ラックアンドピニオンステアリング：あなたが知る必要があるすべて

ラックアンドピニオンステアリングは、米国の自動車の歴史では比較的新しいものですが、新しい概念ではありません。最初のラックアンドピニオンギアボックスは1930年代にBMWによって開発されましたが、1951 MGまで米国で販売されず、1974年のフォードマスタングIIとピントまで米国モデルの製造に使用されませんでした。 AMCは1975年以降、ペイサーズでラックアンドピニオンを使用していましたが、GMとクライスラーは1980年代初頭のX-bodyとK-Carsまでそれらを使用しませんでした。

米国のメーカーは、ラックアンドピニオンを論理的なものと見なしていました。ヨーロッパやアジアの自動車メーカーによって長年使用されており、再循環ボールステアリングギアボックスよりもシンプルな設計であるため、製造コストが低くなりました。ラックアンドピニオンステアリングは、従来のギアボックスよりもはるかに軽量であるため、燃費が向上します。ラックアンドピニオンの設計では、アイドラーアーム、センターリンク、タイロッドスリーブ、およびピットマンアームは必要ありません。これは、減量の利点に加えて。ラックアンドピニオンは、横方向の駆動列の近くに取り付けることができるため、前輪駆動システムに統合するのがはるかに簡単です。ギアボックスの比率は、ハンドリングやオプションパッケージだけでなく、各ホイールベースに合わせて調整することもできます。ラックアンドピニオンギアボックスはまた、ドライバーにステアリングホイールのよりしっかりした感触を提供し、それはより良い全体的なハンドリングにつながります。

ラックアンドピニオンシステムは、ステアリングカーや小型トラックだけでなく、さまざまな目的で使用されています。ラックアンドピニオンシステムは、急勾配を登る列車を支援するために使用されるだけでなく、特に雪や氷の状態で、より優れたブレーキ制御を提供します。これらは、ほとんどの階段昇降機の標準機能です。ラックアンドピニオンメカニズムは、多くの場合、油圧または電気エネルギーによって駆動されます。

アーサーアーネストビショップは1970年代に可変ラックを発明しました。彼の可変ラックは、標準のピニオンと組み合わせたときに車両のハンドリングを改善するために使用されました。

ラックアンドピニオンの比率

ロックからロックに移行するには、ほとんどの車でステアリングホイールを3〜4回完全に回す必要があります（右端から左端まで）。操舵比は、ハンドルが一定量回転するためにハンドルをどれだけ回さなければならないかを示します。比率が高いほど、ハンドルを一定量回すにはハンドルをもっと回す必要があることを示し、比率が低いほど、ステアリングの反応が速くなることを示します。

一部の車両では可変レシオステアリングが使用されています。このラックアンドピニオンステアリングシステムの中央には、1cmあたりの歯の数（歯のピッチ）が端とは異なります。その結果、ハンドルをロックの方に回すと、中央位置に近いときよりも感度が高くなり、車の操縦性が向上します。

ラックアンドピニオンステアリングシステムには、主に2つのタイプがあります。

• エンドテイクオフ–タイロッドは内側のアキシャルロッドを介してステアリングラックの端に取り付けられています。
• センターテイクオフ–ボルトがタイロッドをステアリングラックの中央に取り付けます。

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このシステムの仕組み

ラックアンドピニオンステアリングは、ステアリングホイールの円運動を、ギアシステムを介してホイールを回転させるために必要な線形運動に変換することによって機能します。ギアセットは金属管に収納されています。チューブの両端には開口部があり、ラックをアキシャルロッドに取り付けることができます。ピニオンギアはステアリングシャフトに接続されているため、ステアリングホイールを回すとギアが回転してラックを動かします。アキシャルロッドは、スピンドルに取り付けられているタイロッドエンドにリンクされています。

ラックアンドピニオンギアセットには、次の2つの目的があります。

• ステアリングホイールの回転運動を、車両の車輪が回転するのに必要な線形運動に変換する
• ギアの削減。ステアリングホイールがホイールを回しやすくなります

問題の兆候

ラックアンドピニオンは基本的にギアメカニズムであるため、時間の経過とともに摩耗して故障します。あなたの車の他のほとんどのコンポーネントと同じように。メンテナンスのヒントで注意が必要だと思われる兆候は次のとおりです。

過度の遊びまたは緩いステアリング

あなたがそれを操作するとき、あなたのハンドルは「きつく」感じるはずです。つまり、ハンドルを回すと前輪が回っているのが感じられます。ラックアンドピニオンが故障している場合は、ハンドルが緩み始めているか、ハンドルに過度の遊びがあることに気付くでしょう。ホイールを回すと、車の反応が遅いように感じることがよくあります。また、車の制御が難しくなり、高速で移動する可能性があります。

