랙 앤 피니언 스티어링이란? - 완전한 가이드

랙 앤 피니언 스티어링이란?

랙 앤 피니언 스티어링은 자동차, 소형 트럭 및 SUV에서 가장 일반적인 스티어링 유형이 되었습니다. 실제로는 매우 간단한 메커니즘입니다. 랙 및 피니언 세트는 랙의 각 끝이 튜브에서 돌출된 금속 튜브로 둘러싸여 있습니다. 랙의 양쪽 끝에는 타이 로드(tie rod)라는 로드가 부착되어 있습니다.

피니언 기어는 스티어링 샤프트에 부착됩니다. 핸들을 돌리면 기어가 회전하여 랙을 움직입니다. 랙의 각 끝에 있는 타이 로드는 스핀들의 스티어링 암에 연결됩니다(위의 다이어그램 참조).

랙 앤 피니언 기어 세트는 다음 두 가지 기능을 수행합니다.

▷ 스티어링 휠의 회전 운동을 바퀴를 돌리는 데 필요한 직선 운동으로 변환합니다.
▷ 기어 감속을 제공하여 바퀴를 더 쉽게 돌릴 수 있습니다.

대부분의 자동차에서 바퀴가 잠금에서 잠금으로(왼쪽에서 오른쪽으로) 회전하려면 핸들을 3~4바퀴 완전히 돌립니다.

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랙 앤 피니언 스티어링은 어떻게 작동합니까?

랙 및 피니언 스티어링은 기어 시스템을 사용하여 스티어링 휠의 원형 운동을 바퀴를 돌리는 데 필요한 선형 운동으로 변환하여 작동합니다. 피니언 기어는 스티어링 샤프트에 연결되어 스티어링 휠이 회전할 때 기어가 회전하고 랙을 움직입니다.

또한 기어 감속을 제공하므로 바퀴를 더 쉽게 돌릴 수 있습니다.

랙의 각 끝이 튜브에서 돌출되고 축 로드에 연결된 금속 튜브에 랙 및 피니언 기어 세트를 둘러싸서 작동합니다. 피니언은 스티어링 샤프트에 부착되어 스티어링 휠을 돌리면 기어가 회전하고 랙이 움직입니다. 랙의 각 끝단에 있는 축 방향 로드는 스핀들에 부착된 타이 로드 끝단에 연결됩니다.

랙 및 피니언 기어 세트에는 두 가지 주요 기능이 있습니다.

▷ 스티어링 휠의 회전 운동을 차량의 바퀴가 회전하는 데 필요한 직선 운동으로 변환
▷ 스티어링 휠이 휠을 쉽게 돌릴 수 있도록 하는 기어 감소

 

랙 및 피니언 조향 비율

조향비는 스티어링 휠이 회전하는 거리와 바퀴가 회전하는 정도의 비율로 정의됩니다. 예를 들어, 스티어링 휠을 360도 회전하여 자동차의 바퀴가 20도 회전하는 경우 해당 자동차의 스티어링 비율은 18:1(360을 20으로 나눈 값)입니다.

더 높은 조향비는 휠을 돌리기 위해 더 많은 핸들을 돌려야 합니다. 더 낮은 조향 비율은 더 반응적인 조향을 나타내므로 바람직합니다.

경량 스포츠카는 대형차 및 트럭에 비해 조향비가 낮은 경향이 있습니다. 파워 스티어링 덕분에 모든 소비자 차량의 스티어링 비율이 향상되었습니다.

랙 및 피니언 조향 시스템에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.

이륙 종료
▷ 타이 로드는 내부 축 방향 로드를 통해 스티어링 랙의 끝에 부착됩니다.
센터 이륙
▷ 볼트는 타이 로드를 스티어링 랙의 중앙에 부착합니다.

 

랙앤피니언 파워스티어링이란?

랙 앤 피니언 스티어링은 기어 세트를 사용하여 스티어링 휠의 원형 운동을 휠을 돌리는 데 필요한 선형 운동으로 변환합니다. 피니언 기어는 스티어링 샤프트에 부착되어 스티어링 휠을 돌리면 기어가 회전하여 랙을 움직입니다.

랙 앤 피니언 시스템이 파워 스티어링 시스템에 연결되면 디자인이 약간 바뀝니다. 중앙에 피스톤이 있는 실린더가 랙에 삽입됩니다. 피스톤의 양쪽에 액체가 있습니다. 피스톤 한쪽의 유체에 압력이 가해지면 피스톤이 강제로 움직여 랙을 회전시키고 조향을 보조합니다.

파워 스티어링 차량은 랙 및 피니언 디자인이 약간 다릅니다. 파워 랙 측면에는 좌우 회전 기능과 동시에 압력 및 리턴 라인의 역할을 하는 두 개의 스틸 튜브가 있습니다.

