ระบบส่งกำลัง (เรียกอีกอย่างว่าเกียร์บ็อกซ์ ) เป็นอุปกรณ์เชิงกลที่คิดค้นโดยหลุยส์ เรโนลต์ (ผู้ก่อตั้งเรโนลต์ ) ซึ่งใช้ชุดเกียร์ — เกียร์สองตัวขึ้นไปทำงานร่วมกัน—เพื่อเปลี่ยนความเร็ว ทิศทางการหมุน หรือการเพิ่มหรือลดแรงบิดในเครื่องจักร^{[ 1 ] [ 2 ]}

ระบบส่งกำลังอาจมี อัตราทดเกียร์เดียวหรือคงที่หรืออาจมีอัตราทดเกียร์แปรผันได้ ระบบส่งกำลัง แบบอัตราทดแปรผันอาจมีอัตราทดเกียร์หลายค่าที่ไม่ต่อเนื่องหรืออาจเปลี่ยนแปลงได้อย่างต่อเนื่องระบบส่งกำลังแบบอัตราทดแปรผันถูกนำไปใช้ในเครื่องจักรหลายประเภท โดยเฉพาะในยานยนต์

ระบบส่งกำลังในยุคแรกๆ ได้แก่ เฟืองขับมุมฉากและเฟืองอื่นๆ ที่ใช้ในกังหันลมอุปกรณ์ที่ใช้พลังงานจากม้าและ อุปกรณ์ที่ใช้พลังงาน ไอน้ำการประยุกต์ใช้ของอุปกรณ์เหล่านี้ ได้แก่ปั๊มโรงสีและเครื่อง ยก

โดยทั่วไปแล้ว จักรยานจะใช้ ระบบเกียร์ แบบดุมล้อหรือแบบเฟืองทดแต่ในปัจจุบันมีการออกแบบนวัตกรรมอื่นๆ ที่ทันสมัยกว่านั้น

เนื่องจากแรงบิดและกำลังขับของเครื่องยนต์สันดาปภายใน (ICE) แปรผันตามความเร็วรอบดังนั้นรถยนต์ที่ขับเคลื่อนด้วย ICE จึงต้องใช้อัตราทดเกียร์หลายระดับเพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานอยู่ในช่วงกำลังที่เหมาะสมที่สุด เพื่อให้ได้กำลังสูงสุดประหยัดเชื้อเพลิงและการทำงานที่ราบรื่น นอกจากนี้ยังจำเป็นต้องใช้อัตราทดเกียร์หลายระดับเพื่อให้มีความเร่งและความเร็วที่เพียงพอสำหรับการใช้งานที่ปลอดภัยและเชื่อถือได้ที่ความเร็วทางหลวงในปัจจุบัน โดยทั่วไปแล้ว ICE จะทำงานในช่วงประมาณ 600–7000 รอบต่อนาที ในขณะที่ความเร็วของรถยนต์ต้องการให้ล้อหมุนในช่วง 0–1800 รอบต่อนาที^{[ 3 ]}

ในรถยนต์ที่ผลิตจำนวนมากในยุคแรกๆ ระบบส่งกำลังมาตรฐานจะเป็นแบบเกียร์ธรรมดาโดยผู้ขับขี่จะเลือกเกียร์ด้วยตนเองผ่านคันเกียร์ซึ่งจะเลื่อนเกียร์และกลุ่มเกียร์ไปตามแกน ตั้งแต่ปี 1939 เป็นต้นมา รถยนต์ที่ใช้ระบบเกียร์อัตโนมัติ แบบต่างๆ ก็เริ่มวางจำหน่ายในตลาดสหรัฐอเมริกา รถยนต์เหล่านี้ใช้กำลังของเครื่องยนต์เองในการเปลี่ยนอัตราทดเกียร์ตามภาระ เพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานใกล้เคียงกับความเร็วรอบที่เหมาะสมที่สุด ปัจจุบัน ระบบเกียร์อัตโนมัติถูกใช้ในรถยนต์มากกว่าสองในสามของรถยนต์ทั่วโลก และในรถยนต์ใหม่เกือบทุกคันในสหรัฐอเมริกา

