자동차의 앞바퀴 뒤바퀴가 다른 이유가 뭔가요?
안녕하세요.
자동차를 보면 앞바퀴의 가운데 부분이 밖으로 돌출된 반면 뒷바퀴는 안으로 휘여들어갔던데 그 이유가 뭔가요?
정비하시는 분은 아실듯합니다만..
안녕하세요. 박재민 과학전문가입니다.
자동차의 앞바퀴와 뒷바퀴는 다른 기능을 수행하기 때문에 모양과 크기가 다릅니다.
앞바퀴는 주행 방향을 제어하고 조향에 사용됩니다. 따라서 앞바퀴는 조향 용이성을 높이기 위해 좌우로 회전할 수 있어야 합니다. 그리고 자동차의 중심과 일치하는 위치에 있어야 합니다. 이러한 이유로 앞바퀴는 일반적으로 작고 더 짧은 축간거리를 가지며 더 빠르게 회전할 수 있도록 구성됩니다.
한편, 뒷바퀴는 주행 방향을 제어하지 않으며 차량의 가속과 제동을 제어하는 역할을 합니다. 따라서 뒷바퀴는 트레드 패턴이 다른 앞바퀴보다 더 크고 강력한 고정축을 가집니다. 이러한 구조는 차량이 높은 속도에서 안정적으로 주행할 수 있도록 하며, 무게 중심을 뒤쪽으로 유지하여 차량의 밸런스를 유지합니다.
앞바퀴와 뒷바퀴의 구조가 다른 이유는 주행의 목적과 성능 차이 때문입니다. 앞바퀴는 조향을 담당하며, 좌우로 움직이면서 운전자가 원하는 방향으로 차를 이동시킵니다. 따라서 앞바퀴는 휠 베이스(바퀴 사이의 거리)를 좁게 유지하여 회전 반경이 작아지도록 설계됩니다. 뒷바퀴는 주행력을 제공하며, 휠 베이스를 넓게 유지하여 안정적인 주행을 가능하게 합니다. 또한, 자동차의 중량 분산과 주행 안정성을 위해 뒷바퀴는 좌우로 넓게 배치되어 설계됩니다. 이러한 차이 때문에 앞바퀴와 뒷바퀴의 디자인과 크기가 다르게 설계되어 있습니다.
안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
자동차의 앞바퀴와 뒷바퀴의 크기가 다른 이유는 차량의 주행 안정성과 조향에 영향을 미치기 때문입니다.
일반적으로, 차량의 앞바퀴는 조향과 브레이크 작동에 영향을 주며, 뒷바퀴는 차량의 주행 안정성과 가속력에 영향을 미칩니다. 따라서, 앞바퀴와 뒷바퀴의 크기를 다르게하여 차량의 성능을 최적화시키는 것입니다.
앞바퀴는 조향에 사용되므로 작은 크기로 만들어져야 합니다. 작은 크기로 만든 앞바퀴는 더욱 민첩하게 움직일 수 있으며, 좁은 공간에서의 주행이 가능합니다. 또한, 작은 앞바퀴는 브레이크 작동 시 더욱 효율적으로 제동력을 전달할 수 있습니다.
뒷바퀴는 주행 안정성과 가속력에 영향을 미치므로, 큰 크기로 만들어져야 합니다. 큰 뒷바퀴는 차량의 안정성을 높여줄 뿐만 아니라, 엔진의 힘을 효율적으로 바퀴에 전달하여 더 빠른 가속력을 얻을 수 있습니다.
따라서, 앞바퀴와 뒷바퀴의 크기는 차량의 주행 안정성과 성능에 중요한 역할을 합니다.
안녕하세요. 이원영 과학전문가입니다.
화물차의 주 용도는 화물을 운반하는 일입니다.
엄청난 하중을 견뎌야 하고, 견디는 방법을 생각해보면 큰 바퀴와 두꺼운 타이어를 사용하면 될 것 같으나 이렇게 하면 차체가 높아져서 화물을 싣고 내리기가 조금 힘들어집니다. 그런데 복륜으로 하면 바퀴를 크게 하지 않아도 하중을 잘 분산시킬 수 있고, 차체가 높아지지도 않습니다.
또한, 지면과 닿는 면적이 바퀴가 하나일 때보다 넓어지므로 안정적으로 운행할 수도 있고, 바퀴가 커지거나 차체가 높아지지 않아도 뒷바퀴가 밀어주는 힘도 좋습니다. 이외에도 타이어가 하나 터져도 남은 한쪽이 있으므로 큰 사고로 이어질 확률을 낮출 수도 있다는 장점이 있습니다.
