[기술자료] 덤프트럭 주차 브레이크 - 공기식 제동장치

유압식 제동장치, 최소한의 제동력 발휘

중소형 승합·화물차에 사용되는 유압식 제동장치의 구조는 매우 쉽다.

운전자가 제동페달을 밟으면, 가솔린엔진은 엔진룸의 진공압 또는 디젤엔진은 진공펌프를 이용해 제동배관 내 브레이크액을 가압하고, 그 압력에 의해 바퀴 안쪽에 설치된 캘리퍼 내부 피스톤이 브레이크패드를 디스크면(또는 드럼)에 압착시킴으로써 제동력이 발휘된다.

유압식 제동장치는 운전자가 작동하는 제동페달부터 타이어까지 기계식으로 연결되어 있기 때문에 브레이크액 누출 등의 문제가 발생하지 않는다면 최소한의 제동력이 발생한다.

공기식 제동장치, 가압된 공기의 힘으로 제동력 발휘

승합·화물차에 사용되는 유압식 제동장치는 중량이 큰 대형차에 사용되기에는 제동력에 한계가 발생한다. 따라서 8톤급 이상 대형차에는 주로 공기식 제동장치를 사용한다. 유압식 제동장치에 비해 비교적 복잡하지만 기본적인 원리는 유사하다.

공기식 제동장치는 별도로 장착된 공기압축기에 의해 공기가 가압되어, 에어탱크에 저장된 공기압력을 이용하여 큰 제동력을 발생시키는 구조다. 운전자가 제동페달을 밟아 신호가 전달되면 릴레이밸브가 개방되고, 탱크에 가압된 공기가 에어챔버로 전달되면서 브레이크패드를 큰 힘으로 디스크(또는 드럼)에 압착해 제동력이 발생한다.

출처
http://www.cvinfo.com/news/articleView.html?idxno=3163

믿고 맡기는 브레이크, 얼마나 알고 있나 - 상용차신문

1. 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, 사용한다.  

2. 공기 브레이크 장점
1) 차량 중량이 아무리 커도 사용할 수 있다.
2) 드럼의 발열 작용이 높아도 페이퍼록 현상이 없다.
3) 유압 브레이크는 페달 밟는 힘에 따라 제동력이 비례하나
    공기 브레이크는 폐달 밟는 양에 따라 제동력이 커지므로 조작하기 쉽다.
4) 혼, 와이퍼등을 압축 공기를 사용하여 조작할 수 있다.
5) 압축 공기의 압력을 높이면 더 큰 제동력을 얻을 수 있다.

3. 공기 브레이크 작동

1) 공기 압축기에서 만들어진 압축 공기는 첵밸브를 거처 공기탱크에 저장되며 또 탱크에 저장된 압축 공기는 브레이크 밸브, 릴레이 밸브, Magnetic Valve, 앞 뒤 커플링, 저압 표시기, 압력계, 압력 조정기에 작용된다.(5～7kg/cm2)

2) 브레이크 폐달을 밟으면 압축 공기는 퀵 릴리이스 밸브를 거처 앞 브레이크 챔버에 작동되어 앞 브레이크 작동시킨다. 또한 브레이크 페달에서 릴레이 밸브를 열어주면 공기탱크에서 직접 릴레이 밸브를 거처 뒤 브레이크 챔버 작동시켜 뒤 브레이크 작동시킨다.

3) 브레이크 챔버에 압축 공기가 작동되면 막에 설치된 푸시로도 밀어 캠, 브레 이크 슈우 작동시켜 드럼에 밀착 시켜 제동력을 얻는다.

4)브레이크 폐달을 놓으면 브레이크 밸브와 릴레이 사이 압축공기는 브레이크 밸브 배기 구멍으로 대기로 방출되고,  앞뒤 챔버속의 압축공기는 퀵 릴리이스 밸브, 릴리이스 밸브에서 대기로 방출된다.

