안티롤바

Anti-roll bar
롤오버 보호 구조와 혼동하지 마십시오.
차량 하부를 가로지르는 포르쉐 후면의 안티롤 바(검은색)입니다.플렉시블 부싱으로 섀시에 부착됩니다.또한 오른쪽에는 바를 서스펜션에 연결하는 링크(드롭 링크) 중 하나가 표시됩니다.차량이 코너링할 때 안티롤 바가 비틀려 차체 롤링에 저항합니다.

안티롤 바(롤 바, 미끄럼 방지 바, 스윙 바, 스태빌라이저 바)는 많은 자동차 서스펜션의 일부로서, 빠른 코너링 또는 오버로드 시 차량의 차체 롤링을 줄여줍니다.토션 스프링으로 연결된 짧은 레버 암을 통해 반대쪽(좌/우) 휠을 연결합니다.흔들림 바는 수직 방향의 스프링 비율과 관계없이 서스펜션의 롤 강성(회전 저항)을 증가시킵니다.최초의 스태빌라이저 바 특허는 1919년 [1][2]4월 22일 뉴브런즈윅 프레데릭턴의 캐나다 발명가 스티븐 콜먼에게 수여되었습니다.

제2차 세계대전 이전 차량에서는 일반적으로 훨씬 더 단단한 서스펜션과 차체 롤링 허용으로 인해 앤티롤 바가 흔치 않았습니다.그러나 1950년대부터 생산 차량에는 안티롤 바가 더 일반적으로 장착되었고, 특히 코일 스프링 서스펜션이 더 부드러운 차량에는 더 많이 장착되었습니다.

목적과 운용

안티 롤 바가 제거된 SUV는 안티 롤 바가 없으면 차체가 더 많이 롤링(틸트)되므로 휠 하나가 반대편보다 훨씬 낮아질 수 있음을 보여 줍니다.
휠이 탈거된 프론트 휠 스프링 2개각 서스펜션 스프링은 중앙 스윙 바 어셈블리에 연결됩니다.
안티롤 바를 표시하기 위해 강조 표시된 프론트 액슬의 개략도

미끄럼 방지 또는 미끄럼 방지 바는 곡선, 날카로운 모서리 또는 큰 범프에서 차량의 측면 기울기(롤)를 줄이기 위해 차량의 각 측면을 유사한 높이로 내리거나 상승시키는 것을 목적으로 합니다.바가 제거되면 우측의 SUV 이미지에 표시된 바와 같이 휠이 훨씬 더 먼 거리만큼 기울어질 수 있습니다.디자인은 다양하지만 일반적인 기능은 반대쪽 휠의 쇼크 업소버, 스프링 또는 서스펜션 로드를 다른 휠과 비슷한 수준으로 내리거나 상승시키는 것입니다.

빠른 턴에서는 차량이 바깥쪽 휠로 더 가까이 떨어지는 경향이 있으며, 곧 스윙 바는 반대쪽 휠도 차량에 더 가까이 접근하도록 강제합니다.그 결과, 차량은 모든 휠이 차체에 더 가까운 곳에서 빠른 속도로 도로를 "포옹"하는 경향이 있습니다.급회전 후에는 하강 압력이 감소하며, 페어링된 휠이 차량에 대해 정상 높이로 되돌아갈 수 있으며, 연결 스웨이 바에 의해 비슷한 레벨로 유지됩니다.

안티롤 바의 강성을 추정하는 한 가지 방법:
T=차량 트랙 폭(표준)
K=프로덕션 레버 암 비율(롤 바에서 고정/휠에서 이동)
d=바 직경(표준)
R=유효 암 길이(표준)
L=하프렝스 바(표준)
S=레버 암 길이(레버 암)
Q=도수(도당 lb*in)

각 휠 쌍은 바에 의해 상호 연결되기 때문에 결합된 작동으로 인해 모든 휠이 다른 휠의 개별 틸팅을 일반적으로 상쇄하고 차량이 지형의 일반적인 경사에 대해 수평을 유지하는 경향이 있습니다.

