高性能刹車系統入門

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高性能刹車系統入門
　
作者：藍色動力

刹車系統是制動系統的俗稱，主要包括制動分泵、總泵、制動盤、制動片、制動油管、制動液等，刹車系統的作用是通過液壓力推動刹車片從而產生磨擦力，使車速在可控狀態下，最後的產物是熱能，所以刹車系統的工作過程是將機械能轉換為熱能的過程。因此對於刹車系統而言產生的熱量最大的敵人，必須減少多餘熱量對刹車性能的不良影響才能保證行車安全。

　　刹車卡鉗是制動分泵的俗稱，作用是控制刹車片與刹車盤的結合與分離，來實現可控的刹車作用。考慮到成本的問題，一般原廠的刹車卡鉗多採用鑄造的鋼質材料製成。採用所謂單向浮動式工作方式，也就是位於內側的刹車活塞在刹車油的壓力下推動將內側的刹車片向刹車盤壓緊，另一側刹車片在從動部分的帶動下產生刹車作用。這種刹車卡鉗不僅重量很重，而且兩側刹車片的磨損不一致，刹車的穩定性和反應速度不理想。

　　高性能的刹車卡鉗則採用鋁合金鍛造而成，重量大大降低且散熱性能理想，刹車活塞採用水準對置式工作方式，刹車卡鉗兩側的刹車活塞的壓力均勻，所以刹車片的磨損也是一致的，而且為了保證安全性，刹車活塞都使用雙油封設計，個別產品更會採用三油封設計，刹車的精確度和反應速度更理想，主動安全性能也更理想。所以高性能刹車元件和賽車刹車系統都採用這類刹車卡鉗。

　　一般前刹車卡鉗為一側各兩活塞組成的四活塞式，一側各三活塞的六活塞式，一側各四活塞的八活塞式，個別產品有多達十二活塞的刹車卡鉗。根據前強後弱的刹車力度原則，後刹車卡鉗一般僅有一側一活塞的兩活塞式和一側兩活塞的四活塞式。

　　刹車卡鉗的活塞數量是根據車重決定的，更多的活塞數量可以使刹車片的表面積更大，刹車力度才能達到理想的狀態，刹車力度也更順暢。但是刹車系統的性能表現和刹車卡鉗活塞數量沒有直接關係，還和刹車盤、刹車片、刹車油等方面的性能表現有關，刹車力度過大還可能造成懸掛系統負荷過大，對懸掛系統的使用壽命造成不利影響。


　　刹車分泵（卡鉗）

　　刹車分泵（卡鉗）需要配合相應規格的刹車總泵才能發揮應有的作用，刹車總泵的作用一是容納刹車油，二是把刹車踏板的力度通過刹車油傳給刹車卡鉗內的活塞而成產生刹車力度。如果刹車總泵的刹車油容量不足，就無法產生及時足夠的刹車力度，會表現為刹車踏板下降，也就是刹車踏板需要踩下更深才能產生正常的制動力，只有更換更大規格的刹車總泵才能解決這個問題。
　



　　刹車總泵

　　制動盤（刹車盤）是盤式制動系統的重要組成部分，現代化汽車已經廣泛採用盤式刹車系統，一般前刹車盤多為內通風式也叫夾心盤，就是刹車盤的中間設計有通風孔和導風槽，並不是傳統的單層碟片，可以把刹車時產生的熱量及時散發到空氣中，大大提高刹車系統的抗熱衰減能力。不過原廠的刹車盤多為鑄造工藝製成，抗高溫能力有限，在刹車負荷較大的情況下，盤體的強度會相應下降，也就是所謂的‘退火’現象，這對於駕駛安全性能有很嚴重的影響。

　　高性能刹車盤採用精密壓力鑄造和鍛造工藝，前者多見於規格較小的刹車盤，強度和抗高溫性能已經有很明顯的改善。後者多見於規格較大的刹車盤，為了減輕重量和提高強度並減少因加工精密度造成的盤體振動，採用較複雜的鍛造式工藝，超高性能跑車或賽車刹車系統也採用類似的工藝。

