เรียบเรียงโดยJoh Burut

 

 

และแล้ว... ก็มาถึงบทความที่หลายๆ คนรอคอย ...นั่นก็เพราะว่าเมื่อไม่นานมานี้ ผมได้แชร์วิดีโอเกี่ยวกับช่วงล่างแบบ Push Rod (พุช-ร็อด) ซึ่งถูกนำมาติดตั้งกับรถซิ่งระดับตำนานอย่าง Honda Civic สามประตู และทันทีที่ผมได้กดแชร์ออกไป หลายต่อหลายท่านก็สอบถามเข้ามาอย่างต่อเนื่องว่า ...ช่วงล่างแบบนี้เรียกว่าอะไร มีข้อดี-ข้อเสีย อย่างไรบ้าง และสามารถติดตั้งกับรถรุ่นใดได้บ้าง

 

วิดีโอ ช่วงล่างแบบ Push Rod ใน Honda Civic สามประตู (สำนัก Hard Race)

 

และคำถามทั้งหมดที่ท่านผู้อ่านถามเข้ามานั้น... ก็ได้ถูกเรียบเรียงเป็นบทความนี้เป็นที่เรียบร้อย ซึ่งในบทความนี้ จะโฟกัสไปที่หลักการทำงาน รวมไปถึงประโยชน์/ข้อได้เปรียบ ของช่วงล่างประเภท Push Rod และไปหาคำตอบกันว่า ช่วงล่างแบบนี้ มันมีข้อดีที่ตรงไหน มีข้อได้เปรียบในแง่ใด ...รถซุปเปอร์คาร์สมรรถนะสูงอย่าง Lamborghini Aventador รวมไปถึงรถแข่งทางเรียบระดับโลกอย่าง Formula 1 ก็เลือกใช้ช่วงล่างประเภทนี้ เพราะฉะนั้น มันต้องมีอะไรที่น่าสนใจอยู่ในกอไผ่แน่ๆ ครับ

^ ช่วงล่างแบบธรรมดา

^ ช่วงล่างแบบ Push Rod

 

ช่วงล่างแบบ Push Rod ประจำการที่ด้านหน้าของ Lamborghini Aventador

 

เนื้อหาในบทความนี้จะค่อนข้าง เอนจิเนียริ่งจ๋าาา นิดนึงนะครับ... แต่ถึงอย่างไร ผมก็จะพยายามอธิบายแบบเข้าใจง่ายที่สุด และหวังว่าท่านทุกท่านจะสนุกกับบทความ และสามารถนำความรู้เหล่านี้ ไปใช้ต่อยอดได้อย่างเป็นประโยชน์

เอาล่ะครับ เราไปเริ่มกันเลยในหัวข้อของ หลักการทำงาน

 

หลักการทำงานของช่วงล่าง Push Rod

หลักการทำของ Push Rod ก็ไม่ได้แตกต่างกับช่วงล่างปกติเสียเท่าไหร่นะครับ เอาจริงๆ แล้ว มันก็เหมือนกับช่วงล่างทั่วไปนั่นแหละ ซึ่งหน้าที่ของมันก็คือการซับแรงสะเทือนที่ส่งผ่านมาจากล้อ แต่สิ่งที่แตกต่างจากช่วงล่างทั่วไปก็คือ แนวการกระจัดหรือการเคลื่อนที่ของสปริงและช็อค-อัพ ซึ่งโดยปกติแล้ว ช่วงล่างที่ติดตั้งในรถทั่วไป จะเคลื่อนที่ ขึ้น-ลง ตามทิศทางการเคลื่อนที่ของล้อ แต่สำหรับช่วงล่างแบบ Push Rod นั้น จะเคลื่อนที่ใน แนวระนาบ (ซ้าย-ขวา หรือ หน้า-หลัง)

 

หลักการทำงานของช่วงล่างแบบ Push Rod

 

การเคลื่อนที่แบบแปลกประหลาดของช่วงล่าง Push Rod จะอาศัยชิ้นส่วนที่เรียกว่า ร็อคเกอร์ อาร์ม (Rocker Arms) ซึ่งมีลักษณะเป็นสามเหลี่ยม และมีจุดหมุนที่ถูกยึดอยู่กับตัวถัง โดยจะทำหน้าที่เปลี่ยนทิศทางของแรงจากแนวตั้ง (การเคลื่อนที่ของล้อ) ให้มาอยู่ในแนวระนาบ (การเคลื่อนที่ของสปริงและช็อค-อัพ)

