독립현가장치의 구조 및 휠 얼라이먼트
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현가장치에는 크게 일체차축식과 독립차축식으로 구분합니다. 일체차축식은 주로 대형차 위주로 사용되고요. 구조가 간단한 반면 로드홀딩이 떨어지고 바퀴의 시미현상이 쉽게 생길수 있는 단점이 있습니다. 이에 반해 독립현가식은 로드홀딩이 우수하여 승차감이 뛰어나서 승용차에 주로 사용됩니다.
독립현가식은 크게 위시본 방식과 맥퍼슨스트럿 방식이 주를 이루고요 위시본 방식은 어퍼암, 로워암으로 되어있어 위시본(새의 갈비뼈)이라 불립니다. 이 위시본 방식은 소형 트럭이나 승합차에 사용되고요 승용차에는 어퍼암이 없는 위 그림의 맥퍼슨 스트럿 방식이 주로 사용됩니다. 어퍼암이 없기 때문에 공간적으로 전륜구동 엔진의 경우 엔진룸의 확보가 용이하다는 장점이 있습니다.
구성으로 바퀴를 프레임에 고정시켜 주는 로워암과 이 로워암과 디스크를 볼조인트를 이용해서 연결해주 너클과 회전의 중심축으로 바퀴를 고정하는 스트러트, 그리고 롤링을 방지하기 위한 일종의 토션바 스프링인 스테빌라이저바와 이 스테빌라이저바와 로워암을 연결하는 스테빌라이저 링크로 구성됩니다.
스트러트와 로워암볼조인터를 연결한 축을 중심으로 바퀴가 조향됩니다. 로워암볼조인터에 부싱이 찢어지면서 내부의 구리스가 누출되고 이물질이 이 볼에 들어가서 핸들을 돌리거나 요철을 지날때 소음을 발생하기도 합니다.
로워암 부싱이 마모되어 유격이 생겨도 소음 및 정지시 차체가 한쪽으로 쏠리기도 합니다. 스테빌라이저링크 또한 유격이 생기면 주로 요철부위를 지날때 덜거덕 거리는 소음을 유발합니다.
보통 타이어를 교환하거나 위의 현가장치의 일부를 교환하거나 운전중 한쪽으로 차가 쏠리거나 주행시 진동이 심하거나 하면 얼라이먼트를 봅니다. 그럼 얼라이먼트에는 어떤 요소들이 어떤작용을 하는지 알아 보도록 하겠습니다.
1. 케스터

케스터는 차량을 옆에서 보았을 때 수직선에 대해서 스트러트가 기울어진 정도를 말합니다. 이 캐스터를 주는 이유는 바퀴의 추종성과 핸들의 복원력을 확보하기 위함입니다. 그림에서 차량의 하중은 스트러트를 통해서 캐스터포인터에 작용하고 바퀴의 중심점은 접지점이므로 바퀴의 접지점은 하중이 작용하는 케스터포인터를 따라 갈려고 합니다. 자전거 핸들은 보시면 이 캐스터가 크게 주어져 있는것을 보실수 있습니다. 또 쇼핑센터의 카트를 보시면 캐스터점과 접지점이 다른데 항상 케스터점이 접지점을 앞지를려고 하기 때문에 카트의 바퀴가 직선형태를 유지할 수 있습니다.
또 캐스터가 주어저서 스트러트가 기울어져 있으며 스트러트는 위의 그림에서 처럼 조향너클에 연결되어 바퀴와 연결됩니다. 이 때 핸들을 돌려 바퀴를 돌리면 너클과 연결된 부위가 아래로 향하게 됩니다. 그러나 지면이 존재하므로 차량이 위로 들리게 되고 이 때 무게 중심도 위로 이동하게 됩니다. 하지만 중력의 작용으로 무게중심을 아래로 내릴려고 하기 때문에 핸들이 원래의 방향으로 복원하게 되는 것입니다.
대형차의 경우는 이 캐스터를 반대로 주는데 대형차의 경우 타이어가 커서 접지면적도 넓고 회전관성도 크므로 복원력보다 하중이 크기에 조향이 쉽도록 하기 위해서 입니다. 비행기의 바퀴를 보시면 캐스터가 앞쪽으로 주어져 있습니다.
이 캐스터가 좌우 0.5도 이상 차이가 나면 한쪽으로 차가 쏠리게 됩니다.
2. 캠버
캠버는 차를 앞쪽에서 보았을 때 바퀴가 수직선에 대해서 바깓쪽으로 기울어진 정도 입니다. 이 기울기를 주는 이유는 수직하중을 견디기 위한 것과 핸들을 가볍게 하기 위해서 입니다. 위의 그림에서 스트러트와 로워암볼조인트를 연결한 선의 기울기를 SAI 즉 조향축 기울기혹은 킹핀경사각이라 하는데 이 선이 지면과 만나는 점과 바퀴의 중심선이 만나는 점의 거리를 캠버오프셋이라 합니다. 만약 바퀴가 안쪽으로 기울어지면 이 캠버오프셋을 커지게 됩니다. 이 때 바퀴를 조향하기 위해 핸들을 돌릴때 필요한 힘 즉 모멘트는 차륜에 걸리는 하중X오프셋의길이가 됩니다. 다시말해 오프셋을 줄일수록 핸들을 돌리기 쉽다는 것이 됩니다. 또한 노면의 충격이 조향축으로 전달 될때 같은 충격하중X오프셋길이 의 모멘트가 걸리므로 캠버를 주어서 조향축에 전달되는 노면의 충격을 줄일 수 있습니다.
3. 토우
토우는 차량을 위에서 보았을 때 같은 축의 바퀴가 앞쪽이 뒤쪽보다 안쪽으로 모여있는 정도를 나타냅니다. 이 토우가 필요한 이유는 캠버에 의해서 바퀴가 밖으로 기울어 져 있으므로 회전시 바퀴는 밖으로 이탈할려고 합니다. 이 현상을 캠버롤이라고 하는데 이 것을 방지하기 위해서 토우를 주는 것입니다. 토우를 줌으로서 캠버롤에 의한 옆미끄럼(사이드슬립)에 의한 타이어의 편마모를 방지 할 수 있습니다.
4. SAI(혹은 KPI, 조향축경사각, 킹핀경사각)
캐스터와 함께 기울어져 있어 같은 원리로 핸들의 복원력을 줍니다. 또 캠버와 함께 노면으로 부터 받는 힘이나 충격을 덜어 주며 캠버오프셋을 줄여 핸들의 조작력을 가볍게 합니다.
5. 기타
위 4요소외에 IA, 20도 경사각, 셋백, 스러스트각, 차높이, 핸들의 좌우회전수 등이 휠얼라이먼트에 관여 합니다.
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