현가장치란?
현가장치는 Suspension이라고도 하며 자동차가 주행 중 노면으로부터 바퀴를 통하여 받게 되는 충격이나 진동을 흡수하여 차체나 화물의 손상을 방지하고 안락한 승차감을 제공하는데 목적을 두고 연구 개발되고 있다.
현가장치는 구조에 따라 크게 좌우 양쪽 바퀴를 한 개의 차축으로 연결하는 차축 현가식 (Rigid axle suspension)과 서로 독립해서 상하 운동을 하는 독립 현가식(Independent suspension)으로 구분할 수 있다. 굴림 방식, 엔진 배치 방식, 차의 용도, 무게, 배치 공간의 제약 등에 따라 기구학적인 특성을 효율적으로 발휘할 수 있도록 여러가지 형태가 있다.
| 차축 현가식 (Rigid axle suspension) | 독립 현가식(Independent suspension) |
| 양쪽 바퀴를 한 개의 차축으로 연결 | 좌우의 차륜이 각각 독립해서 상하 운동 |
| 내구성이 좋음 | 부품 수가 많아 구조가 복잡, 정비가 어려움 / 가격이 높은 편 |
| 타이어 마모가 적음 | 타이어 마모가 큰 편 |
| 휠 얼라이먼트의 자유도가 적음 | 휠 얼라이먼트의 자유도가 큼 |
| 스프링 하부 중량이 높음 | 스프링 하부 중량이 낮음 |
| 승차감이 좋지 않은 편 | 승차감 좋은 편 |
차축 현가식에는 리프 스프링형 (Leaf spring type), 토션 빔 스프링형 (Torsion beam spring type), 에어 스프링형 (Air srping type)이 있고, 독립 현가식에는 맥퍼슨 스트럿형 (McPherson strut type), 더블 위시본형 (Double wishbone type), 멀티링크형 (Multi link tpye), 에어 스프링 독립현가 가 있다.
차축현가식
리프 스프링형(Leaf spring type)
스프링 강재로 만든 널빤지 모양의 평판을 7~8매 또는 10여 매를 포갠 스프링으로, 겹판 스프링이라고도 한다.
철도 차량이나 자동차의 차체를 지지하는 부분에 사용된다. 가장 긴 금속판을 모판이라고 하고, 양쪽 끝에 스프링 귀를 만들어 지지하게 한다. 이 스프링은 길이가 다른 금속판을 몇 겹으로 겹쳐 만든 완충 장치로, 구조는 간단하지만 승차감과 안정성이 뛰어나다는 장점이 있다. 코일 스프링이 개발되기 전에는 주로 사용되었지만, 개발된 후에는 주로 대형 상용차에만 주로 쓰이고 있다.
토션 빔 스프링형 (Torsion beam spring type)
토션바(torsion bar)라는 막대 모양의 스프링으로 좌우 휠이 연결되어 있으며, 비틀리는 힘에 의해 작용하는 스프링이다. 좌우 휠이 독립적으로 움직이려고 하면 토션바의 비틀리는 힘을 이용해 독립된 움직임을 억제한다. 따라서 차량이 코너링을 돌 때 핸들링이 좋지 않다는 느낌을 받을 수 있다.
하지만 비교적 작은 크기이기에 실내공간 설계에 유리하고 조립이 간단해 값도 저렴한 편이다. 그래서 경차부터 준중형 승용차는 물론 SUV와 수입차까지 수많은 차량에서 토션빔을 사용하고 있다.
에어 스프링형 (Air srping type)
공기 압력을 사용한 현가장치. 공기압이 차량의 서스펜션에 가해지는 질량을 지지하면서 노면으로부터의 충격도 받아낸다. 이 공기압은 전기 혹은 엔진동력으로 에어컴프레서를 돌려 발생시킨다. 서스펜션이 작동하다보면 수시로 공기가 누출될 수 있기때문에 압력이 일정 이하로 떨어지거나 차량의 높이가 어느정도 낮아지게 되면 수시로 컴프레서가 돌아 보충하게 된다.
에어 벨로우즈의 진동절연 능력이 뛰어나서 작은 잔진동은 벨로우즈가 걸러내주기에 우수한 승차감을 제공한다. 또한 공기압 조절을 통해 일정한 차고 유지 및 자유로운 차고 조절이 가능한 것도 장점이지만, 비싼 가격과 내구성이 부족한 것이 단점이다.
