บันทึกช่วยจำ ? เรื่องหลักการทำงานของเกียร์อัตโนมัติ AL4/DPO

[zuzarz]

Tweet

000

[zuzarz]

Tweet

คำนำ

บันทึกช่วยจำ ? เรื่องหลักการทำงานของเกียร์อัตโนมัติ AL4/DPO

  เพื่อให้เป็นเรื่องราวต่อเนื่องจากหลักการทำงานของระบบควบคุมเครื่องยนต์ ในกระทู้

http://www.vlovepeugeot.com/forum/index.php?topic=16926.0

   ผู้รวบรวมจึงได้ค้นคว้าเรื่องราวของเกียร์อัตโนมัติ AL4 ที่มีอยู่ใน Website ต่างๆมากมาย ซึ่งมีการใช้คำและสำนวนที่หลากหลาย และบางคุณสมบัติของเกียร์ก็จะถูกนำไปใช้กับเครื่องยนต์บางรุ่นเท่านั้น เพราะฉะนั้นผู้รวบรวมจึงต้องประเมินและสรุปเอาตามความเข้าใจของตนเองในบางส่วนเช่นกัน ด้วยผู้รวบรวมเองเป็นเพียงผู้แสวงหาเพื่อให้พอได้รู้เท่านั้น จึงยังมีความเข้าใจผิดพลาดคลาดเคลื่อนในเนื้อหาสาระมิใช่น้อยที่ยังต้องรอขอน้อมรับคำชี้แนะจากท่านผู้รู้อีกมาก   ฉะนั้นบทความนี้จึงเป็นได้แค่เพียงบันทึกช่วยจำที่แบ่งปันกันอ่านเท่านั้นมิใช่เป็นตำราที่ใช้อ้างอิงแต่อย่างใด และบางทีบทความนี้อาจช่วยจุดประกายหรือเป็นแรงบันดาลใจให้ทุกท่านได้แสวงหาความรู้เพิ่มเติมได้อีกทางหนึ่ง
     ก่อนเริ่มเรื่องราวของเกียร์ ใคร่ขอน้อมคารวะและกล่าวคำขอบคุณอย่างสูงยิ่งแด่ท่านเจ้าของภาพ, ข้อความและแหล่งอ้างอิงต่างๆ ที่มีปรากฏอยู่ในบันทึกช่วยจำนี้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเอกสารอ้างอิงเหล่านี้:
 - Citroen Technical Training: Presentation of the AL4 Automatic Transmission
 - AL4 /DPO Automatic Transmission Repair Manual
 - AL4  & DPO Transmission Rebuilt Manual
 - AL4  Automatic Gearbox System Fault Finding and Other References
 - 307 Technology
 และสุดท้ายขอท่านได้โปรดใช้บันทึกช่วยจำนี้ให้เป็นวิทยาทานแบ่งปันความรู้เท่านั้น เพื่อให้เป็นไปตามเจตนารมณ์ของผู้เผยแพร่ข้อมูลที่ได้กล่าวถึงข้างต้น


Zuzarz / Blue Leo

ooOoo

[zuzarz]

Tweet

สารบัญ

 0    -   บทนำ
 1    -   Torque Converter ? ทอร์กคอนเวอร์เตอร์
 2    -   Epicyclic Gear Train ? ชุดเฟืองเปลี่ยนอัตราทดและทิศทางการหมุน
 3    -   Clutch and Brake ? คลัตช์และเบรก
 4    -   Differential gear ? ชุดเฟืองขับเพลาล้อ
 5    -   Hydraulic System ? ระบบไฮดรอลิก
 6    -   Sensors ? อุปกรณ์ตรวจวัดต่างๆ
 7    -   Selector Control ? ชุดคันเกียร์
 8    -   Water/Oil Heat Exchanger ? การระบายความร้อน
 9    -   Automatic Transmission ? Electronic Control Unit ? หน่วยควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ของเกียร์
10   -   Auto-Diagnostic ? การทำการวินิจฉัยข้อบกพร่องอย่างอัตโนมัติ                                                                      
11   -   Draining, Refilling, Oil level Check and Oil Wear Counter setting- การเปลี่ยนถ่าย, การเติม, การเช็คระดับน้ำมัน เกียร์ และการปรับตั้งค่าการเสื่อมสภาพของน้ำมันเกียร์
12   -   AL4-Automatic Gearbox System Fault Finding ? การค้นหาข้อบกพร่องของระบบเกียร์

ooOoo

[zuzarz]

