브레이크 비례 밸브는 어떻게 작동합니까?

브레이크 비례 밸브의 역할 - 짧은 답변

브레이크 비례 밸브는 앞 브레이크를 기준으로 뒷 브레이크로 전달되는 유압을 제한합니다. 브레이크를 세게 밟으면 무게가 앞으로 이동하여 뒷바퀴 견인력이 감소합니다. 압력 제어가 없으면 뒷바퀴가 앞바퀴보다 먼저 잠겨 차량이 회전하거나 꼬리를 물게 됩니다. 비례 밸브는 후방 브레이크 압력을 보정된 임계값으로 제한하여 이를 방지합니다. 일반적으로 그 사이의 어딘가에 있습니다. 전체 시스템 압력의 30% 및 50% , 차량의 디자인과 중량 분포에 따라 다릅니다.

이 구성 요소는 마스터 실린더와 후방 브레이크 캘리퍼 또는 휠 실린더 사이의 유압 브레이크 라인에 위치합니다. 앞 브레이크에는 영향을 미치지 않습니다. 앞 브레이크는 정지력의 대부분을 처리합니다. 대부분의 승용차에서는 앞 브레이크가 정지력을 흡수합니다. 60%와 80% 급정지 중 총 제동 에너지. 뒷 브레이크는 도움을 주지만 조기 잠김을 방지하려면 계속 점검해야 합니다.

브레이크 비례 밸브가 어떻게 작동하는지 이해하는 것은 부하 전달 물리학을 이해하는 것을 의미합니다. 프로포셔닝 밸브는 수동적 제한이 아니라 실제 브레이크 라인 압력에 실시간으로 반응하는 압력 감지 장치입니다.

내부 역학: 압력이 제어되는 방식

표준 비례 밸브 내부에는 보정된 분할 지점이 있는 스프링 장착 피스톤이 있습니다. 설정된 압력 임계값(종종 "니 포인트" 또는 "분할 포인트"라고 함) 아래에서는 밸브가 후방 브레이크에 전체 압력을 전달합니다. 라인 압력이 이 임계값을 초과하면 피스톤이 이동하여 후면 회로에 대한 추가 압력 증가를 제한합니다.

브레이크를 적용하는 동안 단계별로 발생하는 상황은 다음과 같습니다.

1. 운전자는 브레이크 페달을 밟아 마스터 실린더에 압력을 가합니다.
2. 처음에는 압력이 전면 및 후면 회로를 향해 동일하게 흐릅니다.
3. 후면 회로 압력이 무릎 지점에 도달하면(일반적으로 400~600psi 많은 승용차에서) 비례 밸브 피스톤이 이동합니다.
4. 밸브는 후방 회로의 압력 증가율을 줄여 전방 압력이 방해받지 않고 계속 상승할 수 있도록 합니다.
5. 페달을 최대한 밟으면 앞 브레이크가 1,200psi 이상 후면은 그 일부만 유지됩니다.

무릎 지점 위의 전면 압력에 대한 후면 압력의 비율을 경사비라고 합니다. 예를 들어, 경사비가 0.3이라는 것은 분할점을 넘어 전면 압력이 100psi 증가할 때마다 후면 압력이 30psi만 증가한다는 의미입니다. 이 비율은 차량의 중량, 휠베이스 및 무게 중심과 일치하도록 설계되었습니다.

종류 자동차 브레이크 밸브 압력 비례에 사용

후방 압력을 제어하는 모든 자동차 브레이크 밸브가 동일한 방식으로 작동하는 것은 아닙니다. 다양한 차량 유형과 시대에 걸쳐 여러 디자인이 사용되었습니다.

고정 비례 밸브

이것은 가장 단순한 디자인입니다. 분할점과 경사 비율은 제조 시 고정됩니다. 이는 차량 부하의 변화를 고려하지 않습니다. 비어 있는 0.5톤 픽업 트럭은 800파운드의 화물을 운반할 때와 다른 후방 브레이크 균형이 필요합니다. 고정 밸브는 이에 적응할 수 없습니다. 이는 하중 변동이 최소화되는 구형 승용차 및 경량 차량에서 흔히 발생합니다.

