Thiết kế mô hình ly hợp và hệ thống dẫn động ly hợp có cường hóa khí nén trên ô tô

Nội dung nghiên cứu đề tài đã hoàn thành bao gồm 3 chương : Chương 1 Tổng quan về ly hợp và hệ thống dẫn động ly hợp Chương 2  Tính toán thiết kế mô hình và khung giá mô hình Chương 3

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Thái Nguyên, ngày tháng năm 2016

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

MỤC LỤC

Trang

LỜI NÓI ĐẦU 4

Danh mục bảng biểu 6

Danh mục sơ đồ và hình vẽ 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LY HỢP VÀ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG LY HỢP 10

1.1 Đối tượng nghiên cứu 10

1.2 Các công trình đã công bố liên quan đến đề tài 11

1.3 Giới thiệu về ly hợp ô tô và hệ thống cường hóa 14

1.3.1 Giới thiệu về ly hợp 14

1.3.1.1 Công dụng của ly hợp 15

1.3.1.2 Các yêu cầu của ly hợp 15

1.3.1.3 Phân loại ly hợp 16

1.3.2 Cấu tạo và hoạt động của ly hợp 22

1.3.2.1 Cấu tạo chung 22

1.3.2.2 Các chi tiết chính của ly hợp dẫn động thủy lực 25

1.3.3 Một số loại ly hợp phổ biến được dùng trên ô tô 32

1.3.3.1 Ly hợp ma sát với lò xo ép hình trụ 32

1.3.3.2 Ly hợp ma sát với lò xo đĩa 33

1.3.4 Ý nghĩa của hệ thống cường hoá 34

1.3.5 Một sô hệ thống dẫn động li hợp dùng cường hóa khí nén trên ô tô 35

1.3.5.1 Hệ thống dẫn động thủy lực, cường hóa khí nén 36

1.3.5.2 Hệ thống dẫn động cơ khí, cường hóa khí nén 39

1.3.6 Thông số một số hệ thống điều khiển ly hợp trên ô tô 44

1.3.7 Kết luận chương 1 48

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN MÔ HÌNH HỆ THỐNG LY

HỢP DẪN ĐỘNG THỦY LỰC TRỢ LỰC KHÍ NÉN 49

2.1 Cơ sở xác định các thông số kỹ thuật của mô hình 49

2.2 Thiết kế cụm ly hợp và dẫn động 50

2.2.1 Xác định các kích thước cơ bản của ly hợp 50

2.2.1.1 Xác định bán kính ngoài của đĩa ma sát 50

2.2.1.2 Xác định bán kính trong của đĩa ma sát 52

2.2.1.3 Xác định bán kính trung bình của đĩa ma sát 52

2.2.1.4 Diện tích bề mặt tấm ma sát 52

2.2.1.5 Lực ép cần thiết lên bề mặt tấm ma sát 53

2.2.2 Thiết kế tính toán các chi tiết chính 53

2.2.2.1 Lò xo ép 53

2.2.2.2 Đĩa bị động 58

2.2.2.3 Moay ơ đĩa bị động 61

2.2.2.4 Lò xo giảm chấn 64

2.2.3 Tính toán và thiết kế dẫn động ly hợp 68

2.3 Thiết kế khung đỡ 71

CHƯƠNG 3 LẮP RÁP VÀ NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM TRÊN MÔ HÌNH 74

3.1 Lắp ráp, hiệu chỉnh mô hình 74

3.2 Xây dựng các bài thực hành, thí nghiệm trên mô hình 77

3.2.1 Bài 1 - Nghiên cứu cấu tạo và hoạt động của ly hợp và hệ thống điều khiển ly hợp trên mô hình 77

3.2.2 Bài 2 - Nghiên cứu ảnh hưởng của trợ lực khí nén đến hoạt động của ly hợp 80 3.2.3 Bài 3 - Thực hành điều chỉnh chiều cao, hành trình tự do

3.2.4 Bài 4 - Thực hành tháo và kiểm tra tình trạng kỹ thuật các

chi tiết ly hợp 82

3.2.5 Bài 5 - Thực hành lắp ráp các chi tiết của cụm ly hợp 84

3.3 Chẩn đoán hư hỏng thường gặp và phương pháp khắc phục 85

3.3.1 Ly hợp bị trượt trong lúc nối khớp ly hợp 85

3.3.2 Ly hợp bi rung giật khi nhả ly hợp từ từ 86

3.3.3 Ly hợp làm việc có tiếng kêu 86

3.3.4 Ly hợp ngắt không hoàn toàn 87

3.3.5 Đĩa ly hợp nhanh mòn 88

3.3.6 Bộ ly hợp không ở vị trí nối ly hợp 88

KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ 89

TÀI LIỆU THAM KHẢO 90

CÁC BẢN VẼ THIẾT KẾ 91

LỜI NÓI ĐẦU

Trong xu thế hội nhập của của một đất nước đang phát triển Ngành côngnghiệp ô tô là một trong những ngành giữ vai trò chủ đạo, góp phần vào tăngtrưởng kinh tế và thúc đẩy sự phát triển của các ngành công nghiệp khác Do

đó đòi hỏi ngành ô tô luôn cần có sự đổi mới, tối ưu hóa về mặt kỹ thuật, hoànthiện hơn về mặt công nghệ để nâng cao tính hiện đại và tính kinh tế trongquá trình vận hành Cùng với đó, việc đổi mới phương pháp học và cập nhậtnhững phương tiện, thiết bị mới phục vụ cho việc giảng dạy các môn họctrong nghành là hết sức quan trọng và cần thiết

