Thiết kế hệ thống ly hợp cho xe ôtô con 7 chỗ ngồi

MỤC LỤC
MỤC LỤC............................................................................................................1
LỜI NÓI ĐẦU......................................................................................................4
CHƯƠNG I..........................................................................................................6
TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ..................................................6
1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại ly hợp...............................................................................6
1.1.1. Nhiệm vụ ly hợp........................................................................................................6
Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có nhiệm vụ
là:.........................................................................................................................................6
1.1.2. Yêu cầu ly hợp..........................................................................................................6
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:..........................................................................................................6
1.1.3. Phân loại ly hợp........................................................................................................7
1.2. Giới thiệu về xe tham khảo............................................................................................13
1.2.1. Lịch sử.....................................................................................................................13
1.2.2. Thông số chính của Land Cruiser...........................................................................14
10.......................................................................................................................................14
Hộp số phân phối tỉ số truyền...........................................................................................14
2,48....................................................................................................................................14
1.2.3. Ly hợp của xe Land Cruiser....................................................................................14

CHƯƠNG II.......................................................................................................16
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP CHO XE ÔTÔ CON ............................16
7 CHỖ NGỒI.....................................................................................................16
2.1. Lựa chọn kết cấu cụm ly hợp.........................................................................................16
2.1.1.Phương án 1: Ly hợp ma sát khô.............................................................................16
a. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa.......................................................16
So sánh ly hợp ma sát 1 đĩa và ly hợp ma sát 2 đĩa..........................................................19
2.1.2. Phương án 2: Ly hợp thủy lực.................................................................................19
Ly hợp thủy lực truyền mô men thông qua chất lỏng...........................................................19
2.1.3. Phương án 3: Ly hợp điện từ...................................................................................20

Ly hợp điện từ hình thành với 2 dạng kết cấu:.................................................................20
2.1.4. Lò xo ép..................................................................................................................22
2.2. Lựa chọn phương án dẫn động.......................................................................................24
2.2.1. Phương án 1: Dẫn động ly hợp bằng cơ khí............................................................24
2.2.2. Phương án 2: Dẫn động ly hợp bằng thủy lực........................................................25
2.2.3. Phương án 3: Dẫn động thủy lực có trợ lực chân không:.......................................28

1


2.2.4. Phương án 4 : Dẫn động ly hợp bằng thủy lực có trợ lực khí nén .........................29
2.3. Tính toán thiết kế cơ cấu ly hợp.....................................................................................31
2.3.1. Xác định mômen ma sát của ly hợp........................................................................31
Ly hợp cần thiết kế để đảm bảo truyền hết mô men của động cơ, đồng thời bảo vệ được hệ
thống truyền lực không bị quá tải. Như vậy ta cần tính toán thiết kế cơ cấu ly hợp để xác
định được các thong số phù hợp với xe................................................................................31
2.3.2.Xác định kích thước cơ bản của ly hợp....................................................................32
2.3.3. Tính lò xo ép...........................................................................................................34

.............................................................................................................................35
2.3.4. Tính lò xo giảm chấn..............................................................................................37
2.4. Kiểm tra khả năng làm việc của ly hợp..........................................................................40
2.4.1. Tính công trượt và công trượt riêng........................................................................40
2.4.2. Kiểm tra nhiệt độ các chi tiết..................................................................................42
2.4.3. Tính toán sức bền một số chi tiết chủ yếu của ly hợp.............................................43
2.5. Tính toán thiết kế dẫn động ly hợp................................................................................46
2.5.1.Xác định lực và hành trình bàn đạp.........................................................................46
2.5.2.Thiết kế hệ thống dẫn động thủy lực........................................................................47
2.5.3. Thiết kế bộ trợ lực chân không...............................................................................50
2.5.3.1.Xác định lực mà bộ cường hóa phải thực hiện:....................................................50

2.5.3.2.Xác định thiết diện màng sinh lực và hành trình màng sinh lực:..........................50
2.5.3.3.Tính lò xo hồi vị màng sinh lực:...........................................................................51

CHƯƠNG 3........................................................................................................53
SỬA CHỮA BẢO DƯỠNG VÀ ĐIỀU CHỈNH LY HỢP.............................53
3.1. Những hư hỏng thường gặp , bảo dưỡng sửa chữa........................................................53
3.1.1. Ly hợp bị trượt:.......................................................................................................53
3.1.2. Ly hợp ngắt không hoàn toàn:................................................................................54
3.1.3. Ly hợp đóng đột ngột:.............................................................................................54
3.1.4. Ly hợp phát ra tiếng kêu:........................................................................................55
3.1.5. Bàn đạp ly hợp bị rung:...........................................................................................55
3.1.6. Đĩa ép bị mòn nhanh:..............................................................................................55
3.1.7. Bàn đạp ly hợp nặng:..............................................................................................56
3.1.8. Hỏng hệ thống dẫn động thuỷ lực:..........................................................................56
3.2. Kiểm tra sửa chữa đĩa ma sát.........................................................................................59
3.3. Kiểm tra sửa chữa cụm đĩa ép, lõ xo ép và vỏ ly hợp....................................................59
3.4. Lắp bộ ly hợp và điều chỉnh độ đồng đều của các đòn mở............................................60
3.5. Kiểm tra khớp trượt và vòng bi nhả ly hợp....................................................................60
3.6. Lắp cơ cấu điều khiển và điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp ly hợp..........................61