บทความแนะนำ พื้นฐานการเซ็ท-อัพช่วงล่าง (ตอนที่ 1)

 

นอกจากช่วงล่างประเภท Push Rod แล้ว ยังมีช่วงล่างอีกประเภทหนึ่งที่มีลักษณะคล้ายๆ กัน นั่นก็คือช่างล่าง Pull Rod (พูล-ร็อด) นั่นเองครับ ซึ่งมีหลักการทำงานที่เหมือนกัน และจะมีข้อได้เปรียบเหนือกว่าช่วงล่างแบบ Push Rod ในแง่ของตำแหน่งจุดศูนย์ถ่วง แต่อย่างไรก็ตาม ในบทความนี้ ผมจะขอไม่ลงลึกเกี่ยวกับช่วงล่างแบบ Pull Rod ก็แล้วกันนะครับ

 

ซ้าย : ช่วงล่างแบบ Push Rod

ขวา : ช่วงล่างแบบ Pull Rod

 

รถแข่ง F1 ของทีม Ferrari (2012) ใช้ช่วงล่างแบบ Pull Rod

 

รถแข่ง F1 ของทีม PETRONAS Mercedes Benz (2010) ใช้ช่วงล่างแบบ Push Rod

 

หลังจากที่ได้ทราบถึงหลักการทำงานของช่วงล่าง Push Rod แล้ว... คำถามต่อมาก็คือว่า การนำเอาสปริงและช็อค-อัพ ขึ้นมาติดตั้งบนตัวถังของตัวรถ รวมไปถึง...การเปลี่ยนทิศทางการกระจัดในลักษณะนี้ จะส่งผลให้เกิดข้อได้เปรียบในแง่ใดบ้าง...เชิญไปอ่านเนื้อหาในส่วนต่อไปเกี่ยวกับประโยชน์ของช่วงล่างประเภทนี้กันเลยครับ

มาเริ่มกันเลย กับข้อได้เปรียบข้อแรก นั่นก็คือเรื่องของ แอโรไดนามิคส์ นั่นเองครับ

 

1. ช่วงล่างแบบ Push Rod ช่วยลดแรงต้านอากาศ

การติดตั้งช่วงล่างในรูปแบบ Push Rod นั้น เป็นการนำเอาทั้งสปริงและช็อค-อัพ ยัด เข้าไปใน บอดี้ ของตัวรถ เพราะฉะนั้น กระแสลมก็จะสามารถไหลผ่านบริเวณปีกนกได้อย่างสะดวก อีกทั้งการไหลยังมีความ ราบเรียบ หรือที่เรียกว่า ลามินา โฟลว์ (Laminar Flow) เมื่อการไหลมีความเป็นระเบียบแล้ว ก็ง่ายต่อการออกแบบระบบดูดอากาศเข้าเครื่องยนต์ (Air Intake System) รวมไปถึง การคำนวณเพื่อสร้างแรงกดในส่วนด้านหลังของตัวรถด้วยครับ (Rear Downforce)

 

 

ซึ่งประโยชน์ในแง่แอโรไดนามิคส์นี้ จะเห็นชัดที่สุดสำหรับพวกรถแข่งประเภทล้อเปิด หรือรถแข่งฟอร์มูล่านั่นเองครับ เพราะฉะนั้นแล้ว รถแข่งประเภทนี้ จึงใช้ช่วงล่างแบบ Push Rod ทั้งด้านหน้า และก็ด้านหลังของตัวรถด้วยครับ

 

2. ช่วงล่างแบบ Push Rod ทำให้สามารถใช้งาน ช็อค-อัพ ได้มีประสิทธิภาพมากขึ้น

ก่อนที่เราจะไปทำความเข้าใจกับข้อได้เปรียบในหัวข้อนี้ ผมว่าเรามาทำความเข้าใจ การกระจัด ของช็อค-อัพ (การเคลื่อนที่ของช็อค-อัพ) กันก่อนดีกว่า

