버터밍 아웃[Bottoming Out]과 범프 스톱퍼[Bump stoper]에 대하여.[부제:절대로 일어나지 말아야할 버터밍 아웃!]

튜닝이 보편화 되면서 낮고 땅바닥에 깔리는 듯한 자세(!)를 위해 다운 스프링을 장착 하는 차량이 상당히 많이 늘고있습니다.
헌데 재미 있는 이야기가 있는데...다운스프링을 했음에도 승차감은 노멀 상태와 거의 차이가 없다는 말들을 하곤 합니다 -_-;;
생각해보면 이 이야기는 말이 되지 않는 것인데.
자동차에서 다른부분의 변경이 실행되지 않은 상태를 기준으로 차고가 내려갔다면, 승차감은 하드해질수 밖에 없게 됩니다.

간략한 예를 들어보면, 저속에서 말랑 말랑한 승차감을 보이는 세단들이 고속으로 주행을 하게 되면 탄탄한 하체를 느낄수있게 되는데.
이는 주행시 차량의 하중이동과 에어로다이나믹 효과에 의한 하향력 발생으로 지상고[무게중심]이 감소하게 되어..
스프링이 압축되어 벌어지는 현상입니다. 요컨데 볼펜 스프링을 손가락으로 눌러 본다면..
처음 길이가 3cm이라고 했을때 손으로 살살 ~ 누르면 튀어 나가지도 않고, 말랑 말랑 할것입니다.
헌데 스프링을 거의 완전히 압축될만큼 누르게 되면, 미세하지만 아까보다 힘도 더들어가게 되고, 옆으로 튀어나가려고 할것입니다.

같은 무게를 지탱하는 스프링이라도, 자체의 자유장[스프링의 길이]가 신장-압축되는 정도에 따라서
그 스프링의 상수[일종의 압력에 대응하는 힘으로 봐도 무방함]이 변하게 되는 것입니다.

그렇게 되면 같은 원리로 이미 정해져있는 차량의 하중이 있을때 스프링의 길이가 짧아진다면...스프링의 상수가 높아야
완전히 압축되는 현상 따위가 발생되지 않겠지요,
스프링의 피치[간격]이 길다고 가정할때[높은 차고]라면 그 늘어난 간격만큼 여유가 있다고 보시면 되고요..
[다소 헷갈리실수도있으나..한번 잘 생각해보시면, 뭐..전문용어 프로그레시브니 권선수니 이런건.. 어쩌구 하는건 생략합니다...쉽게 설명!!]

결론부터 말씀드리자면 차고를 낮추려면 스프링이 짧아져야 하는데, 그럴경우는 스프링 레이트[스프링 상수]가 증가되어야
완전히 압축되지 않고, 차량을 안정적으로 떠받힐수 있습니다.

그렇게 되면 당연히 승차감이 떨어질수밖에 없겠죠, 헌데...그 승차감을 살리기 위해서
스프링 상수를 올리지 않은 상태로 "단순히 로워링만을 위해서!!" 스프링 상수가 거의 변화가 없는 스프링을 사용한다면.
쉽게 완전 압축되어 버리게 될거라는건 자명한 사실 입니다.

그렇게 되면 이미 내려진 차고만큼 항상 눌려서 압축되어있는 댐퍼는 계속 스트레스를 받게 되고
주행중 약한 요철과 노면의 변화에도 스프링은 쉽게 압축되어 댐퍼 로드[그림 참조]가 서스펜션 마운트를 치게 되는 사태가 발생합니다.

실제로 다운스프링을 한 차량중 요철을 지날때 쾅! 하며 마운트[쇼바의 차체 연결 상부]를 때리는 소리가 나기도 합니다.
이런경우 십중팔구 스프링은 이미 본연의 성능을 잃어버리게 된것이지요.

스프링의 첫번째의 목적인 "충격흡수"를 전혀 하지 못하게 되어버린것이니까요!!
여튼 이런 경우를 버터밍 아웃이라고 하며..

보통 차고 다운을 위해 아주~ 부드러운 다운 스프링을 사용했을때 벌어집니다.
또한 비교적 제대로 셋팅이 되었다 하더라도..

