스태빌라이저의 기능

섀시는 이렇게 되어 있다

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요약 안티 롤 바(Anti-roll Bar)라고도 불리는 스태빌라이저(Stabilizer)는 자동차가 코너링 할 때에 외측 스프링을 강하게 하는 작용을 하며, 자동차의 롤을 억제하여 코너링 스피드를 높이는 역할을 한다.

자동차의 조종성 · 안정성이라는 관점에서 볼 때 스프링은 딱딱한 편이 좋다. 그러나 스프링 정수가 큰 스프링을 사용하면 승차감은 나빠질 수밖에 없다.

자동차 메이커는 차량을 개발함에 있어 자동차의 컨셉에 비추어 신중하게 검토를 거듭하여 조종성과 승차감의 균형이 가장 잘 이루어진 정수(定數)의 스프링을 선택하고 있다. 차량 주행성능을 위한 튜닝은 스프링과 쇽업소버(Shock Absorber)의 특성의 매칭(Matching)을 어떻게 맞출 것인가를 중심으로 이루어진다.

스태빌라이저의 작동
자동차의 좌우 타이어가 동시에 돌기 위에 올라탔을 때 등 좌우 서스펜션이 동시에 행정(Stroke)을 한 경우(그림 좌)에는 스태빌라이저는 움직이기만 한다. 한 쪽 타이어만 행정을 한 경우(그림 우)에는 스태빌라이저가 비틀려 스프링으로서 작동한다.
프런트 스태빌라이저
스태빌라이저 암을 필요 최소한의 길이로 억제하고, 바를 중공(中空)으로 하여 경량화 시킨 것도 있다.

그러나 잘 생각해보면「조종성과 안정성이 주로 문제가 되는 경우는 자동차가 코너링 할 때이고, 승차감이 중요시 되는 경우는 자동차가 직진 주행하고 있을 때가 아닐까. 그렇다면 자동차가 직진하고 있을 때는 스프링 정수가 작고, 코너링할 때는 스프링 정수가 커지는 스프링이 있다면 이상적인 서스펜션이 될 것」이라는 것을 스프링만으로 실현하는 것은 무리다. 실제로 이와 같은 서스펜션의 스프링 정수를 바꾸는 역할을 하는 것이 스태빌라이저이다.

스태빌라이저는 스태빌라이저 바(Stabilizer Bar)라고도 부르는 것과 같이 스프링 강으로 이루어진 봉의 끝부분을 구부려 『ㄷ자』형으로 만든 것으로 그 양끝을 좌우 서스펜션의 상하로 움직이는 어느 부분에 장착하여 사용한다. 중간 부분에는 2개의 고무 부시(Bush)를 사이에 두고 바디에 장착되어 있으며, 봉은 어느 정도 부시 사이에서 회전할 수 있도록 되어 있다.

이러한 방법으로 스태빌라이저가 장착되기 때문에 자동차가 직진주행을 하거나, 좌우 두 개의 바퀴가 동시에 돌기를 넘거나, 높이 차(段差)가 생겨도 스태빌라이저는 부시를 통해 지탱되면서 조금 회전할 뿐 아무런 기능도 하지 않는다. 즉, 직진상태에서의 서스펜션의 스프링 정수는 스태빌라이저가 있어도 원래 장착되어 있는 스프링의 스프링 정수와 같다.

다음으로 이 자동차가 코너링 할 때는 스태빌라이저가 어떻게 되는가를 살펴보자.

선회중인 자동차는 원심력에 의해 바깥쪽(外側)으로 밀리는데 자동차의 중심(中心)에 있는 무게 중심(重心)이 바깥쪽으로 이동한 것과 마찬가지의 효과가 발생한다. 이 현상을 하중 이동(荷重移動)이라고 부른다. 하중의 이동으로 인해 외측의 서스펜션에 가해지는 하중이 증가되어 스프링의 변형은 커지고, 내측의 서스펜션에 가해지는 하중이 감소되어 변형은 작아진다. 심할 경우에는 외측의 서스펜션이 완전히 수축되거나, 내측의 서스펜션이 완전히 늘어나 타이어가 허공에 뜨는 경우도 있다.

이 때 스태빌라이저의 양끝은 어떻게 될까. 외측의 서스펜션에 장착되어 있는 스태빌라이저 끝부분은 스프링의 변형이 커지기 때문에 노면에 가까워지는 방향으로 움직이려고 하며, 내측의 스태빌라이저 끝은 반대로 노면에서 멀어지려는 것을 알 수 있다. 『ㄷ자』모양의 한쪽 끝은 아래로, 또 한쪽 끝은 위로 움직이려고 하기 때문에 스태빌라이저는 비틀리게 된다. 봉은 비틀리면 스프링으로서 역할을 한다. 즉 서스펜션에 토션 바 스프링(Torsion Bar Spring)이 장착되어 있는 것과 같은 효과를 얻을 수 있다.

결과적으로 스태빌라이저가 장착되어 있으면 코너링 중에는 원래 장착되어 있는 스프링에 토션바 스프링을 더하는 것이 되어 서스펜션의 스프링 정수가 커지게 되기 때문에 변형은 작아진다. 즉 외측 서스펜션의 수축량과 내측 서스펜션의 늘어나는 양이 함께 작아진다. 자동차가 코너링 중에 외측으로 기울어지는 현상을 롤링(Rolling) 또는 롤(Roll)이라 부르며, 변형이 작아지기 때문에 롤이 작아져 자동차의 안정성이 좋아지게 된다.

스태빌라이저 바는 영어로 자동차를 안정시키는 봉을 뜻하는데, 이처럼 롤을 작게 하는 기능이 있기 때문에 영어로 반대를 의미하는 안티(Anti)를 사용해 안티 롤 바(Anti-roll Bar)라고도 불린다.

스태빌라이저가 장착되어 있으면 직진 중에 좌우 한쪽 타이어가 돌기 위를 통과할 때 발생하는 롤을 억제하기 때문에 적용하고 있는 자동차가 많다. 또한 스태빌라이저의 한쪽 끝에 유압으로 작동하는 실린더를 설치하여 스태빌라이저의 스프링 정수를 바꿀 수 있도록 하는 시스템도 실용화되었다.

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<섀시는 이렇게 되어있다>는 새시가 어떻게 되어있는지를 그려보는 교재이다. 섀시의 성능을 좌우하는 열쇠가 되...더보기

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