July 15, 2025
차량 서스펜션 시스템은 차량 안전, 편안함 및 기동성의 핵심이며, 쇼크 업소버, 에어 서스펜션 및 관련 구성 요소가 중요한 역할을 합니다. 이러한 시스템의 작동 방식과 기능을 이해하는 것은 차량 성능과 운전 경험을 보장하는 데 매우 중요합니다.
쇼크 업소버는 서스펜션 시스템의 가장 일반적이고 필수적인 구성 요소입니다. 주요 기능은 스프링의 진동을 감쇠시키는 것입니다. 차량이 울퉁불퉁한 표면을 주행하면 바퀴가 위아래로 튀어 오르고 스프링이 압축 및 확장됩니다. 쇼크 업소버가 없으면 스프링이 계속 진동하여 차체가 흔들리고 불안정해지거나 제어 불능 상태가 될 수 있습니다. 자동차에 널리 사용되는 쇼크 업소버는 프레임과 차체의 진동 감쇠를 가속화하여 차량의 승차감을 향상시키도록 설계되었습니다.
작동 원리:
대부분의 쇼크 업소버는 유압 댐퍼입니다. 일반적으로 피스톤, 오일 및 밸브로 구성됩니다. 바퀴가 위아래로 움직이면 피스톤이 실린더 내부에서 움직여 오일을 작은 구멍과 밸브를 통과하게 합니다. 오일의 점도와 구멍의 저항으로 인해 피스톤의 움직임이 방해받아 진동 에너지를 열로 변환하여 방출함으로써 스프링의 과도한 진동을 효과적으로 억제합니다. 내부 구조와 오일 흐름 제어 방식에 따라 쇼크 업소버는 단일 실린더, 이중 실린더, 오일 및 가스 하이브리드 등 다양한 유형으로 나눌 수 있습니다.
자동차 서스펜션 시스템에 널리 사용되는 것은 카트리지 쇼크 업소버로, 압축 및 확장 스트로크에서 충격 흡수 역할을 할 수 있으므로 양방향 작용형 쇼크 업소버라고도 합니다. 실린더형 쇼크 업소버는 단일 및 이중 실린더 쇼크 업소버로 나눌 수 있으며, 공압식 쇼크 업소버 및 저항 조절형 쇼크 업소버를 포함하는 새로운 유형의 쇼크 업소버도 사용됩니다.
단일 실린더형
이중 실린더형에 비해 단일 실린더 쇼크 업소버 구조는 간단하여 밸브 시스템을 줄입니다. 실린더 하단에 플로팅 피스톤이 장착되어 있으며 (소위 플로팅은 피스톤 로드가 움직임을 제어하지 않음을 의미), 플로팅 피스톤 아래에 고압 질소가 채워진 밀폐된 가스 챔버가 형성됩니다. 위에서 언급했듯이 피스톤 로드가 오일 안팎으로 들어가면서 액체 레벨의 변화가 발생하면 플로팅 피스톤이 부동하여 자동으로 적응합니다. 위에서 언급한 두 가지 유형의 쇼크 업소버 외에도 저항 조절형 쇼크 업소버도 있습니다. 외부에서 스로틀 오리피스의 크기를 변경하여 작동할 수 있습니다. 최근 자동차에는 전자 제어 쇼크 업소버가 표준 장비로 장착되어 있으며, 센서로 주행 상태를 감지하고 컴퓨터로 최적의 감쇠력을 계산하여 쇼크 업소버의 감쇠력 조절 메커니즘이 자동으로 작동합니다.
이중 실린더형
이는 쇼크 업소버에 두 개의 배럴, 즉 내부와 외부가 있으며 피스톤이 내부 배럴에서 움직인다는 것을 의미합니다. 피스톤 로드의 출입으로 인해 내부 배럴의 오일 부피가 증가하고 줄어들기 때문에 외부 배럴과 교환하여 내부 배럴의 오일 균형을 유지해야 합니다. 따라서 이중 실린더 쇼크 업소버에는 4개의 밸브가 있어야 합니다. 즉, 위에서 언급한 피스톤의 두 개의 스로틀 밸브 외에도 내부 및 외부 실린더 사이에 순환 밸브와 보상 밸브가 설치되어 교환 기능을 완료합니다.
