Tìm Hiểu Về Bộ Ly Hợp ô Tô, Bộ Bàn ép Lá Côn Trên Xe ô Tô

Ly hợp ô tô là gì?

Ly hợp (còn gọi là hệ thống truyền động ly hợp) là một thành phần quan trọng trong hệ thống truyền động của ô tô, giúp điều khiển việc chuyển động giữa động cơ và hộp số. Chức năng chính của ly hợp là truyền và ngắt liên kết giữa động cơ và hộp số, giúp người lái xe có thể chuyển số và kiểm soát tốc độ của xe.

Cụ thể, khi người lái đạp xuống bàn đạp ly hợp, nó sẽ tạo ra áp lực trên mâm ép ly hợp giúp cắt đứt sự liên kết giữa động cơ và hộp số, cho phép người lái chuyển đổi giữa các bánh số một cách linh hoạt.

Khi bàn đạp ly hợp được nhả ra tạo liên kết giữa động cơ và hộp số. Điều này tạo điều kiện cho động cơ và hộp số liên kết lại, làm cho ô tô có thể di chuyển.

Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại Ly hợp ô tô

Nhiệm vụ bộ ly hợp ô tô

- Truyền mô men quay từ động cơ đến hệ thống truyền lực, đóng ngắt êm dịu, nhằm giảm tải trọng động và thực hiện trong thời gian ngắn nhất. - Khi chịu tải quá lớn, ly hợp đóng vai trò như là một cơ cấu an toàn nhằm tránh quá tải cho hệ thống truyền lực và động cơ.

Yêu cầu bộ ly hợp ô tô

- Truyền được hết mômen quay lớn nhất của động cơ trong mọi điều kiện sử dụng. - Đóng ly hợp êm dịu, mômen quán tính phần bị động phải nhỏ để giảm hết tải trọng va đập lên các bánh răng của hộp số khi sang số. - Điều khiển dễ dàng, lực tác dụng lên bàn đạp mở ly hợp phải nhỏ. - Kết cấu đơn giản, dễ bảo dưỡng sửa chữa.

Phân loại ly hợp ô tô

Dựa theo phương pháp truyền mômen chia ra: + Ly hợp ma sát : truyền mômen nhờ ma sát + Ly hợp thủy lực: Truyền mômen nhờ chất lỏng + Ly hợp điện từ : Truyền mômen nhờ lực điện từ Dựa vào phương pháp dẫn động ly hợp chia ra: + Ly hợp dẫn động cơ khí + Ly hợp dẫn động thủy lực + Ly hợp dẫn động khí nén Dựa vào điều kiện làm việc chia ra: + Ly hợp thường đóng (sử dụng trên ô tô) + Ly hợp thường mở (sử dụng trên máy kéo). Dựa vào cơ cấu ép + Ép bằng lò xo trụ + Ép bằng lò xo đĩa. Dựa vào số đĩa ma sát: + Ly hợp một đĩa + Ly hợp nhiều đĩa.

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ly hợp ô tô

Ô tô trang bị hộp số thường dùng loại ly hợp ma sát. Kích thước của bộ ly hợp được xác định bởi đường kính ngoài của đĩa ly hợp và căn cứ theo yêu cầu truyền mô men xoắn lớn nhất của động cơ.

Cấu tạo ly hợp ô tô gồm các phần sau:

1. Bánh đà (Flywheel)
2. Đĩa ly hợp (Lá côn)
3. Bi tê (Release Bearing)
4. Bàn đạp (Clutch Bàn đạp)
5. Xi lanh chính (Master Cylinder)
6. Bàn ép và lò xo đĩa (Pressure Plate and Diaphragm Spring)

Bộ ly hợp ma sát gồm có 3 phần

Phần chủ động: Gồm bánh đà lắp cố định trên trục khuỷu, nắp ly hợp bắt chặt với bánh đà bằng các bu lông, mâm ép lắp qua cần đẩy và giá đỡ trên nắp ly hợp. Mâm ép cùng quay với nắp ly hợp và bánh đà.

