鼓式制動(dòng)器、摩托車剎車圈、Drum brake、輪轂剎車圈專業(yè)生產(chǎn)廠家無(wú)錫九環(huán)2022年4月25日訊 Brake System制動(dòng)系統(tǒng)是所有汽車上都必不可少的獨(dú)立系統(tǒng)，之所以要強(qiáng)調(diào)“獨(dú)立”，主要是考慮到它關(guān)乎主動(dòng)安全性，所以制動(dòng)系統(tǒng)必須完全獨(dú)立于汽車其他系統(tǒng)、子系統(tǒng)而可獨(dú)立工作的。很簡(jiǎn)單，修過(guò)車的都知道，很多時(shí)候廠內(nèi)挪車，那些沒(méi)了引擎、沒(méi)了波箱的待修車，制動(dòng)系統(tǒng)依然能有效工作的。是否記得早些年那個(gè)“因定速巡航系統(tǒng)故障而導(dǎo)致的制動(dòng)系統(tǒng)失靈”事件，筆者覺(jué)得，要么這就是一樁現(xiàn)代科技下的靈異事件，要么就是一次子虛烏有的炒作，估計(jì)是這廝是想紅想出名想瘋了。能夠被電腦控制的制動(dòng)系統(tǒng)，現(xiàn)實(shí)中存在，但早已被各國(guó)政府判定為不合法而終止研究。
汽車的制動(dòng)系統(tǒng)是一套完全獨(dú)立運(yùn)作的系統(tǒng)，不是車廠研發(fā)能力的問(wèn)題研發(fā)不出電傳操控，而是國(guó)際通用的汽車法規(guī)里暫時(shí)還不允許在制動(dòng)系統(tǒng)加入任何與電傳操控相關(guān)的技術(shù)，所以，早前那些用定速巡航失靈并以此作為沒(méi)剎車的借口，完全違背了商品汽車的法規(guī)現(xiàn)實(shí)，用來(lái)騙騙對(duì)汽車一知半解的愚民們倒是個(gè)不錯(cuò)的新聞炒作話題。
關(guān)于一些基礎(chǔ)原理重復(fù)一下：
制動(dòng)系統(tǒng)的原理其實(shí)并不難理解，就是一個(gè)將行駛中的汽車所具備的動(dòng)能，通過(guò)制動(dòng)皮和制動(dòng)碟之間的摩擦做功、輪胎與地面之間摩擦做功結(jié)合而將這種能量散失掉的過(guò)程，就是制動(dòng)系統(tǒng)的物理原理，一般通過(guò)兩條公式便可解釋：
E=mv2/2：E是汽車制動(dòng)時(shí)的動(dòng)能，m是汽車的質(zhì)量、v是制動(dòng)時(shí)的起始速度；
W=μmgd：μ是輪胎的摩擦系數(shù)，m是汽車的質(zhì)量，g是地球的重力加速度，d則是制動(dòng)距離。
制動(dòng)系統(tǒng)的效能是由“制動(dòng)時(shí)的減速度”來(lái)定義的。但最大制動(dòng)減速度不受制動(dòng)系統(tǒng)限制，而受制于輪胎靜摩擦系數(shù)限制。
有了這兩條物理公式和說(shuō)明便可知道，一輛汽車的制動(dòng)系統(tǒng)工作原理基本就能理解了，無(wú)非就是一個(gè)與汽車重量有關(guān)、并與速度與能量之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程，而制動(dòng)系統(tǒng)在這套公式則是一個(gè)速度不斷改變的量，制動(dòng)系統(tǒng)的性能對(duì)這種能量的產(chǎn)生和消散過(guò)程有著至關(guān)重要的影響。也同時(shí)在這兩條公式里可以知道，汽車的重量對(duì)于制動(dòng)性能的發(fā)揮有著決定性的影響，換句話說(shuō)，那些一天只會(huì)給你說(shuō)“多少動(dòng)力就要用什么剎車套件”的言論如同鬼扯，用多大的碟、多少活塞的卡鉗，考慮的可變量只有兩個(gè)：一個(gè)是車重多少，1噸不到的車你沒(méi)必要換套380mm的六活塞卡鉗套件；兩噸的車，用套300mm碟配個(gè)單活塞卡鉗，制動(dòng)力一定不夠用。另外一個(gè)決定制動(dòng)性能同等重要的因素就是輪胎，能量散失的過(guò)程中，決定車輛最短制動(dòng)距離的因素是輪胎摩擦系數(shù)，換句簡(jiǎn)單點(diǎn)兒的話就是輪胎抓地力。
