브레이크

Brake
이 기사는 차량 구성 요소에 대한 것입니다.다른 용도는 브레이크(동음이의)를 참조하십시오.
브레이크와 혼동하지 마세요.
오토바이 디스크 브레이크

브레이크는 움직이는 [1]시스템에서 에너지를 흡수하여 움직임을 억제하는 기계 장치입니다.주행 중인 차량, 휠, 차축의 속도를 늦추거나 멈추거나 움직임을 방지하는 데 사용되며,[2] 대부분 마찰에 의해 수행됩니다.

배경

대부분의 브레이크는 일반적으로 움직이는 물체의 운동 에너지를 열로 변환하기 위해 함께 눌린 두 표면 사이의 마찰을 사용합니다. 단, 다른 에너지 변환 방법을 사용할 수도 있습니다.예를 들어, 회생 제동은 많은 에너지를 전기 에너지로 변환하여 나중에 사용하기 위해 저장할 수 있습니다.다른 방법은 운동 에너지를 가압 공기 또는 가압 오일과 같은 저장된 형태로 위치 에너지로 변환합니다.와전류 브레이크는 자기장을 사용하여 브레이크 디스크, 핀 또는 레일에서 운동 에너지를 전류로 변환하고, 이 전류는 열로 변환됩니다.다른 제동 방법은 회전하는 플라이휠에 에너지를 전달함으로써 운동 에너지를 다른 형태로 변환하기도 합니다.

브레이크는 일반적으로 회전하는 차축 또는 휠에 적용되지만, 움직이는 유체의 표면(물이나 공기로 전개되는 플랩)과 같은 다른 형태도 취할 수 있습니다.일부 차량은 바퀴 브레이크와 낙하산을 모두 갖춘 드래그 레이싱 카, 또는 착륙 중에 바퀴 브레이크와 드래그 플랩을 모두 공중으로 끌어올린 비행기 등 제동 메커니즘의 조합을 사용합니다.

운동 에너지는 속도와 함께 2차적으로 증가하므로( / \ K = } ) 10 m/s로 이동하는 물체는 1 m/s로 이동하는 동일한 질량 중 하나에 비해 100배 더 많은 에너지를 가지며, 결과적으로 트랙션 한계에서 제동할 때 이론상 제동 거리는 최대 100배까지 증가한다.실제로 고속 차량은 일반적으로 상당한 공기 드래그를 가지며, 공기 드래그로 손실되는 에너지는 속도에 따라 빠르게 상승합니다.

거의 모든 바퀴 달린 차량에는 일종의 브레이크가 달려 있다.심지어 짐 카트나 쇼핑 카트도 움직이는 경사로에서 사용하기 위해 그것들을 가지고 있을 수 있다.대부분의 고정익 항공기에는 언더캐리지에 휠 브레이크가 장착되어 있습니다.일부 항공기는 또한 비행 중 속도를 줄이도록 설계된 에어 브레이크를 갖추고 있다.대표적인 예로는 글라이더와 제2차 세계대전 당시의 항공기, 주로 일부 전투기와 당시의 많은 급강하 폭격기가 있다.이를 통해 항공기는 가파른 내리막길에서 안전 속도를 유지할 수 있습니다.Saab B 17 급강하 폭격기와 Vougt F4U Corsair 전투기는 배치된 언더캐리지를 에어브레이크로 사용했다.

자동차의 마찰 브레이크는 제동 중에 드럼 브레이크 또는 디스크 브레이크에 제동 열을 축적한 후 서서히 공중에 전달합니다.내리막길을 주행할 때 일부 차량은 엔진을 사용하여 브레이크를 밟을 수 있습니다.

유압 브레이크가 장착된 현대 차량의 브레이크 페달을 마스터 실린더에 밀면, 궁극적으로 피스톤이 브레이크 패드를 브레이크 디스크에 밀어서 휠이 느려집니다.브레이크 드럼의 경우 실린더가 브레이크 슈를 드럼에 밀어서 휠이 느려지는 것과 유사합니다.

종류들

드럼 브레이크 렌더링
싱글 피벗 사이드 풀 자전거 캘리퍼 브레이크

브레이크는 마찰, 펌핑 또는 전자기학을 사용하는 것으로 광범위하게 설명할 수 있습니다.하나의 브레이크는 다음과 같은 몇 가지 원리를 사용할 수 있습니다. 예를 들어 펌프가 오리피스를 통해 오일을 통과시켜 마찰을 일으킬 수 있습니다.

