อ่าน 10 นาที
เกียร์ธรรมดา
ระบบเกียร์ธรรมดา ( MT ) หรือที่รู้จักกันในชื่อ เกียร์ ธรรมดาเกียร์มาตรฐาน (ในแคนาดาสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกา ) หรือเกียร์แท่ง (ในสหรัฐอเมริกา) คือระบบส่งกำลังของรถยนต์...
เกียร์ธรรมดา


ระบบเกียร์ธรรมดา ( MT ) หรือที่รู้จักกันในชื่อ เกียร์ ธรรมดาเกียร์มาตรฐาน (ในแคนาดาสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกา ) หรือเกียร์แท่ง (ในสหรัฐอเมริกา) คือระบบส่งกำลังของรถยนต์ ที่มีหลายความเร็ว โดยการเปลี่ยนเกียร์ต้องให้ผู้ขับขี่เลือกเกียร์ด้วยตนเองโดยการใช้คันเกียร์และคลัตช์ (ซึ่งโดยปกติจะเป็นแป้นเหยียบสำหรับรถยนต์หรือคันโยกสำหรับรถจักรยานยนต์)
รถยนต์รุ่นแรกๆ ใช้ ระบบเกียร์ธรรมดา แบบเลื่อนเฟือง (sliding-mesh)ที่มีอัตราทดเกียร์เดินหน้าสูงสุด 3 ระดับ นับตั้งแต่ทศวรรษ 1950 เป็นต้นมา ระบบเกียร์ธรรมดา แบบเฟืองคงที่ (constant-mesh)ได้รับความนิยมมากขึ้น และจำนวนอัตราทดเกียร์เดินหน้าก็เพิ่มขึ้นเป็น 5 สปีดและ 6 สปีดสำหรับรถยนต์รุ่นปัจจุบัน
ทางเลือกอื่นนอกเหนือจากเกียร์ธรรมดาคือเกียร์อัตโนมัติเกียร์อัตโนมัติที่พบได้ทั่วไป ได้แก่เกียร์อัตโนมัติแบบไฮดรอลิก (AT) และเกียร์อัตโนมัติแบบแปรผันต่อเนื่อง (CVT) ส่วนเกียร์ธรรมดาอัตโนมัติ (AMT) และเกียร์คลัตช์คู่ (DCT) นั้นมีโครงสร้างภายในคล้ายกับเกียร์ธรรมดาทั่วไป แต่จะเปลี่ยนเกียร์โดยอัตโนมัติ
อีกทางเลือกหนึ่งคือระบบเกียร์กึ่งอัตโนมัติระบบเหล่านี้มีพื้นฐานการออกแบบและมีความคล้ายคลึงทางเทคนิคกับเกียร์ธรรมดาแบบดั้งเดิม มีคันเกียร์ที่ต้องใช้แรงจากผู้ขับขี่ในการเปลี่ยนเกียร์ด้วยตนเอง แต่ผู้ขับขี่ไม่จำเป็นต้องเหยียบคลัตช์ก่อนเปลี่ยนเกียร์ แทนที่จะใช้แป้นคลัตช์ ระบบจะถูกแทนที่ด้วยแอ ค ชูเอเตอร์เซอร์โวหรือโซลินอยด์และเซ็นเซอร์ซึ่งจะควบคุมระบบคลัตช์โดยอัตโนมัติเมื่อผู้ขับขี่แตะหรือขยับคันเกียร์ทำให้ไม่จำเป็นต้องใช้แป้นคลัตช์อีกต่อไป
ภาพรวม
ระบบเกียร์ธรรมดาต้องใช้คนขับในการควบคุมคันเกียร์และคลัตช์เพื่อเปลี่ยนเกียร์ (ต่างจากเกียร์อัตโนมัติหรือเกียร์กึ่งอัตโนมัติที่ฟังก์ชันใดฟังก์ชันหนึ่ง (โดยทั่วไปคือคลัตช์) หรือทั้งสองฟังก์ชันทำงานโดยอัตโนมัติ ) เกียร์ธรรมดาส่วนใหญ่ในรถยนต์ช่วยให้คนขับสามารถเลือกอัตราทดเกียร์ใดก็ได้ตลอดเวลา เช่น การเปลี่ยนจากเกียร์สองไปเกียร์สี่ หรือจากเกียร์ห้าไปเกียร์สาม อย่างไรก็ตามเกียร์ธรรมดาแบบซีเควนเชียลซึ่งมักใช้ในรถจักรยานยนต์และรถแข่งจะอนุญาตให้คนขับเลือกได้เฉพาะเกียร์ที่สูงขึ้นหรือต่ำลงเท่านั้น
ในรถยนต์เกียร์ธรรมดาล้อช่วยแรง จะติดอยู่กับ เพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์ดังนั้นจึงหมุนด้วยความเร็วเท่ากับเครื่องยนต์ แผ่นคลัตช์จะอยู่ระหว่างล้อช่วยแรงและแผ่นกดคลัตช์ ซึ่งติดอยู่กับเพลาอินพุตของเกียร์ ทำหน้าที่ควบคุมว่าเกียร์จะเชื่อมต่อกับเครื่องยนต์หรือไม่ แป้นคลัตช์จะควบคุมแผ่นกดคลัตช์ ( คลัตช์ทำงาน – ไม่ได้เหยียบแป้นคลัตช์) หรือไม่เชื่อมต่อกับเครื่องยนต์ ( คลัตช์ไม่ทำงาน – เหยียบแป้นคลัตช์ลง) เมื่อเครื่องยนต์ทำงานและคลัตช์ทำงาน (เช่น เหยียบแป้นคลัตช์ขึ้น) ล้อช่วยแรงจะหมุนแผ่นกดคลัตช์และทำให้เกียร์เคลื่อนที่
การออกแบบระบบเกียร์ธรรมดาส่วนใหญ่ในรถยนต์นั้น จะเลือกอัตราทดเกียร์โดยการล็อกคู่เกียร์ที่เลือกไว้กับเพลาส่งกำลังภายในเกียร์ นี่คือความแตกต่างพื้นฐานเมื่อเทียบกับเกียร์อัตโนมัติแบบไฮดรอลิก ทั่วไป ซึ่งใช้ การออกแบบ แบบเฟืองดาวเคราะห์ (epicyclic) และตัวแปลงแรงบิดแบบไฮดรอลิกเกียร์อัตโนมัติที่อนุญาตให้ผู้ขับขี่ควบคุมการเลือกเกียร์ได้ (เช่น แป้นเปลี่ยนเกียร์หรือตำแหน่ง "+/−" บนคันเกียร์) เรียกว่า เกียร์ มานูมาติกและไม่ถือว่าเป็นเกียร์ธรรมดา เกียร์อัตโนมัติบางประเภทมีพื้นฐานมาจากการสร้างทางกลและโครงสร้างภายในของเกียร์ธรรมดา แต่มีส่วนประกอบเพิ่มเติม (เช่นแอคชูเอเตอร์และเซ็นเซอร์ที่ควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ) ซึ่งควบคุมจังหวะและความเร็วของการเปลี่ยนเกียร์และคลัตช์โดยอัตโนมัติ การออกแบบนี้โดยทั่วไปเรียกว่าเกียร์ธรรมดาอัตโนมัติ (หรือบางครั้งเรียกว่าเกียร์ธรรมดาแบบไม่มีคลัตช์ )
ระบบเกียร์ธรรมดาสำหรับรถยนต์ในปัจจุบันโดยทั่วไปจะมีอัตราทดเกียร์เดินหน้าห้าหรือหกเกียร์และเกียร์ถอยหลังหนึ่งเกียร์ อย่างไรก็ตาม เคยมีการผลิตเกียร์ที่มีตั้งแต่สองถึงเจ็ดเกียร์มาแล้ว ส่วนเกียร์สำหรับรถบรรทุกและเครื่องจักรหนักอื่นๆ มักจะมีตั้งแต่แปดถึงยี่สิบห้าเกียร์ เพื่อรักษาความเร็วรอบเครื่องยนต์ให้อยู่ในย่านกำลัง ที่เหมาะสม สำหรับความเร็วบนท้องถนนทั่วไป การใช้งานเกียร์ดังกล่าวโดยทั่วไปจะใช้รูปแบบการขยับคันเกียร์แบบเดียวกัน โดยใช้สวิตช์เดียวหรือหลายสวิตช์เพื่อเปลี่ยนเกียร์ไปยังลำดับถัดไป
- เกียร์ธรรมดาใช้งานอยู่
- การทำงานของเกียร์ธรรมดา 4 สปีดแบบเฟืองคงที่
- เกียร์ธรรมดาแบบไม่ซิงโครนัส (เกียร์ "กันกระแทก") ใช้ การออกแบบ แบบเฟืองเลื่อนใช้ในรถยนต์รุ่นเก่า