　　高性能刹車盤一般會採用劃線、打孔的設計，‘劃線’是指在盤體表面呈一定角度開有凹線，可以把刹車片產生的粉末及時排除，防止粉末影響刹車性能。

　　而所謂的‘打孔’盤是指，在盤體表面有規則的打有散熱孔，目的是把刹車片通風槽內聚集的熱量更快排出，以提高刹車系統的抗熱衰減性能。不過這兩種工藝都需要很高的加工技術，也必須使用較複雜的表面處理工藝，否則會對刹車盤的強度產生不利影響，甚至使刹車盤產生斷裂。所以這類刹車盤必須是大型專業廠家經過國際權威機構認證（比如歐洲TÜV工業認證、FIA國際汽聯安全認證等）的產品才有安全的保證。



　
　　刹車盤

　　制動片俗稱‘刹車片’，早期的鼓式制動系統中稱為‘制動蹄片’，而盤式制動系統中稱為‘制動片’，刹車片由鋼質背板和摩擦材料通過特殊的粘合劑粘合後，再經過熱處理而製成，是車輛行車安全的根本保證。原廠車輛裝備的刹車片是按照常規日常駕駛為設計目標的，在極限狀態下並不能保證足夠的可靠性，特別是一些低成本量產車型，在長時間賽道、山路駕駛或連續重刹車的情況下，不僅會過熱、甚至可能出現裂紋或徹底碎裂，最終造成刹車失靈的嚴重後果。

　　高性能刹車片自然首先出現在賽車上，由於傳統的石棉、碳粉、石英等材料被金屬合成摩擦材料取代，這類刹車片最高可承受900攝氏度的高溫，這一溫度幾乎達到了鋼制刹車盤的熔點，必須使用特製的合金鋼刹車盤。不過由於材料特性的原因，需要達到一定溫度才能產生正常的制動力，一般要達到100-150攝氏度刹車系統才會進入狀態，個別產品耗損率很高耐用性較差。而且由於這類刹車片內含有金屬材料，使刹車片硬度較大，所以在刹車時會產生很尖銳的聲響，這也是賽車用刹車片的共性。

　　但是賽車刹車片絕對不適合日常駕駛使用，第一賽車的制動系統是沒有任何輔助設備的，制動力度直接、準確，駕駛時刹車動作必須準確到位，只有使用這種刹車片才能完成激烈的比賽。第二就是100攝氏度的工作狀態，在街道駕駛時需要很長一段距離才能達到，這是不現實的也是很危險的，所以只有使用街道駕駛用途的高性能刹車片才有實用價值。

　　這類刹車片的工作溫度大多在0-650攝氏度，這正是大部分常規道路駕駛環境所能達到的溫度範圍，這類刹車片特性比較接近普通刹車片，但沒有賽車刹車片的雜音和特定工作溫度的特性，摩擦材料採用半金屬合成材料、沒有燃點較低的石棉成分、碳含量也不高，有的產品甚至不會產生明顯的刹車片粉末。不過這類刹車片的摩擦係數較普通規格至少高30%，必須使用配套的強化刹車盤才能保證整體耐用性和達到理想狀態。
　

　　刹車片

　　制動系統中還有一個重要的環節是制動油管，由於制動油管需要把制動總泵的制動液傳遞給處於活動懸掛元件的制動分泵，所以分為不需活動的硬管和活動的軟管，原廠車的刹車油管的硬管部分採用特殊的金屬管制成，強度比較理想。而軟管部分一般都採用內含尼龍、金屬絲網的橡膠軟管製成，在連續制動或多次急刹時，軟管會發生膨脹從而使制動液壓力下降，影響制動的準確性和可靠性，特別是對於擁有ABS防鎖死刹車系統的車輛，制動軟管可能產生連續的膨脹點使刹車軟管損壞。

