เปรียบเทียบเกียร์อัตโนมัติ: ซีเควนเชียล, คลัตช์คู่, CVT

ระบบเกียร์อัตโนมัติกำลังได้รับความนิยมในหมู่เจ้าของรถ ประเภทหลักของการส่งสัญญาณดังกล่าวคืออะไรและข้อดีและข้อเสียของพวกเขาคืออะไร?

สหรัฐอเมริกาถือเป็นแหล่งกำเนิดของเกียร์อัตโนมัติ ย้อนกลับไปในปี 1904 บริษัทบอสตันได้เสนอระบบอัตโนมัติสองสปีด การทำงานของกลไกนี้เป็นที่ยอมรับว่าไม่น่าเชื่อถือมาก แต่แนวคิดนี้พบว่ามีพื้นดินอุดมสมบูรณ์และการออกแบบประเภทต่างๆ พร้อมการเปลี่ยนเกียร์อัตโนมัติเริ่มปรากฏให้เห็นในสหรัฐอเมริกา

อย่างไรก็ตาม เกียร์อัตโนมัติชุดแรกซึ่งคล้ายกับการออกแบบและการใช้งานกับการส่งสัญญาณสมัยใหม่ ปรากฏขึ้นก่อนสงครามโลกครั้งที่สองเท่านั้น เป็นเกียร์ไฮดรา-มาติคที่ออกแบบโดยเจนเนอรัล มอเตอร์ส

ค้า

เกียร์ไฮดรอลิค

ในบรรดาเกียร์อัตโนมัติ ส่วนใหญ่ (จนถึงตอนนี้) คือระบบส่งกำลังไฮดรอลิก นี่เป็นกลไกที่ซับซ้อนซึ่งส่วนใหญ่มักประกอบด้วยชุดตัวแปลงแรงบิดหรือตัวแปลงแรงบิดที่มีเฟืองดาวเคราะห์หลายตัว

เกียร์ในเฟืองดาวเคราะห์เชื่อมต่อหรือล็อคด้วยคลัตช์แรงเสียดทานที่เหมาะสมและเบรกแบบหลายดิสก์ (หลายดิสก์) หรือแบบวงแหวน ในกรณีนี้องค์ประกอบบังคับของเกียร์ไฮดรอลิกคือน้ำมันซึ่งถูกเทลงในกระปุกเกียร์อย่างสมบูรณ์

การเปลี่ยนเกียร์ทำได้โดยการปิดกั้นชุดเกียร์ของดวงอาทิตย์หลายชุดที่มีปฏิสัมพันธ์กับล้ออิสระ ดิสก์คลัตช์ (โดยปกติคือหลายดิสก์) แถบเบรก และองค์ประกอบแรงเสียดทานอื่นๆ ที่ขับเคลื่อนด้วยไดรฟ์ไฮดรอลิก

ดูเพิ่มเติม: ระบบรักษาเสถียรภาพ ESP - ตรวจสอบวิธีการทำงาน (วิดีโอ) 

การออกแบบการพัฒนาของระบบส่งกำลังแบบไฮดรอลิกคือระบบส่งกำลังด้วยไฟฟ้าพลังน้ำ (เช่น ฟังก์ชั่นของอัตราทดเกียร์เพิ่มเติม ที่เรียกว่าคิกดาวน์) และการส่งสัญญาณที่ควบคุมด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ ในกรณีนี้ กระปุกเกียร์สามารถมีโหมดการทำงานได้หลายแบบ เช่น กีฬาหรือความสะดวกสบาย

เพิ่มจำนวนอัตราทดเกียร์ด้วย เครื่องจักรไฮดรอลิกเครื่องแรกมีอัตราทดเกียร์สามระดับ ปัจจุบันมีเกียร์ห้าหรือหกเกียร์ แต่มีการออกแบบที่มีเก้าเกียร์อยู่แล้ว

เกียร์อัตโนมัติชนิดพิเศษคือเกียร์ซีเควนเชียล (หรือที่เรียกว่าเกียร์กึ่งอัตโนมัติ) ในกลไกประเภทนี้ สามารถเปลี่ยนเกียร์ได้โดยใช้คันโยกที่เคลื่อนที่ไปข้างหน้าหรือข้างหลังเท่านั้นและเปลี่ยนเกียร์ขึ้นหรือลงหนึ่งเกียร์ หรือใช้แป้นควบคุมที่พวงมาลัย

วิธีแก้ปัญหานี้เป็นไปได้เนื่องจากการใช้ไมโครโปรเซสเซอร์อิเล็กทรอนิกส์ที่ควบคุมการทำงานของกระปุกเกียร์ กระปุกเกียร์แบบซีเควนเชียลมักใช้ในรถยนต์ฟอร์มูล่า 1 และมักพบในรถยนต์ที่ใช้งานจริง เช่น Audi, BMW, Ferrari  