- การทำงานของระบบเกียร์ธรรมดาแบบซีเควนเชียล 4 สปีดแบบคงที่ ซึ่งนิยมใช้ในรถจักรยานยนต์และรถแข่ง
- ภาพยนตร์ปี 1936 เกี่ยวกับเกียร์รถยนต์
ประวัติศาสตร์
ช่วงปี ค.ศ. 1890 ถึง ค.ศ. 1940

รถยนต์รุ่นแรกๆ หลายคันมีเครื่องยนต์อยู่ด้านหลัง โดยใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานแบบง่ายๆ ทำหน้าที่เป็นเกียร์ความเร็วเดียว รถยนต์Panhard et Levassor ปี 1891 ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในระบบส่งกำลังของรถยนต์ เนื่องจากใช้เกียร์ธรรมดา 3 สปีด[ 2 ] [ 3 ]ระบบส่งกำลังนี้ รวมถึงการออกแบบที่คล้ายคลึงกันอีกมากมายที่ได้รับแรงบันดาลใจมานั้น เป็น แบบ ที่ไม่ใช่แบบซิงโครนัส (เรียกอีกอย่างว่าแบบเลื่อนเฟือง ) ซึ่งการเปลี่ยนเกียร์เกี่ยวข้องกับการเลื่อนเฟืองไปตามเพลาเพื่อให้ฟันเฟืองที่ต้องการเข้ากัน ผู้ขับขี่จึงต้องใช้จังหวะและ การควบคุม คันเร่ง อย่างระมัดระวัง เมื่อเปลี่ยนเกียร์ เพื่อให้เฟืองหมุนด้วยความเร็วใกล้เคียงกันเมื่อเข้าเกียร์ มิฉะนั้นฟันเฟืองจะไม่เข้ากัน ซึ่งทำได้ยาก ดังนั้นการเปลี่ยนเกียร์จึงมักมีเสียงเสียดสีหรือเสียงดังกรอบแกรบ ทำให้เกียร์เหล่านี้ถูกเรียกว่า "เกียร์ชน" [ 4 ] แม้หลังจากที่รถยนต์นั่งส่วนบุคคลเปลี่ยนมาใช้ระบบเกียร์แบบซิงโครนัส (เช่น มีซิงโครไนเซอร์) แล้ว ระบบเกียร์สำหรับรถบรรทุกหนัก รถจักรยานยนต์ และรถแข่งหลายคันก็ยังคงเป็นแบบไม่ซิงโครนั ส เพื่อให้ทนต่อแรงที่ต้องการหรือเพื่อให้เวลาในการเปลี่ยนเกียร์ เร็วขึ้น
ช่วงทศวรรษ 1950 ถึง 1980

รถยนต์คันแรกที่ใช้เกียร์ธรรมดาแบบซิงโครเมชคือรถ แคดิลแล็ กปี 1929 [ 5 ]รถยนต์ยี่ห้อส่วนใหญ่ในอเมริกาเหนือได้นำเกียร์ธรรมดาแบบซิงโครไนซ์มาใช้ โดยปกติสำหรับเกียร์สองและเกียร์สูง ในช่วงกลางทศวรรษ 1930 ในปี 1947 ปอร์เชได้จดสิทธิบัตรระบบซิงโครเมชแบบวงแหวนแยก[ 6 ]รถปอร์เช 356ปี 1952 เป็นรถยนต์คันแรกที่ใช้เกียร์แบบซิงโครเมชในทุกเกียร์เดินหน้า[ 7 ] [ 8 ]ในช่วงต้นทศวรรษ 1950 รถยนต์ส่วนใหญ่มีซิงโครเมชเฉพาะสำหรับการเปลี่ยนจากเกียร์สามไปเกียร์สองเท่านั้น (คู่มือผู้ขับขี่ในรถยนต์แนะนำว่าหากผู้ขับขี่จำเป็นต้องเปลี่ยนจากเกียร์สองไปเกียร์หนึ่ง ควรหยุดรถให้สนิทก่อน)
จนกระทั่งถึงช่วงปลายทศวรรษ 1970 ระบบส่งกำลังส่วนใหญ่จะมีอัตราทดเกียร์เดินหน้าสามหรือสี่เกียร์ แม้ว่าจะมีรถสปอร์ตบางคันที่ใช้เกียร์ธรรมดาห้าสปีด เช่นเฟอร์รารี่ 166 อินเตอร์ ปี 1948 และอัลฟา โรเมโอ 1900 ซูเปอร์สปรินต์ ปี 1953 เกียร์ธรรมดาห้าสปีดเริ่มแพร่หลายในช่วงทศวรรษ 1980 เช่นเดียวกับการใช้ระบบซิงโครเมชในทุกเกียร์เดินหน้า
ทศวรรษ 1990 ถึงปัจจุบัน
ระบบเกียร์ธรรมดา 6 สปีดเริ่มปรากฏในรถยนต์สมรรถนะสูงในช่วงต้นทศวรรษ 1990 เช่นBMW 850i ปี 1990 และFerrari 456 ปี 1992 ระบบเกียร์ธรรมดา 6 สปีดแรกเปิดตัวในAlfa Romeo 33 Stradale ปี 1967 ระบบเกียร์ธรรมดา 7 สปีดแรกเปิดตัวในPorsche 911 (991)ปี 2012 [ 9 ]
ในปี พ.ศ. 2551 รถยนต์ที่ผลิตในยุโรปตะวันตก 75.2% ติดตั้งเกียร์ธรรมดา ในขณะที่ 16.1% ติดตั้งเกียร์อัตโนมัติ และ 8.7% ติดตั้งเกียร์ประเภทอื่น[ 10 ]
ภายใน


เพลา
ระบบเกียร์ธรรมดามีเพลาหลายเพลาที่มีเกียร์และส่วนประกอบอื่นๆ ติดอยู่ รถยนต์นั่งส่วนบุคคลสมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้ระบบเกียร์แบบ 'คงที่' ซึ่งประกอบด้วยเพลาสามเพลา ได้แก่เพลาอินพุตเพลาเคาน์เตอร์ (เรียกอีกอย่างว่าเพลาเลย์ ) และเพลาเอาต์พุต[ 11 ]
เพลาอินพุตเชื่อมต่อกับเครื่องยนต์และหมุนด้วยความเร็วรอบเครื่องยนต์เมื่อใดก็ตามที่คลัตช์ทำงาน[ 12 ]เพลาตัวกลางมีเฟืองขนาดต่างๆ ซึ่งขบกันอย่างถาวรกับเฟืองที่สอดคล้องกันบนเพลาอินพุต[ 13 ]เฟืองบนเพลาเอาต์พุตก็ขบกันอย่างถาวรกับเฟืองที่สอดคล้องกันบนเพลาตัวกลางเช่นกัน อย่างไรก็ตาม เฟืองบนเพลาเอาต์พุตสามารถหมุนได้อย่างอิสระจากเพลาเอาต์พุตเอง (โดยใช้แบริ่งที่อยู่ระหว่างเฟืองและเพลา) [ 14 ]โดยใช้ปลอก (ที่ใช้งานโดยใช้ก้านเปลี่ยนเกียร์ ) ความเร็วของเพลาเอาต์พุตจะถูกล็อกชั่วคราวให้เท่ากับความเร็วของเกียร์ที่เลือก[ 15 ]การออกแบบระบบส่งกำลังบางแบบ เช่น ใน Volvo 850 และ S70 มีเพลาตัวกลางสองตัว โดยทั้งสองตัวขับเฟืองตัวขับเอาต์พุตที่ขบกับเฟืองวงแหวนของเพลาส่งกำลังแบบขับเคลื่อนล้อหน้า ซึ่งช่วยให้ระบบส่งกำลังแคบลงได้ เนื่องจากความยาวของเพลาตัวกลางแต่ละตัวลดลงครึ่งหนึ่งเมื่อเทียบกับระบบที่มีเกียร์สี่ตัวและคันเกียร์สองตัว
เฟืองคงที่และเฟืองอิสระสามารถติดตั้งได้ทั้งบนเพลาอินพุตหรือเพลาเอาต์พุต หรือทั้งสองอย่าง ตัวอย่างเช่น เกียร์ห้าสปีดอาจมีตัวเลือกเกียร์ 1 ถึง 2 บนเพลาตัวกลาง แต่ตัวเลือกเกียร์ 3 ถึง 4 และตัวเลือกเกียร์ 5 บนเพลาหลัก ซึ่งหมายความว่าเมื่อรถจอดนิ่งและเดินเครื่องเปล่าในเกียร์ว่างโดยที่คลัตช์ทำงานและเพลาอินพุตหมุนอยู่ คู่เกียร์ 3, 4 และ 5 จะไม่หมุน
