Giáo trình Kết cấu tính toán ô tô. Hộp số ô tô - Chương 2: Ly hợp ô tô

Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 1 
Ch−ơng 2 
Ly hợp ôtô 
1 Công dụng - yêu cầu - phân loại : 
1.1 Công dụng : 
 Ly hợp ôtô là khớp nối giữa trục khuỷu động cơ với hệ thống truyền lực. Ly hợp 
dùng để ngắt, nối truyền động từ động cơ đến hệ thống truyền lực. Ngoài ra, ly hợp còn 
đ−ợc dùng nh− một cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực khi quá tải. 
 Nếu khớp nối ly hợp không ngắt đ−ợc truyền động từ trục khuỷu động cơ đến hệ 
thống truyền lực khi gài số thì việc gài số sẽ rất khó khăn và có thể gây ra sự dập răng; 
thậm chí có thể gây vỡ răng hộp số. Hơn thế nữa, nếu ly hợp không tự động ngắt khi 
phanh đột ngột thì có thể gây quá tải cho cả hệ thống truyền lực. 
 Để thấy rõ hơn ảnh h−ởng và tác dụng của ly hợp đến việc gài số cũng nh− ảnh 
h−ởng của nó đến hệ thống truyền lực khi phanh ôtô đột ngột, ta hãy xét các quá trình gài 
số, quá trình phanh ôtô mà không mở ly hợp. 
a) Đối với quá trình gài số : Có thể mô tả quá trình gài số bằng mô hình nh− sau: 
Hình H2-1 : Sơ đồ mô hình hoá quá trình gài số 
 Chú thích : 
 ωe : Tốc độ góc trục khuỷu động cơ, [rad/s]; 
Je Jlh Ja
ωe ωb ωa 
1
3
2
4
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 2 
 ωb : Tốc độ góc trục ly hợp, [rad/s]; 
 ωa : Tốc độ góc trục thứ cấp hộp số, [rad/s]; 
 Je : Mô men quán tính khối l−ợng của bánh đà và các chi tiết chuyển động 
trong động cơ (cả phần chủ động của ly hợp gắn trên bánh đà) qui dẫn về trục bánh đà, 
thứ nguyên tính bằng [kg.m2]; 
 Jlh : Mô men quán tính khối l−ợng của phần bị động ly hợp và các chi tiết 
quay trong hộp số (có liên quan động học với trục ly hợp) qui dẫn về trục ly hợp, [kg.m2]; 
 Ja : Mô men quán tính khối l−ợng t−ơng đ−ơng; xét đến các khối l−ợng 
chuyển động quay trong hệ thống truyền lực (tính từ bánh răng số (4) đến bánh xe chủ 
động) và khối l−ợng chuyển động tịnh tiến của xe qui dẫn về trục thứ cấp hộp số [kg.m2]; 
 Mô men quán tính t−ơng đ−ơng Ja có thể đ−ợc xác định từ ph−ơng trình cân bằng 
động năng nh− sau : 
 δυω
22
22
g
GJ aa = (2-1) 
 Thay υ = (ωa.ip.io).rbx (2-2) 
 Suy ra : 
2
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛=
op
bx
a ii
r
g
GJ (2-3) 
 Trong đó : 
 G : Trọng l−ợng toàn bộ xe, [N]; 
 g : Gia tốc trọng tr−ờng, g = 9,81 [m/s2]; 
υ : Vận tốc chuyển động tịnh tiến của xe, [m/s]; 
rbx : Bán kính lăn của bánh xe, [m]; 
ip, io : Tỷ số truyền t−ơng ứng của hộp số phụ, truyền lực chính; 
δ : Hệ số xét đến các khối l−ợng chuyển động quay trong hệ thống truyền 
lực; tính từ bánh răng số (4) đến bánh xe chủ động. 
Giả thiết việc gài số là trực tiếp (không có đồng tốc) và không ngắt ly hợp : bánh 
răng (4) vào ăn khớp với bánh răng (3), bỏ qua mô men xoắn động cơ và mô men cản 
chuyển động của đ−ờng (vì mô men xung kích trong tr−ờng hợp này là rất lớn so với 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 3 
chúng). áp dụng ph−ơng trình mô men xung l−ợng trong thời gian t[s] đối với chuyển 
động của hệ trục về phía bánh răng (4) : 
 P4.r4.t = Ja.( ωa' - ωa) (2-4) 
 Trong đó : 
 P4 : Lực tác dụng lên răng bánh răng (4) trong thời gian gài số t, [N]; 
 r4 : Bán kính vòng lăn của bánh răng (4), [m]; 
 ωa : Tốc độ góc của trục thứ cấp hộp số tr−ớc khi gài số, [rad/s]; 
 ωa' : Tốc độ góc của trục thứ cấp hộp số sau khi gài số, [rad/s]; 
T−ơng tự, ta có ph−ơng trình mô men xung l−ợng trong thời gian t[s] đối với 
chuyển động của hệ trục về phía bánh răng (3) : 
 P3.r3.t = ( ) ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ −+ 34'
12
2
12 ..).( ii
iJJ ablhe ωω (2-5) 
 Trong đó : 
 P3 : Lực tác dụng lên răng bánh răng (3) trong thời gian gài số t, [N]; 
 r3 : Bán kính vòng lăn của bánh răng (3), [m]; 
 ωb : Tốc độ góc của trục ly hợp tr−ớc khi gài số, [rad/s]; 
 i12 : Tỷ số truyền của cặp bánh răng (1) và (2) : i12 = r2/r1; 
 i34 : Tỷ số truyền của cặp bánh răng (3) và (4) : i34 = r4/r3; 
 Vì P3 = P4, nên từ hai ph−ơng trình (2-4) và (2-5) ta rút ra đ−ợc tốc độ góc của trục 
thứ cấp sau khi gài số ωa'. Thế trở lại vào ph−ơng trình (2-4) ta có mô men xung l−ơng 
tác dụng lên bánh răng (4) trong thời gian t là : 
ahlhe
habhlhea
JiJJ
iiJJJ
trP ++
−+= 244 ).(
)..()..(
..
