독립 서스펜션

독립 서스펜션(Independent suspension)은 동일한 차축의 각 바퀴가 다른 바퀴와 독립적으로 수직 이동(예: 도로의 요철에 반응)할 수 있도록 하는 자동차 현가장치 시스템이다. 이는 바퀴들이 서로 연결되어 있는 차축 현가장치나 드 디옹 액슬 시스템과 대조된다. "독립"이라는 용어는 바퀴 또는 서스펜션의 움직임이나 운동 경로를 의미한다. 서스펜션의 좌우 측면이 횡요방지대나 기타 유사한 장치로 연결되는 것이 일반적이다. 횡요방지대는 좌우 서스펜션의 스프링 상수를 결합하지만, 그 움직임 자체를 결합하지는 않는다.

대부분의 현대 자동차는 독립 전륜 서스펜션(IFS)을 갖추고 있다. 많은 차량은 독립 후륜 서스펜션(IRS) 또한 갖추고 있다. 이름에서 알 수 있듯이 IRS는 뒷바퀴가 독립적으로 스프링 지지된다. 완전 독립 서스펜션은 모든 바퀴에 독립 서스펜션이 적용된 것을 말한다. 초기 독립 시스템 중 일부는 스윙 액슬을 사용했으나, 현대적인 시스템은 채프먼 또는 맥퍼슨 스트럿, 트레일링 암, 멀티링크, 또는 더블 위시본을 사용한다.

독립 서스펜션은 현가하질량이 낮고 각 바퀴가 다른 바퀴의 움직임에 방해받지 않고 노면에 대응할 수 있기 때문에 일반적으로 더 나은 승차감과 핸들링 특성을 제공한다. 독립 서스펜션은 차축이나 라이브 액슬 배치에 비해 개발 시 추가적인 엔지니어링 노력과 비용이 필요하다. 매우 복잡한 IRS 솔루션은 제조 비용 상승을 초래할 수도 있다.

라이브 액슬 설계에 비해 현가하질량이 낮은 핵심 이유는 구동륜의 경우 차동 장치가 현가장치 시스템의 현가하 요소에 포함되지 않기 때문이다. 대신 차동 장치는 차량의 섀시에 직접 볼트로 고정되거나, 더 일반적으로는 서브프레임에 고정된다.

바퀴와 차동 장치 사이의 상대적 움직임은 전륜구동 차량에 사용되는 등속(CV) 조인트와 유사한 유니버설 조인트(U 조인트)를 통해 연결된 스윙 구동축을 사용하여 구현된다.

 독립 서스펜션 
 서스펜션 
서스펜션은 운전자 또는 승객을 지면으로부터 분리하는 유일한 구성 요소이다. 차량의 서스펜션은 도로의 거친 충격을 흡수하는 데 도움을 준다. 독립 서스펜션과 같이 이를 수행하는 많은 시스템과 설계가 존재한다.

 장점 
이 시스템은 다른 서스펜션 시스템에 비해 많은 장점을 제공한다. 예를 들어, 일체형 차축 서스펜션 시스템에서는 한쪽 바퀴가 요철을 지나면 두 바퀴 모두에 영향을 미친다. 이는 견인력과 승차감의 부드러움을 저해하며, 고속 주행 시 위험한 바퀴 떨림(shimmy)을 유발할 수 있다. 독립 서스펜션 시스템을 사용하면 요철은 주로 접촉한 바퀴에만 영향을 미친다. 이는 더 큰 승차감, 더 나은 견인력, 그리고 도로 위에서 더 안전하고 안정적인 차량 주행과 같은 많은 장점을 제공한다.

 종류 
 더블 위시본 식 서스펜션 

자동차에서 더블 위시본 서스펜션은 두 개의(때로는 평행한) 위시본 모양의 암을 사용하여 바퀴의 위치를 잡는 독립 서스펜션 설계이다. 각 위시본 또는 암은 섀시에 두 개의 장착 지점을 가지며 너클에 하나의 조인트를 가진다. 충격 흡수 장치와 코일 스프링은 수직 움직임을 제어하기 위해 위시본에 장착된다. 더블 위시본 설계는 엔지니어가 서스펜션 이동 범위 내내 바퀴의 움직임을 세밀하게 제어할 수 있게 하여, 캠버각, 캐스터각, 토 패턴, 롤 센터 높이, 스크러브 반경, 스커프 등과 같은 매개변수를 조절할 수 있게 한다.

 멀티링크 식 서스펜션 

멀티링크 서스펜션은 일반적으로 독립 서스펜션에 사용되는 차량 서스펜션 설계의 한 유형으로, 세 개 이상의 횡방향 암과 하나 이상의 종방향 암을 사용한다. 더 넓은 정의로는 세 개 이상의 컨트롤 링크를 가진 모든 독립 서스펜션을 멀티링크 서스펜션으로 간주한다. 이 암들의 길이는 반드시 같을 필요는 없으며, "당연한" 방향에서 비스듬히 뻗어 나갈 수도 있다. 이는 1960년대 후반 메르세데스-벤츠 C111 프로토타입에서 처음 소개되었으며 나중에 W201 및 W124 시리즈에서 양산되었다.

