조향너클 steering knuckle

[라용균]

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책 조향장치(수도 동력 바퀴정렬 휠과타이어).pdf

현가장치.pptx

너클 암(knuckle arm). 타이로드에 연결되어 타이로드로부터 힘을 너클에 전달하는 암. 앞바퀴 조향 핸들을 회전시키므로써 방향을 전환하나, 앞바퀴의 현가장치를 구성하는 부분 가운데 좌우방향으로 움직이는 부분을 너클이라고 한다. 너클을 좌우로 움직이는 것은 조향장치로부터의 힘인데, 그 힘을 받아 너클을 움직이기 위한 팔이 너클 암이다. 조향장치의 배치에 따라, 앞을 향한 것과 뒤를 향한 것이 있으며, 부착 각도에 따라 조향 특성도 달라진다.  이를 스티어링 너클이라한다.

출처 : 골든벨 

앞 차축 좌우에 킹 핀으로 설치되어 있고, 액슬 샤프트나 허브가 설치되는 스핀들부로 구성되어 구동·조향 기능을 하는 장치를 일컫는다.
제동 시나 주행 시에는 노면 충격과 수평·수직 하중을 받는 부분이다. 

출처 : 네이버블로거/ 자동차 용어사전, 자동차용어사전편찬회 엮음, 2012.5.25, 일진사

1. 조향장치 개요

    조향장치는 자동차의 진행방향을 바꾸기 위한 장치이며 앞바퀴를 조향하는 구조로 되어 있다. 구성 장치는 조작기구, 기어장치 및 링크기구의 3가지 기구로 구성되어 있다.

2. 조향장치 종류

    

                       

3. 조향장치 구비조건

1) 핸들과 바퀴의 선회의 차이가 크지 않을 것.

2) 노면의 충격이 핸들에 전달 되지 않도록 한다.

3) 선회시 저항이 적고 옆 방향으로 미끄러지지 않도록 한다.

4) 고속 주행에도 핸들이 안정될 것.

4. 조항장치 이론

1) 애커만 장토식(Ackerman-Jantoud tupe) 원리 : 조향너클의 연장선이 뒤차축 중심에 만나게 되며 선회시 안쪽바퀴의 조향각이 더 크게된다.

                                     

2) 최소회전 반지름 : 자동차가 최대로 선회할 때 바같쪽 앞바퀴가 그리는 동심원의 반지름을 최소회전 반경이라한다. (오른쪽 선회 할 때 : 왼쪽바퀴가 그리는 동심원.  왼족으로 선회 할 때 : 오른쪽바퀴가 그리는 동심원)

                                      

5. 조향장치 구성

1) 조 향 휠 : 조향 핸들은  림, 스포크, 허브등으로 구성 2) 조향휠축 : 조향 휠과 조향 기어를 연결하며 자재이음(각의변화)과, 3)조향  칼럼(Column) :조향 칼럼. 조향 축이 들어 있는 원통모양의 튜브로서 컬랩서블 핸들 또는 일부분을 망상(網狀)으로 하여 충격을 받았을 때 축 방향으로 오그라들게 되어 있다. 칼럼은 원주상의 것을 의미한다 충격 흡수장치가 설치되어있다. ▶ 컬랩서블 스티어링 칼럼 ［collapsible steering column) : 심한 충돌에 의해 운전자가 부딪칠 때 수축되도록 고안된 에너지 흡수식 조향 칼럼)

                        

4) 조향기어 : 조향 기어 장치는 조향 휠의 운동 방향을 바꾸고 조향력을 증대시켜 피트먼 암에 전달하며 조향기어의 종류는 다음과 같다

①보올 너트 형식 :  웜과 섹터 롤러형,  웜과 너트형,  웜과 섹터형, 웜과 볼너트형,  캠과 레버형,  웜과 웜기어형,

②래크와 피니언형

                                      

5) 조향링크 : 조향기어에서 조향바퀴까지 회전을 전달하는 장치로 피트먼 암, 드랭크 링크, 타이로드, 타이로드 엔드, 너클 암으로 구성 되어있다.