เมื่อเลือกเกียร์ว่าง เฟืองใดๆ บนเพลาส่งกำลังจะไม่ถูกล็อกเข้ากับเพลา ทำให้เพลาอินพุตและเพลาส่งกำลังหมุนได้อย่างอิสระ สำหรับเกียร์ถอยหลัง จะใช้เฟืองตัวกลางเพื่อเปลี่ยนทิศทางการหมุนของเพลาส่งกำลัง ในระบบส่งกำลังหลายๆ แบบ เพลาอินพุตและเพลาส่งกำลังสามารถล็อกเข้าด้วยกันโดยตรง (โดยไม่ต้องใช้เพลาตัวกลาง) เพื่อสร้างอัตราทดเกียร์ 1:1 ซึ่งเรียกว่าระบบส่งกำลังแบบไดเร็กต์ไดรฟ์
ในระบบส่งกำลังของ รถยนต์ ที่วางเครื่องยนต์ตามยาว (เช่น รถยนต์ขับเคลื่อนล้อหลังส่วนใหญ่) เป็นเรื่องปกติที่เพลาอินพุตและเพลาเอาต์พุตจะอยู่บนแกนเดียวกัน เนื่องจากจะช่วยลดแรงบิดที่ตัวเรือนระบบส่งกำลังต้องรับ เพลาที่ประกอบด้วยทั้งเพลาอินพุตและเพลาเอาต์พุตเรียกว่าเพลาหลัก (แม้ว่าบางครั้งคำนี้จะหมายถึงเฉพาะเพลาอินพุตหรือเพลาเอาต์พุตเท่านั้น) การหมุนอย่างอิสระของเพลาอินพุตและเพลาเอาต์พุตเป็นไปได้โดยการวางเพลาหนึ่งไว้ภายในรูของอีกเพลาหนึ่ง โดยมีแบริ่งอยู่ระหว่างเพลาทั้งสอง
ในระบบส่งกำลังสำหรับ รถยนต์ ที่วางเครื่องยนต์ขวาง (เช่น รถยนต์ขับเคลื่อนล้อหน้า) ซึ่งเรียกอีกอย่างว่า ทรานส์แอ็ กเซิล (transaxle ) โดยทั่วไปจะมีเพลาเพียงสองเพลา คือ เพลาอินพุตและเพลาตัวกลาง (บางครั้งเรียกว่า อินพุตและเอาต์พุต) เพลาอินพุตจะวิ่งตลอดความยาวของเกียร์ และไม่มีเฟืองอินพุตแยกต่างหาก ระบบส่งกำลังเหล่านี้ยังมี ชุด เฟืองท้าย แบบรวม ซึ่งเชื่อมต่อผ่านเฟืองตัวเล็กที่ปลายเพลาตัวกลาง/เพลาเอาต์พุต
- การเลือกเกียร์ในระบบส่งกำลังแบบเฟืองคงที่
- เกียร์ 1 (สีน้ำเงิน ถอยหลัง)
- เกียร์สอง (สีน้ำเงิน ไปทางด้านหน้า)
- เกียร์สาม (สีม่วง ถอยหลัง)
- เกียร์สี่ (สีม่วง เข้าเกียร์หน้า)
- ถอยหลัง (ไฟเขียวทำงาน)
- เป็นกลาง (ไม่ได้ใช้งานทุกฟังก์ชัน)
คลัตช์สุนัข
ในระบบเกียร์ธรรมดาแบบเฟืองคงที่สมัยใหม่ ฟันเฟืองจะสัมผัสกันอย่างถาวร และ ใช้ คลัตช์แบบฟันเฟือง (บางครั้งเรียกว่าฟันเฟือง ) เพื่อเลือกอัตราทดเกียร์ของระบบเกียร์ เมื่อคลัตช์แบบฟันเฟืองสำหรับทุกเกียร์ถูกปลดออก (เช่น เมื่อระบบเกียร์อยู่ในตำแหน่งเกียร์ว่าง) เฟืองทั้งหมดจะสามารถหมุนได้อย่างอิสระรอบเพลาส่งกำลัง เมื่อผู้ขับขี่เลือกเกียร์ คลัตช์แบบฟันเฟืองสำหรับเกียร์นั้นจะทำงาน (ผ่านก้านเลือกเกียร์) ทำให้เพลาส่งกำลังของระบบเกียร์ล็อกกับชุดเกียร์ที่กำหนด ซึ่งหมายความว่าเพลาส่งกำลังจะหมุนด้วยความเร็วเท่ากับเกียร์ที่เลือก จึงกำหนดอัตราทดเกียร์ของระบบเกียร์[ 16 ]
คลัตช์แบบฟันเฟือง (Dog Clutch) เป็นกลไกเลือกเกียร์แบบเลื่อนที่ติดตั้งอยู่รอบเพลาส่งกำลัง มันมีฟันเพื่อเข้ากับร่องบนเพลา ทำให้เพลาหมุนด้วยความเร็วเดียวกับดุมเกียร์ อย่างไรก็ตาม คลัตช์สามารถเคลื่อนที่ไปมาบนเพลาเพื่อเข้าหรือออกจากร่องได้ การเคลื่อนที่นี้ถูกควบคุมโดยส้อมเลือกเกียร์ที่เชื่อมต่อกับคันเกียร์ ส้อมนี้ไม่หมุน ดังนั้นจึงติดอยู่กับตลับลูกปืนที่อยู่บนตัวเลือกเกียร์ โดยทั่วไปแล้วตัวเลือกเกียร์จะมีลักษณะสมมาตร คือ เลื่อนไปมาระหว่างเกียร์สองตัว และมีซิงโครเมชและฟันอยู่แต่ละด้านเพื่อล็อคเกียร์ใดเกียร์หนึ่งเข้ากับเพลา แตกต่างจากคลัตช์ประเภทอื่นๆ (เช่น คลัตช์ที่ใช้เท้าเหยียบในรถยนต์เกียร์ธรรมดา) คลัตช์แบบฟันเฟืองให้การเชื่อมต่อแบบไม่ลื่นไถลและไม่เหมาะสำหรับการลื่นไถลโดยเจตนา
ซิงโครเมช

เพื่อให้การเปลี่ยนเกียร์ราบรื่นโดยไม่ต้องให้ผู้ขับขี่ปรับรอบเครื่องยนต์ให้ตรงกับการเปลี่ยนเกียร์แต่ละครั้งด้วยตนเอง ระบบส่งกำลังของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลสมัยใหม่ส่วนใหญ่จึงใช้ 'ซิงโครเมช' (หรือเรียกว่า 'วงแหวนซิงโครไนเซอร์') ในเกียร์เดินหน้า อุปกรณ์เหล่านี้จะปรับความเร็วของเพลาอินพุตให้ตรงกับเกียร์ที่เลือกโดยอัตโนมัติ ทำให้ผู้ขับขี่ไม่ต้องใช้เทคนิคต่างๆ เช่นการเหยียบคลัตช์สองครั้งระบบส่งกำลังซิงโครเมชถูกคิดค้นขึ้นในปี 1919 โดยEarl Avery Thompsonและถูกนำมาใช้ในรถยนต์ที่ผลิตเพื่อจำหน่ายครั้งแรกโดย Cadillac ในปี 1928 [ 17 ]
ความจำเป็นของระบบซิงโครเมชในระบบส่งกำลังแบบเฟืองคงที่ก็คือ คลัตช์แบบฟันเฟืองต้องการความเร็วของเพลาอินพุตให้ตรงกับความเร็วของเกียร์ที่กำลังเลือก มิฉะนั้น ฟันเฟืองจะไม่สามารถเข้าคู่กันได้ และจะได้ยินเสียงบดดังลั่นเมื่อฟันเฟืองกระทบกัน ดังนั้น เพื่อเร่งหรือชะลอความเร็วของเพลาอินพุตตามที่ต้องการ จึงมีการติดแหวนซิงโครไนเซอร์ทองเหลืองรูปกรวยไว้ที่เกียร์แต่ละตัว เมื่อผู้ขับขี่ขยับคันเกียร์ไปยังเกียร์ถัดไป แหวนซิงโครไนเซอร์เหล่านี้จะกดลงบนปลอกรูปกรวยบนปลอกคอแบบฟันเฟือง เพื่อให้แรงเสียดทานสามารถลดความแตกต่างของความเร็วในการหมุนได้[ 18 ]เมื่อความเร็วเหล่านี้เท่ากันแล้ว คลัตช์แบบฟันเฟืองก็จะสามารถเข้าคู่กันได้ และเกียร์ใหม่ก็จะถูกใช้งาน ในระบบเกียร์สมัยใหม่ การทำงานของส่วนประกอบทั้งหมดเหล่านี้ราบรื่นและรวดเร็วมากจนแทบจะไม่สังเกตเห็น ระบบส่งกำลังหลายระบบไม่มีระบบซิงโครเมชในเกียร์ ถอยหลัง
ระบบซิงโครเมชต้องป้องกันไม่ให้ปลอกไปเกี่ยววงแหวนล็อคในขณะที่ความเร็วยังคงอยู่ในระหว่างการซิงโครไนซ์ ซึ่งทำได้โดยใช้ 'วงแหวนกันลื่น' (หรือเรียกว่า 'วงแหวนกั้น') วงแหวนซิงโครจะหมุนเล็กน้อยเนื่องจากแรงบิดเสียดทานจากคลัตช์ทรงกรวย ในตำแหน่งนี้ คลัตช์แบบฟันเฟืองจะไม่สามารถทำงานได้ เมื่อความเร็วซิงโครไนซ์กันแล้ว แรงเสียดทานบนวงแหวนกันลื่นจะลดลง และวงแหวนกันลื่นจะบิดเล็กน้อย ทำให้ร่องหรือรอยบากบางส่วนเข้าที่ ทำให้คลัตช์แบบฟันเฟืองสามารถเข้าสู่การทำงานได้
