브레이크의 종류와 구조

 

 

 

브레이크의 종류와 구조

바퀴와 함께 회전하는 디스크 로터나 드럼에 패드 혹은 슈 등의 마찰재를 압착시켜 회전 에너지를 열에너지로 변환하고 열을 대기 중으로 방출해 자동차에 제동을 거는 것이 브레이크의 역할이다.자동차의 브레이크 시스템은 '밀폐된 액체의 일부에 힘을 가하면 액체의 다른 부분에도 같은 압력이 전달된다'라는 파스칼의 원리를 이용해 힘을 전달한다. 브레이크 페달에 가해진답력(踏力)을 브레이크 부스터 가 증폭시켜 마스터 실린더의 피스톤을 움직이면 액압(브레이크액을 밀어내는 힘)이 발생한다. 브레이크액을 매개체로 그 힘을 네 바퀴의 휠 실린더에 전달해 패드나 슈를 작동시켜 제동을 거는 원리다.
자동차용 브레이크는 크게 디스크와 드럼으로 나뉜다. 고급차는 4륜 디스크가 주류이지만 일반적인 경우에는 뒷바퀴에 드럼 브레이크를 많이 쓴다. 현재 기본 사양이 된 ABS는 제동 시에 바퀴가 돌지 않고 잠겨 타이어가 미끄러지는 바람에 제동 거리가 길어지는 현상을 방지힌다. 이 장치는 바퀴의 잠김을 감지해 각 바퀴에 전달되는 제동 압력을 조금씩 풀어준다. 이런 식으로 완전히 바퀴가 잠기지 않게 조절한다. 타이어가 노면에서 미끄러지지 않도록 제동력을 최적으로 조절하는 것이다. 최근에는 전자 제어 시스템으로 브레이크와 구동력을 적극적으로 제어해 차량의 자세와 방향을 안정적으로 유지함으로써 사고를 미연에 방지하고 우수한 주행 성능을 발휘하는 차들이 늘고 있다. 브레이크는 단순히 자동차를 제동하는 장치에서 빠르고 쾌적하면서도 안전하게 달리기 위한 기구로 그 역할이 바뀌고 있다.


* 브레이크 부스터 : 페달을 밟는 힘을 줄이기 위해 장착된 브레이크 배력(培力) 장치, 엔진이 만들어내는 부압(負壓)을 이용한다.

* 마스터 실린더 : 브레이크 페달을 밟은 힘을 브레이크액 압력을 변환하는 장치

 

제동력의 대부분을 담당하는 프런트 브레이크는 디스크 방식이 일반적이다.스포츠형 자동차는 대형 디스크 로터를 쓴다. 뒷바퀴에도 디스크 브레이크를 쓴 차종이 많다. 디스크 안쪽에 사이드 브레이크용 드럼 브레이크를 내장한 드럼 인디스크(drum in disk) 구조로 되어 있다.

 

 

디스크 브레이크는 캘리퍼 안에 설치된피스톤으로 브레이크 패드를 디스크 로터에 압착시켜 제동하는 구조다. 현재자동차용 브레이크의 주류이다.

 

드럼 브레이크

그 이름처럼 회전 드럼의 안쪽에 있는 슈를 압착해 제동을 거는 브레이크 장치다. 현재 가장 많이 사용되는 것은 피스톤의 힘으로 슈 2개를 좌우로 확장시켜 드럼을 압착하는 리딩앤드 트레일링(leading and trailing) * 타입이다.제동 시 슈의 일부가 드럼 안으로 파고들 듯이 압착되는 자기 배력 작용이 발생하기 때문에 비교적 적은 답력으로도 커다란 제어력을 얻을 수 있는 특징이 있다. 그러나 방열성이 나쁜 탓에 고속 주행에서의 제동에 취약하며, 이 때문에 뒷바퀴에 사용되고 있다.

 

브레이크 시스템 개요도, 페달에 주어진 힘은 부스터에서 강화된 뒤 브레이크액을 통해 네 바퀴의 브레이크를 작동시킨다. 바퀴의 잠김을 방지하는 ABS 같은 전자제어 장치도 적극적으로 도입되었다.

 

디스크 브레이크

디스크 브레이크는 휠과 함께 회전하는 디스크 로터를 양쪽에서 패드를 이용해 제동을 거는 구조다. 물에 강하고 고속 주행에서도 안정된 제동력을 발휘할 수 있기 때문에 현재 브레이크의 주류가 되었다. 예전에는 브레이크 디스크가 보통 솔리드 구조(단순 원반형)였다. 그리고 높은 마력의 자동차나 스포츠형 자동차에 벤틸레이티드 디스크(Ventilated Disk)를 사용했다.
이 벤틸레이티드 디스크는 중앙에 공기가 지나가는 길을 설치해 냉각 성능을 높인 것이 특징이다. 자동차의 성능이 향상되고 안전성에 대한 요구가 높아지면서 지금은 대부분의 자동차에서 벤틸레이티드 디스크를 사용한다.
브레이크 패드를 디스크에 압착시키는 피스톤이 들어 있는 캘리퍼는 부동형과 고정형의 두 종류가 있다. 부동형은 일반 자동차에 가장 많이 쓰인 구조로, 피스톤이 한쪽에만 있으며 피스톤이 패드를 누른 반력으로 캘리퍼가 살짝 미끄러져 반대쪽의 패드도 디스크에 둘려 제동을 한다. 고정형은 양쪽 패드에 각각 피스톤이 배치되어 동시에 패드를 밀어 제동하는 방식이다. 구조는 복잡하지만 더 높은 제동력을 얻을 수 있기 때문에 고성능 스포츠카나 레이싱카에 사용된다. 또한 피스톤의 수를 늘린 고성능 브레이크도 있다.

 

드럼 브레이크는 주로 뒷바퀴용으로 사용된다. 제어 시에는 자기 배력 작용이 발생해 적은 답력으로도 커다란 제어력을 얻을 수 있고, 저속 주행에서 효과가 좋다는 특징이 있다.

높은 마력의 자동차나 스포츠형 자동차부터 앞바퀴에 벤틸레이티드 디스크 브레이크를 사용했고, 지금은 대부분의 자동차에 적용하고 있다.

 

* 리딩 앤드 트레일링 슈 2개의 받침점과 피스톤이 같은 쪽에 설치된 구조의 드럼 브레이크.