서스펜션에 관한 기초적인 개념이지만 주행 특성에 많은 영향을 미치는 개념인 만큼 잘 이해해 두면 차량을 튜닝할 때 안정적이고 빠른 차를 만드는데 도움이 됩니다.
차를 주행하다가 일정기간이 지나면 직진시 핸들이 똑바르지 않는다거나, 타이어 편마모가 많이 진행되어 소음이 발생한다던가 등등 얼라인먼트를 체크해야 하는 상황이 발생합니다.
(사실 새차들도 출고하자마자 안맞는 경우가 많습니다)
그럴때 맞추는 것이 캠버/캐스터/토 각이죠.
그럼 하나하나 설명을 해보도록 하겠습니다.
첫번째는 캠버(Camber) 입니다.
캠버는 정면에서 휠을 바라보았을 때, 그 기울어진 정도를 말합니다.
타이어 중심을 기준으로 윗부분이 차량 중심으로 기울어져 있으면 네거티브(-) 캠버, 차 바깥쪽으로 기울어져 있으면 포지티브(+) 캠버 라고 합니다.
브랜드별/차종별/구조별로 워낙 다양한 캠버 값을 갖고 있으므로, 절대적인 레시피는 없으나 대부분 ±2°안쪽으로 들어옵니다.
(물론 순정 차량 기준입니다.)
캠버가 제대로 맞추어져 있지 않으면 타이어가 고르게 사용되지 않아 편마모가 발생하게 됩니다.
안전에 크게 지장은 없으나 추후에 타이어 소음이 발생하거나 타이어를 빨리 교체해야 하는 비용적 부담이 들 수 있습니다.
캠버각은 코너링시 안정성과도 관계가 깊습니다.
코너링 시 횡으로 받는 힘으로 인해 타이어에 변형이 일어나게되는데 캠버각은 이 때 타이어 접지면적에 영향을 주게 됩니다.
이같은 특성 때문에 코너링 시에는 네거티브 캠버 쪽이 유리합니다.
네거티브 캠버로 셋팅이 되어 있는 차량이라면 코너링 시 횡으로 힘을 받아 타이어가 변형 될 경우 제로캠버/포지티브캠버로 셋팅되었을 때보다 타이어 접지 면적이 넓어지게 됩니다.
접지 면적이 넓어지는 만큼 차량은 횡가속도를 견디는 한계가 높아지게 되죠.
따라서 코너를 계속해서 빠르게 돌아야 하는 트랙용 차량이나 레이스카는 앞/뒤 모두 네거티브 캠버로 셋팅을 합니다.
하지만 무조건 네거티브 캠버라고 해서 다이나믹한 주행시에 모두 좋은 것은 아닙니다.
일단 네거티브 캠버는 제로 캠버에 비해서 직진주행시 타이어 접지면적이 적기 떄문에 안정성이 떨어집니다.
또한 네거티브 캠버가 일정 이상으로 과하게 되면 코너링 시 오히려 타이어 접지 면적이 줄어들게 됩니다.
그리고 직진주행과 마찬가지로 브레이킹 시 또한 접지 면적이 줄어들기 때문에 전륜에 심한 네거티브 캠버를 주게 되면 브레이킹 성능이 저하되게 되죠.
즉 제동거리가 늘어나게 됩니다.
따라서 트랙에서 빠른 차를 만들고 싶으신 분이라면 주행 상황을 고려하여 적당한 값의 캠버각을 찾아내셔야 합니다.
코너링 시 최대한의 접지 면적을 얻어내면서 브레이킹 성능도 고려하여 캠버각 셋팅을 해야 하는 것이죠.
두번째는 캐스터(Caster) 입니다.
캐스터는 차를 옆면에서 봤을 때, 조향축이 휠 중앙을 기준으로 얼마나 기울어져 있는가를 나타내는 각도입니다.
조향축이 차량 중앙으로 기울어져있으면 포지티브 캐스터
조향축이 차량 바깥쪽으로 기울어져 있으면 네거티브 캐스터입니다.
다행히도 타이어 마모 측면에서 보면 캠버와 토에 비해 캐스터는 마모도에 영향을 덜 미치는 편입니다.
일부 클래식카를 제외한 모든 양산차는 모두 포지티브 캐스터값을 갖습니다.
왜냐하면 포지티브 캐스터로 셋팅해 놓았을 시에 차량의 직진 안정성이 좋기 때문입니다.
조향축 하단부가 타이어 접지면보다 앞에 있으므로, 차량 직진시 뒤에서 앞으로 미는 힘이 작용하게 됩니다.
이같은 미는 힘에 의해 핸들이 약간 틀어져 있어도 다시 정렬되려고 하는 힘을 갖게 되는 것이죠.
마트에 있는 카트를 떠올리시면 이해하기 쉬우실 겁니다.
마트에 있는 카트는 앞으로 밀면 큰 힘을 들이지 않고 쉽게 바퀴가 정렬되는데 그 이유는 포지티브 캐스터와 같은 원리로 조향축이 바퀴 접지면보다 앞으로 나와있는 구조로 되어 있기 때문입니다.
또한 포지티브 캐스터로 셋팅이 되어 있을 경우 코너링 시 응답성이 좋아지는 효과도 있습니다.
포지티브 캐스터는 캠버에도 영향을 미칩니다.
직진 주행시에는 캠버와 상관이 없지만 앞바퀴를 조향해서 코너를 돌 때 캠버에 영향을 주게 되죠.
스티어링 휠을 꺾었을 때 뉴트럴 캐스터일 경우 바퀴는 지면에 수직한 축으로 돌게 됩니다.
캠버 각에는 전혀 영향을 주지 않습니다.
