Li hợp một đĩa ma sát khô được sử dụng phổ biến trên ô tô, cấu tạo các bộ phận của li hợp một đĩa có lò xo ép được trình bày như hình bên. Toàn bộ li hợp nằm giữa động cơ, hộp số và được bảo vệ trong các te (1). Cấu tạo chung của li hợp được chia thành các phần cơ bản: chủ động, bị động và dẫn động điều khiển.Phần chủ động gồm vỏ li hợp (2) được liên kết với bánh đà động cơ (7) bằng bu lông, đĩa ép (3) cùng các chi tiết gắn trên vỏ li hợp (lò xo ép, đòn mở (11)). Đĩa ép (3) nối với vỏ (2) bằng các thanh (16), đảm bảo truyền được mômen xoắn từ vỏ lên đĩa ép, và có khả năng đàn hồi. Lực ép từ lò xo dạng đĩa (11) truyền tới đĩa ép có tác dụng kẹp chặt đĩa bị động (4) với bánh đà (7).
Trang 1- Là cơ cấu an toàn, bảo vệ toàn bộ hệ thống truyền lực trước tác động của sựthay đổi tải trọng (tải trọng động) xuất hiện ở các chế độ quá độ, khi chuyển độngtrên các loại đường phức tạp hoặc khi phanh đột ngột mà li hợp đang được nối.
2.Yêu cầu
- Đảm bảo truyền hết mô-men từ động cơ tới hệ thống truyền lực ở mọi điềukiện sử dụng, bởi vậy mômen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mô-men xoắn củađộng cơ để không bị trượt trong quá trình vận hành
- Khi khởi hành xe hoặc chuyển số, quá trình đóng li hợp phải êm dịu đểgiảm tải trọng va đập sinh ra trong hệ thống truyền lực
- Khi mở li hợp cần phải ngắt dòng truyền nhanh chóng dứt khoát
- Khối lượng các chi tiết, mô-men quán tính của phần bị động li hợp phảinhỏ, để dễ dàng thực hiện chuyển số
- Li hợp ma sát 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 cho bảo dưỡng và tháolắp
Ngoài các yêu cầu trên, li hợp cũng như các bộ phận khác, cần phải đảm bảo
độ bền cao, làm việc tin cậy và giá thành hợp lí
Trang 23.Phân loại
- Theo phương pháp truyền mô-men từ trục khuỷu tới hệ thống truyền lực:
+ Li hợp ma sát: mô-men truyền qua li hợp nhờ ma sát giữa các bề mặt masát, li hợp ma sát có kết cấu đơn giản, hiện nay được sử dụng phổ biến trên ô tô vớicác dạng sử dụng ma sát khô và ma sát trong dầu (ma sát ướt)
+ Li hợp thủy lực: mô-men truyền qua li hợp nhờ chất lỏng Do khả năngtruyền êm và giảm tải trọng động, các bộ truyền thủy lực được dùng trên các hệthống truyền lực thủy cơ với kết cấu li hợp thủy lực và biến mô thủy lực
+ Li hợp điện từ: mô-men truyền qua li hợp nhờ các lực điện từ
+ Li hợp dạng liên hợp các loại kể trên
- Theo số lượng đĩa bị động của li hợp ma sát:
Dựa vào đặc điểm liên kết giữa phần chủ động và phần bị động, li hợp ma sátđược chia ra thành một đĩa, hai đĩa và nhiều đĩa:
Li hợp một đĩa đơn giản trong chế tạo, thuận lợi trong bảo dưỡng, đặc biệt cókhả năng mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt, khối lượng nhỏ nên thường gặp trên ô tôhiện nay Tuy nhiên do bị giới hạn bởi mô-men truyền lớn nhất, nên trên ô tô cócông suất động cơ lớn sử dụng li hợp hai đĩa Li hợp nhiều đĩa được sử dụng tronghộp số tự động chuyển số của hệ thống truyền lực thủy cơ
- Theo trạng thái thường xuyên làm việc của li hợp ma sát được chia thành:
+ Li hợp thường đóng dùng trên ô tô Li hợp chỉ mở khi có tác động điềukhiển
+ Li hợp thường mở: được xử dụng trên các xe máy công trình, máy kéo Lihợp chỉ đóng khi có tác động điều khiển
- Theo phương pháp tạo lực ép, đảm bảo tạo nên mô-men ma sát được chia thành:
+ Lò xo trụ, lò xo côn, lò xo dạng đĩa với các dạng bố trí xung quang chu
vi hoặc trung tâm của li hợp
Trang 3+ Loại ly tâm: sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép cho li hợp ma sát Loại nàyđược sử dụng trên các ô tô rất nhỏ.
