Unsprung Weight รู้ไว้ใช่ว่า วิศวกรรมช่วงล่างยุคใหม่

แบ่งปันเรื่องนี้

รถยนต์ขับขี่ได้ดี ส่วนสำคัญที่สุดมาจากการออกแบบและวิศวกรรมช่วงล่าง สำหรับหลายคนอาจจะมองว่า มันก็คือ แค่โช๊คและสปริง เท่านั้น ที่ทำหน้าที่บทบาทสำคัญในเรื่องนี้ นั่นอาจทำให้คุณต้องเกาหัวอีกครั้ง เมื่อวิศวกรรมยุคนี้ เปลี่ยนกระบวนความคิดใหม่ กับสิ่งทีเรียกว่า น้ำหนักใต้สปริง หรือ Unsprung Weight

การแต่งรถให้มีช่วงล่างมั่นใจ ขับเข้าดค้งอย่างสนุกสนาน คนรุ่นเก่ามายันคนรุ่นใหม่ จำนวนมาก เราต่างเชื่อถือในเรื่องของการเปลี่ยน โช๊ค สปริง เป็นหัวใจสำคัญ ด้วยมันมีหน้าที่โดยตรงในการซับแรงกระแทก กันสะเทือนเข้าถึงแชสซีตัวรถ

แต่ถ้าเรามาคุยกับวิศวกรยานยนต์ในยุคนี้ เขาจะพูดคำว่า  Unsprung Weight   ขึ้นมา อ้าว!! ทำไม เขาถึงไม่พูดถึงโช๊คและสปริง เลย แล้วมันคืออะไรกันแน่

รถสมัยใหม่ หลายรุ่น พยายามออกแบบช่วงล่างให้น้อยชิ้น เพื่อลดน้ำหนักช่วงล่าง

Unsprung Weight   ถ้าจะให้แปล ตรงตัวที่สุดเป็นภาษาไทย เท่าที่พอจะใกล้คัย งต้องเรียกว่า “น้ำหนักใต้สปริง” หมายถึง น้ำหนัก ทั้งหมดที่ถูกประกบเข้าด้วยกัน จนเป็นชิ้นส่วนของระบบกันสะเทือน ที่เราใช้ซับแรงกระแทกในระหว่างการขับขี่ ซึ่งมีมากมายหลายอย่าง ได้แก่ ลูกหมาก,ปีกนก,ชิ้นส่วนช่วงล่างต่างๆ ไปจนถึง ลูกปืนล้อ , ชุดคอม้า หรือ ดุมล้อ  กระทั่งล้อและยาง ก็มีบทบาทในเรื่องนี้ด้วย

หลักการ นี้ คือแทนที่คุณจะไปโฟกัสกับ โช๊คและ สปริงอย่างเดียว คุณก็ไดเอท ชิ้นส่วนที่จะถูกกระทำขึ้นไปหาโช๊คและสปริงด้วย หรือ ว่าง่ายๆ ทำให้ มวลน้ำหนัก ที่จะถูกกระเทือน มีความน้ำหนักเบาลง  


(ในบทความนี้ของพูดถึงน้ำหนักก่อนเพียงอย่างเดียว เนื่องจากที่จริง ในศาสตร์นี้ ยังมีข้อมูลอื่นๆ ที่ทำให้ Unsprung Weight ลดลง อาทิ ระยะทางการกระทำของชิ้นส่วนด้วย การเคลื่อนของชินส่วน หน้าสัมผัสยาง มีความเชื่อมโยงกัน แต่เราเอาให้เขาใจตรงกัน ถึงหลักการทั่วไปก่อน )

ช่วงล่างรถที่มีราคาแพง มักนิยมใช้ ชิ้นส่วนคอม้า และดุมล้อ ด้วยวัสดุน้ำหนักเบา เพื่อเพิ่มการตอบสนองของระบบกันสะเทือนให้ดีขึ้น ภาพ// ช่วงล่าง Volvo XC 90

หากเปรียบเทียบกับ น้ำหนักมวลรวมช่วงล่างที่มีน้ำหนักมากกว่า เวลาเราขับรถไปตามถนนที่มีความขุรขระ อาการช่วงล่างจะส่งแรงกระเทือนไปยังโช๊คและสปริงมากกว่า แน่นอน มันไปหาแชสซี และเราหลังพวงมาลัย

เราจึงรู้สึกว่า รถคันนั้น ขับยากนั่งไม่สบาย หรือ อาจจะว่าขับไม่ดี ก็พูดได้เต็มปาก ในความเป็นจริง

ด้วยการพัฒนาถึงขีดสุด ของความสามารถโช๊คและสปริงที่ไม่มีพัฒนาการอะไรใหม่แล้ว ทำให้ วิศวกรมองว่าการลดน้ำหนักใต้สปริง นี้เป็นทางออก เพื่อให้ ช่วงล่างตอบสนองเร็วขึ้น ต่อพื้นถนน เหมือนกับเวลาที่คุณดูการแข่งขันแรลลี่รถวิ่งไปบนทางขุรขระด้วยความเร็ว แล้ว เห็นล้อหน้า-หลังเต้น เร็วๆ ในขณะที่ คนขับกำลังเมามันส์ อย่างสบายใจหลังพวงมาลัย