                                          

6. 조향 기어비

   조향기어비 : (승용차량 15∼24:1.  대형차량 : 23∼30:1 정도)=    

1) 가 역  식 : 앞 바퀴로 조향힐을 움직 일 수 있으며 각부의 마멸이 적고 복원성이 좋다.

2) 비가역식 : 앞 바퀴로 조향휠을 움직 일 수 없고 앞 바퀴의 충격이 전달되지 않는다 .

7, 일체식의 너클과 킹핀 설치 종류

                          

출처 : 강주원 자동차 홈 http://jwkang7.wo.to/pds03/317.htm

조향장치는 일반적인 유압식의조향장치와 전동방식의 조향장치가 있습니다.

* 핸들 조작법
      
      
      - 다들 운전을 잘 하시겠지만 그래도 조향장치의 올바른 조작 방법을 알려 드립니다. ^^

1. 조향 핸들
      
      - 조향 핸들은 조향축에 너트로 연결이 되며, 테이퍼나 세레이션 홈에 끼워진 후 체결

2. 조향축의 종류
      - 텔레스코핑 방식 : 조향 축을 축방향으로 이동하여 길이 조작 가능
      - 틸트 방식 : 조향 축의 각도를 조작 가능
      - 텔레스코핑과 틸트 방식 : 위의 두가지를 모두 조작이 가능

3. 조향 기어, 피트먼암, 드래그링크
      
        - 조향 기어비 : 핸들을 360도 회전하면 피트먼암이 30도 움직인다면 기어비는 12
      - 조향기어의 방식에는 가역식, 비가역식, 반가역식이 있음
      - 피트먼암은 일체차축 방식에서 드래그링크로 전달하는 장치
      - 드래그링크는 일체차축 방식에서 피트먼암과 조향너클암을 연결하는 로드

4. 타이로드, 조향너클 암
      - 타이로드 : 길이를 조정해 토인을 조정가능
                         조향너클 암의 움직임을 반대 너클 암으로 전달, 양쪽 바퀴 관계 유지
      - 조향너클 암 : 드래그링크 운동을 조향너클로 전달하는 장치

5. 일체차축 방식
      
      - 일체차축방식은 엘리옷형, 역 엘리옷형, 마몬형, 르모앙형이 있음

6. 유압식 조향장치(전자제어 방식)
      - 종류에는 차속감응 제어방식과 유압반력 제어방식이 있음
      - 이 장치 작동에 사용되는 부품은 ECU, 차속센서, 스로틀위치센서, 조향핸들
         각속도 센서가 있음
      - 이 방식의 특징으로는 공전과 저속에서 조작력이 가볍다는 것
      - 급선회 조향에서 추종성을 향상한다는 것등임

7. 전동방식 조향장치
      - 연료소비율이 향상되고, 구조가 간단하며, 에너지 소비가 적음
      - 유압제어 장치가 없으므로 환경 친화적임
      - 종류로는 칼럼구동, 피니언구동, 래크구동방식이 있음


출처 :    

조향 장치 
 조향장치의 개요 
 조향 장치의 구조 
 조향장치의 원리 
 조향장치의 종류 
 조향이론 

 조향장치의 개요

조향장치(steering system)은 자동차의 진행방향을 운전자가 조향핸들을 돌려 자유로이 바꾸는 장치
이다.
조향핸들을 돌려 앞바키 진행을 바꾸게 되어 있다.
조향장치는 앞차축이나 앞바퀴 정렬과는 밀접한 관계가 있으며 자동차 주행의 안전상 브레이크장치와
함께 매우 중요한 기구이다.

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조향장치의 구조

스티어링훨의 회전은 스티어링기어에 의해서 피트먼아암을 선회시키고 이피트먼암의 운동은 드래그링
크 및 드래그링크암을 거쳐 스티어링훨이 있는쪽의 스티어링넉클을 킹핀 주위로 회전시킨다.
반대쪽 차륜은 타이로드와 스티어링넉클암에 의해서 전해진다.
조향장치의 각 링크의 연결부는 차륜의 충격이나 샤시스프링의 휨등에 손상이 가해지지않게 볼조인트
를 사용한다.
드래그링크는 피트먼암 및 스티어링넉클과의 연결부에 코일스프링을 사용하여 타이어의 충격력에 대비
했으며 타이로드엔드와 스티어링넉클암의 연결부도 볼조인트를 사용했다. 
타이로드는 토우인을 조정하기 위해 중앙의 로드부와 양단의 조인트부를 나사로 연결했다. 
조정이 끝나면 크램프볼트로 꽉조여서 더 움직이지 못하도록 하였다.

