II.3.1. Khái niệm về ly hợp thủy lực và biến mơ thủy lực
Khác với ly hợp ma sát khơ, ở ly hợp và biến mơ thủy lực, mơmen được truyền từ
trục chủ động sang trục bị động nhờ chất lỏng (dầu thủy lực) làm trung gian. Ly hợp
thủy lực chỉ truyền mơmen từ trục chủ động sang trục bị động mà khơng làm tăng
mơmen và chỉ hoạt động hiệu quả ở tốc độ tương đối cao.
Biến mơ thủy lực vừa truyền mơmen vừa cĩ thể tăng mơmen trên trục bị động so
với mơmen trên trục chủ động, nghĩa là tỷ số truyền mơmen lớn hơn 1 (tương ứng với
tốc độ quay của trục bị động nhỏ hơn số vịng quay của trục chủ động).
Ở chế độ tỷ số truyền mơmen 1:1, Biến mơ hoạt động hồn tồn như một ly hợp
thủy lực. Do đĩ, hiện nay các bộ ly hợp thủy lực thuần túy khơng cịn được sử dụng mà
thay vào đĩ là biến mơ thủy lực cĩ thể thực hiện cả hai chức năng thay đổi mơmen và
truyền tăng mơmen.
II.3.2. Các bộ phận chính của biến mơ thủy lực và nguyên lý hoạt động
II.3.2.1. Các bộ phận chính của biến mơ thủy lực
Hình 2.8 trình bày sơ đồ hoạt động và các bộ phận chính của biến mơ thủy lực
Bộ phận chính của biến mơ, gồm: bánh bơm (B) 2, bánh tua bin (T) 3, và bánh
hướng dịng (D) 8.
Hình 2.8. Sơ đồ hoạt động của biến mơ thủy lực (BM) (a);
Các bánh cơng tác tháo rời (b).
1. Trục chủ động (trục khuỷu động cơ);
2. Bánh bơm B ( bánh cơng tác chủ động), và vỏ ngoài;
3. Bánh tua bin T (bánh bị động); 4. Hướng chuyển động của dịng xốy; 5. Giá đở trục bánh hướng dịng; 6. Ổ quay một chiều;
Trên các bánh cơng tác này cĩ các cánh dẫn dịng chất lỏng. Bánh bơm (2) cùng vỏ
ngồi bao kín dầu được lắp cố định trên trục khuỷu động cơ – trục chủ động (1) – trực
tiếp qua bánh đà hoặc đĩa lắp, trong khi bánh tua bin (3) được lắp then hoa trên trục sơ
cấp của hộp số - trục bị động (7). Cửa chất lỏng ra của bánh bơm nằm đối diện với cửa
chất lỏng vào của tua bin. Bánh hướng dịng (8) nằm trung gian giữa cửa chất lỏng ra
của tua bin và cửa chất lỏng vào của cánh bơm. Bánh hướng dịng cĩ các cánh cong cĩ
nhiệm vụ hướng dịng chất lỏng từ cửa ra của tua bin đi trở lại bánh bơm. Bánh hướng
dịng được lắp trên ổ quay một chiều (6) trên trục giá cố định (5) và chỉ cĩ thể quay được
một chiều theo chiều quay của tua bin và bánh bơm. Tồn bộ cánh của các bánh cơng tác
nằm trong khoang kín chứa đầy dầu được cấp từ bơm dầu của hệ thống truyền lực.
II.3.2.2. Nguyên lý hoạt động
Khi động cơ hoạt động làm cho bánh bơm (2) quay, các cánh của bánh bơm guồng
dầu nằm giữa các cánh quay theo. Do lực ly tâm của dầu và do cấu tạo gĩc nghiêng của
cánh nên dầu vừa quay theo cánh bơm vừa chuyển động theo mặt dẫn hướng của các
cánh từ phía tâm trục quay ra phía ngoài và thốt ra khỏi cánh bơm đi vào khơng gian
giữa các cánh của bánh tua bin tạo thành chuyển động xốy. Mức độ chuyển động xốy
của dầu phụ thuộc vào tốc độ bánh bơm và bánh tua bin và quyết định chế độ làm việc
của biến mơ.
- Chế độ khơng truyền động
Khi động cơ chạy chậm khơng tải, tốc độ quay của bánh bơm thấp, các cánh của
bánh bơm khơng tạo được dịng chất lỏng đủ mạnh để đẩy tua bin quay, nên trục bị động
bị tách khỏi chuyển động của trục chủ động, tương đương với trường hợp ngắt ly hợp
đối với ly hợp ma sát.
- Chế độ biến mơ (thay đổi mơmen truyền).
Khi tốc độ động cơ đủ lớn (các trường hợp động cơ chạy cĩ tải), bánh bơm quay
nhanh tạo ra hai chuyển động của chất lỏng trong khoang, đĩ là:
Chuyển động quay theo bánh bơm quanh trục biến mơ;
và chuyển động xốy theo vịng khép kín từ bánh bơm qua tua bin qua bánh hướng
dịng và trở lại bánh bơm. Chuyển động xốy của chất lỏng ra khỏi bánh bơm tác động
mạnh lên các cánh của tua bin và trục bị động quay.
Khi sức cản trên trục bị động lớn, (khi khởi hành hoặc lên dốc), tốc độ quay của tua
bin và trục bị động thấp hơn nhiều so với tốc độ bánh bơm. Lúc này chất lỏng ra khỏi
cánh tua bin, đẩy mạnh lên mặt trước cánh bánh hướng dịng làm bánh bị hãm cố định
trên giá bởi khớp ổ quay một chiều và gây ra phản lực mạnh lên dịng chảy của chất
lỏng. Do đĩ, dịng chất lỏng bị dẫn vào bánh bơm tạo thành dịng xốy mạnh và tiếp tục phun ra, đẩy mạnh lên cánh tiếp theo của tua bin làm tăng lực đẩy tua bin, làm cho mơmen trên trục bị động tăng lên. Với cùng một tốc độ động cơ, nếu sức cản của ơtơ
càng lớn thì độ chênh tốc độ của giữa tua bin và bánh bơm càng lớn, làm cho dịng xốy càng mạnh và kết quả là mơmen trên trục bị động càng lớn.
Dưới tác động của mơmen lớn, bánh tua bin và trục bị động quay nhanh dần và tiến
gần tới tốc độ của cánh bơm (Ơtơ chạy gần đến tốc độ ổn định), khi đĩ chuyển động
quay theo của khối chất lỏng trong biến mơ tăng lên và chuyển động xốy giảm nên mơmen trên trục bị động cũng giảm đi. Khi tốc độ tua bin đạt đến 90% tốc độ bánh bơm
thì mức độ tăng mơmen trên trục tua bin so với trục bánh bơm giảm xuống cực tiểu, tức
là mơmen trên trục bị động gần như bằng mơmen trên trục chủ động.
Chế độ truyền thẳng (tỷ số truyền mơmen 1:1)
Khi tốc độ tua bin đạt trên 90% tốc độ bánh bơm thì tốc độ chuyển động của dịng
chất lỏng trong biến mơ chủ yếu là chuyển động quay theo, cịn chuyển động xốy gần
như khơng đáng kể. Do đĩ, dịng chất lỏng bây giờ khơng tác động vào mặt trước của
bánh hướng dịng mà tác động vào mặt sau theo chiều quay của tua bin, làm cho bánh
hướng dịng quay theo tua bin và bánh bơm. Lúc này, bánh bơm, tua bin và bánh hướng
dịng quay với tốc độ gần như bằng nhau, chất lỏng trong biến mơ đĩng vai trị như một
cái chốt gài ba bộ phận này với nhau, và tỷ số truyền bằng 1:1
Biến mơ thủy lực cĩ ưu điểm là truyền lực êm, các chi tiết ít bị mịn hỏng, cĩ khả
năng ngắt truyền động một cách tự động khi tốc độ động cơ thấp và tự động tăng mơmen
trên trục bị động khi sức cản của ơtơ tăng.
Một số biến mơ thủy lực cịn cĩ cơ cấu gài cứng trục bị động và chủ động của biến
mơ để cĩ thể khởi động động cơ bằng cách dùng ơtơ khác kéo khi hệ thống khởi động bị
hỏng hoặc để gài cứng khi xe hoạt động ở chế độ khơng cần tăng mơmen trên trục bị
động của biến mơ. Cơ cấu gài cứng thường được điều khiển bằng hệ thống điện tử làm
việc ở cả hai chế độ điều khiển tự động và bằng tay. (xem thêm ở phần hộp số tự động
trong chương sau).