201325113 오종민 현가장치(서스펜션) 레포트!!!!!

[종민이]

현가 장치!!!! (서스펜션)

[ suspension ]

 

자동차의 구조장치로서 노면의 충격이 차체나 탑승자에게 전달되지 않게 충격을 흡수하는 장치.

서스펜션

현가장치(懸架裝置)라고도 한다. 쇼크업소버, 스프링, 서스펜션암 따위가 주요 구성 요소이다. 노면에서 발생하는 충격이 차체나 탑승자에게 직접적으로 전해지지 않게 충격을 흡수하는 기능과 타이어를 노면에 확실하게 접지시키는 기능이 주요한 역할이다. 따라서 이 장치는 탑승자의 승차감과 차량의 조종성 및 안정성에 큰 영향을 끼친다.

구조에 따라 여러 방식으로 나누며, 가장 일반적인 것은 스트럿 방식이고 그밖에 더블 위시본 방식, 멀티식 따위가 있다. 보통 금속판과 쇼크업소버로 충격을 흡수하는데, 쇼크업소버는 흡수 특성을 전자적으로 제어하는 '전자제어 서스펜션'이 개발되어 쓰이고 있고, 금속판 대신 공기판을 이용하는 '전자제어 에어서스펜션'도 쓰인다. 또 판과 쇼크업소버 대신 응답성이 뛰어난 유압 시스템을 채용하고, 컴퓨터로 주행 상태에 맞게 차체의 진동을 제어함으로써 주행 안정성과 조종 안정성을 꾀하는 '액티브 서스펜션'도 있다.

장착 부위에 따라 앞바퀴에 장착되는 것과 뒷바퀴에 장착되는 것으로 나누기도 하며, 앞바퀴에는 스트럿 방식, 뒷바퀴에는 리지드 액슬(rigid axle:고정차축)과 독립식 서스펜션(IRS:Independent Rear Suspension) 이 많이 쓰인다.

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'진동완화' 쇼크 업소버ㆍ'흔들림 방지' 스태빌라이저 구성
승용차는 독립 현가장치 사용…타이어 마모 빨라 '단점'

현가장치(Suspension)는 차축과 차체를 연결하여, 주행할 때 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격을 차체에 직접 전달되지 않도록 함으로써 차체나 하물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치입니다. 현가장치는 노면에서 받는 충격을 완화하는 섀시 스프링과 섀시스프링 자유진동을 억제해 승차감을 좋게 하는 쇼크 업소버(Shock absorber) 및 자동차가 옆으로 흔들리는 것을 방지하는 스태빌라이저(Stabilizer) 등으로 구성되어 있습니다.

흔히 `쇼바'라고 부르는 것은 일본식의 잘못된 발음이며 정확한 명칭은 `쇼크 업소버'입니다. 쇼크 업소버는 노면에 의해 발생된 진동을 재빨리 흡수해 승차감을 향상시키고 동시에 진동을 흡수하는 스프링의 피로를 줄이기 위해 설치하는 장치입니다.

초기의 쇼크 업소버는 고체끼리의 마찰 저항을 이용하거나, 감쇠력을 가지는 고무를 이용한 것 등 여러 가지 방식이 사용됐지만, 내구성, 저항치의 제어, 저항의 절대치 등에 문제가 있어 현재는 액체의 점성저항을 이용한 오일식(액체식) 쇼크 업소버가 널리 보급되어 있습니다.

쇼크 업소버가 자동차 상하진동을 완화시켜주는 역할을 한다면, 스태빌라이저는 자동차의 차체가 좌우로 기우는 것을 줄이기 위해 장착하는 안정장치입니다. 자동차는 곡선주로를 선회할 때 원심력 때문에 차체가 기울어집니다. 이 때 스태빌라이저는 두 바퀴를 잡아주는 역할을 해 한쪽으로 쏠리는 것을 막아줍니다.

이렇게 현가장치는 구동 바퀴에 발생하는 구동력이나 제동할 때에 각 바퀴의 제동력을 차체에 전달함과 동시에 선회할 때의 원심력에도 견디고, 각 바퀴를 차체에 대해 바른 위치로 지지하는 역할을 합니다.

현가장치는 자동차가 노면에서 받는 충격을 완화하기 위해 상하 방향으로 움직일 수 있는 상태 결합이 필요하며, 바퀴에 발생하는 구동력, 제동력 및 선회할 때 원심력에 견딜 수 있도록 수평 방향으로도 강한 결합이 필요합니다.

현가장치는 일반적으로 승차감이나 조종성을 중요시하는 승용차에는 앞쪽에는 독립 현가장치를, 버스나 트럭은 앞뒤 모두 일체 차축 현가장치를 많이 사용합니다.