마찰

자동차의 일반적인 브레이크 시스템:
FAD: 브레이크 디스크 프론트
FPD: 브레이크 디스크 리어
FPT: 리어 브레이크 드럼
브레이크 컨트롤
SF: 서보 브레이크
PF: 브레이크 펌프
SLF: 브레이크 오일 탱크
RF: 스플리터 제동
FS: 주차 브레이크

마찰 브레이크는 가장 일반적이며, 명시적인 마모 표면을 사용하는 "신발" 또는 "패드" 브레이크와 작동 유체의 마찰을 사용하고 명시적으로 마모되지 않는 낙하산과 같은 유체 역학적 브레이크로 크게 나눌 수 있습니다.일반적으로 "마찰 브레이크"라는 용어는 패드/슈 브레이크를 의미하며 유압식 브레이크가 마찰을 사용하더라도 유압식 브레이크는 제외한다.마찰(패드/슈) 브레이크는 고정 패드와 회전 마모 표면이 있는 회전 장치인 경우가 많습니다.일반적인 구성에는 밴드 브레이크와 같이 회전하는 드럼의 바깥쪽을 문지르도록 수축하는 신발, 드럼의 안쪽을 문지르도록 확장되는 신발이 있는 회전 드럼, 그리고 다른 드럼 구성이 가능하지만 회전하는 디스크를 끼우는 패드, 일반적으로 디스크 브레이크라고 불리는 패드가 포함됩니다.다른 브레이크 구성도 사용되지만 사용 빈도는 낮습니다.예를 들어 PCC 트롤리 브레이크는 전자석으로 레일에 고정되는 플랫 슈를 포함하며, Murphy 브레이크는 회전 드럼을 끼우고 Ausco Lambert 디스크 브레이크는 중공 디스크(구조용 브릿지가 있는 2개의 평행 디스크)와 디스크 표면 사이에 위치하여 옆으로 확장되는 슈를 사용합니다.

드럼 브레이크는 회전 드럼의 내면을 누르는 브레이크 슈 세트에 의해 마찰이 발생하는 차량 브레이크입니다.드럼은 회전하는 휠 허브에 연결됩니다.

드럼 브레이크는 일반적으로 구형 차량 및 트럭 모델에 있습니다.그러나 생산 비용이 저렴하기 때문에 일부 저가 신형 차량의 후면에는 드럼 브레이크 설정도 장착됩니다.현재의 디스크 브레이크에 비해 드럼 브레이크는 과열되는 경향이 있기 때문에 마모 속도가 빠릅니다.

디스크 브레이크는 로드 휠의 회전을 늦추거나 멈추기 위한 장치입니다.일반적으로 주철 또는 세라믹으로 만들어진 브레이크 디스크(또는 미국식 로터)는 휠 또는 액슬에 연결됩니다.휠을 멈추기 위해 브레이크 패드 형태의 마찰 재료(브레이크 캘리퍼라고 하는 장치에 장착됨)를 디스크 양쪽에 기계적, 유압적, 공압적 또는 전자적으로 강제합니다.마찰로 인해 디스크와 연결된 휠이 느려지거나 멈춥니다.

펌핑

펌핑 브레이크는 펌프가 이미 기계의 일부인 경우에 자주 사용됩니다.예를 들어, 내연 피스톤 모터는 연료 공급을 중단한 후 엔진의 내부 펌핑 손실로 인해 제동이 발생할 수 있습니다.일부 엔진은 펌프 손실을 크게 증가시키기 위해 제이크 브레이크라고 불리는 밸브 오버라이드를 사용합니다.펌핑 브레이크는 에너지를 열로 방출하거나 유압 축압기라고 불리는 압력 저장 장치를 충전하는 회생 브레이크가 될 수 있습니다.

전자파

주요 기사:전자 브레이크

전기 모터가 이미 기계의 일부인 경우에도 전자 브레이크가 자주 사용됩니다.예를 들어, 많은 하이브리드 가솔린/전기 차량은 전기 모터를 전기 배터리를 충전하는 발전기 및 회생 브레이크로 사용합니다.일부 디젤/전기 철도 기관차는 전기 모터를 사용하여 전기를 생산하고, 이 모터는 저항 뱅크에 보내져 열로 방출됩니다.일부 트랜짓 버스와 같은 일부 차량에는 이미 전기 모터가 없지만 내부 단락 회로가 있는 제너레이터인 보조 "리터" 브레이크를 사용합니다.이러한 브레이크의 관련 유형은 와전류 브레이크와 전기 기계식 브레이크(실제로 자기 구동 마찰 브레이크이지만, 오늘날에는 "전자 브레이크"라고도 불립니다)입니다.

