1. 동력 조향 장치(power steering system)

동력 조향장치의 구조

자동차의 대형화 및 저압 타이어의 사용으로 앞바퀴의 접지압력과 면적이 증가하여 신속하고 경쾌한 조향이 어렵다. 이에 따라 가볍고 원활한 조향 조작을 위해 기관의 동력으로 오일펌프를 구동하여 발생한 유압을 이용하는 동력 조향장치를 설치하여 조향핸들의 조작력을 경감시키는 장치이다. 이 장치는 다음과 같은 특징이 있다.

1.1. 동력 조향장치의 장·단점

(1) 동력 조향장치의 장점

① 조향 조작력이 작아도 된다.

② 조향 조작력에 관계없이 조향 기어비를 선정할 수 있다.

③ 노면으로부터의 충격 및 진동을 흡수한다.

④ 앞바퀴의 시미현상을 방지할 수 있다.

⑤ 조향 조작이 경쾌하고 신속하다.

(2) 동력 조향장치의 단점

① 구조가 복잡하고 값이 비싸다.

② 고장이 발생한 경우에는 정비가 어렵다.

③ 오일펌프 구동에 기관의 출력이 일부 소비된다.

1.2. 동력 조향장치의 분류

(1) 링키지형(linkage type)

동력실린더를 조향 링키지 중간에 둔 것이며, 조합형과 분리형이 있다.

① 조합형(combined type) : 이 형식은 동력 실린더와 제어밸브가 일체로 된 것이다.

② 분리형(separate type) : 이 형식은 동력실린더와 제어밸브가 분리된 것이다.

(2) 일체형

동력실린더를 조향 기어 박스 내에 설치한 형식이며, 인라인형과 오프셋형이 있다.

① 인라인형(in line type) : 이 형식은 조향 기어 박스와 볼 너트를 직접 동력기구로 사용하도록 한 것이며, 조향 기어 박스 상부와 하부를 동력실린더로 사용한다.

② 오프셋 형(off-set type) : 이 형식은 동력 발생 기구를 별도로 설치한 형식이다.

1.3. 동력 조향장치의 구조

동력 조향장치는 작동부분, 제어부분, 동력부분의 3주요부와 유량 제어밸브 및 유압 제어밸브와 안전 체크밸브 등으로 구성되어 있다. 동력조향 장치에의 오일 압력스위치에 의해 조향핸들 조작시 아이들 업을 시킨다.

(1) 오일펌프(동력부분)

오일펌프는 유압을 발생하며 기관의 크랭크축에 의해 V벨트를 통하여 구동된다. 오일펌프의 형식은 주로 베인펌프(vane pump)를 사용하며, 베인펌프의 작동은 로터(rotor)가 회전하면 베인이 방사선 상으로 미끄럼 운동을 하여 베인 사이의 공간을 증감시키게 된다. 공간이 증가할 때에는 오일이 펌프로 유입되고 감소되면 출구를 거쳐 배출된다.

(2) 동력실린더(작동부분)

동력실린더는 실린더 내에 피스톤과 피스톤 로드가 들어 있으며, 오일펌프에서 발생한 오일을 피스톤에 작용시켜서 조향방향 쪽으로 힘을 가해 주는 장치이다. 또 동력실린더는 피스톤에 의해 2개의 방(chamber)로 분리되어 있으며 한쪽 방에 오일이 들어오면 반대쪽 방에서는 오일이 오일탱크로 복귀하는 복동식이다.

(3) 제어밸브(제어부분)

제어밸브는 조향핸들의 조작력을 조절하는 기구이며, 조향핸들을 돌려 피트먼 암에 힘을 가하면 오일펌프에서 보내 준 오일을 조향방향으로 동력 실린더의 피스톤이 작동하도록 오일회로를 변환시킨다. 제어밸브는 밸브보디 안쪽에 3개의 홈과 오일펌프에서 보내 준 오일을 동력실린더 2개의 방으로 공급하기 위한 오일통로가 있다. 밸브 스풀(valve spool)에는 밸브 보디에 있는 3개의 홈에 대응하는 3개의 랜드(land)가 있어 밸브 스풀의 이동에 따라 밸브 보디의 오일 통로가 개폐된다.

(4) 안전 체크밸브(safety check valve)

안전 체크밸브는 제어밸브 속에 들어 있으며 기관이 정지된 경우 또는 오일펌프의 고장, 회로에서의 오일 누출 등의 원인으로 유압이 발생하지 못할 때 조향핸들의 조작을 수동으로 할 수 있도록 해주는 밸브이다. 작동은 동력 조향부분이 고장이 났을 때 조향핸들을 조작하면 동력실린더가 작용하여 실린더 한쪽 방의 오일에 압력을 가하면, 반대쪽 방은 진공상태로 된다. 이에 따라 안전 체크밸브가 열려 압력이 가해진 쪽의 방의 오일이 진공 쪽의 방으로 유입되어 수동 조작이 가능하도록 해 준다.

안전 체크밸브