휠 얼라이먼트 개념

 휠얼라이먼트의 목적
휠얼라인먼트란 서스펜션(현가)이나 스티어링(핸들)의 시스템을 구성하는 각각의 부품이 어떠한 각도의 관계를 갖고 자동차에 장착되어 있는지를 나타낸 것이다. 휠 얼라인먼트는 캐스터/ 캠버/ 토/ SAI/ 인클루디드 앵글/ 회전 각도(20도 회전각 및 최대 회전 각)/ 세트 백(뒷바퀴 세트 백)/ 지오메트리컬 드라이브 액시스(쓰러스트앵글(角)/ 뒷바퀴 캠버/ 뒷바퀴 토우 등 여러 각도에 의해서 구성되어 있다. 만약 그 자동차가 4WS(Four Wheel Steering:4륜 조향)의 경우에는 뒷바퀴의 터닝 앵글(뒷바퀴의 조향각)도 이에 포함된다.

휠 얼라인먼트의 조정 작업은 뒷바퀴부터 시작하여 그것이 끝나면 앞바퀴의 캐스터, 캠버, 토의 순서로 진행하는 것이 일반적인 순서이다.
각 자동차 메이커는 자기 회사 자동차의 휠 얼라인먼트에 관한 제원(데이터)을 제시하고 있으므로 각 수치를 각 제원의 허용 범위에 들어가게 하면 좋은 결과를 얻게 되어 있다.
 
휠 얼라인먼트 조정의 최종 목적은

• 주행상의 안전성(安全性)과 안정성(安定性)

• 자기 직진성과 접지 성능

• 최대의 타이어 수명을 확보하는데 있다.

휠얼라인먼트의 개요
  세트 백 : 앞뒤 차축의 평행도
  토털 토우 : 앞바퀴 좌우의 토우를 가산한 것]
  개별 토우 : 앞바퀴 좌우 각각의 토우
  캐스터 : 스트럿을 옆에서 보았을 때의 각도
  캠버 : 앞바퀴를 앞에서 보았을 때의 각도
  KPI (SAI) : 스트럿을 앞에서 보았을 때의 각도
  인클루디드 앵글 : 캠버에 KPI(SAI)를 플러스한 각도
  토 디퍼 앵글 : 앞바퀴를 오른쪽 또는 왼쪽으로 20도 움직였을 때의 토우(토 아웃)의 양
  풀 스티어링 록 레프트 : 왼쪽으로 핸들을 최대로 꺾었을 때 앞바퀴의 조향각
  풀 스티어링 록 라이트 : 오른쪽으로 핸들을 최대로 꺾었을 때 앞바퀴의 조향각
  쓰러스트 각 : 기하학적 중심과 자동차의 진행선과의 차
  토털 토우 : 뒷바퀴 좌우의 토우를 가산한 것
  개별 토우 : 뒷바퀴 좌우 각각의 토우
  캠버 : 뒷바퀴를 앞에서 보았을 때의 각도

휠얼라이먼트의 개념

캐스타(Caster)
- 개요
   자동차의 앞바퀴를 보면 그림과 같이 뒷축으로 약간 기울어져 있다.

   이 각도를 캐스터 각도라고 하는데 보통 0.5~2정도로 되어있다. 이때 킹핀 중심선이 노면과 교차하는 점 O는
   타이어 접지면의 중심선 앞에 있다. 그러므로 바퀴는 옆방향 흔들림을 막고 또한 핸들을 회전시킬때 바퀴가
   직진 방향으로 갈려고 한다. 이것을 캐스터 효과라고 한다.
 
- 목적
   ① 자동차의 진행방향이 불안전한 것을 방지한다.(직진성)
   ② 뒤틀림(방향조절)을 쉽게 한다.(조향성)
 
- 기능 및 조정
   캐스터는 타이어 마모에 영향을 미치지 않는다. 그러나 차량의 직진효과에 영향을 미치려면 항상 정비 제원에  맞게 조정 해야 한다.
   ① 플러스(정+) 값일 경우의 캐스터
         볼 조인트 중심선이 뒤로 기울려진 상태를 말하며 직진성을 좋게 한다.
   ② 마이너스(부-)값일 경우의 캐스터
         볼 조인트의 중심선이 앞으로 기울려진 상태를 말하며 직진성은 좋으나 조향력은 감소한다.
   ③ 좌우 바퀴의 캐스터 각이 다를 경우
         이때는 플러스(정+) 값이 적은 쪽으로 차가 쏠린다.
 
캠버(Camber)
- 개요
   자동차를 수평 노면에 놓고 앞에서 보면 앞바퀴는 그림과 같이 바퀴의 윗부분이 바깥쪽으로 기울려져 설치되어있다.

