새시 21 > 제동 장치 개요 및 종류 
 1 . 제동 장치 의 제동 현상 
 일반 적 으로 제동 장치 는 차량 이 가진 운동 에너지 를 열에너지 로 변환 시키 는 것 으로 , 속도 의 제곱 과 차량 질량 의 곱 에 비례 하 는 제동력 을 필요 로 한다 . 제동력 은 타이어 와 노면 사이 의 마찰력 에 의해 결정 된다 . 
 1 ) 제동 현상 운전자 가 브레이크 를 조작 하 여 자동차 가 정치 할 때 까지 의 시간 단계 는 그림 Ⅶ - 1 과 같이 반사 시간 , 발 옳 겨 밟 는 시간 , 밟 는 시간 , 과도 제동 시간 및 주요 제동 시간 으로 구분 할 수 있 다 . 
 운전자 의 동작 , 시간 및 감 속도 와 의 관계 
 반사 시간 은 위험물 을 발견 하 고 실제 동작 으로 옮길 때 까지 의 시간 이 며 , 보통 0 . 4 ~ O . 5 초 정도 이 다 . 발 옮겨 밟 는 시간 은 가속 페달 에서 브레이크 페달 로 발 이 이동 될 때 까지 의 시간 이 며 , 일반 적 으로 0 . 2 ~ O . 3 초 정도 이 다 . 밟 는 시간 은 페달 을 밟 기 시작 해서 브레이크 회로 내 에 유압 이 올라가 기 시작 할 때 까지 의 시간 이 며 , 보통 0 . 1 ~ O . 2 초 정도 이 다 . 과도 제동 상태 의 시간 을 ' 과 도 제동 시간 ' 이 라 하 고 , 주요 제동 상태 의 시간 을 ' 주요 제동 시간 ' 이 라 한다 . 
 실제 의 자동차 운전 에서 운전자 가 위험물 을 발견 하 고 위험 을 인지 하 여 제동 을 걸 기 위하 여 발 로 브레이크 페달 을 밟 아 브레이크 슈가 드럼 에 접착 하 면서 브레이크 의 작용 이 시작 할 때 까지 걸리 는 시간 을 ' 공주 시간 ' 이 라 하 며 , 이 사이 에 주행 하 는 거리 를 ' 공주 거리 ' 라 한다 . 
 브레이크 가 작용 한 후 부터 정지 될 때 까지 걸린 시간 을 제동 시간 이 라 하 며 , 이 사이 에 자동차 가 이동한 거리 를 ' 제동 거리 ' 라 한다 . 제동 거리 는 자동차 의 제동 초속도 의 제곱 에 비례 하 고 , 타이어 와 노면 사이 의 마찰 계수 ( μ b ) 에 반비례 한다 . 마찰 계수 의 값 은 도로 상태 에 따라 다르 지만 , 포장 도로 에서 의 μ b 값 은 0 . 5 ~ O . 7 정도 이 다 . 
 정지 거리 는 공주 거리 와 제동 거리 를 합한 것 으로 다음 과 같이 표시 된다 . 
 2 . 브레이크 듣 기 의 안전 성 
 브레이크 듣 기 는 브레이크 력 과 답 력 과 의 비 로 표시 되 는데 , 여러 가지 사용 조건 하 에서 브레이크 듣 기 의 변화 가 적 고 안정 되 어 있 는 것 이 바람직 하 다 . 일반 적 으로 , 마찰 재 는 브레이크 온도 의 상승 에 의해 마찰 계수 가 저하 된다 . 이 때문 에 연속 강판 시 에 제동 의 반복 , 고 속 에서 의 제동 등 에 의해 마찰 재의 온도 가 상승 되 면 브레이크 의 듣 기 가 저하 된다 . 이것 을 ' 페이드 ( fade ) 현상 ' 이 라고 한다 . 페이드 의 원인 은 마찰 재 표면 온도 가 마찰 재의 결합 성분 이나 유기 성분 의 분해 온도 이상 으로 상승 되 어 분해 에 의해 발생 한 가스 가 윤활 작용 을 하 여 마찰 계수 가 저하 되 기 때문 이 다 . 페이드 상태 에서 브레이크 온도 가 내려 가 면 페이드 전 의 브레이크 듣 기 로 복귀 된다 . 이것 을 페이드 리커 러 리 ( fade recovery ) 라 하 고 , 베이스 의 브레이크 력 에 대한 리커버리 시 의 브레이크 력 의 비 를 ' 리커버리 율 ' 이 라 한다 . 