부하 감지 비례 밸브(LSPV)

부하 감지 비례 밸브는 연결 로드를 통해 리어 서스펜션에 기계적으로 연결됩니다. 차량에 짐이 실리고 서스펜션이 압축되면 링키지가 밸브의 스프링 예압을 조정하여 무릎 지점을 높입니다. 이는 리어 액슬에 더 많은 무게가 실릴 때 더 많은 리어 브레이크 압력을 허용하며, 이는 정확히 리어 브레이크가 더 안전할 때입니다. 이 디자인은 트럭, 밴, SUV에 널리 사용됩니다. 짐을 가득 실은 픽업트럭은 후방 브레이크 압력 한계가 다음과 같이 변하는 것을 볼 수 있습니다. 200~400psi 짐을 싣지 않은 상태와 비교해 보세요.

콤비네이션 밸브

1970년대부터 1990년대까지 많은 차량에서는 계량 밸브, 압력 차동 스위치 및 비례 밸브의 세 가지 기능을 단일 하우징에 통합하는 조합 밸브를 사용했습니다. 미터링 밸브는 앞 디스크 브레이크 결합을 약간 지연시켜 가벼운 제동 시 뒤 드럼 브레이크가 먼저 적용되도록 하고 균형 잡힌 느낌을 줍니다. 압력 차동 스위치는 한 회로의 압력이 손실되면 브레이크 경고등을 작동시킵니다. 비례 섹션은 위에서 설명한 대로 후방 압력 제한을 처리합니다. 이 디자인은 공간을 절약하고 설치를 단순화합니다.

전자식 제동력 분배(EBD)

ABS가 장착된 최신 차량은 일반적으로 기계적 비례를 전자식 제동력 분배로 대체합니다. EBD는 휠 속도 센서, ABS 유압 제어 장치 및 차량의 ECU를 사용하여 후방 브레이크 압력을 동적으로 조절합니다. 라인 압력뿐만 아니라 실제 휠 슬립도 고려합니다. EBD는 밀리초 단위로 반응하고 다양한 노면, 조향 입력 및 부하 조건에 동시에 적응할 수 있습니다. 이 시스템에서는 기계식 비례 밸브가 제거되거나 안전 백업용으로만 유지됩니다.

브레이크 시스템에서 비례 밸브가 위치하는 위치

비례 밸브는 후방 차축에 공급되는 브레이크 라인에 인라인으로 위치합니다. 대각선 분할 브레이크 회로(각 회로가 전면 하나와 반대쪽 후면 하나를 제어함)가 있는 차량에서는 비례 기능이 마스터 실린더 자체에 통합되거나 각 후면 라인에 대해 중복될 수 있습니다. 구형 전면/후면 분할 시스템에서는 단일 밸브가 전체 후면 회로를 처리합니다.

트럭과 상업용 차량에서 LSPV는 일반적으로 리어 액슬 하우징이나 리어 서스펜션 근처의 프레임에 장착되며 링키지 암이 액슬에 직접 연결됩니다. 서스펜션 이동을 측정하면 센서나 전자 장치 없이 후방 부하에 대한 실시간 정보가 밸브에 제공됩니다.

시스템 내 프로포셔닝 밸브와 기타 자동차 브레이크 밸브 간의 관계는 순차적입니다.

• 마스터 실린더 — 페달 입력으로 유압을 생성합니다.
• 브레이크 부스터 — 마스터 실린더에 도달하기 전에 페달 힘을 증폭시킵니다.
• 계량 밸브 — 조명 정지시 전면 디스크 결합을 지연시킵니다 (밸브 조합)
• 프로포셔닝 밸브 — 분할 지점 위의 후면 회로 압력을 제한합니다.
• ABS 변조기 — 잠금 상태 동안 개별 휠 수준에서 개입합니다.

이러한 자동차 브레이크 밸브 및 구성품은 각각 고유한 기능을 수행하지만 차량의 제동 특성과 호환되고 적절하게 일치해야 합니다.