+ Loại nửa ly tâm: lực ép sinh ra bao gồm cả lực ép của lò xo ép và lực litâm
- Theo phương pháp dẫn động điều khiển li hợp thường sử dụng các dạng:
+ Dẫn động cơ khí: là dẫn động điều khiển từ bàn đạp tới cụm li hợp thôngqua các khâu, khớp, đòn nối Loại này được sử dụng trên ô tô con với yêu cầu lực
II CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
1 Li hợp ma sát
1.1 Li hợp ma sát một đĩa
a) Cấu tạo
Trang 4Phần chủ động gồm vỏ li hợp (2) được liên kết với bánh đà động cơ (7) bằng
bu lông, đĩa ép (3) cùng các chi tiết gắn trên vỏ li hợp (lò xo ép, đòn mở (11)) Đĩa
ép (3) nối với vỏ (2) bằng các thanh (16), đảm bảo truyền được mô-men xoắn từ vỏlên đĩa ép, và có khả năng đàn hồi Lực ép từ lò xo dạng đĩa (11) truyền tới đĩa ép
b) Nguyên lý làm việc:
Li hợp trên ô tô đảm bảo truyền mô-men xoắn khi ô tô hoạt động Sự làmviệc của li hợp được chia thành hai trạng thái cơ bản: đóng và mở Trong quá trìnhkhởi hành, chuyển số và phanh, người lái sẽ tác dụng lực điều khiển trên bàn đạp lihợp ở buồng lái, bàn đạp (14) dịch chuyển dẫn động đĩa ép (3) sang phải, thực hiện
mở li hợp, ngắt dòng truyền mô-men từ động cơ tới hệ thống truyền lực
Trang 5Trạng thái đóng li hợp: bàn đạp li hợp ở vị trí ban đầu, dưới tác dụng của các
lò xo hồi vị bố trí trên li hợp, đĩa bị động (4) được ép giữa bánh đà (7) và đĩa ép (3)bằng lực của lò xo đĩa (11), mô-men ma sat được tạo nên giữa chúng Mô-men xoắntruyền từ phần chủ động tới phần bị động, qua bề mặt tiếp xúc giữa đĩa bị động (4)với bánh đà (7) và đĩa ép (3) tới trục bị động (6) của li hợp và truyền sang hộp số
Mô-men ma sát của li hợp có thể tính toán gần đúng thông qua công thức:
µ - hệ số ma sát của đĩa bị động với đĩa ép và bánh đà.
