:: Vitara4x4 ::

V-Tech

หนึบ นุ่ม โย่ง (1)

โดย V040

สวัสดีครับ เคยถามตัวเองหรือคนรอบข้างบ้างหรือไม่ครับว่า เมื่อนึกถึงรถ Off-road จะจินตนาการไปถึงอะไรบ้าง ความสูงใหญ่ ล้อโตๆ ความแรงของเครื่องยนต์ (สมรรถนะสูง) หรือไม่ก็ต้องเป็นรถกระบะกลายๆ ครับ คำตอบมากมายหลายหลาก แล้วแต่ประสบการณ์ ของแต่ละคน ซึ่งส่วนใหญ่ก็มักจะนึกถึงเรื่องของระบบกันสะเทือน (Suspension System) หรือ ช่วงล่าง ที่ต้องออกแบบมาเป็นพิเศษ เพื่อจะได้ปีนป่ายข้ามสิ่งกีดขวาง หรือ อุปสรรคต่างๆ ไปได้อย่างสะดวกโยธิน

ครับ คราวนี้เราจะมาคุยกันถึงเรื่อง ระบบกันสะเทือน ซึ่งในรถแต่ละประเภทจะมีวัตถุประสงค์ เหมือนและต่างกันบ้างในบางกรณี ที่ว่าเหมือนกันก็เห็นจะมีอยู่ข้อ สองข้อ คือ
1. การยึดเกาะถนน หรือ การทรงตัว (เพราะในบางครั้งไม่ได้วิ่งบนถนน)
2. ความนุ่มนวล

ในระบบกันสะเทือนนี้จะไม่ขอรวมระบบห้ามล้อ (Braking System) เข้าด้วยกัน (จะได้มีเรื่องเอาไว้คุยกันอีกหลายๆ ตอนไงครับ) สำหรับวัตถุประสงค์ข้างต้นนี้ เป็นพื้นฐานของรถโดยทั่วไป ซึ่งในรถบางประเภทอาจจะเพิ่มเติม หรือ ให้ความสำคัญ กับด้านอื่นมากกว่า เช่น ในรถประเภทลุยป่า ฝ่าดง หรือ Off-road เช่นเจ้า VITARA ของพวกเรานั่นเองครับ เนื่องจากว่ารถประเภทนี้จำเป็นที่จะต้องมีการข้าม มุด กระโดด หรือ เขย่ง เพื่อให้ผ่านอุปสรรคต่างๆ ไปได้ ฉะนั้นแล้วคุณสมบัติบางประการอาจจะด้อยลง เพราะต้องไปเติมเต็มในวัตถุประสงค์หลัก

ก่อนที่จะเข้าเรื่องก็ขอคุยให้ฟังถึงแนวทาง และเหตุผลต่างๆ ที่ใช้ในการออกแบบ ระบบกันสะเทือน เพื่อที่จะได้เป็นพื้นฐานสำหรับไปประยุกต์กับรถประเภทอื่นๆ ได้ด้วยนะครับ

ปัจจัยหลักที่จะทำให้รถยึดเกาะถนนมีอยู่ 2 - 3 ประการคือ
1. ความเร็ว
2. น้ำหนักบรรทุก
3. สัณฐาน หรือ มิติต่างๆ

