論述汽車制動器剎車原理及發展方向

劉少華　劉晨

摘 要：談到汽車制動器剎車原理，我們首先會想到摩擦片、制動鼓、制動盤和制動鉗這些關鍵零部件，根據制動器組成零部件、剎車原理及作用方式分類，目前常見的制動器主要分為“鼓式剎車”和“盤式剎車”兩種形式，本文主要針對汽車制動器剎車原理、形式、優缺點，以及制動器未來發展方向進行闡述。

關鍵詞：制動器；制動鼓；制動盤；摩擦片；制動穩定性

1 汽車制動器分類

汽車制動器主要分為“鼓式剎車”和“盤式剎車”兩種形式。“鼓式剎車”為汽車制動器早期制動形式，具有穩定的制動可靠性，并能夠提供足夠大的制動力，所以至今仍在很多車型中應用，且多用于后輪。隨著汽車制動器的發展，人們發現“鼓式剎車”熱衰退效應明顯，結構不易散熱，常常因此導致制動性能不穩定，所以在隨著汽車制動系統不斷發展優化，人們設計了“盤式剎車”形式，解決制動器熱衰退效應影響，提高汽車安全性。下面以制動器剎車原理、材質及未來發展方向為話題，簡單介紹一下兩種制動器原理及優缺點。

“鼓式剎車”制動器一般由制動底板、制動分泵、制動蹄片、制動鼓及連桿彈簧作用裝置等組成，其工作原理：利用液壓裝置首先將液壓力傳遞到制動分泵上，通過連桿彈簧作用裝置將制動蹄片向外推出，使制動蹄片與制動鼓（與車輪緊固連接，隨車輪一起轉動）產生相對摩擦，從而使汽車產生制動力，并最終停下來。

“鼓式剎車”制動器的制動鼓內表面即是產生摩擦力的位置，所以在同樣的制動半徑和摩擦力的情況下，“鼓式剎車”制動器產生的制動力矩要遠大于“盤式剎車”制動器，汽車制動力也會大很多，從而提高汽車制動安全性。“鼓式剎車”制動器多用于大型載重汽車，以便于利用車輪內有限的空間獲得最大的制動力。

簡單來說，“鼓式剎車”制動器作用方式就是利用靜止的摩擦片與制動鼓接觸，產生摩擦力，使車輪降低轉速，并最終停下來。具體作用過程：踩下制動踏板，推動制動總泵內活塞運動，制動液進入制動管路，產生壓力，液體壓力推動制動分泵活塞運動，推動制動蹄片向外作用，與制動鼓接觸產生摩擦力，從而降低車輪轉速，最終使汽車停下。

相比，“鼓式剎車”制動器采取制動鼓，摩擦位置封閉，散熱性差，急剎車時易產生制動熱衰退現象，而“盤式剎車”制動器采用制動盤結構，摩擦位置直接暴露在外面，散熱性得到明顯改善，提高了制動穩定性，制動性能不易產生熱衰退現象。并且“盤式剎車”制動器由于結構簡單，其反應迅速，故常和ABS、ESP等搭配使用，以保證汽車行進過程更加安全。

“盤式剎車”制動器作用方式就是利用靜止的摩擦片（屬于制動鉗構成部分）與制動盤接觸，產生摩擦力，使車輪降低轉速。具體作用過程與“鼓式剎車”制動器比較相似，只是制動壓力傳遞到制動鉗活塞缸內，推動活塞及摩擦片，夾緊制動盤，產生制動摩擦力。

2 優缺點對比

對比上述兩種制動器，人們一般會認為“盤式剎車”制動器比“鼓式剎車”制動器要好，實際這種理解并非完全正確。判斷一種制動器好壞，應從制動力、制動穩定性、制動恒定性三方面考慮，甚至應考慮到制造成本。每種制動器都有各自的優缺點。

從制動力方面進行比較，“鼓式剎車”制動器利用“杠桿原理”增大力矩，推動兩片制動蹄片與制動鼓接觸摩擦，接觸面為制動鼓整個內徑，所以接觸面積和制動半徑較“盤式剎車”制動器大很多，在相同輸入條件下，“鼓式剎車”制動器比“盤式剎車”制動器制動力要大很多。所以現在很多載貨重型卡車采用的是“鼓式剎車”制動器，以獲取很強的制動力，保證行車安全性。

從制動穩定性方面進行比較，“鼓式剎車”制動器是依靠回位彈簧分離制動蹄片與制動鼓，所以當兩者間隙變大后需要經常手工調整，極不方便，并易產生彈簧失效，造成制動拖滯。而“盤式剎車”制動器是利用活塞缸作用推動摩擦片夾緊制動盤，無須手工調整間隙，所以在穩定性方面，“盤式剎車”制動器優于“鼓式剎車”。

從制動恒定性方面進行比較，“鼓式剎車”制動器是一種比較封閉的形式，且制動蹄片與制動鼓接觸面積較大，長時間制動或下坡點剎過程中會產生大量熱量，導致制動力降低。而“盤式剎車”制動器是一種開放的形式，摩擦片與制動盤接觸，且暴露在空氣中，散熱性能較好，摩擦產生的熱量很容易被流動的空氣帶走。所以其制動恒定性遠勝于“鼓式剎車”制動器。

鑒于“鼓式剎車”和“盤式剎車”制動器各自優點，人們還設計了“盤鼓結合式”制動器，在制動盤中間設計加裝制動鼓結構，形成既有制動盤又有制動鼓的制動器。這樣既滿足力汽車具有足夠的制動力，同時又保證了汽車制動穩定性、恒定性。但“盤鼓結合式”制動器結構復雜，占用空間更大，且需要兩套制動管路，進行分別控制，控制策略較復雜，生產成本較高。所以雖然這種制動器集成了“鼓式剎車”和“盤式剎車”兩種制動器的優點，但無法在一般汽車中廣泛普及，一般應用在造價比較高的高級轎車、跑車或大型SUV車輛中。

近年，在新技術方面，陶瓷制動盤在汽車制動器材料應用中已經具有較深的研究成果，國外很多超級跑車已經應用此項技術，例如，奧迪S8前、后輪制動盤材料是由高強碳纖維和碳化硅組成的復合陶瓷材料制成，重量輕，制動力大，車輛安全性及操控性好。采用陶瓷材料的制動器制動及散熱性能比鑄鋼制動盤更好，且不會生銹，因其抗熱性和散熱性更高，比普通鑄鋼制動盤高出很多倍，所以制動穩定性和恒定性更高，同時其重量比普通鑄鋼制動盤減輕了50%左右，耐久使用壽命卻增長了4-6倍。

3 結語

綜合以上分析，基于成本及空間限制，“盤式剎車”制動器無法完全取代“鼓式剎車”制動器，“盤鼓結合式”制動器也未能廣泛普及，但基于“盤式剎車”制動器巨大優勢，將成為未來制動器發展的主流方向。目前小型汽車制動器多采用前盤后鼓式布置形式，少數高級汽車制動器多采用四盤式布置形式，甚至于更高級的汽車制動器已經采用新的制動材料。隨著汽車制動技術的發展及新材料的應用，制動器將會更加輕量化、集成化、小型化。