Tweet

0 - บทนำ

AL4 Automatic Transmission ? เกียร์อัตโนมัติ AL4
   เกียร์อัตโนมัติ AL4 ถูกพัฒนาขึ้นจากความร่วมมือกันของกลุ่ม PSA Peugeot-Citroen, Siemens และ Renault ซึ่งเรียกชื่อเกียร์รุ่นนี้ว่า DPO น้ำหนักเกียร์ 70 กก. สามารถรับแรงบิดได้สูงสุด 210 Nm [สามารถรับแรงบิดได้สูงถึง 330 Nm. (210 Nm. ในรุ่นแรกๆ =อ้างอิงจาก 307 Technology]   มี 4 เกียร์เดินหน้าและ 1 เกียร์ถอยหลัง ทอร์กคอร์นเวอร์เตอร์สามารถล็อกได้ที่เกียร์   2, 3 และ4   ระบายความร้อนผ่านชุด Heat Exchanger รับ-ส่งข้อมูลกันระหว่าง ECU เครื่องยนต์และเกียร์ผ่านระบบเครือข่าย CAN
   ในโหมด (Mode) ปกติ เกียร์ AL4 จะปรับเปลี่ยนเกียร์ตามรูปแบบการขับขี่ของผู้ขับขี่ (Auto-Adaptive) โดยพิจารณาจากภาระของรถ ความลาดเอียงและพื้นผิวของถนน ความเร็วในการกระตุ้นคันเร่ง และปัจจัยอื่น ๆ อีกเช่น อุณหภูมิน้ำมันเกียร์ และเครื่องยนต์    โดยคอมพิวเตอร์ใน ECU เกียร์จะสามารถจัดชุดรูปลักษณ์ (Identikit portrait) ตามรูปแบบของการขับขี่
ได้ภายในนาทีเดียวโดยพิจารณาจาก ความเร็วของรถ จำนวนครั้งและความเร็วในการกดคันเร่งตรงที่ตำแหน่งใดของปีกผีเสื้อ เมื่อจัดเข้าชุดได้แล้วก็จะปรับเปลี่ยนเกียร์ให้เหมาะสมกับ Mode ต่างๆที่ได้โปรมแกรมไว้
   เกียร์อัตโนมัติ AL4 ประกอบด้วยอุปกรณ์หลักคือ Torque Converter 1ชุด, ระบบเฟือง Planetary 2 ชุด, คลัตช์ 2 ชุด, เบรก 3 ชุด, Oil Pump 1 ชุด และValve Block 1 ชุด ควบคุมการทำงานด้วยระบบอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) โดยประเมินจากค่าตัวแปรต่างๆที่มาจากอุปกรณ์ตรวจจับสัญญาณ (Sensors)

ooOoo
       แผนผังของเกียร์ AL4

[zuzarz]

Tweet

1.Torque Converter

          ทอร์กคอนเวอร์เตอร์ เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในส่งถ่ายกำลังจากเครื่องยนต์ไปยังชุดกลไกของเกียร์อัตโนมัติโดยใช้ของเหลว(น้ำมันเกียร์) ที่บรรจุอยู่เต็มภายในเป็นตัวกลาง โดยมีตัวเรือน (Housing) ของทอร์กคอนเวอร์เตอร์จะยึดติดอยู่กับแผ่นขับ (Drive Plate) ที่ประกอบติดกับฟลายวีลพู่เล่ย์ (Flywheel Pulley) ของเครื่องยนต์ และสามารถเพิ่มแรงบิดที่ได้จากเครื่องยนต์ที่รอบต่ำ  ช่วยดูดซับแรงบิดกระชากที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์และชุดเฟืองขับในเกียร์  ช่วยให้เครื่องยนต์เดินเรียบขึ้นเป็นต้น และเพลาขับที่ตัวเรือนจะใช้ขับปั้มน้ำมัน (Oil Pump) เพื่อสร้างแรงดันจ่ายให้กับระบบไฮดรอลิกในชุดเกียร์อีกด้วย ดังนั้น Oil Pump จึงทำงานตลอดเวลาที่เครื่องยนต์หมุน ข้อควรคำนึงเมื่อต้องลากรถยนต์เกียร์อัตโนมัติขณะไม่ได้ติดเครื่องยนต์จะมีน้ำมันไปหล่อลื่นตลับลูกปืน  เฟืองและเพลาภายในเกียร์ไม่พอเพียงก็จะมีการสึกหรอหรือเกิดความเสียหายได้เร็วยิ่งขึ้น  เนื่องด้วย Oil Pump ไม่ได้สร้างแรงดันส่งแจกจ่ายออกไปให้

[zuzarz]

Tweet

  Torque Converter ประกอบด้วยชิ้นส่วนหลักดังต่อไปนี้ 
     - Impeller (ใบพัดส่งกำลัง)
     - Turbine (กังหันรับกำลัง)
     - Stator (สเตเตอร์)
     - Lock-Up Clutch Mechanism (ชุดคลัชตรึง Turbine)

รูปชิ้นส่วนหลักของ Torque Converter

[zuzarz]

Tweet

ภาพตัดขวางของชุด Torque Converter

[zuzarz]

