关于刹车,你不知道的一些事情

中国第一时间 2020-02-24

今天是汽车制动系统的科普。

对于汽车制动,以盘式刹车为例,很多人只是知道踩下刹车踏板之后,刹车卡钳会压紧刹车盘,进而使车轮停止转动。而车轮停止之后,车轮和路面会有相对滑动,然后车辆在摩擦力的作用下停止。


关于刹车,你不知道的一些事情



但对于制动系统如何运作,或者说个中的原理,其实并不是很清楚,所以打算跟大家简单聊聊这里面的门道。

帕斯卡定律

我们能够相对轻松的让汽车产生巨大的制动力,这还得感谢帕斯卡老爷子。因为他发现了一个超牛逼的定律——作用于密闭容器内不可压缩的流体的压力,会大小不变的由流体传到容器各个部分。

也就是说,如果在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强,必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。


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这个概念很抽象,我画一个图给大家讲解一下。

下图是一个连通的,带有两个活塞的密闭容器,里面充满了不可压缩的油液。其中F1是左侧活塞的压力,F2是右侧活塞的推力;A1、A2是两边活塞的面积;P1、P2是两边的压强。


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根据定律,可以得知两边的压强相同(P1=P2),也就是(F1/A1)=(F2/A2)。因为A1小于A2,假设A2的面积是A1面积的5倍,那么换算过来就是F2=5倍的F1。

换而言之,如果在左侧施加一个较小的力,右侧就能得到一个较大的力。

用人话讲就是有点类似于“隔山打牛”,第一个人(刹车踏板)施加很小的力,传到最后一个人(刹车卡钳)可以爆发出很强的力。


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以上就是制动系统的基本应用原理。

省力神器

不过即便如此,如果想产生很大的制动力,往往我们还是要使用很大的力量去踩刹车踏板才行,比较累人。

于是,聪明的工程师就想到了一个办法——在刹车踏板和制动总缸中加入一个刹车助力器,来减轻我们脚的辛苦。


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目前市场上,刹车助力器主要是利用发动机制造的真空来辅助刹车。

这套连招的具体操作是——踩下刹车踏板时,气门推杆就会打开内部阀门,这时空气就会通过空滤流进膜片的前气室。又因为后气室会被发动机抽成真空,前气室的空气就会产生压力推动膜片,从而进一步推动液压推杆对制动主缸施加压力。


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噢!感谢伟大的工程师。

制动系统大乘期高手

于是,在刹车踏板和刹车助力器的共同努力下,所产生的压力就来到了制动主缸。可以说,这个部件是整个制动系统最为重要的部件之一,类似于一个修仙门派中的大乘期高手。

这位高手的内功心法(零部件)主要由2个油液输入端,2个油液补偿端,2个活塞,2个复位弹簧,以及4个活塞密封环组成,然后上面再挂了一个刹车油罐(大致如下图)。


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而这套功法的运行机制在于——当你踩下刹车踏板的时候,推杆会推动主第一活塞将第一个补偿口关闭,于是第一个液缸就能产生压力来推动第二个液缸。紧接着第二个补偿口也被关闭,于是两个活塞就会把油液推向制动卡钳。


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另外这位高手也已经想好了,自己受伤时如何修炼的办法。

如果自己的经脉堵塞了,比如二号活塞无法建立压力,那么一号活塞也能在更长的行程建立压力。再比如一号活塞失效了,其末端的推杆还是会去推动二号活塞来建立压力,只不过因为行程长缘故,要更加用力的踩刹车踏板。

这其实也就意味着,即使发动机熄火或者真空助力失灵,整个制动系统是不受影响的,只是需要用更大的力来踩刹车踏板。所以当大家碰到这种情况时不要慌张,多尝试几次大力制动,激活车辆的制动性能。

千万别放弃刹车。

最后就是刹车卡钳了,一开始盘式刹车用的都是定钳盘式制动器,但因为缺点很多就逐渐的改为了浮钳盘式制动器(可以相对制动盘轴向滑动或摆动)。


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其主要就是利用刹车油液来产生推力,以及通过相互作用力来夹紧制动盘,在制动盘上产生与运动相反的制动力矩,促使汽车制动。

以上,从刹车踏板-刹车助力器-制动主缸-刹车卡钳,就是汽车制动系统主要的一个运行流程。

感谢伟大的工程师。