รู้จักกับระบบช่วงล่าง อะไรคือระบบแม็คเฟอร์สัน, ทอร์ชั่นบีม และทอร์ชั่นบาร์?

Home / Cars / รู้จักกับระบบช่วงล่าง อะไรคือระบบแม็คเฟอร์สัน, ทอร์ชั่นบีม และทอร์ชั่นบาร์?
ระบบช่วงล่างของรถยนต์ ถือเป็นอีกหนึ่งระบบที่สำคัญกับรถยนต์อย่างมาก เนื่องจากระบบดังกล่าวเป็นระบบที่ช่วยในเรื่องของการกันสะเทือนที่อาจจะเกิดขึ้นภายในรถยนต์ หรือมีชื่อเรียกที่เป็นภาษาอังกฤษว่า Suspension ซึ่งในระบบช่วงล่างนั้นก็จะประกอบไปด้วยชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่สำคัญอีกมากมายหลายชิ้น นอกจากนี้ยังมีระบบและชิ้นส่วนประกอบบางอย่างที่เราอาจจะไม่เคยได้ยินหรือไม่คุ้นเคยมาก่อน ไม่ว่าจะเป็น…

ระบบช่วงล่างของรถยนต์ ถือเป็นอีกหนึ่งระบบที่สำคัญกับรถยนต์อย่างมาก เนื่องจากระบบดังกล่าวเป็นระบบที่ช่วยในเรื่องของการกันสะเทือนที่อาจจะเกิดขึ้นภายในรถยนต์ หรือมีชื่อเรียกที่เป็นภาษาอังกฤษว่า Suspension ซึ่งในระบบช่วงล่างนั้นก็จะประกอบไปด้วยชิ้นส่วนต่าง ๆ ที่สำคัญอีกมากมายหลายชิ้น นอกจากนี้ยังมีระบบและชิ้นส่วนประกอบบางอย่างที่เราอาจจะไม่เคยได้ยินหรือไม่คุ้นเคยมาก่อน ไม่ว่าจะเป็น ระบบแม็คเฟอร์สัน, ทอร์ชั่นบีม ไปจนถึงทอร์ชั่นบาร์

วันนี้ Motto RAKA จะพาไปรู้จักกับระบบช่วงล่างให้มากยิ่งขึ้น รวมทั้งไปหาคำตอบว่าอะไรคือ ระบบแม็คเฟอร์สัน, ทอร์ชั่นบีม และทอร์ชั่นบาร์

ระบบช่วงล่างนั้นมีองค์ประกอบและชิ้นส่วนหลากหลายชนิด หน้าที่หลัก ๆ คือกันการสะเทือนที่จะเกิดขึ้นภายในรถยนต์ อีกทั้งยังมีหน้าที่ช่วยทำให้การเกาะพื้นถนนของรถยนต์นั้นเป็นไปอย่างราบรื่นทุกการขับขี่ หลาย ๆ คนอาจจะละเลยที่จะศึกษาและทำความรู้จักกับระบบช่วงล่าง รวมทั้งความสำคัญของแต่ละชิ้นส่วน อาจจะเป็นเพราะความซับซ้อนของตัวระบบด้วยที่ทำให้หลาย ๆ คนต้องเมินหน้าหนี แต่ถ้าหากเรามีความรู้ในเรื่องของระบบช่วงล่างและองค์ประกอบอื่น ๆ บ้างก็คงจะเป็นเรื่องที่เกิดประโยชน์อยู่ไม่น้อย

1.ความสำคัญและหน้าที่ของระบบช่วงล่าง

ความสำคัญและหน้าที่ของระบบช่วงล่างก็คือ การลดและเปลี่ยนแปลงแรงกระแทก ในช่วงที่มีการขับขี่นั้นเป็นแรงรถที่กระทำต่อพื้นผิวถนน ทำให้รถยนต์ยังสามารถเกาะกับสภาพพื้นผิวถนน ได้ทั้ง 4 ล้อ ไม่ทำให้เกิดอาการที่เรียกว่าหลุดโค้งหรือร่วงไปข้างทางได้