Phần bị động: Gồm đĩa ly hợp (đĩa ma sát) và trục bị động (trục sơ cấp của hộp số). Đĩa ly hợp có moay ơ được lắp then hoa trên trục bị động để truyền mô men cho trục bị động và có thể trượt dọc trên trục bị động trong quá trình ngắt và nối ly hợp.

Cơ cấu điều khiển ngắt ly hợp gồm có 2 loại:

+ Loại cơ khí gồm có: bàn đạp, thanh kéo, càng cắt, vòng bi cắt ly hợp. + Loại thủy lực gồm có: bàn đạp, xy lanh chính, xy lanh con, càng cắt, vòng bi cắt ly hợp.

Hình 1. Cấu tạo bộ ly hợp

Cấu tạo ly hợp một đĩa ma sát khô

a. Cấu tạo: Kết cấu của ly hợp có thể chia làm ba phần: phần chủ động, phần bị động và cơ cấu điều khiển

Phần chủ động: gồm bề mặt bánh đà, đĩa ép và vỏ ly hợp. Vỏ ly hợp bắt với bánh đà bằng bulông. Giữa đĩa ép và vỏ ly hợp đặt các lò xo ép, được phân bố đều đối xứng qua tâm. Số lượng lò xo có thể là: 3, 6, 9 hoặc 12 .

Phần bị động: gồm đĩa ma sát đặt giữa bánh đà và đĩa ép. Đĩa ma sát lắp với trục ly hợp bằng then hoa. Ở ôtô trục ly hợp là trục chủ động của hộp số ( trục sơ cấp). Một đầu trục ly hợp gối lên vòng bi đặt trong hốc ở đuôi trục khuỷu.

Cơ cấu điều khiển ly hợp gồm các đòn mở lắp bản lề với vỏ ly hợp và đĩa ép, vòng bi tỳ, bạc trượt, càng cua, bàn đạp ly hợp và bộ phận dẫn động cơ khí hay thuỷ lực. Ở các xe có công suất lớn để tránh hiện tượng đĩa ép bị xoay với vỏ ly hợp, đĩa ép được nối với vỏ ly hợp bằng lò xo lá hay lắp khớp bằng then trượt. Cả bộ ly hợp được đặt trong vỏ bao ly hợp.

Hình 2 Sơ đồ cấu tạo ly hợp một đĩa ma sát khô thường đóng

1.Vỏ ly hợp; 2. Đĩa ép; 3. Bánh đà; 4. Đĩa ma sát; 5. Chốt chống xoay; 6. Lò xo ép; 7. Đòn mở; 8. Bi tỳ; 9. Càng cua; 10. Bàn đạp; 11. lò xo hồi vị; 12.Thanh kéo

Hình 3 Bộ ly hợp một đĩa ma sát khô thường đóng

Nguyên lý làm việc ly hợp một đĩa ma sát khô

Khi chưa tác động vào bàn đạp ly hợp, dưới tác dụng của các lò xo, đĩa ép ép chặt đĩa ma sát vào bề mặt làm việc của bánh đà. Ly hợp ở trạng thái truyền động lực. Mômen quay của trục khuỷu qua bánh đà và đĩa ép truyền cho đĩa ma sát và trục ly hợp từ đó truyền mômen quay cho bộ phận truyền lực phía sau.

Khi đạp bàn đạp ly hợp, qua cơ cấu dẫn động vòng bi tỳ ép vào đầu đòn mở, kéo đĩa ép về phía sau. Đĩa ma sát dịch chuyển trên trục ly hợp để tách khỏi bề mặt của đĩa ép và bánh đà. Ly hợp ở trạng thái mở cắt truyền động giữa động cơ và hệ thống truyền lực. Khi nhả bàn đạp ly hợp các lò xo lại ép đĩa ép, đĩa ma sát và bánh đà thành một khối và ly hợp lại truyền động lực. Như vậy ly hợp có tác dụng cắt tạm thời truyền động giữa động cơ và hệ thống truyền lực để mỗi khi cần ra vào số.

