CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ 1. Công dụng, phân loại và yêu cầu của ly hợp 1. Công dụng Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có công dụng là: + Nối động cơ với hệ thống truyền lực khi ôtô di chuyển. + Ngắt động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong trường hợp ôtô khởi hành hoặc chuyển số.
Đảm bảo là cơ cấu an toàn cho các chi tiết của hệ thống truyền lực không bị quá tải như trong trường hợp phanh đột ngột và không nhả ly hợp. Ở hệ thống truyền lực bằng cơ khí với hộp số có cấp, thì việc dùng ly hợp để tách tức thời động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực sẽ làm giảm va đập giữa các đầu răng, hoặc của khớp gài, làm cho quá trình đổi số được dễ dàng. Khi nối êm dịu động cơ đang làm việc với hệ thống truyền lực (lúc này ly hợp có sự trượt) làm cho mômen ở các bánh xe chủ động tăng lên từ từ. Do đó, xe khởi hành và tăng tốc êm.
Còn khi phanh xe đồng thời với việc tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, sẽ làm cho động cơ hoạt động liên tục (không bị chết máy). Do đó, không phải khởi động động cơ nhiều lần. Phân loại ly hợp a) Phân loại theo phương pháp truyền mômen Theo phương pháp truyền mômen từ trục khuỷu của động cơ đến hệ thống truyền lực thì người ta chia ly hợp ra thành 4 loại sau: + Ly hợp ma sát: là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát. Hiện nay, ly hợp ma sát loại đĩa được sử dụng rất rộng rãi, vì nó có kết cấu đơn giản, dễ chế tạo và khối lượng phần bị động của ly hợp tương đối nhỏ.
Dựa vào đặc điểm liên kết giữa phần chủ động và phần bị động, ly hợp ma sát được chia ra một đĩa, hai đĩa và nhiều đĩa. *Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo. *Nhược điểm: Các bề mặt ma sát nhanh mòn do hiện tượng trượt tương đối với nhau trong quá trình đóng ly hợp, các chi tiết trong ly hợp bị nung nóng do nhiệt tạo bởi một phần công ma sát. Tuy nhiên ly hợp ma sát vẫn được sử dụng phổ biến ở các ôtô hiện nay do những ưu điểm của nó.
+ Ly hợp thủy lực: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của chất lỏng (thường là dầu). Ưu điểm: Làm việc bền lâu, giảm được tải trọng động tác dụng lên hệ thống truyền lực và dễ tự động hóa quá trình điều khiển xe. Nhược điểm: Chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực nhỏ do hiện tượng trượt. + Ly hợp điện từ: Mô men truyền qua ly hợp nhờ các lực điện từ.
b) Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép Theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép ngoài thì người ta chia ra các loại ly hợp sau: 6 Thiết Kế Môn Học SVTH: Dương Hoài Vũ + Ly hợp lò xo: Là ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm các loại sau: - Lò xo đặt xung quanh: Các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có thể đặt một hoặc hai hàng. - Lò xo trung tâm (dùng lò xo côn). - Lò xo đĩa (lò xo màng) Trong các loại trên thì ly hợp dùng lò xo trụ và lò xo đĩa được áp dụng khá phổ biến trên các ôtô hiện nay, vì nó có ưu điểm kết cấu gọn nhẹ, tạo được lực ép lớn theo yêu cầu và làm việc tin cậy. + Ly hợp điện từ: Lực ép là lực điện từ.
+ Ly hợp ly tâm: Là loại ly hợp sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và mở ly hợp. c) Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp - Dẫn động bằng cơ khí: là dẫn động điều khiển từ bàn đạp tới cụm ly hợp thông qua các khâu khớp, đòn nối. Loại này được dùng trên xe con với yêu cầu lực ép nhỏ. - Dẫn động bằng thủy lực: là dẫn động thông qua các khâu khớp đòn nối và đường ống cùng với các cụm truyền chất lỏng.
Loại này dùng trên ô tô con với yêu cầu lực ép nhỏ. - Dẫn động có trợ lực: là tổ hợp của các phương pháp dẫn động cơ khí hoặc thủy lực với các bộ phận trợ lực bàn đạp: cơ khí, thủy lực áp suất cao, chân không, khí nén.trợ lực điều khiển ly hợp thường gặp trên ô tô ngày nay. Yêu cầu ly hợp Ly hợp là một trong những hệ thống chủ yếu của ôtô, khi làm việc ly hợp phải đảm bảo được các yêu cầu sau: - Truyền hết mômen của động cơ mà không bị trượt ở bất kỳ điều kiện sử dụng nào. - Đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh ra trong các răng của hộp số khi khởi hành ôtô và khi sang số lúc ôtô đang chuyển động.
- Mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng, tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực trong thời gian ngắn. - Khối lượng các chi tiết, mômen quán tính phần bị động của ly hợp phải nhỏ để giảm lực va đập lên bánh răng khi khởi hành và sang số. - Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ. - Các bề mặt ma sát phải 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 ly hợp phải đơn giản, dễ điều khiển và thuận tiện trong bảo dưỡng và tháo lắp. Ngoài các yêu cầu trên ly hợp cũng như các chi tiêt khác cần đảm bảo độ bền cao, làm việc tin cậy. Giá thành thấp.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp 1. Ly hợp ma sát a. Ly hợp ma sát một đĩa * Cấu tạo Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản: chủ động, bị động và dẫn động điều khiển. 7 Thiết Kế Môn Học SVTH: Dương Hoài Vũ Phần chủ động gồm: Bề mặt bánh đà 12, đĩa ép 2, lò xo ép 3 và vỏ trong li hợp 4 (vỏ li hợp).
