Ô tô tải thường sử dụng các HTTL với công thức bánh xe và được phân chia: - Ô tô tải đa dụng: 4 x 2, 6 x 2, 6 x 4, 8 x 4.
- Ô tô tải có tính cơ động cao tất cả các bánh xe chủ động: 4 x 4, 6 x 6, 8 x 8.
3.2.2.1. Nhóm ô tô vận tải đa dụng
Chương III: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của HTTL
SVTH: Nguyễn Minh Tân 15
- Sơ đồ a: bố trí trên xe đa dụng một cầu chủ động, có đặt động cơ đặt phía trước, cầu sau chủ động, công thức bánh xe 4 x 2, phổ biến gặp trên ô tô tải thông thường.
Động cơ, ly hợp và hộp số (1, 2, 3) đặt liền khối với động cơ và bắt chung với khung của ô tô nhờ các gối đỡ đàn hồi. Hộp số của ô tô tải lớn sử dụng nhiều cấp số truyền (5, 6 hoặc nhiều hơn), phân nhỏ khoảng động lực của các tay số phù hợp với điều kiện sử dụng của ô tô tải. Trục truyền nối liền hộp số với cầu xe có chiều dài lớn. Thân trục truyền 7 được đặt trên một ổ đỡ trung gian 8, giúp nâng cao độ bền vững kết cấu.
SVTH: Nguyễn Minh Tân 16
Ô tô vận tải đa năng sử dụng dầm cầu cứng với các bánh kép chủ động trên cầu sau, tạo điều kiện chịu tải tốt và tăng độ bền cho HTTL.
- Sơ đồ b, c: Sử dụng HTTL cơ bản của ô tô có công thức bánh xe 4 x 2, nhưng đặt thêm 1 cầu phía sau bị động và chuyển thành cấu trúc 6 x 2 . Nhờ việc gia tăng số lượng cầu sau, khả năng chất tải lên xe lớn, do vậy cấu trúc này phù hợp với ô tô tải nặng chuyển động trên nền đường hoàn thiện.
- Sơ đồ d, e: Với cấu trúc 3 cầu thường gặp hơn. Ô tô sử dụng hai cầu sau chủ động bánh kép, có công thức bánh xe 6 x 4. HTTL có thể bố trí với hai sơ đồ cơ bản:
+ Mô men xoắn truyền qua hộp phân phối rồi tới hai cầu sau chủ động riêng biệt bằng các đăng (sơ đồ d). Ở sơ đồ này bố trí nhiều đoạn các đăng 7: nối giữa hộp phân phối 9 với trục nối các đăng 10, và qua một trục các đăng ngắn 7 tới cầu sau thứ hai,
+ Mô men xoắn truyền xuyên qua cầu sau thứ nhất tới cầu sau thứ hai nhờ trục xuyên tâm 11. Một số ô tô tải bố trí cơ cấu vi sai giữa các cầu thay thế trục nối xuyên tâm nhằm hạn chế hiện tượng tuần hoàn công suất giữa hai cầu sau. Sơ đồ không cần bố trí hộp phân phối, kết cấu gọn và thường gặp trên ô tô tải nặng hai cầu sau chủ động hiện nay.
Các sơ đồ d, e cho phép nâng cao khả năng chất tải và đảm bảo ô tô chuyển động trên các loại đường thông dụng, thực hiện chức năng đa dụng trong vận tải.
- Sơ đồ g, h: Sử dụng HTTL cơ bản của ô tô vận tải trên sơ đồ d, e, với công thức bánh xe 8 x 4. Với 4 cầu chịu tải: 2 cầu bị động dẫn hướng, 2 cầu chủ động phía sau, động cơ bố trí có công suất cao (trên 300 kW), khả năng chở tải lên tới 30 tấn, và tải trọng toàn bộ 42 tấn. HTTL truyền mô men xoắn lớn, hộp số có thể lên tới 14 số truyền, đảm bảo vận tải khối lượng hàng lớn và rất thích hợp trong vận tải đa dụng đường dài.
3.2.2.2. Nhóm ô tô có tính cơ động cao
Các loại ô tô cơ động cao dùng nhiều trong quân sự, lâm nghiệp và vận tải chuyên dụng trong điều kiện địa hình chưa hoàn thiện, cấu trúc HTTL cho ô tô cơ động cao 2 và 3, 4 cầu chủ động cần có thêm hộp phân phối để chia mô men ra các cầu
(hình 3.3). Toàn bộ các bánh xe đều là chủ động nhằm nâng cao tối đa trọng lượng bám của ô tô.