ปกติแล้ว ช็อค-อัพ ที่ติดตั้งอยู่ในรถยนต์ทั่วไป จะถูกเชื่อมต่อโดยตรงกับล้อ นั่นหมายความว่า ถ้าล้อเคลื่อนที่ขึ้น 1-cm. กระบอกช็อค-อัพ ก็จะยุบตัวขึ้นมา 1-cm. เท่ากันครับ (อาจจะไม่เท่ากันแบบเป๊ะๆ แต่ใกล้เคียง 1-cm. มากๆ ครับ) ...แต่สำหรับช่วงล่างแบบ Push Rod แล้ว มันไม่ได้เป็นแบบนั้น

 

ช่วงล่าง Push Rod ใน Honda Jazz

ในกรณีของช่วงล่างแบบ Push Rod แล้ว เนื่องจากว่า แนวการเคลื่อนที่ของล้อ และ แนวการของช็อค-อัพ/สปริง ไม่ได้อยู่ในแนวเดียวกัน ยกตัวอย่างเช่น ถ้าหากว่าล้อเคลื่อนที่ขึ้น 1-cm. แต่ทว่า ช็อค-อัพอาจจะยุบตัวเพียงแค่ 0.5-cm ซึ่งระยะการยุบตัวของช็อค-อัพ และสปริงนั้น จะขึ้นอยู่กับระยะและองศาของ ร็อคเกอร์-อาร์ม (Rocker Arm) นั่นทำให้เราสามารถปรับแต่งระยะยุบ-ยืดของช็อค-อัพได้อย่างอิสระ และด้วยเหตุผลเดียวกันนี้ ทำให้เราสามารถปรับตั้งระยะการกระจัดให้อยู่ในช่วงที่ช็อค-อัพ สามารถทำงานได้มีประสิทธิภาพสูงสุดนั่นเองครับ

 

ช่วงล่าง Push Rod ใน Honda Civic (CRX)

 

3. ช่วงล่างแบบ Push Rod ช่วยลด น้ำหนักใต้สปริง

คำถามแรกเลยก็คือว่า น้ำหนักใต้สปริง (Unsprung Mass/ Unsprung Weight) คืออะไร

น้ำหนักใต้สปริงก็คือ น้ำหนักของชิ้นส่วนช่วงล่าง ที่อยู่ใต้สปริงทั้งหมดนั่นเองครับ ซึ่งชิ้นส่วนที่ว่านี้ได้แก่ ล้อ, ยาง, ลูกปืน, จานเบรก+คาลิปเปอร์, ปีกนก (หรือ เอ-อาร์ม), เพลาขับ, ข้อต่อต่างๆ รวมไปถึงสปริงและช็อคอัพด้วยครับ ...พูดง่ายๆ ก็คือว่า น้ำหนักใต้สปริง...มันก็คือน้ำหนักของชิ้นส่วนทั้งหมด ที่ ห้อย ลงมาจากบอดี้ของตัวรถนั่นเองครับ

รูปภาพอธิบาย น้ำหนักใต้สปริงของช่วงล่างแบบปกติ

 

สำหรับช่วงล่างประเภท Push Rod นั่น ได้มีการนำเอาสปริงและช็อค-อัพ เข้าไปไว้ในบอดี้ของตัวรถ เพราะฉะนั้นแล้ว น้ำหนักใต้สปริงของรถยนต์ที่ใช้ช่วงล่างประเภท Push Rod จึง มีค่าน้อยกว่า ช่วงล่างแบบปกตินั่นเองครับ

 

รูปภาพอธิบาย น้ำหนักใต้สปริงของช่วงล่างแบบ Push Rod

 

น้ำหนักใต้สปริงน้อย (น้ำหนักเบา)...แล้วดียังไง

ถ้าวิเคราะห์ในแง่ของสมรรถนะการขับขี่แล้ว น้ำหนักใต้สปริง...ควรมีค่าให้น้อยที่สุด พูดอีกอย่างได้ว่า ยิ่งเบา...ก็ยิ่งดีครับ เพราะน้ำหนักใต้สปริงนั้น จะส่งผลกระทบโดยตรงต่อ การตอบสนอง ของช่วงล่าง

ยิ่งน้ำหนักใต้สปริงน้อย (น้ำหนักเบา = ใส่ปีกนกอะลูมิเนียม, ใส่ล้อฟอร์จ, ) จะทำให้ชิ้นส่วนช่วงล่าง หยุดสั่น ได้เร็วกว่า ...ในทางตรงกันข้าม ถ้าหากว่า มีน้ำหนักใต้สปริงมากๆ (ใส่ล้อใหญ่เกินพอดี, จานเบรกหนักเกินไป) ก็จะทำให้ชิ้นส่วนช่วงล่างเกิดการ สั่น มากกว่าปกติ เป็นผลให้ช่วงล่างไม่สามารถตอบสนองได้อย่างทันท่วงที

