บทความ

ก้าวต่อไปของพลังแห่งการ “หยุด”


เมื่อพูดถึงสมรรถนะของรถยนต์ เรามักสนใจเฉพาะเรื่องการทำความเร็ว เช่น ทำอัตราเร่งในกี่วินาที ทำความเร็วสูงสุดได้เท่าไร แต่คนมักไม่ค่อยถามว่า รถคันนั้นสามารถชะลอความเร็วลงได้ภายในเวลาเท่าใด เพราะลืมไปว่า สมรรถนะในการชะลอความเร็วก็สำคัญไม่แพ้กัน ซึ่งสิ่งนั้นคือหน้าที่ของระบบเบรค ยิ่งแรงม้ามาก เบรคก็ยิ่งต้องดีขึ้นเป็นเงาตามตัว

จึงไม่ใช่เรื่องน่าแปลกใจ เราจะเห็นรถที่ตกแต่งตัวถังให้ดูเป็นรถรุ่นแรง อย่างการตกแต่งให้ เมร์เซเดส-เบนซ์ หรือ บีเอมดับเบิลยู รุ่นธรรมดาๆ กลายเป็นรุ่น เอเอมจี หรือ เอม จะทำแต่ชิ้นส่วนตัวถัง แต่ละเลยในการใส่ระบบเบรคให้ถูกต้องตามสเปคของรถแรงตัวจริง เลยทำให้เป็นจุดสังเกตว่า รถคันนี้เป็นรถแรงแท้ๆ หรือแรงแต่เปลือกได้ไม่ยาก

 

ส่วนหนึ่งที่ทำให้ คนไม่ค่อยไปยุ่งกับการ “อัพเกรด” ระบบเบรค ก็คือ “ราคา” เพราะเบรคสมรรถนะสูงมีราคาไม่น้อยไปกว่าการตกแต่งเครื่องยนต์ให้แรงขึ้นนั่นเอง

 

เราได้เห็นการพัฒนาระบบเบรคของบริษัทรถยนต์มาอย่างต่อเนื่อง ซึ่งหากว่ากันด้วยรูปแบบแล้ว ระบบเบรคสามารถแบ่งออกได้เป็น 3 แนวคิด นั่นคือ

 

1. ระบบแรงเสียดทาน (FRICTION BRAKING) ซึ่งในภาษาราชการไทย จะเรียกว่า “ระบบห้ามล้อ” เป็นระบบพื้นฐานที่เรารู้จักกันเป็นอย่างดี เพราะใช้ในพาหนะพื้นฐานอย่างรถ จักรยาน รวมถึงระบบเบรคในรถยนต์ ไม่ว่าจะเป็นแบบจาน หรือแบบดุม ต่างก็ใช้แนวคิดแรงเสียดทานเป็นหลักทั้งสิ้น

 

2. ระบบปั๊ม (PUMPING) ซึ่งเป็นระบบที่ใช้เครื่องยนต์เป็นส่วนหนึ่งของการชะลอความเร็ว ด้วยการหยุดจ่ายเชื้อเพลิง ซึ่งจะก่อให้เกิดแรงหน่วงในระบบ และทำให้เกิดการชะลอลงได้เอง

 

3. ระบบกลไกแม่เหล็กไฟฟ้า (ELECTROMAGNETIC) ที่เริ่มแพร่หลายในยุครถยนต์ไฮบริด โดยแทนที่จะชะลอความเร็วบางส่วนลงด้วยการใช้ระบบเบรคด้วยแรงเสียดทาน แต่ในรถยนต์ที่มีมอเตอร์ไฟฟ้า จะใช้มอเตอร์ไฟฟ้า ซึ่งทำหน้าที่กลับกันในรูปแบบของ “ไดนาโม” หรือ “เจเนอเรเตอร์” ในการหน่วงความเร็วของรถด้วยการปั่นกลับเป็นกระแสไฟฟ้านำมาเก็บในแบทเตอรี หรือที่เรียกกันว่าระบบ รีเจเนอเรทีฟ เบรคิง (REGENERATIVE BRAKING)

