제3브레이크 [Retarder and engine brake]

제동장치의

제3브레이크 [Retarder and engine brake]

이번 시간에는 앞 시간에 이어서 ‘제동 장치’의 스물두 번째 시간으로 ‘제3 브레이크의’에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

마찰 브레이크가 마찰부의 마멸을 통해서 제동작용을 하는 데 반하여, 제3브레이크(＝감속 브레이크)는 마멸이 없이 제동에너지를 열에너지로 변환시킨다.

감속브레이크는 자동차가 주행하는 동안에만 작동효력이 있다. 감속브레이크는 특히 긴 언덕길을 내려갈 때, 제동작용을 하여 주제동브레이크의 부하를 감소시켜, 주제동브레이크를 보호하는 기능을 한다. 때로는 정상적인 감속을 위해 주제동브레이크 대신에 사용할 수도 있다.

감속브레이크에는 엔진 브레이크, 와전류 감속기, 유압 감속기, 공기저항 감속기 등이 있으며, 감속브레이크가 작동될 때에도 제동등을 점등시킬 수 있다.

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1. 엔진 브레이크 [engine brake]

언덕길을 저속기어로 내려갈 때, 또는 타행주행 중에 연료분사를 중단시키면 기관은 구동륜에 의해 구동되어 제동효과를 발생시킨다. 이 효과는 저속에서보다는 고속에서 더욱 효과적이다.

또 하나의 방법은 기관의 행정과 압축을 관련시켜, 엔진브레이크 효과를 극대화시킬 수 있다.

1) 단계 1

레버를 조작하면, 압축실에 설치된 콘스탄트(constant) 스로틀이 공기압에 의해 열린다. 압축행정 중에는 소량의 공기만이 보조밸브를 통해 배기관으로 배출된다. 즉, 압축일을 엔진 브레이크일로 변환시킨다. 잔류 압력은 상사점에서 배출시켜, 압축된 공기에 의해 피스톤이 가속되는 일이 발생하지 않게 한다.

2) 단계 2 : 콘스탄트(constant) 스로틀 및 배기 플랩(flap) 브레이크

배기플랩 브레이크 <이미지 출처: 네이버>

기관에 근접한 배기관에 추가로 설치한 플랩을 닫으면, 배기가스의 배압에 의해 추가로 제동효과가 발생한다. 배기플랩을 닫을 때는 동시에 연료분사도 중단한다. 배기플랩의 조작은 운전자가 3-방향 솔레노이드밸브를 작동시켜, 배기플랩에 연결된 오퍼레이팅 실린더를 압축공기로 조작하는 방법을 주로 이용된다.

2. 와전류 브레이크 [eddy current brake]

공랭식 와전류 브레이크는 스테이터(stator), 로터(rotor) 및 여자코일(field coil)로 구성되어 있다. 2개의 원판형의 로터는 변속기 출력축과 종감속장치 사이의 추진축에 설치, 고정되어 있다. 따라서 로터는 추진축과 같은 속도로 회전한다. 그리고 여자 코일은 스테이터와 함께 2개의 원판형 로터 중간에 설치, 차체에 고정되어 있다.

와전류 브레이크 <이미지 출처: 네이버>

코일에 전류를 공급하면, 자장이 형성된다. 이 자장 속에서 로터를 회전시키면, 와전류가 발생되어 자장과의 상호작용에 의해 로터에 제동력이 작용하게 된다. 이때 로터에는 많은 열이 발생하게 되는데, 이 열은 로터에 설치된 에어 블레이드(air blade)를 통해 대기 중으로 방출된다. 와전류 브레이크는 축전지로부터 여자코일에 공급되는 전류를 변화시켜 제어한다.

와전류 브레이크는 구조는 간단하지만 무게가 비교적 무겁다. 그리고 정상적인 작동상태를 유지하기 위해서는 축전지와 발전기가 정상적이어야 한다. 또 로터가 과열되면 제동력은 감소한다.

3. 하이드로-다이내믹 브레이크 [hydrodynamic brake(retarder)

이 브레이크의 구조는 유체클러치와 같다. 설치위치는 와전류 브레이크와 마찬가지로 변속기와 종감속/차동장치 사이의 추진축에 설치된다. 스테이터는 차체에 고정되어 있고, 로터는 추진축 또는 디퍼렌셜에 의해 구동된다. 추진축이 회전하면 로터도 회전한다. 이 기계적 에너지는 로터에 의해 유체의 운동에너지로 변환된다. 유체의 운동에너지는 스테이터에서 열로 변환되어 외부로 방출된다. 즉, 로터의 제동에너지를 유체의 마찰을 이용하여 열에너지로 변환시켜 외부로 방출한다. 동작유체는 로터에 의해 가속되고, 스테이터에 의해 감속된다.

유압펌프로 동작유체의 유입량을 변화시켜 제어한다. 동작유체 발생된 열은 엔진의 냉각수를 거쳐 열교환기에서 대기로 방출된다.

하이드로-다이내믹 브레이크 <이미지 출처: 네이버>

4. 공기저항 감속브레이크 [air resistance retarder]

경주용 자동차나 스포츠카에서는 제동시에 공기저항을 증가시키는 방법으로 주제동브레이크의 부하를 감소시키는 방식을 이용하기도 한다.

차량 외부의 적당한 위치에 디플렉터(deflector)를 설치하여, 제동 중에 이 디플렉터를 크게 펼치면, 디플렉터에 작용하는 공기의 저항에 의해 자동차는 추가 제동력을 확보하게 된다.

 

이상으로 이번 시간에는 ‘제동 장치’ 스물두 번째 마지막 시간으로 제동(브레이크) 장치 중에서 ‘제3 브레이크’에 대하여 간단하게 알아봤습니다. 이상으로 알아본 자동차의 제동장치의 포스팅이 여러분들의 ‘자동차 제동 장치의 이해’에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.