhất là trong mặt phẳng tác dụng lực Khi mở ly hợp đĩa ép dịch chuyển tịnh tiến còn khớp bản lề trên đòn mở lại quay quanh điểm nối đòn mở với tai đĩa ép nên để tránh cỡng bức cho đòn mở thì chi tiết nối đòn mở với vỏ ly hợp phải có kết cấu tự lựa

+ Khi mở ly hợp đĩa ép phải dịch chuyển tịnh tiến còn khi đóng ly hợp đĩa ép cùng với bánh đà truyền mômen cho đĩa bị động của ly hợp nên bất kỳ ở một ly hợp nào cũng phải có kết cấu hoặc chi tiết truyền mômen từ vỏ ly hợp (hoặc bánh đà) sang đĩa ép Nh trên hình 2.1.b chi tiết số 4 là thanh đàn hồi để truyền mômen từ vỏ

ly hợp sang đĩa ép Trên hình 2.4.b sự truyền mômen từ vỏ vào đĩa ép đợc thực hiện bởi lỗ trên vỏ và vấu trên bánh đà

4.1.2 Nguyên lý hoạt động

Trạng thái đóng ly hợp: theo hình 2.1.b ở trạng thái này lò xo 4 một đầu tựa

vào vỏ 5, đầu còn lại tì vào đĩa ép 3 tạo lực ép để ép chặt đĩa bị động 2 với bánh đà

1 làm cho phần chủ động và phần bị động tạo thành một khối cứng Khi này mômen

từ động cơ đợc truyền từ phần chủ động sang phần bị động của ly hợp thông qua các bề mặt ma sát của đĩa bị động 2 với đĩa ép 3 và bánh đà 4 Tiếp đó mômen đợc truyền vào xơng đĩa bị động qua bộ giảm chấn 13 đến moayơ rồi truyền vào trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số) Lúc này giữa bi "T" 11 và đầu đòn mở 12 có một khe hở từ 3-4 mm tơng ứng với hành trình tự do của bàn đạp ly hợp từ 30-40 mm

Trạng thái mở ly hợp: khi cần ngắt truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của

hộp số ngời ta tác dụng một lực vào bàn đạp 7 thông qua đòn kéo 9 và càng mở 10, bạc mở 6 mang bi "T" 11 sẽ dịch chuyển sang trái Sau khi khắc phục hết khe hở bi

"T" 11 sẽ tì vào đầu đòn mở 12 Nhờ có khớp bản lề của đòn mở liên kết với vỏ 5 nên đầu kia của đòn mở 12 sẽ kéo đĩa ép 3 nén lò xo 4 lại để dịch chuyển sang phải Khi này các bề mặt ma sát giữa bộ phận chủ động và bị động của ly hợp đợc tách ra

và ngắt sự truyền động từ động cơ tới trục sơ cấp của hộp số

1 2 3 4 5 6 7

8 9 10 11

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

4.2 Ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh

Đối với một số ôtô vận tải khi cần phải truyền mômen lớn ngời ta sử dụng ly hợp ma sát khô hai đĩa bị động So với ly hợp ma sát khô một đĩa bị động, ly hợp

ma sát khô hai đĩa bị động có những u nhợc điểm sau:

+ Nếu cùng một kích thớc đĩa bị động và cùng một lực ép nh nhau thì ly hợp hai đĩa truyền đợc mômen lớn hơn ly hợp một đĩa

+ Nếu phải truyền một mômen nh nhau thì ly hợp hai đĩa có kích thớc nhỏ gọn hơn ly hợp một đĩa

+ Ly hợp hai đĩa khi đóng êm dịu hơn nhng khi mở lại kém dứt khoát hơn ly hợp một đĩa

+ Ly hợp hai đĩa có kết cấu phức tạp hơn ly hợp một đĩa

4.2.1 Cấu tạo

Cấu tạo của ly hợp hai đĩa bị động đợc thể hiện trên hình 2.5

Hình 2.4 Sơ đồ cấu tạo ly hợp hai đĩa

1- Bánh đà; 2- Lò xo đĩa bị động; 3- Đĩa ép trung gian; 4- Đĩa bị động; 5- Đĩa ép; 6- Bulông hạn chế; 7- Lò xo ép; 8- Vỏ ly hợp; 9- Bạc mở; 10- Trục ly hợp; 11- Bàn

