서스펜션이란?

1. 서스펜션의 역할

자동차에 있어서 허리 또는 관절이라고 불리는 서스펜션은 어떤 의미에서는 엔진이나 그 외의 주행장치보다도
중요하다고 말할 수 있는지도 모릅니다. 스프링과 쇼크압쇼바로 대변되는 서스펜션의 좋고 나쁨은 자동차의
이미지 그 자체를 좌우하기 때문입니다.

따라서 자동차가 발명된 이래 오랜 세월동안 메이커들은 좋은 서스펜션을 만들고자 여러 방면으로 노력하였으나
그 궁극적인 목적은 다음과 같이 예나 지금이나 변함이 없었으며 그리고 앞으로도 크게 변함이 없을 것입니다.

1. 조종안정성을 확보하는 동시에 양호한 핸들링 특성을 살리고
2. 운전자의 안락한 승차감을 극대화하는 것입니다.

우리가 흔히 조안성으로 줄여서 부르는 조종안정성은 조종성과 안정성을 합한 말인데 승차감과 대립되는 개념으로
함께 사용되기는 하나 사실 알고 보면 전혀 다른 아니 어떤 의미에서는 정반대의 뜻이 됩니다.

조종성은 자동차에 외부의 변수 즉 조향장치, 옆바람, 노면의 경사, 노면의 요철 등이 작용한 경우 재빨리 그 움직임을
변화시키는 성질을 말합니다. 하지만 안정성은 그 반대로 자동차에 외부로부터 흔들림이 작용한 경우 현재까지의
진로를 유지하려는 성질을 말합니다.

물론 여기서 우리가 말하는 조종안정성은 조종성과 안정성이 잘 조화된 상태를 말하는 것입니다. 조종안정성과 승차감은
자동차의 무게, 그 무게의 배분, 자동차의 속도, 도로의 상태 및 타이어, 휠 얼라인먼트를 포함한 서스펜션 시스템 구성
요소의 상태에 의하여 크게 영향을 받습니다.

서스펜션 및 조향장치의 디자인 등은 자동차의 설계구조와 더불어 핸들링에도 영향을 크게 미칩니다. 쉽게 이해하기 위하여
자동차의 핸들링을 구성하는 기본요소를 들면 다음과 같습니다. 노면 충격감쇠, 직진 안정성, 선회능력, 트랙킹 및 코너링이
그 것입니다. 휠 타이어와 차체(Body)를 연결해주는 서스펜션 시스템의 기본적인 기능은 다음과 같습니다.

1. 적정한 자동차의 높이 유지
2. 충격효과를 완화
3. 올바른 휠 얼라인먼트 유지
4. 차체의 무게를 지탱
5. 타이어의 접지상태 유지
6. 주행 방향을 컨트롤 서스펜션에 결함이 발생하면 위에서 언급한 기능수행이 불가능하여 자동차의 안전운행에 막대한
지장을 초래하므로 항상 세심한 주의를 가지고 점검 및 보강할 필요가 있습니다.


2. 서스펜션의 구성요소

위에서 언급한 역할을 제대로 하기 위해서는 서스펜션의 각 부분 구성요소들이 모두 양호한 상태를 항상 유지해야 하는데
그 주요 요소는 쇼크압쇼바와 스프링 외에 스태빌라이저, 마운트, 범퍼스토퍼, 바퀴의 적정위치를 유지하기 위한 각종 암류
및 롯드류, 링크기구의 지지부분에 사용되는 각종 부시(bush)류 등이 있습니다.

1. 스프링(Spring)
차고를 유지하고 차량의 무게를 지탱하며 차량이 지면으로부터 받는 충격을 완화하는 것이 주 역할이다.

2. 쇼크압쇼바(Shock Absorber)
댐퍼(Damper)라고 영어로 부르기도 하는 충격완충 장치로서 우리나라에서는 흔히들 줄여서 '쇼바'라고 부르기도 한다.
주 역할은 스프링의 상하 왕복 운동을 조기에 수습하여 타이어가 항상 지면과 밀착하도록 하는 것이다.