4. 공기 브레이크 구성품의 구조 및 기능
1) 공기 압축기
① 엔진의 크랭크축 기어에 의해 작동되며 압축 공기를 만들어 공기 탱크에 보내며 보통 엔진과 같이 왕복형 피스톤을 사용한다. 실린더 헤드쪽에는 언로우더 밸브가 설치되어 압력 조정기와 함께 공기 압축기가 필요 이상으로 구동되는 것을 방지하고 동시에 공기 탱크내의 압력을 일정하게 유지한다.

② 압력조정기 언로우더 밸브 작동 : 공기압축 탱크내의 압력 규정값 이상이 되면 압축공기는 압력 조정기의 스프링 힘을 이기고 밸브를 열어 언로우더 밸브로 압축 공기를 보내면 언로우더 밸브를 밀어 흡기밸브를 열면 공기 압축의 공기 압축 작용이 정지된다.

2) 공기 압축탱크
  공기 탱크는 프레임에 설치되어 공기 압축기에서 만들어진 압축 공기를 저장하는 곳이며 또한 안전 밸브가 설치되어 탱크내의 압력이 규정 이상이 되면 안전밸브로 통하여 공기를 대기로 방출시키는 안전 역할을 한다.

3) 브레이크 밸브
① 브레이크 밸브는 그림과 같이 브레이크 페달, 플런저(plunger), 주스프링 (main spring), 배출 밸브(exhaust valve) 및 공급 밸브(feed valve)등의 주요부 로 되어있다.

② 작동은 다음과 같다. 그림에서 페달을 밟으면 윗 부분에 있는 플런저가 주 스프링을 사이에 두고 배출 밸브를 아래쪽으로 움직여 배출 구멍을 폐쇄한 다음, 공급 밸브를 연다.  이에 따라 공기 탱크의 압축 공기가 앞 브레이크 챔버와 릴레이 밸브에 보내져 브레이크 작용을 한다.

③ 이 때 브레이크 밸브의 아래 부분의 압력은 공기 탱크의 압축공기에 의해 점차로 증가된다. 이에 따라 배출 밸브는 주 스프링을 누르며 위로 움직여 배출 구멍과 공급 구멍을 각각 열고 닫는다. 이 때의 공기 압력은 브레이크페달을 밟는 정도에 비례되며 이것에 의해 브레이크 호울딩(brake holding)이 보지 된다.

④ 또 페달을 조금 놓으면 주 스프링의 압력이 작아지기 때문에 밸브 아래 부분에 작용하는 공기 압력과 평형되지 않게 되어 배출 밸브가 조금 열려서 주 스프링과의 평형이 다시 이루어질 때까지 공기를 배출한다.

⑤ 페달을 놓으면 플런저가 완전히 열고 작용한 공기를 신속히 방출하여 브레이크를 푼다.

4) 릴레이 밸브
① 릴레이 밸브는 그림과 같이 막, 배출 밸브, 공급 밸브 및 보디로 구성되어 있다.
② 작동은 다음과 같다. 브레이크 밸브에서의 공기 압력이 작용되면 막이 아래로 움직여,
      배출 밸브는 닫고 공급 밸브를 열어 공기 탱크의 압축공기를 뒤 브레이크 챔버에 보낸다.
③ 막 위에 작용되는 공기의 압력 상승이 정지되면 곧 막 아래 부분의 압력과 평형을 이루므로 막은 제자리에 되돌아 온다. 이 때, 공급 밸브는 그 스프링의 작용으로 공급 밸브를 닫아 브레이크 챔버로 가는 공기를 제한한다.
④ 즉 위와 같은 작용을 반복하여 브레이크 밸브에서 오는 공기 압력과 브레이크 챔버에 작용하는 공기 압력이 평형되게 한다.
⑤또 막 위에 작용하는 브레이크 밸브에서의 압력이 감소되면, 브레이크 챔버의 압력(EH는 막 아래 부분의 압력)이 막 위에 작용하는 압력보다 커지기 때문에 막을 위로 밀어 올려 윗부분의 압력과 평형될 때까지 배출 밸브를 열어 공기를 방출한다. 이때 브레이크는 조금 풀린다. 또 브레이크 밸브의 공기가 완전히 배출되면 막 위에 작용하는 압력이 완전히 없어 지므로 먼저와 같이 작용하여 브레이크 챔버에 작용한 압축 공기를 완전히 배출하여 브레이크를 푼다

5) 퀴익 릴리이스 밸브

① 이것은 브레이크 밸브와 앞 브레이크 챔버 사이에 설치되어 있으며, 브레이크 페달을 놓았을 때 작용한 압축 공기를 신속히 배출하여 브레이크를 속히 푸는 작용을 한다.

