캐스터

캐스터(caster)

캐스터(caster)는 자동차 측면에서 타이어를 바라보았을 때, 조향의 축선이 수직선에 대해 기울어져 있는 각도, 상태를 의미한다. 조향 방향 제어에 영향을 준다. 캠버, 토와 함께 휠 얼라인먼트를 이루는 3대 요소이다.

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개요

캐스터는 차량을 측면에서 바라보았을 때 바퀴의 중심과 스티어링이 이루는 각도를 뜻한다. 직진 시 조향륜에 방향성을 주고, 선회 시 차체 운동으로 직진 방향으로의 복원력을 발생시켜 직진 방향으로 안정성을 준다. 대부분의 차량은 캐스터가 앞쪽으로 기울어져 있다. 캐스터의 각을 크게 할수록 똑바로 진행하려는 직진성은 향상되지만 핸들이 무거워진다. 캐스터는 정(＋)의 캐스터(positive caster, 포지티브 캐스터)와 부(－)의 캐스터(negative caster, 네거티브 캐스터)로 구분된다. 정의 캐스터는 타이어의 중심축이 뒤쪽으로 기울어진 것을 의미하고, 부의 캐스터는 앞쪽으로 기울어진 것을 의미한다. 각도가 틀어지게 되면 차량에 떨림 현상이 나타나고, 이 각도가 0에 가까울수록 안정적인 주행을 할 수 있다. 캐스터는 mm 단위로 표시할 수 있다. mm 단위로 표시할 경우에는 이를 캐스터 오프셋 또는 트레일(trail)이라고 한다. 이 경우, 휠 허브(hub) 중심을 지나는 수직선과 킹핀 중심선의 아래쪽 연장선이 각각 노면에서 만나는 점 사이의 거리를 말한다. 주로 이용되는 캐스터 값의 범위는 앞-기관 뒷바퀴 구동방식(FR)의 경우 ＋2°~＋10°이고, 앞-기관 앞바퀴 구동방식(FF)의 경우－1°~＋3°이다. 제조업체는 캐스터 각도 조정을 통해 조향 노력, 고속 안정성 및 프런트 엔드 코너링 효율성의 균형을 맞출 수 있다.

구분

포지티브 캐스터

포지티브 캐스터는 차체를 측면에서 보았을 때, 킹핀의 위쪽이 휠 허브를 지나 노면에 수직인 직선의 뒤쪽으로 기울어져 있는 상태를 말한다. 주행 중 차륜을 앞에서 끌어당기는 효과를 나타내므로 자동차는 전진방향으로 안정되고 시미(shimmy) 현상이 감소한다. 주로 후륜구동 방식에서 많이 사용한다. 그러나 2륜 자동차와 4륜 자동차를 비교하면, 4륜 자동차에서는 추가로 캠버와 킹핀 오프셋에 의한 상호작용이 발생한다는 점을 고려해야 한다. 포지티브 캐스터는 킹핀 경사각 때문에 자동차가 선회할 때 커브 안쪽 바퀴는 차체를 약간 들어올리고, 커브 바깥쪽 바퀴는 차체를 약간 낮추는 작용을 한다. 커브를 선회한 다음에 조향핸들에 가한 힘을 제거하면 조향차륜을 직진위치로 복귀시키는 복원력을 발생시킨다. 또, 후륜구동 자동차는 전륜구동 형식에 비해 차체의 앞부분이 상대적으로 가볍기 때문에, 캐스터를 약간 크게 하는 경향이 있다.

네거티브 캐스터

네거티브 캐스터는 차체를 측면에서 보았을 때, 킹핀의 위쪽이 휠 허브를 지나 노면에 수직인 직선의 앞쪽으로 기울어져 있는 상태를 말한다. 주로 전륜구동(FF) 자동차에 이용된다. 네거티브 캐스터는 선회한 다음에 직진 상태로의 복원력이 포지티브 캐스터에 비해 상대적으로 낮다. 따라서 조향차륜들이 직진 위치로 지나치게 복원 조향되는 것을 방지한다. 이 외에도 옆방향 바람에 대한 민감성(cross-wind sensitivity)도 감소시킨다. 킹핀 경사각 때문에 자동차가 선회할 때 커브 바깥쪽 바퀴가 차체를 약간 들어 올리는 작용을 한다.

참고자료

• 〈캐스터〉, 《네이버 지식백과》
• 〈(휠얼라이먼트 조정) 진행방향 유지위한 토.캐스터.캠버〉, 《매일경제》, 1997-02-18
• 픽플러스, 〈휠 얼라인먼트와 휠 밸런스, 얼마나 알고 계세요?〉, 《네이버 포스트》, 2020-06-25
• 메카럽, 〈캐스터, 캠버 및 TOE 정렬이란?〉, 《티스토리》, 2022-11-04

같이 보기

• 캠버
• 토우
• 휠 얼라인먼트
• 킹핀
• 경사각

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