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  • 21
  • Aug
  • 2015

【車主必備】還不快點轉貼!一篇文搞懂所有煞車系統!│車訊網 

作者 T超跑

2015/08/21 17:22

821SUPERCAR301

在不斷追求動力提昇的當下,對於煞車系統的強化也是相對重要的課題,加速愈快的車,減速也需愈敏捷,如此才能確保人車高速奔馳時的安全,而該如何強化煞車系統,以及該如何正確選擇好的煞車卡鉗,本單元將分成兩個區塊為大家介紹,

生命安全不能重來

煞車系統強化概論

圖/各大汽車官網

相對於動力提昇步驟錯誤所造成的問題,煞車系統昇級的正確與否,背後所蘊含風險須以更嚴肅的態度面對,不正確的煞車改裝將讓人車隨時暴露在危險之中,如何正確改裝煞車將是每個改裝車迷們都需面對的事情,因為動力改裝與煞車提升是需一起進行的。

最值得投資的改裝-恰到好處的煞車

改裝車輛的目的半數是為了獲得更強勁的動力,然而擁有絕對優勢的馬力輸出,與動輒超過200km/h的速度表現,在動靜皆宜的要求下,一套好的煞車系統遠比馬力提昇來得重要,基於安全性的考量,煞車系統的改良、升級或改裝,是最值得投資的改裝項目之一。

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▲圖/這張是汽車制動系統的配置圖,不過省略了ABS系統。

大家不知有沒有想過:為何單靠一隻腳的力量,就能將上噸重的車輛停下來了呢?這須從巴斯卡液壓原理來說起。根據該原理所闡述的意義為:相同液體壓力作用在不同面積下,總作用力與面積大小成正比,但與推動的距離成反比。舉個例子:假如煞車總泵活塞的面積為1cm2,卡鉗分泵的面積為3cm2,如果在總泵上施以10公斤的力量,傳遞到分泵就有30公斤的力量,但分泵卻只能移動總泵1/3的距離,所以卡鉗的活塞面積愈大或者數量愈多,夾力就會跟著增大,但相對煞車踏板的踩踏深度也會因此而加深,而此原理也深深影響到升級多活塞卡鉗時的注意事項,這點容後再述。

知道煞車系統的作動原理後,接下來是市售車輛煞車系統的機件作動順序如下:踩下煞車踏板、真空倍力泵(AIR TANK)、煞車總泵、車身管路(包含固定鋼管及可動橡皮軟管)、煞車分泵、煞車皮、煞車碟盤,前述的各個機件中,每一個環節都會因為尺寸大小的改變,而讓煞車系統更顯精進,在此筆者將敘述各個機件改裝的優缺點及應注意事項:

821SUPERCAR303

節省腳力的好幫手

真空倍力泵(Air Tank)

現代車輛的設計趨向人性化的訴求,就是駕駛者能夠在舒適的條件下輕鬆地操控車輛,煞車真空倍力器(泵)就是由此應運而生。它利用圓形的活塞筒分隔左、右兩端,一端通大氣壓力,一端連接引擎進氣歧管,當駕駛者踩下煞車踏板時,開始移動倍力器中央連桿,使得倍力器中的閥門動作造成真空的吸取,而大氣壓力自然推動中央膜片,產生強大的位移作用力推動煞車總泵,使駕駛者只需要用極小的力量就可以驅動煞車系統。因此真空倍力器直徑愈大或雙層的設計將會有更大的輔助力。

▲圖/圖示為總泵內油道的設計,可以清楚看到內部採用雙重活塞與前後煞車油路分開的設計,目的在確保其中一方一定能提供制動力,而不會因油管或活塞故障而喪失煞車效果

而真空倍力器也因為利用引擎真空吸力來操作,如果車輛改裝Hi Cam或Turbo,此時將會改變引擎真空的吸力,雖然有單向閥維持住真空,但全油門後瞬間踩踏煞車幾次,確實容易發生忽高忽低忽輕忽重的腳感,所以賽車在大場地或高速賽道時,為了求精準的操控大多會把真空倍力器拆除,以利車手操駕煞車總泵。不過現在已有廠商開發出電子式真空泵浦,可補足Turbo車所不足的真空量,且一旦車輛行駛中熄火也不用擔心煞車踏板會愈踩愈硬,乃至於沒有煞車力道。(許多高級房車原廠便有該項配備)

