Thiết kế hệ thống điều khiển tự động ly hợp trên xe INNOVA J

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA


NGUYỄN ĐỨC HOÀNG

THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG
LY HỢP TRÊN XE INNOVA J

Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
Mã số: 60.52.01.16

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

Đà Nẵng – Năm 2017


Công trình được hoàn thành tại
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

Người hướng dẫn khoa học: TS. Nguyễn Hoàng Việt

Phản biện 1: TS. Lê Văn Tụy
.............................................................................

Phản biện 2: TS. Hồ Sĩ Xuân Diệu
.............................................................................
Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn
tốt nghiệp thạc sỹ kỹ thuật họp tại Trường Đại học Bách
khoa vào ngày …...… tháng …...… năm 2017.
Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng tại Trường Đại
học Bách khoa;
 Thư viện Khoa Cơ khí giao thông, Trường Đại học Bách
khoa – ĐHĐN.


-1MỞ ĐẦU
1. Sự cần thiết của đề tài
Ly hợp là một cụm quan trọng của hệ thống truyền lực.
Để giảm nhẹ và đơn giản việc điều khiển ly hợp trên ô tô, thường
dùng một trong hai phương pháp sau:
- Dùng trợ lực cho điều khiển ly hợp đối với các xe tải trọng lớn.
- Tự động hoá quá trình điều khiển ly hợp.
Để tự động hóa việc điều khiển ly hợp, giá trị lực ép của ly hợp
cần được thiết kế sao cho có thể thay đổi một cách tự động theo số
vòng quay của động cơ và chế độ làm việc của ô tô.
Khi dùng phương pháp tự động hóa điều khiển ly hợp, lúc này ly
hợp được điều khiển không cần sự tham gia của người lái mà chỉ phụ
thuộc vào điều kiện chuyển động của ô tô.
Thực hiện yêu cầu trên, có thể sử dụng cơ cấu mở ly hợp loại dẫn
động cơ khí điều khiển điện từ mà cường độ dòng điện trong cuộn
dây cơ cấu điện từ sẽ thay đổi tương ứng với tốc độ động cơ và tải
trọng của ô tô.
Đặc điểm chủ yếu của cơ cấu này là dùng công cơ học để điều
khiển ly hợp ma sát bằng cách sử dụng năng lượng quay của trục
khuỷu động cơ.
Toyota Innova J được sử dụng rất phổ biến tại thị trường Việt
Nam, được dùng chủ yếu cho kinh doanh vận chuyển hành khách,
taxi… Bản J sử dụng hộp số sàn 5 cấp, ly hợp một đĩa ma sát.
Chính vì những lý do nêu trên, tác giả chọn đề tài “Thiết kế hệ

thống điều khiển tự động ly hợp trên xe INNOVA J”.


-22. Mục đích và ý nghĩa của đề tài
2.1. Mục đích của đề tài
Thiết kế hệ thống điều khiển tự động ly hợp nhằm làm đơn giản
và giảm nhẹ quá trình điều khiển ly hợp ma sát với kết cấu đơn
giản, giá thành thấp, tiêu tốn ít năng lượng và làm việc có độ tin cậy
cao.
2.2. Ý nghĩa của đề tài
Đề tài nghiên cứu dùng bộ truyền vi sai kết hợp phanh điện từ để
điều khiển tự động ly hợp, nhằm làm đơn giản và giảm nhẹ quá
trình điều khiển ly hợp trên ô tô INNOVA J. Trên cơ sở đó có thể
ứng dụng vào điều khiển tự động ly hợp dùng cho các ô tô tương
đương; đồng thời mở ra hướng nghiên cứu tự động hoá quá trình
điều khiển hộp số cũng như một số cơ cấu khác trên ô tô, máy kéo.
Ý nghĩa thực tiễn của đề tài là có thể làm đơn giản và giảm nhẹ quá
trình điều khiển ly hợp ma sát bằng hệ thống điều khiển tự động với
kết cấu đơn giản, giá thành thấp, tiêu tốn ít năng lượng và làm việc
có độ tin cậy cao.
3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống điều khiển tự động ly hợp.
- Phạm vi nghiên cứu: Tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển tự
động ly hợp ma sát bằng cơ cấu vi sai kết hợp điện từ thay cho cơ
cấu cơ khí điều khiển ly hợp trên ô tô INNOVA J.
4. Phương pháp nghiên cứu
4.1. Nghiên cứu lý thuyết
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống điều khiển tự động ly
hợp.
- Nghiên cứu về động học và động lực học cơ cấu vi sai.