두 개의 유체 포트가 있는 피스톤이 포함된 실린더가 랙에 연결됩니다. 고압 유체가 피스톤을 움직여 랙을 움직입니다. 전기 시스템은 전기 펌프를 사용합니다.

 

랙 및 피니언의 적용

2개의 랙과 1개의 피니언이 있는 랙 및 피니언이 액추에이터에 사용됩니다. 한 예로 파이프라인 운송에서 밸브를 제어하는 ​​데 사용할 수 있는 공압식 랙 및 피니언 액추에이터가 있습니다. 오른쪽 그림의 액츄에이터는 대형 수도관의 밸브를 제어하는 ​​데 사용됩니다.

다음은 렉 앤 피니언의 몇 가지 추가 응용 프로그램입니다.

자동차 조향
많은 종류의 차량에서 차륜에 부착된 조향축은 작은 피니언에 연결됩니다. 휠이 회전하면 기어가 회전하고 랙 및 피니언 기어 세트가 회전 운동을 선형 운동으로 변환합니다. 여기에서 랙 끝에 있는 타이 로드가 스티어링 암에 연결되어 선형 움직임이 올바른 방향으로 전달되도록 합니다.

철도
기차와 기타 기관차가 가파른 경사를 올라야 할 때 문제가 자주 발생합니다. 그러나 랙과 피니언이 여기에서 도움이 될 수 있습니다. 랙은 언덕을 따라 배치되고 피니언은 장비를 언덕 위로 추진하는 데 필요한 힘을 제공합니다.

계단 리프트
거의 모든 계단 리프트에는 랙 및 피니언 기어가 포함되어 있으며 기어 휠은 위와 유사한 방식으로 위쪽으로 이동할 수 있습니다.

액츄에이터 액츄에이터는 파이프라인 운송 시스템과 같은 다양한 구성 요소를 움직이는 기계입니다. 이러한 시스템에서 랙 및 피니언 기어는 시스템이 기본 기능에 필요한 밸브를 제어하는 ​​데 도움이 됩니다.

 

일반적인 랙 및 피니언 조향 문제

1. 매우 꽉 조이는 핸들
오늘날의 랙 및 피니언 스티어링 시스템은 스티어링 휠을 쉽고 빠르게 조작할 수 있도록 유압을 사용하는 파워 스티어링으로 지원됩니다. 스티어링 휠이 평소보다 단단하게 느껴지거나 돌리기 어렵다면 일반적으로 랙이나 변속기에서 더 많은 열이 발생하거나 파워 스티어링의 유압이 감소하기 때문입니다.
어느 쪽이든 고칠 수 없는 문제이므로 가능한 한 빨리 정비사에게 점검을 받아야 합니다. 때로는 파워 스티어링 액을 더 추가하거나 이 문제를 해결하고 스티어링 랙의 수명을 연장할 수 있는 약간의 조정만큼 간단합니다.

2. 파워 스티어링 액 누출
위에서 언급한 바와 같이 때로는 조향이 빡빡한 것이 낮은 파워 스티어링 유체로 표시됩니다. 그러나 스티어링 박스는 유압식으로 구동되기 때문에 시스템 어딘가에 누출이 없는 한 유체 레벨이 감소하지 않습니다.
파워 스티어링 오일이 누출되기 시작하면 피팅이 헐거워지거나 씰이 파손되거나 기타 기계적 문제로 인해 누출이 발생하여 가능한 한 빨리 수정해야 합니다. 그렇지 않으면 랙이나 기어박스에 과도한 열이 발생하고 기어 및 기타 구성 요소가 파손되어 충돌이 발생할 수 있습니다.
누출되는 조향 유체는 냄새(일반적으로 오일 타는 냄새)로 다른 유체와 구별할 수 있습니다. 또한 일반적으로 색상이 빨간색 또는 분홍색이며 엔진 뒤쪽에서 물방울이 떨어집니다. 차 아래에서 이러한 유형의 유체를 발견하면 누출이 추가 손상을 일으키기 전에 가능한 한 빨리 정비사에게 연락하여 누출을 조사하고 수리하십시오.

3. 조향 시 가는 소음
불량하거나 결함이 있는 기어박스는 일반적으로 윤활 및 유지 관리 부족으로 인해 발생합니다. 과도한 열은 금속 대 금속 접촉을 생성하므로 왼쪽이나 오른쪽으로 돌릴 때 큰 연마 소음이 발생합니다. 진입로로 운전하는 것과 같이 회전하면서 동시에 요철을 치면 이 소리를 실제로 알 수 있습니다.
왼쪽이나 오른쪽으로 조향하는 동안 이 크런치를 발견하면 정비사에게 연락하여 조향 장치를 신속하게 진단하고 필요한 경우 교체할 수 있도록 하십시오.