반면, 네거티브 캐스터로 셋팅된 차량의 경우 조향을 했을 경우 위의 그림과 같이 바깥쪽 바퀴가 기울어지게 됩니다.
기존 캠버 각에 더 +쪽으로 값을 갖게 되는 것이죠.
당연히 타이어 접지면적이 줄어들어 코너링 시에 불안한 움직임을 보일 것입니다.
포지티브 캐스터로 셋팅된 차량의 경우 위의 그림과 같이 바깥쪽 바퀴가 네거티브 캠버값을 더 갖습니다.
앞서 언급했던 내용과 같이 네거티브 캠버 값을 갖게 되면 타이어 접지 면적이 늘어나기 때문에 코너링 시유리해 질 수 있습니다.
포지티브 캐스터도 단점은 존재합니다.
바로 조향시 핸들이 무거워진다는 것이죠.
하지만 이러한 단점은 요즘 차량에 파워 스티어링이 대부분 장착되어 있기 때문에 큰 문제가 되지 않습니다.
캐스터 각은 위에 설명한 바와 같이 주행 특성에 다양한 영향을 끼치지만 일반적으로 순정 차량에선 조정이 불가능합니다.
만일 캐스터 각을 살짝 조정하여 차량 특성에 변화를 주고 싶다면 위와같은 애프터마켓 튜닝용품을 사용하면 작은 범위 내에서 조정이 가능 합니다.
세번째는 토(Toe) 입니다.
토는 차량을 위에서 바라봤을 때, 타이어의 앞쪽이 뒤쪽보다 더 벌어져 있는지 아니면 타이어의 뒤쪽이 더벌어져 있는지를 각도로 나타낸 것입니다.
위 그림과 같이 만일 타이어 앞쪽이 벌어져 있으면 토 아웃(-), 들어가 있으면 토 인(+)입니다.
토에 각을 주게되면, 진행방향에 맞춰 정렬되어 있는 바퀴의 각도를 틀었다는 의미 이므로, 직진 주행시 발생하는 저항이 늘어납니다.
주행시 저항이 늘어남에도 불구하고 토 각을 주는 이유는 자동차가 직진만 하는 것이 아니라 다양한 환경에서 주행하기 때문입니다.
일반적으로 프런트 타이어가 토 인인 경우 직진시 안정성이 높아지고, 토 아웃인 경우에는 코너링시 차량의 응답성을 높여주는 성향을 갖고 있습니다.
전륜구동 차량 및 후륜구동 차량은 서스펜션 구조의 움직임에 따라 앞바퀴의 토 각 셋팅을 다르게 합니다.
전륜구동은 전륜으로 차를 끌고 가기 때문에 앞바퀴에 연결된 프런트 암이 앞쪽으로 이동하여 Toe-in이 되려고 하는 특성이 있습니다.
이러한 서스펜션의 움직임을 보상하기 위해 대부분의 전륜구동은 약간의 Toe-Out 으로 셋팅을 합니다.
반면 후륜구동은 뒷바퀴로 차를 밀기 때문에 앞바퀴는 도로의 저항으로 인하여 뒤쪽으로 가려고 특성을 갖습니다.
이렇게 되면 자연적으로 Toe-Out이 되려고 하죠.
따라서 이를 보상하기 위해 대부분의 후륜구동은 약간의 Toe-In으로 셋팅을 합니다.
전륜구동 및 후륜구동 모두 이러한 토 각 셋팅을 통하여 차량 주행 시 앞바퀴를 되도록 평행하게 정렬시키도록 합니다.
리어의 경우 토 각은 코너링 시에 오버스티어/언더스티어와 관련이 있습니다.
리어가 토 인인 경우에는 언더스티어 성향 토 아웃인 경우에는 오버스티어 성향을 갖게 되죠.
차량의 거동측면에서 보면 언더스티어는 안정된 상태인 반면 오버스티어는 불안정한 상태이므로 특별한 목적의 차량(오토크로스 등)을 제외하고는 대부분 토 인으로 셋팅합니다.
하지만 토 각은 차량의 거동에 영향을 많이 주기 때문에 토각을 변경한다 하더라도 매우 작은 범위에서 변화를 줍니다.
특히 리어 토 각의 변경은 주행 및 조종성에 영향을 많이 주게 되므로 프런트 위주로 조정하게 되죠.
지금까지 캠버/캐스터/토에 대해 알아보았습니다.
흔히 볼 수 있는 평범한 내용이지만 잘 이해한다면 올바른 튜닝방향을 잡을 수 있는 매우 중요한 개념들입니다.
만일 튜닝에 관심이 없으신 분들이라면 가벼운 마음으로 읽으신 후에 간단히 제조사에서 제공하는 얼라인먼트 값으로 캠버/캐스터/토를 맞추시면 됩니다.
타이어샵 가면 매우 간단히 해결 할 수 있습니다.
하지만 서스펜션의 기본이 되는 개념인만큼 잘 이해해두면 나중에 얼라인먼트를 수정하여 차량을 더 안정적이면서 빠르게 만들 수도 있습니다.
현재 차의 주행 특성에 불만이 있으시다면 특성을 바꿔보는데 도움이 될 것입니다.
마지막으로 캠버/캐스터/토 튜닝에 대해 언급하자면, 순정 차량의 경우 각도를 조정하는데는 한계가 있습니다.
매우 작은 범위 내에서 조정 가능하거나 아예 불가능한 경우도 있죠.
이런 경우에는 외부 튜닝업체에서 판매하는 부품을 이용하면 손쉽게 얼라인먼트를 수정할 수 있습니다.
읽으신 분들께 많은 도움이 되셨기를 바라면서,
다음번에도 재미있고 유익한 내용을 가져와보도록 하겠습니다.
출처 : https://m.post.naver.com/viewer/postView.nhn?volumeNo=10473210&memberNo=39187436