煞車總泵是煞車系統中油壓建立的重要機件,就機能性而言,它佔相當重要的角色。但也因為總泵的重要,在製造上品質均會嚴格要求,所以故障機率相對降低,頂多只會因年久老化而漏油。如果需要改裝煞車總泵,大多也因為後鼓式煞車改為碟式,或改了多活塞卡鉗,使得煞車踏板距離變長,才需要加大總泵活塞尺寸,如果單純加大總泵活塞尺寸,將會有踏板作用行程變短,但「煞車力道變弱」的反效果。

▲圖/原廠煞車油管為橡膠製成,且牢牢固定於懸吊系統上,並保有一定的自由長度,因此一旦更換金屬油管時,也需注意到這些細節是否做到

液體壓力的傳輸者

煞車油管

煞車總泵的作用力要到達各個煞車分泵必需利用煞車油作為媒介,循車身的管路將壓力分送到位於輪胎上的前後左右四個分泵上。

煞車油管基本上在車身部份都是固定的,並不需要作特別的升級,唯有在車身連接四輪分泵的部分因為懸吊系統要上下運作,故需要利用橡膠製成的耐高壓軟管來傳輸壓力,但橡膠製品承受極度高壓(約2000~5000psi)會有膨脹現象,讓煞車腳感不紮實且力量傳輸會有秒差產生,不利於系統作動,故有鐵弗龍加金屬網包覆的金屬軟管,能耐高壓不膨脹變形,此即為煞車軟管升級。

不過由於金屬油管相較於原廠橡膠管而言,在韌性與可繞性較差,安裝時可要注意技師有無保持整條金屬管的自然順向性,也就是不可讓金屬油管表面處於旋轉緊繃的狀態,會導致其表面失去彈性,摸起來硬梆梆的,一旦裝置在上下移動不斷的避震器旁,很容易使油管上的鐵氟龍層破裂漏油,後果同樣不堪設想!另外,固定方式最好能以專用支架處理,如此才能避免磨擦而破損漏油。

▲圖/圖上所示為單活塞卡鉗與多活塞卡鉗的作動圖,可清楚看到單活塞卡鉗要讓兩邊來令片都產生夾力是需透過反作用力來達成,而多活塞卡鉗則是主動推擠兩側活塞,因此後者有更快的煞車反應、更平均的夾力與更大面積的作用力。

最基層作業員

煞車分泵(卡鉗)

施力在煞車皮迫使碟盤停止的機件是煞車分泵,改變煞車分泵的活塞面積才能有效的增加作用力,所以只要增加分泵的直徑大小即可達到提高制動力的目的,而這也是前文提到的巴斯卡原理的實踐。

就單活塞卡鉗與多活塞卡鉗兩者來比較,單活塞卡鉗上會有剩下無法填滿的無用面積,為了求得卡鉗本體的體積縮減、提高活塞面積的最大量,因此才會有多活塞卡鉗的出現。此外,這種屬於固定式的對向多活塞夾鉗,除具有總體剛性佳、夾力強、力量平均與反應迅速的優點外,採用鋁合金材質製造而成的本體,本身也能提供優於原廠鑄鐵材質的輕量化與散熱效果,可有效減少大尺寸碟盤組的重量,並降低煞車油的工作溫度,煞車系統自然能提供較為穩定的制動效果,因此才會有這麼多性能車配置多活塞卡鉗。

▲圖/多活塞卡鉗的優勢在於提供平均的來令片推擠力量,因此來令片可使用面積較大的設計,不過只要設計好單活塞卡鉗也能提供足夠的制動力,例如舊款的BMW M-Power車款上的煞車系統。