ช่วงล่าง Push Rod ของ Subaru BRZ GT300

 

และนี่ก็เป็นเหตุผลเดียวกันกับการที่รถยนต์สมรรถนะสูง จะใช้ชิ้นส่วนช่วงล่างที่มีน้ำหนักเบา ยกตัวอย่างเช่น ปีกนกที่ทำจากวัสดุอะลูมิเนียม ใส่ล้อฟอร์จน้ำหนักเบา จานเบรกเจาะรูน้ำหนักเบา ซึ่งการติดตั้งชิ้นส่วนเหล่านี้ ไม่ได้เป็นความตั้งใจที่จะทำให้น้ำหนักรถโดยรวม ลดลง แต่อย่างใด... แต่ความตั้งใจจริงๆ ก็คือการลด น้ำหนักใต้สปริง เพื่อเพิ่มสมรรถนะของช่วงล่างนั่นเองครับ

 

ช่วงล่างแบบ Push Rod ในรถToyota AE86

 

แล้วข้อเสียของช่วงล่าง Push Rod ล่ะ...มีหรือเปล่า

แน่นอนครับ ไม่มีอะไรในโลกนี้สมบูรณ์แบบ ถึงแม้ช่วงล่างแบบ Push Rod จะมีข้อดีอยู่หลายประการ แต่มันก็มีข้อเสียอย่างน่าเสียดาย

มีหลักการทางวิศวกรรมเครื่องกลข้อหนึ่ง ที่ผมชอบมากๆ นั่นก็คือว่า ระบบที่สามารถตอบสนองได้ไวและแม่นยำที่สุด คือระบบที่มีจำนวนชิ้นส่วน 'น้อยชิ้น' ที่สุด ใช่แล้วครับ...เนื่องจากว่าช่วงล่างแบบ Push Rod นั้น ได้มีการเพิ่มชิ้นส่วนเข้ามาในระบบ นั่นก็คือ ร็อคเกอร์ อาร์ม นั่นเอง ซึ่งถ้าหากว่าเจ้าชิ้นส่วนสามเหลี่ยมนี้ มี ความแข็ง ไม่เพียงพอ มันก็จะทำหน้าที่เป็นเหมือนช็อค-อัพ (ดูดซับแรง) ด้วยตัวของมันเอง เพราะฉะนั้น การตอบสนองของช่วงล่างก็จะไม่มีความ แม่นยำ อีกต่อไป

 

ช่วงล่าง Push Rod ของ Subaru BRZ GT300

 

นอกจากปัญหาเรื่องความแข็งแรงของ ร็อคเกอร์ อาร์ม แล้ว จุดอ่อนอีกจุดหนึ่งของระบบ Push Rod ก็คือ จุดหมุนของร็อคเกอร์ อาร์ม ซึ่งเป็นบริเวณที่ต้องรับภาระจากล้อโดยตรง เมื่อเกิดภาระ...ก็ย่อมเกิดแรงเสียดทาน และแรงเสียดทานบริเวณจุดหมุนนี่แหละครับ ที่จะทำให้การตอบสนองของช่วงล่างผิดเพี้ยนจากเดิม อย่างไรก็ตาม จุดด้อยทั้งหมดที่ผมได้กล่าวมานี้ เป็นอะไรที่เล็กน้อยมาก เมื่อเปรียบเทียบกับข้อได้เปรียบของช่วงล่าง Push Rod

และทั้งหมดที่ท่านผู้อ่านได้อ่านมานั้น ก็คือข้อได้เปรียบ-เสียเปรียบ ของช่วงล่างประเภท Push Rod หวังว่าเนื้อหาในบทความนี้ จะตอบคำถามของท่านผู้อ่านหลายๆ ท่านได้อย่างครอบคลุมและครบถ้วน สำหรับบทความนี้ ก็ขอจบแต่เพียงเท่านี้ ขอบพระคุณทุกการติดตามครับ :)

ท่านผู้อ่านสามารถติดตาม ข่าวสารยานยนต์หรือ บทความอื่นๆได้ที่ แฟนเพจ Joh's Autolifeได้เลยครับผม

 

เรียบเรียงโดยJoh Burut