Đứng trước những nhu cầu cấp thiết đó Khoa Kỹ thuật ô tô và Máyđộng lực – Trường Đại học Kỹ Thuật Công Nghiệp Thái Nguyên đã chọn mộttrong những hệ thống quan trọng trên ô tô để thiết kế mô hình phục vụ công

tác học tập và nghiên cứu Đề tài: ‘‘Thiết kế mô hình ly hợp và hệ thống dẫn động ly hợp có cường hóa khí nén trên ô tô’’ đã được chọn và thực

hiện Nội dung nghiên cứu đề tài đã hoàn thành bao gồm 3 chương :

Chương 1 Tổng quan về ly hợp và hệ thống dẫn động ly hợp

Chương 2  Tính toán thiết kế mô hình và khung giá mô hình

Chương 3  Lắp ráp và nghiên cứu thực nghiệm trên mô hình

Với mong muốn nâng cao chất lượng giảng dạy đồng thời tạo nhữngđiều kiện tốt nhất cho người học, giúp sinh viên có thể trực tiếp quan sát hoạtđộng của hệ thống …đồng thời làm tăng tính trực quan sinh động, tư duy hìnhtượng rõ ràng, tăng khả năng tiếp thu lĩnh hội lý thuyết cho công tác giảngdạy của giảng viên cũng như sinh viên trong và ngoài trường

Trong thời gian thực hiện đề tài đã gặp rất nhiều khó khăn Em xin chân

thành cảm ơn thầy giáo T.S Nguyễn Khắc Tuân cùng các thầy cô giáo trong

khoa Kỹ thuật ô tô và Máy động lực – Trường Đại học Kỹ thuật Công NghiệpThái Nguyên đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp em

hạn chế nên đề tài thực hiện sẽ không tránh khỏi những thiếu sót Em rấtmong nhận được sự đóng góp từ phía các thầy cô giáo để để tài của em đượchoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên thực hiện

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1 Kiểu ly hợp và điều khiển ly hợp ở một số loại xe 45

Bảng 2.1 Thông số của xe tham khảo – THACO OLLIN 700B 49

DANH MỤC SƠ ĐỒ VÀ HÌNH VẼ

Hình 1.1 Một mô hình đào tạo ly hợp do TradeKorea Hàn Quốc

Hình 1.2 Mô hình ly hợp dẫn động cơ khí công ty thiết bị Sun 13

Hình 1.3 Mô hình cắt bổ ly hợp của công ty Nam Tiến Phát 13

Hình 1.14 Lò xo ép dạng trụ 20

Hình 1.18 Mô phỏng hệ thống li hợp dẫn động thủy lực 24

Hình 1.29 Ly hợp ma sát lò xo đĩa 34Hình 1.30 Dẫn động ly hợp kiểu thủy lực, cường hóa khí nén 36

Hình 1.31 Dẫn động ly hợp kiểu cơ khí, cường hóa khí nén vỏ van

Hình 1.32 Dẫn động ly hợp kiểu cơ khí, cường hóa khí nén vỏ van

Hình 2.2 Kích thước cơ bản của lò xo đĩa côn 54

Hình 2.3 Đường đặc tính phi tuyến của lò xo thiết kế 56

Hình 2.6 Sơ đồ tính toán dẫn động ly hợp 68

Hình 2.7 Bản vẽ 3D khung giá khi chưa lắp mô hình 72

Hình 2.8 Bản vẽ 3D khung giá khi lắp mô hình 72

Hình 2.10 Vị trí tay quay mô phỏng trục khuỷu 73

Hình 3.6 Lắp bộ trợ lực khí nén và đồng hồ đo áp suất thủy lực 76

Hình 3.9 Xác định giá trị lực tác động của trợ lực và của dẫn động 79

Hình 3.11 Vị trí điều chỉnh hành trình tự do cụm xilanh công tác và

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ LY HỢP VÀ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG

LY HỢP

1.1 Đối tượng nghiên cứu

Từ thực tế cho thấy các mô hình giảng dạy góp phần khá hữu hiệu chocông tác đào tạo Việc sử dụng mô hình kết hợp với các phương tiện video,máy chiếu là một phương pháp dạy học trực quan sinh động hỗ trợ đắc lựccho công tác thực hành ở các trường Mô hình giúp người học tự học khikhông có sự hướng dẫn trực tiếp của giảng viên, phát huy tính tự học và khảnăng tư duy sáng tạo cùng khả năng tự ôn luyện, kiểm tra, đánh giá kiến thức

đã lĩnh hội Việc truyền đạt khả năng, kinh nghiệm thực tế của giảng viên,người học thông qua những chi tiết trên mô hình sẽ có những phản xạ tươngđối chính xác về các kinh nghiệm thực tế

Tuy vậy, với các mô hình mua sẵn thường được cung cấp bởi các đơn vịchuyên cung cấp thiết bị đào tạo cho các trường dạy nghề vì vậy thường thiên

về mô hình cấu tạo của các cụm chi tiết và hệ thống, đôi khi không hoàn toànphù hợp với nội dung của chương trình đào tạo đại học, hầu như không sửdụng được cho mục đích thí nghiệm Ngoài ra, chi phí mua sắm các mô hìnhnày khá đắt đỏ

Trong quá trình khai thác và sử dụng ô tô, để ô tô có thể hoạt động mộtcách nhịp nhàng, hiệu quả và an toàn thì phụ thuộc rất nhiều vào sự phối hợpcủa các hệ thống và chi tiết khác nhau Mỗi hệ thống và chi tiết đều đóng mộtvai trò nhất định giúp ô tô có thể hoạt động ổn định khi chuyển động trênđường Và ly hợp cũng là một trong những hệ thống quan trọng góp phần vào

sự ổn định cũng như hiệu quả đó

Hiện nay, ly hợp với hệ thống điều khiển kiểu thủy lực thường được sửdụng cho các xe du lịch và xe tải nhỏ Đối với các xe khách, xe tải lớn và

trung bình, để giảm nhẹ sức lao động của người lái thường sử dụng hệ thốngđiều khiển có trợ lực kiểu khí nén, đây là một kết cấu tương đối phức tạp.