แต่ทั้งหมดทั้งสิ้นนั้นอยู่ภายใต้แนวคิดเดียวว่า จะทำอย่างไรเพื่อไม่ให้จุดศูนย์ถ่วง (Center of Gravity; CG คือ จุดที่เป็นตัวแทนของน้ำหนักทั้งหมด) ออกนอกฐานรถ ซึ่ง CG นี้จะออกนอกฐานได้หลายกรณี เช่น เมื่อมีการเปลี่ยนทิศทางของความเร็ว หรือ แนวที่รถวิ่ง นั่นก็คือ การเข้าโค้ง และแม้แต่การเปลี่ยนช่องทางเพื่อแซงรถคันหน้า ในการเปลี่ยนทิศทาง ของความเร็วนี้ จะก่อให้เกิดแรงกระทำในทางตรงข้ามกับการเปลี่ยนทิศทางของความเร็วนั้น หรือ เรียกว่า แรงหนีศูนย์ (Centrifugal Force) อาทิ เมื่อเข้าโค้งซ้ายสิ่งของต่างๆ ในรถ (แม้กระทั่งคนขับเอง) จะถูกเหวี่ยงออกไปทางด้านขวา ซึ่งเจ้าแรงที่ว่านี้ มันก็จะกระทำกับจุดศูนย์ถ่วง ให้เลื่อนเปลี่ยนตำแหน่งไปทางขวาเช่นกัน และถ้าแรงหนีศูนย์มีมากพอ จนทำให้จุดศูนย์ถ่วงเลื่อนออกไปจนเกินฐานของรถแล้วละก้อ เป็นอันว่าตัวใครตัวมันนะครับ อาจจะได้กลิ้งกันรอบ สองรอบ จนกว่าแรงหนีศูนย์นั้นถูกทำลายให้หมดไป

ตัวแปร หรือ ปัจจัยหลักที่จะทำให้เกิดแรงหนีศูนย์ ก็ประกอบไปด้วยค่า 3 ประการดังที่กล่าว ไว้ข้างบน ซึ่งมิได้ขึ้นอยู่กับตัวใดตัวหนึ่งโดยเฉพาะ ดังจะเห็นตัวอย่างจากรถแข่ง ความเร็วสูตรหนึ่ง ที่เรียกกันว่า Formula-1 หรือ F-1 รถจำพวกนี้ความเร็วเมื่อเข้าโค้ง ไม่ต่ำกว่า 200 km/h แต่ก็ไม่เห็นมันจะพลิกคว่ำ (หงาย) กันสักเท่าไร (ถ้าไม่มีอะไรไปสะกิดมันนะครับ) ทั้งนี้ก็เพราะว่า น้ำหนักรถที่เบา และฐานล้อที่กว้าง กอปรกับระบบกันสะเทือนที่ได้รับการออกแบบไว้เป็นอย่างดี จึงทำให้รถ F-1 สามารถเข้าโค้งที่ความเร็วสูงๆ ได้

ระบบกันสะเทือนโดยหลักใหญ่แล้วมีอยู่ด้วยกัน 2 ชนิดคือ

1. แบบอิสระ ในแบบนี้ยังมีแบ่งออกเป็นปลีกย่อยอีกหลายๆ แบบ เช่น Double wish bone, McPherson strut, Multi-link และอื่นๆ อีกมากมาย แต่ไม่ว่าจะเป็นชนิดใด หลักการ หรือ จุดเด่นของระบบนี้คือ การสั่นสะเทือนในล้อซ้าย และขวา จะเป็นอิสระต่อกัน เช่น ล้อซ้ายตกหลุม มันก็จะไม่มีผลต่อล้อขวา คล้ายกับเวลาเราก้าวขึ้นบันได ถ้าเราเริ่มต้นที่ก้าวเท้าซ้าย เข่าซ้ายของเราก็จะงอ ในขณะที่ขาข้างขวาเรายังตรงอยู่ และตัวเราก็ตั้งตรงอยู่เช่นกัน ดังนั้นแล้ว ตัวรถจึงขนานกับพื้นตลอดเวลา ทำให้ผู้ขับรู้สึกว่ามันนิ่ง นุ่มนวล แต่ในคราวเดียวกัน ความแข็งแรงก็อ่อนด้อยลงไป ทั้งนี้ก็มาจากชิ้นส่วนที่มีมากมายหลายชิ้น(ดังจะอธิบายต่อไป) จึงมีจุดยึดมากตามไปด้วย ยิ่งจุดยึดมาก ความแข็งแรงก็จะน้อยลง ตรงข้ามกับการบำรุงรักษาที่ต้องมีมากขึ้นเป็นพิเศษ

