刹车盘与刹车鼓的对比
2007-03-01 10:20:11 作者:翻译文章 编辑:唐一水
编者按：现在在街上行驶的汽车可以说是五花八门，让我们大家过足了眼瘾，但是我们在我们挑车选车的时候不难发现，为什么有些汽车采用四轮制动盘，另一些汽车前轮采用制动盘，后轮采用制动鼓？哪种系统更好？什么是通风式制动盘？为什么零配件市场中的制动盘电机有孔？我经常会问很多关于制动盘的问题。让我们来寻找一下答案吧。
几十年来四轮制动鼓都是汽车的标配。在制动鼓中，液压被施加到活塞上，活塞将曲形制动蹄推出。粘合或铆钉在制动蹄上的摩擦材料压住制动鼓内部，减缓制动鼓和车轴的转动，然后这些老式汽车就会停下来——如果顺利的话！
事实上，有时候制动鼓很有效，但如果你只使用制动鼓试图停下一辆高速汽车，就会发现它们的局限性：它们会衰减。制动鼓摩擦生热，导致膨胀。制动蹄必须要向外移动以便接触到制动鼓，这意味着必须深入踩下制动踏板。摩擦材料发热产生的气体也被困在制动蹄和制动鼓内部，减弱了制动能力。第一次制动汽车可能会从高速很快停下，但是在第二次制动时，你的运气就不一定那么好了。
汽车制造商在制动鼓上添加散热片或铝制材料，来冷却制动鼓和金属制动衬面，但这不是高性能制动装置的解决方案。于是出现了制动盘。
制动盘曾经被应用于飞机和工业用途。通过施加到制动钳上的液压力，摩擦材料（制动片）夹住转动的制动片。制动盘似乎不像制动鼓那么容易“抓死”，因此当停车的时候它们能提供更好的方向稳定性。和封闭式制动鼓不同，制动盘是敞开式的，这一点兼具优缺点。
盘式制动器又称为碟式制动器，顾名思义是取其形状而得名。
它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受油管输送来的液压作用，推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动，动作起来就好象用钳子钳住旋转中的盘子，迫使它停下来一样。这种制动器散热快，重量轻，构造简单，调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔，加速通风散热提高制动效率。通风盘也有简单和复杂之分，有些通风盘搭配有将风导向制动盘的机械机构。改变风的方向，从横向转成纵向，不是非常简单就可以做到的。仅仅打几个孔是简单的，不过那只是低等级的通风盘，对降温几乎没有什么帮助。
通风盘式刹车是在盘面上钻出许多圆形通风孔，或是在盘的端面上割出通风槽或预制出矩形的通风孔．通风盘式刹车利用风流作用 其冷热效果要比普通盘式刹车更好。碟式刹车的主要优点是在高速刹车时能迅速制动，散热效果优于鼓式刹车 制动效能的恒定性好 便于安装像ABS那样的高级电子设备．鼓式刹车的主要优点是刹车蹄片磨损较少 成本较低 便于维修、由于鼓式刹车的绝对制动力远远高于碟式刹车 所以普遍用于后轮驱动的卡车上
防抱死制动系统采用的是制动盘，因为它们可以迅速顺畅地松开。虽然现在制动蹄设计和排量的变化使得制动鼓能够更迅速地松开，但制动盘的效果仍然更好。由于这一原因，以及为了获得最大制动能力，很多汽车安装的是四轮制动盘。
我个人更喜欢前制动盘和后制动鼓。这样就可以得到前轮制动盘的所有优势，能够很好地进行制动，后轮制动鼓也不会暴露在尘土中，因此在磨损得更慢。减少后轮制动装置维护会省下一些钱。不过这都是“仁者见仁，智者见智”的事情，如何选择还是各取所需吧。
[ 本贴由 号号 于 07-3-5 13:28 最后编辑 ]
号号 于 07-3-5 11:04 写道：
通风盘式刹车是在盘面上钻出许多圆形通风孔，或是在盘的端面上割出通风槽或预制出矩形的通风孔．通风盘式刹车利用风流作用 其冷热效果要比普通盘式刹车更好。
这个好像不正确。大家看看自己的刹车盘就知道了，中间是空的由加强筋连接，车轮旋转的时候，刹车盘就象叶轮一样通风冷却。
