파워스티어링 오일펌프의 원리

파워스티어링 오일펌프의 원리

  현대 자동차의 조향장치는 운전자가 편안하게 핸들을 조작할 수 있도록 다양한 보조 시스템이 적용되어 있습니다. 그중에서도 파워스티어링 시스템은 조향 시 발생하는 하중을 줄여주는 중요한 역할을 하며, 이 시스템의 핵심 부품 중 하나가 바로 오일펌프입니다.

1. 파워스티어링 시스템의 개요

  파워스티어링은 크게 유압식(HPS: Hydraulic Power Steering), 전동식(EPS: Electric Power Steering), 전동-유압식(EHPS: Electro-Hydraulic Power Steering)으로 구분됩니다. 이 중 유압식에서는 엔진 동력을 이용해 오일펌프를 구동하고, 고압의 유압을 통해 스티어링을 보조합니다.

  오일펌프는 유압식 파워스티어링에서 유체의 압력을 생성하는 장치로, 조향 시 필요한 동력을 제공해 운전자가 힘을 덜 들이고도 방향을 전환할 수 있게 도와줍니다.

파워스티어링 오일 펌프

2. 파워스티어링 오일펌프의 구조

오일펌프는 일반적으로 엔진의 크랭크축에 연결된 벨트를 통해 구동되며, 다음과 같은 주요 부품으로 구성됩니다:

• 펌프 하우징
• 로터(회전자)
• 베인(날개)
• 흡입 포트와 토출 포트
• 조절밸브 및 리턴밸브

 

3. 작동 원리

유압식 오일펌프의 작동은 다음과 같은 단계로 진행됩니다:

1. 엔진이 회전하면 벨트가 펌프 풀리를 돌립니다.
2. 펌프 내부의 로터가 회전하며, 로터 안에 삽입된 베인이 원심력에 의해 펌프 하우징 벽면에 밀착됩니다.
3. 로터와 하우징 사이의 공간이 넓어지며 저압 상태의 오일이 흡입됩니다.
4. 회전이 계속되면 이 공간이 점점 좁아지면서 오일을 압축하게 되고, 고압으로 토출됩니다.
5. 토출 된 고압 오일은 스티어링 기어 쪽으로 공급되어 조향을 도와줍니다.

이 과정에서 오일의 흐름과 압력은 조절 밸브를 통해 제어되며, 조향 시에만 일정량의 유압을 보조하도록 설계되어 효율성을 높입니다.

작동 원리 요약

1. 엔진 회전력 → 풀리 → 샤프트 → 로터로 전달
2. 로터 회전 → 베인 원심력 발생 → 캠 링과의 간극 변화
3. 흡입구에서 오일 유입 → 회전과 압축 → 고압 오일 방출
4. 고압 오일 → 조향기어 → 핸들 조작 보조
5. 사용된 오일은 다시 리저버로 리턴되어 재순환

4. 가장 많이 사용되는 베인형 오일펌프에 대해 알아보자

파워스티어링 오일펌프는 크게 다음과 같은 방식으로 나뉩니다:

① 베인형 오일펌프(Vane Type)

가장 일반적으로 사용되며, 회전 로터에 삽입된 베인이 원심력에 의해 외벽을 따라 움직이며 유체를 압축합니다.

 

 

 

베인형 파워스티어링 오일 펌프

🔧 주요 구성 요소 설명:

1. 풀리(Pulley)
   •   이미지 왼쪽의 검은색 원형 부품입니다.
   •   엔진의 회전력을 벨트를 통해 전달받아 펌프를 작동시키는 역할을 합니다.
2. 샤프트(Shaft)
   •   풀리와 연결되어 있으며, 내부 회전체(로터)를 회전시키는 축입니다.
3. 로터(Rotor)
   •   내부 중앙의 회전하는 회색 원형 부품입니다.
   •   회전하면서 베인을 밀어내고, 오일을 압축합니다.
4. 베인(Vane)
   •   노란색의 판처럼 생긴 부품들이 로터의 홈에 삽입되어 있습니다.
   •   로터가 회전하면 원심력에 의해 바깥으로 밀려나며 오일을 흡입하고 압축합니다.
5. 캠 링(Cam Ring)
   •   로터를 감싸는 고정된 부품으로, 비대칭한 원형입니다.
   •   베인이 따라다니며 내부 공간의 크기가 변화하므로 유체의 압축이 가능합니다.
6. 입구(흡입 포트, Inlet)
   •   아래쪽에서 파란색 화살표로 들어오는 유체 흐름이 표시된 부분입니다.
   •   리저버 탱크에서 유입된 오일이 이 경로로 들어옵니다.
7. 출구(토출 포트, Outlet)
   
   •   압축된 고압 오일이 이 경로를 통해 조향기어로 전달됩니다.
8. 압력 조절 밸브 및 리턴 루트
   •   오른쪽 하단의 노란색 '+' 표시 부근의 부품입니다.
   •   일정 압력을 넘으면 오일이 리턴되어 순환되도록 돕는 안전장치입니다.

그 외적으로 종류로는 로터리, 롤러, 슬리퍼 형 등도 있다.

5. 오일펌프의 유지 관리

오일펌프의 성능은 조향감과 직접 연결되므로 다음 사항들을 점검해야 합니다:

• 파워스티어링 오일의 정기적인 교체
• 벨트 장력 및 마모 상태 점검
• 오일 누유 여부 확인
• 이상 소음 발생 여부 점검

6. 전동식 파워스티어링과의 차이

  전동식 파워스티어링(EPS)은 오일펌프가 존재하지 않고 전기모터로 조향을 보조합니다. 이에 따라 유압 계통의 오일펌프 및 관련 부품이 없어 유지보수가 간편해졌지만, 감각적 조향에서는 일부 운전자들이 HPS를 더 선호하기도 합니다.

오일펌프는 파워스티어링 시스템의 심장이라 할 수 있으며, 운전의 안전성과 편의성을 좌우하는 핵심 부품입니다.

결론

  파워스티어링 오일펌프는 단순히 유체를 압축하여 보내는 역할을 넘어, 운전자의 조향 피로를 줄이고 안정적인 주행을 가능하게 하는 중요한 장치입니다. 정기적인 점검과 유지보수로 오일펌프의 기능을 최적화하면, 오랜 시간 안정적인 조향 성능을 유지할 수 있습니다.