RESEARCH AND

DEVELOPMENT CENTER

Contribute to you from more than 10 years experiences of knowledge in

Mercedes-Benz and AMG industry.

  • KamikazeGMBP Team

ช่วงล่าง (Suspension) ของรถยนต์ที่ดี ควรเป็นแบบใด


กระบอกโช็ค Bilstein

ช่วงล่าง (Suspension) อาจจะเป็นคำที่ท่านผู้อ่านได้ยินติดหูกันบ่อยๆในวงสนทนาเรื่องรถยนต์ ช่วงล่างคันนั้นดีกว่าคันนี้ ช่วงล่างคันนั้นแข็ง คันนี้นุ่มสบาย ช่วงล่างหนึบ เป็นต้น จริงๆแล้วช่างล่างนั้นหมายถึงอะไร มีส่วนประกอบอะไรบ้าง และมีความสำคัญอย่างไรกับรถยนต์ ตามอ่านได้ในบทความนี้เลยครับ


ช่วงล่างของรถยนต์ เป็นส่วนประกอบที่เชื่อมระหว่างพื้นถนนกับตัวบอดี้รถ ที่สำคัญได้แก่ ล้อ ยาง โช็ค (Shock Absorber) สปริง (Spring) เบรค (Braking System) เป็นต้น หน้าที่ของช่วงล่างคือ “ลดแรงสั่นสะเทือน ไม่ว่าจะมาจากพื้นถนนในสภาพถนนที่ขรุขระ แรงที่เกิดจากการเลี้ยวของรถ ลดการส่ายโคลงของรถยนต์” จุดประสงค์ทั้งหมดนี้เพื่อ “ทำยังไงก็ได้ให้รถยนต์อยู่สัมผัสกับพื้นถนนให้ดีที่สุด” หรือ “ให้ส่วนของรถยนต์ที่สัมผัสถนน หรือยาง มีพื้นที่สัมผัสกับพื้นถนนให้เต็มประสิทธิภาพที่สุดเท่าที่จะทำได้ เพื่อให้ยางรถยนต์มีแรงเสียดทานกับพื้นถนนให้มากที่สุด” หรือขับแล้วรถนิ่งที่สุดนั่นเอง หากยางรถยนต์ไม่สามารถสัมผัสกับพื้นถนนได้ดี หรือแรงเสียดทานระหว่างยางกับพื้นถนนลดลง เช่นในกรณีที่ถนนเปียกน้ำ หรือโช็ครั่ว โช็คแตก สิ่งที่จะเกิดขึ้นตามมาคือ รถไถล รถแถ ซึ่งเมื่อเหตุการณ์นี้เกิดขึ้นแล้ว มักอยู่นอกเหนือความสามารถของผู้ขับขี่ในการประคองรถยนต์ให้ไปในทิศทางที่ต้องการ จึงก่อให้เกิดอุบัติเหตุบนท้องถนนขึ้น


ทุกๆส่วนของช่วงล่าง ต้องทำงานประสานกันจึงจะให้ผลการขับขี่รถยนต์ออกมาสมบูรณ์ได้ ในบทความนี้จะขอกล่าวถึง โช็คและสปริง (Shock Absorber & Spring) ก่อนเป็นอันดับแรก


สปริง Bilstein สำหรับจับคู่กับโช็ค

1. สปริง (Coil Spring)


สปริงที่ใช้ในระบบช่วงล่างของรถยนต์มีลักษณะภายนอกคล้ายกับสปริงทั่วไปที่เราคุ้นเคยกัน คือ เป็นเส้นเกลียวขดหมุนที่ทำจากโลหะ ความสามารถของสปริงคือ เมื่อได้รับแรงกระทำเข้ามาจะสามารถเปลี่ยนรูปได้ โดยกรณีนี้เป็นการยืดตัวหรือหดตัว แต่จะสามารถกลับคืนสู่สภาพเดิมได้เมื่อแรงกระทำนั้นหมดไป หรือเกิดการยืดหดได้โดยไม่เสียรูปทรงเดิม สิ่งที่แตกต่างระหว่างสปริงทั่วไปกับสปริงที่ใช้ในช่วงล่างรถยนต์คือ สปริงที่ใช้ในช่วงล่างต้องมีความแข็งแรงมาก และแข็งแรงพอที่จะรองรับแรงเค้นจากแรงกระแทกที่ทำให้เกิดการยืดหดตัวของสปริงในภาวะของการขับขี่ปกติได้โดยไม่แตกหัก ต้องทราบก่อนว่า ความแข็งแรงและ “ความแข็ง” ของสปริงนั้นแตกต่างกัน ความแข็งของสปริง คิดได้จากค่าคงที่ของสปริง หรือค่า “K” หากค่า K สูง แสดงว่าสปริงจะเกิดการยืดหดตัวหรือเปลี่ยนรูปน้อยว่าสปริงที่มีค่า K ต่ำในแรงกระทำที่เท่ากัน สิ่งนี้เองที่จะเป็นปัจจัยหนึ่งที่หากใช้สปริงที่แข็ง รถยนต์จะมีความแข็งกระด้างขึ้น แต่รถมีความนิ่งในความเร็วสูง หรือในสปริงที่อ่อนกว่า จะให้การขับขี่ที่นุ่มขับสบาย แต่ไม่เกาะถนนเท่ากับสปริงที่แข็งกว่า ซึ่งเราจะได้กล่าวถึงในหัวข้อถัดๆไป