고장난 브레이크 비례 밸브의 징후

결함이 있는 프로포셔닝 밸브는 눈에 띄는 증상을 나타냅니다. 후방 브레이크 균형을 제어하기 때문에 주로 제동 중에 문제가 나타납니다.

적당한 제동 시 뒷바퀴 잠김

밸브가 열린 위치에서 작동하지 않으면 후방 브레이크에 무제한의 압력이 전달됩니다. 그 결과, 급제동 중뿐만 아니라 일반 정지 중에도 뒷바퀴가 잠깁니다. 이는 차량 후면이 흔들리게 할 수 있기 때문에 더 위험한 고장 모드 중 하나입니다. 젖어 있거나 느슨한 표면에서는 더 낮은 속도에서도 이러한 현상이 발생합니다.

약하거나 비효율적인 후방 제동

밸브가 닫혀 있거나 심하게 제한된 위치에 있으면 후방 브레이크 압력이 완전히 차단되거나 거의 0으로 줄어듭니다. 뒷 브레이크는 거의 아무 것도 기여하지 않습니다. 정지 거리가 늘어나고 모든 열 부하가 앞 브레이크에 가해지기 때문에 브레이크 페이드가 더 빨리 발생합니다. 결과적으로 전면 로터가 과열되어 조기에 휘어질 수 있습니다.

고르지 못한 브레이크 패드와 신발 마모

전방 및 후방 제동력의 불균형한 분할로 인해 고르지 않은 마모 패턴이 발생합니다. ABS 문제가 없는 차량에서 거의 사용하지 않은 후면 신발이나 패드와 함께 심하게 마모된 전면 패드를 발견한 브레이크 검사를 수행하는 기술자는 프로포셔닝 밸브 오작동을 의심해야 합니다.

브레이크 경고등

콤비네이션 밸브가 장착된 차량의 경우, 전면 회로와 후면 회로 사이에 상당한 불균형이 있는 경우 압력 차동 스위치가 브레이크 경고등을 작동시킵니다. 이것이 항상 구체적으로 프로포셔닝 밸브의 고장을 나타내는 것은 아니지만 진단을 위한 출발점이 됩니다.

밸브 본체의 유체 누출

밸브의 내부 씰은 시간이 지남에 따라 성능이 저하될 수 있으며, 특히 일정에 따라 브레이크액을 세척하지 않은 차량의 경우 더욱 그렇습니다. 브레이크액은 흡습성이 있어 공기 중 수분을 흡수합니다. 세척 없이 몇 년이 지나면 습기로 오염된 유체가 밸브의 내부 보어와 피스톤을 부식시켜 씰이 파손되고 외부 누출이 발생합니다. 브레이크액은 2년 또는 30,000마일마다 교체해야 합니다. 이를 방지하기 위해 대부분의 차량에서.

진단 및 테스트 절차

비례 밸브를 테스트하려면 제어된 브레이크 적용 하에서 전면 및 후면 회로의 유압을 동시에 측정해야 합니다. 이는 전면 및 후면 브레이크 라인에 설치된 T 피팅이 있는 브레이크 압력 게이지 세트를 사용하여 수행됩니다.

절차는 일반적으로 다음 단계를 따릅니다.

1. 비례 밸브의 전면 및 후면 배출구 포트 또는 각 회로의 테스트 지점에 압력 게이지를 설치합니다.
2. 엔진을 끄고 브레이크 부스터가 고갈된 상태에서 브레이크 페달에 점점 더 많은 압력을 가하십시오.
3. 페달 힘이 증가함에 따라 두 게이지의 압력을 동시에 기록합니다.
4. 분할점 아래에서는 전면 및 후면 압력이 동일하거나 매우 가까워야 합니다.
5. 분할점 이상에서는 후방 게이지가 전방에 비해 감소된 증가율을 보여야 합니다.
6. 분할점 및 경사 비율에 대한 차량 제조업체의 사양과 판독값을 비교합니다.

