Hệ thống truyền lực ô tô

- Theo cách truyền mômen động cơ đến trục sơ cấp hộp số chia ra: ly hợp ma sát, ly hợp thủy lực, ly hợp điện từ, ly hợp liên hợp thường xuyên đóng hoặc mở.. Ngày nay trên ôtô du lịch ngư

CHƯƠNG I HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC 1.1 Ly hợp

Ly hợp nằm ở giữa động cơ và hộp số có nhiệm vụ truyền và cắt mômen từ trục khuỷu động cơ tới hệ thống truyền lực Đồng thời ly hợp đóng vai trò như một

cơ cấu an toàn nhằm tránh quá tải cho hệ thống truyền lực và động cơ khi chịu quá tải lớn Ly hợp có khả năng dập tắt hiện tượng cộng hưởng trong truyền động nhằm nâng cao chất lượng truyền lực

1.1.1 Phân loại ly hợp.

- Theo cách truyền mômen động cơ đến trục sơ cấp hộp số chia ra: ly hợp

ma sát, ly hợp thủy lực, ly hợp điện từ, ly hợp liên hợp thường xuyên đóng hoặc mở

- Theo hình dạng và số lượng của đĩa ma sát: ly hợp một hay nhiều đĩa,

ly hợp hình nón, ly hợp hình trống, ly hợp hình côn

- Theo hình thức phát sinh lực ép trên đĩa ép: ly hợp dùng lò xo trụ đặt xung quanh, lò xo trụ đặt ở giữa, lò xo màng

1.1.2 Yêu cầu đối với ly hợp

- Phải nối hộp số và động cơ một cách êm dịu

- Đóng ngắt nhanh và chính xác, đảm bảo an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải

- Ở trạng thái đóng ly hợp phải truyền hết được mômen quay lớn nhất của động cơ mà không bị trượt ở bất cứ điều kiện sử dụng nào

- Ly hợp điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ

- Kết cấu ly hợp đơn giản, dễ điều chỉnh, chăm sóc, các bề mặt ma sát thoát nhiệt tốt, có tuổi thọ cao

1.1.3 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát.

a) Cấu tạo.

Cấu tạo của ly hợp

ma sát có thể chia làm hai phần: Phần chủ động, phần bị động và

cơ cấu dẫn động

- Phần chủ động gồm bề mặt bánh đà

và nắp ly hợp Nắp ly hợp bắt với bánh đà bằng bulông

- Phần bị động gồm trục bị động và đĩa ma sát Đĩa ma sát đặt giữa bánh

đà và đĩa ép, được lắp với trục bằng then hoa

- Cơ cấu dẫn động ly hợp gồm đòn mở, vòng bi tỳ, càng mở, bàn đạp ly hợp và bộ dẫn động cơ khí hay thủy lực

 Nắp ly hợp

Nắp ly hợp dùng để nối và ngắt công suất

động cơ, nó phải được cân bằng động tốt và thoát

nhiệt tốt trong khi nối ly hợp Lò xo được lắp

trong nắp ly hợp đẩy đĩa ép vào đĩa ma sát, các lò

xo này có thể là lò xo trụ hoặc lò xo màng

Kiểu lò xo màng được làm bằng lá thép lò

xo được tán bằng đinh tán hoặc bằng bu lông bắt

1 2 3 4 5

6 7

8

9

10

11

Hình 1.1 Cấu tạo ly hợp

ma sát

1 Vỏ ly hợp.

2 Càng mở ly hợp.

3 Trục ly hợp.

4 Bi tỳ.

5 Lò xo ép (lò xo màng).

6 Cơ cấu đòn bẩy.

7 Đĩa ép.

8 Đĩa ma sát.

9 Đầu trục khuỷu.

10 Mặt ma sát.

11 Bánh đà.

1

Hình 1.2 Nắp ly hợp

Lò xo ép.

Vỏ ly hợp.

Đĩa ép.

2 1

3

5 6

Hình 1.3 Cấu tạo đĩa ma

sát

Mặt ma sát Đinh tán.

Xương đĩa.

Moayơ ly hợp.

Lá thép.

