愛伊米

讓我們做過底盤工程師的主編說說,大眾ID.4為啥要用後輪鼓剎?

聊到今天的這個話題是因為,大眾ID。4。

沒錯,自亮相以來,大眾ID。4後橋的鼓式剎車,就一直在話題榜上熱度不減。

那麼,問題就來了,在新能源動力和智慧化相繼到來的出行時代,鼓式剎車這種古老的制動器形式,到底有沒有它存在的價值呢?

在下面的文字裡,我將嘗試著從工程師的角度,去客觀的聊聊這個問題。

讓我們做過底盤工程師的主編說說,大眾ID.4為啥要用後輪鼓剎?

鼓式制動器是怎麼一回事?

從時間軸的角度上來看,鼓式制動器是一種非常古老的車輛制動裝置,在上世紀初期,鼓式制動器取代了抱軸式制動器,率先在馬車上運用。相比於更老的抱軸式制動器,鼓式制動器實現了對單一車輪的制動,從而使得制動的力度得以增加。

在進入到上世紀二十年代之後,隨著技術的發展,鼓式制動器才逐漸出現在速度更高的汽車產品上,並在隨後的百餘年時間裡,伴隨著汽車技術的進步,一直髮展到今天。

從結構上來看,鼓式制動器可以分為制動鼓、制動輪缸、制動塊或者是制動蹄、回位彈簧等幾個部分組成,而一些過載車輛所採用的鼓式制動器則直接取消了制動輪缸,而是直接用凸輪作為驅動制動塊的動力源。

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在工作時,鼓式制動器透過制動輪缸或者是凸輪,向制動塊施加動力,將兩塊制動塊構成的圓形直徑增大,從而將制動片緊緊的壓在制動鼓的內表面上,而制動鼓則與車輪和車軸連線,從而實現車輛的減速。

一般來說,鼓式制動器的制動塊由兩塊制動片構成,而根據制動塊的受力情況不同,可以分為領從蹄式、雙領蹄式、雙從蹄式等幾種方式。在乘用車上最為常見的鼓式制動器的形式都是領從蹄式的結構。這種結構效能較為穩定,且結構簡單可靠而便於安裝。

瞭解了這個前提,我們進一步來看鼓式制動器的效能特點。

從上面的圖片上我們其實不難發現,鼓式制動器的制動塊作用面積,基本上覆蓋了制動鼓的整個內壁。也就是說,在鼓式制動器工作的時候,整個制動鼓的內摩擦面都參與到了整個系統的制動過程中。

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作為對比,我們可以來看一下盤式制動器的摩擦面,可以看到,盤式制動器在工作的時候,制動片和制動盤之間的工作面積,就是剎車片的面積。

顯而易見的是,鼓式制動器的制動作用面,會遠遠超過盤式制動器的制動作用面。這也就意味著,在相同的剎車分泵作用力下,鼓式制動器可以獲得更大的制動力。或者說,在相同的制動力要求下,鼓式制動器所需要的剎車分泵的壓力會更小,制動塊的磨損也會更小。

簡單點說,鼓式制動器的制動效能,要遠遠超過盤式制動器。這也就是為什麼,過載的貨車一直都採用鼓式制動器的原因,而在一部分大型的民用飛行器上,也同樣採用了制動效能更好的鼓式制動器,當然了,用在飛機上的鼓式制動器,結構和汽車上的是有所很大區別的,在飛機上,這個叫做塊式制動器。

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除此之外,我們也可以看到,鼓式制動器的制動塊工作的區域,是被密封在制動鼓內部的。而盤式制動器的制動片,則是完全裸露在外的。這也就意味著,鼓式制動器在惡劣環境下的制動效能可以保持得更好,尤其是在泥漿、砂石等路面環境下,鼓式制動器就不會出現異物卡入制動片,造成制動器損壞的情況。

那麼,鼓式制動器有沒有劣勢呢?

有。鼓式制動器最大的問題就是熱衰退效能會比盤式制動器更大。

這其實也是月球的兩面,制動塊和制動鼓的接觸面積更大,自然而然的也就帶來了制動所產生的熱量更大。同時,鼓式制動器由於制動塊封閉在制動鼓內,所以制動塊的散熱能力也不如盤式制動器。所以,這也就帶來了鼓式制動器的熱衰退效能會不如盤式制動器。

在頻繁和過載的剎車中,會造成車輛制動效率的下降。當然了,這是極端情況——就像盤式制動器也會被石子卡住剎車盤一樣。

我一直在講,在機械設計的層面上,沒有最好的設計,只有最合適的結構設計。鼓式制動器和盤式制動器能夠在汽車上並行發展一百多年,就是個很好的例子。

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接下來,我們來可以來聊聊大眾ID。4的鼓式制動器。這事,得分兩個問題來解讀。

第一個問題,大眾ID。4採用鼓式制動器,是在降成本嗎?

首先不可否認的是,鼓式制動器的成本確實會比盤式制動器更低,但是,這個觀點的確立是建立在單純的兩套制動系統的製造成本上的。也就是說,同等效能的盤式制動器會比同等效能的鼓式制動器更貴。

不過,現代化的工業體系對於成本的核算,是建立在整個大的生產體系內測算的,對於某一個零件的單件成本核算,是要把生產成本,開發成本,模具成本等等這些附加成本計算進去的。

讓我們做過底盤工程師的主編說說,大眾ID.4為啥要用後輪鼓剎?

以大眾集團目前的產品來看,幾乎所有車型都採用了盤式制動器,而採用鼓式制動器的目前來看就ID。4一款。

從生產成本的角度來看,已經大批次裝備的盤式制動器顯然要比單獨開發一個ID。4的鼓式制動器更便宜——模具成本開發成本就可以和其他車型分攤,正所謂是薄利多銷。

所以,從成本的角度來看,大眾ID。4的鼓式剎車,真不見得會比盤式剎車更便宜。

第二個問題,大眾ID。4為什麼要用鼓式剎車呢?

讓我們做過底盤工程師的主編說說,大眾ID.4為啥要用後輪鼓剎?

這個問題,還是得從兩個方面去分析。

首先是整備質量和車輛的質心變化。相比於傳統的內燃機動力SUV,大眾ID。4額外增加的三元鋰離子電池組至少要增加300千克以上的重量。而這些重量基本上都壓在了車廂底部靠近後橋的位置,而作為一輛電動車,前橋的區域也就僅僅只有逆變器和驅動電機。

也就是說,即便是在空載的情況下,大眾ID。4的質心會比傳統內燃機SUV更靠後,而壓在後橋上的重量也就更多。這樣以來,鼓式制動器在相同尺寸下制動力更大的這種優勢,就可以體現出來。它可以在實現更大制動力的同時,擁有更輕的質量。

其次,還是要從制動力出發。相比於盤式制動器更大的制動力,也就使得鼓式制動器在搭配製動能量回收系統的時候,可以實現更為高效的制動能量回收。對於一款新能源車來說,高效的制動能量回收,也是提升其續航能力的關鍵。

讓我們做過底盤工程師的主編說說,大眾ID.4為啥要用後輪鼓剎?

還是那句話,機械結構這種事,從來都沒有最好的方案,而只有最適合的方案。

對於消費者而言,我們所需要了解的無非就是實際使用的體驗,至於這種體驗是透過什麼結構實現的,是高成本的還是低成本的,那這個是工程師的事。