โลหะทั่วไปสำหรับแหวนซิงโครไนเซอร์คือทองเหลืองและเหล็กและผลิตโดยการตีขึ้นรูปหรือการขึ้นรูปแผ่นโลหะ วิธีหลังเกี่ยวข้องกับการปั๊มชิ้นส่วนออกจากแถบแผ่นโลหะแล้วทำการกลึงเพื่อให้ได้รูปทรงที่ต้องการ แหวนบางครั้งเคลือบด้วยสารกันสึกหรอ (เรียกอีกอย่างว่า 'สารกันเสียดทาน') ที่ทำจากโมลิบเดนัมเหล็กบรอนซ์หรือคาร์บอน( โดยปกติ คาร์บอนจะสงวนไว้สำหรับระบบส่งกำลังประสิทธิภาพสูงเนื่องจากมีราคาสูง) [ 19 ]
การสึกหรอทางกลของแหวนและปลอกซิงโครไนเซอร์อาจทำให้ระบบซิงโครเมชทำงานได้ไม่เต็มประสิทธิภาพเมื่อเวลาผ่านไป แหวนและปลอกเหล่านี้ต้องเอาชนะโมเมนตัมของเพลาอินพุตทั้งหมดและจานคลัตช์ในระหว่างการเปลี่ยนเกียร์แต่ละครั้ง (และยังต้องเอาชนะโมเมนตัมและกำลังของเครื่องยนต์ด้วย หากผู้ขับขี่พยายามเปลี่ยนเกียร์โดยไม่ปลดคลัตช์อย่างสมบูรณ์) ความแตกต่างของความเร็วระหว่างเพลาอินพุตและเกียร์ที่มากขึ้นจะทำให้แรงเสียดทานจากส่วนประกอบซิงโครเมชสูงขึ้น ซึ่งอาจเพิ่มอัตราการสึกหรอได้
เกียร์ถอยหลัง
แม้แต่ในระบบส่งกำลังสมัยใหม่ที่เกียร์เดินหน้าทั้งหมดใช้การขบกันแบบคงที่ แต่เกียร์ถอยหลังมักจะใช้การขบกันแบบเลื่อน (หรือที่เรียกว่า "กล่องกระแทก") แบบเก่า ซึ่งหมายความว่าการขยับคันเกียร์ไปที่ตำแหน่งถอยหลังจะทำให้เกียร์เคลื่อนที่เพื่อขบกัน อีกคุณลักษณะเฉพาะของเกียร์ถอยหลังคือมันประกอบด้วยเกียร์สองตัว ได้แก่เกียร์ตัวกลางบนเพลาส่งกำลัง และเกียร์อีกตัวบนเพลาส่งกำลัง และทั้งสองตัวนี้ยึดติดกับเพลาโดยตรง (กล่าวคือ พวกมันหมุนด้วยความเร็วเท่ากับเพลาเสมอ) เกียร์เหล่านี้มักจะเป็นเกียร์เดือยที่มีฟันตัดตรง ซึ่งแตกต่างจากฟันเกลียวที่ใช้ในเกียร์เดินหน้า ทำให้เกิดเสียงหอนขณะที่รถเคลื่อนที่ถอยหลัง

เมื่อเลือกเกียร์ถอยหลัง เฟืองตัวกลางจะเคลื่อนที่เพื่อไปขบกับเฟืองที่ตรงกันบนเพลาอินพุตและเพลาเอาต์พุต เพื่อหลีกเลี่ยงเสียงเสียดสีขณะที่เฟืองเริ่มขบกัน เฟืองเหล่านั้นจะต้องหยุดนิ่ง เนื่องจากเพลาอินพุตมักจะยังคงหมุนอยู่เนื่องจากแรงเฉื่อยหรือการลากของคลัตช์ (แม้หลังจากรถหยุดแล้ว) จึงจำเป็นต้องมีกลไกในการหยุดเพลาอินพุต เช่น การใช้แหวนซิงโครไนเซอร์สำหรับเกียร์ห้า อย่างไรก็ตาม รถบางคันใช้ระบบซิงโครเมชสำหรับเกียร์ถอยหลัง ซึ่งช่วยป้องกันเสียงเสียดสีที่อาจเกิดขึ้นหากเลือกเกียร์ถอยหลังในขณะที่เพลาอินพุตยังคงหมุนอยู่
ระบบเกียร์ส่วนใหญ่จะมีกลไกการล็อกเพื่อป้องกันไม่ให้เลือกเกียร์ถอยหลังโดยไม่ได้ตั้งใจขณะที่รถกำลังเคลื่อนที่ไปข้างหน้า กลไกนี้อาจอยู่ในรูปแบบของปลอกใต้หัวเกียร์ที่ต้องยกขึ้น หรือต้องใช้แรงเพิ่มในการดันคันเกียร์ให้เข้าสู่ตำแหน่งเกียร์ถอยหลัง นอกจากนี้ อาจมีกลไกการล็อกระหว่างเกียร์ 5 กับเกียร์ถอยหลังเมื่อเกียร์ทั้งสองอยู่ในระนาบเดียวกันของรูปแบบการเปลี่ยนเกียร์ เพื่อให้ต้องวางเกียร์ว่างก่อนจึงจะเปลี่ยนจากเกียร์ 5 ไปเป็นเกียร์ถอยหลังได้
การส่งสัญญาณแบบไม่ซิงโครนัส
ระบบส่งกำลังอีกแบบหนึ่งที่ใช้ในรถยนต์รถบรรทุกและรถแทรกเตอร์ รุ่นเก่า คือ ระบบส่งกำลังแบบไม่ซิงโครนัส (หรือที่รู้จักกันในชื่อ เกียร์กระแทก) ระบบส่งกำลังแบบไม่ซิงโครนัสใช้การออกแบบแบบเฟืองเลื่อน (หรือเฟืองคงที่ในยุคหลัง) และมีชื่อเล่นว่า "กระแทก" เพราะความยากลำบากในการเปลี่ยนเกียร์อาจทำให้เกิดเสียงดังกระแทก/ครืดคราดขณะเปลี่ยนเกียร์
คลัตช์

รถยนต์เกียร์ธรรมดาใช้คลัตช์ในการควบคุมการเชื่อมต่อระหว่างเครื่องยนต์และเกียร์ และตัดการเชื่อมต่อระหว่างเกียร์กับเครื่องยนต์ในระหว่างการเปลี่ยนเกียร์และเมื่อรถจอดนิ่ง หากไม่มีคลัตช์ เครื่องยนต์จะดับทุกครั้งที่รถหยุด และการเปลี่ยนเกียร์จะทำได้ยาก (การลดเกียร์ต้องให้ผู้ขับขี่ปรับคันเร่งเพื่อให้เกียร์ไม่รับภาระ และการเลือกเกียร์ต้องใช้รอบเครื่องยนต์ที่ตรงกับความเร็วของรถสำหรับเกียร์ที่เลือก)
รถยนต์ส่วนใหญ่ใช้แป้นเหยียบในการควบคุมคลัตช์ ยกเว้นรถจักรยานยนต์ซึ่งมักจะมีคันโยกคลัตช์อยู่ที่แฮนด์ ด้าน ซ้าย
ประเภทการเปลี่ยนเกียร์


ในรถยนต์ส่วนใหญ่ที่มีระบบเกียร์ธรรมดา ผู้ขับขี่จะเลือกเกียร์โดยการขยับคันเกียร์(หรือเรียกว่าคันเกียร์ หรือตัวเปลี่ยนเกียร์)ในรถยนต์ส่วนใหญ่ คันเกียร์จะอยู่บนพื้นระหว่างผู้ขับขี่และผู้โดยสารด้านหน้า แต่รถบางคันอาจมีคันเกียร์ติดตั้งอยู่บนคอลัมน์พวงมาลัยหรือคอนโซลกลาง
การเคลื่อนที่ของคันเกียร์จะถูกส่งต่อ (ผ่านข้อต่อแข็งหรือสายเคเบิล) ไปยังส้อมเลือกเกียร์ภายในระบบส่งกำลัง
โดยทั่วไปแล้ว รถจักรยานยนต์จะใช้ระบบเกียร์ธรรมดาแบบเรียงลำดับแต่รูปแบบการเปลี่ยนเกียร์จะถูกปรับเปลี่ยนเล็กน้อยเพื่อความปลอดภัย การเลือกเกียร์มักทำผ่านคันเกียร์ที่ใช้เท้าซ้าย (หรือในรถจักรยานยนต์รุ่นเก่าจะใช้เท้าขวา) โดยมีลำดับเกียร์เป็น1–N–2–3–4–5–6
"สามลูกบนต้นไม้" เทียบกับ "สี่ลูกบนพื้น"