ωω
 (2-6) 
 Trong đó ih chính là tỷ số truyền của hộp số (ih = i12.i34) 
 Cũng bằng lý luận t−ơng tự, ta xác định đ−ợc mô men xung l−ợng tác dụng lên 
bánh răng (4) trong thời gian t khi ngắt ly hợp. Lúc này mô men quán tính Je không còn 
tham gia trong các biểu thức (2-5) và (2-6); nghĩa là : 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 4 
ahlh
habhlha
JiJ
iiJJ
trP +
−= 24'4 .
)..(..
..
ωω
 (2-7) 
 So sánh (2-7) với (2-6), ta có : 
 ( ) ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ ++
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡ +⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +
=
e
lh
ahlh
e
a
h
e
lh
lh
J
JJiJ
J
Ji
J
JJ
P
P
1..
.1
2
2
4
'
4 (2-8) 
 Nếu Jlh << Je thì (2-8) có thể viết gần đúng lại nh− sau : 
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +
⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +
=
lh
a
h
e
a
h
J
Ji
J
J
i
P
P
2
2
4
'
4 (2-9) 
 Vì Jlh << Je, nên ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +<<⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛ +
lh
a
h
e
a
h J
J
i
J
J
i 22 . Nghĩa là P4' rất nhỏ so với P4; hay nói 
cách khác, lực tác dụng lên răng của bánh răng gài số sẽ giảm đi rất nhiều lần khi ngắt ly 
hợp trong quá trình gài số. Nhờ vậy mà tránh đ−ợc sự va đập lớn gây dập hoặc gãy vở 
răng hộp số khi gài số; cho phép nâng cao tuổi thọ của các bánh răng gài số. 
Chẳng hạn, với số liệu : tỷ số truyền của hộp số ih = 1,84; Je = 1,5 [kg.m
2]; Ja = 
10[kg.m2]; Jlh = 0,02 [kg.m
2] thì 02,0
4
'
4 =
P
P
; nghĩa là lực tác dụng lên răng của bánh răng 
khi gài số có ngắt ly hợp giảm đ−ợc 50 lần. 
Từ ph−ơng trình (2-7) ta cũng thấy rằng : dù có ngắt ly hợp khi gài số, vẫn tồn tại 
xung lực do sự chênh lệch tốc độ góc giữa hai số truyền (ωb - ωa.ih). Xung lực này vẫn 
phụ thuộc vào mô men quán tính của ly hợp (Jlh). Vì vậy để tránh sự va đạp các răng khi 
gài số, tr−ớc hết cần phải làm đồng đều tốc độ góc tr−ớc khi gài số. Muốn thế, trong hộp 
số cần phải đặt bộ đồng tốc. Tuy nhiên việc làm đồng đều tốc độ khi có bộ đồng tốc vẫn 
phải phụ thuộc vào mô men quán tính Jlh và sự mở ly hợp có dứt khoát hay không. Hay 
nói cách khác, để làm đồng đều nhanh chóng tốc độ góc giữa các số truyền khi gài số, 
yêu cầu ly hợp phải bảo đảm hai yêu tố sau : 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 5 
• Thành phần mô men quán tính của hệ trục ly hợp (Jlh) phải nhỏ đến mức thấp 
nhất có thể để rút ngắn thời gian làm đồng đều tốc độ của bộ đồng tốc. 
• Việc mở ly hợp phải đ−ợc tiến hành dứt khoát; nghĩa là phần bị động ly hợp phải 
tách hoàn toàn khỏi phần chủ động. Nh− vậy mô men quán tính qui dẫn của trục khuỷu 
(Je) cũng nh− mô men xoắn của động cơ (Me) trở nên triệt tiêu khỏi hệ trục của ly hợp 
khi gài số. 
