1. 개요
오토바이의 현가장치에 대한 설명 관련 문서.2. 앞바퀴
오토바이의 전륜 서스펜션은 캐스터각[1]이 자동차보다 큰 특성 상, 브레이크를 잡거나 요철을 밟는 등 수축하면 휠베이스가 상당히 짧아진다. 이를 이용해서 스로틀 유지 / 전륜 브레이크를 잡은 채로 앞 타이어 무게중심과 그립을 몰아넣고 휠베이스를 줄여 민첩하게 코너링을 하는것이 트레일 브레이킹이다. 다만 트레일 브레이킹은 공도에서 사용시 저속, 마른 도로에서만 사용한다면 선회시 제어할수 있는 범위의 마진을 넓혀주는 유용한 기술이지만, 고속에서 사용하는것은 서킷에서 숙련자(모토GP 선수)가 하더라도 실수로 그립을 잃고 전도할 수 있는 고난이도의 기술이다.2.1. 텔레스코픽 포크
가장 보편적이면서 대표적인 이륜차의 전륜 서스펜션 형식으로, 오토바이 뿐만 아니라 자전거에서도 흔히 쓰일 정도로 대중적인 방식이다. 명칭의 유래는 망원경(Telescope)처럼 생긴 굴대가 두개 합쳐져 포크(fork)처럼 생겼다고 해서다.
스프링과 댐퍼로 이루어진 쇼크 업소버가 내장된 포크 튜브가 직접 충격을 흡수하도록 한 형태이다. 개발사는 BMW 모토라드이며, 1935년 자사의 R12에 처음 사용하였다. 가벼운 무게와 간단한 구조, 깔끔한 외관으로 이후 오토바이는 물론이고 자전거의 전륜 현가장치까지 텔레스코픽 포크가 거의 점령하다시피 했으며, 이게 등장한 이후엔 아래 나열한 다른 방식들이 거의 사용되지 않게 되었다.
텔레스코픽의 배치 방법에 따라 정립식과 도립식으로 나뉜다. 텔레스코픽과 조향축을 합쳐주는 부품은 클램프라고 부르며[2], 대부분 위아래로 두개 설치되는 구조가 많으나 소형 스쿠터 같이 차체 중량이 가벼워 포크에 걸리는 부담이 적으면 아랫쪽에만 클램프가 있는 형식이 쓰이기도 한다.
저가 차량들은 이륜차 제작사들이 직접 만들어 장착하지만 고가의 고성능 모델들은 유명한 애프터마켓 메이커인 스웨덴의 올린즈(Öhlins)[3], 오스트리아의 KTM 산하 WP, 일본의 쇼와(Showa)와 가야바(Kayaba, KYB로 표기하기도 한다), 이탈리아의 마르조키(Marzocchi) 등으로부터 납품받아 장착한다.
2.1.1. 정립식(Standard)
정립식은 두꺼운 아우터 튜브가 아래에 있는 형태로서 주로 크루저 계통이나 네이키드[4], 클래식, 스쿠터[5] 등에 사용된다.
정립식의 특징
- 탑승자에게 전해지는 충격흡수에 유리하다
- = 승차감이 좋다.
- 도립식에 비해 구조가 간단하다.
- 동급의 도립식에 비해 전체 무게가 가볍다.
- 동급 도립식에 비해 반응속도가 느리다. 무거운 아우터 튜브와 포크오일이 아래쪽에 차 있기 때문.
- 생산성/정비성/내구성이 좋다. 관리하기도 편하고 정비 주기도 길고 수리비 또한 오버홀을 하더라도 도립식에 비해 상당히 싼 편이다.
- 연성이 좋은 이너 튜브가 스티어링 클램프(삼발이)에 연결되어있어 충돌시 이너튜브가 휘어지며 차대의 손상을 줄이는 것 또한 기대 할 수있다.
- 싸다.
2.1.2. 도립식(Inverted)
도립식은 두꺼운 아우터 튜브가 위에 있는 형태로서 주로 레플리카나 오프로더 계통에 사용된다.
도립식의 특징
- 차체 강성 확보에 유리하다.
- 두꺼운 아우터 튜브가 스템에 연결되고 길게 뻗어있는 덕분에 핸들을 틀거나 강한 브레이킹에도 높은 강도를 통해 제동력이나 선회력 전달에 유리하다.