ในช่วงที่รถยนต์ของสหรัฐฯ ส่วนใหญ่มีเกียร์เดินหน้าเพียงสามเกียร์ ตำแหน่งคันเกียร์ที่พบได้บ่อยที่สุดคืออยู่บนคอลัมน์พวงมาลัย ซึ่งบางครั้งเรียกว่า "สามเกียร์บนคันเกียร์" ในทางตรงกันข้าม รถยนต์สมรรถนะสูงและรถยนต์ยุโรปโดยทั่วไปส่วนใหญ่ใช้เกียร์สี่สปีดพร้อมคันเกียร์ที่ติดตั้งอยู่บนพื้นรถ ซึ่งเรียกว่า "สี่เกียร์บนพื้นรถ"
รถยนต์ FR (เครื่องยนต์วางหน้า ขับเคลื่อนล้อหลัง)ส่วนใหญ่จะมีเกียร์อยู่ระหว่างที่นั่งคนขับและที่นั่งผู้โดยสารด้านหน้า คันเกียร์ที่ติดตั้งบนพื้นมักจะเชื่อมต่อโดยตรงกับเกียร์ ส่วนรถยนต์FF (เครื่องยนต์วางหน้า ขับเคลื่อนล้อหน้า)รถยนต์RR (เครื่องยนต์วางหลัง ขับเคลื่อนล้อหลัง)และรถยนต์เครื่องยนต์วางหน้าที่มีเกียร์ติดตั้งอยู่ด้านหลัง มักต้องใช้กลไกเชื่อมต่อเพื่อเชื่อมต่อคันเกียร์กับเกียร์
คันเกียร์แบบติดตั้งบนคอลัมน์

รถยนต์บางคันมีคันเกียร์ติดตั้งอยู่บนคอลัมน์พวงมาลัย คันเกียร์ 3 สปีดแบบคอลัมน์พวงมาลัย ซึ่งต่อมาเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลายในชื่อ "three on the tree" เริ่มปรากฏในอเมริกาในช่วงปลายทศวรรษ 1930 และกลายเป็นเรื่องธรรมดาในช่วงทศวรรษ 1940 และ 1950 หากรถยนต์ของสหรัฐฯ ติดตั้งระบบโอเวอร์ไดรฟ์ก็มักจะเป็น แบบ Borg-Warnerซึ่งใช้งานโดยการปล่อยคันเร่งเล็กน้อยเมื่อความเร็วเกิน 28 ไมล์ต่อชั่วโมง (45 กิโลเมตรต่อชั่วโมง) เพื่อเปิดใช้งาน และเหยียบคันเร่งจนสุดอีกครั้งเพื่อกลับสู่เกียร์ปกติ ระบบควบคุมจะปิดใช้งานโอเวอร์ไดรฟ์ในสถานการณ์ต่างๆ เช่น การจอดรถบนเนินเขา หรือป้องกันการเปลี่ยนเกียร์ไปที่โอเวอร์ไดรฟ์โดยไม่ตั้งใจ
ต่อมา รถยนต์รุ่นต่างๆ จากยุโรปและญี่ปุ่นเริ่มใช้เกียร์ 4 สปีดแบบคันเกียร์ที่คอลัมน์พวงมาลัย โดยมีรูปแบบการเปลี่ยนเกียร์ดังนี้:
รถยนต์สเปคอเมริกาเหนือส่วนใหญ่ที่จำหน่ายในสหรัฐอเมริกาและแคนาดาใช้เกียร์ธรรมดา 3 สปีดแบบคันเกียร์อยู่ที่คอลัมน์พวงมาลัย ยกเว้นรถตู้เชฟโรเลต/จีเอ็มซี รุ่นแรกๆ ที่ผลิตระหว่างปี 1964-1970 ที่มีเกียร์ธรรมดา 4 สปีดแบบคันเกียร์อยู่ที่คอลัมน์พวงมาลัย ซึ่งหายากมาก เกียร์ธรรมดาแบบคันเกียร์อยู่ที่คอลัมน์พวงมาลัยหายไปจากอเมริกาเหนือในช่วงกลางทศวรรษ 1980 โดยปรากฏครั้งสุดท้ายในรถกระบะเชฟโรเลต ปี 1987 ก่อนปี 1980 รถยนต์คอมแพคแพลตฟอร์ม GM X (เชฟโรเลต โนวา และรถยนต์รุ่นอื่นๆ ที่เปลี่ยนชื่อแบรนด์) เป็นรถยนต์นั่งส่วนบุคคลรุ่นสุดท้ายที่มีเกียร์ธรรมดาแบบคันเกียร์อยู่ที่คอลัมน์พวงมาลัย นอกอเมริกาเหนือ เกียร์แบบคันเกียร์อยู่ที่คอลัมน์พวงมาลัยยังคงผลิตอยู่ รถแท็กซี่ โตโยต้า คราวน์และนิสสัน เซดริก ทุกคัน ในฮ่องกง ใช้เกียร์ ธรรมดา 4 สปีดแบบคันเกียร์อยู่ที่คอลัมน์พวงมาลัยจนถึงปี 1999 เมื่อมีการนำเกียร์อัตโนมัติมาใช้เป็นครั้งแรก ตั้งแต่ช่วงปลายทศวรรษ 1980 หรือต้นทศวรรษ 1990 รถตู้บางรุ่นที่จำหน่ายในเอเชียและยุโรปได้เสนอเกียร์ธรรมดา 5 สปีดแบบคันเกียร์อยู่ที่คอลัมน์พวงมาลัย เช่นโตโยต้า ไฮเอซ , มิตซูบิชิ แอล400 และ เฟียต ดูคาโตรุ่นแรกรถยนต์ยุโรปหลายรุ่นมีเกียร์ธรรมดาแบบคันเกียร์อยู่ที่คอลัมน์พวงมาลัย และเรโนลต์ 16TX ก็มีเกียร์ 5 สปีดเช่นกัน
คันเกียร์ที่คอลัมน์พวงมาลัยนั้นมีกลไกคล้ายกับคันเกียร์ที่พื้น แต่การเปลี่ยนเกียร์เกิดขึ้นในระนาบแนวตั้งแทนที่จะเป็นแนวนอน เนื่องจากคันเกียร์อยู่ห่างจากเกียร์มากกว่า และการเคลื่อนไหวที่คันเกียร์และที่เกียร์อยู่ในระนาบที่แตกต่างกัน คันเกียร์ที่คอลัมน์พวงมาลัยจึงต้องการกลไกเชื่อมต่อ ที่ซับซ้อนกว่า คันเกียร์ที่พื้น ข้อดีของคันเกียร์ที่คอลัมน์พวงมาลัยคือความสามารถในการเปลี่ยนระหว่างเกียร์ที่ใช้บ่อยที่สุดสองเกียร์คือเกียร์สองและเกียร์สามโดยไม่ต้องปล่อยมือจากพวงมาลัย และไม่รบกวนพื้นที่นั่งของผู้โดยสารในรถยนต์ที่มีเบาะนั่งแบบยาว
คันเกียร์ที่ติดตั้งบนคอนโซล
รถยนต์ขนาดเล็กบางรุ่นในช่วงทศวรรษ 1950 และ 1960 เช่นCitroën 2CV , Renault 4และRenault 5 รุ่นแรกๆ มีคันเกียร์ติดตั้งอยู่บนแผงหน้าปัด ซึ่งมีต้นทุนการผลิตที่ถูกกว่าและใช้งานได้จริงมากกว่าคันเกียร์แบบติดคอลัมน์พวงมาลัย เนื่องจากเกียร์ติดตั้งอยู่ด้านหน้าเครื่องยนต์ จึงสามารถติดตั้งกลไกเชื่อมต่อของคันเกียร์ไว้ด้านบนของเครื่องยนต์ได้ ข้อเสียคือการเปลี่ยนเกียร์ทำได้ยากกว่าและโดยทั่วไปแล้วจะช้ากว่า
รถยนต์ขนาดเล็กและรถMPV รุ่นใหม่ๆ เช่นSuzuki MR Wagon , Fiat Multipla , Toyota Matrix , Pontiac Vibe , รถยนต์แพลตฟอร์ม Chrysler RT , Honda Element , Honda Civic , Daihatsu SigraและHonda Avancierอาจมีคันเกียร์แบบธรรมดาหรืออัตโนมัติติดตั้งอยู่บนแผงหน้าปัดของรถ คล้ายกับรถChryslerและCorvair รุ่นPowerglide ในช่วงกลางทศวรรษ 1950 คันเกียร์ที่ติดตั้งบนคอนโซลนั้นคล้ายกับคันเกียร์ที่ติดตั้งบนพื้นรถตรงที่ส่วนใหญ่ในรถยนต์สมัยใหม่ทำงานในระนาบแนวนอนและสามารถติดตั้งเข้ากับระบบส่งกำลังของรถได้ในลักษณะเดียวกับคันเกียร์ที่ติดตั้งบนพื้นรถ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากตำแหน่งของคันเกียร์เมื่อเทียบกับตำแหน่งของคันเกียร์ที่คอลัมน์พวงมาลัยและคันเกียร์ที่พื้น รวมถึงตำแหน่งของคันเกียร์เมื่อเทียบกับปุ่มควบคุมอื่นๆ บนแผงควบคุม มักจำเป็นต้องติดตั้งคันเกียร์ในพื้นที่ที่ไม่มีปุ่มควบคุมที่สำคัญต่อการทำงานของรถ หรือปุ่มควบคุมที่ใช้บ่อย เช่น ปุ่มควบคุมระบบเสียงหรือระบบปรับอากาศเพื่อช่วยป้องกันการเปิดใช้งานโดยไม่ตั้งใจหรือความสับสนของผู้ขับขี่
