프로포셔닝 밸브는 어떤 역할을 합니까? 작동 방식, 중요한 이유 및 실패 신호

차량이 젖은 로터리에서 차선을 침범할 때 가볍게 적재된 배달 밴이 세게 브레이크를 밟습니다. 노즈가 급강하하고, 뒷타이어가 접지력을 잃고, 뒷부분이 넓게 흔들리기 시작합니다. 그 스윙 동작은 정확하게 브레이크 비례 밸브가 멈추도록 설계된 실패입니다.

프로포셔닝 밸브는 작은 유압 구성요소이지만 리어 액슬이 사용할 수 있는 제동력의 양을 결정합니다. 일치하지 않거나 파손되면 직선으로 정지해야 하는 차량이 회전하거나 옆으로 미끄러지거나 정지하는 데 너무 오랜 시간이 걸릴 수 있습니다.

프로포셔닝 밸브가 실제로 하는 일

비례 밸브는 마스터 실린더와 후방 브레이크 회로 사이에 위치합니다. 대부분의 자동차와 소형 트럭에서는 마스터 실린더 배출구에 나사로 고정되거나 프레임에 장착되거나 브레이크 경고등용 압력 차등 스위치도 수용하는 콤비네이션 밸브에 내장됩니다.

밸브는 단순한 온오프 스위치가 아닙니다. 이는 교정에 의도적인 분할 지점이 내장된 압력 감지 유압 리미터입니다. 그 역할은 하나의 규칙으로 요약될 수 있습니다.

부드럽고 적당한 제동 중에 밸브는 전체 유압이 후방 브레이크에 도달하도록 허용합니다. 라인 압력이 컷인 지점을 지나 상승하면 밸브는 추가 흐름을 제한하여 후방 브레이크 압력이 전방 브레이크 압력보다 훨씬 느리게 증가합니다.

간단한 엔지니어링 용어로 후면 회로는 설정된 입력 압력 이상으로 "클리핑"됩니다. 컷인 지점 아래에서는 밸브가 직선 파이프처럼 동작합니다. 컷인 지점 위에서 밸브는 들어오는 압력의 일정 비율을 떨어지기 시작합니다. 따라서 후방 브레이크 토크는 급정지 중에 전방 브레이크 토크보다 의도적으로 약해집니다.

이 기능은 종종 브레이크 부스팅, 잠김 방지 조절 또는 전자 안정성 제어와 혼동됩니다. 이러한 시스템은 바퀴가 이미 위험하게 작동하기 시작한 후에 브레이크에 작용합니다. 프로포셔닝 밸브는 그 지점 이전에 작동하여 유압 곡선을 형성하여 애초에 후방 잠금이 발생할 가능성을 훨씬 줄였습니다.

차량의 후방 브레이크에 압력 제한이 필요한 이유

제동은 단순히 회전하는 바퀴를 더 세게 조이는 문제가 아닙니다. 타이어가 제동력을 전달하는 능력은 수직 중량이 타이어를 누르는 정도에 따라 달라집니다. 강하게 정지하는 동안 체중 이동은 방정식을 극적인 방식으로 변경합니다.

기수가 눈에 띄게 낮아질 만큼 세게 감속하는 차량을 생각해 보세요. 프론트 서스펜션이 압축되고 리어 서스펜션이 풀리며 차량 중량의 상당 부분이 프론트 액슬 쪽으로 이동합니다. 결과적으로 뒷 타이어의 접지력은 더 낮아지고 앞 타이어의 접지력은 더 높아집니다.

브레이크 시스템이 모든 바퀴에 동일한 압력을 보낸다면 뒷브레이크가 앞브레이크보다 훨씬 빨리 타이어 접지력이 부족해지기 때문에 뒷브레이크가 먼저 잠길 것입니다. 프로포셔닝 밸브는 후면 회로에 과도한 압력을 보내는 것을 거부하여 불균형을 교정합니다.

뒷바퀴가 앞바퀴보다 먼저 잠기면 어떻게 되나요?

잠겨서 미끄러지는 바퀴는 측면 또는 방향 그립이 거의 없습니다. 이는 직선 비상 정지 시 심각한 결과를 초래합니다.