đạp ly hợp; 12- Lò xo hồi vị bàn đạp ly hợp; 13- Thanh kéo; 14- Càng mở; 15- Bi

"T"; 16- Đòn mở; 17- Lò xo giảm chấn

Nhìn chung cấu tạo của ly hợp hai đĩa cũng bao gòm các bộ phận và các chi tiết cơ bản nh đối với ly hợp một đĩa Điểm khác biệt là ở ly hợp hai đĩa có hai đĩa

bị động 4 cùng liên kết then hoa với trục ly hợp 10 Vì có hai đĩa bị động nên ngoài

đĩa ép 5 còn có thêm đĩa ép trung gian 3 ở ly hợp hai đĩa phải bố trí cơ cấu truyền mômen từ vỏ hoặc bánh đà sang đĩa ép và cả đĩa trung gian

Vì nhợc điểm của ly hợp hai đĩa là mở không dứt khoát nên ở những loại ly hợp này ngời ta phải bố trí cơ cấu để tạo điều kiện cho ly hợp khi mở đợc dứt khoát

Nh trên hình 2.5 thì cơ cấu này đợc thực hiện bởi lò xo 2 và bu lông điều chỉnh 6 Khi mở ly hợp đĩa lò xo 2 sẽ đẩy đĩa trung gian tách khỏi đĩa bị động bên trong và khi đĩa trung gian 3 chạm vào đầu bulông điều chỉnh 6 thì dừng lại nên đĩa bị động bên ngoài (đĩa bị động số 4) cũng đợc tự do

4.2.2 Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý làm việc của ly hợp hai đĩa cũng tơng tự nh ly hợp một đĩa

Trạng thái đóng: ở trạng thái đóng các lò xo ép 7 một đầu tựa vào vỏ ly hợp

8 đầu kia tì vào đĩa ép 5 ép chặt toàn bộ các đĩa ma sát 4 và đĩa trung gian 3 với bánh đà tạo thành một khối cứng giữa các chi tiết chủ động và bị động của ly hợp, mômen đợc truyền từ động cơ tới bộ phận chủ động, bị động và tới trục ly hợp

Trạng thái mở: khi cần mở ly hợp ngời ta tác dụng một lực vào bàn đạp 11

thông qua đòn kéo 13 kéo càng mở 14 đẩy bạc mở 9 dịch chuyển sang trái Khi khe

hở ∆ giữa bi "T" 15 và đầu đòn mở 16 đợc khắc phục thì bi "T" 15 sẽ ép lên đầu

đòn mở để kéo đĩa ép 5 nén lò xo 7 làm đĩa ép dịch chuyển sang phải tạo khe hở giữa các đĩa bị động với các đĩa ép, đĩa trung gian và bánh đà Do đó trục ly hợp đ-

ợc quay tự do ngắt đờng truyền mômen từ động cơ tới trục ly hợp

1 2 3 4 5 6 7

8

9

1 0

1 1

1 2

1 3

1 4

1 5

1 6

1 7

Hình 2.5 Cấu tạo của ly hợp hai đĩa ma sát

Hình 2.6 Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo ép hình đĩa

a Trạng thái

đóng

b Trạng thái mở

1- Đĩa bị động; 2- Đĩa ép; 3- Vỏ ly hợp; 5- Bạc mở; 6- Trục ly hợp; 7- Càng mở; 8-

Lò xo ép dạng đĩa; 9- Tấm ma sát; 10- Bánh đà; 11- Trục khuỷu động cơ.

Nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo ép hình đĩa đợc thể hiện ở hình 2.6 a và 2.6.b

4.3.2 Nguyên lý làm việc

Theo sơ đồ cấu tạo trên hình 2.7, nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát khô một đĩa lò xo ép hình đĩa đợc mô tả nh sau:

Trạng thái đóng: do phần giữa của đĩa ép tì vào vỏ 3 của ly hợp nên mặt đáy

của nó tì vào đĩa ép 2 ép chặt đĩa bị động 1 với bánh đà làm cho phần chủ động và

bị động của ly hợp trở thành một khối cứng và mômen đợc truyền từ động cơ tới trục ly hợp

