자동차학과, 자동차 정비 기능사 등 차의 모든것 자동차 셰시 핵심 요점 95장. 능동형 전자제어 구성 및 기능

95장. 능동형 전자제어 구성 및 기능

 

공기식 현가장치는 공기스프링, 서지 탱크, 레벨링 밸브등으로 구성되어 있으며, 하
중 따라 스프링 상수를 변화시킬 수 있다.

공기식 현가장치는 하중이 감소하여 차고가 높아지면 레벨링 밸브가 작용하여 공기
스프링내의 공기를 방출한다. 또 하중이 증가하여 차고가 낮아지면 공기탱크로부터 공
기스프링에 공기를 압송하여 차고를 일정하게 유지하게 한다. 따라서 하중이 증가하
면 스프링은 딱딱해지고, 감소하면 부드러워진다. 이와 같이 스프링 상수가 하중에 따
라 변화하므로 하중이 변동하여도 스프링의 고유진동수는 그다지 변화하지 않기 때문
에 승차감이 좋아진다.

가. 공기 압축기

공기압축기는 왕복식으로 엔진에 의해 구동되며, 실린더 헤드에는 플레이트 형의 흡
입 밸브와 토출 밸브가 있으며 흡입 밸브 위에는 언로더 밸브(unloader valve)가 있다.
탱크내의 압력이 상승하면 압력 조정기에서 공급된 압축공기에 의해 언로더 밸브가 흡
입 밸브를 열어 압축공기가 발생되지 않도록 한다.

나. 공기스프링

공기스프링은 공기탱크와 공기스프링 사이의 공기 통로를 조정하여 도로 상태와 속
도에 가장 적합한 스프링 효과를 얻을 수 있게 되어 있다. 공기스프링에는 벨로즈 형
(bellows type), 다이어프램 형(diaphram type) 및 복합 형(combined type)이 있다.

 

(1) 벨로즈 형
벨로즈 형은 주름상자 모양으로 되어 있으며 그 신축에 따라 내부의 용적과 압력이
변화해서 스프링 작용을 한다. 벨로즈형 공기스프링은 기밀성이 좋은 고무를 사용한 내

부층과, 나일론 코드층으로 되어있고 내부 압력에 견딜 수 있는 강도를 가진 중간층과,
신축피로나 노화에 강한 고무를 사용한 바깥층의 3층으로 되어 있으며 변형을 방지하기
위해 골부분에는 보호링(guard ring)이 들어 있다.

(2) 다이어프램 형
다이어프램 형은 신축함에 따라 고무막이 뒤집히는 형식이며, 피스톤, 다이어프램 및
밴드 등으로 구성되어 있다. 다이어프램의 윗부분은 엔드 플레이트에 결합되고, 아랫
부분은 피스턴의 머리 부분에 결합되어 있으며 주위는 밴드로 둘러싸서 팽창이 제한되
어 있다.
(3) 복합 형
복합형(combined type)은 벨로즈형과 다이어프램을 복합한 형식이며, 일반적으로 벨
로즈형과 복합형을 많이 사용한다

다. 서지 탱크 및 가변 교축밸브

공기스프링은 스프링 상수의 변화 폭이 작아 급격한 하중 변동으로 인한 충격력을 견
디기는 어렵다. 따라서 이를 보완하기 위해 공기스프링 윗쪽에는 서지 탱크와 교축밸브
를 설치하여 스프링 상수를 변화시키거나, 과도한 압력 변화에도 견딜 수 있도록 하고
또한 감쇠작용도 하도록 하고 있다. 서지탱크는 벨로즈 형 공기스프링을 적용하는 경
우, 공기스프링 내부의 압력 변화를 완화하여 스프링 작용을 유연하게 하는 작용을 하
며, 각 공기스프링 마다 설치되어 있다.

가변 교축 밸브(throllle valve)는 공기스프링(벨로즈)과 서지 탱크 사이에 설치되며,
메인밸브, 서브밸브, 스프링 등으로 구성되어 있다.

가변 교축 밸브는 하중이 증대되어 공기스프링이 압축되면 공기스프링의 압력이 서
지 탱크내의 압력보다 상승하여 메인 밸브와 서브 밸브가 동시에 열려 압축 공기는 서
지 탱크로 유입된다. 반대로 하중이 감소하면 서지 탱크내의 고압의 공기가 메인 밸브
만 열어 공기스프링 쪽으로 유동한다. 서브밸브 및 메인밸브가 열리는 정도는 양쪽의
압력차에 비례하며, 서지 탱크와 공기스프링 사이의 공기통로를 교축함으로써 진동의
감쇠작용을 한다. 공기스프링이 압축될 때는 교축밸브에서 교축 상태가 적고, 신장되는
경우에는 교축 상태가 크게 하도록 작용하여 감쇠력을 달리한다.