독립 현가장치(Independent Suspension)는 각 바퀴가 노면 상황에 따라 각각 움직이게 해 승차감과 안정성을 향상하는 방식입니다. 독립현가장치는 바퀴에 발생하는 제동력이나 선회 구심력(Cornering Force)은 모두 서스펜션 암이 지지하고, 스프링은 수직방향의 하중만을 지지하는 구조로 되어 있는 위시본(Wishbone)형식과 조향 너클(Steering Knuckle)과 쇽 업쇼버가 일체화된 맥퍼슨(Macpherson)형식으로 구분되는데 최근 자동차업체들은 대부분 맥퍼슨 형식을 채택하고 있습니다.

독립현가장치는 승차감이 좋다는 장점이 있고 충격을 각 스프링이 나눠서 흡수하기 때문에 작은 스프링을 사용할 수 있습니다. 하지만 구조가 복잡하고 정비가 어렵다는 단점이 있으며, 바퀴 상하운동으로 타이어가 빨리 마모된다는 단점이 있습니다.

일체 차축 현가장치(Solid Axle Suspension)는 일체로 된 차축에 양바퀴가 설치되고 다시 그것이 스프링을 거쳐 차체에 설치된 형식으로 버스, 트럭은 앞 뒤 차축에, 승용차는 일부 뒤 차축에 주로 사용됩니다. 스프링은 일반적으로 평행판 스프링 형식이 사용되고 이외에 코일스프링, 공기스프링, 토오션 바 스프링 등이 사용됩니다. 일체 차축현가장치는 부품수가 적고 구조가 간단ㆍ선회할 때 차체 기울기가 적다는 것이 장점입니다. 하지만 독립형에 비해 승차감이 좋지 않다는 것이 단점입니다.

자동차에는 많은 부품들이 있지만 현가장치 또한 중요한 역활을 한다.

예를들면 차체가 쏠리는 것을 방지한다거나, 엔진 미션 동력을 전달할때 진동을 줄여준다

이렇게 많은 차체 부품들이나 하는 역활을 다 알지는 못해도

하나씩 기본적인 정보를 알고 운행을 한다면 정비나 기본운행에 도움이 될것이다.

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. 현가 장치의 역할

현가장치(suspension system) 는 자동차가 주행 중 노면으로부터 바퀴를 통하여 받게 되 는 충격이나 진동을 흡수하여 차체나 화물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하며 , 차축을 차체 또는 프레임에 연결하는 장치이다

2. 현가장치의 종류

3. 현가장치 구비조건

1) 노면에서의 충격을 흡수 완화하기 위하여 상하 방향으로 연결 되어야 한다.

2) 바퀴에 생기는 구동력, 제동력, 선회할 때 원심력을 이겨내기 위하여 수평방향의 연결이 견고하여야 한다.

4. 일체차축 평행 판스프링 현가장치

1) 구조: 일체로 된 차축에 양바퀴가 설치되고, 차축이 판스프링을 거처 차체에 선치된 형식이며 판스프링, 새클, 새클핀, U볼트, 리바운드 클립 등으로 구성되어 있고 주로 대형 차량에 많이 사용한다.

2) 구성 부품

① 판 스프링: 띠모양의 스프링 강

② Spring Eye: 주스프링 판 양 끝에 새클핀 삽입자리

③ Center Bolt: 판 스프링의 중앙구멍에 설치되는 볼트로 판스프링을 묶어주고 중심을 잡아주는 역할

④ Span: 주 스프링 아이의 중심간의 거리

⑤ Shackle: span의 길이를 가능케 하는 역할하며 주로 주스 프링 한쪽에만 설치되며 종류는 고무 부시새클, 나사새클, 청동 부시새클 등이 있다

⑥ Rebound Clip : Rebound 할 때 판이 각각 흩어지는 것을 방지하여 판간 마찰이 일어날 때 마모 방지

⑦ U-볼트: 차축과 판스링 사이를 고정

⑧ 쇽 업소버(shock absorber)

▶ 역할 = 쇼크 업소버는 스프링이 받는 진동을 흡수·완화하여 승차감을 좋게 하기 위하여 설치된다 . 이것은 스프링의 피로를 작게 하고, 스프링의 상하 운동 에너지 를 열로 변환시켜 진동을 감쇠시키며 , 고속 주행시 정지성을 증가시켜 조종 안정성을 준다. 그림과 같이 가늘고 긴 실린더, 피스톤, 오일 오리피스, 오일 등으로 구성되어 있으며, 스프링이 압축되었다가 원위치로 되돌아올 때 작은 구멍을 통과하는 오일의 저항으로 진동을 감쇠시키는 감쇠시키는 단동식과, 압축시킬 때에도 감쇠 작용을 하도록 한 복동식이 었다

▶ 작동형식 : 단통식 = 한쪽 행정에 만 작동. 복통식 = 양쪽 행정에 작동

▶ 종류 : 통형. 레버형, 개스형

5. 일체 차축 옆 방향 판스프링 현가장치

그림과 같이 스프링의 가운데를 프레임에 고정하고 , 양 끝은 새 클로서 차축에 설치되어 있는 형식이다 . 이 형식은 차축의 위치를 정하기 위한 별도의 장치가 있어야 한다