독립현가식
맥퍼슨 스트럿형 (McPherson strut type)
GM 출신의 얼 S. 맥퍼슨이 개량한 서스펜션이다. 비교적 부품수가 적고 구조가 단순하다. 공간을 적게 차지하는 편이기에 양산차(전륜 서스펜션)에 많이 쓰인다. Shock Absorber(Damper)를 내장하고 있고, 장착한 지주(Strut)를 세로로 배치하여 위쪽 끝을 차체에 붙이고 아래쪽 끝을 로우암(Low Arm)으로 지탱하는 구조이다.
Damper가 장착되는 지점이 비교적 높아 휠 얼라인먼트를 정확하게 설정할 수 있고, 휠 얼라인먼트 수치의 변화가 적어 노면의 충격을 넓은 범위로 분산할 수 있다.
더블 위시본형 (Double wishbone type)
상하 2개의 V자형의 암이 새의 가슴뼈 모양과 비슷하다고 하여 붙은 이름으로, 수직 방향의 하중을 Spring과 Damper(Shock absorber)가 지지하며 위 아래의 서스펜션암이 차량의 스티어링에서 발생하는 힘을 지지하는 역할을 한다. 조종 안정성, 횡방향에 대한 강성이 매우 우수하여 성능이 뛰어나지만, 비교적 무겁고 공간을 많이 차지하며 가격이 비싼 편이다. 주로 중형 이상의 차량과 스포츠카, SUV에 많이 사용되고 주행성을 강조하는 경우 후륜에도 사용된다.
어퍼(Upper) 위시본과 컨트롤 링크를 없에고 Damper를 그대로 차체에 붙이면 맥퍼슨 스트럿 서스펜션이 된다.
더블 위시본형과 맥퍼슨 스트럿 형 비교 링크
https://indianauto.com/tips/different-types-suspension-systems-nid8301
Different Types Of Suspension Systems: Macpherson Strut, Double Wishbone, Solid Axel
This article is going to provide you with a classification of the three types of suspension system: MacPherson Strut, Double Wishbone and Solid Axel. Read on for more details.
indianauto.com
멀티링크형 (Multi link tpye)
멀티링크는 더블 위시본의 컨트롤 암을 링크로 분해하여, 자동차의 바퀴를 여러 개의 링크로 지지하는 서스펜션의 한 방식이다. 아래 이미지에서 볼 수 있 듯, 기본 구조는 더블 위시본과 비슷하지만, 상하 2개의 암을 가진 더블 위시본과 달리 멀티링크는 독립된 여러 개의 링크로 구성된다.
멀티링크는 복수의 링크에 의해 자유롭게 세팅할 수 있어, 복잡한 움직임이 가능하다. 주로 고급차나 스포츠카에 많이 쓰인다. 국산차 중에서는 제네시스 G80, EQ900, 2세대 현대 에쿠스, 기아 K9, 기아 카니발 등에 탑재되어 있다. 그리고 주로 리어 서스펜션에 적용된다. 이런 장점이 있지만 구조가 복잡하고 부품이 많아 제작비가 비싸고 무게도 많이 나간다. 또 복잡한 구조이기 혹시라도 설계가 잘못되면 큰 문제가 발생할 가능성이 높다.
에어 서스펜션
에어 서스펜션은 압축 공기의 탄력을 이용하여 공기 스프링으로 코일 스프링 대신 차체를 떠받치는 서스펜션 방식이다. 작은 진동도 흡수할 수 있는 장점이 있어 승차감이 좋다. 공기압의 조절로 차고의 높이를 조절할 수 있는 장점이 있으며 차고를 높였을 때는 소프트한 승차감을 낮췄을 때는 단단한 승차감을 느낄 수 있다. BOW의 "뉴 시리즈", 볼보자동차의 '올 뉴 XC90' 등 가격이 비싼 차들에 적용되고 있다.
에어서스펜션 내 스프링의 종류로는 벨로스형, 다어프램형 등이 있는데, 벨로스형은 오로지 상하방향의 충격을 흡수하도록 개발되었고, 횡방향에 대한 강성이 매우 낮았다. 다이어프램형은 횡방향에 대해서도 복원력을 갖고 있어서 상하좌우 어느 방향의 충격도 흡수할 수 있게 되었다.
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