b) Đối với quá trình phanh xe : Chúng ta có thể mô hình hoá hệ thống truyền lực 
trong quá trình phanh ôtô bằng sơ đồ sau : 
Hình H2-2 : Sơ đồ mô hình hệ thống truyền lực khi phanh 
Chú thích : 
1 : Bánh đà động cơ; 2: Ly hợp; 3 : Hộp số; 4: Truyền động các đăng; 
5 : Truyền lực chính và vi sai; 6: Cơ cấu phanh bánh xe; ωe: Tốc độ góc trục 
khuỷu động cơ, [rad/s]; ωb: Tốc độ góc trục bánh xe, [rad/s]; 
Khi phanh xe bằng cơ cấu phanh bánh xe (6), xe sẽ chuyển động chậm dần với gia 
tốc tịnh tiến chậm dần là jp = dt
dυ
 (υ là tốc độ tịnh tiến của xe trong quá trình phanh, tính 
bằng [m/s]) và các chi tiết quay trong hệ thống truyền lực cũng quay chậm dần. Nếu ly 
hợp đang đóng thì trục khuỷu động cơ cũng quay chậm dần với gia tốc góc là : 
dt
d
r
ii
dt
dii
dt
d
bx
oh
b
oh
e
e
υωωε 1=== (2-10) 
ωe 
5 3Je 
1 
ωe 
2 4
6 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 6 
ở đây : 
ip : Tỷ số truyền của hộp số; 
io : Tỷ số truyền của truyền lực chính; 
rbx : Bán kính lăn bánh xe chủ động, [m]; 
Các thông số khác đã chú thích ở trên. 
Vì vậy xuất hiện mô men lực quán tính (tính bằng[Nm]) của bánh đà bằng: 
 Mj = Jeεe = Je. dt
d
r
ii
bx
oh
υ1
 (2-11) 
Mô men này sẽ truyền qua ly hợp để tác dụng lên hệ thống truyền lực . Giá trị lớn 
nhất của chúng đạt đ−ợc khi gia tốc phanh jp đạt giá trị cực đại Jmax. Theo lý thuyết ôtô : 
 δ
ϕυ g
dt
dJ .
max
max =⎟⎠
⎞⎜⎝
⎛= (2-12) 
Trong đó : 
ϕ : Hệ số bám giữa lốp với mặt đ−ờng khi phanh; 
δ : Hệ số xét đến ảnh h−ởng của các khối l−ợng quay trong hệ thống truyền 
lực; có thể tính gần đúng bằng : δ = 1+(0,04ữ0,06). 2hi ; với ih là tỷ số truyền 
của hộp số. 
g : Gia tốc trọng tr−ờng, g = 9,81 [m/s2]; 
Khi đó mô men lực quán tính cực đại có thể truyền qua ly hợp là : 
 Mjmax = δ
ϕ g
r
iiJ
bx
ohe
.1
 (2-14) 
Thực nghiệm chứng tỏ rằng Mjmax có giá trị lớn hơn mô men xoắn cực đại của 
động cơ rất nhiều lần và có thể ảnh h−ởng xấu đến hệ thống truyền lực. Tuy vậy, ly hợp 
chỉ cho truyền qua nó một giá trị mô men nhỏ hơn hoặc bằng chính momen ma sát của ly 
hợp; ng−ợc lại, ly hợp sẽ tr−ợt. Điều đod có nghĩa là ly hợp còn có tác dụng nh− một cơ 
cấu an toàn, bảo vệ cho hệ thống truyền lực không bị quá tải khi phanh đột ngột mà 
không kịp mở ly hợp. 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 7 
1.2 Yêu cầu đối với ly hợp : 
 Từ các công dụng và các tác dụng của ly hợp nh− đã nêu trên, ly hợp ô tô máy kéo 
ngoài các yêu cầu chung về sức bền, tuổi thọ; còn phải bảo đảm các yêu cầu chính sau : 
 c Ly hợp phải truyền đ−ợc mô men quay lớn nhất của động cơ trong bất kỳ điều 
kiện làm việc nào. Hay nói cách khác, mô men ma sát của ly hợp phải luôn luôn lớn hơn 
mô men cực đại của động cơ. Tuy nhiên, mô men ma sát của ly hợp không đ−ợc lớn quá 
nhằm bảo đảm đ−ợc nhiệm vụ làm cơ cấu an toàn cho hệ thống truyền lực. 
 d Việc mở ly hợp phải dứt khoát và nhanh chóng. Nghĩa là khi mở ly hợp, phần 
bị động phải tách hoàn toàn khỏi phần chủ động trong thời gian ngắn nhất; ng−ợc lại sẽ 
gây khó khăn cho việc gài số. 
 e Khi đóng ly hợp, yêu cầu phải êm dịu. Tức là, mô men ma sát hình thành ở ly 
hợp phải tăng từ từ khi đóng ly hợp; có vậy mới tránh đ−ợc hiện t−ợng giật xe và gây dập 
răng của các bánh răng trong hộp số cũng nh− các cơ cấu truyền động khác trong hệ 
thống truyền lực. 
 f Mô men quán tính của các chi tiết phần bị động ly hợp phải nhỏ đến mức thấp 
nhất có thể nhằm giảm các lực va đạp lên bánh răng gài số (tr−ờng hợp không có bộ đồng 
tốc), giảm nhẹ điều kiện làm việc của bộ đồng tốc cũng nh− tăng nhanh thời gian gài số. 
 g Kết cấu phải gọn nhẹ, điều khiển dễ dàng và nhẹ nhàng. 
1.3 Phân loại ly hợp : 
 Với yêu cầu nêu trên, hiện nay trên ôtô máy kéo sử dụng nhiều loại ly hợp. Và tuỳ 
theo tính chất truyền mô men, đặc điểm kết cấu..v.v có thể có các cách phân loại sau : 
 + Dựa theo tính chất truyền mô men, ng−ời ta phân ra các loại ly hợp ma sát cơ 
khí, ly hợp thủy lực, ly hợp điện từ. 