Lò xo giảm chấn.

chặt vào nắp ly hợp Phần phía trong có các rãnh dài xẻ hướng tâm và được kết thúc bằng các lỗ tròn tạo điều kiện cho lò xo có khả năng biến dạng tốt Đầu trong của lò xo được mài lõm tạo nên rãnh tròn nhằm giảm diện tích tiếp xúc với bi tỳ

và tạo điều kiện kiểm tra độ mòn của mép trong lò xo sau một thời gian làm việc nhất định Ở trạng thái tự do lò xo có dạng hình nón, ở trạng thái lắp lò xo đã bị biến dạng để gây nên lực ép

Kiểu lò xo trụ được lắp ở giữa đĩa ép và nắp ly hợp nó được bố trí theo

đường tròn Lò xo trụ được định vị trong vỏ ly hợp và được liên kết với đòn bẩy được gắn với cần mở ly hợp

Ngày nay trên ôtô du lịch người ta sử dụng loại lò xo màng là chủ yếu vì những ưu điểm của nó: Lực cần ấn vào bàn đạp ly hợp nhỏ hơn so với cơ cấu ly hợp sử dụng lò xo trụ, khả năng truyền công suất của ly hợp kiểu lò xo màng không bị giảm cho tới giới hạn mòn của đĩa, kết cấu đơn giản

Đĩa ép làm bằng gang có khả năng dẫn nhiệt tốt, mặt tiếp giáp với đĩa ma sát

được gia công nhẵn, mặt đối diện có các gờ lồi, một số gờ tạo nên các điểm tựa cho lò xo ép, một số tạo nên các điểm truyền mômen xoắn giữa vỏ và đĩa ép

 Đĩa ma sát.

Đĩa ma sát nằm giữa bánh đà và đĩa ép, được gia công rãnh then hoa để di trượt cùng với trục sơ cấp, xung quanh đĩa ma sát có xẻ rãnh để đảm bảo khả năng tản nhiệt và êm dịu khi đóng, ngắt ly hợp Cấu tạo của đĩa ma sát được trình bày trên hình vẽ:

Mặt ma sát được làm bằng vật

liệu chịu mài mòn và có hệ số ma sát

ổn định, được tán vào xương đĩa nhờ 2

hàng đinh tán đồng tâm Trên bề mặt

tấm ma sát có xẻ rãnh hướng tâm và

vòng tròn nhằm tăng khả năng tiếp xúc,

tạo nên các rãnh thoát bẩn, thoát nhiệt

ra ngoài

Xương đĩa được làm bằng thép

đàn hồi, được uốn vênh lượn sóng tạo

điều kiện có thể biến dạng nhỏ dọc trục khi làm việc Nhờ có kết cấu như vậy xương đĩa có khả năng đàn hồi dọc trục và theo chiều xoắn nên có thể làm êm quá trình đóng mở ly hợp

Moayơ nằm trực tiếp trên xương của đĩa ma sát, có then hoa di trượt trên

trục bị động, phần ngoài của moayơ có dạng hoa thị, trên các phần trống có chỗ để lắp lò xo trụ giảm chấn Ôm ngoài là 2 vành thép lá được tán trên xương đĩa nhờ đinh tán nhưng cho phép nó dịch chuyển nhỏ đối với moayơ Giữa các vành thép

và moayơ có các tấm ma sát bị ép chặt nhờ đinh tán Trên các vành thép có các ô cửa sổ nhỏ lồng vào đó là các lò xo hoặc cao su giảm chấn Một đầu của lò xo hoặc cao su giảm chấn tỳ vào moayơ đầu kia tỳ vào ô cửa sổ tác dụng để giảm chấn trong quá trình hoạt động của ly hợp

b) Nguyên lý hoạt động của ly hợp.

Trạng thái đóng: là trạng thái làm việc

thường xuyên của ly hợp Dưới tác dụng của

lò xo ép: đĩa ép, đĩa ma sát và bánh đà của

động cơ bị ép sát vào nhau Khi đó bánh đà,

đĩa ma sát, đĩa ép, lò xo ép và vỏ ly hợp quay

thành một khối Mômen xoắn của động cơ

được truyền từ bánh đà qua các bề mặt ma sát

đến trục của ly hợp Ly hợp thực hiện chức

năng truyền mômen từ động cơ đến trục sơ

cấp của hộp số

Trạng thái mở: là trạng thái làm việc

không thường xuyên của ly hợp Khi người lái

xe tác động lên cơ cấu mở ly hợp vòng bi tỳ sẽ nén lò xo ép lại làm cho đĩa ép di chuyển ngược chiều nén của lò xo, các mặt ma sát của đĩa ma sát với bánh đà và đĩa ép được tách ra Phần chủ động của ly hợp (nắp ly hợp) quay theo động cơ nhưng do lực ép không tác dụng lên đĩa ép nữa bởi vậy không tạo nên ma sát để truyền mômen xoắn từ động cơ đến trục của ly hợp

1.1.4 Cơ cấu dẫn động ly hợp.

Hình 1.4 Hoạt động của ly hợp

a Trạng thái đóng b Trạng thái mở.

