자동차 스티어링 디자인의 종류중 랙 엔드 피니언[Rack and pinion]에 대해서 ..

위의 그림은 rack and pinion 방식의 스티어링 시스템                       위의 그림은 pitman arm 방식의 스티어링 시스템

Rack and pinion에 대해서 들어본적 있으신가요? 보통 오무기어,웜기어 라고 하는 것이 바로 그것.
핸들의 조향에 관련하여 궁금증을 가져보셨다면..한번쯤 들어보셨을 단어..랙 엔드 피니언...그리고 피트만 암..
요즘은 거의 대부분의 차량에 랙 엔드 피니언 방법이 사용되므로 이것에 대해서 간략하게 설명을 들여 보려고 합니다.

자동차의 핸들[steering wheel]을 돌리게 되면 컬럼샤프트 라는 것이 핸들과 웜기어를 연결 합니다.
이때 한가지 궁금한것이 생기는데,. 바로 핸들을 돌렸을때 어떠한 방식으로 좌-우의 바퀴가 조향이 되는가...바로 이것이지요.
요컨데 핸들에서 수직으로 뻗어나간 샤프트가 어떻게 수평방향으로 장착된 바퀴를 좌~우로 조향을 하게 될까요 ?

그것은 바로 웜기어 내부 구조 덕분 입니다.
좌측의 그림은 랙 엔드 피니언 방식의 웜 기어 내부 그림 입니다.
그림으로 되어있으니 설명이 상당히 쉽습니다.^^;

핸들을 돌릴만큼 스티어링 휠과 연결된 사프트가 회전하면서
Rack의 기어 이빨 부분을 좌-우로 이동시키게 되는데
이를토대로 핸들이 좌-우로 조향이 되는것 이죠.

가끔 경기용 자동차들에게서 스티어링 비율에 대해서 튜닝을
하거나,..전용의 제품이 나오는데.
좌측그림을 보면 피니언 기어의 비율이 바뀌면 가능하다는것을
알수 있으실 겁니다...^^;

pitman arm방식의 경우는 rack and pinion에 비해서
다소 복합한 네가지의 방식이 주로 쓰이고 있습니다.
Worm and sector,Worm and roller,Cam and lever
Worm and nut or recirculating ball.. 이상 네가지..ㅋ

좌측의 그림은 너클,로워암[steering arm],타이로드의 그림 입니다.
너클은 사진 맨좌측의 가장 색상이 진한 부분이며...
서스펜션 방식에 따라 다르긴 하지만 .
보통 서스펜션의 댐퍼,허브[휠 장착에 필요한 부분],어퍼&로워암과 연결되며

타이로드 라는 부분을 통해 웜기어와 연결되어 [타이로드 부분이 밀거나 당김]
왼쪽 녹색 동그라미 부분을 기준으로 좌-우로 회전하여 바퀴가 조향이 됩니다.
또한 타이로드 의 길이를 조정할수 있게 되어 있는데[타이로드 본체좌우 너트]
이를 통하여 핸들이 한쪽으로 치우쳐 있을때나 얼라이먼트 토[toe]값을 수정.

좌측 사진에 빨간색 네모를 그린 부분은.
타이로드 엔드 볼[공업사에서는 흔히 "엔도볼"]이라 불리는 부분인데.
내부에 그리스가 충진된 일종의 베어링 입니다, 핸들링이 불안하거나 떨릴때
점검하여 교체 해주면 저렴한 비용에 큰 효과를 내기도 하니 참고를..^^;

참고로 핸들을 조작하고 차가 실제로 조향이 되려면 .
핸들 조작-컬럼샤프트-웜기어-타이로드-너클의 방향 변경[휠 타이어 일체]순서대로 동작이 진행되어 차량이 방향전환을 할수 있게 됩니다.
대충 이정도면...랙 엔드 피니언에 대한 설명이 될거 같습니다.

타이로드 부분은 얼라이먼트에 대해서 설명을 할때 다시한번 거론할것인데,.. 음....암튼 나중에..ㅋ

드라이빙 테크닉: 핸들링의 기술 - 카운터 스티어링에 대해서[counter steer]

카운터 스티어(counter steer)라는 기술에 대해서 아십니까 ??^^;;
아마도 제 블로그를 찾는 분들이라면 이미 그 기술을 연마 하셨거나, 혹은 들어본적은 있으실 거라고 생각 합니다.

그냥 쉽게 말대로 하면 현재 조향된 핸들방향의 반대 방향으로 돌려준다는 것이고,
좀더 자세하게 설명을 드리자면 특정요소로 진행방향과 조향방향이 틀리게 될때
핸들을 조정하는 기술을 말합니다.