3. 스태빌라이저(Stabilizer)
좌우 양쪽 쇼바와 차체를 연결하는 일종의 토션바 스프링으로서 좌우 바퀴가 역방향으로 움직일 경우 이를 억제하는
기능을 하여 코너링 능력을 크게 향상시킨다. 롤링을 잡아준다는 의미에서 Anti-Roll Bar 또는 Sway Bar라고 부르기도
한다.

4. 어퍼 마운트(Upper Mount)
쇼바의 위 부분과 차체를 고정시켜주는 부분을 말하며 특히 스트럿 타입의 경우 스틸로 된 재질을 사용하여 조종성을
극대화하기도 하며 캠버의 조정을 자유롭게 하는 제품도 있다.

5. 범프 스토퍼(Bump Stopper)
쇼바의 피스톤 로드가 일정 한계 이상은 내려가지 않도록 하는 역할을 하는 데 쇼바의 장착시 이를 생략하면 쇼바가 금방
망가지게 되는 경우도 있다.

6. 각종 암과 롯드류(Arm & Rod)
이들의 조합 또는 결합 여부에 따라서 서스펜션 시스템 이름이 정하여 진다. 예를 들면 더블 위시본이니 트레일링암식
이니 하는 것들이 바로 그것이다.

7. 부시(Bush)
각종 링크 부분에 사용되는 고무 제품으로서 완충 효과가 있어 승차감에 영향을 미친다. 운동성을 극대화하기 위하여
우레탄 재질을 사용하는 경우도 있다.


3. 서스펜션의 형식

서스펜션 시스템을 기본형식에 의하여 분류하여 보면 우선 차축 현가식과 독립현가식으로 크게 분류 할 수 있습니다.
차축 현가식(Rigid Axle : Solid Axle)은 문자 그대로 좌우 양 바퀴를하나의 차축으로 연결 고정시킨 형식인데 반하여
독립 현가식(Independent)은 좌우 바퀴가 독립하여 분리 상하운동을 할 수 있도록 된 형식입니다. 이 두 형식의
장단점은 아래와 같습니다

차축 현가식의 장단점

장 점
1. 얼라인먼트 변화가 적고 타이어 마모도 적다.
2. 강도가 크고 구조가 간단하고 저비용이다
3. 공간을 적게 차지하여 차체 바닥(Floor)을 낮게 할 수 있다.

단 점
1. 스프링 하중이 무겁고 좌우바퀴 한쪽이 충격을 받아도 연동되거나 횡진동이 생겨 승차감과 조종안정성이 나쁘다.
2. 구조가 간단하여 얼라인먼트의 설계 자유도가 적고 조종안정성 튜닝 여지가 적다

독립현가식의 장단점

장 점
1. 스프링 하중량이 가벼워 승차감이 양호
2. 무게중심이 낮아 안전성이 향상
3. 옆 방향 진동에 강하고 타이어의 접지성 양호
4. 얼라인먼트 자유도가 크고 튜닝 여지가 많다.
3. 서스펜션 바 등을 이용한 방진방법도 있고 소음방지에도 유리

단 점
1. 부품수가 많고 정밀도가 요구되어 고비용
2. 얼라인먼트 변화에 따른 타이어 마모 가능성
3. 큰공간을 차지
4. 각 특성에 따른 미묘한 튜닝이 필요
5. 전후의 강성을 낮게 하기 어렵기 때문에 소음에 불리


1. 차축 현가식

차축현가식은 아래와 같이 결합방법 및 구성요소에 따라 몇 가지로 다시 분류되어 집니다.

1) 평행 링크식(Parallel Link )

2개의 판 스프링을 평행으로 배치하여 차축을 지탱하는 형식으로 대형트럭 및 지프, 승합차 등에 많이 사용되며
승용차에는 승차감 때문에 거의 채용되지 않습니다.

장 점
1. 단순구조로 저 비용이며 구조 부재로서의 강도신뢰성이 높다.
2. Floor를 낮게 하기가 용이
3. 차 무게의 변화가 큰 차에는 승차감을 크게 손상시키지 않으면서 차고 변화를 적게 할 수 있다.

