비틀림 바 서스펜션

Torsion bar suspension
하중이 가해져 있지 않은 비틀림 바
비틀림 빔 서스펜션과 혼동하지 마십시오.
하중이 가해지는 비틀림 막대


비틀림 바 서스펜션(torsion bar suspension)은 비틀림 바를 주 중량을 지탱하는 스프링으로 사용하는 모든 차량 서스펜션이다. 긴 금속 막대의 한쪽 끝은 차량 섀시에 단단히 부착된다. 반대쪽 끝은 서스펜션 암, 스핀들 또는 액슬에 부착된 바와 수직으로 장착된 레버, 비틀림 키에서 종단된다. 휠의 수직 이동은 막대가 축을 중심으로 비틀어지게 하고 막대의 비틀림 저항으로 저항을 받는다. 바의 유효 스프링 비율은 길이, 단면, 형태, 재료 및 제조 공정에 의해 결정된다.

사용법

Torsion bar suspensions are used on combat vehicles and tanks like the T-72, Leopard 1, Leopard 2, M26 Pershing, M18 Hellcat, and the M1 Abrams (many tanks from World War II used this suspension), and on modern trucks and SUVs from Ford, Chrysler, GM, Mitsubishi, Mazda, Nissan, Isuzu, LuAZ, and Toyota. 제조업체는 일반적으로 엔진 중량을 보상하기 위해 토션 바 또는 키를 변경하여 지상고를 조정한다. 스톡 토션 키의 어저스터 볼트를 돌려 지상고를 조정할 수 있지만, 스톡 키를 너무 많이 회전시키면 조정 볼트가 구부러지고 쇼크 피스톤이 표준 이동 거리 밖에 위치할 수 있다. 비틀림 막대를 과도하게 회전시키면 서스펜션이 범프 스톱을 조기에 부딪혀 심한 승차감을 유발할 수도 있다. 애프터마켓 단조 금속 비틀림 키트에는 과회전을 방지하기 위해 재잠금된 어저스터 키와 충격 브래킷을 사용하여 피스톤이 재고 범위를 유지하도록 한다.

장단점

비틀림 바 서스펜션의 주요 장점은 바의 탄성으로 인한 부드러운 승차감, 내구성, 승차감의 손쉬운 조절성, 차량 폭에 따른 작은 프로필 등이다. 코일 스프링보다 차량 내부 부피를 덜 차지한다.

토션 바는 20세기 중반 단일 건설이 채택되는 동시에 양산형 로드카에서 인기가 최고조에 달했다. 모노코크 차체 프레임의 응력과 금속 피로의 역학이 제대로 이해되지 않았던 당시, 비틀림 막대는 중앙 구조물의 보강된 부분(일반적으로 벌크헤드)에 막대를 장착할 수 있었기 때문에 차량 설계자들에게 매우 매력적이었다. 맥퍼슨 스트럿을 사용하여 코일 스프링으로 독립된 프론트 서스펜션에 도달한 것은 차량의 전면 구조에 강력한 터렛을 제공하는 것을 의미했다.

단점은 비틀림 막대가 코일 스프링과 달리 일반적으로 점진적인 스프링 비율을 제공할 수 없다는 점이다. 대부분의 비틀림 바 시스템에서는 비틀림 바를 스티어링 너클에 연결하는 볼트를 조정하기만 하면 지상고(따라서 많은 핸들링 기능)를 변경할 수 있다. 이런 종류의 서스펜션이 있는 대부분의 자동차에서 다른 스프링 비율을 위해 비틀림 바를 교환하는 것은 보통 쉬운 일이다. 종방향 비틀림 막대는 객실 아래로 확장되어 바닥을 들어 올려 내부 공간으로 절단되는 반면, 횡방향 시스템에서는 비틀림 막대의 길이가 차량 폭에 의해 제한된다.

