스티어링
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1. 개요
스티어링은 차량, 항공기, 선박 등의 방향을 제어하는 기술을 의미하며, 다양한 종류와 원리가 존재한다.
자동차 스티어링은 운전자가 조향 장치를 통해 앞바퀴의 각도를 조절하여 차량의 방향을 제어하는 시스템으로, 랙 앤 피니언 방식이 널리 사용된다. 파워 스티어링은 운전자가 적은 힘으로 조향할 수 있도록 돕는 기술이며, 4륜 조향은 차량의 기동성과 안정성을 향상시킨다. 전자식 조향 장치는 기계적 부품을 최소화하고 전자 신호로 바퀴를 조향하여 디자인 유연성과 안전성을 높인다. 스티어링 관련 안전 기술로는 충돌 시 운전자 부상을 줄이는 찌그러지는 스티어링 칼럼과 에어백이 있다.
항공기 스티어링은 에일러론, 스포일러론, 러더 등을 사용하여 기체의 방향을 제어하며, 지상에서는 노즈휠, 테일휠 또는 차동 브레이크를 사용한다. 선박은 조타륜을 이용하여 조종하며, 선외기, 선내기, 방위 추력기 등을 사용하기도 한다. 이 외에도 관절식 조향, 후륜 조향, 차동 조향 등 다양한 스티어링 방식이 존재한다.
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| 스티어링 | |
|---|---|
| 지도 정보 | |
| 정의 | |
| 정의 | 차량 및 기타 물체의 운동 방향을 제어하는 것 |
| 원리 | |
| 작동 원리 | 바퀴 방향을 바꾸어 움직이는 방향을 조절하는 것 |
| 제어 방법 | 운전자의 손으로 직접 돌리는 핸들 자동 조향 시스템 |
| 시스템 구성 요소 | |
| 주요 구성 요소 | 핸들 조향 기어 조향 링크 |
| 종류 | |
| 조향 시스템 종류 | 기계식 조향 장치 유압식 조향 장치 전자식 조향 장치 |
| 작동 방식 | |
| 운전자의 조작 | 핸들을 돌려 차량 진행 방향을 제어 |
| 자동 조향 시스템 | 센서와 컴퓨터를 이용하여 스스로 조향 |
| 안전 및 성능 | |
| 안전 장치 | 조향 시스템 고장 방지 장치 조향 잠금 장치 |
| 기술 발전 | |
| 기술 변화 | 조향 시스템의 전자화 조향 보조 장치의 개발 |
| 응용 분야 | |
| 응용 분야 | 자동차 선박 항공기 자전거 |
| 역사 | |
| 초기 조향 | 초기에는 손으로 직접 바퀴 방향 조절 |
| 기술 발전 | 조향 기어의 발명 파워 스티어링의 개발 |
| 기타 | |
| 관련 연구 | 조향 시스템의 안전성 및 성능 향상 연구 |
2. 자동차 스티어링
일반적인 자동차 조향 장치는 운전자가 운전석 앞에 위치한 손으로 조작하는 조향 장치를 사용하여 앞바퀴의 방향을 조절하여 차량의 방향을 제어할 수 있도록 한다. 조향 장치는 조향 기둥에 연결되어 있으며, 이는 운전자가 앞바퀴의 방향을 변경할 수 있도록 하는 로드, 피벗 및 기어와 연결된다. 이 메커니즘에는 조향 장치의 여러 회전을 큰 선형 변위로 변환하는 랙 앤 피니언 메커니즘이 포함될 수 있다. 또는 유량식 볼 서큘레이션 시스템을 사용할 수도 있다. 이 메커니즘은 일반적으로 유압식 또는 전기식 파워 어시스트 방식을 사용할 수 있다.
가변 랙(일반 피니언 사용)의 사용은 1970년대 아서 어니스트 비숍[4]에 의해 발명되어 차량 반응을 개선하고 특히 고속에서 더 편안한 조향을 가능하게 하기 위한 목표를 달성했다. 그는 또한 기어 이빨을 가공할 필요가 없도록 랙을 제조하는 저렴한 프레스 단조 공정을 개발했다.
