ระบบกันสะเทือน เรื่องไม่ลึกลับ แต่ซับซ้อน ตอนที่ 2

จำนวนผู้เข้าชม

ถนนแบบที่ไม่มีความสะเทือนทั้ง 2 อย่างเลยมีไหม ? มีครับ ในประเทศเรานี่เอง เป็นถนนราดยางมะตอย ใช้เครื่องมือทันสมัยพอสมควร จึงเรียบสนิท ไม่มี “คลื่นใหญ่” ส่วนผิวถนนนั้น ตามหลักที่จะต้องมีหินละเอียดโผล่เป็นระเบียบแม้ถูกเคลือบด้วยยางมะตอย กลับชุ่ย หรือขาดความรู้ ฉาบยางมะตอยที่ผิว จนเรียบสนิทเป็นมัน ผิวถนนแบบนี้อันตรายมากครับ เพราะลื่นเกินไปแม้จะแห้ง ระยะเบรกฉุกเฉินของรถจะเพิ่มยาวขึ้น ตอนเปียกน้ำนี่คงไม่ต้องบรรยายครับ แล้วเมื่อถูกความร้อนจากแสงแดด และมีรถบรรทุกหนักผ่านด้วยความเร็วต่ำ หรือหยุดนิ่ง ส่วนที่เป็นเนื้อยางมะตอยที่ผิวจะยุบทันที ผมเคยขับผ่านถนนแบบนี้ที่เพิ่งสร้างเสร็จ ระบบกันสะเทือนของรถไม่ต้องทำงานใดๆ ทั้งสิ้นครับ แทบไม่มีแม้แต่เสียงจากหน้ายาง ยิ่งตอนฝนตกจะอันตรายมาก

           

เมื่อรู้จักการกันสะเทือนทั้ง 2 แบบแล้ว ก็คงต้องมีคำถามต่อว่า ความสะเทือนแบบไหนที่มันแย่กว่าอีกแบบ ถ้าให้ตอบตรงๆ ก็คือ ผมเองไม่ทราบเหมือนกัน เพราะมันทำให้เรารู้สึกแย่อย่างมาก ได้ทั้ง 2 แบบเลยครับ และถ้าจะลองเปรียบเทียบ เพื่อหาคำตอบ เราก็ไม่รู้จะตั้งเกณฑ์ความสะเทือนแต่ละแบบสักเท่าไร ถึงจะ “ยุติธรรม” หรือ เหมาะสม ก่อนจะมาเทียบกัน คำตอบของผม ก็คือ ถ้ามันสะเทือนถึงระดับหนึ่งไม่ว่าจะเป็นแบบไหน มันเลวร้ายมากครับ และผม “รับไม่ได้” ทั้ง 2 แบบ ถ้าการกันสะเทือนนั้น ทำโดยคนที่ทำไม่เป็น ไม่ตั้งใจทำเพราะเน้นต้นทุนต่ำ ใช้เวลาทดสอบน้อย หรือใช้ของห่วยเพราะมันถูกดีก็ตาม หลายคนสงสัยว่า ถ้าต้องการความสบาย หรือการเกาะยึดกับผิวถนนก็ตาม ทำไมต้องให้แดมเปอร์มีแรงต้านทานในจังหวะดันด้วย เพราะมันจะช่วย “ดีด” ให้ตัวรถเคลื่อนที่ขึ้นแรงกว่าแบบไม่มี มันมีปัญหาจาก “แรงเฉื่อย” ของล้อและส่วนที่เคลื่อนที่ในแนวดิ่งไปพร้อมกัน เช่น ดุมล้อ จานเบรก ฯลฯ ที่เรียกกันอย่างเป็นทางการว่า “มวลใต้สปริง” (UNSPRUNG MASS)

           