หลักการเดียวกันถูกนำมาใช้กับรถบ้านที่ขับในวันนี้ ทิมวิศวกร พยายามหันมาใช้วัสดุใหม่ๆ เพื่อลดน้ำหนักให้มากที่สุดและยังต้องทนทานต่อการขับขี่ อย่างเช่น ปีกนกอลูมิเนียม  เป็นชิ้นส่วนที่นิยมในการลดน้ำหนักมากที่สุด เนื่องจากมีขนาดใหญ่ที่สุดในระบบช่วงล่าง นั่นเอง

เพียงแค่ลดน้ำหนักไปเพียงไม่กี่กิโลกรัม ผลลัพธ์ของช่วงล่างที่ถูกไดเอท จะฟิตแอนด์เฟิร์ม จนขับเป็นรถคนละคันจากเดิม นั่นทำให้ วิศวกรสมัยใหม่ ให้ความใส่ใจในเรื่องนี้ โดยทำงานร่วมกับส่วนงานของแชสซี ที่มีชิ้นส่วนเกี่ยวเนื่องทั้งตัวโครงสร้างหลัก หรือ โครงสร้างรองรับช่วงล่าง หรือที่เรียกว่า  Sub Frame 

ในอดีต เราถูกทำให้เชื่อว่า โช๊คและสปริง คือสิ่งเดียวที่ทำให้ ช่วงล่างดีขึ้น เพียงปรับเซทใหม่ ทั้งที่จริง เรื่องน้ำหนัก มีผลโดยตรงต่อการขับขี่

ปัจุจบันในรถยนต์ยุคใหม่ มักจะใช้ชิ้นส่วนอลูมิเนี่ยมมากขึ้นลดน้ำหนักใต้ท้องรถ ให้มากที่สุด เท่าที่ต้นทุนในการผลิต จะดื้อเฟื้อให้พัมนาศักยภาพรถคันดังกล่าวได้

ในแง่ของการปรับแต่งรถ Unspung Weight   ก็เข้ามามีบทบาท บางคนอาจฟังแล้ว มองว่า เป็นเรื่องของวิศวกรมากกว่า ทั้งที่จริงแล้ว หลายอย่างเราก็สามารถทำได้เพียงพึงเม็ดเงินมากกว่าปกติ ในการลดน้ำหนัก ของช่วงล่างที่เราขับทุหวัน

หนึ่งในนั้น คือ ล้อแม็กน้ำหนักเบา โดยทั่วไปล้อแม็กแบบนี้คือ ล้อแม็กแท้ มันมีคุณสมบัติทำจากวัสดุพิเศษ อาทิ แม็กนีเซี่ยม แต่ส่วนใหญ่จะใช้โลหะผสม สูตรของแต่ละบริษัทไม่เหมือนกัน

หรือ ปัจจุบัน มีการใช้วิธีและกระบวนการขึ้นรูปแบบใหม่ จากปั้มขึ้นมารูปทั่วไปมา สู่แนวทางใหม่ ๆ เช่น การใช้ระบบ Flow Forming ทั้งหมดเพื่อลดน้ำหนักชุดล้อ หากยังคงทนแข็งแรง ผ่านมาตรฐานที่สำคัญ มันไม่เหมือนล้อ ที่คุณซื้อตามร้านทั่วไปที่อาจจะสวยงาม แต่ไม่เบากว่าเดิมอย่างที่ควรจะเป็น (ล้อบางยี่ห้อที่ผลิตในไทย อย่าง Lenso ก็มีน้ำหนักเบาและแข็งแรงเช่นกัน)

สมมุติ ว่า คุณซื้อล้อแท้ 1 ชุดขอบ 17 นิ้ว ราคา 3-4 หมื่นแล้วแต่ยี่ห้อ สามารถลดน้ำหนักล้อและยางได้ วงละ 1กิโลกรัม 4 ล้อ ก็ 4 กิโลกรัม ถึงฟังดูเล็กน้อยมาก สู้เอาเงินไปลงทุนราคาน้อยกว่ากัน ถึง 2 เท่าตัวไปซื้อ ฝาคาร์บอน หรืออื่นๆ ทำน้ำหนักเบากว่าหลายเท่า ทั้งยังสวยงามมากกว่า

การขึ้นรูปล้อสมัยใหม่ มีส่วนทำให้ล้อมีน้ำหนักเบาลงด้วย
ล้อน้ำหนักเบา เป็นที่นิยมในรถสมัยใหม่ เพื่อลดน้ำหนักใต้สปริงมากที่สุด แม้ล้อจะมีขนาดใหญ่ขึ้น แต่น้ำหนัก อาจไม่ต่างจากล้อเดิมๆ เลย