• 조향 링키지(steering linkage)

  조향장치의 링키지는 섹터축과 너클암을 연결하는 몇 개의 링크와 로드 그리고 볼이음 등 으로
  되어 있다.
  조향링키지의 양부는 직접 앞바퀴 얼라이먼트에 괸계되고 주행 안정에도 크게 영향을 끼친다.

  1) 피트먼 암(pitman arm or drop arm)

  테이퍼의 세레이션을 통해 섹터축에 설치되고 다른 한쪽 끝에는 드래그 링크와 연결하기 
  위한 볼 이음이 설치되어 있다.
  피트먼암은 일반적으로 크롬강(Cr) 등의 특수강의 형타단조 품으로 되어 있다. 
  내마멸성이나 내충격성을 크게 하기 위해 표면 경화되어 있다. 
  또 피트 먼 암에는 링크배치에 따라 앞뒤 방향으로 움직이게 되어 있는 것과 좌우 방향으
  로 움직이게 되어 있는 것이 있다.

  2)드래그 링크(drag link)

  피트먼 암과 조향너클 암을 연결하는 로드이며 양끝의 볼이음을 통하여 피트먼 암과 조향 
  너클 암에 설치하게 되어 있다.
  드래그 링크는 앞바퀴의 상하운동으로 피트먼 암을 중심으로 한 원호운동을 한다. 
  따라서 그 수평 방향의 변위와 조향너클 암의 상하운동에 의한 변위를 일치시켜야 한다.
  이 차가 크면 바퀴나 조향핸들이 흔들려 불안정하게 된다.
  또 양끝의 볼부에는 노면의 의한 충격이 조향기어에 전달되지 않도록 스프링이 설치되어
  볼 부분의 마멸을 보상하여 링키지가 장력 을 유지하도록 한다. 
  드래그 링크는 보통 인발(引拔) 강관(drawed steel pipe)이나 특수강의 단조품으로 되어 
  있다.

  3)중심링크(center link)

  피트먼 암과 볼소켓을 통해 연결되어 있는 긴 막대이며 릴레이로드(relay rod) 또는 커넥
  팅 링크라고도 한다.

  4)아이들러 암(idler arm)

  중심링크의 다른 한끝을 지지하는 막대이며 한끝은 볼소켓을 통해 중심링크와 연결되고 
  다른 한끝은 프레임에 볼트로 고정되어 있는 지지(support)에 피벗되어 있다.

  5)타이로드(tie rod)

  타이로드는 중심링크의 운동을 양쪽의 암에 전달하는 것이며 독립현가식인 경우 길이가
  같은 두 개의 로드로 되어 있고 볼 이음으로 각각 연결되어 있다.

  일체차축식 현가에서는 제3암의 움직임을 다른 한쪽의 너클암에 전달하여 양쪽바퀴의 관
  계 위치를 바르게 유지시킨다.

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조향장치의 원리

• 애커먼 장토식(ackerman-jantoud type)이란 자동차가 선회할 때 양쪽바퀴가 각각 옆방향으로
  미끄러지거나 조향핸들을 돌릴 때 큰 저항이 있으면 안되며, 이를 방지하려면 각각의 바 퀴가 동
  심원을 그리며 선회하도록 하여야 한다.
  이와 같은 원리를 이용한 것을 애커먼 장토식이라 하여 현재 거의 이 형식이 사용되고 있다.
  이 원리는 아래와 같이 자동차를 직진상태로 하였을 때 킹핀과 타이로드엔드(tie rod end)와의 
  중심을 잇는 선의 연장선과 뒤차축의 중심점 에서 만나게 되어 있으며 이와 같이하면 조향 핸들
  을 돌렸을 때 타이로드의 작용으로 양쪽 바퀴의 너클 스핀들 중심의 연장선 과 뒤차축 의 중심선
  과 0점에서 만나게 된다.
  따라서 앞뒤바퀴는 어떤 선회상태에서도 중심이 일치되는 원 즉 동심원을 그리게 된다.

