2.6.2 ลักษณะของการส่งกำลัง

      ความต้องการของการส่งกำลังของยานยนต์ขึ้นอยู่กับลักษณะของต้นกำลัง และความต้องการของประสิทธิภาพของยานยนต์ ดังที่กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ก็เหมือนกับมอเตอร์ไฟฟ้าก็ต้องมีการควบคุมด้วยเช่นกัน เมื่อถูกนำมาใช้เป็นต้นกำลังของรถยนต์ไฟฟ้า ซึ่งไม่จำเป็นต้องใช้ส่งกำลังหลายเกียร์

      อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์เผาไหม้ภายในมีหลายเกียร์ หรือการส่งกำลังต่อเนื่องที่แตกต่างกันที่สร้างแรงบิดได้มากที่ความเร็วรอบต่ำ คำว่าการส่งกำลังนี้รวมไปถึงระบบทั้งหมดที่ใช้งานสำหรับการส่ง สำหรับการส่งกำลังของเครื่องยนต์ไปยังการขับที่ล้อ  

      สำหรับการใช้ในงานรถยนต์ โดยทั่วไปมีการส่งกำลังที่เป็นพื้นฐานอยู่สองประเภท การส่งกำลังด้วยกระปุกเกียร์ธรรมดา และการส่งกำลังด้วยของไหล หรือเกียร์อัตโนมัติ

1) กระปุกเกียร์ธรรมดา

บทความกระปุกเกียร์ธรรมดา

แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window

      การส่งกำลังด้วยเกียร์ธรรมดาจะประกอบไปด้วย คลัตช์, กระปุกเกียร์, เพลากลาง เฟืองท้าย และเพลาขับล้อ ดังแสดงในรูปด้านล่าง

รูประบบการส่งกำลัง

ในเฟืองท้ายจะมีอัตราทดเฟืองท้ายคงที่ ทำงานร่วมกันโดยรับกำลังงานมาจากการขับเคลื่อนในกระปุกเกียร์ กระปุกเกียร์ธรรมดาให้อัตราทดเกียร์ที่สูง

      กระปุกเกียร์ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลจะมีจำนวนของการลดอัตราส่วนหลากหลายตั้งแต่เกียร์เดินหน้า 3 – 5 เกียร์ ถอยหลัง 1 เกียร์ แต่ถ้าเป็นยานยนต์ประเภทอื่นอาจมีเกียร์มากกว่านี้ก็ได้ นิยมใช้ร่วมกับเครื่องยนต์แก๊สโซลีน และเครื่องยนต์ดีเซล

      ความเร็วสูงสุดที่จำเป็นของยานยนต์คำนวณอัตราทดเฟืองเกียร์ของเกียร์สูง (เกียร์ 4, 5, 6 แล้วแต่รุ่นรถ) กล่าวคือ เป็นอัตราทดที่น้อยที่สุด  ซึ่งจะตรงกันข้ามกับเกียร์ต่ำ (เกียร์ 1) ก็คือมันมีอัตราทดที่มากที่สุด เป็นการคำนวณความต้องการในเรื่องของแรงฉุดลาก หรือการไต่ทางลาดชัน

      อัตราส่วนระหว่างเกียร์เหล่านี้ควรที่จะมีการเว้นระยะว่างเอาไว้ โดยลักษณะที่ว่าจะดูได้จากลักษณะกราฟแรงฉุดลาก – ความเร็ว ซึ่งในทางปฏิบัติมีความพยายามท่จะให้ใกล้กับทางอุดมคติเท่าที่จะเป็นไปได้ ดูในรูปด้านล่าง   

รูปกราฟแรงฉุดลากตามเกียร์ต่าง ๆ ของรถยนต์

      อัตราส่วนเกียร์ระหว่างเกียร์สูงสุด กับเกียร์ต่ำสุดอาจอยู่ในลักษณะที่ว่า เครื่องยนต์สามารถทำงานในช่วงความเร็วเดียวกันใช้ได้กับเกียร์ทั้งหมด วิธีการนี้จะได้รับประโยชน์ในด้านการประหยัดเชื้อเพลิง และมีประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นของยานยนต์

      ยกตัวอย่างเช่น ในการขับรถปกติ เกียร์ที่เหมาะสมสามารถเลือกได้ตามความเร็วรถยนต์ ในการทำงานของเครื่องยนต์ในช่วงความเร็วที่เหมาะสมสำหรับการประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง ในการเร่งเครื่องได้อย่างรวดเร็ว เครื่องยนต์สามารถทำงานในช่วงความเร็วที่ให้กำลังงานขาออกสูง วิธีการนี้เป็นที่ปรากฏในรูปด้านล่าง

รูปความเร็วรถ เทียบกับรอบเครื่องยนต์ตามเกียร์

สำหรับกระปุกเกียร์ที่มี 4 เกียร์ จะมีความสัมพันธ์ ที่สามารถสร้างได้ดังนี้

รูปสมการที่ 2.33 และ 2.34

กำหนดให้   i_g1, i_g2, i_g3, i_g4 = อัตราทดของเกียร์ของเกียร์ 1, 2, 3, 4 ตามลำดับ (อาจจะมากขึ้น ถ้ามีเกียร์มากกว่านี้)

                            K_g= ตัวแปรค่าคงที่ของเกียร์

      อัตราทดเกียร์ใด ๆ (i_gn) อัตราทดเกียรที่มีน้อยกว่านี้ อัตราทดของเกียร์ที่ต่ำสุด (i_g1) และอัตราทดเกียร์ที่สูงสุด สามารถทำการคิดคำนวณ ตัวเลขของเกียร์ (n_g) ที่ทราบ เพื่อหาค่าตัวประกอบ K_g สามารถคำนวณได้ดังนี้

รูปสมการที่ 2.35 และ 2.36

      ในรถยนต์นั่งส่วนบุคคล เพื่อให้มีความเหมาะสมกับสภาพจราจร ขั้นตอนระหว่างอัตราทดของเกียร์สองขึ้นไปจะมีเพียงเล็กน้อยใกล้กันมากกว่านั้น จากสมการ 2.36 ขึ้นอยู่กับสิ่งต่าง ๆ ดังนี้

รูปสมการที่ 2.37

ในที่นี้ เป็นผลของการเลือกใช้อัตราทดของเกียร์ต่ำกว่า สำหรับยานยนต์เชิงพาณิชย์ อย่างไรก็ดี อัตราทดเกียร์ในกระปุกเกียร์มักจะขึ้นอยู่กับการจัดการตามสมการที่ 2.37

รูปกราฟแรงฉุดลาก กับความเร็วรถยนต์ตามเกียร์

ในรูปด้านบน แสดงให้เห็นถึงแรงฉุดลากของเครื่องยนต์ ที่ใช้เกียร์ธรรมดา 4 เกียร์

วิดีโอการส่งกำลังด้วยเกียร์ธรรมดา

ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก

“ตาสามารถมองเห็นสิ่งที่ไกลได้

แต่ไม่สามารถ มองเห็นคิ้วของตน

คนส่วนใหญ่ ใส่ใจกับผลได้ระยะสั้นเท่านั้น

แต่คนฉลาดอย่างแท้จริง จะมองไปยังอนาคต”

จูกัดเหลียง (ขงเบ้ง)