Ly hợp là một trong những thành phần chủ yếu của xe hơi. Trong quá trình chạy xe, để việc chuyển số được êm dịu thì việc truyền công suất từ động cơ đến hộp số phải diễn ra từ từ, tránh sự đột ngột là nhờ bộ ly hợp (hay còn gọi là côn). Bộ ly hợp này nằm giữa động cơ và hộp số, việc điều khiển ly hợp thông qua một bàn đạp gọi là bàn đạp ly hợp để nối và ngắt công suất từ động cơ, đồng thời chuyển số được dễ dàng.
BỘ LY HỢP LÀ GÌ?
Ly hợp là gì? Có thể tạm hiểu ly hợp là một cơ cấu được sử dụng trong một thiết bị để nối và tách hai trục quay với nhau. Trong các thiết bị này, một trong hai trục thường được một động cơ hay puly dẫn động còn trục kia lại dẫn động thiết bị khác. Trong một chiếc khoan điện chẳng hạn, một trục phía trong được dẫn động bởi động cơ điện còn trục bên ngoài thì dẫn động một ngoàm để cặp mũi khoan. Ly hợp dùng để nối hai trục lại với nhau để chúng có thể gắn lại với nhau quay cùng một tốc độ hoặc có thể tách riêng ra để quay với các tốc độ khác nhau.
Trên chiếc xe của bạn đương nhiên là cần một ly hợp bởi vì khi động cơ nổ máy, trục của động cơ luôn quay còn bánh xe không phải lúc nào cũng quay. Để chiếc xe dừng lại theo sự điều khiển của bạn trong khi động cơ vẫn nổ máy thì phải ngắt truyền động của động cơ xuống các bánh xe. Ly hợp cho phép chúng ta nối trục ra của động cơ với trục vào của hộp số bằng cách điều khiển ăn khớp giữa chúng. Để hiểu được ly hợp làm việc như thế nào, chúng ta cần phải nắm được một số kiến thức cơ bản về ma sát.
Khi bạn nhấn bàn đạp côn, một cần liên động hoặc piston thuỷ lực sẽ tác dụng lên một cần bẩy (còn gọi là càng cua ly hợp) một lực khá lớn, lực này được truyền đến vòng bi chặn của ly hợp, còn gọi là bi T (viết tắt của từ throw-out bearing) làm cho lò xo đĩa trung tâm (diaphragm spring) bị nén lại. Nhờ kết cấu cơ khí dẫn động, đĩa ma sát được giải phóng ra khỏi bánh đà và đĩa ép ly hợp và nhờ vậy trục sơ cấp của hộp số được giải phóng khỏi động cơ.
Vấn đề quan trọng nhất với các ly hợp là vật liệu ma sát trên bề mặt bị mòn đi. Vật liệu ma sát này giống như vật liệu của má phanh xe do vậy sau một thời gian sử dụng chúng bị mòn đi. Khi vật liệu ma sát này bị mòn đến một mức độ nào đó thì ly hợp sẽ bị trượt, và mức độ trượt này sẽ lớn dần đến khi nó không thể truyền được một chút mô men xoắn nào của động cơ xuống các bánh xe.
Nếu xét đến căn nguyên của vấn đề thì ly hợp chỉ bị mòn khi mà các đĩa ma sát quay không cùng tốc độ với bánh đà. Khi chúng khoá lại với nhau, vật liệu ma sát được ép chặt vào bánh đà và chúng quay cùng tốc độ với nhau. Chỉ khi đĩa ma sát trượt so với bánh đà thì hiện tượng mòn mới xảy ra. Vì vậy nếu khi điều khiển xe, chân bạn luôn để trên bàn đạp côn hoặc đạp côn nhiều lần thì ly hợp sẽ bị mòn rất nhanh.
TÌM HIỂU VỀ CẤU TẠO
Về mặt cấu tạo, toàn bộ phần ly hợp gồm có hai phần, phần điều khiển cơ khí và phần điều khiển thuỷ lực. Quá trình điều khiển ly hợp có thể mô tả như sau: lực từ bàn đạp tác dụng lên pít tông của xy- lanh chính làm áp suất dầu trong xy- lanh chính tăng lên. Nhờ đường ống dẫn dầu thuỷ lực mà áp suất dầu này tác dụng lên pít tông trong xi lanh cắt ly hợp chuyển động đẩy càng cắt ly hợp chuyển động. Theo nguyên tắc đòn gánh, vòng bi cắt ly hợp bị càng cắt ly hợp ép vào lò xo đĩa. Nhờ vậy mà đĩa ly hợp tách khỏi bánh đà và ngắt công suất từ động cơ đến hộp số.