มาดูตัวอย่างที่เกิดขึ้นจริงตามปกติกับรถของเรากันครับ เช่น เราขับด้วยความเร็ว 80 กม./ชม. แล้วล้อใดล้อหนึ่งกลิ้งทับ ส่วนนูนของถนน หรือสัน บั้ง อะไรก็แล้วแต่ ที่มีความสูงสัก 4 ซม. ช่วงที่หน้ายางเริ่มทับยอดสันในตัวอย่างนี้ จนกระทั่งกลิ้งไปอยู่บนกลางยอดพอดี ให้เป็นระยะทางที่รถเคลื่อนที่ไป 7 ซม. คำนวณจากความเร็ว 80 กม./ชม. หรือ 2,222 ซม. ใน 1 วินาที หรือ 7 วินาที ในเวลา 0.00315 วินาที หมายความว่าในเวลานี้ ล้อรถจะถูกสันที่ถนนดันขึ้นไปในแนวดิ่ง 4 ซม. ผมลดให้เหลือ 3 ซม. จากความหยุ่นของหน้ายางและแก้มยาง เทียบ 3 ซม. ต่อ 0.00315 หรือราวๆ 3 ใน 1,000 ส่วน ของวินาทีนี้ ให้เป็น เมตร/วินาที ได้ 9.5 เมตร/วินาที ซึ่งสูงพอสมควร ถ้าแดมเปอร์ ไม่ได้ทำงานในจังหวะดัน หรือ COMPRESSION ตอนที่ล้อผ่านยอดของสันไปแล้ว แทนที่จะเคลื่อนลงมากดกับผิวถนนทันที แรงเฉื่อยของมันจะยังคงพาล้อเคลื่อนที่ขึ้นต่อไปอีก

           

ด้วยความเร็วระดับนี้ แรงเฉื่อยของมวลใต้สปริงมีค่ามหาศาล ถึงจะมีแรงสปริงกดลงด้านล่างอย่างแรง เช่น เกินกว่าน้ำหนักรถที่ลงสู่ล้อนี้ไปอีกนิดหน่อยด้วยซ้ำไป ก็ยังสู้ไม่ไหวครับ หน้ายางจะลอยเหนือยอดสัน เพราะตัวรถของเราก็มีแรงเฉื่อยไม่ “ตก” หรือ ลดระดับได้รวดเร็วทันที นอกจากขาดการเกาะถนนขณะที่ล้อ “ลอย” แล้วมันยังส่งผลด้านความสบายได้ด้วย แต่เป็นผลด้านลบ ตอนที่ล้อลอยจากยอดสันนั้น สปริงของรถก็ย่อมถูกอัดให้บุบตัวเกินควรตามไปด้วย แน่นอนว่าแรงที่ปลายสปริงด้านล่างที่กดล้อ ย่อมเท่ากับแรงที่ปลายบนซึ่งดันตัวถังอยู่ ตัวรถจึงถูกดันให้เคลื่อนที่ขึ้นในแนวดิ่งมากเกินควร และเรารับรู้ได้ในรูปแบบของความสะเทือน แม้แดมเปอร์จะทำงานในจังหวะดันแล้วก็ตาม ตามทฤษฎีแล้ว ถ้าจะลดความสะเทือนที่เกิดในรูปแบบนี้ ถ้าแดมเปอร์ทำงานได้ดีเต็มที่แล้ว ก็เหลือวิธีเดียว คือ ลดแรงเฉื่อยของมวลใต้สปริง นั่นก็คือ ลดน้ำหนักของล้อและทุกส่วนที่เคลื่อนที่ลงแนวดิ่งไปพร้อมล้อ แม้จะแค่ปลายด้านเดียว อย่างพวกแขนยึดดุมล้อ “ปีกนก”

           

เรื่องนี้รู้และสอนกันมาเป็น 100 ปีแล้วครับ แต่ไม่มีใครยอมลงทุนทำจริง มาได้นักบุกเบิกอย่าง บีเอมดับเบิลยู ที่ปฏิวัติการสั่นสะเทือนของรถที่ผลิตขาย คือ ซีรีส์ 5 รุ่น E39 กระบอกแดมเปอร์หน้าพร้อมเบ้าสปริง แขนยึดดุมล้อ ผลิตจากอลูมิเนียมทั้งหมด ชุดยึดล้อหลังก็เช่นเดียวกันแม้แต่จานเบรกก็ผสมโลหะพิเศษ เพื่อลดน้ำหนัก แล้วสิ่งแปลกใหม่ที่ไม่ได้แปลกเลยเพราะมันต้องให้ผลดีเช่นนี้อยู่แล้วตามทฤษฎีก็เกิดขึ้นทันที ความสบายจากระบบกันสะเทือนของรถรุ่นนี้ เพิ่มขึ้นมาในระดับที่ไม่มีใครรู้จักมาก่อน แล้วยังได้การยึดเกาะถนนที่ดีขึ้น มาเป็นของแถมอีกด้วย  สัปดาห์หน้ามาดูการทำงานของแดมเพอร์กันต่อนะครับ

(หนังสือพิมพ์ลานนาโพสต์  ฉบับที่ 1104 วันที่ 11-17 พฤศจิกายน 2559)