안녕하세요 Maxima입니다. 단단한 서스펜션에 대해 검색하다 도움이 될만한 글타래를 발견하여 공유합니다.
http://www.f1technical.net/forum/viewtopic.php?f=6&t=9484
원문의 출처이며, 번역은 직접하였으나 이해가 가지않는 부분 및 시간상(퇴근 임박ㅋ) 어려웠던 마지막 문단은 이어서 올리던가 하겠습니다.
서스펜션의 기능
첫째, 서스펜션이 발명된 이유 가운데 하나는 불규칙적인 지면 상의 이동을 가능하게 하기 위함이다. 이것은 휠을 수직으로 움직일 수 있도록 하여 구현하며 이를 위한 가장 좋은 방법(그리고 가장 비용이 적게 드는)은 스프링을 이용하는 것이다. 스프링이 단단할수록 불규칙적인 지면 상 이동 가능성은 적어진다. 이 같은 경우 부드러운 스프링이 더 유리하다.
둘쨰, 차량의 네 모서리에 스프링을 장착함으로써(완전하게는 아니지만) 상대적으로 경량인 휠의 움직임과 상대적으로 무거운 차체의 움직임을 분리한다. 이것은 불규칙적인 지면 위를 지날 때 차체를 크게 움직이지 않게 해줌으로써 승차감을 향상시킨다. 반면 서스펜션이 단단해질수록 휠과 차체의 움직임은 그렇지 않을 경우보다 더욱 일체가 된다. 경주용 차량의 경우 휠이 노면을 따라 움직임으로써 차체의 수직이동을 억제하여 그립을 유지시켜주는 기능을 수행하기도 한다.
예를들어 차량을 위로 들어올려 장착된 스프링을 제거한다면 차체의 서스펜션을 위아래로 아주 쉽게 움직일 수 있다. 이것은 휠과 차체가 완전히 분리된 상태이다. 만약 아주 부드러운 스프링을 장착한다면 휠을 위아래로 움직일 때 차체는 약간 움직일 것이다. 이것은 휠과 차체가 어느정도 일체가 된 상태이다. 만약 매우 강한 스프링을 장착하여 휠을 위아래로 움직인다면 차체는 휠과 일체가 되어 움직일 것이다. 휠을 차체로부터 분리하여 움직이기 위한 힘은 차량이 요철을 지날 때 타이어의 접지 면적과 관련이 있으며 이를 최소화 하기 위하여는 부드러운 스프링이 더 유리하다.
셋쨰, 앞서 휠의 수직이동에 대해 살펴보았지만, 차량이 움직일 때 차체 또한 움직인다(pitching & rolling). 차체의 이 같은 움직임은 의도된 움직임이 아니며 대부분의 경우 억제하기 위한 많은 노력이 들어간다. 차체 움직임을 제어하기 위하여는 서스펜션을 설계하여야 한다. Roll 과 Pitch 움직임 자체가 부정적인 것은 아니며, 그와 같은 움직임에 따른 2차적 효과에 의해 다음과 같은 문제가 발생한다.
− Roll Camber (항상 부정적)
− Pitch Camber (일반적으로 부정적)
− Bump Steer (롤링이 심할수록 bump steer도 심함)
− 차체 움직임에 대한 지연된 반응, 즉 타이어가 안정적인 힘을 받지 못함(부정적이라 단정지을 수는 없으나 복잡한 효과를 가져옴)
−
이 같은 효과를 제거하기 위하여는 단단한 서스펜션이 더 유리하다.
넷째, 앞서 언급한 것과 같이 유체역학적 퍼포먼스(aerodynamic performance)는 차량의 높이에 의해 많은 영향을 받는다. JT가 말한 것과 같이 일반적인 법칙이 존재하지는 않지만 롤링과 핏칭을 억제할수록 유체역학적 퍼포먼스를 향상시킬 수 있다. 이렇기 때문에 F1의 경우 엄청나게 높은 spring rate를 사용하는 것이다. 이 경우 또한 단단한 것이 유리하게 다가온다.