- Sơ đồ trên hình 3.3a được bố trí trên ô tô 2 cầu chủ động, động cơ, ly hợp hộp số (1, 2, 3) đặt trước, hộp phân phối 9 được bố trí rời với hộp số thông qua một các đăng ngắn. Hộp phân phối chia công suất truyền tới các cầu chủ động trước và sau qua các đăng.
Chương III: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của HTTL
SVTH: Nguyễn Minh Tân 17
Thực hiện liên kết các cầu chủ động thông qua các khớp gài cầu trước. Khớp gài dạng đơn giản có 2 vị trí: gài cầu trước và tách cầu trước với dòng truyền từ động cơ. Nhờ khớp gài cho phép cầu trước có thể làm việc với các trạng thái chủ động hay bị động tùy thuộc vào yêu cầu hoạt động của ô tô trên nền đường (nền đường tốt, hay nền đường xấu).
Phần lớn ô tô vận tải có khả năng cơ động cao sử dụng hộp phân phối có hai cấp số truyền. Khi hoạt động trên nền đường tốt, hộp phân phối có thể làm việc với tỉ số truyền xấp xỉ bằng 1, và đóng vai trò của cụm phân phối mô men ra các cầu. Khi hoạt động trên đường xấu (dốc cao...), hộp phân phối có thể làm việc ở tỉ số truyền lớn hơn, giảm nhỏ vận tốc, tăng thêm mô men xoắn truyền tới các bánh xe chủ động, giúp xe khắc phục lực cản lớn. Trong trường hợp này hộp phân phối đóng vai trò vừa phân phối mô men ra các cầu và tạo thêm số truyền phụ, nâng cao khả năng cơ động của ô tô. Do vậy người sử dụng thường gọi tên hộp phân phối là hộp số phụ.
Một dạng sơ đồ HTTL khác của ô tô hai cầu, với công thức 4 x 4, ở dạng hai trục ra cầu trước và cầu sau đồng tâm.
- Sơ đồ trên hình3.3b bố trí cho xe 3 cầu chủ động (6 X 6), động cơ, ly hợp, hộp số (1, 2, 3) đặt trước, hộp phân phối có 1 hoặc 2 cấp số truyền, nối riêng rẽ tới các cầu sau bằng trục truyền. Một dạng sơ đồ khác sử dụng trục xuyên qua cầu sau thứ nhất truyền tới cầu sau thứ hai, tương tự như sơ đồ truyền lực dẫn ra các cầu sau của ô tô vận tải 6 x 4 (hình 3.2e).
Trên ô tô vận tải nhiều cầu chủ động thường sử dụng:
SVTH: Nguyễn Minh Tân 18
+ Hộp phân phối chia mô men ra các cầu với tỷ lệ như nhau và nối cứng nhờ các khớp gài bên trong. Bố trí HTTL như vậy phù hợp với ô tô có chiều dài cơ sở nhỏ,
+ Hộp phân phối phân chia mô men ra các cầu nhờ bộ vi sai đặt bên trong. Tỷ lệ phân chia phụ thuộc cấu tạo bộ vi sai. Bộ vi sai đối xứng được sử dụng phổ biến hơn cả. Một số ô tô tải nặng còn sử dụng bộ vi sai đối xứng giữa các cầu đặt trong cầu sau thứ nhất nhằm tạo điều kiện phân bố mô men giữa các cầu sau. Các sơ đồ có sử dụng vi sai trong hộp phân phối như trên phù hợp với ô tô có chiều dài cơ sở lớn.
- Sơ đồ trên hình 3.3c bố trí cho xe 4 cầu chủ động (8 x 8). HTTL sử dụng hai cụm: động cơ ly hợp hộp số (1, 2, 3), hai hộp phân phối 9. Mỗi động cơ bố trí dẫn động hai cầu chủ động. Một động cơ dẫn động cầu thứ nhất và cầu thứ ba, một động cơ khác dẫn động cầu thứ hai và cầu thứ tư. Sơ đồ này có thể được coi là sơ đồ ghép song song của hai sơ đồ HTTL 4x4 (hình 3.3a). Tuy nhiên khi một động cơ không làm việc, ô tô vẫn có thể hoạt động được nhờ động cơ còn lại. HTTL 8 x 8 này được sử dụng cho ô tô vận tải quân sự với chức năng chở hàng hay chở lính chiến đấu trong khi thực hiện nhiệm vụ quân sự.