-34.2. Nghiên cứu thực nghiệm
- Đo các thông số của bộ ly hợp ô tô INNOVA J.
4.3. Nghiên cứu thiết kế
- Tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển tự động ly hợp.
5. Bố cục luận văn
Ngoài phần Mở đầu và phần Kết luận, phần Nội dung của luận
văn gồm 5 chương:
+ Chương 1. Tổng quan về hệ thống điều khiển ly hợp.
+ Chương 2. Lý thuyết chung về cơ cấu vi sai.
+ Chương 3. Lý thuyết tính toán hệ thống điều khiển ly hợp
+ Chương 4. Giới thiệu chung về ô tô INNOVA J.
+ Chương 5. Tính toán thiết kế hệ thống điều khiển tự động ly
hợp dùng cho ô tô INNOVA J.
Chương 1. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN LY
HỢP
1.1. Yêu cầu đối với hệ thống điều khiển tự động ly hợp.
Sử dụng phổ biến hiện nay là các hệ thống điều khiển tự động
đảm bảo đặc tính ly tâm của ly hợp. Đặc tính này có thể đạt được bằng các
hình thức sau:
- Sử dụng ly hợp mà kết cấu của nó đảm bảo cho mômen được
truyền qua ly hợp tăng tự động theo số vòng quay động cơ mà không
cần bất kỳ một tác động bên ngoài nào. Những ly hợp như vậy được
gọi là “ly hợp ly tâm”.
- Dùng các hệ thống điều khiển tự động ly hợp mà bản thân ly
hợp không có đặc tính ly tâm. Các hệ thống điều khiển tự động như
vậy gọi là các hệ thống “tự động ngoài”.

-4Đa số các ôtô không có hệ thống điều khiển tự động ly hợp hiện
nay đều được trang bị ly hợp ma sát không có đặc tính ly tâm. Chế
độ làm việc của các ly hợp này được xác định chỉ bởi giá trị lực của
các lò xo ép. Vì vậy, để tự động hoá việc điều khiển các ly hợp ma
sát này, cần phải thay đổi giá trị lực ép ly hợp theo số vòng quay
động cơ. Để thực hiện yêu cầu trên, có thể sử dụng các hệ thống điều
khiển ly hợp loại dẫn động cơ khí, chân không, khí nén, thuỷ lực hay
điện từ mà giá trị lực ly tâm, độ chân không, áp suất khí nén, áp suất
chất lỏng hay cường độ dòng điện trong cuộn dây cơ cấu điện từ sẽ
thay đổi tương ứng theo số vòng quay của động cơ.
1.2. Quá trình phát triển của hệ thống điều khiển ly hợp.
1.3. Các hệ thống điều khiển ly hợp.
1.3.1. Hệ thống điều khiển ly hợp bằng cơ khí.
1.3.2. Hệ thống điều khiển tự động ly hợp.
1.3.2.1. Hệ thống điều khiển tự động ly hợp ly tâm.
1.3.2.2. Hệ thống điều khiển tự động điện chân không.
1.3.2.3. Hệ thống điều khiển tự động bằng thủy lực.
1.3.2.4. Hệ thống điều khiển tự động ly hợp điện từ.
Kết luận: Qua những phân tích cho thấy rằng, để tự động hoá việc
điều khiển ly hợp, giá trị lực ép của ly hợp cần được thiết kế sao cho
có thể thay đổi một cách tự động theo số vòng quay của động cơ và
chế độ làm việc của ôtô. Để thực hiện điều đó, có thể sử dụng ly hợp
mà bản thân nó có đặc tính ly tâm gọi là “ly hợp ly tâm” hoặc dùng
các hệ thống “tự động ngoài” để điều khiển tự động các ly hợp không
có đặc tính ly tâm.
Ly hợp ôtô INNOVA J là ly hợp một đĩa ma sát không có đặc tính
ly tâm. Chế độ làm việc của ly hợp này được xác định chỉ bởi giá trị
lực ép của lò xo ép. Bởi vậy, để tự động hoá điều khiển ly hợp ma sát