ทั้งนี้ระบบช่วงล่างยังมีหน้าที่ในเรื่องของการดูดซับแรงกระแทกจากพื้นผิวของถนน เข้าสู่โครงสร้างของตัวรถยนต์เพื่อไม่ให้เกิดการสะเทือนที่รุนแรง การขับขี่จึงนุ่มนวลและสบายตลอดเส้นทาง หากใครที่เคยลองขับรถที่เรียกว่าโกคาร์ทมาก่อน ก็อาจจะสัมผัสได้ถึงแรงสั่นสะเทือนมากมายที่เกิดขึ้นตลอดการขับขี่ เพราะว่ารถโกคาร์ทนั้นไม่มีการติดตั้งระบบช่วงล่างเอาไว้เลยนั่นเอง

ในยุคสมัยนี้ ได้มีการวิจัยและพัฒนาเพื่อปรับเปลี่ยนระบบช่วงล่างให้มีความเสถียรและปลอดภัย ในการขับขี่มากยิ่งขึ้น จนเกิดเป็นรูปแบบของระบบช่วงล่างต่าง ๆ มากมาย ถ้านับได้ตอนนี้ก็มีอยู่ด้วยกัน 3 แบบ ได้แก่

โช๊คของรถยนต์

1.1 ระบบช่วงล่างแบบตายตัว หรือที่เรียกว่า Dependent Suspension

คือระบบช่วงล่างแบบดั้งเดิมหรือเก่าแก่ที่สุดก็ว่าได้ โดยระบบช่วงล่างแบบตายตัวนี้จะมีการอาศัย น้ำหนักจากตัวชุดช่วงล่างโดยตรง จะช่วยในการทำให้ล้อรถยนต์นั้นสามารถเกาะพื้นผิวของถนน ได้อยู่ตลอด ซึ่งมักจะมีการออกแบบมาเพื่อตอบสนองกับระบบเพลาแข็งหรือ Axle อีกทั้งยังมีชิ้นส่วนที่ยึดติดกับชุดเพลาเพื่อเกาะกับตัวถังรถยนต์ ทำหน้าที่ดูดซับแรงกระแทกที่จะเกิดขึ้น ทั้งนี้เราสามารถพบเจอกับระบบช่วงแบบตายตัวได้ในรถกระบะ ที่มาพร้อมกับเพลาและชุดแหนบ ซึ่งสามารถให้การรับน้ำหนักที่บรรทุกได้ดี จึงเป็นที่นิยมและแพร่หลายมาถึงปัจจุบัน

ข้อดี

  • ไม่จำเป็นต้องตั้งค่ามุมองศาให้มากนัก
  • ง่ายต่อการบำรุงรักษา แลไม่ค่อยจำเป็นมากเท่าไหร่นัก

ข้อเสีย

  • ที่ความเร็วสูง การวิ่งบนถนนที่มีสภาพพื้นผิวขรุขระ จะทำให้การควบคุมรถนั้นทำได้ยากขึ้น สามารถเกิดการพลิกคว่ำได้

1.2 ระบบช่วงล่างอิสระ หรือที่เรียกว่า Independent Suspension

โดยจะเป็นระบบช่วงล่างอิสระนี้ถือเป็นระบบที่หลาย ๆ แห่งใช้กันมากที่สุด เพราะสามารถให้การตอบสนองต่อการขับขี่ได้ดี และนุ่มนวลในทุกมิติ สำหรับระบบช่วงล่างอิสระนั้น มักจะมีการอาศัยการติดตั้งชุดโช๊คและจุดยึดของช่วงล่างเข้ากับตัวถังรถยนต์ประมาณ 2 ชุด (เรียกว่า ระบบแม็คเฟอร์สันสตรัท) โดยบางระบบนั้นอาจจะมีการยึดเข้ากับตัวถังรถยนต์มากกว่านี้ก็ได้ (เรียกว่า มัลติลิงค์) หรืออาจจะยึดแค่เพียง 2 จุดแต่จะมีการใช้แขนเพิ่มออกมาจากตัวแชสซีจกานั้น จะใช้โช๊คอัพพร้อมสปริงยึดกับตัวแขนอีกที (เรียกว่า ปีกนกอิสระ 2 ชั้น)