라. 레벨링 밸브

레벨링 밸브는 주행 중 하중이 변화하면 공기스프링 내의 압축공기를 제어하는 장치
이다. 공기 저장 탱크와 서지 탱크를 연결하는 파이프 도중에 설치되며, 주행 중의 작
은 진동으로는 작동하지 않으나 하중에 의해 차량의 높이가 변화하게 되면 압축 공기를
공기스프링에 공급 또는 배출하여 하여 차고를 일정하게 유지하는 역할을 한다. 레벨링
밸브는 일반적으로 앞 현가장치에 1개, 뒤 현가장치에 2개를 사용하며, 레벨링 밸브의
레버는 공기스프링과 연동되어 작동되도록 되어 있다. 즉 공기스프링이 줄어들면 레벨
링 벨브의 레버는 위로 움직이고, 공기스프링이 늘어나면 반대로 아래로 움직인다. 레
벨링 밸브 내부에는 공기 탱크에서 공기스프링으로 통하는 통로를 제어하는 급기밸브
와, 공기스프링과 공기를 대기로 방출하는 통로를 제어하는 배기밸브가 있는데 이들 두
밸브는 레벨링 밸브의 레버에 의해 작동되도록 되어 있다.
① 하중이 증가하는 경우
하중이 증가하여 공기스프링이 [그림 15-8]과 같이 압축되면 레벨링 밸브의 레버
가 윗쪽으로 밀려 올라간다. 이 레버의 움직임으로 급기밸브는 열리지만, 배기밸
브는 닫혀있다. 따라서 공기 탱크에서 고압의 공기가 공기스프링으로 유입되어 공
기스프링이 늘어나 차체가 위로 올라간다.

② 중립 위치
공기스프링에 압축공기가 유입되어 차체가 올라가면 레벨링 밸브도 함께 위로 올
라간다. 따라서 레벨링 밸브의 레버가 [그림 15-9]와 같이 중립위치로 되어 급기
밸브는 닫힌다. 그 결과 공기스프링으로 공기 유입은 차단되고 차체는 평형상태
를 유지한다.

③ 하중이 감소하는 경우
하중이 감소하면 공기스프링이 늘어나므로 [그림 15-10]과 같이 레벨링 밸브의 레
버가 아래쪽으로 당겨진다. 따라서 급기밸브는 닫혀있지만 배기밸브가 열리게 되
어 공기스프링에 들어 있던 공기가 배기 포트를 통하여 대기로 배출된다. 이 작용
으로 공기스프링은 줄어들고 레버가 수평위치로 되면 배기밸브는 닫히게 되어 평
형상태를 이루게 된다

마. 워터 트랩

워터 트랩(water trap)은 공기 압축기에서 압축된 공기에 포함되어 있는 수분을 분리
시켜 공기 현가 회로내에 수분이 들어가지 못하도록 하는 역할을 한다.

바. 압축 공기 레귤레이터

압축 공기 레귤레이터(regulator)공기 탱크내의 압력을 조정해 주는 작용을 한다. 압력이 규정값에 도달하면 공기 압축기의 언로더 밸브에 압축된 공기를 보내 흡입밸브가
항상 열리도록 제어해 준다.

사. 공기스프링 현가장치의 로드와 링크

공기스프링은 그 내부가 공기로 되어 있기 때문에 차축의 앞뒤 또는 좌우 방향의 힘을
지지할 능력이 없다. 따라서 차축이 이들 힘을 받았을 때 그 설치 위치를 유지하도록 로
드나 링크를 두고 있다. 이들 링크나 로드는 고무 부싱을 끼워 장착되며, 차축의 전후,
좌우의 설치 위치를 유지한다. [그림 15-11]의 (a)는 앞 현가장치의 경우로 좌우 각 1개
의 공기스프링을 앞 차축과 프레임의 사이드 멤버 사이에 장착하고 횡 방향으로 발생하
는 힘은 레터럴 로드가, 전후 방향으로 발생하는 힘은 3개의 토크로드로 견딜 수 있도록
되어 있다. 그림 (b)는 뒤 현가장치의 경우로 좌우 2개의 공기스프링을 프레임 사이드
멤버와 뒷 차축에 장치되어 있는 서포트 빔(support beam) 사이에 장작 한다. 또한 4개
의 토크 로드를 사용하여 뒤 차축의 전후 방향으로 발생하는 힘을, 위쪽에 V자형으로 배
치되어 있는 2개의 토크 로드는 횡 방향으로 발생하는 힘을 견딜 수 있도록 되어 있다.

공기식 현가장치