2) กระปุกเกียร์อัตโนมัติ
กระปุกเกียร์อัตโนมัติ หรือการส่งกำลังด้วยอุทกพลศาสตร์ (Hydrodynamic) คือ ใช้ของไหลในการถ่ายทอดกำลังในรูปแบบแรงบิด และความเร็ว ซึ่งในปัจจุบันมีการใช้งานในรถยนต์นั่งส่วนบุคคลกันอย่างแพร่หลาย มันมีส่วนประกอบที่สำคัญก็คือ ตัวแปลงแรงบิด หรือทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ (Torque converter) และกระปุกเกียร์อัตโนมัติ (Automatic gearbox)
รูปภาคตัดของเกียร์อัตโนมัติ
แนะนำเพื่อให้อ่านได้ต่อเนื่องให้ คลิกขวาเลือก Open link in new window
ในส่วนของทอร์คคอนเวอร์เตอร์ก็มีส่วนประกอบหลัก ๆ ก็คือ ใบพัดหมุน หรือปั๊ม (Impeller), กังหันเทอร์ไบน์ (Turbine) และตัวสเตเตอร์ (Stator) หรือตัวปฏิกรณ์ หรือรีแอกเตอร์ (Rector) ดังแสดงในรูปด้านล่าง
รูปส่วนประกอบของทอร์คคอนเวอร์เตอร์
วิดีโอการทำงานของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์
ตัวปั๊มอีมเพลเลอร์ ต่อเข้ากับเพลาของเครื่องยนต์
ส่วนตัวกังหันเทอร์ไบน์ต่อออกไปยังเพลาขาออกของคอนเวอร์เตอร์ ซึ่งจะหมุนควบคู่ไปกับเพลาขาเข้าของกระปุกเกียร์อัตโนมัติ
รูปการไหลเวียนของของไหลในทอร์คคอนเวอร์เตอร์
รูปการไหลเวียนภายในทอร์คคอนเวอร์เตอร์
รูปหลักการทำงานอธิบายได้อย่างง่าย ๆของทอร์คคอนเวอร์เตอร์
ในส่วนของสเตเตอร์ทำงานควบคู่ไปกับโครงภายนอกเพื่อให้เกิดปฏิกิริยาในการไหลเวียนของของไหลในตัวแปลง หรือตัวคอนเวอร์เตอร์ หน้าที่ของสเตเตอร์สามารถทำให้ตัวเทอร์ไบน์เพิ่มแรงบิดให้สูงขึ้นมากกว่าแรงบิดตอนขาเข้าของตัวคอนเวอร์เตอร์ ดังนั้นมันจึงสามารถสร้างแรงบิดได้อย่างทวีคูณ
ตัวสเตเตอร์ทั่วไปมักจะติดตั้งแบบให้หมุนฟรีทางเดียว (คลัตช์ทางเดียว) เพื่อให้การเริ่มต้นการทำงานมีความสมบูรณ์ และจะสร้างความเร็วรอบเทอร์ไบน์เพิ่มขึ้น คือจะใกล้เคียงกับปั๊ม ตัวสเตเตอร์
ในการหมุนอิสระ ที่จุดนี้ การทำงานของคอนเวอร์เตอร์ของไหลควบคู่ไปกับอัตราส่วนของแรงบิดด้านขาออกต่อแรงบิดด้านขาเข้า นั่นคือเท่ากับ 1.0
ข้อได้เปรียบหลักของการส่งกำลังแบบอุทกพลศาสตร์ อาจจะสรุปได้ดังนี้
o เมื่อจับคู่กันอย่างเหมาะสม เครื่องยนต์จะไม่เป็นตัวถ่วงอีก
o ให้การเชื่อมต่อกำลังจะเป็นแบบยืดหยุ่นระหว่าง เครื่องยนต์ และอุปกรณ์การขับไปที่ล้อ
o เมื่อมีการเลือกเปลี่ยนเกียร์อย่างเหมาะสม จะให้ประสิทธิภาพการทำงาน จะใกล้เคียงกราฟความเร็ว-แรงบิด ทางอุดมคติ
ส่วนข้อเสียที่สำคัญ ของการส่งกำลังด้วยของไหล ก็คือประสิทธิภาพของมันจะต่ำ ในขณะที่ขับรถแล้วหยุด แล้วไปต่อทันที และโครงสร้างจะมีความซับซ้อน
ลักษณะการทำงานของทอร์ค คอนเวอร์เตอร์ สามารถพิจารณาโดยขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ 4 ตัวดังต่อไปนี้
1) อัตราความเร็ว
Csr = ความเร็วขาออก / ความเร็วขาเข้า (2.38)
ความเร็วด้านขาออก จะต้องผ่านอัตราทดเกียร์ก่อน
2) อัตราส่วนแรงบิด
Ctr = แรงบิดขาออก / แรงบิดขาเข้า (2.39)
3) ประสิทธิภาพ
hc = (ความเร็วขาออก ´แรงบิดขาออก) / (ความเร็วขาเข้า ´แรงบิดขาเข้า) = Csr´ Ctr (2.40)
4) ตัวประกอบกำลัง (ขนาดของปัจจัย) (Capacity factor)
Kc = ความเร็ว/Ö(แรงบิด) (รากที่สองของแรงบิด) (2.41)
ตัวประกอบกำลัง (Kc) เป็นตัวบ่งบอกถึงความสามารถของการแปลงในการดูดซับ หรือส่งแรงบิด ซึ่งเป็นไปตามสัดส่วนของความเร็วรอบการหมุน กับรากที่สองของแรงบิด
ข้อคิดดี ๆ ที่นำมาฝาก
“ยามเจ็บไข้ จะรู้ว่า ใครรัก
ยามทุกข์หนัก จะรู้ว่า ใครสงสาร
ยามยากจน จะรู้ว่า ใครให้ทาน
ยามเบิกบาน จะรู้ว่า ใครยินดี
ยามทุกข์ใจ จะรู้ว่า ใครช่วยแก้
ยามพ่ายแพ้ จะรู้ว่า ใครหลบหนี
ยามโศกเศร้า จะรู้ว่า ใครปราณี
ยามไม่มี จะรู้ว่า ใครเพื่อนเรา”