 맥퍼슨 스트럿 식 서스펜션 

맥퍼슨 스트럿은 스트럿 방식의 스프링과 충격 흡수 장치를 상부 피벗으로 사용하고 하부 A-암을 함께 사용한다. 이는 오늘날 자동차에서 가장 흔히 사용되는 전륜 서스펜션 시스템이다. 이 시스템은 1950년대 영국 포드 자동차에서 대중화되었으며, 이후 BMW(1962년)와 포르쉐(1963년)에서 채택되었다. 나중에 이 공간 효율적인 시스템은 전륜구동 차량의 인기가 높아짐에 따라 널리 보급되었다.

 트레일링 암 서스펜션 

트레일링 암 서스펜션은 각 바퀴 허브가 단일 축을 중심으로 회전하는 커다란 암에 고정된 형태이다.

평평한 바닥과 더 넓은 적재 공간을 확보할 수 있는 평평한 설계 덕분에 주로 후륜 서스펜션에서 흔히 발견된다.

 스윙 액슬 

스윙 액슬 서스펜션은 하프 샤프트의 내부 조인트를 피벗 포인트 중 하나로 사용하는 트레일링 암 서스펜션의 일종이다. 이는 구동 후륜 차축을 위한 초기 독립 서스펜션 설계 중 하나였으며, 폭스바겐 비틀과 쉐보레 코베어 같은 일부 후방 엔진 차량에 사용되었다.

큰 캠버 변화와 본질적으로 매우 높은 롤 센터로 인해 횡력이 가해질 때 잭업 효과가 발생하며, 이 두 가지 모두 한계 상황에서 불안정한 핸들링을 초래하기 때문에 현재는 사용되지 않는다.

 가로 배치 리프 스프링 
몇몇 독립 서스펜션 설계는 가로 배치 리프 스프링을 특징으로 한다. 대부분의 적용 사례에서는 다판 스틸 스프링을 사용했으나, 최근의 설계에서는 섬유 강화 플라스틱(FRP, 일반적으로 유리섬유) 스프링을 사용했다. 스프링 유형(다판 스틸, FRP) 외에도, 스프링이 위치 고정 링크 역할도 겸하는 시스템과 스프링 역할만 하는 시스템으로 구분할 수 있다.

AC 코브라는 리프 스프링을 상부 서스펜션 암으로 사용하는 가로 배치 다판 스틸 스프링 서스펜션의 한 예이다. 반면 1963년형 콜벳의 후륜 서스펜션은 가로 배치 리프 스프링이 승차용 스프링으로만 사용되는 예이다. 두 사례 모두 리프 스프링이 중앙에 장착되어 있어 한쪽 바퀴의 변위가 반대쪽 바퀴에 영향을 미치는 것을 방지한다.

1981년, 제너럴 모터스는 3세대 콜벳에 FRP 플라스틱 가로 배치 리프 스프링을 최초로 도입했다. 위 사례들과 마찬가지로 이 스프링은 좌우 움직임을 분리하는 단일 중앙 마운트를 사용했다. FRP 스프링은 무게를 줄였고, 차량의 표준이었던 다판 금속 스프링과 비교하여 내부 판 사이의 마찰을 제거했다.

가로 배치 리프 스프링을 중앙에 장착하여 스프링의 좌우를 분리하는 대신, 피아트를 시작으로 일부 제조업체는 널찍이 떨어진 두 개의 스프링 마운트를 사용했다. 이는 1955년 피아트 600의 전륜에 처음 사용되었으며, 나중에는 피아트 128의 후륜에 사용되었다. 스프링은 마운트 내부에서 회전할 수 있어 한쪽 스프링의 변위가 다른 쪽에 영향을 줄 수 있다. 이러한 서스펜션 좌우 측 사이의 기계적 소통은 횡요방지대와 유사한 효과를 낸다. 1984년 4세대부터 시작된 쉐보레 콜벳은 이중 피벗 마운트와 FRP 리프 스프링을 결합했다.

가로 배치 리프 스프링은 이전만큼 흔히 사용되지 않는다. 현대 자동차에서는 매우 드물며, 콜벳과 몇몇 볼보 모델이 그 예이다. 과거에는 많은 트라이엄프 차량에 널리 사용되었다. 트라이엄프 헤럴드, 비테세, 스핏파이어, GT6는 모두 후륜 가로 배치 리프 스프링을 사용했으며, 1995-98년식 볼보 960/S90/V90 및 볼보 960 후륜 서스펜션을 통합한 희귀한 스웨덴 스포츠카 인디고 3000(JC Indigo)도 이를 사용했다.

이 유형의 서스펜션을 초기 포드 자동차에 사용된 것과 같은 초기 리지드 액슬 방식과 혼동해서는 안 된다.

 각주 

 Arvinmertitor Inc. "Independent Suspension for Off-highway Use." LexisNexis Academic.
 "independent suspension." Dictionary.com's 21st Century Lexicon. Dictionary.com, LLC. 14 Nov. 2011. <Dictionary.com
 Pintado, Publio, and Miguel-Angel Castell. "Independent Suspension." Vehicle System Dynamics 31.3 (1999): 137–55. EBSCO Host. Web. 14 Nov. 2011.

 외부 링크 

분류:자동차 현가장치 기술