Tweet

หลักการทำงานของชิ้นส่วนต่างๆมีดังต่อไปนี้

1.1 Impeller (ใบพัดส่งกำลัง)
     ใบพัด (Vane) รูปทรงโค้งๆแต่ละใบของ Impeller ด้านหนึ่งจะติดอยู่กับตัวเรือนของ Torque Converter ตามแนวรัศมี และที่ด้านในจะมีวงแหวนนำ (Guide Ring) รูปทรงวงแหวนกลวงทรงกระบอกผ่าซีกติดอยู่เพื่อนำทางให้ของไหลไหลไปได้อย่างราบรื่น
     หลักการทำงาน  เมื่อ Impeller หมุนตามความเร็วรอบของเครื่องยนต์ไปของเหลวที่อยู่ในแต่ละร่องของใบพัดก็จะหมุนตามใบพัดไปจนกว่าความเร็วรอบจะเพิ่มขึ้นถึงจุดจุดหนึ่งของเหลวนั้นก็จะถูกเหวี่ยงให้ออกไปจากศูนย์กลางการหมุน (Centrifugal force) โดยลอดผ่านใต้ Guide Ring ออกไปปะทะกับ Vane ของ Turbine ที่อยู่ฝั่งตรงกันข้าม จากนั้นของเหลวที่อยู่ในบริเวณส่วนกลางของ Impeller ก็จะเข้าไปแทนที่ของเหลวที่ถูกเหวี่ยงออกไปเป็นวัฏจักรต่อเนื่องกันไป     โดยของเหลวนั้นจะมีทิศทางการเคลื่อนที่ตามภาพประกอบข้างล่าง  ทั้งนี้ทิศทางการหมุนของเพลาข้อเหวี่ยง (Crank Shaft) ของเครื่องยนต์ EW10J4 ใน Peugeot 406 EA จะหมุนตามเข็มนาฬิกาเมื่อมองจากด้านขวาไปทางซ้ายของตัวรถ

รูปประกอบทิศทางการไหลของของเหลวใน  Impeller

[zuzarz]

Tweet

1.2 Turbine (กังหันรับกำลัง)
      Turbine จะอยู่ภายในตัวเรือนของ Torque Converter และหมุนได้อย่างอิสระ   โดยที่ดุมกลางของ Turbine จะมีร่องฟันเฟืองเพื่อส่งต่อกำลังให้กับฟันเฟืองของเพลาขับชุดเกียร์ (Transmission Input Shaft) ที่สอดเข้ามารับ
      ทั้งนี้ชุดของ Turbine ก็จะมีใบพัด (Vane) ที่คล้ายกับ Vane ของ Impeller แต่จะมีความโค้งในทิศทางตรงข้ามกันและหักมุมโค้งตามแนวรัศมีมากกว่าเพื่อเพิ่มพื้นที่ในการรอรับแรงผลักจากของเหลวที่ออกจาก Impeller ทำให้เกิดการหมุนในทิศทางเดียวกันกับ Impeller
       หลักการทำงาน  เมื่อของเหลวที่ถูกเหวี่ยงออกจาก Impeller พุ่งเข้าปะทะกับ Vane ของ Turbine จนชนะความฝืดต้านการหมุนได้ Turbine ก็จะออกตัวหมุนตามแรงที่ของเหลวผลัก แล้วของเหลวนั้นก็จะเคลื่อนที่ผ่านเข้าไปใต้ Guide Ring แล้วถูกเหวี่ยงเข้าไปในบริเวณส่วนกลางของ Turbine เป็นวัฏจักรต่อเนื่องกันเช่นกัน โดยของเหลวนี้จะมีทิศทางการเคลื่อนที่ตามภาพประกอบข้างล่าง

รูปประกอบทิศทางการไหลของของเหลวใน  Turbine

[zuzarz]

Tweet

1.3 Stator (สเตเตอร์)
     เมื่อเอาด้านหน้าของ Impeller และ Turbine มาประกบเข้าด้วยกันตามรูปข้างล่างนี้

[zuzarz]