BÀN ĐẠP LY HỢP
Vai trò của bàn đạp ly hợp là tạo ra áp suất thuỷ lực trong xi lanh chính, áp suất thuỷ lực này tác dụng lên xy- lanh cắt ly hợp và cuối cùng đóng và ngắt ly hợp.
Trong quá trình sử dụng xe, nếu thấy có hiện tượng khi đạp hết bàn đạp ly hợp vào mà vẫn không thể cắt được động lực, đó là do ly hợp đã bị mòn hoặc hành trình tự do của bàn đạp ly hợp không chuẩn.
Hành trình tự do của bàn đạp ly hợp là khoảng cách mà bàn đạp ly hợp có thể dịch chuyển được cho đến khi vòng bi cắt ly hợp ép vào lò xo đĩa. Khi đĩa ly hợp bị mòn thì hành trình tự do này bị giảm đi cho đến khi không còn hành trình tự do nữa có nghĩa là ly hợp đã quá mòn, cần phải thay thế hoặc phải điều chỉnh hành trình tự do của ly hợp. Việc điều chỉnh này được tiến hành bằng cách điều chỉnh chiều dài cần đẩy xy- lanh cắt ly hợp và duy trì hành trình tự do không đổi qua việc điều chỉnh các bu lông trên nó.
Trong các kiểu xe hiện nay người ta thường dùng các loại xy- lanh cắt ly hợp tự điều chỉnh giúp cho hành trình tự do của bàn đạp ly hợp không thay đổi. Ngoài ra có thể điều chỉnh độ cao của bàn đạp ly hợp bằng bu lông chặn bàn đạp đồng thời điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp bằng bu lông chặn cần đẩy.
Bên cạnh các loại bàn đạp ly hợp thông thường, người ta còn chế tạo các loại bàn đạp ly hợp kiểu quay vòng có tác dụng giảm lực điều khiển bằng các lò xo. Lò xo này được lắp vào giữa bàn đạp ly hợp và giá đỡ bàn đạp qua một khớp xoay. Khi mới đạp bàn đạp, lò xo tác dụng lực cản trở bàn đạp, khi đạp bàn đạp thêm nữa đi quá một vị trí nhất định, lực tác dụng của lò xo đổi hướng theo chiều bổ xung thêm vào lực ấn giúp cho việc đạp dễ dàng hơn.
XI LANH CHÍNH CỦA LY HỢP
Xy- lanh chính của ly hợp gồm có cần đẩy, pít tông xi lanh chính, các lò xo hãm và lò xo côn, buồng chứa dầu. Trong quá trình hoạt động, sự trượt của pít tông tạo ra áp suất thuỷ lực để điều khiển đóng cắt ly hợp, đồng thời lò xo phản hồi của bàn đạp liên tục kéo cần đẩy về phía bàn đạp ly hợp.
Khi đạp chân vào bàn đạp, lực tác dụng lên bàn đạp đẩy cần dịch chuyển về phía bên trái, dầu trong xy- lanh chính chảy theo hai đường, một đường đi đến xi lanh cắt ly hợp và một đường dầu chảy vào bình chứa. Khi thanh nối tách khỏi bộ phận hãm lò xo chuyển động sang trái đóng đường dầu vào bình chứa làm áp suất dầu trong xy- lanh chính tăng lên, áp suất này đi đến điều khiển pít tông trong xy- lanh cắt ly hợp.
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 bình chứa trở về xi lanh chính. Chú ý rằng nếu không khí lọt vào đường dẫn dầu, khi tác dụng lực, không khí bị tăng áp, dãn nở và không tạo được đủ áp suất cần thiết. Dẫn đến không thể ngắt hoàn toàn công suất do tác dụng của ly hợp bị kém đi.
XI LANH CẮT LY HỢP
Xi lanh cắt ly hợp nhận áp suất dầu thuỷ lực từ xy- lanh chính để điều khiển pít tông dịch chuyển, từ đó điều khiển càng cắt ly hợp thông qua một thanh đẩy.
Trong ô tô hiện nay thường sử dụng hai loại xy- lanh cắt ly hợp là loại tự điều chỉnh và loại có thể điều chỉnh được. Đối với loại tự điều chỉnh thì ngay trong buồng xy- lanh cắt ly hợp bố trí một lò xo côn. Lò xo này luôn luôn ép cần đẩy vào càng cắt ly hợp. Nhờ vậy mà hành trình tự do của bàn đạp không thay đổi. Đối với loại thứ hai thì nếu ly hợp bị mòn, vị trí của lò xo đĩa thay đổi, vòng bi cắt ly hợp không áp sát vào lò xo đĩa làm hành trình tự do của bàn đạp thay đổi. Do đó ta buộc phải điều chỉnh vít lắp ở đầu cần đẩy để càng ly hợp ép sát vào vòng bi.
