관성브레이크의 후진 해제장치 (free backing)

[사이몬/최시영]

어제 브레이크 관련 법규 글을 올리다보니 free backing에 대한 설명이 필요하겠다 싶어서 간략히 올려봅니다.

드럼식 브레이크이면서 관성(surge)브레이크인 유압식 드럼브레이크에는 기본적으로 아래와 같은 원리의 '후진시 제동 해제장치' (영어로는 free backing이라고 합니다만 제가 임의로 번역했습니다) 구조가 있습니다.

아래 설명은 이러한 장치를 처음 개발/특허출원했던 미국 타이탄社의 자료를 사용하여 그 존경의 뜻을 표합니다.

사실 유럽식 관성브레이크도 유사한 원리가 들어있으리라는 추정은 갑니다만, 자세히는 모르겠습니다.

우선, 왜 필요한가..에 대한 설명입니다. 머릿속으로 상상력을 조금 발휘하실 필요가 있습니다.

관성브레이크의 원리상, 견인 차량이 후진할 때는 브레이크가 잡히게 됩니다.

발명자인 타이탄의 설명에 따르면, 가장 보편적인 유니써보 방식의 유압식 브레이크 (설명은 다음 기회에)의 경우 양호한 조건의 평지에서 후진 시, 20%의 제동력이 발생한다고 합니다.

이럴 때, 자동적으로 제동을 해제하여 주는 것이 free backing입니다.

이제 원리를 설명하기 위한 그림 들어갑니다.

원리에 대한 이해를 쉽게하기 위해 위 사진에서는 간단한 구조인 듀오써보 브레이크(운전석 쪽)의 분해도를 가져왔습니다.

15번 핀이 14번 '브레이크 슈'와 10, 11번  '슈 레버'의 구멍을 통해 조립이 되어 있습니다.

눈여겨 보실 부분은 10번 슈레버의 구멍은 원이 아니라 ㄱ자 모양이라는 겁니다.

전진 주행하는 견인 차량이 브레이크를 밟아서

1. 커플러가 압축되면

2. 마스터 실린더에서 유압이 발생하고

3. 그 유압이 5번 휠실린더까지 전달되며,

4. 그에 따라 8번 푸쉬로드가 좌우로 돌출됩니다.

   (실제로 조립이 되면 그 끝의 홈은 10,11번 상단의 凹자 모양 홈에 맞춰 있습니다)

5. 그러면 10,11번의 슈레버의 윗부분이 좌우의 밖으로 밀리고

6. 따라서 10,11번에 15번으로 연결되어 있는 14번 브레이크 슈도 좌우의 밖으로 밀려서,

7. 시계 반대방향으로 돌고 있는 브레이크 드럼의 내측면에 압착되고

    (이 때, 드럼과 밀착된 브레이크 슈는 마찰에 의해 드럼과 같이 시계 반대 방향으로 돌려고 끌려 가므로)

8. 좌측 14번'브레이크슈'에 걸린 15번 핀은 10번 슈레버에서는 ㄱ자 홈의 6시 방향 구석으로,

9. 우측 14번'브레이크슈'에 걸린 15번 핀은 11번 슈레버에서는 ㄱ자 홈의 12시 방향 구석으로 밀려가고

10. 제동이 됩니다.

정리하면, 제동하기 전의 자유상태에서는 드럼 내측면과 14번의 라이닝사이의 갭의 폭이, 8번 푸쉬로드가 돌출되는 거리보다 더 짧습니다. 그래서 전진 제동을 하면 8번 푸쉬로드가 돌출될 때 라이닝이 드럼 내측면에 마찰이 됩니다.

그런데 후진 주행 시에는 견인차량이 브레이크를 밟지 않아도 커플러 압력하여 트레일러에서는 제동이 걸리려고 합니다.

이 때, 

(위에서 1~6까지는 동일합니다만)

7. 14번 슈들은 시계 방향으로 돌고 있는 드럼 내측면에 압착이 되고

    (15번 핀이 10번의 ㄱ자 홈에서는 위로, 11번의 ㄱ자 홈에서는 아래로 움직일 수 있으므로)

8. 14번 '브레이크 슈'가 드럼에 밀착되면, 마찰때문에 각각 시계방향으로 움직이는데

9. 10번 슈레버에 걸려 있는 15번 핀은 ㄱ자 홈의 3시쪽 방향으로,

    11번 슈레버에 걸린 15번 핀은 ㄱ자 홈의 9시쪽 방향으로 밀려납니다.

    즉, 10,11번 슈레버는 밖으로 확장되어 있어도

10. 14번 브레이크 슈는 밖으로 확장되지 못하고 드럼과 분리됩니다. 

정리하면, 후진 제동 시에는 10, 11번 슈레버의 위치는 전진 제동때와 똑같이 드럼 내측면 쪽으로 확장됩니다만, 15번 핀의 위치 자체가 10,11번 슈레버 상에는 ㄱ자 홈을 따라서 중심 방향으로 이동하여 드럼 내측면에서부터는 더욱 멀어집니다. 그래서 10,11번은 전진 제동 때와 마찬가지로 확장되었더라도 그 위에 15번 핀으로 연결된 14번의 슈는 드럼 내측면에 닿지를 못하게 된다는 겁니다.

말은 복잡합니다만, 머릿속으로 찬찬히 그림을 그려보면 어렵지~~ 않아요~~~

만일 브레이크가 위와 같은 free backing 타입이 아니라면, 유압식 드럼 브레이크에서는 유압식 커플러/액츄에이터 뒷면에 솔레노이드 밸브를 붙여서 후진등 전원과 연결합니다.

그러면 후진등 전원이 들어올 때, 즉 견인차량에서 브레이크를 밟을 때, 솔레노이드가 열려서 마스터실린더에서 발생한 유압을 브레이크 라인으로 보내지 않고, 브레이크액 탱크로 되돌려보냅니다.

(이 부분도 써놓고 보니 유압식 커플러를 다시 설명해야겠다는 생각이 드네요)

위에 언급한 것처럼 유럽식 관성브레이크는 실제로 free backing 타입인지, 아니면 어떻게 후진 시 제동을 해제하는지 잘 모르겠습니다.

혹시 아시는 분 있으시면 설명 바랍니다.

[사이몬/최시영]

조사님이 이해를 못하시겠으면 제 설명이 부족한게 틀림없군요..
위에 말을 더 보태보겠습니다.

[사이몬/최시영]

아직도 글이 난해한가요? 제가 출신이 공돌이라서 워낙에 글재주가 그렇고 그렇긴 합니다만..

[여름 밤하늘(김영환)]

캠카 자작에서,캠카 제작도 가능하겠습니다..ㅎㅎㅎ

[사이몬/최시영]

제작과 자작이 별건가요.. 여러개 만들면 제작이고 하나 만들면 자작이지요..

[깜장곰(박윤섭)]

좋은 정보 감사합니다..