當升級到多活塞分泵時就有很多細節需要注意了,首先是總泵搭配問題,由於換裝多活塞卡鉗後的分泵活塞面積增加,會使得總泵活塞每次踩踏時,所需泵出的煞車油量跟著提高,踩踏行程也會變長,此時如果卡鉗一下子昇級太大,導致煞車踏板作用點過低的話,不只會因腳感模糊而有敏感、容易鎖死,而使煞車系統失去線性化的反應外,煞車反應時間的延後對生命安全更是帶來非常不利的影響,因此換裝多活塞卡鉗時,最好能同時得知增加的煞車油量,並測量改變後的煞車作用點,一旦發現過低的話,或許可流用同廠牌但級距更高車款的原廠煞車總泵,來解決問題也說不定。

▲圖/多數性能車款都會選擇多活塞卡鉗,來提供更強勁的煞車力道與反應,且對應的碟盤直徑愈大,所需的活塞數量就愈多。

其次,換裝多活塞卡鉗時,也要記得請店家將煞車油內部的空氣放乾淨,由於該部品內部油道較為複雜,因此排放空氣的程序相對麻煩,共有內外兩個放空氣螺絲,記得兩顆螺絲都要朝下,且兩者皆須鬆開放空氣,且愈多活塞的卡鉗,愈要注意此問題,而安裝完畢後最好能實際上路測試,確定沒有問題後才算完成。

▲圖/而卡鉗的種類除單活塞外,另外還有單向雙活塞、對向雙活塞與對向多活塞等設計。

另外便是煞車卡鉗轉接座的製作精度,尺寸、角度精確的轉接座應當讓分泵與碟盤完全平行,這樣分泵推動煞車皮時才能無角度偏差的施力於碟盤,作用間隙減少有利於行程的控制,如此才能擁有好的腳感,關於更多改裝多活塞卡鉗時的注意事項,文後有詳盡介紹。

煞車系統火線戰將

來令片與碟盤

雖然負責降低輪胎轉速的煞車系統總類頗多,然而真正進行磨擦作用迫使車輪停止的機件,就只有透過來令片與碟盤此二者的相對磨擦運動來達到制動效果,所以在煞車系統改裝最簡單又最快速的強化項目首重煞車皮,也就是俗稱的「來令片」。而在選購煞車皮時,除了需注重磨擦係數的高低外,其耐溫能力的高低也不能忽略,因為根據能量不滅定律,煞車皮在提供制動效果的同時,也會產生大量的熱能,且速度愈快、車重愈重的車輛會加大動能,而動能增大後制動系就必須承受、釋放更多的熱量,因此強化來令片時不但要注意磨擦係數的高低,還要注意是否有足夠的耐溫與散熱性,才能應付各種路況,避免來令片過熱。

▲圖/透過加熱、加壓等粉末冶金的製程後,就可形成圖中所示的來令片雛形,因此一旦來令片過熱,其負責聚合的樹脂便會碳化,失去聚合力量,嚴重者整塊來令片都會粉碎。

如果超過煞車皮的耐溫極限的話,會有何種後果呢?由於構成煞車皮的材料裡,有許多非金屬成分的聚合物,例如樹脂,如果過熱情況輕微的話,只會讓表面樹脂成分碳化,降低金屬磨擦材質的聚合能力,導致煞車皮磨耗速度加快,同時無法提供足夠的煞車力道,常見的制動力衰退就會產生。倘若此時沒有放慢車速,繼續提高煞車皮溫度的話,會讓內部所有樹脂失去粉末聚合力,嚴重時整塊煞車皮都會粉碎變為粉末,只留下背部鐵片,後果可是不堪設想!

