摘要：随着我国经济增长驶入快车道，人民的生活水平也获得了提升，而汽车作为重要代步工具，正逐步驶入我国普通民众的家中。其中，制动器作为保障汽车安全有着至关重要的作用，为了更好的普及相关制动器的知识，本文以鼓式制动器以及盘式制动器的特点为切入点，对汽车制动器刹车原理以及发展方向进行研究。
关键词：制动器；鼓式制动器；盘式制动器；刹车原理；发展方向
引言
随着人们生活水平的提升，人们对于汽车已经不再是简单速度的要求，正逐渐关注汽车的操控性以及安全性能。因此，汽车的制动器获得了重要发展机遇。目前，鼓式制动器与盘式制动器是汽车中普遍采用的两种制动器形式，从而确保汽车在行驶过程中有着更为优良的可靠性、安全性与操控性。鉴于此，汽车制动器的发展对于提升我国汽车产业的竞争力有着积极的实际意义。
一、鼓式制动器
在盘式制动器没有进入汽车领域之前，汽车最早使用的制动器形式便是鼓式制动器，并且其在各类汽车中有着普遍的应用。然而，由于鼓式制动器的结构限制，导致其排水性以及散热性比较差，从而降低了其制动效果。因此，盘式制动器已经在桥车领域中逐步取代鼓式制动器。此外，由于鼓式制动器具有较低的经济成本，所以仍然使用在一些经济型轿车中，以便制动负荷比较小的后轮。
如图1所示，底板、制动鼓、制动蹄、轮缸（制动分泵）、回位弹簧、定位销等是通常鼓式制动器的组成部分。在车轴的固定位置中安装底板，并将制动蹄、轮缸、定位销以及回位弹簧等部件安装在上面，从而降低制动过程中的旋转扭力。此外，每一个制动蹄中均装有摩擦衬片，并且与每一个鼓相对应。通常在轮毂中安装铸铁材料制动鼓，并且其可以与车轮一同旋转。在汽车制动过程中，制动鼓由轮缸活塞推动制动蹄而产生压迫，从而在摩擦的影响下使得制动鼓减速，并最终使车辆停止运动。
轮缸在轿车制动鼓中通常只有一个，在汽车制动过程中，当总泵液压力作用于轮缸后，轮缸两端活塞会同时在左右方向上向蹄端施加相等作用力。但由于车轮是旋转的，制动鼓作用于制动蹄的压力左右不对称，造成自行增力或自行减力的作用。因此，业内将自行增力的一侧制动蹄称为领蹄，自行减力的一侧制动蹄称为从蹄，领蹄的摩擦力矩是从蹄的2~2.5倍，两制动蹄摩擦衬片的磨损程度也就不一样。为了保持良好的制动效率，制动蹄与制动鼓之间要有一个最佳间隙值。随着摩擦衬片磨损，制动蹄与制动鼓之间的间隙增大，需要有一个调整间隙的机构。过去的鼓式制动器间隙需要人工调整，现在轿车鼓式制动器都是采用自动调整方式，摩擦衬片磨损后会自动调整与制动鼓间隙。
现在的轿车采用鼓式制动器一般是用于后轮（前轮用盘式制动器）。鼓式制动器除了成本比较低之外，还有一个好处，就是便于与驻车（停车）制动组合在一起，凡是后轮为鼓式制动器的轿车，其驻车制动器也组合在后轮制动器上。这是一个机械系统，它完全与车上制动液压系统是分离的利用手操纵杆或驻车踏板（美式车）拉紧钢拉索，操纵鼓式制动器的杠杆扩展制动蹄，起到停车制动作用，使得汽车不会溜动:松开钢拉索，回位弹簧使制动蹄恢复原位，制动力消失。
二、盘式制动器
通过利用摩擦力将动能转变为热能，从而使得汽车丧失动能而最终停止便是汽车制动的主要原理。基于此，制动系统的散热性对于保障汽车的制动能力有着极为关键的作用。若是汽车中的制动系统长期保持高温情况，则会严重的影响动能与热能的转换，进而导致汽车制动性能受到影响。此外，制动器所产生的热量与汽车的速度成正比关系，并且严重影响汽车的制动性。因此，为提升汽车的制动性，需要积极解决制动器的散热问题。所以，盘式制动器由于良好的散热性能而在目前获得了普遍应用。
盘式制动器又称为碟式制动器（如图2所示），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，动作起来就好像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。
三、鼓式与盘式制动器优缺点对比以及发展方向
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。
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。
四、结语
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、集成化与小型化。
参考文献
[1]黄镇财.汽车制动系统发展展望[J].科技风.2014（04）.
[2]刘少华，刘晨.论述汽车制动器刹车原理及发展方向[J].中小企业管理与科技（中旬刊）.2016（02）.
论文作者:马宪峰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第15期
论文发表时间:2017/9/22
标签：制动器论文; 刹车论文; 汽车论文; 盘式论文; 摩擦论文; 间隙论文; 后轮论文; 《基层建设》2017年第15期论文;