유압식 브레이크의 기본구성과 같이 유압식 브레이크는 페달을 밟게 되면 마스터 실린더에서 유압이 발생되고 이 유압은 브레이크 파이프를 통하여 각 바퀴의 휠 실린더로 보내져서 휠 실린더의 피스톤이 외부로 확장되면서 브레이크 라이닝과 패드를 압착시켜서 제동을 하게 하는 역할을 한다. 즉 마스터 실린더는 제동 시 유압을 발생시켜서 각 바퀴의 휠 실린더로 보내주는 역할을 한다. | |
유압 브레이크는 파스칼의 원리를 이용한 것이다. 즉 완전히 밀페된 액체에 작용하는 힘은 어느 점에서나 어느 방향에서나 항상 일정한 원리를 이용한 것이다. P=F/A P=압력, A=단면적, F=작용하는힘 액체를 이용하여 힘을 전달할 경우 힘의 증폭이 용이하다. 유압 브레이크는 고압 약 120bar까지 순간적으로는 180bar까지 작동하므로 제동장치의 휠실린더 같은 것의 직경이 작아도 큰 힘을 얻을 수 있다. 또한 브레이크 오일은 비압축성이므로 공극이 작으면 적은 유량으로도 여러 개의 휠 실린더를 동시에 작동시킬 수 있다. 즉 브레이크 페달을 밟으면 회로 압력은 급속히 상승하고 이 압력에 의해 각 휠실린더 피스톤도 즉시 이동하여 각 차륜에 제동력을 발생시키게 된다. | |
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마스터 실린더의 종류는 피스톤 개수에 따라 피스톤이 1개인 싱글형과 피스톤이 두 개인 탠덤형(TANDEM TYPE)이 있다. 지금 사용중인 자동차 브레이크는 거의 탠덤형을 많이 사용하고있다. | |
탬덤 마스터 실린더(tandem master cylinder)의 구조 | |
마스터 실린더는 각 브레이크 회로에 압력을 형성시키고 제동 후에는 오일의 압력을 신속하게 소멸시키는 역할을 하며 오일 탱크는 온도 변화에 의한 체적 변화를 보상한다. 가장 많이 사용되는 마스터 실린더는 탠덤 마스터 실린더이다. 싱글 마스터 실린더를 두 개 접속시킨 것이다. 운전자의 제동력이 전달되는 순서에 따라 바깥쪽을 1차, 안쪽을 2차 피스톤이라고 한다. 아래 그림에서 처럼 윗쪽에는 오일을 저장하는 오일 탱크(reservoir tank)가 있으며 아래쪽에는 실린더가 있다. 실린더 내에는 피스톤과 피스톤 컵(piston cup), 그리고 피스톤을 원위치로 원상복귀시키는 리턴 스프링이있고 실린더 2개의 피스톤 중 2차 피스톤(secondery piston)의 양단은 스프링에 의해 지지되어 있다. 또 스프링이 들어 있는 공간 자체가 각각 압력실이다. 전후륜 분할방식인 경우 1차실(primary chamber)은 전륜측, 2차실(secon-dary chamber)은 후륜측 휠실린더로 연결되며 각각 독립적인 유압 라인으로서 작용한다. | |
1. 계단식 탠덤 마스터실린더(stepped tandem master cylinder) | |
이 형식의 특징은 2차 피스톤의 직경이 1차 피스톤의 직경보다 작다는 점이다. 유압회로가 전/후 차축 회로인 자동차용으로 개발된 형식이다. 후차축 유압회로은 직경이 작은 2차 피스톤에 의해 작동된다. 전차축 브레이크회로가 파손되었을 경우에는 2차 피스톤에 직접 운전자의 물리적인 힘이 작용하여 피스톤 단면의 단위 면적에 작용하는 힘은 정상일때보다 증가하고 후차축의 유압이 증가하게 된다. 후차축 브레이크 회로가 파손되었을 경우에는 페달답력이 두 피스톤의 단면적 차에 해당하는 부분 면적에 작용하는 결과가 된다. 결과적으로 한 회로가 파손되면 나머지 정상적인 한 회로의 압력이 증가하므로 제동력 부족을 보완할 수 있다는 점이 특징이다. | |
2. 센트럴밸브식 탬덤 마스터 실린더(tandem master cylinder with central valve) | |
이 형식은 보상공(compensation port)의 기능을 피스톤에 설치된 센트럴밸브가 대신한다. 보상공이 없기 때문에 보상공에 의한 1차 컵씰(primary cup seal)이 손상되는 일이 없다. 보상공이 설치된 타입에서는 ABS가 설치된 자동차에서 회로압력의 형성과 소멸이 빠른 속도로 반복되므로 이 과정중에 보상공에 의해 1차 컵씰이 손상될 가능성이 있다. 2차 피스톤에는 세로 방향으로 길게 슬릿(slit)이 가공되어 있고 슬릿이 끝나는 점은 센트럴밸브가 설치되는 통로와 연결되어 있다. 그리고 슬릿에는 실린더핀이 끼워지고 이 핀은 실린더에 고정되어 있다. 따라서 피스톤은 실린더에 구속되어 있다. 또 실린더 핀은 센트럴밸브의 스토퍼로서 기능한다. 즉, 실린더 핀에 센트럴밸브가 접촉하면 센트럽 밸브는 열리게 된다. 브레이크 페달을 밟으면 1차 피스톤의 센트럴밸브는 스토퍼로부터 밀려나 닫히게 된다. 그러면 2차 피스톤회로에도 압력이 형성되게 된다. | |
마스터 실린더 작동원리 | |
1.초기위치 | |
피스톤은 스프링에 의해 스톱퍼에 밀착되어 있다. 이때 각 1,2차 컵실은 보상공을 막지 않아야 한다. 따라서 2개의 압력실은 모두 각각의 보상공을 통해 브레이크 액 저장 탱크와 연결되어 있다. 1차 컵씰의 초기 위치 설정이 잘못 되었거나 또는 오염에 의해 보상구멍이 막히면 체적 보상 작용이 이루어질 수 없게 된다. 이럴 경우 브레이크 액이 가열, 팽창되면 브레이크 페달을 밟지 않은 상태에서도 제동이 일어날 수 있다. | |
2.작동시 | |
브레이크 페달을 밟으면 먼저 1차 피스톤이 밀려 간다. 그러면 1,2차 피스톤 사이에 압착된 상태의 스프링은 1차 피스톤의 운동을 곧바로 2차 피스톤에 전달한다. 따라서 두 개의 피스톤 각각에 설치된 1차 컵씰은 동시에 각각의 보상공을 지나 압력실을 밀폐시킨다. 그러면 두 개의 제동회로에는 동시에 압력이 발생된다. | |
3.해제시 | |
브레이크 발에서 발을 떼게 되면 피스톤 스프링과 압력실내의 압력으로 인해 피스톤은 급격히 리턴하게 된다. 이때 압력실 내부는 순간적으로 부압 상태가 된다. 그러면 1차 컵씰은 휘어지고 1차 컵씰뒤쪽에 설치된 필러 디스크도 약간 휘어지게 된다. 그러면 피스톤에 뚫린 보충통로를 통해 보충실의 브레이크액이 압력실로 밀려들어 가게 된다. 따라서 브레이크는 급속히 풀리고 동시에 휠 실린더를 통해 유압 회로에 공기가 유입되는 흡입 작용을 방지할 수 있게 된다. | |
오일 누유 시의 탬덤 마스터 실린더의 원리 | |
탬덤 마스터 실린더는 싱글 마스터 실린더가 두 개 있다고 생각하면 되고 하나의 피스톤 쪽에서 고장으로 유압을 발생 시키지 못해도 나머지 하나의 피스톤에서 유압을 발생시킬 수 있어 제동력을 발생시킬 수 있다. | |
1.초기위치 | |
그림 "C"에서와 같이 1차 피스톤쪽에서 회로가 파손되어 누유 시 회로의 압력 손실로 인해 1차 피스톤은 먼저 스프링을 압축시켜 2차 피스톤에 밀착되고 페달의 답력은 그대로 2차 피스톤에 가해져 제동력을 발생하게 된다. | |
2. 2차 피스톤쪽 고장시 | |
그림 "D"에서와 같이 2차 피스톤쪽에서 회로가 파손되어 누유된 상태에서 제동을 하게 되면 2차 피스톤이 스토퍼에 밀착될 때까지 피스톤은 그냥 밀려 나가게 된다. 즉 2차 피스톤이 스토퍼에 닿아 정지되면 2차 피스톤이 먼저 2차 스프링을 압착하여 끝까지 작동비로서 1차 피스톤 회로에 압력이 발생하게 된다. | |
체크 밸브(잔압밸브)의 작동원리 | |
체크 밸브는 마스터 실린더와 휠 실린더로 통하는 오일 토출구에 있으며 브레이크를 밟지 않은 상태에서는 스프링에 의해 눌려져 있다. 이 상태에서 휠 실린더와 브레이크 파이프 내의 압력이 체크 밸브를 누르고 있는 스프링의 힘보다 약하면 체밸브는 계속 닫힌 상태로 되고 일정한 압력이 파이프 내에 잔류하게 되는데 이 압력을 잔압이라고 한다. 이 잔압은 0.7~1.4Kgf/㎠를 유지하는데 브레이크의 오일의 누설 및 공기의 혼입을 방지하고 제동 시에 작동지연, 베이퍼록을 방지하는 아주 중요한 역할을 한다. | |
브레이크라인
브레이크 파이프는 마스터 실린더에서 휠 실린더로 브레이크 액을 유도하는 관으로 방청처리를 한 강파이프를 사용한다. 브레이크 호스는 프레임에 결합된 파이프와 차축이나 바퀴 등을 연결하는 것으로 플렉시블 호스(flexible hose)라고도 한다. 구조는 유압에 견딜 수 있도록 명주실 등의 직물층과 내유성 고무로 형성되고 양단에 고정하는 쇠가 달려있다. 브레이크 파이프는 주행 시에 돌이나 외부의 물질에 의해 손상을 받지 않는 장소를 골라서 설치하고 진동으로 인해 다른 부분과 접촉하여 손상을 받지 않토록 차체나 하부나 프레임에 클램프로 고정되어있다. | |
브레이크 회로 배관 방식 | |
1. 앞/뒤 차축 분배 방식(front/rear axle split) | |
앞차축과 뒷차축의 브레이크 회로가 각각 독립되어 있다. 만약에 앞차축 회로가 고장이라면 뒷차축 회로는 그대로 제동력을 유지하며 반대일 경우도 동일하다. 이 방식은 모든 차륜에 드럼 또는 디스크 브레이크일 경우, 그리고 앞차축에 디스크 브레이크, 뒷차축에 드럼 브레이크일 때 사용할 수 있다. 제동력의 배분은 앞차축에 70%, 뒷차축에 30% 정도로 분배한다. | |
2. X형 배관 방식 | |
전륜과 후륜을 각기 하나씩 X자형으로 연결한 방식이다 전륜 구동방식 자동차에서 부(-)의 킹핀 오프셋(negative kingpin offset)일 경우에 주로 이형식을 사용한다 각 회로당 제동력 배분은 50%:50% 정도가 된다 | |
3. 3각형 배관 방식(front axle and rear wheel) | |
앞차축 좌/우륜과 뒷차축의 어느 한 륜을 연결한 형식이다. 한 회로가 고장일 경우에 최소한 50%의 제동력을 유지할 수 있으며 전륜에는 항상 좌/우 균일한 제동력이 작용한다. | |
4. 4-2배관 방식(front axle and rear axle/front axle split) | |
한 회로는 모든 차륜과 연결하고 나머지 한 회로는 앞차축 좌/우륜에만 배관한 형식이다. 한 회로 파손 시에는 제동력 분배차가 크다. 잘 사용되지 않는 방식이다. | |
5. 4-4배관 방식(all wheel/all wheel split) | |
회로마다 각각 모든 차륜을 연결한 형식으로서 각 차륜에는 2개의 브레이크 회로가 독립적으로 갖추어져 있다. 이상적이지만 가격이 비싸다. 제동력 배분은 50%:50% 이다. 또한 한 회로가 파손되더라도 나머지 회로에는 최소한 50%의 제동력이 좌/우차륜에 균일하게 작용한다. | |
브레이크부스터
브레이크 배력 장치란 외부의 힘을 이용하여 운전자의 페달 답력을 배가시켜 주는 장치를 말한다. 배력 장치가 부착된 제동장치라도 배력장치가 고장일 경우에는 운전자의 페달 답력만으로도 제동이 되어야 한다. 일반적으로 유압식 브레이크와 함께 사용하는 제동 배력 장치에는 기관의 흡입 부압이나 압축 공기를 이용하는 진공식과 압축 공기식이 있다. 진공은 일반적으로 흡기다기관의 흡입 부압을 이용하며 디젤기관에서는 엔진이 직접 구동하는 전용 진공펌프를 구동해서 부압을 얻는 경우도 있다. | |
진공배력장치 장점 | |
1. 별도의 장치없이 흡입 다기관의 부압을 이용할 수 있다. 2. 진공을 이용하지 않기 때문에 응축수가 생기지 않는다. | |
유압식 배력장치 장점 | |
1. 설치 공간을 작게 차지한다. 2. 엔진의 부하와 상관없이 일정한 배력 효과를 얻을 수 있다. 3. 배력 계수를 크게 할 수 있다. 4. 응답시간이 짧기 때문에 민감한 제동이 가능하고 안전성이 증대된다. 5. 진공배력식은 시동이 꺼진 상태에서 약 2~3회 정도 배력작용이 가능하나 유압식은 약 10~12회 정도 배력 작용이 가능하다. | |
BAS(Brake assist system) | |
브레이크 페달을 밟는 힘을 일반 ABS 대비 더욱 증폭된 답력을 배가시켜 최고 17%의 제동거리 단축 효과를 가져오는 브레이크 보조 장치이다. | |
1. 개요 | |
(1) ABS 장착차량 증가 (2) 사고방지 효과 미흡 (3) 유사 시 충분한 제동력 부족 (4) 여성운전자, 노약자 운전때 급제동 시 충분한 제동력 확보 필요 | |
2. BAS 필요성 | |
(1) 사고방지 효과 미흡 (2) 유사 시 충분한 제동력 부족 (3) 여성운전자, 노약자 운전 시 (4) 급제동 시 충분한 제동력 확보 필요 (5) 고감속 제동 시 페달 답력 감소 (6) 고감속 제동 시 제동거리 단축 (7) 긴급상황 제동 시 운전자의 제동력 보조 | |
3. 목적 | |
(1) 고감속 제동 시 페달 답력 감소 (2) 운전미숙자, 여성운전자 제동거리 단축 (17%) (3) 긴급상황 제동 시 운전자의 제동력 보조 | |
4. BAS 특징 | |
(1) BAS는 ABS 장착 차량에만 적용 (2) 제동 시 페달 답력 SOFT (3) 과도한 제동 시 잦은 ABS 작동 가능 (4) 제동 시 밀리는 느낌 (5) 제동 효과는 기존과 동일 또는 향상 (6) 일정 페달답력 이상 시 추가 배력 (7) 2단계 배력비 (8) 일정 페달답력까지는 기존과 동일 | |
출력특성 | |
[일반 부스터와 BAS 부스터 출력특성비교] | |
진공식 배력장치는 브레이크 마스터 실린더와 별개로 설치되어 있는 분리형과 마스터 실린더와 일체로 되어 있는 일체형이 있다. 분리형은 대형차에서 많이 사용되고 일체형은 승용차에서 많이 사용된다 진공식 배력장치는 크게 진공계통과 유압계통으로 나눌 수 있다. | |
진공 배력장치(vacuum booster) | |
1.특징 | |
가솔린과 LPG자동차는 특별한 장치 없이 흡기 다기관의 진공을 이용하여 배력을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 그리고 또 하나의 장점은 진공을 이용하기 때문에 응측수가 생성되지 않는다는 장점이있다. 디젤 자동차에서는 일반적으로 엔진에서 구동되는 별도의 진공펌프가 있어서 진공을 얻고 있다. 배력은 대기압과 흡기다기관의 압력과의 압력차를 이용하여 다이어프램에 부착된 피스톤을 작동시켜 얻는다. 따라서 진공식 배력장치의 배력도는 다이어프램의 면적에 비례한다. 흡기다기관의 부압은 최대 450mmHg 정도이다. 그러므로 큰 배력을 얻기 위해서는 다이어프램의 면적이 넓어야 하고 다이어프램의 운동 공간을 필요로 한다. 따라서 충진과 방출에 비교적 긴 시간이 소요된다는 단점이 있다. 탠덤식은 2개의 다이어프램을 이용하면 다이어프램의 직경을 작게하면서도 큰 배력을 얻을 수 있다. | |
2.구조 | |
진공배력장치의 구조는 아래와 같다. 하우징내에 설치된 다이어프램의 중심부에는 동력피스톤이 설치되어 있다. 즉 동력 피스톤은 다이어프램과 연동한다. 그리고 다이어프램은 진공실과 대기압실을 분리한다. 제동 시 진공이 작동하는 공간을 진공실, 대기압이 작용하는 공간을 대기압실이라고 한다. 대기압실에는 동력 피스톤내의 진공/대기밸브의 개폐에 따라 대기압과 흡기다기관의 부압이 교대로 작용한다 진공/대기 밸브는 브레이크 페달과 연결된 롯드에 의해서 조작된다. 즉 진공과 대기 밸브의 개폐는 운전자가 브레이크 페달을 밟아 조작한다. 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 진공/대기압 밸브는 작동되고 다이어프램 전후의 압력차에 의해 다이어프램과 동력피스톤이 동시에 이동하고 동력 피스톤에 직결된 푸시로드는 직접 마스터실린더의 1차 피스톤을 작동시키게 된다. 즉 진공계통이 고장일 경우에도 마스터 실린더의 1차 피스톤에는 최소한 운전자의 페달 답력이 작용할 수 있는 구조로 되어 있다. | |
유압식 배력장치(hydraulic brake booster) | |
1.특징 | |
유압 배력장치는 동력 조향장치용 유압펌프에서 토출되는 유량의 일부를 압축기에 고압으로 저장해 두었다가 제동 시에 배력작용을 하도록 하는 장치이다. 동력조향장치의 기능에 영향을 미치지 않으면서도 축압기의 유압을 고압으로 유지할 수 있다. | |
2.구조 | |
아래 그림과 같이 유압펌프, 축압기, 유압조절기, 배력 실린더, 오일 저장탱크 등으로 구성되어 있다. 축압기(accumulator)는 직경 약 100mm정도의 공 모양으로 다이어프램에 의해 2개의 쳄버(chamber)에 의해 나뉘어져 있다. 상부 쳄버에는 가스가 충진 밀페되어 있다. 그리고 상부 쳄버에는 유압 펌프로부터 유입된 오일로 채워지는데 유압이 상승함에 따라 상부 쳄버의 가스는 압축되도록 되어 있다. 압력 제어식 유량 밸브는 유압 펌프로부터 유입되는 오일의 압력을 상승시켜 축압기에 저장하거나 탱크로 복귀시키는 역할을 한다. 유압식 부스터는 진공 부스터와 마찬가지로 마스터 실린더와 직결되어있으며 브레이크 페달에 의해 작동된다. | |
압축 공기식 제동 배력장치 | |
이 장치는 보통 에어마스터라고 부르며 엔진으로 구동하는 압축기(compressor)의 압축공기와 대기압의 압력차이를 이용하여 배력작용을 한다. 구조는 진공식 배력장치의 분리식과 거의 같다. 단지 압축 공기를 이용한다는 것만 틀리다. | |
BAS 구성 | |
그림에서와 같이 플랜저 부분에 스프링을 추가함 | |
진공 배력장치(vacuum booster) | |
1.작동원리 | |
(1) 릴리스 위치(release position) 브레이크를 밟지 않은 상태로 진공, 대기밸브의 진공포트(vacuum port)는 열려 있고 대기 포트(air port)는 닫혀 있다. 다이어프램의 전후에 똑같은 흡기 다기관의 부압이 작용한다. 진공실과 대기압실이 모두 부압 상태이다. 다이어프램은 진공실에 들어있는 리턴 스프링의 장력에 의해 릴리스 위치(release position)에 있게 된다. | |
(2) 부분 제동((partial braking position) 브레이크 페달을 밟으면 먼저 진공포트가 닫히고 이어서 대기 포트가 조금 열린다. 그러면 다이어프램의 앞쪽(진공실측)에는 부압이, 다이어프램의 뒤쪽 대기압실에는 대기압이 작용한다. 그러나 진공실과 대기압실의 압력차는 그리 크지 않다. 즉 아이어프램 전후의 미소한 압력차이로 다이어프램은 진공실측으로 밀려가면서 진공실의 스프링을 압축한다. 스프링이 압축되는 만큼 푸시로드가 이동하여 마스터 실린더의 1차 피스톤을 작동시키게 된다. | |
(3) 완전 제동(full braking position) 진공포트는 닫혀있고 대기 포트는 열려있다. 따라서 진공실과 대기압실의 압력차는 최대가 된다. 그리고 진공실의 스프링은 완전히 압착된다. 진공실과 대기압실의 압력차에 의해 다이어프램이 좌측으로 밀려가면서 페달답력이 배가(boosting)된다. 그리고 추가로 운전자의 페달 답력이 직접적으로 마스터 실린더의 1차 피스톤에 작용하게 된다. | |
BAS 작동원리 | |
1. 일반 제동 시(BAS 미작동) | |
제동을 한 상태로 입력 로드가 플랜저를 누르면 좌측으로 밀리면서 포트가 열려 대기압이 진공실로 들어갔으나 플랜저는 스프링의 힘에 좌측으로 밀리면서(스프링 압축이 않됨) 대기포트와 진공실이 연결됨 | |
2. BAS 작동 시 | |
브레이크를 더욱더 밟아서 좌측으로 입력 로드가 더 밀리면 BAS의 스프링이 압축되면서 운전자의 브레이크를 밟는 힘과 스프링이 펴질려는 힘이 더해져서 일반 부스터보다 더 센 힘이 출력 로드로 나가서 더 강한 힘이 마스터 실린더로 전해진다. | |
프로포셔닝밸브
제동시에 바퀴의 하중(wheel load)은 적재화물의 중량 적재함에 화물이 적재된 위치, 자동차의 무게 중심, 제동감속도 등의 복합적인 작용에 의해 앞쪽으로 밀려가게 된다. 따라서 직진 시 제동하면 앞바퀴는 부하를 더 받고 뒷바퀴는 부하를 적게 받게 된다. 즉 앞바퀴의 하중은 커지고 뒷바퀴의 하중은 가벼워지게 된다. 또 커브 주행 시에 제동시키면 추가로 커브 외측 바퀴는 하중을 더 받고 내측 바퀴는 하중을 적게 받는다. 그래서 대부분의 자동차들은 중간정도의 부하(load)와 중간정도의 제동감속도에서 최적의 제동상태가 된게 한다. 따라서 중간값을 기준으로 하여 편차가 클 경우에는 뒷바퀴 또는 앞바퀴가 블로킹(bloking: 바퀴의 회전이 정지 되는 것)될 수 있다. 앞바퀴가 블로킹되면 앞바퀴의 조향성(steering ability)이 나빠지고 뒷바퀴가 블로킹되면 자동차의 뒷부분이 좌우 어느 한쪽으로 밀려 차선을 이탈하게 되고 자동차가 스핀(spin)하게 된다. 이런 현상을 미연에 방지하는 시스템이 제동력 제한 밸브, ABS, 미끄럼 방지 시스템 등인데 이런 것을 추가적으로 부착한다. | |
제동력 제한 밸브(braking force limiter)(P-valve) | |
마스터 실린더와 후륜 브레이크 회로 사이에 설치된다. 제한 압력에 도달할 때까지 입구와 출구의 압력은 같으나 제한 압력이상으로 회로 압력이 증가하면 후륜의 브레이크 압력을 설정 수준으로 일정하게 유지 하는 방식이다. | |
제동력 조절밸브(Braking force regulator) | |
이 방식은 횔로 압력을 이상곡선에 근접시켜 제어하는 것을 목표로 한다. 즉 제동 시 회로 압력이 일정수준에 도달한 다음부터는 전륜회로 압력과 비교할 때 후륜회로 압력의 증가율이 둔화되도록 하는데 전륜 회로가 파손되었을 경우에는 마스터 실린더의 유압이 후륜 회로에 그대로 적용되는 것이 특징이다. | |
로드 센싱 밸브 (LSPV:LOAD SENSING PRESSURE VALVE 하중감지 액압조절장치) | |
제동력 조절밸브와 비슷하게 작동을 하나 압력 전환이 고정된 것이 아니라 부하(LOAD)에 따라 가변적으로 제어를 한다. 즉 부하가 적을 때는 뒤쪽의 압력을 제한하고 부하가 클때는 뒤쪽의 압력을 부하에 따라 증가시키는 역할을 한다. | |
제동력 제한 밸브(braking force limiter)(p-valve) | |
제동력 제한 밸브는 아래 그림에서와같이 마스터실린더와 후륜 브레이크 사이에 설치된다. 그리고 제한 압력에 도달할때까지 입구와 출구의 압력은 같다 제한 압력이상으로 회로압력이 증가하면 후륜 브레이크 회로 압력을 일정수준이상 유지한다. | |
제동력 조절밸브(Braking force regulator) | |
제동력 조절밸브는 회로압력을 아래 그림과 같이 이상곡선에 근접시켜 제어하는 것을 목표로 한다. 제동 시 회로 압력이 일정수준에 도달한 다음부터는 전륜회로 압력과 비교할 때 후륜회로 압력의 증가율이 둔화되도록 한다. 그러나 전륜회로가 파손되었을 경우에는 마스터 실린더의 유압이 후륜회로에 그대로 작용되도록 한다. | |
제동력 제한 밸브(braking force limiter) | |
브레이크 마스터 실린더로부터 발생한 유압은 우측 그림에서와 같이 입구 A1으로부터 쳄버1과 밸브를 거쳐 쳄버2로 유입되고 출구 A2를 거쳐 후륜 휠브레이크에 작용한다. 밸브의 상단면에 작용하는 유압이 압축스프링의 장력보다 커지면 밸브 플랜저는 압축 스프링을 밸브가 닫힐 때까지 압축하게 된다. 밸브가 닫히면 챔버1과 챔버2의 사이는 차단된다. 이때부터 밸브는 챔버2 내의 압력이 내려가기 이전에는 압축스프링의 힘에 의해서만은 열리지 않는다. ※챔버2 내의 압력강하는 드럼의 팽창 또는 패드의 마모에 의해서만 가능하다. 그러나 마스터 실린더의 유압이 컷아웃 압력보다 낮아지면 밸브는 다시 열리게 된다. | |
제동력 조절밸브(Braking force regulator) | |
1. 작동개시 위치(starting position) | |
우측의 그림 상태에서 디퍼렌셜 피스톤(A)는 압축 스프링(B)에 의해 내벽에 밀착되어 있고 밸브('C)는 열려있다. 셧업 피스톤(D)는 스프링(K)에 의해 밸브 시트(F1)에 밀착되어 있다. 제동초기에 브레이크 회로의 회로 압력은 입구(1), 채널(G1)과 출구(3)을 거쳐 직접 후륜 브레이크에 작용한다. | |
2. 압력상승(Pressure build-up) | |
아래의 그림에서 전륜회로의 압력상승은 연결구(2)로 유입되어 셧업-피스톤(D)의 페이스(E)에 계속적으로 작용한다. 셧업-피스톤(D)는 압축 스프링(K)의 장력을 극복하고 밸브시트(F)에 밀착된다. 이렇게 되면 채널(G)가 출구(3)과 연결된다. 즉 피스톤(A)가 이 위치를 유지할 경우 입구(1)에서 디퍼렌셜 피스톤(A)와 채널(G)를 거쳐 출구(3)에 이르는 직접적인 통로가 개설된다. | |
3. 압력 절환 위치 | |
마스터 실린더의 유압이 증가함에 따라 후륜회로 압력도 증가하여 마침내 절환 압력(Change over pressure)에 도달하게 된다. 절환 압력에 도달하기 직전에 디퍼렌셜 피스톤(A)는 스프링에 부하된 밸브(C)가 닫힐 때까지 스프링(B)에 대항하여 좌측으로 이동한다. 이제 체임버(H1)의 압력은 디퍼렌셜 피스톤(A)의 전체 단면적에 작용 스프링(B)의 장력에 대항하여 디퍼렌셜 피스톤(A)는 그 위치를 유지한다. 그러나 체임버(H)의 압력은 마스터 실린더 압력이므로 페달을 밟고 있는 한 계속 증가하나 체임버(H1)의 압력은 더 이상 증가하지 않게 된다. 따라서 어느 시점에 가서는 디퍼렌셜 피스톤(A)는 다시 우측으로 밀려가게 되고 밸브(C)는 다시 열리게 된다. 이런 과정을 빠른 속도로 반복함으로서 후륜 회로 압력은 전륜 회로 압력에 비해 상대적으로 완만하게 증가하게 된다. 전후륜 회로 압력의 비율은 디퍼렌셜 피스톤(A)의 체임버(H1)측 단면적과 체임버(H1)측의 링형상 단면적의 비율에 의해서 결정된다. 마스터 실린더의 유압이 감소할 때 디퍼렌셜 피스톤(A)는 체임버(H)측의 피스톤 단면에 작용하는 유압+스프링(B)장력의 합과 체임버(H1)측의 피스톤 단면에 작용하는 유압이 평형을 이루는 위치까지 스프링(B)를 압착하면서 좌측으로 이동하게 된다. | |
4. 전륜 회로가 고장일 경우 | |
이 경우 셧업-피스톤(D)는 압축스프링(K)에 의해서 밸브 시트(F)에 밀착되므로 채널(G)와 출구(3)사이가 차단되고 채널(G1)과 출구(3)사이가 직결된다. 이렇게 되면 후륜 브레이크에는 마스터 실린더에서 발생된 유압이 그대로 작용하게 된다. 채널(G)의 압력은 채널(G1)의 압력보다 낮으며 또 밸브시트(F)에 의해 차단되어 있기 때문에 채널(G1)의 압력에 영향을 미치지 못한다. 전륜이든 후륜이든 브레이크회로가 파손되면 운전자는 우선 페달거리가 길어짐을 감지할 수 있을 것이며 경고등 회로를 갖춘 경우라면 경고등 점등에 의한 고장을 확인 할 수 있을 것이다. | |
이상적인 제동압력곡선 | |
아래의 그래프에서 곡선으로 표시된 이상적인 제동 압력 곡선에서 제동 초기에는 전륜 회로와 후륜 회로의 제동압력이 거의 같은 비율로 증가한다. 그러나 일정 압력에 이르러서는 후륜회로의 압력은 완만하게 상승하나 전륜회로 압력은 계속 상승하여야 이상적 임을 알 수 있다. 즉 제동 시 어느 시점부터는 전륜의 제동력과 비교할때 후륜의 제동력을 상대적으로 제한하여야 한다. 이것이 후륜의 블록킹을 방지하기 위해서이다. | |
프론트디스크브레이크
디스크 브레이크는 바퀴와 함께 회전하는 브레이크 디스크 양쪽에 브레이크 패드를 압착시켜 제동하는 타입을 디스크 브레이크 타입이라고 말한다. | |
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예)물이 쉽게 들어갈 수 있고 마찰계수가 감소하여 제동력이 감소할 수 있다. | |
디스크 브레이크의 분류 | |
1. 고정 캘리퍼형(fixed caliper type) | |
캘리퍼가 고정되어있는 타입으로 실린더 2개를 두고 디스크를 양쪽에서 패드로 압착 시켜 제동을 하는 타입이다. 이 형식에는 캘리퍼가 일체로 되어 있으며 연결 파이프를 거쳐 오일이 유입되는 캘리퍼 일체형과 캘리퍼가 중심에서 둘로 분할되고 각각에 실린더를 일체로 주조하여 오일의 유입은 내부 홈을 통해 들어오도록 된 캘리퍼 분할형이 있다. | |
2. 부동 캘리퍼형(floating caliper type) | |
이 형식은 캘리퍼 한쪽에만 1개 또는 2개의 실린더를 두고 마스터 실린더에서 유압이 작동하면 피스톤이 패드를 디스크에 압착하고 이때의 반발력으로 캘리퍼가 이동하여 반대쪽 패드도 디스크를 압착하여 제동을 하는 방식이다. 냉각작용이 우수하고 부품수가 적어 설치공간이 우수하여 주차 브레이크의 조립이 쉬운 장점이 있어 현재 승용차량에 가장 많이 사용된다. | |
[부동형 캘리퍼] | |
벤틸레이티드 디스크 | |
기존의 자동차는 솔리드 디스크(solid disk)를 많이 사용하였으나 제동시에 디스크에서 발생되는 열을 대기중으로 발산시키지 못하여 많은 문제점이 있었으나 현재는 이러한 문제를 해결하기 위하여 디스크 원주에 공기 구멍이 있는 벤틸레이티드 디스크(ventilated disc)를 많이 사용한다. 벤틸레이티드 디스크는 장시간 사용해도 디스크 패드의 열변형이 적어 제동력이 우수하고 페이드 현상을 방지하고 패드의 수명도 향상되는 장점이있다. | |
패드 마모 경보장치 | |
경고등을 점등하는 형식과 기계적으로 경고음을 발생시키는 방법이 있는데 우리나라는 주로 기계적으로 경고음을 울리는 방식을 쓴다. 패드가 마모되어 패드의 잔류 두께가 약 3mm 정도 남으면 패드 마모 인디케이터(indicator)가 디스크에 접촉하여 기계적으로 삐~익하는 경보음을 울리도록 되어 있다. | |
디스크 브레이크는 휠 허브(Wheel hub)와 함께 회전하는 디스크와 디스크와 밀착되어 마찰을 하는 브레이크 패드, 패드를 밀착시키는 캘리퍼와 캘리퍼 내부의 피스톤등으로 구성되어 있다. | |
디스크 브레이크는 회전하는 원판형의 디스크(DISC)를 캘리퍼 내부에 있는 브레이크 패드가 압착되면서 제동력을 발생시키는 구조로 되어 있다. 브레이크 페달을 밟으면 마스터 실린더 내부에서 유압이 발생하고 브레이크 파이프와 호스를 거쳐 캘리퍼 내의 실린더에 유압이 작동하면 피스톤이 움직여 디크에 패드를 압착한다. 이때 반작용에 의해 부동 상태로있던 캘리퍼가 우측으로 이동하면서 반대측의 패드를 디스크에 압착시켜 제동이 된다. 브레이크 페달을 놓으면 실린더 내의 유압이 저하되어 피스톤 실에 의해 피스톤이 제자리로 돌아 오는데 이 원리 때문에 항상 브레이크 패드와 디스크 사이의 간격은 항시 일정하게 되는 것이다. 즉 제동 시 캘리퍼 내의 실이 아래 그림과 같이 변형되었다가 해제 시는 실이 원위치로 복원되는 힘에 의해 피스톤이 리턴되면서 제동이 해제 된다. | |
LSP
개요 | |
자동차에서 브레이크는 가장 중요한 구성품입니다. 화물 차량에서 적재함에 화물을 실고 운행때와 화물이 없을 때 차량의 무게는 달라집니다. 화물이 없을 땐 차량의 무게가 가벼워져 급격한 브레이크 사용 시 뒷바퀴쪽이 휘청하거나 떠는 느낌을 경험하게 됩니다. 그리고 적재함에 화물을 적재 후 브레이크 작동 시 화물량에 따라 약간 밀리는 듯한 느낌도 있습니다. 이것은 화물차의 공차(빈차)와 화물적재 시의 무게를 중간으로 브레이크를 설계하기 때문에 약간의 브레이크 성능을 좌우하기 때문에 이러한 현상을 보안하기 위하여 무게를 감지하여 브레이크 성능을 보강하여 주는 장치가 장착되기도 합니다. 하중감지 액압조절장치 브레이크는 LSPV(Load Sensing Pressure Valve)를 말하며 적재함의 화물무게에 따라 뒤쪽으로 보내지는 브레이크 유압을 증가 또는 감소하는 장치를 말합니다. | |
LSP밸브의 유용성 | |
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(1) 차량의 급제동 시에는 운전자가 최대로 브레이크 페달을 밟기 때문에 이때의 제동력이 차량의 적재 중량 및 노면 마찰계수와 관계되는 각 바퀴의 마찰력보다 클 경우 부분 또는 전체의 바퀴가 록킹(노면에 타이어의 검은색 마킹이 생길 때) 된다. (2) 이러한 경우 차량의 방향제어 능력이 상실케 된다. 특히 전륜 록킹 발생은 조향능력이 상실되지만 차는 직진 방향으로 계속 전진하고 제동력이 제거되면 조향기능을 회복하지만, 후륜의 록킹시는 차체의 뒤부분이 회전되는”FISH TAIL” 현상이 발생되고 자동차의 방향제어가 불가능하게 되어 상당한 위험을 초래 할 수 있다. 따라서 LSP밸브는 후륜 브레이크의 액압을 저하시켜 후륜 록킹을 방지케 하여 급제동 시 차량 자세의 안정성을 확보한다. | |
제동거리 단축 | |
급제동 시 각 바퀴에서 록킹이 될 경우 더 이상의 제동 진전이 안되어 제동거리가 길어질 수 있다. 따라서 이러한 록킹을 방지하여 각 브레이크의 제동력을 최대한 이용함으로써 최대 감속도를 향상 시킴에 따라 제동거리를 단축할 수 있다. | |
아래의 그림에서와 같이 후륜으로 가는 유압라인 중간에 설치되어 있다. | |
LSP밸브의 구조 | |
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(1) 센서부 : 적재 상태의 변화에 의한 차높이의 변화를 감지하여 하중에 따라 변하는 스프링 및 작동레버, 링크 등으로 구성되어 있다. (2) 액압 제어부 : 센서에 미치는 힘(SENSOR FORCE)을 비례 제어하기 위한 밸브 스템 기구 등으로 구성되어 있다. | |
1.세팅클립 2.브리더 스크류 3.브라켓트 4.레버 어셈블리 5.센서 스프링 6.스프링 가이드 7.조정너트 8.오퍼레이팅 9.커넥팅 링크 어셈블리 | |
우측의 그림에서와 같이 무부하 시와 부하 시에 후륜으로 가는 제동력이 차이가 나는 것을 알 수 있듯이 부하 시에는 후륜의 제동력이 증가되게 되어 있다. | |
작동원리 | |
LSP밸브 본체는 차량의 섀시에 고정되어 있고, 링크의 끝단은 후차축에 장착되어 있다. 차량의 적재 상태에 의해 차량 섀시와 후차축의 상대 위치가 변화함에 따라 센서 스프링에 작용하는 힘이 변화하게 되어 후륜 계통의 액압을 제어한다. | |
1. 공차 시: 센서 스프링이 비교적 약한 힘으로 밸브 스템을 누르고 있어 액압이 흐르는 유로가 작게 된다. 2. 적재 시: 센서 스프링이 비교적 큰 힘으로 밸브 스템을 누르고 있어 액압이 흐르는 유로가 크게 된다. | |
주의사항 | |
1. 조정 너트를 임의로 조정하지 마시오.(후륜 액압이 틀려져 제동 불안정) 2. 브레이크 라인 에어빼기 작업시, 꼭 마지막에 LSP밸브의 에어빼기 스크류를 통해 에어빼기를 해줄 것. | |
(1) 내부 구성도 | |
(2) 감압제어 | |
공차시에는 압력을 조절하는 피스톤 부위를 브레이크 액이 통과 하면서 압력이 감압되게 되어 있다. | |
(3) 전륜 브레이크 고장 시 | |
앞쪽 브레이크가 고장 시에는 압력을 조절하지 않고 리어쪽으로 가는 제동압력이 입력 압력하고 동일하므로 제동을 하는데 도움을 주도록 되어 있다. | |
(4) LSPV 성능곡선 |