제작 돌아보기 - 현가장치1

[22 이영대]

현가장치 파트에서는 암, 벨크랭크, 쇽에 대해서 이야기해보겠습니다.

1. 암 제작

1) 스페리컬 베어링

https://cad.timken.com/item/metric-spherical-bearings/s-spherical-bearings-metric-ptfe-liners-available-/com-m6t?plpver=1018

Part Number COM-M6T, Aurora Bearing COM-M Series Spherical Bearings - Metric (PTFE Liners Available) On The Timken Company

 제품은 Aurora사의 COM-M6T입니다. 오로라 베어링을 굳이 자작차인들이 고집하는 이유는, 시중에 나와있는 베어링들이 대부분 유격이 심하기 때문입니다.  오로라 베어링은 구하기가 어려워서 보통 공구를 하거나 하는데요, 요즘에는 컨텍조차 어려운거 같습니다. 답장이 몇개월 뒤에 온다고 그러네요... 그래서 요즘에 상위권 팀들도 오로라 베어링을 사용하지 않는 것으로 알고 있습니다. 국민대 같은 경우에는 THK 베어링을 여러개 사두고 계속 유격을 체크하면서 교체하면서 사용한다고 합니다. 23년도 같은 경우에는 아크 카페에서 중고 베어링을 구한다는 글을 올려두니, 국민대에서 연락이 와서 구매해서 사용했습니다. 단가는 하나에 만 원에 샀습니다. 보통 이 이상은 안 받는거 같으니 참고하시길 바랍니다.

2)스페리컬 베어링 하우징

 스페리컬 베어링을 암에 고정해주는 부품입니다. 두께는 용접을 쉽게 하기 위해서 암 파이프와 동일하게 설계합니다. 하우징을 설계할 때는 베어링의 요동 각도 안에서 간섭이 나지 않게 끔 해야합니다. 

https://place.map.kakao.com/209572749

광진정밀

 선반 가공은 학교 근처에 있는 광진정밀에 맡겼습니다. 개당 만원 이었던거 같네요. 맡길 때는 베어링을 가져가서 꽉 끼게 공차를 맞춰달라고 부탁하면 됩니다. 베어링을 여유있게 사야겠죠?

 스페리컬 베어링 하우징은 당시 섀시팀을 많이 괴롭혔던 금쪽이입니다...ㅠㅠ. 공차 관련해서 고민이 많았었습니다. 처음에는 아크톡방의 조언에 따라 H7 공차로 맞춰달라고 했었는데 막상 베어링을 압입해보니 너무 헐렁했습니다. 접착제를 써볼까도 했지만 불안해서 결국 베어링을 같이 가져가서 꽉 끼게 해달라고 부탁드렸습니다. 이번에는 반대로 베어링이 헐렁거리지 않았지만 볼이 굉장히 뻑뻑했습니다. 볼트를 끼워서 돌려야지 간신히 돌아가는 정도? 당시에는 이렇게 되면 안되는거 같아 여러 노력을 해봤지만, 베어링이 움직이지 않게하면서 볼의 움직임이 자유롭게 만드는 방법을 찾을 수는 없었습니다. 일단 다른 일도 있으니 최대한 덜 뻑뻑하게 만드는 방향으로 암을 제작했었습니다. 대회가 끝나고 오피셜 분들께 조언을 구해보니, 결론적으로는 뻑뻑하게 해도 괜찮다고 합니다. 어차피 차량 부품의 무게도 크고, 무엇보다 모멘트암이 엄청 길기 때문에 볼의 뻑뻑함이 현가 장치의 움직임을 방해할 정도는 아니라고 하네요. 그리고 스페리컬 베어링 하우징은 용접을 치게 되면 공차가 더 뻑뻑해지는 효과가 있습니다. 이것을 고려해서 공차를 지정하기는 좀 어렵고 조금 줄어들어도 베어링 넣는데는 문제 없으니 참고만 하시길 바랍니다.

