자동차 섀시구성 및 주행 시스템

자동차 섀시구성 및 주행 시스템

4.1 개요

주행 시스템은 자동차의 동력 발생 및 구동 시스템을 ㅈ외한 각 기구의 총합으로 조향, 현가 및 제동장치로 구성되어 있다. 따라서 차량을 효율적으로 직진 주행 및 진행방향을 조향 시키거나, 필요시 서행 및 정지시키는 데 혹은 자동차가 노면의 충격으로부터 충격이나 진동을 완충 및 감쇠시키는 데 필요한 구성요소를 섀시 및 주행장치라고 한다.

4.2 조향시스템

조향시스템은 자동차의 진행방향을 임의로 바꾸기 위한 장치를 말하며, 다음의 세 가지 기구로 구성되어 있다.

(1) 조작 기구 : 운잔자가 직접 조향 조작을 하여 그 조작력을 다음의 각 기구로 전달하는 부분으로 조향 힐(핸들), 조향축 칼럼 등으로 구성되어 있다.

(2) 기어기구 : 조향축의 회전을 감속해서 조작력을 증대시킴과 동시에 조작 기구의 운동방향을 바꾸어 링크 기구에 전달하는 부분이며, 프레임에 고정된 조향기어 기구이다. 조향기어에는 웜기어 형식과 볼-너트 웜기어 형식 및 래크-피니언 형식이 있다.

(3) 링크기구 : 기어 기구의 움직임을 조향 바퀴에 전달함과 동시에 좌우 바퀴의 관계 위치를 올바르게 유지하는 부분으로 피트먼 암, 드래그 링크, 너크암, 타이로드 등으로 구성되어 있으며, 조향시스템의 종류에 따라 차이가 있다.

1. 구조 및 기능

1) 조작기구

자동차의 충돌사고가 발생했을 때 운전자의 안전을 고려하여 핸들 및 핸들 축이 충격을 흡수하도록 고안된 충격흡수식 조작 기구가 있다. 핸들에서 충격을 흡수하는 방법은 핸들의 전면부를 부드러운 탄성체로 감싸거나 핸들 축을 얇은 철판제 벨로우즈 현태로 제작하여 충돌 에너지를 흡수하는 방식이 있다.

2) 조향기어

조향기어는 일반적으로 기어상자와 피트먼 암으로 구성되며, 핸들의 회전을 감속함과 동시에 운동방향을 바꾸어 링크 기구에 전달하는 장치이다. 핸들이 움직인 양과 피트먼 암의 움직인 양의 비를 조향기어 비라 한다

조향기어 비는 핸들의 조작력과 밀접한 관계가 있어서 비를 크게 하면 핸들의 조작력은 적어지나 바퀴의 조향은 둔하게 된다. 일반적으로 16~25 정도로 사용하고 있다.

조향기어의 구동방식에는 매뉴얼 스티어링과 파워 스티어링이 있다. ㅗ향 기어의 형식에는 여러 가지가 있지만, 현재에는 조향 효율이 좋고 강도상으로도 신뢰성이 높은 볼-너트형과 조향 응답이 민감하고 경량이며 저렴한 래크-피니언 형이 주로 사용되고 있다.

(1) 웜기어 형 : 웜-핀형, 웜-섹터형, 웜-롤러형, 볼-너트형 등이 있으나 현재에는 볼-너트형이 주로 사용되고 있다. 이 형식은 핸들의 조작이 가볍고 큰 하중에 견디며, 마모도 적은 특징이 있으므로 현재 가장 많이 사용된다.

(2) 래크-피니언 형 : 조향축 끝에 피니언을 설치하여 래크와 물려서 피니언의 회전을 래크의 좌우 방향으로 바꾸어 양쪽 끝에 연결된 타이로드를 통해 바퀴의 방향을 바꾸는 형식이다. 이 형식은 핸들축에 의해 직접 움직이는 래크가 타이로드의 일부가 되므로 링크장 치도 간단하고, 볼 조인트의 수가 다른 형식에 비하여 적기 때문에 소형이고 가벼운 장점이 있다.

2) 링크 기구

링크 기구는 조향기어의 힘을 조향 바퀴에 전달하기 위해 조향 기어나 너클 암을 연길 하는 기구이며, 조향을 조종하는 링크 및 로드 등으로 구성되어 있다. 링크 기구의 상태는 앞바퀴 정렬과 직접 관계가 되고 주행의 안전성을 좌우하게 된다.

혀 익으로는 차축 현가식과 독립 현가식으로 분류한다. 링크 기구의 구성은 다음과 같다.

(1) 피트먼 암 : 조향기어 섹터 축의 회전운동을 각 운동으로 바꾸어 드래그 링크나 타이로드에 전달하는 것이다.

(2) 드랭그 링크 : 피트먼 암의 운동을 너클 암에 전 닳는 기구이며, 양쪽 끝의 볼 조인트 부분에는 앞바퀴가 노면에서 받은 충격이 핸들에 전달되는 것을 방지하기 위해 스프링이 들어 있다.

(3) 너클암 : 스팅어 링 암이라도 고 하며, 선회 시 동심원을 그리고 좌우 바퀴의 조향각에 차이를 두어 슬립 하는 일이 없이 원활하게 회전할 수 있도록 어느 각도를 두고 조향 너클에 설치되어 있다.

(4) 타이로드와 타이로드 엔드 : 타이로드는 조우의 너클 암을 연결하여 좌우 바퀴의 관계 위치를 정확하게 유지하는 역할을 한다. 타이로드의 양쪽 끝에는 볼 조인트로 구성된 타이로드 엔드가 나사로 끼워져 있으며, 이 나사는 한쪽은 오른나사로 되고, 다른 한쪽은 왼나사로 되어 있다.

2. 동력 조향장치

동력 조향장치는 엔진으로 구동되는 오일펌프의 유입을 조향장치 중간에 설치된 바력장치로 보내어 배력장치의 작동으로 핸들의 조작력을 가볍게하고, 신속한 조향조작을 하기 위해 사용되고 있다. 일반적으로 동력조향장치는 동력장치, 작동장치, 제어장치로 구성되어 있으며, 다음과 같은 장점이 있다.

- 조작력을 적게 할 수 있기 때문에 조향기어 비를 자유롭게 선정할 수 있다.

- 노면의 충격으로 인한 핸들의 킥백(바퀴에서 핸들에 주는 충격)을 방지할 수 있다.

- 앞바퀴의 시미 운동을 감쇠하는 효과가 있다.

1) 동력장치

동력원이 되는 유압을 방생하는 장치이며, 기관에 의해서 구동되는 오일펌프와 최고 유압을 규제하는 압력조절 밸브 및 오일 통로의 유량을 조절하는 유량제어 밸브를 포함한 밸브 유닛 등으로 구성되어 있다.

2) 작동장치

오일펌프에서 발생한 유압을 기계적인 힘으로 바꾸어 앞바퀴의 조향력을 발생하게 하는 부분으로 양 방향으로 작동되는 복동식 동력 실린더를 사용한다.

3) 제어장치

작동장치에 이르는 유로를 개폐하는 밸브이며, 핸들의 조작으로 제어밸브가 오일 회로를 바꾸어 동력 실린더의 작동 방향과 작동상태를 제어한다. 또한 유압계통에 이상이 생겼을 때에도 핸들을 조작할 수 있도록 안전 역지 밸브가 설치되어 있다.

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