Vỏ li hợp bắt với bánh đà bằng vít hoặc bu lông. Để tránh hiện tượng đĩa ép bị xoay với vỏ li hợp, đĩa ép được nối với vỏ li hợp bằng lò xo lá hoặc chốt định vị. Giữa đĩa ép và vỏ li hợp đặt các lò xo ép, lò xo ép có thể là lò xo trụ được phân bố đều đối xứng qua tâm (số lượng lò xo có thể là: 3, 6, 9 hoặc 12…) hoặc lò xo đĩa. Với li hợp sử dụng lò xo trụ cần có vấu định tâm trên đĩa ép và vỏ li hợp để cố định lò xo khi có lực quán tính.
Giữa lò xo và đĩa ép có đệm cách nhiệt. Phần bị động gồm: Đĩa bị động 1 và trục ly hợp đĩa ma sát đặt giữa bánh đà và đĩa ép. Đĩa ma sát lắp với trục ly hợp bằng then hoa của moay ơ. Cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa 1.
Bộ giảm chấn 10. Xương đĩa bị động 2. Lò xo hồi vị ổ bi T 12. Vỏ trong ly hợp 8.
Trục ly hợp 9. Lò xo lá Cơ cấu điều khiển li hợp gồm: Các đòn mở, vòng bi tỳ (ổ bi T), bạc trượt, càng mở. Đòn mở được lắp trên vỏ li hợp bởi các khớp bản lề, tại khớp này có đai ốc điều chỉnh khe hở giữa đòn mở và ổ bi T (khe hở δ). Số lượng đòn mở thường có 3 chiếc hoặc nhiều hơn.
Vị trí các đầu đòn mở tỳ vào ổ bi T cần phải lắp đồng phẳng để mở đều đĩa ép tránh gây dính li hợp. Với li hợp sử dụng lò xo đĩa thì khi đó lò xo đĩa đóng vai trò là đòn mở. * Nguyên lý làm việc Sự làm việc của ly hợp được chia thành hai trạng thái cơ bản là: Đóng và mở. 8 Thiết Kế Môn Học SVTH: Dương Hoài Vũ Hình 1.
Sơ đồ nguyên lý hoạt động của ly hợp ma sát khô 1 đĩa 1. Vỏ ly hợp 9. Bạc trượt 10. Lò xo hồi vị 12.
Giảm chấn Trạng thái đóng: Bàn đạp ly hợp (7) ở trạng thái ban đầu. Dưới tác dụng của các lò xo (4) bố trí trên ly hợp, đĩa bị động (2) được ép giữa bánh đà (1) và đĩa ép (3) bằng lực của lò xo (4). Mômen ma sát được tạo lên giữa chúng. Mômen xoắn truyền từ phần chủ động tới phần bị động qua bề mặt tiếp xúc giữa đĩa bị động (2) với bánh đà và đĩa ép tới trục bị động của ly hợp sang hộp số.
Khi làm việc, do một số nguyên nhân nào đó, mômen hệ thống truyền lực lớn hơn giá trị mô men ma sát ly hợp, ly hợp sẽ trượt và đóng vai trò là cơ cấu an toàn trành quá tải cho hệ thông truyền lực. Trạng thái mở ly hợp: Khi tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp (7) bàn đạp dịch chuyển, đòn kéo (9) dịch sang phải, càng mở (10) tác động lên bi ‘T’ (11) dịch sang trái khắc phục khe hở ‘δ’ tác động đòn mở (12) ép lò xo (4) kéo đĩa ép (3) dịch chuyển sang phải tách các bề mặt ma sát của đĩa bị động ra khỏi bánh đà và đĩa ép. Mômen ma sát giảm dần và triệt tiêu. Ly hợp được mở thực hiện ngắt mômen truyền từ động cơ tới hệ thống truyền lực.
9 Thiết Kế Môn Học SVTH: Dương Hoài Vũ b. Ly hợp ma sát hai đĩa * Cấu tạo Hình 1. Cấu tạo ly hợp ma sát khô 2 đĩa 1. Càng dẫn động 2.
Vỏ ly hợp 14. Đĩa ép trung gian 9. Ống trượt 15. Trục ly hợp 16.
Bàn đạp ly hợp 17. Lò xo giảm chấn 6. Bu lông hạn chế 12. Lò xo hồi vị Phần chủ động của ly hợp ma sát hai đĩa bắt trên bánh đà động cơ gồm: bánh đà 1, đĩa ép trung gian 3, đĩa ép ngoài 5 và vỏ ly hợp 8.
Bánh đà có dạng cốc trụ, bên trong chứa các đĩa ép và đĩa bị động của ly hợp. Mô men từ động cơ được truyền từ trục khuỷu tới bánh đà sang đĩa ép trung gian và đĩa ép ngoài nhờ các rãnh trên bánh đà và các vấu của đĩa 3 và 5. Như vậy các đĩa (3) và (5) có thể di chuyển dọc trục so với bánh đà và các vấu có thể trượt dọc theo các rãnh. Để hạn chế dịch chuyển của đĩa trung gian (3), kết cấu sử dụng bu lông hạn chế (6).