接著就是扮演煞車制動力的另一個重要角色-碟盤。由於制動力是經由來令片與碟盤的「對磨效應」所產生,因此碟盤本身的硬度高低,也會影響煞車力道的大小,軟的碟盤配上高磨擦來令片,所產生的煞車效果絕對比硬碟盤配低磨擦來令片來的優異,因此最具C/P值的煞車強化方式,就是原廠碟盤配上高性能來令片,此舉雖然會縮短原廠碟盤的壽命,但所提昇的制動力效果絕對讓人感覺的出來!且原廠碟盤價格不高,非常適合預算型玩家使用。

另外,市面上常有許多打孔碟、劃線碟等強化碟盤的種類供車主選購,這些設計的目的除減少粉塵附著於碟盤表面外,增加散熱效果也是其所重視的地方,不過在購買打孔碟時,最好能選擇打孔密度不要太高的產品,且相關的製造材質也須注意,避免發生碟盤剛性不足,而出現輕微裂痕或抖動的問題。最後,許多人常會選購的加大碟部分,筆者在此也提醒大家,雖然較大的碟盤外徑,有助於制動力與散熱效果的提昇,但增加的重量卻也會造成簧下負荷變大,不只加速變慢、油耗變多,對懸吊系統的反應也會帶來不利影響,因此最好能從更換高性能來令片或金屬油管等方式先做起,到最後依然無法符合需求時再更換加大碟也不遲,且萬一要升級的話也以提昇一級為限。

市售車中等級較高的煞車系統就屬陶瓷複合煞車碟盤,其構成原理是將來令片與碟盤的角色互換,因此不只有極高的耐熱性,還能重量超輕,二片陶瓷複合碟盤等於一片鑄鐵碟盤,較相同結構設計及尺寸之標準材質碟盤足足輕了約 50%。

有些多活塞卡鉗內的活塞大小並非都相同,依據碟盤轉動方向與油壓傳導的順序,設計大小不一的活塞,更能達到夾力平均的效果。

再好的煞車系統都怕熱衰竭,因此高性能車的前保桿內,皆會設計導風管,讓車頭撞風空氣可到達前煞車系統,透過空氣循環方式將高溫帶走。

碟盤內的通風肋條的設計大約有這三種,採用旋風狀的肋條設計,若能再搭配導風管,對於碟盤的散熱效果將比其他兩款肋條設計有還得的明顯。

汽車用的浮動式碟盤,其發想原理就是來自於重機上所使用的煞車系統,可讓大直徑的碟盤,在重踩煞車時盤面可因應兩側活塞的不對稱推力,而有限度的左右偏擺,幫助兩側來令片隨時都可緊貼盤面,維持最大煞車力道,且不會發生抖動情況。

如果您經常將碟盤操成這樣的話,建議還是換一組好一點的制動系統,較能確保行車安全。
煞車系統的靈魂

煞車油

敘述完所有的煞車機件後,好像遺忘了一個看似簡單,卻是重要的液壓傳遞介質-煞車油,煞車油本身必須要有良好的流動性,才能迅速的傳遞壓力,而煞車油的選用要領在其沸點的高低。

用品質再好的煞車油,建議最好都能養成四萬公里或每年更換的習慣。

雖然DOT 5.1號的煞車油,具有較高的乾濕沸點表現,但其較強的橡膠腐蝕性與吸水性,反倒不適合一般道路車輛使用,除非您能像賽車般,每場比賽完後都進行煞車油的更換,否則還是建議大家使用DOT 4號的煞車油即可,不過記得保持平均四萬公里或每年更換的習慣,以確保油的品質。

結語:煞車系統的昇級,是要在穩定、操控與制動力間取得一平衡點,一昧的加大煞車效能,所換來得不見得是安全,有時過度靈敏且強大的制動力,在緊急狀況,無法正確掌控踩踏力道下,鎖死的煞車過程反而增添失控危險,如何取捨就待各位的智慧去判斷了。

原文轉貼自:【車訊網】最多元專業的汽車網站
文章原始連結:追求減速度 煞車系統強化報導

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更新時間:2016/06/21 17:01
本文為作者評論意見並授權刊登,不代表TVBS立場。
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作者

T超跑

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