그렇다면 앞바퀴도 복륜으로 하면 더 좋지 않을까요? 그렇게 하면 휠의 전체적인 폭이 두꺼워져서 휠하우스(휠이 들어가는 공간)를 넓히지 않는 이상 조향 시 돌릴 수 있는 각도에 한계가 생깁니다. 그리고 지면과 닿는 면적도 넓어져서 조향 성능이 떨어집니다.
무엇보다 복륜은 하중 분산의 목적이 큰데, 화물차는 주로 뒤쪽에 하중이 많이 가해지므로 앞바퀴를 복륜으로 할 이유가 없습니다. 다만, 엄청 큰 화물차 같은 경우는 앞쪽의 무게를 분산할 필요가 있기도 해서 복륜 대신 앞바퀴 4개가 조향을 담당하도록 만들기도 합니다.
안녕하세요. 김경욱 과학전문가입니다.
자동차에서 앞바퀴와 뒷바퀴가 서로 다른 형태를 띄는 이유는 주행 안정성과 차량의 조향능력을 높이기 위해서입니다.
앞바퀴는 주행 중에 조향력을 발휘하여 운전자가 핸들을 조작할 때 좌우로 움직이면서 차량을 움직입니다. 이때, 바퀴의 중심 부분이 밖으로 돌출된 형태로 디자인된 이유는 좌우로 움직일 때 더 많은 지지력을 확보하기 위해서입니다. 중심부가 밖으로 돌출되면 바퀴의 중심축에서 멀어져 지면과의 접촉면적이 더 커지기 때문에 주행 중에 더 안정적으로 움직일 수 있습니다.
반면에 뒷바퀴는 조향력을 발휘하지 않기 때문에 중심부가 밖으로 돌출되지 않고, 차체 내부로 휘여들어가는 형태로 디자인됩니다. 이는 주행 안정성과 차량의 균형을 더 잘 잡기 위해서입니다. 뒷바퀴가 안으로 휘여들어가면 중심축에 더 가까워져 지면과의 접촉면적이 작아지게 되므로 주행 중에도 안정적으로 움직일 수 있습니다.
안녕하세요. 김태헌 과학전문가입니다.
보통 양산차량의 브레이크 배분은 전후 6:4정도입니다.
이렇게 하는 이유는..
1,000kg의 차량이 정지해 있을때 무게 중심이 중앙에 있고 전륜과 후륜이 각 500kg씩의 중력으로 지면과 마찰하고 있다고 가정하고요..
차량이 전진할때..가속상황이 되면 무게 중심점은 중앙에서 뒷부분으로 치우치게 됩니다. 물론 가속도의 양에 따라 무게중심의 이동은 틀려지겠지만 전륜차량이 순간적인 가속이나 급출발시에 보면 순간적으로 무게중심이 뒤로 이동하여 전륜의 마찰력이 줄어 끼긱하면서 휠스핀을 합니다. 전륜에 100kg, 후륜에 900kg이라고 칩시다..
그렇다면 주행 중 제동시에는 어떨까요..몸이 앞으로 쏠리지요..무게 중심이 앞쪽으로 이동합니다..급제동을 걸게 되자 전륜에 700kg, 후륜에 300kg이라고 칩시다..
이때 차량의 브레이크 압력 배분이 전후륜이 동일한 5:5 였을 경우 다음과 같은 상황을 예측할 수 있습니다.
끼익 소리가 나기전까지(타이어가 록되기 전까지)브레이크를 밟았다면 브레이크에 가해지는 힘은 700kg에 가까운 힘이 들어가겠지요.. 600kg이라고 칩시다..브레이크 배분은 5:5니까 후륜에도 600kg의 제동력이 발생하고, 후륜이 가진 마찰력은 300kg이니까.. 후륜은 록이 됩니다. 그렇게 되면 지면과의 마찰력을 상실하면서 오른쪽 또는 왼쪽으로 미세한 차이이긴 하지만 지면과의 마찰이 적은 쪽으로 차량의 뒷부분이 회전합니다. 스핀이 시작되는 거지요..
또 다른 경우 차량이 고속으로 주행하다 우코너를 만났습니다. 코너에 진입하고 보니 코너가 깊습니다. 차량이 왼쪽으로 점점 기울면서 언더스티어를 내고 있습니다..
이때는 관성에 의해 상당한 마찰력을 잃은 상태입니다. 특히 우측 전후륜에 걸려있는 마찰력은 좌측에 비해 반도 않됩니다.
이때 어쩔수 없이 감속을 해야 하므로 브레이크를 밟습니다. 그런데 마스터실린더 전후배분이 5:5인 차였습니다. 서서히 밟기 시작하자 무게중심이 앞쪽으로 흐르면서 전륜에 마찰력이 증가되어 접지력을 살리는 듯하는데..갑자기 후륜은 브레이크의 양에 비해 마찰력이 적어 록이되고 차량의 꽁무니가 좌측으로 흐르는 오버스티어가 발생합니다. 결국 차량의 우측 전륜을 정점으로 하여 팽이처럼 스핀을 합니다.