KẾT LUẬN........................................................................................................63
2


TÀI LIỆU THAM KHẢO.................................................................................64
Cấu tạo hệ thống ôtô con (1999)................................................................64

3

LỜI NÓI ĐẦU
Đất nước ta đang ngày càng phát triển và có sự thay đổi từng ngày, cùng với sự
phát triển về kinh tế thì khoa học kỹ thuật cũng có bước phát triển vượt bậc và thu
được những thành tựu quan trọng. Khoa học kỹ thuật đã được áp dụng phổ biến trong
đời sống và góp phần thúc đẩy sự phát triển của nền kinh tế quốc dân.
Công nghiệp ôtô là một ngành quan trọng trong sự phát triển kinh tế của một đất
nước, đặc biệt là một quốc gia đang phát triển như Việt Nam. Ô tô phục vụ cho các
mục đích thiết yếu của con người như việc vận chuyển hàng hoá, đi lại của con
người.Ngoài ra nó còn phục vụ trong rất nhiều lĩnh vực khác như: Y tế, cứu hoả, cứu
hộ, an ninh, quốc phòng….Do vậy phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam là một
trong những mục tiêu chiến lược trong sự phát triển của đất nước. Thực tế nhà nước ta
cũng đã chú trọng phát triển ngành công nghiệp ôtô với những đề án chiến lược dài
hạn đến năm 2020. Cùng với việc chuyển giao công nghệ giữa Việt Nam và các nước
phát triển trên thế giới, chúng ta ngày càng được tiếp cận nhiều hơn với các công nghệ
tiên tiến trong đó có công nghệ về ôtô. Công nghệ ôtô mặc dù xuất hiện đã lâu nhưng
trong những năm gần đây đã có nhiều bước phát triển mạnh mẽ, liên tục các công nghệ
mới đã được phát minh nhằm hoàn thiện hơn nữa ôtô truyền thống. Ngoài ra người ta
còn phát minh ra những công nghệ mới như nghiên cứu ôtô dùng động cơ Hybryd,
động cơ dùng nhiên liệu Hydro, ôtô có hệ thống lái tự động….
Trên ôtô, người ta chia ra thành các phần và các cụm khác nhau. Trong đó ly hợp
là một trong những cụm chính và có vai trò quan trọng trong hệ thống truyền lực. Hệ
thống ly hợp có ảnh hưởng lớn đến tính êm dịu của ôtô, tính năng điều khiển của ôtô,
đảm bảo an toàn cho động cơ và hệ thống truyền lực trên ôtô. Nên để chế tạo được một
chiếc ôtô đạt yêu cầu chất lượng thì việc thiết kế chế tạo một bộ ly hợp tốt là rất quan
trọng. Do đó em đã chọn đề tài “ Thiết kế hệ thống ly hợp cho xe ôtô con 7 chỗ
ngồi” để nghiên cứu tìm hiểu cụ thể về hệ thống ly hợp và quy trình thiết kế chế tạo hệ
thống ly hợp cho ôtô. Với các thông số ban đầu lấy từ xe tham khảo là xe Toyota Land
Cruiser.Trong nội dung đồ án, em đã cố gắng trình bày một cách cụ thể nhất về hệ
thống ly hợp trên ôtô, bao gồm từ phần tổng quan về hệ thống ly hợp đến quy trình
thiết kế chế tạo một bộ ly hợp hoàn chỉnh có thể hoạt động được cũng như những hư

hỏng có thể xảy ra và cách bảo dưỡng, sữa chữa hệ thống ly hợp.
Trong thời gian thực hiện đề tài, với sự hướng dẫn, giúp đỡ tận tình, cụ thể của
Thầy Lê Văn Khánh cùng các thầytrong bộ môn Ôtô, em đã hoàn thành đồ án của
mình. Mặc dù bản thân đã có cố gắng và được sự quan tâm giúp đỡ của các thầy giáo
4


nhưng do kiến thức, kinh nghiệm và thời gian hạn chế nên đồ án của em không thể
tránh khỏi thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, phê bình của các thầy trong
bộ môn.
Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Lê Văn Khánh và các thầy giáo
trong bộ môn đã tạo điều kiện cho em hoàn thành tốt bản đồ án này.
Hà Nội, ngày tháng năm
Sinh viên thực hiện
Trần Công Toàn

5


CHƯƠNG I
TỔNG QUAN VỀ LY HỢP TRÊN XE Ô TÔ
1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại ly hợp.
1.1.1. Nhiệm vụ ly hợp.
Trong hệ thống truyền lực của ôtô, ly hợp là một trong những cụm chính, nó có
nhiệm vụ 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.
1.1.2. 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. Muốn vậy thì mômen ma sát của ly hợp phải lớn hơn mômen cực đại của động cơ
(có nghĩa là hệ số dự trữ mômen β của ly hợp phải lớn hơn 1).
- 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.
6


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.
1.1.3. Phân loại ly hợp.
Ly hợp trên ôtô thường được phân loại theo 4 cách:
- Phân loại theo phương pháp truyền mômen.

- Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.
- Phân loại theo phương pháp phát sinh lực ép trên đĩa ép.
- Phân loại theo phương pháp dẫn động 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:
Loại 1: Ly hợp ma sát là ly hợp truyền mômen xoắn bằng các bề mặt ma sát, nó
gồm các loại sau:
Theo hình dáng bề mặt ma sát gồm có:
- Ly hợp ma sát loại đĩa : một đĩa (hình 1.1), hai đĩa (hình 1.2), nhiều đĩa .
- Ly hợp ma sát loại hình côn : phần đĩa bị động có hình côn.
- Ly hợp ma sát loại hình trống: phần đĩa bị động làm theo dạng má phanh tang
trống.
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.
Còn ly hợp ma sát loại hình côn và hình trống ít được sử dụng, vì phần bị động
của ly hợp có trọng lượng lớn sẽ gây ra tải trọng động lớn tác dụng lên các cụm và các
chi tiết của hệ thống truyền lực.

Hình 1.1: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa
1. Bánh đà
2. Trục cơ
3. Đĩa bị động
4. Trục sơ cấp

5. Đĩa ép

6. Lò xo đĩa

7

7. Ổ bi tỳ


Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa.
Theo vật liệu chế tạo bề mặt ma sát gồm có:
- Thép với gang.
-Thép với thép.
- Thép với phêrađô hoặc phêrađô đồng.
-Gang với phêrađô.
-Thép với phêrađô cao su.
Theo đặc điểm của môi trường ma sát gồm có:
-Ma sát khô.
-Ma sát ướt (các bề mặt ma sát được ngâm trong dầu).
Ưu điểm : Ly hợp ma sát là kết cấu đơn giản, dễ chế tạo.
Nhược điểm : Ly hợp ma sát là 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.

8


Loại 2: Ly hợp thủy lực: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng năng lượng của
chất lỏng (thường là dầu).
Sơ đồ ly hợp thủy lực được biểu diễn như hình 1.3
Ưu điểm: Ly hợp thủy lực là 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: Ly hợp thủy lực là chế tạo khó, giá thành cao, hiệu suất truyền lực
nhỏ do hiện tượng trượt. Loại ly hợp thủy lực ít được sử dụng trên ôtô, hiện tại mới

được sử dụng ở một số loại xe ôtô du lịch, ôtô vận tải hạng nặng và một vài ôtô quân
sự.
B¸nh Tuabin
B¸nh b¬m

Vá

Hình 1.3: Sơ đồ ly hợp thủy lực.
Loại 3: Ly hợp điện từ: Là ly hợp truyền mômen xoắn nhờ tác dụng của từ
trường nam châm điện. Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
Sơ đồ ly hợp điện từ được biểu diễn như hình 1.4
3
4

1

5

2

1.bánh đà
4.mạt sắt

6

Hình 1.4: Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ.
2.khung từ
3.cuộn dây,
5.lõi thép bị động nối với hộp sô
6.trục ly hợp

9


Loại 4: Ly hợp liên hợp: Là ly hợp truyền mômen xoắn bằng cách kết hợp hai
trong các loại kể trên (ví dụ như ly hợp thủy cơ). Loại này ít được sử dụng trên xe ôtô.
b) Phân loại theo trạng thái làm việc của ly hợp.
Theo trạng thái làm việc của ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại:
Ly hợp thường đóng: Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô hiện nay.
Ly hợp thường mở: Loại này được sử dụng ở một số máy kéo bánh hơi như
C - 100, MTZ2 ...
c) 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:
Loại 1: Ly hợp lò xo: Là ly hợp dùng lực lò xo tạo lực nén lên đĩa ép, nó gồm
các loại sau:
Lò xo trụ: Các lò xo được bố trí đều trên một vòng tròn và có thể đặt một
hoặc hai hang (hình 1.5)
Lò xo côn
Lò xo đĩa ( lò xo màng ) (hình 1.6)

Hình 1.5: Ly hợp lò xo trụ.

10


Hình 1.6: Ly hợp lò xo đĩa.
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.
Loại 2: Ly hợp điện từ: Lực ép là lực điện từ.

Loại 3: Ly hợp ly tâm: Là loại ly hợp sử dụng lực ly tâm để tạo lực ép đóng và
mở ly hợp. Loại này ít được sử dụng, thường dùng trên các ôtô quân sự.
Loại 4: Ly hợp nửa ly tâm: Là loại ly hợp dùng lực ép sinh ra ngoài lực ép của lò
xo còn có lực ly tâm của trọng khối phụ ép thêm vào. Loại này có kết cấu phức tạp nên
ít được sử dụng.
d) Phân loại theo phương pháp dẫn động ly hợp.
Theo phương pháp dẫn động ly hợp thì người ta chia ly hợp ra thành 2 loại sau:
Loại 1: Ly hợp điều khiển tự động.
Loại 2: Ly hợp điều khiển cưỡng bức.
Để điều khiển ly hợp thì người lái phải tác động một lực cần thiết lên hệ thống
dẫn động ly hợp. Loại này được sử dụng hầu hết trên các ôtô dùng ly hợp loại đĩa ma
sát ở trạng thái luôn đóng.
Theo đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc của hệ thống dẫn động ly hợp thì
người ta lại chia ra thành 3 loại sau:
Dẫn động bằng cơ khí: là dẫn động điều khiển từ bàn đạp tới cụm đòn nối.
Loại này được dùng trên xe con với yêu cầu lực ép nhỏ. Sơ đồ hình 1.7
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. Sơ đồ hình 1.8
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 ôtô ngày nay
11


