การพัฒนาระบบกันสะเทือนแบบแหนบ

แหนบหลังแบบคอมโพสิตให้ความยืดหยุ่นมากขึ้นและน้ำหนักเบาลง

เมื่อพูดถึงคำว่า “แหนบสปริง” หลายคนมักนึกถึงรถสปอร์ตคลาสสิกที่มีช่วงล่างด้านหลังแบบเพลาแข็งที่ไม่ซับซ้อน หรือในแง่ของรถจักรยานยนต์ ก็คือรถก่อนสงครามโลกครั้งที่สองที่มีช่วงล่างด้านหน้าเป็นแหนบสปริง อย่างไรก็ตาม ตอนนี้เรากำลังพิจารณาที่จะนำแนวคิดนี้กลับมาใช้กับรถมอเตอร์ครอสอีกครั้ง

ในความเป็นจริงแล้ว แม้ว่าระบบช่วงล่างแบบเก่าๆ มักจะใช้สปริงแผ่น แต่ตัวสปริงเองมักไม่ใช่สาเหตุของความไม่ซับซ้อนของระบบเหล่านั้น Chevrolet Corvette ใช้สปริงแผ่นขวางในระบบช่วงล่างอิสระตั้งแต่รุ่นที่สองปี 1963 จนถึงการเปิดตัวรุ่นที่แปดในปี 2020 โดยเปลี่ยนมาใช้สปริงแผ่นเดี่ยวที่ทำจากพลาสติกคอมโพสิตในช่วงทศวรรษ 1980 ส่วน Volvo ก็ใช้สปริงแผ่นขวางที่ทำจากวัสดุคอมโพสิตในรถยนต์รุ่นล่าสุดหลายรุ่น หากใช้ได้อย่างถูกต้อง สปริงแผ่นที่ทำจากวัสดุสมัยใหม่จะมีน้ำหนักเบากว่าสปริงเหล็ก และในบางกรณี รูปทรงยาวและแบนของมันก็ง่ายต่อการติดตั้ง สปริงแผ่นคอมโพสิตที่ทำจากชิ้นเดียวแทนที่จะเป็นแผ่นซ้อนกันเหมือนสปริงแผ่นโลหะแบบดั้งเดิม ยังช่วยหลีกเลี่ยงแรงเสียดทานจากการเสียดสีของแผ่นหลายๆ แผ่น ซึ่งเป็นข้อเสียหลักอย่างหนึ่งของการออกแบบแบบเก่า
สปริงแผ่นเคยปรากฏในรถมอเตอร์ไซค์วิบากในยุคปัจจุบันมาก่อนแล้ว รถวิบากของยามาฮ่ารุ่น YZM250 0WE4 ปี 1992–93 ใช้สปริงแผ่นคอมโพสิตเดี่ยวที่ด้านหลัง โดยส่วนหน้ายึดอยู่ใต้เครื่องยนต์และส่วนหลังยึดติดกับโครงใต้สวิงอาร์ม ดังนั้นเมื่อล้อหลังยกขึ้น สปริงแผ่นก็จะงอเพื่อช่วยในการทรงตัว แนวคิดก็คือการเคลียร์พื้นที่ที่ปกติแล้วจะมีสปริงและโช้คอัพอยู่ ทำให้ทางเดินอากาศเข้าเครื่องยนต์ตรงขึ้น นอกจากนี้ยังติดตั้งโช้คอัพแบบหมุนขนาดกะทัดรัด และรถคันนี้ก็คว้าชัยชนะในการแข่งขันชิงแชมป์ทั่วประเทศญี่ปุ่นทั้งในปี 1992 และ 1993
การออกแบบใหม่ของเรา ซึ่งเปิดเผยในคำขอจดสิทธิบัตรจากบริษัทสัญชาติออสเตรีย อ้างอิงถึงยามาฮ่าและชี้ให้เห็นถึงข้อดีที่คล้ายคลึงกันในแง่ของการจัดวาง แต่ใช้รูปแบบที่แตกต่างออกไป ดังที่แสดงในภาพ เราวางแผ่นสปริงในแนวตั้งเกือบสนิทกับด้านหลังของเครื่องยนต์ เพื่อหลีกเลี่ยงพื้นที่ที่ปกติแล้วจะใช้โดยคอยล์โอเวอร์ (สิทธิบัตรยืนยันว่า แม้ภาพหลักจะแสดงระบบที่ซ้อนทับอยู่บนภาพของรถมอเตอร์ไซค์วิบากทั่วไป แต่สปริงที่แสดงในภาพนั้นจะไม่มีอยู่จริง)

