파워 스티어링이란?- 정의, 유형 및 작동

파워 스티어링이란?

파워 스티어링은 자동차에 장착된 기계 장치로, 운전자가 스티어링 휠을 돌리는 데 필요한 조향 힘을 증가시켜 차량이 더 쉽게 회전하거나 저속에서 조작할 수 있도록 도와줍니다.

유압 또는 전기 액추에이터는 조향 메커니즘에 제어된 에너지를 추가하므로 운전자는 일반적인 속도로 운전할 때 조향 휠을 돌리는 데 필요한 노력을 덜 제공하고 차량이 정지하거나 천천히 움직일 때 휠을 돌리는 데 필요한 물리적 노력을 상당히 줄일 수 있습니다.

파워 스티어링은 스티어링 휠에 작용하는 힘에 대한 인위적인 피드백을 제공하도록 설계될 수도 있습니다.

자동차용 유압 파워 스티어링 시스템은 서보 시스템의 일부인 유압 실린더인 액츄에이터를 통해 조향 노력을 강화합니다. 이 시스템은 스티어링 휠과 휠을 조종하는 연결 장치 사이에 직접적인 기계적 연결이 있습니다.

이것은 파워 스티어링 시스템 고장(노력을 증가시키기 위해)이 여전히 수동 노력만으로 차량을 조향할 수 있다는 것을 의미합니다.

전동식 파워 스티어링 시스템은 유압 시스템 대신 전기 모터를 사용하여 보조를 제공합니다. 유압식과 마찬가지로 액추에이터(이 경우 모터)에 대한 전력은 나머지 파워 스티어링 시스템에 의해 제어됩니다.

다른 파워 스티어링 시스템은 스티어링 링키지에 직접적인 기계적 연결이 없습니다. 그들은 전력이 필요합니다. 기계적 연결이 없는 이러한 종류의 시스템은 항공의 "플라이 바이 와이어"와 유사하게 "드라이브 바이 와이어" 또는 "와이어 조향"이라고도 합니다.

이 맥락에서 "와이어"는 가는 와이어 로프 기계 제어 케이블이 아니라 전력과 데이터를 전달하는 전기 케이블을 나타냅니다.

 

 

역사

양산차에 장착된 최초의 파워 스티어링 시스템은 1951년 크라이슬러 임페리얼(Chrysler Imperial)에서 데뷔했으며 경쟁 업체도 빠르게 뒤따랐습니다.
파워 스티어링은 운전자가 훨씬 적은 노력과 더 큰 편안함으로 무거운 차량을 조종할 수 있게 해주었을 뿐만 아니라 엔지니어가 스티어링 응답을 개선할 수 있게 해주었습니다.

파워 어시스트를 사용할 수 있게 되기 전에 자동차의 조향 시스템은 급회전을 하거나 주차를 하기 위해 바퀴를 여러 번 돌려야 했습니다.

이 느린 기어링은 운전자에게 앞바퀴를 조종하는 데 필요한 높은 노력에 대해 더 많은 지렛대를 제공했습니다. 그러나 파워 스티어링의 출현으로 엔지니어는 스티어링 비율을 높일 수 있었습니다.

추가 조향 노력이 이제 새 시스템에 의해 상쇄될 수 있기 때문에 전륜의 각도가 얼마나 많이 변하는지에 비해 핸들을 얼마나 돌려야 하는지. 사실, 그것은 단지 오프셋 그 이상이었습니다. 차를 조종하는 것이 거의 수월해졌습니다.

 

파워 스티어링 작동원리

파워 스티어링 시스템은 중간 전기 또는 유압 장치를 사용하여 차량의 앞바퀴를 좌우로 조향하는 데 필요한 노력을 줄입니다. 운전자가 스티어링 휠을 통해 가하는 힘을 곱해 차량의 부드럽고 빠른 방향 전환을 달성합니다.

파워 스티어링 시스템은 여러 기계 부품에 의존합니다. 파워 스티어링 시스템은 차량에 대한 더 쉬운 조종성과 더 나은 제어를 제공하여 운전을 더 힘들이지 않게 만듭니다. 조향 보조 시스템 또는 SAS라고도 합니다. 그것이 없으면 스티어링은 육체적으로 힘들고 수행하기 어려울 것입니다.

파워 스티어링 시스템은 유압식, 전기식 또는 이 둘의 조합일 수 있습니다. 차량을 조종하려면 앞바퀴가 왼쪽이나 오른쪽으로 동시에 회전하도록 해야 합니다. 이것은 다양한 기어 시스템의 도움으로 달성됩니다. 두 가지 주요 조향 기어 시스템은 랙 및 피니언과 재순환 볼 조향 기어입니다.

파워 스티어링 시스템은 중간 전기 또는 유압 장치를 사용하여 차량의 앞바퀴를 좌우로 조향하는 데 필요한 노력을 줄입니다. 운전자가 스티어링 휠을 통해 가하는 힘을 곱해 차량의 부드럽고 빠른 방향 전환을 달성합니다.

당신의 차는 당신이 만드는 가장 작은 조정에도 즉시 반응할 것이며, 교통 체증을 운전하고 복잡한 주차 조작을 수행할 때 차선을 유지하는 것이 더 쉽습니다.

 

유압식 파워 스티어링은 어떻게 작동할까?

유압식 파워 스티어링 시스템은 유압 시스템을 사용하여 스티어링 휠 입력에 가해지는 힘을 차량의 스티어링된(일반적으로 앞) 로드 휠에 곱하여 작동합니다. 유압은 일반적으로 차량 엔진으로 구동되는 발전기 또는 회전 날개 펌프에서 나옵니다.

