鼓式制動(dòng)器（英語：Drum Brake）是一種摩擦式制動(dòng)器，又稱塊式制動(dòng)器，其摩擦力產(chǎn)生于同車輛固定部位相連接的部件與制動(dòng)鼓內(nèi)表面之間。它通過制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)使制動(dòng)蹄將制動(dòng)摩擦片壓緊在制動(dòng)鼓內(nèi)側(cè)，從而產(chǎn)生制動(dòng)力，根據(jù)需要使車輪減速或在最短的距離內(nèi)停車，以確保行車安全，并保障汽車停放可靠不能自動(dòng)滑移。
1902年，鼓式制動(dòng)剎車鼓的設(shè)計(jì)已經(jīng)在馬車上使用。1920年，鼓式制動(dòng)器開始在汽車上使用，并得到了廣泛的應(yīng)用。隨后在20世紀(jì)60年代，盤式制動(dòng)器憑借其良好的機(jī)械性能、熱力學(xué)性能以及零部件容易拆裝等優(yōu)點(diǎn)，逐步取代了鼓式制動(dòng)器。鼓式制動(dòng)器的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)元件是制動(dòng)鼓，其工作表面是內(nèi)圓柱面，固定元件是制動(dòng)蹄，制動(dòng)蹄的張開由液壓機(jī)構(gòu)控制的制動(dòng)輪缸驅(qū)動(dòng)，是靠制動(dòng)塊在制動(dòng)輪上壓緊來實(shí)現(xiàn)剎車的。其類型主要分為領(lǐng)從蹄式、單向雙領(lǐng)蹄式、雙向雙領(lǐng)蹄式、雙從蹄式、單向增力式、雙向增力式，主要的區(qū)別為蹄片固定支點(diǎn)的數(shù)量和位置；張開裝置的形式與數(shù)量；制動(dòng)時(shí)兩塊蹄片之間有無相互作用。鼓式制動(dòng)器的主要參數(shù)有制動(dòng)鼓內(nèi)徑D、摩擦襯片寬度b和包角β、摩擦襯片起始角β0、制動(dòng)器中心到張開力F0作用線的距離e、制動(dòng)蹄支承點(diǎn)位置坐標(biāo)a和c。
概念簡(jiǎn)介
鼓式制動(dòng)器也叫塊式制動(dòng)器，是靠制動(dòng)塊在制動(dòng)輪上壓緊來實(shí)現(xiàn)剎車的。鼓式制動(dòng)是早期設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)，其剎車鼓的設(shè)計(jì)1902年就已經(jīng)使用在馬車上了，直到1920年左右才開始在汽車工業(yè)廣泛應(yīng)用。鼓式制動(dòng)器的主流是內(nèi)張式，它的制動(dòng)塊(剎車蹄)位于制動(dòng)輪內(nèi)側(cè)，在剎車的時(shí)候制動(dòng)塊向外張開，摩擦制動(dòng)輪的內(nèi)側(cè)，達(dá)到剎車的目的。近三十年中，鼓式制動(dòng)器在轎車領(lǐng)域上已經(jīng)逐步退出讓位給盤式制動(dòng)器。但由于成本比較低，仍然在一些經(jīng)濟(jì)類轎車中使用，主要用于制動(dòng)負(fù)荷比較小的后輪和駐車制動(dòng)。
分類與組成
運(yùn)動(dòng)方向
鼓式制動(dòng)器是利用制動(dòng)蹄片擠壓制動(dòng)鼓而獲得制動(dòng)力的，可分為內(nèi)張式和外束式兩種。內(nèi)張式鼓式制動(dòng)器以制動(dòng)鼓的內(nèi)圓柱面為工作表面，在現(xiàn)代汽車上廣泛使用；外束式鼓式制動(dòng)器以制動(dòng)鼓的外圓柱面為工作表面，目前只用作極少數(shù)汽車的駐車制動(dòng)器。
裝置
鼓式制動(dòng)器根據(jù)制動(dòng)蹄張開裝置(也稱促動(dòng)裝置)形式的不同，可分為輪缸式制動(dòng)器和凸輪式制動(dòng)器，如圖1所示。輪缸式制動(dòng)器以液壓制動(dòng)輪缸作為制動(dòng)蹄促動(dòng)裝置，多為液壓制動(dòng)系統(tǒng)所采用；凸輪式制動(dòng)器以凸輪作為促動(dòng)裝置，多為氣壓制動(dòng)系統(tǒng)所采用。
受力
輪缸式制動(dòng)器按制動(dòng)蹄的受力情況不同，可分為領(lǐng)從蹄式、雙領(lǐng)蹄式(單向作用、雙向作用)、雙從蹄式、自增力式(單向作用、雙向作用)等類型，如圖2所示。
(1) 領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器(leading trailing shoe brake)
