설계계획법

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4. 캐스트각, 트레일

캐스터 각은 조타륜에 있어서 차량 측면으로 부터  본 연직선에 대한 킹핀 축의 기울기, 트레일은 조타륜에 있어서 타이어 접지점 A와 킹핀 축의 접지면 과의 교점 B와의 사이의 거리이다.
(그림 7-45)

캐스터 각은 킹핀 경사각과 함께 조타시의 캠버 변화에 대해 영향이 크고, 캐스터 각을 크게 설정하면 외타측의 캠버 각이 네거티브 방향으로 변화한다.
(그림 7-46)

따라서 전륜 캐스터 각을 크게 설정하는 것은 캠버 스러스트분만큼 전륜의 코너링에 필요한 횡력이 증가하기 때문에, 차륜의 US 특성은 약하게 되고 최대 횡 가속도도 향상된다.

또, 트레일을 크게 설정하면 핸들의 되돌림이나 직진 안정성은 양호한 방향으로 되지만 회전시의 조
타력, 보타력은 무겁게 되고, 매뉴얼 스티어링의 경우에는 한도가 있다.

 

5. 트레드 변화

여기서 말하는 트레드 변화란 그림 7-47에 표시한 바와 같이 범프, 리바운스에 수반하는 접지점의 횡방향 이동의 의미이다.

범프시의 트레드 변화는 의사 횡 미끄럼 각을 발생시키지 않는다고 하는 의미에서는 0이 바람직하다.

그러나 일반적으로는 독립현가의 경우에는 0으로 하는 것은 불가능하고, 암이나 링크의 길이 등에 의해 변화량을 작게 설정 하는 것이 필요하다.

 

6. 롤 센타, 롤 축

롤 센터란 프런트 또는 리어의 각 휠 센터 전후 위치에 있어서 스프링 위의 롤 방향의 순간 회전 중
심이다.

롤 센터의 개념은 순간 중심의 생각 방식이고, 또 좌우 대칭으로 하고 있는 것으로 부터 엄밀하게는 롤 각이 미소할 때에 적용된다.

롤 센터의 지상 높이가 롤 센터 높이이다.

이 때 프런트와 리어의 롤 센터를 연결하는 축이 롤 축이다. 간략적으로는 차량은 회전시에는 롤 축 주변에 롤 한다고 생각하는 것이 가능하기 때문에 롤 센터는 롤 각이 크지 않는 범위에서의 서스펜션 특성의 하나로서의 의미를 갖는다.

일반적으로 롤 센터 높이는 스프링 위의 무게 중심 높이에 대해 높을 수록 롤을 작게 될 수 있지만,
지나치게 높게 설정하면 잭업 현상의 발생으로 이어 지게 된다.

또 롤 센터 높이는 트레드 변화나 롤 시의 좌우륜의 하중 이동과 관련이 있고, US, OS 특성이나 직진 안정성으로의 영향이 크다.
 

 

7. 롤 강성

롤 센터 주위에 단위 각도 롤 시키기 위하여 필요한 롤 모멘트가 롤 강성이다. 롤 강성의 크기와 그
전후륜의 배분은 차량의 롤 크기나 US,OS 특성에 밀접한 관계가 있다.

일반적으로 독립 현가에서는 휠 위치로 환산한 상하 스프링 상수(서스펜션 레이트)를 k₁이라 하고,
스태빌라이저의 스프링 상수를 ,k₂(단, 좌우륜을 역상으로 상하 움직일 때의 한쪽 바퀴당의 상하 스프링 상수로 한다), 트레드를 b라 하면, 서스펜션 롤 강성 m은 롤 모멘트를 M, 그 때의 롤 각을 θ라고 하면


로 된다.
(그림 7-48(a) )

리지드 액슬의 경우는 스프링 스팬 bs가 롤 강성에 영향을 준다.

이 경우에는 서스펜션 롤 강성 m은

으로 된다.
(그림 7-48(b) )

또, 차로서의 롤 강성은 프런트 서스펜션과 리어 서스펜션의 롤 강성을 만족시키는 것이 된다.

롤 축과 롤 강성이 결정되면, 간이적으로 롤 각이 계산될 수 있다.

그림 7-49에 있어서 프런트, 리어의 서스펜션의 롤 센터 높이를 h₁,h₂로 하고 롤 축의 무게 중심 위치에 있어서의 지상고를 h , 롤 강성을 m₁, m₂, 구심 가속도 μ 있어서 원심력을 μW, 무게 중심 높이를 H, 무게 중심 전후 위치를 프런트, 리어 휠 센터로 부터 각각 L₁, L₂라고 하면

로 되고, 롤 각 θ가 미소할 때 롤 축 주위의 모멘트의 평형은

로 되며 , 이것으로부터

 
를 얻는다.

 

또한, 0.5G의 구심 가속도로 정상 원선회를 할때의 를 각을 롤률이라 한다.

 
 

 

8. 차량 측면에서 본 서스펜션 순간 중심

휠이 상하 움직일 때의 차량 측면으로 부터 본 순간 회전 중심의 위치는 차량의 노즈 다이브, 스쿼트
의 각 특성에 영향을 준다.

노즈 다이브에 대해서는 안티 다이브율, 안티 리프트율이 지표로 된다.

그림 7-50에 있어서 F₁,F₂는 각각 전 후륜의 제동력으로 F=F₁+F₂이며,
이때 f₁=F₁/F₂, f₂=F₂/F라 하면


 

으로 표시된다.

이때 C₁/r₁, C₂/r₂가 크게 되도록 순간 중심 O₁, O₂의 위치를 결정하면 노즈 다이브를 작게 할 수 있다.

그러나 극단의 안티 다이브는 노면이 고르지 못한 노면에 의한 타이어로의 전후 방향의 입력이 상하 방향의 분력으로 되어 차체로 전달되기 때문에 승차감으로의 악영향이 생각된다.

또, 마찬가지로 안티 스쿼트 특성도 휠 센터에 구동력이 부하된 상태에서의 안티 다이브, 안티 리프
트 특성이라 생각된다.

예를 들면, 4륜 구동차의 경우 그림 7-51에 있어서 전륜은 전후 하중 이동량 ΔR과 구동력 F₁의 합력 P₁에 의해 순간 중심 O₁, 주위에 모멘트 M₁,이 작용하고, 이것에 의해 차륜은 리바운드(차체는 리프트)한다.

후륜도 전륜의 경우와 동일하게 합력 P₂에 기인하는 모멘트 M₂에 의해 차륜은 범프(차체는 다이브)하고 차체는 뒤로 기울어 진다.

이 상태가 스쿼트이고 안티 스쿼트 특성으로 하려면 순간 중심 O₁,O₂를 합력 P₁,P₂의 방향
으로 근접하도록 배치하는 것이 유효하게 된다.

또, 오토매틱 차에서 브레이크를 밟고 있을 때에 N 레인지로 부터 D 레인지로 시프트한 때의 스쿼트 (시프트 스쿼트)는 구동 토크 반력을 직접 서스펜션에서 받기 때문에 발생한다.

따라서 시프트 스쿼트를 방지하기 위해서는 그림 7-52에 있어서는 서스펜션 상하 스프링에서 감내하는 반력을 감소시키기 위하여 서스펜션의 측면에서 본 순간 중심 O와 휠 센터 사이 거리 r을 크게 설정하는 것이 유효하다.
 

 

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