Cấu tạo và hoạt động của ly hợp hai đĩa ma sát khô

Khi ly hợp cần truyền một công suất lớn nhưng do giới hạn và không gian không thể chế tạo ly hợp có đường kính lớn, người ta sử dụng ly hợp hai đĩa ma sát.

a. Cấu tạo ly hợp hai đĩa ma sát khô

Hình 4 Cấu tạo ly hợp ma sát hai đĩa khô thường đóng

Ly hợp hai đĩa ma sát có cấu tạo tương tự như loại một đĩa ma sát nhưng có thêm một đĩa ma sát và một đĩa ép. Phần chủ động có hai đĩa ép, đĩa ép phía trước còn gọi là đĩa ép trung gian (13), đặt giữa hai đĩa ma sát. Để chống dính giữa đĩa ma sát trước với bánh đà và đĩa ép trung gian ở lưng bánh đà có 3 lò xo tách đĩa ép trung gian. Độ chuyển dịch của đĩa ép trung gian được giới hạn bởi ba vít bắt trên vỏ ly hợp. Hai đĩa ép được chống xoay bằng cách lồng trong bulông (15) bắt vỏ ly hợp hoặc ở trong lòng bánh đà có các gân ăn khớp với các rãnh của đĩa ép và dùng các vít chống xoay.Phần bị động gồm hai đĩa ma sát (1), (2) đặt giữa bánh đà và các đĩa ép. Hai đĩa ma sát lắp với trục ly hợp bằng rãnh then hoa. Cơ cấu điều khiển như ở ma sát một đĩa

b. Nguyên lý làm việc

Bình thường ly hợp ở trạng thái đóng truyền mômen quay giữa động cơ với hệ thống truyền lực. Các lò xo ép chặt các đĩa ép, đĩa ma sát và bánh đà thành một khối. Mômen quay từ động cơ qua bánh đà, hai đĩa ép truyền cho đĩa ma sát và trục ly hợp.

Cấu tạo các chi tiết của ly hợp

Lá côn

Lá côn là chi tiết dùng để truyền chuyển động từ bánh đà động cơ đến trục sơ cấp hộp số Lá côn tròn và mỏng được làm chủ yếu từ thép.

Hình 5: Lá côn

Cấu trúc của Lá côn gồm:

• Mặt ma sát:Thường được làm từ amian hay những vật liệu chịu nhiệt độ cao khác và dây đồng đan lại hay đúc lại với nhau. Tiếp xúc một cách đồng đều với bề mặt ma sát của đĩa ép ly hợp và bánh đà để truyền công suất được êm và không bị trượt. • Moayơ Lá côn:được lắp xen vào giữa các tấm và nó được thiết kế để có thể chuyển động một chút theo chiều quay của lò xo giảm chấn (lò xo trụ hay cao su xoắn). Thiết kế như vậy để giảm va đập khi áp lực bị ngắt. Ăn khớp bằng then hoa vào trục sơ cấp của hộp số, giúp Lá côn di chuyển dọc trục trong quá trình ly hợp hoạt động. • Cao su chịu xoắn: được đưa vào moay ơ ly hợp để làm dịu va đập quay khi vào ly hợp bằng cách dịch chuyển một chút theo vòng tròn. Một số loại đĩa dùng lò xo giảm chấn chức năng cũng giống như cao su chịu xoắn. • Tấm đệm: được tán đinh tán kẹp giữa các mặt ma sát của Lá côn. Khi ăn khớp ly hợp đột ngột, phần cong này khử va đập và làm dịu việc chuyển số và truyền công suất.

