디스크 브레이크의 작동원리는 무엇일까?

디스크 브레이크의 브레이크 로터는 휠과 함께 회전하며, 브레이크 캘리퍼에 장착된 브레이크 패드는 휠을 정지시키거나 감속시키기 위해 이들 로터를 클램프로 고정시킨다. 로터를 밀어내는 브레이크 패드는 마찰력을 발생시켜 운동 에너지를 열 에너지로 변환시킨다. 이 열 에너지는 열을 발생시키지만, 주요 성분이 대기에 노출되기 때문에 이 열을 효율적으로 확산시킬 수 있다. 이 열분해 특성은 브레이크 페이드(brake padise)를 감소시키며, 이는 브레이크 성능이 열의 영향을 받는 현상이다. 디스크 브레이크의 또 다른 장점은 브레이크의 물이 제동력을 현저히 감소시킬 때 발생하는 물 페이드에 대한 저항성이다. 차량이 주행 중일 때 로터가 고속으로 회전하며 이 회전 운동은 로터 자체에서 수분을 배출하여 안정적인 제동력을 얻는다. 휠과 함께 회전하는 브레이크 로터(디스크)는 피스톤(압력 메커니즘)의 압력으로 캘리퍼 양쪽에서 캘리퍼에 장착된 브레이크 패드(마찰 소재)에 의해 클램핑 되며 디스크 회전을 감속하여 차량을 감속하고 정지시킨다. 로터는 휠과 함께 회전하는 휠 허브에 원형 디스크가 볼트로 고정되어있다. 로터는 일반적으로 주철이나 강철로 만들어지지만, 일부 최고급 자동차는 탄소-세라믹 로터를 사용한다. 로터는 더 나은 열 방출을 위해 슬롯을 설치하거나 드릴로 천공할 수 있다. 브레이크 패드는 로터 안으로 밀어 넣어 차의 속도를 늦추고 멈추게 하는 마찰을 일으키는 부품이다. 그들은 신발과 신발에 부착된 안감이라고 불리는 금속 부분을 특징으로 한다. 안감은 로터와 실제로 접촉하여 사용 시 닳아 없어지는 것이다. 라이닝은 다른 재료로 만들어지며 유기물, 반금 속, 세라믹의 세 가지 범주로 나뉜다. 선택한 라이닝 소재는 브레이크 수명의 길이, 브레이크 작동 시 들리는 소음의 양, 브레이크가 얼마나 빨리 차를 멈추게 하는지에 영향을 미친다. 피스톤은 브레이크 시스템 유압 장치에 연결된 실린더 피스톤은 운전자가 브레이크 페달을 밟을 때 브레이크 패드를 로터로 이동시키는 것이다. 일부 브레이크 시스템에는 양쪽 패드를 모두 움직이는 단일 피스톤이 있는 반면, 다른 시스템에는 로터의 양쪽에서 브레이크 패드를 밀어내는 2개의 피스톤이 있다. 다른 것들은 추가 비용과 복잡성을 희생시키면서 더 높은 제동력을 위해 4개, 6개 또는 심지어 8개의 피스톤을 가지고 있다. 캘리퍼는 로터 위에 장착되고 브레이크 패드와 피스톤을 고정하는 하우징은 물론 브레이크 액을 위한 덕트를 포함한다. 브레이크 캘리퍼에는 플로팅(또는 슬라이딩)과 고정(fixed)의 두 가지 유형이 있다. 플로팅 캘리퍼는 로터 위로 "플로트"되며, 피스톤은 한 면에만 있다. 운전자가 브레이크를 밟으면 피스톤이 한쪽의 브레이크 패드를 로터 안으로 밀어 넣어 캘리퍼가 미끄러져 캘리퍼의 비피 스톤 쪽의 패드도 로터에 닿게 된다. 고정 캘리퍼는 제자리에 볼트로 고정되며, 대신 운전자가 브레이크를 밟을 때 움직이는 로터의 양쪽에 피스톤이 있다. 고정식 캘리퍼는 브레이크 압력을 더 균일하게 적용하고 로터에 더 단단히 고정시키지만, 대부분의 자동차에서 부동 캘리퍼가 발견되어 일상 주행에 완벽하게 적합하다. 센서는 일부 차량에는 브레이크 패드에 센서가 내장되어 있어 패드가 마모되었을 때 운전자에게 이를 알려주는 기능이 있다. 다른 브레이크 센서는 차량 ABS 시스템의 한 부분을 차지한다. 디스크 브레이크는 일반적으로 승용차에 사용되지만 고속에서 안정적인 성능과 브레이크 페이드에 대한 저항성 때문에 전통적으로 더 긴 사용 수명을 위해 드럼 브레이크를 선택했던 상용차 부문으로 점차 확산되고 있다. 디스크 브레이크에는 두 가지 종류가 있다."반대되는 피스톤형 디스크 브레이크"는 디스크 로터의 양쪽에 피스톤이 있고, "부동형 디스크 브레이크"는 한쪽에만 피스톤이 있다. 플로팅 캘리퍼형 디스크 브레이크는 슬라이딩 핀형 디스크 브레이크라고도 한다. 운전자가 브레이크 페달을 밟으면 브레이크 부스터(서보 시스템)에 의해 전력이 증폭되고 마스터 실린더에 의해 유압(오일 압력)으로 바뀐다. 압력은 브레이크 오일(브레이크 오일)이 채워진 튜브를 통해 휠의 브레이크에 도달한다. 전달된 압력은 4개의 바퀴의 브레이크에 있는 피스톤을 밀어낸다. 