대형 상용 차량에 사용되는 에어 브레이크 시스템은 제동시 상대적으로 응답 시간이 길고 압력 손실이 크게 발생한다. 제동 시간은 파이프 시스템의 적절한 설계에 의해서 최소화 시킬 수 있다. 제동 시간은 시스템 압력의 증가, 에어 라인의 감소 및 재질의 변화에 대해 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 상용 트럭에 대한 리그를 구성하여 에어 브레이크의 특성에 대해서 고찰하였다. 해석 프로그램에 대한 신뢰성을 확보하기 위하여 실험 값과 비교하였고, 브레이크 시스템에 영향을 미치는 시스템 압력, 파이프의 재질 및 직경, 탱크와 챔버에서 압력에 대한 온도 영향을 검토하였다.
대형 상용 차량에 사용되는 에어 브레이크 시스템은 제동시 상대적으로 응답 시간이 길고 압력 손실이 크게 발생한다. 제동 시간은 파이프 시스템의 적절한 설계에 의해서 최소화 시킬 수 있다. 제동 시간은 시스템 압력의 증가, 에어 라인의 감소 및 재질의 변화에 대해 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 상용 트럭에 대한 리그를 구성하여 에어 브레이크의 특성에 대해서 고찰하였다. 해석 프로그램에 대한 신뢰성을 확보하기 위하여 실험 값과 비교하였고, 브레이크 시스템에 영향을 미치는 시스템 압력, 파이프의 재질 및 직경, 탱크와 챔버에서 압력에 대한 온도 영향을 검토하였다.
The air brake system used in heavy vehicle is very important from the point of safety due to its weight. In general, air brake system generates relatively long response time and large loss of pressure. It is known that the response time can be decreased by optimal design of brake system, i.e., by in...
The air brake system used in heavy vehicle is very important from the point of safety due to its weight. In general, air brake system generates relatively long response time and large loss of pressure. It is known that the response time can be decreased by optimal design of brake system, i.e., by increasing the system pressure, minimizing the air line, and material of components. In this study, We developed experimental rigs for the measurement of braking response of heavy duty trucks and compared with the simulated results obtained from the net work fluid flow system analysis code (FLOWMASTER). The effect of several parameters such as, system pressure, diameter of pipe, chamber temperature on the brake response performance have been examined.
The air brake system used in heavy vehicle is very important from the point of safety due to its weight. In general, air brake system generates relatively long response time and large loss of pressure. It is known that the response time can be decreased by optimal design of brake system, i.e., by increasing the system pressure, minimizing the air line, and material of components. In this study, We developed experimental rigs for the measurement of braking response of heavy duty trucks and compared with the simulated results obtained from the net work fluid flow system analysis code (FLOWMASTER). The effect of several parameters such as, system pressure, diameter of pipe, chamber temperature on the brake response performance have been examined.
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문제 정의
본 연구에서는 상용트럭(8x4)을 대상으로 브레이크 응답시간에 대한 영향인자를 파악하기 위하여 제동시스템을 구성하고, front 챔버와 과 rear 챔버의 제동시간에 관련한 실험 데이터와 해석 데이터를 비교 분석한다. 또한 자동차 안전기준에 관한 규칙을 만족하는 제동 시간에 영향을 미치는 인자들에 대한 해석을 수행한다.
또한 자동차 안전기준에 관한 규칙을 만족하는 제동 시간에 영향을 미치는 인자들에 대한 해석을 수행한다. 시스템 압력에 대한 제동 압력 특성을 파악하고, 공압라인의 재질 및 직경 변화 그리고 계절 변화에 대한 제동시간을 해석하여 제동시스템 설계의 구조 단순화 및 원가 절감을 실현하고자 한다.
제안 방법
본 연구에서는 상용트럭(8x4)을 대상으로 브레이크 응답시간에 대한 영향인자를 파악하기 위하여 제동시스템을 구성하고, front 챔버와 과 rear 챔버의 제동시간에 관련한 실험 데이터와 해석 데이터를 비교 분석한다. 또한 자동차 안전기준에 관한 규칙을 만족하는 제동 시간에 영향을 미치는 인자들에 대한 해석을 수행한다. 시스템 압력에 대한 제동 압력 특성을 파악하고, 공압라인의 재질 및 직경 변화 그리고 계절 변화에 대한 제동시간을 해석하여 제동시스템 설계의 구조 단순화 및 원가 절감을 실현하고자 한다.
상용 트럭에 대한 리그를 구성하여 에어 브레이크의 특성에 대해서 고찰하였다. 해석 프로그램에 대한 신뢰성을 확보하기 위하여 실험 값과 비교하였고, 브레이크 시스템에 영향을 미치는 시스템 압력, 파이프의 재질 및 직경, 탱크와 챔버에서 압력에 대한 온도 영향에 대해서 해석을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
상용 트럭에 대한 리그를 구성하여 에어 브레이크의 특성에 대해서 고찰하였다. 해석 프로그램에 대한 신뢰성을 확보하기 위하여 실험 값과 비교하였고, 브레이크 시스템에 영향을 미치는 시스템 압력, 파이프의 재질 및 직경, 탱크와 챔버에서 압력에 대한 온도 영향에 대해서 해석을 수행하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
5초까지는 약간의 압력 차이를 보이고 있으나 그 이후에는 실험과 해석의 압력 결과가 거의 비슷하고 있음을 보이고 있다. 해석은 리그를 구성하고 있는 시스템과 동일하게 구성을 하였고, 이 시스템에 대한 파이프의 재질 및 직경, 주변의 온도 변화에 대한 제동 특성에 대해서 고찰한다.
