휠 얼라인먼트 튜닝

** 휠 얼라인먼트 튜닝의 개요

 

서스펜션과 조향장치 그리고 휠 타이어의 위치를 바로 잡는 휠 얼라이먼트는 특히 차량의 조종 안정성면에서 매우 중요합니다. 얼라이먼트를 정확히 바로 잡은 상태라면 직진시에 차량의 휘청거림이나 핸들의 통제 불능 상태로의 진입 등이 적어지게 됩니다.

 

요즘 우리나라에서는 웬만한 카센타도 얼라인먼트 장비를 갖추고 있는 것이 현실이지만 아직은 문제점 진단과 부분적인 수정, 보완에 그치고 있는 것이 대부분입니다. 하지만 자동차 선진국 일본이나 유럽에서는 얼라인먼트를 간단하게 측정할 수있는 장비들도 많이 있고 캠버 캐스터 등 요소들을 조절할 수 있는 각종 부품들이 상품화되어 있는 것을 볼 때 얼라이먼트 튜닝의 수요가 높은 것을 알 수 있습니다.   

 

 

서스펜션이나 조향장치 그리고 휠 타이어의 튜닝을 넘어서 이들 상호관의 연결 위치나 그 각도를 조절하여 새로운 특성을 만들어 내는 것을 휠 얼라인먼트 튜닝이라고 할 수 있습니다.  즉 이제는 휠 얼라인먼트도 메이커에서 권장한 수치로 회복하는데서만 그칠 것이 아니라 운전자의 목적과 스타일에 맞게 적절하게 조절하는 튜닝의 단계로 들어 가는 것입니다.

 

그럼 여기서 일본에서 성행하는 휠 얼라이먼트 튜닝 방향에 대하여 알아 보겠습니다. 그러나 여기서 하나 염두에 두셔야 할 것은 휠 얼라인먼트는 어디까지나 서스펜션 형식과 매우 밀접한 관계가 있으므로 아래의 방법이 반드시 내 차종에 적합한 정답이라고는 할 수 없다는 점입니다.

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요즘은 휠 얼라인먼트 튜닝은 초기 캠버 각이 조금 네가티브 방향 그리고 초기 토우 각은 토우-인 방향으로 되어있다. 특히 후륜에 있어서 그 경향이 강하다.  따라서 이를테면 벤츠, BMW 등의 유럽차도 사이드 슬립양의 규정치를 오버하지만 사이드슬립 시험을 통과시키고 있고 차량으로서는 문제가 없다. 현 상태에서는 규정된 사이드 슬립 량을 초과하지만 잘 튜닝되어 있는 차량이 많고 실제로 많이 출시되고 있다. 따라서 사이드 슬립 량에 따른 관리 그 자체는 이제 한계를 보이고 있는 것이 실상이라고 생각된다. 단지 사이드 슬립 테스트가 휠 얼라인먼트에 비하여 매우 간단하므로 간이적인 점검 방법으로서 편리성은 큰 것 같다. 

 

** 토우, 캠버, 캐스터, 쓰러스트 각 등

 

서스펜션뿐만아니라 휠 얼라이먼트에 관해서도 여러 가지의 자유도를 가진 튜닝 부품들이 시중에 나오고 있다. 이를테면,

- 캠버, 캐스터 각 조정용 어저스터링

- 스크럽 반경 조정용 스페이서 (로드 휠과 허브볼트의 결합부분에 끼우는 스페이서)

등이지만 이들 튜닝 파츠도 유효하게 활용하면 튜닝의 폭이 넓어진다.

 

휠 얼라이먼트는 갖가지의 수치가 기준 영역에 들어있는지 어떤지 보다도 좌우 편차 쪽이 중요하다. 얼라이먼트의 수치에 대해서는 그 절대치에 따라서 어떠한 영향이 나올까를 이론적으로 이해하고 그 위에서 튜닝하는 것이 바람직하다.

 

 

 

아래에 휠 얼라이먼트의 각 요소에 대해서 설명한다.

 

1. 초기 토우-인 량

전륜에 초기 토우-인이 설정되어 있으면 코너링 시에 외륜의 토우-인 경향이 초기 토우-인 량만큼 더 심화된다. 코너링 시는 내륜에 비해서 외륜의 접지 하중이 커지게 되고 따라서 외륜 쪽이 큰 코너링 포스를 발생한다. 그 때 초기 토우-인이 심하게 발생하게 되면 그만큼 오버스티어 경향이 강해져버린다. 그 때문에 전륜의 초기 토우-인 량의 기준치는 대부분 0 에 가까운 설정으로 되어 있다.

 

또 인 아웃 어느 쪽의 방향이든 초기 토우 량이 큰 경우 불규칙한 노면을 직진 중에 접지 하중 변화에 동반하여 초기 토우량만큼 타이어 코너링 포스의 변동을 일으키고 직진성이 나빠지게 되는 점도 있다.