전자기 브레이크는 전자기 유도를 통해 물체를 느리게 만들어 저항을 만들고 열이나 전기를 발생시킵니다.마찰 브레이크는 두 개의 개별 물체에 압력을 가하여 제어된 방식으로 차량 속도를 늦춥니다.

특성.

브레이크는 종종 다음과 같은 몇 가지 특성에 따라 설명됩니다.

  • 피크 힘 – 피크 힘은 얻을 수 있는 최대 감속 효과입니다.피크 힘은 종종 타이어의 트랙션 한계보다 크며, 이 경우 브레이크가 휠 미끄러짐을 유발할 수 있습니다.
  • 지속적인 전력 소산 – 일반적으로 브레이크는 사용 시 뜨거워지고 온도가 너무 높아지면 고장납니다.고장 없이 브레이크를 통해 소산될 수 있는 최대 전력량(단위 시간당 에너지)은 연속 전력 소산입니다.지속적인 전력 소산은 주변 냉각 공기의 온도와 속도에 따라 달라집니다.
  • 페이드 – 브레이크가 가열되면 브레이크 페이드라고 하는 효과가 떨어질 수 있습니다.일부 디자인은 본질적으로 퇴색하기 쉬운 반면 다른 디자인은 상대적으로 내성이 있습니다.또한 냉각과 같은 사용 고려사항은 종종 페이드(fade)에 큰 영향을 미칩니다.
  • 부드러움 – 잡힘, 펄스, 떨림 또는 다양한 브레이크 힘을 가하는 브레이크는 미끄러짐으로 이어질 수 있습니다.예를 들어, 철도 바퀴는 트랙션이 거의 없고, 미끄럼 방지 장치가 없는 마찰 브레이크는 종종 미끄러짐으로 이어지며, 이는 유지관리 비용을 증가시키고 탑승자들에게 "쿵"하는 느낌을 줍니다.
  • 동력 – 사람의 작은 힘이 같은 등급의 다른 브레이크보다 일반적인 제동력으로 이어질 경우 브레이크는 종종 "강력한" 것으로 설명됩니다.이러한 "강력한" 개념은 지속적인 동력 소산과는 관련이 없으며, 브레이크가 "강력한" 상태에서 완만한 브레이크 작동으로 강하게 제동될 수 있지만 "강력하지 않은" 브레이크보다 더 낮은(더 나쁜) 피크 힘을 가질 수 있다는 점에서 혼란스러울 수 있다.
  • 페달 느낌 – 브레이크 페달 느낌은 브레이크 출력에 대한 주관적인 인식을 페달 행정의 함수로 포함합니다.페달 이동은 브레이크의 오일 변위 및 기타 요인에 의해 영향을 받습니다.
  • 드래그 – 브레이크는 시스템 설계에 따라 브레이크가 꺼진 상태에서 마찰 재료를 마찰 표면에서 꺼낼 수 있는 능력으로 제동 중에 존재하는 전체 시스템 준수 및 변형을 수용하기 위해 브레이크가 꺼진 상태일 때 끌림의 양이 달라집니다.
  • 내구성 – 마찰 브레이크의 마모 표면은 정기적으로 교체해야 합니다.마모 표면에는 브레이크 슈 또는 패드, 브레이크 디스크 또는 드럼이 포함됩니다.예를 들어 높은 피크 힘을 생성하는 마모 표면도 빠르게 마모될 수 있습니다.
  • 중량 – 브레이크는 다른 기능을 제공하지 않는다는 점에서 종종 "추가 중량"입니다.또한 브레이크는 휠에 장착되는 경우가 많으며, 하중량은 상황에 따라 트랙션을 크게 해칠 수 있습니다."중량"은 브레이크 자체를 의미하거나 추가 지지 구조를 포함할 수 있습니다.
  • 소음 – 브레이크는 일반적으로 작동 시 약간의 소음을 발생시키지만, 종종 상당히 큰 스퀵 또는 삐걱거리는 소음이 발생합니다.

기초 컴포넌트

기초 구성 요소는 차량의 휠에 있는 브레이크 어셈블리 구성 요소로, 브레이크 시스템의 나머지 부분을 구성하는 데 이름을 붙입니다.휠 주위에 포함된 이러한 기계적 부품은 에어 브레이크 시스템에 의해 제어됩니다.

