ช่วงล่างพรมวิเศษของ แมคลาเรน ที่พัฒนาต่อยอดจาก ซีตรอง

แม้ว่าศาสตร์แห่งกลไกอันสุดซับซ้อนของเครื่องยนต์สันดาปภายในกำลังจะปิดฉากลง เพื่อเปิดทางให้กับเทคโนโลยีไฟฟ้า แต่อีกศาสตร์หนึ่งถึงจะเปลี่ยนเป็นรถไฟฟ้าแล้ว ก็ยังต้องใช้ความรู้ที่มีอยู่ในปัจจุบัน นั่นคือ ศาสตร์แห่งการออกแบบช่วงล่าง เพราะมันคงไม่มีประโยชน์อันใด หากรถยนต์มีระบบขับเคลื่อนพลังสูง แต่ช่วงล่าง ไม่สามารถรองรับพละกำลังทั้งหมดได้

ฉบับนี้จึงจะว่าด้วยระบบช่วงล่างของ แมคลาเรน 720 เอส ค่ายรถยนต์หนึ่งในผู้รู้ซึ้งเรื่องการออกแบบช่วงล่าง และรังสรรค์ผลงานที่ยอดเยี่ยมออกมาอย่างต่อเนื่อง โดยความพิเศษของซูเพอร์คาร์รุ่นนี้ กับการเลือกใช้ช่วงล่างที่ได้รับแรงบันดาลใจมาจากระบบ ไฮดรอนิวเมทิคส์ (HYDROPNEUMATICS) หรือระบบที่ผสมระหว่างแรงดันอากาศ ในที่นี้ คือ ไนโตรเจน (PNEUMATIC) กับแรงดันของเหลว (HYDRAULIC) ซึ่งเป็นระบบที่ ซีตรอง คิดค้น และใช้มาตั้งแต่ทศวรรษที่ 50   ซีตรอง ในอดีตนั้นโดดเด่นเรื่องความนุ่มนวล จนได้รับฉายาว่า ช่วงล่าง “พรมวิเศษ” (MAGIC CARPET RIDE) อันเป็นจุดเด่นของระบบกันสะเทือนที่ใช้ “ลูกตุ้ม” ซึ่งทำงานโดยการแบ่งภายในออกเป็น 2 ห้อง (CHAMBERS) มีผนังที่ทำจาก “ยาง” กั้นแยกส่วนบนส่วนล่าง ท่อนบนเป็นห้องแกสไนโตรเจน ส่วนห้องด้านล่างเป็นที่อยู่ของ “น้ำมันเขียว” หรือน้ำมันไฮดรอลิค ที่มีชื่อว่า LIQUIDE HYDRAULIQUE MINERAL หรือ LHM ซึ่งชาว ซีตรอง บอกว่าต้องใช้แต่ยี่ห้อ โททาล ของฝรั่งเศสเท่านั้นถึงจะ “ทนทาน” และอย่าได้ไปเอาน้ำมันเบรคมาใช้แทนที่นะ แต่ปัจจุบันพวกเขาได้เปลี่ยนสูตร ไม่ใช้น้ำมันเขียวแล้ว โดยเป็นน้ำมันสีส้มที่มีชื่อว่า LDS สำหรับช่วงล่างตระกูล ไฮดแรคทีฟ 3 (HYDRACTIVE 3) เมื่อล้อถูกดันขึ้น น้ำมันไฮดรอลิคก็จะถูกอัด โดยเยื่อหรือผนังยางที่แบ่งส่วนในลูกตุ้มก็จะยืดออก นูนเข้าไปยังห้องที่เป็นไนโตรเจน ซึ่งก็จะถูกการดึง และดันภายในตุ้มที่บรรจุแกสอัด และน้ำมันไฮดรอลิค ซึ่งเป็นไปอย่างนุ่มนวล   แต่ถึงกระนั้นช่วงล่างของ ซีตรอง ในอดีตก็มีจุดอ่อน เพราะในความนุ่มนวล และเสถียรภาพ ไม่หน้าทิ่ม