ส่วนบนและส่วนล่างของสปริงแต่ละส่วนถูกยึดแน่นกับปลายของข้อต่อ ข้อต่อด้านบนติดตั้งแบบหมุนได้บนโครงหลักของจักรยาน ในขณะที่ข้อต่อด้านล่างหมุนได้จากขายึดใต้สวิงอาร์ม ผลที่ได้คือ เมื่อสวิงอาร์มเคลื่อนที่ขึ้น สปริงแผ่นคอมโพสิตจะโค้งงอ เพื่อเพิ่มความสามารถในการปรับแต่ง ความยาวของข้อต่อด้านบนสามารถปรับได้โดยใช้เกลียวและปุ่มปรับ ทำให้ง่ายต่อการเพิ่มหรือลดแรงกดในระบบสิทธิบัตรไม่ได้แสดงให้เห็นถึงโช้คอัพสำหรับช่วงท้ายรถ แต่ข้อความในสิทธิบัตรยืนยันว่าโช้คอัพแบบทั่วไปจะถูกนำมาใช้ควบคุมระบบกันสะเทือนด้านหลัง อย่างไรก็ตาม โช้คอัพนั้นจะต้องมีขนาดกะทัดรัดกว่าโช้คอัพหลังแบบปกติ หรือติดตั้งในลักษณะที่แตกต่างออกไป เพื่อให้ KTM สามารถใช้ประโยชน์จากข้อดีของแหนบสปริง ซึ่งส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับพื้นที่ว่างที่ได้มา สิทธิบัตรแนะนำว่าพื้นที่ว่างนี้สามารถนำไปใช้ในการผลิตชิ้นส่วนของระบบส่งกำลัง เช่น กล่องกรองอากาศ ท่อไอดี หรือท่อไอเสีย ให้มีขนาดใหญ่ขึ้นหรือมีประสิทธิภาพมากขึ้น นอกจากนี้ การออกแบบนี้ยังช่วยให้มีความยืดหยุ่นในการจัดวางมากขึ้นในรถจักรยานยนต์วิบากไฟฟ้าในอนาคต

นอกเหนือจากข้อดีด้านบรรจุภัณฑ์แล้ว ประโยชน์อีกประการหนึ่งของระบบนี้คือความสามารถในการปรับแต่ง สิทธิบัตรของเราแสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนความยาวหรือรูปร่างของข้อต่อที่ยึดปลายทั้งสองข้างของสปริงสามารถเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมของระบบกันสะเทือนได้ ในภาพประกอบหนึ่ง (รูปที่ 7 ในสิทธิบัตร) แสดงการจัดเรียงคันโยกที่แตกต่างกันสี่แบบเพื่อเปลี่ยนพฤติกรรมของระบบกันสะเทือนด้านหลัง ได้แก่ การเปลี่ยนจากอัตราที่เพิ่มขึ้น (7a) เป็นอัตราคงที่ (7b) และอัตราสปริงที่ลดลง (7c และ 7d) พฤติกรรมที่แตกต่างกันอย่างสิ้นเชิงเหล่านี้เกิดขึ้นได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนสปริงเอง
เช่นเคย การยื่นขอจดสิทธิบัตรไม่ได้เป็นหลักประกันว่าไอเดียนั้นจะได้รับการผลิตจริง แต่ข้อดีด้านการออกแบบของระบบช่วงล่างท้ายแบบแหนบอาจมีค่ามากขึ้นเรื่อยๆ โดยเฉพาะในอนาคต เมื่อระบบขับเคลื่อนด้วยไฟฟ้าบังคับให้วิศวกรต้องคิดใหม่เกี่ยวกับรูปแบบดั้งเดิมที่ได้รับการพัฒนามาตลอดศตวรรษของรถจักรยานยนต์เครื่องยนต์ลูกสูบ