수동식파워조향장치 / 수동스티어링기어박스
 개요 | |
| 조향기어는 조향휠의 움직임을 감속하고 운동방향을 바꾸어 링크 기구에 전달하는 것으로서 기어에 의해 감속되는 비율을 조향기어비라 한다. 종류에는 웜 섹터형, 웜 섹터 롤러형, 볼 너트형, 캠 레버형, 래크와 피니언형, 스크루 너트형, 스크루 볼형 등이 있으며 현재 주로 사용되고 있는 형식은 볼 너트 형식과 래크와 피니언 형식입니다. 특히 MANUAL STEERING GEAR는 순수 운전자의 HANDLE 회전력에 의해 동력을 전달 받으므로 PINION과 RACK에 걸리는 부하가 유압 ASSIST 방식인 POWER STEERING GEAR 보다 훨씬 크므로 소재 및 GEAR DESIGN 분야에 전문적인 지식이 요구 된다. 조향기어는 조향휠 조작이 경쾌하고 앞바퀴가 노면으로부터 충격을 받았을 때 조향휠에 미치지 않아야 하므로 조향휠과 바퀴간의 운동전달 가능 여부에 따라 조향기어비를 3가지로 분류한다. | |
 비가역식 | |
| 조향휠에 의하여 바퀴는 움직일 수 있으나 그 역으로 움직이지는 않는 방식으로 바퀴의 충격이 조향휠에 전달되지 않아 험로 주행시에 조향휠을 놓치는 일이 없다. 그러나 조향장치의 각 부가 마모되기 쉽고 앞 바퀴의 복원성을 이용할 수 없다는 단점이 있다. | |
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가역식 | |
| 비가역식과 반대로 바퀴의 움직임이 조향휠에 전달되고 조향휠로도 바퀴가 쉽게 움직 이는 방식이다. 주행 중 조향휠을 쉽게 빼앗길 수 있는 단점이 있으나 각 부의 마모가 적고 앞바퀴의 복원성을 충분히 이용할 수 있어 많이 사용된다. | |
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반 가역식 | |
| 가역식과 비가역식의 중간 형태이다. 일반적으로 비가역식은 중량이 무거운 차량이나 험로 주행에 적합한 차량에 많이 사용되며 경차일수록 가역식이 이용된다. | |
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구성 | |
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조향기어의 종류 | |
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| 1. 웜섹터형(worm sector type) | |
 웜 섹터형은 조향기어의 가장 기본적인 형식이며 우측의 그림과 같은 구조에 조향축의 아래쪽 끝에 있는 섹터를 이용한 비가역식 기어 장치이다. 핸들을 돌려 웜을 회전시키면 섹터기어와 섹터축이 회전하고 섹터축에 고정되어 있는 피트먼암(pitman arm)의 원호운동에 의해 조향기어를 움직여 조향을 한다. | |
| 2. 웜섹터 롤러형(worm sector roller type) | |
| 이 형식은 아래 그림과 같이 웜섹터형의 섹터 대신에 볼 베어링으로 된 롤러(roller)를 섹터축에 결합하여 이 사이의 미끄럼 접촉을 구름 접촉으로 바꾸어서 마찰을 적게 한 것이며 일반적으로 롤러의 산수는 1~3개로 된 것을 사용한다. 웜은 조향축과 일체로 되어있거나 단단하게 끼워져있고 웜의 양쪽 끝 부분에는 볼 베어링 또는 테이퍼 롤러 베어링을 설치하여 웜을 지지하며 축 방향의 힘을 가볍게 하고 있다. | |
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| 3. 볼 너트형(recirculating ball type) | |
| 볼너트형 조향기어는 핸들의 조작이 가볍고 큰 하중에 견디며 마모도 적은 것이 특징이어서 현재 가장 많이 사용되는 형식이며 아래 그림과 같이 나사와 너트 사이에 여러 개의 볼을 넣어서 훰의 회전을 볼의 구름 접촉으로 너트에 전달시키는 구조로 되어 있다. 조향축이 돌면 볼은 굴러서 나사홈의 내부를 이동하여 너트의 끝에서 바깥으로 나간 다음 내부를 이동하여 너트의 끝에서 바깥으로 나간 다음 안내 튜브를 지나 다시 아사 홈으로 되돌아 간다. | |