다섯째, 차체의 롤링은 휠에 영향을 미친다. 타이어의 비선형적 특성에 의해 타이어에 더 많은 힘이 실릴수록 타이어가 힘을 수용할 수 있는 능력이 떨어진다(엄청 단순하게 표현한 것이며, 상세한 것은 tyre load sensitivity를 참조할 것). 후면 스프링을 단단하게 할 경우, 타이어가 받아들일 수 있는 rolling load가 커지지만 그립력은 감소한다. 이상적으로는 롤링힘이 균형을 이루어 전, 후면이 조화롭게 이동할 수 있도록 설계가 되어야 한다. 최적의 균형점은 많은 변수의 함수이지만, 변수 가운데 하나는 코너반경이다. 타이트한 트랙에서의 롤링 균형점은 보통의 트랙과 다르며, 이 경우 서스펜션의 강도보다는 전면과 후면의 균형이 더 중요한 요소이다.
여섯째, 여기부터 복잡해지는 부분인데 그 이유는 이에 대한 명확한 해답이 없기 때문이다. 공기저항 감소를 위해 지면에 가깝고도 단단하게 달리면서(포인트4) 접지면의 변동을 최소화하기 위해(포인트2) Axle heave에 장착하는 추가 스프링을 설치할 수 있다. 하지만 이렇게 할 경우 차체와 휠이 Axle heave 운동에서 지나치게 일체가 되어 코너스프링을 부드럽게 하여야 하지만(포인트1), 이렇게 할 경우 차량의 롤링이 심해진다(포인트3). 이를 억제하기 위해 Anti-roll bar를 장착하지만(포인트 2), ARB를 장착할 경우 차량의 좌우측을 일체화시킴으로써 한쪽 휠이 요철을 지날 떄 다른쪽 휠의 그립력을 감쇄시킨다(포인트2). 이렇게 했더니 차의 모든 것이 단단하게 되었고 휠은 움직이지도 않으며 요철을 지날수도 없게 되어 서스펜션 장착 목적을 상실하게 되었다.(포인트1)
일곱번쨰, 레이싱 타이어에서 타이어 온도는 매우 중요한 요소이며 (다른 방법도 있지만) 타이어에 수직방향의 힘을 가함으로써 온도를 높일 수 있다. 온도의 상승은 그립력을 향상시킬 수도 있으며(이것은 포인트2와 배치됨), 그립력을 잃게 할수도 있다(이것은 포인트2와 일관됨).
http://www.f1technical.net/forum/viewtopic.php?f=6&t=9484
원문의 출처이며, 번역은 직접하였으나 이해가 가지않는 부분 및 시간상(퇴근 임박ㅋ) 어려웠던 마지막 문단은 이어서 올리던가 하겠습니다.
서스펜션의 기능
첫째, 서스펜션이 발명된 이유 가운데 하나는 불규칙적인 지면 상의 이동을 가능하게 하기 위함이다. 이것은 휠을 수직으로 움직일 수 있도록 하여 구현하며 이를 위한 가장 좋은 방법(그리고 가장 비용이 적게 드는)은 스프링을 이용하는 것이다. 스프링이 단단할수록 불규칙적인 지면 상 이동 가능성은 적어진다. 이 같은 경우 부드러운 스프링이 더 유리하다.
둘쨰, 차량의 네 모서리에 스프링을 장착함으로써(완전하게는 아니지만) 상대적으로 경량인 휠의 움직임과 상대적으로 무거운 차체의 움직임을 분리한다. 이것은 불규칙적인 지면 위를 지날 때 차체를 크게 움직이지 않게 해줌으로써 승차감을 향상시킨다. 반면 서스펜션이 단단해질수록 휠과 차체의 움직임은 그렇지 않을 경우보다 더욱 일체가 된다. 경주용 차량의 경우 휠이 노면을 따라 움직임으로써 차체의 수직이동을 억제하여 그립을 유지시켜주는 기능을 수행하기도 한다.
예를들어 차량을 위로 들어올려 장착된 스프링을 제거한다면 차체의 서스펜션을 위아래로 아주 쉽게 움직일 수 있다. 이것은 휠과 차체가 완전히 분리된 상태이다. 만약 아주 부드러운 스프링을 장착한다면 휠을 위아래로 움직일 때 차체는 약간 움직일 것이다. 이것은 휠과 차체가 어느정도 일체가 된 상태이다. 만약 매우 강한 스프링을 장착하여 휠을 위아래로 움직인다면 차체는 휠과 일체가 되어 움직일 것이다. 휠을 차체로부터 분리하여 움직이기 위한 힘은 차량이 요철을 지날 때 타이어의 접지 면적과 관련이 있으며 이를 최소화 하기 위하여는 부드러운 스프링이 더 유리하다.