-5này, cần sử dụng hệ thống điều khiển tự động ngoài. Nhiệm vụ lúc
này là tìm ra phương án thiết kế hệ thống điều khiển tự động tạo
được đặc tính ly tâm cho ly hợp của hệ thống điều khiển.
Chương 2. LÝ THUYẾT CHUNG VỀ CƠ CẤU VI SAI
2.1. Khái niệm, phân loại và phạm vi ứng dụng cơ cấu vi sai.
2.1.1 Khái niệm về cơ cấu vi sai
Có hai loại hệ bánh răng: hệ bánh răng thường và hệ bánh răng
hành tinh.
- Hệ bánh răng thường là hệ bánh răng trong đó các bánh răng
đều có đường trục cố định.
- Hệ bánh răng hành tinh là hệ bánh răng trong đó có ít nhất
đường trục của một bánh răng là không cố định.
Bánh răng có đường trục chuyển động gọi là bánh răng hành tinh.
Cơ cấu hành tinh mà bánh răng trung tâm không cố định được gọi
là cơ cấu vi sai.
2.1.2 Phân loại và phạm vi ứng dụng cơ cấu vi sai.
2.1.2.1 Phân loại cơ cấu vi sai .
2.1.2.2 Phạm vi ứng dụng của cơ cấu vi sai.
Trên ôtô thường dùng cơ cấu vi sai bánh răng trụ trong các hộp
số, truyền động cuối cùng cho bánh xe, vi sai bánh răng côn thường
dùng trong cầu chủ động để truyền động cho các trục bánh xe, phân
phối mômen giữa các cầu; vi sai đối xứng trong trường hợp ma sát
trong bé thường dùng trong cầu chủ động để truyền động cho các
trục bánh xe; vi sai không đối xứng thường dùng trong hộp phân
phối của ôtô nhiều cầu; vi sai tự hãm thường sử dụng trên ôtô con để
tăng tính năng cơ động và độ ổn định khi xe quay vòng…


-6-

2.2. Cơ sở lý luận về cơ cấu vi sai.
2.2.1. Nguyên lý chung.
Cơ cấu vi sai là một hệ bánh răng gồm các khâu: bánh răng trung
tâm 1, bánh răng hành tinh 2, cần dẫn C (Hình 2.1). Hệ bánh răng vi
sai có hai bậc tự do, gồm có chuyển động của cần C và chuyển động
của bánh răng trung tâm 1, hai chuyển động này không phụ thuộc lẫn
nhau.

2
C

1

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý cơ cấu vi sai.
1. Bánh răng trung tâm.

2. Bánh răng hành tinh.

C. Cần dẫn

2.2.2. Một số sơ đồ cơ cấu vi sai.
2.2.2.1. Vi sai bánh răng trụ.
2.2.2.2. Vi sai bánh răng côn.
2.2.2.3. Vi sai cam.
2.2.2.4. Vi sai trục vít
2.3. Sử dụng cơ cấu vi sai để dẫn động ly hợp.
Bộ truyền vi sai được sử dụng phổ biến trên ôtô vì có nhiều ưu
điểm.
Đối với ly hợp ma sát, khi thực hiện quá trình đóng, mở ly hợp,
cần có chuyển động tịnh tiến của bạc mở ly hợp để tác dụng hoặc

thôi tác dụng vào đòn mở ly hợp.


-7Khi sử dụng vi sai bánh răng côn, trong quá trình làm việc có thể
điều khiển để thay đổi tốc độ quay của hai bánh răng trung tâm so
với tốc độ quay của cần dẫn, bằng cách tạo ra mômen cản ở hai bánh
răng trung tâm. Khi có sự chênh lệch về tốc độ quay này, có thể sử
dụng bộ truyền vít – đai ốc để tạo ra chuyển động tịnh tiến.
Chọn sơ đồ vi sai bánh răng côn (Hình 2.10) để điều khiển ly hợp.

C

2

3

1

4

5

Hình 2.10. Sơ đồ cơ cấu vi sai bánh răng côn để điều khiển ly hợp.
1, 3. Bánh răng trung tâm.
4. Trục dẫn động.

2. Bánh răng hành tinh.

5. Trục bánh răng trung tâm.

C. Cần dẫn.

Chương 3. LÝ THUYẾT TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU
KHIỂN LY HỢP
3.1. Xác định hành trình dịch chuyển của đòn mở ly hợp.
3.2. Xác định lực mở ly hợp.
3.3. Xác định lực phanh cần thiết để điều khiển ly hợp.