- 동급 정립식에 비해 포크 전체의 무게는 무겁다.
- 하부가 가벼워진다 = 현가 하중이 작아진다
- 휠쪽이 가벼울수록 선회력이 좋아진다.
- 정립식에 비해 전체적으로는 무겁지만 현가장치의 하단 질량이 작아 관성의 영향이 적어져 노면 추종성과 조종성 또한 좋아진다. 스포츠 바이크라면 도립식 서스펜션에 더해 경량 휠 튜닝이 필수가 된다.
- 빠른 반응을 기반으로 서스펜션 세팅을 하드하게 할 수 있다.
- 포크 오일이 차있는 아우터 튜브가 상단에 위치하기 때문에 밀폐를 위해 복잡한 구조를 가진다.
- 포크 씰 관리가 조금만 안 되어도 바로 밀폐가 안 되어 오일이 새어나오기도 한다.
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정립식과 달리 서스펜션 전체를 차체에서 떼어내야 오버홀이 가능하다.
물론 정립식도 아우터만 떼서 할수도 있다일 뿐이지 오버홀 할 때는 전체를 떼는게 낫다. - 숙련된 정비사의 경우에는 정립식과 도립식 정비 속도가 크게 차이나지 않는다.
- 이너튜브와 아우터튜브가 모두 강도가 높기 때문에 충돌 시에 차대 목 부분에 무리가 많이 가기 때문에 충돌을 고려하여 브릿지를 설계하기도 한다[6]
-
멋지다 - 정립식보다 심미안적으로 좋으며,
길쭉하고 굵은 금삐까 빠따 아우터 튜브가 얇상한 크롬 이너튜브보다 보기 좋다.상품 판매에 디자인이 차지하는 비율도 상당하기 때문에 제조사들이 정립식과 크게 차이나지 않는 성능이라도 도립식을 넣는 경우도 있다. 혼다에서 MSX125, 나비, 줌머X 등에 도립 포크를 사용하는 이유이기도 하다. - 구조도 복잡하고, 밀폐력도 필요하니 그에 따라 가격이 비싸다
2.2. 트레일링 링크
포크에 연결된 링크에 앞바퀴 축이 올라가 있는 형태로, 앞바퀴 축이 포크보다 뒤에 존재하는 형태. 초창기 오토바이에 주로 이용되었으며, 이때는 판 스프링을 링크에 연결해 사용하는게 보통이었다.
2.3. 리딩 링크
포크에 연결된 링크에 앞바퀴 축이 올라가 있는 형태로, 앞바퀴 축이 포크보다 앞에 존재하는 형태. 초창기의 혼다 커브[7]에 이용되었으며, 러시아산인 URAL사의 제품에 이용되고 있다.
베스파에서 이용되는 경우, 한쪽에만 쇼크업소버를 부착하여 나오는경우가 많다.
2.3.1. 스프링거
포크와 스프링을 평행하게 배치한 리딩링크의 일종으로, 마찬가지로 초창기 오토바이에 쓰였다.
2.4. 거더
위의 스프링거 타입과 비슷하지만, 직사각형 형태의 링크 끝에 스프링을 연결, 스프링의 압축이 아닌 인장력을 이용한 서스펜션이다.
사진상에서 핸들쪽의 은색 링크 한쌍이 보이는데 그것을 "거더(들보)"라고 부르며, 그 사이에 가로대가 질러져 있고 스프링이 연결되어 있으며, 충격을 받으면 거더가 스프링을 당겨 충격을 흡수한다.