이 바퀴의 중심선과 수직선이 이루어지는 각도를 캠버라 한다. 이것은 앞바퀴의 하중(차량의 중량) 때문에 아래가 벌어지는 것을 방지하고 캠버의 각도는 바깥으로 기울면 정(+) 캠버 안쪽으로 기울면 부(-)캠버이다. 킹핀 경사각과 같이 핸들조작을 쉽게하는 작용을 한다. 캠버는 차종에 따라 서 다르나 보통 0.5~2 정도이다.
 
- 목적
   타이어에 걸리는 부하를 균일하게 힘을 받게 함으로써 앞바퀴의 하중 때문에 아래가 벌어지는 것과 타이어의 마모를 방지하고 핸들 조작을 쉽게 할 수 있는 것이 주목적이다.
 
- 기능 및 조정
   캠버는 타이어의 마모에 지대한 영향을 준다. 준 부(-)캠버가 과대하면 타이어의 내측이 마모되고 정(+)캠버가 과대하면 바깥쪽 타이어가 과대하게 마모된다. 캠버각은 타이어에 걸리는 부하에 따라 변화하므로 제작회사의 제원에 맞추어 조정한다.
 
토우(Toe)
- 개요
   앞바퀴를 위에서 내려다보면 아래와 같이 앞쪽 간격A가 뒷부분의 간격B보다 작게되어 있으며 이 차이(B-A)를 토우라 한다. 토우는 보통 2MM-6MM정도로 되어있다.
   앞바퀴는 캠버 때문에 a의 방향으로 나아가려고 하고, 토우작용으로 b방향으로 나아가려고 하므로 상호 상쇠되어 직진방향으로 자동차는 주행한다.

 
- 목적
   ① 토우는 주행중 앞 바퀴의 사이드 슬립을 방지한다.
   ② 토우와 캠버의 작용에 의해서 직진 성향을 좋게 한다.
   ③ 조정 연결 기구의 놂을 방지한다.
 
킹핀각(King-Pin Angle)
- 개요
   자동차를 앞에서 보면 킹핀은 그림과 같이 수직선에 대해서 안쪽으로 기울려져 있다. 이 기울어짐을 킹핀 경사각이라 한다. 킹핀 경사각은 차종에 따라서 차이가 있으나 보통 7~8도 정도이다.

- 목적
   주행중 구동력과 제동력은 그림과 같이 M점에 작용하므로 킹핀을 중심으로 하여 너클 스핀들을 차량의 전후 방향에 돌리려고 하므로 조향 링크 구조에 무리한 힘을 준다. 이 힘을 가볍게 하기 위해 캠버와 같이 킹핀을 경사시켜 O점과 M점을 가깝게 접근시킨다.

 
인클루드 앵글(Include Angle)
-  개요
   킹핀 경사각과 캠버각을 합한 각도 [그림]
   인클루드 앵글에 90도를 합한 각도는 조향축과 Spindle과의 각도가 된다.

 
-  인클루드 앵글(협각)의 필요성
   전륜의 Spindle Strut의 굽힘 점검에 이용

셋백(Set - Back)
- 개요
   차량의 기하학적 중심선과 앞바퀴의 추진선이 이루는 각도 즉 동일한 액슬에서 한쪽휠이 다른 한쪽 휠보다 앞또는 뒤로 차이가 있는 것을 말한다. 대부분의 차량은 공장에서 조립시 오차에 의해서 셋백이 발생하며 캐스터의 변화에 의해서도 발생한다.
 
- 셋백의 영향
   ① 셋백은 자동차 골격의 이상 점검에 이용한다.
   ② 0.25° 이상이면 다른 제 각도 점검 필요.

쓰러스트 각(Thrust Angle)
- 개요
   ① [그림1] 자동차의 진행선(Thrust Angle)과 기하학적 중심선과의 각도.

   ② [그림2]와 같이 후륜의 토우와 캠버를 조정하면 쓰러스트각을 차량 중심선에 최대한 일치시킨 후 전륜의 토우, 캠버, 캐스터를 조정하는 방법.

   ③ 그림과 같이 후륜 쓰러스트각에 맞추어 전륜의 토우,캠버,캐스터를 조정해 준다. 전륜의 토우는 쓰러스트각에 영향을 받는다. 이것은 휠 모두가 같은 방향으로 주행하게 된다. 후륜을 조정할 수 없기 때문에 쓰러스트각을 차량 중심선에 맞출 수 없는 차량은 이러한 방법으로 4륜정렬을 맞추어 주어야만 한다.
 
- Thrust 각이 클 때의 문제점
   ① 자동차 추진선이 비스듬해 진다.
   ② 게걸음 바퀴 궤적으로 앞부분과 뒷부분이 다르게 통과되어 운전감각이 흐트러진다.
   ③ 좌우 코너링 시 한쪽은 Over Steer 되고, 다른 한쪽은 Under Steer된다