Trạng thái mở: khi cần mở ly hợp ngời ta tác dụng một lực vào cơ cấu dẫn

động ly hợp kết quả là một đầu của càng mở 7 sẽ tì vào bạc mở 5 dịch chuyển sang bên trái ép vào mặt đỉnh của lò xo đĩa hình côn Do phần giữa của đĩa ép đợc liên kết với vỏ 3 nên mặt đáy của đĩa ép sẽ dịch chuyển sang phải kéo đĩa ép tách khỏi

đĩa bị động 1 làm đĩa bị động 1 quay tự do Lúc này ly hợp ngắt sự truyền mômen

từ động cơ tới trục ly hợp

Ưu điểm cơ bản của ly hợp sử dụng lò xo đĩa hình côn không những có kết cấu đơn giản, kích thớc nhỏ gọn, lực ép lên đĩa ép đều, không cần sử dụng chi tiết

đòn mở mà còn có đặc tính làm việc tốt hơn ly hợp sử dụng lò xo trụ:

Hình 2.7 So sánh dặc tính làm việc của ly hợp lò xo đĩa và lò xo trụ

Điều đó đợc thể hiện trên hình 2.7 ở đồ thị này chỉ ra quan hệ giữa lực ép trên đĩa ép với sự dịch chuyển của đĩa ép Đờng nét liền là đặc tính của ly hợp lò xo

đĩa và đờng nét đứt là đờng đặc tính của ly hợp lò xo trụ Khi áp lực Po của đĩa ép tại

vị trí bình thờng (tức là vị trí khi đĩa ma sát còn mới) là bằng nhau ở cả hai kiểu lò

xo, áp lực đĩa ép tại vị trí mở ly hợp lớn nhất (đạt đợc khi bàn đạp đạp ly hợp đợc

đạp hết) đối với kiểu lò xo trụ là P'

2, còn đối với kiểu lò xo đĩa là P2, P2 < P'

2 Điều này có nghĩa là đối với kiểu lò xo đĩa, lực cần thiết lên bàn đạp ly hợp nhỏ hơn kiểu

lò xo trụ một lợng "a" nh trên hình vẽ Khi bề mặt đĩa ma sát mòn tới giá trị tới hạn,

áp lực đĩa ép của kiểu lò xo trụ giảm xuống tới P'

1, còn áp lực đĩa ép của kiểu lò xo

đĩa là P1, P1 gần bằng giá trị Po Vì vậy khả năng truyền mômen của ly hợp kiểu lò

xo đĩa không giảm, trong khi đó áp lực đĩa ép của ly hợp lò xo trụ trong cùng một

điều kiện giống với kiểu lò xo đĩa giảm xuống tới P'

1 rất nhỏ, nên ly hợp có xu hớng trợt ở chế độ này

4.3.3 Kết cấu cụ thể của ly hợp lò xo đĩa

Kết cấu của ly hợp lò xo đĩa đợc chỉ ra trên hình 2.8 Những chi tiết cơ bản của nó đã đợc phân tích ở mục 4.3.1 trên cơ sở hình vẽ 2.6 nên không nhắc lại ở đây nữa

Hình 2.8 Kết cấu ly hợp một đĩa lò xo hình đĩa

ở đây ta phân tích thêm về kết cấu của cơ cấu truyền mômen từ vỏ ly hợp sang đĩa ép Ta thờng gặp ba kiểu truyền sau:

* Kiểu truyền động vấu:

Hình 2.9

ở kiểu truyền động này mômen xoắn đợc truyền từ nắp ly hợp (vỏ ly hợp) sang đĩa ép thông qua các lỗ trên vỏ và các vấu trên đĩa ép ở vỏ của ly hợp ngời ta khoét một số lỗ đợc gọi là vùng tiếp vấu, còn ở trên đĩa ép lại bố trí một số vấu tơng ứng Trong quá trình làm việc vấu trên đĩa ép luôn nằm lọt trong vùng tiếp vấu ở vỏ

ly hợp nên đĩa ép vẫn có thể dịch chuyển tịnh tiến và nhận mômen truyền từ vỏ ly hợp sang vấu đĩa ép Trong quá trình làm việc lỗ của vùng tiếp vấu và vấu có thể bị mòn nên khe hở tăng do đó gây ồn khi ly hợp làm việc

* Kiểu truyền động bản giằng hớng tâm:

Hình 2.10

ở kiểu này nắp ly hợp (vỏ ly hợp) đợc nối vào đĩa ép theo hớng tâm bằng các bản giằng (tấm thép) thay cho vấu Khác với kiểu truyền động vấu, cơ cấu bản

giằng không bị mòn theo thời gian làm việc của ly hợp nên không gây ồn khi ly hợp làm việc.

