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조향장치
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작성자
관리자
날짜
2007-02-28 01:31:19

조향장치는 자전거를 탈 때 방향을 조정하는 운전장치로서 스템, 포크 ,핸들바 ,헤드셋 등으로 구성되어 있다. 각 부품들은 헤드셋을 중심으로 연결되기 때문에 헤드셋 종류에 따라 사용되는 포크와 스템의 종류가 달라진다.

 

1) 핸들바(Handlebar)

핸들바는 자전거의 방향을 조정하는 가장 근본적인 도구이다. 핸들바는 MTB에 많이 쓰이는 일자형과 사이클에 많이 쓰이는 드롭(drop)형 두가지로 분류된다. 이 두 가지 형태를 기본으로 하여 각 경기종목에 적합하도록 현형된 핸들바가 여러 종류 있다. 그리고 핸들바의 액세서리로 바 엔드(Bar end)와 에러로 바(Aero bar)가 있다. 바 엔드는 짧은 막대로 산악자전거의 핸들바 끝에 부착하여 자세 변화에 도움을 주며, 에어로 바는 팔을 기댈 수 있도록 고안된 것으로 드롭형 핸들바에 부착하여 낮은 자세에서 편하게 주행을 할 수 있도록 도와준다.

 

2) 포크(Fork)

앞바퀴를 붙잡고 있는 부분으로 핸들바와 연결되어 자전거의 방향을 조정할 수 있게 해준다. 포크는 도로에서 오는 충격을 직접 받아 프레임에 전달하게 되므로 포크의 충격흡수 능력이 승차감에 많은 영향을 미친다. 또한 포크는 디자인에 따라 승차감 뿐만 아니라 회전능력과 안정성이 좌우된다.

 

포크의 특성은 포크 레이크(fork rake)로 알 수 있다. 포크 레이크는 포크의 휘정도를 나타내는 요소로 자전거를 컨트롤하는데 중요한 역할을 한다. 포크 레이크가 크면 직선주행이나 낮은 속도에서안정성이 매우 좋게 된다. 반면, 고속에서는 자전거가 쉽게 기울어지지 않아 회전 속도가 느리다.

 

포크 레이크가 작으면 핸들링에 매우 민감하여 안정성은 떨어지는 반면 빠른 속도에서도 쉽게 회전할수 있다는 장점을 갖는다. 일반적으로 잦은 코너링이 필요한 경주용 사이클과 산악 자전거는 일반적으로 작은 포크 레이크를 갖고, 안정성이 중요한 여행용 자전거는 큰 포크 레이크를 갖는다.

 

포크에는 별도의 충격흡수 장치가 부착된 서스펜션 포크가 있다. 서스펜션 포크는 충격흡수→회복→총격 대비의 순서로 작동하여 충격을 흡수한다.

 

①충격 흡수

자전거가 어떠한 물체에 부딪치거나 충격이 가해지면 충격 흡수 장치가 압축되면서 충격을 흡수하게 된다. 이 때 충격이 커서 충격흡수 장치가 완전히 압축이 되는 것을 바텀 아웃(Bottom out)이라고 한다.

 

②회복

충격이 흡수되고 나면 압축되었던 스프링은 다시 원상태로 돌아오게 된다.

 

③충격 대비

원 상태로 회복된 서스펜션은 다음 충격에 대비하게 된다.

 

서스펜션 포크의 특성을 결정짓는 요소로는 포크 레이크보다는 트래벌(Travel), 댐핑(Damping), 프리로드(Preload) 등이 중요시 된다.

 

①트래벌은 서스펜션이 충격을 받았을 때 움직일 수 있는 최대 거리이다. 트래벌이 클수록 충격 흡수 능력이 커진다. 충격을 많이 받는 다운힐용 서스펜션 포크의 경우 100mm이상의 트래벌을 가지고 있다.

 

②댐핑은 충격 흡수 후 나타나는 진동을 방지하기 위해 충격 흡수장치의 속도를 조절하는 기능이다.

 

③프리로드는 충격흡수장치가 움직이기 위해 기본적으로 가중되어야 하는 무게이다. 필요한 프리로드의 무게가 작을수록 작은 충격에 민감하게 작용한다.

 

 

서스펜션 포크는 사용하는 충격흡수장치의 종류에 따라 코일, 에어/오일, 일래스토머, 일래스토머/코일 스프링, 일래스토머/에어 등등 여러 가지가 있다.