 페이드 를 감소 시키 기 위해서 는 마찰 재의 온도 특성 개량 외 에 마찰 부 의 온도 상승 을 억제 하 는 것 이 필요 하 므로 , 드럼 또는 로터 의 지름 을 크 게 하 여 열용량 을 증대 시키 거나 , 냉각 성 을 좋 게 하 는 방법 이 있 다 . 또 , 마찰 면 이 젖 으면 물 의 윤활 작용 으로 마찰 계수 가 급히 감소 하 여 브레이크 듣 기 가 저하 한다 . 이 현상 을 ' 워터 페이드 현상 ' 이 라 한다 . 한 쪽 바퀴 만 이 물 에 젖 었 을 경우 는 , 이 현상 으로 브레이크 적용 시 에 방향 성 을 잃 을 위험 이 있 다 . 
 디스크 브레이크 는 드럼 브레이크 에 비해 워터 페이드 가 작 고 , 리커버리 도 빠르 다 . 따라서 , 드럼 브레이크 에서 는 침수 시 의 제동력 저하 를 작 게 하 기 위해 워터 페이드 및 리커버리 특성 이 좋 은 마찰 재 를 선택 하 는 것 이 중요 하 다 . 
 2 . 제동 장치 의 기본 구성 과 작동 원리 
 제동 장치 는 여러 가지 형식 이 있 으나 , 운전자 의 조작 력 을 전달 시키 는 부분 과 마찰력 을 발생 시켜 제동 작용 을 하 는 부분 으로 되 어 있 다 . 제동 장치 는 자동차 의 안전 운행 을 위해 차량 중량 과 최고 속도 에 대하 여 충분 한 제동 작용 이 이루어져야 하 며 , 제동 이 확실 하 고 신뢰 성 과 내구력 이 커야 한다 . 또한 조작 이 간편 하 고 조정 · 점검 이 용이 하 며 , 브레이크 가 작동 하 지 않 을 때 에 는 각 바퀴 에 회전 저항 이 없 어야 한다 . 
 일반 적 으로 , 승용차 에 많이 사용 되 는 제동 장치 는 유압식 에 배 력 장치 를 첨가 한 방식 으로 , 그 구조 는 그림 Ⅶ - 2 에 나타낸 것 과 같 으며 , 장치 의 작동 원리 는 다음 과 같 다 . 
 유압식 제동 장치 의 예 
 브레이크 페달 에 가해 지 는 답 력 은 페달 의 레버 비 를 곱한 힘 으로 배 력 장치 에 입력 된다 . 배 력 장치 에서 는 그 힘 을 다시 다른 에너지 에 의하 여 배 력 시켜 브레이크 마스터 실린더 에 전달 시킨다 . 브레이크 마스터 실린더 에서 는 그 힘 을 액 압 ( 유압 ) 으로 변환 하 여 휠 실린더 에 전달 한다 . 휠 실린더 에서 는 액 압 에 의하 여 디스크 패드 ( 또는 브레이크 슈 ) 를 디스크 로터 ( 또는 드럼 ) 에 밀 어 붙여서 패드 와 디스크 로터 ( 또는 브레이크 드럼 ) 사이 에 마찰력 을 발생 시킨다 . 이 마찰력 에 의하 여 차량 제동 이 이루어진다 . 
 3 . 제동 장치 의 종류 
 제동 장치 는 용도 , 작동 방식 , 브레이크 구조 등 에 의해 분류 할 수 있 다 . 