หรือหัวตก โดยเฉพาะใน “ทางตรง” ได้แฝงไว้ซึ่งความโคลงเคลง จนกระทั่งในปี 1988 พวกเขาได้นำเสนอช่วงล่างที่เป็นวิวัฒนาการล้ำสมัย ในชื่อระบบ ไฮดแรคทีฟ ที่พัฒนาเป็นช่วงล่างแบบแอคทีฟ ซึ่งจะไม่ปล่อยให้รถเอียง (เซ) ในโค้งอย่างเป็นธรรมชาติ แต่จะปรับแก้ให้รถสามารถเข้าโค้งได้ “เหนือธรรมชาติ” ทำให้ ซองเตีย แอคทีวา สามารถควบคุมให้รถไม่เอียงตัวขณะเข้าโค้งได้อย่างสมบูรณ์แบบ โดยรถจะเอียงสูงสุดไม่เกิน 2 องศา เท่านั้น การออกแบบช่วงล่างในรูปแบบแอคทีฟนี้ ทำให้รถครอบครัวอย่าง ซองเตีย แอคทีวา สามารถเข้าโค้งด้วยแรงหนีศูนย์กลางมากถึง 0.94G ทัดเทียมกับซูเพอร์คาร์เลยทีเดียว   รูปแบบการทำงานที่เรียกได้ว่าเป็น ช่วงล่างแบบแอคทีฟ ของ ซองเตีย แอคทีวา มาจากการทำงานของระบบเหล็กกันโคลงแบบแอคทีฟ (ACTIVE ANTI ROLL-BAR) โดยเหล็กกันโคลงนั้นเป็นเหล็กสปริง ที่ทำหน้าที่ถ่ายเทแรงจากด้านซ้ายมาด้านขวากันการยกตัวของตัวถัง ซึ่งความแข็งของมันจะส่งผลกับการทรงตัว ยิ่งแข็งมากก็ยิ่งช่วยให้รถไม่เอียงในขณะเข้าโค้ง และยิ่งมีเส้นผ่าศูนย์กลางใหญ่เท่าไรก็ยิ่งมีความแข็งเพิ่มขึ้นเท่านั้น   แต่ปัญหามันอยู่ที่ในขณะนั้นส่วนใหญ่ ผู้ขับ และผู้โดยสารต้องการรถที่มีความนุ่มนวล การใช้รถที่มีเหล็กกันโคลงขนาดใหญ่ จะให้ความรู้สึกไม่นุ่มนวล แนวคิดของ ซีตรอง ซองเตีย แอคทีวา นั้นเลือกที่จะใช้เหล็กกันโคลงขนาดใหญ่ เส้นผ่าศูนย์กลาง 28 มม. แต่ติดตั้งร่วมกับตุ้มไฮดรอนิวเมทิคส์ ทำให้แม้จะมีขนาดเส้นผ่าศูนย์กลางมากถึง 28 มม. แต่กลับมีความแข็งต้านการบิดตัวราวกับมีขนาดเพียง 23 มม. เท่านั้น นั่นแปลว่า ในการขับขี่ปกติ มันจะวิ่งได้นุ่มนวล แต่เมื่อรถได้รับสัญญาณไฟฟ้าจากเซนเซอร์ต่างๆ ว่ามีการเข้าโค้งด้วยความรุนแรง ระบบจะสั่งงานให้ปิดวาล์วในตุ้มไฮดรอนิวเมทิคส์ ทำให้เหล็กกันโคลงหยุดการให้ตัว และกลับมีความแข็งตามขนาด 28 มม.   