Chính vì vậy, đề tài “Thiết kế mô hình ly hợp và hệ thống dẫn động ly hợp

có cường hóa khí nén trên ô tô” phục vụ cho công tác thực hành và thí

nghiệm của sinh viên chuyên ngành ô tô là một đề tài cần thiết hiện nay

Với tầm quan trọng và ý nghĩa của việc đưa mô hình ly hợp vào công tácđào tạo, ta chọn mô hình ly hợp dẫn động thủy lực có cường hóa khí nén làđối tượng nghiên cứu của đề tài

1.2 Các công trình đã công bố liên quan đến đề tài

Đã có rất nhiều các công trình công bố nghiên cứu, chế tạo mô hình lyhợp và hệ dẫn động điều khiển ly hợp trên ô tô

1 Model and control of a wet plate clutch, M.J.W.H Edelaar (1997) Tác giả đã đưa ra mô hình mô phỏng và điều khiển ly hợp kiểu ma sát

ướt Mô hình được kiểm chứng bằng nghiên cứu thực nghiệm

2 Smooth engagement for automotive dry clutch, F Garofalo et

al (2001) Dựa trên mô hình được đơn giản hóa bài bào đã mô phỏng quá

trình trượt của ly hợp và điều khiển phù hợp tốc độ của động cơ đốt trong

3 Analysis of the Influence of Clutch Pedal to Vehicle Comfort Jiangchuan Li, Feng Deng, Shaojin Liu and Hao Hu Các tác giả đã đưa ra

nghiên cứu lý thuyết về ảnh hưởng của hành trình bàn đạp, lực tác dụng đến

sự thoải mái và sự tiện nghi êm dịu của ô tô khi chuyển động

4 The influence of the interface coefficient of friction upon the propensity to judder in automotive clutches, D Centea, H Rahnejat and M.T Menday (2001) Bài báo phân tích nguyên nhân của dao

động xoắn trong hệ thống truyền lực, xây dựng mô hình động lực học phituyến, các kết quả tính toán và thực nghiệm được đưa ra để kiểm chứng môhình

5 Mô phỏng và tính toán động lực học hệ thống truyền lực thủy cơ trên

ô tô, Nguyễn Trọng Hoan, Nguyễn Khắc Tuân (2005) Trong bài báo các tác

giả đã trình bày phương pháp xây dựng mô hình tính toán động lực học hệthống truyền lực Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ đóng ly hợp đến tải trọngđộng tác dụng lên hệ thống truyền lực

Đối với các mô hình đào tạo Ở các nước phát triển, ngành công nghiệp ô

tô đã đi trước chúng ta hàng vài thập kỉ Song song với đó là sự phát triển của

hệ thống các cơ sở đào tạo phục vụ cho sự phát triển của ngành này, đặc biệt

là công việc đào tạo các kỹ sư và kỹ thuật viên ô tô Tại tất cả các trạm bảohành, bảo trì của các hãng xe lớn như Toyota, Ford, Huyndai, Honda ở cácnước phát triển đều trang bị các mô hình đào tạo để hỗ trợ công việc của các

kỹ sư và kỹ thuật viên

Hình 1.1 Một mô hình đào tạo ly hợp do TradeKorea Hàn Quốc cung cấp

Ở Việt Nam khi phát triển một mẫu xe mới, do không có mô hình đàotạo đa số các công ty liên doanh ô tô thường phải cử các kỹ sư và nhân viên

kỹ thuật sang các nước sở tại để học nghề về mỗi một mẫu xe mới ra mắt

Do nhu cầu của thị trường , hiện nay có một số công ty chuyên chế tạo

mô hình phục vụ cho công tác giảng dạy nghề như công ty Ngân Giang, công

ty Nam Tiến Phát, Công ty cổ phần kỹ nghệ Gamma, công ty Văn Lang, trungtâm cơ khí chính xác Bách Khoa

Hình 1.2 Mô hình ly hợp dẫn động cơ khí công ty thiết bị Sun

Hình 1.3 Mô hình cắt bổ ly hợp của công ty Nam Tiến Phát

Các mô hình do các công ty trong nước cung cấp trên thị trường thườngdưới dạng:

- Mô hình cắt bổ chết: là loại mô hình chỉ quan sát được cấu tạo các cụmchi tiết

- Mô hình cắt bổ chuyển động được: là loại mô hình có thể quan sátđược cấu tạo chi tiết và hoạt động của các cụm chi tiết trong mô hình

1.3 Giới thiệu về ly hợp ô tô và hệ thống cường hóa.

1.3.1 Giới thiệu về ly hợp

Trong HTTL trên ô tô, ly hợp được bố trí nằm giữa động cơ và hộp số

Hình 1.4 Hệ thống truyền lực trên ô tô

Hình 1.5 Cụm ly hợp trên ô tô

Bánh chủ động Động cơ

Cầu chủ động

Ly hợp

Trục các đăng Hộp số

Ly hợp nằm tựa trên bánh đà động cơ và truyền mômen động cơ tới trục

sơ cấp của hộp số Bàn đạp điều khiển ly hợp bố trí trên buồng lái ôtô để nối ngắt mômen truyền

-1.3.1.1 Công dụng của ly hợp

Ly hợp là một khớp nối dùng để truyền mô men xoắn từ trục khuỷu động

cơ đến các cụm chi tiết tiếp theo của hệ thống truyền lực Chức năng quantrọng của ly hợp là:

- Dùng để tách nối giữa động cơ với hệ thống truyền lực khi khởi hành,dừng xe, chuyển số và phanh xe

- Trong các hệ truyền lực với hộp số cơ khí, việc dùng ly hợp tách tứcthời động cơ khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập đầu răng hoặc cáckhớp gài giúp cho quá trình sang số được dễ dàng

- Đóng êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực giúp cho

mô men xoắn ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ do vậy mà xe khởi hành

và tăng tốc êm

- Tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực để giảm khối lượng quán tínhcủa xe và động cơ làm việc liên tục ( không bị chết máy ) qua đó nâng caohiệu quả phanh, nâng cao hiệu suất làm việc và nâng cao tuổi thọ xe

- Ly hợp có tác dụng như một cơ cấu an toàn bảo đảm cho động cơ và hệthống truyền lực khỏi bị quá tải dưới tác dụng của tải trọng động và mô menquán tính

1.3.1.2 Các yêu cầu đặt ra cho hệ thống ly hợp

Ly hợp đòi hỏi thỏa mãn các yêu cầu sau:

Đảm bảo truyền hết mômen từ động cơ đến HTTL ở mọi điều kiện sửdụng Muốn vậy thì mômen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mômen cực đạicủa động cơ truyền tới ly hợp

Khi khởi hành xe hoặc chuyển số, quá trình đóng ly hợp phải êm dịu đểgiảm tải trọng va đập sinh ra trong HTTL và khi mở ly hợp phải ngắt dòngtruyền nhanh chóng, dứt khoát.

Khối lượng các chi tiết và mômen quán tính của phần bị động ly hợpphải nhỏ để dễ dàng thực hiện chuyển số

Ly hợp cần thoát nhiệt tốt, hạn chế tối đa ảnh hưởng của nhiệt độ tới hệ

số ma sát, độ bền của các chi tiết đàn hồi

Kết cấu đơn giản, dễ dàng điều khiển, thuận tiện khi bảo dưỡng và sửachữa

1.3.1.3 Phân loại ly hợp

Kết cấu của ly hợp có thể được phân loại như sau:

Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu động cơ tới HTTL.

Ma sát: mômen truyền qua ly hợp nhờ ma sát giữa các bề mặt ma sát Ly

hợp ma sát có kết cấu đơn giản, được sử dụng phổ biến trên ô tô với các dạng

sử dụng ma sát khô và ma sát trong dầu

Hình 1.6 Đĩa ma sát

Thủy lực: mômen truyền qua ly hợp nhờ chất lỏng Do khả năng truyền

êm mômen và giảm tải trọng động, các bộ truyền thủy lực được dùng trên cácHTTL thủy cơ với kết cấu ly hợp thủy lực và biến mô thủy lực

Hình 1.7 Biến mô thủy lực

Điện từ: mômen truyền qua ly hợp nhờ các lực điện từ.

Hình 1.8 Ly hợp điện từ

Liên hợp các dạng kể trên.

Ly hợp thường đóng: dùng trên ô tô, ly hợp chỉ mở khi có tác động điều

khiển

Hình 1.11 Ly hợp thường đóng

Ly hợp thường mở: dùng trên máy kéo, máy công trình Ly hợp chỉ được

đóng khi có tác động điều khiển

Hình 1.12 Ly hợp thường mở

Theo phương pháp tạo lực ép, đảm bảo tạo nên mômen ma sát:

Lò xo trụ, lò xo côn, lò xo đĩa: với các dạng bố trí xung quanh chu vi

Hình 1.13 Lò xo ép dạng đĩa

Hình 1.14 Lò xo ép dạng trụ

Loại ly tâm: sử dụng lực ly tâm để tạo ra lực ép cho ly hợp Loại này

được sử dụng trên các ô tô rất nhỏ

Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra bao gồm cả lực của lò xo ép và lực ly

Theo đặc điểm kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn độngđiều khiển chia ra:

Dẫn động cơ khí: là dẫn động điều khiển từ bàn đạp ly hợp tới cụm ly

hợp thông qua các khâu, khớp, đòn nối

Dẫn động thủy lực: là dẫn động thông qua các khâu, khớp, đòn nối và

đường ống cùng với các cụm truyền chất lỏng

Hình 1.15 Cụm dẫn động thủy lực

Dẫn động có trợ lực: là tổ hợp các phương pháp dẫn động cơ khí hoặc

thủy lực với các bộ phận trợ lực bàn đạp: cơ khí, thủy lực áp suất lớn, chânkhông, khí nén

1.3.2 Cấu tạo và hoạt động của ly hợp

1.3.2.1 Cấu tạo chung.

Hình 1.16 Cấu tạo chung của bộ li hợp.

1 – Tấm kẹp đĩa ép vào bộ li hợp 13 – Lò xo chống rung của đĩa ma sát.

2 – Bu lông bắt đĩa li hợp vào bánh

Vỏ bộ li hợp được dập bằng thép và bắt vào bánh đà bằng các bu lông.Bên trong vỏ các cần bẩy được bắt với vỏ bằng các ốc đỡ, bên ngoài cần bẩydùng khớp bắt với đĩa ép Nhờ sự lắp ghép như vậy mà đĩa ép có thể dichuyển được xa ra hoặc vào gần vỏ và cùng quay với bánh đà.

