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鼓式制動器之淺聊摩托車剎車,看完是真的能漲知識!!!

鼓式制動器摩托車剎車圈、Drum brake、輪轂剎車圈專業生產廠家無錫九環2022年8月8日訊  :能跑多快取決于引擎,能跑多遠取決于剎車。以下均為個人淺見,如有錯誤,還望指正。本篇主要就個人理解,講解剎車系統的組成。

本篇主要就摩托車液壓盤式剎車展開,線拉盤式、線拉鼓式剎車不再贅述。剎車系統一般從上至下,剎車上泵、剎車油、剎車油管、ABS系統、剎車卡鉗、剎車片、剎車盤。


液壓剎車系統主要應用的是帕斯卡定律,以下為百科的解釋:“帕斯卡定律只能用于液體中,由于液體的流動性,封閉容器中的靜止流體的某一部分發生的壓強變化,將大小不變地向各個方向傳遞。


壓強等于作用壓力除以受力面積。根據帕斯卡定律,在水力系統中的一個活塞上施加一定的壓強,必將在另一個活塞上產生相同的壓強增量。如果第二個活塞的面積是第一個活塞的面積的10倍,那么作用于第二個活塞上的力將增大至第一個活塞的10倍,而兩個活塞上的壓強相等。”在理解液壓剎車系統結構之前了解其基本原理有助于理解。


01

剎車上泵

剎車上泵工作方式都是靠剎車拉桿做杠桿,拉下拉桿時推動活塞擠出上泵中的制動油給剎車卡鉗中的下泵施加壓力,使剎車片與剎車盤接觸摩擦,產生制動力。


剎車上泵主要分為直推和側推兩種。剎車上泵的材質與制造工藝比較多,選擇材質和工藝主要受成本和重量影響。剎車上泵最重要也是最具技術水平的部件是上泵活塞油封,對于整個剎車系統匹配來說最重要兩個數據是活塞直徑和活塞行程


(1)側推式上泵

通過杠桿原理將拉下拉桿垂直方向的力,轉變為側向的推力,或者也可以理解為,拉桿的運動方向與上泵活塞的運動方向是垂直的,但是需要注意的是,由于拉桿是在做旋轉運動,拉桿接觸活塞部位實際上是在做旋轉運動,導致拉桿的運動行程和上泵活塞被推動的行程呈非線性關系,所以在實際使用中,側推式剎車上泵給人感覺手感沒那么線性,但是同樣的,由于隨拉桿被拉下,相應活塞推進距離變小(比方,開始時,拉桿下1CM,活塞推進1CM;到底時,拉桿下1CM,活塞推進0.5CM)這種非線性設定,能一定程度上避免人在緊急情況下,由于緊張,大力捏剎車導致的產生危險。側推式上泵結構緊湊,體積小,生產成本低,摔車倒車等損壞時不容易傷及上泵活塞及活塞缸體。因此,側推式上泵多用于原廠車并且適合各個不同水平的騎手。


側推也可以通過結構上的優化,使手感變得線性,但是帶來的成本要比直推要高,所以不是沒有手感線性的側推,而是想要把手感做線性的成本過高,不如直接上直推。不過現在也有復古造型(哈雷凱旋適用的)高端側推,外觀造型及手感做的都非常棒,價格也非常棒。


由于各自結構優劣勢,而產生使用場景分化(我記得有款老賽車用過側推,那款側推手感評價頗高),但不是所有直推在手感上都比側推好,也不是所有側推都比直推重量更輕更小,不能盲目只看上泵結構來選上泵,需要具體事情具體分析,根據設計、材質、數據等等,還需要結合預算。


(2)直推式上泵

通過杠桿原理,將拉桿下拉垂直方向的力等比例放大直接作用于上泵活塞上,拉桿的運動方向與上泵活塞運動方向一致,得益于這樣的結構,直推上泵的手感非常線性,一般用于運動車型和賽車,多為高端改裝件。