댐퍼와 서스펜션 마운트 사이의 충격 흡수재인 범프스톱퍼를 ..적절히 사용하지 못했을때도 이런 경우는 발생합니다.
짧게 말하자면 노멀대비 다운량 만큼 범프 스톱퍼으 길이도 조정을 해줘야 하는 것입니다.
자세한것은 아래 내용을 참조하시죠^^

그림 1에서는 평소의 상태 혹은 최대 신장상태를 말하고.

그림 2에서는 주행중 상태 혹은 범핑중인 상태

그림 3에서는 풀 범핑하여 스트록을 확보하지 못한상태입니다.

 

그림은 캐드로 간략하게 그린것이나 외부로의 불펌은 금합니다. 

 간혹 보다보면....
아주 땅바닥에 붙어 다니는 차량들을 볼수있습니다.

K군의 차량도 타이어가 살짝~ 휀더에 묻히는 수준이지요^^;
K군의 차량은 전장조절식+하드+숏스트록 서스펜션입니다..^^;
K군의 차량도 공도에서 타기엔 지나치게 숏스트록이지만
(유효 스트록 F35R30mm)

그에 맞게 적절한 스프링의 길이,적절한 감쇄력,
적절한 스프링 레이트...로 셋팅되어있습니다^^;;

문제는....애초에 숏스트록의 하드타입 서스펜션이 아닌상황에서의..

과도한 로다운이 문제가 됩니다..

요컨데...댐퍼는 순정인데..로워링 스프링을 장착하여서..
휀더와 타이어의 갭이 손가락 한개정도다..
혹은 그보다 이하일때...이때가 문제입니다.

(쉽게 설명하고자 휀더 갭을 비유함^^;)

평소에도 이미 순정 서스펜션셋팅때보다
약 30%이하의 스트록을 보이는 경우가 종종있지요.

그상황에서 순정 스프링보다 강한 스프링레이트를 보인다면...
(압축상황에 따라 비례하여 다른 탄성-제품이 있기는 합니다^^)
쉽게 풀범핑하여 버터밍아웃이 되지는 않겠지만

실상 그런 스프링은 많이 없습니다.

문제는 그러한 셋팅이 아닌경우입니다..ㅎㅎ
댐퍼도 말랑말랑~ 스프링도 차고는 낮은데
그 반발력(스프링레이트)도 말랑말랑하여~

요철만 세게 넘어도 마운트와 댐퍼가 키스하는 상황...ㅎㅎ

예전에는 극단적으로 낮은 차고를 가진 차량의 경우 버터밍아웃과
그라운드 이펙트의 혼합된 결과가 때론 치명적인 전개를 하기도
했답니다( 그유명한 F1 드라이버 세나의 사망사고가 예이죠)

흔히들 차고 다운은 차량 튜닝의 기본적인 과정중 하나라 생각하여
쉽게들 흔히 남들이 많이 하는 제품or때로는 저렴한 제품중 자신의 차종에 맞으면 아무것이던 장착을 합니다.
이는 얼마나 위험한 상황을 간과한것인지...

언더,오버 스티어 발생이후 사고가 난다면...
그때가서 후회를 하겠지요..


버터밍 아웃[Bottoming Out]
서스펜션의 댐퍼의 최종수축으로 인하여 더 이상의 스트록 확보 불가로 인해,
서스펜션의 마운트와 댐퍼로드[댐퍼의 실린더 상부]의 직접적인 충돌을 의미하며
(댐퍼로드 상부에는 범프러버or범프스톱퍼라 불리는 우레탄 제질의 쿠션층이 존재합니다.)
마운트와,댐퍼로드 사이에 충격흡수층이 존재합니다만,

그 범프러버층에 충격이 온다는것은 댐퍼가 최대로 수축하여 스트록..
(쇼버-댐퍼의 작동 거리)가 0에 위치한다는 이야기입니다.
쉽게 이야기 해서..쇼버가 눌려서 더이상 눌릴 자리가 없다는것이죠..
이러한 경우에 서스펜션은 그저 하나의 쇠막대기일뿐,
아무런 역활을 하지 못합니다.