 

นอกเหนือไปจาก 3 แนวคิดหลัก ด้านเทคนิคการทำงานของระบบเบรคก็ได้รับการพัฒนาไปในหลายมิติ และที่แพร่หลายมาก คือ เทคนิคการหลีกเลี่ยงอุบัติเหตุของระบบ เอบีเอส หรือ ANTI-LOCK BRAKING SYSTEM ที่ช่วยให้เราสามารถหลีกเลี่ยงการไถลเป็นสกีบกในขณะเบรค ด้วยการทำให้เกิดการหมุนของล้อเป็นห้วง เพื่อให้สามารถหักเลี้ยวหลบเลี่ยงการชนสิ่งกีดขวางได้

 

อีกสิ่งหนึ่งที่เป็นพัฒนาการของระบบเบรคแบบแรงเสียดทาน ที่จะเห็นได้ในเบรคสมรรถนะสูง คือ เรื่องการพัฒนาด้านรูปแบบ และวัสดุที่ใช้กับระบบเบรค

 

เริ่มแรกนั้น รถยนต์มีความเร็วสูงไม่มากนัก ระบบเบรคที่แพร่หลาย คือ ดุมเบรค จากเหตุที่รูปร่างเหมือนกับกลอง (DRUM) ที่ใช้การถ่างผ้าเบรคออกไปแนบกับด้านในของตัวดุม ระบบนี้มีข้อได้เปรียบเรื่องประสิทธิภาพการหยุด จากการที่หน้าสัมผัสของผ้าเบรคมีมากกว่าเบรคแบบจานในยุคแรก รวมทั้งยังผลิตได้ง่าย และทนทาน

 

ในยุคแรกนั้น รถยนต์ใช้ระบบเบรคแบบกลไก (ยังพอหาดูได้ในรถจักรยานยนต์ ราคาประหยัด และในระบบเบรคมือ) เนื่องจากยังมีความเร็วต่ำ และเมื่อความเร็ว และน้ำหนักของรถมากขึ้น ในที่สุดระบบไฮดรอลิคจึงได้เข้ามาแทนที่ ปัจจุบันเรายังพบดุมเบรคได้ในรถยนต์ขนาดใหญ่ จำพวกรถบรรทุก และรถกระบะ ด้วยเหตุผลด้านความทนทาน ส่วนรถยนต์ขนาดเล็กนั้นดุมเบรคก็ยังคงแพร่หลาย แต่ส่วนใหญ่จะสงวนไว้ใช้กับล้อหลังเป็นหลัก จากปัจจัยด้านราคาต้นทุน

 

ข้อเสียที่ชัดเจนของดุมเบรค คือ ระบายความร้อนไม่ดีเท่าจานเบรค ก่อให้เกิดการสะสมความร้อน จนขยายถ่างตัวออก ทำให้รู้สึกว่าแป้นเบรคต้องกดลึกขึ้น และอีกประการ คือ น้ำมันเบรคเก่าที่มีความชื้นสะสมในระบบ อาจจะเดือดจนเป็นฟองอากาศได้หากมีการเบรครุนแรงต่อเนื่องนานๆ ทำให้เกิดอาการแป้นเบรคจมลึก หรือที่เรียกว่า เบรคเฟด หรือ เบรคแตก ดังที่เห็นจากข่าวรถบรรทุกลงเขาแล้วมีอาการเบรคไม่อยู่เป็นประจำ

 

ส่วนระบบจานเบรค ที่เราคุ้นเคยกันนั้น ได้รับการพัฒนาขึ้นในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 โดยในช่วงแรก วัสดุที่ใช้ คือ ทองแดง ซึ่งนักประดิษฐ์เชื่อว่า ทองแดงซึ่งเป็นโลหะที่ค่อนข้างนิ่มจะช่วยในการชะลอความเร็วได้ดี แต่ก็ประสบปัญหาหลายประการ และที่ชัดเจน คือ อายุการใช้งานสั้น ซึ่งต่อมาได้พัฒนามาเป็น จานเหล็กหล่อแบบที่เราคุ้นเคยกัน โดยแพร่หลายในอากาศยานก่อนรถยนต์

