Historien om Rack & Pinion

En tannstang og drev er en type aktuator som oversetter dreiebevegelse inn i side-til-side bevegelse. Den består av en sirkulær gear, drevet, som maskene med en flatskjerm-tannstang, og stativet; når pinion snur, engasjerer det med stativet og beveger den horisontalt. Brukt mer enn 200 år siden som et middel til bevegelse, blir tannstangsystemer nå ofte brukt som en styremekanisme i biler og andre kjøretøy.

Cog Railways

I 1811, engelske ingeniøren John Blenkinsop oppfunnet et system som ville øke trekkraft av lette jernbane lokomotiver. I Blenkinsop system, dampmaskinen kjørte en rettet hjul som driver en rettet rail på den ene siden av sporet. Dette rack og pinion system trakk motoren langs sporet, slik at det å mer effektivt overføre sin makt til skinnene og gå opp bratte bakker. Systemet fungerte bra, og den grunnleggende design er fortsatt i bruk på moderne cog jernbane.

Rack og Pinion Steering

Europeiske bilprodusenter begynte å bruke tannstangstyresystemer, der tannhjulet er slått av handlingen av rattet og bilens hjul er flyttet av tilsvarende bevegelse av stativet, på 1930-tallet. Disse systemene erstattet resirkulerings-ball styresystemer, som er mer kompleks enn tannstangsystemer og dyrere å bygge. Amerikanske bilprodusentene var treg til å vedta tannstang styring teknologi, og de første amerikanske produksjon biler å bruke systemene, Ford Mustang II og Pinto, debuterte i 1974.

Variabel Rack og Pinion

En mangel ved grunnleggende tannstangstyring er at det har en tendens til å være altfor følsomme når de brukes ved høye hastigheter, forårsaker små styreinngangene til å resultere i potensielt farlige bevegelser av hjulene. I 1973 australske ingeniør Arthur E. Bishop patentert en variabel ratio rack og pinion system som forsøkte å løse dette problemet. Biskopens systemet bruker et stativ med variert tann mellomrom langs elva, med tett linjeavstand tenner i endene og med større avstand mellom tennene i nærheten av sentrum. Effekten er at bevegelse av rattet bevirker forholdsvis liten bevegelse av hjulene ved begynnelsen av en sving, og mer bevegelse av hjulene som rattet beveges videre.

Servostyring

Flytte et bilens hjul med en grunnleggende mekanisk system kan være vanskelig, og siden tannstangmekanismer gir mindre mekanisk fordel enn systemer som et resirkuleringsanlegg-ball mekanisme, de krever enda mer innsats for å operere. Ved 1960-tallet, amerikanske bilprodusentene tilbød servostyring som et alternativ eller standard utstyr på de fleste av sine modeller. Servostyring bruke en hydraulisk sylinder for å bidra til å flytte stativet, og sylinderen aktiveres av innspill fra rattet. Tidlig servostyring led av overfølsomhet ved høye hastigheter, og i 1980 produsentene utviklet elektroniske styringssystemer som begrenset makt bistå som bilens hastighet økes.