에어 서스펜션 키트: 그기능과 작동방식

추측 작업을 잠시 중단하겠습니다. 고객이 에어 서스펜션으로 업그레이드할 준비가 되었나요? 사용하기 쉽고 강력하며 신뢰할 수 있는 부품을 찾고 있으며 은행 잔고를 해지하지는 않을까요? 

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에어 서스펜션 시스템의 작동 원리 정의, 구성, 유형, 기능

에어 서스펜션 시스템은 금속 스프링(코일 또는 리프) 대신 에어백을 사용하여 차량을 액슬에 에어백으로 지지하는 서스펜션 시스템입니다.

이 글에서는 에어 서스펜션 시스템이란? 어떻게 작동합니까? 그리고 건설 또는 주요 부품, 유형, 기능, 장점, 단점 및 적용에 대해 자세히 공부하려고 합니다.

에어 서스펜션 시스템은 압축 공기를 사용하여 차량의 서스펜션 시스템 높이를 변화시키는 원리로 작동하며, 간단히 말해 에어 서스펜션은 공기의 특성이 완충 효과를 위해 사용되는 서스펜션입니다.

도로의 돌기는 에어백을 압축하고 위아래로 튕겨 바퀴가 움직이도록 합니다. 에어백은 공기를 머금는 고무 방광에 불과합니다. 보통 섬유 강화 고무나 고무와 폴리우레탄의 합성물로 만들어집니다.

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이 재료들은 구조적 무결성, 기밀성, 내식성을 제공하는 데 사용되며, 이를 Bellows라고 합니다.

벨로우즈는 자동차 타이어를 겹겹이 쌓아올린 것처럼 보이는 고무와 직물 용기 안에 갇힌 공기 기둥에 불과합니다.

사용되는 다른 유형은 피스톤 유형 및 긴 벨로우 유형입니다. 에어백은 압축 시 스프링과 같은 역할을 합니다. 압축 공기는 에어 컴프레서 모터를 사용하여 공급됩니다. 차고 센서는 차량 적재 시 서스펜션의 높이 변화를 감지하는 데 사용됩니다. 압축 공기는 에어백을 팽창시키고 섀시를 액슬에서 들어 올리는 데 사용됩니다.

압축공기를 저장하는 온보드 에어리시버 탱크는 지체 없이 공급을 위해 사용되며, 에어 서스펜션 시스템의 기본적인 유용성은 차량의 하중이 변동될 때 차량의 높이를 일정하게 유지하고 도로 충격을 흡수하여 차량에 안정성을 제공하는 것입니다.

에어 서스펜션 시스템의 장착 및 레이아웃은 차량마다 다르지만 작동 원리는 동일합니다.

수압식 서스펜션과 달리 에어 서스펜션은 가압된 액체가 아니라 가압된 공기를 사용합니다. 이 시스템은 약 40년 동안 사용되어 왔으며 가장 부드럽고 충격이 없는 승차감을 제공하는 것으로 입증되었습니다.

오늘날에는 주로 다양한 대형 트럭, 트레일러 및 버스에 사용되고 있으며, 자동차 및 경트럭의 현대적인 전자 제어 시스템은 셀프 레벨링(self leveling) 기능과 함께 상승 및 하강 기능을 제공합니다.

에어 서스펜션 시스템의 역사:

윌리엄 브러쉬 경은 자동차 서스펜션 시스템의 아버지로 알려져 있습니다. 에어 서스펜션 시스템은 1900년대 초로 거슬러 올라갑니다.

영국 엔지니어인 아치볼드 샤프는 1901년 1월 롤링 미티드 씰로 묘사되는 공압 또는 유압 장치를 허용하는 씰을 만드는 방법에 대한 특허를 받았습니다. 그는 또한 자전거에서 에어 서스펜션을 제공하기 위한 장치의 사용을 신청했습니다.

1909년 에어 스프링스라는 회사가 A.S.L. 오토바이를 생산하기 시작했습니다. 이 오토바이는 전후면에 공압 서스펜션이 있었고, 후면 서스펜션은 그 당시 어떤 형태의 오토바이에서도 일반적이었습니다.

