서스팬션의 일반적 기능

1장. 서스펜션의 일반적 기능

 

 사람들은 흔히 차량의 성능이라고 하면 엔진 마력, 토크 라든지 엔진 크기 등을 생각하게 된다.

그러나 이러한 엔진 파워도 운전자가 차를 제대로 조종할 수 없다면 그 가치를 잃게 된다.

다시 말해, 엔진 성능이 향상되고 보다 빨리 달릴 수 있게 되면 서스펜션의 진화가 자동차의 성능을 결정하는 키 포인트가 되고, 이는 고출력 엔진이 개발되더라도 그것을 구동력으로 살려 안정된 주행이 가능하도록 하는 서스펜션이 없다면 우수한 자동차라고 말할 수 없다는 것을 의미한다

[차량 샤시 구조-엔진&서스펜션]

1. 서스펜션이란?

서스펜션(suspension), 현가장치(懸架裝置), 우리말로 번역하면 ‘차대받이’이다. 즉, 차체를 받쳐주는 부분으로 바퀴와 차체를 연결시켜주는 부품이라는 뜻으로 풀이가 된다.

 

자동차는 주행중 차륜을 통하여 노면으로부터 진동이나 충격을 끊임없이 받게 된다. 이 때문에 차체(프레임)와 차축 사이에는 완충장치를 설치하여 충격이나 진동이 직접 차체에 전달되는 것을 방지하여 승차감을 향상시키고, 또한 바퀴의 불규칙한 진동을 억제함으로써 주행안정성을 향상시키게 된다.

서스펜션이란 왼쪽 그림과 같이 완충장치를 포함한 차체와 차축 사이의 연결장치를 통칭한다. 이 장치는 충격을 완화하는 스프링, 스프링의 자유진동을 제어하여 승차감을 좋게 하는 쇽업쇼바, 롤링(rolling)을 제어하는 스테빌라이저 바(stabilizer bar), 충격/진동을 흡수하는 고무 부싱(bushing) 등으로 구성되어 있다.  (주요 구성 부품은 추후 연재에서 자세히 다루도록 하겠다.)

2. 서스펜션의 기능

 

 

서스펜션은 차체에 대하여 스프링과 쇽업저버(감쇠기구)를 이용한 차륜의 상하 방향 운동을 제어하여 편안한 승차감을 확보하고, 상하 이외의 방향으로는 원하는 강성에 의한 조종안정성을 유지하는 동역학적 기구로서 그 주요 기능은 다음과 같다.

 

자동차는 주행중에 운전 및 노면상태에 의해 롤링(rolling), 요잉(yawing), 피칭(pitching) 같은 운동을 하게 된다.  서스펜션 시스템은 불규칙한 노면의 상태를 입력으로 받아 다음 그림처럼                         

스프링과 쇽업쇼바에 의해 상하운동방향의 충격을 완화하고 자세 균형을 유지하고 있으며 좌우방향(롤링)의 운동에 대해 횡풍 안정성과 선회 안정성을 가져야 하며 또한 전후방향(피칭)의 운동에 대해서도 직진주행 안정성과 제동 안정성을 유지해야 한다.

만약 이러한 기능들을 제대로 발휘하지 못한다면 차량은 균형을 잃게 되어 운전자는 불안함을 느끼게 되고 때에 따라서는 위험한 상황까지 초래할 수 있게 된다.

 

서스펜션의 이러한 기능은 승차감 및 조종안정성에 영향을 끼치게 된다. 서스펜션의 기구학적 구성에 따라 차량 운동의 결과는 많은 차이를 가져오게 되고, 좋은 서스펜션은 결국 승차감과 조종안정성에 악영향을 끼치는 인자를 줄이고 그 반대의 인자를 크게 하여 운전자가 편안하고 안전하게 운전할 수 있게 만든 시스템을 말한다.

 

▶ 승차감 차체, 탑승자, 적재물 등을 보호하기 위해서 노면의 요철등으로 인한 차체의 흔들림에 의해 발생되는 원하지 않는 충격과 진동을 완화시켜 바퀴와 노면의 접지력을 향상시키며, 노면에 의한 소음을 줄인다.     ▶조종안정성 차륜과 노면 사이에 발생하는 구동력, 제동력, 횡력 등의 전후좌우 하중을 정확하게 차체에 전달하기 위해서는 최적의 상태로 타이어를 노면에 접지시켜서 차량의 운동상태를 원하는 방향으로 조정이 가능하게 한다. 또한 차체의 롤링 움직임에 의한 휠얼라인먼트 변화(토우각 및 캠버각의 변화)를 발생시킴으로써 차량의 운동성능에 영향을 미치며, 제동시 차의 자세변화와 제동안정성에도 기여한다.

 요컨대, 승차감과 조종안정성은 서로 상반되는 대립된 관계에 있다. 승차감을 좋게 하기 위해 스프링과 고무 부시등을 부드럽게 설계하면 일반적으로 조종안정성이 떨어지게 되고 반대로 하면 조종안정성이 좋아지지만 승차감을 잃게 된다. 그래서 이를 적절히 조화시켜 원하는 특성을 구현하게 되는데, 이는 차량의 컨셉과 주요 고객층의 취향을 고려하여 결정하게 된다.

 

서스펜션의 좋고 나쁨이 자동차의 이미지를 좌우하는 요즘 보다 편안하고 안정된 서스펜션 시스템의 중요성은 더욱 강조되고 있으며 많은 엔지니어들이 더 진보된 시스템을 만들기 위해 지금도 부단히 노력하고 있다.  


작성자 : 원성진 선임연구원(현대모비스 서스펜션 개발 담당)

출처 : www.mcarfe.co.kr