다른 유형의 차량에서는 때때로 다른 배열이 발견된다. 예를 들어, 틸러 또는 후륜 조향이 있다. 불도저와 탱크와 같은 궤도 차량은 일반적으로 차동 조향을 사용한다. 여기서 클러치와 브레이크를 사용하여 트랙이 다른 속도로 또는 반대 방향으로 움직여 방향을 변경한다.
일반적인 조향 시스템 구성 요소는 다음과 같다.
- 조향 장치
- 조향 기둥
- 조향 박스
- 피트맨 암
- 아이들러 암
- 타이 로드 엔드
- 랙 앤 피니언
- 파워 스티어링 펌프
- 파워 스티어링 오일
- 조향 링크
- 조향 너클
- 볼 조인트
- 조향 댐퍼
자동차의 스티어링은 일반적으로 두 개의 앞바퀴 각도를 바꾸는 방식이다. 그 일반적인 스티어링을 구성하는 메커니즘은 일반적으로 다음과 같은 부분으로 구성된다.
- 스티어링 휠(핸들)
- 스티어링 칼럼
- 스티어링 샤프트
- 스티어링 조인트
- 스티어링 기어
- * 웜・앤드・섹터식 (worm and sector type steering gear. 웜 앤드 섹터라고도 함)
- ** 웜 앤드 섹터 - 스티어링 샤프트 측이 웜기어, 피트맨암 측이 섹터기어(부채꼴 형태의 기어)인 것
- ** 웜 앤드 롤러 - 피트맨암의 섹터기어를 여러 개의 롤러로 바꾼 것
- ** 리서큘레이팅 볼 - 웜기어와 섹터기어 사이를 볼 너트로 한 것
- * 랙 앤 피니언식
- 스티어링 링크 메커니즘
- * 피트맨암
- * 센터 샤프트
- * 킹핀
- * 링크
- * 릴레이 로드
- * 타이로드
- * 너클암
전체 자동차 중 대수 비율은 적지만, 4륜 조향식 모델도 여러 제조사에서 생산되고 있다.
2. 1. 자동차 스티어링의 기본 원리
스티어링의 기본 목적은 바퀴가 원하는 방향을 가리키도록 하는 것이다. 이는 일반적으로 일련의 연결 장치, 로드(rod), 피벗(pivot), 기어에 의해 이루어진다. 조향의 기본 개념 중 하나는 캐스터 각인데, 각 바퀴는 바퀴 앞의 피벗 지점으로 조향되며, 이는 주행 방향으로 조향을 자체 중앙으로 만드는 경향이 있다.
조향 장치와 바퀴를 연결하는 조향 링크는 액커먼 조향 기하학의 변형에 부합하여 회전 시 안쪽 바퀴가 바깥쪽 바퀴보다 작은 반지름의 경로를 따라 이동한다는 사실을 고려한다. 따라서 직선 주행에 적합한 토우 정도는 회전에는 적합하지 않다. 수직면에서 바퀴가 이루는 각도인 캠버 각도 타이어와 마찬가지로 조향 역학에 영향을 미친다.
스티어링 휠 회전은 종종 '''락 투 락'''으로 이동하는 전체 360도 회전 수로 측정된다. 이는 조향 입력 메커니즘이 완전한 오른쪽 회전 정지에서 왼쪽 회전 정지까지 기계적 한계에서 제한될 때이다.