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| 4. 가변 기어비형(variable ratio type) | |
 가변 기어비형 조향기어는 볼 너트형 조향기어의 일종으로 자동차가 직진할 때는 기어비가 적고 핸들을 돌렸을 때는 기어비가 커지도록 만든 것이다. 특징으로는첫째 직진 시에는 기어비가 적기 때문에 핸들을 돌리기가 좋고 또 구조상으로 직진할 때는 백래쉬가 없기때문에 민감하게 작동한다. 둘째 주차 때나 차고에 넣을 때와 같이 핸들을 완전히 돌릴 때는 기어비가 커지기 때문에 핸들 조작이 가벼워 진다. 구조는 아래 그림과 같이 섹터 기어의 가운데 부분의 이와 바깥쪽 이음 피치 반지름이 다르며 가운데 부분의 피치 반지름이 적게 만들어졌다. | |
| 5. 랙 & 피니온형(rack and pinion type) | |
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| 이 형식은 조향핸들의 회전운동을 래크를 통해 직선운동으로 바꾸어 조향하도록 되어 있으며 조향축 아랫부분에 피니언이 래크와 결합되어 있으며 래크는 피니언의 회전운동에 따라 조향기어박스내에서 좌우포 직선운동을 하여 그 양끝의 타이로드를 거쳐 좌우의 너클암을 이동시켜 조향합니다. 이 형식의 구조는 우측그림과 같으며 볼조인트의 수가 다른 형식에 비해 적기 때문에 소형이고 가벼운 장점이 있다. 현재 승용차량에 가장 많이 사용되는 방식이다. | |
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원리 | |
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RACK & PINION TYPE STEERING GEAR | |
| RACK & PINION TYPE STEERING GEAR는 오늘날 승용차 및 소형차들의 대표적인 조향 장치이다. 이것은 간단하고 보다 직접적인 동력 전달이며 직선적인 기계운동 SYSTEM이다. 아래 그림에서 보듯이 HANDLE(STEERING WHEEL)과 STEERING SHAFT가 회전할 때 PINION이 회전하고 PINION과 물려있는 RACK GEAR는 좌우로 직선운동을 한다. 이 운동이 TIE ROD를 밀어주고 또한 당겨줌으로서 바퀴의 축에 전달되면서 바퀴(TIRE)가 회전하며 차의 진행 방향을 바꾸어 주는 것이다. PINION은 회전을 원활하게 하기 위하여 두 개의 BEARING에 의해 지지되며 RACK의 직선 운동의 GUIDE 역할을 하기 위한 SUPPORT YOKE와 RACK BUSH가 있다. SUPPORT YOKE는 치합을 항시 일정한 힘으로 밀어 주고자 YOKE SPRING에 의해 지지되며 YOKE SPRING은 YOKE PLUG와 LOCK NUT에 의해 지지된다. TIE ROD는 RACK과 TIRE를 연결하는 매개체로서 한쪽 끝은 BALL의 형태로 BALL HOUSING에 조립되어 TIRE의 요동(BUMP와 REBOUND)을 흡수하게 된다. 또한 TOE 조정시 TIE ROD를 회전시켜 TIRE의 각도를 조정케 하는 기능을 가지고 있다. 다른 한쪽은 TIE ROD END로서 TIRE에 연결되어 있다. 그 외 주요 부품으로서는 내부에 이물질 및 수분 침투를 방지하고자 BELLOWS로 내외부를 차단해주며 GEAR BOX를 차체에 고정해 주는 MOUNTING부가 있다. | |
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| [Manual Rackk and Pinion System 구조] |
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