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자동차와 함께

스티어링의 원리와 종류를 알아보자.

스티어링은 운전자가 핸들로 방향을 조절할 수 있게 해주는 조향장치라고 할 수 있다. 스티어링 휠을 돌려서 기어를 작동하게 되고 바퀴가 움직이게 된다. 이러한 유기적인 연결고리는 스티어링 휠로 인해서 시작된다. 이것은 사람이 핸들을 작동하게 되지만 전기모터의 힘이나 다른 힘이 작동되기도 한다.


스티어링 기본원리는 조향장치의 애커맨 지오메트리에서 온다. 킹핀축을 중심으로 너클과 타이로드를 이용하여 링크기구를 연결시켜 각도를 회전시키게 된다. 접선방향에 가까워지면 차량의 코너링이 보다 부드럽고 회전차이가 심하지 않다.


타이거가 끌리는 현상또한 링크기구를 통해 줄어들었다. 애커맨 지오메트리를 구현하는 요소는 랙엔피니언 타입과 웜기어박스 타입이 있다. 이것을 구동하는 조항력은 사람이 직접하지만 수단에서 차이가 발생한다. 지게차의 경우 후륜을 조향하게되는데 모터가 먼저 일을하게된다.


앞차축이 2개 이상인 대형차의 경우도 애커맨 지오메트리를 사용하게된다. 스티어링의 종류에는 구조에 따라다른데 조량을 하는 앞바퀴에 엔진과 수많은 부품들이 장착된다. 무게의 저항을 줄이기 위해 사람의 힘으로만 구동하려했으나 방향전환시 무게가 무거워 운전이 노동이 될수 있었다.


이로인해 파워 스티어링이 등장했고 현재 사용되고 있는 핸들 모두가 파워 스티어링이 적용된것이다. 파워 스티어링이 장착되면 힘이 많이 들지도 않고 쉽게 핸들을 조절할 수 있다. 스티어링은 유압식과 전자식으로 나뉘는데 유압식의 경우 적은 힘으로도 많은 힘을 가질 수 있게 한다.


핸들조작이 단순하고 운전자의 피로도가 적어 소비자들의 만족도가 높다. 유압펌프는 엔진의 힘으로 가동하게 되지만 파워 스티어링은 사람의 힘으로 작동된다. 유압호스나 오일펌프, 리저버탱크와 같은 부품들을 관리하면 더 높은 성능을 이끌어 낼 수 있다.


하지만 조항력이 많이 필요한 경우 고속에서는 불안정하다. 직진안정감이 불안하기 때문에 유압밸브를 추가하여 시스템을 안정화시키는 개발에 착수했다. 원가를 점감하기 위해서 유압식을 선택했지만 시스템을 위해 결국 투자가 지속되었다.


전자식은 MDPS와 같은 전기모터를 사용하는 방식인데 신차에 대부분 적용되어 있다. 유압장치를 많이 이용하지 않고 엔진의 펌프를 통해 작동시킨다. 이로인해 연비는 상승하고 정비성도 높아져 원가절감에 매우 큰 도움이된다. 

하지만 파워 스티어링처럼 무게가 실린 핸들이 아니기 때문에 조향감이 떨어진다. 저장자체는 MDPS보다 훨씬 좋지만 유압식과의 차이는 좁힐 수 없다. 조향축이나 시스템이 전자식과는 다르기 때문에 괴리감이 생기고 직결감이 떨어져 도요타86이나 혼다 차량에는 MDPS를 사용하게 된다.