-8Chương 4. GIỚI THIỆU VỀ LY HỢP Ô TÔ INNOVA J
4.1. Tổng quan về ô tô INNOVA J.
Ô tô INNOVA J là mẫu xe gia đình đa dụng do hãng xe Toyota
(Nhật) sản suất, lần đầu tiên được giới thiệu tại thị trường Việt Nam
vào tháng 1 năm 2006.
Các thông số chính và đặc tính kỹ thuật của ôtô INNOVA J:
Mã kiểu xe: TGN40 L – G K M R K U.
Số chỗ ngồi: 8
Khối lượng bản thân: 1565 kg.
Khối lượng toàn bộ: 2170 kg.
Động cơ: 4 kỳ, 4 xilanh thẳng hàng, sử dụng nhiên liệu xăng.
Hệ thống phối khí với cam đôi trên thân máy (DOHC), 16 van,
điều khiển van biến thiên VVI.
Hệ thống nhiên liệu phun đa điểm điều khiển điện tử - MPI.
Dung tích công tác: 2,0 lít; tỉ số nén: 9,8.
Công suất cực đại: 134 BHP tại 5600 v/ph.
Mô men xoắn cực đại: 18,2 kG.m tại 4000 v/ph.
Tiêu chuẩn khí thải EURO 2.
Hệ thống truyền lực: dẫn động cầu sau (RWD), hộp số sàn (MT),
5 cấp, công thức bánh xe: 4x2.
Kích thước chính:

Chiều dài tổng thể (mm): 4580
Chiều rộng tổng thể (mm): 1770
Chiều cao tổng thể (mm): 1745
Chiều dài cơ sở (mm): 2750
Khoảng cách 2 bánh trước và 2 bánh sau (mm): 1510
Khoảng sáng gầm tối thiểu (mm): 191
Dung tích bình nhiên liệu (lít): 55


-94.2. Ly hợp ô tô INNOVA J.
4.2.1. Các thông số chính của ly hợp ô tô INNOVA J.
- Đĩa ma sát:
Đường kính trong của bề mặt ma sát (m): D1 = 0,150
Đường kính ngoài của bề mặt ma sát (m): D2 = 0,236
Diện tích hình vành khăn tấm ma sát (m2): S = 0,026059.
Chiều dày tấm ma sát (mm): δms = 3.5.
- Lò xo đĩa hình nón cụt:
Đường kính lớn của đĩa ứng với vị trí tỳ lên đĩa ép (m):
De = 0,218.
Đường kính qua mép xẻ rãnh (m): Da = 0,166.
Đường kính đỉnh đĩa nón cụt (m): Di = 0,050.
Độ dày của lò xo đĩa (mm): δd = 2,68.
Hình chiếu phần không xẻ rãnh lên trục của nón cụt (mm):
h = 4,5.
Đường kính trung bình của đĩa nón cụt (m):
Dc = 0,192.
Tỷ số truyền đòn mở được xác định từ kích thước của đĩa:
idm = 5,46.
Hành trình bàn đạp ly hợp (mm): 179,9 ÷ 189.9
Hành trình của đòn mở ly hợp (mm): Sdm = 11,47.

Hành trình của bạc mở ly hợp (mm): Sbm = 13,47.
Lực cần thiết phải tạo ra ở đòn mở khi mở ly hợp (N):

Fdm 

5180, 26
 948, 77 ≈ 949.
5, 46.1


- 10 4.2.2. Đặc điểm kết cấu.
Ly hợp ôtô INNOVA J là loại ly hợp một đĩa, ma sát khô, thường
đóng, ép bằng lò xo đĩa hình nón cụt, dẫn động ly hợp bằng trợ lực
thuỷ lực.
Đặc điểm kết cấu của ly hợp ôtô INNOVA J là có hai cụm không
tháo rời được. Cụm thứ nhất là đĩa ép lắp thành bộ với lò xo đĩa và
vỏ, cụm thứ hai là đĩa bị động có bộ giảm chấn bằng các lò xo trụ.
Bộ ly hợp nằm trong vỏ hộp, hộp này liên kết với vỏ bánh đà.
Bạc mở ly hợp được điều khiển thông qua tay đòn, tay đòn này
được điều khiển từ bàn đạp thông qua dẫn động bằng thuỷ lực. Đầu
bạc mở có vòng bi cầu được tỳ vào vòng tỳ khi ngắt ly hợp để giảm
ma sát, vòng tỳ liên kết với vỏ ly hợp thông qua ba lá thép lò xo, một
đầu vòng tỳ tỳ lên lò xo đĩa.
Lò xo đĩa thường có độ cứng lớn, trên lò xo đĩa có xẻ rãnh hướng
tâm để tăng độ đàn hồi. Lò xo đĩa vừa làm nhiệm vụ lò xo ép vừa
làm nhiệm vụ đòn mở ly hợp.
Hệ thống dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm xilanh chính và xilanh
công tác nối thông với nhau bằng ống dẫn dầu.
4.2.3. Nguyên lý làm việc.
4.2.4. Phân tích ưu nhược điểm của cơ cấu điều khiển ly hợp.