원칙

흔들림 바는 일반적으로 차체 롤링 움직임에 저항하는 비틀림 스프링입니다.일반적으로 원통형 강철봉으로 제작되며, "U"자 모양으로 형성되어 서스펜션의 왼쪽과 오른쪽에서 차체와 연결됩니다.왼쪽 휠과 오른쪽 휠이 함께 움직이면 바는 장착 지점을 중심으로 회전합니다.휠이 서로 상대적으로 움직이면 바가 비틀리고 비틀립니다.바의 각 단부는 플렉시블 조인트를 통해 엔드 링크에 연결됩니다.스윙 바 엔드 링크는 휠 또는 액슬 근처의 스폿에 차례로 연결되며, 힘을 무거운 액슬에서 반대쪽으로 전달합니다.

따라서 힘은 다음과 같이 전달됩니다.

  1. 무거운 차축에서
  2. 부싱을 통해 연결된 엔드 링크에 연결
  3. 유연한 이음매를 통해 미끄럼 방지(피로션) 바에 도달합니다.
  4. 차량 반대쪽의 연결된 엔드 링크에 연결
  5. 반대쪽 차축으로.

이 막대는 뻣뻣함을 통해 비틀림에 저항합니다.안티롤 바의 강성은 재료의 강성, 반지름의 네 번째 힘 및 레버 암 길이의 역(즉, 레버 암이 짧을수록 바의 강성)에 비례합니다.또한 강성은 장착 지점의 형상 및 바 장착 지점의 강성과 관련이 있습니다.바가 딱딱할수록 좌측 및 우측 휠을 서로 상대적으로 이동시키는 데 더 많은 힘이 필요합니다.그러면 차체가 롤링하는 데 필요한 힘의 양이 증가합니다.

그러면 차체의 스프링 질량이 횡방향 가속도에 비례하여 무게 중심(CG)에서 횡방향 힘을 생성합니다.CG는 일반적으로 롤 축에 있지 않기 때문에 횡력에 의해 롤 축 주위에 모멘트가 생성되어 본체가 롤링하는 경향이 있습니다.(롤 축은 전면 및 후면 롤 중심을[4] 연결하는 선입니다.)그 순간을 롤 커플이라고 부릅니다.

롤 커플은 서스펜션 롤 강성에 의해 저항됩니다. 서스펜션 롤 강성은 차량 스프링 및 안티롤 바(있는 경우)의 스프링 비율에 따라 달라집니다.설계자는 안티롤 바를 사용하여 수직면에서 서스펜션의 스프링을 더 단단하게 만들지 않고도 롤링을 줄일 수 있으며, 이로 인해 승차감 저하 없이 차체 제어가 개선됩니다.

일반적인 서스펜션 지오메트리에서 차체(프레임) 린의 한 가지 효과는 휠이 회전 외측에 포지티브 캠버, 내측에 네거티브 캠버로 코너링 접지력을 감소시킵니다(특히 크로스 플라이 타이어의 경우).

주요 기능

안티롤 바는 두 가지 주요 기능을 제공합니다.첫 번째 기능은 몸의 군살을 줄이는 것입니다.차체 기울기의 감소는 차량의 전체 롤 강성에 따라 달라집니다.차량의 총 롤 강성이 증가한다고 해서 내측 휠에서 외측 휠로의 정상 상태의 총 하중(중량) 전달이 달라지는 것은 아니며, 차체 기울어짐만 감소합니다.총 횡방향 하중 전달은 CG 높이와 트랙 폭에 의해 결정됩니다.

안티롤바의 또 다른 기능은 자동차의 핸들링 밸런스를 조정하는 것입니다.프론트 및 리어 액슬에서 발생하는 전체 롤 강성의 비율을 변경하여 언더스티어 또는 오버스티어 동작을 조정할 수 있습니다.프론트 롤 강성의 비율을 높이면 프론트 액슬이 반응하는 전체 하중 전달의 비율이 증가하고 리어 액슬이 반응하는 비율이 감소합니다.일반적으로 외측 전륜은 비교적 높은 슬립 각도로, 외측 후륜은 비교적 낮은 슬립 각도로 주행할 수 있어 언더스티어 효과입니다.리어 액슬에서 롤 강성의 비율을 높이면 반대 효과가 나타나고 언더스티어가 감소합니다.

