서스펜션의 구성과 원리

서스펜션의 구성과 원리는 무엇인가?

사람들은 자동차 성능을 생각할 때 보통 마력, 토크, 제로-60 가속도를 떠올린다. 그러나 운전자가 자동차를 제어할 수 없다면 피스톤 엔진에서 발생하는 모든 동력은 무용지물이다. 자동차 엔지니어들이 거의 4 행정 내연기관을 익히자마자 서스펜션 장치에 관심을 돌린 것도 이 때문이다. 자동차 서스펜션이 하는 일은 타이어와 노면 사이의 마찰을 극대화하고, 조향 안정성을 좋은 핸들링으로 제공하며, 승객들의 편안함을 보장하는 것이다. 이 글에서는 자동차 정지가 어떻게 작동하는지, 수년 동안 어떻게 발전해 왔는지, 그리고 앞으로 정지의 설계가 어디로 향하는지 알아볼 것이다. 만약 도로가 완전히 평평하고 굴곡이 없다면, 서스펜션은 필요하지 않을 것이다. 그러나 도로는 평지에서 멀리 떨어져 있다. 막 포장된 고속도로조차도 자동차의 바퀴와 상호작용을 할 수 있는 미묘한 결함을 가지고 있다. 바퀴에 힘을 가하는 것은 이러한 불완전함이다. 뉴턴의 운동 법칙에 따르면 모든 힘은 크기와 방향을 모두 가지고 있다. 도로에 부딪히면 바퀴가 노면에 수직으로 위아래로 움직인다. 물론 그 크기는 바퀴가 거대한 혹에 부딪히는 것인지 아니면 작은 반점에 부딪히는 것인지에 달려 있다. 어느 쪽이든, 자동차 바퀴는 불완전한 부분을 통과할 때 수직 가속을 경험한다. 간섭 구조 없이 휠의 모든 수직 에너지가 프레임으로 전달되어 동일한 방향으로 이동한다. 이런 상황에서는 바퀴가 도로와 완전히 접촉하지 못할 수 있다. 그러고 나서, 중력의 아래로 내려가는 힘 아래에서, 바퀴는 도로 표면에 다시 부딪힐 수 있다. 필요한 것은 수직 가속 바퀴의 에너지를 흡수해 바퀴가 도로의 요철을 따라가는 동안 프레임과 차체가 방해받지 않고 탈 수 있도록 하는 시스템이다. 움직이는 자동차에 작용하는 힘에 대한 연구는 차량 동력학이라고 불리며, 왜 서스펜션이 필요한지 이해하려면 이러한 개념들 중 일부를 이해할 필요가 있다. 대부분의 자동차 엔지니어들은 움직이는 자동차의 역동성을 다음과 같은 두 가지 관점에서 고려한다. 승차감 - 울퉁불퉁한 도로를 부드럽게 펴는 자동차의 능력 핸들링 - 자동차의 안전 가속, 브레이크 및 코너링 기능, 이 두 가지 특성은 도로 격리, 도로 유지 및 코너링의 세 가지 중요한 원리로 더 자세히 설명할 수 있다. 이러한 원칙과 엔지니어가 각자에게 고유한 과제를 해결하는 방법이 설명되어 있다. 자동차의 서스펜션은 실제로 차체의 일부로서 차체의 아래에 위치한 모든 임피터런트 시스템으로 구성된다. 이러한 시스템에는 다음이 포함된다. 프레임 - 서스펜션에 의해 차례로 지지되는 차량의 엔진과 차체를 지지하는 구조적, 하중 전달 구성 요소 서스펜션 시스템 - 중량을 지원하고, 충격을 흡수 및 감쇠하며, 타이어 접촉을 유지하는 데 도움이 되는 설정 스티어링 시스템 - 운전자가 차량을 안내하고 지시할 수 있는 메커니즘 타이어 및 휠 - 접지력 및/또는 도로와의 마찰을 통해 차량 이동을 가능하게 하는 구성 요소 따라서 서스펜션이 모든 차량의 주요 시스템 중 하나일 뿐이다. 스프링스 오늘날의 스프링 시스템은 네 가지 기본 설계 중 하나를 기반으로 한다. 코일 스프링 - 이것은 스프링의 가장 일반적인 유형이며, 본질적으로 축을 중심으로 한 무거운 비틀림 바이다. 코일 스프링은 휠의 움직임을 흡수하기 위해 압축 및 팽창한다. 잎샘은 여러 겹의 금속("리브"라고 불림)으로 이루어져 하나의 단위로 작용한다. 나뭇잎 스프링은 처음에 말이 끄는 마차에 사용되었고 1985년까지 대부분의 미국 자동차에서 발견되었다. 그것들은 오늘날에도 여전히 대부분의 트럭과 중형차에서 사용되고 있다. 