สมมุติ ล้อและยางเดิม หนัก 20 กิโลกรัม เราลดน้ำหนักที่ล้อไปได้ ล้อละ 1 กก. เรามีน้ำหนักล้อใหม่ รวม 16 กก. เราลองมาคำนวณอัตราส่วนล้อและยางต่อน้ำหนักรถ น้ำหนักรถตัวเปล่า (สมมุติ ที่ 1300 กก.) กับ ล้อชุดเก่าชุดใหม่

ล้อชุดเก่า เราได้สัดส่วน 20/1300X100 = 1.53 %  
ล้อชุดใหม่ เราได้ สัดส่วน 16/1300×100 = 1.23%

สัดส่วนน้ำหนักน้อยลง หมายถึงดีขึ้น ค่าที่ได้จากการหักลบ 0.30% เพียงแค่เราเปลี่ยนล้อใหม่ที่มีน้ำหนักเบาลงกว่าเดิม น้ำหนักเบาลงของช่วงล่างหมายถึง รถเกาะถนนมากขึ้น การกระเทือนจาก ล้อ และ ยาง มาจนถึง ตัวถังน้อยลง การตอบสนองของช็อคอัพก็ดีขึ้น ยึดเกาะถนน เข้าโค้งมั่นใจ

เมื่อเทียบกับว่า เราจ่ายเงิน ราวๆ 12,000 บาท เปลี่ยนฝาคาร์บอน ที่มีน้ำหนักเบาลง 10 กก. สมมุติ เราเอาสัดส่วน ล้อเดิมมาใช้เทียบเพื่อให้เห็นภาพ จะได้ 20/1290X100= 1.55% คุณอาจเห็นว่ามากกว่า เล็กน้อย แต่อย่าไปสนมันขนาดนั้น สนความจริงที่ว่า สัดส่วนล้อกับน้ำหนักตัวเปล่าไม่ได้มีความแตกต่างกัน เท่าไร กับเงินที่ลงทุนไป

น้ำหนักใต้สปริงน้อยลง ทำให้ การตอบสนองของช่วงล่างจะเร็วขึ้นกว่าเดิมพอสมควร

จนมีข้อมูลชี้ว่า ลงทุนกับการทำ  Unsprung Weight  เพียง 1 กก. เหมือนรถจะรู้สึกเบาขึ้นอีก 100 กก. เลยทีเดียว

เรื่องนี้ก็ไม่ใช่ เรื่องล้อและยางเท่านั้น ยังรวมไปถึงเบรก ชุดจานและปั้ม ที่มีขนาดใหญ่ หรือ Big Brake ที่กำลังนิยม มีผลกับน้ำหนักส่วนนี้ ทั้งนั้น นั่นทำให้ทุกอย่างที่อยู่ใต้ท้องรถ มีผลกับการขับขี่ทั้งหมด เพียงแต่ไม่รวมพวกชุดเกียร์ หรือ เฟืองท้ายเท่านั้นเอง

โดยสรุป น้ำหนักเบาลงของอะไรก็ตามที่อยู่และทำงาน ในชุดช่วงล่าง คอยช่วยซับแรงกระแทก ถ้าทำให้มีน้ำหนักน้อยลงเบาลงได้ จะช่วยให้ศักยภาพในการขับขี่ดีขึ้น อย่างไม่ต้องสงสัย เริ่มจาก ล้อและยาง , เบรก ไปจนอุปกรณ์ช่วงล่าง

นั่นทำให้การตอบสนองรถดีกว่า การที่เราไปพึงชิ้นส่วนน้ำหนักเบา อาจฟังดู เฮ้ยใช่!! ว่ะ ของมันต้องมี เวลาอยากจะซิ่ง ใส่มาดุสวยหล่อเท่ห์  

แต่ความจริงเคล็ดไม่ลับ มันอยู่ใกล้ตัวกว่าที่คิด นี่คือหนึ่งในสาเหตุที่รถสมัยใหม่ นิยม ให้ล้ออัลลอยมาแทนล้อเหล็กในอดีต เพื่อลดน้ำหนักของล้อและยางนั่นเอง ครับ ถ้าเอาลึกกว่านี้ ต้องเรียนว่า นั่งพูดกันยาวๆ เพราะมีหลายส่วนที่มาเกี่ยวข้อง หากสนใจ คอมเม้นท์กันไว้ งวดหน้าผมจะมาพูดยาวๆ อีกที
อย่างน้อยวันนี้ เข้าใจแนวคิดนี้ก่อนแล้วกัน

เรื่องโดยณัฐยศ ชูบรรจง

ที่มาข้อมูล

Unsprung weight – wikipedia
Unspeung Weight – Which car
10 times more effective than “Spring”! Why car enthusiasts place importance on “unsprung” weight reduction / Carview

แบ่งปันเรื่องนี้

Comments

comments