+ Dựa theo hình dạng của bộ phận ma sát cơ khí, có thể chia ra : Ly hợp ma sát 
đĩa (đĩa phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn), ly hợp ma sát hình 
trống (kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trống). 
+ Theo đặc điểm làm việc, có thể chia ra : loại th−ờng đóng và không th−ờng đóng 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 8 
2. Phân tích đặc điểm kết cấu và xác định các thông số cơ bản 
của ly hợp : 
2.1 Phân tích đặc điểm kết cấu các loại ly hợp: 
2.1.1 Ly hợp ma sát cơ khí : Đây là loại ly hợp mà mô men ma sát hình thành ở ly hợp 
nhờ sự ma sát của các bề mặt ma sát cơ khí. Loại này đ−ợc sử dụng phổ biến trên hầu hết 
các ôtô nhờ kết cấu đơn giản, dễ bảo d−ỡng sữa chữa thay thế (hình H2-3). 
Tuỳ theo hình dạng và đặc điểm kết cấu, có thể chia chúng ra làm các kiểu sau : 
) Theo hình dạng của bộ phận ma sát, có thể chia ra : Ly hợp ma sát đĩa (đĩa 
phẳng), ly hợp ma sát đĩa côn (đĩa bị động có dạng hình côn), ly hợp ma sát hình trống 
(kiểu tang trống và guốc ma sát ép vào tang trống). 
Ly hợp ma sát đĩa có dạng hình côn và hình trống ngày nay không dùng nữa vì mô 
men quán tính của phần bị động khá lớn, ảnh h−ởng không tốt đến việc gài số. 
Ly hợp ma sát đĩa phẳng dùng phổ 
biến. Tuỳ theo cấu tạo có thể có kiểu một 
đĩa, kiểu hai đĩa hoặc có thể nhiều đĩa. 
Ly hợp ma sát một đĩa bị động 
đ−ợc sử dụng phổ biến ở hầu hết các loại 
ôtô và máy kéo nhờ kết cấu đơn giản, gọn 
nhẹ, việc mở ly hợp dễ dứt khoát và mô 
men quán tính của phần bị động nhỏ (hình 
H2-3) ít ảnh h−ởng đến việc gài số. 
Các vành ma sát của đĩa bị động 
đ−ợc gắn lên x−ơng đĩa bị động (1) bằng 
ph−ơng pháp dán hoặc đinh tán. Đĩa bị 
động đ−ợc nối với trục ly hợp thông qua 
một may-ơ (6) di tr−ợt đ−ợc trên trục nhờ 
mối ghép then hoa. May -ơ đ−ợc liên kết 
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Hình H2-3: Kết cấu đĩa bị động 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 9 
mềm với x−ơng đĩa bị động thông qua các lò xo đàn hồi (3) bố trí tiếp tuyến quanh may-
ơ (hình H2-3). 
Nhờ sự đàn hồi của các lò xo này mà độ cứng chung của hệ thống truyền lực giảm 
tránh đ−ợc sự cộng h−ởng ở vùng làm việc th−ờng xuyên với tần số cao của động cơ. Tuy 
nhiên do giới hạn bởi độ cứng tối thiểu của lò xo nên hệ thống truyền lực không thể tránh 
khỏi sự dao động cộng h−ởng ở tần số thấp. Bởi vậy cần phải có các vành ma sát (5) hoặc 
(9) để tiêu hao năng l−ợng dao động cộng h−ởng ở tần số thấp. Tổ hợp các lò xo đàn hồi 
(3) cùng các vành ma sát gọi chung là bộ giảm chấn. Khi có bộ giảm chấn, thì khối l−ợng 
và do đó mô men quán tính của cụm đĩa bị động tăng lên, ảnh h−ởng không tốt đến quá 
trình gài số cho hộp số. Do vậy đĩa bị động có thể có hoặc không có bộ giảm chấn. 
Kiểu ly hợp ma sát hai đĩa chỉ đ−ợc dùng trên xe tải lớn (vì cần truyền mô men 
quay lớn). Nh−ợc điểm của kiểu này là kết cấu phức tạp, việc mở ly hợp khó dứt khoát 
(khó cách ly các đĩa bị động khỏi phần chủ động); tuy nhiên việc đóng ly hợp là êm dịu 
hơn loại một đĩa (nhờ sự tiếp xúc của các bề mặt ma sát đ−ợc tiến hành từ từ hơn). 
Hình H2-4 : Ly hợp ma sát hai đĩa bị động. 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 10 
) Theo đặc điểm kết cấu của lò xo ép, có thể chia ly hợp ma sát cơ khí ra : 
 + Ly hợp ma sát cơ khí kiểu nhiều lò xo ép hình trụ bố trí xung quanh (xem 
các hình H2-3 và H2-4) : Kiểu này có kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, có độ tin cậy cao (nếu 
một lò xo bị gẫy ly hợp vần làm việc đ−ợc). Nh−ợc điểm là áp lực sinh ra ở các bề mặt ma 
sát dễ không đều. Loại này đ−ợc sử dụng phổ  ... hi tiết của dẫn động thủy lực nh− xy lanh chính, xy lanh công tác cũng cao 
hơn. Tuy vậy điều khiển thủy lực có nhiều −u điểm hơn hẳn điều khiển cơ khí nên đ−ợc 
sử dụng phổ biến trên hầu hết các loại ôtô. Đặc biệt rất thuận lợi và hiện đại hóa trong 
việc điều khiển phối hợp để gài số bán tự động, nhất là cho số phụ của xe tải lớn. 