Dẫn động điều khiển ly hợp ôtô INNOVA J là dẫn động thuỷ lực.
So với ly hợp có hệ thống điều khiển dẫn động bằng cơ khí thì ly hợp
dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm hơn ở chỗ: điều khiển dễ dàng,
nhẹ nhàng, êm dịu, chỗ bố trí bàn đạp ly hợp không phụ thuộc vào vị
trí bộ ly hợp.
Tuy nhiên, khi có sự tồn tại của bàn đạp ly hợp sẽ làm tăng thao
tác điều khiển của lái xe, do đó tăng cường độ lao động, tăng sự mệt
mỏi, giảm năng suất lao động và giảm tính an toàn chuyển động của


- 11 ôtô, nhất là đối với các lái xe không chuyên nghiệp. Việc thay thế hệ
thống điều khiển tự động cho ly hợp sẽ khắc phục được tất cả các
hạn chế trên.
Kết luận: Trên cơ sở các thông số cơ bản của ôtô và kết quả đo
đạt bằng thực nghiệm từ ly hợp ôtô INNOVA J 2006, từ đó xác định
hành trình dịch chuyển của bạc mở ly hợp và tính toán lực cần thiết
để mở được ly hợp. Đó là cơ sở để thiết kế, tính toán hệ thống điều
khiển và phanh điện từ cho phù hợp với hệ thống điều khiển, nhằm
đảm bảo đầy đủ các tính năng hoạt động của một hệ thống điều khiển
ly hợp ôtô.
Chương 5. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN
TỰ ĐỘNG LY HỢP DÙNG CHO Ô TÔ INNOVA J
5.1. Xác định các thông số cơ bản của hệ thống điều khiển tự
động ly hợp.
5.1.1 Thông số cơ bản của bộ vi sai.
5.1.1.1. Bạc mở ly hợp.
Bạc mở ly hợp là chi tiết hình ống trụ, quay lồng không trên trục
ly hợp và có thể dịch chuyển dọc trục nhờ ăn khớp ren với moayơ,
moayơ liên kết với vỏ ly hợp. Một phần bạc mở có then hoa để lắp
với bánh răng trung tâm của bộ vi sai.

+ Chọn mối ghép ren giữa bạc mở ly hợp và moayơ:
Chọn ren hình thang cân cho bộ truyền vít – đai ốc giữa moayơ và
bạc mở ly hợp.
Chọn vật liệu của vít: thép 45 không tôi; đai ốc: thép 45 bên trong
có lót đồng thanh (dùng phương pháp đúc ly tâm).
Các thông số chính của mối ghép ren được thể hiện như Hình 5.1.


- 12 -

Hình 5.1. Kích thước mối ghép ren hình thang.
+ Chọn mối ghép then hoa giữa bạc mở ly hợp và bánh răng trung
tâm: các thông số chính được thể hiện như trong hình 5.2.

Hình 5.2. Kích thước mối ghép then hoa.


- 13 Kết cấu bạc mở ly hợp được thể hiện trên Hình 5.3.

Hình 5.3. Kết cấu bạc mở ly hợp.
5.1.1.2. Moayơ.
Moayơ nhận chuyển động quay từ trục khuỷu động cơ và truyền
động cho bộ vi sai, đồng thời biến chuyển động quay của nó thành
chuyển động tịnh tiến của bạc mở ly hợp. Kết cấu của moayơ được
thể hiện trên Hình 5.4.

Hình 5.4. Kết cấu moayơ.


- 14 Moayơ được chế tạo bằng thép đúc liền với giá, giá của moayơ

nằm ôm bên ngoài vỏ ly hợp và liên kết với bánh đà động cơ bằng
bulông. Phần ren trong của moayơ chế tạo bằng đồng thanh bằng
phương pháp đúc ly tâm. Trên thân của moayơ có ba lỗ để lắp trục
của các bánh răng hành tinh.
5.1.1.3. Tỷ số truyền của bộ vi sai.
5.1.1.4. Bánh răng trung tâm và bánh răng hành tinh.
Chọn vật liệu chế tạo bánh răng: Bộ truyền chịu tải trọng không
lớn, chọn thép 45 thường hoá để chế tạo bánh răng.
Kết cấu của bánh răng trung tâm và bánh răng hành tinh được thể
hiện trên Hình 5.6.

Hình 5.6. Các thông số cơ bản của cặp bánh răng côn ăn khớp.
Bánh răng trung tâm lắp với bạc mở ly hợp có kết cấu thể hiện
trên Hình 5.7.


- 15 -

Hình 5.7. Kết cấu bánh răng trung tâm.
5.1.1.5. Cần dẫn.
Cần dẫn để gối một đầu trục của bánh răng hành tinh và giới hạn
sự dịch chuyển dọc trục của các bánh răng trung tâm đồng thời liên
kết bộ vi sai thành một khối ăn khớp với nhau. Kết cấu cần dẫn được
thể hiện trên Hình 5.8.