Giữa đĩa ép và vỏ bộ li hợp có lắp các lò xo theo đường tròn, những lò

xo ép đó ép đĩa ma sát và đĩa ép với bánh đà Để lắp các lò xo, ở vỏ bộ li hợp

và đĩa ép có tai bắt và lỗ để lắp ghép Trên đĩa ép có những chỗ lắp lò xo đềuđặt đệm cách nhiệt để phòng ngừa lò xo bị quá nhiệt Đĩa ma sát bằng thépcùng với ly hợp được nối với moay ơ ở bộ phận dao động xoắn Tấm ma sátđược chế tạo bằng nhựa amian và được lắp ghép vào đĩa ma sát bằng nhữngđinh tán, đĩa ma sát có trọng lượng nhỏ Đĩa ép làm bằng gang, có khả năngdẫn nhiệt tốt Mặt tiếp giáp với đĩa bị động được gia công nhẵn

Hình 1.17 Cấu tạo bộ li hợp dẫn động thủy lực.

Bình chứa dầu; 2-Bề mặt lắp ghép; 3-Bàn đạp; 4-Vỏ bảo vệ;

5-Đĩa ép; 6-Đĩa ma sát; 7-Xi lanh chính; 8-Hộp chặn; 9-Càng gạt;

10-Xi lanh công tác; 11-Lò xo; 12-Vòng bi ngắt li hợp.

Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có ưu điểm là việc bố trí các chi tiết của

hệ thống dẫn động khá linh hoạt và thuận tiện, ít bị ràng buộc bởi không gian

bố trí chung

Đặc biệt thích hợp ở những ô tô mà ly hợp đặt xa người điều khiển Tuynhiên cũng như dẫn động cơ khí, tỷ số truyền của hệ dẫn động thủy lực cũng

bi giới hạn nên không thể giảm nhỏ lực điều khiển Vì vậy hệ dẫn động thủylực cũng chỉ thích hợp với các ô tô du lịch và ô tô tải nhỏ

Hình 1.18 Mô phỏng hệ thống li hợp dẫn động thủy lực.

1-Bình chứa dầu li hợp; 2-Bàn đạp; 3-Xi lanh chính; 4-Đĩa ma sát; 5-Đĩa ép; 6-Vỏ li hợp; 7-Vòng bi ngắt li hợp; 8-Càng gạt;

9-Bánh đà; 10-Xi lanh công tác.

Trên các ô tô tải, ô tô buýt lớn, hệ thống ly hợp thủy lực được trang bịthêm trợ lực khí nén nhằm giải quyết những hạn chế khi tạo lực điều khiển lyhợp

Phần dẫn động thủy lực bao gồm các bộ phận tương tự như dạng dẫnđộng thủy lực đơn thuần gồm: bàn đạp, cần pittong, xilanh chính, đường ốngdẫn dầu, càng gạt

Phần trợ lực khí nén bao gồm: nguồn cung cấp năng lượng khí nén(chung với hệ thống khí nén của xe, do máy nén khí cung cấp), van điều khiển

Hình 1.19 Cấu tạo bánh đà

Nằm giữa bánh đà và đĩa ép, được gia công rãnh then hoa để di trượtcùng với trục sơ cấp, xương đĩa được làm bằng thép giảm chấn, hai bên bềmặt có tán đinh nhôm cùng bề dày của tấm ma sát từ 3-4 mm

b Đĩa ma sát.

Vỏ bảo vệ

Ren bắt vỏ li hợp Răng ăn khớp máy

khởi động

Xung quanh đĩa ma sát có xẻ rãnh để đảm bảo khả năng tản nhiệt và êmdịu khi đóng, ngắt li hợp Bên cạnh đĩa xương đĩa có moay ơ và lò xo giảmchấn, bên ngoài lò xo giảm chấn có 1 đĩa thép bao quanh.

Hình 1.21 Cấu tạo đĩa ma sát

1-Tấm ma sát; 2-Đinh tán; 3-Lò xo giảm chấn;4-Moay ơ li hợp; 5-Tấm đệmĐĩa ma sát có tác dụng nối mô men từ động cơ tới hệ thống truyền lựcthông qua rãnh then hoa của trục sơ cấp khi li hợp đóng và ngắt tức thời mômen xoắn từ động cơ tới hệ thống truyến động cho việc sang số được dễ dàng

Hình 1.20 Kết cấu đĩa ma sát

Đĩa ma sát tiếp xúc một cách đồng đều với về mặt ma sát của đĩa ép li hợp vàbánh đà để truyền công suất được êm Nó cũng giúp làm dịu sự va đập khivào ly hợp

c Đĩa ép.

Hình 1.22 Cấu tạo đĩa ép

Giống như vành khăn khép kín, bên trong rỗng có chiều dài bề mặt lớnhơn bề mặt tấm ma sát, mặt tiếp xúc với đĩa ma sát được gia công nhẵn, vậtliệu chế tạo bằng thép được gia công với bộ đồng tâm cao, bên ngoài có các lỗhoặc vấu để bắt các đòn cùng với vỏ bánh đà hoặc để định vị lò xo ở cơ cấu lihợp vấu

Đĩa ép là một chi tiết rất quan trọng trong li hợp có tác dụng ép đĩa masát với bánh đà thực hiện cắt, nối truyền động giữa động cơ với cơ cấu dẫnđộng khi cần thiết

d Bàn đạp li hợp.

Bàn đạp li hợp tạo ra áp suất thuỷ lực trong xi lanh chính bằng lực ấnvào bàn đạp Áp suất thuỷ lực này tác dụng lên xi lanh công tác và cuối cùngđóng và ngắt ly hợp.

Hành trình tự do của bàn đạp ly hợp là khoảng cách mà bàn đạp có thểđược ấn cho đến khi vòng bi cắt li hợp ép vào lò xo đĩa Khi đĩa ma sát bịmòn, hành trình tự do này giảm đi Nếu đĩa tiếp tục mòn và bàn đạp không cóhành trình tự do, thì sẽ làm cho li hợp bị trượt

Trong các kiểu xe hiện nay, người ta sử dụng các xi lanh chính tự điềuchỉnh, do đó hành trình tự do của bàn đạp ly hợp không thay đổi Điều chỉnh

độ cao của bàn đạp ly hợp bằng bu lông chặn bàn đạp, và điều chỉnh hànhtrình tự do của bàn đạp bằng độ dài của cần đẩy

e Xi lanh chính.

