เพลาขับ (Drive shaft, driveshaft , driving shaft , tailshaftในภาษาอังกฤษแบบออสเตรเลีย ), เพลาใบพัด ( Propeller shaft หรือ prop shaft ) หรือเพลาคาร์ดาน (ตั้งชื่อตามจิโรลาโม คาร์ดาโน ) เป็นชิ้นส่วนสำหรับส่งกำลังเชิงกลแรงบิดและการหมุน โดยปกติจะใช้เชื่อมต่อชิ้นส่วนอื่นๆ ในระบบส่งกำลังที่ไม่สามารถเชื่อมต่อกันโดยตรงได้เนื่องจากระยะทางหรือความจำเป็นในการอนุญาตให้มีการเคลื่อนที่สัมพัทธ์ระหว่างกัน

เพลาขับทำหน้าที่เป็นตัวส่งแรงบิด จึงต้องรับแรงบิดและแรงเฉือนซึ่งเท่ากับผลต่างระหว่างแรงบิดขาเข้ากับภาระ ดังนั้นจึงต้องมีความแข็งแรงเพียงพอที่จะรับแรงดังกล่าวได้ ในขณะเดียวกันก็ต้องหลีกเลี่ยงการเพิ่มน้ำหนักมากเกินไป เพราะจะทำให้ความเฉื่อย ของเพลาเพิ่มขึ้นตามไป ด้วย

เพื่อให้สามารถรองรับความแปรผันในการจัดแนวและระยะห่างระหว่างชิ้นส่วนขับเคลื่อนและชิ้นส่วนที่ถูกขับเคลื่อน เพลาขับจึงมักประกอบด้วยข้อต่อ อเนกประสงค์ ข้อต่อก้ามปูหรือข้อต่อแบบ ยืดหยุ่นอย่างน้อยหนึ่งตัว และบางครั้งอาจมีข้อต่อแบบร่องฟันหรือข้อต่อแบบปริซึมด้วย

คำว่าเพลาขับปรากฏขึ้นครั้งแรกในช่วงกลางศตวรรษที่ 19 ในสิทธิบัตรฉบับแก้ไขเพิ่มเติมของ Stover ในปี 1861 สำหรับเครื่องไสไม้และเครื่องจับคู่คำนี้ใช้เพื่ออ้างถึงเพลา ที่ขับเคลื่อนด้วยสายพาน ซึ่งใช้ขับเคลื่อนเครื่องจักร^{[ 1 ]} คำนี้ไม่ได้ถูกใช้ในสิทธิบัตรฉบับดั้งเดิมของเขา^{[ 2 ]} การใช้คำนี้ในยุคแรกๆ อีกครั้งหนึ่งเกิดขึ้นในสิทธิบัตรฉบับแก้ไขเพิ่มเติมในปี 1861 สำหรับเครื่องตัดหญ้า แบบลากด้วยม้า ของ Watkins และ Bryson ^{[ 3 ]} ในที่นี้ คำนี้หมายถึงเพลาที่ส่งกำลังจากล้อของเครื่องจักรไปยังชุดเฟืองที่ทำงานกับกลไกการตัด

ในช่วงทศวรรษ 1890 คำนี้เริ่มถูกนำมาใช้ในลักษณะที่ใกล้เคียงกับความหมายสมัยใหม่มากขึ้น ตัวอย่างเช่น ในปี 1891 แบทเทิลส์เรียกเพลาที่อยู่ระหว่างระบบส่งกำลังและล้อ ขับเคลื่อน ของหัวรถจักร Climax ของเขา ว่าเพลาขับ^{[ 4 ]}และสติลแมนเรียกเพลาที่เชื่อมต่อเพลาข้อเหวี่ยงกับเพลาล้อหลังของจักรยานขับเคลื่อนด้วยเพลา ของเขา ว่าเพลาขับ^{[ 5 ]} ในปี 1899 บูคีย์ใช้คำนี้เพื่ออธิบายเพลาที่ส่งกำลังจากล้อไปยังเครื่องจักรที่ขับเคลื่อนด้วยข้อต่อสากลในHorse-Powerของ เขา ^{[ 6 ]} ในปีเดียวกันนั้น คลาร์กได้อธิบาย Marine Velocipede ของเขาโดยใช้คำนี้เพื่ออ้างถึงเพลาขับเคลื่อนด้วยเกียร์ที่ส่งกำลังผ่านข้อต่อสากลไปยังเพลาใบพัด^{[ 7 ]} ครอมป์ตันใช้คำนี้เพื่ออ้างถึงเพลาที่อยู่ระหว่างระบบส่งกำลังของ รถยนต์ พลังไอน้ำของเขาในปี 1903 และเพลาขับ^{[ 8 ]}

รถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์เบนซินคันแรกที่มีเพลาขับคือRenault Voiturette ปี 1898 บริษัท Autocarเป็นบริษัทอเมริกันแห่งแรกที่ใช้เพลาขับในรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์เบนซิน^{[ 9 ]}รถคันนี้สร้างขึ้นในปี 1901 และปัจจุบันอยู่ในคอลเลกชันของสถาบันสมิธโซเนียน^{[ 10 ]}

เบรกจอดเพลาคาร์ดานทำงานบนเพลาขับแทนที่จะเป็นล้อ^{[ 12 ]}เบรกเหล่านี้มักใช้กับรถบรรทุกขนาดเล็ก เบรกประเภทนี้มีแนวโน้มที่จะทำงานผิดพลาดและนำไปสู่เหตุการณ์ที่รถบรรทุกวิ่งลงเนิน ทำให้ต้องมีการแจ้งเตือนด้านความปลอดภัย^{[ 13 ]} ยานพาหนะขนาดใหญ่ที่มีเบรกจอดประเภทนี้มักจะมีคันโยกแบบแรตเช็ตคล้ายกับ เบรกมือหรือเบรกจอดของรถยนต์แทนที่จะเป็นปุ่มหรือคันโยกเบรกอากาศ

ปัจจัยเสี่ยงสำหรับผู้ขับขี่ ได้แก่ การจอดรถบนทางลาดชันขณะบรรทุกของหนัก การไม่เหยียบเบรกให้แรงพอ การเปลี่ยนแปลงน้ำหนักบรรทุกหรือสมดุลของน้ำหนักขณะจอดบนทางลาดชัน หรือการจอดรถในจุดที่ด้านใดด้านหนึ่งของรถอาจลื่นไถลได้ การใช้ตัวล็อกล้อเป็นวิธีหนึ่งในการป้องกันไม่ให้รถเคลื่อนที่บนทางลาดชัน

เพลาขับถูกนำมาใช้กับรถจักรยานยนต์มาตั้งแต่ก่อนสงครามโลกครั้งที่ 1 เช่นรถจักรยานยนต์ FN ของเบลเยียม ในปี 1903 และ รถจักรยานยนต์ Stellar ของ Stuart Turnerในปี 1912 เพลาขับเป็นทางเลือกแทนโซ่และสายพานให้การทำงานที่ทนทาน สะอาด และแทบไม่ต้องบำรุงรักษา ข้อเสียของเพลาขับในรถจักรยานยนต์คือ ต้องใช้ เฟืองเกลียวเฟืองเฉียงหรือเฟืองที่คล้ายกัน เพื่อเปลี่ยนทิศทางกำลัง 90° จากเพลาไปยังล้อหลัง ทำให้สูญเสียกำลังบางส่วนในกระบวนการ

BMWผลิตรถจักรยานยนต์ระบบขับเคลื่อนด้วยเพลามาตั้งแต่ปี 1923 และMoto Guzziก็ผลิต รถจักรยานยนต์เครื่องยนต์ V-twin ระบบขับเคลื่อนด้วยเพลา มาตั้งแต่ทศวรรษ 1960 บริษัทสัญชาติอังกฤษอย่างTriumphและแบรนด์ญี่ปุ่นรายใหญ่ ได้แก่Honda , Suzuki , KawasakiและYamahaต่างก็ผลิตรถจักรยานยนต์ระบบขับเคลื่อนด้วยเพลาเช่นกัน

รถสกูตเตอร์ Lambrettaรุ่น A ถึงรุ่น LD ใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยเพลา^{[ 14 ]}รถสกูตเตอร์ NSU Prima ก็ใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยเพลาเช่นกัน^{[ 15 ]}

เครื่องยนต์มอเตอร์ไซค์ที่ติดตั้งโดยให้เพลาข้อเหวี่ยงวางตัวตามแนวยาวและขนานกับเฟรมมักใช้กับมอเตอร์ไซค์แบบขับเคลื่อนด้วยเพลา วิธีนี้ต้องการการหักเลี้ยว 90 องศาเพียงครั้งเดียวในการส่งกำลัง แทนที่จะเป็นสองครั้ง มอเตอร์ไซค์จาก Moto Guzzi และ BMW รวมถึงTriumph Rocket IIIและHonda ST seriesต่างก็ใช้การจัดวางเครื่องยนต์แบบนี้

รถจักรยานยนต์ที่ใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยเพลาจะเกิดปรากฏการณ์เพลาเอฟเฟกต์ซึ่งทำให้ตัวถังยกตัวขึ้นเมื่อมีการส่งกำลัง ปรากฏการณ์นี้ซึ่งตรงกันข้ามกับรถจักรยานยนต์ที่ใช้ระบบขับเคลื่อนด้วยโซ่ สามารถแก้ไขได้ด้วยระบบต่างๆ เช่นParalever ของ BMW , CARC ของ Moto Guzzi และ Tetra LeverของKawasaki