Hình 6: Hình cắt Lá côn

Bàn ép

Bàn ép ly hợp được làm bằng vật lyệu chịu tải, đảm bảo độ phẳng cao, được điều khiển để đóng hoặc mở ly hợp.

Bàn ép, với một hoặc nhiều lò xo gắn với khung ly hợp. Khung ly hợp được gắn với bánh đà bằng các bulông và cùng quay với nó. Khi ly hợp ăn khớp, lực ép, lò xo giữ cho đĩa ma sát tỳ vào bánh đà.

Trục vào của hộp số đồng tâm với trục khuỷu. Đầu nhỏ của trục vào hộp số được đỡ trên bạc định hướng ở cuối trục khuỷu. Bàn ép gồm hai loại: Lò xo trụ và lò xo màng.

c. Lò xo ép

* Lò xo trụ - Lò xo trụ được sử dụng để cung cấp áp lực tác dụng lên đĩa ép. Số lượng lò xo trụ sử dụng thay đổi tùy thuộc vào nhiệm vụ của đĩa được thiết kế. Các lò xo trụ tác dụng lên nắp ly hợp và đĩa ép. - Cần ép ly hợp được thiết kế để kéo đĩa ép ra khỏi Lá côn. Một đầu của cần éply hợp dính vào đĩa ép, đầu còn lại tự do và được thiết kế để ép vào trong - Lò xo trụ thường được sử dụng ở xe thương mại hạng nặng

Càng cắt ly hợp

Hình 7: Hoạt động của ly hợp lò xo trụ

Hoạt động của ly hợp lò xo trụ

- Ở trạng thái hợp thì các lò xo trụ ép mạnh vào đĩa ép làm cho Lá côn được ép chặt vào bánh đà để truyền mô men của động cơ đến trục sơ cấp hộp số. - Khi đạp bàn đạp ly hợp, thì vòng bi sẽ ép mạnh vào ba cần ép làm cho đĩa ép thả lỏng Lá côn, nên mô men từ bánh đà không được truyền đến trục sơ cấp hộp số. Đây chính là trạng thái ngắt của ly hợp

* Lò xo đĩa

Lò xo đĩa tròn và mỏng, được chế tạo từ thép lò xo. Nó được tán bằng đinh tán hoặc bắt chặt bằng bu lông vào nắp ly hợp. Có vòng trụ xoay ở mỗi phía của lò xo đĩa làm việc như một trụ xoay trong khi lò xo đĩa đang quay. 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 đã cân bằng. Lò xo đĩa được sử dụng rất phổ biến ở các xe du lịch, xe tải nhỏ và các xe hiện nay nhờ các ưu điểm so với lò xo trụ: Lực bàn đạp ly hợp được giữ ở mức thấp nhất. Lực tác dụng của nó lên Bàn ép đều hơn lò xo trụ. Lá côn có thể mòn rộng hơn mà không làm giảm áp lực vào đĩa ép. Lực lò xo không giảm ở tốc độ cao. Các lá tản nhiệt có thể được lắp trên đĩa ép. Vì các chi tiết có dạng tròn nên cân bằng tốt hơn. Có cấu trúc đơn giản hơn lò xo trụ

Hình 8. Hoạt động của ly hợp lò xo đĩa

Hoạt động của ly hợp lò xo đĩa

- Khi đạp bàn đạp ly hợp, lực từ bàn đạp sẽ được truyền đến càng cắt ly hợp làm cho vòng bi cắt ly hợp bị dịch chuyển sang trái và ép mạnh vào lò xo đĩa làm cho đĩa ép chuyển động sang phải (hình vẽ). Sự chuyển động của đĩa ép làm cho Lá côn tách khỏi bánh đà và quay tự do. Do Lá côn được kết nối với trục sơ cấp của hộp số bằng then hoa, vì vậy khi đĩa ép được tách ra thì chuyển động từ bánh đà không được truyền đến hộp số. - Khi nhả ly hợp, lực đàn hồi của lò xo đĩa sẽ đẩy vòng bi chuyển động ngược lại và đĩa ép sẽ ép chặt Lá côn vào bánh đà. Do vậy, khi bánh đà quay thì mô mentừ bánh đà sẽ truyền qua Lá côn làm trục sơ cấp quay cùng với động cơ.

