tprauto - tprauto

ความรู้เเบื้องต้นเกี่ยวกับเกียร์รถยนต์

หน้าที่หลักของเกียร์ คือ เป็นตัวถ่ายทอดกำลังจากเครื่องยนต์ไปยังเพลา และไปสู่ล้อในที่สุด หน้าที่ต่อมา คือ เปลี่ยนความเร็วของตัวรถให้เพิ่มขึ้น หรือลดลง อีกหน้าที่ คือ เปลี่ยนทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวรถ เช่น เดินหน้า หรือถอยหลัง นั่นคือ หน้าที่หลักของระบบเกียร์ แต่หน้าที่หลักอีกอย่างหนึ่ง คือ ทำหน้าที่เปลี่ยนความเร็วของตัวรถให้เพิ่มขึ้น เพราะกำลังของเครื่องยนต์ที่มีนั้นพอตัว สามารถนำพารถไปได้ด้วยความเร็วระดับหนึ่งเท่านั้น เหมือนจักรยานที่ไม่มีเกียร์ เวลาเราต้องการเพิ่มความเร็ว จะต้องออกแรงในการปั่นให้เร็วขึ้น เพื่อให้ความเร็วเพิ่มขึ้น ลองคิดดูว่า ถ้ารถคันนั้น ต้องวิ่งด้วยรอบเครื่องยนต์สูงๆ ในความเร็วสูงสุดแค่ระดับหนึ่งตลอดเวลา สิ่งที่ตามมา คือ เรื่องความสึกหรอของเครื่องยนต์ และความสิ้นเปลืองน้ำมัน เช่น รถที่วิ่งด้วยเกียร์ 1 เกียร์เดียว อาจจะวิ่งได้แค่ 50 กม./ชม. ที่รอบเครื่องยนต์ 5,000-5,500 รตน. เราไม่สามารถวิ่งด้วยความเร็วอย่างนี้ได้ตลอด

ระบบเกียร์มีหน้าที่เปลี่ยนความเร็ว พูดง่ายๆ คือ สามารถเพิ่มความเร็วของตัวรถให้สูงขึ้น ด้วยการเพิ่มอัตราทดเกียร์ เช่น 5 และ 6 เกียร์ หรือมากกว่า เพื่อให้เครื่องยนต์ไม่ต้องทำงานหนักมากเกินไป แต่ได้ความเร็วที่เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกับจักรยานที่มีเกียร์ เราสามารถเพิ่มความเร็วได้ โดยใช้แรงในการปั่นเท่าเดิม ทำให้ขับขี่ได้ระยะทางไกล ด้วยความเร็วที่สูงกว่า โดยไม่หมดแรงไปเสียก่อน และเกียร์โอเวอร์ดไรฟ (OVER DRIVE) คืออะไร ?

ชื่อนี้เราได้ยินกันบ่อยมาก เกียร์โอเวอร์ดไรฟ คือ เกียร์ที่มีอัตราทดที่ต่ำกว่า 1:1 คำว่า 1:1 คืออะไร ? 1ตัวหน้า คือ รอบการหมุนของเครื่องยนต์ ส่วน 1 ตัวหลัง คือ รอบการหมุนของเกียร์ 1:1 ก็คือ เมื่อเครื่องยนต์หมุน 1 รอบเกียร์ก็จะหมุน 1 รอบพอดีเหมือนกัน เกียร์โอเวอร์ดไรฟ จะมีอัตราทดที่ต่ำกว่า 1 ถ้าเราดูในแคทาลอก เราจะเห็นเกียร์สุดท้าย มีอัตราทดต่ำกว่า 1:1 เช่น 0.90:1 นั่นก็หมายความว่า เครื่องยนต์หมุน 0.90 รอบ ล้อจะหมุน 1 รอบ นั้นก็เพื่อต้องการลดรอบเครื่องยนต์ที่ความเร็วปลาย ซึ่งเป็นช่วงความเร็วลอยตัว การลดรอบเครื่องยนต์ลงได้อย่างน้อย 200-300 รตน. สามารถลดความสิ้นเปลือง ลดเสียงการทำงานของเครื่องยนต์ ลดการสึกหรอ ฯลฯ

เกียร์มีกี่ประเภท ?