缺點是貴,以及由于活塞是垂直布置的,整體較大,往往還需要外掛油杯,在摔車倒車等損壞時容易傷及活塞及缸體,導致整體損壞。


總結,由于油缸設置不同有各自優劣勢,而產生分化(我記得有款老賽車用過側推,那款側推手感評價頗高),但不是所有直推在手感上都比側推好,也不是所有側推都比直推重量更輕更小更便宜,不能盲目只看上泵結構來選上泵,需要具體事情具體分析,根據設計、材質、數據、品牌等等,還需要結合預算。

02

剎車油

現在剎車油分類一般按照美國汽車安全技術法規來,以DOT為前綴,有DOT3、DOT4、、DOT5、DOT5.1,當然我國也有相應的國標,前綴為HZY,HZY3(DOT3)、HZY4(DOT4)、HZY5(DOT5)、HZY6(DOT5.1)。下文均以DOT來闡述。


DOT3/4/5.1均為乙二酸或硼酸酯為基礎的醇類剎車油,DOT5則是以硅油為基礎的硅類剎車油,DOT3/4/5.1是可以混用的,DOT5是不可以與其他三種混用,如果要使用DOT5剎車油,則必須先確認整個剎車系統的所有部件兼容DOT5,再對整個剎車系統油路進行清洗,才能換用DOT5。


醇類剎車油可以與水和丙酮相容,相容后沸點會大大降低,從而極大影響其在高溫下的性能,由于其化學特性,其在日常使用中會不斷的從外界吸收水分,所以一般在車輛保養中會定期測剎車油的含水量,超過一定值后就必須更換剎車油。另外乙二醇對油漆有強腐蝕性,在換剎車油時要盡量避免剎車油飛濺接觸漆面。現階段DOT4已基本取代了DOT3成為一般摩托車使用的剎車油,DOT5.1以其出色的性能作為高性能摩托車的剎車油使用。


硅類剎車油不會吸收外界水分也不會腐蝕油漆,但是其性能衰減較快,更換周期相對醇類要短的多,由于自身物理特性在低溫下會影響ABS泵工作,在ABS普及后DOT5逐漸被淘汰。現僅用于部分賽事領域。


總結:大多數車輛DOT3/4/5.1醇類剎車油,建議各位在條件允許下,盡量使用DOT5.1剎車油,切記嚴謹的遵循更換剎車油工作流程,排盡空氣,打好螺絲扭矩,避免飛濺滴漏。

03

剎車油管/鋼喉

作為連接各剎車組件的管路,我擅自分為硬管和軟管。


硬管多為鋼質,通常有固定的長度和形狀,置于車輛內部,連接ABS泵、傳感器等,成本低,不易被腐蝕,管內能承受很大壓力。


軟管用于剎車上泵到龍頭、龍頭處到前剎卡鉗、后剎車泵至后剎車卡鉗這類地方,在前后減震上下運動時或龍頭轉向時,剎車油管需要跟著一起運動(變形),內層一般為橡膠或尼龍軟管,中間用不銹鋼或鋼絲包裹,最外層用橡膠塑料等耐磨保溫材料加固。


在剎車時,油管/鋼喉內的制動液會產生壓力,這股壓力在推動下泵同時也會使剎車油管/鋼喉產生膨脹,硬管的膨脹基本可以忽略不計,軟管的膨脹一定程度上會影響剎車的手感,又因為軟管為橡膠或尼龍材料會隨時間而產生老化,會進一步影響剎車手感,使剎車軟綿無力,甚至這種膨脹可以直觀地被簡單的工具測出來,用高精度電子游標卡尺卡著剎車軟管捏剎車上泵,會發現游標卡尺的讀數增大。


