자동차학과, 자동차 정비 기능사 등 차의 모든것 자동차 셰시 핵심 요점 73장. 킹핀 경사각

73장. 킹핀 경사각

 

(1) 개요

자동차를 앞에서 보면 조향 축(킹핀)은 수직선에 대하여 어떤 각도를 두고 설치되어
있다 이것을 조향 축 경사 또는 킹핀 경사(KPI : King Pin Inclination angle 또는 SAI :
Steering Axis Inclination)라 하며, 이 경사가 수직선과 이루는 각을 킹핀 경사각(king
pin inclination angle)이라 한다.
바퀴의 중심선이 지면에 만나는 점을 O라 하고 조향축의 중심선이 지면과 만나는 점
을 P라 할 때 두 지점간의 거리를 스크러브 레디우스(scrub radius off-set)라 한다. 스
크러브 레디우스는 대개 20~30mm 정도이며 이 보다 적을 때는 스몰 스크러브(small
scrub), 같은점에서 만나면 제로 스크러브(zero scrub), 바퀴의 바깥쪽으로 벌어지면 네
거티브 스크러브(negative scrub)라 한다.

(2) 킹핀경사각의 역할

① 제동 시 차량 안정성을 확보 한다
주행 중 제동력은 타이어 중심점 P점에 작용하고, 너클(knuckle)은 킹핀 축을 중
심으로 해서 회전한다. 따라서 스크러브 레디우스가 크게 되면 제동시의 킹 핀 주
위의 토크는 커진다. 따라서 킹 핀을 기울여 스크러브 레디우스를 작게 하면 제동
시의 차량 안정성을 확보할 수 있으며, 최근 승용차에서는 이 옵셋이 제로인 경우
도 있다

킹핀의 복원력

② 차량의 복원력을 확보 한다.
킹 핀을 경사시켜서 설치하면 조향 휠을 왼쪽 또는 오른쪽으로 회전 했을 경우, 스핀들을 기준으로 A의 거리보다 B의 거리가 짧아지기 때문에 노면에 대해서 휠이 바디를 들어올리게 된다. 이로 인해 선회 중 조향 휠을 놓
게 되면 하중에 의해 차량은 직진상태로 돌아 갈려는 힘이 생긴다. 이것이 핸들의 복원력으로 작용한다.

킹핀의 복원력

 

③ 주행 중 충격을 완화 한다
킹핀 경사각이 제로의 경우는 스크러브 레디우스가 크기 때문에 타이어로부터의 충격은 직접
킹 핀 축으로 전해진다. 따라서 킹핀을 기울여설치하면 힘을 전달하는 지점이 벗어나, 노면
으로부터의 충격이 완화된다.

충격의 완화

(3) 킹핀경사각의 특성

스크러브 레디우스가 길면 타이어와 노면의 마찰이 커져 조향력이 증가하여 정지 상
태에서 핸들의 조작이 힘들어지게 된다. 반대로 가까우면 캐스터 효과를 증가시키게 되
므로 직진성이 좋고 조향력이 가벼워진다. 특히 네거티브 스크러브는 전륜 구동 차량에
주로 쓰이며 타이어가 펑크 시 한쪽 바퀴가 찌그러져도 자동적으로 바퀴가 차체 안쪽으
로 향하게 되어 조향 핸들에 복원력이 발생됨과 동시에 직진성을 확보하는 효과가 있다.