기초 브레이크 시스템의 세 가지 유형은 "S" 캠 브레이크, 디스크 브레이크 및 웨지 [3]브레이크입니다.

브레이크 부스트

지형폭풍의 브레이크 부스터.

대부분의 최신 승용차와 경량 밴은 [4]운전자가 차량의 브레이크에 가해지는 힘을 크게 증가시키는 진공 보조 브레이크 시스템을 사용합니다.이 추가 힘은 작동 중인 엔진의 스로틀에 의해 방해되는 공기 흐름으로 인해 발생하는 매니폴드 진공에 의해 공급됩니다.엔진이 완전히 개방된 스로틀로 작동 중일 때는 외기압과 매니폴드(절대) 공기압의 차이가 줄어들기 때문에 이 힘이 크게 감소하여 사용 가능한 진공이 감소합니다.그러나 브레이크는 전속력으로 작동하는 경우는 거의 없습니다. 운전자가 왼발 브레이크를 사용하지 않는 한 가속 페달에서 오른발을 떼고 브레이크 페달로 이동합니다.

높은 RPM에서는 진공이 낮기 때문에 의도하지 않은 가속에 대한 보고가 종종 브레이크 고장 또는 약화에 대한 불만을 동반합니다. 스로틀이 개방된 고회전 엔진은 브레이크 부스터에 충분한 진공 상태를 제공할 수 없기 때문입니다.자동 변속기가 장착된 차량에서는 브레이크 작동 시 차량이 자동으로 저단 변속하여 노면과 접촉하는 구동 휠에 전달되는 토크가 증가하므로 이 문제가 더욱 심각해집니다.

열차뿐만 아니라 무거운 도로 차량은 일반적으로 하나 이상의 압축기에서 공급되는 압축 공기로 브레이크 출력을 증가시킵니다.

노이즈

마차의 브레이크 레버
주요 기사: 도로 소음

이상적으로는 브레이크가 모든 운동 에너지를 열로 변환하지만, 실제로는 상당한 양이 음향 에너지로 변환되어 소음 공해의 원인이 될 수 있다.

도로 차량의 경우 발생하는 소음은 타이어 구조, 노면 및 [5]감속 크기에 따라 크게 달라진다.소음은 여러 가지 원인으로 발생할 수 있습니다.브레이크가 시간이 지남에 따라 마모되는 문제가 있을 수 있다는 징후입니다.

파이어스

철도 브레이크 오작동은 불꽃을 일으켜 산불을 [6]일으킬 수 있다.일부 극단적인 경우 디스크 브레이크가 빨간색으로 뜨거워지고 불이 붙을 수 있습니다.이 일은 투스카나 GP에서 일어났는데, 벤츠 승용차가 불길에 휩싸일 때 W11은 낮은 환기와 높은 [7]사용률로 인해 전면 카본 디스크 브레이크에 불이 붙을 뻔했습니다.이러한 화재는 일부 Mercedes Spinter 밴에서도 발생할 수 있으며, 부하 조정 센서가 감지되어 [8]리어 브레이크가 프론트 브레이크를 보상해야 합니다.

비효율성

회생 제동이 완벽하게 효율적이지 않더라도 제동 중에는 항상 상당한 양의 에너지가 손실됩니다.따라서 주행 중 효율적인 에너지 사용을 위한 좋은 지표는 제동력을 파악하는 것입니다.감속도가 제동 대신 불가피한 마찰에 의한 것이라면 차량의 서비스 대부분을 짜내는 것입니다.브레이크 사용을 최소화하는 것은 연비를 극대화하는 동작 중 하나입니다.

브레이크 이벤트 중에는 항상 에너지가 손실되지만 효율에 영향을 미치는 2차 요인은 "오프 브레이크 드래그" 즉, 브레이크를 의도적으로 작동하지 않을 때 발생하는 드래그입니다.제동 이벤트 후 시스템 내 유압이 감소하여 브레이크 캘리퍼 피스톤이 접힐 수 있습니다.그러나 이러한 수축은 브레이크 디스크 또는 브레이크 시스템과 같은 구성 요소의 열 왜곡뿐만 아니라 시스템 내 모든 준수 사항을 수용해야 하며, 디스크와의 접촉이 예를 들어 패드 및 피스톤을 마찰 표면에서 다시 떨어뜨릴 때까지 끌어야 합니다.이 시간 동안 상당한 브레이크 드래그가 발생할 수 있습니다.이 브레이크 드래그로 인해 상당한 기생 동력 손실이 발생하여 연비와 전체 차량 성능에 영향을 미칠 수 있습니다.