2.5. 프론트 스윙암
양산차량 중에서는 비모타의 테지(Tesi)[8] 시리즈를 비롯해 소수의 이륜차에서만 볼 수 있는 독특한 방식이다. 일반적인 텔레스코픽 프론트포크의 제동시 전후방향 휨 문제 및 코너링시 횡방향 비틀림으로 인한 휠 캠버각 변형 문제를 해결하기 위해 고안되었다. 기본적으로 뒷바퀴에 보편적으로 쓰는 스윙암과 유사하며, 링크 기구를 이용해서 앞바퀴를 조향한다. 조타각이 좁은 게 단점인데, 어차피 저속에서 차량을 돌리는 것 이외에 주행 중에는 조타각을 많이 필요로 하지 않는 이륜차이기에 큰 문제는 되지 않는다. 또다른 단점은 가격과 정비성[9], 그리고 가장 심각한 단점으로 고중량에 높은 현가하질량을 가지는 것. 즉 노면 추종시 움직이는 부분의 질량이 크기 때문에 노면 추종성에서 손해를 보기 때문에 경주용 바이크에 사용되는 경우는 거의 없다.|
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| 비모타 Tesi 2D (카울 탈착상태) | 링크조향 원리 |
이렇게 움직인다
2.6. 텔레레버(Telelever)
BMW에서 개발한 방식으로, 정립식 텔레스코픽 포크 + 링크의 구조이다. 휠의 움직임은 텔레스코픽을 따라 움직이되 충격흡수는 링크에 별도로 장착된 쇼크업소버가 한다. 자사의 R시리즈에 사용되고 있다.2.7. 호삭(Hossack) 서스펜션
작동 원리 작동원리 2
영국의 엔지니어 노먼 호삭이 1978년에 개발하여 특허를 낸 서스펜션이다. 위의 텔레레버에서 텔레스코픽을 없애고 어퍼링크를 추가하면 이 방식이다. 4륜 자동차의 더블 위시본 서스펜션과 유사한 형태로, 두 개의 관절이 위아래로 움직이며 충격을 흡수하고,[10] 한개의 관절이 조향을 담당한다. 노면 충격에 의한 진동이 거의 올라오지 않아 승차감이 좋고 접점이 많기에 부품 공차가 좋다면 비틀림 강성이 높다.
또한 설계를 잘 한다면 차체 안쪽으로 쇼크 업소버를 넣을수도 있으나 정비성문제로 그렇게 하는 모델은 많지 않다.
승차감의 이점 때문에 주로 투어러에 사용하는데, BMW에서 듀오레버(Duolever)라는 이름으로 K시리즈에 사용하고, 혼다 골드윙 또한 2018년식부터 이 방식을 사용한다.
2.8. 기타
이 외에도 논 포크 타입이나 사이드암[11][12][13] 형식이 존재하는데, 보편적으로는 사용되지 않고있다.3. 뒷바퀴
3.1. 플런저
뒷차축에 완충장치가 직접 붙어있는 형태. 충격을 받으면 출력축과 뒷차축 간의 거리가 지속적으로 변하는 단점이 있다[14].
3.2. 스윙암
현재 거의 대부분의 오토바이의 후륜 서스펜션으로 이용된다.
출력축을 스윙암의 회전부에 오게 할 경우, 스윙암이 상하로 운동해도 출력축과 뒷차축간의 거리가 달라지지 않기때문에[15], 뒷바퀴를 구동축으로 사용하는 오토바이에 매우 적합한 형태이다.
스윙암에 장착되는 쇼크 업소버는 올린즈가 가장 좋은 평가를 받고 있고, 그 뒤를 쇼와 등의 메이커들이 따라가고 있다. 한국에서 흔히 튜닝용으로 쓰이는 메이커는 쇼와나 YSS이다. 순정보다 세팅이 어느정도 나으면서 크게 비싸진 않기 때문.
오토바이 퀵서비스기사들은 많은 화물을 한번에 싣기 위해 스윙암을 용접해서 길이를 늘리고 서스펜션을 추가하는 경우가 있는데 이런 경우 휠베이스가 길어져 선회력이 떨어지고 차량이 불안정해질 수 있다. 퀵기사들은 개조된 차량에 숙련되어 잘 다니는것.
드래그 레이스 등을 목적으로 구동축과 무게중심을 떨어뜨리기 위해 길게 주문제작한 스윙암을 사용하기도 한다. #
물론 BadAss한 간지를 위해 롱 스윙암을 장착하는 경우도 많은데 해외에서는 보통 하야부사에 이런 개조가 많다. #
한국에서는 롱 스윙암이 자동차 튜닝에 관한 규정에 의해 축간거리 변경 불가능이라는 항목으로 빠꾸를 먹기 때문에 불법이다. 다만 스윙암에 장착하는 흙받이나 번호판 브라켓정도는 가능.