Có nhiệm vụ truyền lực của người lái từ bàn đạp ly hợp đến các đòn mở để thực hiện việc đóng mở ly hợp Cơ cấu dẫn động ly hợp được chia ra làm 2 loại chính: Dẫn động bằng cơ khí và dẫn động bằng thủy lực

a) Cơ cấu dẫn động bằng cơ khí.

Cơ cấu dẫn động ly hợp kiểu cơ khí là hệ thống dẫn động điều khiển ly

hợp bằng các thanh đòn, khớp nối, được lắp đặt theo nguyên lý đòn bẩy, loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuần này có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao Nhược điểm cơ bản của kiểu dẫn động này là yêu cầu lực tác động của người lái lớn khi tác động lên bàn đạp ly hợp, nhất là đối với loại xe ôtô hạng nặng

b) Cơ cấu dẫn động bằng thủy lực.

Cơ cấu dẫn động ly hợp dẫn động bằng thủy lực được dùng khi vị trí của

ly hợp không thuận tiện cho việc dùng cáp hay thanh truyền hoặc ở những động cơ

có tính năng kỹ thuật cao Ưu điểm là việc bố trí của các chi tiết trong hệ thống khá linh hoạt, việc cắt ly hợp êm dịu hơn tuy nhiên lực dẫn động mở ly hợp cũng không được lớn lắm, áp dụng cho các xe du lịch và xe tải nhỏ

 Sơ đồ cấu tạo chung được trình bày trên hình vẽ:

 Bàn đạp ly hợp.

Bàn đạp ly hợp: tạo áp suất thủy lực trong xy lanh chính bằng lực ấn vào

bàn đạp, áp suất này sẽ tác dụng lên xy lanh cắt ly hợp để đóng, ngắt ly hợp

Hình 1.5 Cơ cấu dẫn động ly hợp

bằng thủy lực

Xi lanh cắt ly hợp.

Cần đẩy.

Bàn đạp ly hợp.

Bulông chặn bàn đạp.

Cần đẩy.

Xy lanh chính.

4 5

6

Hành trình tự do của

bàn đạp ly hợp là khoảng

cách mà bàn đạp ly hợp

được ấn cho đến khi vòng bi

cắt ly hợp tác dụng vào đĩa

ép Khi đĩa ma sát bị mòn

hành trình tự do của bàn đạp

bị giảm Nếu đĩa tiếp tục bị

mòn, hành trình tự do của

bàn đạp ly hợp không còn sẽ

gây hiện tượng trượt ly hợp

Do đó cần phải duy trì hành

trình tự do của bàn đạp ly hợp Việc duy trì hành trình tự do của bàn đạp ly hợp tiến hành bằng cách điều chỉnh độ dài của cần đẩy xy lanh cắt ly hợp đối với loại

có thể điều chỉnh được Điều chỉnh độ cao của bàn đạp ly hợp bằng bulông chặn bàn đạp, điều chỉnh độ cao của bàn đạp ly hợp giúp cho quá trình mở ly hợp được diễn ra hoàn toàn (mở hết)

 Xy lanh chính của ly hợp.

Xy lanh chính của ly hợp làm nhiệm vụ tạo áp suất thủy lực cho xy lanh cắt

ly hợp điều khiển quá trình đóng mở ly hợp Cấu tạo của xy lanh chính được trình bày trên hình vẽ bao gồm các chi tiết:

1

a b

2 3

4 5

Hình 1.6 Cấu tạo bàn đạp

ly hợp

a: Hành trình của bàn đạp

ly hợp

b: Chiều cao của bàn đạp ly hợp.