 3 - 1 . 용도 에 따른 분류 
 ( 1 ) 주 브레이크 : 주 브레이크 ( service brake ) 는 풋 브레이크 ( foot brake ) 또는 상용 브레이크 라고 도 하 며 , 주로 주행 중 인 자동차 를 감속 시키 거나 정지 시킬 때 사용 되 는 것 으로 , 브레이크 페달 을 밟 아서 작동 시킨다 . 
 ( 2 ) 주차 브레이크 : 주차 브레이크 ( parking brake ) 는 주차 중 에 차량 의 움직임 을 방지 하 기 위한 것 이 주된 용도 이 고 , 주 브레이크 고장 시 에 비상 브레이크 로 도 사용 된다 . 
 ( 3 ) 감속 브레이크 : 차량 의 대형 화 · 고속화 에 따라 마찰 브레이크 를 보호 하 고 , 제동 효과 를 높여서 긴 경사로 를 내려갈 때 나 고속 주행 에서 감속 하 기 위하 여 사용 하 는 브레이크 로서 배기 브레이크 , 와전류 브레이크 , 엔진 브레이크 등 이 있 다 . 
 ( 4 ) 비상 브레이크 : 주 브레이크 고장 상태 에서 작동 하 는 것 으로 , 예 를 들 면 압축 공기 를 사용 하 는 공기 브레이크 에서 공기 계통 에 고장 이 생겼 을 때 스프링 의 장력 을 이용 하 여 자동 적 으로 제동 하 도록 하 는 브레이크 이 다 . 
 3 - 2 . 작동 방식 에 따른 분류 
 기계식 브레이크 
 ( 1 ) 기계식 브레이크 : 인력 으로 브레이크 페달 이나 브레이크 레버 로 조작 하 며 , 로드 또는 케이블 등 에 의하 여 마찰 제동 하 는 브레이크 이 다 . 
 ( 2 ) 유압식 브레이크 : 파스칼 의 원리 를 이용 한 것 으로 , 그림 Ⅶ - 4 와 같이 브레이크 페달 에 가해진 힘 을 유압 에 전달 하 여 제동력 을 발생 시키 는 방식 으로 일반 적 인 승용차 에 널리 채용 되 고 있 다 . 제동력 이 모든 바퀴 에 균일 하 게 전달 되 고 , 조작 력 이 적어도 되 는 장점 이 있 으나 , 오 일 파이프 등 이 파손 되 어 오일 이 누출 되 는 경우 에 브레이크 기능 이 상실 되 는 단점 이 있 다 . 
 3 - 3 . 브레이크 구조 에 따른 분류 
 ( 1 ) 외부 수축 식 브레이크 : 브레이크 밴드 로 드럼 을 죄 어 제동력 을 발생 시키 는 브레이크 이 다 . 
 ( 3 ) 디스크 브레이크 : 그 바퀴 와 함께 회전 하 는 디스크 를 양쪽 에서 브레이크 패드 로 압착 하 여 제동력 을 발생 시키 는 브레이크 이 다 . 
 브레이크 의 구조 
 새시 11 > 종감 속 기어 및 차동 기어 
 1 . 종감 속 기어 ( final reduction gear ) 
 종감 속 기어 는 구동 피니언 과 링 기어 로 구성 되 어 변속기 및 추진축 에서 전달 되 는 회전력 을 직각 또는 직각 에 가까운 각도 로 바꾸 어 앞 차축 또는 뒤 차축 에 전달 함 과 동시 에 최종 적 으로 감속 하 는 역할 을 한다 
 2 . 종감 속 기어 종류 및 특징 
 1 ) 워 엄과 워 엄 기어 : 나선 기 어 . 맞물리 는 기어 의 회전축 이 교차 하 거나 평행 하 지 않 는 것 으로서 축 기어 의 일종 이 며 나사 의 모양 을 한 웜 과 이것 에 맞물리 는 웜 휠 로 되 어 있 고 감속비 를 크 게 할 수 있 다 
 2 ) 베벨 기어 : 피니언 과 링 기어 사용 하 며 중심 이 일치 한다 베벨 기어 의 이빨 모양 을 곡선 으로 만들 어 회전 을 미끄럽 게 전달 하 도록 한 것 . 이빨 모양 으로 는 원 ( 圓 ) , 인벌류트 및 트로코이드 등 이 사용 되 고 있 다 . 같 은 베벨 기어 의 스퍼 베벨 기어 에 비교 하 면 맞물림 의 비율 이 크 고 전달 효율 이 좋 은 장점 이 있 으며 , 종감 속 기어 로서 사용 되 고 있 다 . 스파이럴 은 ‘ 소용돌이 , 감기 ’ 의 뜻 . 