ซึ่งระบบช่วงล่างอิสระนั้นมีรูปแบบมากมายตามที่ได้กล่าวไป ก็ขึ้นอยู่กับเจ้าไหนผู้ผลิตรายได้จะเลือกนำมาใช้ในการติดตั้ง โดยข้อดีของ ระบบช่วงล่างแบบนี้ก็คือ การทำงานของล้อรถยนต์ทั้ง 4 ล้อนั้นจะเป็นอิสระจากกัน มีการอาศัยอาศัยโช๊คอัพของตัวเองในการรับแรงกระแทกที่เกิดจากพื้นผิวของถนน หากมีล้อรถยนต์ล้อใดล้อหนึ่งดูซับแรงกระแทกจากพื้นผิวถนนเข้ามายังที่ตัวรถยนต์แล้ว 3 ล้อที่เหลือก็จะยังให้การยึดเกาะกับพื้นผิวได้อยู่ อีกทั้งยังมีแรงสั่นสะเทือนที่น้อยกว่า ข้อเสียคือการที่เราต้องเสียเงินเพื่อดูแลรักษาที่มากพอสมควร

ข้อดี

  • เนื่องจากการทำงานที่แยกกันอย่างอิสระ จะช่วยทำให้การควบคุมรถยนต์นั้นทำได้ดีมากขึ้น
  • สามารถปรับองศาล้อได้มากกว่า เหมาะอย่างยิ่งกับการปรับแต่งรถยนต์

ข้อเสีย

  • เพราะมีจุดยึดที่เยอะมาก ทำให้มีค่าใช้จ่ายในการดูแลรักษาที่เพิ่มมากขึ้น
  • การรับน้ำหนักบรรทุกนั้นทำได้น้อยกว่า เสียพื้นที่ในการใช้ประโยชน์จากการที่มีจุดยึดเยอะมากเกินไป

ระบบช่วงล่างแบบ Independent Suspension

1.3 ระบบช่วงล่างกึ่งอิสระ หรือที่เรียกว่า Semi Dependent Suspension

ซึ่งระบบช่วงล่างกึ่งอิสระนี้นั้น ถือได้ว่าเป็นแนวคิดแบบใหม่ล่าสุด นำเอาการผสมผสานจากของเดิมมาปรับให้มีความสามารถในการใช้งานที่ลงตัวได้มากยิ่งขึ้น โดยเจ้าระบบช่วงล่างกึ่งอิสระจะมีการใช้คานแข็งที่ด้านล่างซึ่งจะคล้ายกันกับระบบช่วงล่างตายตัว หากแต่ว่าไม่ได้มาเป็นชุดเพลาแบบดั้งเดิม แต่จะเป็นการแทนที่ด้วยตัวซับเฟรมซึ่งมีการออกแบบ ให้ล้ออยู่อิสระทางด้านปลาย จากนั้นก็จะติดตั้งโช๊คอัพไว้เพื่อควบคุมล้อตรงบริเวณส่วนปลายแขน ของซับเฟรม ซึ่งจะเรียกส่วนนี้กันว่า Trailing Arm

ข้อดี

  • เป็นระบบที่มีต้นทุนที่ถูกมาก
  • เป็นระบบที่เล็กสามารถติดตั้งได้อย่างง่ายดาย จึงเป็นที่นิยมอย่างมากสำหรับรถยนต์นั่งขนาดเล็ก

ข้อเสีย

  • การที่มีระบบช่วงล่างแบบนี้มักจะยังตอบสนองต่อการขับขี่ไม่ได้ดีมากเท่าไหร่

ภาพอธิบายการทำงานของระบบช่วงล่างแบบ Semi Dependent Suspension

 2.ระบบแม็คเฟอร์สัน (MacPherson Strut)