Khi làm việc, do một nguyên nhân nào đó, mô-men truyền trong hệ thốngtruyền lực lớn hơn giá trị mô-men ma sát của li hợp, li hợp sẽ tự trượt và đóng vaitrò là cơ cấu an toàn, tránh quá tải cho hệ thống truyền lực
Trạng thái mở li hợp: khi tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp (14), bàn đạpdịch chuyển, đầu trong càng gạt (12) và ổ bị tỳ (9) dịch chuyển sang trái, khắc phụckhe hở δ, ép lò xo ép (11) kéo đĩa ép dịch chuyển sang phải, tách các bề mặt ma sátcủa đĩa bị động ra khỏi bánh đà và đĩa ép, mô-men ma sát giảm và triệt tiêu, li hợpđược mở, thực hiện ngắt mô-men truyền từ động cơ tới hộp số Ở trạng thái mở lihợp, lực điều khiển cần thắng lực ép của lò xo ép để dịch chuyển đĩa ép sang phải
Khi ô tô khởi hành, ban đầu người lái mở li hợp, ngắt mô-men động cơ khỏi
hệ thống truyền lực, gài số trong hộp số, sau đó từ từ nhả bàn đạp, bánh đà và đĩa épđược nối với đĩa bị động và truyền mô-men tới hệ thống truyền lực làm bánh xequay Khi chuyển số, quá trình mở, đóng li hợp được diễn ra trong thời gian ngắn:ngắt tạm thời mô-men truyền, thực hiện giảm xung lực va đạp chuyển số và sau đóđóng li hợp, thực hiện truyền mô-men ở chế độ truyền khác Khi phanh ô tô, li hợp
có thể được mở, ngắt tạm thời mô-men truyền, đảm bảo động cơ không bị giảm tốc
độ quay dẫn tới chết máy
Sự đóng mở li hợp trong các quá trình quá độ trên thường xuyên diễn ra.Trong các giai đoạn này, giá trị lực ép và mô-men ma sát thay đổi và tạo nên sựtrượt của đĩa bị động trên bề mặt tiếp xúc của bánh đà và đĩa ép,sinh nhiệt làm nóngcác chi tiết của li hợp Mặt khác khi nhả bàn đạp quá nhanh có thể làm tăng đột ngộtmô-men truyền và tải trọng động xuất hiện trong hệ thống truyền lực sẽ lớn, ảnhhưởng tới tuổi thọ các chi tiết và sự chuyển động ổn định của ô tô Quá trình trượtcủa li hợp thường dẫn tới mài mòn tấm ma sát của đĩa bị động (11), làm giảm dầnchiều dày, giảm lực ép của lò xo ép (9), thu hẹp khe hở δ, do vậy trong phần dẫnđộng bố trí khe hở ban đầu giữa ổ bi và đòn mở ∆ đủ lớn, tránh hiện tượng tự mở lihợp khi tấm ma sát đĩa bị động bị mòn
Trang 6Khe hở ban đầu ∆ thường nằm trong giá trị (1 ÷3mm) phụ thuộc vào kết cấu,vật liệu tấm ma sát Khi mở li hợp, bàn đạp cần di chuyển một hành trình để khắc
phục khe hở này Hành trình này là hành trình tự do của bàn đạp li hợp Hành trình
tự do trên ô tô thường bằng (10 ÷ 30mm) Để thực hiện mở hoàn toàn li hợp, hànhtrình dịch chuyển đĩa ép có giá trị: (1,2 ÷2mm), tương ứng với hành trình của bànđạp li hợp là (60 ÷ 130 mm) (được gọi là hành trình làm việc của bàn đạp li hợp).
Hành trình toàn bộ của bàn đạp li hợp là tổng của hành trình tự do, hành
trình làm việc (70 ÷160mm) Hành trình toàn bộ của bàn đạp li hợp phụ thuộc vàokhông gian bố trí bàn đạp li hợp trong buồng lái
Li hợp một đĩa ma sát khô phù hợp với ô tô có công suất động cơ nhỏ hơn
200 kW
Với các loại ô tô có công suất và mô-men lớn, do bị giới hạn kích thước bánh
đà, nên li hợp một đĩa không đảm bảo đủ khả năng truyền mô-men xoắn lớn
Trang 71.2 Li hợp ma sát hai đĩa
a) Cấu tạo
Cấu tạo các bộ phận chính li hợp ma sát khô hai đĩa được trình bày tronghình:
Trang 8Cấu tạo và nguyên lí làm việc của li hợp ma sát khô hai đĩa hình thành trên
cơ sở tương tự như li hợp ma sát một đĩa Điểm khác biệt về cấu tạo của li hợp haiđĩa là có hai đĩa bị động, và đĩa ép trung gian (3)
Phần chủ động của li hợp ma sát hai đĩa bắt trên bánh đà (1) của động cơgồm: đĩa ép trung gian (3), đĩa ép ngoài (5) và vỏ li hợp (8) Bánh đà có dạng cốctrụ, bên trong chứa các đĩa ép và đĩa bị động của cụm li hợp Mô-men từ động cơđược truyền từ trục khuỷu tới bánh đà sang đĩa ép trung gian và đĩa ép ngoài nhờcác rãnh trên bánh đà và các vấu của đĩa (3) và (5) Như vậy các đĩa (3) và (5) cóthể di chuyển dọc trục so với bánh đà, và các vấu có thể di chuyển dọc theo cácrãnh Để hạn chế dịch chuyển của đĩa ép trung gian (3), kết cấu sử dụng bu lông hạnchế (6) Các chi tiết đòn mở (16), các lò xo ép (7) (một dãy hay hai dãy lò xo hoặc
lò xo đĩa) bố trí liên kết với đĩa ép ngoài, nằm trong vỏ li hợp (8)
Phần bị động gồm có hai đĩa ma sát (4) cùng với các bộ phận giảm chấn, dậptắt giao động xoắn Đĩa bị động bên trong nằm giữa bánh đà và đĩa ép trung gian.Đĩa bị động bên ngoài nằm giữa đĩa ép trung gian và đĩa ép ngoài Các đĩa bị động(4) liên kết với trục bị động (10) của li hợp thông qua mối ghép then hoa di trượttrên moay ơ
b) Nguyên lý làm việc
Trạng thái đóng li hợp: Lực ép của các lò xo (7) ép chặt các đĩa ép ngoài, đĩa
bị động ngoài, đĩa ép trung gian, đĩa bị động trong, bánh đà thành một khối, men xoắn được truyền từ động cơ qua phần chủ động, các đĩa bị động, bộ phậngiảm chấn, moay ơ, tới trục bị động li hợp (trục chủ động của hộp số)
mô-Trạng thái mở li hợp: Khi tác dụng lực điều khiển lên bàn đạp (11) thông quathanh kéo (13), càng mở (14) đẩy ống trượt (9) dịch chuyển sang trái, khắc phụckhe hở ∆ giữa ổ bi tỳ (15) và đầu trong đòn mở (16) Ổ bi tỳ tiếp tục ép lên đầutrong đòn mở, đẩy đầu trong sang trái, đầu ngoài đòn mở (nối với đĩa ép ngoài) dịchchuyển sang phải, kéo đĩa ép ngoài tách khỏi đĩa bị động ngoài, lò xo định vị (2)đẩy đĩa ép trung gian tiến sát đến đầu bu lông hạn chế (6), tách khỏi đĩa bị độngtrong, và đĩa bị động trong tách khỏi bánh đà, lực ép của lò xo ép không truyền tớicác đĩa bị động, phần chủ động và phần bị động của li hợp được tách ra, mô-men từđộng cơ truyền tới trục chủ động hộp số bị ngắt
c) So sánh li hợp ma sát hai đĩa với một đĩa
So với li hợp một đĩa, li hợp hai đĩa có:
Ưu điểm: Truyền được mô-men lớn hơn với cùng kích thước bao ngoài vàlực ép như nhau nên thường được dùng trên ô tô có tải trọng lớn như ô tô kéo rơmooc hay bán rơ mooc nặng Việc đóng li hợp êm dịu hơn
Nhược điểm: Kết cấu phức tạp hơn, quá trình mở không dứt khoát
Trang 91.3 Các bộ phận cơ bản trong li hợp ma sát
a) Lò xo ép
Lò xo ép trong li hợp ma sát là chi tiết quan trọng, có tác dụng tạo nên lực épcủa li hợp ma sát Lò xo ép làm việc trong trạng thái luôn bị nén để tạo lực ép,truyền lên đĩa ép Khi mở li hợp các lò xo ép có thể làm việc ở chế độ tăng tải (lò xotrụ, lò xo côn) hoặc được giảm tải (lò xo đĩa)
Lò xo ép được chế tạo bằng các loại thép đàn hồi dộ cứng cao, và được nhiệtluyện, nhằm ổn định lâu dài độ cứng trong môi trường nhiệt dộ cao Kết cấu, kíchthước và đặc tính của li hợp được xác định theo loại lò xo ép
