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內容概述:
兩類制動器的特點鼓式制動器的缺點汽車的制動器分為「鼓式&盤式」,一般為貨車用鼓、小車用盤。為什麼會有這種區分呢?大部分汽車愛好者都認為這是製造成本的差異導致的結果,其實這只是原因之一;基於成本的考量綜合制動力的強弱需求,這才是大型或重型車輛以鼓剎為主的核心因素。
簡而言之就是總質量對制動力的要求,以及制動過程中的磨損程度進行的區分,首先來了解一下剎車的概念吧。
01剎車鼓與制動蹄
任何車輛的制動器都是依靠【摩擦】產生的相互作用力實現減速。剎車鼓會與大型客車或貨車的輪轂固定,車輪轉則剎車鼓轉,想要減速則只需要為剎車鼓減速即可;車輪在轉動的過程中是在不停的輸出轉矩(扭矩·動力),減速則是創造一種反作用力,在鬆開油門不再為車輪輸出動力的自由滑行滾動的狀態中,抵消慣性力推動車輪輸出的轉矩。
這裡所謂創造出的反(相互)作用力正是依靠摩擦產生,兩個物體的摩擦會出現分子的碰撞,如果某一物體不能移動的話,對於移動的物體產生的就是運行的阻力了。阻力不斷抵消轉矩,這是減速剎車的基礎;而車輛的總質量(重量概念)越大,產生的慣性力就會越強,想要有效減速就得有足夠大的摩擦力,如何實現呢?參考下圖。
鼓式制動器的特點就是這樣了,剎車鼓就像是個反向安裝的輪轂,制動蹄(鼓式剎車片)有兩片,在彈性元件將其撐起後則會有很大的摩擦面。只要撐力足夠大則摩擦面越大則摩擦力越強,使用這種結構才能有效的提升剎車效果,也就是有效縮短剎車距離。
同時制動蹄在撐起之後還會「自行加力」,比如轉動的剎車鼓會帶動制動蹄輕微位移,制動力在這一狀態中會增強一些。而且客車與貨車使用的多為氣剎助力,通過空氣泵和壓縮空氣罐為剎車分泵加壓,剎車踏板的強度也會很低;所以駕駛貨車並不是很累,只是制動過程中的腳感會比較模糊,原因同樣是制動過程中自動的加力。
鼓剎的缺點:散熱效果太差!制動蹄大面積與剎車鼓接觸,摩擦過程中必然會產生非常高的熱能;而熱能會降低兩者之間的摩擦係數,達到閾值後會出現材料表面的軟化,複合材料的制動蹄會與剎車鼓出現類似於「軟接觸」的摩擦,除了造成表面的輕微變形以外已經沒有摩擦減速的效果了。
而剎車動作又是在剎車鼓的內部完成,氣流無法有效的進入內部並導流後流向底盤,於是不斷產生的高熱能就會快速升高兩者的溫度,制動力會從逐漸變弱到完全消失。這就是鼓剎的缺點,那麼有沒有什麼方式可以解決呢?
「淋水器」是綜合性價比最高的選項,不過有些區域是禁止使用的。所謂淋水器就是在車身上加裝一套容積很大的水箱,水箱會引出水管連接到各個車輪的鼓式制動器上;在車內會有控制開關,在預判到剎車鼓可能高溫之前,打開開關通過水管為剎車鼓淋水降溫,也就是通過水吸收熱能的特點吸收剎車鼓的熱能。
然而在北方的冬季是不可以用淋水器的,因為淋水的過程中會有水流到地面上,只要氣溫低於零度則會結冰,這會對其他車輛的行駛安全造成很大的隱患。
「液力緩速器」是高成本的選項,這種緩速器並不直接作用於制動器,而是為車輛的「傳動軸」進行減速。大型貨車總會使用中置後驅,發動機輸出的動力要通過碩大的傳動軸,輸入到後驅動橋;那麼傳動軸減速則等於為車輪減速,所以這種制動器也能夠起到良好的效果。
液力緩速本就能通過油液自行降溫,這種減速器就不用擔心高溫失控的問題了;不過也只有這種貨車可以使用這種結構,普通的家用代步汽車是無法使用的哦。
02剎車盤&剎車片
盤式制動器也稱「碟剎」,不過主要是自行車和摩託才會這麼稱呼;因其剎車盤看起來就像是個薄薄的金屬碟,上面會有很多孔洞。汽車使用的剎車「盤」之所以區別稱呼,原因是因為更大更厚,這是漢字的精妙之處——稱呼不同但本質沒有區別。
減速的原因是通過剎車總泵為四個分泵施加壓力,分泵通過壓力推動活塞與剎車盤接觸摩擦減速;但是盤式制動器的剎車片面積很小,且為兩面夾住剎車盤減速。理論上與鼓式剎車兩塊接觸概念相當,不過減速中不會因旋轉方向而產生「自動加力」的感覺,這是優點還是缺點呢?
