개념 한 쪽
조향 시스템의 고장은 주행 안정성과 직결되므로 조향 계통 부품의 기능과 고장 증상을 구분하여 원인을 파악해야 한다. 조향계와 구동계의 부품 기능을 먼저 나누고, 휠 얼라인먼트와 조향기하학 공식으로 기하학적 원인도 확인한다.
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출제기준 단원 「전자제어 조향장치 고장원인 파악」의 공개 문제 3개를 묻는 꼴별로 나누면 이렇습니다.
| 묻는 꼴 | 문제 수 | 무엇을 묻나 |
|---|---|---|
| 조향 특성 용어 정의 | 1 | 조향 시 차체 거동을 나타내는 오버·언더 구분 |
| 조향각 기하학 공식 적용 | 1 | 조향기하학 삼각관계로 α 식을 유도·식별 |
| 휠 얼라인먼트 기능 판단 | 1 | 얼라인먼트의 목적과 축간거리 변경 불가 설명 |
조향휠의 유격과 소음은 주로 조향기어 박스나 링크류의 체결 불량 및 마모에서 기인한다. 요크플러그 풀림, 기어박스 볼트 풀림, 타이로드 엔드 마모 등은 조향 전달 계통의 연결 부위가 느슨하거나 마모되어 유격과 소음이 바로 발생하는 주요 원인이다. 반면 등속조인트는 구동축의 동력 전달 부품으로 조향 유격이나 소음의 직접적 원인과 거리가 멀다.
휠 얼라인먼트는 바퀴의 장착 각도를 조정하여 직진성 확보, 사이드 슬립 방지, 타이어의 이상 마모를 최소화하는 작업이다. 캐스터·캠버·토인 같은 각도는 서로 보는 시점(옆·앞·위)으로 구분하며, 휠 얼라인먼트는 차체의 고정 치수인 축간거리(휠베이스)를 변경하지 못한다. 따라서 얼라인먼트의 목적은 각도 조정이지 차체 치수 변경이 아님을 명확히 한다.
조향기하학은 회전 중심과 킹핀의 위치 등으로부터 조향각과 최소회전반경을 구하는 관계식을 제공한다. 조향각 α는 회전기하 구조에서 sinα = L/(R - r)로 표현되며, 여기서 L은 축간거리, R은 최소회전반경, r은 킹핀과 접지면 사이의 수평 거리이다. 이 식은 회전 중심에서 킹핀까지의 유효 거리를 빗변으로, 축간거리를 높이로 하는 직각삼각형 관계에서 유도된다.
구동방식과 조향 특성도 원인 규명에 도움을 준다. 후륜구동 차량은 구동력이 뒤에서 밀어주는 특성으로 오버스티어(조향각보다 과도한 회전)가 발생하기 쉽다. 전륜구동은 반대로 언더스티어 성향을 보이므로 운전·정비 상황에서 구동방식에 따른 증상 차이를 고려해야 한다.
조향각을 판단할 때는 기하학적 관계를 그림으로 그려 sinα = L/(R - r) 공식을 유도한 뒤 적용한다. 예컨대 축간거리 L과 킹핀 오프셋 r, 목표 회전반경 R이 주어지면 좌변의 sinα 값을 계산하여 α의 대략 크기를 판단한다. 계산 과정은 기하학적 그림을 그려 빗변과 높이를 확인한 뒤 삼각함수로 변환하는 절차를 따른다.
정비 현장에서는 유격과 소음의 원인을 추정할 때 조향 전달 계통의 체결 상태와 마모 점검을 우선하고, 구동계 부품(예: 등속조인트)의 결함은 구동 소음이나 드라이브라인 관련 증상으로 분리 점검한다. 휠 얼라인먼트 문제는 타이어 마모 패턴과 직진성 이상으로 판단한다.
선회시 차체가 조향각도에 비해 지나치게 많이 돌아가는 것을 말하며, 뒷바퀴에 원심력이 작용 하는 현상은?
정답 ② · 선회 시 조향각보다 차체가 과도하게 도는 현상의 명칭을 묻는 문제이다. 오버 스티어링은 조향각에 비해 차체가 지나치게 많이 회전하고 뒷바퀴에 작용하는 원심력 때문에 뒷바퀴가 바깥쪽으로 미끄러지려는 현상이다.
선회 시 차체가 조향각도보다 더 많이 회전하여 뒷바퀴가 미끄러지는 현상을 오버 스티어링이라고 한다.
축거를 L(m), 최소 회전반경을 R(m), 킹핀과 바퀴 접지면과의 거리를 r(m)이라 할 때 조향각 α를 구하는 식은?
정답 ① · 최소회전반경과 조향각의 관계를 나타내는 공식은 삼각함수를 이용하여 유도됩니다. 자동차가 회전할 때의 반경을 R, 축거를 L, 킹핀과 접지면과의 거리를 r이라고 할 때, 바깥쪽 바퀴의 조향각 α에 대한 관계식은 sinα = L / (R - r)이 성립합니다.
조향각 α는 축거 L을 최소회전반경 R에서 킹핀 거리 r을 뺀 값으로 나눈 sin값이다.
휠 얼라인먼트를 점검하여 바르게 유지해야 하는 이유로 틀린 것은?
정답 ② · 휠 얼라인먼트를 유지해야 하는 이유 중 틀린 것을 고르는 문제이다. 휠 얼라인먼트는 캐스터, 캠버, 토인 등 바퀴의 각도 파라미터를 정확히 조정하는 것으로, 직진 안정성 개선, 사이드 슬립 방지, 타이어 이상 마모 최소화 등이 그 목적이다.
휠 얼라인먼트는 타이어 마모, 직진성, 사이드 슬립 등을 개선하지만, 축간 거리(휠베이스)는 차체의 고정 치수이므로 변경되지 않는다.
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