진공 배력 장치
1. 개요
Vaccum booster
眞空倍力裝置
일반적인 자동차 등에 쓰이는 브레이크 장치에서 브레이크의 페달과 마스터 실린더 사이에 설치되는 배력[1] 장치이다.
2. 상세
운전자가 브레이크 페달을 밟는 힘은 무거운 차에 제동을 걸기에는 터무니없이 약하다. 따라서 일반적인 유압식 브레이크 장치에는 힘을 배가시키는 장치가 필요하며 이 역할을 하는 것이 진공 배력 장치이다.
디젤 연료의 경우 별도의 진공 펌프를 별도로 이 진공 배력 장치에 부착해서 사용한다. 기타 가솔린 차량이나 LPG 차량은 흡기관에 배력 장치가 연결된다. 이는 기타 문단에서 서술할 급발진에도 연관이 있다.
다른 배력 장치인 유압식 배력 장치와는 작동 원리에서 차이가 있다. 진공식은 기체를 들여왔다가 내보내는 압력차에 의해서 힘을 증가시키므로 배기 가스가 어쩔 수 없이 발생하게 된다. 이에 반해 유압식은 별도의 유압 펌프를 사용해 피스톤을 밀어내므로 힘을 증폭시키는 정도는 더 뛰어나지만, 별도 장치가 더 들어가는 만큼 장치의 가격이나 크기가 증가하는 문제점이 있다.
3. 작동 원리
진공 배력 장치의 기본적인 원리는 대기압과 진공의 압력차이다. 이 압력차가 격막(diaphragm)에 붙어 있는 피스톤을 움직인다. 즉, 이 배력의 정도는 파스칼의 원리에 의해 격막의 면적에 비례한다.
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가장 간단한 경우는 이 격막이 하나인 single diaphragm식이다. 격막은 진공인 부분과 대기압이 작용하는 부분을 분리하는 역할을 한다. 운전자가 브레이크를 밟으면 그 밟는 힘인 답력에 의해 밸브가 작동한다. 그러면 진공과 대기압의 압력차에 의해 격막과 거기에 연결된 동력 피스톤이 이동하고, 그에 연결된 푸시로드가 마스터 실린더의 피스톤을 연쇄적으로 작동시키도록 되어 있는 구조이다.
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반면 격막을 여러 개 만들어서 격막의 면적을 작게 해도 되게끔 하는 tandem diaphragm식(복실식)도 존재한다.
4. 기타
급발진의 원인 중 하나로 작용하기도 한다. 밸브가 갑작스럽게 작동하게 될 경우 압력 서지(pressure surge)가 발생할 수 있고, 이 경우 갑자기 높아진 압력차로 인해 자동차가 지나치게 많은 연료를 분사하게 된다. 디젤 차량은 앞서 설명했듯 진공 펌프가 배력 장치에 연결되어 있는데, 덕분에 구조상 압력 서지가 일어날 수 없다. 따라서 이런 원인의 급발진으로부터는 안전하다.
[1] 가해지는 힘을 증가시키다.