피스톤은 차례로 마찰재인 브레이크 패드를 휠과 함께 회전하는 브레이크 로터에 대고 누른다. 패드는 양쪽에서 로터를 고정하고 휠을 감속시켜 속도를 늦추고 차량을 정지시킨다. 브레이크 페달을 밟으면 마스터 실린더의 고압 오일이 피스톤을 바깥쪽으로 밀어낸다. 피스톤이 브레이크 패드를 회전 디스크로 밀어 넣는다. 내부 브레이크 패드가 로터에 닿으면 유체 압력이 더욱 힘을 발휘하여 캘리퍼가 안쪽으로 이동하여 바깥쪽 브레이크 패드를 회전 디스크 쪽으로 당기면 디스크에 닿는다. 이제 두 브레이크 패드 모두 회전 디스크를 밀면서 패드와 회전 디스크 사이에서 많은 마찰이 발생하여 차량의 속도를 늦추고 마지막으로 멈추게 한다. 브레이크 패드가 해제되면 피스톤은 회전 디스크에서 브레이크 패드가 떨어진 안쪽으로 이동한다. 그리고 차량은 다시 움직이기 시작한다. 디스크 브레이크에는 두 가지 종류가 있다. 하나는 디스크 로터의 양쪽에 피스톤이 있는 "반대되는 피스톤형 디스크 브레이크"라고 불리며, 다른 하나는 한쪽에만 피스톤이 있는 "부동형 디스크 브레이크"이다. 플로팅형 디스크 브레이크는 슬라이딩 핀형 디스크 브레이크라고도 한다. 디스크 브레이크 반대 피스톤 타입은 디스크 로터의 양쪽에 피스톤이 있는 디스크 브레이크다. 반대되는 피스톤 타입 디스크 브레이크는 안정적인 제동력과 높은 수준의 제어성을 특징으로 한다. 브레이크 패드의 스윕 부위는 제동력을 증가시키기 위해 확대되며, 여기에서 반대되는 피스톤 유형이 선호된다. 피스톤 수를 늘려 양쪽 로터에 균일한 압력 분포를 실현할 수 있는 장점 때문이다. 브레이크 패드의 크기에 따라 양쪽에 피스톤이 2개씩 총 4개씩 있는 4 팟 타입과 양쪽에 피스톤이 3개씩 총 6개씩 있는 6 팟 타입 등 여러 종류가 있다. 플로팅형 디스크 브레이크의 플로팅 타입은 한쪽 면에만 피스톤이 있는 디스크 브레이크로, 슬라이딩 타입 디스크 브레이크라고도 한다. 플로팅형 디스크 브레이크에서 피스톤은 브레이크가 체결될 때 내부 브레이크 패드를 로터에 밀어 넣는다. 이렇게 하면 슬라이드 핀을 따라 캘리퍼 자체를 움직이는 반응력이 발생하여 외부 패드를 로터에 밀어 양쪽에서 클램프로 고정시킨다. 승용차 디스크 브레이크는 비교적 단순하고 경량 구조로 제작비가 저렴해 부유식 캘리퍼 타입이 많다. 상용차용 플로팅형 디스크 브레이크 디스크 브레이크는 승용차에 주로 사용되지만 고속에서의 일관된 성능과 브레이크 페이드에 대한 저항성 때문에 전통적으로 마모에 대한 저항성을 위해 드럼 브레이크를 선택했던 상용차 부문으로 점차 확산되고 있다. 로터 유형을 알아보자. 매끄러운 로터는 평평하고 매끄러운 표면으로 식별된다. 도로 위의 대부분의 자동차와 트럭에서 매끄러운 로터는 많은 주행 조건에서 다기능성 때문에 OE(Original Equipment)이다. 매끄러운 로터의 주된 이점은 브레이크 패드가 더 오래 지속되도록 돕는 고르게 마모되는 경향이 있다는 것이다. 매끄러운 로터를 유지하면서도 업그레이드를 계속하려면 열을 더 많이 흡수하는 프리미엄 금속을 찾아볼 필요가 있다. 천공된 로터는 로터 디스크를 통해 끝까지 천공된 구멍의 패턴으로 식별된다. 딤플 로터는 유사하지만, 구멍 대신 로터의 최소 두께 수준으로 드릴링된 딤플이 있어 완전히 드릴링된 로터보다 구조적 무결성이 더 높다. 이러한 로터 유형은 브레이크 패드가 로터를 더 잘 잡도록 도와주며, 로터를 더 많이 물리게 하고 정지력을 증가시킨다. 시추된 로터는 일반적으로 슬롯형 로터와 조합하여 발견된다는 점에 유의해야 한다. 슬롯형 로터는 로터에 새겨진 선으로 인식된다. 이 조각된 슬롯은 고성능 사용 시 로터를 냉각하는 데 도움이 된다. 또한 디스크와 브레이크 패드의 먼지와 기타 이물질을 제거하여 일관된 접촉을 유지하여 보다 효율적인 제동을 위해 도움을 준다. 슬롯형 로터는 견인 빈도가 높은 차량에 제격이다. 구멍 뚫린(또는 딤플 라이드 된) 로터와 슬롯 된 로터는 효과적이긴 하지만 휠이 더 열린 것과 같이 심미성을 더하기를 원하는 트럭에 가장 적합하다. 오픈 휠을 통해 멋져 보일 뿐만 아니라 드릴로 뚫린 구멍은 로터와 브레이크 패드 사이의 먼지와 이물질을 제거하도록 설계되어 있는 동안 초기 물림을 보조한다.