ถ้าแบ่งตามหลักการทำงาน จะสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภทด้วยกัน คือ

เกียร์ธรรมดา แบบใช้คลัทช์แผ่นแห้ง
เกียร์อัตโนมัติ ที่ใช้ทอร์คคอนเวอร์เตอร์ การส่งต่อกำลังจากเครื่องยนต์จะใช้ชุดทอร์คคอนเวอร์เตอร์ เป็นตัวถ่ายทอดกำลัง โดยใช้แรงดันของน้ำมันภายในตัวส่งถ่ายกำลัง แต่มีการแบ่งย่อยออกไปอีก อย่างเกียร์ธรรมดา แบบคลัทช์แผ่นแห้งนั้น แบ่งได้เป็น 2 แบบ

1. เกียร์ธรรมดา ข้อดี คือ มีการสูญเสียกำลังจากเครื่องยนต์ที่ส่งผ่านมายังระบบเกียร์น้อย เพราะใช้คลัทช์แบบแผ่นฝืดที่ถ่ายทอดกำลังจากฟลายวีล มายังเกียร์โดยตรง ทนทาน ดูแลรักษา และซ่อมแซมง่าย ด้วยข้อดีแบบนี้เราจะเห็นได้ว่า รถที่มีสมรรถนะสูงๆ กำลังเครื่องยนต์มากๆ หรือรถแข่ง จะใช้เกียร์ธรรมดาเป็นส่วนใหญ่ ต่อมามีการพัฒนาไปสู่การนำระบบไฟฟ้ามาช่วยเปลี่ยนเกียร์ เป็นเทคโนโลยีที่ถ่ายทอดมาจากสนามแข่งขันรถ F1 นั่นเอง เราเรียกระบบนี้ว่า เกียร์ธรรมดาแบบอัตโนมัติ การทำงานของเกียร์ระบบนี้ ยังคงใช้การตัดต่อกำลังด้วยคลัทช์แบบแผ่นแห้ง เหมือนเกียร์ธรรมดา แต่เพิ่มระบบไฟฟ้าที่ควบคุมด้วยกล่องสมองกล หรือ ECU เพื่อใช้ในการควบคุมการเปลี่ยนเกียร์ ลักษณะการเปลี่ยนเกียร์นั้น ใช้หลักเกณฑ์การทำงานในการเปลี่ยนเกียร์แบบเกียร์อัตโนมัติ โดยใช้ความเร็วของตัวรถ องศาของคันเร่ง น้ำหนักบรรทุก เป็นเงื่อนไขในการปรับเปลี่ยนเกียร์ให้เหมาะสมกับความเร็ว จังหวะการตัดต่อ และเปลี่ยนเกียร์นั้น มีการคำนวณออกมาแล้ว ให้มีจังหวะการทำงานใกล้เคียงกับการเหยียบและถอนคลัทช์ของมนุษย์มากที่สุด เพื่อความนุ่มนวลในการถ่ายทอดกำลัง

ที่เห็นมีใช้อย่างแพร่หลาย ก็คือ ในซูเพอร์คาร์ อย่าง แฟร์รารี ส่วนรถที่คนส่วนใหญ่เอื้อมถึง ก็คือ อัลฟา โรเมโอ 156 ที่เรียกระบบของตัวเองว่า เซเลสปีด (SALESPEED) ส่วนค่าย บีเอมดับเบิลยู ก็มีการพัฒนาขึ้นเช่นกัน โดยใช้ชื่อระบบว่า เอสเอมจี (SMG) หลักการทำงานของระบบเกียร์แบบนี้ เพราะต้องการการถ่ายทอดกำลังที่มีประสิทธิภาพสูงสุด แต่ต้องการเพิ่มฟังค์ชันอัตโนมัติเข้าไป เพื่อให้ผู้ขับขี่เกิดความสะดวกสบายมากขึ้น และที่สำคัญก็คือ การควบคุมการเปลี่ยนเกียร์ด้วยระบบอัตโนมัตินี้ มีความฉับไวและเที่ยงตรงกว่า ซึ่งการเปลี่ยนเกียร์โดยมนุษย์นั้นมีโอกาสเกิดความผิดพลาด และการใช้เวลาในการเปลี่ยนเกียร์ไม่เท่ากันทุกๆ เกียร์

