주행 과정에서 자동차는 운전자의 의지에 따라 주행 방향을 자주 변경해야 하는데, 이를 소위 카 스티어링(car steering)이라고 합니다. 바퀴가 달린 차량의 경우, 차량의 조향을 구현하는 방법은 운전자가 특수 설계된 메커니즘을 통해 차량의 조향축(일반적으로 앞차축)에 있는 바퀴(스티어링 휠)를 차량의 종축에 대해 일정 각도만큼 휘게 하는 것입니다. 차량이 직선 주행할 때, 스티어링 휠은 노면의 횡방향 간섭력에 의해 종종 영향을 받아 자동으로 방향을 변경합니다. 이때 운전자는 이 메커니즘을 사용하여 스티어링 휠을 반대 방향으로 돌려 차량의 원래 주행 방향을 복원할 수도 있습니다. 차량의 주행 방향을 변경하거나 복원하는 데 사용되는 이러한 특수 장치들을 카 스티어링 시스템(일반적으로 카 스티어링 시스템이라고 함)이라고 합니다. 따라서 카 스티어링 시스템의 기능은 운전자의 의지에 따라 차량을 조향하고 주행할 수 있도록 하는 것입니다. [1]
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자동차 조향 시스템은 기계식 조향 시스템과 파워 조향 시스템의 두 가지 범주로 나뉩니다.
기계식 조향 시스템
기계식 조향 시스템은 운전자의 체력을 조향 에너지로 사용하며, 모든 힘 전달 부분은 기계식입니다. 기계식 조향 시스템은 조향 제어 장치, 조향 기어, 조향 전달 장치의 세 부분으로 구성됩니다.
그림 1은 기계식 조향 시스템의 구성 및 배열에 대한 개략도를 보여줍니다. 차량이 회전할 때 운전자는 조향 휠 1에 조향 토크를 가합니다. 이 토크는 조향 샤프트 2, 조향 유니버설 조인트 3 및 조향 전달 샤프트 4를 통해 조향 기어 5에 입력됩니다. 조향 기어에 의해 증폭된 토크와 감속 후의 운동은 조향 로커 암 6으로 전달된 다음 조향 스트레이트 로드 7을 통해 좌측 조향 너클 9에 고정된 조향 너클 암 8로 전달되어 좌측 조향 너클과 이를 지지하는 좌측 조향 너클이 전달됩니다. 조향 휠이 휘어집니다. 우측 조향 너클 13과 이를 지지하는 우측 조향 휠을 해당 각도만큼 휘게 하기 위해 조향 사다리꼴도 제공됩니다. 스티어링 사다리꼴은 좌우 스티어링 너클에 고정된 사다리꼴 암 10 및 12와, 그 끝이 볼 힌지로 사다리꼴 암에 연결된 스티어링 타이로드 11로 구성됩니다.
그림 1 기계식 조향 시스템의 구성 및 배치에 대한 개략도
그림 1 기계식 조향 시스템의 구성 및 배치에 대한 개략도
스티어링 휠에서 스티어링 전달축에 이르는 일련의 구성품과 부품은 스티어링 제어 메커니즘에 속합니다. 스티어링 로커 암에서 스티어링 사다리꼴에 이르는 일련의 구성품과 부품(스티어링 너클 제외)은 스티어링 전달 메커니즘에 속합니다.
파워 스티어링 시스템
파워 스티어링 시스템은 운전자의 체력과 엔진의 동력을 모두 조향 에너지로 사용하는 조향 시스템입니다. 일반적으로 자동차 조향에 필요한 에너지의 일부는 운전자가 공급하고, 나머지는 파워 스티어링 장치를 통해 엔진에서 공급됩니다. 그러나 파워 스티어링 장치에 문제가 발생하면 일반적으로 운전자가 독립적으로 차량을 조향할 수 있어야 합니다. 따라서 파워 스티어링 시스템은 기계식 조향 시스템을 기반으로 여러 파워 스티어링 장치를 추가하여 구성됩니다.
최대 총중량이 50톤을 초과하는 대형 차량의 경우, 파워 스티어링 장치가 고장 나면 운전자가 기계식 구동계를 통해 스티어링 너클에 가하는 힘으로는 스티어링 휠을 휘게 하여 조향을 달성하기에 충분하지 않습니다. 따라서 이러한 차량의 파워 스티어링은 특히 신뢰성이 높아야 합니다.
그림 2 유압 파워 스티어링 시스템 구성의 개략도
그림 2 유압 파워 스티어링 시스템 구성의 개략도
도 2는 유압 파워 스티어링 시스템의 구성과 유압 파워 스티어링 장치의 배관 배열을 나타낸 개략도이다. 파워 스티어링 장치에 속하는 구성 요소는 스티어링 오일 탱크 9, 스티어링 오일 펌프 10, 스티어링 제어 밸브 5 및 스티어링 파워 실린더 12이다. 운전자가 스티어링 휠 1을 시계 반대 방향(좌측 스티어링)으로 돌리면 스티어링 로커 암 7이 스티어링 스트레이트 로드 6을 구동하여 전진시킨다. 스트레이트 타이로드의 당기는 힘은 스티어링 너클 암 4에 작용하여 사다리꼴 암 3과 스티어링 타이로드 11로 차례로 전달되어 오른쪽으로 이동한다. 동시에 스티어링 스트레이트 로드는 스티어링 제어 밸브 5의 슬라이드 밸브도 구동하여 스티어링 파워 실린더 12의 오른쪽 챔버가 액면 압력이 0인 스티어링 오일 탱크에 연결되도록 한다. 오일 펌프 10의 고압 오일이 스티어링 파워 실린더의 좌측 캐비티로 유입되면, 스티어링 파워 실린더 피스톤에 작용하는 우측 유압력이 푸시로드를 통해 타이로드 11에 작용하여 타이로드 11을 오른쪽으로 이동시킵니다. 이렇게 하면 운전자가 스티어링 휠에 가하는 작은 조향 토크가 지면에 의해 스티어링 휠에 작용하는 조향 저항 토크를 극복할 수 있습니다.