รถยนต์ขนาดเล็กและรถตู้จากผู้ผลิตอย่างSuzuki , HondaและVolkswagenกำลังได้รับความนิยมมากขึ้นเรื่อยๆ ด้วยการติดตั้งคันเกียร์ไว้ที่คอนโซล เนื่องจากช่วยเพิ่มพื้นที่บนพื้นรถสำหรับอุปกรณ์อื่นๆ เช่น ช่องเก็บของ โดยไม่ต้องติดตั้งคันเกียร์ไว้ที่คอลัมน์พวงมาลัย นอกจากนี้ ตำแหน่งของคันเกียร์ที่คอนโซลยังใช้งานง่ายกว่าคันเกียร์ที่คอลัมน์พวงมาลัยอีกด้วย
โอเวอร์ไดรฟ์ภายนอก
ในช่วงทศวรรษ 1950, 1960 และ 1970 การขับขี่บนทางหลวงอย่างประหยัดน้ำมันด้วยความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำในบางกรณีสามารถทำได้ในรถยนต์ที่ติดตั้งเกียร์ 3 หรือ 4 สปีด โดยใช้ ชุด โอเวอร์ไดรฟ์ แยกต่างหาก ในหรือด้านหลังตัวเรือนเกียร์ด้านหลัง ซึ่งสามารถสั่งการได้ทั้งแบบด้วยตนเองขณะอยู่ในเกียร์สูงโดยการโยกสวิตช์หรือกดปุ่มบนหัวเกียร์หรือบนคอลัมน์พวงมาลัย หรือแบบอัตโนมัติโดยการยกเท้าออกจากคันเร่งชั่วขณะขณะที่รถวิ่งด้วยความเร็วเกินระดับหนึ่ง โอเวอร์ไดรฟ์อัตโนมัติจะถูกปิดใช้งานโดยการเหยียบคันเร่งจนสุด และมีระบบควบคุมการล็อกเพื่อให้ผู้ขับขี่สามารถปิดใช้งานโอเวอร์ไดรฟ์และใช้งานเกียร์เป็นเกียร์ปกติ (ไม่ใช่โอเวอร์ไดรฟ์) ได้[ 20 ]
คำว่า 'โอเวอร์ไดรฟ์' ยังใช้เพื่ออธิบายเกียร์ที่มีอัตราทดน้อยกว่าหนึ่ง (เช่น หากเกียร์สูงสุดของระบบส่งกำลังมีอัตราทด 0.8:1)
การสตาร์ทแบบกด
รถยนต์เกียร์ธรรมดาสามารถสตาร์ท ด้วยการเข็นได้ ในกรณีที่มอเตอร์สตาร์ทไม่ทำงาน เช่น เมื่อแบตเตอรี่หมด หรือมอเตอร์สตาร์ทเสียและไม่สามารถสร้างแรงหมุนได้เพียงพอที่จะหมุนเครื่องยนต์ได้
เมื่อสตาร์ทด้วยการเข็น การหมุนของล้อที่กลิ้งอยู่บนถนนจะถูกส่งไปยังเพลาขับ เกียร์ และเพลาข้อเหวี่ยง ซึ่งเป็นการจำลองการทำงานของมอเตอร์สตาร์ท และทำงานในลักษณะเดียวกับมือหมุนสตาร์ทในรถยนต์รุ่นเก่าจากต้นศตวรรษที่ 20 โดยที่การหมุนถูกแทนที่ด้วยการเข็นรถ
เทคนิคการขับขี่
เมื่อเร็วๆ นี้ เกียร์อัตโนมัติหลายรุ่นมีอัตราทดเกียร์มากกว่าเกียร์ธรรมดา[ 21 ] [ 22 ]
ในบางประเทศ ใบอนุญาตขับขี่ที่ออกให้สำหรับรถยนต์เกียร์อัตโนมัติไม่สามารถใช้ขับขี่รถยนต์เกียร์ธรรมดาได้ แต่ใบอนุญาตสำหรับเกียร์ธรรมดาสามารถใช้ได้กับทั้งสองแบบ[ 23 ]
เนินเริ่มต้น
การออกตัวจากจุดหยุดนิ่งในรถยนต์เกียร์ธรรมดาต้องใช้แรงบิดพิเศษเพื่อเร่งความเร็วรถขึ้นเนิน โดยมีโอกาสที่รถจะไหลถอยหลังในเวลาที่คนขับกำลังขยับเท้าจากแป้นเบรกไปยังแป้นคันเร่ง (เพื่อเพิ่มรอบเครื่องยนต์ก่อนเหยียบคลัตช์) วิธีการออกตัวบนเนินแบบดั้งเดิมในรถยนต์เกียร์ธรรมดาคือการใช้เบรกมือ (หรือที่เรียกว่า "เบรกฉุกเฉิน" หรือ "e-brake") เพื่อยึดรถให้อยู่กับที่ ซึ่งหมายความว่าเท้าขวาของคนขับไม่จำเป็นต้องใช้แป้นเบรก ทำให้สามารถใช้แป้นคันเร่งแทนได้ เมื่อรอบเครื่องยนต์ถึงระดับที่ต้องการแล้ว คนขับสามารถเหยียบคลัตช์ได้ และปลดเบรกมือไปพร้อมกับการเหยียบคลัตช์ด้วย
อุปกรณ์ที่เรียกว่าhill-holderถูกนำมาใช้ใน Studebaker ปี 1936 รถยนต์สมัยใหม่หลายคันใช้เบรกมือแบบอิเล็กทรอนิกส์ ซึ่งมักจะมีคุณสมบัติ hill-holder โดยเบรกมือจะถูกปลดออกโดยอัตโนมัติเมื่อล้อขับเคลื่อนเริ่มได้รับกำลังจากเครื่องยนต์[ 24 ]
ในรถยนต์ขนาดเล็กหลายรุ่น ผู้ขับขี่ที่มีทักษะสามารถปล่อยคลัตช์เพียงเล็กน้อยพอที่จะยับยั้งการไหลของรถในระหว่างที่เท้าขวากำลังเคลื่อนจากแป้นเบรกไปยังแป้นคันเร่ง วิธีนี้ช่วยแก้ปัญหาการทรงตัวบนเนินเขาได้อย่างมีประสิทธิภาพโดยไม่ต้องใช้เบรกมือ และอายุการใช้งานของคลัตช์ก็แทบจะไม่ลดลงเลย แม้ว่าจะต้องใช้ทักษะบ้างก็ตาม
ในยานพาหนะที่มีคันเร่งมือ เช่น รถแทรกเตอร์ทางการเกษตรสามารถป้องกันการไหลย้อนกลับได้โดยการเพิ่มรอบเครื่องยนต์โดยใช้คันเร่งมือ จากนั้นปล่อยแป้นเบรกและคลัตช์ตามปกติ
เทคนิคการขับขี่อื่นๆ
- การปรับรอบเครื่องยนต์ให้ตรงกับความเร็วรถเรียกว่าRev-matching เพื่อไม่ให้การเปลี่ยนเกียร์กระตุก วิธีนี้มักใช้โดยผู้ขับขี่ที่มีเกียร์แบบไม่มีซิงโครไนซ์ หรือผู้ที่ขับรถแข่ง [ 25 ]
- ในเกียร์ธรรมดาที่ไม่มีระบบซิงโครไนซ์ จำเป็นต้องใช้ การเหยียบคลัตช์สองครั้งวิธีการเหยียบคลัตช์สองครั้งขณะลดเกียร์: เหยียบแป้นคลัตช์แล้วเลื่อนคันเกียร์ไปที่เกียร์ว่าง ปล่อยแป้นคลัตช์ เร่งคันเร่งเบาๆ เพื่อเร่งความเร็วของเพลาส่งกำลัง ทำให้ความเร็วรอบของเกียร์ต่ำเพิ่มขึ้น เหยียบแป้นคลัตช์อีกครั้ง เลื่อนคันเกียร์ไปที่เกียร์ต่ำ แล้วปล่อยแป้นคลัตช์
- การเปลี่ยนเกียร์แบบ Heel-and-toeคือการที่ผู้ขับขี่ใช้เท้าข้างเดียวควบคุมทั้งแป้นเบรกและแป้นคันเร่งพร้อมกัน เพื่อให้รอบเครื่องยนต์สอดคล้องกันขณะเบรก