유압식
유압식 쇼크 업소버는 자동차 서스펜션 시스템에 널리 사용됩니다. 원리는 프레임과 차축이 왕복 상대 운동을 하고 쇼크 업소버 실린더 배럴의 피스톤이 왕복 운동을 할 때 쇼크 업소버 쉘 유체가 일부 좁은 구멍을 통해 내부 캐비티에서 다른 캐비티로 반복적으로 이동한다는 것입니다. 이때 액체와 내벽 사이의 마찰과 액체 분자의 내부 마찰이 진동에 대한 감쇠력을 형성합니다.
공압식
공압식 쇼크 업소버는 60년대 이후 개발된 새로운 유형의 쇼크 업소버입니다. 구조는 실린더 하단에 플로팅 피스톤이 있고 플로팅 피스톤과 실린더의 한쪽 끝에 밀폐된 가스 챔버가 형성되어 고압 질소로 채워지는 것이 특징입니다. 플로팅 피스톤에는 대형 단면 O-링 씰이 장착되어 오일과 가스를 완전히 분리합니다. 작동 피스톤에는 움직임 속도에 따라 채널의 단면적을 변경하는 압축 밸브와 확장 밸브가 장착되어 있습니다. 바퀴가 위아래로 튀어 오르면 쇼크 업소버의 작동 피스톤이 오일에서 왕복 운동을 하여 상부 챔버와 하부 챔버의 오일 압력 차이로 인해 압력 오일이 압축 밸브와 확장 밸브에서 밀려나 앞뒤로 흐릅니다. 밸브가 압력 오일에 더 큰 감쇠력을 생성하므로 진동이 감쇠됩니다.
제품 사용: 차량 주행 과정에서 차체의 진동 감쇠를 가속화하여 차량의 편안함을 향상시키기 위해 대부분의 자동차 서스펜션 시스템 내부에 쇼크 업소버가 설치됩니다.
자동차의 쇼크 업소버 시스템은 스프링과 쇼크 업소버로 구성됩니다. 쇼크 업소버는 차체의 무게를 지지하는 데 사용되는 것이 아니라 스프링의 반동을 감쇠시키고 노면 충격의 에너지를 흡수하는 데 사용됩니다. 스프링은 쇼크 업소버 역할을 하여 "큰 에너지 충격"을 "작은 에너지 다중 충격"으로 바꾸고, 쇼크 업소버는 "작은 에너지 다중 충격"을 점차적으로 줄입니다. 쇼크 업소버의 목적은 차량이 좋지 않은 노면 상태에서 주행할 때 발생하는 바운싱을 감쇠시키는 것입니다. 쇼크 업소버가 없으면 스프링의 반동을 제어하는 것이 불가능하며, 차량은 거친 노면을 만났을 때 심하게 튀어 오르고 스프링의 위아래 진동으로 인해 코너링 시 타이어 접지력과 견인력을 잃게 됩니다.
중요성:
승차감 향상: 충격을 줄이고 부드럽고 편안한 승차감을 제공합니다.
핸들링 안정성 향상: 타이어와 노면 사이의 일정한 접촉을 유지하여 접지력과 조향 응답성을 향상시킵니다.
타이어 수명 연장: 건너뛰기로 인한 비정상적인 타이어 마모를 줄입니다.
운전 안전 보장: 고속 또는 긴급 제동 시 과도한 진동으로 인한 제어 불능 상태를 방지합니다.
에어 서스펜션은 기존 코일 스프링 또는 강판 스프링 대신 에어 스프링을 사용하는 보다 진보된 서스펜션 시스템입니다. 에어 컴프레서, 에어 리저버, 제어 장치 및 일련의 센서를 사용하여 에어 서스펜션 시스템은 차체 높이와 서스펜션 강성을 실시간으로 조절할 수 있습니다.