ด้วยความสามารถของสปริงที่ได้กล่าวไปข้างต้น สปริงจึงมีหน้าที่ในการดูดซับแรงกระแทกที่เกิดจากถนนที่ไม่เรียบหรือแรงกระแทกต่างๆจากพื้นถนนที่จะเข้าสู่ตัวรถ ทำให้รถไม่กระเด้งกระดอนเหมือนกับการขี่เกวียนในสมัยก่อน แรงกระแทกที่สปริงดูดซับมาจะถูกเปลี่ยนสภาพเป็นแรงสั่นสะเทือน (Vibration) ของตัวสปริงเองในรูปแบบของการยืดหดตัวสลับกัน ท่านผู้อ่านต้องทำความเข้าใจกับกฎฟิสิกส์เบื้องต้นข้อสำคัญข้อนี้ก่อนจึงจะสามารถเข้าใจได้อย่างแจ่มแจ้งว่า พลังงาน (Energy) ไม่มีวันสูญสลาย จะมีแต่เพียงการเปลี่ยนรูปของพลังงานไปมาเท่านั้น เช่นในกรณีของสปริงซึ่งเป็นการถ่ายเทพลังงานจลน์ (Kinetic Energy) รูปแบบหนึ่ง ท่านผู้อ่านอาจจะสงสัยว่า หากรถยนต์มีแต่สปริงโดยที่ไม่มีโช็คเป็นอย่างไร จากที่ได้กล่าวมาข้างต้นว่าสปริงจะเกิดการยืดหดตัวจากแรงที่ได้รับจากพื้นถนน หากรถยนต์มีแต่สปริง สปริงก็จะเกิดการยืดหดเช่นนี้ไปเรื่อยๆจนกว่าพลังงานจากแรงกระแทกที่ได้รับจะถูกเปลี่ยนรูปเป็นพลังงานในรูปของการยืดหดของสปริงจนหมด ทำให้รถยนต์เกิดการกระเด้งกระดอนขึ้นลงตามการยืดหดของสปริง ยางจึงไม่สามารถสัมผัสพื้นถนนได้อย่างเต็มที่ ส่งผลให้รถเสียการควบคุม การยืดหดตัวของสปริงอย่างอิสระนี้จึงต้องได้รับการควบคุมอีกทีจาก “โช็ค” นั่นเอง


ระบบโช็คและสปริงเมื่อติดตั้งเข้ากับตัวรถ

2. โช็ค (Shock Absorber/ Vibration Damper)


โช็ค มีลักษณะเป็นกระบอกโลหะยาว ด้านในกระบอกเป็นพื้นที่ว่าง ภายในช่องว่างจะมีน้ำมันที่มีความหนืดอยู่ ต่ออกจากตัวกระบอกโช็คจะมีก้านโลหะสำหรับการเคลื่อนขึ้นลงของกระบอกสูบ คล้ายๆกับโครงสร้างของกระบอกสูบลมลูกโป่งที่มีตัวกระบอกและคันชักสำหรับอัดลม โดยมีด้านหนึ่งของโช็คที่ติดเข้ากับสตรัทบนตัวรถ หรือเป็นส่วนของน้ำหนักที่อยู่เหนือสปริง (Sprung Mass) อีกฝั่งหนึ่งติดกับล้อ เบรค และยาง ซึ่งเป็นส่วนของน้ำหนักที่อยู่ใต้สปริง (Unsprung Mass) ซึ่งหัวข้อนี้จะขอกล่าวถึงในบทความถัดไป


