ระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียน: ทุกสิ่งที่คุณต้องรู้

เมื่อใช้ระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียน การหมุนของเฟืองจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงเส้นของแร็ค ซึ่งจะเปลี่ยนล้อรถไปทางซ้ายหรือขวาระบบแร็คแอนด์พิเนียนเป็นส่วนประกอบทั่วไปในรางรถไฟ

ระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียนประกอบด้วยเฟือง (เฟืองทรงกลม) กับแร็ค (เฟืองเชิงเส้น)ระบบทำงานโดยแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นรถยนต์ รถบรรทุกขนาดเล็ก และ SUV ส่วนใหญ่มาพร้อมกับระบบแร็คแอนด์พิเนียน แทนที่จะใช้ลูกบังคับเลี้ยวแบบหมุนเวียนในรถบรรทุกขนาดใหญ่ รถเอสยูวีขนาดใหญ่ และยานพาหนะที่ใช้งานหนักอื่นๆ

แร็คแอนด์พิเนียน

เมื่อใช้ระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียน การหมุนของเฟืองจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่เชิงเส้นของแร็ค ซึ่งจะเปลี่ยนล้อรถไปทางซ้ายหรือขวาระบบแร็คแอนด์พิเนียนเป็นส่วนประกอบทั่วไปในรางรถไฟระหว่างรางรถไฟเป็นชั้นวางที่โต้ตอบกับปีกนกที่ติดอยู่กับหัวรถจักรและรถไฟเพื่อช่วยเหลือรถไฟในการเคลื่อนตัวขึ้นทางลาดชัน

แม้ว่าระบบแร็คแอนด์พิเนียนอาจดูซับซ้อน ตามข้อมูลของ Advance Autoparts มันเป็นเพียงเกียร์ที่ติดอยู่กับแถบฟันแถบยึดติดกับชุดของคันเบ็ดชั้นวางเครื่องกำเนิดเป็นโครงร่างชั้นวางที่ใช้ในการออกแบบเครื่องมือสร้าง เช่น เตาประกอบอาหารหรือหัวกัดเฟืองเกียร์ เพื่อระบุรายละเอียดและขนาดของฟันตัวกระตุ้นเชิงเส้นอย่างง่ายมักประกอบด้วยชุดแร็คและปีกนกการหมุนเพลาของปีกนกนั้นขับเคลื่อนด้วยมือหรือด้วยมอเตอร์เพื่อสร้างการเคลื่อนที่เชิงเส้น

แม้ว่าผู้ผลิตยานยนต์ในสหรัฐฯ จะใช้ระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียนมาเป็นเวลาน้อยกว่า 50 ปี แต่แนวคิดนี้ในประเทศอื่นๆ นั้นมีอายุเกือบร้อยปีแล้วHemmings Motor News รายงานว่าในช่วงทศวรรษที่ 1930 BMW ได้ผลิตกระปุกเกียร์แบบแร็คแอนด์พิเนียนชุดแรกผู้ผลิตรถยนต์สัญชาติอเมริกันรายแรกที่ใช้ระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียนในการผลิตคือฟอร์ด ซึ่งใช้สำหรับมัสแตง II ปี 1974 และ Pinto ปี 1974ในขณะที่ AMC นำระบบมาใช้หลังจากนั้นไม่นานสำหรับ Pacer ปี 1975 GM และ Chrysler จะไม่ผลิตรถยนต์ที่มีระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียนจนถึงช่วงปี 1980

แม้ว่าผู้ผลิตในสหรัฐฯ จะต้องใช้เวลาสักระยะในการเริ่มผลิตระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียน แต่ในไม่ช้าพวกเขาก็ตระหนักได้ว่าบริษัทยานยนต์ในยุโรปและเอเชียรู้จักอะไรมานานหลายทศวรรษการบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียนเป็นการออกแบบที่ตรงไปตรงมามากกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบบังคับเลี้ยวแบบลูกหมุนแบบหมุนเวียนที่มาก่อนการออกแบบที่ตรงไปตรงมายิ่งขึ้นทำให้ระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียนสร้างต้นทุนได้อย่างคุ้มค่ามากขึ้น

