기어 메커니즘에는 랙 및 피니언 시스템과 기존 메커니즘의 두 가지 일반적인 유형이 있습니다.
프로젝트에 더 적합한 것을 결정하기 전에 이 두 가지 기어를 이해하는 것이 중요합니다. 다음 기사에서는 기존 메커니즘에 비해 랙 및 피니언 시스템의 장단점을 강조합니다.
랙 및 피니언 시스템은 한쪽 끝에 톱니가 있는 원통형 샤프트로 구성된 단순한 선형 액추에이터입니다. 또한 랙 바, 드라이브 디스크 및 피니언 기어로 구성됩니다.
대부분의 경우 핀을 슬라이딩하지 않고 주로 롤링 핀으로 작동합니다. 랙 바와 피니언 기어의 톱니가 맞물려 회전 운동을 전달하기 때문입니다. 랙 바의 롤링 핀은 디스크 슬롯 내부에서 움직이며, 이는 디스크 슬롯 양쪽의 회전에 동력을 제공합니다.
최초의 알려진 랙 및 피니언 시스템 사용은 기원전 200년에 물레방아에 이러한 기어가 장착된 고대 중국으로 거슬러 올라갑니다.
#1:람보르기니
예! 람보르기니는 이 시스템을 사용하며 모든 플래그십 모델에 활용되었습니다. 또한 이 시스템은 모든 람보르기니 자동차에 독특한 터치를 제공했습니다.
#2:포르쉐
Porsche는 스티어링 메커니즘에 랙 및 피니언 시스템을 사용하는 또 다른 브랜드입니다. 이 시스템은 프론트 액슬에 설치된 더블 위시본 기반 디자인입니다.
#3:쉐보레 콜벳 C6
C6 콜벳은 조향에서도 이 시스템을 활용합니다. 그러나 람보르기니와 달리 기어 구동식 스티어링이 있는 랙 앤 피니언 시스템은 차 뒤쪽에 설치됩니다.
#4:닷지 바이퍼
Viper의 랙 및 피니언 시스템은 Corvette에서 사용하는 시스템과 매우 유사합니다. Chevrolet과 Dodge는 이 시스템에 대한 설계를 공유합니다. 1990년부터 사용되어 왔으며 폭우, 눈, 진흙과 같은 극한 조건에서도 효과가 입증되었습니다.
#5:스즈키 하야부사
Suzuki Hayabusa는 또한 랙 및 피니언 스티어링 시스템을 사용하여 앞바퀴에 동력을 공급합니다. 직접 입력(즉, 피드백)만 허용하기 때문에 이 메커니즘을 사용하는 다른 자동차의 디자인을 업그레이드한 것입니다.
#6:GMC 데날리 HD 트럭
GMC Denali HD Truck은 구동계에 랙과 핀을 사용하는 또 다른 차량 브랜드입니다. 강력한 기계가 필요한 산업에 적합한 대형 트럭입니다.
#7:포드 F-150 랩터
Ford는 이 시스템을 오프로드 차량인 Ford F-150 Raptor에 사용합니다. 그들이 사용하는 시스템에는 링크당 3개의 조인트가 있어 모든 지면에서 더 나은 안정성과 작업성을 제공합니다. 이 기능을 사용하면 갇히거나 길을 잃을 염려 없이 가장 거친 지형에서도 쉽게 기동할 수 있습니다.
#8:포드 익스플로러 SUV
Ford Explorer는 랙 앤 피니언 시스템을 사용하는 또 다른 차량입니다. 이 메커니즘은 차량을 더 가볍게 만들고 회전 시 기동성을 향상시킵니다.
#9:BMW 7 시리즈
BMW는 1989년 E32 시리즈 자동차를 시작으로 지금까지 꽤 오랫동안 이 시스템을 사용하고 있습니다. 고급 브랜드가 주로 사용하지만 이제는 Ford F150과 같은 일반 자동차에서도 랙과 핀을 사용하기 시작했습니다.