 

รถแข่งที่พิสูจน์ว่าการใช้จานเบรคส่งผลดีต่อสมรรถนะการชะลอความเร็ว คือ รถแข่ง แจกวาร์ ซี-ไทพ์ ในสนาม เลอ มองส์ ปี 1953 โดยนำเอาข้อดีด้านความสามารถในการระบายความร้อนมาเป็นจุดเด่น ทำให้มีประสิทธิภาพการเบรคเหนือกว่าคู่แข่งที่ใช้ระบบดุมเบรค

 

สำหรับรถตลาดที่ใช้จานเบรค แบบที่เราคุ้นเคยในปัจจุบันเป็นรุ่นแรก คือ ซีตรอง เดแอส ปี 1955 โดย จานเบรคเป็นส่วนหนึ่งของนวัตกรรมมากมายที่พบได้ในรถรุ่นนั้น

 

แน่นอนว่าในยุคที่รถสปอร์ท หรือซูเพอร์คาร์ ทำความเร็วได้สูงอย่างน่าสยดสยอง ความร้อนสะสมในจานเบรคเหล็กหล่อ สามารถก่อให้เกิดอุบัติเหตุได้ซึ่งไม่ต่างจากที่เกิดกับรถบรรทุกวิ่งลงเขา ผู้ผลิตจึงมีความพยายามคิดค้นเทคนิคและวัสดุที่มีความร้อนสะสมน้อยมาใช้ เทคนิคหนึ่งที่นำมาใช้ คือ การแยกโรเตอร์ (จาน) ออกจากส่วนแกนกลาง ที่เรียกว่าเทคนิค ฟโลทิง โรเตอร์ (FLOATING ROTOR) จึงทำให้ความร้อนจากพื้นที่จานเบรค ไม่ถูกถ่ายทอดไปยังส่วนแกน และช่วยระบายความร้อนได้ดีขึ้น

 

สำหรับผู้ผลิตที่ต้องการความมั่นใจอย่างเต็มเปี่ยมว่าเบรคจะไม่เฟด จึงได้มีการนำวัสดุสังเคราะห์ที่ทนความร้อนสูง และระบายความร้อนเร็ว อย่าง จานเบรคเซรามิคเสริมคาร์บอนไฟเบอร์ (CARBON FIBER REINFORCED CERAMIC BRAKES DISC/ROTOR) ที่คิดค้นขึ้นสำหรับชะลอความเร็วรถไฟหัวกระสุนของฝรั่งเศสนำมาใช้ ซึ่งนอกจากจะทนความร้อนและรักษารูปทรงได้ดีกว่าจานเหล็กหล่อ น้ำหนักเบากว่าถึง 50 % แต่แน่นอนว่ามีราคาสูงกว่าเบรคเหล็กหล่อทั่วไปมาก จึงถูกสงวนไว้สำหรับผู้ที่กระเป๋าหนักกว่าคนทั่วไป

 

เมื่อถึงจุดนี้ สำหรับคนทั่วไป ก็คงคิดไม่ออกว่า จะมีอะไรใหม่เกี่ยวกับระบบเบรคได้อีก แต่บริษัทผู้เชี่ยวชาญเรื่องยางรถยนต์ชั้นนำอย่าง “คอนทิเนนทัล” จากประเทศเยอรมนี ก็ได้นำเสนอนวัตกรรมล่าสุดที่พวกเขาได้คิดค้นขึ้น และเชื่อว่าจะเปลี่ยนแนวคิดของการออกแบบระบบล้อรถยนต์ และเบรคในอนาคตได้เลยทีเดียว

 

แต่ไหนแต่ไรมา ล้อรถ กับเบรคไม่ได้เป็นระบบเดียวกัน เพียงถูกนำมาประกอบเข้าด้วยกันเท่านั้น แต่แนวคิดของ คอนทิเนนทัล คือ จานเบรคจะกลายเป็นส่วนหนึ่งของล้อไปเลย

 