 3 ) 하이포이드 기어 : 스파이럴 베벨 기어 의 일종 으로서 , 종감 속 기어 로 이용 되 며 , 링 기어 의 회전 중심선 과 이것 에 맞물린 구동 피니언 의 회전 중심선 을 오프셋 ( 링 기어 지름 의 10 ～ 20 %) 시켜 추진축 이나 차실 의 바닥 을 낮출 수 있 도록 한 것 . 물림 률 이 커 전달 효율 이 좋 으나 , 톱니 의 폭 방향 으로 미끄럼 접촉 을 하 므로 윤활 에 는 전용 의 종감 속기 어 오일 을 사용 해야 한다 . 세로 배열 식 엔진 자동차 의 종감 속 기어 나 4 WD 차량 의 트랜스퍼 로 널리 사용 되 고 있 다 . 하이포이드 는 미국 그리 손사 의 상표명 . 
 3 . 차동 기어 장치 ( differential gear ) 
 차동 기어 장치 는 자동차 의 좌우 바퀴 회전수 변화 를 가능 케 하 여 울퉁불퉁 한 도로 및 선회 할 때 무리 없이 원활히 회전 하 게 하 는 장치 로서 차동 기어 케이스 , 차동 피니언 및 차동 피니언 축 및 사이드 기어 로 구성 되 어 있 다 . 자동차 가 평탄 한 도로 를 직진 할 때 는 좌우 구동 바퀴 의 회전 저항 이 동일 하 기 때문 에 , 차동 기어 전체 가 한 덩어리 가 되 어 회전 하 게 된다 . 선회 할 때 안쪽 바퀴 는 저항 을 느껴 바깥쪽 바퀴 보다 회전수 가 감소 되 고 , 안쪽 바퀴 의 회전수 가 감소 한 만큼 차동 피니언 이 회전 하 여 바깥쪽 바퀴 를 증속 시킨다 . 
 4 . 자 동제 한 차동 기어 장치 ( limited slip differential gear ) 
 1 ) 역할 : 자동 제한 차동 기어 장치 는 슬립 으로 공전 하 고 있 는 바퀴 의 동력 을 감소 시키 고 반대쪽 의 저항 이 큰 바퀴 에 감소 된 만큼 의 동력 이 더 전달 되게 하 므로써 슬립 에 따른 공전 없이 주행 할 수 있 게 한다 . 또한 미끄러운 노면 에서 출발 을 용이 하 게 하 고 타이어 의 슬립 을 방지 하 여 수명 을 연장 하 며 , 급 가속 할 때 안정 성 이 양호 하 다 
 2 ) 자동 제한 차동 장치 의 작용 
 자동차 가 직진 주행 ( 그림 a ) 을 할 때 는 양쪽 의 피니언 축 은 클러치 를 작동 시키 기 위한 위치 에 있 다 . 이 에 따라 차동 장치 는 작용 하 지 않 고 전체 가 하나 로 되 어 구동 된다 . 그러나 오른쪽 바퀴 의 저항 이 감소 하 여 왼쪽 바퀴 보다 회전 속도 가 빨라 지 면 오른쪽 차축 의 회전 속도 가 가장 빠르 게 되 고 , 다음 에 차동 기어 케이스 이 며 , 왼쪽 차축 의 회전 속도 가 가장 느리 게 된다 . 
