98장. 브레이크 조작 및 유압기구
가. 브레이크 페달
브레이크 페달(brake pedal)은 지렛대 원리를 이용하여 운전자의 답력을 증가시키는
역할을 하며, 펜턴트식과 플로워식이 있다. 초기 자동차에는 대부분 플로워식이 많이 사
용되었지만, 페달장치의 일부가 자동차의 아래로 노출되어 있어 습기나 이물질 등으로
인한 부식이나, 손상을 입을 가능성이 커저 지금은 거의 사용하지 않는다. 펜턴트식은
힌지를 실내의 페달 브라켓에 연결시켜, 페달을 밟으면 페달 푸시로드를 통해 마스터실
린더로 힘이 전달되는 방식으로 승용차는 거의 이 방식을 사용하고 있다.
나. 마스터실린더
(1) 구성
마스터실린더(master cylinder)는 마치 주사기 같은 구조를 가지고 있으며, 브레이크
부스터에서 가해진 압력에 의해 유압을 발생시키는 장치로 구조는 오일 저장 탱크, 실
린더 보디로 구성되며, 실린더 내에는 피스톤, 피스톤 컵, 체크 밸브, 피스톤 리턴 스프
링 등이 들어 있다. 마스터실린더의 형식에는 피스톤이 1개인 싱글 마스터실린더(single
master cylinder)와 피스톤이 2개인 탠덤 마스터실린더(tandem master cylinder)가 있
으며 현재는 유압 브레이크에서 안전성을 높이기 위해 앞·뒤 바퀴에 대하여 각각 독립
적으로 작동하는 2계통의 회로를 가진 텐덤 마스터실린더는 사용하고 있다.
① 실린더 보디(cylinder body)：실린더 보디의 위쪽에는 오일 저장 탱크가 설치되어
있고, 재질은 주철이나 알루미늄 합금을 사용한다.
② 피스톤(piston)：피스톤은 실린더 내에 끼워지며 페달을 밟는 것에 의해 푸시로드
가 실린더 내를 미끄럼 운동시켜 유압을 발생시킨다.
③ 피스톤 컵(piston cup)：피스톤 컵에는 1차컵(primary cup)과 2차컵(secondary
cup)이 있으며 1차컵의 기능은 유압 발생이고, 2차컵은 마스터실린더 내의 오일이
밖으로 누출되는 것을 방지한다.
④ 첵 밸브(check valve)：이 밸브는 피스톤 반대쪽 실린더 끝에 시트 와셔를 사이에
두고 설치되며, 피스톤 리턴 스프링에 의해 시트에 밀착되어 있다. 작용은 브레이
크 페달을 밟으면 오일이 마스터실린더에서 휠 실린더로 나가게 하고, 페달을 놓
으면 파이프 내의 유압과 피스톤 리턴 스프링을 장력이 평형이 될 때까지만 시트에서 떨어져 오일이 마스터실린더 내로 복귀하도록 하여 회로 내에 잔압을 유지시켜 준다.
⑤ 피스톤 리턴 스프링(piston return spring)：이 스프링은 체크 밸브와 피스톤 1차
컵 사이에 설치되며 페달을 놓았을 때 피스톤이 제자리로 복귀하도록 도와주고 체
크 밸브와 함께 잔압을 형성하는 작용을 한다.
| 브레이크 라인에 잔압을 두는 이유? 피스톤 리턴 스프링은 항상 체크 밸브를 밀고 있기 때문에 이 스프링의 장력과 회로 내 의 유압이 평형이 되면 체크 밸브가 시트에 밀착되어 어느 정도의 압력이 남게 되는데 이를 잔압이라고 하며 0.6∼0.8Kgf/cm²정도이다. 잔압을 두는 목적은 다음과 같다. ① 브레이크 작동 지연을 방지한다. ② 베이퍼록을 방지한다. ③ 회로 내에 공기가 침입하는 것을 방지한다. |
(2) 작동
탠덤 마스터실린더는 위쪽에 앞·뒤 바퀴 제동용 오일 저장 탱크 속이 분리되어 있으
며 실린더 내에 피스톤이 2개가 들어 있다. 이 경우 푸시로드 쪽의 피스톤이 뒷바퀴용이
다. 각각의 피스톤은 리턴 스프링과 스토퍼(stopper)에 의해 그 위치가 결정되며 앞·
뒤 피스톤에는 리턴 스프링이 각각 설치되어 있다. 브레이크가 작동하지 않을 때, 1,2차
피스톤 컵은 보상구멍과 공급구멍 사이에 위치한다.
이 상태에서 브레이크 페달을 밟으면 먼저 1차 피스톤이 좌측으로 이동하여 1차 피스
톤의 피스톤 컵이 보상구멍을 막고, 더욱 좌측으로 이동하면 1차 압력실의 브레이크액
이 압축되어 유압이 발생된다. 이 유압은 1차 회로를 통하여 브레이크를 작동함과 동시
에 2차 피스톤에도 작용하여 2차 압력실도 유압이 상승하게 되어 2차 회로를 통해 브레
이크를 작동시키게 된다.
브레이크 페달을 놓으면 1, 2차 피스톤은 리턴 스프링의 힘으로 밀려 되돌려지는데
이때 피스톤 컵 전면의 1, 2차 압력실의 압력이 일시적으로 저하되어, 그림과 같이 피스
톤 컵이 휘어지고, 피스톤 컵 뒤쪽에 있는 브레이크액이 피스톤에 뚫린 통로를 통해 압
력실로 밀려들어가게 되어 신속하게 압력이 해제된다.
다. 브레이크 파이프
브레이크 파이프(brake pipe)는 마스터실린더와 휠 실린더를 연결하여 유압을 전달
하는 역할을 하며, 일반적으로 방청 처리를 한 강 파이프(steel pipe)와 플랙시블 호스
(flexible hose)가 사용된다. 파이프 내부는 보통 300kgf/㎠ 이상의 압력에 견디도록
되어 있으며, 파이프 라인의 연결 방법은 안전을 고려하여 어느 한 회로에 고장이 발생
하더라도 나머지 한쪽 회로는 제동력을 유지할 할 수 있도록 회로를 분리는 방식을 적
용하고 있다.
(1) 앞/뒤 차축 분배 방식
앞 차축과 뒷 차축의 브레이크 회로를 독립적으로 분리한 한 방식으로 제동력의 배분
은 앞차축에 70%, 뒷차축에 30% 정도로 분배한다.
(2) X형 배관 방식
전륜과 후륜을 각기 하나씩 X자형으로 연결한 방식이다. 각 회로 당 제동력 배분은
50%:50% 정도가 된다.
(3) 3각형 배관 방식
앞 차축 좌·우륜과 뒷 차축의 어느 한 륜을 연결한 형식이다. 한 회로가 고장일 경
우에 최소한 50%의 제동력을 유지할 수 있다.
(4) 4-4배관 방식
회로마다 모든 차륜이 연결된 형식이다. 각 차륜에는 2개의 브레이크 회로가 독립적
으로 갖추어져 있어 매우 이상적인 방식이지만 가격이 비싸다. 제동력 배분은 50%:50%
이며, 한 회로가 고장일 경우 나머지 회로는 최소한 50%의 제동력을 유지할 수 있다.
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