รถยนต์นั่งส่วนบุคคลที่ผลิตอยู่ในปัจจุบันส่วนใหญ่ที่ใช้เครื่องยนต์เบนซินหรือดีเซล มักใช้ระบบส่งกำลังที่มีอัตราทดเกียร์เดินหน้า 4-10 เกียร์ (หรือเรียกว่าความเร็ว ) และอัตราทดเกียร์ถอยหลัง 1 เกียร์ ส่วน รถยนต์ไฟฟ้าโดยทั่วไปจะใช้ระบบส่งกำลังแบบอัตราทดคงที่หรือสองเกียร์โดยไม่มีเกียร์ถอยหลังเนื่องจากมอเตอร์ไฟฟ้าสามารถทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพในช่วงความเร็วที่กว้างกว่า ตั้งแต่ความเร็วต่ำไปจนถึงหยุดนิ่ง และสามารถเปลี่ยนทิศทางได้ด้วยระบบไฟฟ้า รถยนต์ไฟฟ้าที่มีเพลาขับมากกว่าหนึ่งเพลา มักจะมีมอเตอร์และระบบส่งกำลังแยกกันสำหรับด้านหน้าและด้านหลัง แทนที่จะใช้เพลาขับตามแนวยาว

ระบบส่งกำลังที่ง่ายที่สุดใช้อัตราส่วนคงที่เพื่อลดเกียร์หรือเพิ่มความเร็ว บางครั้งอาจใช้ร่วมกับการเปลี่ยนทิศทางของเพลาส่งออก ตัวอย่างของระบบส่งกำลังดังกล่าวใช้ในเฮลิคอปเตอร์และกังหันลมในกรณีของกังหันลม ขั้นแรกของเกียร์มักจะเป็นเกียร์ดาวเคราะห์ เพื่อลดขนาดให้น้อยที่สุดในขณะที่ยังคงทนต่อแรงบิดสูงจากกังหันได้^{[ 4 ] [ 5 ]}

ระบบส่งกำลังหลายประเภท โดยเฉพาะอย่างยิ่งในระบบขนส่ง มีเกียร์หลายระดับที่ใช้ในการเปลี่ยนอัตราส่วนของความเร็วขาเข้า (เช่น ความเร็วรอบเครื่องยนต์) ต่อความเร็วขาออก (เช่น ความเร็วของรถยนต์) ตามที่ต้องการในสถานการณ์ต่างๆ การเลือกเกียร์ (อัตราส่วน) สามารถทำได้ด้วยตนเอง กึ่งอัตโนมัติ หรืออัตโนมัติ

ระบบเกียร์ธรรมดากำหนดให้ผู้ขับขี่ต้องเลือกเกียร์ด้วยตนเอง^{[ 6 ]}โดยใช้คันเกียร์และคลัตช์ (ซึ่งโดยปกติจะเป็นแป้นเหยียบสำหรับรถยนต์หรือคันโยกมือสำหรับรถจักรยานยนต์)

ระบบเกียร์ธรรมดาในยุคแรกๆ ไม่ได้ใช้ระบบซิงโครไนซ์ และใช้เฟืองแบบตัดตรง ซึ่งหมายความว่าขณะที่เฟืองเคลื่อนที่ มันจะส่งเสียงหอนดังและชัดเจน ปัจจุบันจึงเหมาะสำหรับเครื่องจักรหนัก เช่น รถบรรทุก รถบัส และรถแทรกเตอร์ เนื่องจากสามารถทนต่อแรงได้สูงกว่า หรือรถจักรยานยนต์และรถแข่ง เนื่องจากมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและลดน้ำหนักได้เมื่อเทียบกับเกียร์ธรรมดาทั่วไป

ระบบส่งกำลังส่วนใหญ่ในรถยนต์สมัยใหม่ใช้ การออกแบบ แบบซิงโครไนซ์เพื่อปรับความเร็วของเพลาอินพุตและเอาต์พุตให้สอดคล้องกัน อย่างไรก็ตาม ก่อนทศวรรษ 1950 รถยนต์ส่วนใหญ่ใช้ระบบส่งกำลังแบบไม่ซิงโครไนซ์

• 
  ระบบเกียร์รถแทรกเตอร์ 16 สปีด (พร้อมเกียร์ถอยหลัง 8 เกียร์)
• 
  เกียร์ ธรรมดาMazda M5OD (มองจากด้านเครื่องยนต์)
• 
  ภาพเคลื่อนไหวแสดง ระบบเกียร์ธรรมดาแบบซีเควนเชียล 4 สปีด