บนเรือที่ขับเคลื่อนด้วยกำลัง เพลาขับหรือเพลาใบพัดมักจะเชื่อมต่อใบพัดที่อยู่นอกเรือกับเครื่องจักรขับเคลื่อนภายใน โดยผ่านซีลเพลาหรือกล่องซีล อย่างน้อยหนึ่งจุด ที่ตัดกับตัวเรือแรงผลักดัน ซึ่งเป็นแรงตามแนวแกนที่เกิดจากใบพัด จะถูกส่งไปยังเรือโดยบล็อกแรงผลักดันหรือแบริ่งแรงผลักดัน ซึ่งในเรือเกือบทุกลำ ยกเว้นเรือขนาดเล็กที่สุด จะรวมอยู่ในเครื่องยนต์หลักหรือเกียร์ เพลาสามารถทำจากเหล็กกล้าไร้สนิม^{[ 16 ]}หรือวัสดุคอมโพสิต^{[ 17 ]}ขึ้นอยู่กับประเภทของเรือที่จะติดตั้ง

ส่วนของชุดขับเคลื่อนที่เชื่อมต่อโดยตรงกับใบพัดเรียกว่าเพลาท้าย^{[ 18 ]}

หัวรถจักร ไอน้ำ Shay , Climax และ Heisler ซึ่งเปิดตัวในช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ใช้ระบบขับเคลื่อนแบบก้านสูบ (quill drive)เพื่อส่งกำลังจากเครื่องยนต์หลายสูบที่ติดตั้งอยู่ตรงกลางไปยังแต่ละชุดล้อที่รองรับเครื่องยนต์ ในหัวรถจักรไอน้ำแบบมีเกียร์ เหล่านี้ ปลายด้านหนึ่งของเพลาขับแต่ละอันจะเชื่อมต่อกับชุดล้อที่ถูกขับเคลื่อนผ่านข้อต่ออเนกประสงค์ในขณะที่ปลายอีกด้านหนึ่งรับกำลังจาก เพลา ข้อเหวี่ยง เกียร์หรือชุดล้ออื่นผ่านข้อต่ออเนกประสงค์ตัวที่สอง ระบบขับเคลื่อนแบบก้านสูบยังสามารถเลื่อนไปตามแนวยาวได้ ทำให้ความยาวเปลี่ยนแปลงได้ ซึ่งจำเป็นเพื่อให้ชุดล้อสามารถหมุนได้เมื่อผ่านโค้ง

เพลาคาร์ดานใช้ในหัวรถจักรดีเซล บางรุ่น (ส่วนใหญ่เป็นดีเซลไฮดรอลิก เช่นBritish Rail Class 52 ) และหัวรถจักรไฟฟ้า บางรุ่น (เช่นBritish Rail Class 91 ) นอกจากนี้ยังใช้กันอย่างแพร่หลายในรถไฟดีเซลแบบหลายตู้ โดยสาร ด้วย

เพลาขับได้ถูกนำมาใช้เป็นทางเลือกแทนโซ่ขับเคลื่อนในจักรยานมานานกว่าศตวรรษแล้ว แต่ก็ไม่เคยได้รับความนิยมมากนัก จักรยานที่ขับเคลื่อนด้วยเพลา (หรือ "Acatène" จากผู้ผลิตในยุคแรก) มีทั้งข้อดีและข้อเสียหลายประการ:

เพลาขับเป็นวิธีการหนึ่งในการถ่ายโอนกำลังจากเครื่องยนต์และPTOไปยังอุปกรณ์เสริมที่ติดตั้งบนยานพาหนะ เช่นเครื่องอัดอากาศเพลาขับถูกใช้เมื่อไม่มีพื้นที่เพียงพอข้างเครื่องยนต์สำหรับอุปกรณ์เสริมเพิ่มเติม เพลาจะเชื่อมช่องว่างระหว่าง PTO ของเครื่องยนต์กับอุปกรณ์เสริม ทำให้สามารถติดตั้งอุปกรณ์เสริมไว้ที่อื่นบนยานพาหนะได้^{[ 19 ]}

ปัจจุบันมีนวัตกรรมใหม่ๆ เกิดขึ้นในกระบวนการผลิตเพลาขับ กระบวนการผลิต แบบพันเส้นใยกำลังได้รับความนิยมในการสร้าง เพลาขับคอม โพสิตหลายบริษัทในอุตสาหกรรมยานยนต์กำลังมองหาที่จะนำความรู้ดังกล่าวไปปรับใช้ในกระบวนการผลิตจำนวนมากของตน

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเพลาขับ

• จูโบ
• รายการชิ้นส่วนรถยนต์
• ไดรฟ์ขนนก
• การจัดแนวเพลา
• ปลอกเพลา

• "ระบบขับเคลื่อน - ประเภทของเพลาขับ" . รถยนต์ . สหราชอาณาจักร. สืบค้นเมื่อ11 กุมภาพันธ์ 2023 .