차량의 후방이 견인력을 잃고 전방 차축을 중심으로 회전하여 회전 또는 잭나이프와 같은 스윙이 발생할 수 있습니다.
리어 액슬이 더 이상 차량의 경로를 안정시키지 못하기 때문에 조향 입력의 효율성이 훨씬 떨어집니다.
잠긴 슬라이딩 타이어는 접지력 한계 근처에서 여전히 회전 중인 타이어보다 제동력이 덜 발생하기 때문에 정지 거리가 늘어납니다.
열과 플랫 스팟팅은 뒷타이어를 손상시킵니다. 특히 차량이 비어 있거나 가벼운 짐을 싣고 자주 운전할 때 더욱 그렇습니다.

밴, 픽업 트럭, 소형 상업용 섀시 또는 트레일러를 견인하는 승용차에도 동일한 원칙이 적용됩니다. 적재 상태와 빈 상태 사이에서 리어 액슬의 부하 변화가 클수록 올바르게 보정된 프로포셔닝 밸브가 더욱 중요해집니다.

밸브가 2단계 압력 곡선을 생성하는 방법

비례 밸브 내부에는 스프링이 장착된 피스톤 또는 포핏 배열이 있습니다. 가벼운 제동 중에는 유압유가 밸브를 통해 가장 쉬운 경로를 통과합니다. 내부 피스톤은 자리에서 떨어져 있고 출구 압력은 입구 압력과 거의 정확하게 일치합니다.

운전자가 브레이크를 세게 밟으면 상승하는 유압이 밸브의 내부 피스톤을 밀어냅니다. 미리 설정된 압력에서 유체의 힘이 보정 스프링을 압도하고 피스톤이 움직이며 유체 통로가 부분적으로 닫힙니다. 그 순간부터 제어된 양의 추가 압력만 후방 브레이크에 도달합니다. 이는 대개 추가 입력 압력의 약 30~50%입니다.

해당 동작의 그래프는 전체 페달 이동에 걸쳐 직선 비례선이 아닙니다. 이는 무릎점 또는 분할점으로 알려진 굽은 부분이 있는 2개의 경사 곡선입니다. 엔지니어는 차량의 중량 분포, 서스펜션 이동, 휠베이스 및 후방 브레이크 유형에 맞게 해당 지점과 보조 경사를 선택합니다.

동작을 더 쉽게 파악하려면 300psi에서 컷인되고 2차 압력 비율이 40%인 밸브를 사용하십시오.

컷인 지점이 300psi이고 보조 경사가 40%인 비례 밸브에 대한 압력 관계의 예입니다. 실제 보정은 차량에 따라 다릅니다.
마스터 실린더 입력(psi)	후면 회로 출력(psi)	밸브 상태
100	100	전체 흐름
200	200	전체 흐름
300	300	컷인 포인트
400	340	압력 제한
500	380	압력 제한
600	420	압력 제한
800	500	압력 제한

후방 드럼 브레이크, 후방 디스크 브레이크 및 견고한 후방 차축에는 모두 서로 다른 압력 프로필이 필요하기 때문에 정확한 숫자는 차량 제품군마다 다릅니다. 변하지 않는 것은 논리입니다. 무릎 위의 후방 압력은 전방 압력보다 완만하게 상승해야 후방 타이어가 물리적으로 사용할 수 있는 것보다 더 많은 토크를 받지 않습니다.

ABS가 프로포셔닝 밸브를 쓸모없게 만들지 않는 이유

잠김 방지 브레이크 시스템은 휠 속도를 모니터링하고 휠이 잠기기 시작하면 브레이크 압력을 해제합니다. 이는 비례 밸브의 작업과 유사하게 들리지만 두 구성 요소는 제동 과정에서 완전히 다른 지점에서 작동합니다.

ABS는 이미 접지력을 잃은 휠에 반응합니다. 프로포셔닝 밸브는 대부분의 정상 및 보통 수준의 패닉 정지 상황에서 뒷바퀴가 위험한 수준에 도달하는 것을 방지합니다. ABS가 활성화되면 비례 밸브는 ABS 변조기가 작동해야 하는 유압 기준선을 결정하기 때문에 여전히 중요합니다.

무거운 브레이크 페달, 끈적한 뒷 브레이크 또는 잘못 보정된 밸브가 있는 차량은 ABS 시스템이 의도한 것보다 훨씬 더 열심히 작동하게 만듭니다. 그 결과 정지 거리가 길어지고 소음과 페달 맥동이 증가하며 ABS 펌프와 모듈레이터 밸브의 불필요한 마모가 발생합니다. 적절하게 작동하는 비례 밸브는 유압 기초의 균형을 유지하므로 전자 시스템은 휠 미끄러짐의 마지막 몇 퍼센트만 처리하면 됩니다.