 베어링을 압입할 때는 바이스를 사용하게 됩니다. 이때 좀 조심하셔야 하는데, 베어링이 기울어져서 들어가게 되면 볼 부분이 약간 파손될 수가 있습니다. 그러니 천천히 바이스를 돌리면서 베어링이 똑바로 들어가는지 확인하셔야 합니다. 영상을 보시면 베어링을 누르기 위한 원통 모양을 부품도 따로 가공하셔야 합니다. 압입할때 볼을 누르면 안되기 때문에 그렇습니다. 

https://blog.naver.com/gimdeok/10110830872

로드엔드, 스펠리칼 플레인

 다른 방법으로는 구멍용 스냅링을 사용하는 방법도 있습니다. 이 방법을 쓰면 베어링이 움직이지 않게 하면서도 볼이 뻑뻑하지 않게 할 수 있습니다.  또 다른 방법으로는 접착제를 사용하는 방법도 있습니다. (아주대가 이렇게 한다고는 하는데 문제는 없다고 하네요. 개인적으로는 좀 불안해서 비추합니다.) 이 때 아무 접착제만 사용하면 안되고, 축혈부 고강도 록타이트를 사용해야합니다. 풍동에도 하나 있는데요, 이게 단종이 되가지고 아껴써야합니다.

3) 로드앤드 

https://m.navimro.com/g/41423

로드엔드 (JMT/숫나사 mm치수), JMC, 41423 - 나비엠알오

 로드앤드는 많이들 사용하는 잘만정공의 무급유 로드앤드를 사용했습니다. 그러나 로드앤드 사용은 강력히 비추합니다. 너무 잘휘어요. 또 휘어서 교체하려고 하면 암 지그 다시 꺼내서 길이 맞추고 하면 매우 번거롭습니다. 실제로 로드앤드를 교체한적이 많았어서 시간을 많이 잡아먹었습니다. 꼭 로드앤드말고 전부 스페리컬 베어링을 사용하시길 바랍니다. 가격 차이도 거의 안 나요.

 암을 달아주고 항상 아래를 받쳐주었는데도 가끔 보면 또 휘어있더라구요.

4) 로드앤드 인서트 (로드앤드 하우징/버섯머리 부싱)

 로드앤드를 암에 끼우기 위한 부품입니다. 선반 가공으로 제작했고, 개당 만원이었습니다. 탭은 가격 이슈로 직접냈는데, 이게 손으로 하다보니 정확하지는 않습니다. 약간 비스듬하게 들어갈 때가 있어서 심혈을 기울여야 합니다. 로드앤드와 인서트 사이에는 너트를 하나 넣어서 이중너트로 풀리지 않게 처리를 해주어야 합니다. 유격도 없애는 효과도 있습니다.

5) 멍텅구리 베어링

 암을 용접할 때는 스페리컬 베어링 부분을 고정해야 하는데, 베어링은 열을 받으면 기능이 매우 저하되기 때문에 알루미늄으로 베어링 역할을 대신할 부품이 있어야 합니다. 이것을 멍텅구리 베어링이라고 합니다. 멍텅구리 베어링은 공차까지는 맞출 필요는 없습니다. 멍텅구리 베어링이 남은게 있긴 한데, 재활용한거라 높이가 안 맞기도 하고 약간 헐렁거리기도 해서 새로 제작하길 바랍니다.

6) 암 지그

 암을 용접할 때 필요한 지그입니다. 암의 로드앤드와 스페리컬 베어링을 철판에 고정한뒤 알따기한 파이프를 맞추어 보며 암을 제작하게 됩니다. 암에 뚫려있는 세 구멍이 스페리컬 베어링과 로드앤드가 볼트로 고정될 부분입니다. 로드앤드 볼은 암 파이프보다 두께가 작기 때문에 아래 받쳐줄 부싱이 필요합니다. 스페리컬 베어링은 멍텅구리 베어링으로 대체합니다. 사각형 모양의 구멍은 파이프를 고정하기 위한 케이블타이가 들어갈 구멍입니다. 창원대 SKID 블로그에서 보고 괜찮은거 같아서 도입했습니다.

출처: 강민호님 블로그

 다른 방법으로는 알루미늄으로 파이프를 고정하기 위한 틀을 만드는 방법도 있습니다. 정확도는 매우 올라가겠지만, 가격이 문제입니다. 