결점

안티롤 바는 차량 반대쪽의 휠을 연결하기 때문에, 이 바는 한 바퀴의 범프의 힘을 반대쪽 휠로 전달합니다.거칠거나 파손된 포장도로에서 안티롤 바는 흔들림, 좌우로 차체 움직임("뒤뚱거리는" 느낌)을 발생시킬 수 있으며, 이는 흔들림의 직경 및 강성에 따라 심각도가 증가합니다.다른 서스펜션 기법은 커넥팅 바의 이 효과를 지연시키거나 감쇠시킬 수 있습니다.

일반적으로 너무 공격적으로 안티롤 바를 구성할 경우 과도한 롤 강성이 발생할 경우 코너링 시 내부 휠이 지면에서 떨어질 수 있습니다.이를 활용할 수 있습니다. 많은 전륜구동 생산 차량이 코너링 시 반대쪽 휠에 과부하를 걸기 위해 후륜을 들어 올려 언더스티어를 제한합니다.

조정 가능한 막대

두 가지 유형의 조정 가능한 앤티롤 바 다이어그램입니다.

일부 안티롤 바(특히 자동차 경주용 바)는 차량이 피트 안에 있는 동안 외부에서 조정할 수 있으며, Super GT와 같은 일부 시스템은 운전자가 차량 내부에서 실시간으로 조정할 수 있습니다.이를 통해 일부 시스템에서는 레버 암의 길이를 늘리거나 줄이거나 플랫 레버 암을 단단한 모서리-온 위치에서 보다 유연한 플랫-사이드-온 위치로 회전시킴으로써 강성을 변경할 수 있습니다.이를 통해 정비사는 전체 막대를 교체하지 않고도 다양한 상황에서 롤 강성을 조정할 수 있습니다.

맥퍼슨 스트럿

맥퍼슨 스트럿은 스트럿 서스펜션의 일반적인 형태입니다.스트럿 서스펜션에 대한 시도는 이번이 처음은 아니지만, 맥퍼슨의 원래 특허에서 안티롤 바는 차체 롤링 제어에 있어 일반적인 기능과 더불어 서스펜션의 필수불가결한 부분을 형성합니다.MacPherson과 같은 스트럿 서스펜션의 경우 휠 위치를 안쪽과 바깥쪽으로 제어(트랙 제어)하기 위해 섀시와 휠 허브 사이에 힌지가 있는 하부 멤버가 필요하며, 앞뒤로도 제어해야 합니다.이는 다수의 조인트가 있는 위시본 또는 추가 반지름 로드를 사용하여 제공될 수 있습니다.맥퍼슨의 디자인은 트랙을 제어하기 위한 단일 인보드 조인트로 위시본을 보다 단순하고 저렴한 트랙 제어 암으로 대체했다.전진 및 후진 위치는 안티롤 바를 통해 제어되었습니다.전반적으로 위시본보다 간단하고 저렴한 서스펜션 부재 세트가 필요했고, 또한 지지 않는 무게를 줄일 수 있었습니다.

휠 위치를 제어하려면 안티롤 바가 필요하므로, MacPherson 스트럿 서스펜션의 바는 볼 조인트를 통해 연결될 수 있습니다.그러나 이후 많은 "맥퍼슨 스트럿" 서스펜션은 원래 디자인의 단순화된 트랙 제어 암이 아닌 위시본을 사용하는 것으로 되돌아갔습니다.

세미 액티브 안티롤 바

안티롤 바를 분리하는 다양한 방법이 제안되었습니다.액티브한 안티롤 바를 사용한 최초의 생산차는 1988년형 미쓰비시 미라지 사이보그였다.16-v 터보 모델이 장착된 "듀얼 모드 서스펜션"에는 프론트 액티브 안티롤 바가 있으며, 안티롤 바 링크에 유압 액추에이터가 내장되어 있습니다.액추에이터는 대시보드의 스위치로 작동하여 스포츠 모드와 투어링 [5]모드 사이에서 안티롤바의 효과를 변경할 수 있습니다.2018년식 Jeep Wrangler는 일부 모델에 전환식 디커플러를 장착하여 오프로드 주행 시 휠 회전율을 높였습니다.