2. 2. 자동차 스티어링의 구성 요소
자동차 스티어링은 스티어링 휠, 스티어링 칼럼, 스티어링 기어, 타이로드, 너클 암 등의 주요 부품으로 구성된다. 스티어링 휠의 회전 운동은 스티어링 기어를 통해 직선 운동으로 변환되어 바퀴의 조향각을 제어한다.대부분의 현대 자동차는 랙 앤 피니언 방식의 조향 장치를 사용한다.[5] 스티어링 휠이 피니언 기어를 회전시키면, 이 기어가 랙을 앞뒤로 움직여 바퀴를 조향하는 방식이다. 이 방식은 운전자가 도로 상태를 더 잘 느끼고 차량을 정밀하게 제어할 수 있게 하는 등, 직접적인 조향 "감각"을 제공하는 장점이 있다.[5] BMW는 1930년대에 이 방식을 채택했으며,[5] 다른 유럽 자동차 제조사들도 이를 따랐다. 미국에서는 1974년 포드 핀토(Ford Pinto)에 처음 적용되었다.[5]
이전에는 웜 앤 섹터 방식과 스크류 앤 너트 방식이 주로 사용되었다. 스크류 앤 너트 방식은 리서큘레이팅 볼 메커니즘으로 개선되어 현재는 주로 트럭과 유틸리티 차량에 사용된다. 스티어링 칼럼이 큰 스크류를 회전시키면, 리서큘레이팅 볼을 통해 너트가 맞물리고, 너트가 기어 섹터를 움직여 피트먼 암을 회전시키는 원리다. 리서큘레이팅 볼은 스크류와 너트 사이의 마찰을 줄여준다.
리서큘레이팅 볼 메커니즘은 더 큰 기계적 이점을 제공하여 크고 무거운 차량에 적합하지만, 중앙에 "데드 스폿"이 존재한다는 단점이 있다. 반면 파워 스티어링의 보편화로 랙 앤 피니언 방식이 경량 차량뿐 아니라 대부분의 승용차에 적용되고 있다.
웜 앤 섹터 방식은 윌리스 MB(Willys MB), 크라이슬러 차량, 포드 팔콘(1960년대) 등에 사용되었으며, 섹터 대신 롤러나 회전 핀을 사용하여 마찰을 줄이기도 했다.
일반적으로 구형 차량은 리서큘레이팅 볼 방식을, 신형 차량은 랙 앤 피니언 방식을 사용하지만, 1950년대 중반 영국 스포츠카나 일부 독일 자동차는 1990년대 초까지 리서큘레이팅 볼 방식을 사용하기도 했다.
이 외에도, 벨크랭크를 이용한 직접 링키지 방식, 케이블 작동식 조향 링크 등이 있지만, 도로 차량에서는 드물게 사용된다.
스티어링은 기본적으로 스티어링 휠의 운동 방향을 바꾸고, 토크를 증대시켜 로드 휠에 전달하는 역할을 한다. 대표적인 스티어링 방식으로 웜앤섹터식, 웜앤롤러식, 리서큘레이티드 볼(볼 너트)식, 캠앤레버식, 랙 앤 피니언식 등이 있다.
2. 3. 파워 스티어링 (Power Steering)
파워 스티어링은 엔진 동력의 일부를 사용하여 운전자가 차량을 조향하는 것을 돕는다. 차량이 무거워지고 전륜구동으로 전환되면서 조향에 필요한 힘이 증가하여, 파워 스티어링 시스템이 개발되었다. 파워 스티어링 시스템에는 유압식과 전기/전자식의 두 가지 유형이 있으며, 유압-전기 하이브리드 시스템도 가능하다.[6]유압식 파워 스티어링(HPS)은 엔진 구동 펌프에서 공급되는 유압을 사용하여 스티어링 휠을 회전시킨다. 반면 전기식 파워 스티어링(EPS)은 전기 모터를 사용하므로, 스티어링 휠이 회전할 때만 보조를 제공하여 더 효율적이다. EPS는 보조량을 차량 종류, 도로 속도, 운전자 선호도에 따라 쉽게 조정할 수 있다는 장점이 있다. 또한 유압식 파워 스티어링 유체 누출 및 폐기로 인한 환경 위험을 제거한다. 엔진 고장 시 유압식 보조는 작동이 멈추지만, 전기적 보조는 유지되므로 안전성 측면에서도 유리하다.[7]
속도 감응형 파워 스티어링 시스템은 저속에서는 조향 보조를 강하게, 고속에서는 약하게 하여 주행 상황에 맞는 최적의 조향감을 제공한다. 이 기능은 1970년 시트로엥 SM(Citroën SM)에 처음 도입되었으며, 중앙 캠에 가해지는 힘을 속도에 따라 조절하는 방식으로 작동했다.[8][9] 현대의 속도 감응형 파워 스티어링 시스템은 차량 속도가 증가함에 따라 기계적 또는 전기적 보조를 줄여 더 직접적인 조향 느낌을 제공하며, 점차 보편화되고 있다.