  선회하는 안바퀴의 조향각이 바깥바퀴의 조향 각보다 크게 되어 뒤차축 연장선상의 한점 0을 중
  심으로 동심원을 그리게 되어 있다.
  조향각도가 크게 되면 이에 따라 안쪽보다 바깥쪽 너클 스핀들의 조향 각이 작아져 양쪽바퀴가
  다른 반경의 동심원을 그리면서 선회할 수 있게 된다.

• 최소회전반경
  조향을 최대로 하고 선회 하였을때 그려지는 동심원 가운데에서 맨 바깥쪽 원의 반경을 그자동차
  의 최소회전 반경이라 한다.

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 조향장치의 종류

• 조향장치가 갖추어야할 조건
  a. 조향조작이 주행중의 충격에 영향을 받지 않을것.
  b.조작하기 쉽고 방향 변환이 원활하게 이루어 질것.
  c.회전방향이 작아서 좁은곳에서도 방향을 할수 있을것.
  d.진행방향을 바꿀때 샤시및 바디 각부에 무리한 힘이 작용하지 않을것.
  e.고속주행에서도 조향핸들이 안정될것.
  f.조향핸들의 회전과 바퀴 선회의 차가 크지 않을것.
  g.수명이 길고 정비 하기 쉬울것. 
  

  조향장치를 대별하면 기계식 조향장치와 동력장치로 구분할 수 있으며 또한 기계식 조향장치는
  조향기어에 따라 분류한다.

• 기계식 조향장치

  - 웜 섹터기어 형식(worm and sector gear type) 
  - 웜 롤러식(worm roller type)
  - 캠 레버식(cam lever type) 
  - 스크루 너트식(screw nut type)
  - 스크루 볼식(screw ball type) 
  - 래크와 피니언형(rack and pinion type)

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 조향이론

• 오버스티어링:코너링시 선회반경이 작게 되는 현상.
  
• 언더스티어링:코너링시 선회반경이 크게 되는 현상.
  
• 슬립앵글:바퀴가 옆으로 미끄러 지면 바퀴의 진행방향은 바퀴의 중심면의 방향과 일치되지 않는
  데 이때의 각도를 말한다.
  
• 전차륜정렬
  a. 캠버:자동차를 앞에서 보면 앞바퀴가 수선에 대해 설치되어 있는 각도.캠버는 조향축경사각과
  함께 조향핸들의 조작을 가볍게 하고 수직하중에 대한 앞차축의 휨을 방지함.
  
  

  b. 캐스터:자동차 앞바퀴를 옆에서 보면 앞바퀴를 차축에 설치하는 킹핀이 수선과 어떤 각도를 두
  고 설치되어 있는데 이것을 캐스터라고 함.
  주행중 조향바퀴에 방향성과 복원성을 준다. 
  
  c.토인:자동차 앞바퀴를 위에서 보면 양쪽 바퀴의 중심선간의 거리가 그앞쪽이 뒤쪽보다 작게 되
  어 있다.
  이를 토인이라 한다. 앞바퀴를 평행하게 회전시킨다.
  앞바퀴가 옆방향으로 미끄러지는 것과 타이어 마멸을 방지한다.
  조향링키지의 마멸에 의해 토아웃되는 것을 방지. 
  
  d.킹핀경사각:자동차를 앞에서 보면 킹핀은 수선에 대하여 어떤각도를 두고 설치되어 있는데 이를
  킹핀경사각이라 한다.
  필요성:캠버각과 함께 조향핸들의 조작을 가볍게 한다.
  앞바퀴에 복원성을 주어 조향핸들이 쉽게 직진 위치로 돌아가게 한다.