2. เกียร์อัตโนมัติ ระบบนี้เกียร์จะเปลี่ยนตำแหน่งเอง ตามความเร็วรอบเครื่องยนต์ องศาลิ้นเร่ง น้ำหนักบรรทุก ฯลฯ การตัดต่อกำลังจากเครื่องยนต์ไปยังระบบเกียร์ใช้ทอร์คคอนเวอร์เตอร์ ซึ่งใช้น้ำมันเป็นตัวส่งถ่ายกำลัง ข้อเสียของเกียร์อัตโนมัติที่ใช้ทอร์คคอนเวอร์เตอร์ คือ มีการสูญเสียกำลังจากเครื่องยนต์มากกว่า เพราะต้องใช้กำลังจากเครื่องยนต์ส่วนหนึ่งไปสร้างแรงดัน ทำให้ไม่สามารถถ่ายทอดกำลังลงสู่พื้นได้อย่างเต็มที่ และเมื่อเครื่องยนต์มีกำลังสูงมากๆ ระบบเกียร์อัตโนมัติอาจจะไม่สามารถทนทานต่อกำลังสูงๆ ได้ บรรดาซูเพอร์คาร์ จึงหันมาใช้ระบบส่งกำลังแบบคลัทช์แผ่นแห้ง ที่ควบคุมการเปลี่ยนเกียร์ด้วยระบบอัตโนมัติแทน

ทิพทรอนิค มัลทิทรอนิค สปอร์ทรอนิค คืออะไร ?

เรื่องนี้กลายเป็นเรื่องที่ถกเถียง และกลายเป็นความเข้าใจผิด คิดว่ามีระบบเกียร์ที่หลากหลายรูปแบบ ทั้งที่จริงแล้ว มันก็คือ “เกียร์อัตโนมัติ” ที่มีฟังค์ชันหนึ่งที่สามารถ “เปลี่ยนเกียร์ได้เหมือนเกียร์ธรรมดา” แม้ว่าฟังค์ชันการเปลี่ยนเกียร์ ในตำแหน่ง + หรือ – ที่คันเกียร์ หรืออาจจะมีที่พวงมาลัยด้วยก็ตาม คนส่วนใหญ่จะสับสนกับเกียร์อัตโนมัติ ที่ผู้ขับขี่สามารถเปลี่ยนเกียร์เองได้ว่า “เปลี่ยนเกียร์ได้เหมือนเกียร์ธรรมดา” ตามคำโฆษณาของบริษัทรถยนต์ต่างๆ แต่ไม่ได้หมายความว่า เปลี่ยนเกียร์ได้เหมือนเกียร์ธรรมดา เพราะลักษณะการส่งถ่ายกำลัง ก็ยังคงใช้ทอร์คคอนเวอร์เตอร์อยู่ ซึ่งนั่นก็คือ เกียร์อัตโนมัติ บางค่ายออกแบบมาให้การเปลี่ยนตำแหน่งเกียร์สูงขึ้นนั้น มีการออกแบบให้ระบบไม่ยอมเปลี่ยนเกียร์สูงให้ แม้ผู้ขับขี่จะลากรอบจนทะลุเรดไลน์ หรือเมื่อผู้ขับขี่ไม่เปลี่ยนเกียร์ ระบบจะตัดการจ่ายน้ำมันเพื่อไม่ให้รอบสูงมากจนอันตราย

บางค่ายก็ออกแบบให้มีการเปลี่ยนเกียร์ เมื่อผู้ขับขี่ลืม หรือไม่ยอมเปลี่ยนเกียร์เอง ระบบจะทำการเปลี่ยนเกียร์สูงขึ้นให้ เพื่อป้องกันความเสียหายที่จะเกิดกับระบบเกียร์ แม้บางค่ายจะออกแบบมาเพื่อต้องการให้มีความรู้สึกเหมือนเกียร์ธรรมดา คือ จะไม่ยอมเปลี่ยนเกียร์สูงเมื่อถึงย่านเรดไลน์ จนกว่าผู้ขับขี่จะเปลี่ยนเกียร์สูงขึ้นเอง แต่เมื่อมีการลดความเร็วลง จนเหลือความเร็วต่ำมากๆ หรือจอดรถสนิท ระบบก็จะเปลี่ยนมาเป็นเกียร์ 1 หรือ 2 ให้ สามารถออกตัวได้ทันที เพื่อป้องกันอันตราย หรืออุบัติเหตุ กรณีผู้ขับขี่เหยียบเบรคฉุกเฉิน และต้องการออกตัวในทันที เพื่อหลบหลีกอุบัติเหตุ แม้ว่าผู้ผลิตต้องการให้การเปลี่ยนเกียร์มีความรู้สึกใกล้เคียงเกียร์ธรรมดา แต่สิ่งหนึ่งที่ต้องมาก่อนเสมอ นั่นคือ เรื่องของความปลอดภัยในการใช้งานจึงอยากบอกคุณผู้อ่านว่า ระบบเกียร์ที่ยังใช้ทอร์คคอนเวอร์เตอร์ แม้จะมีปุ่ม คันโยก แป้นสำหรับเปลี่ยนเกียร์ที่พวงมาลัย อย่าคิดว่ามันมีระบบเปลี่ยนเกียร์เหมือนเกียร์ธรรมดา ควรจะเรียกว่ามันเป็นฟังค์ชันหนึ่งของเกียร์อัตโนมัติ ที่ทำให้ผู้ขับเปลี่ยนหรือเลือกเปลี่ยนเกียร์ได้เองมากกว่า