總結:在日常使用或剎車升級的過程中,剎車油管/鋼喉的更換和升級也尤為重要,更換成本相較更換上泵或下泵低,剎車手感能提升很多,是提升剎車手感性價比比較高的方式。

04

ABS系統

制動防抱死系統(antilock brake system)簡稱ABS。作用就是在摩托車制動時,自動控制制動器制動力的大小,使車輪不被抱死,處于邊滾邊滑(這個各家車廠的設定不同,有些會允許一定滑動(毫秒級別),有些不允許滑動)的狀態,目的是保證車輪與地面的附著力始終最大,避免車輛失控。整套系統由輪速傳感器、ABS泵、ABS控制器組成,如果是帶彎道ABS或牽引力控制以及其他電控的車輛,會有更多的傳感器,更強大的電子運算及控制系統。


ABS系統工作原理簡單來說,大力捏下或踩下剎車,輪速傳感器檢測到車輪抱死時或將要抱死時,ABS泵內電磁閥會依據控制器指令在一瞬間釋放相對應剎車油路內的剎車油,使剎車下泵的制動力減小,從而防止車輪抱死,進而導致車輛失控。


值得注意的一點,在過彎時,僅有ABS系統車輛不能過分相信ABS系統,過彎時由于輪胎接地面變化以及重心變化,過彎大力剎車會造成危險,而帶有彎道ABS的車輛由于慣性傳感器等一些列傳感器的加入,可以在過彎時大力剎車而不產生危險。但是,安全騎行更加依賴提前預判和及時正確的操作,無論電控再多,車輛的控制者始終是人。


在剎車系統改裝中也需要考慮到與原車ABS系統的兼容性,或者直接拆除ABS系統。

05

剎車卡鉗(下泵)

一般車友在物色車輛時對剎車系統好壞的評判往往是根據剎車卡鉗的品牌、大小甚至顏色來決定的。實際上卡鉗只是剎車系統的一部分,車輛剎車效能需要整個剎車系統的合理搭配以及精心調試,有些廠家討巧,卡鉗弄個知名大牌,上泵則是不知名品牌,搭配起來效能好不到哪里去。因此卡鉗是剎車系統重要的一部分但不是全部,實際車輛剎車效能應經過試乘試駕親身去感受。


從制造工藝上分為鍛造和鑄造,鍛造強度更高,重量更輕,但價格較貴,多用于高端卡鉗,鑄造恰好是其互補,造價便宜,對用于中低端卡鉗。


從卡鉗結構上可以分為一體式和分體式,一體式是由一整塊材料CNC加工而成,對材料要求高,加工成本高,但其重量輕,架構強度大,一般只有頂級卡鉗才會使用一體式。分體式通過螺栓固定兩部分卡鉗,加工成本相對較低,重量相對較重,大部分卡鉗都是分體式。

從安裝方式上可以分為徑向安裝卡鉗和輻射安裝卡鉗,以現在的制造工藝,兩種卡鉗成本相差無幾,越來越多的車都開始使用徑向安裝卡鉗,因為成本相差無幾,實在沒必要從這方面去扣成本,使用徑向安裝卡鉗還可以作為產品優勢進行宣傳。


從活塞配置上可以分為單活塞、單側雙活塞、單側三活塞、對向雙活塞、對向四活塞、對向六活塞甚至對向八活塞。簡單來說,活塞數量越多,在剎車片與剎車盤接觸制動時,壓力會越均勻,制動手感越細膩。對向設置活塞的卡鉗要比單側設置活塞卡鉗手感更好,也是因為對向活塞設置能使壓力更平均。當然活塞材質、活塞密封設計和工藝、卡鉗內油路設計也是影響卡鉗制動效能的因素,因此,有時同品牌同系列的兩款卡鉗價格會相差很大,看似差不多,其實差很多。


對于日常使用來說,配置合理的分體式鑄造卡鉗足矣。在達到足夠制動力下,越輕的卡鉗越有利于提升操控,所以有些看似堆料的行為,對提升車輛操控毫無作用。當然,如果是競技玩家,搭配高端卡鉗是很有必要的,賽道的剎車強度數倍于街道。不過最重要的,我認為不應盲目追求更大更好卡鉗,應根據自己需要進行合理搭配,選擇最適合自己的卡鉗。