#10:아우디 R8
Audi는 마침내 Toyota 또는 Honda Civic과 같은 대부분의 차량에서 볼 수 있는 전통적인 스티어링 대신 Rack &Pinion 스티어링 시스템을 사용하기로 결정했습니다. 또한 전체 성능을 추가하는 활성 물리적 후방 차동 잠금 장치가 장착되어 있습니다.
고대부터 전통적인 메커니즘은 주로 풍차나 물레방아에서 사용되었습니다. 서로 맞물리는 2개의 기어가 특징이며, 그 중 하나는 회전 축에, 다른 하나는 고정 축에 부착되어 있습니다.
각 기어의 톱니는 같은 모양으로 절단되지만 크기는 다릅니다. 더 큰 기어는 인벌류트 기어 프로파일로 알려진 더 작은 피니언에 해당합니다.
#1:도요타
Toyota는 스티어링 시스템에 전통적인 기어 메커니즘을 사용합니다. 이것이 대부분의 자동차가 회전할 때 피드백을 덜 받는 주된 이유입니다.
#2:혼다 시빅
Honda도 이런 식으로 하고 있지만 문제가 있고 조정 속도가 매우 느린 80년대 이후로 시스템이 크게 변경되었습니다. 이제 빠른 잠금 기능으로 인해 Accord와 같은 더 빠른 자동차와 잘 작동합니다.
#3:피아트 토폴리노/500
Fiat Topolino/500은 더 나은 성능을 위해 랙 및 피니언으로 전환하기 전에 처음에 전통적인 조향 메커니즘을 채택한 또 다른 자동차입니다. 그들은 또한 수십 년 후 미국에서 대중화되지 않은 동력 보조 조향 시스템을 사용하기 시작한 것으로 알려져 있습니다.
#4:스마트 포투 쿠페 카브리오
Smart Fortwo Coupé Cabrio는 전통적인 스티어링 시스템을 사용하는 또 다른 자동차입니다. 다른 브랜드만큼 강력하지는 않지만 여전히 자동차의 경량 설계와 잘 어울립니다.
#5:폭스바겐 비틀
이 독일제 차량은 전통적인 기어 메커니즘을 사용하는 엔진으로 구동됩니다. 이 엔진에서 생성된 동력은 수동 변속기를 통해 바퀴로 전달되어 유압이나 전자식 보조 장치를 사용하지 않고도 기어를 전환할 수 있습니다.
#6:Mitsubishi Lancer Evolution IX MR FQ-400
Mitsubishi Lancer Evolution IX MR FQ-400도 스티어링 시스템에 전통적인 기어 메커니즘을 사용합니다. 그러나 랙과 핀을 채택한 대부분의 자동차와 마찬가지로 회사는 더 나은 안정성과 기동성을 위해 링크당 3개의 조인트를 만들었습니다.
#7:닛산 370Z
Nissan 370Z는 스티어링 시스템에 전통적인 기어 메커니즘을 사용하는 또 다른 자동차입니다. 일체형 랙이 특징이지만 이 시스템은 투피스 디자인으로 다른 랙 및 피니언에 대해서도 신뢰성이 입증되었습니다.
#8:혼다 NSX Type S Zero
Honda NSX Type S Zero는 실용성보다 경주용 자동차로 우선시되지만 여전히 전통적인 기어 메커니즘을 사용합니다. 랙과 핀이 있는 대부분의 자동차와 같이 성능과 기동성을 향상시키기 위해 경량으로 제작되었습니다. 그러나 이것은 또한 아무나 사용할 수 없음을 의미합니다. 이를 처리하려면 특정 기술이 필요합니다.
#9:스바루 BRZ
Subaru BRZ는 스티어링 시스템에 전통적인 기어 메커니즘을 사용하는 자동차입니다. 편안함과 경제성을 염두에 두고 제작되었기 때문에 위에서 언급한 자동차와 같은 수준의 성능을 기대할 수는 없습니다.