1901년 1월 22일, William W. Humphreys는 차량의 길이가 거의 긴 오른쪽과 왼쪽 공기 스프링으로 구성된 아이디어 '차량용 공기 스프링'에 대해 특허를 냈습니다.

제2차 세계 대전 동안, 미국은 무게를 줄이기 위해 무거운 항공기에 에어 서스펜션을 사용하기 시작했습니다. 에어 서스펜션 시스템은 또한 무거운 트럭과 항공기에 사용되어 셀프 레벨링 서스펜션을 제공했습니다. 이것은 차축 높이가 차량 하중에 독립적인 것을 가능하게 했습니다.

시트로엥 DS는 1955년 4륜 수압 서스펜션을 사용하기 시작했습니다. 에어 서스펜션은 1956년 EMD의 에어로트레인에서 실험했습니다. 제너럴 모터스는 제2차 세계 대전 경험을 사용하여 트럭과 비행기를 위한 에어 서스펜션을 개발했습니다.

1957년형 캐딜락 엘도라도 브로엄에 에어 서스펜션을 도입했습니다. 램블러 앰배서더, 미국 모터 "크로스 컨트리" 스테이션 웨건, 엘도라도 세비야, 보그워드 P 100, 메르세데스-벤츠 W112와 같은 여러 다른 차들은 1960년대 초까지 셀프 레벨링 에어 서스펜션 시스템을 사용하기 시작했습니다.

1965년에는 롤스로이스, 1984년에는 포드 자동차 회사가 그 뒤를 이었습니다. 1986년에는 반능동식 전체 에어 서스펜션 시스템(스프링 액티브, 가변 감쇠력)인 토요타가 최초의 전자 제어 시스템을 출시했습니다. 2013년에는 테슬라 모델 A가 높이 조절식 에어 서스펜션을 제공하기 시작했습니다.

에어 서스펜션 시스템 정의:

 

에어 서스펜션 시스템은 강화 고무로 구성된 칼럼 내부의 공기의 특성을 차량의 쿠션 용도로 사용하는 서스펜션 시스템의 한 유형으로 정의할 수 있습니다.

컬럼은 고압 공기를 견딜 수 있는 벨로우즈라고도 합니다. 벨로우즈는 공기가 채워지고 해제될 때 각각 팽창하고 템플릿입니다.

벨로우즈는 기존의 금속 스프링 대신 서스펜션의 충격을 흡수하는 데 사용됩니다.

에어 서스펜션 시스템은 차고 컨트롤 밸브를 사용하여 차량 부하 조건에 따라 벨로우즈에 필요한 공기량을 측정합니다.

에어 서스펜션 시스템의 구성 또는 주요 부품:

에어 서스펜션 시스템은 에어 컴프레서, 에어 어큐뮬레이터, 공급 라인, 에어백, 차고 컨트롤 밸브 및 솔레노이드(전기 시스템의 경우)의 세 가지 기본 구성 요소로 구성됩니다.

#1. 공기 압축기:Air compressor

공기 압축기는 서스펜션의 공기 공급 시스템의 주요 구성 요소입니다. 대기 공기를 펌프로 흡입하여 필터를 통해 약 240MPa의 압력까지 압축하여 작동합니다.

일반적으로 차량의 프레임 또는 트렁크에 장착됩니다. 압축기의 건조기는 건조제로 알려진 물질을 사용하여 공기가 시스템으로 전송되기 전에 공기로부터 수분을 흡수합니다.

흡습제는 흡수성 물질로, 그 안에 다른 물질을 담을 수 있는 물질입니다. 이는 공기 중의 습기를 피하고 반응과 함께 폐쇄된 시스템 내부에서 큰 혼란을 일으킬 수 있기 때문에 수분이 시스템으로 들어가는 것을 방지하기 위해 수행됩니다.

컴프레서는 수동 또는 자동으로 작동할 수 있으며 운전자가 직접 제어하거나 전자 시스템 또는 두 가지 조합으로 자동 제어할 수 있습니다.