출처 :http://www.nplus.co.kr/car/repair/steering.htm

제 6 장 조 향 장 치

6.1 개 요

☞ 조향장치(steering system)

자동차의 진행방향을 운전자의 의도에 따라 조종하는 장치

☞ 기본적 구성

조향핸들, 조향축, 조향기구 및 로드, 링크기구

☞ 조향조작법

․ 수동식

․ 동력조향장치(power steering system)

․ 전자제어 동력조향장치

(electronic power steering system, EPS)

6.2 조향이론

장병주 저, 자동차공학 그림 6.1 ~ 6.5 참조함

피트먼 암 : 조향기어 출력축과 조향링크기구를 연결하는 부품. 축이 회전하면 피트먼 암은 앞뒤로 운동하여 출력축의 운동을 조향링크장치에 전달한다.

그림에서, Pivot = king pin

1. 핸들 2. 조향축 3. 랙.피니언 4. 타이로드 5. 너클암(knuckle arm, steering arm)

☞ 애커맨 식(Ackerman type)

전차축의 양 끝에 스티어링너클(steering knuckle)을 붙이고, 여기에 장착한 차륜이 좌우로 평형하게 움직이도록 한 것.

☞ 애커먼․잔트식(Ackerman-Jantaud type)

2. 최소회전 반지름(MINIMUM TURNING RADIUS)

평탄한 곳에서 조향각도를 최대로 하고 선회하였을 때 그려지는 동심원의 중심에서 맨 바깥쪽 원의 반지름을 말하며, 자동차의 선회에 필요한 최소회전반경.

여기서, L : 축간거리 α : 바깥쪽 앞바퀴의 조향각

r : 바퀴 접지면 중심과 킹 핀과의 거리

3. 앞바퀴정렬(FRONT WHEEL ALIGNMENT)

평탄한 노면에서의 차륜은 직진상태를 유지하고, 주행조작 후 진상태로 돌아가는 복원성이 요구되며, 조작의 경쾌함 필요. 이를 충족하기 위하여, 조향륜의 기하학적인 각도관계가 필요함.

이 기하학적인 관계를 앞바퀴정렬이라 하며 다음의 종류가 있다.

☞ 전차륜 정렬 요소

․ 캠버(camber)

․ 킹핀 경사각(kingpin inclination)

․ 캐스터(caster)

․ 토인(toe-in)

☞ CAMBER

앞 바퀴를 차의 앞에서 볼 때, 위가 벌어져 있는 것. 보통 1~2° 정도의 값을 가짐.

목적 :

․앞바퀴가 하중을 받을 때, 아래쪽이 벌어지는 것을 방지

․조향핸들의 조작력을 작게 하기 위하여

․주행 중 바퀴의 이탈방지

① 正의 캠버의 경우

․ 주행안전성을 좋게(조향작용 용이)

․ 주행 시 앞 차축의 굽힘이나 비틀림을 감소(수직방향 하중에 의한 앞차축의 휨 방지)

② 負의 캠버의 경우

․ 선회력(CONERING FORCE)을 증가시킴(고속자동 차에 적용)

․ 타이어 트레드의 마모촉진

☞ CASTER

(피아노 의자 등의) 다리 바퀴. 킹핀(2륜 자동차의 경우에는 휠 포크 혹은 스티어링 스템)의 전후 방향 기울기.

킹 핀의 중심선이 연직선(아래 그림에서는 중심선 )에 대하여 기울어진 각도를 캐스터 각 이라함.

목적 :

․주행 중 조향 륜에 방향성을 주기 위함

․조향륜에 복원성을 주기 위함

자전거에서 앞포크를 연상해 볼 것.

① 正의 캐스터

․ 앞 바퀴에 복원력(직진성) 부여

․ 주행중 조향 바퀴에 방향성 부여

(너무 커지면 핸들 조작이 무거워 짐)

․ 캐스터 각 : 0.5 ～ 1° 정도

② 負의 캐스터

․ FF구동차에 사용

․ 선회시 복원력 감소

․ 옆바람에 대한 민감성 감소

☞ TOE - IN

앞바퀴를 위에서 보았을 때, 바퀴의 앞 쪽 끝이 뒤 쪽 끝 보다 좁게 되어 있는 것.

목적

CAMBER에 대응해서 직진성을 주며, 보통, 2 ~ 6 mm 정도의 값을 갖는다.

☞ KING PIN ANGLE

KING PIN : 자동차의 스티어링 너클(steering knuckle)을 앞 차축에 고정시키는 핀.