Bi tê là gì?

Bi tê là một bộ phận quan trọng của ly hợp dùng để đóng ngắt ly hợp, được gắn trên ống trượt và có thể trượt dọc trục. Vòng bi cắt ly hợp cần được bôi mỡ đầy đủ. Chức năng: Hấp thụ sự chênh lệch tốc độ quay giữa càng cắt ly hợp (không quay) và lò xo đĩa quay (quay) để truyền chuyển động của càng cắt vào lò xo đĩa. Bởi vậy vòng bi phải có cấu tạo đặc biệt, làm bằng vật liệu bền và có tính chịu mòn cao.

* Vòng bi cắt ly hợp tự định tâm: Trong các ly hợp của xe FF, trục khuỷu và trục sơ cấp thường dịch chuyển với nhau một chút, nghĩa là đường tâm của lò xo đĩa và đường tâm của vòng bi cắt ly hợp dịch chuyển với nhau một chút nên gây ra tiếng ồn do ma sát giữa vòng bi cắt ly hợp và lò xo đĩa. Để giảm tiếng ồn này, vòng bi này thường được chế tạo đặc biệt tự động điều chỉnh để đường tâm của lò xo đĩa và vòng bi cắt ly hợp trùng nhau.

Hình 9: Vòng bi cắt ly hợp tự định tâm

Vỏ ly hợp

- Chức năng chính của vỏ ly hợp là nối và cắt công suất động cơ chính xác, kịp thời. - Vỏ ly hợp được lắp ghép với bánh đà của động cơ bằng các bu lông. Tốc độ quay của vỏ ly hợp bằng với tốc độ của trục khuỷu động cơ. Do vậy vỏ ly hợp phải được cân bằng thật tốt và tỏa nhiệt thật tốt tại thời điểm ăn khớp ly hợp. - Vỏ ly hợp có các lò xo để ép đĩa ép ly hợp vào Lá côn. Các lò xo này có thể là lò xo trụ hoặc là lò xo đĩa.

Hình 10a: Ly hợp lò xo đĩa Hình 10b: Ly hợp lò xo trụ

Dẫn động điều khiển ly hợp

Dẫn động bằng cơ khí:

Hình 11. Sơ đồ dẫn động bằng cơ khí

Gồm: Bàn đạp, các thanh kéo dọc, lò xo hồi vị, cần bẩy ngoài.

Dẫn động bằng thủy lực

Gồm: Bàn đạp chân côn, tổng côn trên, ống dẫn, tổng côn dưới, càng gạt ly hợp.

Hình 12. Sơ đồ dẫn động thủy lực

Khi tác động vào bàn đạp thông qua ty đẩy tác động vào xi lanh chính tạo áp lực thuỷ lực đến xilanh con. Dầu có áp suất cao đẩy piston trong tổng côn dưới dịch chuyển, thông qua ty đẩy của xy lanh con để tác động vào càng gạt mở ly hợp.

Tổng côn trên

Cấu tạo tổng côn trên

Tổng côn trên của ly hợp bao gồm: cần đẩy, bình chứa, pittông, các lò xo hãm, cupen, van

Hình 13: Cấu tạo tổng côn trên

Hoạt động tổng côn trên

Trong quá trình hoạt động, sự trượt của pittông tạo ra áp suất thuỷ lực để điều khiển đóng ngắt ly hợp, đồng thời lò xo phản hồi của bàn đạp liên tục kéo thanh đẩy về phía bàn đạp chân côn.