ระบบแม็คเฟอร์สัน หรือที่บางคนอาจจะเรียกว่าแม็คเฟอร์สันสตรัทนั้น คือระบบช่วงล่างอิสระรูปแบบหนึ่ง ซึ่งมีการคิดค้นและพัฒนาเพื่อนำใช้งานในรถยนต์ตั้งแต่ปี ค.ศ.1947 ซึ่งผู้คิดค้นก็คือ เอริค แม็คเฟอร์สัน โดยถูกนำมาใช้ในรถยนต์ของ Chevrolet Cadet   ถือเป็นรถยนต์รุ่นแรกที่ได้มีการนำระบบช่วงล่างดังกล่าวมาใช้ ซึ่งในปัจจุบันเราจะสามารถพบเห็นระบบแม็คเฟอร์สันในรถอเนกประสงค์ทั่ว ๆ ไป และรถเก๋งต่าง ๆ

จุดเด่นของระบบแม็คเฟอร์สันคือความเรียบง่ายแต่ให้ประสิทธิภาพในการทำงานที่สูง การติดตั้งนั้นจะมีการติดตั้งหัวโช๊คเข้ากับตัวถังรถยนต์ทางด้านบน ส่วนทางด้านล่งนั้นจะต่อเข้ากับชุดคอม้าที่ติดตั้งดุมล้อ และเชื่อมโยงกันด้วยชุดลูกหมากอีกที สำหรับจุดด้อยของระบบแม็คเฟอร์สันนั้น จะเป็นในเรื่องที่เกี่ยวกับแรงกระแทกนั้นจะมีการสะเทือนเข้าสู่ตัวรถยนต์ได้มากกว่ารูปแบบอื่น ๆ ของระบบช่วงอิสระ ในวงการรถแข่งทางเรียบหรือ Racing Car นั้นจึงไม่นิยมใช้ระบบแม็คเฟอร์สันกัน แต่ถ้าเป็นบนทางขุรขระหรือมีฝุ่นคละคลุ้งอย่างสนามแข่งแรลลี่หฤโหดนั้น ทุกค่ายที่ทำการแข่งขันมักจะนำระบบนี้มาใช้งานกัน

ข้อดี

  • มีต้นทุนที่ต่ำ จึงเป็นที่นิยมและแพร่หลาย
  • ออกแบบมาเพื่อให้ใช้งานได้ง่าย และให้ความรู้สึกที่นุ่มนวล

ข้อเสีย

  • ความสบมบูรณ์ของการควบคุมการขับขี่นั้นยังไม่ดีพอ ยังมีข้อจำกัดอยู่หลายประการ
  • ความยืดหยุ่นและความสามารถในการยึดเกาะถนนยังทำได้ไม่ดีพอเมื่อเทียบกับระบบอื่น

ระบบช่วงล่างแบบ MacPherson Strut

3.ทอร์ชั่นบีม (Torsion Beam)

เชื่อว่ามีหลายคนที่ไม่ค่อยคุ้นชินกับชื่อนี้สักเท่าไหร่กับทอร์ชั่นบีม ซึ่งทอร์ชั่นบีมนั้นก็ถือเป็นแบบหนึ่งของระบบช่วงล่าง โดยจะเป็นระบบช่วงล่างกึ่งอิสระ ถูกออกแบบให้มีคานกลางในการยึดเข้ากับโครงสร้างของตัวถังรถยนต์ แล้วเชื่อมระหว่างล้อรถยนต์ทางด้านซ้ายและด้านขวาแล้ววางที่บริเวณปลายคาน ที่ตัวคานนั้นจะมีสปริงและโช๊คที่มีการออกแบบมาให้แยกอิสระซึ่งกันและกัน ตัวสปริงนั้นจะยึดที่ตัวถังรถยนต์ ส่วนโช๊คอัพจะติดเข้ากันกับตัวถังรถยนต์บริเวณด้านบน รถยนต์ที่เรามักจะพบเห็นทอร์ชั่นบีมนั้นจะเป็นรถยนต์ประเภทอีโค่คาร์ , คอมแพ็คคาร์ หรือรถเก๋งขนาดเล็ก