2. แบบคานแข็ง ระบบนี้เน้นความแข็งแรงเป็นพิเศษ แต่ความนุ่มนวลก็ต้องลดน้อยถอดลงไปบ้าง ตามควร การทำงานก็คงต้องเปรียบเทียบกับการก้าวย่างของเรา แต่ไม่สามารถงอเข่าได้ คือ ยึดเข่าให้เป็นเส้นตรง ดังนั้นเมื่อเราเดินขึ้นบันได ตัวเราก็จะเอียงไปทางซ้ายทีหนึ่ง ขวาทีหนึ่ง เรื่อยไปจนกว่าจะหยุดเดิน สรุปว่า แรงที่กระทำต่อล้อซ้ายมันจะส่งผลไปที่ล้อขวาด้วยนั่นเองครับ

ดังกล่าวมานี้ไม่ว่าจะเป็นชนิดใดก็ตามที ระบบกันสะเทือนมันจะมีรายละเอียดของอุปกรณ์สำคัญๆ อยู่ 2-3 ชิ้นเท่านั้นเองครับ แต่อาจจะมีชิ้นส่วนเล็กๆ น้อยๆ เข้าร่วมวงไพบูลย์อีกบ้าง ตามแต่ผู้ออกแบบต้องการจะให้พฤติกรรมรถเป็นอย่างไร

อุปกรณ์ที่ว่าจะแบ่งตามประเภทดังนี้
อุปกรณ์เพื่อรองรับน้ำหนัก มีแบ่งย่อยออกเป็น 3-4 ชนิดคือ

1. Coil spring ทำจากเหล็กที่มีสมบัติยืดหยุ่นได้ดี นำมารีดให้เป็นเส้นกลม แล้วขดเป็นวงเกลียวห่างๆ ซึ่งถ้าเป็นลวดเส้นใหญ่ก็จะรับน้ำหนักได้มากกว่าลวดเส้นเล็ก ในขณะที่ลวดเส้นเล็กก็จะมีความนุ่มนวลกว่า สำหรับจำนวนขดนั้นเป็นตัวบอกว่ามันสามารถยุบ-ยืด ได้มากน้อยเท่าไร Coil spring นี้เป็นอุปกรณ์ที่นิยมใช้กับรถเก๋ง เพราะให้ความนุ่มนวล ซึ่งเจ้า VITARA ของเราก็นำมาใช้ด้วยเช่นกันครับ

2. Bar spring หรือ ที่ช่างเขาเรียกว่า “แหนบ” ซึ่งก็ทำมาจากเหล็กที่มีความยืดหยุ่นได้ดีเช่นเดียวกับ Coil spring หากต่างกันตรงที่ แหนบ จะเป็นแผ่นแบนๆ กว้างประมาณ 50-60 mm หนาประมาณ 5-10 mm ส่วนความยาวนั้น มีหลายขนาด คือ ยิ่งยาวมากก็ยืด-ยุบ ได้มากกว่าแหนบที่สั้น ซึ่งการใช้งานนั้น จะนำแผ่นแหนบมาเรียงซ้อนกันเป็นตับ จากยาวไปหาสั้น สำหรับแหนบนั้น มักจะใช้กับงานบรรทุกหนัก เพราะสามารถเพิ่มจำนวนแผ่นให้มากขึ้น ตามน้ำหนักที่ต้องการบรรทุกได้ อีกทั้งราคาถูก และทนทาน หากแต่ว่าอาจจะขาดความนุ่มนวลไปบ้าง ก็จะไม่ขอกล่าวมากนะครับ เพราะเป็นแบบที่ไม่ได้ใช้ใน VITARA

3. Torsion bar เจ้าตัวนี้ก็ทำจากวัสดุชนิดเดียวกับสองแบบข้างต้น เพียงแต่ว่าหน้าตามันจะเป็นแท่งกลมตัน ขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 30-40 mm ความยาวก็มีหลายขนาด ขึ้นอยู่กับว่าต้องการให้มันยืดหยุ่น และรับน้ำหนักได้เท่าใด สิ่งที่พิเศษออกไปก็คือ เจ้า Torsion bar นี้สามารถปรับแต่งให้แข็ง หรือ อ่อนได้ตามความต้องการ ซึ่งเป็นการปรับความสูงของรถไปในตัว ในปัจจุบันนี้นิยมใช้กับรถบรรทุกขนาดเล็ก (Pick-up) และรถเก๋งสายพันธ์ฝรั่งบางยี่ห้อเท่านั้น จึงขอข้ามไปเช่นกันนะครับ