2. 4. 4륜 조향 (Four-Wheel Steering, 4WS)
4륜 조향(Four-wheel steering, 4WS)은 조향 응답성을 개선하고, 고속 주행 중 차량 안정성을 높이거나, 저속 주행 시 회전 반경을 줄이는 데 사용되는 시스템이다.[10]
능동식 4륜 조향 시스템에서는 운전자가 조향할 때 네 바퀴가 동시에 회전한다. 대부분의 시스템에서 뒷바퀴는 컴퓨터와 액추에이터에 의해 조향되며, 일반적으로 앞바퀴만큼 많이 회전하지 않는다.[10] 제어 장치를 통해 뒷바퀴 조향을 끄거나, 앞바퀴와 독립적으로 뒷바퀴만 조향하는 옵션이 있을 수 있다. 저속(예: 주차)에서는 뒷바퀴가 앞바퀴와 반대로 회전하여 회전 반경이 줄어든다. 이는 대형 트럭, 트랙터, 트레일러가 부착된 차량, 휠베이스가 큰 승용차에 유용하다. 고속에서는 앞바퀴와 뒷바퀴가 모두 동일하게 회전하여 차량이 더 적은 요(yaw)로 위치를 변경하고 횡방향 가속도의 축적이 개선되어 직진 안정성이 향상된다.[10][11]
4륜 조향은 기동성이 중요한 몬스터 트럭에서 가장 널리 사용되었으며, 대형 농업용 차량과 트럭에서도 인기가 있다. 일부 현대 유럽 시외 버스도 버스터미널에서 기동성을 높이고 도로 안정성을 개선하기 위해 4륜 조향을 활용한다. 마쓰다는 1984년 마쓰다 MX-02 컨셉트카에서 저속에서 뒷바퀴가 역방향으로 조향되는 4륜 조향을 자동차에 적용한 선구자였다.[12] 마쓰다는 1988년 마쓰다 626과 MX6에 이 전자식 4륜 조향 시스템을 제공했다. 이 기술을 처음 사용한 랠리 차량은 1988년 파이크스 피크 인터내셔널 힐 클라임에 데뷔한 푸조 405 터보 16이었다.[13]
혼다는 1987년부터 2001년까지 생산된 프렐류드와 혼다 아스콧(1989년~1996년)에 기계식 4륜 조향을 옵션으로 제공했으며, 이후 전자 제어 방식으로 업그레이드했다. 제너럴 모터스는 실버라도/시에라와 서버번/유콘에 델파이의 쿼드라스티어를 제공했으나, 수요 부족으로 2005년 모델 연도 말에 단종했다.[14] 닛산/인피니티는 여러 버전의 HICAS 시스템을 대부분의 라인업에 표준 또는 옵션으로 제공한다.
2000년대 초, 새로운 세대의 4륜 조향 시스템이 시장에 출시되었다. 2001년 BMW는 E65 7 시리즈에 '인테그럴 액티브 스티어링'이라는 4륜 조향 시스템을 옵션으로 장착했으며, 현재 5, 6, 7 시리즈에도 옵션으로 제공된다.[15][16][11] 르노는 2009년에 라구나 GT에 '4컨트롤'[17][18][19]이라는 옵션 4륜 조향 시스템을 도입했으며, 현재 탈리스만,[18] 메간,[17] 에스페이스[19] 차량 라인업에서도 제공된다. 2013년 포르쉐는 911 터보에 표준 장비로 시스템을 도입했다.[20] 2016년부터 파나메라는 옵션 4륜 조향 시스템을 제공해 왔으며,[21] 2014년 아우디 Q7은 옵션 시스템으로 출시되었다.[22] 일본 OEM은 인피니티의 QX70 모델('리어 액티브 스티어링')[23]과 렉서스의 GS와 같이 4륜 조향 시스템을 갖춘 고급 차량을 제공한다.[24] 이탈리아 제조업체는 페라리 F12tdf,[25] 페라리 GTC4루쏘,[26] 람보르기니 아벤타도르 S[27]와 함께 2016년~17년 모델 연도에 이 기술을 출시했다.