단 점
1. 판스프링 자체 중량이 무거워 접지성이 떨어지고 구조상 Layout 자유도가 작아 조안성이 불량
2. 스프링의 강도(Rate)를 부드럽게 할 수가 없어 승차감이 불량




2) 링크식( 3, 4, 5 Link식)

차축과 차체의 위치 결정은 여러 개의 링크로 하고 쇼바와 스프링은 충격 완화 작용만 하는 방식입니다.

장 점
1. 경량 접지성 양호
2. 레이아웃 설계 자유도가 있어 조안성이 양호
3. 스프링레이트를 낮게 조정 가능
4. Harshness(불쾌한 소리나 진동) 억제 가능

단 점
1. 평행 판스프링식 보다 부품수가 많아 고비용
2. 각 링크의 움직임, 공진, 고무 부싱의 신뢰성에 세심한 주의 요구




3) 토션빔 액슬식(Torsion Beam Axle)

차축식중 경량의 전륜구동차량의 후륜 서스펜션에 적합한 형식으로 좌우의 차축을 연결한 빔이 있고 이 양 끝에
트레일링암(Trailing Arm)을 결합시켜 이 암만으로 전후방향의 위치 결정과 힘을 감당하게 하는 형식임.

장 점
1. 간단한 구조 저비용
2. 쇼바와 스프링의 배치에 따라서는 Floor를 낮고 넓게 할 수 있다.
3. 빔으로 롤의 강성 조정도 가능

단 점
1. 서스펜션 전체를 결합하는 부위가 전방의 2곳뿐이므로 이 부분의 고무 부시의 강성이 중요하며 변형시 Harshness
를 줄이는 것이 어려움
2. 횡 방향의 힘에 대해서도 2개의 부시가 담당하므로 변형으로 불균형 초래 가능





2. 독립 현가식

1) 스윙 액슬식(Swing Axle)

좌우 각각의 차축이 중심부근에서 결합되어 독립적으로 상하 운동하며 이 차축위에 쇼바와 스프링을 설치하는 형식
으로 차축이 상하로 움직임에 따른 수평방향의 각도 변화가 곧바로 타이어의 캠버 변화가 됩니다.

장 점
1. 단순한 구조로 경량 저비용
2. 차체의 공간을 낮고 넓게 할 수 있음
3. 선회시 횡가속도에 의한 캠버 변화로 언더스티어 효과발생 안정적

단 점
1. 선회시 횡 가속도가 커지면 차체가 공중에 떠 캠버가 바깥방향으로 변하여 오버스티어 현상 발생으로 조안성 불량



2) 세미 트레일링암식

후륜전용 서스펜션으로 차축 전방에서 차체의 피봇(Pivot)과 차축을 A형의 암으로 결합하는 형식을 트레일링식이라
하는데 이중 암 회전축이 비스듬하게 설정된 것을 Semi-Trailing식이라 합니다.

1961년 BMW에서 처음 등장한 이래 승용차 후륜 서스펜션으로 전 세계로 확산되어 한 시대를 풍미했으나 후륜
구동차의 감소와 더불어 더블 위시본과 멀티링크식에게 그 자리를 내 주고 지금은 밀려난 형식입니다.

장 점
1. 회전축의 각도에 따라 스윙 액슬형에 가깝기도 하고 풀 트레일링 암형이 되기도 한다.
2. 회전축을 3차원적으로 튜닝할 수가 있다.

단 점
1. 타이어에 횡력이나 제동력이 작용될 때 연결점 부위에 모멘트가 발생하여 이것이 타이어의 슬립 앵글을 감소시켜
오버스티어 현상을 만든다.
2. Differential Gear가 서스펜션바 위에 고정되기 때문에 그 진동이 서스펜션에 전달되므로 차단필요성이 있음.
3. 부품수가 많고 고비용



3) 맥퍼슨 타입= 스트럿 타입

쇼크압쇼바를 휠 위치를 결정하는 지주(Strut)로써 이용하는 형식으로서 1945년 미국 GM의 시보레 담당의
Mcpherson이 opel.kadett를 위해 개발하였다 하여 맥퍼슨 타입이라고도 불리고 있습니다. 현재 우리나라를
포함한 전세계 거의 모든 승용차의 전륜 서스펜션으로 사용되며 일부차량은 후륜 서스펜션으로도 이용됩니다.

