เจาะลึก! เกียร์ CVT ทำไมฮิตจัง?

เกียร์ CVT นับเป็นเทคโนโลยีที่ช่วยเพิ่มความประหยัด อีกทั้งยังมีขนาดเล็ก น้ำหนักเบา ลดการบำรุงรักษา และมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน จึงไม่แปลกที่รถยนต์รุ่นใหม่ๆ จึงนิยมใช้ระบบเกียร์ CVT กันมากขึ้น แม้แต่รถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์เทอร์โบชาร์จ

เกียร์ CVT (Continuously Variable Transmission) เป็นการใช้ความเร็วของเพลาขับและเพลาตามที่แตกต่างกัน เพื่อให้เกิดอัตราทดและส่งแรงขับเคลื่อน แต่เนื่องจากไม่มีเฟืองเกียร์จึงไม่มีการขบกันของฟันเฟืองทำให้การแปรผันอัตราทดนั้นราบรื่นไม่สะดุด และต่อเนื่องกว่า

Dual Clutch , Torque converter , CVT แตกต่างกันนะ อย่าสับสน..

Dual Clutch คือ ระบบคลัตช์แห้งแบบแผ่นหรือชุดตัดต่อกำลังจากฟลายวิลไปยังชุดเกียร์ ซึ่งใช้ชุดคลัตช์ 2 ชุดทำงานสลับกัน โดยแต่ละชุดคลัตช์นั้นจะช่วยเข้าตำแหน่งเกียร์ 1,3,5 และชุดคลัตช์ที่ 2 จะคอยเข้าเกียร์ 2,4,6 ทำให้การตัดต่อกำลังและการเปลี่ยนเกียร์รวดเร็วทันใจ โดยมีกลไกไฟฟ้าหรือระบบไฮดรอลิกช่วยทำหน้าที่ในการกดคลัตช์แทนขาของผู้ขับนั่นเองครับ (ในรถบางรุ่นอาจสลับตำแหน่งเกียร์แตกต่างกัน)

Torque Converter คือ ชุดตัดต่อกำลังมีลักษณะคล้ายล้อกลมๆ ภายในมีชุดกังหันหรือใบพัด 2 ชุด และแผ่นรีดบังคับน้ำมันประกบอยู่ ทำงานโดยการใช้น้ำมันเกียร์ (สีแดงๆ นี่แหละ) เป็นตัวส่งผ่านกำลังจากใบพัดชุดที่รับกำลังมาจากฟลายวิล (ล้อช่วยแรง) ไป “ปั่น” ใบพัดอีกฝั่งที่ติดกับชุดเกียร์ให้หมุนตาม นึกถึงการเอาพัดลม 2 ตัวหันหน้าชนกันและเปิดเพียง 1 ตัว ตัวที่ไม่เปิดใบพัดจะหมุนตามแรงลม โดยที่ “ลม” ก็เปรียบเสมือนกับน้ำมันเกียร์ที่อยู่ภายในระบบทอร์คคอนเวอร์เตอร์นั่นเอง

Torque Converter

CVT คือ ชุดส่งกำลังที่ใช้ระบบสายพานโลหะหรือ “โซ่” ระหว่างชุดพูเล่ย์ขับกับพูเล่ย์ตาม ซึ่งร่องของพูเล่ย์ทั้งสองจะสามารถขยับเข้า-ออกได้ ตามโปรแกรมจากคอมพิวเตอร์หรือสมองเกียร์สั่งการว่าจะถ่างออกหรือหุบเข้ามากน้อยเพียงใด และในขณะเดียวกันก็สามารถแปรผันให้ความเร็วของพูเล่ย์ตัวตามนั้น เร็วขึ้นและช้าลงได้ และทำให้เกิดอัตราทดขึ้น ระบบ CVT จึงใช้การขยับเข้า-ออกของพูเล่ย์ทั้ง 2 ตัว แทนการใช้เฟืองเกียร์ ทำให้มีชิ้นส่วนน้อยกว่า น้ำหนักเบากว่า และการบำรุงรักษาน้อยกว่าเกียร์ทั่วไป

