Tranmistion

2561 บทท่ี 1 โครงสรา้ งระบบส่งกาลังรถยนต์ ประเภทระบบสง่ กาลงั รถยนต์ อานาจ อ่มิ สขุ แผนกวิชาชา่ งยนต์ 1/0/2561

บทท่ี 1 โครงสรา้ งของระบบส่งกาลงั รถยนต์ (Power train System)1.1 โครงสรา้ งส่วนประกอบของระบบสง่ กาลงั รถยนต์ หนา้ ท่ีของระบบสง่ กาลงั (Power train System) คือ การถ่ายทอดการหมนุของเครื่องยนต์ ไปยังล้อ เพ่อื ใหเ้ คลื่อนทีไ่ ด้ ระหว่างทางการสง่ กาลังหมุนไปน้ี กจ็ ะผา่ นส่วนประกอบ หรอื อุปกรณ์ หลายสว่ นคือ ชดุ คลัตช์ (Clutch), ชุดเกยี ร์(Transmission), เพลาขับ (Drive shaft), ชุดเฟอื งท้าย (Differential), เพลา(Axle), ล้อ (Wheel) สาหรับรถยนต์ ทีข่ ับเคล่ือนลอ้ หนา้ จะมเี พลาขับต่อออกจากชดุ เฟืองทา้ ย ไปหมุนล้อโดยตรง การพัฒนาระบบส่งกาลงั ของรถยนต์ แต่ละบรษิ ัทผ้ผู ลติ ก็อาจแตกตา่ งกนั ไปบา้ ง แต่โดยหลักแลว้ มจี ุดประสงค์เดียวกนั คอื ส่งกาลังหมุนจากเครื่องยนตไ์ ปท่ีลอ้เคร่อื งยนต์ เพลาขับ เพลาดมุ ลอ้ชุดเกียร์ เพลากลาง ดมุระบบส่งกาลงั เฟอื งท้าย ยางและล้อ

การทางานของระบบส่งกาลงั เร่ิมต้นที่ตัวเครือ่ งยนต์หมนุ ในส่วนของเพลาข้อเหว่ียง ก็จะมแี กนตอ่ ออกมายดึ กบั ล้อช่วยแรง (Fly Wheel) เม่อื เครือ่ งยนตห์ มุน ล้อช่วยแรงก็หมุนไปด้วย ชดุ คลัตช์ (Clutch) ทตี่ ดิ ตงั้ อยู่ในระบบ จะมาชว่ ยรับแรงหมนุ นี้ส่งผ่านไปตามเพลาคลตั ช์ (Clutch shaft) เข้าไปสู่ห้องเกียร์ (Transmission)ภายในหอ้ งเกียร์ กจ็ ะมฟี นั เฟอื งโลหะ หลายขนาดแตกต่างกันไปตามความเรว็ ท่ีต้องการใช้ ประเภทของการขับเคลอ่ื นรถยนต์ ระบบส่งกาลงั จะส่งผา่ นกาลังจากเคร่อื งยนต์ไปยงั ล้อซงึ่ แบง่ ประเภทออกได้กวา้ งๆ ทั่วไปดังนี้ รูปที่ 1 2 รถยนต์เครือ่ งอยู่หน้าขบั หนา้ 1.รถยนตข์ ับเคล่ือนลอ้ หน้า และวางเครอ่ื งยนตด์ า้ นหนา้ รถ (FF = FrontEngine Front Wheel Drive) จะมีเพลาซา้ ย - ขวา ต่อออกจากชดุ เฟอื งท้าย ไปหมุนล้อ (แบบน้ีไมต่ อ้ งมเี พลากลาง)

รูปท่ี 1. 3 รถยนต์เครอื่ งอยู่หลังขับหลัง 2.รถยนต์เคร่ืองอยหู่ ลงั ขบั หลัง (RR = Rear Engine Rear Wheel Drive)สาหรับรถยนตข์ บั เคลือ่ นลอ้ หลงั และวางเครือ่ งยนต์ชว่ งหลังรถ กไ็ มจ่ าเป็นต้องมเี พลากลาง นยิ มใช้กันน้อยมาก รปู ที่ 1.4 รถยนต์เครอ่ื งอยหู่ น้าขบั หลัง 3. รถยนต์เครอ่ื งอยหู่ นา้ ขบั หลัง (FR = Front Engine Rear Wheel Drive)รถยนต์ขับเคลอื่ นลอ้ หลงั และวางเคร่ืองยนต์ด้านหน้ารถจะมเี พลากลาง ต่อออกจากห้องเกียร์ ไปสูช่ ดุ เฟืองท้ายทต่ี ดิ ตงั้ ไว้ด้านหลงั รถ แล้วต่อเพลาขับ ซา้ ย-ขวา ออกจากชดุ เฟอื งท้าย