복동식 유압 실린더는 스티어링 기어에 힘을 가하여 로드휠을 조향합니다. 스티어링 휠은 밸브를 작동하여 실린더로의 흐름을 제어합니다.

운전자가 스티어링 휠과 칼럼에 더 많은 토크를 가할수록 밸브가 실린더에 더 많은 유체를 허용하므로 휠을 조종하는 데 더 많은 힘이 가해집니다.

 

전동식 파워 스티어링은 어떻게 작동할까?

EPS(Electric Power Steering) 또는 MDPS(Motor-Driven Power Steering)는 유압 시스템이 아닌 전기 모터를 사용하여 차량의 운전자를 보조합니다.

센서는 스티어링 칼럼의 위치와 토크를 감지하고 컴퓨터 모듈은 스티어링 기어나 스티어링 칼럼에 연결된 모터를 통해 보조 토크를 가합니다. 이를 통해 운전 조건에 따라 다양한 지원을 적용할 수 있습니다.

따라서 엔지니어는 가변 속도 및 가변 감쇠 서스펜션 시스템에 대한 조향 기어 응답을 조정하여 각 차량의 승차감, 핸들링 및 조향을 최적화할 수 있습니다.

Fiat 그룹 자동차에서는 두 가지 다른 보조 곡선 사이를 전환하는 "CITY"라는 버튼을 사용하여 보조량을 조절할 수 있지만 대부분의 다른 EPS 시스템에는 가변 보조 장치가 있습니다. 이는 차량이 감속할 때 더 많은 지원을 제공하고 더 빠른 속도에서는 덜 지원합니다.

 

파워 스티어링의 종류

1. 유압 파워 스티어링
이 시스템은 파워 스티어링 펌프에서 공급되는 가압 파워 스티어링 유체를 사용하여 조향 노력을 줄입니다. 엔진 구동식 액세서리 드라이브 또는 구불구불한 벨트가 펌프를 켜고 고압 호스를 통해 고압 파워 스티어링 유체를 파워 스티어링 기어 제어 밸브의 입력 측으로 보냅니다.
제어 밸브에 작용하는 고압은 앞바퀴를 돌릴 때 운전자를 돕습니다. 파워스티어링 오일은 리저버에 저장됩니다. 유체가 훨씬 낮은 압력에서 스티어링 기어에서 돌아올 때 저장소의 적절한 유체 레벨이 유지됩니다.
유압식 파워 스티어링 시스템은 지속적으로 유체를 펌핑하고 엔진 속도에 민감합니다. 일정한 압력을 유지하기 위해 파워 스티어링 펌프는 바이패스 밸브를 사용하여 엔진 속도에 관계없이 일정한 압력을 유지합니다.

2. 전기 유압식 파워 스티어링
이러한 시스템은 엔진 구동 액세서리 드라이브 또는 구불구불한 벨트 대신 유압 파워 스티어링 펌프를 구동하기 위해 브러시리스 전기 모터를 사용합니다.
이 시스템은 기존의 유압식 파워 스티어링 시스템과 동일하게 작동하고 동일한 느낌을 제공합니다.

3. 전동 파워 스티어링 또는 모터 구동 파워 스티어링
이 시스템은 시스템에서 유압 및 가압 유체를 제거합니다. 운전자가 스티어링 휠을 돌리면 스티어링 기어나 스티어링 칼럼에 연결된 브러시리스 양방향 영구자석 모터가 앞바퀴를 돌린다. 센서는 스티어링 휠이 회전하는 방향을 감지하여 스티어링 기어가 올바른 방향으로 움직이도록 지원합니다.
어떤 종류의 시스템을 가지고 있든 파워 스티어링은 운전자가 휠을 돌릴 때만 스티어링 기어에 작용합니다.

전동 파워 스티어링의 장점
유압식 파워 스티어링 시스템은 복잡하고 무겁고 유지 관리가 필요하고 많은 공간을 차지합니다. 전동식 파워 스티어링은 훨씬 적은 수의 부품을 사용합니다.
조향 각도 및 조향 토크 센서와 정교한 소프트웨어를 사용하여 엔지니어는 보조량을 조정할 수 있을 뿐만 아니라 다양한 주행 조건에 대한 다양한 도로 느낌 특성을 재현하여 운전자에게 조향이 느끼는 방식도 조정할 수 있습니다. 그리고 유압식 파워 스티어링은 전동식 파워 스티어링보다 90% 더 많은 엔진 동력을 사용합니다.
전동식 파워 스티어링 시스템은 엔진에서 훨씬 적은 전력을 끌어오기 때문에 연비가 크게 향상되고 배기관 배출이 줄어듭니다. 그리고 엔진에서 구동 풀리와 벨트를 제거하면 마모가 줄어듭니다. 이것은 엔진의 수명을 연장하고 값비싼 수리 비용을 줄이는 데 도움이 됩니다.

파워 스티어링의 장점
휠이 스티어링 칼럼으로 하중을 전달하는 것을 방지합니다.
파워 스티어링은 운전자의 피로를 줄여줍니다.
입력 토크를 낮추고 연속 조향 기능을 제공합니다.
파워 스티어링에서 오일 출력은 조향 속도에 정비례합니다.

 

파워 스티어링의 단점
파워 스티어링의 디자인은 복잡합니다.
파워 스티어링은 수동 스티어링보다 비싸다
유체 누출 문제가 있습니다.