좌측의 그림은 범프 스톱퍼[Bump Stoper] 좌측의 긴것이 노멀,우측 짧은것이 튜닝용
범프 스톱퍼는 위에 설명하였듯 우레탄or고무 재질의 충격 흡수층이며.
이는 서스펜션이 최대 압축상태에서, 쇠와 쇠끼리 부딛히며 그 충격으로
서스펜션이나 섀시에 문제가 생기지 않도록 하기 위함입니다.

좌측의 사진처럼 튜닝용 제품이 나오기도하고,
혹은 노멀의 범프 스톱퍼를 잘라서 사용하기도 합니다.

버터밍 아웃현상 발생시...

서스펜션의 운동력 상실로 지면에 대한 추종성을 상실하게 되며, 타이어의 접지력을 잃어버리게 됩니다.
그로인해 언더스티어 발생으로 차량의 지배력은 드라이버의 손을 떠나게 되며, 그로인해 제동,선회,회피의 기동이 불가합니다.

1. 댐퍼의 스트록에 비해 스프링의 길이가 짧아 유격이 있는경우
2. 범프 러버or스토퍼가 필요이상 길거나 혹은,불필요하게 단단할경우
3. 댐퍼 감쇄력에 비하여 스프링의 레이트가 지나치게 얕거나 혹은
    좌,우의 제조 정밀도 떨어지는경우.
4. 자신의 차종에 맞지 않는 스프링을 사용한 경우
    (장착이 된다하여 그 차량에 맞는 제품은 아님)

이를 해결하기 위한 방안으로는 ?
1. 댐퍼와 적절한 조합의 스프링으로 셋팅한다.
2. 사제 스프링 구입당시 동봉되는(안되는것도 있다.) 범프 스톱퍼를 이용한다.
3. 과도한 차고의 다운을 원할시에는 전장 조절식
   (스프링으로 차고를 조절하지 않고-서스펜션 자체의 길이를 조절)이용.

위에 소개한 방안이 가장 쉽고 간단하게 사태를 해결할수 있는 방법입니다.

요컨데..서스펜션의 스트록이 확보 되지 않은 상태에서의 주행은 ...타이어의 지면 추종성을 급하강하여...
혹은 과도하게 작용하여(참으로 극단적입니다..)
차량에 주행안정성을 빼앗아...위험한 상황을 종종 일으킵니다.

간혹, 그러한 타이트한 느낌을 좋아하는분들도 있고, 그러한 상황을 컨트롤 하여서 못느끼는 분들도 있지만.
모두, 출고사양의 서스펜션보다 하위의 성능과 승차감을 보입니다.

서스펜션의 셋팅...겉보기만을 보고 선택할것은 아님을 말씀드리며.

요 근래에 어설픈 방식으로 제대로된 실차테스트도 거치지 않은 제품이  시장에 유통되는것을 보면서..
씁쓸하기도 하고,..상당히 위험해 보이기도해서..몇글자 적어봅니다.

또...모든 파츠의 장착은 샵의말에만 기울이는것이 아닌..
소비자..자신이 주체가 되어 자신의 차량에 셋팅되는 각 파츠의 효용성과 안정성을 공부도하고...
정보도 습득하여 하나 하나..메케닉과 셋팅해 나가야 할것입니다.
튜닝을 하면서 튜닝파츠에 관한내용은 하나도 모르는것은... 말이 안됩니다..

[기존 다음 블로그에서 발췌및 수정보안 2009-07-02]

P.S 요근래 신생 동호회를 보면 코일오버 타입의 서스펜션을 선택하면서
자세가 좋고 승차감이 좋은 제품을 선호 합니다.
헌데 롤링이 있어서 코너링은 크게 좋아진것을 모르겠다고 하며, 롤링이 있다고 합니다.

외견상 낮아친 차고로 인해 멋진 모습이고,
승차감도 좋으니 좋은 제품이라고 생각 합니다만
실상 서스펜션 본연의 기능중 일부를 상실한 제품이란것이 제 견해 입니다.
되려 순정 서스펜션 보다 못한 제품도 많고요.
(단단한 승차감을 보이고 차고가 낮아졌다고 해서 무조건 코너링이 좋을 거라는건 착오입니다.)

그저 로워링을 위해 그런 제품을 선택하는건 "돈낭비"라고 생각이 듭니다.