这种只是轴向打孔的实心盘，根本不是通风盘，中间无风可通呀？
对比：
碟式和鼓式制动的工作原理
作者:汤启隆
现在很多汽车的前轮都是用的碟式制动，后轮鼓式制动。有些车型甚至四个车轮都是用的碟式制动。这些是汽车制动系统的类型，总的作用都是让高速飞驰的汽车能有效的可靠的减速，并把车停住。
先来说碟制动，现代汽车中常用的碟制动系统用的是单浮式活塞配置。
碟式制动的基本方式：
下图是制动系统在汽车中的布置位置：
制动系统的主要部件如下图：
这套制动装置有点象自行车上的制动器。自行车是通过卡钳夹住车轮轮圈产生摩擦力来减速；而汽车的碟式制动器，是通过卡钳夹住与车轮固定在一起的转子（制动碟）来产生强大的摩擦力，使汽车减速。
要使一辆高速行驶的汽车减速，甚至停车，就需要强大的制动力，由于制动蹄片与制动碟的摩擦会产生很大的热量，所以现在很多汽车都使用通风制动碟，目的就是为了更好的散热。
通风碟是由两块尺寸相同的制动碟构成，他们之间有通风口。当制动碟随车轮高速旋转时，它就会象泵一样，把两碟之间的热空气排出，达到散热的目的。
刹车卡钳的工作原理及间隙的自动调节功能：
如图：当踩下制动踏板时液压给活塞一个向左的力让制动蹄片接触到制动碟，然后在活塞反作用力的作用下，卡钳向活塞的反方向运动，带动蹄片也向右运动，这样正好就能让两个蹄片紧紧的夹住制动碟，达到制动的目的了。
这里有个很微妙的功能，当制动蹄片磨损以后，照常理说，刹车间隙应该增大，制动行程应该增长，但由于卡钳能在制动力的作用下横向滑动，所以当制动蹄片磨损以后，蹄片与制动碟之间仍能保持原有间隙。这就是制动间隙的自动调节功能。所有的浮式卡钳都具备这个特性。
紧急制动和驻车制动：
前面已经介绍了，现在的汽车四个车轮都是用的液压制动，一旦在外力作用下制动管破裂，或制动管接口漏液，就会导致汽车丧失制动能力，给行车安全带来隐患。所以，汽车上必须有另外一套可靠性高结构简单的备用制动系统，这就是我们常说的驻车制动（手刹）。
手刹是用钢丝拉索传递制动力的，他是一套最简单的，也是可靠性最高的制动装置。通常，手刹只负责制动后轮，如图上的手刹制动钢索就是用来传递制动力的，驾驶员直接在驾驶室通过人力操纵。因此，一旦液压制动力意外丧失，驾驶员可以使用手刹把车停下来。
手刹还有一个功能就是驻车制动功能。当车辆停止，驾驶员离开汽车时，需要拉起手刹锁死后轮，让汽车无法在轻微外力的作用下滑动。当车辆停在坡上时，驾驶员也需要拉起手刹才能使车不会在惯性作用下下滑。
制动系统的维护：
由于刹车蹄片是易磨损部件，所以当蹄片摩擦面磨损到一定程度就需要更换，如果更换不及时，就会使金属的蹄片托架直接与制动碟发生磨擦，损坏制动碟。在普通的制动蹄片上有一套报警装置，当蹄片磨损到需要更换的程度时，就会发出“吱~~~~吱”的刺耳的声音，提醒驾驶员需要更换蹄片。
事实上，这套所谓的报警系统原理非常简单，就是在蹄片上固定了一个小钢片，当蹄片磨损到即将需要更换的程度时，钢片就会先与制动碟接触，所以就发出了“吱~~~吱”的声音，而不会伤到制动碟。
总的来说，单活塞浮式卡钳是碟制动中最常用到的卡钳设计。他结构简单，可靠性高所以被广大车厂使用在量产车上。如果想进一步提高制动效果，可以使用双活塞，三活塞甚至4活塞浮动式卡钳以增大蹄片与制动碟的接触面。总的原理跟单活塞式都是相同的。
与碟制动的制动原则一样，鼓式制动也是通过蹄片与车轮运动部件的擦产生摩擦力，然后使车辆减速。很多轿车喜欢在制动负载大的前轮使用碟制动；在制动负载小的后轮使用鼓制动。鼓制动在某些方面有比碟制动更突出的特性，但成本却比碟制动低很多。通过这篇文章，我们将了解到鼓制动的工作原理，性能特征，以及简单的维护需要。
鼓式制动器的构成：
象碟制动一样，鼓制动也有两个蹄片和一个活塞分泵。但最大的区别是，鼓制动的蹄片和摩擦面不是外露的。首先我们来看一看一个简单鼓式制动器的模型：