1 Bàn đạp ly hợp

2 Lò xo hồi

3 Vít điều chỉnh.

4 Cần đẩy.

5 Xy lanh chính của ly hợp.

5

6

Buồng B

Buồng A

Van nạp

Lò xo côn

Hình 1.7 Xy lanh chính của ly hợp

Buồng A: đến xy lanh căt ly hợp

1 Thanh nối.

2 Lò xo nén.

3 Hãm lò xo.

4 Piston.

5 Cần đẩy.

6 Bình chứa dầu.

Vỏ xy lanh chính của ly hợp được chế tạo bằng gang có mặt bích và lỗ khoan

để bắt trên giá đỡ Xy lanh dài đường kính nhỏ tạo điều kiện nhanh chóng tăng áp lực dầu khi đạp bàn đạp ly hợp Hoạt động của xy lanh chính ly hợp:

Khi ấn bàn đạp: Piston dưới tác dụng của cần đẩy dịch chuyển về bên trái,

dầu trong xy lanh chính qua van nạp chảy đến bình chứa đồng thời chạy đến xy lanh cắt ly hợp Khi piston tiếp tục dịch chuyển về bên trái thanh nối sẽ tách ra khỏi bộ phận hãm lò xo van nạp bị đóng lại Do đó hình thành áp suất tại buồng A

và áp suất này truyền đến xy lanh cắt ly hợp

Khi nhả bàn đạp: Khi nhả bàn đạp ly hợp lò xo nén đẩy về bên phải áp suất

giảm xuống, khi piston trở về hoàn toàn bộ phận hãm lò xo đẩy thanh nối về bên phải Như vậy van nạp được mở nối bình A với bình B

 Xy lanh cắt ly hợp.

Xy lanh cắt ly hợp tiếp nhận áp suất thủy lực từ xy lanh chính, điều khiển

càng cắt ly hợp thông qua cần đẩy Xy lanh cắt ly hợp có 2 loại: loại tự động điều chỉnh khe hở khi đĩa ma sát mòn, loại phải điều chỉnh bằng tay

Loại tự động điều chỉnh: lò xo bên trong xy lanh luân ép cần đẩy vào càng

cắt ly hợp giữ cho hành trình tự do của bàn đạp ly hợp không đổi

Loại có thể điều chỉnh được: ta trực tiếp điều chỉnh độ dài của cần đẩy và

càng cắt ly hợp để đảm bảo hành trình tự do của bàn đạp khi đĩa ma sát bị mòn trong quá trình hoạt động

1.1.5 Ly hợp dùng 2 đĩa ma sát.

Khi cần 1 ly hợp làm việc với công suất lớn hơn nhưng không gian làm việc

bị giới hạn không thể chế tạo được 1 ly hợp lớn hơn khi đó người ta dùng ly hợp

có 2 đĩa ma sát, chúng thường được dùng trên xe tải nặng và trung bình Dùng đĩa

ma sát thứ 2 nhằm tăng diện tích ma sát tiếp xúc vì vậy khả năng tải mômen lớn hơn, khi ăn khớp mỗi đĩa ma sát truyền một nửa mômen từ bánh đà đến trục ly hợp Nhược điểm của ly hợp dùng 2 đĩa ma sát là mở kém dứt khoát, và có kết cấu phức tạp

a) Cấu tạo.

Ly hợp hai đĩa ma sát có cấu tạo tương tự loại một đĩa ma sát, nhưng có thêm một đĩa ép và một đĩa ma sát Sơ đồ cấu tạo ly hợp dùng 2 đĩa ma sát được trình bày trên hình vẽ bao gồm các bộ phận:

b) Nguyên lý làm việc.

Ở trạng thái đóng: dưới sự tác dụng của các lò xo ép, các đĩa ép ép chặt đĩa

ma sát với bánh đà, mômen xoắn sẽ được truyền từ trục khuỷu qua bánh đà tới đĩa

ma sát qua trục sơ cấp hộp số đến cầu chủ động

Ở trạng thái mở: khi người lái tác động vào bàn đạp ly hợp thông qua cơ

cấu dẫn động, đòn mở kéo đĩa ép sau dịch chuyển về phía sau, đồng thời các lò xo tách đẩy đĩa ép trước về phía sau Hai đĩa ma sát được tách khỏi bề mặt của bánh

đà và các đĩa ép Đường truyền công suất từ động cơ đến trục ly hợp bị cắt

1.1.6 Các loại ly hợp khác.

a) Ly hợp điện từ

2

7 8 9 10 11 12 13 14

Hình 1.8 Cấu tạo ly hợp 2 đĩa ma sát

1 Bánh đà.

2, 4 Đĩa ép.

3 Mặt bích phụ.

5 Vỏ ly hợp.

6 Đòn mở ly hợp.

7, 9 Đĩa ma sát.