#10:아우디 R8
Audi R8은 또한 전통적인 스티어링 메커니즘을 사용합니다. 회사는 1998년부터 이것을 사용하고 있습니다. 불행히도 처음에는 안정성에 대한 여러 불만과 무게가 3개의 관절에 분산되는 것에 대한 우려가 있었습니다. 그래도 Audi는 최신 모델에서 이러한 문제를 해결했습니다.
랙 앤 피니언 시스템은 간단하기 때문에 몇 가지 단점이 있습니다. 그러나 다음은 이 메커니즘의 몇 가지 장단점입니다.
1. 정확한 제어
이 메커니즘의 첫 번째이자 가장 중요한 이점은 제공하는 정확한 제어입니다. 선형 이동이 가능하여 캠 및 액추에이터를 만드는 데 적합합니다.
2. 높은 기계적 이점
랙 및 피니언 시스템은 또한 토크를 증가시켜 훨씬 더 높은 힘을 생성할 수 있기 때문에 높은 기계적 이점을 제공합니다. 이것은 작은 입력 힘이 필요하지만 트랙션 드라이브 시스템, 자동차 보닛 열기 또는 스윙 도어 구동과 같은 큰 출력을 생성하는 수많은 프로젝트에 사용할 수 있습니다.
3. 넓은 범위의 움직임
이 기어에는 넓은 톱니 피치가 있습니다. 따라서 톱니는 고속(최대 15000rpm)에서 무거운 하중을 처리할 수 있을 만큼 충분히 강합니다. 랙 바는 전체 랙을 구성하는 개별 블록으로 구성됩니다. 이 블록은 피니언 기어 톱니와 맞물려 부드러운 작동을 만듭니다.
1. 빠른 마모
랙 바는 캠이나 레버를 사용하는 다른 시스템에 비해 빨리 마모되는 경향이 있습니다. 슬롯 내부의 롤링 핀이 갑자기 움직이면 과도한 마찰이 발생하므로 랙 너트를 항상 윤활 상태로 유지해야 합니다.
2. 고속에 부적합
이 메커니즘은 기어가 느슨한 공차 없이 서로 맞물리는 대부분의 다른 기어 변경 메커니즘의 기어와 달리 부품이 서로 단단히 고정되어 있지 않기 때문에 고속으로 회전할 수 없습니다. 이러한 유형의 시스템이 너무 빨리 회전하면 소음이 발생하거나 열이 발생하거나 자체 손상이 발생하거나 부품이 파손될 수 있습니다.
3. 윤활이 필요함
랙 바는 내부 작업이 먼지, 오물 및 치아를 조기에 마모시킬 수 있는 기타 오염 물질에 노출되어 있기 때문에 항상 윤활해야 합니다. 또한 전체 메커니즘이 외부 오염을 흡수하므로 적절한 유지 관리가 기어 수명을 연장하는 데 필수적입니다.
전통적인 메커니즘은 다른 유형의 기어에 비해 몇 가지 이점을 제공합니다. 그러나 다음과 같은 몇 가지 단점도 있습니다.
1. 일관된 성능
이러한 유형의 시스템은 캠이나 레버를 사용하는 시스템과 같이 미끄러지거나 미끄러지는 일이 없기 때문에 매우 안정적입니다. 따라서 이동 범위 전반에 걸쳐 토크 손실이 발생하지 않습니다.
2. 높은 정확도
이 메커니즘의 기어는 정확도 손실 없이 서로 맞물리므로 부드러운 작동을 위해 톱니가 항상 올바르게 맞물립니다. 이는 트랙션 드라이브 시스템, 자동차 보닛 열기 또는 스윙 도어에 전원 공급과 같이 빠른 속도와 전력 요구 사항이 있는 시스템에서 사용할 때 효율성을 높이는 것으로 해석됩니다.
3. 다용성
이 유형의 기어는 캠과 레버를 특징으로 하는 대부분의 다른 기어 변경 메커니즘보다 구성 요소가 적기 때문에 간단한 회전 운동이 필요한 모든 응용 분야에서 사용할 수 있습니다. 이렇게 하면 문제가 발생한 경우 유지보수 및 수리가 매우 쉬워집니다. 마모되거나 파손된 부품은 너트, 볼트, 와셔 등을 사용하여 교체하십시오.