#2. 공기 축열기:Air accumulator

일부 고급 압축기는 생성된 고압 공기를 저장하기 위한 저장 매체가 필요합니다. 이러한 저장 매체를 공기 축열기라고 합니다.

공기 축열기는 압력 간에 균일한 전환을 제공합니다. 또한 축열기에 안전 완화 밸브가 부착되어 과잉 공기를 방출합니다.

#3. 공급 라인:Supply line

공급 라인은 압축 공기를 에어백으로 운반하는 데 사용됩니다. 일반 고압 항공기와 유사하며 차량의 프레임을 따라 경로가 지정됩니다.

이들은 대부분 고무 또는 폴리우레탄으로 구성되어 있지만, 보다 깔끔한 외관과 견고한 구조를 제공하는 맞춤형 스틸 라인으로 대체할 수도 있습니다.

#4. 에어백:Airbag

에어백은 공기를 잡아주는 간단한 고무입니다. 에어 벨로우즈라고도 합니다. 다른 종류의 에어백에는 피스톤 타입과 긴 벨로우즈 타입이 있습니다.

에어백은 공기와 고무의 압축 능력을 사용하여 진동을 흡수하고 차량을 올리거나 내립니다. 압축된 공기가 에어백으로 밀어 넣어 팽창하고 서스펜션의 높이를 높입니다. 이는 차량 프레임과 차량 차축의 중간에 위치합니다.

에어백은 처진 차량을 견인하거나 불균일한 하중을 운반할 때 들어올리고 수평을 올릴 수 있습니다. 하중에 따라 조정 가능하여 일정하지 않은 하중을 보상할 수 있으며 일반적으로 폴리우레탄 또는 섬유 강화 고무로 구성됩니다.

현대식 에어백은 타이어와 동일한 방식으로 고무로 된 고강도 코드를 사용하여 제작되었습니다.

#5. 높이 조절 밸브:Height control valve

차고 제어 밸브는 프레임에 대한 액슬 높이 변화를 감지하는 센서의 일종입니다. 대부분 기계식 밸브이지만 현대 차량에서는 전자식 높이 제어 메커니즘을 사용할 수 있습니다. 높이 제어는 HCV라고도 할 수 있습니다.

이는 차량의 프레임에 부착되며, L자형 링크가 HCV를 차축에 연결합니다. 차축이 프레임을 기준으로 상하로 움직이면 링크가 밸브 또는 전자 메커니즘을 이동합니다.

기계식 밸브에서 HCV는 어큐뮬레이터에서 에어백으로 이어지는 공기 공급 라인 사이에 위치합니다. HCV에는 에어백이 감압될 때 공기를 방출하는 데 사용되는 배기구도 있습니다. HCV는 차량의 높이를 제어합니다.

#6. 솔레노이드:Solenoid

솔레노이드는 전자식 에어 서스펜션 시스템에만 존재합니다. 컨트롤 링크가 위 또는 아래로 이동하면 전자 센서가 정보를 중앙 컨트롤 시스템인 ECU(전자 컨트롤 유닛)로 전송합니다. 이러한 컨트롤은 에어백을 팽창 또는 감압하기 위해 필요에 따라 솔레노이드 밸브를 열거나 닫습니다.

에어 서스펜션 시스템은 어떻게 작동합니까?

에어 어큐뮬레이터는 차량 프레임에 부착된 밸브(HCV)로 공기를 공급합니다. 밸브는 공급 라인을 통해 에어백에 연결됩니다.

차량에 하중이 추가되는 지점에서는 HCV 링크가 차량의 하중에 따라 밸브를 편향시키고 이동시켜 서스펜션을 일정한 높이로 유지합니다.

HCV의 밸브는 링크의 편향에 따라 에어백으로 공기를 공급합니다. 공급된 공기는 에어백을 팽창시키고 서스펜션을 원래 위치로 되돌립니다.

이를 통해 정확한 승차감이 보장되고 HCV 링크가 편향되지 않은 위치로 이동합니다. 또한 밸브가 원래 상태로 되돌아가고 에어백을 고정하여 최상의 승차감을 유지합니다.