จากที่กล่าวไปข้างต้นในเรื่องของสปริง ซึ่งเป็นตัวหลักในการดูดซับแรงกระแทกแล้วเปลี่ยนแรงกระแทกเป็นแรงยืดหดตัว โช็คมีหน้าที่ที่จะ “ดูดซับและลดการยืดหดตัวของสปริง หรือเกิดการหน่วงไม่ให้สปริงเกิดการเด้งมากเกินไป” โดยการเปลี่ยนพลังงานจลน์ที่เกิดจากการยืดหดตัวของสปริงเป็นพลังงานความร้อนผ่านแรงเสียดทานของของเหลวในกระบอกโช็ค ดังนั้นโช็คจึงอาจมีความร้อนสูงขึ้นจนถึงในช่วง 100-120 องศาเซลเซียสได้ระหว่างการใช้งาน


การทำงานร่วมกันระหว่างโช็คและสปริงที่ดีจะทำให้ผู้ขับขี่สามารถควบคุมทิศทางและการทรงตัวของรถได้ง่าย และทราบถึงอาการต่างๆของรถยนต์ได้ชัดเจนว่า “เอาอยู่หรือไม่” ตัวอย่างการทำงานร่วมกันของโช็คและสปริงในสภาพการขับขี่ในชีวิตประจำวัน เช่น ขณะขับรถผ่านพื้นถนนที่มีหลังเต่า ล้อและยางจะถูกพื้นถนนดันขึ้นมาให้เข้าไปในซุ้มล้อ มากหรือน้อยตามความสูงของหลังเต่า ส่วนแรกที่จะได้รับแรงกดที่ส่งผ่านมาจากล้อและยางคือสปริง สปริงจะเกิดการหดตัวจากแรงกด ส่วนโช็คก็จะเกิดการดันของก้านสูบเข้าไปในกระบอกสูบ เรียกภาวะแรกนี้ว่า “Compression Stage” เมื่อรถเคลื่อนตัวผ่านหลังเต่าไป สปริงจะเกิดการเด้งตัวโดยยืดตัวออก โช็คจะเป็นตัวที่หน่วงการดีดตัวกลับของสปริงไม่ให้เร็วเกินไป และไม่ให้สปริงเกิดการเด้งยืดหดกลับไปกลับมา โดยการซับพลังงานจากแรงที่สปริงจะเกิดการยืดหดตัวเข้าไปไว้ในโช็คผ่านระบบน้ำมันชนิด Hydralic หรือ Gas-Pressure เกิดเป็นความร้อนในกระบอกโช็คขึ้น ในขั้นนี้ โช็คอยู่ในภาวะ “Rebound Stage”


โครงสร้างของ Shock Absorber แบบ Twintube

จะเห็นว่าการทำงานของโช็คกับสปริงร่วมกันนั้นสำคัญที่สุด โช็คและสปริงควรจะถูกออกแบบและมีสเปคที่รองรับและส่งเสริมซึ่งกันและกัน หากมีส่วนใดส่วนหนึ่งที่ดีกว่าแต่อีกส่วนทำงานได้ไม่ดี ความสามารถที่ควรจะได้รับจากระบบโช็คและสปริงโดยรวมก็จะถูกตันเป็นคอขวด หรือทำงานไม่ได้เต็มประสิทธิภาพหรือในบางกรณีอาจจะแย่ลง


แล้วช่วงล่างของรถยนต์ที่แข็ง กับช่วงล่างที่นุ่มขับสบาย แบบใดดีกว่ากัน


ข้อดีของโช็คที่เซ็ตมาแบบนุ่ม คือ ขับง่าย ขับสบาย เพราะสปริงกับโช็คถูกเซ็ทมาให้มีระยะการเคลื่อนตัวขึ้นลงได้มากกว่า จากการที่สปริงมีค่า K หรือความแข็งน้อยกว่า และโช็คที่เมื่อมีการกดตัว กระบอกสูบจะมีระยะเดินทางหรือระยะชักขึ้นลงของกระบอกได้มากกว่าเวลาเจอเนิน รวมทั้งมีการหน่วงตัวการดีดตัวกลับของสปริงไว้น้อยกว่า ดังนั้นแรงสั่นสะเทือนที่จะเข้าตัวห้องโดยสารรถจะถูกดูดซับโดยระบบโช็คและสปริงไว้