6. 독립현가 Wish bone 형식

독립현가장치는 차축을 분활하여 양쪽 바퀴가 서로 관계없이 움직이게 하여 승차감이나 안전성이 향상되도록 한거이며, 위시보운 형식은 위아래 콘트롤 아암, 에 코일 스프링, 조향너클, 쇽업소오버 등으로 구성되어 있다

) 구조: 맥퍼슨 형식은 쇽업소오버(스트러트바) 내부에 코일스프링, 너클암이 설치되고 스트러바아 위쪽은 인슐레이터로 차체에 지지되고 아래쪽은 로워암, 크로스멤버로 통해 차체에 지지되며 요 근래에는 승용차에 많이 사용되고 있다 2) 구성부품 ▶코일 스프링;코일 스프링은 스프링 강의 둥근 막대를 코일 모양으로 감아서 만든 것으로, 외력을 받을 때 판 스프링은 구부러지는 데 비해 코일 스프링은 비틀려 진다. 따라서, 에너지 흡수력이 판 스프링보다 크고 스프링 작용이 유연하기 때문에 주로 승용차에 쇽 업쇼버와 결합하여 많이 사용되고 있다.

▶ 스트러트 바=로워암을 지지해주고 캐스터를 조정하는 기구

▶ 스테빌라이저= 선회시 차체의 롤링 및 평형유지(비틀림 반동 에너지 작동)

▶ 스트러트 어셈블리 : 하나의 튜브에 안쪽에는 쇽업소버, 바 같쪽에는 코일 스프링, 아래 부분에는 너클이 연결된다 .

6. 독립현가 Wish bone 형식

독립현가장치는 차축을 분활하여 양쪽 바퀴가 서로 관계없이 움직이게 하여 승차감이나 안전성이 향상되도록 한거이며, 위시보운 형식은 위아래 콘트롤 아암, 에 코일 스프링, 조향너클, 쇽업소오버 등으로 구성되어 있다

7. 독립현가 트레일링 링크 암식: 서스펜스 멤버와 트레일링 암에 의하여 지지되고 진동흡수완화

8. 독립현가 스윙차축식: 레디어스 로드에 의해 너클 지지되고 진동흡수완화

9. 독립현가 장치 장단점

1) 스프링 아래부분의 질량이 적어 승차감이 좋다

2) 바퀴의 시미현상이 생겨도 로드홀딩 (rold holding)이 좋다

3) 유연한 스프링을 사용하고 좌우 바퀴가 별개로 작동되어 승차감이 좋다

4) 구조가 복잡하고 관절 부분이 많으므로 바퀴의 정렬이 틀려지기 쉽다

5) 바퀴의 상하 운동때 윤거와 정렬 상태가 변화 하므로 타이어 마멸이 빠르다

10. 공기 현가장치

1) 개 요

이 형식은 압축 공기의 탄성을 이용한 것이며, 공기 스프링, 레벨링 밸브, 공기 저장 탱크, 공기 압축기로 구성되어 있다. 이 형식의 특징은 다음과 같다.

① 하중 증감에 관계없이 차체 높이를 항상 일정하게 유지하며 앞･뒤, 좌･우의 기울기를 방지할 수 있다.

② 스프링 정수가 자동적으로 조정되므로 하중의 증감에 관계없이 고유 진동수를 거의 일정하게 유지할 수 있다.

③ 고유 진동수를 낮출 수 있으므로 스프링 효과를 유연하게 할 수 있다.

④ 공기 스프링 자체에 감쇠성이 있으므로 작은 진동을 흡수하는 효과가 있다.

2) 구조 및 기능

① 공기 압축기(air compressor)：이것은 엔진에 의해 V벨트로 구동되며 압축 공기를 생산하여 저장 탱크로 보낸다.

② 서지 탱크(surge tank)：이것은 공기 스프링 내부의 압력 변화를 완화하여 스프링 작용을 유연하게 해주는 것이며, 각 공기 스프링마다 설치되어 있다.

③ 공기 스프링(air spring)：공기 스프링에는 벨로즈형(bellows type)과 다이어프램형(diaphram type)이 있으며, 공기 저장 탱크와 스프링 사이의 공기 통로를 조정하여 도로 상태와 주행속도에 가장 적합한 스프링 효과를 얻도록 한다.

④ 레벨링 밸브(leveling valve)：이 밸브는 공기 저장 탱크와 서지 탱크를 연결하는 파이프 도중에 설치된 것이며, 자동차의 높이가 변화하면 압축 공기를 스프링으로 공급하거나 배출시켜 자동차 높이(車高)를 일정하게 유지시킨다.

[느르사이]

자료를 많이 찾으셨군요.튜닝에 관심이 많군요,

[종민이]

네 존경하는 교수님~ 항상 열정이넘치시니 제자도 열정이넘치네요