- การพายเรือการเปลี่ยนเกียร์แบบบล็อกหรือการเปลี่ยนเกียร์แบบข้าม[ 26 ]เป็นเทคนิคการลดเกียร์มากกว่าหนึ่งเกียร์เพื่อลดการสึกหรอของเกียร์ อาจจำเป็นต้องใช้การจับคู่รอบเครื่องยนต์เพื่อให้การเปลี่ยนเกียร์ราบรื่น การรวมสิ่งนี้เข้ากับการลดเกียร์แบบส้นเท้าและปลายเท้าจะช่วยให้เบรกได้สูงสุดเมื่อเปลี่ยนจากเกียร์สูงสุดไปเป็นเกียร์ที่ต่ำกว่ามาก และรอบเครื่องยนต์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการออกจากโค้ง
ระบบปรับรอบเครื่องยนต์ขณะลดเกียร์แบบซิงโครไนซ์
ระบบปรับรอบเครื่องยนต์ขณะลดเกียร์แบบซิงโครไนซ์เป็นเทคโนโลยีควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ที่เลียนแบบเทคนิคการปรับรอบเครื่องยนต์ด้วยตนเอง
ระบบเกียร์รถบรรทุก
รถบรรทุกบางคันมีระบบเกียร์ที่ดูและทำงานเหมือนระบบเกียร์ของรถยนต์นั่งส่วนบุคคลทั่วไป ซึ่งควบคุมด้วยคันโยกเพียงอันเดียว ระบบเกียร์เหล่านี้ใช้กับรถบรรทุกขนาดเล็ก โดยทั่วไปจะมีเกียร์ไม่เกิน 6 เกียร์ และมักจะมีระบบซิงโครเมช
สำหรับรถบรรทุกที่ต้องการเกียร์มากกว่านั้น รูปแบบ "H" มาตรฐานอาจซับซ้อนเกินไปสำหรับคนขับรถบรรทุกบางคน ดังนั้นจึงมีการใช้ตัวควบคุมเพิ่มเติมเพื่อเลือกเกียร์เพิ่มเติม โดยยังคงใช้รูปแบบ "H" จากนั้นใช้ตัวควบคุมเพิ่มเติมเพื่อเลือกเกียร์ทางเลือกต่างๆ ในรถบรรทุกรุ่นเก่า ตัวควบคุมมักจะเป็นคันโยกแยกต่างหากที่ติดตั้งอยู่บนพื้น หรือในปัจจุบันเป็นสวิตช์ลมที่ติดตั้งอยู่บนคันโยก "H" ส่วนในรถบรรทุกรุ่นใหม่ ตัวควบคุมมักจะเป็นสวิตช์ไฟฟ้าที่ติดตั้งอยู่บนคันโยก "H" ระบบส่งกำลังแบบหลายตัวควบคุมถูกสร้างขึ้นในกำลังที่สูงกว่ามาก แต่แทบจะไม่ใช้ระบบซิงโครเมชเลย
รูปแบบการเปลี่ยนเกียร์มีทางเลือกทั่วไปหลายแบบ โดยแบบมาตรฐานมีดังนี้:
- ระบบเกียร์แบบช่วง (Range transmission)ใช้รูปแบบ "H" ผ่านช่วงเกียร์ที่แคบ จากนั้นตัวควบคุม "ช่วง" จะเปลี่ยนรูปแบบ "H" ระหว่างช่วงสูงและต่ำ ตัวอย่างเช่น เกียร์แบบช่วง 8 สปีด มีรูปแบบการเปลี่ยนเกียร์แบบ H โดยมีสี่เกียร์ เกียร์ที่ 1 ถึง 4 จะเข้าถึงได้เมื่อเลือกช่วงต่ำ ในการเข้าถึงเกียร์ที่ 5 ถึง 8 ให้เลื่อนตัวเลือกช่วงไปที่ช่วงสูง แล้วเลื่อนคันเกียร์ผ่านตำแหน่งเกียร์ที่ 1 ถึง 4 อีกครั้ง ในช่วงสูง ตำแหน่งเกียร์ที่ 1 จะกลายเป็นเกียร์ที่ 5 ตำแหน่งเกียร์ที่ 2 จะกลายเป็นเกียร์ที่ 6 และอื่นๆ
- ระบบเกียร์แบบแยกส่วนใช้รูปแบบ "H" ที่มีช่วงเกียร์กว้าง และตัวเลือกเกียร์อีกตัวจะแบ่งตำแหน่งเกียร์แต่ละตำแหน่งออกเป็นสองส่วน: เกียร์ 1 อยู่ในตำแหน่งแรก/แยกต่ำ เกียร์ 2 อยู่ในตำแหน่งแรก/แยกสูง เกียร์ 3 อยู่ในตำแหน่งที่สอง/แยกต่ำ เกียร์ 4 อยู่ในตำแหน่งที่สอง/แยกสูง และอื่นๆ
- ระบบเกียร์แบบ Range-splitterผสานการแบ่งช่วงเกียร์และการแบ่งอัตราทดเกียร์เข้าด้วยกัน ทำให้มีอัตราทดเกียร์ที่หลากหลายยิ่งขึ้น โดยมีทั้งตัวเลือกช่วงเกียร์และตัวเลือกการแบ่งช่วงเกียร์ให้เลือกใช้
แม้ว่าจะมีตำแหน่งเกียร์หลายตำแหน่ง แต่การเปลี่ยนเกียร์มักจะทำตามรูปแบบที่แน่นอน ตัวอย่างเช่น การเปลี่ยนเกียร์ขึ้นอาจใช้ลำดับดังนี้ "เลื่อนคันเกียร์ไปที่เกียร์ตรง (splitter direct); เลื่อนคันเกียร์ไปที่เกียร์โอเวอร์ไดรฟ์ (splitter overdrive); เลื่อนคันเกียร์ไปที่หมายเลข 2 และเลื่อนคันเกียร์ไปที่เกียร์อันเดอร์ไดรฟ์ (underdrive); เลื่อนคันเกียร์ไปที่เกียร์ตรง (direct); เลื่อนคันเกียร์ไปที่เกียร์โอเวอร์ไดรฟ์ (overdrive); เลื่อนคันเกียร์ไปที่หมายเลข 3 และเลื่อนคันเกียร์ไปที่เกียร์อันเดอร์ไดรฟ์ (underdrive)" เป็นต้น ในรถบรรทุกรุ่นเก่าที่ใช้คันเกียร์แบบติดตั้งบนพื้น ปัญหาที่ใหญ่กว่าคือ การเปลี่ยนเกียร์ทั่วไปต้องให้ผู้ขับขี่เลื่อนมือระหว่างคันเกียร์ในการเปลี่ยนเกียร์ครั้งเดียว และหากไม่มีระบบซิงโครไนซ์ การเปลี่ยนเกียร์จะต้องจับจังหวะอย่างระมัดระวัง มิฉะนั้นเกียร์จะไม่ทำงาน ด้วยเหตุนี้ เกียร์แบบสปลิตเตอร์บางรุ่นจึงมีช่วง "อันเดอร์อันเดอร์" เพิ่มเติม เพื่อให้เมื่อสปลิตเตอร์อยู่ในตำแหน่ง "อันเดอร์" แล้ว สามารถเปลี่ยนเกียร์ลงได้อย่างรวดเร็วโดยไม่ต้องเสียเวลาเปลี่ยนเกียร์สองครั้ง
ระบบเกียร์ของรถบรรทุกสมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็นแบบ "แบ่งช่วงเกียร์" เกียร์ 13 สปีดที่พบได้ทั่วไปจะมีรูปแบบ H มาตรฐาน และรูปแบบจากมุมบนซ้ายจะเป็นดังนี้: R ลงไป L เลื่อนขึ้นและไปที่ 1 ลงไป 2 ขึ้นและเลื่อนไปที่ 3 ลงไป 4 คันโยกเลือกเกียร์แบบ "ผีเสื้อ" ที่อยู่ตรงกลางด้านหน้าของลูกบิดจะถูกพลิกขึ้นไปที่เกียร์สูงขณะอยู่ในเกียร์ 4 จากนั้นเลื่อนกลับไปที่ 1 ตำแหน่ง 1 ถึง 4 ของลูกบิดจะทำซ้ำเช่นกัน นอกจากนี้ แต่ละเกียร์ยังสามารถแบ่งช่วงได้โดยใช้คันโยกลดเกียร์/เพิ่มเกียร์แบบกดด้วยนิ้วโป้งทางด้านซ้ายของลูกบิดขณะอยู่ในเกียร์สูง คันโยกแบบ "นิ้วโป้ง" จะไม่สามารถใช้งานได้ในเกียร์ต่ำ ยกเว้นในเกียร์ 18 สปีด เกียร์ 1 ถึง 4 ในเกียร์ต่ำสามารถแบ่งช่วงได้โดยใช้คันโยกแบบ "นิ้วโป้ง" และ L สามารถแบ่งช่วงได้ด้วยคันโยกแบบ "ผีเสื้อ" L ไม่สามารถแบ่งช่วงได้โดยใช้คันโยกแบบนิ้วโป้งทั้งในเกียร์ 13 หรือ 18 สปีด ระบบเกียร์ 9 สปีดนั้นเหมือนกับเกียร์ 13 สปีด แต่ไม่มีคันโยกสำหรับปรับเกียร์ต่ำกว่าหรือสูงกว่าปกติ
