자동차 현가장치 스프링의 종류

 자동차 현가장치로 사용되는 스프링은 차체와 바퀴 사이에 설치하여 주행 중 노면으로부터 전달되는 충격과 바퀴의 진동을 흡수하여 차체에 전달되지 않도록 하기 위한 것으로 차종 또는 사용되는 위치에 따라 스프링의 종류가 다르다.

판 스프링은 길이가 다른 여러장의 스프링 강을 띠 모양으로 성형한 판을 구부려 포갠 형태이다. 스프링 중심에 구멍을 뚫어 센터 볼트로 조여 결합시킨 것으로, 길이가 가장 긴 스프링을 메인 스프링 또는 메인 리프라고 한다. 메인 스프링은 양단을 둥글게 만들어 핀을 끼울 수 있도록 만드는데 이를 스프링 아이라고 하며, 스프링 아이의 중심 간의 거리를 스팬, 스플링의 휨 량을 캠버라고 한다. 판 스프링의 스프링 아이 한쪽 끝은 핀이 끼워져 프레임에 고정되고 다른 끝은 하중의 변화에 따라 스팬이 변할 수 있도록 섀클을 사용하여 프레임과 연결한다. 섀클은 장착방법에 따라 압축 섀클과 인장 섀클이 있다. 그리고 스프링의 중간 부분은 U-볼트를 이용하여 차축에 고정한다. 판 스프링은 링크의 역할도 하고 구조가 간단하므로 뒤 차축용 현가장치로 많이 사용된다. 판 스프링은 스팬이 길수록 탄성이 유연하고, 판의 매수가 많을수록 하중에 대한 강도가 높다. 판 스프링의 특징은 스프링의 강성이 다른 스프링보다 강하므로 차축과 프레임을 연결, 고정 장치를 겸할 수 있으므로 구조가 간단해진다. 하지만 판 사이의 마찰로 인해 진동을 억제하는 작용을 하나 미세한 진동을 흡수하기가 곤란하고, 내구성이 높으며, 호치키스 구동방식에서는 스프링의 장력이 약하면 차축의 유지력이 부족하여 불안정하기 쉽다.

 코일 스프링은 강선을 코일 형으로 감아 철강의 비틀림 탄성을 이용한 것이다. 판스프링보다 탄성도 좋고, 미세한 진동에도 민감하지만 강도가 약하여 주로 승용차용에 사용된다. 코일 스프링의 특징은 단위 중량당 에너지 흡수율일 크고, 제작비가 저렴하고 스프링의 작용이 효과적이며 다른 스프링에 비해 손상률이 적은 장점이 있다. 하지만 소재 강의 지금이 같고, 스프링의 피치가 같을 경우 하중과 변형량은 직선적으로 나타나고, 진동 감쇠 작용과 옆 방향의 힘에 대한 저항도 약하다. 그러나 미니블록 스프링은 소재강의 지름을 양단에서는 작게, 중간 부분은 크게 하고, 피치를 부등 피치로, 코일의 지름을 달리하여 비선형 특성을 나타나도록 하여 일반 코일 스프링의 단점을 보완할 수 있다. 즉, 미니블록 스프링은 스프링이 물려질 때 이웃하는 스프링과 맞닿는 일이 없으므로 스프링 작용이 유연하고 또한 스프링의 높이가 낮으므로 하중이 많이 걸려도 좌굴 현상이 생기지 않는다.

 토션바 스프링은 강으로 된 막대를 비틀면 강성에 의해 원래의 모양으로 되돌아가는 성질을 이용한것으로 다른 형식의 스프링보다 단위 중량당 에너지 흡수율이 크므로 경량화할 수 있고, 구조도 간단하므로 설치 공간을 작게 차지할 수 있다. 또한 스프링의 특성 계산 값과 잘 맞는 장점이 있으나 다른 스프링보다 재료의 정선, 단부의 가공과 접속에 다소 어려움이 있다.

 최근 유행하고 있는 스프링이 에어 스프링이다. 공기 스프링은 압축성 유체인 공기의 탄성을 이용하여 스프링 효과를 얻는 것으로 금속 스프링과 비교하면 스프링 상수를 하중에 관계없이 이의로 정할 수 있다. 하중에 관계없이 스프링의 높이를 일정하게 유지시킬 수 있다. 서징 현상이 없으며 고주파 진동의 절연성이 우수하다. 또한 방음효과가 우수하며 유동하는 공기에 교축을 적당하게 줌으로써 감쇠력을 줄 수 있다. 하지만 압축 공기를 만들기 위한 압축기와 공기압력을 하중에 의해 조정하는 장치가 필요하며 구조가 복잡해진다.