領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)如圖3所示。制動(dòng)底板5 固定在后橋殼或前橋轉(zhuǎn)向節(jié)凸緣上，在制動(dòng)底板的下部裝有兩個(gè)偏心的調(diào)整螺釘1，兩個(gè)制動(dòng)蹄11、12 的下端有孔，套裝在偏心調(diào)整螺釘上，并用鎖止螺母3鎖止。制動(dòng)底板的中部裝有兩制動(dòng)蹄托架4，以限制制動(dòng)蹄的軸向位置。制動(dòng)蹄上端用回位彈簧10 拉靠在制動(dòng)輪缸9 的頂塊上。制動(dòng)蹄的外圓面上，用埋頭螺釘鉚接著摩擦襯片8。作為制動(dòng)蹄促動(dòng)裝置的制動(dòng)輪缸也用螺釘固裝在制動(dòng)底板上。制動(dòng)鼓固裝在車輪輪轂的凸緣上，隨車輪一起轉(zhuǎn)動(dòng)。
領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器制動(dòng)效能比較穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，便于安裝，廣泛用作貨車的前、后輪制動(dòng)器和轎車的后輪制動(dòng)器。
(2) 雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器(two leading shoe brake)
在制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器的兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄的制動(dòng)器稱為雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器。如圖4所示。
兩制動(dòng)蹄各用一個(gè)單活塞式制動(dòng)輪缸 2 促動(dòng)，且兩套制動(dòng)蹄、制動(dòng)輪缸、支承銷和調(diào)整凸輪等在制動(dòng)底板上的布置是中心對(duì)稱的，以代替領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器中的軸對(duì)稱布置。等直徑的兩個(gè)制動(dòng)輪缸可借油管連通，使其中油壓相等。這樣，在汽車前進(jìn)時(shí)，兩制動(dòng)蹄均為領(lǐng)蹄；但在倒車時(shí)，兩制動(dòng)蹄均變?yōu)閺奶恪Ｓ纱丝梢姡@種雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器具有單向作用，在前進(jìn)時(shí)制動(dòng)效能好，倒車時(shí)制動(dòng)效能大大下降，且不便安裝駐車制動(dòng)器，故一般不用作后輪制動(dòng)器；但兩制動(dòng)蹄片受力相同，磨損均勻，且制動(dòng)蹄片作用于制動(dòng)鼓的力量是平衡的，即單向作用雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器屬于平衡式制動(dòng)器。
如果能使單向作用雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器的兩制動(dòng)蹄的支承銷和促動(dòng)力作用點(diǎn)位置互換，那么在倒車制動(dòng)時(shí)就可以得到與前進(jìn)制動(dòng)時(shí)相同的制動(dòng)效果。雙向作用雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器(dual two leadingshoe brake)的設(shè)計(jì)就是基于此設(shè)想，該類制動(dòng)器的制動(dòng)蹄在制動(dòng)鼓正、反向旋轉(zhuǎn)時(shí)均為領(lǐng)蹄，如圖5所示。
若將裝有雙領(lǐng)蹄制動(dòng)器的汽車左、右兩側(cè)車輪制動(dòng)器對(duì)調(diào)安裝，便成為在制動(dòng)鼓正向旋轉(zhuǎn)時(shí)兩制動(dòng)蹄均為從蹄的雙從蹄式制動(dòng)器(two trailing shoe brake)。顯然，雙從蹄式制動(dòng)器前進(jìn)時(shí)制動(dòng)效能低于領(lǐng)從蹄式制動(dòng)器和雙領(lǐng)蹄式制動(dòng)器，但其制動(dòng)效能對(duì)摩擦因數(shù)變化的敏感程度較小，即具有良好的制動(dòng)效能穩(wěn)定性，只在少數(shù)保證制動(dòng)可靠性的高級(jí)轎車上采用。
(3) 自增力式制動(dòng)器(servo brake)