Trên hình H2-16 là sơ đồ kết hợp điều khiển ly hợp bằng thủy lực và điều khiển 
gài số bán tự động bằng khí nén. Việc gài số cho hộp số chỉ cần mở ly hợp là việc gài số 
đ−ợc thực hiện, áp dụng trên dòng xe tải KAMAZ và một số xe tải lớn khác. 
Chú thích: 
1: Cần điều khiển hộp số, 2: 
Nút điều khiển gài số phụ 
bằng khí nén, 3: Dây điều 
khiển van chia khí, 4: Van 
phân phối chia khí đến điều 
khiển van (15), 5: Van hạn 
chế áp suất, 6: Cần đẩy xy 
lanh công tác của điều khiển 
ly hợp bằng thủy lực, 7: Van 
điều khiển cấp khí nén gài số 
phụ, 8: Thanh gạt để mở 
van cấp khí (7), 9: Xy lanh 
công tác của điều khiển ly 
hợp thủy lực, 10: Xy lanh 
chính của điều khiển ly hợp 
bằng thủy lực, 11: Bàn đạp 
điều khiển ly hợp, 12: Công tắc báo đèn gài số phụ, 13: Đòn quay gạt số phụ, 14: xy 
lanh khí nén gài số phụ, 15: Van phân phối khí nén. 
1
2
3
4
13
14
5
15
6
789
10
11
12
Hình H2-16 : Điều khiển ly hợp bằng thuỷ lực 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 42 
D−ới tác dụng của lực lái xe từ bàn đạp (11), dầu trong xy lanh chính (10) sẽ theo 
đ−ờng ống để đến xy lanh công tác (9). Dầu cao áp sẽ đẩy piston và do đó đẩy cần (6) để 
tiến hành quay càng mở tiến hành mở ly hợp. 
Đồng thời, áp suất dầu cũng đ−ợc tách để truyền đến và tác dụng mở van cấp khí 
(7) (hoặc dùng càng gạt cơ khí (8)để mở van cấp khí (7)). Van cấp khí (7) mở cho khí 
nén từ van điều áp (5) đi vào van phân phối (15), rồi vào xy lanh công tác (14) đẩy piston 
của nó làm quay càng gạt (13) tiến hành gài số cho hộp số. Việc tiến hành gài cấp số nào 
của hộp số đã đ−ợc lái xe lựa chọn và định tr−ớc thông qua nút điều khiển chọn số (2) để 
chia dòng khí nén vào (15) về phía bên phải hay bên trái ứng với hai cấp số của hộp số. 
Một −u điểm nữa của điều khiển ly hợp bằng thủy lực là nó khắc phục đ−ợc hiện 
t−ợng mòn rơ của các khâu khớp cơ khí. Điều khiển thủy lực còn đem lại sự thuận tiện 
cho việc bố trí dẫn động nhất là khi cụm ly hợp cách xa vị trí lái xe. Điều khiển thủy lực 
truyền động êm dịu và có tính khuếch đại cao. Chính vì vậy ngày nay hầu hết các loại xe 
đều sử dụng điều khiển ly hợp bằng thủy lực. 
3.1.3 Điều khiển ly hợp có trợ lực: 
Điều khiển ly hợp có trợ lực cho phép giảm nhẹ lực điểu khiển của lái xe trong 
quá trình mở ly hợp. Vì vậy đ−ợc sử dụng phổ biến hầu hết các loại ôtô, nhất là các ôtô 
tải và khách trung bình và tải nặng. 
3.1.3.1 Trợ lực lò xo: 
Điều khiển ly hợp có trợ lực lò xo hoặc trợ lực chân không với khả năng trợ lực 
không lớn lớn nên sử dụng hạn chế trên một số xe con hoặc tải nhỏ. Với xe tải lớn, kết 
cấu trở nên kồng kềnh và phức tạp nên th−ờng phải dùng trợ lực khí nén. 
Nguyên lý trợ lực lò xo có thể mô tả đơn giản nh− sau : 
Khi không mở ly hợp, lò xo có tác dụng nh− một lò xo hồi vị để kéo bàn đạp về vị 
trí ban đầu. Khi mở ly hợp, vị trí bàn đạp di chuyển quanh tâm cố định làm cho đầu di 
động của lò xo di chuyển theo và vì vậy ph−ơng của lực kéo lò xo chuyển dần về phía 
bên kia của tâm quay bàn đạp. Tại ví trí của bàn đạp ứng với lúc mở ly hợp hoàn toàn, lực 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 43 
kéo bàn đạp có tác dụng hổ trợ lực cho bàn đạp của ng−ời lái, làm giảm lực tác dụng của 
lái xe trong quá trình mở ly hợp. 