* Kiểu truyền động bản giằng hớng trục:

Hình 2.11

Kiểu truyền động này đợc sử dụng khá phổ biến Các bản giằng nối vỏ ly hợp với đĩa ép theo hớng trục (tiếp tuyến) nên có khả năng truyền mômen từ vỏ ly hợp vào đĩa ép

4.4 Ly hợp thuỷ lực

Ngoài ly hợp ma sát, trên ôtô còn sử dụng loại ly hợp thuỷ lực So với ly hợp

ma sát ly hợp thuỷ lực có những u điểm sau:

- Làm việc êm dịu, hạn chế va đập khi truyền mômen từ động cơ xuống hệ thống truyền lực;

- Có khả năng trợt lâu dài mà không gây hao mòn nh ở ly hợp ma sát;

- Khi đóng ly hợp rất êm dịu

4.4.1 Cấu tạo

Hình 2.12 Cấu tạo ly hợp thuỷ lực

1- Trục khuỷu động cơ; 2- Bích trục khuỷu để bắt với bánh bơm; 3- Moayơ bánh bơm; 4- ; 5- Vỏ ngoài ly hợp thuỷ lực; 6- Vành răng; 7- Bánh bơm; 8- Vỏ bao kín; 9- Bánh tuabin; 10- Nút dầu; 11- Moayơ bánh tuabin; 12- Đĩa bánh đà của ly hợp

9 thì đợc nối với trục ly hợp (trục sơ cấp của hộp số) Bánh bơm và bánh tuabin đợc bao bọc bởi vỏ 8 Chất lỏng công tác đợc đa vào khoang làm việc của ly hợp thuỷ lực và điền đầy các khoang này thông qua nút bulông 10

Để ly hợp thuỷ lực khi mở đợc dứt khoát thì thờng sau ly hợp thuỷ lực ngời ta còn bố trí thêm một ly hợp ma sát Kết cấu và nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát trong ly hợp thuỷ lự hoàn toàn giống nh ly hợp ma sát một đĩa đã trình bày ở trên

4.4.2 Nguyên lý làm việc

Ly hợp thuỷ lực làm việc dựa trên nguyên tắc thuỷ động Khi bánh bơm đợc trục khuỷu động cơ dẫn động quay làm chất lỏng chứa trong khoang công tác của bánh bơm sẽ quay theo Chất lỏng tham gia vào hai chuyển động: một chuyển động quay theo bánh bơm và một chuyển động tịnh tiến theo các máng của cánh dẫn từ phía trong ra phía ngoài Động năng của chất lỏng cũng tăng từ trong ra ngoài Khi

ra hỏi bánh bơm chất lỏng sẽ chuyển tiếp sang bánh tuabin và động năng của dòng chất lỏng sẽ làm bánh tuabin quay theo ở bánh tuabin, chất lỏng chuyển động từ ngoài vào trong và động năng giảm dần Sau khi ra khỏi bánh tuabin chất lỏng tiếp tục đi vào bánh bơm để nhận năng lợng và thực hiện các chu trình tiếp theo

4.5 Ly hợp điện từ

Ngoài ly hợp ma sát và ly hợp thuỷ lực ngời ta còn sử dụng loại ly hợp điện

từ Loại ly hợp này không những chỉ bố trí trên ôtô mà còn sử dụng ở nhiều lĩnh vực

C Để hiệu suất truyền động đợc cao các khe hở này phải nhỏ Ngoài ra để tăng khả năng truyền mômen từ phần chủ động sang phần bị động ngời ta bỏ bột sắt vào khoang kín giữa phần chủ động và bị động

4.5.2 Nguyên lý làm việc

Nguyên lý làm việc của ly hợp điện từ dựa vào lực điện từ tơng tác giữa phần chủ động và bị động nhờ nam châm điện do cuộn dây 15 sinh ra

