Know-How 系列 | 汽車制動系統順暢運行的秘訣

汽車制動系統究竟是如何工作的？

這道問題乍一看，似乎很簡單：制動片壓在制動盤上，產生摩擦，車輛減速--這就是盤式制動器的基本原理。但實際上，汽車制動系統包含了大量的專業技術，能否了解并掌握它們，也是確保系統順暢、高效運行的關鍵。在本篇文章中，埃馬克將通過 5 組問答為您進行詳細講解。

1. 汽車制動系統的詳細特征是什么？

盤式制動器，自20世紀60年代起就開始在汽車上得到使用。與鼓式制動器相比，盤式制動器在連續負荷下更加穩定。該系統由液壓系統控制：當駕駛員踩下制動踏板時，液壓缸會將制動液分別輸送到兩個壓力回路中，制動盤上的活塞被激活并壓縮制動片，這樣整個系統就不會在發生嚴重損壞時立即失靈。

汽車通常有兩個壓力回路，以便在局部損壞時整個系統不會失靈。

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

有趣的是，這個看似簡單的系統的進一步發展是復雜的。由于制動盤和制動片之間的相互作用對物理細節的要求很高，因此制動器作為一個安全關鍵部件，需要經過大量的設計、測試和審批程序。專家們稱制動器的制動盤和制動片是有兩個 "摩擦伙伴"，這也表明這兩個部件都因不斷摩擦而磨損。順便提一下，最大制動力是由車輪的所謂靜摩擦力決定的，而不是由制動器決定的。

2. 是誰發明了汽車制動系統？

英國人弗雷德里克-蘭徹斯特（Frederick W. Lanchester）被認為是乘用車盤式制動器的發明者。他于1902年申請了專利，從1905年起，他的技術（仍為純機械技術）被安裝在汽車上。第一個液壓制動系統則由美國人 Malcolm Loughead 開發，他于1917年申請了專利。另一項重大進步是德國工程師赫爾曼-克勞（Herman Klaue）于1940年發明了制動盤硬涂層，包括自強化制動系統。歐洲第一輛所有車輪均采用盤式制動器的量產汽車是奧斯汀-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. 制動系統是如何變化的？

歐盟計劃中的歐 7 標準是制動系統改變的開始。該標準不僅規定了內燃機的排放，還首次規定了制動器和輪胎的磨損。因此，汽車將被視為一個整體，制動系統的微粒排放必須大大減少。

目前，根據車型的不同，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）。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，因為它們之間的相互作用會產生微粒物質。研究的重點是對傳統制動盤進行涂層處理，使其幾乎不再出現腐蝕、磨損和微塵。

4. 電動汽車能發揮什么作用？

在電動汽車中，制動器的使用頻率較低，因為在電機恢復過程中會產生足夠的制動效果，而未使用的制動盤有可能因此生銹，帶來安全隱患。值得注意的是，TüV 在2023年的一份報告中曾列出了電動汽車制動器的缺陷，其制動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，并建議電動汽車駕駛員應定期加大剎車力度，以防止制動盤生銹。

5. 這一切對生產意味著什么？

對制動盤進行涂層以減少磨損并不是一個新的想法。然而，迄今為止，這一技術一直存在著很多問題，如高昂的生產成本、復雜的準備工作，破壞性的涂層厚度等等。在這種情況下，埃馬克與 HPL 技術公司合作，為制動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，材料粉末會被噴送至激光束的焦點處，而后在空氣中熔化，并撞擊同樣已熔化的制動盤表面，以達到較高的涂覆面積（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