공기 제동 상용차에 동일한 논리가 나타나는 방식

비례 밸브에 대한 대부분의 검색 결과는 승용차 세계에서 나오는데, 그 이유는 유압 브레이크 회로가 정확한 구성 요소 이름을 사용하기 때문입니다. 대형 트럭과 버스를 담당하는 기술자는 차량의 적재량이 적을 때 후방 차축이 잠기는 것과 같은 동일한 문제를 겪습니다. 그러나 완전 공압 브레이크 시스템의 솔루션은 부하 감지 제어 밸브 및 릴레이 밸브와 같은 다른 하드웨어로 설계되었습니다.

에어 브레이크 시스템의 릴레이 밸브는 풋 브레이크 밸브로부터 작은 파일럿 압력을 받아 이를 사용하여 저장소의 압축 공기를 브레이크 챔버로 직접 방출합니다. 이는 유압 비례 밸브와 정확히 동일한 방식으로 압력을 감소시키지는 않지만 대형 차량 레이아웃에 대해 동일한 종류의 균형 조정 작업을 수행합니다. 즉, 응답 시간을 단축하고 리어 액슬의 압력 형성을 형성하며 차량의 액슬 구성 및 부하 범위에 일치해야 합니다.

차량 클래스를 이동하는 기술자의 경우 구성 요소 이름보다 문제 해결 방법이 더 유용합니다. 경중차 트럭이 급정차 중에 후방 차축을 잠그면 검사관은 해당 차축의 브레이크 밸브가 올바르게 설치되었는지, 푸시로드 스트로크가 조정되었는지, 후방 챔버에 전달되는 압력이 의도한 특성을 따르는지 여부를 확인합니다. 공압 브레이크 밸브 제품군의 실제 배경 유압 시스템과 공기 시스템이 서로 일치하지 않는 부분을 명확히 하는 데 도움이 됩니다.

유지 관리 팀이 공기 제동 상용 차량용 교체 장치를 주문할 때 차량의 카트리지를 재구축하는 대신 완전한 릴레이 밸브 키트가 사용되는 경우가 많습니다. 특정 차축 레이아웃에 대해 하우징, 교정 및 장착 하드웨어가 함께 선택되기 때문입니다.

Complete Relay Valve Kit for Pneumatic Brake Systems

공압 브레이크 시스템용 완전한 릴레이 밸브 키트 이 키트에는 공기 제동 상용차용 하우징, 교정 및 장착 구성 요소가 번들로 포함되어 있어 특정 차축 레이아웃에 맞춰 즉시 설치 가능한 교체품을 제공하고 교정 불일치를 방지하는 데 도움이 됩니다. 제품보기 →

회로가 브레이크액으로 채워지든 압축 공기로 채워지든 상관없이 밸브를 차량에 맞추는 것과 동일한 표준이 적용됩니다. 잘못된 교정은 단순한 성능 문제가 아닙니다. 최악의 순간에 나타날 안전 위험입니다.

프로포셔닝 밸브의 고장 증상

프로포셔닝 밸브는 일반적으로 세 가지 중 하나로 실패합니다. 완전히 열린 위치에 고정되거나, 후면 회로가 완전히 차단되거나, 씰을 지나 유체가 누출됩니다. 각 실패 모드는 뚜렷한 운전 불만을 야기합니다.

