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자동차공학개론(캠버,킹핀경사각,토인,캐스터등) 보고서

자동차공학개론(캠버,킹핀경사각,토인,캐스터등) 보고서

○ 캠버

4륜 자동차의 타이어는 완전히 반듯하게 정렬되어있지 않고 미세한 각으로 기울어 차랑의 성능을 보강하고 있다. 캠버는 바깥쪽과 안쪽으로 경사지게 결합되어 있으며, 바퀴의 중심선과 노면에 대한 수직선이 이루는 각도를 나타낸다. 차종에 따라 다르나 일반적으로 0.5~2° 정도로 되어 있다. 이때 휠의 위쪽이 밖으로 휘어져 있으면 정 캠버(positive camber), (+)로 나타내고, 휠의 위쪽이 안쪽으로 휘어져 있으면 부 캠버(negative camber), (-)로 나타낸다. 최근엔 파워스티어링 휠의 발달로 스티어링 휠의 조작이 편해지고, 차량 성능이 발달함에 따라 코너링 성능이 요구되면서 부 캠버를 많이 쓰고 있다.
캠버를 두는 이유는
i) 앞바퀴가 하중을 받았을 때 아래로 벌어지는 것을 방지한다.
ii) 주행할 때 바퀴가 탈출하는 것을 방지한다.
iii) 킹 핀 경사각과 함께 타이어 접지면의 중심과 킹 핀의 연...○ 캠버

4륜 자동차의 타이어는 완전히 반듯하게 정렬되어있지 않고 미세한 각으로 기울어 차랑의 성능을 보강하고 있다. 캠버는 바깥쪽과 안쪽으로 경사지게 결합되어 있으며, 바퀴의 중심선과 노면에 대한 수직선이 이루는 각도를 나타낸다. 차종에 따라 다르나 일반적으로 0.5~2° 정도로 되어 있다. 이때 휠의 위쪽이 밖으로 휘어져 있으면 정 캠버(positive camber), (+)로 나타내고, 휠의 위쪽이 안쪽으로 휘어져 있으면 부 캠버(negative camber), (-)로 나타낸다. 최근엔 파워스티어링 휠의 발달로 스티어링 휠의 조작이 편해지고, 차량 성능이 발달함에 따라 코너링 성능이 요구되면서 부 캠버를 많이 쓰고 있다.
캠버를 두는 이유는
i) 앞바퀴가 하중을 받았을 때 아래로 벌어지는 것을 방지한다.
ii) 주행할 때 바퀴가 탈출하는 것을 방지한다.
iii) 킹 핀 경사각과 함께 타이어 접지면의 중심과 킹 핀의 연장선이 노면과 교차하는 점과의 거리인 오프셋 (offset)량을 적게 하여 핸들조작을 가볍게한다.
iv) 바퀴의 트레드 중심이 캠버가 0일 때보다 안쪽으로 들어가기 때문에 하중이 가해지는 점이 너클 스핀들 (knuckle spindle)의 안부분에 가까워져 스핀들이나 너클을 굽힐려고 하는 힘이 적이진다.

캠버각의 차이에 따른 폐해

전륜의 좌우 캠버각이 차이가 생기면, 선회반경의 차이로 인해 스티어링 휠이 안쪽으로 쏠리게 된다. 이런 경향은 캐스터 각도와 스크러브 반경이 작을수록 강하게 나타난다.
한편, 캠버각이 존재하면 타이어 트래드의 내측과 외측의 유효반경이 다르고 지면에 닿는 하중 분포가 달라서 편 마모가 일어나게 된다. 특히 편평율이 낮은 타이어의 경우 캠버각이 사이드 월에서 흡수되지 않으면 편마모 속도는 아주 빨라지게 된다.
○ 킹 핀 경사각

일체 차축식의 경우 조향 너클과 차축이 결합될 때 사용되어 지는 굵은 핀을 킹 핀이라 한다. 이 킹 핀은 자동차의 정면에서 보았을 때 그림과 같이 차체쪽(안쪽)으로 비스듬하게 장착되는데, 노면에 대한 수직선과 이루는 각을 킹 핀 경사각이라 한다. 킹 핀을 사용하지 않는 독립현가방식 중 위시본형식은 조향 너클과 결합되는 어퍼 암과 로워 암의 어퍼 볼 조인트와 로워 볼 조인트의 중심을 연결하는 직선과 수직선이 이루는 각도가 킹 핀 경사각에 해당하고 스트러트형식은 스트러트 바의 중심선과 수직선이 이루는 각도가 킹 핀 경사각에 해당한다. 킹 핀 경사각은 일반적으로 6 ∼ 9。 정도로 되어 있다.
킹 핀 경사각을 두는 이유는
i) 핸들 조작력과 주행 및 제동시 저항력을 줄여준다.
핸들 조작력의 경감과 주행 및 제동할 때의 충격을 적게 하며 캠버와 함께 오프셋량을 적게하여 조작력을 가볍게 한다. 또한 주행할 때 노면이 울퉁불퉁하여 타이어가 전후방향의 충격을 받았을 때, 이것이 옵셋량을 반지름으로 한 킹 핀 둘레의 회전 충격으로 되어 핸들에 전달되나 오프셋 양을 적게 하면 그 충격을 적게 할 수 있다.
ii) 핸들의 복원력을 증대한다.
킹 핀이 타이어와 같이 지면에 수직으로 있다면 킹 핀을 중심으로 선회하면 타이어는 지면과 나란한 방향으 로 선회하게 된다. 그러나 타이어는 수직으로 서 있고 킹 핀이 지면과 경사진 상태에서 킹 핀을 회전시키면 타이어는 지면과 나란하게 회전하는 것이 아니라 지면 아래로 이동하면서 선회하게 된다. 그러나 타이어는 선회시 지면 아래로 내려갈 수 없으므로 차체가 들려 올라가게 된다. 따라서 핸들을 놓으면 차량의 중량에 의하여 타이어를 원래 상태(직진상태)로 되돌리려는 힘이 작용한다. 이 힘을 복원력이라 한다. 이 복원력은 킹 핀 경사각과 자동차의 중량에 비례하여 커지는데 복원력이 커질수록 핸들을 조향하기 위한 조작력도 증가 하게 된다.

○ 토 인

프론트 토우-인/아웃 대부분의 차들은 리어 토우인이 설정되어 있다. 차량을


자료출처 : http://www.ALLReport.co.kr/search/Detail.asp?pk=17037108&sid=sanghyun7776&key=



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