ระบบเกียร์ธรรมดาแบบซีเควนเชียลเป็นระบบเกียร์แบบไม่ซิงโครนัสชนิดหนึ่งที่ใช้กับรถจักรยานยนต์และรถแข่งเป็นส่วนใหญ่ ระบบนี้ให้เวลาในการเปลี่ยนเกียร์ที่เร็วกว่าระบบเกียร์ธรรมดาแบบซิงโครนัส เนื่องจากใช้คลัตช์แบบฟันเฟืองแทนซิงโครเมช^{[ 7 ]}ระบบเกียร์ธรรมดาแบบซีเควนเชียลยังจำกัดให้ผู้ขับขี่เลือกเกียร์ถัดไปหรือเกียร์ก่อนหน้าตามลำดับเท่านั้น

เนื่องจากระบบเกียร์ซีเควนเชียลถูกออกแบบมาเพื่อลดความซับซ้อน น้ำหนัก และขนาดให้เหมาะสมกับการใช้งาน ต่างจากเกียร์ธรรมดาทั่วไปที่ออกแบบมาเพื่อความเรียบง่ายในการใช้งานและการทำงานที่เงียบ ระบบเกียร์ซีเควนเชียลจึงใช้เฟืองตรง ( เฟืองเดือย ) ซึ่งทำให้เกิดเสียงหอนที่เป็นเอกลักษณ์ขณะหมุน เกียร์ซีเควนเชียลอาจสร้างเสียงหอนที่แตกต่างกันได้มากกว่าหนึ่งเสียง ขึ้นอยู่กับการออกแบบเฉพาะ แต่โดยปกติแล้วเสียงหอนที่ได้ยินชัดเจนที่สุดจะเปลี่ยนระดับเสียงตามความเร็วของล้อ (เพลาส่งกำลัง) และจะดังขึ้นเมื่อเฟืองหมุนเร็วขึ้น

เกียร์แบบนี้มีชื่อเล่นว่า "เกียร์ด็อกบ็อกซ์" (dog box) เป็นเกียร์ธรรมดาแบบใหม่ที่ไม่ใช้ระบบซิงโครไนซ์ ซึ่งเป็นเกียร์แบบเฟืองคงที่ (constant mesh) และใช้ในงานที่ต้องการสมรรถนะสูง เช่น การแข่งรถ เกียร์ธรรมดาแบบนี้ไม่มีส่วนซิงโครไนซ์เหมือนเกียร์ซิงโครไนซ์ แต่ใช้เพียงคลัตช์ด็อก (dog clutch)ที่ออกแบบมาสำหรับเกียร์ด็อกบ็อกซ์โดยเฉพาะในการเชื่อมต่อเกียร์ โดยก้านเลือกเกียร์จะเลื่อนคลัตช์ด็อกที่มีฟันอยู่ด้านข้างไปบนด้านข้างของเฟืองคงที่ที่มีฟันหรือร่องคล้ายกัน ซึ่งจะทำให้ฟันของคลัตช์ด็อกและเฟืองเชื่อมต่อกัน การออกแบบนี้ช่วยให้เปลี่ยนเกียร์ได้เร็วขึ้นและไม่ต้องใช้คลัตช์ ต่างจากเกียร์ซิงโครไนซ์แบบเก่า แต่มีข้อดีคือเฟืองคงที่ ซึ่งแตกต่างจากเกียร์แบบไม่ใช้ระบบซิงโครไนซ์ที่ใช้ในรถยนต์รุ่นแรกๆ

เนื่องจากเกียร์ 1 ส่วนใหญ่ใช้สำหรับออกตัวเท่านั้น และการมีเกียร์ 2 และ 3 สลับกันจะให้ความได้เปรียบด้านเวลาในการเปลี่ยนเกียร์จากเกียร์ 2 ไปเกียร์ 3 หรือถอยหลังซึ่งเป็นเรื่องปกติในการแข่งขัน ดังนั้นคันเกียร์แบบด็อกบ็อกซ์ส่วนใหญ่จึงใช้รูปแบบการเปลี่ยนเกียร์ที่เรียกว่า "dog leg" ซึ่งจะวางเกียร์ 1 ไว้ในตำแหน่งซ้ายลง หมายความว่าเกียร์ 2 อยู่ตรงกลางขึ้น เกียร์ 3 อยู่ตรงกลางลง และอื่นๆ เกียร์ถอยหลังมักจะอยู่ตำแหน่งซ้ายขึ้น แต่ก็ไม่เสมอไป