Tweet

ที่รูปขยาย A จะเห็นว่าตรงลูกศรสีดำตรงทางออกจะเป็นทิศทางการไหลของของเหลวที่ออกจาก Turbine นั้นมีนัยสำคัญต่อประสิทธิภาพการส่งถ่ายกำลังของ Torque Converter เป็นอย่างยิ่ง   กล่าวคือเมื่อแตกแรงของลูกศรสีดำเป็น 2 แรงให้ตั้งตั้งฉากกันจะได้เป็นแรงตามลูกศรสีแดงและเขียว จะเห็นได้ว่าแรงตามสีแดงจะมีทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการเคลื่อนที่ของ Impeller นั่นหมายถึงแรงนี้จะไปต้านทานการเคลื่อนที่ของ Impeller นั่นเอง
      ดังนั้นจึงจำเป็นต้องทำการเบี่ยงทิศทางของแรงนี้ให้เหมาะสมเสียใหม่โดยการนำเอาใบพัดอีกชุดหนึ่งมาติดตั้งไว้ระหว่าง Impeller และ Turbine ซึ่งใบพัดชุดนี้เรียกว่า Stator ที่มีดุมตรงกลางสวมอยู่บนเพลาที่ตรึงติดอยู่กับตัวเรือนเกียร์ โดยทิศทางของแรงนี้จะถูกเบี่ยงเบนไปตามลูกศรแดงตามภาพข้างล่างซึ่งเป็นทิศทางเดียวกันกับการหมุนของ Impeller ทำให้แรงนี้จะไปช่วยเสริมหรือเป็นการเพิ่มแรงบิดให้กับการหมุนของ Impeller อีกแรงหนึ่งซึ่งจะได้มาเพิ่มอีกประมาณ 30%-50%
      จากรูปจะเห็นว่าแรงที่พุ่งมาปะทะกับใบพัด (ลูกศรสีน้ำเงิน) ของ Stator จะออกแรงพยายามผลักให้ Stator หมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการหมุน Torque Converter อันทำให้การเพิ่ม Stator เข้ามาไม่เกิดประโยชน์ตามที่คาดหวังไว้ จึงต้องมีอุปกรณ์อีกชิ้นหนึ่งใส่ไว้ที่ตรงกลางดุมของ Stator เพื่อไม่ไห้ Stator หมุนย้อนทิศทางการหมุนของ Converter ได้อีก แต่จะยอมให้หมุนตามได้ทางเดียวเท่านั้น และอุปกรณ์ชิ้นนี้เรียกว่า Free Wheel หรือ One Way Clutch นั่นเอง โดยที่วงแหวนตัวในของ Free Wheel จะสวมอยู่บนเพลาที่ตรึงติดอยู่กับตัวเรือนเกียร์
     ข้อสังเกตถ้าไม่มี Stator Vane ทิศทางการไหลของเหลวที่ออกจาก Turbine จะวิ่งไปตามลูกศรสีน้ำเงินก็จะต้านการเคลื่อนที่ของ Impeller อย่างชัดเจน

[zuzarz]

Tweet

1.3.1 Free Wheel หรือ One way Clutch หรือ คลัตช์ทางเดียว
      Free Wheel เป็นอุปกรณ์จำกัดทิศทางการหมุนโดยยอมให้หมุนได้ในทิศทางเดียวเท่านั้น เช่นเดียวกันกับการปั่นจักรยานให้รถวิ่งไปข้างหน้าแล้วหยุดปั่นจะเห็นว่าบันไดจักยานจะเป็นอิสระออกจากการหมุนของกงล้อได้นั่นเอง
      หลักการทำงาน  จากรูปข้างล่างเมื่อวงแหวนตัวใน (Inner Member) ที่มีฟันเฟืองสวมอยู่บนเพลาที่ถูกตรึงติดอยู่กับตัวเรือนเกียร์ เมื่อเราหมุน Stator ที่ติดอยู่กับ วงแหวนตัวนอก (Outer Member) ที่มีรอยหยักเว้า ให้หมุนตามเข็มนาฬิกาก็จะหมุนได้อย่างอิสระเนื่องด้วยบรรดาลูกปืนแบบแท่งกลม (Roller) จะย้ายไปอยู่ทางด้านกว้างของรอยหยักเว้าบน Outer Member จึงหมุนได้อย่างอิสระ แต่ถ้าเราหมุนทวนเข็มก็จะถูกตรึงไม่ให้หมุนเนื่องจากลูกปืนเหล่านั้นจะย้ายไปอยู่ทางด้านแคบของรอยเว้าบน Outer Member ลูกปืนก็จะถูกอัดแน่นจนหมุนไม่ได้

[zuzarz]

Tweet

พฤติกรรมการไหลของของเหลวภายใน Torque Converter (Phenomenon of Fluid Flow within the Torque Converter)

   การทำงานของ Torque Converter:
  ในขณะที่เริ่มทำการติดเครื่องยนต์เพลาข้อเหวี่ยงก็จะหมุนพาชุด Impeller ให้หมุนตามไปด้วย ของเหลวที่มีอยู่เต็มในระหว่างแต่ละใบพัดของมันก็จะเริ่มถูกพาให้เคลื่อนทีไปตามทิศทางการหมุนของ Impeller ด้วยจนกระทั่งความเร็วรอบเพิ่มขึ้นก็จะเกิดแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง (Centrifugal force) เหวี่ยงให้ของเหลวนั้นเคลื่อนที่ออกจากศูนย์กลางแล้ววิ่งไปตามพื้นผิวของใบพัดจนวิ่งออกหลุดพ้นจาก ใบพัดของ Impeller ของเหลวนั้นก็จะพุ่งเข้ากระแทกในพัดของ Turbine ทำให้ Turbine เริ่มหมุนไปทางเดียวกันกับ Impeller ด้วย ของเหลวนั้นก็จะไหลตามใบพัดเข้าไปด้านในจนออกไปปะทะกับใบพัดเปลี่ยนทิศทางการไหลของ Stator แล้วไหลเข้าสู่บัดพัดใบถัดไปของ Impeller อันเป็นการเริ่มต้นวัฏจักรใหม่อีกครั้ง ซึ่งการไหลของของเหลวในลักษณะที่หมุนขดเป็นวงแบบขดลวดสปริงนี้เรียกว่า Vortex Flow และจะเป็นแบบนี้ในตลอดไปถ้าความเร็วรอบของ Impeller และ Turbine ยังไม่เท่ากัน  ดังรูปประกอบข้างล่าง