เกียร์ CVT

CVT มีขนาดและน้ำหนักน้อยกว่า

เกียร์ CVT มีขนาดตัว น้ำหนักและชิ้นส่วนเคลื่อนไหวน้อยกว่าเกียร์อัตโนมัติทั่วไป ทำให้มีต้นทุนต่ำ ชิ้นส่วนที่สึกหรอน้อย ใช้ระบบของเหลวหรือน้ำมันเกียร์น้อยกว่า ข้อดีทางด้านวิศวกรรมนี้ทำให้รถยนต์ที่ใช้เกียร์ CVT มีน้ำหนักเบาลง ชิ้นส่วนการสึกหรอน้อยลง แถมยังประหยัดน้ำมันมากขึ้น ในขณะที่ใช้รอบเครื่องต่ำลงที่ความเร็วเดียวกันกับระบบเกียร์อัตโนมัติทั่วไป

ส่วนประกอบหลักๆ มีเพียงพูเล่ย์ขับ-พูเล่ย์ตาม-สายพานโลหะ แค่นี้ก็ได้อัตราทดแปรผันแล้ว

การทำงาน

เกียร์ CVT มีส่วนประกอบหลักๆ 3 ชิ้นคือ

จากภาพ : ด้านบนพูเล่ย์ขับ ด้านล่างพูเล่ย์ตาม

พูเล่ย์ขับ (ต้นกำลัง) = รับกำลังจากฟลายวิล โดยจะมีร่องสายพานที่ขยับเข้า-ออก หรือ ถ่าง-หุบได้ และร่องที่สัมผัสกับขอบของสายพานนั้นจะมีความชันไล่ระดับจากขอบนอกเข้าด้านใน ต่อไปนี้จะเรียกว่า P1

ตัวอย่างของสายพานโลหะ ภาพจาก f.ptcdn.info

สายพานโลหะ = ทำหน้าที่ส่งแรงจากพูเล่ย์ขับไปยังพูเล่ย์ตาม โดยใช้ผิวสัมผัสด้านข้างหรือสันของสายพานเป็นจุดยึดจับกับร่องพูเล่ย์ที่มีความลาดชัน

พูเล่ย์ตาม = รับกำลังจากสายพาน และมีร่องที่สามารถขยับได้เช่นเดียวกับพูเล่ย์ตาม โดยจะขยับเข้า-ออกสวนทางกัน เช่น พูเล่ย์ขับถ่างออก พูเล่ย์ตามจะหุบเข้า เป็นต้น ต่อไปนี้จะเรียกว่า P2

ภาพจาก www.media-tech.info

การทำงานของ CVT เริ่มจากการออกตัวหรือความเร็วต่ำ ร่องของ P1 จะอยู่ตำแหน่งกางออกมากที่สุด เพื่อให้สายพานหมุนในส่วนลาดชันที่เล็กที่สุด หรือเปรียบกับโซ่จักรยานก็คือ สเตอร์ขนาดเล็กสุดนั่นเอง ส่วนร่องของ P2 จะอยู่ตำแหน่งแคบสุดหรือหุบเข้ามากที่สุด เพื่อให้มีอัตราทดสูงๆ ในการออกตัวนั่นเองครับ

ส่วนความเร็วสูงหรือความเร็วที่เปลี่ยนระดับขึ้นไปเรื่อยๆ นั้น จะใช้วิธีการขยับเข้า-ของร่อง P1 ให้เคลื่อนที่แคบลงเรื่อยๆ และขยับให้ร่องของ P2 นั้นห่างหรือกว้างออกเรื่อยๆ ส่งผลให้ความเร็วที่ P2 เพิ่มขึ้นจนกว่าจะถ่างออกจนสุด