- Các loại lò xo ép và đặc tính làm việc
Trong li hợp ô tô thường sử dụng lò xo trụ, lò xo côn và lò xo đĩa
a) Lò xo trụ b) Lò xo côn c) Lò xo đĩa
A – Biến dạng khi li hợp đóng, B – Biến dạng khi li hợp mở
Lò xo trụ (a) có đường đặc tính tuyến tính Lò xo côn (b) có dạng parabol.Nhìn chung tại điểm li hợp đóng, Lực ép đảm bảo đủ lớn truyền mô-men xoắn qua
li hợp, khi mở li hợp lực ép đòi hỏi tăng cao Như vậy khi mở li hợp lực điều khiểnđỏi hỏi lớn, điều này không có lợi Khi li hợp bị mòn lực ép bị giảm đáng kể,thường dẫn tới trượt nhiều các bề mặt ma sát và mòn nhanh tấm ma sát
Để khắc phục các nhược điểm trên, ngày nay phổ biến sử dụng lò xo đĩa.Đặc tính của lò xo đĩa tạo nên lực ép thay đổi không đáng kể trong vùng làm việc,
kể cả khi đĩa ma sát bị mòn Khi mở li hợp có khả năng giảm nhỏ lực điều khiển
- Các phương pháp bố trí lò xo ép
Lò xo ép được bố trí phân bố đều lực ép trên chu vi đĩa ép, đảm bảo khi mở
li hợp đĩa ép chuyển động song phẳng theo hướng trục tạo điều kiện mở dứt khoát
Các lò xo trụ được bố trí theo chu vi đảm bảo ép đều lên bề mặt đĩa ma sátnhờ có sự bố trí đối xứng các lò xo và đòn mở Lò xo ép được bố trí trên một hoặc
Trang 10hai đường chu vi của đĩa ép, hoặc bố trí lồng nhau Lò xo ép được định tâm chắcchắn trên đĩa ép và trên vỏ li hợp nhờ vấu hay ốc dẫn hướng Để tránh ảnh hưởngcủa nhiệt độ truyền từ đĩa ép tới lò xo ép, kết cấu bố trí các tấm đệm cách nhiệt.Nhiệt độ tối đa ở lò xo ép cần nhỏ hơn 250oC.
Lò xo đĩa được bố trí theo hai dạng:
+ Bố trí điểm tựa lò xo trên vỏ li hợp ở giữa: lực ép sinh ra của lò xo tácđộng lên đĩa ép bằng mép ngoài Đĩa ép dịch chuyển ngược chiều lực điều khiển tácdụng vào đòn mở Kết cấu giữa đòn mở và ổ bi tỳ đảm nhận theo hướng ép Phươngpháp này được dùng rộng rãi trên ô tô ngày nay
+ Bố trí điểm tựa lò xo trên vỏ li hợp ở mép ngoài: lực ép sinh ra của lò xođĩa tác động lên đĩa ép ở điểm giữa Đĩa ép dịch chuyển cùng chiều lực điều khiểntác dụng vào đòn mở Kết cấu đặt lò xo đĩa đơn giản, giảm lực mở li hợp và ứngsuất trong đĩa Trong trường hợp này, để mở li hợp, đầu đòn mở bị kéo ra cùng với
ổ bi tỳ, liên kết giữa đòn mở và ổ bi tì đảm nhận theo hướng kéo, dẫn đến kết cấuphức tạp hơn
Khi sử dụng lò xo đĩa, kết cấu li hợp đơn giản, giảm kích thước, giảm sốlượng chi tiết, đảm bảo đóng êm dịu, tải trọng phân bố đều trên bề mặt đĩa ép, ítthay đổi lực ép khi tấm ma sát bị mòn
b) Đĩa ép và đĩa trung gian
Đĩa ép và đĩa trung gian đảm nhận nhiệm vụ tạo mặt phẳng ép với đĩa bịđộng, truyền lực ép từ lò xo ép tới ép chặt cụm li hợp Để đảm bảo chức năng đó,đĩa ép và đĩa ép trung gian cần quay cùng tốc độ và truyền mô-men xoắn của động
cơ tới các đĩa bị động Kết cấu truyền mô-men này được thực hiện bằng các vấu,chốt, thanh nối đàn hồi Đồng thời, trong điều kiện luôn chịu nhiệt sinh ra tại các
bề mặt ma sát, đĩa ép và đĩa trung gian còn đảm bảo việc hấp thụ và truyền nhiệt ramôi trường Với các đĩa có khối lượng lớn, thường được khoan lỗ để cân bằng tĩnh
Trang 11và động trước khi lắp ráp Các đĩa được chế tạo từ gang đặc với các gân hoặc rãnhhướng tâm giúp thoát nhiệt ra ngoài và tăng độ cứng của đĩa ép.