Trạng thái đóng ly hợp: khi này cuộn dây 15 đợc cấp một dòng điện một chiều và

nó sẽ trở thành nam châm điện Điện trờng của nam châm sẽ khép kín mạch từ qua các bộ phận cố định 14, phần chủ động 13, phần bị động 16 theo đờng mũi tên trên hình vẽ Khi này dới sự tơng tác của lực điện từ phần chủ động 13 sẽ kéo phần bị

động 16 quay theo, mômen đợc truyền từ động cơ sang trục ly hợp

Trạng thái mở ly hợp: khi cần mở ly hợp ngời ta ngắt dòng điện cấp cho cuộn

dây 15 Lực điện từ sẽ mất, các chi tiết đợc quay tự do, ngắt đờng truyền mômen từ

động cơ tới trục ly hợp

5 Dẫn động ly hợp

Dẫn động ly hợp có nhiệm vụ truyền lực của ngới lái xe từ bàn đạp ly hợp

đến các đòn mở để thực hiện việc đóng mở ly hợp

Dẫn động ly hợp cần phải thoả mãn các yêu cầu sau:

- Có tỉ số truyền phù hợp để vừa bảo đảm điều khiển nhẹ nhàng và bảo đảm hành trình dịch chuyển của đĩa ép khi mở ly hợp;

- Hiệu suất truyền động cao;

- Kết cấu đơn giản, dễ chăm sóc điều chỉnh;

- Nếu là dẫn động có cờng hoá thì phải bảo đảm tính chép hình của cơ cấu.Dẫn động ly hợp đợc phân chia theo các loại sau:

- Dẫn động cơ khí;

- Dẫn động thuỷ lực;

- Dẫn động cơ khí cờng hoá khí nén;

- Dẫn động thuỷ lực cờng hoá khí nén;

- Dẫn động thuỷ lực cờng hoá chân không

5.1 Dẫn động cơ khí

Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có kết cấu đơn giản, hiệu suất truyền lực cao tuy nhiên tỉ số truyền cơ khí bị giới hạn nên nói chung lực điều khiển trên bàn đạp lớn Vì vậy dẫn động ly hợp bằng cơ khí thờng chỉ đợc bố trí ở những ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ, lực ép của lò xo ly hợp không lớn

Dẫn động ly hợp bằng cơ khí có thể sử dụng dạng đòn kéo (đẩy) hoặc dây cáp

5.1.1 Dẫn động cơ khí kiểu đòn kéo (đẩy)

Cấu tạo chung của hệ dẫn động ly hợp bằng cơ khí đợc thể hiện trên hình

2.14 Những bộ phận chính của dẫn động cơ khí

kiểu này bao gồm: bàn đạp 1, thanh đẩy 3, càng mở 4, bạc mở 6 và đòn mở 7

Hình 2.14

Nguyên lý làm việc của hệ dẫn động này đợc thực hiện nh sau:

Khi cần mở ly hợp ngời lái tác dụng một lực vào bàn đạp 1, qua khớp bản lề

2 đầu dới của bàn đạp sẽ dịch chuyển sang phải làm thanh đẩy 3 cũng dịch chuyển sang phải theo Đầu thanh đẩy 3 tác dụng vào càng mở 4 làm càng mở 4 quay quanh điểm tựa 5 đẩy bạc mở 6 dịch chuyển sang trái tác dụng lên đầu đòn mở 7 để kéo đĩa ép tách khỏi đĩa ma sát thực hiện mở ly hợp Khi thôi mở ly hợp ngời lái nhấc chân khỏi bàn đạp ly hợp dới tác dụng của các lò xo ép và các lò xo hồi vị, các chi tiết của hệ thông dẫn động đợc trả về vị trí ban đầu, ly hợp đợc đóng

Hình 2.15

Cấu tạo chung của hệ thống dẫn động kiểu này cũng bao gồm: bàn đạp, càng

mở, bạc mở và đòn mở Khác với kiểu dẫn động cơ khí bằng đòn kéo (đẩy) từ sau bàn đạp ly hợp đến càng mở đợc thay bởi một dây cáp

Nguyên lý làm việc của hệ dẫn động này nh sau: khi cần mở ly hợp ngời lái tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, đầu kia của bàn đạp ly hợp sẽ kéo dây cáp dịch chuyển Do một đầu của dây cáp đợc nối với đòn quay nên đòn quay sẽ quay một góc làm càng mở (nối với đòn quay) cũng quay một góc tơng ứng tác dụng vào bạc

mở để ép lên các đầu đòn mở tách đĩa ép thực hiện mở ly hợp Khi thôi tác dụng lực lên bàn đạp, dới tác dụng của các lò xo ép và các lò xo hồi vị các chi tiết của hệ dẫn