ตัวช่วยในการขยับร่อง P1 และ P2 ก็คือ ในชุดพูเล่ย์ทั้ง 2 จะมีกลไกน้ำมันอยู่ภายใน และสามารถเลื่อนเข้า-ออกได้ (ตามภาพบน) เมื่อน้ำมันถูกเปิดเข้าไปมากๆ ก็จะเอาชนะแรงดันสปริง ชุดพูเล่ย์ทั้งสอง ก็ขยับเลื่อนเข้า-ออกได้ ในส่วนของ และระบบน้ำมันภายในชุดพูเล่ย์นี้จะถูกสั่งการด้วยสมองกลหรือ “กล่องเกียร์” ที่ถูกโปรแกรมเอาไว้ว่า จะมีการขยับแบบรวดเดียวหรือจะ “ตั้งค่าล็อค” การขยับเข้า-ออกของร่องพูเล่ย์เอาไว้กี่จังหวะ เช่น CVT 7 สปีด ก็จะถูกตั้งค่าให้ล็อคการขยับเอาไว้เป็น 7 ระดับ

ดังนั้น เกียร์ CVT จึงไม่มีอาการกระตุก สะดุด จากการ “ขบ” กันของฟันเฟือง เพราะว่าไม่มีเฟืองเกียร์ ทำให้เวลาเร่งเครื่องยนต์จะรู้สึกว่ามันไปเรียบๆ เรื่อยๆ ไม่กระชาก หลังไม่ติดเบาะ (ถ้าเครื่องกำลังสูงๆ อาจมีอาการดึงๆ บ้าง) เหมือนเกียร์อัตโนมัติทั่วไป แต่ความเร็วนั้นจะไต่ระดับขึ้นอย่างรวดเร็วและต่อเนื่อง ให้ความนุ่มนวลมากขึ้น และในขณะเดียวกันรอบเครื่องยนต์จะค่อนข้างต่ำที่ความเร็วสูงๆ ทำให้ประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิงได้มากขึ้น นอกจากนี้ CVT จะช่วยแปรผันอัตราทดให้เหมาะสมแม้เครื่องยนต์ที่มีกำลังไม่มากก็สามารถใช้งานได้อย่างสบายๆ

เกียร์ CVT จุดเด่นคือ รอบเครื่องยนต์ต่ำที่ความเร็วสูง ช่วยประหยัดน้ำมันได้เยอะ

ตัวอย่าง เช่น นิสสัน มาร์ช, มิตซูบิชิ มิราจ, โตโยต้า ยารีส วีออสใหม่ , ซูซูกิ สวิฟต์ หรือ ฮอนด้า บริโอ ที่แม้จะใช้เครื่องยนต์เพียง 1.2 ลิตร แต่กลับให้อัตราเร่งและความเร็วปลายที่ดีกว่ารถยนต์ขนาด 1.6 ลิตรในอดีตเมื่อ 10 ปีที่แล้วด้วยซ้ำไป และส่วนมากจะใช้ในรถยนต์ที่ขับเคลื่อนล้อหน้าเครื่องยนต์วางขวาง เพราะมีพื้นที่ห้องเครื่องจำกัด ส่วนรถยนต์ที่ขับเคลื่อน 4 ล้อ ก็มีใช้กันหลายรุ่น เช่น นิสสัน เอ็กซ์เทรล หรือว่า ซูบารุ เอ็กซ์วี เครื่องยนต์นอนยันที่มีพื้นที่ห้องเครื่องยนต์จำกัดก็ถูกนำไปใช้เช่นกัน

อธิบายแล้วอาจจะงง..!? ลองชมภาพและวิดีโอประกอบจะช่วยให้เห็นการทำงานที่ชัดเจนขึ้นครับ

ขอบคุณวิดีโอจาก www.jatco.co.jp

ขอบคุณวิดีโอจาก Nissan โดย behindethescebe

ขอบคุณวิดีโอจาก TEAM Industries

ขอบคุณวิดีโอจาก Bosch Mobility Solutions

ยังมีระบบ CVT อีกแบบที่อาจไม่ค่อยถูกใช้งานในรถยนต์ขับเคลื่อนล้อหน้าสักเท่าไหร่นักก็คือ Half-Toroidal Continuously Variable Transmission แบบเอียงมุมของสายพาน แทนการขยับของพูเล่ย์ ซึ่งจะใช้การเอียงของสายพานให้ขยับไปตามความชันของตัวพูเล่ย์ทั้ง 2 ชุด ส่วนมากจะอยู่ในเกียร์ของรถขับเคลื่อนล้อหลัง

ภาพจาก www.sae.org , dbnst.nii.ac.jp

การบำรุงรักษา

การดูแลเกียร์ CVT ขั้นแรกให้ปฎิบัติตามคู่มือรถยนต์รุ่นที่ใช้อยู่ หมั่นเข้าตรวจเช็ตระยะทางตามที่คู่มือระบุ ในกรณีที่รถยนต์หมดประกันจากศูนย์ฯ หากมีกำลังเงินพอก็สามารถเข้าศูนย์บริการรถยนต์ตามยี่ห้อนั้นได้เช่นเดิม แต่ถ้าจำเป็นต้องเข้าอู่นอกอย่างน้อยควรเข้าอู่หรือศูนย์บริการที่น่าเชื่อถือ พร้อมกับการดูคู่มือประกอบและให้ใช้น้ำมันเกียร์ CVT ที่ระบุไว้ในคู่มือรถเท่านั้น เพื่ออายุที่ยืนยาว เพราะเกียร์ CVT แต่ละรุ่นผู้ผลิตรถยนต์มักจะมีการคำนวนค่าความหนืด ความร้อน ฯลฯ ที่เหมาะสมตามรุ่นของตนเอง หากเปลี่ยนไปใช้น้ำมันนอกเหนือจากที่ระบุอาจเกิดความเสียหายตามมาได้

เทคนิคการขับ CVT ให้สนุก

เกียร์ CVT แม้จะไม่มีอาการดึงหน้าหงาย หลังติดเบาะ แต่ถ้าเรียนรู้การทำงานและเข้าใจจังหวะของระบบแล้วรับรองว่าขับสนุกไม่แพ้เกียร์อัตโนมัติแบบทั่วไปแน่นอน

เมื่อต้องการออกตัวให้สนุกกับอัตราเร่ง ควรเหยียบคันเร่งในลักษณะคล้ายคิกดาวน์ แต่กดลงเกือบสุดให้เหลือพื้นที่อีกเล็กน้อย และเมื่อรถเคลื่อนที่ออกตัวไปแล้วก็กดคันเร่งเพิ่มจนสุด ให้รอบเครื่องยนต์กวาดไปที่ช่วง “กำลัง” หรือ เพาเวอร์แบนด์ ที่เครื่องยนต์ให้กำลังสูงสุด จากนั้นเมื่อเร่งจนพอใจก็ให้ถอนคันเร่งเล็กน้อย จะรู้สึกถึงแรงดึงขึ้นอีกนิดนึง เนื่องจากอัตราทดถูกปรับให้แปรผันตามความเร็วและรอบเครื่องยนต์ หรือรุ่นที่มีโหมด “Sport” ให้กดใช้งานได้ ระบบจะคำนวณความเร็วรถและคงรอบเครื่องยนต์ให้อยู่ในระดับพร้อมใช้งานได้ทันที แต่ในโหมดสปอร์ตนี้อาจต้องแลกกับอัตราสิ้นเปลืองที่เพิ่มขึ้นมาบ้าง

หากต้องการแซงแบบไล่ระดับความเร็วให้ค่อยๆ เพิ่มน้ำหนักเท้ามากขึ้นเรื่อยๆ จนสังเกตได้ว่าความเร็วเพิ่มขึ้น เมื่อได้ความเร็วที่ต้องการก็ให้ผ่อนน้ำหนักเท้าช้าๆ การแซงแบบนี้จะทำให้รอบเครื่องยนต์ไม่สูงจนเกิดเสียงเครื่องดังเกินไป และช่วยให้กินน้ำมันไม่มากเกินจำเป็นอีกด้วย