Hình 1.7: Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí.
1. Đĩa bị động
2. Đĩa ép
3. Lò xo ép
4. Bi “T”
5,8. Lò xo hồi vị

6. Càng mở
7. Bàn đạp
9. Đòn dẫn động

Hình 1.8: Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng thủy lực
1. Đĩa bị động
2. Đĩa ép
3. Lò xo ép
4. Bi “T”
5,7. Lò xo hồi vị
6. Xy lanh chính
8. Bàn đạp
9. Càng mở
10.Xy lanh công tác
11. Ống dẫn dầu

12


1.2. Giới thiệu về xe tham khảo.
1.2.1. Lịch sử.
Ra đời vào năm 1951, do nhu cầu sử dụng xe đa dụng quân đội hạng nhẹ, Toyota
đã phát triển dòng xe Toyota Jeep là mẫu xe đầu tiên thành công trong cuộc chinh
phục chặng thứ 6 đỉnh núi Phú Sĩ. Sau đó 2 năm, với qui mô sản xuất hàng loạt và
chiến lược xây dựng hình ảnh công ty trên thị trường nước ngoài, Toyota đã đổi tên
dòng xe này thành “Land Cruiser” cho phù hợp với đặc tính chạy đường trường trên
toàn cầu của loại xe này (trong tiếng Anh “Land” là đất khô, “Cruiser” mang ý nghĩ
như là một con tàu vượt đại dương lớn)
Từ năm 1957, Toyota bắt đầu mở rộng phát triển thị trường toàn cầu và lượng xe
xuất khẩu tăng mạnh, vượt hơn nửa doanh số bán hàng nội địa tại Nhật Bản. Tiên

phong dẫn bước Toyota ra nhập thị trường xe hơi toàn cầu, Land Cruiser đã nhanh
chóng thu hút khách hàng bởi sự mạnh mẽ và độ bền bỉ của nó. Cho tới năm 1965,
Land Cruiser vẫn là mẫu xe Toyota duy nhất xuất khẩu vào thị trường Mỹ và đã sau đó
là mẫu xe bán rất chạy tại thị trường Trung và Nam Mỹ, Châu Phi, Trung Đông và
Đông Nam Á.
Sự thay đổi và cải tiến mẫu mã từng năm đã củng cố và tăng doanh số xuất khẩu
của Toyota. Khi mẫu xe Land Cruiser 100 ra đời vào năm 1998, mẫu xe này nhanh
chóng trở thành một trong những chiếc xe hai cầu đáng tin cậy nhất trên thế giới.
Tất cả các thế hệ Land Cruiser đều thống nhất những mục tiêu phát triển cơ bản
gồm: mục tiêu đầu tiên là luôn luôn vượt trên sự mong đợi của khách hàng toàn cầu về
độ tin cậy, sự bền bỉ cũng như khả năng chạy đường trường. Mục tiêu thứ hai là luôn
có sự cải tiến, tiến bộ kỹ thuật cùng lúc tăng cường sự hài lòng cho khách hàng.
Và sự cam kết cho những mục tiêu này chính là chìa khóa then chốt tạo ra một
chiếc xe có thương hiệu mạnh trên trường quốc tế. Hiện nay, doanh số bán ra nước
ngoài của loại xe này đã vượt trên 90%, và Land Cruiser đã có mặt tại hầu hết các khu
vực trên thế giới. Với sự ra đời của phiên bản Land Cruiser 200 mới, Toyota đảm bảo
rằng dòng xe hai cầu này sẽ tiếp tục chinh phục mọi địa hình trên mọi lãnh thổ.
Với lịch sử phát triển 57 năm, Land Cruiser là mẫu xe có vòng đời dài nhất của
Toyota. Hơn nửa thế kỷ trước, khi lần đầu tiên giới thiệu chiếc Toyota Jeep BJ, ít ai có
thể biết rằng mẫu xe này lại có nhiều phiên bản như vậy: phiên bản 70 chạy đường
trường, phiên bản Prado sử dụng trong thành phố (tên gọi sau này là phiên bản 120) tới
phiên bản 100 wagon và mới đây nhất là phiên bản Land Cruiser 200.

13


1.2.2. Thông số chính của Land Cruiser.
STT

Thống số

Giá trị

1

Kích thước bao (mm)
- Chiều dài toàn bộ
- Chiều rộng toàn bộ
- Chiều cao toàn bộ

4950 mm
1970 mm
1905 mm

Chiều dài cơ sở (mm)
Trọng lượng khi không tải
- Phân ra cầu trước
- Phân ra cầu sau
Trọng lượng khi đầy tải
- Phân ra cầu trước
- Phân ra cầu sau

2850 mm
2580 KG
1300 KG
1280 KG
3300 KG
1570 KG
1730 KG

5

Công suất cực đại(KW/vòng/phút)

171/5400

6

Mômen xoắn cực đại(N.m/vòng/phút)

418/3400

7

Tỉ số truyền của hộp số:

4,124

8

Tỉ số truyền của truyền lực chính

5,125

9

Kích thước lốp

285/50R20

2
3

4

10
Hộp số phân phối tỉ số truyền
1.2.3. Ly hợp của xe Land Cruiser.

Hình 1.9: ly hợp Land Cruiser
- Ly hợp của xe Land Cruiser.
14

2,48


là ly hợp ma sát một đĩa, thường đóng, có lò xo ly hợp kiểu màng. Cấu tạo gồm 3
phần cơ bản: phần chủ động, phần bị động và cơ cấu điều khiển ly hợp.
*) Phần chủ động: Bánh đà, đĩa ép.
*) Phần bị động: Đĩa ma sát, trục bị động.
*) Dẫn động điều khiển: Bàn đạp, thanh nối, khớp trượt, các cần bẩy và lò xo
nối.
- Nguyên lý hoạt động:
Khi đóng ly hợp, các lò xo đẩy mâm bàn ép ly hợp vào các đĩa ma sát và ép chặt
chúng với bánh đà. Điều này đã làm cho bánh đà động cơ bị khóa vào trục sơ cấp của
hộp số làm cho chũng quay cùng một tốc độ. Độ lớn của mô men lực mà ly hợp có thể
truyền được phụ thuộc vào ma sát giữa các đĩa ma sát với bánh đà và lực nén mà các
lò xo tác dụng lên các đĩa ma sát.
Khi mở ly hợp, một cần liên động hoặc pit tông thủy lực sẽ tác dụng lên một cần
bẩy một lực khá lớn, lực này được truyền đến vòng bi chặn của ly hợp, làm cho lò xo

đĩa trung tâm bị nén lại. Nhờ kết cấu cơ khí dẫn động, đĩa ma sát được giải phóng ra
khỏi bánh đà và đĩa é ply hợp và nhờ vậy trục sơ cấp của hộp số được giải phóng khỏi
động cơ.

15


CHƯƠNG II
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ LY HỢP CHO XE ÔTÔ CON
7 CHỖ NGỒI
2.1. Lựa chọn kết cấu cụm ly hợp.
2.1.1.Phương án 1: Ly hợp ma sát khô.
Cấu tạo chung của ly hợp được chia thành các phần cơ bản:
Chủ dộng
Bị động
Dẫn động điều khiển
a. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại đĩa ma sát khô 1 đĩa.

Hình 2.1: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô một đĩa.
1. Bánh đà
2. Đĩa ma sát
3. Đĩa ép
4. Lò xo ép
5. Vỏ ly hợp
6. Bạc mở
7. Bi "T"
8. Đòn mở
9. Lò xo giảm chấn
16

10. Càng mở
11. Trục ly hợp
Phần chủ động.
Bao gồm vỏ ly hợp (5) được bắt cố định với bánh đà (1) bằng các bu lông,
đĩa ép (3) cùng các chi tiết trên vỏ ly hợp (lò xo ép, đòn mở ) đĩa ép (3) nối với vỏ ly
hợp bằng thanh mỏng đàn hồi, đảm bảo truyền được mômen từ vỏ lên đĩa ép và dịch
chuyển dọc trục khi đóng, ngắt ly hợp. Lực ép lò xo ép truyền tới đĩa ép có tác dụng
kẹp chặt đĩa bị động với bánh đà.
Phần bị động.
Đĩa bị động (2) gồm cả chi tiết xương đĩa bị động, các tấm ma sát, may ơ, bộ
phận giảm chấn (9) và trục ly hợp (11).
Nguyên lý hoạt động.
Sự làm việc của ly hợp được chia thành hai trạng thái cơ bản là : Đóng và Mở .
Trạng thái đóng.
Bàn đạp ly hợp 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 mômen 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, bàn đạp dịch chuyển→đòn kéo dịch
chuyển→ càng mở (10) tác động lên bi ‘T’ (7) dịch sang trái khắc phục khe hở ‘δ’
→tác động đòn mở (8) 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.

b. Sơ đồ cấu tạo của ly hợp loại ma sát khô 2 đĩa.
Cấu tạo và nguyên lý làm việc của ly hợp 2 đĩa ma sát khô tương tự như ly hợp
ma sát khô một đĩa. Điểm khác biệt của ly hợp ma sát 2 đĩa là có 2 đĩa bị động và đĩa
ép trung gian.
Cấu tạo theo sơ đồ hình 2.2

17


Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo ly hợp ma sát khô hai đĩa.
1 - bánh đà
2 - lò xo đĩa ép trung gian
3 - đĩa ép trung gian
4 - đĩa ma sát;
5 - đĩa ép ngoài
6 - bulông hạn chế
7 - lò xo ép
8 - vỏ ly hợp
9 - bạc mở
10 - trục ly hợp
11 - càng mở
12 - bi "T"

13 - đòn mở

14 - lò xo giảm chấn

Phần chủ động.
Bao 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 cụm ly hợp.