ระบบเกียร์กึ่งอัตโนมัติคือระบบที่มีการทำงานบางส่วนเป็นไปโดยอัตโนมัติ (ส่วนใหญ่มักเป็นการเหยียบคลัตช์) แต่ผู้ขับขี่ยังคงต้องควบคุมรถเพื่อออกตัวจากจุดหยุดนิ่งหรือเปลี่ยนเกียร์

ระบบเกียร์ธรรมดาอัตโนมัติ (AMT) โดยพื้นฐานแล้วคือระบบเกียร์ธรรมดาแบบดั้งเดิมที่ใช้การทำงานอัตโนมัติในการควบคุมคลัตช์และ/หรือเปลี่ยนเกียร์

ระบบส่งกำลังรุ่นแรกๆ หลายระบบทำงานแบบกึ่งอัตโนมัติ เช่นAutostickซึ่งควบคุมคลัตช์ โดยอัตโนมัติเท่านั้น แต่ยังคงต้องใช้การป้อนข้อมูลจากผู้ขับขี่เพื่อเริ่มการเปลี่ยนเกียร์ ระบบเหล่านี้บางระบบยังถูกเรียกว่าระบบเกียร์ธรรมดาแบบไม่มีคลัตช์^{[ 8 ]}ระบบรุ่นใหม่ที่ทำงานแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ เช่นSelespeedและEasytronicสามารถควบคุมทั้งการทำงานของคลัตช์และการเปลี่ยนเกียร์โดยอัตโนมัติ โดยไม่ต้องมีการป้อนข้อมูลจากผู้ขับขี่^{[ 9 ] [ 10 ]}

ระบบเกียร์อัตโนมัติไม่จำเป็นต้องอาศัยการป้อนข้อมูลใดๆ จากผู้ขับขี่ในการเปลี่ยนเกียร์เดินหน้าภายใต้สภาวะการขับขี่ปกติ

การออกแบบระบบเกียร์อัตโนมัติที่พบได้บ่อยที่สุดคือเกียร์อัตโนมัติแบบไฮดรอลิก ซึ่งโดยทั่วไปจะใช้ชุดเฟืองดาวเคราะห์ที่ทำงานโดยใช้ระบบไฮดรอลิก [ ^{11 ] [ 12 ] ระบบ}เกียร์จะเชื่อมต่อกับเครื่องยนต์ผ่านตัวแปลงแรงบิด (หรือข้อต่อของเหลวก่อนปี 1960) แทนที่จะใช้คลัตช์แรงเสียดทานที่ใช้ในเกียร์ธรรมดาส่วนใหญ่และเกียร์คลัตช์คู่^{[ 13 ]}

• 
  ระบบเกียร์ อัตโนมัติไฮดรอลิก (ภาพตัดขวาง)
• 
  แผนภาพ ระบบเฟืองเอพิไซคลิกตามที่ใช้ในระบบเกียร์อัตโนมัติไฮดรอลิก
• 
  ภาพตัดขวางของเกียร์อัตโนมัติไฮดรอลิกZF 6HP

ระบบส่งกำลังแบบคลัตช์คู่ (DCT) ใช้คลัตช์ แยกกันสองชุดสำหรับ ชุดเกียร์คี่และคู่[ ^{14 ] การ}ออกแบบมักจะคล้ายกับระบบส่งกำลังแบบแมนนวล สองระบบแยกกัน โดยมีคลัตช์ของแต่ละระบบบรรจุอยู่ในตัวเรือนเดียวกัน และทำงานเป็นหน่วยเดียวกัน^{[ 15 ] [ 16 ]}ในการใช้งานกับรถยนต์และรถบรรทุก DCT ทำงานเหมือนระบบส่งกำลังอัตโนมัติ ไม่จำเป็นต้องมีการป้อนข้อมูลจากผู้ขับขี่เพื่อเปลี่ยนเกียร์