Trong xi lanh chính, sự trượt của pít tông tạo ra áp suất thuỷ lực Lò xophản hồi của bàn đạp liên tục kéo cần đẩy của ly hợp về phía bàn đạp Chứcnăng của xi lanh chính của ly hợp được trình bày dưới đây

Hình 1.23 Cấu tạo xi lanh chính.

1-Van nạp; 2-Lò xo côn; 3-Cần đẩy; 4-Pít tông; 5-Hãm lò xo; 6-Lò xo nén;

7-Thanh nối; 8-Buồng A; 9-Buồng B.

• Khi đạp bàn đạp: Khi đạp lên bàn đạp li hợp, pít tông bị cần đẩy dịchchuyển về bên trái Dầu phanh trong xi lanh chảy qua van nạp đến bình chứa

và đồng thời đến xi lanh công tác Khi pít tông dịch chuyển tiếp về bên trái,thanh nối sẽ tách khỏi bộ phận hãm lò xo và van nạp đóng đường dầu đi vàobình chứa bằng lò xo côn, do đó tạo thành áp suất trong buồng A và áp suấtnày truyền đến pittông của xi lanh công tác

• Khi nhả bàn đạp ly hợp: Khi thả bàn đạp ly hợp, lò xo nén đẩy pittôngtrở về bên phải và áp suất thuỷ lực giảm xuống Khi pít tông trở lại hoàn toàn,

bộ phận hãm lò xo đẩy thanh nối về bên phải Như vậy van nạp mở đường đivào bình chứa và nối với buồng A và B

f Xi lanh trợ lực khí nén.

Xi lanh trợ lực khí nén có nhiệm vụ vừa mở ly hợp vừa làm dịch chuyểnpiston của cơ cấu tuỳ động để mở van khí Khi đạp bàn đạp ly hợp, dầu trongxylanh chính tăng áp, piston trong xylanh chính đẩy dầu trong xylanh đếnxylanh trợ lực khí nén thực hiện mở ly hợp

Mặt khác dầu được truyền đi để mở van khí, đưa khí nén tới piston củaxylanh trợ lực Thông qua thanh đẩy, áp lực khí nén cùng với áp lực dầu thựchiện công tác điều khiển càng gạt mở ly hợp Áp lực khí nén tạo nên lực đẩy

hỗ trợ cho lực của người lái thực hiện trợ lực mở ly hợp

g Vòng bi ngắt li hợp.

Vòng bi ngắt li hợp là một bạc trượt trên có lắp bi tỳ ở phía sau li hợp,bên ngoài đĩa ép trong quá trình làm việc được bôi tron bằng mỡ Vòng bingắt li hợp hấp thụ sự chênh lệch tốc độ quay giữa càng cắt li hợp (khôngquay) và lò xo đĩa (quay) để truyền chuyển động của càng cắt vào lò xo đĩa

h Vỏ li hợp.

Vỏ li hợp được làm bằng gang có các lỗ để bắt và định tâm với bánh đà,trên nắp có các gờ hoặc lỗ để liên kết với đĩa ép nhưng vẫn cho phép đĩa ép di

chuyển dọc trục Lỗ trong vỏ có các gờ nhỏ giữ vòng lò xo khóa nằm cố định

lò xo đĩa

Mục đích chủ yếu của vỏ ly hợp là để nối và ngắt công suất của động cơ

Nó phải được cân bằng tốt trong khi quay và phải toả nhiệt một cách hiệu quảvào lúc nối ly hợp Vỏ ly hợp có lò xo để đẩy đĩa ép li hợp vào đĩa ma sát, các

lò xo này có thể là lò xo xoắn hoặc lò xo đĩa

Hình 1.24 Cấu tạo vỏ li hợp

1-Lò xo đĩa; 2-Vỏ li hợp; 3-Đĩa ép; 4-Vòng trục xoay; 5-Lò xo chịu kéo.

i Lò xo đĩa.

Hình 1.25 Lò xo đĩa

Lò xo đĩa được làm bằng thép lò xo Nó được tán bằng đinh tán hoặc bắtchặt bằng bulông vào nắp ly hợp Dùng các lò xo chịu kéo để nối các lò xođĩa với đĩa ép li hợp.

Hình 1.26 Đồ thị đặc tính lò xo đĩa

Đường nét liền chỉ các đặc tính của lò xo đĩa, và đường nét đứt chỉ cácđặc tính của lò xo trụ

Điều kiện bình thường (khi đĩa ma sát hoàn toàn mới): Khi đặt vào đĩa

ép li hợp một lực ép (P0) như nhau đối với cả hai loại: loại lò xo trụ và loại lò

xo đĩa, khi ấn hết cỡ bàn đạp ly hợp, mỗi sức ép trở thành P2 và P’2 Điều này

có nghĩa là đối với loại lò xo đĩa, lực cần phải ấn vào bàn đạp ly hợp nhỏ hơnđối với lò xo trụ với mức chênh lệch được thể hiện bằng a

Khi độ mòn ở bề mặt tiếp xúc của đĩa ma sát vượt quá giới hạn chophép: Sức ép đặt lên đĩa ép li hợp của loại lò xo trụ giảm đến P’1, sức ép đặtlên đĩa ép li hợp của loại lò xo đĩa là P1, cũng bằng P0