4. Pneumatic bag หรือ หมอนลม เป็นการรับน้ำหนักที่อาศัยถุงซึ่งอัดอากาศไว้ภายใน แล้วนำไปวางไว้ระหว่างโครงรถ กับเสื้อเพลาขับ ถุงลมนี้สามารถปรับให้สูง-ต่ำ หรือ แข็ง-อ่อน ได้ตามต้องการ ก็เป็นระบบรองรับน้ำหนักที่ให้ความนุ่มนวลมาก มากจนบางครั้งทำให้รู้สึกว่า มันโคลงเคลงมากกว่า เป็นระบบที่ส่วนใหญ่ใช้ในรถโดยสาร และ Off-road สายพันธ์ฝรั่งบางยี่ห้อครับ ดังนั้นจึงขอข้ามไปอีกเช่นกันครับ อนึ่งบางท่าน อาจจะเคยได้ยินระบบ Hydro-Pneumatic ซึ่งเป็นระบบกันสะเทือนที่ใช้เฉพาะในรถเก๋งจากเมืองน้ำหอม ก็จะไม่ขอกล่าวในที่นี้นะครับ เพราะอาจจะกินเนื้อที่สัมปทาน

Spring นั้นไม่ว่าจะเป็นชนิดใด จะมีหน้าที่หลักเพื่อรองรับน้ำหนักของรถ และล้วนแต่มีสมบัติติดตัวประการหนึ่ง คือ ความยืดหยุ่นเมื่อมีภาระ หรือ แรง(น้ำหนัก) ที่มากระทำ จึงทำให้เกิดการยุบ หรือ ยืดออก อัตราการยืด-ยุบ เมื่อถูกกด หรือ ดึงนั้นมักจะเป็นอัตราส่วนที่คงที่ ตัวอย่างเช่น น้ำหนักที่กดลง 10 kg ทำให้ Spring ยุบตัวลง 1 mm ฉะนั้นถ้าน้ำหนักเพิ่มขึ้นเป็น 100 kg ก็จะทำให้ Spring นั้นยุบลง 10 mm หรือ 1 cm เป็นต้น ซึ่งมีชื่อเรียกเป็น Technical term ว่า ค่า “K” ดังนั้นแล้ว ค่า “K” ที่ว่านี้จะเป็นตัวตัดสินว่า Spring ตัวนั้นมีความแข็ง-อ่อนมากน้อยเท่าใด กล่าวคือ ค่า ”K” มาก แสดงว่า Spring นั้นมีความแข็งมาก หรือ ต้องใช้แรงมากในการกดให้ยุบตัว

แม้ว่า Spring หรือ แหนบ จะเป็นอุปกรณ์ที่ไม่มีความสลับซับซ้อนมากนักก็ตามที หากว่าทุกสรรพสิ่งย่อมมีการชำรุดไปตามสภาพการใช้งาน และเวลา ดังนั้นการที่จะตรวจว่า Spring หรือ แหนบนั้นยังใช้งานได้ดีอยู่หรือไม่นั้น ก็เพียงแต่ใช้ไม้บรรทัด (คงต้องยาวสักหน่อยนะครับ) วัดความสูงจากพื้นถึงบังโคลน โดยเมื่อวัดแล้ว ระยะความสูงควรจะเท่ากันทั้งซ้าย และขวา (หน้า-หลัง อาจไม่เท่ากันก็ได้ครับ) แต่ถ้าต้องการวัดกันให้ถูกต้องจริงๆ แล้ว ก็ต้องถอดออกมากดด้วยแท่น Hydraulic จากนั้นวัดระยะยุบตัว ว่าแต่ละอันนั้นเท่ากัน หรือ ต่างกันอย่างไร ซึ่งก็ยุ่งยาก จึงแนะนำว่าใช้ไม้บรรทัดวัดเอาที่ตัวรถเลยจะง่ายกว่าครับ

อ่านหน้าต่อไป