자동차학과, 자동차 정비 기능사 등 차의 모든것 자동차 셰시 핵심 요점 50장. 자동차 조향 이론

50장. 자동차 조향 이론

 

가. 차속과 조향 휠의 조작력

자동차는 속도가 증가함에 따라 타이어와 노면 사이의 접지력이 작아지기 때문에 고
속 주행시에는 조향 안정성이 떨어져 불안하게 된다. 따라서 조향 휠의 조작력은 속도
가 증가할수록 무겁게 하고, 낮을수록 가볍게 할 필요가 있다.

나. 사이드 슬립

사이드 슬립(side slip)은 주행 중 타이어가 옆 방향으로 미끄러지는 현상을 말한다.
이는 주로 부적합한 토우일 때 그 량이 증가하게 되는데, 사이드슬립이 발생되면 타이
어의 측면부가 마모되어 타이어 수명에 큰 영향을 미치므로 사이드 슬립 발생시에는 토
우를 규정값으로 조정해야 한다.

다. 조향 기어비

조향 기어비(steering gear ratio)는 조향 휠의 회전각도(회전거리)와 조향 기어 장치
출력축의 회전각도(회전거리)의 비를 말한다. 조향 기어비가 크면 클수록 조향 휠의 조
작력은 가벼워지지만 조향을 위해 조향 휠을 많이 회전 시켜야 한다. 조향 기어비는 차
량의 무게에 따라 달리하며 차량이 무거울수록 조향 기어비를 크게 하는데 일반적으로
승용차와 소형 트럭 등에서는 12∼21, 대형차인 경우는 25∼30정도이다.

라. 코너링 포스

자동차가 선회할 경우, 아주 저속인 경우를 제외하고는 일반적으로 원심력이 작용하
게 된다. 따라서 자동차가 일정한 원을 그리며 선회하기 위해서는 작용하는 원심력과
균형을 이룰 수 있는 구심력이 필요하게 된다. 이러한 구심력은 타이어가 옆으로 미끄
러지면서 그 반력으로 인해 발생된다. 이를 코너링 포스(cornering force) 또는 선회 구
심력이라 한다.

구체적으로 살펴보면, 선회 시 바퀴를 위에서 내려 다 보았을 때, 바퀴는 옆으로 미
끄러지면서 바퀴의 진행 방향은 바퀴의 중심선 방향과 일치하지 않게 되는데, 이때의
각도를 슬립 앵글이라 한다. 이와 같이 자동차가 옆으로 미끄러지고 있을 경우에는 타
이어가 변형을 일으키게 되고, 이로 인해 타이어에는 미끄러짐에 대한 반력이 발생하게

된다. 이러한 반력, 즉 타이어와 노면 사이에서 발생하는 복원력에 의해, 코너링 포스가
작용하게 되는 것이다. 따라서 자동차가 선회할 때는 각 바퀴의 코너링 포스를 합한 값
과 원심력이 평형된 상태로 회전하게 된다.

마. 뉴트럴 스티어

조향 휠의 회전 각도를 일정하게 유지한
상태에서 일정 속도로 주행하면 자동차는
선회 반경이 일정한 원 운동을 하게 된다.
이 상태에서 가속을 할 때, 선회 궤도를 이
탈하지 않고 그대로 선회되는 조향 특성을
뉴트럴 스티어(neutral steer)라 한다. 하지만 자동차는 경우에 따라 처음의 궤도에서
이탈하여 바깥쪽으로 벌어지는 언더 스티어

나, 안쪽으로 감겨 들어가는 오버 스티어 현상이 일어나기도 한다.

바. 오버 스티어

오버 스티어(over steer)는 선회 시 차체
가 조향 각도에 비해 지나치게 많이 돌아
가는 것을 말한다. 오버 스티어는 뒷바퀴
에 원심력이 작용하는 것이 원인으로, 일정
한 조향각도로 회전하는 도중 앞 바퀴에 하
중이 실리면서, 뒷바퀴가 접지력을 잃고 바
깥쪽으로 미끄러지면서 발생한다. 오버 스
티어는 일반적으로 후륜구동 차량에서 많
이 발생된다. 오버 스티어가 발생하면 뒷바
퀴가 미끄러진 상태이므로 차체의 스핀이 발생하기 쉬워지고, 가속시에 동력이 노면에
충분히 전달되지 않기 때문에 가속력도 떨어지게 된다. 하지만 자동차 경주에서는 코
너 돌기 기술의 한 가지인 드리프트 주행이나 스핀턴 등에 필요한 주행기술로 사용되
기도 한다.

사. 언더 스티어

언더 스티어(under steer)는 선회 시 차체가 조향 각도에 비해 덜 돌라가는 것을 말한

다. 언더 스티어는 스티어링 휠을 지나치게 꺽거나 과속, 브레이크 잠김 등이 원인이 되어 앞바퀴에 원심력이 작용하면, 일정한 조향각도로 회전을 하려 해도 앞바퀴가 접지력을 잃고 바깥쪽으로 미끄러져 나가며, 보통 전륜 구동차량에서 많이 발생하는 현상이라 할 수 있다. 언더 스티어가 심하면 코너를 돌지 못하고 도로 밖으로 튀어나갈 수
도 있는데, 일반적으로 승용차는 직진성을 향상시키기 위해 약간 언더 스티어로 설정되어 있다