鼓式和盘式制动器的性能特点及应用

汽车的车轮制动器分为鼓式和盘式两大类。

1.鼓式制动器

鼓式制动器又分为领从蹄式、双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式、单向自增力式、双向自增力式六种制动器。

鼓式制动器的制动蹄有领蹄、从蹄之分。所谓领蹄是指制动蹄在制动泵促动力的作用下，其张开的方向与轮鼓转向相同，制动蹄受摩擦力作用也有发生同向旋转的趋势，但由于受支点的约束而不能旋转，支点的反作用力使蹄片更加压紧制动鼓，从而增加摩擦力，具有制动“增势”作用；从蹄则相反，制动蹄在制动泵促动力的作用下，其张开的方向与轮鼓转向相反，制动蹄受摩擦力的作用有被顶回而脱离制动鼓的趋势，具有制动“减势”作用（如图3-15所示）。一般说来，对于同一制动器，在相同的促动力作用下，领蹄的制动力矩约为从蹄制动力矩的2～2.5倍，但它对摩擦因数的变化很敏感，亦即摩擦因数微小的变化能引起制动力矩大幅度的变化，制动效能的稳定性较差。从蹄虽然具有制动“减势”作用，制动效能较差，但制动效能的稳定性较好。

（1）领从蹄式制动器 汽车前进制动时，有一个领蹄摩擦片和一个从蹄摩擦片的制动器称为领从蹄式制动器，如图3-16所示。由图中可见，虽然领、从蹄所受促动力F_S相等，但制动鼓的法向反力N₁和N₂却不相等。为了使领、从蹄的摩擦片上作用的压强相近、使用寿命趋于一致，有些制动器的领蹄摩擦片尺寸做得长些或大些。

由于领、从两蹄片上作用的法向力不相等，这就对毂轴承形成了附加径向载荷，因此这类制动器称为非平衡式制动器。

领、从蹄的下端有两种支承方式，一种是采用固定销支承（如图2-16a所示），另一种是采用浮动块支承（如图2-16b所示）。浮动式支承结构有自动定心作用，能使蹄鼓接触得更好。

图3-15 具有固定销支承领从蹄式制动器的“增势”、“减势”示意图

图3-16 领从蹄式制动器

a）固定销支承领从蹄式制动器

1—领蹄 2—从蹄 3、4—支销 5—制动鼓 6—制动轮缸7—回位弹簧

b）浮动块支承领从蹄式制动器

1、5—制动蹄 2—制动鼓 3—制动轮缸

4—回位弹簧 6—拉紧弹簧 7—支承滑块

（2）双领蹄式制动器 汽车前进制动时，两制动蹄均为领蹄的制动器称为双领蹄式制动器，其结构如图3-17所示。因两制动蹄均为领蹄，所以各设一个制动轮缸来实现单向动作。该结构前进制动效果好，倒车制动效果差，适用于作为前轮制动器。

（3）双向双领蹄式制动器 无论是前进制动还是倒车制动，两制动蹄均为领蹄的制动器称为双向双领蹄式制动器，其结构如图3-18所示。其结构特点有二：一是采用两只双活塞式轮缸；二是两制动蹄的两端均采用浮动式支承，且支点的位置可随轮缸活塞移动。采用这种结构，汽车无论前进还是后退，其制动效果一样。

图3-17 双领蹄式制动器

1—制动轮缸 2—制动蹄 3—支承销 4—制动鼓 5—回位弹簧

图3-18 双向双领蹄式制动器

1—制动轮缸 2—制动蹄 3—制动鼓 4—回位弹簧

（4）双从蹄式制动器 前进制动时两制动蹄均为从蹄的制动器称为双从蹄式制动器，其结构如图3-19所示。其结构特点是：两制动蹄各由一只轮缸控制，伸出方向均与轮鼓前进旋向相反。虽然双从蹄式制动器的前进制动效能很差，但其效能对摩擦因数变化的敏感程度较小，亦即摩擦因数微小的变化不会引起制动力矩大幅度的变化，因此具有良好的制动效能稳定性，仍然被少数汽车所采用。

