자동차의 기본 구조

스티어링의 구조 및 충전, 점화 계통의 구조

Choi John 2020. 11. 18. 11:15
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스티어링의 구조


스티어링 휠을 조작해서 자동차의 진행 방향을 바꾸는 스티어링 계통은 비교적 구조가 간단하다. 스티어링 휠의 회전력은 조인트가 달린 샤프트를 통해 랙 앤드 피니언(rack and pinion)에서 가로 방향의 움직임으로 변환된다. 타이 로드'를 통해 타이 로드 엔드를 밀거나 당김으로써 앞바퀴의 방향을 바꾼다. 랙 앤드 피니언은 피니언 샤프트에 달린 세로 방향의 기어와 빗처럼 생긴 랙 기어가 맞물리는 단순한 구조다. 파워 스티어링은 엔진의 힘으로 구동된 스티어링 펌프에서 압송되는 액체의 압력을 랙이 이동하는 방향에 가하는데, 이를 통해 운전자는 적은 힘으로도 스티어링 휠을 돌릴 수 있다.
그러나 발명자의 이름을 따 애커먼(Rudolph Ackerman) 링크라고 불리는 장치를 살펴보면 스티어링 계통의 원리가 상당히 교묘하다.는 사실을 알 수 있다. 그림에서 보듯 뒷바퀴의 차축 위에서 연장선이 만나는 사다리꼴의 링크 구조를 앞바퀴에 달아 스티어링 휠을 돌리면, 안쪽의 타이어가 바깥쪽의 타이어보다. 크게 꺾인다. 이를 이용하면 각 타이어의 선회 중심은 일치하며, 자동차는 보다 안정감 있게 달릴 수 있다. 실제 스티어링 시스템은 랙 기어에서 타이 로드 엔드까지가 사다리꼴 링크 기구의 윗변에 해당하며, 타이어는 차축을 지탱하는 암의 받침점을 중심으로 방향을 좌우로 바꾼다.

* 타이 로드/타이 로드 엔드 타이 로드(tie rod)는 앞바퀴의 방향을 바꾸기 위한 로드다. 또 타이 로드 엔드(tie rod end)는 그 힘을 차축 부분에 전달하기 위한 부품이다.


 

애커먼 링크의 개념도. 앞바퀴를 움직이는 링크의 연장선을 뒷바퀴의 차축 위에서 일치시키는 구조다. 선회할 때 안쪽 타이어의 회전각을 더 크게 벌어지게 함으로써 안정된 선회를 가능하게 한다.

 

 

 

랙 앤드 피니언의 개념도, 피니언 샤프트의 선회 운동이 랙 기어의 왕복 운동으로 변환되어 앞바퀴를 움직인다.

 

 

 

파워 스티어링의 구조다. 펌프로 만들어낸스티어링액의 압력을 조향하는 방향으로 가해 운전자가 스티어링 휠을 돌리는 힘을 줄여준다.

 

 



충전·점화 계통의 구조


가솔린 엔진은 휘발유를 원료로 동력을 만들어내는데, 혼합기에 불을 붙이기 위해서는 고압의 전기가 필요할 뿐만 아니라 자동차의 각 부분에 배치된 전기 장비도 전기가 없으면 작동하지 않는다. 그래서 이를 위해 알터네이터(alternator)가 탑재되어 있다. 엔진의 회전이 벨트로 전달되어 알터네이터의 로터를 회전시키면 그 바깥 둘레의 스테이터에는 교류 전기가 발생한다. 그러나 교류 상태로는 충전할 수 없으므로 정류기를 이용해 직류로 정류한다. 또한 엔진이 고회전이 되면 발전 전압이 지나치게 높아지기 때문에 이를 일정한 수준으로 억제하는 IC 레귤레이터를 통해 최적 전압(12~14볼트)으로 제어한 다음 차량 각부의 전기 장비에 송전하거나 배터리를 충전한다. 점화 계통에서는 알터네이터로 만든 전기나 배터리의 전기를 이용해 고압 전류를 만들어 점화 플러그를 발화시키는 역할을 한다. 점화 코일은 1차 코일에 배터리에서 온 전류를 흘린 뒤 차단하면 2차 코일에 높은 전압의 전류가 발생하는 전자 유도 작용을 이용해 고압 전류를 만들어낸다. 구형 엔진의 경우 크랭크 샤프트와 연동하는 디스트리뷰터를 통해 고압 전류가 각 실린더의 점화 플러그로 송전 된다. 스타터는 매우 강력한 전기 모터다. 배터리의 12볼트 전기로 엔진을 회전시킨다.

* 알터네이터 자동차의 발전기, 교류를 발전하는 본체의 일부에 교류를 직류로 정류하는 정류기와 전압을 제어하는 IC 레귤레이터가 장착되어 있다. 이 전체를 알터네이터라고 부른다.


* 교류전력에서 직류전력을 얻기 위해 정류작용에 중점을 두고 만들어진 전기적인 회로소자 또는 장치이며 한 방향으로만 전류를 통과시키는 기능을 가졌다. 대부분의 전원장치에서는 실리콘 다이오드가 사용되며 제어 정류기 응용 부분에서는 사이리스터가 광범위하게 사용된다.

 

 

알터네이터에서 만들어진 전기는 필요한 만큼만 소비되고 나머지는 배터리에 축적된다.

 

 

 

충전된 전기나 배터리의 전기로 고압 전류를 만들어내 점화 플러그를 발화시켜 혼합기에 불을 붙인다.

 




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