오늘은 사람의 다리에 해당하는 서스펜션을 구성하는 부품에 대해 알아보겠습니다.
간혹 서스펜션을 쇼바, 샥(Shock) 혹은 쇽으로 부르곤 하는데, 정확히는 위 그림의 중 스프링을 제외한 부품을 말하며, 명칭은 쇽업서버(Shock absorber) 입니다. absorber라는 단어는 흡수하다라는 뜻이고, 말 그대로 충격을 흡수해주는 장치입니다. 이는 서스펜션을 구성하는 여러 부품 중 하나이고, 서스펜션은 차량의 안정적인 주행을 위해 바퀴와 차체를 연결해주는 여러 부품의 조합을 이야기합니다.
서스펜션을 구성하는 부품의 이해를 돕기 위해, 간단히 서스펜션의 종류에 대해 알려드릴께요. 부품 구성과 작동 방식에 따라 크게 세 가지로 구분됩니다.
1, 리지드 액슬(Rigid axle suspension) -좌우 양쪽 바퀴가 한 개의 차축으로 연결됨.
2, 독립식 서스펜션(Independent suspension) -좌우 바퀴가 따로 독립적으로 움직임.
3, 토션빔(Torsion beam suspension) - 그 중간 형태. 좌우가 연결되어 있지만, 따로 움직일수도 있음.
서스펜션의 각 부품 명칭
코일 스프링(Coil spring)
말 그대로 스프링, 노면의 충격을 반발력을 이용해 감쇄시켜주는 역할. 쇼크업쇼버(Shock absorber)와 함께 사용하고, 차종에 따라 코일의 지름을 같게도 하고, 다르게해서 목적에 맞게 제작합니다. 서스펜션에는 다른 방식의 스프링도 사용하고, 이에 대해서는 추후에 다시 다루겠습니다.
스토퍼(Stopper)
스프링이 최대로 수축되는 걸 막아주는 범프스토퍼(Bump stopper)와 최대로 늘어나는 걸 막아주는 리바운드 스토퍼(Rebound stopper)가 있습니다.
쇽업서버(Shock absorber)
약화, 완화시키다라는 뜻의 영어단어인 댐퍼(Damper)라고도 합니다. 과도한 스프링 운동을 완화시켜 원하는 승차감을 얻기 위한 부품이며 주사기의 구멍을 막고 누르고 뺄 때와 같은 원리로 작동합니다. 내부를 구성하는 물질에 따라 유압식, 가스식으로 나눠집니다.
스트럿(Strut)
Strut이라는 단어는 지지하다, 기둥이라는 뜻입니다. 이처럼 스프링과 쇼크업소버를 지지해서 차체에 연결해주는부분이며, 기타 파트과 함께 조립된 하나의 부품형태를 지칭하기도 합니다.
암(Arm)
위 그림의 빨간색 부분으로, 차체와 바퀴가 수직적인 상하 운동을 안정적으로 할수있게 지지해주는 역할을 합니다. 암을 여러개 설치하는 경우도 있는데, 아래에 있을 경우 로어암(Lower arm), 위에 있을 경우 어퍼암(Upper arm)이라고 합니다. 움직임이 많고, 부드러워야하기 때문에 로무링과 볼 조인트(베어링의 일종)로 다른 부품과 연결해줍니다.
링크(Link)
긴 막대기, 영어 단어 Link는 연결하다라는 뜻입니다. 서로 다른 부품을 연결해주는 역할을 하고, 바퀴와 차체를 연결, 그리고 다른 부품끼리도 연결해주는 목적으로 사용합니다.
텐션로드(Tension rod)
Rod는 막대기라는 뜻으로, 로어암과 로어링크를 차체와 연결해주며, 차량이 출발할때나 정차 시에 바퀴가 앞뒤로 움직이는걸 잡아주는 역할을 합니다.
컴프레션 로드(Compression rod)
텐션로드와 같은 기능을 하며, 다양한 경주용 차량이나 스포츠카에 사용되고 일반 차량보다 더 낮은 차고와 다양한 운동성능을 서포트할 수 있게 끔 디자인되어 있습니다.
타이로드(Tie rod)
양쪽 바퀴를 연결해주고, 핸들의 움직임을 바퀴에 전달하는 기능을 합니다. 핸들(Steering)과도 연결이 되어 있어 스티어링 로드(Steering rod)라고 부르기도 합니다. 타이어와 연결되는 부분은 여러각도의 움직임을 위해 볼조인트(베어링)을 중간에 사용해줍니다.
등속조인트(Constant Velocity Joint)
CV조인트라고도 불리며, 전륜구동 차량은 엔진의 힘으로 앞바퀴가 움직이는데, 이렇게 엔진에서 발생한 회젼력을 바퀴로 전달해주는 역할을 합니다. 이 부품은 차축에 맞물려 회전도 해야하고, 바퀴의 움직임에 따라 각도도 바꿀수 있어야하기 때문에 조인트 부분을 고무로 감싸고 그 안을 구리스로 채웁니다. 사람의 관절에 연골이 있는것에 비유할수 있습니다.
