자동차는 잘 달리는 만큼 잘 서야합니다.
오늘은 브레이크 캘리퍼에 대해 대해 알아보겠습니다.
WHAT : 브레이크 캘리퍼란?
자동차 브레이크 시스템을 구성하는 부품 중 하나로,
디스크 양면에 브레이크 패드를 밀착시켜 제동력을 발휘할 수 있게 해주는 기능을 합니다.
브레이크 캘리퍼에는 피스톤이 장착되어 있는데, 이 피스톤이 브레이크 패드를 밀어 디스크에 부착시키게 되는 것입니다.
이에 휠과 함께 잘 굴러가던 디스크가 패드로 잡히게 되고, 마찰력이 형성되며 차량의 속도가 줄고 제동력이 생기게 됩니다.
WHO / WHERE / WHEN : 캘리퍼는 디스크를 잡는다던데, 디스크? 드럼 브레이크?
브레이크 작동 방식에는 디스크 브레이크와 드럼 브레이크가 있습니다.
앞서 캘리퍼는 디스크 브레이크에 장착된다고 말씀드렸는데요.
각각의 구조와 장단점을 간략히 알아보겠습니다.
1) 디스크 브레이크
- 구조 : 휠과 함께 회전하는 디스크 양면에 브레이크 패드를 압착한 뒤,
마스터 실린더에서 공급되는 유압을 통해 마찰을 일으켜 제동력을 발생
- 장점 : 디스크가 공기 중에 노출되어 있어 방열성이 우수하고 구조가 간단하여 패드의 교환 및 점검 / 정비가 쉬움
- 단점 : 패드 면적이 작고 제한되어 있어 충분한 제동 효과를 얻기 위해서는 높은 유압이 필요
2) 드럼 브레이크
- 구조 : 휠과 함께 회전하는 드럼을 2개의 슈(shoe)가 실린더에 의해 확장하며 드럼 내벽에 마찰력을 발생시켜 제동력을 발생
- 장점 : 마찰 면적이 넓어 초기 제동력이 좋은 편
- 단점 : 밀폐형 구조이기 때문에 열 방출이 좋지 않으며,
반복적인 제동 시 마찰열로 인해 드럼이 팽창하면 제동력이 저하되는 단점으로 현재는 주로 주차브레이크로 사용
WHY : 캘리퍼의 장착 위치는 왜 차마다 다를까?
장착 위치는 구조나 성능을 고려하여 결정됩니다.
앞바퀴의 경우 주로 조향장치에 해당하는 너클 암과 간섭을 피해 배치를 하게 되는데,
너클 암이 차축 앞에 있으면 캘리퍼는 후측면에, 너클 암이 차축보다 뒤에 있으면 캘리퍼는 전측면에 부착됩니다.
뒷바퀴의 경우 보통은 리어 서스펜션 암과 간섭을 피해 자리를 잡습니다.
다만 스포츠카나 레이싱카의 경우에는 앞바퀴는 후치형, 뒷바퀴는 전치형으로 부착되는 경우들을 많이 볼 수 있는데요.
이는 냉각 성능과 중량 배분이 차량의 운동 성능에 중요한 영향을 미치기 때문입니다.
전륜을 후치형으로 장착하는 이유는, 주행풍을 이용하여 디스크를 먼저 냉각시키기 위함이고,
후륜을 전치형으로 장착하는 이유는, 무거운 캘리퍼를 앞쪽에 배치하여 관성중량을 최소화하거나 전/후 50:50의 무게 배분에 최대한 근접하게 하기 위한 용도입니다.
HOW : 피스톤의 개수와 캘리퍼 방식은 어떻게 제동력에 영향을 미치는지?
1) 피스톤
통상 하나의 캘리퍼 안에 6개까지 다양하게 있으며, 2P / 4P / 6P 등으로 표현하곤 합니다.
피스톤의 개수가 많을수록 차는 잘 멈추지만, 어떤 로터를 갖고 있는지에 따라서도 달라지기에 꼭 피스톤의 개수가 제동력을 100% 결정하는 것은 아닙니다.
2) 캘리퍼 방식 1-고정형(Fixed-caliper)
피스톤이 양쪽에 장착되는 방식으로 양쪽에서 둘다 밀어내며 집게처럼 로터를 잡는 방식입니다.
무겁고 패드의 단면적이 적다는 단점이 있지만, 확실하고 강한 힘을 전달합니다,
2) 캘리퍼 방식 2-부동형(Floating-caliper)
피스톤이 캘리퍼 한쪽면에만 있으며, 한쪽은 패드만에 캘리퍼에 고정되어 있어 한족에서 밀면 반대쪽은 민 힘으로 로터와 맞닿게 됩니다.
가볍고 작아 설치 공간이 적으며, 부품수도 적고 가벼와 제동액의 온도 상승도 적다는 장점이 있지만,
피스톤의 움직임이 길다는 단점도 있습니다.
이상 오늘은 브레이크 캘리퍼에 대해 알아보았습니다.