以上三种制动器：双领蹄式、双向双领蹄式、双从蹄式制动器的固定元件（轮缸，支点、制动蹄）的布置均为中心对称。理论上，其制动鼓所受两蹄施加的法向合力能互相平衡，不会对毂轴承形成附加径向载荷，因此这三种制动器均属于平衡式制动器。

（5）单向自增力式制动器 单向自增力式制动器的结构原理如图3-20所示。第一蹄1和第二蹄6的下端分别浮支在浮动连杆7的两端；上方的支承销3始终支承着第二蹄的上端和不制动时第一蹄的上端（借助回位弹簧2的拉紧力量）。

图3-19 双从蹄式制动器

1—支承销 2—制动蹄 3—制动轮缸 4—制动鼓 5—回位弹簧图

图3-20 单向自增力式制动器

1—第一制动蹄 2—回位弹簧 3—支承销 4—制动鼓 5—制动轮缸 6—第二制动蹄 7—连杆 8—拉紧弹簧

汽车前进制动时，轮缸活塞将第一蹄上端顶出，绕浮动连杆支点转动，并压靠在制动鼓上，显然第一蹄是领蹄；由于连杆7是浮动的，故第一蹄所传递轮缸的促动力自然也成了第二蹄的促动力，故第二蹄也是领蹄。简化地看，单向自增力式制动器可以看成两端分利有轮缸和支点的单个制动蹄切成两半，中间用浮动连杆连接起来的制动器。由于“增势”效应，第二蹄的促动力F_S2必然大于第一蹄的促动力F_S1（F_S2＞F_S1）；另则，F_S2对第二蹄支承点的力臂大于F_S1对第一蹄支承点的力臂，同理，第二蹄的制动力矩也必然大于第一蹄的制动力矩。由此可见，在制动鼓尺寸和摩擦副摩擦因数相同的条件下，这种制动器的前进制动效能显然是最高的。倒车制动时，两蹄片均有“减势”作用，故效能很低。

（6）双向自增力式制动器 双向自增力式制动器的结构原理如图3-21所示。其特点是：不论制动鼓是正向还是反向旋转均能借助蹄鼓间的摩擦起到自增力作用。采用双活塞式轮缸是它与单向自增力式制动器在结构上的区别。制动鼓正向旋转时，前制动蹄为第一蹄，后制动蹄为第二蹄；制动鼓反向旋转时则情况相反，这两种情况都起到相同的增力效果。

2.盘式制动器(www.xing528.com)

盘式制动器分为两类：一类是将工作面积不大的制动摩擦片安装在钳形支架上的钳盘式制动器；另一类是制动摩擦片呈圆盘形、制动盘的全部工作面与摩擦片接触的全盘式制动器。目前，钳盘式制动器广泛地应用在各级轿车和轻型货车上；全盘式制动器只用在少数重型汽车上。下面只介绍钳盘式制动器。

钳盘式制动器又分为定钳式和浮钳式两种。

（1）定钳盘式制动器 定钳盘式制动器的工作原理如图3-22所示。跨置在制动盘1上的制动钳体固定在车桥7上，钳体两侧各有一只制动轮缸及其活塞2。制动时，制动液由制动主缸经进油口5进入两只油道相通的轮缸，通过轮缸活塞将两侧的摩擦片4压向与车轮固定连接的制动盘1，从而产生制动作用。

图3-23为定钳盘式制动器的一个实例。

图3-21 双向自增力式制动器

1—支承销 2—前制动蹄回位弹簧 3—前制动蹄 4—调整连杆总成 5—后制动蹄 6—后制动蹄回位弹簧 7—制动轮缸 8—拉紧弹簧

图3-22 定钳盘式制动器工作原理图

1—制动盘 2—轮缸活塞 3—密封圈 4—摩擦片 5—进油口 6—制动钳体 7—车桥

图3-23 定钳盘式制动器结构图

1—制动盘 2—外侧钳体 3—防尘套 4—O形密封圈 5—轮缸活塞 6—制动片 7—定位销 8—螺栓 9—内侧钳体

盘式制动器于20世纪50年代问世时，即采用了定钳盘式制动器；到20世纪70年代以后已逐渐被浮钳式制动器所取代。定钳盘式制动器存在以下缺点：制动轮缸分置于制动盘两侧，使得钳体尺寸过大，难以安装在现代轿车轮辋内；油液路径的设置容易导致制动轮缸热负荷过大，严重时会造成油液汽化而使制动失灵；若要它兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。