động trở lại vị trí ban đầu, ly hợp đợc đóng

5.2 Dẫn động thuỷ lực

Dẫn động ly hợp bằng thuỷ lực có u điểm là việc bố trí các chi tiết của hệ thống dẫn động khá linh hoạt thuận tiện, ít bị ràng buộc bởi không gian bố trí chung, đặc biệt thích hợp ở những ôtô mà ly hợp đặt xa ngời điều khiển Tuy nhiên cũng nh dẫn động cơ khí tỷ số truyền của hệ dẫn động thuỷ lực cũng bị giới hạn nên không thể giảm nhỏ lực điều khiển Vì vậy hệ dẫn động thuỷ lực cũng chỉ thích hợp với các ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

đẩy dầu trở lại khoang bên phải của xi lanh chính 2 Do đó pittông của xi lanh 2 sẽ dịch chuyển sang trái cùng với lò xo hồi vị đa bàn đạp 1 trở về vị trí ban đầu Ly hợp trở về trạng thái đóng.

Cấu tạo cụ thể của hệ thống dẫn động ly hợp bằng thuỷ lực trên ôtô du lịch

đ-ợc thể hiện trên hình 2.17

Hình 2.17

5.3 Dẫn động cơ khí cờng hoá khí nén

Dẫn động cơ khí cờng hoá khí nén là sự kết hợp giữa dẫn động cơ khí và dẫn

động khí nén ở đây dẫn động cơ khí nhằm thực hiện việc điều khiển van phân phối cấp khí nén cho xi lanh lực thực hiện dẫn động khí nén để mở ly hợp Vì vậy, ở đây lực mở ly hợp chủ yếu do dẫn động khí nén thực hiện Ưu điểm cơ bản của kiểu dẫn

động này là có thể tăng đợc lực mở ly hợp theo mong muốn Vì vậy kiểu dẫn động này thờng đợc áp dụng trên các ôtô khách hoặc ôtô tải cỡ lớn cần lực mở ly hợp lớn

Sơ đồ cấu tạo của hệ dẫn động cơ khí cờng hoá khí nén đợc thể hiện trên hình 2.18 Các chi tiết và tên gọi của chúng đã đợc chỉ dẫn tuy nhiên cấu tạo chung của

hệ thống gồm các bộ phận cơ bản sau: bàn đạp 1, cụm van phân phối 3 và cụm xi lanh lực 12

Hình 2.18

Nguyên lý làm việc của hệ thống nh sau: khi ly hợp đóng, trạng thái của van phân phối và xi lanh lực nh trên hình vẽ Lúc này nắp van 5 của van phân phối dới tác dụng của lò xo 4 đóng sự lu thông khí nén từ cửa C tới cửa D nên xi lanh lực 12 cũng ở trạng thái cha làm việc

Khi mở ly hợp ngời lái tác dụng một lực vào bàn đạp 1 làm thanh đẩy 2 dịch chuyển sang phải do thanh đẩy 2 gắn với vỏ của van phân phối 3 nên làm van phân phối 3 cũng dịch chuyển sang phải làm các thanh đẩy 8 và càng mở 9 tác dụng lên bạc mở làm bạc mở dịch chuyển để khắc phục khe hở giữa bạc mở và đòn mở Khi bạc mở đã chạm vào đòn mở lực cản sẽ truyền tới thanh 8 làm pittông 7 của van phân phối tạm thời dừng lại Trong khi đó ngời lái tiếp tục tác dụng vào bàn đạp làm vỏ van 3 tiếp tục dịch chuyển sang phải Khi khe hở giữa thân van 7 và nắp van

5 đợc khắc phục thì nắp van 5 sẽ mở, khí nén từ cửa C thông qua cửa van sang khoang B vào cửa D theo ống dẫn 15 đến xi lanh lực 12 Dới tác dụng của khí nén pittông 13 dịch chuyển tác dụng vào càng mở 10 ép bạc mở dịch chuyển sang trái tì vào các đầu đòn mở tách đĩa ép ra khỏi đĩa ma sát, ly hợp đợc mở Khi thôi tác dụng lên bàn đạp ly hợp, dới tác dụng của lò xo ép và các lò xo hồi vị toàn bộ hệ thống dẫn động sẽ trở lại trạng thái ban đầu Khi nắp van 5 của van phân phối đợc