역사

얼리 브레이크 시스템

1890년대에 미슐랭 형제가 고무 [9]타이어를 도입하면서 우드 블록 브레이크는 구식이 되었다.

1960년대에 일부 자동차 제조사들은 드럼 브레이크를 디스크 [10]브레이크로 교체했다.

전자식 브레이크 시스템

1966년 ABS는 젠슨 FF 그랜드 [11]투어에 장착되었습니다.

1978년 Bosch와 Mercedes는 1936년식 ABS(안티 브레이크) 시스템을 Mercedes S-Class용으로 업데이트했습니다.그 ABS는 나중에 [12]표준이 된 완전한 전자, 4륜 및 멀티 채널 시스템입니다.

2005년에는 캐나다 [13]퀘벡주에서 데이터 기록 장치가 없는 위험물 운송업자에게 자동으로 브레이크를 적용하는 ESC가 의무화됐다.

2017년 이후, 수많은 UNECE(United Nations Economic Commission for Europe) 국가들은 운전자의 브레이크 [14]요구 특성 및 그러한 조건에서 비상 제동 이벤트를 추론하는 브레이크 시스템의 기능인 브레이크 어시스트 시스템(BAS)을 사용하고 있다.

2013년 7월에는[15] UNECE 차량 규정 131이 제정되었다.이 규정은 전방 충돌 가능성을 자동으로 감지하고 차량 브레이크 시스템을 작동시키기 위한 중형 차량의 첨단 비상 브레이크 시스템(AEBS)을 정의합니다.

2020년 1월[16] 23일 UNECE 차량 규정 152호가 제정되어 경차용 첨단 비상 제동 시스템을 정의하였다.

2022년 5월부터 유럽연합에서는 새로운 차량이 첨단 비상 브레이크 시스템을 [17]갖추게 된다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Bhandari, V.B. (2010). Design of machine elements. Tata McGraw-Hill. p. 472. ISBN 9780070681798. Retrieved 9 February 2016.
  2. ^ "Definition of brake". The Collins English Dictionary. Retrieved 9 February 2016.
  3. ^ "Foundation Brakes". ontario.ca. Retrieved 2017-07-22.
  4. ^ Nice, Karim (2000-08-22). "How Power Brakes Work". Howstuffworks.com. Retrieved 2011-03-12.
  5. ^ C.Michael Hogan, 고속도로 소음 분석, 수질, 공기 및 토양 오염, 제2권, 제3권, 생물의학과 생명과학 및 지구환경과학 문제, 387-392페이지, 1973년 9월, 네덜란드 스프링거 벨라그, ISSN 0049-79
  6. ^ David Hench (May 8, 2014). "Train-sparked fires cause explosions, destroy trailers, force evacuations". Portland Press Herald.
  7. ^ "Mercedes explains Hamilton brake fire on Mugello F1 grid". www.motorsport.com. Retrieved 2020-11-21.
  8. ^ "Sprinter 311 Rear Brakes on fire". Mercedes-Benz Owners' Forums. Retrieved 2020-11-21.
  9. ^ "The History of Brakes Did You Know Cars". 28 August 2017.
  10. ^ "The History of Brakes Did You Know Cars". 28 August 2017.
  11. ^ "The History of Brakes Did You Know Cars". 28 August 2017.
  12. ^ "The History of Brakes Did You Know Cars". 28 August 2017.
  13. ^ 롤 스태빌리티 컨트롤 시스템(RSC) 웨이백 머신에 보관된 2011-07-16
  14. ^ https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/2020/ECE-TRANS-WP.29-343-Rev.28-Add.1.pdf[베어 URL PDF]
  15. ^ https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/2020/ECE-TRANS-WP.29-343-Rev.28-Add.1.pdf[베어 URL PDF]
  16. ^ https://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29regs/2020/ECE-TRANS-WP.29-343-Rev.28-Add.1.pdf[베어 URL PDF]
  17. ^ "Parliament approves EU rules requiring life-saving technologies in vehicles News European Parliament". Europarl.europa.eu. 2019-04-16. Retrieved 2020-08-31.

외부 링크

무료 사전인 Wiktionary에서 브레이크를 찾아보세요.