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图文解剖刹车构造原理——解读制动系统刹车的历史及未来

发布人:zhoulujun@live.cn    点击:

好的加速度是超车的必备——爽啊!但是,制动系统,就是百公里减——这个是直接要命的东西——反而关注度没有那么高。最初以为气刹是压缩空气原理来制动—吸收动能,但是其实还是鼓刹形式。记下笔记顺便科普

我们看车的时候,往往看车的百公里加速,比如马斯克的 特拉斯 ,优异的加速度让人——

现在的电动车,比如比亚迪,20万左右的电动车,加速度可以直接pk 法拉利、兰博基尼等豪车

因为,好的加速度是超车的必备——爽啊!

但是,制动系统,就是百公里减——这个是直接要命的东西——反而关注度没有那么高!


要说最早的刹车可能就是马车的人工声控制动了,“吁”和“驾”控制着停和走。只不过刹车的效果,就得看胯下那位的心情了。

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早期的刹车专业说法叫制动系统,它并没不复杂,就是单纯靠驾驶者通过简单的机械装置向制动器施加作用力来实现。和现在的自行车一样,制动能量完全由人体来提供。由于汽车早期的行业环境,当时的制动系统都是机械式的。

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1900年,被誉为“汽车设计之父”的威廉·迈巴赫发明了鼓式制动器,通过摩擦片与随车轮转动的制动鼓内侧面发生摩擦起到制动效果。由于实用性较好,鼓式制动器很快就成为汽车标配。

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使用过程中大家也发现一些无法避免的弊端,鼓式制动器是在一个相对封闭的环境中工作的,摩擦产生的热量以及摩擦片的工作垃圾无法及时排出,就很影响之后的制动效果。毕竟这有些东西吧经常用也没法儿节制还不好好爱护,那后面可能就没得用了。

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两年后,1902年英国工程师兰切斯特带来了他的专利——开放式的盘式制动器。盘式制动器是左右开弓,同时两个摩擦片把随车轮转动的制动盘紧紧夹住。然后开始摩擦,摩擦,在这光滑的盘上摩擦!从而达到制动效果。

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盘式制动器因为摩擦片面积小,又是开放式,所以散热性能不错,制动效果也比鼓式好很多。但由于早期的摩擦片都是铜造,磨损起来较快,盘式小小的摩擦片更换频率就更高了。

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车辆在制动过程中前轮承受了大部分制动力,后轮提供的制动力相对弱一些,所以现在一些车为了降低成本,后轮依然用的鼓式制动器。这就是所谓的前碟后鼓。

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现在一些低端车,基本都是机械刹车——鼓刹或者碟刹。

前盘后鼓式的刹车一般使用在一些小型车和入门紧凑型车,这样做的好处在于可以降低生产成本有利于竞争。


从最新开始的鼓刹一统天下到现在碟刹成为主流,是工业水平和材料研发不断地开疆拓土的成果——主要是刹车片的材料进步,另外工艺水平提升——比如磨具——看看中德的机床差距,就感同身受了


汽车制动器衬片,俗称刹车片,是汽车制动系统中重要的安全部件。它将汽车运动的动能转化为热能和其他形式的能量,从而使汽车减速或停止。制动材料是以摩擦为主,兼有结构性能要求的多组分复合材料。


但是造成环境的大范围的污染——

比如:自从1972年国际肿瘤医学会确认石棉及其高温挥发物属于致癌物后,各国家相继禁止使用石棉摩擦材料——20世纪70年代中期以前是鼓式制动器,刹车片材料多采用石棉作为增强体。我国于1999年10月1日开始实施国家标准《汽车制动系统结构、性能和试验方法》(GB12676-1999),其中明确规定“制动衬片应不含石棉”,并在标准实施起48个月后强制施行

碟刹从最先开始铜到铸铁,到如今普遍的合金材料

尽管与其它汽车部件相比其所含的铜量较低,但制动片却产生了环境中30%的铜污染。在美国加州,由于刹车片重金属造成的河流和海湾污染已经引起了相关部门的重视,其中很多金属如锑、铅、锌等被怀疑有致癌性。

现在,高端的 碳纤维陶瓷也开始在家用车上应用。

更多资料参考:《制动系统材料发展史

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平时我们经常听到气刹或者油刹,其实制动的还是 鼓刹或者碟刹。只是不再是你的脚力去直接控制刹车片。通过一套刹车系统来控制刹车片,你的刹车踏板只是一个控制器!

油刹:利用刹车总泵,将液压油加压,压力可以在制动分泵中使刹车蹄工作。油刹除小型车外,货(客)车主要也是在吨位相对较小的车型上使用,这是由于油压流量小,所能作用的刹车泵行程有限。

气刹:利用气泵工作产生的压缩空气,推动制动器蹄,从而达到制动的目的。气刹一般多在大型车上使用,主要是蹄片状刹车为主、采用鼓刹,这是由于气压流量很大、压力高,可以作用在刹车泵上所产生的行程比较大。同时反映灵敏——但是结构复杂。

无论任何刹车系统最终都是由刹车片(盘式)或刹车蹄片(鼓式)完成制动作用。因此要定期检查刹车片或刹车蹄片的厚度。当发现其厚度接近或小于制造商规定的最小厚度时应立即更换。检查刹车片的同时,还要检查刹车盘或刹车鼓的磨损,如接触表面出现凹痕要及时光盘或光鼓以保证与刹车片的接触面积提高制动力。

相比气刹油刹,直接通过电路控制其实,系统结构更加简单——具体参考:液压制动器将成为历史?赛车刹车系统将普及?看完惊呆了


当然,也可以不通过刹车片制动的,——比如,长坡的时候,我们通过发动机制动。

现在一些电动车,比如比亚迪,直接通过动能回收(带动发电机发电)来控制——但是还不是完全是通过这种方式——充电过载保护问题还么有解决!


未来的刹车系统——应该需要更多AI自动控制,比如自动识别危险,紧急刹车