　　所以賽車的制動軟管都採用類似於航空液壓軟管，軟管的內部為多層複合樹脂材料製成的軟管，外部包有編織緊密的不銹鋼絲網，不僅可以防止制動軟管發生異常膨脹，還可以避免制動軟管表面發生磨損，充分保證制動的可靠性。除了賽車以外這類強化制動軟管目前也用於原廠車升級改裝上，被俗稱為‘刹車鋼喉’。


　　刹車油管

　　把制動這一整個系統連接在一起的就是看似很不起眼的‘制動液’，汽車制動系統其實就是一套完整的液壓系統，所以決定著制動系統的工作狀態，汽車制動液是一種吸濕、水溶性很強的液體，常見的制動液由石油提煉而來，賽車規格的制動液則由昂貴的矽油提煉而成。衡量制動液的標準是美國運輸管理局制動的DOT標準，目前常見的是DOT3、4、5標準，其中DOT 3是指制動液的幹躁狀態的沸點是401華氏度（205攝氏度），完全吸濕後的沸點是284華氏度（140攝氏度），DOT 4乾燥狀態時沸點為446華氏度（230攝氏度），完全吸濕後的沸點是311華氏度（166攝氏度），DOT 5乾燥狀態時沸點為500華氏度（260攝氏度），完全吸濕後的沸點是356華氏度（180攝氏度）。

　　DOT 3、4基本屬於化學成分類似的制動液，混用不會產生不良影響，DOT 5制動液由於化學成分完全不同，混用會造成制動總泵、分泵油封損壞，嚴重影響制動安全性能。從資料中可以看出制動液吸濕後的沸點降低近一倍，制動時的高溫會使制動液提前沸騰，造成制動力嚴重下降，所以在更換和使用制動液時一定要注意防潮。



　　高性能刹車系統從賽車技術得到發展，最終應用於民用車輛刹車性能的完善上，很多高性能運動車型為了提高刹車性能也會使用著名高性能刹車元件品牌的產品作為原廠配套的刹車系統，比如英國蓮花（Lotus）很早就使用英國AP-Racing生產的刹車元件，中後期版三菱Lancer Evolution、尼桑Skyline GT-R也使用義大利Brembo生產的刹車元件，目的都是為了提升刹車性能來保證車輛的主動行駛安全。

　　但是刹車元件必須根據車輛的實際性能進行匹配，尺寸過大就需要使用尺寸更大的輪圈，不僅會提高懸掛系統的負荷，過大的刹車力度也會使懸掛元件緩衝件提前損壞造成不利影響，升級刹車系統的真正目的是改善熱衰減現象對刹車系統的不良影響，但是升級後刹車時車輛的起伏會比較明顯，車輛動態反應需要更換相應強化懸掛元件，以使車輛的動態反應趨於理想，這是必須注意的地方。




[ 本帖最後由 ~混混~ 於 2007-10-8 10:59 編輯 ]

好完整的一篇文章
值得一看耶
好多之事可以學說
支持一下喔

恩..好專業的一篇文章..
感謝分享

煞車這個東西..都是環環相扣...
煞車總磅.煞車油.煞車油管.煞車分磅.來令片.碟盤等等...
不過改裝煞車不能忽略了.(熱衰竭)這個敵人
煞車油.來令片.是(熱衰竭)的被害人:emo 016:
而扮演加害人的是...碟盤!!
雖然煞車油.來令片都可以強化換好一點的
可是長途激烈操駕之後..多少都會有熱衰竭這個問題產生
就有人為了避免碟盤過熱導致熱衰竭就換通風碟.或通風劃線碟..
還有一點...煞車單單不是只有煞車在負責的
另一個扮演重要的角色(輪胎)
就算你的煞車系統改得多好..沒配較好的輪胎..
在緊急煞車時.一樣把路面當作溜冰場在滑

大大的文章好專業
看後
真的是受益良多阿
一篇值得慢慢細讀的好文章

現在汽車會有一各真空泵,讓我們在煞車時不用太大力氣即可推煞車,這一個真空泵也是有泵數之分,如果更換泵數高的,輕輕一踩,就有很強煞車力喔!