“ชอคอับ” กระบอกอัศจรรย์

คำว่า “ชอคอับ” ที่คนไทยเรียกกันติดปากว่า “โชคอับ” มาจากคำเต็ม “ชอคแอบซอร์เบอร์ (SHOCK ABSORBER) ที่แปลตรงตัวว่า “อุปกรณ์ซับแรงกระแทก” ขณะที่คนอังกฤษเรียกมันว่า “แดมเพอร์” (DAMPER) ซึ่งทั้ง 2 ชื่อนี้ เราคงจะใช้สื่อสารกับร้านอะไหล่ได้ยากเต็มที

อุปกรณ์ชนิดนี้ เป็นหนึ่งในองค์ประกอบสำคัญของระบบรองรับของรถยนต์ โดยที่ทำงานร่วมกันกับ “สปริง” หรือ “แหนบ” หน้าที่ของมัน คือ ควบคุมให้สปริงมีการหดและการยืดกลับ (BUMP & REBOUND) อย่างนุ่มนวล เพื่อให้ตัวถังหยุดสั่น และกดล้อให้แนบกับพื้นถนนมากที่สุด   การทำงานของมัน ถือว่าไม่ซับซ้อน แต่ในความไม่ซับซ้อนก็แฝงไว้ด้วยรายละเอียดที่สามารถสร้างความแตกต่าง ให้เกิดเป็นของถูก และของแพงได้   โครงสร้างของ “ชอคอับ” ประกอบด้วยกระบอกและลูกสูบ ภายในบรรจุน้ำมันไฮดรอลิค โดยบริเวณหัวของลูกสูบจะมีวาล์ว หรือลิ้น จำนวน 2 ชิ้น ทำหน้าที่เปิดและปิด สัมพันธ์กับทิศทางการเคลื่อนที่ของตัวกระบอกสูบ ไม่ว่าจะยืดออกหรือหดเข้า   ดังที่กล่าวข้างต้นว่า มันมีหน้าที่ควบคุมให้สปริงหยุดเต้นอย่างนุ่มนวล ด้วยการซับพลังงานที่เกิดจากการหด (BUMP) และยืดกลับ (REBOUND) ของสปริง ให้ตรงตามที่วิศวกรออกแบบช่วงล่างต้องการ โดยหลักการ คือ การชะลอความเร็วของการหด และยืดกลับ ด้วยการเปิดวาล์ว ให้น้ำมันไฮดรอลิคที่อัดอยู่ภายใน ไหลผ่านไปได้ในอัตราที่เหมาะสม ซึ่งวิศวกรช่วงล่างสามารถเลือกได้ว่า จะให้อัตราการไหลผ่านของน้ำมันไฮดรอลิคในช่วงหด แตกต่างจากช่วงยืดกลับได้ ซึ่งจะทำให้เกิดบุคลิกการขับขี่ที่แตกต่างกันไป   หลักการ คือ ช่วง “หด” เป็นการควบคุมการเคลื่อนที่ของชิ้นส่วน “ใต้สปริง” หรือที่เราคุ้นเคยกันในชื่อของ “อันสปรัง แมสส์” (UNSPRUNG MASS) นั่นคือ การควบคุมการเคลื่อนที่ของ ล้อ ยาง จานเบรค และรวมถึงชิ้นส่วนช่วงล่างทั้งหมดที่อยู่ต่ำกว่าสปริง ส่วนช่วงยืดกลับ เป็นการควบคุมการเคลื่อนที่ของน้ำหนักเหนือสปริง (SPRUNG MASS) ได้แก่ ส่วนประกอบของตัวถัง เครื่องยนต์ และระบบส่งกำลัง ที่มีน้ำหนักมากกว่าหลายเท่าตัว   ดังนั้น จึงไม่น่าแปลกใจว่า น้ำมันไฮดรอลิควาล์วฝั่งหดตัวและยืดกลับ จะมีอัตราการไหลผ่านของน้ำมันแตกต่างกัน และจำเป็นต้องปรับอัตราการไหลของน้ำมันให้สัมพันธ์กับความแข็งของสปริง รวมถึงระยะช่วงยืด และยุบตัวของสปริง