요컨데 우코너를 돌아간다고 쳤을때 코너를 매끄럽게 돌지 못하고 차의 뒷부분이 미끄러지는
(오버스티어)상황에서 차를 진행방향인 좌측으로 살짝 핸들을 꺽어주는 행동을 말하지요^^;
물론 카운터 스티어 직후 차량의 진행방향이 안정되면 그와동시에 제로카운터 라고 해서
핸들을 직진방향으로 잡아주는 기술도 필요합니다^^;
일단 자세한건 아래 영상을 보시죠.

전형적인 오버스티어 스핀입니다.

[위의 영상은 오버스티어 발생,대처 능력이 없다면 그대로 스핀 아웃하는게 좋다^^;;]
위의 영상을 보면 카운터 스티어를 제대로 구사하지 못하고 스핀을 하지요.
자신이 카운터 스티어를 능숙하게 실행하지 못하면 그대로 스핀하는게 여러 모로 좋습니다.
어설픈 카운터는 차량이 반대로 스핀하게 되는(리버스스티어)경우도 생기니까요.

[요고이 일부러 재현한 오버스티어 스핀(카운터 미스로 반대방향으로 돌며 스핀하는.]
제 경우엔 와인딩 처럼 집중하는 주행이 아니고 일반 주행때 갑작스럽게 상황이 발생하면
핸들을 9시15분 방향으로 그대로 고정하면서 무조건 풀 브레이킹을 합니다^^
집중하고 달릴때는 그러한 상황을 염두에 두기때문에 자연스레 카운터스티어가 들어가죠~

[오버스티어 발생 차량의 진행방향을 표시한 그림(그대로 스핀하면 도로안에 위치함)]
상황에 따라 변수가 있지만 기본적으로 오버스티어 스핀은 깔끔하게 진행된다면
도로안에 위치하게 됩니다.
후행 차량이 있다면 추돌하게될 가능성도 많지만, 서킷이나 인적드문 와인딩 로드에서는
때에 따라서 아무런 데미지를 입지 않을 수도 있지요(저도 몇번 스핀했으나 무사고^^;;)

간혹 브레이크와 악셀을 동시에 밟게되면 위에 그림중 세번째 모양으로 차량이
틀어진 상태에서 차선을 벗어나거나 벽면에 추돌하는 경우도 있습니다.
초심자에게 종종 일어나는 현상이죠(FF,FR차이 없이 종종있습니다.)
혹은,카운터 스티어를 어설프게 사용하는 상황에서 카운터를 주고 악셀을 밟아서
빠져 나가려 하다가 발생을 하기도 하고요(아주 안습이죠 -_-;........드물긴 하지만 가끔있음)

[오버 스티어 상황시 카운터 스티어를 구사한 차량의 진행방향 상태를 표시한 그림]
카운터 스티어는 핸들링의 기술이지만, 악셀링도 관여 합니다^^;
카운터 스티어가 들어간 상태에서 차량의 거동이 안정되면 악셀을 밟아서
실속을 최대한 억제하면서 그대로 코너를 빠져나가야 하니까요.
물론 하중이동에 능숙하다면 좀더 큰 각도로 차량을 회전(?)시켜서
드리프트로 진행도 가능하지요^^;

[진정한 노가다 카운터 스티어 드라이빙 -_-;; 20 여년전 뉘르를 달리던 옐로우 버드]
위의 영상은 현 시대의 차량을 타는 사람으로서는 도저히 믿기 힘든 테크닉을 가진..
구세대 드라이버의 운전입니다.
사람이 아니라고 봐도 될만큼 절대적 컨트롤 이죠.
지금 처럼 전자장비가 발전하고, 타이어 기술도 떨어지는 20년전에 저런 주행이 가능했다니
상상이 가시나요^^;

이 모두가 완벽에 가까운 핸들링에 기인하는 현상이죠(물론 다른 테크닉도^^;)

P.S 카운터 스티어 라는것은 본능에 기초하는 동작입니다.
거의 모든 운전 기술들이 그렇긴 하지만, 특히 두드러진 다고 생각합니다.
문제는 그 기술의 완성도 인데,
자유 자재로 카운터 스티어를 사용하려면 실질적인 연습이 중요합니다.^^;;
저 처럼 삽질하고 다녀도 되고요(생명 보장은 못합니다.ㅋㅋㅋ)

 마음에 드셨다면 아래 손가락모양[View On]을 클릭해서 추천 부탁드립니다^^; 포스팅 하는데 큰 힘이 된답니다~