아주 쉽게 몸으로 이해 하려면 자전거로 해보면 됩니다.
달리다가 후륜브레이크를 잡으면 뒤가 주르륵 미끄러지면서 제동거리가 길어지고..전륜브레이크만 잡으면 꼬구라지죠..대신 제동거리는 짧고..베스트한 제동은 전륜과 후륜을 동시에 잡되 배분을 잘 해야지요..물론 두발인 자전거와 네발인 차량의 거동은 틀리긴 하지만 아스팔트위에 모래 좀 깔린데에서..타원의 주행을 하면서 뒷브레이크를 강하게 잡으면 원의 바깥방향으로 그냥 미끄러지지요..
이 정도면 이해가 되실라나요..
결국 후륜의 제동강도가 높아지면 감속시의 조종안정성이 상당히 떨어지고, 회전시에 특히 힘들어 집니다. 무엇보다도 급제동시에 전륜은 굴러가고 후륜은 록되어 제동거리도 길고 차는 어느쪽으로 돌아버릴지 모르는 나쁜 상황이 벌어집니다.
물론 전문경기용차량은 최대한 5:5에 가깝게 맞추기도 합니다만 그것은 일반 양산차와의 운동특성도 완전히 다른 차이고 드라이버의 감도 틀린 것입니다.
브레이크의 특징은 디스크형의 경우 순간적인 구동에 적합하고 짧은 시간에 강한 힘을 낼 수 있는 구조입니다. 드럼형의 특징은 응답속도는 느리나 점진적인 힘의 증가와 정지시의 마찰력이 디스크형보다 크기 때문에 주차용으로도 쓰입니다.
그래서 일반적으로 ABS가 적용되지 않는 차량은 디스크방식보다 드럼방식이 효과적이므로 드럼형을 채택하는 것이고, ABS적용차량은 드럼브레이크의 구조상 ABS의 구동은 불가능하므로 후륜에도 디스크를 사용하게 됩니다. 대신 후륜디스크의 패드는 전륜에 비해 상당히 작지요..
저도 학식이 높지 못해 공식이나 학술적으론 설명을 못해 답이 길어졌습니다.
안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다.자동차의 앞바퀴와 뒷바퀴의 구조 차이는 차량의 조향 시스템과 연관이 있습니다.
앞바퀴는 주행 중에 조향을 담당하는 조향 기구와 연결되어 있습니다. 이 조향 기구가 있기 때문에 앞바퀴는 좌우로 움직이며, 조향 시스템이 작동할 때 앞바퀴의 각도가 바뀌어서 차량의 방향이 변경됩니다. 이 때문에 앞바퀴는 항상 수직 방향을 유지해야 하므로 가운데 부분이 밖으로 돌출된 형태로 만들어집니다.
반면에 뒷바퀴는 주행 중에 고정되어 있고, 조향 기능을 수행하지 않습니다. 따라서 뒷바퀴는 단순히 회전력을 전달하면서 주행 중에 차체의 안정성을 유지하는 역할을 수행하게 됩니다. 이때문에 뒷바퀴는 차체 안쪽으로 휘어들어간 형태로 만들어지게 됩니다.
안녕하세요. 이준엽 과학전문가입니다.
자동차에서 앞바퀴와 뒷바퀴의 형태가 다른 이유는 차량의 운전 특성과 안정성 때문입니다.
앞바퀴는 주행 중에 조향력을 제공하기 위해 바퀴의 가운데 부분이 밖으로 돌출된 형태로 제작됩니다. 이렇게 되면 바퀴가 회전할 때 조향구와 연결되는 스티어링 기어 및 스티어링 링크 등의 부품이 앞바퀴의 회전 중심축을 중심으로 동작할 수 있게 되어, 운전자가 핸들을 조작하여 바퀴의 방향을 쉽게 바꿀 수 있습니다.
반면에 뒷바퀴는 주로 차량의 운전 안정성을 위해 내부로 휘어들어가도록 제작됩니다. 이는 주행 중에 바퀴가 흔들리거나 들썩일 때 바퀴가 안정적으로 지면과 접촉하도록 하여, 차량의 주행 안정성을 향상시키는 효과가 있습니다.
또한, 차량의 중심이 앞쪽에 위치하고 있기 때문에, 앞바퀴가 더 크고 강력한 제동력을 제공합니다. 따라서, 뒷바퀴가 앞바퀴보다 안정적인 형태로 제작되어야 차량의 주행 안정성을 높일 수 있습니다.
이러한 이유로 자동차에서 앞바퀴와 뒷바퀴의 형태가 다르게 제작되는 것입니다.