Mômen từ động cơ được truyền từ trục khuỷa 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). Các chi tiết đòn mở (13), các lò xo ép (7) (một dãy, hai dãy , hoặc lò xo đĩa ) bố trí
liên kết với đĩa ép ngoài nằm trong vỏ ly hợp (8)
Phần bị động.
Gồm có hai đĩa ma sát bị động (4) cùng với bộ giảm chấn (14) dập tắt dao 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 ngoài. Các đĩa bị động (4) liên kết với các trục
bị động của ly hợp bằng mối ghép then hoa di trượt trên moay ơ
Nguyên lý hoạt động.
Trạng thái đóng ly 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, trên bánh đà thành một khối. mômen xoắn được truyền từ
động cơ qua phần chủ động, các đĩa bị động, bộ phận giảm chấn, mayer tới trục bị
động ly hợp.
Trạng thái ly hợp mở.
18


Khi tác động lực điều khiển lên bàn đạp thông qua các thanh kéo, bạc mở (9)
dịch sang trái khắc phục khe hở ở giữa ô bi ‘T’ (12) và đầu đòn mở (13). ổ bị ‘T’ tiếp
tục ép lên đầu đòn mở, đầy đầu trong sang trái, đầu ngoài đòn mở dịch chuyển sang
phải. Kéo đĩ ép ngoài (5) tách khỏi đĩa bị động ngoài, lò xo định vị (2) đẩy đĩa ép
trong tiến sát đến đầu bu lông hạn chế (6), tách đĩa bị động trong ra khỏi bánh đà. Lực
ép của lò xo ép không truyền tới đĩa bị động phần bị động và phần chủ động được tách
ra. Mômen từ động cơ được truyền sang hệ thống truyền lực bị ngắt.
So sánh ly hợp ma sát 1 đĩa và ly hợp ma sát 2 đĩa.
Nếu cùng một kích thước bao ngoài và lực ép như nhau. Ly hợp 2 đĩa (với 2 đôi

bề mặt ma sát) truyền được mômen lớn hơn, do vậy được dùng trên xe ô tô có tải trọng
lớn hoặc ô tô kéo rơmoc hay bán rơmoc nặng.
Nếu cùng truyền mô men như nhau dẫn tới kích thước của ly hợp 2 đĩa nhỏ hơn .
Ly hợp ma sát khô 2 đĩa đóng êm dịu hơn ly hợp ma sát khô 1 đĩa
Nhược điểm của ly hợp ma sát 2 đĩa so với 1 đĩa đó là ly hợp 2 đĩa có kết cấu
phức tạp, quá trình mở kém dứt khoát.
2.1.2. Phương án 2: Ly hợp thủy lực
Cấu tạo theo sơ đồ hình 2.3
Ly hợp thủy lực truyền mô men thông qua chất lỏng.
Cấu tạo của ly hợp gồm 2 phần:
Phần chủ động : là phần bánh bơm, bánh đà.
Phần bị động : là phần bánh tuabin nối với trục sơ cấp của hộp giảm tốc.
Nguyên lý hoạt động
Ly hợp thủy lực gồm có 2 bánh công tác. Bánh bơm ly tâm và bánh tuabin hướng
tâm, tất cả được đặt trong hộp kín điền đầy chất lỏng công tác. Trục của bánh bơm
được nối với động cớ và trục của bánh tuabin được nối với hộp số.
Khi động cơ làm việc, bánh bơm quay, dưới tác dụng của lực ly tâm chất lỏng
công tác bị dồn từ trong ra ngoài dọc theo các khoang giữa các cánh bơm. Khi ra khỏi
cánh bơm, chất lỏng có vận tốc lớn và đập vào các bánh tuabin quay theo. Nhờ đó
năng lượng được truyền từ bánh bơm sang bánh tuabin nhờ dòng chảy chất lỏng.
Ly hợp thủy lực không có khả năng biến đổi mômen, nó chỉ làm việc như một
khớp nối thuần túy nên nó còn gọi là khớp nối thủy lực.

19


B¸nh Tuabin
B¸nh b¬m

Vá

Hình 2.3 Sơ đồ nguyên lý ly hợp thủy lực.
Ưu điểm.
Có thể thay đổi tỷ số truyền một cách liên tục, có khả năng truyền tải mômen lớn,
cấu tạo đơn giản, giá thành sản xuất thấp.
Nhược điểm.
Không có khả năng biến đổi mômen nên đã hạn chế phạm vi sử dụng của nó trên
ô tô, hiệu suất thấp ở vùng làm việc có tỷ số truyền nhỏ. độ nhạy cao làm ảnh hưởng
xấu đến đặc tính làm việc kết hợp với động cơ đốt trong.
2.1.3. Phương án 3: Ly hợp điện từ.
Ly hợp điện từ hình thành với 2 dạng kết cấu:
- Ly hợp ma sát sử dụng lực ép điện từ
- Ly hợp điện tử làm việc theo nguyên lý nam châm điện bột.
Cả hai loại này đều sử dụng nguyên tắc đóng mở ly hợp thông qua công tắc đóng
mở mạch điện bố trí tại cần gài số. Như vậy không cần bố trí bàn đạp ly hợp và thực
hiện điều khiển theo hệ thống ‘điều khiển hai pedal’.
Sau đây ta xét sơ đồ ly hợp điện nam châm bột. Có ba dạng kết cấu :
- Cuộn dây bố trí tĩnh tại trên phần cố định của vỏ.
- Cuộn dây quay cùng bánh đà.
- Cuộn dây quay cùng đĩa bị động.
Xét ly hợp bố trí cuộn dây quay cùng bánh đà
Cấu tạo theo sơ đồ hình 2.4
Cấu tạo của chúng gồm ba phần :
Phần chủ động: bao gồm bánh đà (1), vỏ ly hợp, cuộn dây( 3), khung từ (2).
Phần bị động: bao gồm lõi thép bị động (5), nối với trục chủ động của hộp số(6).
20


