제동 장치

제동 장치 11장

1. 제동 장치

1) 브레이크의 제동작용 2) 브레이크의 작동원리 3) 브레이크의 구성요소 2) 이중 브레이크시스템

2. 상용 브레이크

1) 드럼 브레이크 2) 드럼 브레이크의 작동 3) 드럼 브레이크 자기 배력

주요 학습 내용

1) 드럼 브레이크 2) 드럼 브레이크의 작동 3) 드럼 브레이크 자기 배력 4) 디스크 브레이크 5) 디스크 브레이크의 작동 6) 캘리퍼의 작동방법

3. 주차 브레이크

1) 목적 2) 일체형 주차 브레이크 3) 주차 브레이크의 종류 4) 독립 주차 브레이크

4. 배력 브레이크

1) 배력 브레이크의 목적 2) 진공 브레이크 부스터 3) 유압 브레이크 부스터 4) 공기압 브레이크

5. ABS와 TCS

1) ABS 제동원리 2) ABS 의 구성부품 3) TCS 6. 제동성능

1) 정지거리 2) 브레이크 특성

제동 장치

제동장치는 주행 중의 자동차를 감속 또는 정지시키는 동시에 주차 상태를 유지시키는 데 사용되는 장치로 마찰력을 이용하여 제동작용을 하고 있다.

제동 장치(brake system)의 정의

제동 장치의 요구 성능

① 속도와 적재 중량에 대하여 충분한 제동력을 발휘할 수 있어야 한다.

② 신뢰성과 내구성이 우수하여야 한다.

③ 조작이 간단하고 정비가 용이한 구조이어야 한다.

④ 제동장치가 작동하지 않을 때는 각 차륜의 회전에 지장을 주지 않아야 한다.

디스크 브레이크 드럼 브레이크

브레이크 장치는 자동차의 운동에너지를 마찰을 통해 열에너지로 바꾸고 발생한 열을 공기 중에 방산시켜 제동하는 것이다

브레이크 장치의 원리

브레이크 장치에서 브레이크를 작동시키기 위하여 마찰열을 발생하는 부분으로 마찰력에 의해 자동차가 제동된다

브레이크 드럼과 슈

바퀴와 노면 바퀴와 노면

노면과 바퀴 사이에 있는 마찰에 의해 자동차의 제동작용에 영향을 미치는 중요한 인자가 이며 노면의 상태에 따라 마찰력이 변하게 된다

보조 브레이크 (auxiliary brake) 주차 브레이크 (parking brake)

상용 브레이크 (service brake)

제동 장치의 종류

주행 중 감속 또는 정지시킨다

상용 브레이크를 보조한다

주차 상태를 유지시킨다

마스터 실린더

주차 브레이크

레버 브레이크

디스크 페달 브레이크

드럼 브레이크 진공 배력 장치 브레이크

라인

제동 장치의 종류

상용 브레이크 (풋 브레이크)

기계식 브레이크 유압식 브레이크 배력식 브레이크 공기식 브레이크

진공배력식 브레이크 유압배력식 브레이크

보조 브레이크 (감속브레이크) 주차 브레이크

(핸드 브레이크) 기계식 브레이크 센터 브레이크 후륜 브레이크 배기 브레이크

와전류 브레이크 유체식 브레이크

브레이크

기계식 브레이크

브레이크를 작동시키는 손 또는 발의 힘을 레버와 로드 또는 케이블을 조합한 기계적 장치에 의해서 제동력을 전달하는 방식이다

유압식 브레이크

밀폐된 용기 속 액체의 일부에 가해진 압력은 어느 방향으로도 같은 세기로 액체의 각부에 전달된다.

파스칼 원리

액체에 가해지는 압력

P

는

P = F

¹

P = a

F

²

= Pb

F

²

= F

¹

a

b

피스톤

B

를 밀어 올리는 힘

F

2

P: 압력(kPa) F1,F2: 힘(N) a,b : 단면적(m)

피스톤

압력 압력

압력 압력

피스톤 브레이크

페달

마스터

실린더 휠 실린더 제동작용

답력 유압력 브레이크

압력 패드,슈 마찰력

브레이크의 작동 원리

패달 압력

브레이크 라인

압력 압력 압력

압력

운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 유압 시스템에 압력을 가해 유압력으로 전환시킨다.

이 유압력이 브레이크 라인을 통해 휠 실린더에 전달된 뒤 휠 실린더에서 다시 기계적 압력인 제동력으로 변환된다.

브레이크의 제동작용

브레이크 페달 을 밟아 마스터 실린더내 의 오일에 압력을 가함

브레이크 장치 내에 유압이 발생함

유압은 브레이크 라인에 의해

각 바퀴에 설치된 휠 실린더에 전달됨

마스터 실린더

브레이크 라인 브레이크

패드

브레이크 페달

각 바퀴에 설치된 휠 실린더에 전달됨

휠 실린더 내의 피스톤을 밀어서 브 레이크 슈를 압착하여 마찰력을 발 생시킴

마찰력에 의해 바퀴와 차량을 감속,정지

휠 실린더 휠 실린더

휠 디스크 피스톤

피스톤

감속 브레이크(retarder)

O 디젤엔진을 사용하는 대형차에서 사용한다

O 풋 브레이크를 보조하고 내려올 때나 고속 주행 시 감속용으로 사용한다

O 엔진 배기관 중간에 밸브를 설치하여 그 밸브를 닫을 때 엔진을 압축기로 작동시켜 제동력을 얻는 장치로 엔진 브레이크 효과를 극대화한 것이다

배기 브레이크

와전류 브레이크

O 와전류(eddy current) 에 의한 제동력을 이용한다

O 추진축과 함께 회전하는 금속 디스크와 프레임,차체에 고정된 볼 및 여자코일로 구성됨 O 코일에 전류를 흐르게 하여 자장을 발생시키면 그 가운데를 디스크가 회전하여 와전류를

발생되며 자장의 상호작용으로 제동토크가 얻어진다

O 제동에너지는 열로 변환되어 디스크를 가열하나 디스크에 설치된 방열 팬에 의해 방열됨

감속 브레이크(retarder)

유체식 브레이크

O 토크 컨버터와 비슷하며 유체 마찰력을 이용한다

O 추진축과 함께 회전하는 로터와 고정 날개인 스테이터가 있고 물이나 오일을 작동유체로 하여 로터가 이들 유체에 와류를 발생시킬 때의 유체 마찰저항을 제동력으로 이용한다 O 흡수된 운동에너지는 열로 변환되며 라디에터에서 방열한다

감속 브레이크(retarder)

O 유체의 순환방법에 따라 중력식과 펌프식으로 나눈다

O 오일을 사용하는 경우는 열교환기(oil cooler)를 설치하여 엔진 냉각수로 오일을 냉각한다

유압 브레이크의 구성요소

브레이크 페달 (brake pedal) 마스터 실린더 (master cylinder) 배력 장치 (booster)

드럼 브레이크 (drum brake) 디스크 브레이크 (disc brake)

주차 브레이크 (parking brake)

^{마스터 실린더}(master cylinder) ^{브레이크 페달} 배력 장치

(booster)

주차 브레이크 (parking brake)

드럼 브레이크 (drum brake) 브레이크 페달

(brake pedal) (master cylinder)

디스크 브레이크 (disc brake)

주차 브레이크 (parking brake)

유압시스템을 두 개로 분할함으로써 차량의 안전성을 향상시킬 수 있다.

시스템의 한쪽이 새거나 고장일 경우 또 다른 하나가 계속 작동하도록 하여 차량을 정지 시킬 수 있다.

전후 분할(front-rear split) 후륜 구동

브레이크 유압 배관

마스터 실린더

브레이크 패달

앞 디스크 브레이크

뒷 드럼 브레이크

갤리퍼 휠 실린더

대각선 분할(diagonal split ) 전륜 구동

마스터 실린더

브레이크 갤리퍼

휠 실린더 진공 브레이크

부스터

브레이크 유압 배관

패달

앞 디스크 브레이크

뒷 드럼 브레이크

브레이크 슈 (brake shoe) 브레이크 드럼 ( brakedrum)

휠 실린더 ( wheel cylinder)

백 플레이트 (suport plate)

드럼 브레이크

휠 스핀들

브레이크 슈 앵커

베어링 드럼

휠 너트 백 플레이트

휠 실린더

마스터 실린더

싱글 마스터 실린더 (single master cylinder)

마스터 실린더 상부에 공급탱크가 붙어 브레이크가 작동하였을 때 브레이크 액을 회수 하거나 액을 보충하는 일을 한다

마스터 실린더이 보디에는 피스톤, 실린더 컵, 스페이서 등으로 조립되며 피스톤 스프링 에 의해 항상 뒤쪽으로 밀어진다

싱글 마스터 실린더의 작동

브레이크 페달을 밟으면

푸시로드를 밀어서 피스톤이 왼쪽으로 이동하고 이동 초기에는 리턴 포트로부터 일부 오일이 탱크로 귀환되나 피스톤이 리턴 포트를 막으면 브레이크 액이 압축되어 휠 실린 더에 유입된다

브레이크 페달을 놓으면

피스톤이 리턴 스프링의 장력에 의해 급속히 귀환되어 송출된 오일은 관성 때문에 동시 에 되돌아 오지 못하고 피스톤 앞쪽의 압력이 낮아진다. 이 때에 브레이크 액이 인렛 포 트를 거쳐 피스톤 플렌지의 작은 구멍을 통해 피스톤 앞쪽으로 흡입된다 그 후에는 파이 프 내의 오일은 리턴 포트를 통해 저장탱크로 되돌아 온다

프 내의 오일은 리턴 포트를 통해 저장탱크로 되돌아 온다

어느 한쪽이 고장이 생겨도 다른 한쪽이 작동할 수 있도록 독립된 2개의 유압계통을 갖도록 2개 실린더를 갖은 마스터 실린더이다.

싱글 마스터 실린더 2개를 직렬로 배치한 형식으로 동일한 실린더 내에 제1 피스톤과 제2 피스톤이 들어 있고 제2 피스톤 앞뒤에 리턴 스프링이 지지되어 있다

마스터 실린더

탠덤 마스터 실린더 (tandem master cylinder)

마스터 실린더에서 파이프를 통해 압송된 오일은 휠 실린더 중앙에 들어와 2개의 피스톤에서 좌우로 나누어지고 브레이크 슈를 작동시켜 제동작용을 한다.

휠 실린더 (wheel cylinder)

휠 실린더

오일입구 1

3

드럼 브레이크

앵커

리딩 슈 트레일링 슈

슈리턴 스프링

슈리턴 스프링 주차

브레이크 레버

휠 실린더 단면도 피스톤

푸쉬 로드

고무 부트 2

브레이크 슈 (brake shoe)

휠 실린더로부터 유압에 의해 브레이크 내면에 압착하는 주요부로서 강판의 단면 을 T형으로 용접한 것이다

브레이크 드럼과 접촉하여 제동력을 발생시키는 부분인 라이닝이 부착되어 있다.

드럼 브레이크

라이닝은 마찰계수가 크고 마찰열에 의하여 고온이 되어도 마찰계수가 감소되지 않도록 내마보성, 내열성이 좋아야 하고 페이드 현상에 견딜 수 있어야 한다.

브레이크 라이닝 (brake lining)

브레이크 라이닝 브레이크 슈

연결지점

주차 브레이크 레버

브레이크 슈 백 플레이트

휠 실린더

차륜과 일체로 회전하며 라이닝과 마찰에 의하여 제동력을 발생하는 부분이다.

① 회전 밸랜스가 잡혀있어야 한다.

② 슈가 확장되었을 때 변형되지 않도록 충분한 강성이 있어야 한다.

③ 방열성과 내마모성이 우수하고 무게가 가벼워야 한다.

브레이크 드럼(brake drum )

드럼의 요구 조건

드럼 브레이크

③ 방열성과 내마모성이 우수하고 무게가 가벼워야 한다.

주철

강판 주철 강판

브레이크 패달에서 전달된 유압의 힘으로 브레이크 슈를 외부로 확장시켜 회전되고 있는 드럼 내면에 밀착되면 드럼과 슈의 마찰에 의해 발생하는 마찰력에 의해 자동차가 정지한다.

마스터 2 1 4 3

드럼 브레이크의 제동 작동

패달을 밟은 힘 마스터

실린더 압축 유압의

휠 실린더 발생 유압

마찰력에 의한 제동작용

브레이크 슈의 확장

5

6

휠 실린더 드럼회전

드럼

드럼이 회전방향으로 확장하는 슈는 마찰력에 의해 드럼과 함께 회전하려고 하는 경향이 강하게 되어 슈를 드럼에 밀어 붙이는 힘이 더욱 증대하여 큰 제동력이 발 생한다.

드럼 브레이크의 자기 배력 작용

회전방향으로 브레이크 슈가 밀착되어 마찰력 의 증가

마찰력 증가 마찰력 감소

트레일링 슈 리딩 슈

앵커 핀 슈가 떨어지는

힘이 작용하기 때문에 제동력의 감소

드럼 브레이크에서는 드럼이 회전방향으로 확장하는 슈가 마찰력에 의해 드럼과 함께 회전하려고 하는 경향이 강하게 되어 슈를 드럼에 밀어 붙이는 힘이 증대해 보다 큰 제동력이 발생한다. 반대측의 슈는 마찰력이 떨어지도록 하는 힘이 작용하기 때문에 제동력이 약해진다.

회전방향으로

드럼 브레이크의 자기 배력 작용

회전방향으로 브레이크 슈가 확장되어 마찰력 의 증가

마찰력 증가 마찰력의 감소

브레이크 슈의 설치 방법

리딩 트레일링 슈 식 (leading trailing shoe type)

리딩 슈와 트레일링 슈로 되어 있다.

브레이크 작용은 대부분 리딩 슈에서 발생한다.

안정성이 좋아 승용차 뒷 바퀴에 사용된다.

트레일링 슈 리딩 슈 드럼회전

투 리링 슈 식(two leading shoe type)

리딩 슈를 2 개 배치하고 휠 실린더를 2개 사용한다 .

전진 시에는 제동력이 강력하나 후진 시에는 2개의 슈가 트레일링 슈가 되어 제동력이 약하며 앞 바퀴에 사용된다 .

브레이크 슈의 설치 방법

드럼 회전

리딩 슈 리딩 슈

듀얼 투 리딩 식(dual two leading shoe type)

2개의 횔 실린더를 사용하여 전 후진 시에 동일하게 리딩 슈가 되게 한다.

드럼의 회전 방향에 관계없이 자기 배력 작용이 발생하게 한다.

대형차 뒷 바퀴에 사용된다.

브레이크 슈의 설치 방법

드럼 회전

리딩 슈 트레일링 슈 리딩 슈

트레일링 슈

듀오 서보식 (duo servo Type)

전진 시에는 브레이크 슈가 확장하여 우측 슈가 리딩 슈가 되고 이 힘이 슈 어저스터를 통해 좌측 슈에 전달되어 리딩 슈가 된다

후진 시에는 반대로 되어 같은 제동력을 얻는다..

브레이크 슈의 설치 방법

드럼 회전

어저스터

리딩 슈 리딩 슈

디스크 브레이크

디스크(disk) 원판형으로 바퀴와 같이 회전한다 캘리퍼(caliper) 디스크의 양측에 끼워져 있다

패드(pad 2개로 디스크에 압착하여 마찰 작용을 한다

디스크(disk)

패드(pad)

캘리퍼의 내부 구조

피스톤(piston) 캘리퍼

(caliper)

디스크 브레이크의 장단점

(1) 디스크가 노출되어 방열작용이 좋고 페이드 현상이 생기기 어렵다 고속 시 반복 사용 하여도 안정된 제동력을 얻을 수 있다

(2) 디스크 열팽창이 일어나도 디스크와 패드 사이의 간극은 거의 변하지 않는다 (3) 구조가 간단하고 디스크 패드의 교환이 용이하다

(4) 좌우 제동차이가 없고 브레이크가 양쪽 같은 세기고 제동한다

(5) 디스크가 물에 젖어도 원심력에 의해 비산되고 제동효과의 회복이 빠르다

장점

(5) 디스크가 물에 젖어도 원심력에 의해 비산되고 제동효과의 회복이 빠르다

단점

(1) 디스크 패드의 면적이 작으므로 디스크에 작용하는 압력이 커야 한다 (2) 패드의 내마모성 및 내열성이 좋아야 한다

(3) 자기 배력작용이 없으므로 충분한 제동효과를 위해서는 높은 유압이 필요하다 (4) 높은 유압을 위해 브레이크 배력장치가 필요하다

(5) 모래 자갈 진흙 등에 의한 디스크 손상 방지 대책이 필요하다

디스크 브레이크의 작동

바퀴와 함께 회전하는 원판형 디스크를 유압에 의해 작동하는 한 쌍의 패드가 있다.

제동 시에 각 피스톤에 유압이 작용하여 양쪽에서 패드를 압착하여 생기는 마찰력으로 제동력을 얻는다.

캘리퍼

피스톤 실

(piston seal) 부트 (boot)

캘리퍼 (caliper)

패드 (pad)

피스톤 (piston) 캘리퍼 (caliper)

디스크 (disk)

오일 입구

(boot)

브레이크 작동 실이 변형됨 브레이크 풀림

(caliper)

캘리퍼의 작동 방법

캘리퍼가 고정되어 있고 양 쪽 피스톤이 패드를 밀어 제동작용을 한다.

캘리퍼 고정식(caliper fixed type)

고정 캘리퍼 고정 캘리퍼

피스톤 패드

패드

디스크 휠

디스크 피스톤 패드

피스톤 스핀들

베어링

한 쪽 피스톤이 패드를 디스크에 밀어 붙이면 반력에 의해 캘리퍼가 이동하여 패드를 디스크에 압착시킨다.

캘리퍼 부동식(caliper floating type)

부동 캘리퍼 부동 캘리퍼 휠

패드

캘리퍼의 작동 방법

스핀들

베어링

피스톤 피스톤

디스크

디스크 브레이크의 자동 간극 조정

피스톤 부동 캘리퍼

디스크 패드

피스톤 실 디스크와 패드 사이의 간극은

0.15mm 정도

패드가 신품인 경우

제동 전 B A 제동 시 제동 후

피스톤 실의 탄성작용에 의하여 제동전이나 제동 후의 피스톤 위치의 변화가 없어 간극을 항상 유지한다.

패드가 마모된 경우

디스크 브레이크의 자동 간극 조정

패드가 마모되어 제동 시에 피스톤이 이동한 거리가 피스톤 실의 변형량보다 크다 제동이 해제되면 피스톤이 패드의 마모량 만큼 좌측으로 이동하여 패드와 디스크 가 일정한 간격을 유지하도록 자동 조정된다.

B A

제동 전 제동 시 제동 후

조정 값 (B-A)

주차 브레이크

주차 브레이크는 핸드 레버 또는 페달에 의해 작동되며 주차나 정차 시에 이용하는 브레이크로 상용 브레이크와는 별개의 시스템으로 구성되거나 기존의 브레이크에 내장되어 있다.

주차 브레이크의 목적

주차 브레이크의 종류

(2) 후륜 브레이크 (rear wheel brake)

주차 브레이크의 종류

일체형 주차 브레이크(Integral parking brakes) 드럼 주차 브레이크(Rear parking brake)

디스크 주차 브레이크(Rear disc parking brake) 독립형 주차 브레이크(Independent parking brakes)

(1) 센터 브레이크 (center brake)

주차 브레이크

O 변속기 주축의 뒤쪽에 부착되어 브레이크 드럼이 있는 벤드 모양의 라이닝에 의해 추진축에 붙어 뒷바퀴을 회전하지 못하게 한다

O 외부 수축식 또는 내부확장식이 사용된다.

O 트럭이나 버스에 사용된다

센터 브레이크 (center brake)

운전석에 있는 주차 브레이크 레버를 당겨 뒷바퀴에 내장되어 있는 주차 브레이크를 작동시켜 고정한다 .

후륜 일체형 주차 브레이크

주차 브레이크

주차 브레이크 레버

케이블

케이블

주차 브레이크 레버를 뒤쪽 브레이크 슈에 접촉함으로써 주차 브레이크로 사용한다.

주차 브레이크 케이블이 핸드 레버에 의해 당겨지면 주차 브레이크 레버가 움직인다.

후륜 일체형 드럼 주차 브레이크

주차 브레이크

주차 브레이크 레버

주차 브레이크 링크

주차 브레이크 케이블

링크

케이블 레버

브레이크 슈

운전자가 주차 브레이크를 작동시키면 주차 브레이크 케이블은 나사를 회전시키는 레버를 당기고, 너트는 피스톤을 밖으로 밀며 이것은 슈를 디스크와 접촉하게 하여 주차 브레이크가 작동된다.

후륜 일체형 디스크 주차 브레이크

주차 브레이크

피스톤 (piston)

레버 (lever) 스크류

(screw) 너트

(nut)

피스톤 실 (piston seal)

패드 (pad)

캘리퍼 (caliper )

뒷바퀴의 디스크 브레이크와 함께 드럼형 주차 브레이크가 같이 있다.

소형 브레이크 슈 한 세트가 디스크의 허브 속에 장착되어 있으며 허브의 내면은 주차 브레이크 드럼의 역할을 한다.

후륜 독립식 주차 브레이크

주차 브레이크

주차

브레이크 슈

디스크 드럼

허브 캘리퍼

차축 브레이크

호스

배력 브레이크

배력 브레이크 장치는 제동력을 크게 하여 제동 거리를 짧게 함과 동시에 적은 힘으로 브레이크 패달을 밟아도 차량을 감속 또는 정지 시킬 수 있다 .

배력 브레이크의 종류 배력 브레이크의 목적

배력 브레이크의 종류

진공 브레이크 부스터

( vacuum brake booster ) 진공 압력이 마스터 실린더의 유압을 증가시킨다.

유압 브레이크 부스터

( hydraulic brake booster ) 유압이 마스터 실린더의 유압을 증가 시킨다

엔진의 흡기 매니폴드에 연결하거나 진공 펌프에 의해 공급되는 진공이 피스톤의 양쪽에 동일하게 작용한다.

브레이크 페달을 밟으면 피스톤의 한쪽 편에 공기가 들어가 대기압이 형성되어 피스톤은 왼쪽으로 움직이고 마스터-실린더의 푸시 로드를 밀어넣는다.

진공 브레이크 부스터

진공 대기압

마스터실린더 진공 브레이크 부스터

(vacuum brake booster) 진공 마스터

실린더

대기압

피스톤 푸시

로드 (master cylinder)

진공호스 (vacuum

hose)

흡기메니폴드 (jntake manifold)

브레이크 패달 (brake pedal) (vacuum brake booster)

진공 브레이크 부스터의 구성 진공 브레이크 부스터의 작동 원리

진공 브레이크 부스터의 작동

엔진의 흡기 매니폴드에 연결하거나 진공 펌프에 의해 공급되는 진공이 피스톤의 양쪽 편에 동일하게 작용한다.

브레이크 페달이 밟지 않을 때

흡기 메니폴드 연결

진공압 부스터 진공

푸시 로드

흡기 메니폴드 연결

진공 포트 열림 대기압

진공

대기 포트 닫힘 다이어프램

진공

브레이크 페달을 밟을 때

이 대기압이 마스터 실린더 푸시 로드를 밀게 하고 마스터 실린더의 피스톤을 움직여 커다란 유압을 발생시켜 제동 작용을 한다.

브레이크 페달 푸시 로드가 대기 포트를 열면 대기압의 공기는 피스톤 뒤의 공간으로 흘러 들어간다.

진공 브레이크 부스터의 작동

진공 포트 닫힘 푸시 로드

진공 대기압

브레이크 패달 푸시 로드

대기 포트 열림

유압 브레이크 부스터

유압 브레이크 부스터는 마스터 실린더 뒤쪽에 장착되어 있으며 유압 펌프에 의해 공급된 유압이 브레이크 보조 동력을 제공한다.

마스터실린더 (master cylinder)

유압 부레이크 부스터 (hydraulic bake booster) 오일 냉각기

(oil cooler) 유압펌프

(hydraulic pump)

조향 기어

(steering gear) (master cylinder)

브레이크 페달의 작동이 스풀 밸브를 앞쪽으로 움직이면, 고압의 오일이 파워 피스톤의 뒤쪽 공간에 채워진다.

증가된 유압은 파워 피스톤을 앞쪽으로 움직인다.

운전자가 작용시킨 힘보다 더 큰 힘으로 마스터 실린더의 푸시 로드를 밀어준다.

유압 브레이크 부스터의 구조

스풀 밸브 (spool valve)

파워 피스톤 (power piston)

페달 푸시 로드 레버

(lever)

입력 로드 (input rod) (spool valve)

공기 브레이크는 엔진으로 공기 압축기를 작동시키고, 압축기로부터 발생한 압축 공기를 이용하여 브레이크 슈를 드럼에 밀어 붙임으로써 제동작용을 일으키는 것 으로 주로 대형 자동차에 쓰인다.

공기압 브레이크

브레이크 밸브 릴레이 밸브 릴레이 밸브

공기 브레이크

쳄버 공기

브레이크 쳄버

공기 탱크 공기 탱크

공기 압축기

브레이크 밸브 릴레이 밸브

릴레이 밸브

공기압 브레이크의 구조와 기능

공기 압축기(air compressor)

왕복형 공기압축기를 사용하여 압축공기를 만든다 실린더 헤드에 언로더 밸브가 있다

압력 조정기와 언로더 밸브 (unloader valve)

압력 조정기는 공기 압축기의 언로더를 작동시켜 공기 탱크 내의 규정압력(7 bar)이 되게 조정한다

공기 탱크 (air tank)

압축기로 부터의 공기를 압축하여 저장하며 안전밸브가 설치되어 탱크 내의 압력이 규정 압력 이상으로 상승하면 안전밸브가 작동하여 탱크 내의 공기를 방출한다

브레이크 밸브 (brake valve)

브레이크 페달과 브레이크 밸브가 직결되어 브레이크 페달의 가감에 따라 공기의 압력을 앞 뒤의 릴레이 밸브로 보내는 일을 한다. 앞 뒤 2계통의 공기통로를 동시에 조작하도록 2조의 밸브가 조립되어 있다

릴레이 밸브 (relay valve)

브레이크 쳄버와 브레이크 밸브 사이에 설치되어 브레이크 밸브로 부터 공기 압력에 의해 작동하며 브레이크 쳄버로 공기 통로를 개패하여 브레이크 작동지연을 적게 한다

브레이크 쳄버 (brake chamder)

접시 모양의 케이스와 보디의 사이에 다이어프램이 조립되어 각 바퀴마다 설치되어 있다 다어어프램 앞에는 푸시로드가 있어 브레이크 캠을 작동시킨다

공기압 브레이크 부품

브레이크 밸브

브레이크 쳄버

[장점]

① 중량이 큰 자동차에서도 사용할 수 있다.

② 유압식 브레이크는 오일의 누설이 있으면 위험하나 공기 브레이크는 공기 누설이 있어도 심한 제동력의 저하가 없어 안전도가 높다.

③ 베이퍼 록 현상이 발생하지 않는다.

공기압 브레이크의 장단점

③ 베이퍼 록 현상이 발생하지 않는다.

④

경음기, 와이퍼, 공기 스프링 등의 공기 이용 부품과 함께 사용할 수 있다

⑤

압축공기의 압력을 높이면 큰 제동력을 얻을 수 있다

[단점]

① 공기 압축기의 구동으로 기관의 출력이 일부 소모된다.

② 구조가 복잡하고 값이 비싸다.

ABS (잠김 방지 브레이크 시스템)

ABS란 차량 운행 중 급 제동 시나 눈길, 빗길과 같이 미끄러지기 쉬운 노면에서 차륜 의 잠김(Locking)에 의한 슬립 현상을 감지하여 브레이크이 유압을 조절함으로써 제동 시에 핸들의 조절이 가능하면서 최단 거리로 차량을 정지시킬 수 있게 하는 시스템이다.

유압장치 (hydraulic Unit)

ABS: (antilock-braking system)

바퀴 속도 센서 (wheel speed sensor)

바퀴 속도 센서 (wheel speed sensor)

Unit)

ABS 제어모듈 (ABS control

module)

릴레이 (relay)

제동거리를 짧게 하기 위해서는 타이어가 잠기기 전의 상태로 만들어 제동하는 것이 가장 효과적이다.

물체를 당기면 그 물체의 마찰력이 움직이기 시작하기 바로 전 이 가장 크다는 이론에 근거를 둔 것으로 잠김 상태에서의 지 속적인 마찰력 보다는 타이어가 잠겼다가 잠김 상태가 풀어지 는 시점에서의 마찰력이 더 크기 때문이다.

ABS 제동 원리

언제 제동력이 가장 클까요 ?

ABS

ABS 미장착 차량

는 시점에서의 마찰력이 더 크기 때문이다.

전자 장치를 이용하여 1초에 수십 회씩 기계적으로 차량의 제 동 작용을 반복해 줌에 의해 사람이 하는 것보다 훨씬 정확하 게 제동하는 것이 가능하게 되었으며 편 제동 등에 의한 차체의 쏠림 현상이 없이 자동차를 정지시킬 수 있게 되었다.

효과적인 제동 방법은 ?

ABS 장착 차량

ABS의 구성부품

각 바퀴에 설치되어 있고 각 바퀴의 회전 속도를 검출해 슬립 율을 산출한다.

차속과 바퀴의 회전상황에서 최적의 제동력이 작용 하도록 휠 실린더로 지시를 하고 시스템 전체를 제 어한다.

각 휠 실린더로의 유압 증가를 조절하여 제동력을 제어한다.

바퀴 속도 센서

(wheel speed sensor) ABS 제어 모듈

(ABS controls unit) 유압 장치

(hydraulic unit)

바퀴 속도 센서 (wheel speed

sensor) 바퀴 속도 센서

(wheel speed sensor)

유압 장치 (hydraulic unit)

마스터실린더 (master cylinder)

ABS 제어모듈

(ABS control module)

톱니 링은 바퀴와 함께 회전한다.

센서는 그 끝에 자장을 갖고 있어 톱니가 자장을 통과할 때 생성된 전압 신호를 ABS 제어 모듈에 보낸다.

바퀴 속도 센서 (wheel speed sensor)

ABS의 구성부품

바퀴 속도 센서 (wheel speed

sensor)

톱니 링

(toothed ring)

차축

(axle shaft)

톱니 링

(toothed ring)

바퀴 속도 센서 (wheel speed

sensor) 허브

(hub)

앞 바퀴 속도 센서 뒷 바퀴 속도 센서

ABS 유압 장치의 작동

제동 압력 모드 (braking pressure)

ABS가 작동하지 않는 때의 제동작용으로 페달의 작동에 따라 바퀴의 브레이크 압력이 변화한다.

솔레노이드 체크볼 밸브

유압 장치

바퀴 속도 센서

캘리퍼 마스터실린더

체크볼 밸브

유압펌프 저장기

제어모듈이 솔레노이드 밸브에 신호를 보내 오른 쪽 체크 볼을 닫아 추가로 들어오는 오일을 막아 유압을 일정하게 유지시키며 바퀴가 로킹되는 것을 막아준다.

솔레노이드 오른 쪽

유지 압력 모드(hold pressure)

ABS 유압 장치의 작동

솔레노이드

밸브 오른 쪽

체크 볼

제어모듈이 솔레노이드 에 신호를 보내 왼쪽 체크 볼을 열어 저장기로 오일을 보내 감압시켜 바퀴에 작용하는 브레이크 압력을 감소시킨다

왼쪽

감압 모드 (reduce pressure)

ABS 유압 장치의 작동

왼쪽 체크볼 열어줌

타이어가 도로에 전달할 수 있는 토크보다 더 큰 토크가 걸리면 타이어는 견인력을 잃고 헛돌게 된다 .이런 현상은 보통 가속 시에 발생한다 .

헛도는 것을 방지 하기 위한 장치가 TCS 이다.

만일 바퀴가 헛돌게 되면 그 바퀴에 제동작용을 가해 바퀴가 헛돌지 않도록 감속시킨다.

TCS (traction control system)

ABS/TCS

엔진제어모듈 ABS/TCS

제어모듈

마스터실린더

ABS/TCS 유압장치 엔진제어모듈

스로틀 위치 센서

바퀴 속도 센서

제동 특성

자동차가 주행 중에 브레이크를 걸면 바퀴의 속도는 차의 속도보다 느려져서 타이어와 노면상에 슬립(slip)이 발생한다 이 결과 타이어와 노면 사이에 생기는 마찰력이 제동력 이 된다 .

슬립률 (

λ) =

차의 속도 - 실제 속도 (타이어 속도) 차의 속도

✕ 100 %

타이어 마찰계수

(μ

^B)는 노면이 일정하면 슬립률에 크게 변한다

마찰계수는 슬립률이 20%까지는 급격히 증가하여 15~30% 사이에서 최고 값에 달하고 그 후에는 다시 조금씩 감소한다

가로 미끄럼계수 (

μ

s) 슬림률 0에서 최대이고 슬립률이 증가함에 따라 감소한다 가로 미끄럼계수 (

μ

s) 슬림률 0에서 최대이고 슬립률이 증가함에 따라 감소한다

ABS에 의한 브레이크 제어

제동을 걸어서 바퀴의 회전이 안정 한계를 초과한 경우 신속하게 브레이크 압력을 풀어 브레이크 토크를 타이어 토크보다 약간 작게 하여 회전을 안정영역까지 회복시킨다 다음에 다시 안정 한계를 넘을 때까지 브레이크 압력을 높혀 최적 회전상태를 유지한다

공주거리 제동거리

정지거리

주행 중에 제동장치는 조작하여 자동차를 최단거리에 정지시킬 수 있는 거리

정지 거리

운전자가 위급한 상황을 인식하고

제동 성능

실제로 제동 기간 동안 자동차가 이동한 거리

<제동장치 조작 시 작>

<제동개

시> <자동차 정지>

운전자가 위급한 상황을 인식하고 브레이크 페달을 밟아 제동이 개시 되기까지 반응시간에 달린 거리

제동 성능

(a) 반응시간 : 브레이크를 조작할 것은 인식한다

(b) 발바꿈 시간 : 가속 페달로부터 브레이크 페달로 발을 바꾼다

(c) 브레이크 밟는 시간 : 브레이크 페달을 밟으나 유격이 있어 제동이 시작되지 않음 (d) 과도시간 : 브레이크 효과가 시작된다

(e) 주제동 시간 : 브레이크에 힘이 발생하여 자동차가 감속되어 정지한다

페이드 현상 ( fade )

O 브레이크를 계속 반복하여 과도하게 사용하면 마찰열에 의해 라이닝이 고온이 되어 마찰계수가 감소하게 되고 제동력이 저하되는 현상이다

O 주된 원인은 라이닝 온도 상승과 브레이크 드럼의 열변형에 의한 라이닝과 드럼 내면 의 압착력이 감소하는 것이다

O 속도 110km/h에서 브레이크를 몇 차례 작동하면 마찰면의 온도는 300도 까지 상승한다

브레이크의 특성

베이퍼 로크 ( vapor lock )

브레이크의 연속적인 사용으로 브레이크 장치의 온도가 과도하게 상승하여 브레이크 오일의 일부가 기화되어 유압 배관 내에 기포가 발생하여 압력이 전달이 되지 않는 현상

브레이크의 특성