เกียร์อัตโนมัติ CVT

เกียร์ CVT ย่อมาจาก CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION หรือเกียร์ที่มีอัตราทดแปรผัน บ้างก็เรียกว่า เกียร์แบบอัตราทดแบบต่อเนื่อง ข้อดีของเกียร์แบบนี้ คือ นุ่มนวล และการถ่ายทอดกำลังที่มีประสิทธิภาพ ส่งผลในเรื่องของความประหยัดเชื้อเพลิง รวมถึงสามารถลดขนาดของเกียร์ให้มีขนาดเล็กลง นั่นก็เป็นเหตุผลว่า ข้อดีของการส่งถ่ายกำลังแบบแปรผันนี้ จะช่วยเพิ่มความนุ่มนวลในการทำงาน และลดขนาดเกียร์ลงได้มาก เพราะไม่ต้องมาเปลี่ยนทีละอัตราทด จากการออกแบบให้มี “สายพานโลหะ” ทำด้วยเหล็กกล้าประเภท “ไฮสเตรนธ์ สตีล” (HIGH STRENGTH STEEL) คล้องอยู่กับ “พูลเลย์” ที่ทำด้วยโลหะชนิดเดียวกันเป็นตัวขับและตัวตาม ความลับในการเปลี่ยนอัตราทดอยู่ที่ตัวพูลเลย์ ตัวขับ และตัวตามนี่ละ

อย่างที่บอกไปข้างต้นว่า ตอนออกตัวรถต้องการแรงบิดมาก เฟืองขับต้องใหญ่ เฟืองตามต้องเล็ก เกียร์ CVT ที่มีพูลเลย์ 2 ตัว คือ ตัวขับ (PRIMARY PULLEY) และตัวตาม (SECONDARY PULLEY) มันก็ใช้หลักการเดียวกันนี้ เมื่อออกตัว พูลเลย์ด้านขับจะขยับตัวเข้าหากัน เพื่อเลื่อนสายพานให้ขึ้นอยู่ชิดขอบพูลเลย์ เหมือนกับการใช้เฟืองใหญ่ ส่วนพูลเลย์ด้านตามก็จะกางตัวออกให้สายพานลงไปชิดแกนหมุน เพื่อให้เหมือนกับเฟืองตัวเล็กนั่นเอง เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น เฟืองขับก็จะค่อยๆ ลดขนาดลง ในขณะที่เฟืองตามค่อยๆ โตขึ้น ซึ่งเป็นไปอย่างนุ่มนวล ไม่มีอาการสะดุด หรือกระตุก การทำงานจะควบคุมด้วยวงจรอีเลคทรอนิคส์ คอมพิวเตอร์ ซึ่งให้ความแม่นยำสูง

อันที่จริงเกียร์แบบนี้ ไม่มีตำแหน่งเกียร์ว่าจะเป็น 4, 5 หรือ 6 เกียร์ แต่การที่ผู้ผลิตนำมาโฆษณาก็เพราะต้องการให้ผู้คนรู้สึกว่า ระบบนี้ไม่ได้แตกต่างจากระบบเกียร์อัตโนมัติทั่วไป รวมถึงการเพิ่มตำแหน่งเกียร์ให้มากขึ้นกว่าปกตินั้น ก็กลายเป็นสิ่งที่ดึงดูด ทั้งที่จริงสามารถออกแบบให้มีอัตราทดเท่าไรก็ได้ไม่จำกัด