셋쨰, 앞서 휠의 수직이동에 대해 살펴보았지만, 차량이 움직일 때 차체 또한 움직인다(pitching & rolling). 차체의 이 같은 움직임은 의도된 움직임이 아니며 대부분의 경우 억제하기 위한 많은 노력이 들어간다. 차체 움직임을 제어하기 위하여는 서스펜션을 설계하여야 한다. Roll 과 Pitch 움직임 자체가 부정적인 것은 아니며, 그와 같은 움직임에 따른 2차적 효과에 의해 다음과 같은 문제가 발생한다.
− Roll Camber (항상 부정적)
− Pitch Camber (일반적으로 부정적)
− Bump Steer (롤링이 심할수록 bump steer도 심함)
− 차체 움직임에 대한 지연된 반응, 즉 타이어가 안정적인 힘을 받지 못함(부정적이라 단정지을 수는 없으나 복잡한 효과를 가져옴)
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이 같은 효과를 제거하기 위하여는 단단한 서스펜션이 더 유리하다.
넷째, 앞서 언급한 것과 같이 유체역학적 퍼포먼스(aerodynamic performance)는 차량의 높이에 의해 많은 영향을 받는다. JT가 말한 것과 같이 일반적인 법칙이 존재하지는 않지만 롤링과 핏칭을 억제할수록 유체역학적 퍼포먼스를 향상시킬 수 있다. 이렇기 때문에 F1의 경우 엄청나게 높은 spring rate를 사용하는 것이다. 이 경우 또한 단단한 것이 유리하게 다가온다.
다섯째, 차체의 롤링은 휠에 영향을 미친다. 타이어의 비선형적 특성에 의해 타이어에 더 많은 힘이 실릴수록 타이어가 힘을 수용할 수 있는 능력이 떨어진다(엄청 단순하게 표현한 것이며, 상세한 것은 tyre load sensitivity를 참조할 것). 후면 스프링을 단단하게 할 경우, 타이어가 받아들일 수 있는 rolling load가 커지지만 그립력은 감소한다. 이상적으로는 롤링힘이 균형을 이루어 전, 후면이 조화롭게 이동할 수 있도록 설계가 되어야 한다. 최적의 균형점은 많은 변수의 함수이지만, 변수 가운데 하나는 코너반경이다. 타이트한 트랙에서의 롤링 균형점은 보통의 트랙과 다르며, 이 경우 서스펜션의 강도보다는 전면과 후면의 균형이 더 중요한 요소이다.
여섯째, 여기부터 복잡해지는 부분인데 그 이유는 이에 대한 명확한 해답이 없기 때문이다. 공기저항 감소를 위해 지면에 가깝고도 단단하게 달리면서(포인트4) 접지면의 변동을 최소화하기 위해(포인트2) Axle heave에 장착하는 추가 스프링을 설치할 수 있다. 하지만 이렇게 할 경우 차체와 휠이 Axle heave 운동에서 지나치게 일체가 되어 코너스프링을 부드럽게 하여야 하지만(포인트1), 이렇게 할 경우 차량의 롤링이 심해진다(포인트3). 이를 억제하기 위해 Anti-roll bar를 장착하지만(포인트 2), ARB를 장착할 경우 차량의 좌우측을 일체화시킴으로써 한쪽 휠이 요철을 지날 떄 다른쪽 휠의 그립력을 감쇄시킨다(포인트2). 이렇게 했더니 차의 모든 것이 단단하게 되었고 휠은 움직이지도 않으며 요철을 지날수도 없게 되어 서스펜션 장착 목적을 상실하게 되었다.(포인트1)
일곱번쨰, 레이싱 타이어에서 타이어 온도는 매우 중요한 요소이며 (다른 방법도 있지만) 타이어에 수직방향의 힘을 가함으로써 온도를 높일 수 있다. 온도의 상승은 그립력을 향상시킬 수도 있으며(이것은 포인트2와 배치됨), 그립력을 잃게 할수도 있다(이것은 포인트2와 일관됨).
멀고 먼 그대....
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