 

한편 후륜의 경우 초기 토우-인으로 설정되어 있으면 코너링 시 외륜 쪽이 내륜에 비해서 하중이 크기 때문에 큰 코너링 포스를 발생하지만 거기다 초기 토우-인 량만큼 큰 코너링 포스를 발생하게 된다.  이것은 차량을 선회원의 외측으로 밀려고 하는 방향 즉 언더스티어의 경향을 강하게 한다. 후륜의 그립은 스핀 회피 등에 중요하고 후륜 언더스티어의 세팅은 후륜의 그립력이 높아지는 방향이기 때문에 스핀을 억제하는 방향이 된다.

 

따라서 기준치의 세팅도, 후륜의 경우는 약간 토우-인 경향 (토탈 토-인량 : 0 ~ 5mm 정도)으로 되어 있다.  그러나 너무 커지면 타이어의 편마모나 불규칙한 노면에서 핸들을 놓칠 정도로 자동차가 좌우로 심하게 흔들리는 요잉 현상을 불러 일으켜 버리기 때문에 주의가 필요하다.

 

2. 초기 캠버 각

최근은 타이어의 코너링 능력을 향상시키기 위하여 전후륜의 초기 캠버 각을 약 네거티브 캠버 방향으로 세팅하는 차량도 많다. 확실하게 네거티브 캠버 각의 효과는 크고, 타이어 코너링 파워뿐만 아니라 최대 코너링 포스 향상에도 기여한다.

 

그러나, 이것도 너무 지나치면 편마모가 발생하기 때문에 후륜의 경우 초기 캠버 각을 가능한 한 -2도 이내로 하는 세팅이 바람직하다. 전륜의 경우 핸들을 꺾으면 캐스터 각때문에 내륜이 떠서 외륜은 네거티브 캠버로 변한다. 이것을 전타 캠버각이라고 부르고 있는데 이 전타 캠버각이 있기 때문에 전륜은 -1도 이내의 세팅이 바람직하다.

 

전후륜의 캠버각의 밸런스는 거기다 서스펜션의 바운드, 리바운드 시의 캠버 변화 특성과 병행해서 생각할 필요성이 있다. 스트럿트 서스펜션은 롤링했을 때 차체와 같이 타이어도 롤 해버리는 경향이 있기 때문에, 대지적으로는 타이어의 네거티브 캠버 각이 감소하는 방향이다. 한편 멀티링크나 더블위시본 서스펜션의 경우는 롤링했을 때, 타이어의 대지적인 캠버 각 감소는 꽤 억제되고 있기 때문에 네거티브 캠버 각의 감소는 적다.

 

종합적으로는, 전후륜의 밸런스로서 코너링 시 전륜에 비해서 후륜의 캠버 각이 네거티브 방향으로 약간 크고, 즉 과격한 코너링에 있어서도 후륜의 그립 쪽이 전륜의 그립에 비해서 커지는 것 같은, 약 언더스티어 방향의 세팅이 바람직하다.

 

3. 캐스터 각

큰 캐스터 각을 가지고 있으면, 핸들 조타시의 복원력이 강해진다. 이는 조향시 캐스터 등에 따라서 타이어의 들어 올리는 토크가 커지게 되는 것 혹은 캐스터 트레일이 커지는 것에 의한다.  거꾸로 캐스터 각이 작으면 복원력은 약해진다. 이 또한 반대로 조향시 캐스터에 의하여 들어 올려지는 토크의 작음 혹은 캐스터 트레일 작음에 의한다.

 

FF차는, 전륜이 구동륜이기 때문에, 일반적으로 캐스터 각을 작게 하여 핸들 조작성을 경쾌하게 하고 있다. 한편 FR차 가운데서도 스포츠카는 큰 캐스터 각으로 캐스터 옵셋하여 고속 주행의 핸들의 안정감 즉 복원력이 강하게 튜닝하고 있다.

 

4. 쓰러스트 각

쓰러스트 각은 후륜의 초기 토우-인 량의 좌우차에 의해서 생긴다. 이 좌우차가 크면, 운전자는 차량을 직진시키기 위해서 카운터 스티어 적인 핸들링을 하지 않으면 안된다.

 

이 양이 크면 핸들 조향에 동반해서 좌우륜에 서스펜션 지오메트리에 의한 얼라이먼트 변화가 생기고, 핸들에 항상 일정한 조향력을 가하지 않으면 직진할 수 없다. 혹은 좌우 각각에 핸들을 꺾었을 때의 차량의 회두성 (요-잉)의 움직임에 차이가 생기고, 좌우의 한 쪽만이 멋대로 언더스티어가 강해지던가, 거꾸로 오버스티어 기미로 뒤쪽이 흐르기 쉽다던가 하는 현상도 일으킨다. 따라서 최근에 유럽에서는 이 쓰러스트 각을 + - 0.1도 이내로 제한하는 몹시 엄격한 기준을 할당하고 있는 것이다.

 

-- 튜닝앤코리아 --