3.1.3.2 Điều khiển ly hợp kiểu trợ lực khí nén (dẫn động thủy lực hoặc cơ khí): 
 Điều khiển ly hợp kiểu trợ lực khí nén cho hiệu quả trợ lực cao mà kết cấu và bố 
trí vẫn gọn nên đ−ợc sử dụng phổ biến trên các xe tải và khách có tải trọng trung bình và 
lớn (hình H2-15b và H2-17). 
a) Điều khiển cơ khí có trợ lực khí nén: 
16 15 14
131211
10983
6
1
3 7542
Hình H2-17: Kết cấu điều khiển cơ khí có trợ lực khí nén. 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 44 
D−ới tác dụng của lực đạp trên bàn đạp để mở ly hợp, thanh đẩy (12) cùng với vỏ 
van (21) sẽ dịch chuyển t−ơng đối với cần đẩy (23) làm mở van cấp khí (22). Khí nén từ 
ngăn thông với lỗ cấp khí A se tràn qua ngăn ứng với lỗ thông B để theo ống (16) đến xy 
lanh trợ lực khí nén (17). Lực do khí nén tạo ra trong xy lanh (17) sẽ đẩy cần piston (18); 
cùng với lực đẩy trên thanh (26) tiến hành mở ly hợp. 
Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, d−ới tác dụng của lò xo hồi vị (7) thanh đẩy (12) 
cùng vỏ van (21) sẽ trở về trạng thái ban đầu. Lò xo của cần (23) đẩy nó nhả khỏi van 
(22) để đóng van cấp khí này lại; đồng thời xả khí nén từ xy lanh trợ lực (17) qua lỗ 
thông â trong cần (23) và ra ngoài khí trời. 
Cặp đai ốc (25) có tác dụng điều chỉnh khe hở mở van cấp khí (22). 
16 15 14
131211
10983
Hình H2-15b: Điều khiển cơ khí loại thanh đòn có trợ lực khí nén 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 45 
b) Điều khiển thủy lực có trợ lực khí nén: 
Trợ lực khí nén có kết cấu trên hình H2-17 hoạt động theo nguyên tắc sau : 
D−ới tác dụng của lực lái xe từ bàn đạp (9), dầu trong xy lanh chính (10) sẽ theo 
đ−ờng ống để đến xy lanh công tác (1) – (theo đ−ờng mũi tên ký hiệu pd). Dầu cao áp sẽ 
đẩy piston (1) để tiến hành mở ly hợp. Đồng thời, áp suất dầu cũng tác dụng lên piston 
(2) điều khiển mở van cấp khí nén cho hệ thống trợ lực. Lực tác dụng lên piston (2) đủ để 
thắng lực lò xo hồi vị (3), tiến hành đóng van xả (5) và mở van cấp khí (4). Khí nén từ 
bình chứa sau khi đã đ−ợc điều chỉnh đến áp suất pk0 sẽ qua van (4), theo các đ−ờng ống 
(6) đến không gian (8) của xy lanh trợ lực. Tại đây, khí nén sẽ tác dụng lên piston (7) của 
xy lanh trợ lực để đẩy thêm một lực lên piston dầu (1) tiến hành mở ly hợp. 
 Có thể mô hình hóa sơ đồ điều khiển thủy lực có trợ lực khí nén từ hình vẽ kết cấu 
hình H2-17 thành sơ đồ mạch dễ quan sát hơn nh− hình H2-17b. Qua đó, lực tác dụng từ 
bàn đạp sẽ đẩy piston (1), ép dầu trong xy lanh chính (1) đến xy lanh công tác (2) tác 
dụng lên piston, đẩy càng mở ly hợp để tiến hành mở ly hợp (3). 
3
Pd
Pko
910
2
4
5
6
7
8
1
Hình H2-17: Kết cấu điều khiển thủy lực có trợ lực khí nén 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 46 
 Mặc khác, dầu cũng đến xy lanh điều khiển (4) thực hiện việc điều khiển mở van 
trợ lực (5) để khí nén từ bình chứa (6) qua van (5) rồi đến xylanh trợ lực khí nén (7): hỗ 
trợ thêm lực cùng piston (2) tiến hành mở ly hợp (3). 
Khi thôi tác dụng lên bàn đạp, d−ới tác dụng của các lò xo hồi vị, dầu trong các xy 
lanh (2) và (4) sẽ trở về (1); còn khí nén từ xy lanh trợ lực (7) trở về qua van (5) rồi theo 
các đ−ờng thông ra ngoài khí trời. 
5 7
3
4
2
1 6
Hình H2-17b: Sơ đồ điều khiển thủy lực có trợ lực khí nén 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 47 
3.2 Xác định các thông số cơ bản của điều khiển ly hợp 
3.2.1 Khi không có trợ lực: 
Để mở ly hợp th−ờng đóng (kiểu lò xo ép) lái xe phải tác dụng lực vào bàn đạp ly hợp, 
thông qua hệ thống điều khiển, lực sẽ đ−ợc khuếch đại và tác dụng lên đĩa ép một lực 
(ng−ợc chiều với lực ép lò xo) bằng lực ép lò xo khi mở ly hợp. 
 Lúc này đĩa ép sẽ tách khỏi đĩa bị động với khe hở cần thiết giữa các đôi bề mặt ma 
sát δm để bảo đảm ly hợp mở hoàn toàn. Quan hệ giữa các khe hở δm [mm] với độ 
dịch chuyển của bàn đạp Sbd [mm] (còn gọi là hành trình bàn đạp) khi ly hợp mở 
hoàn toàn đ−ợc xác định theo tỷ số truyền của hệ thống điều khiển idk (còn gọi là tỷ số 
truyền của dẫn động) nh− sau : 
b
a
f
e
d
c
b
aizS dkdhmsmbd ).(...).( 210 δδδδδ ++++= (2-39) 
Trong đó : 
δm : Khe hở giữa mỗi đôi bề mặt ma sát khi mở ly hợp, [mm]; 
zms : Số đôi bề mặt ma sát; 
δdh : Độ dịch chuyển của đĩa ép khi tính đến độ đàn hồi của đĩa bị động; 
(Để ý rằng (δmzms+δdh) chính là độ dịch chuyển λm của đĩa ép khi mở ly hợp mà ta 
đã xác định ở công thức (2-31")). 