이론/모형
에어 브레이크의 응답 특성에 대한 영향을 고찰하기 위하여 본 연구에서는 영국 FMI(Flowmaster International Ltd,)의 Flowmaster 프로그램을 사용하였다. Flowmaster 는 1차원 Network Fluid Flow System Analysis Code로서 배관망, 냉각유로, 윤활유로 그리고 유압회로 등 내부 유 동계를 특성 방법을 이용하여 해석할 수 있는 프로그램이다.
성능/효과
1. 브레이크 시스템의 재질을 스틸로 변경하게 되면 제동 시간이 10% 향상됨을 알 수 있다. 이로서 파이프의 재질이 플라스틱이나 고무로 이루어져 있는 부분에서 제동 시간에 저항으로 작용함을 알 수 있었다.
2. 브레이크 시스템 압력 9.5bar에 대한 75% 도달 압력을 기준으로 하였을 때 시스템 압력을 12bar로 증가하였을 때 제동 시간이 0.295초 단축됨을 보이고 있다. 이는 현재의 리그 시스템에 대해 시스템 압력을 증가시켜 제동 시간의 단축을 적용할 수 있음을 알 수 있다.
3. 탱크와 챔버에서의 온도는 압력의 상승과 하락에 영향을 받았으며, 시스템 압력이 상승함에 따라 챔버의 온도 또한 상승함을 알 수 있다. 이는 브레이크 시스템을 구성함에 있어 시스템 압력이 높아질 경우 냉각의 필요성이 있음을 보여주고 있다.
74초를 보이고 있다. 이는 브레이크 시스템에 대해 에어 파이프의 재질이 플라스틱과 스틸 그리고 고무 재질이 같이 사용되고 있는 상황에 대해 스틸 재질로 변경을 하게 되면 제동 시간에 대해 기존의 시스템에 비해 10%의 향상된 제동 시간을 얻게 됨을 보여주고 있다.
브레이크 시스템의 재질을 스틸로 변경하게 되면 제동 시간이 10% 향상됨을 알 수 있다. 이로서 파이프의 재질이 플라스틱이나 고무로 이루어져 있는 부분에서 제동 시간에 저항으로 작용함을 알 수 있었다.
4에 도시하였다. 파이프의 재질을 모두 스틸로 대체하였을 때에는 챔버의 압력이 75%에 도달하는 시간이 0.65초로 매우 빨라졌다. 그러나 모든 파이프의 재질을 플라스틱으로 하였을때는 0.
후속연구
파이프의 직경이 작게 됨에 따라 공기 유동 저항의 증가에 따라 제동 시간이 지연됨을 보이고 있다. 실험에서는 세가지의 직경이 임의로 사용되고 있으나 직경을 크게 할 수 있는 부분에 대해서는 유동의 저항을 낮출 수 있게 파이프의 직경에 대해 변화를 주게 되면 빠른 제동 시간을 획득 할 수 있을 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
대형 상용차량 교통사고 발생시 대처방안으로 중요한 설계는?
대형 상용차량은 교통사고 발생시 승용차량에 비해 많은 인명과 재산상의 피해를 초래한다. 이러한 사고 발생의 대처 방안으로 운전자의 의도대로 빠르게 반응하는 차량의 안전장치 설계는 중요하다. 이러한 사고예방 장치에 대하여 차량 동적 거동을 분석하기 위하여 상용차량의 수학적 차량 모델을 구성하여 동특성 연구를 수행하고, 제동장치 설계에 시뮬레이션 프로그램이 도입되어 제동 특성에 대한 연구가 진행되고 있다[1].
브레이크 리그 구성을 이루는 파이프의 재질은?
브레이크 리그 구성을 이루는 파이프의 재질은 스틸과 플라스틱, 그리고 고무 재질이 섞여 있다. 탄성을 가지는 플라스틱과 고무 재질은 챔버에 압력을 전달함에 있어 방해요소로 작용하게 된다.
브레이크 시스템의 재질을 스틸로 변경하게 되면 어떻게 되는가?
1. 브레이크 시스템의 재질을 스틸로 변경하게 되면 제동 시간이 10% 향상됨을 알 수 있다. 이로서 파이프의 재질이 플라스틱이나 고무로 이루어져 있는 부분에서 제동 시간에 저항으로 작용함을 알 수 있었다.
참고문헌 (7)
M.Elwell, S.Kimbrough, "An Advenced Braking and Stability Controller for Tow-Vehicle and Trailer Combinatons", SAE 931878, 1993
F.Hecker, S.Hummel, O.Jundt, K.D.Leimbach, I.Faye, H.Schramm, "Vehicle Dynamics Control for Commercial Vehicles", SAE 973284, 1997
Shankar Vilayannur Natarajan, "Modeling The Pneumatic Relay Valve of an S-Cam Air Brake System", Texas A&M University, May 2005
W.K.Park, L.H.Li, S.D.Mun, H.K.Lee, G.E.Yang, "The Study on the Performance of Air Brake Response", KSPE Spring Conference, pp. 1069-1070, 2010.
Myngwon Sug, Yoonki Park and Seongjin Kwon, "A Simulation Program for the Braking Characteristics of 8x4 vehicles", Transactions of Korea society of automotive engineers, Vol.9, No.6, pp.119-128, 2001.
Limpert, R. "Brake Design and Safety", Society of Automotive Engineers, pp.233-239, 1992.
Flowmaster International Ltd., Flowmaster Reference Help Version 7.7, 2011
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