說(shuō)了一堆關(guān)于制動(dòng)系統(tǒng)的原理和思路問(wèn)題，那么我們從汽車文化的角度看看，制動(dòng)系統(tǒng)又是怎么來(lái)的？
汽車最早的制動(dòng)系統(tǒng)的形式名叫機(jī)械式摩擦制動(dòng)器，就是簡(jiǎn)單粗暴地將使用木料和皮料與轉(zhuǎn)動(dòng)的車輪外側(cè)進(jìn)行摩擦，讓車子慢下來(lái)或者停下來(lái)。剎車片最早誕生于1820年，由德國(guó)發(fā)明家Karl von Drais（卡爾·馮·德賴斯）發(fā)明，而產(chǎn)品化則一直到1850年代才出現(xiàn)，主要應(yīng)用在鐵路、馬車、自行車等諸多場(chǎng)合。19世紀(jì)末出現(xiàn)的內(nèi)燃機(jī)汽車剛開始時(shí)也是使用來(lái)自馬車的外圈摩擦式制動(dòng)器，至于人類第一塊剎車皮誕生于1888年8月，由Bertha Benz（伯莎·本茨、Carl Benz妻子）在長(zhǎng)途駕駛回娘家過(guò)程中發(fā)生故障后，到路邊的皮匠使用牛皮制作成了替換品，流傳至今，很多人仍習(xí)慣使用“剎車皮”來(lái)稱呼Brake Pad就是這個(gè)歷史典故了。隨著可充氣輪胎的出現(xiàn)，通過(guò)摩擦車輪獲得制動(dòng)力的方式已經(jīng)不現(xiàn)實(shí)，尋找替代方案成為了歷史發(fā)展的必然，在自行車制動(dòng)器上獲得靈感的汽車用碟式制動(dòng)器（Disc Brake）和鼓式制動(dòng)器（Drum Brake）的相繼出現(xiàn)，并一直發(fā)展至今。當(dāng)然了，這兩種仍屬于摩擦式剎車。
19世紀(jì)末至20世紀(jì)初的內(nèi)燃機(jī)汽車制動(dòng)系統(tǒng)，因?yàn)檐囕v均為后輪驅(qū)動(dòng)形式，很自然地，幾乎所有的汽車就只有后輪使用制動(dòng)器，前輪為自由狀態(tài)，這個(gè)情況直到1924年，德國(guó)的Horch在其10M25車型的四個(gè)車輪上裝用上了鼓式制動(dòng)器，這也是第一輛四輪均有剎車的車型。至于后來(lái)出現(xiàn)的電動(dòng)剎車和磁力剎車則可以視為非摩擦式制動(dòng)器，但因?yàn)榉ㄒ?guī)和自身可靠性問(wèn)題，目前所有的電動(dòng)車無(wú)論再先進(jìn)的能量回收系統(tǒng)之前，都必須使用一套燃油汽車上的制動(dòng)系統(tǒng)作為主系統(tǒng)。至于驅(qū)動(dòng)剎車的形式則有油壓式和拉索式，前者基本已經(jīng)是現(xiàn)代汽車的標(biāo)準(zhǔn)配置，后者則常見(jiàn)于1930年之前的汽車及當(dāng)今汽車的手剎機(jī)構(gòu)里。
碟式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器，它們的理論專利誕生有前后，但被應(yīng)用到汽車上的時(shí)間，則是鼓式較早，碟式因?yàn)槠渥陨泶嬖谥S多技術(shù)難點(diǎn)有待解決，到了50年代中葉才開始被投入大量生產(chǎn)。
這就是第一款四個(gè)車輪都安裝有制動(dòng)器的內(nèi)燃機(jī)汽車，1924年推出的Horch 10的中期改進(jìn)版10M25，又名10/50 PS。不過(guò)此時(shí)Horch首席工程師是Paul Daimler（保羅·戴姆勒）。