많은 현대 자동차는 패시브 후륜 조향 시스템을 갖추고 있다. 많은 차량에서 코너링 시 후륜은 회전의 바깥쪽으로 약간 조향되는 경향이 있는데, 이는 안정성을 저하시킬 수 있다. 패시브 조향 시스템은 회전 시 발생하는 횡력(서스펜션 기하학을 통해)과 부싱을 사용하여 이러한 경향을 수정하고 바퀴를 코너 안쪽으로 약간 조향하여 차량의 안정성을 향상시킨다. 이 효과를 컴플라이언스 언더스티어라고 하며, 이 효과 또는 그 반대 효과는 모든 서스펜션에 존재한다. 컴플라이언스 언더스티어를 달성하는 일반적인 방법은 라이브 리어 액슬에 왓츠 링크를 사용하거나 트위스트 빔 서스펜션에 토 컨트롤 부싱을 사용하는 것이다. 독립 현가 장치에서는 일반적으로 서스펜션 고무 부싱의 강성을 변경하여 달성된다. 핫키스 라이브 액슬, 세미 트레일링 암 IRS 및 후면 트위스트 빔과 같이 일부 서스펜션은 기하학적 구조 때문에 일반적으로 컴플라이언스 오버스티어를 나타내지만, 리프 스프링 또는 트레일링 암의 피벗 지점 수정, 추가 서스펜션 링크 또는 부싱의 복잡한 내부 기하학적 구조를 통해 완화할 수 있다. 패시브 후륜 조향은 오랫동안 사용되어 왔지만 항상 그렇게 인식되지는 않았다.
2. 5. 전자식 조향 장치 (Steer-by-wire)
전자식 조향 장치(Steer-by-wire)는 조향축, 컬럼, 감속 기구 등 기계식 부품을 최대한 제거하고 전자 신호로 바퀴를 조향하는 기술이다. 이러한 시스템은 자동차 내부 디자인 단순화, 엔진룸 공간 활용도 향상, 모듈식 설계 및 설치, 정면 충돌 시 운전자 안전성 향상, 조향 반응 및 느낌의 용이한 조정 등 여러 장점을 제공한다.[29]
2013년 닛산 인피니티 Q50에 처음으로 양산차에 적용되었으며,[29] 이후 인피니티 Q60 쿠페를 비롯한 여러 인피니티 모델에 적용되었다.[30] 2020년대에는 배터리 전기 자동차를 중심으로 전자식 조향 장치 채택이 늘어나고 있다. 카누 라이프스타일 차량,[31] 렉서스 RZ 450e,[32] REE Automotive P7 모듈 기반 차량,[33] 토요타 bZ4X,[30] 테슬라 사이버트럭[34] 등이 대표적인 예이다. 2023년 현재 로터스,[35] 푸조,[36] 메르세데스-벤츠 등도 2020년대 중후반에 전자식 조향 장치를 탑재한 자동차 출시를 계획하고 있다.[37]
2. 6. 스티어링 관련 안전 기술
전통적으로 자동차에는 심한 정면 충돌 시 운전자 부상을 줄이기 위해 찌그러지는 스티어링 칼럼(에너지 흡수형 스티어링 칼럼)이 장착되어 있으며, 에어백도 표준으로 장착된다.[38] 구형 차량에 장착된 찌그러지지 않는 스티어링 칼럼은 정면 충돌 시 운전자를 관통하는 경우가 많았는데, 특히 스티어링 박스 또는 랙이 전륜 차축선 앞, 크럼플 존 앞에 장착된 경우에 그러했다. 이는 크럼플 존이 없는 강성 분리형 차체 프레임을 가진 차량에서 특히 문제였다. 현대식 차량의 스티어링 박스 또는 랙은 전륜 차축 뒤, 전면 크럼플 존 뒤쪽인 전면 벌크헤드에 장착된다.찌그러지는 스티어링 칼럼은 벨라 바레니가 발명했으며, 크럼플 존과 함께 1959년 메르세데스-벤츠 W111 핀테일 모델에 도입되었다. 이 안전 기능은 랄프 네이더의 로비 활동 이후 제너럴 모터스가 생산하는 자동차에 처음으로 등장했으며, 포드는 1968년부터 찌그러지는 스티어링 칼럼을 설치하기 시작했다.[38] 랄프 네이더는 소비자 보호 운동을 통해 자동차 안전에 대한 기업의 책임을 강조하며, 자동차 안전 기술 발전에 크게 기여했다.
