독립 현가식(independent suspension type)은 비스프링 장치의 비율을 줄이기 위해 바퀴가 제각기 움직이도록 하여 승차감의 개선과 차량 안정성을 위해 개발된 것이다. 독립식은 바퀴가 돌에 부딪혀도 다른 바퀴에는 아무런 영향이 없고, 바퀴가 독립적으로 움직이므로 두 바퀴의 노면 접촉이 항상 최대로 보장된다. 이 형식의 특징은 아래와 같다.
① 바퀴의 상하 움직임에 대한 휠 얼라이먼트(wheel alignment) 변화에 여유가 많다.
② 바퀴의 움직임에 대한 공간을 작게 취할 수 있으므로 엔진룸이나 트렁크룸 등의 레이아웃의 여유가 많다.
③ 스프링 하중량이 가볍기 때문에 승차감이 좋고 바퀴가 좌우 방향으로 요동하지 않아 안정하며 시미가 발생하기 어렵다
*시미(shimmy) : 액슬스티어링이나 앞바퀴 회전축 주위의 진동
④ 타이어와 노면의 접지성이 좋으며 또 연한 섀시 스프링을 사용할 수 있다.
⑤ 연결부분이 많아 구조가 복잡하고 이들의 마모에 의해 휠 얼라이먼트가 변하기 쉽다.
1. 더블 위시본식
2. 맥퍼슨 스트럿식
3. 스윙 액슬식
4. 트레일링 암식
5. 세미 트레일링 암식
6. 멀티 링크식
1. 더블 위시본식
더블 위시본식(double wishbone tpye)은 바퀴와 차체의 연결장치인 컨트롤 암의 모양이 새의 가슴뼈(wishbone, A형)와 닮은 데서 위시본이라 하고, 위시본이 상하 2개(double)로 구성된 것을 더블 위시본이라고 한다. 로어암(lower arm)은 굵고 코일 스프링이 체결되어 있고, 바퀴 쪽은 조향 너클, 프레임(또는 차체)과는 볼 조인트로 연결되어 축을 중심으로 자유롭게 회전하도록 되어있다. 이형식은 2개의 링크기구가 평행사변형적인 운동을 하므로 타이어가 노면과의 접지성이 양호하다는 특징이 있다. 그러나 A모양의 상, 하암을 수평으로 설치하면 요철을 통과할 때 평행사변형의 원리에 따라 타이어가 언제나 안쪽으로 당겨지기 때문에 타이어의 마모가 심하고 트레드 폭이 작아진다는 사실을 알게 되었다.
그 후 어퍼 암의 길이를 로어암보다 짧게 한 SLA(short long arm)형이 개발되었다. 부등길이 링크기구는 일그러진 평행사변형의 움직임이 되므로 타이어가 옆으로 쏠리는 것이 없어지고, 캠버가 변해도 윤거가 변하지 않아 타이어의 마모가 감소된다. 충격은 프레임과 로어암 사이의 코일 스프링과 쇽옵서버(shock absorber)에 의해 흡수되고 전후 좌우의 힘은 상하의 암이 지지한다.
2. 맥퍼슨 스트럿식
맥퍼슨 스트럿식(Macpherson strut type)은 스트럿 어셈블리(쇽옵서버와 코일 스프링을 일체로 조립한 것을 의미함)와 로어암으로 구성되어 있고, 스트럿 어셈블리는 조향 너클과 일체가 되어 바퀴에 장착된다. 스트럿 바(bar) 내부에는 쇽옵셔버가 있으며, 윗부분은 현가 서포트(support)를 통해 차체와 결합되고, 현가 서포트에는 스러스트 베어링이 끼워져 있어 스트럿이 자유롭게 회전하도록 되어 있다. 코일 스프링은 스트럿과 스프링 시트 사이에 설치되고, 스프링 시트는 서포트의 드러스트 베어링과 접해 있다. 차의 무게는 현가 서포트를 통해 차체가 지지하며 조향 할 때에는 조향 너클과 함께 스트럿이 회전하도록 되어 있다.