δ0 : Khe hở cần thiết giữa đòn mở và bạc mở, [mm]; 
δ1 : Khe hở cần thiết của lỗ bù dầu, [mm]; 
δ2 : Khe hở cần thiết giữa cần đẩy và piston (đối với điều khiển thủy lực) hoặc 
khe hở giữa bàn đạp và thanh đẩy trong dẫn động cơ khí, [mm]; 
idk : Tỷ số truyền của hệ thống điều khiển; chính bằng tích các tỷ số truyền 
thành phần tham gia trong hệ thống điều khiển. Nghĩa là : 
h
g
f
e
d
c
b
aidk ...= (2-39') 
 Trong đó : 
b
a
 : Tỷ số truyền của bàn đạp, ký hiệu ibd; 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 48 
d
c
 : Tỷ số truyền của truyền động trung gian, ký hiệu itg; 
f
e
 : Tỷ số truyền của nạng đẩy bạc mở , ký hiệu in; 
h
g
 : Tỷ số truyền của đòn mở, ký hiệu idm; 
Tỷ số truyền của truyền động trung gian itg đối với điều khiển cơ khí loại đòn đ−ợc 
xác định theo các cánh tay đòn c/d của hai khâu trung gian nh− đã nêu. Với loại dây kéo 
(hình H2-15b) thì itg = 1. Với điều khiển thuỷ lực thì itg xác định bằng : 
 2
1
2
2
d
d
l
li
xlct
xlc
tg == (2-39") 
Trong đó : 
lxlc, d1 : T−ơng ứng là hành trình, đ−ờng kính xy lanh chính, [m]; 
lxlct, d2 : T−ơng ứng là hành trình, đ−ờng kính xy lanh công tác, [m] 
Trong tính toán có thể chọn khe hở δ0 và các tỷ số truyền thành phần theo kinh 
nghiệm nh− sau : 
+ Khe hở δ0 : 
 - Đối với xe du lịch : δ0 = 2 ữ3 [mm]; 
 - Đối với xe tải, khách : δ0 = 3 ữ4 [mm]; 
+ Khe hở δ1 : 
 - Đối với điều khiển thủy lực : δ1 = 1,5ữ2 [mm]; 
 - Đối với điều khiển cơ khí : δ1 = 0 
+ Khe hở δ2 : 
 - Đối với điều khiển thủy lực : δ2 = 0,5ữ1 [mm]; 
 - Đối với điều khiển cơ khí : δ2 = 0,5ữ1 [mm]; 
(Giá trị lớn đ−ợc chọn cho xe làm việc trong điều kiện nặng nhọc hơn). 
+ Tỷ số truyền : 
 - Tỷ số truyền trung gian : itg = 0,9 ữ1,1; 
 - Tỷ số truyền nạng mở : in = 1,4 ữ2,2; 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 49 
 - Tỷ số truyền đòn mở : idm = 3,8 ữ5,5 (*); 
(*) Đối với lò xo đĩa nón cụt, idm xác định theo kích th−ớc của đĩa nh− sau : 
2
 ; 
)(
)( ae
c
ce
ic
dm
DD
D
DD
DD
i
+=−
−= (2-39") 
 Các thông số đã đ−ợc chú thích ở (2-33'). 
Giá trị tỷ số truyền của bàn đạp ibd cùng với các tỷ số truyền thành phần nêu trên 
phải đ−ợc xác định đủ lớn để bảo đảm sao cho hành trình lớn nhất của bàn đạp ly hợp 
Sbdmax phải nằm trong khoảng dịch chuyển hợp lý của chân lái xe; tức là Sbdmax ∈ [Sbd]. 
