자동차 서스펜션의 구조, 역할, 종류와 설계특성

이미지 출처: 넥센타이어 홈페이지

 

 

자동차 서스펜션은 차량 설계의 중요한 구성 요소이며 안전하고 편안하며 효율적인 운전 경험을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다. 서스펜션 시스템은 차량이 다양한 유형의 도로 표면을 접할 때 발생하는 힘과 움직임을 관리하는 역할을 합니다. 이번 글에서는  자동차 서스펜션의 구조와 역할에 대해 알아보고, 서스펜션의 구성 요소, 기능, 유형, 디자인에 영향에 미치는 요소 등을 다뤄보겠습니다.

 

자동차 서스펜션의 구조

자동차 서스펜션 시스템은 안락한 승차감과 운전 성능을 제공하기 위해 설계된 복잡한 시스템입니다. 다양한 종류의 차량에 따른 서스펜션 시스템 설계에 차이가 있지만 기본적인 구성 요소 와 구조는 유사한 모습을 갖습니다.

스프링: 스프링은 서스펜션 시스템의 주요 구성 요소 중 하나입니다. 바퀴가 도로에서 요철이나 요철을 겪을 때 에너지를 흡수하고 상쇄합니다. 서스펜션 시스템에 사용되는 스프링에는 코일 스프링과 판 스프링의 두 가지  유형이 있습니다.

 

코일 스프링: 코일형 강철로 만들어진 나선형 스프링으로 압축과 팽창을 통해 에너지를 흡수하고 방출하여 타이어와 도로 사이의 접촉을 유지하는 데 도움을 줍니다.

 

판 스프링: 판 스프링은 여러 겹의 곡선 스프링 강철로 구성됩니다. 이는 일반적으로 트럭 에 사용되며, 오래전 차량의 ​​리어 서스펜션에 사용되었습니다.

 

충격 흡수 장치(댐퍼): 댐퍼라고도 알려진 충격 흡수 장치는 스프링과 함께 작동하여 서스펜션 시스템에서 생성되는 진동과 진동을 제어합니다. 이는 타이어와 도로의 접촉을 유지하고 편안한 승차감을 보장하는 데 필수적입니다.

컨트롤 암: A-암 또는 위시본이라고도 불리는 컨트롤 암은 일반적으로 독립 서스펜션 시스템에 사용됩니다. 서스펜션 부품을 차량 프레임에 연결하고 바퀴의 움직임을 제어합니다.

부싱: 부싱은 차량 프레임에서 서스펜션 부품을 분리하는 고무 또는 폴리우레탄 구성 요소입니다. 소음과 진동을 줄이고 서스펜션 구성 요소의 움직임을 제어할 수 있습니다.

스웨이 바(안티롤 바): 스웨이 바는 코너링 중 차체 롤링을 최소화하는 데 사용됩니다. 이는 차축의 왼쪽 및 오른쪽 바퀴를 연결하고 한쪽에서 다른 쪽으로 힘을 전달하여 회전할 때 차량이 기울어지는 경향을 줄입니다.

스트럿: 스트럿은 충격 흡수 장치와 코일 스프링을 단일 장치로 결합한 통합 구성 요소입니다. 일반적으로 전륜 구동 차량과 일부 후륜 구동 설정에 사용됩니다.

 

자동차 서스펜션의 역할

서스펜션 시스템은 차량의 성능, 안전 및 전반적인 기능에 있어 몇 가지 중요한 역할을 합니다.

승차감: 서스펜션 시스템은 도로의 충격과 진동을 흡수하여 탑승자에게 더욱 부드럽고 편안한 승차감을 제공합니다. 이는 고르지 않은 노면의 충격을 최소화하는 스프링과 충격 흡수 장치의 조합을 통해 구현됩니다.
타이어 접촉 및 견인력: 타이어와 도로의 일관된 접촉을 유지하는 것은 차량 안정성과 안전에 매우 중요합니다. 서스펜션 시스템은 네 개의 타이어 전체에 무게를 고르게 분산시켜 다양한 주행 조건에서 최적의 견인력과 접지력을 보장합니다.

 

조종 및 안정성: 서스펜션 시스템은 코너링 중 차체 롤링을 제어하고 제동 중 기수 급강하를 최소화하여 차량의 핸들링 및 안정성에 영향을 미칩니다. 잘 설계된 서스펜션은 차량의 제어력을 유지하고 조향 입력에 예측 가능하게 반응하는 능력을 향상시킵니다.

 

도로 유지: 서스펜션 시스템은 불규칙성, 요철 또는 움푹 들어간 곳이 있는 경우에도 도로에서 경로를 유지하는 차량의 능력에 영향을 미칩니다. 타이어가 도로에 단단히 고정되어 운전자가 제어력을 유지할 수 있도록 도와줍니다.
제동 성능: 적절한 서스펜션 튜닝은 균일한 중량 배분을 유지하고 제동 중 과도한 중량 이동을 방지하여 차량의 제동 성능을 향상시킬 수 있습니다.