關(guān)于碟剎和鼓剎孰優(yōu)孰劣的問(wèn)題，很多人因?yàn)榭吹焦氖絼x車常見(jiàn)于后輪、而且不少原本是前碟后鼓的車型的高配型號(hào)都會(huì)換上前后碟剎，便將鼓式制動(dòng)器理解為一種比碟剎落后的制動(dòng)形式。其實(shí)這個(gè)想法并不正確，碟式和鼓式其實(shí)都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，某些實(shí)際應(yīng)用上，例如手剎，鼓式手剎會(huì)比碟式手剎更穩(wěn)定和可靠。
碟式制動(dòng)器出現(xiàn)于1890年代的英國(guó)，由Frederick W. Lanchester（弗雷德里克·W·蘭徹斯特）發(fā)明，并在1902年獲得了專利，同時(shí)地，他也是英國(guó)蘭徹斯特汽車公司的創(chuàng)始人，這套碟式制動(dòng)器就曾小批量地出現(xiàn)在蘭徹斯特汽車上，不過(guò)該公司的經(jīng)營(yíng)狀況一向不太好，后來(lái)被英國(guó)的Daimler丹拿汽車收購(gòu)便銷聲匿跡。
鼓式制動(dòng)器的原理專利出現(xiàn)于1882年，由Walter Russell Mortimer（沃爾特·羅素·莫蒂默）發(fā)明并首先應(yīng)用于自行車上，應(yīng)該說(shuō)，之后應(yīng)用在汽車上的鼓式制動(dòng)器的理論及原理基礎(chǔ)均在此基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)。在汽車應(yīng)用方面，最早出現(xiàn)在汽車的鼓剎由DMG公司的Wilhelm Maybach（威廉·邁巴赫）于1900年首次應(yīng)用在Mercedes 35PS車型上；隨后在1902年，由路易斯·雷諾申請(qǐng)了內(nèi)蹄式制動(dòng)器的專利，至于常見(jiàn)于摩托車上的鼓式制動(dòng)系統(tǒng)，到了1920年代才開始被應(yīng)用。
汽車、摩托車上使用的鼓式制動(dòng)器一般是指內(nèi)鼓式，雖然看起來(lái)笨重，但其實(shí)鼓式制動(dòng)器也是有碟式制動(dòng)器所不具備的優(yōu)點(diǎn)，例如它蹄片與剎車鼓內(nèi)壁的接觸面積較大，且平均，其有效摩擦系數(shù)比碟式要高，所以只需很少的液壓力便可獲得較大的摩擦力，所以輕型車上鼓式制動(dòng)器幾乎可以不用真空助力鼓（很多老車就沒(méi)有助力鼓就因?yàn)榍昂蠖际枪膭x，不需要）；所有制動(dòng)元件均整合在鼓身內(nèi)，不會(huì)受到砂石的傷害；粉塵較少，所以你會(huì)發(fā)現(xiàn)使用鼓式制動(dòng)器的老爺車可以使用優(yōu)雅的鋼絲輪圈還經(jīng)常一塵不染就是這個(gè)原因了；相對(duì)于碟式制動(dòng)器，它更耐用。有優(yōu)點(diǎn)當(dāng)然就會(huì)有缺點(diǎn)，例如更換剎車皮比較復(fù)雜；在重型車上，鼓式制動(dòng)器會(huì)比碟式的要重，不利于節(jié)省燃料，加上散熱效能較差，導(dǎo)致了因過(guò)熱而產(chǎn)生的制動(dòng)力衰減問(wèn)題。最要命的一點(diǎn)是，如果將鼓式制動(dòng)器放在前輪，車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)很容易出現(xiàn)車輪脫離的事故，這種問(wèn)題在1970年代以前，也就是乘用轎車普遍使用鼓式制動(dòng)器作為前輪制動(dòng)器時(shí)代最常見(jiàn)的問(wèn)題，而碟式剎車則幾乎可以根治了這個(gè)問(wèn)題。
鼓式制動(dòng)器的原理并不復(fù)雜，而且制動(dòng)力并不弱，但散熱問(wèn)題始終困擾著它的使用。