รูปท่ี 1.5 รถยนต์เครอื่ งอยกู่ ลางขับหลัง 4.รถเครอื่ งกลางขบั หลงั (MR = Midship Engine Rear Wheel Drive)จุดเด่น คอื การจดั ให้น้าหนกั ส่วนใหญอ่ ย่รู ะหว่างลอ้ หน้าและลอ้ หลัง เพอ่ื ให้จุดศนู ย์ถ่วงอยตู่ รงกลางรถ ข้อเสยี คอื มีเนือ้ ท่ีใช้ประโยชนน์ อ้ ยและเสียงรบกวนจากเครื่องยนต์มีมาก รปู ท่ี 1.6 รถยนต์ขบั เคล่ือน 4 ล้อ 5. รถยนต์ขบั เคลื่อน 4 ลอ้ (4 WD = Four Wheel Drive) มีแรงฉุดในการขับเคลอ่ื นจะมีประสทิ ธิภาพสูงข้นึ ไมล่ ื่นไถลโดยเฉพาะการใช้งานบนถนนท่ีไม่เรยี บขรขุ ระ เปน็ หลุมเปน็ บอ่ ทางปนี ปา่ ย หลม่ โคลนทางโค้งและถนนลืน่ จะได้ประโยชน์จากการขบั เคลอ่ื น 4 ลอ้ ดที ีส่ ุด

คลตั ช์ (Clutch) ส่วนประกอบคลตั ช์รถยนต์ 1. แป้ นเหยยี บคลตั ช์ 2. กา้ นดนั 3. แม่ป๊ัมคลตั ช์ตวั บน 4. ท่อทางน้ามนั 5. ป๊ัมคลตั ชต์ วั ล่าง 6. กา้ มปคู ลตั ช์ (ตีนผี) 7. ชุดกดคลตั ช์ รูปท่ี 1.7 แสดงส่วนประกอบของคลตั ชร์ ถยนต์ คลัตช์รถยนต์ทาหนา้ ท่ีเปน็ อปุ กรณเ์ ชือ่ มต่อระหวา่ งเครื่องยนต์กบั ชุดเฟืองเกยี ร์ซึง่ เป็นชดุ เฟอื งทดกาลงั ทจี่ ะใช้ในการขับเคลื่อนรถยนต์ ในชุดเฟอื งเกยี รข์ องรถยนต์ มีแผน่ ซงึ่ เรยี กกนั ท่ัวไปว่า แผน่ คลตั ช์อยู่ดว้ ยเมือ่ ผู้ขบั ขร่ี ถยนตเ์ หยยี บแปน้ เหยยี บคลัตช์เรยี กวา่ การตัดกาลัง และเมอ่ื ปล่อยคลัตช์เรยี กวา่ การตอ่ กาลงั เขา้ กบั ชุดเฟืองเกียร์ท่ีได้เลอื กขึ้นมาใช้ตามความตอ้ งการของผขู้ บั ขี่

กระปกุ เกยี ร์ (Transmission) รูปท่ี 1.8 แสดงส่วนประกอบของเกียร์รถยนต์ เกียร์รถยนต์ในระบบสง่ กาลังคือ เป็นอปุ กรณ์เปล่ยี นอัตราทดประกอบไปด้วยชุดเฟืองหลายๆ ชดุ ทตี่ อ่ กนั เพอื่ ให้รถยนตส์ ามารถสง่ กาลงั ขับเคล่ือนไดม้ ากขน้ึสามารถเคล่ือนทไ่ี ปดา้ นหน้าหรือถอยหลงั ก็ได้ สามารถเพม่ิ และลดแรงบิดให้กับเพลาเพอื่ ใหร้ ถยนต์มีกาลังขับเคล่ือนในระยะทเ่ี ริม่ ต้นและในขณะทีร่ ถว่ิงดว้ ยความเรว็ ที่มากขน้ึ ข้อต่อตา่ ง ๆ ของเพลากลาง (Propeller Shaft And Universal joint) 1.5.1 ข้อตอ่ เลอ่ื น (Slip joint)ร่องสไปลน์ ขอ้ ตอ่ ออ่ น ขอ้ ตอ่ เลื่อน รูปที่ 1.9 แสดงส่วนประกอบขอ้ ต่อเล่ือน