 

화물 운반 능력: 서스펜션 시스템은 편안한 승차감을 제공할 뿐만 아니라 차량과 차량이 운반하는 화물의 무게를 지탱하는 역할을 합니다. 차량 유형에 따라 다양한 적재 용량을 수용하기 위해 다양한 서스펜션 설정이 요구됩니다.

서스펜션 시스템의  종류와  각각의  특징과 장점

 

독립 서스펜션: 독립 서스펜션을 사용하면 각 바퀴가 다른 바퀴와 독립적으로 움직일 수 있습니다. 이 시스템은 각 바퀴가 도로의 불규칙성에 개별적으로 반응할 수 있도록 해주기 때문에 더 나은 핸들링, 편안함 및 견인력을 제공합니다. 일반적인 유형의 독립 서스펜션에는 MacPherson 스트럿과 더블 위시본 구조를 포함됩니다.

 

종속형 서스펜션: 종속형 서스펜션 시스템은 동일한 축의 바퀴를 연결하여 함께 움직이게 합니다. 이러한 시스템은 더 간단하고 저렴하지만 휠 이동에 대한 제어력이 떨어집니다. 판 스프링은 종속 서스펜션의 일반적인 예입니다.

 

에어 서스펜션: 에어 서스펜션은 기존의 코일 스프링이나 판 스프링 대신 에어 스프링을 사용합니다. 탑승 높이를 조정할 수 있어 다양한 하중이나 도로 조건에 적응해야 하는 차량에 도움이 될 수 있습니다. 에어 서스펜션은 고급 차량과 대형 트럭에 일반적으로 사용됩니다.

 

액티브 서스펜션: 액티브 서스펜션 시스템은 센서와 전자 제어 시스템을 사용하여 서스펜션 설정을 실시간으로 지속적으로 조정합니다. 변화하는 도로 상황과 주행 역학에 적응할 수 있어 고도로 맞춤화 가능하고 편안한 승차감을 제공합니다.

 

유압 서스펜션: 유압 서스펜션은 유압유 기반 시스템을 사용하여 승차 높이와 강성을 조정합니다. 이는 탑승 높이를 드라마틱하게 변화시키는 능력으로 인해 로우라이더 및 맞춤형 차량 응용 분야에 자주 사용됩니다.

 

자동차 서스펜션 시스템의 설계는 다음을 포함한 다양한 요인의 영향을 받습니다.

차량 유형: 승용차, 트럭, SUV, 스포츠카 등 차량 유형에 따라 서스펜션 요구 사항이 결정됩니다. 예를 들어, 트럭은 무거운 짐을 처리하기 위해 더 단단한 서스펜션을 사용하는 반면, 스포츠카는 핸들링과 성능을 우선시합니다.

 

운전 조건: 서스펜션은 차량이 직면하게 될 특정 운전 조건을 처리할 수 있도록 설계되어야 합니다. 예를 들어, 오프로드 차량은 거친 지형에 대처하기 위해 견고한 서스펜션 시스템이 필요합니다.

 

무게 분포: 차량 내 중량 분포는 서스펜션 설정에 영향을 미칩니다. 앞쪽에 무거운 중량 분포가 있는 차량은 균형 잡힌 중량 분포가 있는 차량과 다른 서스펜션 튜닝이 필요할 수 있습니다.

 

비용 제약: 예산 고려 사항은 서스펜션 구성 요소 및 재료 선택에 영향을 미칠 수 있습니다. 고급 차량에는 더욱 발전되고 값비싼 서스펜션 기술이 통합될 수 있습니다.

 

성능 목표: 일부 차량은 승차감보다 성능과 핸들링을 우선시합니다. 성능 지향 차량에는 코너링 기능을 향상시키기 위해 더 단단한 서스펜션과 더 공격적인 충격 흡수 장치가 있는 경우가 많습니다.

 

규제 표준: 안전 및 환경 규정은 서스펜션 설계에 영향을 미칠 수 있습니다. 안전 표준을 준수하려면 안정성 제어 시스템과 같은 특정 서스펜션 특성이 필요할 수 있습니다.

 

타이어 크기 및 유형: 차량에 사용되는 타이어의 크기 및 유형도 서스펜션 설계에 영향을 미칩니다. 로우 프로파일 성능 타이어는 전지형 또는 오프로드 타이어와는 다른 서스펜션 설정이 필요할 수 있습니다.

 

고객 선호도: 자동차 제조업체는 서스펜션을 설계할 때 고객 선호도를 고려합니다. 일부 운전자는 부드럽고 편안한 승차감을 우선시하는 반면, 다른 운전자는 보다 단단하고 스포티한 느낌을 선호합니다.

 

결론적으로, 자동차 서스펜션 시스템은 승차감, 안정성 및 안전성을 제공하기 위해 함께 작동하는 구성 요소의 복잡한 네트워크입니다. 고르지 않은 노면에서 발생하는 힘을 흡수하고 제어하여 타이어가 도로와 일관된 접촉을 유지하도록 합니다. 서스펜션 디자인은 차량 유형, 주행 조건, 중량 분포 및 성능 목표에 따라 달라집니다. 서스펜션 시스템의 선택은 운전 경험에 큰 영향을 미칠 수 있으며 차량 엔지니어링 및 설계의 중요한 측면입니다.