중량이 차량 또는 서스펜션 시스템에서 배출되면 액슬의 하중이 멀어지고 원래 위치로 돌아갑니다.

에어백에서 배기구를 통해 공기가 배출되고 링크가 중립 위치로 상승합니다. 이후 배기구가 닫히고 에어백 내부의 남은 공기가 다시 잠기면서 올바른 지상고를 유지합니다.

에어 서스펜션 시스템의 유형 또는 분류에는 어떤 것이 있습니까?

에어 스프링의 설계에 따라 크게 세 가지 유형의 에어 서스펜션 시스템이 있습니다:

벨로우 타입 에어 서스펜션 시스템
피스톤 유형 에어 서스펜션 시스템
긴 벨로우즈 타입 에어 서스펜션 시스템
작업 기준 유형:

풀 에어 서스펜션 시스템
세미 에어 서스펜션 시스템
공기 벨로우즈 유형:

이중 나선형 벨로우즈
슬리브 벨로우즈
롤링 로브 벨로우즈

#1. 벨로우 타입 에어 서스펜션 시스템:Bellow type Air Suspension System

이 유형의 시스템은 고무 벨로우즈 또는 고무 블래더로 구성됩니다. 압축 공기가 채워지거나 배출될 때 적절한 전환을 위해 두 개의 컨볼루션이 있는 원형 고무로 구성됩니다.

즉, 종래의 코일 스프링 현가장치는 콘볼루션 벨로우즈로 대체되어 있으며, 고무 및 직물 용기 내부에 갇힌 공기 기둥으로 자동차 타이어가 겹쳐져 있는 형태입니다.

#2. 피스톤 타입 에어 서스펜션 시스템:Piston type air suspension system

이러한 유형의 시스템에는 반전 드럼 형태의 금속 공기 컨테이너가 있습니다. 드럼은 스프링 대신 사용됩니다. 또한 하부 위시본에 연결된 슬라이딩 피스톤이 있습니다. 다이어프램은 씰을 제공하는 데 사용되고 그 외주는 드럼의 립에 단단히 연결되어 있습니다.

#3. 긴 벨로우즈 타입 에어 서스펜션 시스템:Elongated bellows-type air suspension system

긴 벨로우즈 타입 에어 서스펜션 시스템은 차량의 리어 액슬에 에어 서스펜션이 채용될 때 사용됩니다. 이들은 벨로우즈 타입 스프링과 동일하지만 두 개의 반원형 단부를 갖는 대략적인 형상의 직사각형입니다. 이러한 팔꿈치 형상의 구조물은 차량의 리어 액슬과 프레임 사이에 연결됩니다.

#4. 전체 에어 서스펜션 시스템:Full air suspension system

완전 에어 서스펜션 시스템은 완전 자동 또는 조정 가능한 서스펜션 시스템을 의미합니다. 이 시스템은 양쪽 차축의 기존 서스펜션 시스템을 완전 에어 서스펜션 시스템으로 교체하는 것을 포함합니다.

이들은 노면의 미세한 요철을 걸러내어 승차감을 높입니다. 이 시스템의 구성 요소에는 컴프레서, 어큐뮬레이터, 에어백, 차고 센서, 공급 라인 및 ECU(전자 제어 장치)가 포함됩니다.

#5. 세미 에어 서스펜션 시스템:Semi air suspension system

세미 에어 서스펜션 시스템은 에어 스프링을 사용하여 기존의 서스펜션 시스템을 지원하는 것을 의미합니다. 이 시스템은 종종 무거운 짐을 정기적으로 운반하는 차량에 사용됩니다.

이 시스템에서는 에어 스프링이 섀시와 리어 액슬 사이에 장착되어 하중을 받을 때 차량의 지상고를 높이고 하중에 관계없이 일정한 지상고를 생성합니다. 따라서 이 시스템은 차량의 안락함과 안정성 수준을 높이는 데 도움이 됩니다.

#6. 이중 복잡성:Double convoluted

이중 나선형 스프링은 수평으로 배치된 두 개의 타원형 구조물처럼 보입니다. 벨로우즈는 플레이트 내의 영구 크림프에 의해 비드 플레이트에 부착됩니다.

