前段时间,小米SU7两次刹车失灵赛道上墙的事情大家一定听说了,有的人说SU7又不是赛车,谁让你跑赛道的?用赛用标准要求它,你这不是欺负车嘛。又有人说民用车直接下赛道的多了去了,也没见人家都上墙啊。
这上墙到底是谁的错咱不聊,小米官方回应说,上墙是因为刹车热衰减和过度磨损。那咱就聊聊汽车的刹车系统,这么多年是怎么发展来的。
话说在千年以前,古人驾马车的时代,加油基本靠抽,拐弯基本靠揪,鸣笛基本靠嘴,刹车基本靠腿,当然是马腿。后来在无数次血与泪的教训里人们终于发现,要是一路下坡,光靠马腿刹车不仅费马,人还有可能废废。
于是最早的刹车系统诞生了,人们用一块木头当做刹车皮,与车轮摩擦提供制动力,虽然有时候一把刹车下去木头都冒烟了,但是对于速度不快的马车来说也还够用。其实类似结构的刹车如今还能见到,自行车的轮圈式刹车,虽然从磨胎面改成了磨轮圈,但原理是差不多的。
自从18世纪蒸汽机出现,车辆动力从人畜变成了机器,速度是越来越快,刹车却没怎么变。直到20世纪初,不论是马车、火车还是早期的汽车,刹车系统原理还都是和之前的马车差不多。结果是什么?平地都开始费人了!好在1900年一个天才出现了,威廉·迈巴赫。他设计出了最早的汽车鼓式刹车器。这个大家就熟悉了吧?直到现在一些卡车以及低端乘用车仍然有用鼓式刹车的。
巧的是仅仅在两年以后,1902年,另一个天才佛雷德里克·威廉·兰切斯特,设计出了最早的盘式制动器,也就是今天80%以上的汽车,包括小米SU7在用的刹车结构。您是不是以为盘刹得比鼓刹晚出现几十年呢?其实并没有。因为盘刹对刹车片的材质要求高,早期盘用铁的片用铜的,铜磨损特别快。想象一下您满心欢喜地筹备全家自驾游,带了瓜子儿啤酒扑克牌,外加三套刹车片,是不是有点儿扫兴?所以材料工艺上不来,盘刹也就一直没普及。
不过鼓刹也不是一点儿毛病没有,散热能力差,容易热衰减,这是它结构导致的弊端,改不了,现在的鼓刹也一样。于是随着材料工艺的改善,人们就又打起了盘刹的主意。早期普及的刹车片材质就是石棉,但这种东西有一个致命缺陷就是不环保,石棉磨损后的细小纤维会吸进人们肺部造成不可逆损伤,以至于我小时候很常见的石棉瓦现在都没有了。同时因为石棉是隔热材质,所以导热不好,作为刹车片摩擦生热以后就很难降温。
后来半金属材质刹车片出现了,就是把原来的石棉换成钢丝绒以提高硬度,这回导热又太好了,踩没两脚就升温,刹车系统始终处于高温状态,卡钳上的密封圈、油管等橡胶件老化的巨快。而且刹车油里的水份在高温状态下也变成了气体,导致刹车变软。另外金属材质互相摩擦,在低速时候就会产生噪音,下雨还容易生锈。
种种缺陷之下,新一代产品诞生了,低金属材质。顾名思义就是减少了金属纤维的含量,于是它的耐磨性就没那么好了,但是制动效果比半金属更好,噪音也更低,一般用于追求舒适性的车上。再后来就是陶瓷基刹车片,使用陶瓷纤维作为加固材料。这就属于比较高档次的刹车片了,耐高温,所以摩擦稳定性好,而且噪音小,因为没有金属,所以也就不会在轮毂上留下难以清理的金属粉末。缺点嘛也显而易见,贵!
不过陶瓷刹车还不是最贵的,在它上面还有大哥:碳基刹车。碳基刹车又包括碳陶和碳碳,一个是碳纤维和陶瓷纤维复合,一个全是碳。两种特性略有不同,但总的来说除了贵没缺点:导热好耐高温、制动力强、更轻更耐磨,所以碳基刹车基本都配备在赛车或者高档跑车或者飞机上面,说实话,跟咱老百姓关系不大。
除了刹车片以外,工程师们在盘式刹车的盘上也下了功夫。材料上从铸铁、合金、有机材料到如今最高级的碳纤维材料,结构上也从原本的光盘一张,到后来设计了通风道、打孔、划线,进行快速散热,排出刹车粉末,一步一步提升了制动性能。
说了这么多盘刹,鼓式刹车这么多年难道就没有咸鱼翻身的机会么?还真没有……还是输在了它的结构上。重量大、散热差,并且在快速连续制动方面也没有盘刹结构方便,对于ABS等高科技的匹配性不好。但鼓刹也有它的优势:首先它制动力强,两个蹄片一个顺着刹车鼓旋转的方向,另一个逆着,在刹车的时候逆着的那个片就会产生自刹效果,越刹越紧,这也算是它赢在了自己的结构上。另外就是造价低,这些年除了在摩擦材料上有些改变以外也没什么花大钱的地儿。于是鼓刹现在在低端车以及重型卡车上吃得很开,人家重卡不怕散热差,可以给刹车喷水。哎?你说到时候出一红米版本,再整一鼓刹,把重卡那套喷水一上,这跑赛道岂不是快哉!(文 汽车之家 郭松)
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原标题: 一千年前是怎么刹车的?刹车系统进化史
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