自增力式制動(dòng)器可分為單向自增力式(uni-servobrake)和雙向自增力式(duo-servo brake)兩種，在結(jié)構(gòu)上只是制動(dòng)輪缸中的活塞數(shù)目不同而已。單向自增力制動(dòng)器只在汽車前進(jìn)時(shí)起自增力作用，使用單活塞制動(dòng)輪缸；雙向自增力制動(dòng)器在汽車前進(jìn)或倒車制動(dòng)時(shí)都能起自增力作用，使用雙活塞制動(dòng)輪缸。
自增力式制動(dòng)器的增力原理是，利用可調(diào)頂桿體浮動(dòng)接的制動(dòng)蹄來代替固定的偏心銷式制動(dòng)蹄，利用前蹄的助勢(shì)推動(dòng)后蹄，使總的摩擦力矩得以增大，起到自動(dòng)增力的作用。如圖6所示為單向自增力制動(dòng)器。第一制動(dòng)蹄1和第二制動(dòng)蹄6 的上端被各自的制動(dòng)蹄回位彈簧2 拉攏，并以鉚于腹板上端兩側(cè)的夾板3 的內(nèi)凹弧面支靠著支承銷4。兩制動(dòng)蹄下端以凹入的平面分別浮動(dòng)支承在可調(diào)頂桿體兩端的直槽底面上，并用拉緊彈簧8拉緊。
如圖 7所示為雙向自增力制動(dòng)器。制動(dòng)蹄的上端兩側(cè)鉚有夾板4，用前后蹄回位彈簧6 和3 將夾板拉靠在支承銷上，兩制動(dòng)蹄的下端由拉緊彈簧9 拉靠在可調(diào)頂桿體8 兩端直槽的底平面上。可調(diào)頂桿體是浮動(dòng)的。制動(dòng)輪缸處于支承銷稍下的位置。
在基本結(jié)構(gòu)參數(shù)和制動(dòng)輪缸工作壓力相同的條件下，自增力式制動(dòng)器由于對(duì)摩擦助勢(shì)作用的利用，制動(dòng)效能最好，但其制動(dòng)效能對(duì)摩擦因數(shù)的依賴性最大，因而其穩(wěn)定性最差；此外，在制動(dòng)過程中自增力式制動(dòng)器制動(dòng)力矩的增長在某些情況下顯得過于急速。因此，單向自增力式制動(dòng)器只用于中、輕型汽車的前輪，而雙向自增力式制動(dòng)器由于可兼作駐車制動(dòng)器而廣泛用于轎車后輪。
工作原理
在轎車制動(dòng)鼓上，一般只有一個(gè)輪缸，在制動(dòng)時(shí)輪缸受到來自總泵液力后，輪缸兩端活塞會(huì)同時(shí)頂向左右制動(dòng)蹄的蹄端，作用力相等。但由于車輪是旋轉(zhuǎn)的，制動(dòng)鼓作用于制動(dòng)蹄的壓力左右不對(duì)稱，造成自行增力或自行減力的作用。業(yè)內(nèi)將自行增力的一側(cè)制動(dòng)蹄稱為領(lǐng)蹄，自行減力的一側(cè)制動(dòng)蹄稱為從蹄，領(lǐng)蹄的摩擦力矩是從蹄的2～2.5倍，兩制動(dòng)蹄摩擦襯片的磨損程度也就不一樣。
為了保持良好的制動(dòng)效率，制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓之間要有一個(gè)最佳間隙值。隨著摩擦襯片磨損，制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓之間的間隙增大，需要有一個(gè)調(diào)整間隙的機(jī)構(gòu)。過去的鼓式制動(dòng)器間隙需要人工調(diào)整，用塞尺調(diào)整間隙。改進(jìn)之后的轎車鼓式制動(dòng)器都是采用自動(dòng)調(diào)整方式，摩擦襯片磨損后會(huì)自動(dòng)調(diào)整與制動(dòng)鼓間隙。當(dāng)間隙增大時(shí)，制動(dòng)蹄推出量超過一定范圍時(shí)，調(diào)整間隙機(jī)構(gòu)會(huì)將調(diào)整桿（棘爪）拉到與調(diào)整齒下一個(gè)齒接合的位置，從而增加連桿的長度，使制動(dòng)蹄位置位移，恢復(fù)正常間隙。
轎車鼓式制動(dòng)器一般用于后輪（前輪用盤式制動(dòng)器）。鼓式制動(dòng)器除了成本比較低之外，還有一個(gè)好處，就是便于與駐車（停車）制動(dòng)組合在一起，凡是后輪為鼓式制動(dòng)器的轎車，其駐車制動(dòng)器也組合在后輪制動(dòng)器上。這是一個(gè)機(jī)械系統(tǒng)，它完全與車上制動(dòng)液壓系統(tǒng)是分離的：利用手操縱桿或駐車踏板（美式車）拉緊鋼拉索，操縱鼓式制動(dòng)器的杠件擴(kuò)展制動(dòng)蹄，起到停車制動(dòng)作用，使得汽車不會(huì)溜動(dòng)；松開鋼拉索，回位彈簧使制動(dòng)蹄恢復(fù)原位，制動(dòng)力消失。
產(chǎn)品特性
優(yōu)點(diǎn)