ระบบส่งกำลังของรถบรรทุกใช้โครงสร้างทางกายภาพหลายแบบ ตัวอย่างเช่น กำลังส่งจากเกียร์ N สปีด อาจไปขับเคลื่อนเกียร์รอง M สปีด ทำให้ได้ชุดเกียร์ทั้งหมด N*M ชุด เกียร์อาจอยู่ในตัวเรือนแยกกันโดยมีเพลาอยู่ตรงกลาง หรืออยู่ในตัวเรือนแยกกันที่ยึดด้วยน็อต หรืออยู่ในตัวเรือนเดียวกันโดยใช้น้ำมันหล่อลื่นชนิดเดียวกัน เกียร์รองมักเรียกว่า "Brownie" หรือ "Brownie box" ตามชื่อแบรนด์ยอดนิยม เมื่อมีเกียร์ที่สาม เกียร์ก็จะเพิ่มขึ้นอีก ทำให้มีช่วงเกียร์ที่กว้างขึ้นหรือระยะห่างระหว่างเกียร์ที่แคบลง รถบรรทุกบางคันจึงมีตำแหน่งเกียร์หลายสิบตำแหน่ง แม้ว่าส่วนใหญ่จะเป็นเกียร์ซ้ำกันก็ตาม บางครั้งเกียร์รองจะรวมเข้ากับเฟืองท้ายในเพลาหลัง เรียกว่า "เฟืองท้ายสองสปีด" เฟืองท้ายสองสปีดจะเป็นแบบแยกเสมอ ในระบบส่งกำลังรุ่นใหม่ อาจมีเพลาส่งกำลังสองตัว เพื่อให้เกียร์แต่ละตัวบนเพลาหลักสามารถขับเคลื่อนได้จากเพลาส่งกำลังตัวใดตัวหนึ่ง ซึ่งช่วยให้สามารถสร้างเพลาส่งกำลังที่สั้นและแข็งแรง ในขณะที่ยังคงสามารถมีชุดเกียร์จำนวนมากภายในตัวเรือนเกียร์เดียวได้
ระบบส่งกำลังสำหรับงานหนักส่วนใหญ่ไม่ใช่แบบซิงโครไนซ์บางครั้งระบบซิงโครไนซ์จะเพิ่มน้ำหนักที่ควรจะเป็นน้ำหนักบรรทุก และยังเป็นอีกหนึ่งชิ้นส่วนที่อาจเกิดความเสียหายได้ และผู้ขับขี่ใช้เวลาขับรถหลายพันชั่วโมง จึงสามารถใช้เวลาเรียนรู้การขับขี่อย่างมีประสิทธิภาพด้วยระบบส่งกำลังที่ไม่ใช่แบบซิงโครไนซ์ได้การเปลี่ยนเกียร์แบบลอยตัว (หรือที่เรียกว่า "เกียร์ลอย") คือการเปลี่ยนเกียร์โดยไม่ต้องเหยียบคลัตช์ ซึ่งมักใช้กับระบบส่งกำลังที่ไม่ใช่แบบซิงโครไนซ์ในรถบรรทุกขนาดใหญ่ เนื่องจากไม่ได้ใช้คลัตช์ จึงง่ายต่อการจับคู่ความเร็วของเกียร์ และผู้ขับขี่อาจทำให้เกิดความเสียหายร้ายแรง (และมีค่าใช้จ่ายสูง) ต่อเกียร์และระบบส่งกำลังได้อย่างรวดเร็ว
รถบรรทุกขนาดใหญ่มักใช้เครื่องยนต์ดีเซล เป็นแหล่ง พลังงาน เครื่องยนต์ดีเซลของรถบรรทุกจากยุค 1970 และก่อนหน้านั้นมักมีช่วงกำลังแคบ จึงจำเป็นต้องใช้เกียร์จำนวนมากที่มีระยะห่างใกล้กัน เริ่มตั้งแต่รถบรรทุก Maxidyne ในปี 1968 เครื่องยนต์ดีเซลของรถบรรทุกได้ใช้เทอร์โบชาร์จเจอร์และระบบควบคุมอิเล็กทรอนิกส์มากขึ้น ซึ่งช่วยขยายช่วงกำลัง ทำให้สามารถใช้เกียร์น้อยลงเรื่อยๆ ณ ปี 2021 ผู้ประกอบการขนส่งมักใช้เกียร์ 9, 10, 13 หรือ 18 สปีด แต่เกียร์ธรรมดาอัตโนมัติกำลังเป็นที่นิยมมากขึ้นในรถบรรทุกขนาดใหญ่ เนื่องจากสามารถเพิ่มประสิทธิภาพและขับขี่ได้ง่ายขึ้น ลดอุปสรรคสำหรับผู้ขับขี่มือใหม่ และอาจเพิ่มความปลอดภัยโดยช่วยให้ผู้ขับขี่สามารถมุ่งเน้นไปที่สภาพถนนได้
การหล่อลื่น
ระบบเกียร์ธรรมดาใช้ของเหลวหล่อลื่นเป็นน้ำมันเกียร์ (หรือน้ำมันเครื่องในรถบางรุ่น) ซึ่งต้องเปลี่ยนเป็นระยะๆ แม้จะไม่บ่อยเท่ากับน้ำมันในเกียร์อัตโนมัติ น้ำมันเกียร์มีกลิ่นเฉพาะตัวเนื่องจากมีส่วนผสมของสารประกอบป้องกันการสึกหรอที่มีกำมะถันเป็นส่วนประกอบ สารประกอบเหล่านี้ใช้เพื่อลดแรงเสียดทานจาก การเลื่อนสูงของ ฟันเฟืองแบบเกลียว (การตัดแบบนี้ช่วยขจัดเสียงหอนที่เป็นเอกลักษณ์ของ เฟืองตรง) ในรถจักรยานยนต์ที่มีคลัตช์แบบ "เปียก" (คลัตช์แช่ในน้ำมันเครื่อง) โดยปกติแล้วจะไม่มีอะไรกั้นระหว่างส่วนล่างของเครื่องยนต์กับระบบเกียร์ดังนั้นน้ำมันชนิดเดียวกันจึงหล่อลื่นทั้งเครื่องยนต์และระบบเกียร์
ดูเพิ่มเติม
| ระบบส่งกำลังรถยนต์ |
|---|
| คู่มือ |
| อัตโนมัติ / กึ่งอัตโนมัติ |
ลิงก์ภายนอก
- เมื่อรถเกียร์ธรรมดาเริ่มเลือนหายไปจากสายตา นักสะสมกลับมองเห็นโอกาสบทความจากนิวยอร์กไทมส์ วันที่ 24 มิถุนายน 2021 โดย ร็อบ แซสส์
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ เกียร์ธรรมดา
ระบบเกียร์ธรรมดา ( MT ) หรือที่รู้จักกันในชื่อ เกียร์ ธรรมดาเกียร์มาตรฐาน (ในแคนาดาสหราชอาณาจักรและสหรัฐอเมริกา ) หรือเกียร์แท่ง (ในสหรัฐอเมริกา) คือระบบส่งกำลังของรถยนต์...
ภาพรวม
ระบบเกียร์ธรรมดาต้องใช้คนขับในการควบคุมคัน เกียร์ และ คลัตช์ เพื่อเปลี่ยนเกียร์ (ต่างจาก เกียร์อัตโนมัติ หรือ เกียร์กึ่งอัตโนมัติ ที่ฟังก์ชันใดฟังก์ชันหนึ่ง (โดยทั่วไปคือคลัตช์) หรือทั้งสองฟังก์ชันทำงาน โดยอัตโนมัติ )...
ช่วงปี ค.ศ. 1890 ถึง ค.ศ. 1940
รถยนต์รุ่นแรกๆ หลายคันมีเครื่องยนต์อยู่ด้านหลัง โดยใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยสายพานแบบง่ายๆ ทำหน้าที่เป็นเกียร์ความเร็วเดียว รถยนต์ Panhard et Levassor ปี 1891 ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในระบบส่งกำลังของรถยนต์ เนื่องจากใช้เกียร์ธรรมดา 3 สปีด [ 2 ] [ 3 ]...
ช่วงทศวรรษ 1950 ถึง 1980
รถยนต์คันแรกที่ใช้เกียร์ธรรมดาแบบ ซิงโครเมช คือรถ แคดิลแล็ ก ปี 1929 [ 5 ] รถยนต์ยี่ห้อส่วนใหญ่ในอเมริกาเหนือได้นำเกียร์ธรรมดาแบบซิงโครไนซ์มาใช้ โดยปกติสำหรับเกียร์สองและเกียร์สูง ในช่วงกลางทศวรรษ 1930 ในปี 1947 ปอร์เชได้จดสิทธิบัตรระบบซิงโครเมช แบบวงแหวนแยก...