Với các ô tô tải có trọng lượng lớn, số lượng cầu xe được quyết định bởi tải trọng cho phép lớn nhất đặt trên cầu. Giá trị tải trọng tĩnh tối đa thường không vượt quá 11 tấn với cầu chủ động và không vượt quá 7,5 tấn với các cầu dẫn hướng. Việc gia tăng số lượng cầu chủ động dẫn tới sự phức tạp trong kết cấu HTTL, đặc biệt trong các HTTL cơ khí.
Trong HTTL với các bánh xe chủ động dẫn hướng thực hiện chức năng truyền mô men xoắn tới các bánh xe và quay dẫn hướng chuyển động, cần thiết bố trí các dạng trục truyền linh hoạt, các trục truyền này thường sử dụng ở dạng các đăng đồng tốc, thay thế cho bán trục trên các cầu chủ động không dẫn hướng.
HTTL cơ khí sử dụng các hộp giảm tốc với cấu trúc truyền lực qua các bánh răng cho phép kết cấu và công nghệ chế tạo đơn giản, giá thành thấp. Tuy nhiên trong quá trình vận hành khi tải trọng thay đổi (trọng lượng hàng hóa, điều kiện đường...) phải chuyển các số truyền trong hộp số hay trong hộp phân phối (nếu có), vấn đề này dẫn tới phải ngắt dòng truyền công suất tạm thời của HTTL, sau đó nối lại dòng truyền khi thực hiện chuyển số xong. Để ngắt tạm thời và nối thường xuyên, trên HTTL sử dụng bộ ly hợp ma sát thường đóng, bố trí giữa động cơ và hộp số. Bộ ly hợp ma sát được điều khiển bởi người lái thông qua bàn đạp ly hợp. Với cấu trúc HTTL ngày nay, bộ ly hợp còn đảm nhận nhiệm vụ là cơ cấu an toàn khi HTTL làm việc quá tải. Tuổi thọ và độ tin cậy của HTTL phụ thuộc nhiều vào chất lượng và khả năng làm việc của ly hợp trong quá trình vận hành.
Chương III: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của HTTL
SVTH: Nguyễn Minh Tân 19
Quá trình đóng ngắt dòng truyền mô men xoắn gây nên tổn thất năng lượng truyền, đồng thời có thể gia tăng tải trọng động khi chuyển số, ảnh hưởng tới chất lượng động lực học của ô tô. Do vậy HTTL cơ khí còn được là HTTL gián đoạn. Ngày nay trên ô tô còn sử dụng rộng rãi hệ thống truyền năng lượng liên tục. Một trong các dạng HTTL đó là HTTL thủy lực cơ khí (thủy - cơ).
3.3. Cụm ly hợp
Trong HTTL cơ khí, ly hợp được bố trí nằm giữa động cơ và hộp số, ly hợp nằm tựa trên bánh đà của động cơ, và truyền mô men động cơ tới trục bị động. Bàn đạp điều khiển ly hợp, bố trí trên buồng lái ô tô để điều khiển nối, ngắt mô men truyền.
3.3.1. Công dụng, yêu cầu, phân loại 3.3.1.1. Công dụng của ly hợp 3.3.1.1. Công dụng của ly hợp
Ly hợp là một cụm quan trọng của HTTL, thực hiện nhiệm vụ:
- Nối mô men truyền từ bánh đà động cơ tới HTTL. Khi gài số hoặc chuyển số, ly hợp ngắt tạm thời dòng truyền, sau đó nối lại để ô tô khởi hành và chuyển động êm dịu.
- Là cơ cấu an toàn, bảo vệ toàn bộ HTTL trước tác động của sự thay đổi tải trọng (tải trọng động) xuất hiện ở các chế độ quá độ, khi chuyển động trên các loại đường phức tạp, hoặc khi phanh đột ngột mà ly hợp đang được nối.
3.3.1.2. Yêu cầu
Ly hợp đòi hỏi thỏa mãn các yêu cầu sau:
- Đảm bảo truyền hết mô men từ động cơ đến HTTL ở mọi điều kiện sử dụng, - Khi khởi hành xe, hoặc chuyển số, quá trình đóng ly hợp phải êm dịu, để giảm tải trọng va đập sinh ra trong HTTL.