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญ

Vitold Rogovsky เครือข่าย ProfiAuto:

– ข้อได้เปรียบของเกียร์อัตโนมัติไฮดรอลิกเหนือสิ่งอื่นใด คือ ความสะดวกสบายในการขับขี่ กล่าวคือ ไม่จำเป็นต้องเปลี่ยนเกียร์ด้วยตนเอง นอกจากนี้ระบบส่งกำลังประเภทนี้ยังช่วยปกป้องเครื่องยนต์จากการบรรทุกเกินพิกัด หากใช้เกียร์อย่างถูกต้อง กระปุกเกียร์จะปรับตามความเร็วรอบเครื่องยนต์และเลือกเกียร์ที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม ข้อเสียเปรียบหลักของกลไกคือการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงสูง ระบบเกียร์อัตโนมัติมีขนาดใหญ่และหนัก ดังนั้นจึงเหมาะกับเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ที่มีกำลังสูงเป็นหลัก ซึ่งทำงานได้ดีมาก ข้อเสียบางประการของการส่งสัญญาณเหล่านี้คือความจริงที่ว่าสำเนาที่ใช้แล้วสามารถพบได้ในตลาดรอง

กระปุกเกียร์แบบแปรผันอย่างต่อเนื่อง

การส่งแบบแปรผันอย่างต่อเนื่องเป็นเกียร์อัตโนมัติชนิดหนึ่ง แต่มีอุปกรณ์ที่ค่อนข้างเฉพาะเจาะจง มีสองวิธีแก้ปัญหา - กระปุกเกียร์ดาวเคราะห์แบบดั้งเดิมและกระปุกเกียร์ CVT (Continuously Variable Transmission) ที่ใช้กันทั่วไปในปัจจุบัน

ในกรณีแรก เฟืองดาวเคราะห์มีหน้าที่เปลี่ยนเกียร์ การออกแบบชวนให้นึกถึงระบบสุริยะในขนาดย่อ ในการเลือกเกียร์ จะใช้ชุดเกียร์ ซึ่งใหญ่ที่สุดมีตาข่ายภายใน (เรียกว่าเฟืองวงแหวน) ในอีกทางหนึ่ง มีล้อกลาง (ที่เรียกว่าดวงอาทิตย์) อยู่ข้างใน ซึ่งเชื่อมต่อกับเพลาหลักของกระปุกเกียร์ และเฟืองอื่นๆ (เช่น ดาวเทียม) ที่อยู่รอบๆ Gears ถูกเปลี่ยนโดยการปิดกั้นและมีส่วนร่วมกับแต่ละองค์ประกอบของเฟืองดาวเคราะห์

ดูเพิ่มเติมที่: ระบบสตาร์ท-สต็อป ประหยัดได้จริงหรือ? 

ในทางกลับกัน CVT เป็น CVT ที่มีการส่งตัวแปรอย่างต่อเนื่อง มีล้อเอียงสองชุดที่เชื่อมต่อกันด้วยสายพานวีหรือโซ่แบบหลายดิสก์ กรวยเข้าหากันขึ้นอยู่กับความเร็วของเครื่องยนต์นั่นคือ เส้นผ่านศูนย์กลางของสายพานสามารถปรับได้ สิ่งนี้จะเปลี่ยนอัตราทดเกียร์

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญ

Vitold Rogovsky เครือข่าย ProfiAuto:

– CVT เนื่องจากขนาดค่อนข้างเล็กและน้ำหนักเบา จึงถูกนำมาใช้ในรถยนต์ขนาดกระทัดรัดและซิตี้คาร์ที่มีเครื่องยนต์ขนาดเล็กกว่า ข้อดีของการส่งสัญญาณเหล่านี้คือไม่ต้องบำรุงรักษา ไม่แนะนำให้เปลี่ยนน้ำมันเครื่องและสามารถทนต่อระยะทางเดียวกับเครื่องยนต์ นอกจากนี้ จังหวะการเปลี่ยนเกียร์แทบจะมองไม่เห็น พวกมันไม่แพงเท่ากล่องไฮดรอลิกและไม่ได้เพิ่มราคาของรถมากนัก ในทางกลับกัน ข้อเสียที่ใหญ่ที่สุดคือความล่าช้าอย่างมากในปฏิกิริยาต่อการกดคันเร่ง เช่น การสูญเสียพลังงาน. นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงที่เพิ่มขึ้น ระบบเกียร์ CVT ไม่เหมาะกับเครื่องยนต์เทอร์โบ