VÒNG BI CẮT LY HỢP
Vòng bi cắt ly hợp là bộ phận quan trọng trong ly hợp. Vì nó phải hấp thụ sự chênh lệch về tốc độ quay giữa càng cắt ly hợp (không quay) và lò xo đĩa (bộ phận quay) để truyền chuyển động của càng cắt vào lò xo đĩa. Bởi vậy vòng bi này phải có cấu tạo đặc biệt, làm bằng vật liệu bền và có tính chịu mòn cao. 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 ép 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.
BÀN ÉP LY HỢP (NẮP LY HỢP) VÀ LÒ XO ĐĨA
Mục đích chủ yếu của cụm chi tiết này là để nối và ngắt công suất của động cơ. Yêu cầu của nó là phải cân bằng trong khi quay và phải đảm bảo toả nhiệt tốt khi nối với bánh đà. Để ép được đĩa ép ly hợp vào đĩa ly hợp, nắp ly hợp thường sử dụng lò xo. Thông thường có hai loại lò xo, một loại dùng lò xo xoắn và một loại dùng lò xo đĩa. Trong các ô tô hiện nay thì loại có lò xo đĩa được áp dụng phổ biến hơn.
Lò xo đĩa được chế tạo bằng thép lò xo và được bắt chặt vào bàn ép ly hợp bằng đinh tán hoặc bu lông. Ở mỗi phía của lò xo đĩa bố trí các vòng trụ xoay hoạt động như một trục xoay trong khi lò xo đĩa quay. Đối với loại bàn ép ly hợp thông thường có các lò xo chịu kéo để nối đĩa ép ly hợp với lò xo đĩa. Còn các kiểu xe hiện đại gần đây thường dùng loại bàn ép ly hợp gọi là DST (hay lật ngược lò xo đĩa). Đối với loại này người ta lật ngược bàn ép ly hợp để trực tiếp giữ lò xo đĩa ở vị trí thích hợp. Các dải băng bố trí theo chiều tiếp tuyến với bàn ép ly hợp có tác dụng truyền mômen quay từ trục khuỷu của động cơ.
Để hiểu rõ các ưu điểm nổi bật của lò xo đĩa so với lò xo trụ, chúng ta hãy xem biểu đồ trên. Ở điều kiện làm việc bình thường, nghĩa là khi đĩa ly hợp hoàn toàn mới, khi đặt vào đĩa ép ly hợp một lực ép (P0) như nhau đối với cả hai loại: loại lò xo trụ và loại lò xo đĩa, khi ấn hết cỡ bàn đạp ly hợp, mỗi sức ép trở thành P2 và P’2.
Còn khi độ mòn ở bề mặt tiếp xúc của đĩa ly hợp vượt quá một giới hạn cho phép, sức ép đặt lên đĩa ép ly hợp của loại lò xo trụ giảm đến P’1. Mặt khác, sức ép đặt lên đĩa ép ly hợp của loại lò xo đĩa là P1, cũng bằng P0. Điều đó có nghĩa là, khả năng truyền công suất của ly hợp kiểu lò xo đĩa không bị giảm cho tới giới hạn mòn của đĩa. Ngược lại, sức ép đặt lên đĩa ép ly hợp của loại lò xo trụ giảm xuống P’1. Do đó, khả năng truyền công suất giảm xuống, làm cho ly hợp bị trượt.
ĐĨA LY HỢP (LÁ CÔN)
Tác dụng của đĩa ly hợp là làm dịu đi sự va đập khi vào ly hợp. Để truyền công suất từ động cơ được êm và ít ồn, nó phải tiếp xúc một cách đồng đều với bề mặt ma sát của đĩa ép ly hợp và bánh đà. Các bộ phận chủ yếu trên đĩa ly hợp gồm các lò xo chịu xoắn và các tấm đệm. Lò xo 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.
Tấm đệm được tán bằng đinh tán kẹp giữa các mặt ma sát của ly hợp. Khi ăn khớp ly hợp đột ngột, phần cong này khử va đập và làm dịu việc chuyển số và truyền công suất. Chúng ta hãy chú ý rằng nếu lò xo chịu xoắn bị mòn và tấm đệm bị vỡ sẽ gây ra mức va đập và tiếng ồn lớn khi vào ly hợp, khi đó cần kiểm tra lại và sửa chữa hoặc thay thế.
Hải Anh