เนอ่ื งจากรถยนต์ต้องว่ิงไปตามพ้ืนถนนทไ่ี ม่ราบเรยี บ ขรุขระ ดังนั้นจงึ ทาให้การเต้นของเพลากลางเปลยี่ นแปลงไป คือเพลากลางจะต้องหดเขา้ หรือยืดออกตลอดเวลาเนือ่ งจากการเต้นขนึ้ ลงตามสภาพของผวิ ถนน จงึ จาเป็นต้องใสข่ ้อต่อเลื่อนเขา้ ไปท่ีส่วนปลายของเพลากลางด้านทา้ ยกระปกุ เกียรเ์ พือ่ ปอ้ งกนั ไมใ่ หเ้ พลาขาด โดยการเซาะรอ่ งเพลา ใหเ้ ปน็ ร่องเรยี กว่า สไปลน์ (Spline) ทาใหส้ ามารถเลือ่ นเข้าออกได้ ขอ้ ต่อออ่ น (Universal joint) ขอ้ ต่อออ่ น กากบาท รูปท่ี 1.10 แสดงส่วนประกอบขอ้ ตอ่ อ่อน ขอ้ ตอ่ อ่อนมีส่วนประกอบ คือกากบาทและชดุ ลูกปืน หรอื ท่ีเราเรยี กกันว่า\"ยอย\" เปน็ ข้อต่อส่งกาลงั สาหรับเพลาขับทจี่ ะต้องหมนุ ไปยังปลายทาง ทีต่ า่ งระนาบกนั ตวั อย่างเช่น เครอ่ื งยนต์ขับเคลอ่ื นล้อหลัง มเี คร่อื งยนต์ และชดุ เกียรอ์ ย่ชู ่วงหน้ารถแตจ่ ะต้องสง่ แรงขับไปที่เพลากลาง (Driveshaft) เพ่อื ให้ไปถึงเฟืองท้าย(Differential) ซ่งึ อยดู่ า้ นทา้ ยรถยนต์ แต่ดว้ ยระบบกันสะเทอื น (Suspensionsystem) ล้อหลงั ทาใหก้ ารขับเคลอ่ื นไปตามท้องถนนมีการกระเด้งเต้นขึน้ -ลงไปตามสภาพถนนทขี่ รขุ ระด้วยเหตุนี้ การส่งแรงขับเคล่อื นไปตามเพลาขับจากหอ้ งเกียรถ์ งึเฟืองทา้ ยจึงไม่เป็นไปตามระนาบเดยี วกนั (เพราะองศาของเฟอื งทา้ ยเปลยี่ นไปเรื่อย ๆ)ดังนนั้ จงึ ต้องใชข้ อ้ ต่อออ่ น ตดิ ตง้ั อย่บู รเิ วณจุดมมุ ท่มี กี ารเปล่ียนองศาแนวระนาบ

เพลากลาง (Propeller Shaft) พลากลางรถยนต์ทาหนา้ ท่ีถา่ ยทอดกาลงั จากกระปุกเกยี ร์ไปยงั เฟอื งท้ายสาหรับเครอ่ื งยนต์อยูห่ นา้ ขบั เคลื่อนล้อหลงั (FR) โดยมขี อ้ ต่อเล่ือนและขอ้ ต่อออ่ นจะถูกนามาใช้ในบริเวณทเ่ี พลาต่อกันเพอ่ื ให้ถา่ ยทอดกาลังไดอ้ ยา่ งราบรื่น แม้วา่ มมุ ของเพลากลางจะเปลี่ยนแปลงไป อนั เน่อื งมาจากการเคล่อื นตัว ในแนวตัง้ ของเฟืองทา้ ยขอ้ ตอ่ เลื่อน ตอ่ ไปเฟื องทา้ ยต่อไปกระปุกเกียร์ เพลากลางรปู ที่ 1.11 แสดงลกั ษณะโครงสร้างของเพลากลาง เฟืองทา้ ย (Differential)รปู ท่ี 1.12 แสดงสว่ นประกอบของเฟอื งท้าย

เฟอื งท้าย บางครั้งเรียกวา่ Final gear คืออปุ กรณ์สง่ ต่อแรงหมุนจากเพลาขับ(Axle) ไปยังดมุ ลอ้ (Hub) และในขณะเดียวกัน เฟืองท้าย จะมีอตั ราสว่ นการทดรอบดว้ ย แตจ่ ะไมส่ ามารถเปลีย่ นอตั ราสว่ นการทดรอบ เป็นหลายระดบั เหมอื นเกียร์หมายเหตุ เคร่ืองยนตข์ ับเคลอ่ื นลอ้ หน้า และวางเครื่องไว้ตามแนวขวางรถ จะไม่มีเพลากลาง (Driveshaft) เนอ่ื งจาก ระบบเกียร์ จะส่งแรงหมนุ ไปทเ่ี ฟอื งทา้ ยโดยตรงเพลาท้ายหรือเพลาขับล้อ (Rear Axle Shaft)ยางหุม้ เพลา เพลาขบั ลอ้รปู ที่ 1.13 แสดงส่วนประกอบของเพลาขบั ล้อแบบขับเคลอื่ นล้อหนา้ และแบบขบั หลงั

เพลาขับลอ้ คอื แกนโลหะท่ไี ด้รับแรงหมนุ มาจากเฟอื งท้าย (Differential) เพือ่ ส่งกาลังต่อไปให้กบั ลอ้ ขับเคล่ือนและรวมถงึ แกนเพลาท้ายประเภททีเ่ ป็นแกนโลหะแท่งยาวจากลอ้ ซา้ ยถึงล้อขวา โดยทั่วไปแลว้ เพลาขับลอ้ จะส่งแรงขบั เพยี ง 2 ลอ้ ซ่ึงเป็นการขบั เคล่อื นลอ้หลัง หรือขบั เคล่ือนลอ้ หน้าแล้วแต่บรษิ ัทผู้ผลติ