비틀림 바는 강철 바의 비틀림 특성을 사용하여 코일 스프링과 같은 성능을 제공한다. 다음과 같은 방식으로 작동한다. 바의 한쪽 끝이 차량 프레임에 고정되어 있다. 다른 쪽 끝은 위시본에 부착되어 있으며, 위시본은 비틀림 막대에 수직으로 움직이는 레버와 같은 역할을 한다. 바퀴가 혹에 부딪히면 수직 운동이 위시본으로 전달된 다음 레버 동작을 통해 비틀림 막대로 전달된다. 그런 다음 비틀림 막대는 축을 따라 비틀어 스프링 힘을 제공한다. 1950년대와 1960년대에 걸쳐 미국의 패커드와 크라이슬러와 마찬가지로 유럽의 자동차 회사들은 이 시스템을 광범위하게 사용했다. 에어 스프링은 휠과 차체 사이에 위치한 원통형 공기실로 구성되며, 공기의 압축 품질을 이용해 휠 진동을 흡수한다. 이 개념은 실제로 1세기 이상 된 것으로, 말이 끄는 마차에서 발견될 수 있다. 이 시대의 에어 스프링은 벨로우즈처럼 공기로 채워진 가죽 다이아프램으로 만들어졌고 1930년대에 성형된 고무 에어 스프링으로 대체되었다. 스프링이 자동차 위에 위치하는 위치(즉, 바퀴와 프레임 사이)에 기초하여 엔지니어들은 종종 스프링 질량과 프릉 질량에 대해 이야기하는 것이 편리하다고 생각한다. 스프링: 스프링 및 언스프룽 매스 스프링 질량은 스프링에 지지되는 차량의 질량을 말하며, 비 스프링 질량은 도로와 서스펜션 스프링 사이의 질량으로 느슨하게 정의된다. 스프링의 뻣뻣함은 차를 운전하는 동안 스프링 질량이 어떻게 반응하는지에 영향을 미친다. 럭셔리 카(생각되는 링컨 타운 카)와 같이 느슨하게 스프링 된 자동차는 요철을 삼키고 매우 부드러운 승차감을 제공할 수 있지만, 그러한 자동차는 제동 및 가속 시 다이빙 및 스쾃를 하기 쉽고 코너링 시 차체가 흔들리거나 구르는 것을 경험하는 경향이 있다. 스포츠카(마즈다 미아타라고 생각한다)와 같이 촘촘하게 샘솟는 자동차는 울퉁불퉁한 도로에서는 덜 관대하지만 몸동작을 잘 최소화해 코너링에서도 공격적으로 주행할 수 있다는 것을 의미한다. 그래서 스프링 자체가 단순한 장치처럼 보이지만 승객의 안락함과 핸들링의 균형을 맞추기 위해 그것들을 자동차 위에서 설계하고 실행하는 것은 복잡한 일이다. 그리고 문제를 더 복잡하게 만들기 위해, 스프링만으로는 완벽하게 원활한 승차감을 제공할 수 없다. 왜일까? 왜냐하면 샘은 에너지를 흡수하는 데는 뛰어나지만 소산 하는 데는 그다지 능숙하지 않기 때문이다. 댐퍼로 알려진 다른 구조물은 이를 수행해야 한다. 스프링: 스프링 및 언스프룽 매스 스프링 질량은 스프링에 지지되는 차량의 질량을 말하며, 비 스프링 질량은 도로와 서스펜션 스프링 사이의 질량으로 느슨하게 정의된다. 스프링의 뻣뻣함은 차를 운전하는 동안 스프링 질량이 어떻게 반응하는지에 영향을 미친다. 럭셔리 카(생각되는 링컨 타운 카)와 같이 느슨하게 스프링 된 자동차는 요철을 삼키고 매우 부드러운 승차감을 제공할 수 있지만, 그러한 자동차는 제동 및 가속 시 다이빙 및 스쾃를 하기 쉽고 코너링 시 차체가 흔들리거나 구르는 것을 경험하는 경향이 있다. 스포츠카(마즈다 미아타라고 생각한다)와 같이 촘촘하게 샘솟는 자동차는 울퉁불퉁한 도로에서는 덜 관대하지만 몸동작을 잘 최소화해 코너링에서도 공격적으로 주행할 수 있다는 것을 의미한다. 그래서 스프링 자체가 단순한 장치처럼 보이지만 승객의 안락함과 핸들링의 균형을 맞추기 위해 그것들을 자동차 위에서 설계하고 실행하는 것은 복잡한 일이다. 그리고 문제를 더 복잡하게 만들기 위해, 스프링만으로는 완벽하게 원활한 승차감을 제공할 수 없다. 왜일까? 왜냐하면 샘은 에너지를 흡수하는 데는 뛰어나지만 소산 하는 데는 그다지 능숙하지 않기 때문이다. 댐퍼로 알려진 다른 구조물은 이를 수행해야 한다.