ระบบเกียร์แปรผันต่อเนื่อง (CVT) สามารถเปลี่ยนอัตราทดเกียร์ได้อย่างราบรื่นในช่วงอัตราทดเกียร์ ที่ต่อเนื่อง ซึ่งแตกต่างจากระบบเกียร์แบบอื่นที่ให้อัตราทดเกียร์จำนวนจำกัดในขั้นตอนคงที่ ความยืดหยุ่นของ CVT เมื่อมีการควบคุมที่เหมาะสม จะช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานที่ความเร็ว คงที่ ในขณะที่รถเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แตกต่างกัน

ระบบเกียร์ CVT ถูกนำมาใช้ในรถยนต์ รถแทรกเตอร์รถเอทีวีรถสกูตเตอร์รถสโนว์โมบิลจักรยาน และเครื่องจักรกลหนักสำหรับการขุดดิน

ระบบเกียร์ CVT ที่พบได้บ่อยที่สุดคือระบบที่ใช้รอก สองตัว เชื่อมต่อกันด้วยสายพานหรือโซ่อย่างไรก็ตาม ก็มีการออกแบบอื่นๆ อีกหลายแบบที่เคยนำมาใช้ในบางครั้ง

เกียร์มักเป็นแหล่งกำเนิดเสียงและการสั่นสะเทือนที่สำคัญในยานพาหนะและเครื่องจักรที่อยู่กับที่ โดย ทั่วไปแล้ว ระดับเสียงจะสูงขึ้นเมื่อยานพาหนะอยู่ในเกียร์ต่ำ อายุการใช้งานของเกียร์อัตราส่วนต่ำนั้นสั้นกว่า ดังนั้นจึงอาจใช้เกียร์ราคาถูกกว่า ซึ่งมักจะสร้างเสียงดังมากขึ้นเนื่องจากอัตราส่วนการทับซ้อนที่น้อยกว่าและความแข็งของการจับคู่ที่ต่ำกว่า เป็นต้น เมื่อเทียบกับเกียร์เกลียวที่ใช้สำหรับอัตราส่วนสูง ข้อเท็จจริงนี้ถูกนำมาใช้ในการวิเคราะห์เสียงที่เกิดจากยานพาหนะตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1960 และได้ถูกนำไปรวมไว้ในการจำลองเสียงบนถนนในเมืองและการออกแบบแผงกั้นเสียง ในเมือง ตามถนน^{[ 17 ]}

เฟืองเป็นชิ้นส่วนเครื่องจักรที่ออกแบบมาเพื่อส่งกำลัง การออกแบบที่ถูกต้องของเฟืองนั้นถูกกำหนดโดยมาตรฐาน

มาตรฐาน ISO 6336 ^{[ 18 ]}และ AGMA 2001 ^{[ 19 ]}ให้ข้อมูลเกี่ยวกับขั้นตอนการออกแบบและกำหนดวิธีการคำนวณเพื่อตรวจสอบว่าเกียร์มีความปลอดภัยหรือไม่เมื่อพิจารณาถึงกลไกความล้มเหลวที่แตกต่างกัน

หากการออกแบบและ การผลิตเฟืองไม่ถูกต้อง ระบบส่งกำลังอาจมีประสิทธิภาพต่ำ มีเสียงรบกวน และการสั่นสะเทือนสูง และมีอายุการใช้งานสั้น

เฟืองมีกลไกความเสียหายหลายอย่าง ได้แก่ การ สึกหรอการขูดขีด การเกิดหลุมการเกิดหลุมขนาดเล็กการแตกหักของด้านข้างฟัน และการแตกหักจากความล้าของโคนฟัน

กลไกเหล่านี้เกิดจากปรากฏการณ์หลายอย่าง ได้แก่แรงเสียดทานการสัมผัส (แรงดันเฮิรตซ์ การเลื่อน/การกลิ้ง) ความล้า จากการดัดงอ และการขาดสารหล่อลื่นปรากฏการณ์ทั้งหมดนี้สามารถเกิดขึ้นพร้อมกันได้ และนำไปสู่ความเสียหายของเกียร์บ็อกซ์

ค้นหาคำว่า "transmission"ใน Wiktionary ซึ่งเป็นพจนานุกรมออนไลน์ฟรี

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับภาพยนตร์ เรื่อง Transmissions

• ระบบเกียร์จักรยาน
• กลไกขับเคลื่อนโดยตรง
• รายการชิ้นส่วนรถยนต์
• เกียร์ทดกำลัง