 이때 일반 적 인 차동 장치 는 종감 속 기어 의 링 기어 회전력 이 양쪽 차축 에 동일 하 게 분배 되 지만 자동 제한 차동 장치 에서 는 양쪽 의 클러치 가 피니언 축 에 의해 발생 하 는 압 착력 하 에서 미끄러지 면서 회전 하 므로 회전 속도 가 빠른 오른쪽 차축 이 클러치 를 거쳐서 차동 기어 케이스 를 구동 하 므로 그림 b 에서 점선 으로 표시 한 것 과 같이 그 회전력 을 왼쪽 차축 에 더 하 게 된다 . 
 따라서 한 쪽 바퀴 가 진흙탕 에 빠져 바퀴 와 노면 의 점착력 이 작아지 면 공전 하 는 쪽 의 바퀴 ( 진흙탕 에 빠진 쪽 바퀴 ) 저항 과 비슷 한 회전력 이 반대쪽 바퀴 에 도 가해져 쉽 게 빠져 나올 수 있 게 된다 . 
 3 ) 차동 제한 장치 의 종류 
 차동 장치 는 자동차 에 반드시 필요 한 장치 이나 때로 는 불편 한 경우 도 있 다 . 좌우 구동 바퀴 및 전후 구동 바퀴 에서 한 쪽 바퀴 가 마찰 계수 가 낮 은 노면 위 에 있 거나 바퀴 하중 이 감소 하 여 미끄러지 게 되 면 , 오픈 차동 장치 만 으로 는 구동력 의 감소 로 주행 이 불 가능 하 게 될 수 있 으므로 , 본래 의 차동 기능 을 제한 하 는 것 에 의해 구동력 을 확보 하 기 위한 장치 가 차동 제한 장치 ( limited slip differential : LSD ) 이 다 . 차동 제한 장치 는 토크 발생 기구 에 따라 토크 감 응식 , 회전 속도 차 감 응식 , 전자 제 어식 에 의해 차동 제한 토크 를 연속 가변 제어 하 는 방식 등 으로 나누 어 진다 . 아래 그림 은 일례 로 차동 제한 장치 의 구성 부품도 를 나타낸 것 이 다 . 
 차동 제한 장치 의 구성 부품도 
 ① 토크 감 응식 : 입력 토크 에 대응 하 여 차동 제한 토크 가 결정 되 는 방식 으로 마찰 클러치 , 웜 기 어식 등 이 있 다 . 마찰 클러치 식 은 같 은 토크 분배 를 가지 는 차동 기어 의 양쪽 사이드 기어 와 차동 케이스 사이 에 마찰 클러치 를 설치 하 고 캠 기구 등 으로 클러치판 을 누르 는 방식 이 고 , 웜 기 어식 은 토션 디퍼렌셜 구성 기어 의 맞물림 잇 면 과 각 회전 접 동부 에서 발생 하 는 마찰력 을 이용 하 여 차동 제한 토크 를 발생 시키 는 방식 이 다 . 
 ② 회전 속도 차 감 응식 : 회전 속도 차 가 발생 하 면 차동 제한 토크 가 회전 속도 차 에 대응 하 여 증감 하 는 비스 커스 커플링 이나 유압식 커플링 등 이 이용 되 고 있 다 . 차동 기어 와 결합 된 플레이트 와 그 구동 차축 부 에 결합 한 플레이트 및 그 사이 에 봉입 된 점성 유체 ( 실리 큰 오일 등 ) 로 구성 되 고 , 이 들 은 차동 기어 케이스 내 에 수납 되 어 있 어 , 이 들 각 플레이트 의 상대 회전 에 의한 점성 유체 의 전단 저항 을 이용 하 여 차동 제한 토크 를 발생 시키 는 구조 이 다 . 
 ③ 전자 제 어식 : 차동 제한 토크 를 전 자식 으로 제어 할 수 있 는 것 으로서 , 유압 다 판 클러치 를 누르 는 힘 을 제어 하 는 방식 이 다 . 일정 한 분배비 를 가지 는 차동 기어 에 유압 다 판 클러치 식 의 차동 제한 기구 를 설치 한 것 으로 유압 회로 와 유압 제어 장치 가 필요 하 다 .