목적

․ 조향을 용이하게(CAMBER와 함께)

․ 앞바퀴의 복원력 부여

․ 조향차륜의 SHIMMY(전륜의 심한 진동)현상 방지

․ 킹핀축 회전 모멘트 감소

․ 킹핀 각 : 6 ~ 9°

․ 옵세트 : 5 ~ 30 mm

옵세트 ; 아래 그림, M과 O 사이의 거리

동영상, 9. 조향장치 종류 및 조향원리

10. 동력조향장치

6. 5. 2 동력조향장치(power steering mechanism)

조향핸들의 조작을 쉽게 하기 위한 것으로서, 다른 동력으로 조향링크에 조력작용을 하게 하는 기구.

일반적으로 조향장치의 중간에 동력장치를 설치하고 조향조작에 필요한 힘의 일부를 동력으로 보충하는 것.

동력원으로서는 유압, 진공, 압축공기 및 전력 등이 있으나, 대부분 기관동력의 일부로 구동되는 오일펌프로부터 오는 유압을 이용하는 경우가 많다.

핸들축상에 조향나사 및 제어밸브가 배치되어 좌우 어느 쪽으로 핸들을 돌렸을 경우에, 핸들 조작력이 일정치 이하(1.8kg)로 핸들 축에 발생되는 축반력이 밸브 플런저 스프링의 확장력보다 작을 때에는, 제어밸브는 그림과 같이 중립상태를 지키면서 동력장치는 작동되지 않는다.

핸들 조작력이 일정값을 넘으면, 조향축반력으로 인해 밸브 플런저 스프링이 압축되고 제어밸브는 축반력방향으로 이동한다. 이것에 의해 작동실린더 내의 피스톤에 압축이 걸리고 인력에 의한 조향력을 도우는 방향으로 동력래크 및 이것과 맞물린 섹터를 작동시킨다.(장병주, p. 164 참조함)

동영상, 9. 조향장치 종류 및 조향원리

10. 동력조향

6. 5. 3 전자제어 동력조향장치

(electronic power steering, EPS)

통상, 조향장치는 차량의 속도가 고속이 될수록 조향력이 가벼워진다. 따라서, 배력이 일정한 동력조향은 고속시 조향휠이 가볍게 되어 위험하다. 이를 방지하기 위하여 기관회전수에 따라 조향력을 변화시키는 회전수 감응식과 차속에 따라 변회시키는 차속감응식이 있다.

1. 유량제어방식

유량제어식 차속 감응형 동력조향장치는 차속센서에 의하여 검출된 자동차 속도에 따라 동력 피스톤에 작용하는 압력을 저속에서는 정상압력을 유지하도록 하고, 자동차 속도가 증가할수록 작동압력을 저하시켜 적당한 무게의 조향감각이 주어지도록 변화시키는 방식.

핸들(조향장치)이야기

핸들을 돌리면 돌리는 방향으로 앞바퀴가 돌아가게 되고 차가 전진하는 상태라면 그쪽으로 회전하게 되는데 이러한 장치를 조향장치라 한다.

차의 앞바퀴를 진행방향의 좌우로 돌려서 조종을 하게 되나 예외인 것도 있다.

승용이나 화물의 운반이 아닌 지게차는 뒷바퀴를 조종하도록 되어 있다.

이러한 조향장치는 종류에 따라 여러 가지가 있는데 핸들의 회전력을 어떠한 방식으로 바퀴에 전달하여 좌우로 왕복 운동을 하게 만드냐에 따라 여러 종류로 나누어지게 된다.

▲동력 조향 장치(power steering system)

• 개요

자동차의 앞바퀴를 구동바퀴로 하게 되고 대형차량의 자동화 등으로 전륜의 접지 저항이 증대하여 조향핸들의 조작력도 커지게 되어 기계식 조향 장치는 한계가 있으므로 조향 장치에 동력원을 설치하여 조향 핸들의 조작력을 보조하도록 한 것이다.

조향 장치의 감속비는 15~25이지만 감속비를 크게 하면 조향 조작은 가벼워지는 대신 핸들을 돌리는 수효가 많아져 조작 자체가 복잡하게 된다.