액티브 시스템

다음 항목도 참조하십시오.액티브 서스펜션

1994년 액티브 안티롤 바를 최초로 사용한[6] 차는 유럽에서 판매되는 중형 세단인 시트로엥 잔티아 액티바였다.SC.CAR(Systeme Citroén de Controle Actif du Roulis) 시스템은 하드 코너링 시 서스펜션 ECU의 명령에 따라 딱딱해질 수 있는 안티롤 바를 특징으로 했습니다.그 차는 최고 2도까지 굴렀다.

2001년 BMW 7 시리즈(E65)는 액티브 롤 스태빌라이제이션(ARS) "액티브" 안티 롤 바를 선보였으며, 서스펜션 컨트롤 컴퓨터로 비례적으로 제어할 수 있어 차체 기울기를 줄이고 거친 도로 주행 품질을 [7]개선했습니다.

도요타는 2006년에 액티브 스태빌라이저 서스펜션 시스템을 도입했습니다.이 시스템은 안티롤 바의 강성을 변경함으로써 고속 주행 중에 발생하는 횡력으로 인한 차량의 자연스러운 롤링 경향과는 달리 코너링 시 차체 기울기를 줄이고, 회전 시 차량을 보다 수평으로 유지하며 핸들링을 개선합니다.능동식 스태빌라이저 시스템은 차체 센서 및 전기 모터에 의존합니다.이 시스템은 2005년 8월 렉서스 GS430 스포츠 [8]세단과 함께 처음 도입됐다.

포르쉐 카이엔은 2007년(유럽 시장)에 롤바가 활성화된 시스템인 포르쉐 다이내믹 섀시 컨트롤(PDCC)[9]을 선보였다.

2011년 3세대 메르세데스-벤츠 M클래스는 ACTIVE CURVE SYSTEM이라는 유사한 시스템을 도입했다.

Range Rover Sport는 다이내믹 리스폰스 액티브 앤티롤 바를 도입했습니다.

Mercedes-Benz S-Class 액티브 차체 컨트롤 시스템은 또 다른 접근 방식을 사용합니다. 즉, 컴퓨터는 센서를 사용하여 서스펜션 스트럿의 횡방향 하중, 횡방향 힘 및 높이 차이를 감지한 다음 유압을 사용하여 스프링을 상승 또는 하강시켜 역회전합니다.이 시스템은 안티롤 바를 제거합니다.대부분의 액티브 롤 제어 시스템은 소량의 롤링을 통해 보다 자연스러운 느낌을 줍니다.

도요타는 또한 KDSS(Kinetic Dynamic Suspension System)라는 기계식 시스템을 사용하여 오프로드에서 스태빌라이저 바를 해제함으로써 차량의 회전율과 승차감을 향상시킵니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

Wikimedia Commons에는 안티롤바와 관련된 미디어가 있습니다.
  1. ^ Mario Theriault, Great Maritine Inventions, 1833-1950, Goose Lane Editions, 2001, 페이지 69
  2. ^ Coleman, Stephen L. Chancey (1919-04-22). "Patent Summary: CA 189894 Spring suspension". Canadian Intellectual Property Office. Retrieved 2014-08-21.
  3. ^ Staniforth, Allan (2001). Race and Rally Car Source Book (Fourth ed.). G.T. Foulis & Co. 1983. ISBN 1 85960 846 9.
  4. ^ Vehicle Dynamics Terminology. SAE. 2008. SAEJ670e.
  5. ^ "30年前の「エビフライ定食」". みんカラ. Retrieved 2019-02-14.
  6. ^ "Citroën hydraulics Xantia". Citroenet. UK. Retrieved 2017-06-27.
  7. ^ "BMW's Dynamic Drive: An Active Stabilizer Bar System" (PDF). US: IEEE. 2004-08-06. Archived from the original (PDF) on 2014-12-12.
  8. ^ "75 Years of TOYOTA Technical Development Chassis". Toyota. 2012. Retrieved 2017-06-27.
  9. ^ "Porsche Cayenne PDCC (Porsche Dynamic Chassis Control)". Archived from the original on 2021-12-12. Retrieved 2021-02-09.