碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异

作者: 分类: J惠生活 发布于:2020-07-27 879次浏览 27条评论

1. 碟煞与鼓煞的差异

2. 包夹vs扩张的力量

3. 制动时的散热谁比较好?

4. 保养维修的难易度

绝大多数的汽车都是前轮採用碟式煞车、后轮採用鼓式煞车,但最近,后轮配备碟式煞车的车款愈来愈多。

碟煞与鼓煞的差异

将动能转变为热能,把行驶中的汽车停下来,这就是煞车所扮演的角色。早期的汽车是以槓桿原理将庞大后轮上的煞车片压住,煞车片由煞车蹄片而来,因其形状很像鞋底,故得名。因应汽车速度的提昇,制动性能也必须提昇,于是改用在鼓盘里加装环带的型式,进化成为带式煞车,但缺点是鼓盘和环带之间经常会有异物或沙尘跑进去。

接下来经过检讨,去除这项缺点的就是鼓式煞车,以鼓盘包覆蹄片,採用将蹄片压向鼓盘的方式,这就是今日鼓式煞车的原型,但当时尚未活用油压技术,而是利用悬臂和缆线来撑开蹄片。鼓式煞车长期担任煞车系统的主角,后来汽车也使用了铁路系统中以磨擦材质从两侧夹住金属转盘的碟式煞车,首先由高性能车导入用于负重较大的前轮,如今从小型车到高级车的前轮皆採用碟式煞车。

碟式煞车

名称来自于来令片由两侧夹住碟盘以产生制动力的方式。市售车的碟盘以钢材製造,但部分赛车则使用碳纤维。来令片以油压推动活塞来作动,煞车的加压作用来自总泵和活塞截面积落差所产生的帕斯卡(Pascal)原理,少少的力量输入就能产生强大的出力。

鼓式煞车

早期的汽车几乎都採用这种方式。钢製的鼓盘内有可扇形扩张的煞车蹄片,接触摩擦鼓盘的内侧以产生制动力,鼓盘内设有与碟式煞车同样利用油压活塞的方式来扩张蹄片。

碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异 

包夹vs扩张的力量

碟式煞车和鼓式煞车除了形状不同之外,制动方式更有着决定性的差异:碟式煞车由两侧以来令片夹住旋转的碟盘来减少旋转动能,相较之下,鼓式煞车则以一对加压扩张的蹄片接触摩擦鼓盘内侧,用以停止鼓盘旋转。

碟式煞车也有多种型式,市售车前轮大多使用如右上图所示的浮动式卡钳,安装于支架上的卡钳内有一个活塞,卡钳本身可以左右自由移动。因此,当一侧的活塞接触来令片、推向碟盘时,对侧的来令片也会自动推向碟盘,结构简单、左右同步无落差、不需调整间隙,是其优势所在。

鼓式煞车则是由上方安装的油缸以油压的力量将左右蹄片撑开,旋转方向的蹄片以彷彿吃进鼓盘的形式作动,这种自体加压的效果很好,在同样配备油压的前提下,效果比碟式煞车更好。

碟式煞车

最常使用的碟式煞车结构,一个活塞将煞车来令片推向碟盘,浮动式卡钳另一侧的来令片也会产生推向碟盘的力量,结构简单有利。关于浮动式的原理,日后会再介绍。

碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异 

鼓式煞车

踩下煞车踏板,油缸以油压的方式将活塞桿推出,前端连接的煞车蹄片向左右扩张,让煞车蹄片的外侧接触摩擦煞车鼓盘的内侧,产生制动力。

碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异 

高性能车款採用的对向活塞

採用浮动式卡钳的碟式煞车以一个活塞就能推动两侧的煞车来令片,是很大的优点,但缺点则是碟盘包夹力的均一性和刚性都不足。为此,高性能车或赛车会在碟盘两侧皆配置活塞,两侧以均一的力量同时将来令片推向碟盘,此即为对向活塞型式。由于对向型的结构更简单,因此不仅后煞车也採用,诉求高性能而使用複数活塞的例子亦所在多有,市售跑车一般多採用单侧双活塞、共四活塞,场地或拉力赛车还有六活塞、八活塞、甚至12活塞的卡钳。

碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异单侧配置双活塞的对向型碟式煞车,由于卡钳为固定式,因此刚性很高。
碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异市售车有车款在后碟煞也採用对向型。这里为左右各一活塞,结构简单、体积小,是其优点。许多车款的后碟煞内藏手煞车作动用的鼓式煞车。
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制动时的散热谁比较好?