아우디는 프로콘-텐이라는 접이식 스티어링 휠과 시트벨트 장력 시스템을 사용했지만, 에어백과 파이로테크닉 시트벨트 프리텐셔너가 도입되면서 단종되었다.
3. 항공기 스티어링
항공기의 항공기 조종 장치는 일반적으로 공중에서 에일러론이나 스포일러론, 또는 둘 다를 사용하여 기체를 기울여 선회한다. 러더를 사용하여 기체를 선회시킬 수도 있지만, 일반적으로 역요를 최소화하기 위해 사용하며, 선회의 직접적인 수단으로 사용되지는 않는다. 지상에서는 항공기가 저속으로 주행할 때는 노즈휠이나 테일휠을 회전시키거나(틸러 또는 러더 페달 사용) 차동 브레이크를 사용하여 조종하며, 고속에서는 러더를 사용한다. 미사일, 비행선, 대형 호버크래프트는 일반적으로 러더, 추력 벡터링 또는 둘 다를 사용하여 조종한다. 소형 스포츠 호버크래프트는 유사한 러더를 가지고 있지만, 주로 조종사가 좌우로 체중을 이동시켜 스커트 아래의 더 강력한 양력을 불균형하게 만들어 조종한다. 제트팩과 비행 플랫폼은 추력 벡터링만으로 조종된다.
헬리콥터 조종 장치는 사이클릭 컨트롤로 주 로터(들)의 추력 벡터를 변경하고, 일반적으로 테일 로터로 제공되는 반토크 컨트롤로 조종한다.
4. 선박 스티어링
선박과 배는 일반적으로 조타륜으로 조종한다. 선박의 크기에 따라 조타륜은 수동으로 작동하거나, 서보 메커니즘 또는 트림 탭이나 서보 탭 시스템을 사용하여 작동할 수 있다. 노젓기는 특정 패들 스트로크를 사용하여 로우보트를 조종하는 데 사용될 수 있다.[42] 선외기를 사용하는 보트는 전체 구동 장치를 회전시켜 조종하며, 선내기가 장착된 보트는 때때로 프로펠러 포드만 회전시켜 조종하기도 한다(예: 볼보 펜타 IPS 구동).[42] 디젤 전기 구동 방식의 현대 선박은 방위 추력기를 사용한다.[42] 노나 패들로 추진되는 보트는 회전 방향과 반대쪽 보트 측면에 더 높은 추진력을 발생시켜 조종한다.[42] 제트 스키는 무게 이동으로 유도된 롤과 워터 제트 추력 벡터링으로 조종한다.
선박의 조타륜은 물이 조타륜 위로 지나갈 때만 선박을 조종할 수 있다. 따라서 선박이 물에 대해 움직이지 않거나 조타륜을 움직일 수 없는 경우, 조타 장치에 반응하지 않으며 ''조종력을 상실했다''고 한다. 물을 통한 선박의 운동은 ''항해''로 알려져 있다. 강에서 운항하는 보트는 조종하기 위해 하류로 이동하는 경우에도 항상 추진력을 유지해야 하며, 조타 장치에 반응하여 보트의 방향을 변경하기 위해 조타륜 표면 위로 충분한 물이 지나가야 한다. 이를 "조종 가능한 속도"를 갖는다고 한다.[42]
5. 기타 스티어링
관절식 조향 장치는 차량을 수직 힌지로 연결된 앞뒤 두 부분으로 나누는 시스템이다. 앞뒤 부분은 유압 실린더로 연결되어 있으며, 이 실린더는 앞뒤 차축과 바퀴를 포함한 두 부분 사이의 각도를 변경하여 차량을 조향한다. 이 시스템은 4륜 조향과 같이 조향암, 킹핀, 타이로드 등을 사용하지 않는다.[28] 수직 힌지가 두 차축의 중간에 위치하는 경우, 앞뒤 차축 모두 같은 경로를 따라 같은 속도로 회전하므로 4륜 구동 차량에서 중앙 차동 기어가 필요하지 않다. 관절식 덤프트럭은 매우 우수한 오프로드 성능을 자랑한다. 세미 트레일러, 로드 트레인, 관절식 버스, 내부 운송 트롤리 열차와 같은 차량-트레일러 조합은 수동 관절식 차량으로 간주될 수 있다.