สำหรับคลัตช์สองตัว

ระบบส่งกำลังแบบคลัตช์คู่มีอาชีพการงานมาหลายปีแล้ว กระปุกเกียร์ดังกล่าวปรากฏตัวครั้งแรกในตลาดเมื่อต้นศตวรรษนี้ในรถยนต์โฟล์คสวาเกน ถึงแม้ว่าก่อนหน้านี้จะเคยพบในรถแรลลี่และรถแข่งของปอร์เช่ก็ตาม นี่คือกระปุกเกียร์ DSG (Direct Shift Gearbox) ปัจจุบันผู้ผลิตหลายรายมีกล่องดังกล่าวอยู่แล้ว ในรถยนต์ Volkswagen Group เช่นเดียวกับใน BMW หรือ Mercedes AMG หรือ Renault (เช่น Megane และ Scenic)

เกียร์คลัตช์คู่เป็นการผสมผสานระหว่างเกียร์ธรรมดาและเกียร์อัตโนมัติ กระปุกเกียร์สามารถทำงานได้ทั้งในโหมดอัตโนมัติเต็มรูปแบบและด้วยฟังก์ชั่นเปลี่ยนเกียร์ธรรมดา

คุณลักษณะการออกแบบที่สำคัญที่สุดของระบบส่งกำลังนี้คือคลัตช์สองตัว กล่าวคือ แผ่นคลัตช์ซึ่งอาจเป็นแบบแห้ง (เครื่องยนต์ที่อ่อนแอกว่า) หรือแบบเปียก โดยทำงานในอ่างน้ำมัน (เครื่องยนต์ที่มีกำลังมากกว่า) คลัตช์หนึ่งรับผิดชอบเกียร์คี่และเกียร์ถอยหลัง คลัตช์อีกตัวรับผิดชอบเกียร์ที่สม่ำเสมอ ด้วยเหตุผลนี้ เราสามารถพูดถึงกระปุกเกียร์แบบขนานสองชุดที่อยู่ในกล่องทั่วไปได้

ดูเพิ่มเติม: ระยะวาล์วแปรผัน ให้อะไรและได้กำไร 

นอกจากคลัตช์สองตัวแล้ว ยังมีเพลาคลัตช์สองอันและเพลาหลักอีกสองอัน ด้วยการออกแบบนี้ เกียร์ที่สูงขึ้นถัดไปยังคงพร้อมสำหรับการสู้รบในทันที ตัวอย่างเช่น รถกำลังวิ่งในเกียร์สาม และเกียร์สี่ถูกเลือกไว้แล้วแต่ยังไม่ทำงาน เมื่อถึงแรงบิดในการเปลี่ยนเกียร์ที่เหมาะ คลัตช์คี่สำหรับเกียร์สามจะเปิดขึ้นและคลัตช์คู่จะปิดสำหรับเกียร์สี่ ดังนั้นล้อของเพลาขับจะยังคงรับแรงบิดจากเครื่องยนต์ต่อไป กระบวนการเปลี่ยนใช้เวลาประมาณสี่ร้อยวินาที ซึ่งน้อยกว่าการกะพริบตา

เกียร์คลัตช์คู่เกือบทั้งหมดมีโหมดการทำงานเพิ่มเติม เช่น "Sport"

ตามที่ผู้เชี่ยวชาญ

Vitold Rogovsky เครือข่าย ProfiAuto:

– ไม่มีการหยุดชะงักของแรงบิดในการส่งคลัตช์คู่ ด้วยเหตุนี้รถจึงมีอัตราเร่งที่ดีมาก นอกจากนี้ เครื่องยนต์ยังทำงานในช่วงแรงบิดที่เหมาะสม นอกจากนี้ยังมีข้อดีอีกประการหนึ่งคือการสิ้นเปลืองน้ำมันเชื้อเพลิงต่ำกว่าเกียร์ธรรมดาในหลายกรณี ประการสุดท้าย กระปุกเกียร์คลัตช์คู่มีความทนทานมาก หากผู้ใช้ติดตามการเปลี่ยนถ่ายน้ำมันทุก ๆ 60 กม. พวกเขาจะไม่แตกหัก อย่างไรก็ตามในตลาดรองมีรถยนต์ที่มิเตอร์เปิดขึ้นและในกรณีนี้เป็นการยากที่จะรักษาอายุการใช้งานที่ถูกต้องของเกียร์ดังกล่าว ไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง คุณอาจเจอรถยนต์ที่ไม่ได้ดำเนินการตรวจสอบเหล่านี้และกระปุกเกียร์สึกหรอ ความเสียหายต่อมู่เล่มวลคู่ยังก่อให้เกิดอันตรายต่อการส่งสัญญาณเหล่านี้ เนื่องจากการสั่นสะเทือนที่ไม่ต้องการจะถูกส่งไปยังกลไกกระปุกเกียร์ ข้อเสียของการส่งสัญญาณคลัตช์คู่ก็คือราคาที่สูงเช่นกัน 

Wojciech Frölichowski