ในจังหวะเร่งแซงที่ความเร็วสูง เมื่อต้องการแซงควรเว้นระยะห่างรถคันหน้าเอาไว้ และเมื่อได้จังหวะปลอดภัยให้คิกดาวน์เพื่อเรียกกำลังเครื่องยนต์พร้อมกับ CVT ที่จะคำนวนการแปรผันให้อยู่ตำแหน่งที่พร้อมเร่งแซงก่อน (ให้ระบบเกียร์และเครื่องยนต์ได้ปรับเปลี่ยนอัตราทดให่เหมาะสม) แล้วจึงค่อยเบี่ยงแซงรถคันหน้า วิธีนี้ช่วยให้มั่นใจมากยิ่งขึ้น

นอกจากนี้ควรขับในย่านความเร็วต่างๆ กัน การเร่งเครื่องยนต์ในหลายรูปแบบเพื่อให้ผู้ขับคุ้นเคยและให้ระบบกล่องควบคุมได้เรียนรู้และจดจำพฤติกรรมการขับในหลายรูปแบบ แล้วรถคุณจะเป็นส่วนหนึ่งของร่างกายคุณ!

ฮอนด้า ซีวิค เทอร์โบ ยังเลือกใช้เกียร์ CVT ดึงมันไม่ใช่น้อย

นิสสัน พัลซาร์ และ ซิลฟี่ เทอร์โบ ก็ใช้ CVT และขับมันไม่แพ้เกียร์อัตโนมัติทั่วไป

ข้อดี-ข้อเสีย

อย่างไรก็ตามแม้ระบบเกียร์ CVT จะถูกนำมาใช้มากขึ้นเรื่อยๆ แต่ก็ยังมีทั้งข้อดีและข้อเสียอยู่บ้าง คือ

ข้อดี – ให้ความนุ่มนวลในการเปลี่ยนเกียร์ อัตราเร่งดีต่อเนื่อง มีระบบช่วยหน่วงความเร็วเมื่อลงทางชัน แปรผันกำลังในการเข้าโค้ง ทางขึ้น-ลงเนินได้แม่นยำไม่เสียจังหวะ ควบคุมคันเร่งในการขับขี่ทางไกลๆ ได้ง่าย รอบเครื่องยนต์ที่ความเร็วสูงจึงให้ความประหยัดน้ำมันเชื้อเพลิง และมีอายุการใช้งานที่ยาวนาน (บางรุ่นการันตีตลอดอายุการใช้งาน) เป็นต้น

ข้อเสีย – รอบเครื่องยนต์สูงเกิดเสียงดังเวลาเร่งแรงๆ หากขับในลักษณะ “เท้าหนัก” เครื่องยนต์มักจะค้างไว้ที่รอบสูงบ่อย อาจกินน้ำมันเพิ่มขึ้น อัตราเร่งที่ราบรื่นทำให้ไม่ได้รับ “ฟีลลิ่ง” ในสไตล์สปอร์ตหรืออาการเร่งของแต่ละเกียร์ ระบบเกียร์มีความซับซ้อนแม้ว่าอายุการใช้งานยาวนาน แต่ถ้าใช้งานผิดวิธีอาจเกิดความเสียหายเร็วขึ้น รวมถึงต้องใช้ช่างที่มีความชำนาญพร้อมกับค่าอะไหล่ที่ราคาค่อนข้างสูง เป็นต้น

กาลครั้งหนึ่งเกียร์ CVT ถูกใช้ใน F1 ทีม Williams’ CVT FW15

เกียร์ CVT ถ้ารู้จักใช้ รู้จักขับ ผู้ใช้รถจะได้ประโยชน์ ได้สมรรถนะที่ดีอย่างคุ้มค่า แม้อรรถรสในความดิบๆ ของการเปลี่ยนเกียร์จะเปลี่ยนไป แต่ก็แลกกับความประหยัด ทนทาน นุ่มนวล จนลืมเกียร์อัตโนมัติแบบทั่วไปก็เป็นได้ และในอนาคตเกียร์ CVT อาจถูกติดตั้งในรถยนต์ทุกขนาดทุกไซส์มากขึ้นก็เป็นได้

เครดิต www.checkraka.com