开头曾经说过,煞车的原理是将动能转换为热能,因此为了持续发挥高度制动力,必须持续散热,热能的传导会让煞车碟盘或鼓盘、来令片或蹄片的温度都跟着上昇,引起材质变化,就无法达到原本要求的制动力。

碟式煞车的结构材质原本大部分就外露,利用行驶时的风即可冷却,散热方面比鼓式煞车更具优势,但是外露的缺点在于难以防止尘埃或泥沙进入,不过,碟盘旋转的离心力会让水分甩飞出去,在雨天制动能力的恢复上没有问题。

鼓式煞车由于所有煞车机件都包覆于鼓盘内,因此在保护内部机件方面具备优势,这也是它由带式煞车进化而来的原因,但是散热这点就大大劣于碟式煞车。1960年代以前,大多车款的前轮都配备鼓式煞车,但因为前轮的煞车负荷比后轮大,所以之后陆续导入碟式煞车,现今汽车的前轮均已标準配备碟式煞车。

碟式煞车

碟式煞车无论碟盘和煞车来令片均为外露,直接面对行驶中的风,这种结构在散热上具备优势。包括小型车在内,绝大部分车款的前轮皆已採用。

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鼓式煞车

密闭于鼓盘内的鼓式煞车内部不易散热,冷却方面劣于碟式煞车,但是密闭结构也有不受雨水或泥沙影响的优点。

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一般的行驶状况很少有机会激烈使用煞车,因此煞车温度上昇有限;但在长下坡连续使用煞车、或是享受赛道行驶时,煞车碟盘的温度会上昇到好几百℃,高温之下会降低摩擦係数,煞车性能也随之降低。为了防止这种状况,碟式煞车发展出多种散热措施,其中代表性的就是在碟盘中开启通气孔的通风碟,不仅高性能车或高级车,如今即使是排气量1公升等级的小型车也有採用的趋势。F1赛车或部分高性能车的煞车温度已经不适用钢材碟盘,因而採用散热性更佳的碳纤维材质煞车。

碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异通风碟结构图。内部设有缝隙通道,提昇散热性能。
碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异通风碟盘也有各种不同样式。
碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异Nissan GT-R採用碳纤维材质碟式煞车,散热性能杰出,最适合搭配高性能车款。

保养维修的难易度

煞车的保养维修主要就是更换来令片和蹄片这些摩擦材料,再来就是更换经常受压的碟盘和鼓盘。随着使用年份或行驶距离的累积,活塞也需要翻修或更换。

在这类保养维修方面具有压倒性优势的是碟式煞车,无论浮动式或对向式,煞车来令片都很容易更换。浮动式如右图将卡钳固定螺栓卸下一根,就能看到来令片;对向式也只要取下来令片固定插销,就能取出来令片。

相较之下,鼓式煞车由于结构複杂,如果没有专用的工具,要拆解或组装都相当困难,对于DIY而言是技术门槛很高的项目。但若能理解它的结构,虽然不能说会变得多简单,不过也不是完全无法DIY的领域,诀窍是不要同时把左右两边都拆解,留下一边,以便于边尝试边参考原来的结构。

碟式煞车

只要小心卸下一支卡钳固定螺栓、将卡钳上翻,就可以更换煞车来令片,保养维修便利性是其特色之一。

碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异 

鼓式煞车

打开鼓盘,里面的结构很複杂,要有经验才能拆解,很难自行DIY,保养维修便利性远远不如碟式煞车。

碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异 

现代汽车必备的机械技术

煞车可不只是让车子停下来而已,现代的汽车能将制动力对行驶安全做最大程度的利用,其中代表性的机械技术就是稳定控制系统,儘管各车厂有着不同的命名称呼,但功能都是精确控制四轮煞车,抑制转向不足或转向过度,防止在高速时失控。这种车辆安全控制的进阶用途,还包括分别控制左右轮煞车,以提昇操控性能。煞车可以整合防锁死、前后左右制动力调整、紧急时增加煞车辅助力道等功能。

轮速感知器与碟盘

轮速感知器随时检测四轮的转速,提早发现失控,进行最适当的煞车控制。四轮分别进行煞车控制,以抑制转向不足、防止转向过度或打滑,防範事故于未然。稳定控制系统在如今几乎已是标準配备。

碟式煞车vs鼓式煞车,光看外观很难明白两者的差异 

碟式煞车因容易保养,散热又快,因此许多房车的前后轮已改用碟煞。

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