ある時点で、しびれを感じることもあります。これはハンドルを回すときですが、前輪は特定の角度に回すまで回転しません。これは、ラックとピニオンが互いにグリップしていないために発生します。つまり、ホイールを回したときにラックが実際に動いていないためです。

回転時のノイズ

また、ハンドルを切ると車がガタガタと音を立てる場合があります。摩耗したラックアンドピニオンは、十分な潤滑がなく、互いにぶつかったり、擦れたりして、プロセス中に音がする場合があります。

これらのノイズは、タイロッドまたは他のサスペンションコンポーネントから発生する可能性があることに注意してください。違いは、ノイズがラックアンドピニオンの不良に起因する場合、ホイールを回すたびにノイズが聞こえることです。一方、サスペンションアセンブリから発生するクランキングノイズは、通常、バンプを乗り越えたり、きつく曲がったりしたときにのみ発生します。

パワーステアリングフルードの漏れ

車に油圧式パワーステアリングがある場合、ラックアンドピニオンが故障しているときにパワーステアリング液の漏れが見られることがあります。車の下に赤い液体の水たまりが見える場合、これはパワーステアリングの漏れまたはトランスミッションの液体の漏れのいずれかである可能性があります。漏れの原因を確認して、それがパワーステアリングフルードなのかトランスミッションフルードなのかを確認します。

パワーステアリングポンプの不良、リザーバーの故障、またはラインの漏れが原因で、パワーステアリングの漏れが発生する可能性があることに注意してください。そもそも、ラックアンドピニオンが原因ではない可能性があります。さらに、車に電動パワーステアリングが搭載されている場合、この問題は発生しません。これは、電動パワーステアリングが作動するのに液体を必要としないためです。

交換費用

ラックアンドピニオンの交換には、車両のメーカーとモデルに応じて、人件費を含めて1,000ドルから1,900ドルの範囲で費用がかかります。ラックアンドピニオン自体は通常約700ドルから1,500ドルですが、人件費は400ドルにもなります。たとえば、2015年のトヨタカローラのラックアンドピニオンの費用は717ドルで、人件費は400ドル追加され、修理費は1,117ドルになります。

もちろん、これらは単なる概算であり、私たちはスペクトルの上限を採用しています。あなたの車のラックアンドピニオンの交換は、私たちの見積もりよりも安いかもしれません。言うまでもなく、高級車や高性能車はより多くの費用がかかる可能性があります。幸いなことに、ラックアンドピニオンは通常かなり長持ちします。それらは通常約100,000マイル持続し、それ以上も容易に持続する可能性があります。たとえば、私の三菱パジェロスポーツは120,000マイルを走行し、ステアリングの問題は見られません。

これほど高価な交換作業では、おそらく疑問に思うでしょうが、実際にはそれだけの価値がありますか？整備士に先手を打つ前に、中古市場での車の再販価格を確認することをお勧めします。あなたの車の価値がまだ修理の仕事をはるかに上回っているなら、私たちはその費用がそれだけの価値があると言うでしょう。

たとえば、ラックアンドピニオンの交換に1,200ドルかかるが、車を10,000ドル程度で販売できる場合、修理作業は間違いなく価値があります。ただし、車の再販価格が3,000ドル程度しかない場合は、その価値はありません。それはあなたの車の価値のほぼ半分です！この場合、車をそのまま販売する方がよいでしょう。

別のオプションはあなたの車をスクラップすることです。あなたはそれをあなたの車の金属の価値の代金を払うスクラップヤードまたはスクラップ会社に持って行くことができます。または、車を分解して、個々の部品やアクセサリーを販売することもできます。後者は時間のかかるオプションですが、車からより多くのお金を得る可能性があります。結論として、車の市場価値が修理費用からそれほど離れていない場合は、修理を進めないでください。

結論

つまり、要約すると、ラックアンドピニオンは車のステアリングシステムの心臓部です。ラックは、最終的に前輪に接続されるティアロッドに接続するリニアギアです。ピニオンはラックの上にあり、ステアリングコラムを介してステアリングホイールに接続する丸いギアです。
ラックとピニオンは約100,000マイルまで持続します。しかし、それらは摩耗する可能性があり、それらが失敗し始めると、いくつかの顕著な症状が見られます。いくつかの症状には、ハンドルを回したときのガタガタという音、パワーステアリング液の漏れ、遊びの多いステアリングホイールの緩みなどがあります。これは明らかにステアリングと車の制御をより困難にします。大きな事故につながる可能性があるため、ラックアンドピニオンの悪い車を運転しないでください。