레벨링

일부 차량은 자동 레벨링을 제공하기 위해 비틀림 바를 사용하며, 모터를 사용하여 막대를 예압하여 부하에 대한 저항을 높이고, 어떤 경우에는 (모터가 작동할 수 있는 속도에 따라) 도로 조건의 변화에 대응한다. 높이 조절식 서스펜션이 차량을 3개의 휠로 들어 올려 잭의 도움 없이 나머지 휠을 지면에서 들어올리는 휠 교환 모드를 구현하는 데 사용되어 왔다. 고압펌프가 종단 구에 유압유(LHM)를 공급해 서스펜션을 달성하는 압력저수지를 프리타임하는 올레공압 서스펜션을 사용하는 차량을 예로 들 수 있다. 유압 연결 파이프를 사용하여 프론트 및 리어 서스펜션 구를 교차 링크하여 지상고를 유지한다.

역사

제2차 세계 대전(1934년) 이전에, 프론트 휠 구동 시트로엥 트랙션 아반트는 독립적인 프론트 토션 바 서스펜션과 유연한 후행 데드 액슬을 가지고 있었고, 또한 토션 바에 의해 생겨났다. 차축 빔의 유연성은 트위스트 빔 액슬과 같은 휠 위치 기능을 제공했다.[1] 또한 1930년대에 첫 번째 폭스바겐 비틀의 프로토타입은 비틀림 바, 특히 가로 장착 스타일을 통합했다. 체코슬로바키아 타트라의 1948년 T600 타트라플란은 리어 토션 바 서스펜션을 채용했는데, 이는 타트라가 유일하게 그렇게 한 것이다.[2]

이 시스템은 1934년 스웨덴 스트리드스바그 L-60 탱크에서 처음으로 군사적 사용을 보았다. 1950년대 패커드뿐 아니라 르노, 시트로엥, 폭스바겐 등 유럽 차종에서도 광범위하게 사용됐다. 패커드는 전후방 모두 비틀림 바를 사용했으며, 승차감을 개선하기 위해 전후방 시스템을 상호 연결했다. 1940년대 후반부터의 모리스 마이너와 옥스포드는 라일리 RM 모델이 그랬던 것처럼 시트로엥과 매우 유사한 전면 비틀림 바 시스템을 사용했다. 1961년 도입된 혁명적인 재규어 E-Type은 시트로엥·모리스 마이너와 매우 유사한 토션 바 전면 서스펜션과 동심원 스프링이 장착된 충격 흡수기 4개를 사용하는 독립형 코일 스프링 리어 서스펜션을 탑재했다.

미국 자동차에 토션 바를 조기에 적용한 것은 1934년 허드슨과 테라플레인 자동차에 혁신적인 프론트 액슬 플렉스 서스펜션을 도입하여 1935년 동안 자동차의 안정을 위해 리어 액슬과 연결된 횡방향 토션 바가 안티롤 바로서 필요하다는 것을 깨달은 디트로이트의 허드슨 자동차 컴퍼니였다. 단일 비틀림 바를 후면 차축 뒤쪽의 프레임 측면을 통해 장착한 다음 암으로 부착하고 스프링 U 볼트 플레이트의 전면에 연결했다. 액슬 플렉스는 1936년에 단종되었다.

전후에 토션 바 전면 정지의 사용은 1948년의 모리스 마이너, 그것의 더 큰 모리스 옥스포드 MO 상대 그리고 고급 시장인 모리스 식스 MS, 그리고 후자의 두 모델의 울슬리 고급 시장 변형을 시작으로 하는 영국 모리스 자동차의 결정적인 특징이었다. 이들 자동차의 설계자인 알렉 이시가니스는 비록 모리스 자동차가 뒷바퀴 구동을 하고 뒷바퀴 차축에 재래식 리프 스프링을 사용하기는 했지만 트랙션 아반트의 정지에 영감을 받았다. 마이너스는 레버 암 댐퍼를 비틀림 막대와 함께 사용했고 옥스포드와 식스는 혁신적인 텔레스코픽 댐퍼를 사용했다. 이 마이너스는 1972년까지 거의 변동이 없었고, 모리스 마리나(Morris Marina)로 대체되었는데, 모리스 마리나는 비틀림 바-레버 암 댐퍼 시스템을 프론트 서스펜션에 사용했는데, 이 시스템은 1984년까지 전세계에서 마지막으로 출시된 신차 중 하나이며, 이 시스템은 1984년까지 계속 생산되고 있다. 옥스포드/식스 플랫폼은 1959년 새로운 패리나 옥스포드가 코일 스프링, 하부 위시본, 레버 암 댐퍼와 함께 전면 서스펜션을 사용하여 도입되기 전까지 잇시고니스의 비틀림 바 시스템을 사용한 몇 가지 수정 시리즈를 통해 개발되었다.

