1. 앞바퀴 정렬(Front Wheel Alignment)

앞바퀴는 조향 조작을 하기 위해 조향 너클과 함께 킹핀 또는 볼 조인트를 중심으로 하여 좌우로 방향을 바꾸도록 되어 있다. 따라서 자동차가 주행할 때 항상 바른 방향을 유지하고 또 핸들 조작이나 외부의 힘에 의해 주행 방향이 잘못되었을 때는 즉시 직진 상태로 되돌아가는 성질이 요구되며 핸들 조작도 경쾌하게 되어야 한다. 앞바퀴 정렬은 캠버, 토우, 캐스터, 킹핀 경사각 등의 요소로 되어 있다.

1.1. 캠버(Camber)

바퀴를 앞에서 보면 수직선에 대해 중심선이 경사되어 있는 것이며 바퀴의 중심선과 노면에 대한 수직선이 이루는 각도를 캠버각이라 한다. 캠버는 차종에 따라 다르나 일반적으로 0.5~2도 정도로 되어있다. 바퀴가 바깥쪽으로 기울어진 상태를 정(＋)의 캠버(Positive Camber)라 하고 바퀴가 안쪽으로 기울어진 상태를 부(－)의 (Negative Camber)라 한다. 캠버를 두는 이유는 다음과 같다.

① 수직방향 하중에 의한 앞차축의 휨을 방지한다.

② 조향핸들의 조작을 가볍게 한다.

③ 하중을 받았을 때 앞바퀴의 아래쪽(부의 캠버)이 벌어지는 것을 방지한다.

정의 캠버                                                부의 캠버

1.2. 캐스터(Caster)

바퀴를 옆에서 보면 차축에 설치한 킹핀(또는 조향축)이 수직선과 각도를 이루고 설치된 상태를 캐스터라 하며 보통 0.5~3도 정도로 되어 있다. 이때 킹핀 중심선의 연장선이 노면과 교차하는 지점과 타이어 접지면의 중심과의 거리를 트레일(Trail, 리드)이라 한다. 트레일이 길면 직진성은 좋지만 핸들은 무거워 진다. 캐스터의 연장선 지점이 타이어의 접지면 보다 앞쪽에 있으면 바퀴에 작용하는 구름 저항은 타이어 접지면의 중심에 작용하므로 주행할 때는 항상 바퀴를 진행하는 방향으로 향하게 하는 힘이 발생하여 바퀴에 복원력을 준다. 캐스터의 필요성은 다음과 같다.

캐스터, 리드

① 주행 중인 조향 바퀴에 방향성(직진성)을 준다.

② 바퀴의 복원성을 준다.

◎ 리드

킹핀(또는 조향축)의 중심선과 바퀴 중심을 지나는 수직선이 노면과 만나는 거리를 리드(또는 트레일, lead or trail)라고 하며, 이것이 캐스터 효과를 얻게 한다. 캐스터 효과는 정의 캐스터에서만 얻을 수 있으며 주행 중에 직진 성이 없는 자동차는 더욱 정의 캐스터로 수정하여야 한다.

앞바퀴를 앞에서 보았을 때 타이어 중심선과 킹핀 중심선의 연장선이 각각 지면 밑 15~25mm지점에서 만나는 것

1.3. 토우(Toe)

바퀴를 위에서 보았을 때 좌우 바퀴의 중심간 거리가 뒷부분보다 앞부분이 좁게 된 상태를 토인(Toe-In)이라 한다. 토인은 일반적으로 2~8㎜ 정도이며 바퀴의 앞쪽이 뒤쪽보다 넓게 되어 있는 것은 토아웃(Toe-Out)이라 한다. 토인을 두는 이유는 다음과 같다.

① 앞바퀴를 평행하게 회전시킨다.

② 바퀴의 사이드 슬립과 타이어의 마멸을 방지한다.

③ 조향 링키지의 마멸에 의한 토아웃이 되는 것을 방지한다.

④ 토인은 타이로드의 길이로 조정한다.

토인                                                          토아웃

1.4. 조향축 경사각(또는 킹핀 경사각)

자동차를 앞에서 보면 독립 차축방식에서의 위아래 볼 이음(또는 일체 차축방식의 킹핀)의 중심선이 수직에 대하여 어떤 각도를 두고 설치되는데 이를 조향축 경사(또는 킹핀 경사)라고 하며 이 각을 조향축 경사각이라 한다. 조향축 경사각은 일반적으로 7~9° 정도 둔다. 그리고 조향축 경사각의 역할은 다음과 같다.

① 캠버와 함께 조향 핸들의 조작력을 가볍게 한다.

② 캐스터와 함께 앞바퀴에 복원성을 부여한다.

③ 앞바퀴가 시미(shimmy)현상을 일으키지 않도록 한다.

조향축 경사각

1.5. 협각

① 킹핀 경사각과 캠버 각을 합한 각도이다.

② 협각을 작게 하면 만나는 점이 노면 밑에 있으면 토 아웃의 경향이 생긴다.

③ 협각의 만나는 점이 노면에 있으면 헌팅 현상이 생긴다.

④ 협각의 만나는 지점은 보통 노면 밑 15~25mm되는 곳에서 만나게 하고 있다.

1.6. 셋백(set back)

셋백은 앞 뒤 차축의 평행도를 나타내는 것으로 앞 차축과 뒤차축이 완전하게 평행 되는 경우를 셋백 제로(set back zero)라 한다. 그리고 셋백은 뒷차축을 기준으로 하여 앞 차축의 평행도를 각도로 나타낸다. 즉, 셋백은 차체를 기준으로 할 때 차축의 위치를 정확하게 결정하고 앞뒤 축간거리(wheel base)의 차이를 구하여야 하며, 축간거리의 차이가 발생된 경우에는 조향핸들이 한쪽으로 쏠리는 원인이 된다.

셋백

1.7. 차축 오프셋

앞뒤 차축을 평행하도록 하고 차량 중심선에 대하여 차축 중심선을 일치시키지 않고 서로 좌우로 엇갈리게 되어 있는 상태를 차축 오프셋이라 한다. 차축 오프셋은 좌우 축간 거리의 측정값에 가산하여 4바퀴의 타이어 접지 중심점 대각선상의 거리차이를 구하여야 하며, 축간 거리의 차이가 발생된 경우에는 선회할 때 좌우 회전 반지름의 차이가 발생되어 앞지르기를 할 때 영향을 미친다.

1.8. 스러스트 각(thrust angle)

자동차 중심선과 바퀴의 진행선이 이루는 각도로 뒷바퀴의 진행선은 뒷바퀴의 토인과 토 아웃에 의해서 결정된다. 뒤 좌우 바퀴의 토인과 토 아웃 차이의 크기가 커지는 정도에 따라서 스러스트 각도는 커지며 자동차의 기울기가 진행되는 것을 방지하고 스러스트 각도는 0을 요구할 때만 일반적으로 10° 이하로 설정되어 있다.

차축 오프셋                                        스러스트 각도

1.9. 휠 얼라인먼트 측정 전 전 점검사항

① 볼 조인트 마모상태

② 현가 스프링의 피로 상태

③ 타이어의 공기압력 상태

④ 휠 베어링의 헐거움 상태

⑤ 타이로드 엔드의 헐거움 상태

⑥ 조향 링키지의 체결 상태 및 헐거움 상태

⑦ 차량의 수평상태

⑧ 핸들의 유격 상태