 암 지그를 제작할 때는 앞뒤 표시와 어디 암 지그인지를 꼭 표시해주도록 합시다. 생각보다 구별이 쉽지가 않습니다... 이거 때문에 허구한 날 노트북으로 다시 확인하고 그랬던 기억이 있네요. 프론트 어퍼/프론트 로워/리어 어퍼/리어 로워 구분 물론이고, 왼쪽 것인지 오른쪽 것인지도 표시해주어야 합니다. 가령, 왼쪽 프론트 로워암을 제작한 다음 오른쪽 프론트 로워암을 제작하고 싶다면 암 지그를 뒤집으면 됩니다. 그런데 이게 꽤 헷갈려서 표시를 해두기를 권장합니다. 예를 들어, 지그에 각각 FU(FRONT UPPER)/FL/RU/RL 이렇게 레이저커팅으로 글자를 새겨두고, 글씨가 똑바로 보이는 쪽이 모두 왼쪽 암이 되게하면 구별이 쉬울거 같습니다. 지그를 받고 구별을 해서 표시를 해두는 것은 매우 어렵습니다. 레이저커팅 단계에서 표시를 해두기를 바랍니다. 저는 깜빡하고 뒤집는것을 깜빡해서 한쪽 암만 2개씩 만든 기억이 있었습니다 하.... 지금 와서 생각해보면 그냥 암을 뒤집어서 써도 됐을까? 생각도 들지만 그래도 다시 만드는게 맞는거 같기는 합니다.

 암 지그는 휘지 않게 평평한 곳에 눕혀 보관해줍니다. 실제로 잘못 보관하면 휩니다.

7) 암 보강대와 힌지

 암 보강대는 따로 지그를 제작하지 않았습니다. 사실 제작했어야 했는데 정신이 없었는지 깜빡했습니다... 22년도에도 지그 없이 잘 제작했다고 하니 일단은 시간도 없으니 강행했습니다. 파이프의 센터라인을 자로 표시해주고 보강대를 위치에 맞추어서 용접해주었습니다. 다시 생각해보면 정말 아쉽네요. 이거 때문에 현가가 많이 틀어졌겠다는 생각을 합니다. 힌지가 없으면 지그가 없어도 상관이 없는데... 암 보강대 넓이같은 경우에는 23년도에는 좀 작았다는 생각이 듭니다. 암 강성을 위해서 적당히 크기를 키우는 것이 좋을거 같습니다.

출처: 강민호님 블로그

https://m.blog.naver.com/mlee4859kmh/221245812321

금오공대 공주대 연합 자작자동차 동아리 오토매니아 포뮬러 차세우기, 업라이트 조립

 암 보강대에 힌지가 달리는 위치를 고정하기 위해서 저렇게 구멍을 뚫었었는데, 레컷은 크기가 작아질수록 더 정확도가 떨어지는 거 같아 그냥 크게 구멍 하나 뚫는 것이 나을거 같기도 합니다. 저렇게 구멍을 2개 뚫는다고 고정이 잘되는거 같지도 않고...

8) 토 컨트롤 바 힌지

 토 컨트롤 바는 지금 생각하면 기억이 안 나는데, 지그에 토 컨트롤 바 힌지를 고정할 구멍을 안 뚫어놔서, 도면을 프린트 해와서 직접 구멍을 뚫어줬던 것으로 기억합니다(프레임 지그 간섭 해결한 방법이랑 같습니다.). 위 사진처럼 아래 힌지를 먼저 용접해주고, 위 힌지는 부싱과 로드앤드를 사이에 끼우고 볼트로 체결해준다음 용접해주었습니다. 

 하지만 토 컨트롤 바 힌지는 원래 암에 달면 안됩니다! 반드시 프레임에 다시길 바랍니다. 암이 차량의 횡력을 견디지 못하고 파손될 수 있다고 합니다.

9) 알따기 및 용접

 알따기를 하실 때는 빈틈이 거의 없게 완벽하게 하셔야 합니다. 로드앤드 인서트가 들어갈 부분도 완전 틈이 없게 평평하게 다듬어야 합니다. 작업 당시에는 알따기를 잘하는 사람에게 시켜야 한다는 강박 때문에 헌내기들에게 시키려고 한 경향이 있었던거 같은데, 다시 생각해보니 생각보다 어렵지는 않은거 같습니다. 새내기들 연습도 시킬 겸 맡겨주도록 합니다. 그래도 검사는 깐깐하게 해야겠죠?

 용접은 인서트 부분을 먼저 용접한 다음에 스페리컬 베어링을 용접해줍니다. 그다음에 암 보강대(?)와 힌지 등을 용접해주면 됩니다. 베어링 하우징과 인서트를 용접할 때는 모든 부분 꼼꼼하게 용접을 해주어야 합니다. 잘못하면 암이 부러지는 수가 있어요.