②퀴 익 릴리이스 밸브는 그림과 같이 밸브와 스프링으로 되어 있으며, 다음과 같이 작동된다.
    브레이크 페달을 밟아 브레이크 밸브에서의 압축 공기가 공기 입구를 통하여 작용되면 밸브가 배출 구멍쪽으로 움직여 브레이크 챔버로 통하는 양쪽구멍을 연다. 이에 따라 브레이크 챔버에 압축 공기가 작용되어 브레이크가 걸리게 된다.

③ 페달을 놓으면 브레이크 밸브에서 공기가 배출되기 때문에 공기 입구의 압력이 대기압이 된다. 따라서 밸브는 그 스프링의 힘으로 제자리에 돌아가며 이 때, 배출구를 열어 브레이크 챔버 내의 공기를 속히 배출시킨다. 즉 브레이크 챔버 내의 공기가 브레이크 밸브까지 가지 않고 배출되기 때문에 브레이크 작용이 속히 풀리게 된다.

④ 또 브레이크 작용의 호울딩은 브레이크 밸브에서의 공기 압력에 따라 밸브 가 상하 운동하여 유지되게 한다.

6) 브레이크 챔버
① 브레이크 챔버는 접시 모양의 케이스와 막으로 되어 있으며 각 바퀴마다 설치되어 있다. 막은 수지 가공의 직포로 되어 있으며, 그 한쪽 면에는 푸시로드가 설치되어 있다. 또 브레이크가 작용되지 않을 때에는 리터언 스프링에 의해 케이스의 한쪽에 밀려져 있다.

② 막은 브레이크 페달을 밟아 브레이크 밸브에 의해 제어된 압축 공기가 입구를 거쳐 챔버에 들어오면 스프링을 누르고 움직인다. 이에 따라 푸시로드가 브레이크 캠을 작동시켜 브레이크 작용을 일으키게 된다. 페달을 놓으면 막이 스프링의 힘으로 제자리에 돌아와 브레이크 작용이 풀리게 한다.

7) 저압 표시기
  이것은 공기 압력에 의해 작동되는 일종의 스위치이다. 그림에서 오른쪽의 연결부를 통하여 작용하는 압력이 낮을 때에는 접점이 닫혀 계기판에 있는 경고등(warning lamp)을 점등하고 공기 압력이 높아지면 막을 밀어 접점을 열게 되어 있다.

(주) 어떤 형식의 저압 표시 장치에서는 붉은 색의 경고등을 점등하고 동시에 부우저를 올리게  하고 있다. 주행 중 경고 장치가 작동되면 즉시 운전을 중지하고 공기 압력 저하의 원인을 수정토록 하여야 한다.

8) cpr 밸브(check and safety valve)
  이것은 공기 탱크의 아래 부분에 설치되어 있으며 cpr 밸브와 안전 밸브의역할을 겸하게 되어 있다. cpr 밸브는 공기 압축기에서 압축 공기가 보내어 질 때에는 열려서 공기 압축기와 탱크를 통하게 하나 탱크 내의 압력이 규정값이 되어 공기 압축기 에서 압축 공기가 오지 않을 ?때에는 밸브를 닫아 탱크 내의 공기가 새지 않도록 한다.

9) 브레이크 슈우와 브레이크 드럼
  브레이크 슈우는 위의 브레이크 챔버 그림과 같이 앵커 핀 형식이고 캠에 의해 내부 확장하게 되어 있다.  캠은 기어 이의 곡선과 같은 인볼류우트형이고, 브레이크 슈우 와 캠은 로울러를 통해 접촉하게  되어 있다.  

10) 전체 구성도(그림)