장 점
1.공간을 적게 차지하여 실내 공간을 크게 할 수 있다.
2.스프링 하 중량이 가벼워 승차감과 접지성이 양호
3.차체측의 Pivot점의 간격이 커 강도면에서 유리
4.얼라인먼트의 제조 오차가 적다.
5.구조가 간단하고 가볍고 저비용이다.

단 점
1.스트럿축과 하중축이 어긋나 스트럿에 휘어지는 모멘트가 발생
2.그 모멘트가 쇼바의 섭동부 마찰을 발생시켜 승차감 약화 초래



4) 더블 위시본식(Double Wishbone)

새의 앞가슴 즉 A형의 뼈를 아래 위로 2개 사용하는 타입으로 1937년 벤츠 레이싱카인 W125에 처음 사용된
이래 전세계적으로 전륜 서스펜션 형식으로 널리 보급 애용되다가 그 후 맥퍼슨 타입이 나오면서 그 자리를
물려주고 뒤로 밀려난 형식입니다.

최근에 소비자들의 조종안정성과 승차감에 대한 관심고조로 서스펜션 튜닝 자유도가 높은 이 방식이 다시
각광을 받아 전륜뿐만 아니라 후륜에도 채용되기 시작하고 있습니다. 우리 나라의 그랜져XG 와 EF소나타가
그 좋은 예입니다.

이 형식은 제동력이나 선회구심력은 모두 현가암이 지지하고 쇼바와 스프링은 수직방향의 하중만을 지지하는
구조로 되어있는데 아래위 암의 길이가 같은 평행사변형과 아래 암의 길이가 더 긴 SLA형식이 있습니다.
평행사변형은 주행중 윤거가 변하여 타이어 마멸이 심하기 때문에 일반승용차에는 사용않고 있으나 캠버등의
변화가 없으므로 경주용 자동차에는 조향안전성이 커서 사용되고 있습니다.

최근에는 모양이 다양하여 얼핏 봐서는 구분이 안가는 형태도 많습니다. 따라서 이 형식의 정의를 캠버 변화를
콘트롤하는 암을 가진 서스 펜션이라 하는 쪽이 좋을 것 같습니다.

장 점
1. 설계 자유도가 크다.
2. 회전시 모멘트가 없어 간섭현상이 적다.
3. 서브 프레임 위에 링크를 레이아웃하기 때문에 서스펜션의 강성과 진동 단절을 양립하기 쉽다.

단 점
1. 부품수가 많고 위치 결정의 정밀도가 요구
2. 고비용 고중량에다가 스트럿에 비해 공간을 많이 차지함



5) 멀티 링크식(MULTI-LINK식)

근래 소비자들의 서스펜션에 의한 승차감과 조종안정성에 관한 높은 요구를 충족코자 등장한 형식으로, 여러
가지 타입을 복합한 형식이므로 때로는 외형상 더블 위시본과는 명확한 구분이 가지 않습니다. 메이커가 이름
부르기에 달렸다고 할 수 있습니다.

1983년 메르세데스 벤츠가 후륜 서스펜션으로 처음 사용한 이 형식은 현재로서는 가장 발전한 서스펜션 형식
이라고 평가받고 있으며 이 형식은 앞으로도 계속 고차원적으로 발전할 가능성이 많을 것으로 판단됩니다.

장 점
1. 대 그라운드 캠버 변화를 최소화(항상 타이어를 직립시킴)
2. 롤 스티어를 없앤다(토의 변화 억제, 타이어 마모 방지)
3. 트래드 변화 방지(스트로크시 타이어간 거리변화 억제)
4. JACK UP(코너링시 중심이 솟아오르는 현상) 현상 억제
5. ANTI-DIVE, ANTI-SQART 6. 컴플라이언스에 의해 언더스티어로 한다
6. 전후 방향의 COMPLIANCE를 확보(소음,Harshness감소)
7. 서스펜션계의 강성 확보

단 점
1. 구조가 복잡
2. 부품의 정밀도가 요구
3. 고비용 고중량