[zuzarz]

Tweet

     ในขณะเร่งเครื่องยนต์ ความเร็วรอบของ Impeller ก็จะสูงขึ้นตามทันทีทำให้ของเหลวถูกเหวี่ยงออกอย่างแรงจึงมีแรงบิดสูงวิ่งเข้าปะทะใบพัดของ Turbine ให้หมุนตามเร็วขึ้นอีกของเหลวนั้นก็จะผ่านออกไปปะทะใบพัดของ Stator, Free Wheel ก็จะทำงานโดยการล็อกตรึงไม่ให้ Stator หมุนหนีแรงปะทะนั้นเพื่อการเบี่ยงทิศทางของเหลวป้อนเข้าใบพัดของ Impeller ต่อไป อันเป็นการเพิ่มทวีแรงบิดให้ได้มากกว่าที่ได้จากเครื่องยนต์ซึ่งจะมีค่าสูงได้ถึง 2.2 เท่า
      ขณะความเร็วรอบของ Turbine สูงขึ้นเรื่อยๆจนใกล้เคียงกับ Impeller การไหลของของเหลวในแบบ Vortex Flow ก็จะลดลงด้วย ทำให้ของเหลวที่ออกจาก Turbine มีแรงปะทะกับด้านหลังของ Stator มากกว่าด้านหน้าเล็กน้อย (ดูรูปประกอบข้างล่าง) ทำให้ Free Wheel ปลดล็อคให้ Stator หมุนตาม Turbine ซึ่งสภาวะการเคลื่อนที่ของ   ของเหลวภายใน, Turbine, Stator และ Impeller เคลื่อนที่ไปด้วยความเร็วใกล้เคียงกันและในทิศทางเดียวกันการหมุนของ torque Converter นี้เรียกว่า Rotary Flow และสภาวะเช่นนี้เรียกว่าเป็นขั้นตอนการต่อประสานกัน (Coupling Stage) ของ Torque Converter ซึ่งจะได้ประสิทธิการส่งถ่ายแรงบิดเป็น 1:0.98 (เป็น 1:1 เมื่อ Lock-Up Clutch ทำงาน)   แต่ถ้าหากว่า Stator ไม่ยอมหมุนตามไปด้วยก็จะหน่วงการเคลื่อนที่ทำให้สูญเสียกำลังงานไปด้วย
     ขณะทำการลดความเร็วรอบของเครื่องยนต์ลงเพื่อชะลอความเร็วรถ แรงเฉื่อยของรถทำให้ Turbine หมุนเร็วกว่า Impeller จึงกลายเป็นตัวขับให้ Impeller หมุนตามก็จะไปช่วยลดความเร็วรอบของเครื่องยนต์ได้อีกทางหนึ่งด้วย
     ขณะทำการเบรกไห้รถหยุดเคลื่อนที่  Turbine จะลดความเร็วรอบลงอย่างทันทีทันใด แต่ความเร็วรอบ Impeller ค่อยๆลดลงตามความเร็วรอบของเครื่องยนต์  เมื่อเท้าถูกถอนจากคันเร่งไปเหยียบเบรกแทน จะเห็นว่าความเร็วรอบของ Impeller เร็วกว่า Turbine มาก จึงเกิดแรงบิดสูงสุดขึ้นแต่ต้องสูญเสียแรงบิดนี้ไปกับการลื่นไถลของของเหลวภายใน Torque Converter เอง ซึ่งสภาวะเช่นนี้เรียกว่าเป็นการสะดุดหยุด (Stall Point) ของ Torque Converter ดังนั้นการออกแบบชุด Torque Converter ต้องเหมาะสมกับกำลังที่ได้จากเครื่องยนต์ รวมถึงการกำหนดคุณสมบัติของน้ำมันเกียร์ที่ใช้เป็นตัวกลางถ่ายทอดแรงบิด  ทั้งนี้เพื่อให้ได้ประสิทธิภาพสูงสุดในการถ่ายทอดกำลังและประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง

[zuzarz]

Tweet

    1.4 Lock-Up Clutch Mechanism (ชุดคลัตช์ ตรึง Turbine)
    เมื่อ Impeller และ Turbine หมุนด้วยความเร็วรอบใกล้เคียงกัน นั่นหมายถึง Impeller ได้ส่งถ่ายกำลังจากเครื่องยนต์ให้กับ Turbine ไปขับเคลื่อนกลไกในชุดเกียร์ได้เกือบทั้งหมด โดยที่กำลังที่หายไปส่วนหนึ่งนั้นเกิดจากแรงเสียดทานต้านการเคลื่อนที่ของเหลวในขณะเคลื่อนที่ไปภายใน Torque Converter และมีการยุบตัวของของเหลวเองทำให้เกิดการลื่นไถลขึ้น ซึ่งกำลังที่หายไปนี้จะแปรรูปเป็นความร้อนนั่นเอง
      ดังนั้นเพื่อลดการสูญเสียกำลังและช่วยให้ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง จึงได้ออกแบบอุปกรณ์ให้มาทำหน้าที่ตรึงหรือล็อก Turbine เข้ากับตัวเรือนของ Converter เมื่อความเร็วรอบถึงค่าที่กำหนดไว้   ซึ่งทำให้ทั้ง Impeller, Turbine และ เครื่องยนต์หมุนไปด้วยความเร็วเท่ากันกับเครื่องยนต์ ซึ่งอุปกรณ์ชุดนี้เรียกว่า Lock-Up Clutch Mechanism กลไกของชุดคลัตช์จะทำงานด้วยไฮดรอลิกที่ควบคุมด้วยวาล์วไฟฟ้า (Electrovalve (EVM)) โดยรับคำสั่งเป็นสัญญาณความถี่ (Oscillator) จาก ECU ของเกียร์