碟式制動(dòng)器的誕生同樣也是來(lái)自自行車，最早碟式制動(dòng)器專利出現(xiàn)于1894年的美國(guó)，比剛才提到英國(guó)人Frederick W. Lanchester（弗雷德里克·W·蘭徹斯特）獲得汽車用碟式制動(dòng)器的專利要早一些，但比自行車上使用鼓式制動(dòng)器要晚。1902年在獲得專利后，F(xiàn)rederick W. Lanchester（弗雷德里克·W·蘭徹斯特）直到1905年才將這種通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)的剎車系統(tǒng)應(yīng)用在自家的汽車上，但此時(shí)絕大部分的轎車已經(jīng)普及了鼓式剎車，所以碟式制動(dòng)器很少應(yīng)用于汽車上，反而在飛機(jī)和鐵路系統(tǒng)上，直到二戰(zhàn)后，鼓式制動(dòng)器依然是絕對(duì)的主流配置。碟式制動(dòng)器難以普及的最大問(wèn)題不在于性能原理上，而在于其轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜，可靠性差、尤其是很容易受到路面環(huán)境的影響，例如砂石粉塵等，加上材料學(xué)進(jìn)展緩慢，耐用性和可靠性得不到保證，更是讓許多想將碟式制動(dòng)器放到轎車上使用的公司暫?；蛘咄涎恿搜邪l(fā)進(jìn)度。首款配備四輪碟式制動(dòng)器的轎車是1948年的Tucker 48，雖然此車號(hào)稱是當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的汽車，但它只生產(chǎn)過(guò)51輛，滿打滿算也只能歸入小批量的手工制品范疇，對(duì)于世界汽車工業(yè)潮流的影響算不上有“突出貢獻(xiàn)”，到了1953年，首款四輪均為碟式制動(dòng)器的賽車：Jaguar XK120-C取得的勒芒冠軍讓整件事出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。
目前普遍原裝車上采用的碟式制動(dòng)器的組成結(jié)構(gòu)，圖中這種形式叫浮動(dòng)式卡鉗配固定式制動(dòng)碟，而高性能取向或者升級(jí)用的則多為固定式卡鉗配浮動(dòng)式制動(dòng)碟形式。
1953年，捷豹XK120-C賽車，憑借著其可靠的四輪碟剎機(jī)構(gòu)，為獲得該年的勒芒24小時(shí)冠軍提供了有力保障，這也是碟剎制動(dòng)器從研發(fā)室真正走入市場(chǎng)的標(biāo)志性“露臉”事件。
受到了Jaguar XK120-C賽車的鼓舞，首個(gè)將碟式制動(dòng)器作為標(biāo)配（前輪）進(jìn)入大量化生產(chǎn)時(shí)代的車型是1955年投放市場(chǎng)的雪鐵龍DS 19，該車的出現(xiàn)也引發(fā)了碟式制動(dòng)器發(fā)展初期關(guān)于安裝位置之爭(zhēng)，部分工程師抱有顧慮，例如碟片容易接觸到砂石而造成損壞的情況，雪鐵龍工程師們的解決方案是把制動(dòng)卡鉗放在變速箱上，直接對(duì)傳動(dòng)半軸進(jìn)行制動(dòng)。這種俗稱為“軸頭碟”的設(shè)計(jì)在早年量產(chǎn)化轎車上頗為常見(jiàn)，例如英國(guó)、法國(guó)、意大利的不少車型就是這樣，甚至為了解決制動(dòng)系統(tǒng)的散熱問(wèn)題，還特地在車輛前下方、側(cè)部預(yù)設(shè)了導(dǎo)風(fēng)管直接吹向制動(dòng)系統(tǒng)。DS 19系列車型的總產(chǎn)量超過(guò)150萬(wàn)輛，它對(duì)后世汽車開始普及碟式制動(dòng)器產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。