급제동 시 뒷바퀴가 잠깁니다. 밸브가 열려 있으면 컷인 지점 이상으로 후면 압력이 제한되지 않습니다. 리어 액슬에 브레이크 토크가 너무 많이 걸리면 젖은 노면이나 마른 노면에서 차량 뒷부분이 미끄러지거나 빠질 수 있습니다.
뒷 브레이크는 거의 반응하지 않습니다. 파편이나 부식으로 인해 내부 피스톤이 닫혀 있으면 압력이 후면 회로에 도달할 수 없습니다. 제동 시 차량이 앞으로 나아가고, 정지 거리가 늘어나고, 급제동 후에도 후면 드럼 또는 디스크가 전면 드럼 또는 디스크보다 눈에 띄게 시원하게 유지됩니다.
밸브 본체 또는 조인트에서 유체가 누출됩니다. 누출되는 밸브는 유체 레벨을 낮추고 시간이 지남에 따라 부드러운 페달을 생성하며 콤비네이션 밸브의 스웨이지 이음새 주위에 눈에 띄는 부식을 남깁니다.
브레이크 경고등이 계속 켜져 있거나 반복적으로 작동합니다. 많은 콤비네이션 밸브에는 전면 회로와 후면 회로 사이의 차이를 감지하는 압력 차동 스위치가 포함되어 있습니다. 고착된 비례 밸브는 원래 누출 또는 휠 실린더 고장이 수리된 후에도 스위치를 중심에서 벗어난 상태로 유지할 수 있습니다.
급제동 시에만 나타나는 브레이크 풀. 일부 프로포셔닝 밸브는 가벼운 상업용 응용 분야에서 후방 높이 감지 또는 하중 감지 링크와 결합됩니다. 해당 링크가 분리되거나 녹슬면 밸브가 잘못된 보정을 유지하여 차량이 한쪽으로 당겨질 수 있습니다.

교체하기 전에 프로포셔닝 밸브 진단

프로포셔닝 밸브는 브레이크 문제로 인해 가장 먼저 비난을 받는 부품이 아닙니다. 브레이크액 오염, 휠 실린더 압착, 과도하게 조정된 후방 슈즈, 마모된 서스펜션 등은 모두 유사한 증상을 나타냅니다. 가장 현명한 진단 순서는 간단한 점검에서 압력 테스트로 이동합니다.

뒷브레이크 자체의 상태가 양호한지 확인하십시오. 드럼이나 디스크를 정비하고, 마모된 마찰재를 교체하고, 뒷바퀴 실린더나 캘리퍼가 자유롭게 움직이는지 확인하십시오.
뒷 브레이크 슈의 조정 상태를 점검하십시오. 끌거나 잘못 조정하면 비례 밸브 고장이라는 잘못된 인상을 받게 됩니다.
비어 있고 건조한 장소에서 제어된 저속 정지를 수행하십시오. 페달을 세게 밟았을 때만 후면이 잠기는 경우 마찰 부품보다는 시스템의 압력 제한 측면에 결함이 있을 가능성이 높습니다.
압력 게이지를 사용하십시오. 후방 블리더 포트에 게이지를 설치하고 브레이크 페달을 단단히 밟은 후 판독값을 마스터 실린더 압력과 비교하십시오. 건강한 밸브는 컷인 지점 이후 후면 압력을 입력 아래로 유지합니다. 막힌 열린 밸브는 입력 압력을 끝까지 전달합니다.
밸브 본체에 액체 줄무늬, 부식 및 부서진 브레이크 라인이 있는지 검사하십시오. 콤비네이션 밸브의 경우 이전 유압 수리 후 압력 차동 스위치가 다시 중앙에 왔는지 확인하십시오.
동일한 리어 액슬 부하 범위에 대해 보정된 장치로 밸브를 교체한 다음 제조업체가 지정한 블리드 순서를 사용하여 네 모서리 모두를 블리딩합니다.

압력 판독값은 항상 완전히 충전된 브레이크 시스템과 일정한 힘으로 페달을 잡고 있는 도우미와 함께 수집되어야 합니다. 빠른 페달 펌프로 얻은 스냅 판독값은 프로포셔닝 밸브가 컷인 지점에 깔끔하게 도달하기 위해 안정적인 입력 압력이 필요하기 때문에 오해를 불러일으킬 수 있습니다.

모든 것이 작동할 때 프로포셔닝 밸브는 눈에 보이지 않게 제 역할을 합니다. 운전자가 페달을 밟기만 하면 차량이 앞으로 떨어지며, 네 바퀴 모두 극적인 현상 없이 정지 작업을 공유합니다. 하지만 밸브가 고장나는 순간, 아무리 건강한 브레이크 시스템이라도 패닉 정지 상황에서는 위험해집니다.

이것이 바로 브레이크 엔지니어가 비례 보정을 액세서리가 아닌 차량 설계의 필수 부분으로 취급하는 이유입니다. 차량이 픽업 트럭의 유압 밸브를 사용하든 에어 브레이크 상용 섀시에 세심하게 맞춰진 릴레이 밸브 세트를 사용하든 목표는 항상 동일합니다. 앞 브레이크가 무거운 작업을 수행하도록 하면서 뒤 차축을 안정적으로 유지하는 것입니다.

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