몇몇 종류의 차량은 후륜 조향만을 사용하는데, 특히 지게차, 카메라 돌리, 초기 페이 로더등이 있다. 자동차에서 후륜 조향은 회전 시 조향 기하학이 변하여 회전 반경이 증가(언더스티어)하는 것이 아니라 감소(오버스티어)하기 때문에 불안정해지는 경향이 있다. 후륜 조향은 좁은 공간에서 높은 기동성이 필요한 지게차와 같은 속도가 느린 차량을 위해 고안되었다. 중량물 운송 또는 기동성 향상을 위해 일부 견인 트레일러에는 전자유압식으로 제어되는 후륜 조향이 장착된다.
차동 조향은 전차나 불도저와 같은 궤도 차량의 주요 조향 방식이다.[39] 일부 자동차에서는 스키드 스티어로 알려진 특정 바퀴 달린 차량에서도 사용된다.
자전거는 핸들바를 돌리고, 자전거와 라이더의 기울기를 통해 조향된다.[41] 핸들바를 돌리면 앞바퀴가 뒷바퀴 원주 평면에 대해 회전한다. 앞바퀴와 지면의 마찰력이 자전거를 조향하는 측면 힘을 제공한다. 자전거 프레임의 기울기는 바퀴의 지면 접촉점을 따라 축과 관련하여 라이더와 자전거 부품의 위치를 이동시킨다. 그런 다음 중력이 자전거를 조향하는 측면 힘을 제공한다.
컴퓨터 용어로서 컴퓨터의 하드웨어에서 PCI 버스에 연결되는 장치의 인터럽트를 자동으로 제어하여 공유하는 기능을 '''IRQ 스티어링'''이라고 한다.
기상 용어로서 고층 대기 흐름의 영향으로 저기압이나 고기압의 진행 방향이 변하는 것을 스티어링이라고 한다.(스티어링-세계대백과사전).
6. 스티어링 관련 용어 (일본어 문서)
아커만 장치, 코너링 포스, 오버스티어, 언더스티어는 자동차의 조향과 관련된 용어이다. 충격흡수식 스티어링 샤프트(콜랩시블 스티어링 샤프트)는 충돌 시 운전자를 보호하기 위한 장치이다. 파워 어시스트/서보(파워 스티어링)는 운전자가 핸들을 조작하는 힘을 보조해주는 장치이다. 틸트 스티어링 컬럼과 텔레스코픽 스티어링 컬럼은 운전자의 체형에 맞게 핸들의 위치를 조절할 수 있게 해준다. 4륜 스티어링 기구(4WS)는 네 바퀴 모두 조향이 가능한 시스템이다. 기어비 가변 스티어링은 주행 상황에 따라 핸들 조작에 대한 바퀴의 회전 각도를 조절하는 기술이다.
컴퓨터 하드웨어에서 PCI 버스에 연결되는 장치의 인터럽트를 자동으로 제어하여 공유하는 기능을 '''IRQ 스티어링'''이라고 한다.
고층 대기 흐름의 영향으로 저기압이나 고기압의 진행 방향이 변하는 것을 스티어링이라고 한다.
7. 스티어링 휠 (일본어 문서)
자동차의 초기에는 레버나 바와 같은 핸들(바 핸들 등)이 사용되었으나, 4륜 자동차에서는 스티어링 휠이 주류가 되었다. 스티어링 휠은 “스티어링 핸들”이나 간단히 “핸들”이라고도 불린다. 1897년의 파나르 르바소가 현대적인 스티어링 휠을 처음으로 장착했다.
현재는 파워 스티어링을 통해 스티어링 휠의 조작을 가볍게 하는 경우가 많다. 파워 스티어링은 유압 또는 전동 모터로 보조하며, 유압식은 엔진으로 구동되는 베인 펌프로 유압을 발생시켜 피스톤을 작동시킨다.