    1.4.1  กลไกของชุดคลัตช์ (Lock-Up Clutch Mechanism)
 กลไกของชุดคลัตช์ ประกอบด้วยชิ้นส่วนต่างๆดังรูป
         -  จานยึดคลัตช์ (Retaining Plate) จะยึดติดกับชุด Turbine ด้วยหมุดย้ำ (Rivet) จึงหมุนไปพร้อมกัน ที่ขอบของจานจะม้วนขึ้นรูปเพื่ออุ้มสปริงไว้ภายในเป็นส่วนๆ
         -  แผ่นคลัตช์ (Friction Plate) ทั้ง 2 จะประกบเกาะติดกับจานลูกสูบโดยการพับแต่ละครีบสอดเกี่ยวเข้าไปในร่องรอบๆของจานลูกสูบ
         -  จานลูกสูบ (Piston Plate) ที่มีดุมตรงกลางสวมอยู่บนเพลาที่ติดอยู่กับฝา Converter จึงเคลื่อนที่ตามแนวแกนเพลาได้
จากรูปจะพบว่าเมื่อจานลูกสูบถูกอัดด้วยแรงดันไฮดรอลิก ก็จะมีแรงกดลงบนแผ่นคลัตช์อัดให้ติดกับฝาหลัง ทำให้ชุด Lock-Up Clutch เริ่มเคลื่อนที่หมุนตามฝาหลังไปในขณะนั้นอาจมีอาการสั่นสะท้านหรือกระชากเกิดขึ้น ครีบที่ขอบของจานลูกสูบ (ในวงแดง) ที่สอดเข้าไปในร่องระหว่างสปริงแต่ละขดของจานยึดชุดคลัตช์ก็จะเคลื่อนที่ไปปะทะกับขดลวดสปริง ขดลวดสปริงนั้นก็ออกแรงต้านและหดตัวช่วยดูดซับแรงกระชากหรือสะท้านนั้นไว้ ซึ่งเรียกวิธีการหน่วงแรงบิดนี้ว่า Vibration Damper จากนั้นชุดคลัตช์ก็จะพา Turbine หมุนตามตัวเรือนของ Converter ไปด้วยความเร็วเดียวกันกับ Impeller

[zuzarz]

Tweet

   หลักการทำงานของ Lock-Up Clutch Mechanism
      1.4.2  ขณะที่ ชุดกลไก Lock-Up ยังไม่ได้ทำงาน จากรูปข้างล่างซ้ายมือ จะเห็นว่าพื้นที่สีเทาคือของเหลวที่มีแรงดันเท่ากันถูกจ่ายเข้ามาในระบบ  โดยทิศทางการไหลของเหลวในวงจร Lock-Up (a) จะลอดเข้าไปในเพลาขับไปออกแรงผลักจานลูกสูบร่วมกับแรงดันสปริง (Return Spring) ก็ช่วยออกแรงดันให้จานลูกสูบเคลื่อนที่ไปทางขวามือ ดังนั้นแผ่นคลัตช์ (Friction Plate) จึงเป็นอิสระแยกออกจากฝา Converter แรงดันน้ำมันจึงไหลผ่านแผ่นคลัตช์เข้าไปผสมเป็นส่วนหนึ่งแรงดันในวงจร Torque Converter  (b) ดังนั้น Converter จึงทำงานได้ตามปกติ
      1.4.3  ขณะที่ ชุดกลไก Lock-Up ทำงาน จะมีทิศทางการไหลของเหลวกลับกันคือจากรูปข้างล่างขวามือจะเห็นว่าของเหลวในวงจร  Lock-Up (a) พื้นที่สีเหลืองถูกเปิดปล่อยให้ไหลกลับลงอ่างน้ำมันเกียร์ไป  แต่ในขณะเดียวกันก็ยังมีแรงดันน้ำมันจ่ายเข้าวงจร Converter (b)  จึงมีแรงดันไปผลักจานลูกสูบจนชนะแรงสปริง  ทำให้จานลูกสูบเคลื่อนที่ไปทางซ้ายกดให้แผ่นคลัตช์ไปแนบติดและหมุนตามฝา Converter ไปแล้วส่งแรงบิดผ่านชุด Vibration Damper ที่ติดอยู่กับชุด Turbine หมุนตามไปด้วย ดังนั้นทั้ง Impeller และ Turbine ก็จะหมุนไปพร้อมๆกัน  อย่างไรก็ตามที่จานลูกสูบจะมีรูเล็กๆให้แรงดันน้ำมันบางส่วนไหลเข้าไปในวงจร  Lock-Up (a)  พื้นที่สีเหลืองได้   เพื่อประโยชน์ในการหล่อลื่นและช่วยระบายความร้อน

ooOoo จบบทที่ 1

[studee]

Tweet

สุดยอดเลยครับ

ถ้ามีไฟล์ pdf ให้โหลดเลย ท่าจะแจ่ม

[บักซีเด๋อ]

Tweet

ขอบคุณครับที่ให้ความรู้ครับ

[zuzarz]

Tweet

คำแนะนำสำหรับผู้ที่ต้องการรวบรวมบทความนี้ให้ทำเป็น File, Microsoft Word โดย

     - ให้ Copy ข้อความในกระทู้แล้วนำไปปะลงใน Microsoft Word
     - ภาพประกอบให้ Click ขวาที่ภาพแล้ว Copy ไปปะลงใน File เดียวกันนั้น
 ข้อดีของ Microsoft Word คือ:
   - สามารถปรับเปลี่ยนขนาดและสีเพื่อเน้นตัวอักษรได้
   - ภาพประกอบสามารถ ย่อ-ขยาย ได้คงความคมชัดของภาพไว้ได้ดีมาก
   - Link ที่มีอยู่ในบทความ สามารถตามการเชื่อมโยงไว้ได้

หมายเหตุ: การแปลง File ภาษาไทยให้เป็น PDF File มีข้อผิดพลาดในเรื่องของวรรณยุกต์และบางข้อความสูญหาย ภาพประกอบที่ได้มีความคมชัดต่ำ ไม่สามารถตามการเชื่อมโยงไว้ได้

ในบทที่ 2 -  Epicyclic Gear Train ? ชุดเฟืองเปลี่ยนอัตราทดและทิศทางการหมุน   ที่จะลงต่อจากนี้ท่านอาจต้องใช้จินตนาการสร้างภาพกันพอสมควรที่เดียว แต่อย่างไรก็ตามคงไม่ยากเท่าเข็นภูเขาขึ้นครกเป็นแน่แท้ ลองดูแล้วจะรู้ว่าท่านก็เยี่ยมยอดเหมือนกัน......

[zuzarz]

Tweet

2.  Epicyclic Gear Train
   Epicyclic Gear Train เป็นชุดเฟืองเปลี่ยนอัตราทดและทิศทาง ความเร็วรอบของเพลาขับที่ออกจาก Turbine และเพลาส่งกำลังของชุดเกียร์อัตโนมัติ
   ชุดเฟือง Epicyclic Gear Train ประกอบด้วยชิ้นส่วนหลักดังต่อไปนี้
          - เฟืองสุริยะ (Sun Gear) จะขบและหมุนอยู่ระหว่างเฟือง Planetary Gear ทั้ง 3 ตัว
          - เฟืองบริวาร (Planetarys gear) มี 3 ตัวที่หมุนอย่างอิสระอยู่บนแกนที่ติดตึงอยู่กับแผ่นพา (Planetary Carrier)
          - เฟืองวงแหวน (Ring gear) จะสวมขบอยู่ด้านนอกของเฟืองบริวารจึงหมุนตามหรือขับเฟืองบริวารไป

[zuzarz]

Tweet

พื้นฐานการทำงานของชุดเฟือง
 มาทำความเข้าใจและรู้จักกับทิศทางการหมุนและอัตราทดของฟันเฟืองเสียก่อน ดังนี้คือ
    - เมื่อเฟือง 2 อันเอาฟันด้านนอกมาขบกัน จะหมุนในทิศทางตรงกันข้ามเสมอ ตามรูปข้างล่างซ้ายมือ
    - แต่เมื่อเฟืองอันเล็กเอาฟันด้านนอกมาขบกับฟันด้านในของเฟืองวงแหวนก็จะหมุนในทิศทางเดียวกันเสมอ ตามรูปข้างล่างขวามือ
 ดังนั้นเราจึงสามารถจัดชุดฟันเฟืองได้ตามความต้องการว่าจะให้หมุนเคลื่อนที่ในทิศทางเดียวกันหรือตรงกันข้ามก็ได้

[zuzarz]