从上图可以看出，鼓制动是通过分泵活塞推动蹄片向外挤压摩擦面，从而获得制动力的。他有一个优点，就是何以随车轮的转动自动锁紧蹄片。因此，不需要给它一个很大的制动力，它也能从容制动，因为它利用了车轮自身旋转的力量。也正是因为这个自动锁紧功能，右边的那块蹄片并没有100%的与摩擦面接触，很容易造成蹄片磨偏。这种结构是没有多大实用价值的。所以必须设计一套调整机构，让制动蹄片能够尽可能的与制动鼓磨擦面接触。
从上图不难看出，有了这套调整机构，在踏下制动踏板之后，制动蹄片就能尽可能的与制动鼓接触，提高了摩擦面积。
正因为鼓式制动有自动锁紧的特性，所以非常实用于驻车制动（手刹），因为手刹是完全通过人力操纵的，所以力度非常小。有了锁紧功能就能轻易的把汽车刹住。所以很多前碟后鼓的汽车制动系统的驻车制动都是用来操纵后刹就是这个道理。
总的来说，碟制动的散热性能比鼓制动好很多而且制动效果好，制动力是根据制动行程线性变化的。所以通常制动负荷大的地方多使用碟制动。鼓制动需要的制动力度小，但散热不好，通常用于制动负荷小的地方，而且比较容易实现驻车制动。
制动系统工作原理(基础篇)
作者:汤启隆
众所周知，当我们踩下制动踏板时，汽车会减速直到停车。但这个工作是怎么 样完成的？你腿部的力量是怎么样传递到车轮的？这个力量是什么样被扩大以 至能让一台笨重的汽车停下来？
首先我们把制动系统分成6部分，从踏板到车轮依次解释每部分的工作原理，在了解汽车制动原理之前我们先了解一些基本理论，附加部分包括制动系统的基本操作方式。
基本的制动原理
当你踩下制动踏板时，机构会通过液压把你脚上的力量传递给车轮。但实际上要想让车停下来必须要一个很大的力量，这要比人腿的力量大很多。所以制动系统必须能够放大腿部的力量，要做到这一点有两个办法：
• 杠杆作用
• 利用帕斯卡定律，用液力放大
制动系统把力量传递给车轮，给车轮一个摩擦力，然后车轮也相应的给地面一个摩擦力。在我们讨论制动系统构成原理之前，让我们了解三个原理：
•杠杆作用
•液压作用
•摩擦力作用
杠杆作用
制动踏板能够利用杠杆作用放大人腿部的力量，然后把这个力量传递给液压系统。
如上图，在杠杆的左边施加一个力F，杠杆左边的长度（2X）是右边（X）的两倍。因此在杠杆右端可以得到左端两倍的力2F，但是它的行程Y只有左端行程2Y的一半。
液压系统
其实任何液压系统背后的基本原理都很简单：作用在一点的力被不能压缩的液体传递到另一点，这种液体通常是油。绝大多数制动系统也在此中放大制动力量。下图是最简单的液压系统：
如图：两个活塞（红色）装在充满油（蓝色）的玻璃圆桶中，之间由一个充满油的导管连接，如果你施一个向下的力给其中一个活塞（图中左边的活塞）那么这个力可以通过管道内的液压油传送到第二个活塞。由于油不能被压缩，所以这种方式传递力矩的效率非常高，几乎100%的力传递给了第二个活塞。液压传力系统最大的好处就是可以以任何长度，或者曲折成各种形状绕过其他部件来连接两个圆桶型的液压缸。还有一个好处就是液压管可以分支，这样一个主缸可以被分成多个副缸，如图所示：
使用液压系统的另外一个好处就是能使力量成倍的增加。在液压系统中你需要做的只是改变一个活塞和液压缸的尺寸，如下图：
上图表示的就是力的加倍放大，力放大的倍数要以活塞的直径来定。左边的活塞直径为2寸（注：相当于5.08cm），右边的活塞直径为6寸（相当于15.24cm）。因为圆的面积等于Pi * r2,所以左边的活塞面积为3.14平方厘米，右边的活塞面积为28.26平方厘米。右边的活塞面积比左边的大9倍。这就意味着给左边的活塞施加任何一个力，右边的活塞就会产生一个比左边大9倍的力。因此当你给左边的活塞施加一个100磅的向下的力时，右边的活塞就会产生一个900磅的向上的力。唯一的不足就是当左边的活塞向下运动9寸时，右边的活塞只能向上运动1寸。
摩擦力
摩擦力是一个物体在另一个物体上滑动的相互阻力，参照下图。两个物体的接触面都是用相同材料做成的但其中一个较另一个重，所以不难看出哪一边较难推动。