優點:
1、盤式剎車的制動感受會很清晰,控制剎車踏板的力量有多大,通過剎車泵放大後的制動力經過長期的感受會形成潛意識的記憶,想要讓車輛減速到多少時速、減速的效率是高還是低都可以精準的控制。
這是鼓剎做不到的,對於追求駕駛與操控樂趣的家用汽車而言,盤剎才是最理想的選項;而且這種車型普遍只有1.5-2.5噸的總質量,對於制動力強度的要求並不是非常高,盤式制動器是可以滿足的。
2、盤式制動器的總成的所有零部件都暴露在空氣中,底盤設計階段會導出氣流往制動器的位置流動;車速越高氣流就會越強,空氣也具備吸熱與散熱的特點,低溫空氣接觸到高溫的制動器時就會有效吸收熱能,這就像摩託的風冷發動機的散熱原理一樣。
所以盤剎即使長距離的高強度制動,一般情況下也不會高溫;家用代步汽車的司機往往是不夠專業的,掌握的駕駛技能比較有限,綜合第一點因素則更加適合盤剎。至於貨車其實也很適用,只是成本還是偏高了。
缺點:盤式制動器如果用於重型貨車,由於制動過程不會自動加力,對於助力系統的要求就會更高,製造成本當然也會更高。尤其是剎車盤與剎車片都需要很大的尺寸,即使磨損程度能控制到相當的水平,然而零部件的單價還是要更高一些。
貨車需要的是有效控制用車成本,哪種制動器買的便宜且用著便宜就會偏向哪種;所以盤式剎車雖然制動感更清晰,而且不用擔心高溫的問題,主流貨車選項也不太會使用這種結構。
不過更重要的因素還有貨車的「超載」問題,超負荷載貨產生慣性力會大很多,超負荷運行與高強度剎車會帶來更多問題。比如制動過程中剎車盤崩斷,結果是不堪設想的;而剎車鼓的結構特點決定了有更高的強度,即使超載制動也不用擔心斷裂的問題,基於這種特殊但事實存在的用車方式,鼓剎仍舊會是貨車的最佳選項。
關於貨車的制動器問題就聊到這裡,作為普通汽車用戶需要了解的是「前盤後鼓」的問題,因為有些簡配車會有這種組合。
簡配標準:
前剎車·盤式後剎車·鼓式這是家用代步汽車制動器最差的組合標準。因為這些車基本都是前置前驅,發動機驅動的是前輪,後輪只是「從動輪」;說白了就是被拉著跑的車輪,那麼剎車也就只能通過制動鼓了,因為沒有傳動軸可以去「液力緩速」。至於淋水器當然也不現實,且不說定期加水太麻煩,整備質量的提升會增加油耗;僅大水箱往哪放的問題,對於這些小車而言就是無法解決的了。
好在汽車的前後制動力總會是前輪更大,在平路行駛時不用擔心後鼓剎高溫;但是在山路行車時一定要注意,最好用手動擋或自動擋的M/S/L擋位降檔制動,自動擋汽車且只有P、R、N、D四個基礎擋的車輛,只能在感覺到高溫後停車散熱,此類車輛是不建議選擇的哦。
編輯:天和Auto-汽車科學島
天和MCN授權發布
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