แนวคิดของระบบใหม่นี้ เกิดจากพัฒนาการของรถไฟฟ้า และรถไฮบริด ซึ่งมีการใช้ระบบ แม่เหล็กไฟฟ้า หรือ รีเจเนอเรทีฟ เบรคิง (ดังที่กล่าวไปข้างต้น) ในการช่วยชะลอความเร็ว ทำให้ภาระของจานเบรคลดลง และยืดอายุได้ยาวนานขึ้น รถหลายๆ รุ่นไม่ต้องเปลี่ยนจานเบรคจนกระทั่งวิ่งไปแล้ว 100,000 กิโลเมตรก็มี แต่ปัญหาที่เกิดขึ้นของจานเหล็กหล่อ และระบบเบรคที่ใช้งานมานานก็คือ “สนิม” ที่จะลดประสิทธิภาพการชะลอความเร็วลง

 

ดังนั้น คอนทิเนนทัล จึงมีแนวคิดที่จะยืดอายุด้วยการใช้วัสดุไร้สนิม น้ำหนักเบา อย่าง “อลูมิเนียม” เข้ามาทดแทน แม้ว่าอลูมิเนียมจะระบายความร้อนเร็วกว่าเหล็กหล่อมาก แต่ขณะเดียวกันก็ทนความร้อนสูงมากไม่ได้ จึงต้องการจานเบรคที่มีรัศมีกว้างกว่าจานเหล็กหล่อ อย่างไรก็ตามขนาดของระบบเบรคเป็นตัวกีดขวางแนวคิดนี้ เริ่มด้วยก้ามปูเบรคที่งับขอบจานเบรคจากขอบนอก เป็นตัวกำหนดมิติของจานเบรค ซึ่งหากจะยังใช้มิติของจานเบรคเท่ากับจานเบรคเหล็กหล่อ วัสดุอย่างอลูมิเนียมจะเสียเปรียบไม่น้อย

 

แนวคิดใหม่ของ คอนทิเนนทัล ใช้จานเบรคอลูมิเนียม เกรดแข็งพิเศษ รูปทรง “วงแหวน” ประกอบยึดเข้ากับล้อ เพื่อให้เบรคมีมิติรัศมีชนถึงขอบล้อด้านใน คือ ใหญ่สุดเท่าที่เป็นไปได้ แล้วสลับเอาก้ามปู หรือคาลิเพอร์เบรค ล้วงกลับเข้าไปหนีบจากด้านในแทน ด้วยวิธีนี้ จานวงแหวนจะมีพื้นที่มากกว่าจานเบรคแบบเดิม ช่วยลดการสะสมความร้อน รวมถึงน้ำหนักของระบบเบรคแบบวงแหวนที่ทำจากอลูมิเนียม จะต่ำกว่า เบรคแบบเหล็กหล่อ จากการที่เป็นวัสดุที่เบากว่า ช่วยให้สมรรถนะการทำงานของช่วงล่างดีขึ้น โดยไม่ต้องลดน้ำหนักด้วยการใช้จานเบรคเซรามิคเสริมคาร์บอนไฟเบอร์อีกด้วย

 

แนวคิดของ คอนทิเนนทัล ยังต้องผ่านการพิสูจน์อีกหลายขั้นตอน ส่วนหนึ่ง คือ ด้านความปลอดภัย และความแข็งแรงของลวดลายล้อในอนาคตที่จะต้องคิดใหม่ทั้งหมด เพราะลวดลายของล้อเป็นภาพลักษณ์ที่เจ้าของรถให้ความสำคัญ แต่อะไรก็เกิดขึ้นได้ ถ้าพิสูจน์แล้วว่า แนวคิดนี้ดีจริง !?!



------------------------------
เรื่องโดย : ภัทรกิติ์ โกมลกิติ
นิตยสาร FORMULA ฉบับเดือน พฤศจิกายน ปี 2560
คอลัมน์ : รู้ลึกเรื่องรถ
ลิงค์สำหรับแชร์ : https://autoinfo.co.th/Ks40f

Follow autoinfo.co.th