1. 정확한 직선 운동을 생성할 수 없음,
기존 메커니즘은 톱니가 서로 맞물리도록 설계되지 않았기 때문에 선형 운동을 생성할 수 없습니다. 따라서 정밀한 움직임이 필요한 시스템이나 캠 및 액추에이터에는 적합하지 않습니다.
2. 시간이 지남에 따라 마모가 심함
이러한 유형의 기어는 특히 적절하게 윤활되지 않은 경우(랙 및 피니언 시스템에서 적극 권장됨) 사용 시 심한 마모를 경험합니다. 맞물리는 부분 사이의 마찰로 인해 가열되어 궁극적으로 부분이 조기에 파손될 수 있습니다.
3. 모든 응용 프로그램에서 작동할 만큼 다재다능하지 않음
이러한 유형의 기어는 대부분의 기어 변경 메커니즘에서 잘 작동하지만 트랙션 드라이브 시스템, 자동차 보닛 열기 또는 스윙 도어 구동과 같이 고속 및 정밀도가 필요한 시스템에서는 제대로 작동하지 않습니다.
4. 고속
이러한 유형의 기어는 캠이나 레버가 이를 방해하지 않기 때문에 고속으로 작동할 수 있습니다. 따라서 모터, 거대한 엔진이 장착된 스포츠카, 농경지에서 트레일러를 견인하는 트랙터 등과 같이 전력 요구 사항이 높은 시스템에 사용하기에 적합합니다.
그것은 모두 당신이해야 할 일에 달려 있습니다. 자동차 보닛을 열어야 하는 경우 기존 메커니즘은 충분히 빠르게 움직일 수 없기 때문에 최선의 선택이 아닙니다. 이빨이 서로 맞물려 작동하는 데 시간이 너무 오래 걸립니다. 이러한 유형의 시스템은 스윙 도어 및 다양한 기계 및 기어 변경 시스템에 동력을 공급하는 것과 같은 선형 동작을 생성하는 데 더 적합합니다.
자동차 보닛을 빠르게 열 수 있는 더 빠른 옵션을 찾고 있다면 고속 및 전력 요구 사항에 맞게 설계된 랙 및 피니언 시스템을 선택하십시오. 그러나 이러한 종류의 시스템에는 단점이 있습니다. 정기적으로 윤활하지 않으면 시간이 지남에 따라 빠르게 마모되는 경향이 있으므로 랙 너트에 기름을 충분히 바르고 깨끗하게 유지해야 합니다.
기존의 랙 및 피니언 시스템은 스포츠카의 보닛을 열거나 트랙터를 사용하여 농장에서 트레일러를 견인하는 것과 같이 고속, 정확성 및 내구성이 필요한 응용 분야에 가장 적합합니다. 또한 기어의 정확한 맞물림이 필요한 기어 변경 메커니즘에도 사용할 수 있습니다. 그러나 정확한 직선 운동이 필요한 경우에는 캠이나 레버가 작동하지 않으면 이러한 운동을 생성할 수 없으므로 절대 사용해서는 안 됩니다.
정밀도가 핵심인 애플리케이션에서는 처음부터 이러한 종류의 작업을 위해 설계되었기 때문에 랙 및 피니언 시스템보다 전통적인 기어 메커니즘을 선택하십시오. 그러나 높은 전력 요구 사항과 함께 더 빠른 속도로 작동할 수 있는 것이 필요한 경우 이러한 종류의 작업에 맞게 조정된 랙 및 피니언 시스템을 사용하십시오.
그러나 랙 및 피니언 시스템은 특히 적절한 관리(예:너트에 기름칠)를 하지 않은 경우 시간이 지남에 따라 마모가 발생한다는 점에 유의하십시오. 이는 모든 기어에서 정상이며 수명을 단축시켜 애플리케이션에 적합하지 않을 수 있습니다. 격렬한 레이싱을 오랜 시간 동안 사용할 수 없다면 모터스포츠와 같습니다.