除了DS19外，首款使用四輪碟式制動(dòng)器的量產(chǎn)車型是1956年的Jensen 541，Jensen詹森汽車在國(guó)內(nèi)車迷圈的知名度不高，但其實(shí)這個(gè)誕生于1922年、結(jié)束于2011年的英國(guó)品牌在汽車科技發(fā)展史上有著舉足輕重的地位，除了在量產(chǎn)車上首次應(yīng)用上了四輪碟剎系統(tǒng)的Jensen 541以外，1966年推出的Jensen FF更是最早量產(chǎn)四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和配備ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的車型，注意了，它才是最早使用四輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的轎車，那個(gè)時(shí)候Audi這個(gè)品牌還在雪藏中，下次有人問(wèn)起你誰(shuí)是最早的四輪驅(qū)動(dòng)轎車，就別再迷之自信般回答奧迪Sport Quattro了，正確答案是“詹森FF”。
雪鐵龍DS 19的前制動(dòng)系統(tǒng)采用碟式制動(dòng)器，DS 19采用FMF驅(qū)動(dòng)布局，即前中置引擎、前置變速箱、前輪驅(qū)動(dòng)。制動(dòng)系統(tǒng)的安裝位置與今天常見(jiàn)的半軸外側(cè)不同，卡鉗安裝在變速箱體上，294mm直徑的制動(dòng)碟則位于傳動(dòng)半軸內(nèi)側(cè)。
早年的制動(dòng)系統(tǒng)大多為機(jī)械式控制，通過(guò)杠桿原理將人手施加的力放大后傳遞到摩擦片上，隨著鼓式制動(dòng)器的流行，又出現(xiàn)了拉索式控制機(jī)構(gòu)，駕駛者的施力部位也從手向腳轉(zhuǎn)移。第一輛采用液壓制動(dòng)器的車型出現(xiàn)在1921年美國(guó)Duesenberg杜森貝格的Model A賽車上，而第一輛配備液壓制動(dòng)系統(tǒng)的量產(chǎn)車則是克萊斯勒的B70。不過(guò)，之后的很長(zhǎng)一段時(shí)間里，拉索式的制動(dòng)控制依然是各大量產(chǎn)車的主流配置，例如大眾的甲殼蟲一直到1962年3月才全面進(jìn)入液壓制動(dòng)系統(tǒng)時(shí)代。
克萊斯勒在1924年推出了使用液壓制動(dòng)系統(tǒng)的B70，也是第一款使用該系統(tǒng)的量產(chǎn)車，總產(chǎn)量超過(guò)10萬(wàn)輛。
制動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)展歷史主要是圍繞著如何幫助制動(dòng)器提高效能或者可靠性思路產(chǎn)生的，這個(gè)就不能不提到能提高制動(dòng)有效性15%以上的ABS系統(tǒng)（Anti-lock Brake System）了：
1903年在火車科技樹上誕生了“制動(dòng)力調(diào)節(jié)器”專利，它由法國(guó)人Paul Hallot（保羅·哈洛特）獲得，這是機(jī)械式ABS的機(jī)理原型；
1928年，由德國(guó)工程師Karl Waessel（卡爾·維塞爾）確定了在汽車上使用制動(dòng)調(diào)節(jié)器的基本工作原理；
1936年，經(jīng)由Robert Bosch（羅伯特·博世）改進(jìn)后，獲得了“ABS防抱死制動(dòng)系統(tǒng)”專利，此時(shí)仍為機(jī)械式，但并沒(méi)有投入實(shí)際量產(chǎn)；
1966年開始在Jensen FF上使用的機(jī)械式制動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)（來(lái)自Dunlop-Maxaret公司）；