일반적으로 스티어링 휠 중앙부에는 혼 버튼이나 에어백이 장착되어 있다. 스포크 부분에는 카 오디오, 핸즈프리 폰, 자동 변속기나 무단 변속기의 단수 변경 스위치, 어댑티브 크루즈 컨트롤 버튼 등이 장착되기도 한다. 경기용 스티어링 휠에서는 림 부분 윗쪽에 센터 마크가 표시되어 조향각의 기준으로 사용되기도 한다.
스티어링 휠의 크기는 조향력과 조향 각도에 영향을 미치기 때문에, 여러 이유로 사제품으로 교체되기도 한다. 순정품은 엔진 정지 시 등을 고려하여 외경이 큰 경우가 많지만, 빠른 조작이 필요한 차종에서는 소경 스티어링 휠을 장착하기도 한다.
림 부분의 심재는 강철, 알루미늄 합금, 마그네슘 합금을 사용하고, 표면 재질은 우레탄 수지나 폴리프로필렌을 사용한다. 스포츠카, GT카, 고급차 등에서는 림 표면을 나무 또는 가죽으로 감싸기도 한다.
애프터마켓에는 다양한 디자인과 지름, 그립 두께, 표면 재질의 스티어링 휠이 판매되고 있다. 과거에는 튜닝이나 드레스업을 위해 스티어링 휠 교체가 일반적이었으나, 최근에는 에어백과 스위치 내장으로 교체 작업이 어려워지고 있다. 스티어링 휠 교체는 스티어링 보스를 스티어링 샤프트의 스플라인에 끼워 너트로 고정하고, 그 위에 사제 스티어링 휠을 볼트로 장착하는 방법을 사용한다. 스티어링 보스 길이나 스페이서를 통해 운전자 체격에 맞춰 스티어링 림 위치를 조절할 수 있다.
8. 스티어링 관련 규정
유럽 연합, 러시아 및 일본에서는 유엔 유럽 경제 위원회(UNECE) 차량 규정 79가 조향 장치와 관련이 있다.[40] 미국에서는 연방 자동차 안전 기준(Federal Motor Vehicle Safety Standards) 203과 204가 운전자에 대한 조향 장치 충격 보호 및 조향 장치 후방 변위와 관련이 있으며, 연방 규정집(Code of Federal Regulations) 제49편 § 393.209는 조향 휠 시스템과 관련이 있다.[40]
북미에서는 운전자가 조향 휠에서 양손을 떼어도 되는 "핸즈오프(hands-off)" 또는 "핸즈프리(hands-free)" 레벨 2 시스템이 도입되어 법적으로 허용되었다. 제너럴 모터스의 슈퍼 크루즈가 그러한 구현 사례이다. 이러한 설계에서는 운전자가 시각적 주의를 기울이지 않으면 경고가 발생한다.[40]
2023년 5월 기준 유럽에서는 UNECE 규정 79에 따라 조향 보조 시스템이 운전자에게 조향 휠에서 손을 떼지 말라고 촉구해야 한다. 이러한 시스템은 "핸즈온(hands-on)" 시스템으로 알려져 있다. "핸즈온" 보조 주행 시스템을 사용하는 경우, 영국과 유럽의 운전자는 보조가 없는 주행과 마찬가지로 시스템 자체에 의해 조향 휠에 한 손 또는 양손을 계속 대고 있어야 한다. 보조 조향으로 주행할 때 운전자가 조향 휠에서 양손을 떼면 15초 후에 시각적 경고가 발생하고, 15초 후에 청각적 경고가 발생한다. 추가로 30초 후에는 보조 조향이 비활성화된다.[40] 영국에서는 운전자가 항상 차량을 통제해야 하며, 도로 교통법(Highway Code) 규칙 160은 "가능한 한 양손으로 운전대를 잡고 운전해야 한다"고 지시하고 있으며, "(ADAS)를 제조업체의 지침에 따라 사용해야 한다"고 명시하고 있다.[40]
9. 미래 스티어링 기술 전망
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