ซึ่งจะมีผลกับการเกาะถนนโดยตรง แตกต่างกันไประหว่างรถแต่ละคัน และแนวคิดของถนนแต่ละรูปแบบ   โดยทั่วไปจะเซทให้วาล์วฝั่งหดตัว น้ำมันจะไหลผ่านได้ง่าย เพื่อให้ชิ้นส่วนใต้สปริง เช่น ล้อและยาง สามารถเคลื่อนที่ขึ้น/ลงได้รวดเร็ว เมื่อเจอพื้นผิวถนนที่ขรุขระ ส่วนวาล์วฝั่งยืดกลับมักจะปรับให้อัตราการไหลต่ำกว่า เพื่อที่จะสามารถควบคุมมวลของตัวรถได้อยู่หมัด ไม่โคลงเคลง และกลับสู่สมดุลได้รวดเร็ว   รูปแบบหลักของชอคอับในปัจจุบันมี 2 แบบ ได้แก่   ทวินทูบ (TWIN TUBE) แม้จะมีหน้าตาเป็นกระบอกเดี่ยวๆ ไม่ได้มี 2 กระบอกเหมือนชื่อ ที่แปลว่ากระบอกแฝด แต่หากผ่าออกดูจะพบว่า ในตัวกระบอกนั้นมีการแบ่งภายในออกเป็น 2 ชั้น ซ้อนร่วมแกนอยู่ด้วยกัน โดยกระบอกด้านใน เป็นที่อยู่ของ “ลูกสูบ” เราเรียกกระบอกตัวในนี้ว่า “เวอร์คิงทูบ” (WORKING TUBE) ส่วนกระบอกด้านนอก เรียกว่า “รีเซิร์ฟทูบ” (RESERVE TUBE) เป็นห้องสำหรับเก็บน้ำมันไฮดรอลิคส่วนเกิน ที่เอาไว้ช่วยในการดูดซับความร้อน จากการเคลื่อนที่ของลูกสูบผ่านน้ำมันไฮดรอลิค   ชอคอับแบบทวินทูบ แบ่งประเภทเป็น ชอคอับน้ำมัน และชอคอับแกส อย่างที่เราเคยได้ยินกัน โดยแบบที่เหนือกว่าก็คือ ชอคแกส ซึ่งที่มาของชื่อนี้ คือ มีการอัดไนโตรเจน ซึ่งเป็นแกสแรงดันต่ำ เข้าไปในส่วนห้อง รีเซิร์ฟทูบ โดยมีหน้าที่ช่วยลดการเกิดฟองอากาศเล็กๆ ที่เราเรียกว่า “โฟมิง” (FOAMING) ถ้าลองจินตนาการได้ว่า มันคล้ายกับการตีไข่ ตอนทำไข่เจียวนั่นเอง   การวิ่งขึ้น/ลงอย่างต่อเนื่องและรวดเร็วของกระบอกสูบ ในกระบอกชอคอับที่เต็มไปด้วยน้ำมัน จะเกิดฟองเล็กๆ เต็มไปหมด และฟองนี้จะทำให้อัตราการยุบ และยืดกลับเปลี่ยนไป ซึ่งชอคอับน้ำมัน หากวิ่งด้วยความเร็วสูงผ่านถนนขรุขระต่อเนื่องนานๆ อาจจะมีอาการช่วงล่างย้วยเกิดขึ้นได้ เนื่องจากการเกิดฟองอากาศในน้ำมันนั่นเอง แต่ถ้ามีแกสไนโตรเจนในระบบ มันจะช่วยดูดซับฟองอากาศที่เกิดขึ้นได้   ด้วยแนวคิดที่ดีนี้ จึงทำให้รถส่วนใหญ่ที่ออกมาจากโรงงานผลิตในปัจจุบันเลือกใช้ชอคอับ แบบ ทวินทูบ ที่ได้รับการอัดแกสไนโตรเจน เป็นอุปกรณ์มาตรฐานจากโรงงาน   นอกจากนี้ชอคอับ แบบ ทวินทูบ ยังพัฒนาต่อไปในรูปแบบที่เรียกว่า พีเอสดี หรือ โพสิชันแนล เซนซิทีฟ แดมพิง (POSITIONAL SENSITIVE DAMPING) หรือ ชอคอับแบบความหนืดแปรผัน ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของลูกสูบ โดยชอคอับรูปแบบนี้ พบได้ในช่วงล่างของรถกระบะสมรรถนะสูงอย่าง ฟอร์ด เรนเจอร์ แรพเตอร์ ที่เจาะจงใช้ ชอคอับ บแรนด์ ฟอกซ์ (FOX) ที่เคลมว่ามีเทคโนโลยี “อินเทอร์แนล บายพาสส์” (INTERNAL BYPASS)   ซึ่งมีหลักการว่า รูปแบบการเคลื่อนที่ของลูกสูบในกระบอกสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ขึ้นอยู่กับสถานการณ์ ซึ่งในกรณีของ ฟอร์ด เรนเจอร์ แรพเตอร์ คือ บนถนนธรรมดากับเส้นทางขรุขระ โดยรถของพวกเขาสามารถพุ่งทะยานไปในทางขรุขระได้อย่างรวดเร็วไม่ยี่หระกับสภาพถนน   ตามปกติบนถนนเรียบ ลูกสูบในกระบอกชอคอับ จะเคลื่อนที่อยู่ในโซนกลางกระบอก โดยจะมีการเจาะรูบนปลอกของกระบอกชอคอับตัวใน (WORKING TUBE) ในโซนกลางกระบอก ทำให้น้ำมันไฮดรอลิค สามารถเคลื่อนที่ออกไปยังห้องด้านนอก (RESERVE TUBE) ได้รวดเร็ว จึงเป็นที่มาของชื่อ “เทคโนโลยี อินเทอร์แนล บายพาสส์ ” ซึ่งก็คือ มีการเจาะช่อง “บายพาสส์” เพื่อให้น้ำมันไฮดรอลิคไหลออกได้อย่างรวดเร็ว ช่วยให้วิ่งบนถนนเรียบได้นุ่มนวล แต่หากเจอถนนขรุขระ ตัวกระบอกสูบมีแนวโน้มจะถูกดันในช่วงหด (BUMP ZONE) และยืดออก (REBOUND) จนสุดถึงจุดที่เรียกว่า CATCH ZONE ซึ่งจะเลยส่วนที่ได้รับการเจาะรูบายพาสส์ ไว้ ทำให้ลูกสูบของชอคอับเคลื่อนที่ได้ช้าลง สามารถควบคุมการยุบ การยืด บนถนนขรุขระได้ ถือว่าเป็นชอคอับแบบที่มี 2 คุณลักษณะ ขึ้นอยู่กับความรุนแรงในการขับขี่และสภาพถนน   อีกรูปแบบของชอคอับ เป็นแบบที่มีกระบอกเล็กๆ พ่วงติดอยู่กับกระบอกชอคอับหลัก มีชื่อว่าเรียกว่า “ชอคอับ แบบ แยกถัง” (REMOTE & SWIVEL RESERVOIR) ถังที่แยกออกมาเป็นถังเก็บไนโตรเจน (GAS RESERVOIR) จากเดิมที่ต้องมีห้องเก็บแกส (GAS CHAMBER) แยกอยู่ภายในกระบอกชอคอับ การแยกออกมานี้ช่วยให้กระบอกชอคอับหลัก มีปริมาณของน้ำมันไฮดรอลิคเพิ่มขึ้น ซึ่งจะช่วยเพิ่มความสามารถในการระบายความร้อน ที่เกิดจากการทำงานหนักได้ดียิ่งขึ้น ลดโอกาสที่จะเกิดฟอง จึงเหมาะกับรถที่ใช้งานหนักหน่วง หรือในกรณีของรถสปอร์ทที่มีพื้นที่ค่อนข้างจำกัด การแยกเอาถังไนโตรเจนออกจากตัวกระบอกหลัก ซึ่งเลือกได้ว่าจะเกาะไปกับตัวกระบอกชอคอับหลัก หรือแยกออกมาโดยเชื่อมต่อด้วยท่ออ่อน ทำให้ติดตั้งได้ง่ายขึ้นเพราะสามารถแยกออกไปติดตั้งที่อื่นได้อีกด้วย   และอีกรูปแบบหนึ่งของชอคอับ ที่ได้รับความนิยมในกลุ่มรถสปอร์ท สมรรถนะสูง ที่ริเริ่มโดยผู้ผลิตชอคอับบแรนด์ดัง นั่นคือ “บิลสไตน์” (BILSTEIN) จากเยอรมนี ตั้งแต่ยุคทศวรรษที่ 50 คือ ชอคอับแบบกระบอกเดี่ยว หรือ “โมโนทูบ” จุดสังเกตง่ายๆ คือ กระบอกจะอ้วน และยาวกว่าแบบ ทวินทูบ โดยชื่อของมันก็บอกอยู่แล้วว่าเป็นกระบอกเดี่ยว เพราะจะไม่มีปลอกซ้อน 2 ชั้นเหมือนแบบแรก โดยทั้งกระบอก คือ กระบอกแรงดัน (PRESSURE TUBE) ซึ่งทำให้ระบายความร้อนจากการทำงาน จากบรรยากาศโดยรอบได้สะดวก   โครงสร้างของแบบกระบอกเดี่ยว ส่งผลให้มันมีขนาดใหญ่กว่า เพราะเป็นชอคอับที่มีการอัดแกสไนโตรเจน ซึ่งแตกต่างจากชอคอับแกส แบบ ทวินทูบ เพราะเป็นการอัดแกสไนโตรเจนแบบแรงดันสูง (มากกว่า 300 ปอนด์/ตารางนิ้ว) โดยจะได้รับจากจัดให้อยู่ในห้องแกสตอนล่างของกระบอกแรงดัน แยกส่วนกับน้ำมันไฮดรอลิคชัดเจน แต่ทำงานร่วมกันภายใต้แรงดัน กล่าวคือ เมื่อได้รับแรงกดห้องแกสแรงดันสูงก็จะยุบตัว และพร้อมจะคืนตัวด้วยในเวลาเดียวกัน เนื่องจากห้องแกสนั้นสามารถยุบตัวได้จึงเรียกได้ว่าเป็น ลูกสูบอีกตัวหนึ่งด้วย จึงเรียกมันว่า ลูกสูบลอย (FLOATING PISTON)   ชอคอับแบบกระบอกเดี่ยว สามารถติดตั้งได้ทุกทิศทาง แต่ถ้าต้องการให้ลด “มวลใต้สปริง” เพื่อลดน้ำหนักของช่วงล่าง เพิ่มประสิทธิภาพของการเกาะถนนให้ว่องไว ปราดเปรียว มักจะนิยมออกแบบให้วางในแบบกลับหัว หรือที่นิยมเรียกกันว่า “ชอคอับหัวกลับ” (INVERTED SHOCK ABSORBERS) ซึ่งจะถูกติดตั้งให้ส่วนของก้านสูบของชอคอับชี้ลงพื้น สังเกตได้จากกระบอกสีโลหะเงินแวววาวนั้นจะทิ่มหัวลง ด้วยเหตุผลที่ว่า ชิ้นส่วนที่มีน้ำหนักมากนั้น คือ ส่วนของปลอกหุ้มควรจะไปอยู่กับ “มวลเหนือสปริง” มากกว่า   ส่วนที่เราเห็นว่าชอคอับบางรุ่นสามารถปรับอัตราการยุบ และยืดกลับได้ วิธีการ คือ ควบคุมการไหลของน้ำมันไฮดรอลิคผ่านทางวาล์วในหัวลูกสูบของชอคอับ ซึ่งในแบบที่ทันสมัยนั้นก็สามารถปรับได้จากภายในห้องโดยสารได้ทันที โดยถ้าปรับให้น้ำมันไหลผ่านวาล์วหัวลูกสูบได้สะดวก รถก็จะนุ่มนวล ย้วยนิดๆ แต่ถ้าปรับให้ไหลช้าลง ช่วงล่างก็จะแข็งขึ้น   เมื่อรู้แล้ว ต่อไปเวลาจะเลือกช่วงล่าง ท่านผู้อ่านก็น่าจะเลือกปรับหรือเปลี่ยนชอคอับให้ตรงกับความต้องการได้ไม่มากก็น้อย แล้วมาติดตามกันใหม่ในเดือนหน้าว่าเราจะมีอะไรมาแชร์กัน แล้วพบกันใหม่ในฉบับหน้าครับ