แต่ในกรณีที่รถเริ่มใช้ความเร็วที่สูงขึ้น หรือขณะเลี้ยวโค้ง เบี่ยงหักเลี้ยวเพื่อแซงรถคันข้างหน้า โช็คและสปริงที่มีความนุ่มกว่าจะมีการหดกลับมากกว่าดังที่ทราบ สมมุติเหตุการณ์ผู้ขับขี่หักเลี้ยวซ้ายออกเพื่อแซงรถคันหน้า ขณะที่หักซ้ายเพื่อเบี่ยงออก เมื่อเปลี่ยนเลนถนนแล้วหักพวงมาลัยกลับมาตรงกลาง รถจะมีอาการที่เรียกว่า “Body Roll” หรืออาการที่รถจะยวบไปยวบมาซ้ายขวามากกว่า อาการยวบไปมาจะทำให้ด้านใดด้านหนึ่งของรถ (ฝั่งซ้ายหรือขวาแล้วแต่สถานการณ์) มีความเสียดทานในการสัมผัสพื้นถนนน้อยลงเสมอ เช่นกรณีเลี้ยวโค้งซ้ายยาวบนทางด่วน ฝั่งขวาของรถโช็คกับสปริงจะหดตัว ทำให้ตัวรถเทเอียงมาฝั่งขวาเยอะ น้ำหนักที่ถ่ายลงฝั่งซ้ายจึงน้อยลง ส่งผลให้แรงเสียดทานของยางบนพื้นถนนลดลงด้วย เมื่อเทียบกับโช็คและสปริงที่แข็งกว่า รถจะเกิดการเทไปด้านใดด้านหนึ่งน้อยกว่า และอาการยวบไปมาซ้ายขวาน้อยกว่า ล้อกับยางทั้งสี่จึงสัมผัสพื้นถนนได้แน่นกว่า เวลาขับขี่จึงมั่นใจกว่า แต่ก็ต้องแลกมากับการที่ห้องโดยสารจะต้องรับแรงเทือนเข้ามาในห้องโดยสารมากขึ้นนั่นเอง


แต่มีข้อยกเว้นที่สำคัญในกรณีที่ขับรถเจอหลุมหรือเนินบนถนน คือ สปริงที่แข็งกว่า โดยธรรมชาตินั้นเมื่อได้รับแรงกด จะเกิดการสั่นขึ้นลงที่มากกว่า หรือความถี่ในการสั่นสูงกว่า และมีการยุบตัวที่น้อยกว่าสปริงที่อ่อน หมายความว่าจำนวนครั้งที่ล้อเด้งขึ้นลงในสปริงที่แข็งจะมากกว่าในระยะเวลาที่เท่ากัน ดังนั้นเมื่อขับรถแล้วเจอเนินหรือหลุม "สปริงที่อ่อนกว่าจะสามารถกดให้ยางสัมผัสกับพื้นถนนได้มากกว่า" ดังนั้น ในภาวะของถนนที่มีหลุมบ่อหรือเนิน รถสองคันที่ขับมาในความเร็วที่เท่ากัน รถที่ใส่สปริงอ่อนจะมีความสามารถในการกดหน้ายางให้ติดพื้นถนนได้มากกว่านั่นเอง

กระบอกสูบโช็ค Bilstein แบบปรับความแข็ง-นุ่ม ได้

เราจะได้กล่าวถึงช่วงล่าง “AIRMATIC” กับ “โช็คและสปริงปรับไฟฟ้า” ซึ่งเป็นการรวมสิ่งที่ดีที่สุดในสองโลกระหว่างความนุ่มสบายกับความสามารถในการขับขี่เข้าด้วยกันในบทความถัดๆไป สิ่งที่ดีที่สุดคือ ท่านผู้อ่านต้องเข้าใจความต้องการของตัวเองก่อนว่า ต้องการรถยนต์แบบใด รถยนต์ที่นุ่มขับสบาย หรือรถยนต์ที่ขับแล้วมั่นใจ การหาสมดุลระหว่างสองสิ่งนี้จะทำให้ท่านสามารถใช้รถยนต์ได้อย่างมีความสุขมากขึ้นอย่างแน่นอน


ขอบคุณรูปภาพจาก https://www.bilstein.com และ https://www.carid.com/koni


#ระบบช่วงล่าง #โช็คและสปริง

1,919 views

© 2018 Kamikazegmbp LLC, All right reserved.

  • w-facebook
  • White Instagram Icon