모든 페달 힘에서 전방 및 후방 압력이 동일하게 유지되면 밸브가 작동하지 않는 것입니다. 모든 페달 힘에서 후방 압력이 불균형적으로 낮은 경우 밸브가 제한된 위치에 고정될 수 있습니다. 두 가지 조건 모두 밸브 교체가 필요합니다.

부하 감지 비례 밸브의 경우 연결 조정도 확인해야 합니다. 많은 LSPV에는 밸브의 기준 위치를 설정하는 조정 가능한 로드 길이가 있습니다. 예를 들어 후방 서스펜션 수리 후 연결 장치가 잘못 조정되면 밸브 자체가 작동하더라도 후방 제동 성능이 올바르지 않게 됩니다. 차량 제조업체는 링키지 길이에 대한 공차 측정을 지정합니다.

교체 고려 사항 및 일반적인 실수

프로포셔닝 밸브를 교체하는 것은 간단한 유압 작업이지만 실제로는 몇 가지 오류가 일반적입니다.

잘못된 밸브 사양 설치

프로포셔닝 밸브는 보편적이지 않습니다. 분할 지점이나 경사 비율이 잘못된 밸브는 차량에 맞지 않는 브레이크 바이어스를 생성합니다. 작은 차이도 중요합니다. 100psi가 너무 높은 분할 지점은 경차의 급정차 중에 과도한 후방 브레이크 압력을 허용합니다. 항상 동일한 모델 제품군의 유사한 차량이 아닌 정확한 차량에 지정된 부품 번호를 사용하십시오.

교체 후 브레이크 블리드 건너뛰기

브레이크 유압 회로가 열릴 때마다 공기가 유입될 수 있습니다. 공기는 압축 가능하지만 브레이크액은 그렇지 않습니다. 후방 회로에 작은 기포가 있어도 페달이 부드러워지고 후방 브레이크 반응이 일관되지 않습니다. 밸브 교체 후에는 마스터 실린더에서 가장 먼 휠부터 시작하는 전체 브레이크 블리드가 필수입니다.

근본 원인을 해결하지 않음

밸브가 막히거나 새는 것은 종종 브레이크액을 무시한 증상입니다. 습기가 많은 오래된 유체를 세척하지 않고 밸브를 교체하면 시스템에 부식성 유체가 남게 됩니다. 새 밸브는 짧은 기간 내에 동일한 메커니즘으로 인해 작동하지 않습니다. 모든 밸브 교체에는 지정된 대로 새로운 DOT 3 또는 DOT 4 오일을 사용하여 브레이크 오일을 완전히 세척해야 합니다.

성능 향상을 위해 프로포셔닝 밸브 우회

일부 성능 및 레이싱 응용 분야에서는 조정 가능한 브레이크 바이어스 바를 선호하여 공장 비례 밸브를 의도적으로 제거하거나 우회합니다. 이를 통해 운전자는 전후 브레이크 분할을 직접 제어할 수 있습니다. 숙련된 운전자와 통제된 조건이 있는 트랙에서는 이것이 합법적인 설정입니다. 일반 도로에서는 위험합니다. 적절하게 보정된 교체 없이 도로 차량에서 프로포셔닝 밸브를 제거하는 것은 중요한 안전 메커니즘을 제거하며 많은 관할권에서 법적 위반이 될 수 있습니다.

프로포셔닝이 ABS 및 최신 브레이크 시스템과 상호 작용하는 방식

ABS가 장착된 차량에서는 프로포셔닝 밸브와 ABS 모듈레이터 간의 관계를 명확하게 이해해야 합니다. ABS는 브레이크 압력을 빠르게 펄스하여 휠 잠김을 방지합니다. 이는 특정 휠의 압력을 해제했다가 다시 적용할 수 있습니다. 초당 15~20회 . 이는 ABS 장착 차량에서 총 후방 잠김 가능성을 훨씬 줄여주며, 이는 다음과 같은 질문을 제기합니다. 비례 밸브가 여전히 중요한가요?

대답은 '예'입니다. 그 이유는 다음과 같습니다.