เรียกได้ว่ามีความล้ำยุค ชนิดที่รถทั่วไปในสมัยนี้ยังไม่มีใครทำตาม เนื่องจากความซับซ้อนของระบบไฮดรอนิวเมทิคส์ และระบบแอคทีฟ ระบบเหล่านี้จึงถูกสงวนไว้สำหรับรถราคาแพงสมรรถนะสูงเท่านั้น และแมคลาเรน 720 เอส ก็เป็นรถที่เห็นข้อดีของระบบนี้ แต่ได้ทำการปรับใหม่ให้ดีขึ้นกว่าเดิม เพราะในระบบใหม่ที่มีชื่อว่า “พโรแอคทีฟ แชสซีส คอนทโรล” (PROACTIVE CHASSIS CONTROL) ที่ผลิตขึ้นโดยบริษัท เทคโนโค (TENNOCO) ไม่มีเหล็กกันโคลงในระบบเสียด้วยซ้ำ   แม้จะใช้ “ตุ้ม” เหมือนของ ซีตรอง แต่ระบบของ แมคลาเรน นั้นมีการวิเคราะห์ รูปแบบการตอบสนองด้วยโมเดลคณิตศาสตร์ระดับสูง ที่พัฒนาขึ้นในหลักสูตรปริญญาเอกของคณะวิศวกรรมศาสตร์ สาขาวิศวกรรมการควบคุม มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์    

• ระบบไฮดรอนิวเมทิคส์ เป็นระบบที่ ซีตรอง คิดค้น และใช้มาตั้งแต่ทศวรรษที่ 50

  (มองจากด้านท้ายรถ) กำลังเข้าโค้งไปทางซ้าย ระบบของ แมคลาเรน ใช้ตุ้มไฮดรอนิวเมทิคส์ ที่เชื่อมต่อเข้ากับระบบรับแรงกระแทก ทั้งในด้านที่ตุ้มติดตั้งอยู่ ด้านนั้นจะสัมพันธ์กับด้านบนของระบบกันสะเทือน และยังโยงไปด้านตรงข้าม โดยในด้านตรงข้ามนั้นท่อ ไฮดรอลิคจะวิ่งไปยังด้านล่างของกันสะเทือนแทน   เมื่อรถเข้าโค้งด้านซ้าย เราจะเห็นได้ว่า รถมีการเอียงยกขึ้นด้านในโค้ง อันเป็นพฤติกรรมปกติตามธรรมชาติ แต่เมื่อมองเข้าไปในระบบช่วงล่าง เราจะเห็นว่ากันสะเทือนด้านขวาบน ที่มีสีแดง แสดงว่ามีการ “อัด” อันเกิดจากแรงอัดสูง จากการที่ตัวถังรถเอียงลงไปด้านขวา และการเอียงนั้นส่งผลให้มีการส่งแรงดัน (เส้นสีแดง) ไปยังห้องล่างของช่วงล่างด้านซ้าย ซึ่งแรงดันอันเกิดจากการขยายตัวนั้นจะช่วย “ดึง” ตัวถังด้านซ้ายให้ตกลงมา ผลลัพธ์ที่ได้ คือ การเข้าโค้งที่ตัวรถมีความเอียงน้อย สามารถสร้างแรงหนีศูนย์กลาง หรือแรง G ได้มากกว่าปกติ   ในระบบนี้เราสามารถควบคุมได้ว่าจะให้รถเอียงมากหรือน้อย ผ่านทางชุดวาล์ว ควบคุมการไหลของน้ำมันไฮดรอลิค ที่มีชื่อว่า RESTRICTOR โดยวาล์วนี้เป็นรูปแบบ เข็ม (NEEDLE VALVE) ที่ควบคุมการปิด/เปิดโดย โซลินอยด์ไฟฟ้าควบคุมด้วยคอมพิวเตอร์ ระยะห่างของเข็มกับรู จะเป็นตัวกำหนดว่า น้ำมันจะไหลสะดวกมากเพียงใด ถ้าเปิดให้ไหลสะดวกมาก ช่วงล่างก็จะนุ่ม ในทางกลับกัน ถ้าปิดก็จะไหลช้า ช่วงล่างก็จะแข็ง การใช้ระบบไฮดรอลิคแบบไขว้ทแยงมุมนี้ สามารถทดแทนการใช้เหล็กกันโคลงได้อย่างชาญฉลาด   ด้านบน แสดงให้เห็น ช่วงล่างที่สัมพันธ์กับล้อทั้งจะเห็นได้ว่า นอกจากมีการไขว้ทแยงมุมของล้อคู่หน้า และของล้อคู่หลังแยกจากกันแล้ว ยังมีการเชื่อมต่อระหว่างด้านหน้าและด้านท้ายรถอีกด้วย โดยในภาพที่ 2 นี้ สีแดงก็ยังคงอธิบายให้เห็นว่าด้านขวาของรถเป็นด้านที่มีแรงกดจากด้านบน หรือเป็นภาพการเข้าโค้งซ้ายยาว ซึ่งแรงดันจากด้านขวาก็จะส่งไปยังด้านซ้ายให้ดึงตัวถังลงให้แบนราบ เป็นรูปแบบเดียวกับภาพ สถานการณ์นี้เรียกว่า ROLL หรือการโคลง   ชื่อสถานการณ์ว่า WARP หรือถนนเป็นคลื่นซ้าย/ขวา ไม่เท่ากัน อันเป็นสภาวะที่เราเจอได้ในชีวิตประจำวัน หากช่วงล่างพยายามที่จะดึงดัน เช่น รถทั่วไปที่มีเหล็กกันโคลงแข็ง เราจะพบว่ารถจะมีแนวโน้มที่จะกระดอน ซึ่งหากเทียบกันแล้ว รถที่มีช่วงล่างนุ่มจะทรงตัวได้ดีกว่าวิศวกรของ แมคลาเรน จึงได้ออกแบบให้แรงดันสามารถย้ายถ่ายเท จากหน้าไปหลัง ซ้ายไปขวาได้สะดวก ช่วยลดการสั่นสะเทือนในถนนที่ไม่เรียบ และยังคงสามารถกดให้ล้อแนบกับพื้นถนนได้เสมอ   สถานการณ์เบรค หรือเร่งอย่างแรง จนเกิดอาการหน้าทิ่ม (DIVE) หรือท้ายตก (SQUAT) ก็ได้รับประโยชน์จากการออกแบบในลักษณะนี้ เนื่องจากแรงดันที่มีอยู่ในระบบไฮดรอนิวเมทิคส์ สามารถช่วยให้รถกลับคืนตำแหน่งที่ต้องการได้อย่างรวดเร็ว และนุ่มนวล โดยระบบไฮดรอนิวเมทิคส์ได้พิสูจน์ด้านการทรงตัวทางตรงมาช้านานแล้วว่า ไม่มีอาการหัวทิ่มหัวตำ เนื่องจากระบบจะพยายามรักษาระดับตัวถังอยู่เสมอ แม้แต่ปัญหาหน้าลอยจากลมก็ยังแก้ได้ด้วยการออกแรงยกจากด้านท้าย   สถานการณ์ที่ล้อลอยขึ้น หรือกดลงพร้อมกัน เรียกว่า HEAVE ซึ่งเราจะพบได้เวลารถพุ่งลงเนิน หรือพุ่งชนเนิน ในรูปแบบนี้ แรงดันด้านบนพร้อมจะกดให้เกาะถนนอยู่เสมอ และรักษาเสถียรภาพจากการที่แรง ดันไฮดรอลิคไขว้   จะเห็นได้ว่า แนวคิดที่ดี แม้ว่าอาจจะเก่าแก่กว่าครึ่งศตวรรษ แต่หากนำมาขัดเกลาด้วยเทคโนโลยีที่ทันสมัย แนวความคิดนั้นก็ยังใช้ได้เสมอ แต่ก็หวังว่าไฮดรอลิคจะไม่รั่ว แบบที่แฟนพันธุ์แท้ ซีตรอง ต้องประสบพบเจอกันมาอย่างโชกโชน !