Nguyên lý hoạt động.
Khi có dòng điện qua cuộn dây (3). Xung quanh nó sẽ xuất hiện từ thông có dạng

vòng tròn khép kín đi qua không gian khe hở từ (4) có chứa bột kim loại đặc biệt. Từ
thông đi qua bột kim loại này sẽ tập trung dọc theo chiều lực nam châm, tạo thành
những sợi cứng. Nối phần chủ động và phần bị động với nhau truyền mômen từ động
cơ tới hệ thống truyền lực.
Khi ngắt điện của cuộn dây, bột thép lại trở lên di động ly hợp được ngắt.
Sử dụng ly hợp nam châm điện loại này cần có nguồn điện đủ mạnh và ổn định
vì vậy có xu hướng được bố trí trên hệ thông truyền lực của ô tô hybird hiện nay.

3
4

1

5

2

6

Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý ly hợp điện từ
1.bánh đà,
2.khung từ,
3.cuộn dây,
4.Bột kim loại,
5.lõi thép bị động nối với hộp sô
6.trục ly hợp
Ưu điểm.
Khả năng chống quá tải tốt, bố trí dẫn động dễ dàng .
Nhược điểm.
Chế tạo phức tạp, bảo dưỡng và sửa chữa khó khăn, giá thành đắt.

Kết luận: Như vậy đối với xe con 7 chỗ không đòi hỏi công suất và mô men lớn
ta chọn ly hợp là ly hợp ma sát khô 1 đĩa với những ưu điểm nổi bật:
Đơn giản trong chế tạo
Có khả năng mở dứt khoát, thoát nhiệt tốt
Khối lượng nhỏ
Thuận lợi trong bảo dưỡng và sửa chữa
Giá thành thấp.

21


2.1.4. Lò xo ép.
Lò xo ép trong ly hợp ma sát là chi tiết quan trọng nhất có tác dụng tạo lên lực ép
của ly hợp. Lò xo ép làm việc trong trạng thái luôn luôn bị nén để tạo lực ép truyền lên
đĩa ép. Khi mở ly hợp các lò xo ép có thể làm việc ở trạng thái tăng tải (lò xo trụ, lò xo
côn) hoặc được giảm tải (lò xo đĩa ).
Lò xo ép được chế tạo từ các loại thép có độ cứng cao và được nhiệt luyện, nhằm
ổn đinh lâu dài độ cứng trong môi trường nhiệt độ cao.
Kết cấu, kích thước và đặc tính của cụm ly hợp được xác định theo loại lò xo ép.
Trong ly hợp ô tô thường được xử dụng lò xo trụ, lò xo côn và lò xo đĩa, kết cấu
ở trạng thái tự do đặc tính biến dạng (quan hệ lực F và biến dạng ∆l) của các loại lò xo
được thể hiện hình 2.5.
F

a
l

b
c

l

Hình 2.5: Đặc tính các loại lò xo ép ly hợp.
a. Lò xo côn.
b. Lò xo trụ.
F : Lực ép

c. Lò xo đĩa.

∆l: Biến dạng của lò xo.

a. Lò xo trụ
Lò xo trụ có đường đặc tính làm việc là đường b trên hình 2.5.
Lò xo trụ thường được bố trí theo vòng tròn trên đĩa ép.
Để định vị các lò xo và giảm độ biến dạng của chúng dưới tác dụng của
Lực ly tâm, thường sử dụng các cốc, vấu lồi trên đĩa ép hoặc trên vỏ ly hợp.
Ưu điểm
Kết cấu nhỏ gọn, khoảng không gian chiếm chỗ ít vì lực ép tác dụng lên đĩa ép
lớn.
Đảm bảo được lực ép đều lên các bề mặt ma sát bằng cách bố trí các lò xo đối
xứng với nhau và với các đòn mở.
Luôn giữ được đặc tính tuyến tính trong toàn bộ vùng làm việc.
Giá thành rẻ, chế tạo đơn giản.
Nhược điểm
Các lò xo thường không đảm bảo được các thông số giống nhau hoàn toàn, đặc
biệt là sau một thời gian làm việc lực ép của các lò xo sẽ không đều nhau. Do đó phải
22


chế tạo lò xo thật chính xác nều không thì lực ép không đều sẽ làm cho đĩa ma sát mòn