Hình 5.8. Kết cấu cần dẫn.

5.1.1.6. Chọn ổ bi tì.
5.1.2. Thông số cơ bản của phanh điện từ.
5.1.2.1. Tính chọn đĩa phanh.

- 16 Hai đĩa phanh được liên kết với hai bánh răng trung tâm bằng các
bulông. Dựa vào kích thước vỏ hộp của ly hợp ôtô INNOVA J, chọn
bán kính đặt lực phanh Rp = 110mm.
Chọn vật liệu chế tạo đĩa phanh: Để giảm mômen quán tính và
tăng khả năng thoát nhiệt, đĩa phanh chế tạo bằng hợp kim nhôm,
dày b = 2mm.
5.1.2.2. Tính toán nam châm điện từ.
Sơ đồ kết cấu đĩa phanh và nam châm điện được thể hiện trên

R2

Hình 5.10.

M

R1

e

Rp

M

δ

p

F

1

2

3

Hình 5.10. Sơ đồ kết cấu đĩa phanh và nam châm điện.
1. Lõi từ.

2. Cuộn dây.

3. Đĩa phanh.

δ. Khe hở không khí.

5.2. Hệ thống điều khiển tự động ly hợp bằng cơ cấu vi sai kết
hợp điện từ dùng cho ô tô INNOVA J.
5.2.1. Kết cấu.


- 17 Kết cấu tổng thể hệ thống điều khiển tự động ly hợp được thể
hiện trên Hình 5.13.

A2 A1

Hình 5.13. Tổng thể kết cấu và sơ đồ điều khiển tự động
ly hợp ôtô INNOVA J.
5.2.2. Nguyên lý làm việc.
Khi động cơ hoạt động, chuyển động quay được truyền từ bánh
đà động cơ đến moayơ của hệ thống điều khiển ly hợp. Khi không có

- 18 lực phanh trong các cơ cấu phanh điện từ, các chi tiết của cơ cấu vi
sai và hai đĩa phanh trở thành khối thống nhất và quay theo trục
khuỷu động cơ.
Quá trình điều khiển ly hợp được thực hiện như sau:
+ Đóng, mở ly hợp trong quá trình chuyển số:
Công tắc K1 được nối với cần chuyển số như thế nào để các tiếp
điểm của nó đóng khi người lái tác dụng lực vào cần chuyển số. Lúc
này, cuộn dây của rơle A được cung cấp dòng điện từ ắc quy, làm
công tắc K2 nối với tiếp điểm A1, mạch cung cấp từ máy phát được
nối thông với cuộn dây cơ cấu phanh điện từ 2, tạo nên lực điện từ
làm giữ đĩa phanh 5, nên bánh răng trung tâm 8 quay chậm lại, làm
cho bạc mở ly hợp quay với tốc độ chậm hơn moayơ. Nhờ mối ghép
ren giữa bạc mở và moayơ, kết quả là bạc mở dịch chuyển về phía
trái, tác dụng lên lò xo đĩa (hoặc đòn mở) để mở ly hợp. Khi bạc mở
dịch chuyển được một hành trình cần thiết để mở hoàn toàn ly hợp,
thì công tắc hành trình K3 sẽ mở để ngắt mạch trong cuộn dây điện từ
2, làm giải phóng đĩa phanh và chuyển động tịnh tiến của bạc mở sẽ
được dừng lại (khi K3 mở thì K4 đóng).
Sau khi gài số xong, người lái thả tay cần số làm cho công tắc K1
mở ra và cuộn dây rơle A bị ngắt điện, công tắc K2 đóng về phía tiếp
điểm A2. Lúc này, mạch cung cấp của cuộn dây cơ cấu phanh điện từ
4 được nối thông, tạo nên lực điện từ làm đĩa phanh 11 và bánh răng
3 quay chậm lại, qua bánh răng hành tinh 9 làm cho bánh răng 8 và
bạc mở quay nhanh hơn moayơ. Kết quả là bạc mở dịch chuyển sang
phải, thôi tác dụng lên lò xo đĩa (hoặc đòn mở), làm cho ly hợp đóng
lại. Cuối hành trình của bạc mở, công tắc K4 mở ra (K3 đóng) làm
ngắt mạch trong cuộn dây cơ cấu phanh 4.

