Know-How 系列 | 汽車制動(dòng)系統(tǒng)順暢運(yùn)行的秘訣

汽車制動(dòng)系統(tǒng)究竟是如何工作的？

這道問題乍一看，似乎很簡(jiǎn)單：制動(dòng)片壓在制動(dòng)盤上，產(chǎn)生摩擦，車輛減速--這就是盤式制動(dòng)器的基本原理。但實(shí)際上，汽車制動(dòng)系統(tǒng)包含了大量的專業(yè)技術(shù)，能否了解并掌握它們，也是確保系統(tǒng)順暢、高效運(yùn)行的關(guān)鍵。在本篇文章中，埃馬克將通過 5 組問答為您進(jìn)行詳細(xì)講解。

1. 汽車制動(dòng)系統(tǒng)的詳細(xì)特征是什么？

盤式制動(dòng)器，自20世紀(jì)60年代起就開始在汽車上得到使用。與鼓式制動(dòng)器相比，盤式制動(dòng)器在連續(xù)負(fù)荷下更加穩(wěn)定。該系統(tǒng)由液壓系統(tǒng)控制：當(dāng)駕駛員踩下制動(dòng)踏板時(shí)，液壓缸會(huì)將制動(dòng)液分別輸送到兩個(gè)壓力回路中，制動(dòng)盤上的活塞被激活并壓縮制動(dòng)片，這樣整個(gè)系統(tǒng)就不會(huì)在發(fā)生嚴(yán)重?fù)p壞時(shí)立即失靈。

汽車通常有兩個(gè)壓力回路，以便在局部損壞時(shí)整個(gè)系統(tǒng)不會(huì)失靈。

（圖片來源：VentYl, 公有領(lǐng)域, via Wikimedia Commons, https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/46/Brzdy-S130.png）

有趣的是，這個(gè)看似簡(jiǎn)單的系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展是復(fù)雜的。由于制動(dòng)盤和制動(dòng)片之間的相互作用對(duì)物理細(xì)節(jié)的要求很高，因此制動(dòng)器作為一個(gè)安全關(guān)鍵部件，需要經(jīng)過大量的設(shè)計(jì)、測(cè)試和審批程序。專家們稱制動(dòng)器的制動(dòng)盤和制動(dòng)片是有兩個(gè) "摩擦伙伴"，這也表明這兩個(gè)部件都因不斷摩擦而磨損。順便提一下，最大制動(dòng)力是由車輪的所謂靜摩擦力決定的，而不是由制動(dòng)器決定的。

2. 是誰發(fā)明了汽車制動(dòng)系統(tǒng)？

英國人弗雷德里克-蘭徹斯特（Frederick W. Lanchester）被認(rèn)為是乘用車盤式制動(dòng)器的發(fā)明者。他于1902年申請(qǐng)了專利，從1905年起，他的技術(shù)（仍為純機(jī)械技術(shù)）被安裝在汽車上。第一個(gè)液壓制動(dòng)系統(tǒng)則由美國人 Malcolm Loughead 開發(fā)，他于1917年申請(qǐng)了專利。另一項(xiàng)重大進(jìn)步是德國工程師赫爾曼-克勞（Herman Klaue）于1940年發(fā)明了制動(dòng)盤硬涂層，包括自強(qiáng)化制動(dòng)系統(tǒng)。歐洲第一輛所有車輪均采用盤式制動(dòng)器的量產(chǎn)汽車是奧斯汀-希利 100S跑車。該車由英國BMC公司于1953年至1959年間制造。

1894 年的自行車盤式制動(dòng)器專利：這里采用的基本原理至今仍然有效。

（圖片來源：Joel H. Hendrick & Arthur H. FayJoel H. Hendrick & Arthur H. Fay，公有領(lǐng)域，https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/ff/1894-09-18-Patent-526317-Brake-for-Velocipedes-2a.jpg，通過維基共享資源）

3. 制動(dòng)系統(tǒng)是如何變化的？

歐盟計(jì)劃中的歐 7 標(biāo)準(zhǔn)是制動(dòng)系統(tǒng)改變的開始。該標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了內(nèi)燃機(jī)的排放，還首次規(guī)定了制動(dòng)器和輪胎的磨損。因此，汽車將被視為一個(gè)整體，制動(dòng)系統(tǒng)的微粒排放必須大大減少。

目前，根據(jù)車型的不同，汽車每公里的顆粒物排放量在 5 至 40 毫克之間（WLTP 駕駛循環(huán)）。今后，所有（?。┢嚨呐欧派舷迣H為 7 毫克。因此，研究人員正在研究剎車盤和剎車片，因?yàn)樗鼈冎g的相互作用會(huì)產(chǎn)生微粒物質(zhì)。研究的重點(diǎn)是對(duì)傳統(tǒng)制動(dòng)盤進(jìn)行涂層處理，使其幾乎不再出現(xiàn)腐蝕、磨損和微塵。

4. 電動(dòng)汽車能發(fā)揮什么作用？

在電動(dòng)汽車中，制動(dòng)器的使用頻率較低，因?yàn)樵陔姍C(jī)恢復(fù)過程中會(huì)產(chǎn)生足夠的制動(dòng)效果，而未使用的制動(dòng)盤有可能因此生銹，帶來安全隱患。值得注意的是，TüV 在2023年的一份報(bào)告中曾列出了電動(dòng)汽車制動(dòng)器的缺陷，其制動(dòng)盤生銹的頻率要高于平均水平。專家們也曾用“剎車片睡著了"來形容這一情況，并建議電動(dòng)汽車駕駛員應(yīng)定期加大剎車力度，以防止制動(dòng)盤生銹。

5. 這一切對(duì)生產(chǎn)意味著什么？

對(duì)制動(dòng)盤進(jìn)行涂層以減少磨損并不是一個(gè)新的想法。然而，迄今為止，這一技術(shù)一直存在著很多問題，如高昂的生產(chǎn)成本、復(fù)雜的準(zhǔn)備工作，破壞性的涂層厚度等等。在這種情況下，埃馬克與 HPL 技術(shù)公司合作，為制動(dòng)盤涂覆提供了一種新的添加劑工藝，即高速激光熔覆。在這一工藝中，材料粉末會(huì)被噴送至激光束的焦點(diǎn)處，而后在空氣中熔化，并撞擊同樣已熔化的制動(dòng)盤表面，以達(dá)到較高的涂覆面積（超過5㎡/h）、極小的涂層厚度（不到0.05mm），以及均勻的表面。

埃馬克的涂覆技術(shù)