không đều và dễ bị cong vênh.
b. Lò xo côn xoắn.
Lò xo công xoắn có đường đặc tính làm việc là đường a trên hình 2.5.
Ưu điểm
Lực ép lên lò xo lớn, nên thường được dùng trên ôtô có mômen của động cơ trên
50 KGm.
Có thể giảm được không gian của kết cấu do lò xo có thể ép đến khi lò xo nằm
trên một mặt phẳng.
Nhược điểm
Khoảng không gian ở gần trục ly hợp chật và khó bố trí bạc mở ly hợp.
Dùng lò xo côn thì áp suất lò xo tác dụng lên đĩa ép phải qua các đòn ép do đó
việc điều chỉnh ly hợp sẽ phức tạp.
Lò xo côn có dạng tuyến tính ở vùng làm việc nhỏ, sau đó khi các vòng lò xo bắt
đầu trùng nhau thì độ cứng của lò xo tăng lên rất nhanh, do đó nó đòi hỏi phải tạo
được lực lớn để ngắt ly hợp và khi đĩa ma sát mòn thì lực ép của lò xo sẽ giảm rất
nhanh.
c. Lò xo đĩa.
Lò xo đĩa có đường đặc tính làm việc là đường c trên hình 2.5.
Ưu điểm
Lò xo đĩa làm luôn nhiệm vụ của đòn mở nên kết cấu đơn giản và kích thước nhỏ
gọn.
Lực ép lên đĩa ép đều giúp đĩa ma sát lâu mòn hơn.
Lò xo đĩa có đặc tính làm việc hợp lý vì trong vùng làm việc lực ép thay đổi
không dáng kể theo biến dạng. Do vậy lực ngắt ly hợp đòi hỏi không lớn và khi đĩa ma
sát bị mòn thì lực ép thay đổi không đáng kể.
Nhược điểm:
Việc chế tạo khó khăn.
Chỉ tạo được lực ép nhỏ nên không phù hợp với các loại xe tải trọng lớn,chủ yếu
dùng trên xe con.
Kết luận: Qua việc tham khảo các loại lò xo ép trên ly hợp xe con, với các ưu

điểm nổi trội ta chọn loại lò xo ép là lò xo dạng đĩa.

23


2.2. Lựa chọn phương án dẫn động
Dẫn động điều khiển ly hợp có nhiệm vụ truyền lực của người lài từ bàn đạp ly
hợp tới đòn mở để thực hiện ngắt ly hợp. Dẫn động điều khiển cần phải đảm bảo kết
cấu đơn giản, dễ sử dụng, điều khiển nhẹ nhàng bằng lực bàn đạp của người lái,
Dẫn động ly hợp thường có các loại sau:
- Dấn động cơ khí
- Dấn động thủy lực
- Dẫn động có trợ lực.
Trợ lực có thể là :
- Cơ khí
- Chân không
- Khí nén.
2.2.1. Phương án 1: Dẫn động ly hợp bằng cơ khí.
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng các đòn, khớp nối và được lắp
theo nguyên lý đòn bẩy. Loại dẫn động điều khiển ly hợp đơn thuần này có kết cấu
đơn giản, dễ chế tạo và có độ tin cậy làm việc cao. Hệ thống dẫn động này được sử
dụng phổ biến ở các ôtô quân sự như xe ZIN-130, ZIN-131, ...
Nguyên lý làm việc:
Sơ đồ cấu tạo như hình 2.6
Khi người lái tác dụng một lực Q lên bàn đạp ly hợp (7) sẽ làm cho cần của trục
bàn đạp ly hợp quay quanh tâm O1 kéo đòn dẫn động của ly hợp (9) dịch chuyển sang
phải (theo chiều mũi tên). Làm cho càng mở ly hợp (6) quay quanh O 2 . Càng mở gạt
bạc mở (4) sang trái (theo chiều mũi tên) tác động vào đầu đòn mở của ly hợp, kéo đĩa
ép tách ra khỏi đĩa ma sát.
Khi người lái nhả bàn đạp (7) thì dưới tác dụng của lò xo hồi vị (8), bàn đạp trở

về vị trí ban đầu duy trì khe hở δ giữa bạc mở với đầu đòn mở. Nhờ có các lò xo ép để
ép đĩa ép tiếp xúc với đĩa ma sát, ly hợp được đóng lại.
Hành trình toàn bộ của bàn đạp ly hợp thường từ 130 ÷ 180 mm. Trong quá trình
làm việc, do hiện tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, nên đĩa ma sát thường
bị mòn, do đó hành trình tự do của bàn đạp ly hợp bị giảm xuống. Khi các bề mặt ma
sát mòn tới mức nào đó thì hành trình tự do của ly hợp giảm tới mức tối đa, sẽ không
tạo được cảm giác cho người lái nữa, đồng thời gây hiện tượng tự ngắt ly hợp. Trong
trường hợp khác, khi hành trình tự do của bàn đạp ly hợp quá lớn, làm cho người lái
đạp bàn đạp hết hành trình toàn bộ mà ly hợp vẫn chưa mở hoàn toàn, cũng tạo hiện
24


tượng trượt tương đối giữa các bề mặt ma sát, sẽ gây mòn các bề mặt ma sát một cách
nhanh chóng.
Trong cả hai trường hợp nêu trên đều không có lợi, vì vậy phải điều chỉnh hành
trình tự do của bàn đạp ly hợp trong một miền cho phép.

Hình 2.6: Sơ đồ hệ thống dẫn động ly hợp bằng cơ khí
1. Đĩa bị động
2. Đĩa ép
3. Lò xo ép
4. Bạc mở
5,8. Lò xo hồi vị
6. Càng mở
7. Bàn đạp
9. Đòn dẫn động
Ưu điểm :
Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, có độ tin cậy làm việc cao, dễ tháo lắp và sửa chữa.
Nhược điểm :
Kết cấu phụ thuộc vào vị trí đặt ly hợp. Yêu cầu lực của người lái tác dụng lên

bàn đạp lớn. Hiệu suất truyền lực không cao.
2.2.2. Phương án 2: Dẫn động ly hợp bằng thủy lực.
Đây là hệ thống dẫn động điều khiển ly hợp bằng cách dùng áp lực của chất
lỏng (dầu) trong các xy lanh chính và công tác.

25