đóng lại thì khí nén ngừng cung cấp cho xi lanh 12 còn khí nén ở khoang d ới của xi lanh 12 sẽ theo đờng ống 15 trở về cửa D vào khoang B và thông qua kênh dẫn a để xả ra ngoài, kết thúc quá trình mở ly hợp

Khi cờng hoá khí nén bị hỏng hệ thông vẫn làm việc đợc nhờ tác dụng cơ khí

từ bàn đạp qua vỏ van 3 đến tấm chặn 14 làm càng mở 9 và 10 tác dụng để mở ly

hợp Tuy nhiên lúc này lực trên bàn đạp ly hợp sẽ rất lớn vì không có sự trợ lực của dẫn động khí nén.

5.4 Dẫn động thuỷ lực cờng hoá khí nén

Dẫn động thuỷ lực cờng hoá khí nén là sự kết hợp giữa dẫn động thuỷ lực và dẫn động khí nén Trong đó dẫn động thuỷ lực chủ yếu là để điều khiển van phân phối của dẫn động khí nén (khi hệ thống làm việc bình thờng) Dẫn động khí nén sẽ tạo ra nguồn lực chính để thực hiện mở ly hợp Vì vậy ngời ta cũng có thể tạo ra lực

mở ly hợp lớn theo mong muốn Chính vì lý do đó mà dẫn động thuỷ lực cờng hoá khí nén cũng đợc áp dụng nhiều trên các xe khách và xe tải lớn

Sơ đồ cấu tạo của hệ thống dẫn động thuỷ lực cờng hoá khí nén đợc thể hiện trên hình 2.19 Các chi tiết và tên gọi của chúng đã đợc chỉ dẫn qua hình vẽ Tuy nhiên cấu tạo chung của hệ thống gồm các bộ phận chính: xi lanh chính 3, xi lanh công tác 8 (nh dân động thuỷ lực đơn thuần), cụm van phân phối khí nén và xi lanh lực 5

Nguyên lý làm việc của hệ thống đợc mô tả nh sau: ở trạng thái bình thờng (ly hợp đang đóng) van nạp 18 đóng ngăn không cho khí nén từ ống dẫn 19 vào khoang B của xi lanh lực 5 nên hệ thống cha hoạt động

Khi cần mở ly hợp ngời lái tác dụng một lực Q vào bàn đạp ly hợp thông qua các khâu khớp, ty đẩy tác dụng vào pittông của xi lanh công tác 3 dồn ép dầu theo

đờng ống 4 tới khoang C của xi lanh công tác 8 làm pittông 9 dịch chuyển sang phải, ty đẩy 10 tác dụng vào càng mở 11 ép bạc mở 12 dịch chuyển sang trái khắc phục khe hở giữa bạc mở và các đầu đòn mở Khi bạc mở chạm vào đầu đòn mở lực cản sẽ truyền về đến pittông 9 làm nó tạm thời dừng lại Khi ngời lái tiếp tục tác dụng lực vào bàn đạp áp suất dầu ở khoang C tiếp tục tăng dẫn đến pittông 14 của van phân phối dịch chuyển sang trái làm cốc 15 dịch chuyển sang trái theo Sau khi cốc 15 tì vào van xả 17 và tiếp tục dịch chuyển sang trái làm van nạp 18 mở, khí nén từ ống dẫn 19 đi qua cửa nạp đã mở để vào khoang B của xi lanh lực Nhờ áp lực của khí nén pittông 6 dịch chuyển sang phải đẩy càng mở 11 tiếp tục ép bạc mở

12 lên các đòn mở để tách dĩa ép của ly hợp khỏi đĩa ma sát và ly hợp đợc mở

Khi thôi tác dụng lực lên bàn đạp, dới tác dụng của lò xo ép càng mở 11 bị

đẩy trở lại làm pittông 9 dịch chuyển sang trái Do không tác dụng lực lên bàn đạp

nên áp suất dầu trong khoang C cũng giảm Do đó pittông 14, cốc 15 và cụm van nạp/xả cùng dịch chuyển sang phải Khi van nạp 18 đã đóng cửa nạp thì cụm van nap/xả dừng lại còn cốc 15 và pittông 4 tiếp tục dịch chuyển sang phải làm cửa xả

mở ra, khí nén từ khoang B của xi lanh lực qua cửa xả thoát ra ngoài kết thúc quá trình mở ly hợp

Cụm van phân phối khí nén và xi lanh lực 5 đợc thể hiện đầy đủ trên hình 2.22.

