자동차의 핸들을 돌릴 때 어떤 일이 일어나는지 궁금하십니까? 일반적으로 예를 들어 재순환 볼이나 전력과 같은 조향 장치에는 여러 유형이 있습니다. 랙 앤 피니언은 이전에 들어본 적이 있는 조향 시스템이기도 합니다.
랙 앤 피니언 조향 시스템은 피니언(원형 기어)과 랙(선형 기어)으로 구성됩니다. 시스템은 회전 운동을 선형 운동으로 변환합니다. 대형 트럭, SUV 및 기타 대형 차량에서 볼 수 있는 재순환 볼 스티어링과 달리 대부분의 자동차, 소형 트럭 및 SUV에는 랙 및 피니언 스티어링 시스템이 있습니다.
랙 앤 피니언 스티어링은 미국 자동차 역사에서 비교적 새로운 기술이지만 새로운 개념은 아닙니다. 최초의 랙 및 피니언 기어박스는 1930년대에 BMW에 의해 개발되었지만 1951년 MG까지 미국에서 판매되지 않았으며 1974년 포드 머스탱 II 및 핀토까지 미국 모델 생산에 사용되지 않았습니다. AMC는 1975년부터 Pacers에 랙과 피니언을 사용했지만 GM과 Chrysler는 1980년대 초반 X-body와 K-Cars까지 이를 사용하지 않았습니다.
미국의 제조업체는 랙과 피니언을 논리적으로 보았습니다. 유럽과 아시아의 자동차 제조사들이 다년간 사용해 왔으며, 순환 볼 스티어링 기어박스보다 디자인이 단순하여 제조 비용이 저렴했습니다. 랙 앤 피니언 스티어링은 기존 기어박스보다 훨씬 가볍기 때문에 연비가 더 좋습니다. 아이들러 암, 센터 링크, 타이 로드 슬리브 및 피트맨 암은 랙 및 피니언 설계에 필요하지 않습니다. 이것은 체중 감량 이점 외에도. 랙 및 피니언은 가로 구동계에 가깝게 장착할 수 있기 때문에 전륜 구동 시스템에 훨씬 쉽게 통합할 수 있습니다. 기어 박스 비율은 핸들링 및 옵션 패키지뿐만 아니라 각 휠베이스에 맞게 조정할 수도 있습니다. 또한 랙 및 피니언 기어박스는 운전자에게 스티어링 휠에서 더 단단한 느낌을 제공하여 전반적인 핸들링을 향상시킵니다.
랙앤피니언 시스템은 조향차와 소형트럭 뿐만 아니라 다양한 용도로 사용됩니다. 랙 및 피니언 시스템은 급경사를 오르내리는 열차를 보조하는 데 사용될 뿐만 아니라 특히 눈과 얼음이 많은 조건에서 더 나은 브레이크 제어를 제공합니다. 그들은 대부분의 계단 리프트의 표준 기능입니다. 랙 및 피니언 메커니즘은 종종 유압 또는 전기 에너지로 구동됩니다.
Arthur Ernest Bishop은 1970년대에 가변 랙을 발명했습니다. 그의 가변 랙은 표준 피니언과 결합할 때 차량 핸들링을 개선하는 데 사용되었습니다.
잠금에서 잠금으로 이동하려면 대부분의 자동차가 핸들을 3~4바퀴 완전히 돌려야 합니다(맨 오른쪽에서 맨 왼쪽으로). 스티어링 비율은 휠이 일정량 회전하기 위해 스티어링 휠을 얼마나 많이 돌려야 하는지를 나타냅니다. 비율이 높을수록 휠을 일정량 돌리기 위해 핸들을 더 많이 돌려야 함을 나타내고 비율이 낮을수록 핸들이 더 빨리 반응함을 나타냅니다.
가변 비율 스티어링은 일부 차량에서 사용됩니다. 이 랙 및 피니언 조향 시스템의 중심은 끝 부분과 cm당 톱니 수(톱니 간격)가 다릅니다. 그 결과 핸들을 잠금 방향으로 돌렸을 때 핸들이 중앙에 가까울 때보다 더 민감하게 반응하여 차량의 기동성을 높였습니다.
랙 및 피니언 스티어링 시스템에는 두 가지 주요 유형이 있습니다.
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랙 앤 피니언 스티어링은 스티어링 휠의 원형 운동을 기어 시스템을 통해 휠을 돌리는 데 필요한 선형 운동으로 변환하여 작동합니다. 기어 세트는 금속 튜브에 들어 있습니다. 튜브의 양쪽 끝에는 랙을 축 방향 로드에 부착할 수 있는 구멍이 있습니다. 피니언 기어는 스티어링 샤프트에 연결되어 스티어링 휠을 돌리면 기어가 회전하여 랙을 움직입니다. 축 방향 로드는 스핀들에 부착된 타이 로드 엔드에 연결됩니다.
랙 및 피니언 기어 세트는 두 가지 용도로 사용됩니다.
랙과 피니언은 기본적으로 기어 메커니즘이므로 시간이 지나면 마모되고 고장날 것입니다. 자동차의 거의 모든 다른 구성 요소와 마찬가지로. 다음은 유지 관리 팁에서 주의해야 한다고 생각하는 징후입니다.
핸들을 조작할 때 스티어링 휠이 "팽팽한" 느낌이 들 것입니다. 즉, 핸들을 돌릴 때 앞바퀴가 돌아가는 것을 느낄 수 있습니다. 랙과 피니언에 문제가 있으면 스티어링 휠이 헐거워지기 시작하거나 스티어링 휠에 과도한 유격이 있음을 알 수 있습니다. 바퀴를 돌릴 때 차가 느리게 반응하는 것처럼 느껴질 때가 종종 있습니다. 또한 자동차를 제어하기가 더 어려워지고 고속으로 방황할 수 있습니다.