전륜 서스펜션처럼 스윙암 또한 가속/감속시에 올라가고 내려가면서 휠베이스가 변화하는데, 전륜 포크가 브레이크를 잡으면 수축하면서 휠베이스가 줄어든다면 후륜 스윙암은 가속할때 체인/샤프트를 끌어당기는 힘에 의해 스윙암이 내려가고 차체가 올라가면서 휠베이스가 줄어든다. 트레일 브레이킹 시에 스로틀을 유지하는 이유이기도 하다.
한때 국내 폭주족들은 후륜 서스펜션의 높이를 왕창 늘리고 타고다녔는데, 이를 청룡쇼바라 불렀다. 유행한 이유는 비싼 외제 바이크들이 시트고가 높았고, '쇼바가 높다 = 비싸보인다'는 마인드로 높이고 다닌 것이 시초이다. 이전에는 쇼크 업쇼버에 파이프를 용접했으나, 청룡쇼바라는 상품명으로 롱 타입 쇼크 업쇼버가 출시되었다. 그 이후 경쟁작으로 더 길이를 늘린 승천쇼바 등이 있다. 물론 그런 개조를 하면 무게중심이 앞으로 쏠려 브레이크 잘못 밟으면 앞으로 전도하여 바이크에 깔리는 등의 사고를 당할 확률이 매우 높아진다. 최근에는 이런 개조를 한 바이크는 거의 볼 수 없다. 요즘 원동기를 타는 학생은 매뉴얼 바이크가 아닌 스쿠터를 타는 것 또한 이유 중의 하나.
3.2.1. 스윙암 형태
#싱글 사이드와 듀얼사이드의 차이점(영어)3.2.1.1. 더블 사이드 스윙암
스윙암이 바퀴 양쪽으로 연결된 형태. 가장 일반적인 스윙암의 모습이기도 하지만 가장 강성 확보에 유리하기도 하다.
3.2.1.2. 싱글 사이드 스윙암
스윙암이 바퀴 한쪽에만 연결된 형태. 강성 확보를 위해 두껍게 되어있는 경우가 많다. 바퀴가 빠질것처럼도 보이지만 엔지니어는 바보가 아니므로 적절한 설계를 통해 연결부의 강성에는 문제가 없다.
다만 MotoGP등 경기용 차량에서는 경량화를 심하게 한 나머지 몇번 바퀴가 빠지는 사고가 일어난 적이 있다.
한쪽에 스윙암이 없는 만큼 머플러를 더 바퀴쪽게 가깝게 붙여서 설치할 수 있어 무게중심에서도 어느정도 이득을 볼 수 있다.
BMW등에서는 싱글사이드 스윙암 안쪽에 샤프트 드라이브를 삽입한다. (ex. BMW R시리즈)
엔진과 스윙암이 결합되어있는 스쿠터에서도 자주 사용하는 형태이다
3.2.2. 업소버의 형태
3.2.2.1. 트윈쇽
쇼크 업소버가 스윙암 양 옆으로 달려있는 형태. 당연히 모노스윙암에는 달려있지 않다.트윈 / 더블 / 듀얼 등 부르는 명칭이 많다.
쇼크 업소버가 두개인 만큼 적재 하중 및 내구성에 유리하고, 스윙암이 양옆으로 돌출된 만큼 분리/정비도 편리하다.
3.2.2.2. 모노쇽
쇼크 업소버가 스윙암 한쪽 / 또는 차체 가운데에 한개만 달려있는 형태.정비성에선 불이익이지만 업소버가 하나이기 때문에 균형 및 노면추종성에서 이득을 본다. 스포츠 바이크는 거의 모두가 모노쇽을 사용한다.
스쿠터의 경우 엔진이 차대 쪽에 달려있는 만큼 가운데가 아닌 사이드로 장착되어있는 경우가 많다.
3.2.3. 유닛 스윙암
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| PCX125의 유닛 스윙암. |
엔진 등의 동력기관이 스윙암과 일체화된 스윙암. 보통 스쿠터에서 사용된다.
400cc 미만 저배기량 스쿠터는 대부분 이 형태를 가지고 있다고 보아도 좋다.