이들은 더 많은 하중 전달 능력, 더 짧은 스트로크 및 더 점진적인 스프링 속도를 갖추고 있어 스프링이 하중 지점의 내부에 상당히 위치한 대부분의 전방 서스펜션 시스템에 사용하기에 적합합니다. 복잡한 스프링은 우수한 진동 절연 및 선형 또는 각진 작동을 제공합니다.

#7. 슬리브 벨로우즈:Sleeve bellows

지름은 더 작고 스트로크는 더 길며 스프링 속도는 더 선형적입니다. 벨로우즈는 외부 클램프에 의해 비드 플레이트에 부착됩니다. 이들은 이동 요건이 더 많은 후방 서스펜션 시스템에 가장 적합합니다. 진동 절연은 좋지만 선형 작동만 가능합니다.

#8. 롤링 로브 벨로우즈:Rolling lobe bellows

롤링 로브 벨로우즈는 브레드 플레이트 대신 벨로우즈의 한쪽 끝에 피스톤이 있습니다. 이는 일반적으로 진동 분리에 권장되지 않으며 대부분 차량 서스펜션에서 발견됩니다.

에어 서스펜션 시스템의 특성은 무엇입니까?

에어 스프링은 차량이 적재되지 않은 상태에서는 처음에는 부드러우나 에어 스프링 내부의 공기압 증가로 인해 하중에 따라 강성이 증가합니다. 따라서 차량이 적재 및 적재되지 않은 상태에 있을 때 승차감은 동일합니다.

차량 또는 서스펜션의 지상고는 적재 조건의 변동이 발생할 때 공기압을 변화시켜 일정하게 유지합니다.

다양한 상황에 맞춰 안정성을 조절하고 하중 능력을 변화시킬 수 있는 기능. 이러한 시스템은 지상고부터 백 압력까지 다양한 요소를 제어하여 부드럽고 제어된 주행을 제공합니다.

에어 스프링은 노면 충격과 요철 표면을 흡수하여 차량의 안정성을 높입니다.

이러한 시스템은 안전한 적재 용량, 안정성 및 전반적인 승차감을 극대화하도록 설계되었습니다.

에어 서스펜션 시스템의 장점:

에어 서스펜션은 거칠기와 진동이 감소하여 서스펜션 시스템 및 차량 구성 요소의 마모를 줄여 줍니다. 에어 서스펜션은 도로의 포트홀, 불균일한 표면 및 과속 방지턱을 보완하여 차량이 도로 표면을 부드럽게 주행할 수 있도록 해 줍니다.
코너링 시 코너링 속도와 제어 수준을 높일 수 있는 에어 서스펜션은 차량이 도로 조건에 더 적합하기 때문입니다.
에어 서스펜션은 모든 휠에 걸쳐 일관성을 제공하며, 코너를 돌 때 차체가 굴러갈 위험이 적고, 브레이크 위험이 적으며, 서스펜션을 통한 진동 감소로 인한 하중 이동 및 손상이 적습니다.
에어 서스펜션은 품질이 좋지 않은 도로에서 보다 편안한 승차감을 제공하며, 조정 가능한 특성으로 인해 오프로드 주행 시 제어력을 향상시킬 수 있습니다. 이는 승객과 운전자의 피로도를 모두 줄여줍니다.
스프링 속도는 일반적인 강철 스프링에 비해 로딩 및 언로딩 조건 간에 덜 변화합니다. 이는 동적 로딩을 감소시킵니다.
HCV 링크의 편향이 증가하면 에어 스프링의 강성이 증가합니다.
차량의 고도가 일정하기 때문에 높이 변화로 인한 헤드램프 정렬의 변화를 피할 수 있습니다.
에어 스프링으로 인해 도로 유형에 따라 차량을 조정할 수 있으므로 연비를 개선할 수 있습니다. 예를 들어, 제어력이 우수한 특정 도로 표면에 더 적합한 서스펜션은 코너 속도를 높이고 회전이 많은 경로에서 시간을 절약할 수 있습니다.