ข้อดี

  • ติดตั้งได้ง่ายดายและประหยัดพื้นที่ อีกทั้งยังมีน้ำหนักที่เบาและมีความทนทานที่สูงมาก
  • ระบบแบบนี้จะมีลูกยางที่น้อยกว่า สามารถทำการดูแลรักษาได้ง่ายกว่า

ข้อเสีย

  • อาจจะเกิดอาการไถลหรือกาขับขี่ในช่วงที่ฉุกเฉิน การเบรกและหักพวงมาลัยแรง ๆ จะส่งผลให้เกิดการปัดได้ง่าย
  • ระบบนี้มีชิ้นส่วนที่ตายตัวอยู่เยอะมาก การปรับแต่งรถยนต์จึงทำได้ยากพอสมควร
  • ความนุ่มนวลในการขับขี่จะน้อยกว่าระบบอื่น สามารถรู้สึกถึงการสั่นสะเทือนได้เมื่อแรงกระแทกกระทำกับตัวรถ

ระบบช่วงล่างแบบ Torsion Beam

4.ทอร์ชั่นบาร์ (Torsion bar)

ปัจจุบันมีรถยนต์หลาย ๆ รุ่นที่นำเอาระบบช่วงล่างแบบทอร์ชั่นบาร์มาติดตั้งในรถยนต์มากขึ้น โดยจะเป็นการใช้งานแทนชุดแหนบและสปริงขดทั้งล้อรถยนต์ด้านหน้าและด้านหลัง ระบบช่วงล่างกันสะเทือนรูปแบบนี้จะมีตัวทอร์ชั่นบาร์สองท่อน ที่เป็นของล้อรถยต์ทางด้านหน้าซ้ายและทางหน้าขวา โดยจะติดตั้งตามความแนวยาวของโครงรถยนต์ข้างละหนึ่งท่อน โดยที่บริเวณปลายด้านหน้าจะถูกยึดเข้ากับปีกนกล่างส่วนบริเวณปลายด้านหลังนั้นจะถูกยึดเข้ากับซับเฟรม

ทั้งนี้เราสามารถทำการปรับแต่งความตึงของทอร์ชั่นบาร์ได้ ซึ่งน้ำหนักของตัวรถยนต์นั้นจะส่งผลทำให้ทอร์ชั่นบาร์เกิดการบิดตัวไปมาคล้ายกันกับขดสปริง และการที่จะบิดตัวมากหรือน้อยนั้นก็ขึ้นอยู่กับน้ำหนักของตัวรถยนต์เอง เรามักจะพบเห็นทรอ์ชั่นบาร์ได้ในรถกระบะทั่ว ๆ ไปบนท้องถนนในทุกวันนี้

ข้อดี

  • ให้ขับขี่ที่นุ่มนวล เพราะมีความยืดหยุ่นของระบบ
  • สามารถช่วยในเรื่องการควบคุมการให้ตัวของระบบช่วงล่าง
  • ยังช่วยในเรื่องการควบคุมทิศทางได้ดี ไปจนถึงการเอียงตัวของรถ และการบังคับเลี้ยว

ข้อเสีย

  • ระบบนี้ไม่ได้ช่วยในเรื่องของการรับน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น หากมีการปรับแต่งรถที่มากขึ้น ก็จะส่งผลทำให้มีแรงเครียดกระทำต่อระบบทอร์ชั่นบาร์สูงขึ้น ในระยะยาวจะทำให้ระบบล้าลงไปและใช้งานไม่ได้ในที่สุด

ระบบช่วงล่างแบบ Torsion bar


เครดิตภาพ 4x4works, Reddit, Autodeal, Skedsoft,