이 형식은 더블 위시본에 비해 구조가 간단하고 부품수도 적으며 보수가 용이하고 스프링 하중량을 가볍게 할 수 있으므로 접지성 및 승차감이 좋다. 또한 차체가 롤링할 때 높이의 변화가 비교적 작아 바퀴의 상하운동에 대해서도 캠버(camber), 캐스터(caster), 트레드(tread) 변화가 작아 현재 승용차에 널리 쓰이고 있다. 단점으로는 급 선회 시 대지캠버의 변화가 비교적 크며 조향장치의 회전 관성 중량이 약간 크게 되고 바퀴도 바깥쪽으로 기울어지므로 언더 스티어를 일으킬 우려가 있다.
3. 스윙 액슬식
스윙 액슬식(swing axle type)은 스윙 암식(swing arm type)이라고도 하며 같이 중앙부에 차동장치를 고정하고 차축은 좌우 2개로 분할하여 조인트로 연결하고 그곳을 중심으로 바퀴가 상하운동(swing)을 하도록 한 것이다. 이 형식은 차체의 롤링 센터가 높아지므로 선회할 때 차체의 기울어짐이 적고 롤링 강성도 커서 RR차 차량의 뒤바퀴 현가장치로 많이 사용하고 있다.
이 형식을 앞바퀴에 적용하면 바퀴의 상하 운동에 의해 캠버, 트레드가 모두 변하여 횡진동, 조향의 불안정성 및 시미를 쉽게 일으켜 앞바퀴 현가장치로는 그다지 사용되지 않고 있다.
*시미(shimmy) : 액슬스티어링이나 앞바퀴 회전축 주위의 진동
4. 트레일링 암식
트레일링 암식(trailing arm type)은 암의 피벗 축이 자동차의 진행방향과 직각으로 설치된 현가장치이다. 바퀴가 상하 운동을 하더라도 캠버, 트레이드의 변화가 거의 없어 휠 얼라이먼트의 변화와 타이어의 마모가 적고 승차감이 좋다. 그러나 구조상 가로방향의 힘에 대해서는 암의 강성이 작기 때문에 차량 선회시에 발생하는 차체의 이동에 대한 롤 강성은 낮다. 따라서 차가 선회 할 때 차체가 기울어지면 양 바퀴도 기울어지기 때문에 타이어의 횡 미끄럼이 일어나고, 캐스터가 크게 변하므로 조향 핸들의 감각이 노면 상태의 영향을 받고, 급 정차시 피벗 축선이 직선이기 때문에 노즈 다운(nose down)이 크게 일어난다. 이 형시은 FF 차량의 뒤 현가장치로 많이 사용하며 뒷바퀴 구동차에서는 그다지 사용하지 않는다.
5. 세미 트레일링 암식
세미 트레일링 암식(semi trailing arm type)은 스윙액슬식과 트레일링 암식의 중간적인 현가장치이며 독립식 뒤 현가장치로 많이 사용되고 있다. 이 형식은 추진축의 상하 운동이 없으므로 차의 바닥을 낮출 수 있는 장점이 있으나 바퀴가 상하 운동을 하면 트레드, 캠버 및 토우 각도가 변화하므로 차축 2개의 자재이음과 2개의 등속 조인트가 필요하고 구조도 상당히 복잡한 단점이 있다.
6. 멀티 링크식
멀티 링크식 서스팬션(multi link type suspension)은 링크기구를 멀티(복수)로 사용한 것으로 접지성이 양호한 더블 위시본과 승차감이 우수한 트레일링 암식의 잠점을 살린 것이다. 이 형식은 섬세한 충격까지도 조율하여 직진성과 승차감은 물론이고 선회 시에도 탁월한 조정 안정성을 발휘하여 현재 승용차의 리어 서스펜션으로 가장 많이 사용되고 있다.
듀얼 링크식은 2개의 링크(컨트롤 암, 트레일링 암)로 이루어진 로어 암과 앞으로 뻗어 있는 로드 및 스트럿 어셈블리로 되어있다. 타이어로부터의 상하 압력은 스트럿으로, 좌우 압력은 암으로, 전후의 압력은 로드로 각각 받아내는 구조로 FF 차량의 뒤 현가장치로 사용된다.
'기계 공학' 카테고리의 다른 글
| 자동차공학)현가장치의 구성요소 중 현가 스프링 (1) | 2024.01.23 |
|---|---|
| 자동차공학)차축 현가식 현가장치 (1) | 2024.01.21 |
| 자동차공학)현가장치의 종류 (0) | 2024.01.18 |
| 자동차공학)현가장치 자동차의 진동 (1) | 2024.01.16 |
| 자동차공학)현가장치의 기능 및 적용 (0) | 2024.01.14 |