엔진이 스윙암에 연결되어 있기 때문에 노면 상태 등의 이유로 진동이 발생하면 관성에 의해 엔진의 실린더에 악영항이 갈 수 있다. 특히 고배기량이라 피스톤이 큰 경우(=피스톤 질량이 큰 경우) 실린더에 더 무리를 준다. 그래서 혼다 Integra, 스즈키 버그만650, BMW C650, 야마하 T-MAX 등의 고배기량 스쿠터의 경우 엔진과 스윙암이 분리된 형태를 사용한다.
3.3. 무한궤도
말 그대로 바퀴대신에 무한궤도를 장착한 것. 험로 주파 성능에선 훨씬 우위에 있으나 오늘날엔 ATV처럼 4륜으로 만들면 만들었지 무한궤도는 정말 특수한 경우가 아니면 보기 어렵다.
제2차 세계대전시 운용된 특수 모터사이클 케텐크라프트라트가 대표적인 사례.
4. 기타
4.1. 조절이 가능한 서스펜션 세팅하는 법.
영상 내용을 요약하면 승차했을시의 서스펜션 스트로크가 중간에 오도록 맞추라는 것이다. 그 부분이 가장 빠르고 부드럽게 움직이는 지점이기 때문이다.
대부분 바이크의 경우 앞바퀴는 고정식일지라도 후륜은 페이로드, 취향에 따라 쇼크 업소버의 스프링 장력을 조절할 수 있도록 되어 있으며, 이에 사용할 수 있는 기본 공구를 신차 구매시에 제공한다. (보통 시트 아래 매뉴얼과 함께 공구주머니에 고무줄로 묶여 같이 들어있다.)
[1]
서스펜션이 지면의 수직선을 기준으로 기울어진 각도.
[2]
혹은 전체적으로 '스티어링 스템', 아래위 따로 부를때는 '탑/로워 브릿지(Bridge)'라고 부르기도 하며, 우리나라 정비현장에서는 흔히 '삼발이'라고 한다. 단, 스템(Stem)은 자전거에 쓰이는 명칭으로 포크의 조향축과 핸들바를 이어주는 부품을 말한다.
[3]
업계 원탑으로 꼽히는 브랜드로, 돈으로 살 수 있는 라이딩 테크닉이라는 별명까지 가지고 있다.
[4]
최근에는 네이키드라도 스포츠 네이키드의 경우 도립식을 박는 경우가 꽤 많다.
[5]
야마하의 T-MAX 같은 스포츠 스쿠터는 도립식을 사용한다. 혼다의 줌머X/NAVI는 고가형 스쿠터가 아님에도 MSX와 부품을 공유하기 때문에 도립식을 사용한다.
[6]
충돌시 로워 브릿지가 부러지면서 충격을 흡수한다.
[7]
자전거 부착형이던 시절
[8]
Tesi는 이태리어로 Thesis(학위, 논문)이라는 뜻으로, Tesi의 개발자인 Pierluigi Marconi가 대학시절 이 구조에 관한 논문을 썼던 것이 모델명의 모티브가 되었다.
[9]
텔레스코픽 방식의 경우 충격을 받으면 어느정도는 현가장치와 조향장치 선에서 데미지를 흡수하여 휘어진 현가장치만 바꿔 수리할 수 있지만, 이 방식은 충격을 받으면 프레임에까지 바로 전달되므로 수리비가 엄청 비싸진다. 많은 링크들로 인한 수리비 증가는 덤이며, 타이어 교체를 위해 휠을 탈거할 때도 엄청 성가신 방식이다.
[10]
두 쌍의 평행선과 마름모꼴을 생각하면 쉽다.
[11]
텔레스코픽 포크 한개로만 구성하는 형식
[12]
모노쇽이라고도 하고
베스파의 전륜에 사용된다.
[13]
자전거 쪽에선 캐논데일의 레프티(Lefty)가 이 형식으로, 이름 그대로 왼쪽에만 텔레스코픽이 있다
[14]
정도가 심하면 체인구동식인 경우 체인이 이탈한다.
[15]
실제로 구동축에 스윙암을 물리면 단순 전도만으로도 변속기가 작살나므로 보통은 살짝 떨어뜨려놓고 체인의 탄성으로 오차를 커버한다.