Tweet

อัตราทดความเร็วรอบของชุดเฟืองแบบธรรมดา ที่มีเฟือง 2 ตัวขบกัน จะขึ้นกับจำนวนฟันของเฟืองแต่ละตัวดังนี้
   อัตราทด = ความเร็วรอบเฟืองขับ (N-input) ? ความเร็วรอบเฟืองตาม (N-output) = จำนวนฟันของเฟืองตาม (Z-output) ? จำนวนฟันของเฟืองขับ (Z-input)
   ตัวอย่างที่ 1 จากรูปข้างบนซ้ายมือ ถ้าเราหมุนให้เฟือง A เป็นเฟืองขับที่มี 24 ฟัน, เฟือง B ที่หมุนตามมี 15 ฟัน
จะมีอัตราทด(A/B)  = 15/24 = 1:1.6   ซึ่งหมายถึงเฟือง A หมุน 1 รอบ เฟือง B จะหมุนไป 1.6 รอบ และในเฟืองชุดเดียวกัน เฟืองที่หมุนช้ากว่าก็จะมีแรงบิดสูงกว่าเฟืองที่หมุนเร็วกว่าเสมอ
   ตัวอย่างที่ 2 จากรูปข้างบนขวามือ ถ้าเราหมุนให้เฟือง B เป็นเฟืองขับที่มี 15 ฟัน, เฟือง C ที่หมุนตามมี 56 ฟัน
จะมีอัตราทด(B/C)  = 56/15 = 3.73:1   ซึ่งหมายถึงเฟือง B หมุน 3.73 รอบ เฟือง C จะหมุนไป 1 รอบ

  แต่ด้วยชุดเฟืองของชุด Epicyclic Gear ประกอบด้วยเฟือง Planetary gear, Ring Gear และ Sun Gear   โดยที่ Planetary gear หมุนอย่างอิสระอยู่บนแกนที่ติดตึงอยู่กับแผ่นพา (Planetary Carrier) ซึ่งซี่ฟันเฟืองจะขบอยู่กับ Ring Gear และ Sun Gear จึงให้จำนวนฟันของชุดพา (Carrier) เท่ากับผลรวมของ Ring Gear และ Sun gear ดังนี้คือ
  เมื่อ  Zc = จำนวนฟันของชุดตัวพา (Carrier) = Zr + Zs
         Zr  = จำนวนฟันของเฟืองวงแหวน (Ring Gear)
         Zs  = จำนวนฟันของเฟืองสุริยะ (Sun Gear)  
 จากสูตรพื้นฐาน  อัตราทด(ขับ/ตาม) = จำนวนฟันของเฟืองตาม (Z-output) ? จำนวนฟันของเฟืองขับ (Z-input)

[zuzarz]

Tweet

จากรูปข้างบน ถ้า Ring gear มี 56 ฟัน, Sun Gear มี 24 ฟัน
   ตัวอย่างที่1  ถ้าหมุน Ring Gear แต่ตรึง Sun Gear ให้อยู่กับที่   จะทำให้ Planetary carrier หมุนด้วยอัตราทดดังนี้
             อัตราทด(Ring Gear/Carrier) = Zc/Zr = (Zr + Zs)/Zr = (56+24)/56 = 80/56 = 1.429/1 นั่นคือ Ring Gear หมุนไป 1.429 รอบ, ทำให้ Planetary carrier หมุนไปเพียง 1รอบ
     ตัวอย่างที่2  ถ้าหมุน Sun Gear ปล่อยให้ Carrier และ Ring Gear หมุนได้อิสระ เช่นที่ เกียร์ว่าง ก็จะได้อัตราทดของ Ring Gear เป็น
              อัตราทด(Sun Gear/ Ring Gear) = (Zc/Zs) x (Zr/Zc) = (80/24) x (56/80) = 56/24 = 2.33/1 นั่นคือ Sun Gear หมุนไป 2.33 รอบ, ทำให้ Ring Gear หมุนไป 1รอบ และ Carrier หมุนไป = 80/24 = 3.33 รอบ

 การทำงานของ ชุดเฟือง Epicyclic Gear Train
จากรูปข้างล่างเป็นตัวอย่างการทำงานของชุดเฟืองในบางสถานการณ์เช่น
    รูปที่ 1 -  เมื่อปล่อยให้ทุกเฟืองเป็นอิสระ เฟืองทุกตัวก็จะหมุน
    รูปที่ 2 -  เมื่อ Ring Gear ถูกตรึง, ให้ Sun gear เป็นตัวขับ, ดังนั้น Carrier จึงหมุนตามทิศทางของตัวขับ โดยความเร็วรอบลดลงแต่จะได้แรงบิดเพิ่มขึ้น
    รูปที่ 3 - เมื่อ Sun gear ถูกตรึง, ให้ Carrier เป็นตัวขับ, ดังนั้น Ring Gear จึงหมุนตามทิศทางของตัวขับ โดยความเร็วรอบเพิ่มขึ้นแต่จะได้แรงบิดลดลง
    รูปที่ 4 ? เมื่อ Carrier ถูกตรึง, ให้ Sun Gear เป็นตัวขับ, ดังนั้น Ring Gear จึงหมุนตามด้วยทิศทางตรงกันข้ามกับตัวขับ โดยความเร็วรอบลดลงแต่จะได้แรงบิดเพิ่มขึ้น

[zuzarz]

Tweet

จากตัวอย่างข้างต้นสามารถสรุปพฤติกรรมการทำงานของชุดเฟือง Epicyclic Gear Train ได้ตามตารางข้าล่างดังนี้