작동 방식:
에어 서스펜션 시스템의 핵심은 압축 공기로 채워진 밀폐된 고무 에어백인 에어 스프링입니다. 에어백의 공기량을 늘리거나 줄임으로써 스프링의 강성(경도)과 차량의 높이를 변경할 수 있습니다.
높이 조절: 차량의 높이를 높여야 할 때는 에어 컴프레서가 에어백에 공기를 주입하고, 낮춰야 할 때는 에어백에서 공기를 배출합니다. 이를 통해 차량은 다양한 노면 조건에 적응할 수 있습니다(예: 범프를 넘을 때는 높이고, 고속에서는 풍력 저항을 줄이기 위해 낮춤).
강성 조절: 에어백의 공기압을 변경하여 서스펜션의 강성을 조절할 수 있습니다. 컴포트 모드에서는 낮은 공기압으로 인해 서스펜션이 더 부드러워지고, 스포츠 모드에서는 높은 공기압으로 인해 서스펜션이 더 단단해집니다.
자동 밸런스: 센서는 차체 자세와 하중을 실시간으로 모니터링하고, 제어 장치는 데이터에 따라 개별 에어 스프링의 압력을 자동으로 조절하여 차체 수평을 유지합니다.
중요성:
뛰어난 승차감: 노면 충격을 효과적으로 흡수하여 "매직 카펫" 승차감을 제공합니다.
강력한 적응성: 차체 높이와 서스펜션 강성 및 부드러움을 노면 조건, 차량 속도 및 하중에 따라 자동으로 또는 수동으로 조절하여 통과성과 안정성을 향상시킵니다.
향상된 적재 능력: 무거운 하중에서 에어 서스펜션은 차체를 더 잘 지지하고 차량의 자세를 유지할 수 있습니다.
더 나은 NVH 성능: 차량 소음, 진동 및 부드러움을 줄이는 데 도움이 됩니다.
쇼크 업소버와 에어 스프링 외에도 완전한 서스펜션 시스템은 서스펜션 시스템의 효율적인 작동을 보장하기 위해 함께 작동하는 여러 중요한 구성 요소로 구성됩니다.
컨트롤 암: 휠을 프레임에 연결하고 토크를 전달하고 휠을 움직임에 위치시키는 핵심 구성 요소입니다.
볼 조인트: 컨트롤 암을 스티어링 너클에 연결하고 휠이 다양한 방향으로 자유롭게 회전할 수 있도록 합니다.
부싱: 일반적으로 고무 또는 폴리우레탄으로 만들어지며, 진동을 흡수하고 소음을 줄이며 일정 수준의 움직임을 허용하기 위해 연결 부품 사이에 장착됩니다.
스웨이 바/안티롤 바: 코너링 시 차체 롤을 제한하여 안정성과 핸들링을 향상시키기 위해 왼쪽 및 오른쪽 휠을 연결합니다.
스티어링 너클: 휠, 베어링, 브레이크 및 서스펜션 구성 요소를 연결하며 휠 조향 및 하중 지지의 핵심 구성 요소입니다.
코일 스프링: 차체의 무게를 지지하고 노면 충격을 흡수하기 위해 쇼크 업소버와 함께 사용되는 전통적인 탄성 요소입니다.
쇼크 업소버, 에어 서스펜션 및 관련 구성 요소는 함께 차량의 "뼈와 근육"을 구성하며, 작동 원리와 역할은 차량의 승차감, 안전성 및 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다. 자동차 기술이 계속 발전함에 따라 서스펜션 시스템은 더 나은 운전 경험에 대한 소비자의 증가하는 요구를 충족하기 위해 더욱 스마트하고 다재다능해지고 있습니다. 이러한 핵심 기술을 이해하면 소비자가 차량을 더 잘 선택하고 유지 관리하고 더 안전하고 편안한 운전 여정을 즐길 수 있습니다.