Cơ cấu tách đĩa trung gian:
Đối với li hợp hai đĩa, khi mở li hợp cần tách dứt khoát đĩa ép trung gian.Một số cơ cấu tách đĩa ép trung gian được trình bày ở hình phía dưới:
Trang 12Hình a có kết cấu đơn giản gồm: hai lò xo (2) đặt giữa bánh đà (1), đĩa trunggian (3) và đĩa ép (4) Khi mở li hợp, đĩa ép trung gian được ngắt hoàn toàn nhờ các
lò xo (2)
Hình b li hợp sử dụng lò xo tách bố trí giữa bánh đà (1) và đĩa trung gian (3)
Vị trí trung gian của đĩa trung gian khi mở li hợp được xác định bằng vị trí chốt tỳ(5) với vỏ li hợp (6) thông qua vị trí của đầu tựa vít có thể điều chỉnh được
Hình c kết cấu sử dụng cơ cấu đòn quay: đòn (7) đặt trên đĩa trung gian (3).Khi mở li hợp, đòn (7) dưới tác động của lò xo xoắn (8) quay ngược chiều kim đồng
hồ, các đầu của đòn (7) tỳ vào bánh đà (1) và đĩa ép (4), như vậy đĩa trung gian nằm
ở vị trí cách đều cả hai phía và tách hoàn toàn khỏi đĩa bị động
c) Đĩa bị đông
Đĩa bị động được lắp trên then hoa trục bị động, gồm có các chi tiết:
Xương đĩa được tán chặt với các cánh hình chữ T
làm bằng thép lò xo Các cánh được bẻ vênh về các
hướng khác nhau và tán với tấm ma sát (1) Cấu trúc
như vậy đảm bảo cho các bề mặt ma sát được tiếp xúc
tốt, đóng êm dịu, ngăn ngừa sự cong vênh khi bị nung
nóng dẫn đến làm giảm độ cứng dọc trục của đĩa bị
động
Các tấm ma sát được cố định vào các thanh chữ
T theo phương pháp tán độc lập: tấm ma sát bên trái với
các mặt cánh chữ T vênh trái và ngược lại Khi mở li
hợp, xương đĩa và các miếng thép đàn hồi nằm ở trạng
thái tự do Khi đóng li hợp, các miếng thép này được ép
Trang 13nhờ đó lực ép bề mặt ma sát tăng lên
đều đặn Bề mặt tấm ma sát có các rãnh
thông gió và để thoát mạt Tuổi thọ làm
việc của tấm ma sát quyết định chất
lượng của li hợp Tma sát trước đây
được chế tạo từ vật liệu có nguồn gốc
amiăng, ngày nay vật liệu được thay thế
bằng sợi cacbon tổng hợp (hệ số ma sát
đến 0,38) Tấm ma sát đòi hỏi có hệ số
ma sát ổn định, chịu mài mòn cao, làm
việc lâu dài ở nhiệt độ 200oC Tấm ma
sát có thể sử dụng các phụ gia: Thiếc
(ổn định hệ số ma sát), đồng (nâng cao
khả năng truyền nhiệt), chì (giảm tốc độ
mài mòn, chống xước) để cải thiện
tính chất cơ học
Bộ giảm chấn xoắn
Bộ phận dập tắt dao động xoắn ở đĩa bị động bao gồm hai nhóm chi tiết cơbản:
+ Nhóm chi tiết đàn hồi (các lò xo giảm chấn) dùng để giảm giao động có tần
số cao xuất hiện trong hệ thống truyền lực do có sự kích động cưỡng bức theo chu
kỳ từ động cơ hoặc mặt đường
+ Nhóm chi tiết hấp thụ năng lượng dao động sử dụng các tấm ma sát (bằngvật liệu ma sát hay kim loại chịu mòn) đặt giữa các bề mặt có dịch chuyển tươngđối
Cấu tạo của bộ phận giảm chấn xoắn rất đa dạng, nhưng đều được bố trí giữaxương đĩa bị động với moay ơ và hoạt động theo nguyên tắc hấp thụ năng lượnggiao động Cấu tạo của một số kết cấu được trình bày qua hình: