제8장 제동장치 제동장치의 개요 주행중 자동차를 감속, 또는 정지상태를 유지하는 장치를 제동장치(brake system)이라 한다.

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1 제8장 제동장치 제동장치의 개요 주행중 자동차를 감속, 또는 정지상태를 유지하는 장치를 제동장치(brake system)이라 한다.

2 제동장치의 개요 제동장치의 원리 제동장치의 조건
제동장치는 주행 중 운동에너지를 기계적인 마찰 장치에 의해 열 에너지로 바꾸어 그 마찰열을 대기중에 방출하여 제동하는 방식 제동장치의 조건 신뢰성과 내구성이 우수할 것 조작이 간단하고 운전자에게 피로감을 주지 않을 것 최고 속도와 최대 적재중량에 대하여 항상 충분한 제동력을 발휘할 것 제동장치가 작동하지 않을 때는 각 휠의 회전에 지장을 주지 않을 것

3 제동장치의 종류 작동방식에 따른 분류 유압식 브레이크 진공배력식 브레이크 주제동장치 배력식 브레이크
유압식 브레이크 진공배력식 브레이크 주제동장치 배력식 브레이크 공기 브레이크 압축 공기배력식 브레이크 센터 브레이크(외부 수축식) 주차 제동장치 기계식 브레이크 휠 브레이크(내부 확장식) 엔진 브레이크 보조 제동장치 배기 브레이크 와전류 브레이크 외부 수축식 브레이크 내부 구조에 따른분류 내부 확장식 디스크식

4 제동장치의 종류

5 유압 브레이크 유압 브레이크의 원리 제동장치의 구성
유압 브레이크는 파스칼의 원리에 의해 작동하며, 밀폐된 계(system)에 있어 유체에 일부분에 가한 압력은 유체 내의 모든곳에 균일하게 계의 직각방향으로 압력이 전달되는 현상이 파스칼의 원리이다. 제동장치의 구성 브레이크 페달, 배력장치(booster), 마스터 실린더, 브레이크 파이프, 휠 실린더, 캘리퍼등으로 구성.

6 유압 브레이크

7 유압 브레이크 유압 작동 개요 유압 발생기구 : 마스더 실린더 , 탠텀 마스더 실린더
유압 배력(힘 증가) 기구 : 부스터빽, 하이드르 빽, 공기 빽 유압 작동기구 : 드럼식, 디스크식.

8 제동장치의 구성 브레이크 페달(brake pedal) 지렛대의 원리를 이용하여 답력을 마스터 실린더에 전달하는 장치.
플로어식(floor type), 펜던트(pendant type)

9 제동장치의 구성 마스터 실린더(master cylinder) 제동장치에 필요한 유압을 발생시키는 유압 발생기이다.
종류로는 싱글형(single type)과 텐덤형(tendem type)으로 구분하며 지금은 텐덤형을 거의 사용한다.

10 제동장치의 구성 마스터 실린더의 작동

11 제동장치의 구성 오일 누유시 작동

12 제동장치의 구성 잔압밸브(residual pressure check valve) 작동 지연을 방지하기 위하여
브레이크 오일의 베이퍼 록(vaper lock)을 방지하기 위하여 휠 실린더의 브레이크 오일 누설 및 공기의 혼입을 방지하기 위하여

13 제동장치의 구성 캘리퍼(caliper) 디스크 방식 제동장치에 사용

14 제동장치의 구성 휠 실린더(wheel cylinder) 드럼방식 제동장치에 사용

15 제동장치의 구성 브레이크 오일(brake oil) 응고점이 낮고 비점이 높을 것 점성이 적당하고 내구성을 가질 것
금속 및 고무 등을 부식시키지 않을 것 비압축성이고 온도 변화에 점성이 변화가 적을 것 브레이크 시스템내에 대해 적당한 윤활성이 있을 것 내부 마찰이 적고 다른 브레이크 오일과 혼합이 가능할 것

16 제동장치의 구성 마찰제 마찰 계수와 한계온도 페이드(fade) 베이퍼 록(vapor lock)
패드(pad) : 디스크식 제동장치에 사용되는 마찰제 라이닝(lining) : 드럼식 제동장치에 사용되는 마찰제 마찰 계수와 한계온도 마찰계수() : 정도 드럼식 허용 마찰온도 : 150℃ 디스크식 허용 마찰온도 : ℃ 페이드(fade) 과도한 브레이크 사용으로 마찰제에서 발생한 마찰열로 인하여 마찰계수가 저하되면서 제동능력이 현저히 떨어지는 현상 베이퍼 록(vapor lock) 브레이크 시스템에서 발생되는 고온에 의해 브레이크 파이프내의 오일이 증발하여 오일내에 기포가 발생한다. 이 기포는 브레이크 페달을 밟았을때 제동반응이 없는 일명 스폰지 현상이 발생되는 현상을 말한다.

17 제동장치의 구성 드럼 브레이크 드럼 내부에 2개의 브레이크 슈가 드럼면에 압착하여 그때 발생하는 마찰력으로 제동 토크를 발생한다. 마찰면적을 크게 할 수 있기 때문에 대형차량의 전.후륜과 승용의 후륜 제동장치에 사용한다.

18 드럼식 브레이크 리딩슈와 트레일링 슈(leading and trailing shoe)의 구분

19 드럼식 브레이크 자기배력작용 회전중인 드럼을 제동시키면 회전 방향으로 확장된는 슈에는 마찰력에 의해 드럼과 함께 회전하려는 회전 토크가 추가로 발생되어 확장력을 증대시켜 휠 실린더에 공급된 확장력에 의한 마찰력보다 실제로 발생된 마찰력이 크게 된다 이와 같은 작용을 자기 배력작용이라 한다 리딩 슈의 제동력이 트레일링 슈에 비해 약 4배 정도 제동성능을 나타냄.

20 드럼 브레이크의 종류 단동 2 리딩식 휠실린더(한쪽은 피스톤 1개, 단른 한쪽은 수정기) 2개 설치
전진시 2개의 리딩슈로서 작동, 후진시 트레일링 슈로 작동.

21 드럼 브레이크의 종류 복동 2 리딩식 휠실린더(양쪽 피스톤 2개) 2개 설치 회전 방향과 관계없이 항시 리딩슈로 작동

22 드럼 브레이크의 종류 유니 서보식(uni servo type)
전진시에는 A.B슈는 모두 리딩슈로서 강한 자기배력작용을 얻을 수 있다. 좌.우 제동력의 불균형이 발생 후진시에는 A.B슈 모두 트레일링 슈로 작동되므로 제동력이 크게 저하된다.

23 드럼 브레이크의 종류 듀오 서보식(duo servo type)
복동식 휠 실린더를 이용하여 양 브레이크 슈는 휠실린더에 의해 확장. 전. 후진시 모두 양쪽 슈가 리딩 슈로서 작동하여 큰 제동력을 얻을 수 있다. 방열특성이 떨어짐, 편제동현상, 페이드 현상이 발생.

24 브레이크 조정기구 캠식 수동 조정기구

25 브레이크 조정기구 어저스터식 수동 조정기구

26 브레이크 조정기구 어저서터 레버형 자동조정기구

27 브레이크 조정기구 널드 핀형 자동조정기구

28 디스크 브레이크 디스크 브레이크 구성 디스크(disc), 패드(pad), 켈리퍼(caliper)

29 디스크 브레이크 장점 구조간단, 정비 및 점검이 용의. 전. 후진시 주행방향에 관계없이 제동작용이 균일하다.
자기배력 작용이 없으므로 제동시 방향 안정성이 좋다. 마찰열에 의한 변형이 거의 없어 제동력이 우수. 슈 클리어런스가 유압에 의해 자동으로 조정된다. 방열이 우수하여 페이드 현상이 거의 발생하지 않는다. 이물질의 유입에 제동효과의 회복이 매우 빠르다.

30 디스크 브레이크 단점 패드의 마모가 빠르고 수명이 짧다. 구조상 가격이 다소 고가이다. 주차 브레이크의 구조가 복잡하다.
패드의 작용면적이 적고 제한되어 있어 충분한 제동효과를 위해 높은 유압이 요구된다. 따라서 브레이크 부스터의 용량이 커진다.

31 디스크 브레이크의 종류 고정 켈리퍼형 부동 켈리퍼형

32 디스크 브레이크의 종류 슬라이딩 켈리퍼형

33 디스크 브레이크 패드마모 경보장치

34 디스크 브레이크 심(shim) 디스크 방식 제동장치에서 패드와 함께 조립되어 완충을 통해 진동이나, 소음을 방지할 목적으로 사용.

35 주차 제동장치 주차 제동장치(parking brake)
후륜 파킹 브레이크식 : 브레이크 슈를 기계적으로 확장시켜 제동하는 방식 센터 파킹 브레이크식 : 추진축에 브레이크를 장착하여 제동하는 방식 작동 방식에 따라 디스크식, 드럼식으로 구분

36 주차 제동장치 드럼 브레이크식 핸드 레버식(hand lever type)

37 주차 제동장치 드럼 브레이크식 페달식(pedal type)

38 주차 제동장치 디스크 브레이크식(disc brake type)

39 주차 제동장치 센터 브레이크식(center brake type)

40 브레이크 배력장치 자동차의 고성능 고속화로 유압 브레이크의 사용이 증가하면서 작은 답력으로 강력한 제동력을 얻기 위해서 유압 브레이크 시스템에서 제동력을 배력시켜 주는 장치를 말한다. 종류 진공식(승용차) : 엔진의 흡입 부하시 발생하는 진공압력과 대기압의 압력차를 이용한 방식. 압축공기식(상용차) : 컴프레서에서 발생한 압축공기를 이용한 방식.

41 진공식 배력장치 작동 부스터의 파워 피스톤 앞, 뒤 실린더에 흡기다기관의 진공이 작동되고 있다가 브레이크를 밟게 되면 푸시로드가 뒤쪽 실린더에 진공밸브 막고 공기 밸브 열어 공기를 뒤쪽 실린더 넣어준다. 그러면 앞쪽 실린더 진공의 힘으로 파워 피스톤을 밀어 마스더 실리더 피스톤을 강한 힘으로 작동시킨다

42 진공배력식 브레이크 페달을 밟지 않은 상태 대기포트 : 닫힘 진공포터 : 열림 압력 : A = B

43 진공배력식 부분 제동시 대기포터 : 부분열림 진공포터 : 부분닫힘 압력 : A < B

44 진공배력식 완전 제동시 대기포터 : 완전열림 진공포터 : 완전닫힘 압력 : A < B

45 하이드로 마스터 배력장치 하이드로 마스터(hydro master) 마스터 실린더와 배력기구가 분리되어 있는 형식.

46 하이드로 마스터 배력장치 작동 비 제동시 제동시 릴레이 밸브가 열림 A. B실의 압력은 대기압으로 같다.
압력차 : A > B (A : 대기압, B : 진공압 )

47 압축 공기식 배력장치 작동원리 브레이크를 작동 시키지 않을 때 : 이 때에는 동력 실린더 A.B 방에 대기압이다. 따라서  동력 피스톤은 스프링의 힘으로 A방쪽으로 밀려져있다. 브레이크를 작동 시킬 때 : 이때에는 매스더 실린더 유압이 압축공기 밸브를 열어주고 대기밸브를 닫아주면 압축공기의 힘으로 B쪽으로 동력 피스톤이 움직여 하이드롤릭 실린더의 피스톤을 밀고 강한 유압이 휠실린더로 나간다.

48 압축 공기식 배력장치 장점 단점 압축 공기를 사용하므로 큰 제동력을 얻을 수 있다. 차량중량에 대한 제한을 받지 않는다.
안전도와 조작이 쉬워 원격조종이 가능하다. 브레이크 페달의 조작력에 대한 제한을 받지 않는다. 에어라인에 약간의 누설에는 제동작용이 가능하다. 압축공기를 주변기기에 사용할 수 있다. 공기의 압력과 제동력은 비례하여 작동한다. 단점 시스템이 복잡하다. 공기 압축기 구동에 동력이 손실된다.

49 공기 브레이크(air brake) 공기 브레이크 개요
압축 공기의 팽창력을 이용하여 제동하는 브레이크 장치. 공기의 유량을 조절하는 힘만으로 큰 제동력을 얻을 수 있으나 공기 압축기를 비롯하여 복잡한 장치가 필요하므로 주로 대형 트럭이나 버스에 많이 사용된다. 

50 공기 브레이크(air brake) 공기 브레이크 장점 차량 중량이 아무리 커도 사용할 수 있다.
드럼의 발열 작용이 높아도 베이퍼록 현상이 없다. 유압 브레이크는 페달 밟는 힘에 따라 제동력이 비례하나 공기 브레이크는 페달 밟는 양에 따라 제동력이 커지므로 조작하기 쉽다. 혼, 와이퍼등을 압축 공기를 사용하여 조작할 수 있다. 압축 공기의 압력을 높이면 더 큰 제동력을 얻을 수 있다.

51 엔진 브레이크 엔진 브레이크(engine brake) 배기 브레이크(exhaust brake)
주행 중 클러치 페달을 밟지 않고 액셀레이터 페달을 놓으면, 엔진의 압축행정시 발생하는 압축 저항을 이용하여 제동효과를 얻는 형식. 배기 브레이크(exhaust brake) 흡. 배기관내에 밸브를 설치 주행중 이 밸브를 닫으면 흡. 배기관내의 배압은 엔진의 피스톤 작용을 둔화시키는 역할을 한다. 즉 배기 브레이크는 엔진 브레이크의 효과를 높여주는 감속장치이다. 일반적으로 엔진 브레이크의 1.5-2배 정도의 감속효과를 얻을 수 있어 긴 경사로 운행시 주 브레이크의 사용 빈도를 줄인다.

52 배기 브레이크

53 유압식 브레이크의 안전장치 텐덤 마스터 실린더 2계통 브레이크 배관의 분류 감압밸브 안전장치 감압장치 LSPV ABS
오일상태 경고장치 압력차 경고장치 경고장치 주차 제동장치 확인등 마찰제 마모 경보장치

54 2계통 브레이크 시스템 브레이크 계통의 파손 등 위험한 사항에서 최소한의 제동력을 확보하기 위한 시스템이다. 텐덤 마스터 실린더 마스터 실린더에 2개의 피스톤을 직렬로 배치하여 어느 한쪽에 이상이 발생하더라도 남은 한쪽의 피스톤으로 제동력 확보.

55 2계통 브레이크 시스템 배관의 분류 X형 배관 H형 배관 4-2형 배관 H+X형 배관

56 2계통 브레이크 시스템 배관의 분류 4-4형 배관

57 감압장치 감압장치 주행중 제동을 하면 노즈 다운(nose down)현상으로 후륜이 가벼워 지는데 이때 전륜과 후륜의 제동력을 동일하게 하면 후륜이 전륜보다 먼저 잠기게 되어 턴 스핀(turn spin)현상이 발생한다. 따라서 법규상 자동차를 제동할 경우 전륜이 먼저 락(lock) 되어야 한다고 규정하고 있다.

58 감압장치 이상적인 제동 압력곡선

59 감압밸브의 종류 감압밸브(limiting valve) 작동
마스터 실린더로부터 출력압력이 일정압력 이상에 도달하면 후륜측에 작용하는 압력이 더 이상 상승하지 않도록 제한하는 밸브. 작동 일정압력 이하일 때는 스프링 장력에 의해 마스터 실린더의 유압이 그대로 리어로 보내지고 일정압력 이상이 되면 유압에 의해 감압밸브 내의 스풀밸브는 이동하면서 리어로 보내지는 유압을 감압한다.

60 감압밸브의 종류 듀얼 프로포셔닝 컨토롤 밸브(dual proportioning control valve)
후륜측에 작용하는 압력을 좌.우 각각 별도로 제어하는 형식

61 감압밸브의 종류 LSPV(load sensing proportioning valve)
후륜측의 감압 개시점을 적재하중에 따라 가변하도록 한 일종에 가변감압밸브이다.

62 경고장치 액면 경고장치(oil level warning switch)

63 경고장치 주차 브레이크 확인등 스위치