파워 스티어링은 스티어링 장치에 배력장치를 설치하여 핸들의 조작력을 배력장치에 의해 경감시키는 것으로 엔진의 동력으로 오일 펌프를 구동하여 펌프에서 발생된 유압을 이용한다.

-동력 조향 장치의 잇점

ㆍ 노면의 요철 등에 의한 충격이 핸들에 전달되는 킥백(kick back)을 예방할 수 있다

ㆍ 핸들 조작력을 작게 할 수 있어 조향 기어비를 자유롭게 선정할 수 있다

ㆍ 작은 조작력으로 큰 조향 조작을 할 수 있다

ㆍ 전륜의 펑크시 조향핸들이 갑자기 꺽이지 않아 위험도가 낮다

ㆍ 앞바퀴의 시미모션(shimmy motion)을 감소시키는 효과가 있다

• 동력 조향 장치의 구성과 종류

- 장치의 구성 요소

ㆍ동력 장치 : 동력원인 유압을 발생시키는 장치로 오일 펌프, 릴리프 밸브, 유량제어 밸브등으로 구성되어있다.

ㆍ작동 장치 : 오일 펌프에서 발생한 유압을 조향 바퀴의 조향력으로 바꾸는 장치로 동력 실린더가 있다

ㆍ제어 장치 : 작동 장치로 가는 유압 회로를 개폐하는 장치로 조향휠을 조작하는데 따라 조정 밸브가 유압의 회로를 변환하여 동력 실린더의 작동방향과 배력작용을 하도록 제어하며 고장시 핸들을 조작할 수 있는 안전 점검 밸브가 추가되어있다.

-동력 조향장치의 종류

동력 조향 장치는 컨트롤 밸브 및 동력 실린더의 형상이나 배치에 따라 여러 가지 형식으로 나눈다.

ㆍ링키지형(link type) : 동력 실린더를 조향 링키지 중간에 배치한 형식으로 동력 실린더와 제어 밸브가 일체로 되어있는 조합형(combind type)형과 분리되어있는 분리형(separate type)로 나뉜다.

ㆍ 일체형(integral type) : 동력 실린더를 조향 기어 박스내에 설치한 형식으로 동력 실린더, 동력 피스톤(볼너트) 컨트롤 밸브 등으로 구성되어 있으며 컨트롤 밸브의 종류에 따라 작동이 다르며 여러종류가 있으나 외형의 치수를 작게 할 수 있고 장착과 배관을 단순화 할 수 있어 승용차나 대형차에 널리쓰이며 특히 랙 피니언식와 스풀 밸브식이 주로 사용되고 있다.

일체형은 다시 인라인 형식(in line type)은 조향기어 하우징과 볼너트를 직접 동력기구로 사용한 것으로 밸브 스풀형(valve spool type),로터리 밸브형(rotary valve type), 콘스탄트 컨트롤형(constant control type)등이 있으며 실린더를 따로둔

오프셋형(off set type)으로 구별된다.

▲ 동력 조향장치의 각부분의 기능

• 동력 실린더(power cyinder)

피스톤이 피스톤 로드에 연결되어 프레임에 볼이음으로 장착되어있으며 실린더는 2개의 체임버로 구성되어 펌프의 유압이 조정 밸브에의해 한쪽 체임버에 유입되면 다른쪽 체임버에 충만되어있던 오일은 배출되어 프레임에 고정된 피스톤 로드를 중심으로 실린더가 좌우로 작동하여 조향 핸들의 조작력에 배력하는 구조로 되어있다.

• 액츄레이터(actuator)

피트먼 암으로부터 조향력을 받아 조정 밸브가 움직이도록 하는 장치로 피트먼 암의 회전운동을 밸브스풀을 움직여 동력 실린더를 작동함으로 조향력을 바퀴에 전달하는 것이다.

• 조정 밸브(controll valve)

동력 실린더의 작동 방향과 작동을 조정하는 것으로 조정 밸브 보디내에 3개의 홈이 파져 있는 밸브 스풀이 축방향으로 움직여 밸브 작용을 한다. 또한 3개의 홈중 외측의 2개의 홈은 오일 펌프의 유압이 작용하고 공급라인과 리턴

라인 중앙부 홈은 액츄레이터 볼 조인트에 의해 밸브 스풀을 밀면 스풀이 오일 통로를 바꾸어 준다.