미국의 가장 유명한 승용차 적용대상은 크라이슬러의 "토션-에어" 정지는 앞 차축에 한했지만, 같은 차축에 한하여 1957년 임페리얼 크라운 시리즈, 크라이슬러 윈저, 데소토 화염병, 닷지 코로넷, 플리머스 벨레베데레베데레와 같은 자동차에서 시작된 크라이슬러의 모든 제품을 시작으로 하는 크라이슬러 시스템이었다. 기본 시스템(종도 장착)은 1981년 K-car 도입 때까지 유지되었다. 1976년 닷지 아스펜과 함께 도입된 재설계된 토션 바 서스펜션은 1989년(크라이슬러의 M 플랫폼으로) 생산이 종료될 때까지 횡방향 장착 토션 바(폴크스바겐 타입 3 승용차에 근거한 것으로 추정된다)를 도입했다. 닷지 다코타와 듀랑고의 일부 세대는 전면 서스펜션에 토션 바를 사용하였다.

제너럴 모터스는 1960년에 처음으로 경량 픽업 트럭에 비틀림 바를 사용하다가 1963년에 2WD 트럭에 전통적인 코일 스프링이 전면적으로 사용되는 단계적 폐기가 되었다. 승용차에 처음 사용된 것은 1966년 E플랫폼 차량(Oldsmobile Toronado, Cadillac Eldorado), 4WD S-10 픽업과 AWD 옵션인 아스트로 밴을 시작으로 1988년 이후 4WD(GMT400, GMT800, GMT900)를 탑재한 풀사이즈 트럭과 SUV였다.

포르쉐는 1948년부터 1989년까지 964년 도입으로 356번과 911번 시리즈에 사륜 비틀림 바 서스펜션을 사용했다. 914의 전면 서스펜션뿐만 아니라 924, 944, 968의 후면 서스펜션에도 사용된다. 혼다는 3세대 시빅의 전면 비틀림 바와 발라드, 1세대 CRX 등 동일 플랫폼에 구축된 다른 차종도 이용했다.

변형

독일 제2차 세계 대전 팬더 탱크(및 일부 타이거즈)에는 이중 비틀림 바가 있었다.[citation needed] 설계자 Ernst Lehr는 가용 강철 합금으로부터 필요한 스프링 레이트와 최대 탄성 굽힘 각도를 얻기 위해 탱크의 폭보다 더 긴 막대가 필요하며, 효과적으로 막대를 반으로 접는 서스펜션을 만들었다. 각 휠에 대해 하나의 로드를 서스펜션 암에 부착하고, 다른 로드는 프레임의 근처 지점에 장착했다. 탱크의 반대편에는 두 개의 막대기가 서로 붙어 회전축에 장착되었다.[citation needed] 서스펜션 암의 편향으로 인해 이중 비틀림 바의 양쪽 절반이 비틀렸다. Tiger와 팬더 탱크(및 다른 많은 WWII 시대의 탱크와 기타 AFV)에 사용된 토션 바 서스펜션의 단점은 토션 바 배치가 그러한 해치에 대한 승무원의 접근을 차단했을 것이기 때문에 2차 세계 대전 시대의 탱크의 공통적인 특징인 탈출 해치를 선체 하단으로 통합할 수 없다는 것이었다. 그러나 나뭇잎이 없었다. 코일이나 볼류트 스프링은 종종 선체의 옆면이 크게 벌어져 측면부 해치를 포함하도록 해놓은 경우가 많았는데, 상단부 해치가 모두 열리지 않을 정도로 탱크가 뒤집히는 경우는 드물었는데, 이것이 복측 해치의 목적이다.