8, 11 Lò xo ép.

10 Thanh kéo.

12 Đòn mở.

13 Bi tỳ.

14 Ống dẫn.

Ly hợp điện từ không những được bố trí trên ôtô mà còn được sử dụng

trong nhiều lĩnh vực khác Ưu điểm của loại này là truyền động êm, cho phép trượt lâu dài mà không ảnh hưởng tới hao mòn các chi tiết của ly hợp

 Cấu tạo của ly hợp điện từ.

1 Bộ phận chủ động

2 Bộ phận cố định

3 Cuộn dây điện từ

4 Bộ phận bị động

A, B, C, D Các khe hở

Trên phần cố định 2 có cuộn dây điện từ 3

Bộ phận chủ động 1 được nối với trục khuỷu động cơ, bộ phận bị động 4 được nối với trục ly hợp (trục sơ cấp của hộp số) Các bộ phận chủ động, bị động và bộ phận cố định có thể quay trơn với nhau thông qua các khe hở A, B, C, D

Để hiệu suất truyền động cao thì các khe hở này phải nhỏ

Hình 1.9.Ly hợp điện từ

 Nguyên lý hoạt động.

Nguyên lý hoạt động ly hợp điện từ dựa vào lực điện từ tương tác giữa phần chủ động và bị động nhờ nam châm điện do cuộn dây sinh ra

Trạng thái đóng ly hợp: Lúc này cuộn dây 3 được cấp dòng điện một chiều

và nó trở thành nam châm điện Điện trường của nam châm sẽ khép kín mạch, từ các cuộn dây qua bộ phân cố định 2, phần chủ chủ động 1, phần bị động 4 theo chiều mũi tên như hình vẽ Khi này dưới sự tương tác của lực điện từ phần chủ động 1 sẽ kéo phần bị động 4 quay theo mômen được truyền từ trục động cơ sang trục ly hợp

C

B

1

D

2 3 4

A

Trạng thái mở ly hợp: Khi cần mở ly hợp người ta ngắt dòng điện cấp cho

cuộn dây, lúc này lực điện từ sẽ mất, các chi tiết được quay tự do, ngắt đường truyền mômen từ trục động cơ đến trục ly hợp

b) Ly hợp thủy lực.

Ngoài ly hợp ma sát trên ôtô còn sử dụng ly hợp thuỷ lực So với ly hợp ma sát, ly hợp thuỷ lực có những ưu điểm sau:

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

hệ thống truyền lực

- Có khả năng trượt lâu dài mà không gây hao mòn như ở ly hợp ma sát

- Khi đóng ly hợp rất êm dịu

 Cấu tạo của ly hợp thủy lực.

Cấu tạo của ly hợp thủy lực được trình bày trên hình vẽ bao gồm:

1 Bánh đà

2 Bánh tuabin

3 Bánh bơm

4 Trục sơ cấp

5 Vỏ ly hợp

Chi tiết chính của ly hợp gồm có bánh bơm, bánh tuabin Các bánh công tác này có dạng nửa hình vòng xuyến, được bố trí rất nhiều cánh dẫn theo chiều hướng tâm

Bánh bơm được hàn chặt với vỏ ly hợp và được bắt chặt với trục khuỷu

động cơ (quay cùng với trục khuỷu) Nó có tác dụng quạt dòng chất lỏng sang bánh tuabin thông qua đó truyền mômen

Bánh tuabin được đặt trong vỏ ly hợp có thể quay tự do, được nối với trục

sơ cấp hộp số bằng khớp nối then hoa, nó chịu sự tác động của dòng chất lỏng từ

1

4

5

Hình 1.10 Ly hợp thủy lực

bánh bơm truyền sang, khi đó nó sẽ quay và truyền chuyển động cho trục sơ cấp hộp số

 Hoạt động của ly hợp thủy lực.

Khi trục khuỷu quay, thông qua vỏ ly hợp bánh bơm quay theo, theo nguyên tắc ly tâm dầu chứa trong ly hợp được bánh bơm quạt đi từ phía trong ra phía ngoài sang tác động vào các cánh của bánh tuabin làm cho bánh tuabin quay theo cùng chiều Dòng chất lỏng sau khi sang bánh tuabin sẽ đi vào phía tâm của bánh rồi trở về bánh bơm Cứ như vậy mômen xoắn được truyền từ bánh bơm (chủ động) sang bánh tuabin (bị động)