4. 타는 기름 냄새
손상된 랙이나 기어박스에 대한 덜 일반적인 경고 신호는 타는 기름 냄새입니다. 파워스티어링 액 자체에서 타는 기름 냄새가 나기 때문에 스티어링 기어가 뜨거울 때 타는 기름 냄새가 강하다.
이런 일이 발생하면 즉시 차량을 멈추고 안전한 주차 공간을 찾은 다음 가능한 한 빨리 정비사를 부르십시오. 스티어링 기어가 과열된 상태에서 계속 주행하면 화재 및 치명적인 손상이 발생할 수 있습니다.

 

 

랙 및 피니언 누출을 수리하는 방법?

랙 및 피니언 누출은 정비사라도 씰을 수리하기 어렵기 때문에 수리하는 데 비용이 많이 듭니다. 대부분의 누출은 시스템이 올바르게 작동하도록 전체 랙 및 피니언 시스템을 교체하여 해결됩니다. 대안은 "파워 스티어링 스톱 리크" 제품입니다.

랙 및 피니언 누출은 답답하고 수리공이 수리에 많은 비용을 청구하는 이유를 이해하기 어려울 수 있습니다. 랙 및 피니언 조향 시스템은 스포츠카 및 지면에 가깝거나 차량 전방 공간이 거의 없는 기타 차량에 자주 사용됩니다.

이러한 시스템은 비교적 컴팩트한 시스템이고 대부분의 트럭의 스티어링 기어 시스템과 같은 복잡한 연결이 필요하지 않기 때문에 이러한 상황에서 더 일반적으로 사용됩니다.

 

랙 및 피니언이 실패하면 어떻게 될까?

랙과 피니언이 떨어지면 어떻게 되는지 아는 것이 중요합니다. 피니언이 고장나려고 하면 조향이 매우 어려울 수 있습니다. 그러나 랙이나 피니언이 고장나면 스티어링을 완전히 제어할 수 없게 됩니다.

차량의 파워 스티어링 시스템은 파워 스티어링 펌프를 사용하여 파워 스티어링 유체를 가압하고 랙 및 피니언으로 전달하기 때문에 랙 또는 피니언이 떨어지는 것은 매우 위험합니다.

이 고압 유체는 핸들을 돌릴 때 랙이 움직이도록 도와주므로 차량이 천천히 움직이거나 차량이 정지할 때 휠을 돌리는 것이 그리 어렵지 않습니다. 모든 고압 유압 시스템과 마찬가지로 랙 및 피니언과 함께 사용되는 파워 스티어링 시스템은 누출될 수 있습니다.

 

랙 및 피니언 누출은 어떻게 발생합니까?

파워 스티어링 시스템의 호스 또는 라인 중 하나가 조인트에서 또는 유연한 고무 부분의 균열로 인해 누출되기 시작했을 수 있습니다. 그러나 파워 스티어링 시스템에서 랙과 피니언의 씰 중 하나에서 누출이 발생할 가능성이 더 큽니다.

스티어링 칼럼이 랙 어셈블리에 들어가는 씰과 각 타이 로드가 부착되는 씰이 있습니다. 이러한 각 씰에는 고압 파워 스티어링 유체가 들어 있어야 하며 스티어링 칼럼이 회전하고 타이 로드도 움직일 수 있습니다. 시간이 지남에 따라 이러한 씰이 건조, 수축, 균열 또는 느슨해져서 누출이 발생할 수 있습니다.

 

랙 및 피니언 누출을 찾는 방법은?

랙 누출을 찾기 위해 이 세 가지 씰을 비교적 쉽게 확인할 수 있습니다. 유일한 어려운 부분은 차량 아래에 설치하는 것입니다. 그러나 접근하기 쉬운 경사로나 잭이 있는 경우 차량이 아래로 기어가기 전에 안전한지 확인하십시오! 랙과 피니언은 차량의 가장 낮은 구성 요소 중 하나여야 하며 엔진 오일 팬 바로 아래에 있을 것입니다.

 

랙 및 피니언 누출을 해결하는 방법?

대부분의 누출은 시스템이 올바르게 작동하도록 전체 랙 및 피니언 시스템을 교체하여 해결됩니다.

대안은 "파워 스티어링 스톱 리크" 제품입니다. 이것들은 좋은 해결책처럼 보일 수 있지만 일시적인 수정 사항일 뿐이며 다음 파워 스티어링 플러시 때까지 파워 스티어링 시스템에 남아 있습니다.

 

파워 스티어링 랙과 피니언을 교체하는 방법?