1969年，ITT公司展示第一代電子防抱死制動(dòng)系統(tǒng)（協(xié)和式客機(jī)上使用）；
1971年，日產(chǎn)在President上首次應(yīng)用了電子式ABS輔助系統(tǒng)（EAL系統(tǒng)）；
1971年，現(xiàn)代電子化的車用ABS系統(tǒng)由菲亞特汽車研發(fā)中心的工程師Mario Palazzetti（馬里奧·帕拉澤蒂）研發(fā)成功并獲得專利，帕拉澤蒂也被稱為現(xiàn)代ABS之父，這項(xiàng)專利后來(lái)被賣給了Bosch公司，并將其命名為ABS；
1978年，博世公司重新向市場(chǎng)推出商品化的電子ABS系統(tǒng)，因?yàn)椤癆BS”這個(gè)字母組合早已被其注冊(cè)，所以其他品牌的同類系統(tǒng)只能更名。
第一輛搭載“ABS”這個(gè)名字輔助系統(tǒng)的車型是Mercedes W116；
至今，ABS已經(jīng)基本成為了乘用車的標(biāo)配。
列出ABS系統(tǒng)的發(fā)展時(shí)間軸，是因?yàn)楣P者不止百次在網(wǎng)絡(luò)上、或者車迷交流討論中見(jiàn)到過(guò)“ABS乃Bosch博世發(fā)明的專利技術(shù)”一說(shuō)，看完上述的歷史發(fā)展演化過(guò)程，請(qǐng)那些似懂非懂、道聽途說(shuō)的偽車迷們?cè)撏ＭＷ欤私庖幌率聦?shí)再吹吧，防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的概念是法國(guó)人提出的，由意大利人實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代車用電子化ABS系統(tǒng)的研發(fā)，Bosch只是買到了該專利然后重命名而已！
再發(fā)展到后來(lái)一些列通過(guò)電子化輔助伺服器而產(chǎn)生的電子制動(dòng)力分配（EBV）、電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)（ESC）等等，其實(shí)都同樣是構(gòu)筑于制動(dòng)系統(tǒng)基礎(chǔ)上的附件，但這里必須要有一個(gè)概念，這類電子化系統(tǒng)的作用是為了方便你更容易操控車輛，而不存在必要性一說(shuō)，在法律法規(guī)規(guī)定下，此類系統(tǒng)不能凌駕于基礎(chǔ)的制動(dòng)主系統(tǒng)上，換句話說(shuō)，這些電子系統(tǒng)可以失效，但車輛依然能正常使用、正常剎車。很多人受到了媒體唆使并將這類系統(tǒng)視為唯一或者必然，并以此為信條，奉勸一句，當(dāng)你懷疑自己沒(méi)了這些電子系統(tǒng)輔助還會(huì)不會(huì)開車時(shí)，建議去接受一下高級(jí)駕駛培訓(xùn)課程的深造。
另外還有一個(gè)很多車友關(guān)心的，制動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)如何升級(jí)的問(wèn)題，近年有不少自媒體公眾號(hào)都煞有其事的出過(guò)類似的文章，其實(shí)關(guān)于制動(dòng)系統(tǒng)如何升級(jí)的問(wèn)題并不復(fù)雜，更沒(méi)有太多與這個(gè)品牌那個(gè)品牌相關(guān)的說(shuō)辭，所有的升級(jí)其實(shí)都只是圍繞著一個(gè)核心：車重與能量、速度之間的轉(zhuǎn)化過(guò)程，只要稍稍花點(diǎn)兒時(shí)間弄清楚這幾者的關(guān)系，再去挑選合適自己的制動(dòng)升級(jí)套件時(shí)，就不是“你說(shuō)啥就是啥”，會(huì)變成“你別水我、我懂”，這樣去消費(fèi)升級(jí)套件才是理性的！