+ Đối với xe du lịch : [Sbd] = 140 ữ 170 [mm]; 
+ Đối với xe tải, khách : [Sbd] = 170 ữ 190 [mm]; 
Lực cần thiết phải tạo ra ở bàn đạp khi mở ly hợp, ký hiệu Pbd [N], đ−ợc xác định : 
dkdk
m
bd i
P
P η≥ (2-40) 
Trong đó : 
Pm : Lực lớn nhất của các lò xo ép khi mở ly hợp, [N]; 
ηdk : Hiệu suất của hệ thống điều khiển, trong tính toán có thể chọn ηdk ≈ 0,85; 
Lực Pm đ−ợc xác định bằng : 
 + Đối với lò xo bố trí xung quanh : lxmlxm zcPP λ+= (2-40') 
 + Đối với lò xo đĩa nón cụt (**) : 
)(
)(
ic
ce
m DD
DD
PP −
−= (2-40") 
 Trong đó : 
P : Lực ép cần thiết của đĩa ép, [N]; 
clx : Độ cứng của mỗi lò xo, [N/m]; 
λm : Độ biến dạng thêm của lò xo khi mở ly hợp, [m]; 
zlx : Số l−ợng lò xo; 
(**) Lực mở ly hợp Pm xác định ở đầu đòn mở (đỉnh nón cụt), nên tỷ số 
truyền idk ở (2-40) chỉ tính từ bàn đạp đến bạc mở : idk = initgibd. 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 50 
Lực tác dụng lên bàn đạp Pbd không thể v−ợt quá khả năng tạo lực bình th−ờng của 
lái xe. Nghĩa là, lực lớn nhất tác dụng lên bàn đạp (không có trợ lực) yêu cầu không đ−ợc 
lớn hơn lực cho phép mà ng−ời lái xe bình th−ờng có thể tạo ra; tức là Pbdmax ≤ [Pbd]. Hơn 
nữa, để giảm nhẹ điều kiện làm việc cho lái xe, lực cho phép [Pbd] có thể thừa nhận bằng: 
+ Đối với xe du lịch : [Pbd] = 150 [N]; 
+ Đối với xe tải, khách : [Pbd] = 250 [N]; 
Tr−ờng hợp lực tác dụng lên bàn đạp Pbd xác định theo công thức (2-40) mà v−ợt 
quá giá trị cho phép nêu trên thì phải dùng thêm trợ lực cho điều khiển ly hợp. 
3.2.2 Hệ thống điều khiển ly hợp có trợ lực: 
Ngày nay, để giảm nhẹ c−ờng độ làm việc cho lái xe, ng−ời ta th−ờng dùng điều 
khiển ly hợp có trợ lực. Tuy vậy, lực tác dụng của lái xe lên bàn đạp lúc này cũng không 
đ−ợc nhỏ quá nhằm bảo đảm cho lái xe cảm nhận đ−ợc việc điều khiển mở ly hợp. 
Để giảm nhẹ điều kiện làm việc cho lái xe, giá trị lực cần tác dụng lên bàn đạp khi 
có trợ lực *bdP có thể chọn trong khoảng sau : 
+ Đối với xe du lịch : *bdP = 70 ữ 100 [N]; 
+ Đối với xe tải, khách : *bdP = 100 ữ 150 [N]; 
Khi đó, lực do bộ phận trợ lực tạo ra phải thoã mãn ph−ơng trình : 
 mtltltldkdkbd PiPiP =+ ηη ..* (2-41) 
Suy ra lực trợ lực Ptl [N] cần thiết phải có là : 
tltl
dkdkbdm
tl i
iPPP η
η ).( *−= (2-42) 
Trong đó : 
itl : Tỷ số truyền tính từ xy lanh trợ lực đến điểm đặt lực Pm; 
ηtl : Hiệu suất truyền động, tính từ xy lanh trợ lực đến đĩa ép; 
Các thông số khác đã chú thích. 
Kết cấu và tính toán ôtô: (Phần truyền lực trên ôtô) - Ngành Công nghệ Ôtô 
GVC. Ths. Lê Văn Tụy - Khoa Cơ khí Giao thông - Tr−ờng Đại học Bách khoa - ĐHĐN 51 
Với xe du lịch hoặc khách và tải cỡ nhỏ, th−ờng lực đạp điều khiển mở ly hợp 
không lớn, có thể dùng trợ lực bằng lò xo. Với các xe khách và tải cỡ lớn, th−ờng dùng 
trợ lực khí nén; khí nén đ−ợc trích từ bình chứa khí nén của hệ thống phanh. 
Từ biểu thức (2-42), ta có thể xác định đ−ờng kính của xy lanh trợ lực Dtl [m] với 
kiểu trợ lực bằng khí nén nh− sau : 
ωπ p
P
D tltl .
2= (2-43) 
Trong đó : 
pω : áp suất khí nén trong xy lanh trợ lực, pω=(2,5ữ5,0).105 [N/m2]; 
Các thông số khác đã chú thích. 
Cũng cần chú ý thêm rằng khi có trợ lực thì hành trình bàn đạp sẽ tăng lên so với 
khi không trợ lực xác định theo biểu thức ở (2-39) vì phải mất thêm hành trình để 
điều khiển mở van cấp khí trợ lực. Nghĩa là ta có : 
 bdtgbdntgbddkdhmsmbd iiiiiiizS
''
0210 ).(.).( δδδδδδ +++++= (2-44) 
Trong đó : 
δ0' : Khe hở cần thiết của cụm van cấp khí trợ lực, [mm]; 
itg
' : Tỷ số truyền phụ dùng để mở van cấp khí; tính từ bàn đạp đến van. 
 - Đối với dẫn động thuỷ lực (Hình H2-17) : itg
' = 
2
1
3 ⎟⎟⎠
⎞
⎜⎜⎝
⎛
d
d
; 
- Đối với dẫn động cơ khí (Hình H2-15a) : itg
' = itg; 
 Với d3 là đ−ờng kính xy lanh dầu điều khiển van cấp khí. 
Khi tính toán, có thể chọn các khe hở và tỷ số truyền phụ nh− sau : 
Thông số Trong điều khiển cơ khí Trong điều khiển thủy 
lực 
Khe hở δ0' 3,5 ữ 3,7 1,7 ữ 2,0 
Tỷ số truyền itg
' 0,9 ữ 1,1 0,9 ữ 1,1 
 ==	==