에어 서스펜션 시스템의 단점:

높은 초기 비용은 에어 서스펜션 시스템의 주요 단점 중 하나입니다. 이는 에어 서스펜션 시스템이 기존의 스프링 서스펜션 시스템보다 더 비싼 구성 요소와 기술을 사용하기 때문입니다.
유지 보수 비용도 에어 서스펜션 시스템의 또 다른 주요 단점입니다. 이러한 시스템은 신뢰할 수 있지만 시간이 필요합니다. 차량이 안정성과 제어력을 잃을 수 있기 때문에 유지 보수가 필요합니다.
또한 기계적인 문제가 발생하기 쉽습니다. 내부의 녹이나 습기 손상으로 인한 오작동 또는 시스템 내부의 공급 라인의 끼움 고장으로 인해 시스템에 기계적인 문제가 발생할 수 있습니다. 에어백의 누출 또한 일반적이며 컴프레서 소진의 원인이 될 수 있습니다.
링크가 제대로 작동하지 않으면 차량의 지상고가 흐트러질 수 있습니다.
에어 서스펜션 시스템은 더 복잡한 시스템이며 작동하려면 더 큰 면적이 필요합니다.

에어 서스펜션 시스템과 기존 서스펜션 시스템의 차이점:

에어 서스펜션 시스템 일반적인 서스펜션 시스템
에어 서스펜션 시스템에서는 에어백 또는 벨로우즈가 사용됩니다. 기존 서스펜션 시스템에서는 금속 스프링(코일 또는 나뭇잎)이 사용됩니다.
가압 공기는 완충 효과를 위해 사용되고 스프링의 탄성 특성은 흡수 효과를 위해 사용됩니다.
소음 레벨 감소를 통해 승차감과 승차감이 향상되었습니다. 에어 서스펜션에 비해 승차감과 승차감이 떨어집니다
스프링 속도가 로드된 상태와 언로드된 상태 사이에서 낮습니다. 스프링 속도는 에어 서스펜션에 비해 더 높습니다
시스템의 강성은 링크의 편향 증가와 함께 증가합니다 시스템의 강성은 링크의 편향 증가와 함께 감소합니다.
운전자와 승객의 피로도를 줄여줍니다. 에어 서스펜션에 비해 운전자와 승객의 피로도가 높아집니다.
압축기, 어큐뮬레이터, 높이 조절 밸브, 에어 스프링 또는 에어 벨로우즈로 구성됩니다. 판 스프링 또는 코일 스프링, 충격 흡수기, 족쇄 조인트, 브래킷으로 구성됩니다.
차량의 지상고는 일정합니다. 차량의 지상고는 하중에 따라 달라집니다.

에어 서스펜션 시스템의 기능은 무엇입니까?

시스템의 부하가 증가할 때 시스템의 강성을 높이는 것입니다.
구성 요소의 마모를 줄이고 거칠기와 진동을 줄일 수 있습니다.
노면 충격을 흡수하고 불균일한 노면에서 원활한 승차감을 제공합니다.
차량이 비었을 때 휠베이스가 짧은 차량이 거친 도로와 지형 위에서 튕겨 나가는 경향을 줄이기 위해 사용됩니다.
차량의 적재 중량 및 속도에 따른 차량의 지상고 개선.
고속 코너 속도에서 차량의 안정성과 제어를 제공합니다.
헤드램프 정렬을 일정한 방향으로 집중시킵니다.
불균일한 표면의 미세한 범프를 흡수하고 차량 속도를 감소시키지 않음으로써 보다 나은 연비를 제공합니다.

에어 서스펜션 시스템의 용도 :

에어 서스펜션 시스템은 일반적으로 BMW, Mercedes-Benz, Audi 등 자동차 제조업체를 포함한 고급 차량 범주에 사용됩니다.
이것들은 또한 안정성과 제어를 위해 무거운 짐을 운반하는 트럭과 버스에 사용됩니다.
철도는 또한 더 나은 쿠션감과 지상고를 제공하기 위해 객차에 에어 서스펜션 시스템을 사용합니다.
또한 지상고를 조정할 수 있기 때문에 스포츠 카드 및 오프로드 차량에도 사용됩니다.