（2）浮钳盘式制动器 浮钳盘式制动器的工作原理图如图3-24所示。制动钳体2通过导向销7与车桥8相连，并可沿导向销7相对于制动盘1作轴向滑移。制动钳体只在制动盘的内侧设置轮缸，而外侧摩擦片则附装在钳体上。制动时，来自制动主缸制动液通过进油口5进入轮缸，推动活塞4及其上面的摩擦片3向右移动，压到制动盘1后活塞不能再移动，在轮缸液压的张力下将钳体整体沿导向销7移自左边，直至制动钳右侧摩擦片也贴到制动盘为止。此时，两侧的摩擦片都压在制动盘上而产生制动。

图3-25为一前轮浮钳盘式制动器的实例。

图3-24 浮钳盘式制动器的工作原理图

1—制动盘 2—制动钳体 3—摩擦片 4—活塞 5—进油口 6—密封圈 7—导向销 8—车桥

图3-25 浮钳盘式制动器的结构图

1—橡胶衬套 2、8—防尘套 3—密封圈 4—制动钳体 5—进油口 6—活塞 7—螺栓 9—导向销 10、11—摩擦片 12—制动钳支架 13—摩擦片弹片 14—制动盘

浮钳盘式制动器的结构特点：只在钳体单侧设置轮缸，油道短、不需跨越制动盘，整个钳体的安装空间大大缩小，适合于现代轿车轮辋的设计要求；并且制动液因受热而汽化的可能性大大减小。另外，若将浮钳盘式制动器兼作驻车制动器，可不用加设驻车制动钳，只需在原制动钳轮缸附近加装一些用以推动轮缸活塞的机械传动件即可。

活塞密封圈的作用：活塞密封圈是嵌装在制动轮缸内壁槽内的橡胶环，它具有弹性。它起着两方面的作用：一是防止油液从活塞与缸壁间的间隙流出，对活塞起密封作用。二是带动活塞制动后回位，其原理是制动时，被液压推动的活塞必然迫使与它接触的密封圈产生前移变形，当制动解除后，变形的那部分密封圈因具有弹性而必然要复形，复形时的回复力便带动活塞回位，如图3-26所示。当制动片磨损时，活塞自动从密封圈上向前滑移相应的距离，使摩擦片与制动盘保持一个定值的间隙。

（3）盘式制动器的特点 与鼓式制动器相比，盘式制动器有以下优点：由于无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦因数变化的影响较小，即效能恒定性较好；浸水后制动效能降低较少，出水后只需一两次制动即可恢复正常效能；在输出制动力矩相同的情况下，制动器尺寸和质量一般都较小；制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不至于影响到制动踏板行程；较容易实现间隙自动调整；盘式制动系统的反应迅速，可作高频率的制动动作，因而较为符合ABS系统的需求；构造较简单，保养修理作业较简便。

盘式制动器热稳定性好的最主要原因是制动盘上开设了许多散热孔或通风槽，使制动时所产生的热量能充分地散发到大气中，以保持摩擦片较高的摩擦因数。图3-27为几种常见的通风盘式制动器。图3-28为布加迪跑车的制动冷却空气流动示意图。

图3-26 密封圈变形与回位示意图

图3-27 通风盘式制动器

a）普通通风盘式制动器 b）钻孔通风盘式制动器 c）特殊材料通风盘式制动器

图3-28 布加迪跑车的制动冷却空气流动示意图

盘式制动器的缺点是：它没有鼓式那样的摩擦助势作用以及摩擦副接触面较小，因此效能较低，一般通过加装制动助力装置来弥补；驻车制动装置不易设置安装。

目前，盘式制动器已广泛应用在各种轿车上，高性能轿车的全部车轮都采用盘式制动，以获得最佳的制动效能；而一般轿车前轮均采用盘式制动器，后轮采用鼓式制动器，这样的前盘后鼓配合形式，可使汽车在制动时具有较高的方向稳定性，并且还可利用后轮鼓式制动器来当驻车制动所用。