论述汽车制动器刹车原理及发展方向

摘 要：谈到汽车制动器刹车原理，我们首先会想到摩擦片、制动鼓、制动盘和制动钳这些关键零部件，根据制动器组成零部件、刹车原理及作用方式分类，目前常见的制动器主要分为“鼓式刹车”和“盘式刹车”两种形式，本文主要针对汽车制动器刹车原理、形式、优缺点，以及制动器未来发展方向进行阐述。

关键词：制动器；制动鼓；制动盘；摩擦片；制动稳定性

1 汽车制动器分类

汽车制动器主要分为“鼓式刹车”和“盘式刹车”两种形式。“鼓式刹车”为汽车制动器早期制动形式，具有稳定的制动可靠性，并能够提供足够大的制动力，所以至今仍在很多车型中应用，且多用于后轮。随着汽车制动器的发展，人们发现“鼓式刹车”热衰退效应明显，结构不易散热，常常因此导致制动性能不稳定，所以在随着汽车制动系统不断发展优化，人们设计了“盘式刹车”形式，解决制动器热衰退效应影响，提高汽车安全性。下面以制动器刹车原理、材质及未来发展方向为话题，简单介绍一下两种制动器原理及优缺点。

“鼓式刹车”制动器一般由制动底板、制动分泵、制动蹄片、制动鼓及连杆弹簧作用装置等组成，其工作原理：利用液压装置首先将液压力传递到制动分泵上，通过连杆弹簧作用装置将制动蹄片向外推出，使制动蹄片与制动鼓（与车轮紧固连接，随车轮一起转动）产生相对摩擦，从而使汽车产生制动力，并最终停下来。

“鼓式刹车”制动器的制动鼓内表面即是产生摩擦力的位置，所以在同样的制动半径和摩擦力的情况下，“鼓式刹车”制动器产生的制动力矩要远大于“盘式刹车”制动器，汽车制动力也会大很多，从而提高汽车制动安全性。“鼓式刹车”制动器多用于大型载重汽车，以便于利用车轮内有限的空间获得最大的制动力。

简单来说，“鼓式刹车”制动器作用方式就是利用静止的摩擦片与制动鼓接触，产生摩擦力，使车轮降低转速，并最终停下来。具体作用过程：踩下制动踏板，推动制动总泵内活塞运动，制动液进入制动管路，产生压力，液体压力推动制动分泵活塞运动，推动制动蹄片向外作用，与制动鼓接触产生摩擦力，从而降低车轮转速，最终使汽车停下。

相比，“鼓式刹车”制动器采取制动鼓，摩擦位置封闭，散热性差，急刹车时易产生制动热衰退现象，而“盘式刹车”制动器采用制动盘结构，摩擦位置直接暴露在外面，散热性得到明显改善，提高了制动稳定性，制动性能不易产生热衰退现象。并且“盘式刹车”制动器由于结构简单，其反应迅速，故常和ABS、ESP等搭配使用，以保证汽车行进过程更加安全。

“盘式刹车”制动器作用方式就是利用静止的摩擦片（属于制动钳构成部分）与制动盘接触，产生摩擦力，使车轮降低转速。具体作用过程与“鼓式刹车”制动器比较相似，只是制动压力传递到制动钳活塞缸内，推动活塞及摩擦片，夹紧制动盘，产生制动摩擦力。

2 优缺点对比

对比上述两种制动器，人们一般会认为“盘式刹车”制动器比“鼓式刹车”制动器要好，实际这种理解并非完全正确。判断一种制动器好坏，应从制动力、制动稳定性、制动恒定性三方面考虑，甚至应考虑到制造成本。每种制动器都有各自的优缺点。

从制动力方面进行比较，“鼓式刹车”制动器利用“杠杆原理”增大力矩，推动两片制动蹄片与制动鼓接触摩擦，接触面为制动鼓整个内径，所以接触面积和制动半径较“盘式刹车”制动器大很多，在相同输入条件下，“鼓式刹车”制动器比“盘式刹车”制动器制动力要大很多。所以现在很多载货重型卡车采用的是“鼓式刹车”制动器，以获取很强的制动力，保证行车安全性。

从制动稳定性方面进行比较，“鼓式刹车”制动器是依靠回位弹簧分离制动蹄片与制动鼓，所以当两者间隙变大后需要经常手工调整，极不方便，并易产生弹簧失效，造成制动拖滞。而“盘式刹车”制动器是利用活塞缸作用推动摩擦片夹紧制动盘，无须手工调整间隙，所以在稳定性方面，“盘式刹车”制动器优于“鼓式刹车”。

从制动恒定性方面进行比较，“鼓式刹车”制动器是一种比较封闭的形式，且制动蹄片与制动鼓接触面积较大，长时间制动或下坡点刹过程中会产生大量热量，导致制动力降低。而“盘式刹车”制动器是一种开放的形式，摩擦片与制动盘接触，且暴露在空气中，散热性能较好，摩擦产生的热量很容易被流动的空气带走。所以其制动恒定性远胜于“鼓式刹车”制动器。

鉴于“鼓式刹车”和“盘式刹车”制动器各自优点，人们还设计了“盘鼓结合式”制动器，在制动盘中间设计加装制动鼓结构，形成既有制动盘又有制动鼓的制动器。这样既满足力汽车具有足够的制动力，同时又保证了汽车制动稳定性、恒定性。但“盘鼓结合式”制动器结构复杂，占用空间更大，且需要两套制动管路，进行分别控制，控制策略较复杂，生产成本较高。所以虽然这种制动器集成了“鼓式刹车”和“盘式刹车”两种制动器的优点，但无法在一般汽车中广泛普及，一般应用在造价比较高的高级轿车、跑车或大型SUV车辆中。

近年，在新技术方面，陶瓷制动盘在汽车制动器材料应用中已经具有较深的研究成果，国外很多超级跑车已经应用此项技术，例如，奥迪S8前、后轮制动盘材料是由高强碳纤维和碳化硅组成的复合陶瓷材料制成，重量轻，制动力大，车辆安全性及操控性好。采用陶瓷材料的制动器制动及散热性能比铸钢制动盘更好，且不会生锈，因其抗热性和散热性更高，比普通铸钢制动盘高出很多倍，所以制动稳定性和恒定性更高，同时其重量比普通铸钢制动盘减轻了50%左右，耐久使用寿命却增长了4-6倍。

3 结语

综合以上分析，基于成本及空间限制，“盘式刹车”制动器无法完全取代“鼓式刹车”制动器，“盘鼓结合式”制动器也未能广泛普及，但基于“盘式刹车”制动器巨大优势，将成为未来制动器发展的主流方向。目前小型汽车制动器多采用前盘后鼓式布置形式，少数高级汽车制动器多采用四盘式布置形式，甚至于更高级的汽车制动器已经采用新的制动材料。随着汽车制动技术的发展及新材料的应用，制动器将会更加轻量化、集成化、小型化。