เกียร์อัตโนมัติ ดูแลรักษาไม่ยาก

เกียร์อัตโนมัติ มีการทำงานที่ซับซ้อน เต็มไปด้วยชิ้นส่วนเล็กๆ มากมาย ดังนั้นจำเป็นต้องมีการดูแลรักษาอย่างเหมาะสม เพื่อให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนาน และลดความเสียหายโดยไม่จำเป็น การดูแลรักษาไม่ใช่เรื่องยาก แต่ความเสียหายอาจเกิดได้โดยรู้เท่าไม่ถึงการณ์ เรามีวิธีการดูแลรักษาเกียร์อัตโนมัติ อย่างง่ายๆ มาแนะนำ

ประการแรก คือ สามารถลดความเสียหายของชิ้นส่วนภายใน และที่สำคัญ ช่วยลดความสิ้นเปลืองได้ อย่างมีประสิทธิภาพ และการออกตัวอย่างกระโชกโฮกฮากนั้น จะทำให้เกียร์สึกหรอเร็ว เห็นได้ชัดๆ คือ ผ้าคลัทช์ไหม้หรือลื่นก่อนเวลาอันสมควร ไม่สตาร์ทเครื่องยนต์ทิ้งไว้เฉยๆ เพราะทำให้เกิดมลพิษโดยไม่จำเป็น แต่การอุ่นเครื่องยนต์ให้ถึงอุณหภูมิ ถือว่าเป็นเรื่องดี เราสามารถอุ่นเครื่องยนต์ได้ โดยไม่ต้องติดเครื่องอยู่กับที่ เมื่อเครื่องยนต์ติดและไฟเตือนต่างๆ ดับลง สามารถออกรถได้ แต่ต้องใช้ความเร็วต่ำสักครู่หนึ่ง จนมาตรวัดความร้อนของเครื่องยนต์อยู่ในระดับปกติ และเป็นการวอร์มเกียร์ให้ถึงอุณหภูมิใช้งานเร็วขึ้น เมื่อมีการบรรทุกหนัก หรือต้องขึ้นทางชันมากๆ ควรเลื่อนตำแหน่งเกียร์มาที่เกียร์ต่ำ เช่น L หรือ L2 เพื่อรักษารอบเครื่องให้คงที่ ป้องกันไม่ให้เครื่องยนต์ และระบบเกียร์ทำงานหนักจนเกินไป

การเปลี่ยนถ่ายน้ำมันเกียร์ ควรทำตามคำแนะนำในคู่มือประจำรถ บางค่ายกำหนดเป็นระยะทาง บางค่ายจะมีการกำหนดระยะเวลาร่วมด้วย เช่น ต้องเปลี่ยนน้ำมันเกียร์ทุก 40,000 กม. หรือ 24 เดือน บางค่ายก็บอกเพียงอย่างใดอย่างหนึ่งเท่านั้น ในการใช้งานจริง โดยเฉพาะรถที่ใช้ในเมืองหลวงที่มีการจราจรติดขัด การเปลี่ยนน้ำมันเกียร์เร็วขึ้นเป็นสิ่งจำเป็น ด้วยอากาศที่ร้อนจัดมีความชื้นสูง และพื้นถนนที่ร้อนมากๆ ทำให้น้ำมันเกียร์เสื่อมเร็วกว่าปกติ การเปลี่ยนน้ำมันเกียร์ก่อนเวลาเล็กน้อย ช่วยยืดอายุการใช้งานของชิ้นส่วนได้ นั่นเท่ากับว่า เป็นการลดค่าใช้จ่ายที่ไม่จำเป็น

นอกจากนี้ผู้ใช้รถที่มีระบบขับเคลื่อน 4 ล้อ เกียร์อัตโนมัติ ต้องมีการศึกษาการใช้งานให้ดี เพราะเกียร์อัตโนมัติเมื่อใช้ร่วมกับระบบขับเคลื่อน 4 ล้อนั้น ต้องระมัดระวังมากขึ้น เพื่อป้องกันไม่ให้เกียร์เสียหายโดยรู้เท่าไม่ถึงการณ์ โดยเฉพาะเวลาลงทางชัน เกียร์อัตโนมัติจะมีเอนจินเบรคน้อยมากๆ เมื่อเทียบกับเกียร์ธรรมดา ต้องมีทักษะในการควบคุมรถดีพอ เพื่อป้องกันไม่ให้เกิดความเสียหาย ทั้งต่อระบบเกียร์ และส่วนอื่นๆ ของตัวรถ

เรื่องโดย : พหลฯ 30
นิตยสาร 4WHEELS ฉบับเดือน พฤศจิกายน ปี 2550
คอลัมน์ : DIY…คุณทำเองได้