- 19 Cường độ đóng ly hợp lúc này phụ thuộc vào góc mở của bướm
ga nhờ mắc nối tiếp một biến trở có điện trở giảm theo độ mở bướm
ga, đồng thời phụ thuộc vào tốc độ động cơ; vì khi thay đổi tốc độ
động cơ, sẽ làm thay đổi điện áp của máy phát điện. Vì thế, cường độ
dòng điện trong cuộn dây điện từ, tương ứng là lực phanh điện từ sẽ
tăng theo độ mở bướm ga và tốc độ động cơ, làm tăng cường độ
đóng ly hợp và ngược lại.
+ Chế độ chuyển động của ôtô:
Khi tốc độ động cơ thấp dưới 800 vòng/phút, lực ly tâm của quả
văng bộ điều chỉnh ly tâm 5 không thắng lực căng lò xo nên đóng
các tiếp điểm của công tắc K5, làm nối mạch cuộn dây rơle A. Công
tắc K2 nối với tiếp điểm A1, cuộn dây điện từ 2 được thông mạch để
mở ly hợp nhằm đảm bảo tính năng cơ động cho ôtô.
Khi tốc độ động cơ tăng lên, lực ly tâm của hai quả văng làm ngắt
các tiếp điểm công tác K5, rơle A mất điện làm đóng công tắc K2 về
phía tiếp điểm A2. Trong mạch cuộn dây 4 có điện làm đóng ly hợp.
Và cường độ đóng ly hợp lúc này cũng phụ thuộc vào góc mở bướm
ga và tốc độ động cơ.
Công tắc K6 được bố trí ở chân phanh, các tiếp điểm của nó được
đóng lại khi phanh, nối mạch cho rơle A để mở ly hợp. Khi thôi tác
dụng vào bàn đạp phanh, công tắc K6 mở ra, làm rơle A mất điện để
đóng ly hợp.


- 20 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Kết luận.
Vấn đề giảm nhẹ và đơn giản quá trình điều khiển bộ truyền động
ôtô luôn được các nhà thiết kế ôtô trên thế giới đặc biệt quan tâm.
Hiện nay, hướng chủ yếu để giảm nhẹ và đơn giản quá trình điều

khiển bộ truyền động ôtô thường là ứng dụng hộp số thuỷ cơ, chúng
cho phép giải phóng hoàn toàn hay một phần điều khiển trực tiếp của
người lái. Điều đó, cải thiện một cách đáng kể điều kiện lao động và
nâng cao tính an toàn chuyển động của ôtô.
Tuy nhiên hộp số thuỷ cơ có cấu tạo phức tạp, giá thành cao, tính
kinh tế của ôtô giảm, hiệu suất thấp hơn hộp số cơ khí, công nghệ
sản xuất phải tiên tiến, yêu cầu chăm sóc, bảo dưỡng nghiêm ngặt,
sửa chữa phức tạp và đòi hỏi phải có tay nghề cao.
Tự động hoá quá trình điều khiển ly hợp ôtô là một trong những
biện pháp có hiệu quả cao, nhằm góp phần làm đơn giản và giảm nhẹ
quá trình điều khiển ôtô.
Đa số các ôtô không có hệ thống điều khiển tự động ly hợp hiện
nay đều được trang bị ly hợp ma sát không có đặc tính ly tâm. Vì thế
việc tự động hoá quá trình điều khiển các ly hợp này chỉ có thể thực
hiện nhờ các cơ cấu của hệ thống tự động ngoài. Trong trường hợp
này, việc tự động hoá quá trình điều khiển ly hợp không đòi hỏi phải
thay đổi kết cấu các bộ phận truyền lực của ôtô như: động cơ, ly hợp,
hộp số. Điều này có ý nghĩa rất quan trọng, vì ly hợp tự động thường
không phải đặt trên tất cả các ôtô, mà chỉ theo yêu cầu của người
mua, tức là trên một số tương đối ít các ôtô được sản xuất.
Qua phân tích trên cơ sở lý thuyết và tính toán, thiết kế hệ thống
điều khiển tự động ly hợp bằng cơ cấu vi sai kết hợp điện từ dùng
cho ôtô INNOVA J, tác giả nhận thấy rằng: Với bộ truyền cơ khí