▷ 바퀴를 직진 위치에 놓습니다. 스티어링 휠은 중앙 위치에 있어야 합니다. 점화 장치에서 키를 뽑고 스티어링 휠이 잠겨 있는지 확인하십시오. 랙을 제거하는 동안 핸들이 돌아가는 것을 원하지 않습니다. 그렇게 하면 스티어링 휠의 나선형 케이블이 풀리고 무용지물이 될 수 있습니다.
▷ 모든 휠 러그 너트를 풉니 다.
▷ 승인된 잭 스탠드로 차량을 들어올리고 지지하십시오.
▷ 양쪽 앞바퀴를 제거합니다.
▷ 스티어링 샤프트 커플러 외부 씰을 제거하고 스티어링 샤프트 커플러 어셈블리의 상부 핀치 볼트를 풉니다.
▷ 외부 타이 로드 끝을 분리합니다. 떼어내기 위해 특수 타이 로드 엔드 풀러를 사용해야 할 수도 있습니다. 지역 렌탈샵에서 렌탈하시면 됩니다. 대부분의 경우 타이 로드 마운트의 끝에 BFH로 날카로운 랩을 하면 충격이 가해져 느슨해집니다. 타이로드 끝단 자체를 치지 마십시오.
▷ 랙 장착 볼트, 라인 및 스티어링 커플링에 접근하는 데 필요한 모든 부품을 제거합니다.
▷ 접근성에 따라 이 시점에서 파워 스티어링 랙 장착 볼트를 제거하거나 파워 스티어링 고압 및 리턴 라인을 깨뜨릴 수 있습니다. 랙의 볼트를 풀고 약간 움직인 후에는 파워 스티어링 라인 피팅에서 스윙할 렌치를 얻는 것이 더 쉬울 수 있습니다. 또한 새 랙이 제자리에 볼트로 고정되기 전에 라인을 다시 부착하는 것이 더 쉬울 수 있습니다.
▷ 배수 팬을 차량 아래에 놓고 파워 스티어링 랙에서 유압 파워 스티어링 압력 호스와 파워 스티어링 리턴 호스를 제거합니다.
▷ 이제 재미있는 부분이 나옵니다. 바퀴 구멍 구멍 중 하나를 통해 비틀고 돌리고 흔들립니다. 특정 단어는 랙을 끌어내는 데 필요하고 작은 귀가 들을 수 있는 단어가 아니기 때문에 아이들이 집에 있는지 확인하십시오.
▷ 새 랙에 새 타이 로드 끝이 있는 경우 이전 랙과 타이 로드 어셈블리의 전체 길이를 측정합니다. 나사산의 타이 로드 끝을 비틀어서 새 어셈블리의 전체 길이를 동일한 치수로 설정합니다. 이 작업을 수행하면서 랙을 중앙에 유지하고 왼쪽과 오른쪽 로드 끝 사이의 겹침 차이를 분할합니다. 그렇지 않으면 완료되었을 때 스티어링 휠이 중심에서 벗어납니다.
▷ 기존 타이 로드 엔드를 재사용하는 경우 잠금 너트를 풀어 풉니다. 타이 로드 끝을 제거하는 데 몇 번 완전히 회전하는지 세십시오. 새 랙의 중앙에 타이 로드를 설치하고 새 랙에서 같은 횟수만큼 끝냅니다. 다시 전체 길이를 확인하고 차이를 나눕니다.
▷ 새 랙을 꺼낼 때 사용한 것과 같은 단어를 사용하여 새 랙을 설치합니다.
▷ 필요한 경우 새 "O" 링을 사용하여 파워 스티어링 라인을 다시 연결합니다. 일반적으로 고압 라인은 약간 더 큰 "O"링을 사용하므로 서로 섞이지 않도록주의하십시오.
▷ 스티어링 샤프트 커플러 어셈블리를 다시 연결하고 랙을 제자리에 다시 볼트로 고정합니다.
▷ 타이 로드 끝을 스티어링 너클에 다시 부착합니다. 성곽 너트에 새 코터 핀을 사용하십시오. 오래된 코터 핀을 재사용하지 마십시오.
▷ 바퀴를 다시 끼우고 러그 너트를 사양에 맞게 조입니다.
▷ 파워 스티어링 펌프에서 리턴 라인을 제거하고 끝을 버킷에 넣습니다.
▷ 파워 스티어링 펌프를 채우고 깨끗한 유체가 리턴 호스에서 나올 때까지 엔진을 시동하십시오. 새 랙을 보호하기 위해 반환 라인에 인라인 필터를 설치할 수 있습니다. 나는 이 목적으로 연료 필터를 사용한 사람들을 알고 있습니다.
▷ 토인 조정을 사양으로 재설정하기 위해 프런트 엔드가 정렬되어 있습니까? 그렇지 않으면 차량이 제대로 처리되지 않고 타이어가 빨리 마모됩니까?