 

코일은 잔 고장이 없고 보수가 어의 필요 없어 초보자에게 적합한 제품이다. 코일에는 주로 강철과 티타늄 코일이 사용된다. 코일은 성은 저하 없이 긴 트래벌의 서스펜션을 만들 수 있어서 다운힐용 서스펜션에도 많이 쓰인다. 고급 제품은 오일로 댐핑을 해준다.

 

에어/오일(Air/Oil)은 고압의 공기가 스프링 역할을 하고 오일이 댐핑(damping)역할을 하는 구조로 되어있다. 에어/오일 서스펜션은 펌프로 공기압을 조정하기 때문에 서스펜션의 강도를 쉽게 조정할 수 있고 다른 서스펜션에 비해 가볍다는 장점이 있다. 그러나 공기가 스프링 역할을 하기 위해서는 상당한 고압이 필요하게 되는데, 이로 인해 작은 충격에 둔하다는 단점을 가지고 있다.

 

일래스토머(Elastomer)는 자체적으로 스프링과 댐핑 기능을 가지고 있는 합성수지이다. 따라서 일래스토머를 교체하기 전에는 탄력과 댐핑을 조정해 줄 수 없다는 단점이 있다. 또한 큰 충격에 대한 흡수력이 미흡다하는 단점도 있으나 에어/오일 서스펜션에 비해 구조가 단순하여 가격이 저렴하고 충격에 민감하다는 장점이 있다.

 

최근 많이 사용되는 MCU(Micro Cellular Urethane)는 기존의 일래스토머의 성능을 높인 재질이다. 최근에는 짧은 일래스토머를 여러 개 사용하여 서스펜션의 감도를 높이는 방식을 많이 사용한다. 또한 고급 서스펜션의 경우 댐핑 능력을 보강해주기 위해서 오일로 댐핑을 해준다.

 

일래스토머/코일(Elastomer/Coil)은 최근에 많이 사용되고 있는 방식으로 일래스토머가 강하 충격을 충분히 흡수하지 못하고 긴 트래벌의 서스펜션을 만들 수 없다는 단점을 보완하기 위해 코일 스프링을 함께 사용하는 것이다. 그래서 강한 충격과 작은 충격에 모두 효과적으로 작동을 한다. 고급 제품은 여기에 오일로 댐핑을 해준다.

 

일래스토머/에어(Elastomer/Air)는 일래스토머/코일 스프링 방식에서 코일 스프링을 사용할 경우 무게가 무거워진다는 단점을 보완하기 위해 코일 스프링 대신에 공기가 스프링 역할을 한다 일래스토머는 작은 충격에 작도을 하고 에어 스프링은 큰 충격에 효과적으로 작동을 하게 된다. 물론 오일로 댐핑 처리를 해준다. 무게는 가벼우나 가격이 비싸고 보수유지가 어렵다는 단점이 있다.

 

3) 스템(Stem)

스템은 핸들바와 포크를 연결시켜주는 '┏'자 모양의 부품이다. 스템 중에는 MTB에 많이 사용되는 스레들리스(Threadless)용 스템이 있는데 이는 다음에 설명할 스레들리스 헤드셋에만 사용이 가능한 것이다.

 

 

4) 헤드셋(Headset)

헤드셋은 포크와 스템 그리고 핸들바가 원활하게 움직일 수 있도록 해주는 베어링 구조물이다. 따라서 헤드셋에 이상이 있으면 자전거의 방향 조정과 균형 유지가 어렵게 된다. 1990년대 이전의 헤드셋은 모두 나사선 고정 방식이었으나 디아-콤프(Dia-Comp)사에 의해 개발된 '에이해드셋(Aheadset)'은 나사선 없는 구조를 가지고 있다. 이 새로운 헤드셋은 획기적인 설계로 내구성을 크게 증가시켰을 뿐 아니라 스템의 구조를 단순화시켜 경량화에도 많은 도움을 주고 있다.

 

에이헤드셋은 현재 산악자전거의 표준 헤드셋으로 자리를 굳혔으며 사이클에도 많이 사용되고 있다. 처음 에이헤드셋이 나왔을 때에는 전통저거인 일반 헤드셋과 에이헤드셋으로 구별했으나, 현재는 나사선이 있고 없는 거세 따라 일반 헤드셋(threaded headset)과 스레들리스 헤드셋(threadless headset)으로 구분된다

 
출처:mtb정비교실
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