- 21 kiểu vi sai bánh răng côn có kết cấu đơn giản, ít tiêu tốn năng lượng,
hiệu suất truyền động cao, có độ bền và làm việc tin cậy, giá thành
thấp hơn so với hệ thống điều khiển bằng khí nén hay thuỷ lực…,
đồng thời đáp ứng được những yêu cầu làm việc của một ly hợp ôtô.
Vì vậy tác giả khẳng định rằng, việc thiết kế hệ thống điều khiển

tự động ly hợp bằng cơ cấu vi sai kết hợp điện từ dùng cho ôtô
INNOVA J là việc làm có tính thiết thực, tính kinh tế và tính khả thi
cao.
Hạn chế của đề tài.
Hầu hết các chi tiết của hệ thống điều khiển ly hợp được liên kết
với bánh đà động cơ. Do vậy, để không làm thay đổi đặc tính làm
việc của động cơ, cần phải thay đổi trọng lượng của bánh đà để phù
hợp với kết cấu đã tính toán.
Bộ điều khiển ly hợp được bố trí trong khoảng giữa ly hợp và
hộp số. Để bố trí bộ điều khiển ly hợp, cần phải thay đổi kích thước
của vỏ hộp ly hợp bằng cách kéo dài vỏ hộp, chuyển dời hộp số về
phía sau, tăng chiều dài trục ly hợp (trục sơ cấp hộp số), thu ngắn
trục các đăng, tính toán lại đường kính trục ly hợp, thiết kế hệ thống
bôi trơn cho bộ vi sai, phương pháp lắp đặt hệ thống điện điều
khiển,…
Hạn chế nữa của đề tài là chưa chế tạo thí nghiệm, áp dụng thực
tế nên chưa thể đánh giá đầy đủ độ tin cậy của hệ thống.
Do điều kiện thời gian không cho phép và giới hạn của đề tài,
tác giả chưa đề cập những vấn đề nêu trên trong nội dung luận văn.


- 22 Hướng phát triển của đề tài.
Trên cơ sở thiết kế hệ thống điều khiển tự động ly hợp bằng cơ
cấu vi sai kết hợp điện từ dùng cho ôtô INNOVA J, có thể ứng dụng
để tính toán, thiết kế hệ thống điều khiển tự động ly hợp dùng cho
các ôtô tương đương. Tuy nhiên, để có thể đưa đề tài vào ứng dụng
thực tế, cần phải thay đổi một số kết cấu của ôtô.
Khi trên ôtô có thiết kế hệ thống điều khiển tự động ly hợp cùng
với hộp số tự động sẽ góp phần rất lớn trong việc làm đơn giản và
giảm nhẹ quá trình điều khiển bộ truyền động ôtô, đồng thời nâng

cao được tính năng cơ động, tính an toàn chuyển động cho ôtô.
Trong hệ thống điều khiển tự động ly hợp đã thiết kế, để điều
khiển ly hợp phải điều khiển các cơ cấu phanh điện từ. Kết quả là
bạc mở ly hợp sẽ dịch chuyển trên trục ly hợp để đóng hoặc mở ly
hợp. Với nguyên lý đó, hoàn toàn có thể thiết kế hệ thống điều khiển
tự động cho hộp số cơ khí với kết cấu tương tự như hệ thống điều
khiển tự động ly hợp, bằng cách điều khiển cho khớp nối dịch
chuyển trên trục thứ cấp hộp số, để nối trục thứ cấp với các bánh
răng tương ứng quay lồng không trên trục của nó. Kết quả là sẽ nhận
được các tỷ số truyền khác nhau tương ứng với các cặp bánh răng
luôn luôn ăn khớp trong hộp số.
Sơ đồ kết cấu và nguyên lý làm việc của hệ thống điều khiển tự
động hộp số được thể hiện trên Hình 5.14.


- 23 -

Hình 5.14. Sơ đồ hệ thống điều khiển tự động hộp số.
1. Trục thứ cấp. 2, 14. Bánh răng.
3. Moayơ.
4. Khớp nối

5, 13. Bánh răng trung tâm.

7, 11. Phanh điện từ.

6, 12. Đĩa phanh.

8. Bánh răng hành tinh.

9. Trục bánh răng hành tinh.

10. Cần dẫn

Sơ đồ kết cấu: Trục thứ cấp 1 có then hoa ngoài để ăn khớp
với moayơ 3, có hai bánh răng 2 và 14 quay lồng không trên trục 1.
Mặt ngoài moayơ có răng để ăn khớp với răng trong của khớp nối 4.
Khớp nối có dạng ống, mặt ngoài có ren để ăn khớp với ren lỗ của
moayơ bánh răng trung tâm 13, khớp nối có rãnh để có thể dịch
chuyển tự do qua trục 9 của bánh răng hành tinh 8. Bánh răng trung
tâm 5 quay lồng không trên khớp nối. Kết nối hai bánh răng trung
tâm 5 và 13 là các bánh răng hành tinh và cần dẫn 10. Trục của bánh
răng hành tinh lắp trên cần dẫn và moayơ 3.