어느 시점에서 당신은 감각이 둔한 곳을 느낄 수도 있습니다. 핸들을 돌렸을 때 특정 각도로 돌릴 때까지 앞바퀴가 돌지 않는 경우입니다. 이것은 랙과 피니언이 서로를 잡고 있지 않기 때문에 발생합니다. 즉, 바퀴를 돌릴 때 랙이 실제로 움직이지 않는다는 의미입니다.
핸들을 돌릴 때 차가 덜컹거리는 소리가 날 수도 있습니다. 마모된 랙과 피니언은 윤활이 충분하지 않아 서로 부딪치고 갈기 때문에 그 과정에서 소음이 발생합니다.
이러한 소음은 타이 로드 또는 기타 서스펜션 구성 요소에서 발생할 수 있습니다. 차이점은 소음이 불량 랙 및 피니언에서 비롯된 경우 휠을 돌릴 때마다 거의 소음이 들린다는 것입니다. 한편, 서스펜션 어셈블리에서 나는 덜컥거리는 소리는 일반적으로 요철을 넘거나 급회전할 때만 발생합니다.
자동차에 유압식 파워 스티어링이 있는 경우 랙과 피니언에 문제가 있을 때 파워 스티어링 오일 누출이 보일 수 있습니다. 차 아래에 빨간 액체 웅덩이가 보이면 파워 스티어링 누출 또는 변속기 오일 누출일 수 있습니다. 누출이 어디에서 나오는지 확인하여 파워 스티어링 오일인지 변속기 오일인지 확인하십시오.
파워 스티어링 누출은 파워 스티어링 펌프 불량, 탱크 결함 또는 누출 라인으로 인해 발생할 수 있습니다. 랙과 피니언이 처음부터 원인이 아닐 수 있습니다. 또한 자동차에 전동식 파워 스티어링이 있는 경우 이 문제가 발생하지 않습니다. 전동식 파워 스티어링은 작동하는 데 유체가 필요하지 않기 때문입니다.
랙 및 피니언 교체 비용은 차량 제조사와 모델에 따라 인건비를 포함하여 $1,000 - $1,900입니다. 랙과 피니언 자체는 일반적으로 약 $700 – $1,500이며 인건비는 최대 $400까지 부담하게 됩니다. 예를 들어, 2015년형 Toyota Corolla의 랙 및 피니언 가격은 $717이고 인건비는 $400이며 수리 비용은 $1,117입니다.
물론 이것은 대략적인 추정치이며 우리는 스펙트럼의 더 높은 쪽을 취하고 있습니다. 귀하의 차량에 대한 랙 및 피니언 교체 비용은 예상보다 저렴할 수 있습니다. 말할 필요도 없이, 고급 자동차와 고성능 자동차는 더 많은 비용이 들 것입니다. 좋은 소식은 랙 앤 피니언이 일반적으로 꽤 오래 지속된다는 것입니다. 그들은 일반적으로 약 100,000마일 동안 지속되며 그 이상을 쉽게 지속할 수 있습니다. 예를 들어 제 Mitsubishi Pajero Sport는 120,000마일을 주행했으며 조향 문제가 전혀 나타나지 않습니다.
이렇게 비싼 교체 작업으로 인해 실제로 그만한 가치가 있는지 궁금할 것입니다. 정비사에게 작업을 맡기기 전에 중고 시장에서 자동차의 재판매 가치를 확인하는 것이 현명할 것입니다. 자동차의 가치가 여전히 수리 작업보다 훨씬 높다면 비용이 그만한 가치가 있다고 말할 것입니다.
예를 들어, 랙 및 피니언 교체 비용이 $1,200이지만 자동차를 여전히 약 $10,000에 판매할 수 있다면 수리 작업은 확실히 가치가 있습니다. 그러나 자동차의 재판매 가치가 약 $3,000이면 그만한 가치가 없습니다. 자동차 가치의 거의 절반입니다! 이 경우 차를 있는 그대로 판매하는 것이 더 나을 것입니다.
또 다른 옵션은 자동차를 폐기하는 것입니다. 폐차장이나 자동차의 금속 가치를 지불하는 폐품 회사에 가져가실 수 있습니다. 또는 차를 분해하여 개별 부품과 액세서리를 판매할 수도 있습니다. 후자는 시간이 많이 걸리는 옵션이지만 차에서 더 많은 돈을 벌 수 있습니다. 결론은, 자동차의 시장 가치가 수리 비용과 멀지 않다면 수리를 진행하지 마십시오.
요약하자면 랙과 피니언은 자동차 스티어링 시스템의 핵심입니다. 랙은 궁극적으로 앞바퀴에 연결되는 티어로드에 연결되는 선형 기어입니다. 피니언은 랙 상단에 위치하며 스티어링 칼럼을 통해 스티어링 휠에 연결되는 둥근 기어입니다.
랙과 피니언은 약 100,000마일까지 지속됩니다. 그러나 마모될 수 있으며 실패하기 시작하면 몇 가지 눈에 띄는 증상이 나타납니다. 일부 증상으로는 핸들을 돌릴 때 덜커덕거리는 소리, 파워 스티어링 액이 새는 것, 많이 놀아도 느슨한 핸들이 있습니다. 이것은 분명히 조향과 자동차 제어를 더 어렵게 만듭니다. 이것이 대형 사고로 이어질 수 있으므로 랙 및 피니언이 불량한 차량을 운전하지 말아야 하는 이유입니다.