- Khi mở ly hợp, cần phải ngắt dòng truyền nhanh chóng, dứt khoát.
- Khối lượng các chi tiết, mô men quán tính của phần bị động ly hợp phải nhỏ, để dễ dàng thực hiện chuyển số.
- Ly 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.
SVTH: Nguyễn Minh Tân 20
- Kết cấu đơn giản, dễ dàng điều khiển, thuận tiện trong bảo dưỡng và tháo lắp, Ngoài các yêu cầu trên, ly hợp cũng như các chi tiết máy khác, cần đảm bảo độ bền cao, làm việc tin cậy, giá thành hạ.
3.3.1.3. Phân loại
Kết cấu của ly hợp có thể được phân loại như sau:
- Theo phương pháp truyền mô men từ trục khuỷu động cơ tới HTTL chia ra: + Ma sát: mô men truyền qua ly hợp nhờ ma sát giữa các bề mặt ma sát. Ly hợp ma sát có kết cấu đơn giản, hiện nay được sử dụng phổ biến trên ô tô với các dạng sử dụng ma sát khô và ma sát trong dầu (ma sát ướt).
+ Thủy lực: mô men truyền qua ly hợp nhờ chất lỏng. Do khả năng truyền êm mô men và giảm tải trọng động, các bộ truyền thủy lực được dùng trên các HTTL thủy cơ với kết cấu ly hợp thủy lực và biến mô men thủy lực.
+ Điện từ: mô men truyền qua ly hợp nhờ các lực điện từ. + Liên hợp các dạng kể trên.
- Theo số lượng đĩa bị động của ly hợp ma sát.
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:
Ly hợp một đĩa đơn giản trong chế tạo, thuận lợi trong bảo dưỡng, đặc biệt có khả năng mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt, khối lượng nhỏ nên thường gặp trên ô tô hiện nay. Tuy nhiên, do bị giới hạn bởi giá trị mô men truyền lớn nhất, nên trên ô tô có công suất động cơ lớn sử dụng ly hợp hai đĩa. Ly hợp nhiều đĩa được sử dụng trong hộp số tự động chuyển số của HTTL thủy cơ.
- Theo trạng thái thường xuyên làm việc của ly hợp ma sát được chia thành:
+ Ly hợp thường đóng dùng trên ô tô. Ly hợp chỉ mở khi có tác động điều khiển.
+ Ly hợp thường mở: được dùng trên các xe máy công trình, máy kéo. Ly hợp chỉ được 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 quanh chu vi hoặc trung tâm của ly hợp.
+ Loại ly tâm: sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép cho ly hợp ma sát. Loại này được sử dụng trên các ô tô rất nhỏ.
Chương III: Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của HTTL
SVTH: Nguyễn Minh Tân 21
- Theo phương pháp dẫn động điểu khiển ly hợp thường sử dụng các dạng sau: + Dẫn động 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 ô tô con, với yêu cầu lực ép nhỏ.
+ Dẫn động thủy lực: là dẫn động thông qua các khâu khớp đòn nối và đưởng ống cùng với các cụm truyền chất lỏng.
+ 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 lớn, chân không, khí nén... Trên ô tô ngày nay thường sử dụng trợ lực điều khiển ly hợp.
3.3.2. Ly hợp một đĩa ma sát 3.3.2.1. Cấu tạo
Ly hợp một đĩa ma sát khô được sử dụng phổ biến trên ô tô. Cấu tạo các bộ phận của ly hợp một đĩa có lò xo ép dạng đĩa được trình bày trên hình 3.4. Toàn bộ ly hợp nằm giữa động cơ, hộp số và được bảo vệ trong các te l.
Hình 3.4: Cấu tạo và sơ đồ nguyên lý làm việc của ly hợp ma sát khô một đĩa có lò xo ép dạng đĩa
SVTH: Nguyễn Minh Tân 22
Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản: chủ động, bị động và dẫn động điều khiển.
Phần chủ động gồm: vỏ ly hợp 2 được liên kết với bánh đà động cơ 7 bằng bu lông, đĩa ép 3 cùng các chi tiết gắn trên vỏ ly 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 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.
Phần bị động gồm: đĩa bị động 4 (với các chi tiết: xương đĩa bị động, các tấm