Đạp bàn đạp chân côn:

Khi đạp chân vào bàn đạp, lực tác dụng lên bàn đạp đẩy thanh dịch chuyển về phía bên trái (mũi tên mầu trắng), dầu trong tổng côn trênchảy theo hai đường, một đường đi đến tổng côn dưới(buồng A) và một đường dầu chảy vào bình chứa(buồng B). Khi thanh nối tách khỏi bộ phận hãm lò xo, chuyển động sang trái đóng đường dầu vào buồng B làm áp suất dầu trong tổng côn trêntăng lên, áp suất này đi đến điều khiển pít tông trong xylanh cắt ly hợp.

Hình 14: Đạp bàn đạp chân côn

Nhả bàn đạp chân côn:

Khi nhả bàn đạp dưới tác dụng của lò xò nén đẩy pít tông về phía bên phải, áp suất dầu thuỷ lực giảm xuống. Khi pít tông trở lại hoàn toàn kéo thanh nối mở van nạp, dầu từ buồng B trở về tổng côn trên.

Hình 15: Nhả bàn đạp chân côn

Tổng côn dưới (xylanh con)

- Chức năng: Làm dịch chuyển pittông bằng áp suất thủy lực từ tổng côn trênvà điểu khiển càng cắt ly hợp qua cần đẩy. Gồm có 2 loại:

* Xy lanh cắt ly hợp có thể điều chỉnh - Cấu tạo của tổng côn dướiđược minh họa ở hình bên. Dầu thủy lực từ xylanh tổng làm cho pittông của xy lanh đẩy thanh đẩy làm thanh đẩy đẩy càng cắt ly hợp. - Xylanh cắt có một nút xả khí để xả khí từ đường ống thủy lực và lò xo hồi luôn luôn giữ càng cắt ly hợp và thanh đẩy thường xuyên tiếp xúc với nhau. - Khi vị trí của đầu lò xo đĩa đã bị thay đổi do Lá côn mòn, cần phải điều chỉnh hành trình tự do này bằng cần đẩy

Hình 16: Xy lanh có thể điều chỉnh

Xy lanh cắt ly hợp tự điều chỉnh:

- Hành trình tự do của càng cắt ly hợp được điều chỉnh bằng cách thay đổi độ dài cần đẩy. Tuy nhiên trên một số xe hiện đại, việc điều chỉnh liên tục các hành trình tự do thường được loại bỏ bằng cách sử dụng tổng côn dướitự điều chỉnh. - Xylanh tự điều chỉnh không có lò xo hồi càng cắt , thay vào đó là một lò xo côn được lắp trong tổng côn dướiluôn luôn ép cần đẩy vào càng cắt bằng lực lò xo để giữ cho hành trình tự do của bàn đạp không thay đổi.

Hình 17: Xy lanh tự điều chỉnh

Hành trình tự do của bàn đạp chân côn:

Hình 18. Sơ đồ điều khiển ly hợp

Hành trình tự do của bàn đạp chân côn là khoảng cách từ điểm mà tại đó bàn đạp bắt đầu chuyển động khi ấn nhẹ bằng ngòn tay cho đến khi bắt đầu cảm thấy áp lực nặng do vòng bi cắt ly hợp bắt đầu ép vào lò xo ly hợp.Khi Lá côn bị mòn, hành trình tự do này giảm đi. Nếu đĩa tiếp tục mòn và bàn đạp không có hành trình tự do, thì sẽ làm cho ly hợp bị trượt. Do đó cần phải điều chỉnh chiều dài của cần đẩy xy lanh cắt ly hợp bằng cách nới lỏng đai ốc hãm và quay bu lông chặn đến khi đạt chiều cao cần thiết sau đó xiết chặt đai ốc hãm lại. * Trong các kiểu xe hiện nay, người ta sử dụng xy lanh cắt ly hợp tự điều chỉnh, do đó hành trình tự do của bàn đạp chân côn không thay đổi.