Hemmings ยังตั้งข้อสังเกตว่าระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียนมีน้ำหนักน้อยกว่ากระปุกเกียร์แบบหมุนเวียน ซึ่งช่วยปรับปรุงระยะการใช้น้ำมันระบบแร็คแอนด์พิเนียนนั้นเบากว่าเพราะไม่ต้องใช้แขนคนเดินเบา แขนพิตแมน เซ็นเตอร์ลิงค์ และปลอกผูกเน็คไทที่พบในระบบบังคับเลี้ยวทั่วไปขนาดและน้ำหนักของระบบแร็คแอนด์พิเนียนทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานระบบขับเคลื่อนล้อหน้ามากขึ้น เนื่องจากผู้ผลิตสามารถติดตั้งไว้ข้างระบบขับเคลื่อนตามขวางได้ผู้ผลิตจะปรับแต่งกระปุกเกียร์แบบแร็คแอนด์พิเนียนให้พอดีกับฐานล้อและแพ็คเกจการจัดการที่เฉพาะเจาะจงได้ง่ายขึ้น

แร็คแอนด์พิเนียน: การใช้งาน

ในขณะที่ผู้บริโภคส่วนใหญ่คุ้นเคยกับระบบแร็คแอนด์พิเนียนสำหรับรถยนต์บังคับเลี้ยวและรถบรรทุกขนาดเล็ก การผสมผสานแร็คแอนด์พิเนียนยังมีการใช้งานอื่นๆ อีกหลายอย่างไม่เพียงแต่ระบบแร็คแอนด์พิเนียนเท่านั้นที่ใช้เพื่อช่วยรถไฟไต่ทางลาดชัน แต่ยังให้การควบคุมเบรกที่ดีขึ้น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพหิมะและน้ำแข็งStairlift.com ระบุว่า ระบบแร็คแอนด์พิเนียนเป็นส่วนประกอบมาตรฐานในลิฟต์บันไดส่วนใหญ่กลไกแร็คแอนด์พิเนียนมักทำงานโดยใช้พลังงานไฮดรอลิกหรือไฟฟ้า

ในปี 1970 Arthur Ernest Bishop ได้คิดค้นชั้นวางแบบปรับได้เมื่อรวมกับปีกนกมาตรฐาน แร็คแบบปรับได้ของเขาถูกใช้เพื่อปรับปรุงการควบคุมรถ

ระบบบังคับเลี้ยวแบบแร็คแอนด์พิเนียนทำงานอย่างไร?

ตามบทความของ Moog Parts พวงมาลัยแบบแร็คแอนด์พิเนียนทำงานโดยใช้ระบบเกียร์เพื่อแปลการเคลื่อนที่เป็นวงกลมของพวงมาลัยให้เป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่จำเป็นในการหมุนล้อท่อโลหะเป็นที่ตั้งของชุดเกียร์ท่อมีช่องเปิดที่ปลายแต่ละด้านเพื่อให้ชั้นวางติดกับแกนแกนเฟืองเฟืองเชื่อมต่อกับเพลาพวงมาลัยเพื่อให้เกียร์หมุนและเคลื่อนแร็คเมื่อพวงมาลัยหมุนแกนแกนเชื่อมต่อกับปลายก้านผูกซึ่งยึดติดกับแกนหมุน

ชุดเกียร์แบบแร็คแอนด์พิเนียนมีหน้าที่หลักสองประการ:

• การแปลงการเคลื่อนที่แบบหมุนของพวงมาลัยเป็นการเคลื่อนที่เชิงเส้นที่จำเป็นสำหรับการเลี้ยวของล้อรถ
• ลดเกียร์ซึ่งทำให้พวงมาลัยหมุนล้อได้ง่ายขึ้น

อัตราส่วนการบังคับเลี้ยวของแร็คแอนด์พิเนียน

Moog Parts กำหนด "อัตราส่วนการบังคับเลี้ยว" เป็นอัตราส่วนของการหมุนพวงมาลัยกับจำนวนล้อที่หมุนตัวอย่างเช่น หากการหมุนพวงมาลัย 360 องศาทำให้ล้อรถหมุน 20 องศา อัตราส่วนการบังคับเลี้ยวของรถจะเท่ากับ 18:1 (360 หารด้วย 20)อัตราส่วนการบังคับเลี้ยวที่สูงขึ้นต้องใช้การหมุนพวงมาลัยมากขึ้นเพื่อหมุนล้ออัตราส่วนการบังคับเลี้ยวที่ต่ำกว่านั้นเป็นที่ต้องการเพราะมันบ่งบอกถึงการบังคับเลี้ยวที่ตอบสนองมากขึ้น

รถสปอร์ตขนาดเล็กมักจะมีอัตราส่วนการบังคับเลี้ยวที่ต่ำกว่าเมื่อเทียบกับรถยนต์ขนาดใหญ่และรถบรรทุกต้องขอบคุณพวงมาลัยพาวเวอร์ รถยนต์สำหรับผู้บริโภคทุกคันมีอัตราส่วนการบังคับเลี้ยวที่ดีขึ้น