Như vậy, khả năng truyền công suất của ly hợp kiểu lò xo đĩa không bịgiảm cho tới giới hạn mòn của đĩa ma sát và sức ép đặt lên đĩa ép li hợp củaloại lò xo trụ giảm xuống P’1 Do đó, khả năng truyền công suất giảm xuống,làm cho ly hợp bị trượt

1.3.3 Một số loại ly hợp phổ biến được dùng trên ô tô

Hiện nay trên ô tô dùng phổ biến ly hợp ma sát khô thường đóng sửdụng lò so ép hình trụ hoặc lò so đĩa

1.3.3.1 Ly hợp ma sát với lò xo ép hình trụ

+ Cấu tạo : gồm có đĩa ly hợp làm bằng thép, bên ngoài gắn vành đệm

ma sát, mayơ của đĩa bị động lồng vào rãnh then hoa trục sơ cấp Đĩa bị độngnày, luôn luôn bị ép giữa đĩa ép và bánh đà bằng lò xo trụ

Hầu hết bánh đà và đĩa ép có dấu cân bằng động Sau khi cân bằng động,chúng được làm dấu để khi bảo dưỡng hộp số hay ly hợp, lắp lại đúng vị trí đãcân bằng.

+ Hoạt động

Khi đạp bàn đạp ly hợp, lực từ bàn đạp sẽ được truyền đến càng cắt lyhợp tác động vòng bi cắt ly hợp dịch chuyển sang trái và ép mạnh vào lò xođĩa làm đĩa ép chuyển động sang phải (hình vẽ) Sự chuyển động của đĩa ép sẽlàm đĩa ly hợp tách khỏi bánh đà và quay tự do Do đĩa ly hợp được kết nốivới trục sơ cấp của hộp số bằng then hoa, vì vậy khi đĩa ép được tách ra thì

Hình 1.29 Ly hợp ma sát lò xo đĩa

Khi nhả ly hợp lực đàn hồi của lò xo đĩa sẽ đẩy vòng bi chuyển độngngược lại và đĩa ép sẽ ép chặt đĩa ly hợp vào bánh đà Do vậy, khi bánh đàquay thì mô men từ bánh đà sẽ truyền qua đĩa ly hợp làm trục sơ cấp cùngđộng cơ quay

1.3.4 Ý nghĩa của hệ thống cường hoá

Để truyền được mô men lớn thì lực ép của ly hợp để liên kết bánh đà củađộng cơ với hệ thống truyền lực phải đủ lớn, do đó để đóng mở ly hợp đòihỏi người lái xe tác dụng lên bàn đạp ly hợp một lực rất lớn, điều đó dẫn đếncông việc của người lái xe quá nặng nhọc, gây ảnh hưởng rất lớn đến hiệusuất và độ an toàn khi khai thác thiết bị Để khắc phục vấn đề trên chúng taphải tìm các giải pháp giảm nhẹ cường độ làm việc cho người lái xe cũng nhưnâng cao độ tin cậy của hệ thống, vấn đề này được giải quyết một cách hữuhiệu nhờ áp dụng, lắp đặt hệ thống trợ lực, cường hoá cho hệ thống dẫn động

ly hợp

Các yêu cầu đặt ra với các hệ thống dẫn động ly hợp là:

- Hệ thống dẫn động ly hợp phải đảm bảo độ tin cậy trong quá trìnhkhai thác sử dụng

- Đảm bảo lực bàn đạp và hành trình bàn đạp nằm trong giới hạn chophép, hệ thống có đặc tính động học phù hợp yêu cầu hoạt động lyhợp khi mở phải dứt khoát, khi đóng êm dịu

- Hệ thống phải đơn giản, dễ bố trí lắp đặt, kiểm tra và bảo dưỡng sửachữa

1.3.5 Một sô hệ thống dẫn động li hợp dùng cường hóa khí nén trên ô tô

Ngày nay, người ta thường sử dụng các loại dẫn động ly hợp cường hoákhí nén là do:

- Lực khí nén có áp suất cao sử dụng cường hoá có thể giảm nhẹ đáng kểlực tác động lên bàn đạp ly hợp

- Trên nhiều xe sử dụng hệ thống phanh khí do đó có thể tận dụng nguồnnăng lượng này cho nhiệm vụ dẫn động ly hợp

- Hệ thống cường hoá khí nén có kết cấu đơn giản và nhỏ gọn do đó dễ

bố trí trên xe

Trong các ô tô hiện nay có hai loại sơ đồ cường hoá khí nén được sửdụng rộng rãi đó là sơ đồ dẫn động cơ khí cường hoá khí nén và dẫn độngthuỷ lực cường hoá khí nén

- Đối với sơ đồ dẫn động cơ khí cường hoá khí nén, lực bàn đạp được

truyền xuống cơ cấu tuỳ động để mở van khí thông qua các cơ cấu đòn dẫnđộng, các cơ cấu tuỳ động sẽ đảm bảo lực tác động lên cơ cấu đòn mở tỷ lệtuyến tính với lực bàn đạp Ngoài ra để ly hợp vẫn có thể hoạt động khi hệthống cường hoá hỏng hóc, bộ phận tuỳ động sẽ được nối cứng để truyềnđược lực bàn đạp cho đòn mở

- Với hệ thống dẫn động thuỷ lực cường hoá khí nén, nguyên lý làm việccũng hoàn toàn tương tự, chỉ có điểm khác biệt là lực bàn đạp truyền xuống

cơ cấu tuỳ động sẽ thông qua hệ thống thuỷ lực Hệ thống thuỷ lực có nhiệm

vụ vừa mở ly hợp vừa làm dịch chuyển piston của cơ cấu tuỳ động để mở van

1.3.5.1 Hệ thống dẫn động thuỷ lực, cường hoá khí nén

a Sơ đồ nguyên lý:

Trong sơ đồ nguyên lý

Bàn đạp ly hợp được nối với pistong xi lanh chính

- Nạng mở ly hợp 12 được nối với piston xi lanh công tác 9 vàpiston xi lanh cường hoá 6

- Cơ cấu mở van cường hoá được nối thông với hệ thống thuỷ lựcqua đường ống 14

- Khoang B và xi lanh công tác nối thông với nhau, khoang A thôngvới bình khí nén

Hình 1.30 Dẫn động ly hợp kiểu thủy lực, cường hóa khí nén

1 – Bàn đạp ly hợp; 2 – Lò xo hồi vị cho bàn đạp ly hợp; 3 – Xi lanh chính;

4 – Ống dẫn dầu; 5 – Xi lanh trợ lực khí nén; 6 – Piston cường hoá;

7 – Cần đẩy; 8 – Xi lanh công tác; 9 – Piston xi lanh công tác;

11 – Cần đẩy piston xi lanh công tác; 12 – Nạng mở; 13 – Bạc mở;

14 – Ống dẫn dầu; 15 – Pis ton; 16 – Cốc; 17 – Màng; 18 – Van xả;

19 – Lò xo hồi vị màng; 20 – Lò xo hồi vị van; 21 - Van nạp khí nén;

22 - Đường ống dẫn khí nén; 23 – Lò xo hồi vị bi tê.

- Bộ phận cường hoá được liên kết trực tiếp với cơ cấu thuỷ lực mở

ly hợp

b Nguyên lý làm việc:

+ Ở trạng thái đóng ly hợp:

Khi chưa tác động lên bàn đạp ly hợp, do tác dụng của lò xo hồi vị van

20 van khí nén 21 đóng lại, xi lanh công tác được nối thông với khoang B củavan phân phối và thông với khí trời

+ Ở hành trình mở ly hợp:

Người lái tác dụng lên bàn đạp ly hợp 1 một lực Q làm cho tay đòn bànđạp quay quanh O1 đẩy cần đẩy piston xi lanh chính 3 đi xuống (theo chiềumũi tên) Khi đó dầu trong xi lanh chính 3 được nén lại và theo đường ống 4đến xi lanh công tác 8, tác động lên piston xi lanh công tác 9 làm piston dịchchuyển xang phải, tác động lên cần đẩy 11 làm cần đẩy 11 dịch chuyển sangphải làm cho nạng mở 12 quay quanh O2 đẩy bạc mở 13 dịch chuyển sangtrái

Đồng thời khi đó dầu có áp suất cao theo đường ống 14 tác dụng lênpiston 15 dịch chuyển sang trái tì vào cốc16 là cho cốc 16 và màng 17 cùngdịch chuyển sang trái đóng van xả 18 lại, nhờ liên kết qua trục làm van nạp 21

mở ra

Khí nén từ bình chứa theo đường ống 22 qua van nạp 21 vào khoang B,tác dụng lên piston cường hoá 6 làm piston 6 dịch chuyển sang phải qua cầnđẩy 7 và 11 tác dụng lên nạng mở 12 mở ly hợp

Như vậy lực tác dụng mở ly hợp bao gồm do người lái tác dụng lên bạc

mở 13 thông qua hệ thông thuỷ lực và lực do khí nén tạo ra

+ Khi người lái giữ bàn đạp ly hợp: (vị trí trung gian)

Ở giai đoạn này lực cường hoá có xu hướng tiếp tục đẩy piston cườnghoá 6 sang phải, do piston 6 liên kết với piston xi lanh công tác 9 lên cũng

công tác tăng lên mà chất lỏng không được bổ xung do đó áp suất trong cả hệthống sẽ giảm, do tác động của lực lò xo hồi vị van 20 và lò xo hồi vị màng

19 làm cho van nạp khí nén 21 đóng lại và có xu hướng mở van xả 18

Khi tổng lực cường hoá và lực bàn đạp ly hợp thông qua hệ thống thuỷlực cân bằng với tổng lực ép (lực lò xo ép và các lò xo hồi vị) thì hệ thốngđược giữ lại

+ Khi người lái thôi tác dụng lên bàn đạp 1

Dưới tác dụng của lò xo hồi vị 2 kéo bàn đạp trở về vị trí ban đầu, pistoncủa xi lanh chính 3 dịch chuyển theo bàn đạp ly hợp làm cho áp suất chất lỏngtrong toàn hệ thống giảm xuống, dưới tác dụng của lò xo hồi vị van 20, lò xohồi vị màng 19 và lực khí nén tác dụng lên đế van nạp 21, van nạp 21 đóng lạivan xả 18 được mở ra thông xi lanh công tác và khoang B với khí trời, áp suấtcường hoá giảm xuống

Do tác dụng của lò xo ép ly hợp ly hợp đóng lại

+ Khi hệ thống cường hoá không hoạt động:

Người lái tác dụng lên bàn đạp thông qua piston 3 tạo ra dầu có áp suấtcao tác động lên piston 15 làm cho piston 15 dịch chuyển sang trái, khi đi hếthành trình xi lanh bị chặn lại

Do người lái tiếp tục tác động lên bàn đạp ly hợp do vậy áp suất dầutrong hệ thống tiếp tục tăng tác động lên piston xi lanh công tác 9 để mở lyhợp

Vậy khi hệ thống cường hoá không hoạt động hệ thống dẫn động ly hợpvẫn đảm bảo mở ly hợp nhưng với hành trình dài hơn

1.3.5.2 Hệ thống dẫn động cơ khí, cường hoá khí nén

A Kiểu vỏ van dịch chuyển

a Sơ đồ nguyên lý