鼓式制動(dòng)器造價(jià)便宜，而且符合傳統(tǒng)設(shè)計(jì)。四輪轎車在制動(dòng)過程中，由于慣性的作用，前輪的負(fù)荷通常占汽車全部負(fù)荷的70%-80%，前輪制動(dòng)力要比后輪大，后輪起輔助制動(dòng)作用，因此轎車生產(chǎn)廠家為了節(jié)省成本，就采用前盤后鼓的制動(dòng)方式。不過對(duì)于重型車來說，由于車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動(dòng)器高，因此許多重型車至今仍使用四輪鼓式的設(shè)計(jì)。
缺點(diǎn)
鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)效能和散熱性都要差許多，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力穩(wěn)定性差，在不同路面上制動(dòng)力變化很大，不易于掌控。而由于散熱性能差，在制動(dòng)過程中會(huì)聚集大量的熱量。制動(dòng)塊和輪鼓在高溫影響下較易發(fā)生極為復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，引起制動(dòng)效率下降。另外，鼓式制動(dòng)器在使用一段時(shí)間后，要定期調(diào)校剎車蹄的空隙，甚至要把整個(gè)剎車鼓拆出清理累積在內(nèi)的剎車粉。
發(fā)展趨勢(shì)
轎車制動(dòng)器已基本實(shí)現(xiàn)前盤后鼓的配置，甚至部分檔次稍高的轎車已實(shí)現(xiàn)前后均為盤式制動(dòng)。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，國家標(biāo)準(zhǔn)對(duì)汽車制動(dòng)性能的要求日益嚴(yán)格，在一些商用車上也開始出現(xiàn)前盤后鼓，甚至前盤后盤的配置。 GB7258-2012（2012年9月1日起實(shí)施）明確提出：專用校車和危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸車的前輪及車長大于9m的其他客車的前輪應(yīng)裝備盤式制動(dòng)器。
維修保養(yǎng)
鼓式制動(dòng)器最常見的維修是更換制動(dòng)蹄。一些鼓式制動(dòng)器的背面提供了一個(gè)檢查孔，可以通過這個(gè)孔查看制動(dòng)蹄上還剩下多少材料。當(dāng)摩擦材料已磨損到鉚釘只剩下0.8毫米長時(shí)，應(yīng)更換制動(dòng)蹄。如果摩擦材料是與后底板粘合在一起的（不是用鉚釘），則當(dāng)剩余的摩擦材料僅為1.6毫米厚時(shí)，應(yīng)更換制動(dòng)蹄。
與盤式制動(dòng)器中的情況相同，制動(dòng)鼓中有時(shí)會(huì)磨損出很深的劃痕。如果磨損完的制動(dòng)蹄使用時(shí)間太長，將摩擦材料固定在后部的鉚釘會(huì)把鼓磨出凹槽。出現(xiàn)嚴(yán)重劃痕的鼓有時(shí)可以通過重新打磨來修復(fù)。盤式制動(dòng)器具有最小允許厚度，而鼓式制動(dòng)器具有最大允許直徑。由于接觸面位于鼓內(nèi)，因此當(dāng)您從鼓式制動(dòng)器中去除材料時(shí)，直徑會(huì)變大。
保養(yǎng)
當(dāng)襯塊磨損時(shí)，制動(dòng)蹄和鼓之間將產(chǎn)生更多的空間。汽車在倒車過程中停止時(shí)，會(huì)推動(dòng)制動(dòng)蹄，使它與鼓靠緊。當(dāng)間隙變得足夠大時(shí)，調(diào)節(jié)桿會(huì)搖動(dòng)足夠的幅度，使調(diào)節(jié)器齒輪前進(jìn)一個(gè)齒。調(diào)節(jié)器上帶有像螺栓一樣的螺紋，因此它可以在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)松開一點(diǎn)，并延伸以填充間隙。每當(dāng)制動(dòng)蹄磨損一點(diǎn)時(shí)，調(diào)節(jié)器就會(huì)再前進(jìn)一點(diǎn)，因此它總是使制動(dòng)蹄與鼓保持靠近。一些汽車的調(diào)節(jié)器在使用緊急制動(dòng)器時(shí)會(huì)啟動(dòng)。如果緊急制動(dòng)器有很長一段時(shí)間沒有使用了，則調(diào)節(jié)器可能無法再進(jìn)行調(diào)整。
因此，如果您的汽車裝有這類調(diào)節(jié)器，一周應(yīng)至少使用緊急制動(dòng)器一次。
參考資料 >
摩擦制動(dòng).中國大百科全書.2024-10-14