안티 롤 바(Anti-roll bar)
스웨이바(Sway bar), 스테빌라이져(Stabilizer)라고도 합니다. 차가 코너를 돌면 원심력으로 차가 바깥 쪽으로 쏠리게 되며, 안쪽바퀴는 바깥으로 밀리며 집지력을 잃게 되는데, 이 현상을 바디롤(Body roll)이라고 합니다. 이를 방지하기 위해 양축이 일정 각도 이상으로 움직이지 않게 해줍니다. 그 결과 코너 안쪽 바퀴에서 하중이 실려서 코너를 안정적으로 돌 수 있게 해줍니다.
안티 롤 바 링크(Anti-roll bar link)
안티 롤 바(스웨이 바)를 로어암과 연결해주는 링크(막대기)입니다. 위 그림에서 녹색 부품입니다.
너클(Knuckle)
스티어링 너클(Steering knuckle)이라고도 합니다. 여러가지 서스펜션 부품을 바퀴에 연결하기 위해 하나로 모아주는 파트입니다. 엄밀히 구분하면 조향장치의 일부분이자 가장 마지막 부분으로 바퀴와 가장 가까이 맞닿아 있습니다. 여기에 휠허브(Wheel hub) 장착 후 브레이크 및 휠을 체결합니다.
너클 암(Knuckle arm)
바퀴가 다양한 각도로 회전이 가능하기 위해 너클과 타이로드(양쪽 바퀴를 연결해주는 막대기)를 연결해주는 부품. 위 그림에서 빨간색 부품. 핸들과도 연결이 되는 부품입니다.
스트럿 마운트(Strut Mount)
쇼크업소버와 스프링이 하나로 조립된 스트럿을 차체에 결합시키기위해 그 중간에 넣어주는 부품입니다. 위 그림에서 스프링의 가장 윗부분 검은색 부분이며, 차체의 무게를 지탱해주고 이에 따른 충격과 진동을 줄여주기 위해 금속과 고무로 제작이 되어있습니다.
휠 허브(Wheel Hub)
허브라고도 불리우며, 자전거에서는 휠의 철사들이 모이는 중심부를 얘기하고, 자동차에서는 휠이 자체에 고정이 되면서 회전을 할수 있게 연결해주는 부위입니다. 원활한 회전 운동을 위해 베어링과, 씰(Seal) 등의 구성부품이 있습니다.
허브 캐리어(Hub carrier)
휠 허브 베이렁(Wheel hub bearing), 휠 베어링 하우징(Wheel hub assembly)이라고도 합니다. 위 그림에서 아래 위로 긴 뼈다귀 모양이며 허브를 고정해주고, 또한 휠과 함께 회전할수 있게 사이에 베어링을 끼워줍니다.
허브 베어링(Bearing)
가운데에 구체 모양이 들어가 있는 볼베어링(Ball bearing) 형태로 위 그림처럼 허브의 안팍으로 각각 두개가 장착이 되어 운동 손실을 최소화하여 휠에 전달시켜주는 핵심적인 부품입니다. 구리스가 변질되거나 부족하면 소음이 발생하고 마찰이 심해져 파손이 되는 경우가 있습니다.
부싱(Bushing)
금속끼리 연결되며 여러 각도로 움직여야 할때 이를 원활하게 하기위한 부풉입니다. 주로 고무나, 폴리우레탄을 사용하며 폴리우레탄은은 고무 보다 단단하기 때문에 고성능 차량에 사용하지만, 고무보다는 소음과 진동이 심합니다. 서스펜션 부부품들은 대부분 움직이기 때문에, 그 부분 마다 부싱이 장착되어 있습니다.
볼 조인트(Ball joint)
말 그대로 원형 조인트(결합)로 베어링의 기능과 같습니다. 일정한 각도 내에서만 움직이도록 설계가 됐으며, 내부에는 윤활제를 넣고 외부는 고무로 감싸줍니다.
휠과 차체의 중간 부품 중 너클(Knuckle)과 암(Arm)을 연결시켜주는 부품입니다.
위쪽 암에 설치가 되면 어퍼암 볼조인트(Upper arm ball joint), 아래쪽 암에 설치가 되면 로워암 볼조인트(Lower arm ball joint)로 구분합니다.
토션빔(Torsion beam)
Torsion은 비틀림이라는 뜻이고, 말그대로 양쪽 바퀴를 연결해주는 튀들린 대들보라고 해석할수 있겠습니다. 글 초반에 말씀드렸든 양쪽 바퀴가 하나로 연결되어 있지만 어느정도의 움직임을 허용해줘서 따로 움직일수도 있어서. 독립식 서스펜선과 그 중간 형태의 서스펜션입니다. 과거 유럽에서 소형차에 먼저 적용했고, 이후 다른 차량에도 널리 쓰여졌지만 저렴한 차에 쓰는 방식이라는 논란이 있습니다.
서브프레임(Subframe)
차량 전체에 전달되는 충격이나 진동을 덜어주기 위한, 별도의 프레임입니다. 서스펜션의 부품들을 이 서브프레임에 장착하고 그 이후에 메인프레임에 결합하는 방식으로 사용됩니다. 알파벳 'H' 형태로 디자인하며 서스펜션 멤버라고도 부릅니다.
이렇게 서스펜션을 구성하는 각 부품들에 대해서 알아봤습니다. 참 많은 부품들이 있죠? 21세기 가장 위대한 발명품 중에 하나가 자동차라고 하는데 다 그 이유가 있는것 같습니다. 방문해 주셔서 감사드리고, 더 알찬 정보를 드리기 위해 노력하겠습니다.