06

剎車片

制動力是靠剎車片和剎車盤摩擦產生的,上泵卡鉗再好,需要好的剎車片和剎車盤來產生合適的制動力。


剎車片從材質上可以分為有機、半金屬、燒結三種。有機剎車片主要使用橡膠和石英作為摩擦材料,配合耐熱樹脂作為基底,整體壓制而成。有機剎車片一般作為大部分通路車原廠剎車片,優點為便宜、靜音、對剎車盤磨損很小,性能足以應付一般大部分騎行情況,缺點為激烈駕駛中隨溫度上升制動力衰減比較厲害,同時在高溫情況下損耗會加劇,不適合長時間激烈駕駛。


半金屬剎車片相對于有機剎車片,在剎車皮內添加一定比例金屬成分,金屬成分占比一般在15%-30%左右,金屬成分通常為鐵或銅,車輛存放太久以后再次啟動剎車異響通常是剎車皮內鐵或銅生銹產生的,行駛中多用用剎車磨掉銹蝕就好。半金屬剎車片相對有機片,摩擦力更大,耐用性更好,散熱更好,熱衰減更少,缺點是剎車時噪音比有機剎車片更大,對剎車盤磨損更大,價格適中,各方面均衡,一般是運動車型標配,兼顧通勤和短時間激烈駕駛。


燒結剎車片名字由來,源于其制造工藝,金屬粉末在被加熱到熔點溫度時用高壓壓在剎車片上,通常銅含量超過50%,性能相較半金屬剎車片更進一步,摩擦力更大、散熱更快、熱衰更少,特別在高溫時也能保持強大的制動力,缺點是貴,對剎車盤磨損更大,日常剎車會有較大噪音,一般是大排量運動車型標配,適合長時間激烈駕駛環境。


剎車片從摩擦等級上分為CDEFGH,C最小,H最大,剎車皮一般都有標注,單字母表示其一般情況下摩擦力,雙字母,前字母表示常溫摩擦力,后字母表示高溫摩擦力。

07

剎車盤

續上節,俗話說一個巴掌拍不響,好盤配好皮,剎車盤的性能決定了,車輛產生制動力上下限的重要因素。


從結構上可以分為浮動盤和一體式盤


浮動盤,主要由兩大塊組成,外圈剎車盤和內圈固定盤,兩者之間用浮動鉚接扣進行鉚接,其優勢在于輕量化和高溫性能好,其內圈固定盤可以使用輕量化材料,如鋁和鈦合金,減輕剎車盤整體重量,此外設計優良的浮動盤,加之有鉚接扣的存在,外圈剎車盤在高溫膨脹時可以更好的釋放內部膨脹應力,減少剎車盤形變量,提高高溫時新額能。但是通常在常溫條件下,即便是稱作浮動鉚接扣,也不是不會輕易就能夠晃動的。


一體式盤,顧名思義剎車盤由一整塊材料打造而成,優勢在于制造成本低。


關于剎車盤上的打孔、劃線以及邊緣不規則,唯二作用,一是輕量化,二是有效去除剎車粉塵以及可能進入的異物,除此之外更多的是美觀。


對于剎車盤改裝來說,增大剎車盤直徑,能使卡鉗離車輪軸心更遠,車輪同轉速下,卡鉗做工周長增加,變相地增加了卡鉗的制動力。


但是過大的剎車盤增加的簧下質量對整車操控的影響是負面的,會影響整車的動態平衡,一輛好的車,可能沒有哪一項是最優秀的,但是一定是各方面都很均衡的。比如某些運動型國產車為了追求視覺效果,前剎設置小直徑雙碟剎,制動效果可能還不如大直徑單碟剎,簧下質量還增加不少,屬于本末倒置了。

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