要了解其中的原因，我们可以分析下面的例子：
即使用肉眼看起来接触面很平滑，但在显微镜下他们确是相当粗糙的。当你把物体平放在桌面上时，物体和桌面之间的小锯齿会结合在一起，而他们其中有一些合适的锯齿会相互咬合，如果给他的压力越大，那么咬合的锯齿就越多，其阻力也越大，所以重的物体就更难推动。
不同的材料表面，有不同的锯齿结构；举例来说：橡皮与橡皮之间就比钢与钢之间更难滑动。材料的类型决定了摩擦系数。所以摩擦力与物体接触面上的正压力成正比。例如：如果摩擦系数为0.1，一个物体重100磅，另一个物体重400磅，那么如果要推动他们就必须给100磅的物体施加一个10磅的力，给400磅的物体施加一个40磅的力才能克服摩擦力前进。物体越重则需要克服更大的摩擦力。这个原理就跟制动抓紧装置相似，如果给制动碟的压力越大那么车辆获得的制动力就越大。
简单制动系统模型
在我门了解真实的汽车制动系统之前我们先来看一个被简化了的制动系统模型
当踩下制动踏板时，在踏板处通过杠杆原理把制动力放大了3倍，再通过液压机构驱动活塞把制动力又放大了3被。放大以后的制动力推动活塞移动，活塞推动蹄片带动刹车卡钳紧紧的夹住制动碟，由蹄片与制动碟产生的强大摩擦力，让车减速。这就是简单的制动模型。通过它我们就可以理解制动系统的基本原理了。
制动助力装置工作原理
作者:汤启隆
每当你打开车头的引擎盖时，你就可以看到制动助力装置。它是一个黑色的圆形的类似铁盒一样的装置，位于驾驶员这边的发动机后部。很多轿车的后轮用的是鼓制动，前轮用的是碟制动。鼓制动并不一定非要制动助力装置的辅助，因为它本身有自动张紧功能。但碟制动就必须要制动助力装置的辅助，才能获得需要的制动力。
制动助力装置的位置如下图：
制动助力装置的原理很简单，就是利用了进气管内的真空度与大气压力的气压差，产生了推力。从而推动液压机构制动。如下图就是制动助力装置的结构：
总的来说他由真空助力泵和制动操纵机构组成。真空助力泵就是我们打开引擎盖时，看到的那个黑色圆形的铁盒子。他的内部横切面如上图。它有两个气室。一个气室与进气管相连，叫真空室。根据流体力学的原理，气体流速越快压力越底。由于进气管内是高流速的空气，所以他的压强远低于大气压，虽然还没有达到真空的程度，但是我们可以把它想象成是真空的。因此，真空室内的气体压强也远低于大气压强。
从图中可以看到，红色区域为真空区，气体压强很低，蓝色区域为大气压区，气体压强等于大气压强。真空泵由泵膜隔成了两个气室。踩下制动踏板之前，隔膜左右气室的压强相等，都等于进气管中的空气压强；当踩下制动踏板以后，隔膜右边的气室与大气相通，此时右气室的压强与大气相同。这就使左右气室产生了压强差。这个压强作用在隔膜上，就产生了对中心推杆的推力，因此，在真空泵的帮助下，司机踩制动踏板的力度增加了很多倍。这样才有足够的力量让卡钳夹住制动碟使汽车减速。
下面我们再来看看真空泵产生的强大推力是怎么样变成液压的：
真空助力泵通过推杆推动主动活塞向左前进，活塞推动主缸里面的液压油，通过液压油把制动力传到制动卡钳上的分泵活塞，由于分泵活塞的直径比主泵活塞大，所以制动力又能放大数背。我们从上图可以看出，液压主泵有两个独立的液压系统，在主活塞的推动下，从动活塞也能向左移动。主动活塞和从动活塞各负责一组车轮的制动。具体负责哪一组要看制动系统的配管方式，如果是前后独立方式配管，两液压室就分别负责前轮和后轮。如果是X配管方式，那么一个液压室负责左前右后轮，另一个液压室负责右前左后轮。这样设计的目的，就是一但有某个车轮的液压管路漏液，也不会丧失整车的制动能力。
现代轿车中真空助力装置已经越来越普及，现在几乎所有的轿车都装有该装置。所以通过了解了真空助力制动装置以后，我们在开车的时候一定要注意，不能熄火溜车。最好也不要空挡溜车。一但发动机停止转动，就会丧失整车的制动力，给行车安全带来极大的威胁。