유압 계통의 고장을 대비하여 수동 조향이 가능하도록 안전 체크 밸브가 설치되어 있다.

• 리액션 챔버(reaction chamber)

밸브 스풀 양쪽에 오리피스 통로가 있어 리액션 체임버(반작용실)에도 유압이 작용하도록 되어 있으며 조향시 밸브 스풀의 움직임에 대해 반작용의 힘(reaction)이 발생된다.

액츄레이터내에 설치된 리액션 스프링은 밸브 스풀의 중심위치 유지와 조향 휠을 조작할 때에 압축되어 리액션이 발생한다. 이 반력은 운전자가 확실한 조향감각을 느낄수 있도록하는 조향감각을 제공한다.

• 오일 펌프(oil pump)

오일 펌프는 베인형, 로터리형, 슬리퍼형, 롤러형등이 있으나 베인식이 주로 사용되고 있다.

- 베인형 펌프(vane type pump) : 펌프 보디의 안쪽면은 타원형으로 되어있고 로터는 원형으로 이루어져 2개의 펌프실(pumping chamber)이 있으며 로터의 방사선홈에 베인이 회전에 의해 방사선상으로 섭동하여 펌프실의 오일을 밀어 압력을 발생시킨다.

- 로터리형 펌프(rotary type pump) : 구동 로터에 의해 구동 로터와 피동 로터가 함께 회전하면 두 로터사이의 펌프실이 증감을 하게되는데 펌프실이 커지면 오일이 유입되고 작아지면 배출되면서 압력이 발생된다.

- 로울러형 펌프(roller type pump) : 캐리어축이 회전하면 로울러는 바디 안쪽면에 밀려 접촉하게되고 원심력과 오일 압력에 의해 압력이 발생되고 조절 밸브를 거처 배출된다.

- 슬리퍼형 펌프(slipper type pump) : 로터와 펌프 보디 사이에 펌프실이 형성되고 회전에의해 압력이 발생한다.

• 제어 밸브

- 유량 제어 밸브 : 오일 펌프에서 토출된 오일이 오리피스를 통해 컨트롤 밸브로 보내지고 규정량에 도달시까지는 작동하지 않으나 유량이 증가하면 스풀 밸브를 작동시켜 바이패스 포트를 열고 규정량 이상의 오일이 오일 탱크로 돌아간다.

- 압력 제어 밸브 : 유량 제어 밸브는 스풀 밸브내에 같이 조립되어 있으며 오일 펌프에서 컨트롤 밸브로 보내지는 유압이 규정이상으로 높아지면 릴리프 밸브의 압력을 이기고 포핏 밸브를 열어 오일의 일부를 오일 탱크로 돌아가게하고 유량이 많아지면 오리피스에의해 유량이 제한되므로 스풀 밸브 양단의

압력차가 커져서 스풀 밸브는 유량 제어 밸브 스프링을 압축하여 오일 탱크로 통하는 오일구멍을 크게하여 빠져 나가는 오일량을 늘려 유압을 저하시킨다.

- 압력 스위치 : 압력 스위치는 오일 펌프의 영향으로 엔진의 공회전에 영향을 미칠 경우 엔진의 rpm을 증가시키는 장치로 오일 펌프의 부하가 커지면 유압에의해 압력 스위치의 컨텍트 포인트가 접속하여 아이들을 업시킨다.

• 오일의 조건

- 온도에 따른 점도의 변화가 적을것

- 부식성이 없고 유체에 대한 저항력이 적을것

- 유동점이 낮을것(겨울철)

- 비등점이 높을 것

• 공기식 동력 조향 장치

브레이크 및 현가장치에 압축 공기를 사용하는 것에서는 압축공기를 동력 조향장치로 사용하기도 한다.

형식은 링키지 형식을 주로 사용하며 작동원리는 유압식과 같으나 오일대신 공기를 사용하는 것이 다르다.

공기의 압축성에 의한 작동상의 오류에 대처하기 위해 유압 댐퍼를 병용하기도 한다.

출처,,,,박춘호의 자동차 이야기.....

출처 :구글검색

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