자동차공학)차축 현가식 현가장치

차축 현가식(rigid axle suspension type)은 좌우 바퀴를 1개의 차축으로 연결시킨 형식이며 차체와는 스프링으로 연결되어 있다. 이 형식은 강도가 크고 구조가 간단하며 보수도 용이하기 때문에 대부분의 버스나 트럭의 앞뒤 현가장치, 일부 승용차의 뒤 현가장치에 사용되고 있다.

이 형식은 바퀴의 상하 움직임에 대한 트레드(윤거, tread)와 캠버(camber)가 변하지 않아 휠 얼라이먼트의 변화가 작고 따라서 타이어의 마모도 적으며 차가 선회할 때 차체의 기울어짐도 작은 장점이 있으나, 스프링 하중량이 커서 앞바퀴에 시미(shimmy)가 일어나기 쉬워 승차감이 좋지 않은 단점이 있다. 롤링센터(rolling cneter)는 높아 선회 주행 시에 차체의 기울어짐이 적어 안정하다.

*시미(shimmy) : 액슬스티어링이나 앞바퀴 회전축 주위의 진동

*롤링 센터 : 차가 코너링 시 한쪽으로 쏠리는 것을 롤 현상(rolling)이라 하고, 롤링은 롤 축(roll axis)을 중심으로 일어난다. 롤 축은 앞바퀴의 롤 중심과 뒷바퀴의 롤 중심을 잇는 선이다.

 

1. 판 스프링식

2. 코일 스프링식

3. 링크식

4. 토션 빔식

 

1. 판 스프링식

판 스프링식(leaf spring type)은 주행 중 도로면에서 받는 진동이나 충격에너지를 판 스프링으로 흡수하는 방식이다. 이 형식은 강도가 크고 구조가 간단하기 때문에 대형트럭이나 버스 등에 많이 사용되고 있다. 판 스프링은 차체와 평행하게 설치한 평행판 스프링식과 횡치판 스프링식이 있으나 일반적으로 평행판 스프링식을 많이 사용하고 있다.

평행판 스프링은 평행판 스프링을 차축 아래에 설치하는 언더행 서스펜션(under-hang suspension)과 차축 위에 설치하는 오버행 서스펜션(over-hang suspension)이 있으며, 지상높이(ground clearance)를 낮게 하기 위해서는 언더행 현가 방식을 사용한다.

<판 스프링>

 

2. 코일 스프링식

코일 스프링(coil spring)을 사용한 차축 현가식은 승용차의 뒤 차축에 많이 사용되고 있다. 그러나 승차감이나 안정성을 요구하는 차에서는 코일 스프링만으로는 차축을 지지할 수 없으므로 차체와 차축 사이에 횡방향으로 래터럴 로드(panhard rod or lateral rod)를 설치하여 횡 방향으로 움직이는 것을 지지하고 있다. 따라서 이 형식은 차축이 받는 반동 회전력이나 전후방향의 힘은 컨트롤 로드를 통해 차체에 전달되고, 횡방향 힘은 레터럴 로드를 통해 차체에 전달하는 구조로 되어 있다.

 

<코일 스프링>

 

3. 링크식

링크식(rink type)은 차체를 지지하는 코일 스프링 이외에 차의 앞뒤 방향으로 1개 또는 상하 2개의 링크(혹은 트레일링 암)를 좌우에 1개씩 가지고 바퀴와 횡 하중을 지지하는 방식이다. 코일 스프링은 차체의 상하 하중의 힘만 받치고 있기 때문에 링크를 사용하여 전후 하중을 받는 동시에 차축을 스윙시키는 역할을 가지게 한 것이다.

이 형식은 링크에 의해 차축의 위치가 결정되며, 차축이 일체로 되어 있기 때문에 스프링 하중량이 커진다는 점과 좌우 바퀴가 독립적으로 상하 운동을 할 수 없기 때문에 승차감이 나빠지는 단점이 있다. 여기에는 3링크, 4링크, 5링크 서스펜션 등이 있다.

 

1) 3링크 서스펜션 : 강도, 내구성이 우수한 단조제의 로어암 및 횡 하중을 지지하는 래디얼 로드로 구성된 링크기구와 코일 스프링을 조합한 것으로서 승차감 및 조정 안정성이 우수하다.

 

2) 4링크 서스펜션 : 뒤 차축 현가식에 사용되며 컨트롤 암을 액슬의 상하로 배치하여 그 전단을 차체(body)의 핀까지 조인트 하면 리어 액슬 주위에 변형의 평행사변형이 생기고, 컨트롤 암의 선단을 중심으로 액슬이 상하 운동을 한다. 어시스트 링크(assist link)는 로어 컨트롤 암과 액슬을 연결하여 적절한 롤 강성을 부여하기 위한 것으로서 조정 안정성 향상에 도움이 된다.

 

3) 5링크 서스펜션 : 4링크 서스펜션의 어퍼 및 로우 컨트롤 암에 가하여, 횡하중을 지지하는 래터럴 로드를 장착한 서스펜션 시스템이다.

 

4. 토련 빔식

토션 빔식(torsion beam type)은 토션 바식(torsion bar type) 혹은 액슬 빔(axle beam)이 비틀림에 견디므로 토션 빔 액슬식이라고도 한다. 이 형식은 전후 방향의 움직임에 대응하여 트레일링 암이 잇고 횡방향에 대해서는 래터럴 로드가 대응한다. 액슬 빔 내부의 토션 바는 선회 시 트레일링 암의 비틀림을 보정해 주는 역할을 하므로 차체의 기울어짐을 억제하고 캠버의 변화가 적어 승차감이 좋다 구조가 간단한 것과 무엇보다도 공간을 차지하지 않는다는 것이 최대의 장점이다. 주로 FF 차량의 뒤 현가장치에 사용한다.

 

<출처 : 위키 백과사전>