5.5 Dẫn động thuỷ lực cờng hoá chân không

Dẫn động thuỷ lực cờng hoá chân không tận dụng đợc u điểm của kiểu dẫn động thuỷ lực và giảm đợc lực bàn đạp nhờ có cờng hoá Tuy nhiên độ chân không sử dụng cho bộ cờng hoá không lớn nên cũng không thể tăng lực mở nh mong muốn Vì lý do đó mà dẫn động thuỷ lực cờng hoá chân không chủ yếu sử dụng cho ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ Cấu tạo chung của dẫn động thuỷ lực cờng hoá chân không đ-

6 ảnh hởng của li hợp đến việc gài số

Khác với các máy móc tĩnh tại, sự sang số (đổ cấp tố độ) đợc thực hiện khi

xe đang chạy, động cơ đang làm việc Nếu các bánh răng cần vào số (ăn khớp với nhau) có sự chênh lệch về tốc độ góc sẽ sinh ra va đập mạnh (lực xung kích) Vì vậy sự cắt, nối bộ li hợp có ảnh hởng rất lớn đến giá trị của va đập Khi các bánh răng cha gài với nhau trục A có tốc độ góc ωa theo đà quán tính của tay số cũ Bắt

đầu gài số trục C quay theo (coi trục A dẫn động trục C), gọi tốc độ góc trục A lúc

này là ω0 và trục C có tốc độ góc là

43

0 c

i

ω

=

Từ đây ta thành lập các phơng trình mômen xung lợng với trục A và C

- Đối với trục A:

1 m 2

1

2 1 m 34

0 12

m 2 12

R

R R

R R

R ) J J ( i i

2

R

R R

R

do vậy:

) i i )(

J J ( t

R

h 0 h m 1 m 4

h 0 m h 1 m a 4

J i ) J J (

) i.

( i ) J J ( J t

R

.

P

+ +

ω

− ω +

Nếu vào số mở li hợp thì Jm = 0 lúc đó mômen xung lợng sẽ là:

a

2 h 1

h 0 m h 1 a 4

J i J

) i (

i J J 't

chia hai vế (2.5) cho (2.4) ta thấy J1 << Jm nên tỉ số

1

a 2 h m

a 2 h

4

4

J

J i J

J i t

P <

Hình 2.23

Điều này có nghĩa là:

Khi gài số mà cắt li hợp giảm đợc lực va đập, đồng thời nếu giảm J1 thì cũng giảm đợc lực va đập (ngời ta dùng biện pháp kết cấu giảm nhỏ khối lợng phần bị

động của li hợp) Ngoài ra trong hộp số ngời ta còn dùng bộ đồng tốc để sao cho hiệu số (ωm - ih.ω0) giảm đến không sẽ tránh đợc va đập

Khi đóng li hợp phần chủ động của li hợp quay vận tốc góc ωm còn phần bị

động quay với vận tốc góc ωa do ωm≠ ωa cho nên khi đóng li hợp bao giờ cũng sinh

ra hiện tợng trợt (giữa phần chủ động và phần bị động) nhất là lúc khởi hành xe lúc

có ωa = 0

Hiện tợng trợt sẽ sinh ra công ma sát, phần công này biến thành nhiệt làm nóng các chi tiết, làm giảm hệ số ma sát của ly hợp từ đó ảnh hởng tốt đến quá trình truyền mômen xoắn từ động cơ xuống hệ thống truyền lực

Ngời ta dựa vào các thông số: tốc độ góc, khối lợng, mômen quán tính, tỉ số truyền của các phần chủ động và bị động của li hợp khi đóng, mở li hợp để tính toán công trợt của li hợp Cuối cùng rút ra kết luận: giá trị của công trợt tăng lên khi giá trị của hiệu số (ωm - ωa) tăng Để giảm mài mòn cho các tấm ma sát của li hợp