• ABS는 바퀴가 미끄러지기 시작한 후에만 활성화됩니다. 비례 밸브 동작은 선제적이므로 미끄러짐이 발생하기 전에 과도한 후방 압력을 방지합니다.
• 미끄러운 표면에서는 ABS와 프로포셔닝이 함께 작동합니다. 비례 밸브는 ABS가 뒷바퀴에 개입해야 할 가능성을 줄여 견인력이 낮은 노면에서 정지 거리를 줄입니다.
• 일부 ABS 시스템은 완전한 교체가 아닌 기계식 밸브에 대한 보완 기능으로 전자식 제동력 분배를 통합합니다. 기계식 밸브는 ABS 모듈이나 배선에 문제가 있는 경우 안전 동작을 제공합니다.

EBD가 기계식 비례 밸브를 완전히 대체하는 차량에서는 ABS/EBD 시스템의 결함이 후방 브레이크 균형에 영향을 미칠 수 있습니다. 이것이 ABS 경고등을 무시해서는 안 되는 이유 중 하나입니다. ABS 결함은 눈에 띄는 브레이크 증상이 없더라도 브레이크 균형을 손상시킬 수 있습니다. 이러한 차량에서 ABS 모듈이 고장나면 시스템은 일반적으로 잠김을 방지하기 위해 다른 안전 마진에 의존하여 모든 바퀴에 대한 완전하고 변조되지 않은 브레이크 압력을 기본값으로 설정합니다.

차량 카테고리 전반에 걸친 비례 밸브 사양

다양한 차량 카테고리에는 상당히 다른 비례 밸브 교정이 필요합니다. 아래 표는 차량 유형에 따라 설계 매개변수가 어떻게 다른지 보여줍니다.

이 수치는 제조업체와 특정 모델에 따라 상당히 다릅니다. 이 값은 특정 차량에 대한 참조 사양으로 사용되기보다는 설계 매개변수의 범위를 설명하기 위한 것입니다.

적절한 뒷 브레이크 균형이 안전에 중요한 이유

제동 중 뒷바퀴 잠김은 운전자가 경험할 수 있는 가장 불안정한 상황 중 하나입니다. 앞바퀴가 계속 굴러가는 동안 뒷바퀴가 회전을 멈추면 차량은 방향 안정성을 잃습니다. 후방은 조향 입력과 독립적인 경로를 따르며 추진력이 필요한 곳이면 어디든 이동합니다. 고속도로 속도에서는 단 몇 초 만에 완전 회전이 가능합니다.

교통 안전 기관의 연구에 따르면 브레이크로 인한 후방 잠김이 통제력 상실 사고의 상당 부분을 차지하는 요인으로 일관되게 나타났습니다. 프로포셔닝 밸브는 이러한 특정 고장 모드에 대한 수동적, 기계적 보호 장치입니다. 활성화하는 데 운전자 기술이 필요하지 않으며 작동하는 데 전자 장치가 필요하지 않으며 브레이크 시스템에 무시할 만한 복잡성이 추가됩니다.

이것이 바로 프로포셔닝 밸브(대부분의 운전자가 전혀 생각하지 않는 눈에 띄지 않는 구성 요소임에도 불구하고)가 자동차 브레이크 밸브 회로에서 안전에 가장 중요한 하드웨어 중 하나인 이유입니다. 정기적인 브레이크액 유지 관리와 함께 양호한 작동 상태를 유지하는 것은 제공되는 보호 기능에 비해 비용이 거의 들지 않습니다.

차량의 브레이크 시스템을 수정하는 사람(브레이크 패드 구성품 변경, 후면의 드럼에서 디스크로 전환, 차량 중량 변경 등)의 경우 비례 밸브 보정을 다시 검토해야 합니다. 예를 들어, 원래 후방 드럼이 있던 차량의 후방 디스크 변환에는 디스크 브레이크가 드럼 브레이크보다 동일한 유압에 대해 더 많은 조임력을 생성하기 때문에 다른 비례 밸브가 필요합니다. 후면 디스크와 함께 원래의 드럼 보정 밸브를 사용하면 다른 모든 구성 요소가 올바르게 작동하더라도 급정거 중에 후면 브레이크가 잠길 수 있습니다.