레오파드 2 내부의 토션 바 서스펜션

러시아 T-14 아르마타와 같은 최신 세대의 탱크는 조정 가능한 유압 서스펜션을 사용하지만,[citation needed] 미국 M1 에이브람스,[3][4] 독일 레오파드2, 중국 MBT-3000 등 많은 현대식 주력 전차들은 비틀림 바 서스펜션을 사용한다.[citation needed] 비틀림 바 서스펜션은 크기가 작고, 엄청난 부하 용량과 상대적인 서비스 용이성 때문에 단점이 없는 것은 아니지만 탱크에 이상적이었다. 비틀림 막대의 이동량이 크고 탄력이 높아 탱크가 움직이거나 급정거할 때 '로킹' 동작이 발생한다. 흔들의 움직임을 보상하기 위해 총기 안정장치를 사용해야 한다. 주전차의 중량 때문에 자동차에 비해 돌풍이나 기동 시에 비틀림 바가 깨질 위험이 훨씬 크고, 짧은 순서로 교체하지 않으면 차량의 기동성에 영향을 줄 수 있으며, 극한 경우에는 감속된 용량으로 차량을 움직이지 못하게 할 위험이 있다.f 서스펜션은 추가 비틀림 막대를 파손시킨다.

일부 전륜 구동 자동차는 미쓰비시 데보네어(Mitsubi Debonair)에서 발견된 바와 같이, 일반적으로 트위스트빔 리어 서스펜션이라고 하는 관련 유형의 비틀림 빔 서스펜션을 사용하며, 이 서스펜션에서는 측면 장착형 비틀림 빔에 의해 연결된 후륜 암에 후륜 휠을 실어 나른다. 이것들의 실제 스프링 매체는 대개 코일 스프링이다. 비틀림 빔은 차체가 회전하면서 휠의 횡방향 움직임에 저항하는 휠 로케이팅 암과 앤티롤 바 역할을 모두 한다. 제조·설치가 저렴하고 최소한의 실내용적과 맞물려 승객·화물·기타 부품 등의 운반을 위한 공간이 더 넓어진 것이 장점이다. 비틀림 빔은 수직이 아닌 횡방향 면에 작용하기 때문에 트위스트 빔 액슬은 지상고 조정을 제공할 수 없으며, 어느 정도 다른 빔 액슬 서스펜션과 유사한 차량 핸들링 한계에 시달린다. 그러나 휠 트래블이 더 제한적인 보다 단단하고 스포티한 서스펜션 설정을 지향하는 추세 때문에 이러한 제한은 도로에서 분명하지 않을 수 있다. 트위스트빔 리어 서스펜션은 1970년대 초 폭스바겐 골프에서[citation needed] 개척된 것으로 소형차와 미니밴에서 흔히 볼 수 있다.

기타 용도

혼다 CB450과 같은 일부 구형 오토바이와 1950년대의 판하르트 다이나 X와 판하르트 다이나 Z 자동차에서도 토션 바가 재래식 코일 밸브 스프링 대신 사용되기도 했다. 그것들은 또한 DMC Deloreran 자동차의 도어 메커니즘에도 사용되었다.

참조

  1. ^ Popular Mechanics - Google Books. Hearst Magazines. October 1934. Retrieved 2015-03-03.
  2. ^ "Tatra T600 Tatraplan". Tatra T600 Tatraplan. Retrieved 2 April 2018.
  3. ^ "M1 Abrams Main Battle Tank". www.globalsecurity.org. Retrieved 2016-01-16.
  4. ^ "Main Battle Tank - Leopard 2". www.fprado.com. Retrieved 2016-01-16.

참고 문헌 목록