當(dāng)時(shí)克萊斯勒成為第一家廣泛使用它們的主要制造商

誰(shuí)說(shuō)：“我不能改變物理定律!”?是的，是蒙哥馬利·斯科特(Montgomery Scott)，他在最初的《星際迷航》中扮演斯科蒂。他是對(duì)的，你不能改變物理定律。另一個(gè)不變的定律是熱力學(xué)的第一定律，該定律指出能量既不能產(chǎn)生也不能破壞。對(duì)我們來(lái)說(shuō)幸運(yùn)的是，能量的形式可以改變。為什么這很幸運(yùn)?因?yàn)橹苿?dòng)系統(tǒng)是改變能量形式的機(jī)制之一，所以我們需要它們這樣做，所以我們可以停車(chē)。

我們不需要在這里談?wù)搹?fù)雜的科學(xué)。能量有多種形式，有些形式比其他形式更明顯。例如，聲能很容易理解。電磁能也是如此，光能是它的另一個(gè)名稱。在行駛中的汽車(chē)中，還有另一種能量。動(dòng)能是運(yùn)動(dòng)的能量，為了使汽車(chē)減速，我們需要一種將其轉(zhuǎn)換為另一種能量的方法。我們可以將其轉(zhuǎn)換成熱能，而將運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換成可以消散的熱能正是制動(dòng)器的作用。

第一種制動(dòng)器將為許多人所熟悉。這種類(lèi)型的鼓式制動(dòng)器帶有擴(kuò)大的內(nèi)靴，最初是在馬拉車(chē)輛上使用的。汽車(chē)鼓式制動(dòng)器通過(guò)拉索，拉桿和操縱桿來(lái)致動(dòng)，而早期的比賽用車(chē)上裝有帶翅片的制動(dòng)鼓，并添加了翅片以鼓勵(lì)冷卻。洛克希德家族的Malcolm Loughead于1918年發(fā)明了第一批液壓操作的鼓式制動(dòng)器。

盤(pán)式制動(dòng)器最早出現(xiàn)在1890年代。第一個(gè)卡鉗式盤(pán)式制動(dòng)器于1902年由伯明翰的Frederick William Lanchester申請(qǐng)了專利。但是，盡管盤(pán)式制動(dòng)器非常高效，但起初并不需要真正的效率水平，鼓式制動(dòng)器勝出了，部分是由于它們的“自我伺服”作用。這種效果意味著需要較小的踏板壓力來(lái)操作制動(dòng)器。

盤(pán)式制動(dòng)器在1950年代成為了人們的理想選擇，當(dāng)時(shí)克萊斯勒成為第一家廣泛使用它們的主要制造商。那時(shí)的汽車(chē)足夠快且足夠重，需要盤(pán)式制動(dòng)器，而采用伺服系統(tǒng)使它們可以在合理的踏板壓力下使用。伺服器只是利用發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管內(nèi)產(chǎn)生的真空來(lái)為制動(dòng)器提供動(dòng)力。盡管制動(dòng)伺服系統(tǒng)有所改進(jìn)，但Studebaker引領(lǐng)了盤(pán)式制動(dòng)器的復(fù)興?，F(xiàn)在，盤(pán)式制動(dòng)器已成為常態(tài)。幾乎沒(méi)有車(chē)輛在前輪上使用鼓式制動(dòng)器。

那么，盤(pán)式制動(dòng)器如何工作?為了發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們必須通過(guò)觀察車(chē)輪內(nèi)部來(lái)弄臟它。車(chē)輪將安裝在輪轂上，而輪轂本身將安裝有制動(dòng)盤(pán)。輪轂，制動(dòng)盤(pán)和車(chē)輪都一起旋轉(zhuǎn)。盤(pán)片是鑄金屬外殼，制動(dòng)鉗?？ㄣQ具有一個(gè)或多個(gè)圓柱形的內(nèi)孔，每個(gè)內(nèi)孔容納一個(gè)活塞。

當(dāng)踩下制動(dòng)踏板時(shí)，液壓油將活塞推向制動(dòng)盤(pán)的表面。在活塞的開(kāi)口端和制動(dòng)盤(pán)表面之間，將帶有金屬襯里的制動(dòng)襯塊推向制動(dòng)盤(pán)。在只有一個(gè)活塞的情況下，卡鉗可以滑動(dòng)，將圓盤(pán)夾在活塞墊和另一個(gè)卡在卡鉗中的墊之間，從而使其與對(duì)面相對(duì)。

因此，盤(pán)被擠壓在兩個(gè)制動(dòng)襯塊的操作面之間。墊在擠壓旋轉(zhuǎn)盤(pán)時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生熱量。正如您可能期望的那樣，會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，僅是為了給您提供一定的量度，因此在公路車(chē)上，制動(dòng)期間制動(dòng)盤(pán)和制動(dòng)片之間的界面處的典型溫度可能達(dá)到450°C。但這就是我們想要的，熱量起源于汽車(chē)的動(dòng)能，而我們想要散發(fā)的運(yùn)動(dòng)能。

上面描述的“浮動(dòng)卡尺”足夠普遍，但它是最簡(jiǎn)單的一種制動(dòng)卡鉗。下一種秤是“固定”卡尺。它不會(huì)滑動(dòng)以使墊板抓住光盤(pán)，但具有兩個(gè)相對(duì)的活塞。當(dāng)施加液壓時(shí)，活塞彼此相向移動(dòng)，從而使制動(dòng)襯塊抓緊制動(dòng)盤(pán)。高性能和競(jìng)賽汽車(chē)可以具有兩個(gè)以上的卡鉗活塞。四缸卡鉗變得很普遍，例如在后來(lái)的美洲虎上。一些高性能的制動(dòng)系統(tǒng)具有多達(dá)八個(gè)卡鉗活塞。毫不奇怪，盤(pán)式制動(dòng)器是自動(dòng)調(diào)節(jié)的。當(dāng)釋放液壓時(shí)，液壓密封件將活塞從閥盤(pán)上拉出少量。

多年來(lái)，制動(dòng)盤(pán)的開(kāi)發(fā)也在繼續(xù)。改善制動(dòng)系統(tǒng)的理論可以追溯到過(guò)去的鰭式制動(dòng)鼓。制動(dòng)盤(pán)顯然必須具有光滑，平行的制動(dòng)表面。但是有可能增加制動(dòng)盤(pán)的表面積，就像鰭片增加了制動(dòng)鼓的表面面積一樣。通過(guò)使光盤(pán)具有兩層皮膚，并用肋將其兩個(gè)元素分開(kāi)，可以有效地將鰭片放在兩個(gè)暹羅光盤(pán)之間。這就是為什么如今很多汽車(chē)都裝有此類(lèi)物品(稱為通風(fēng)盤(pán))的原因。

還有另一種增加光盤(pán)表面積的方法，使它能夠更好地散發(fā)熱量。仔細(xì)看一輛高性能汽車(chē)，您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)其制動(dòng)盤(pán)上有孔。這也可以作為對(duì)現(xiàn)有常規(guī)光盤(pán)的修改，并且可以使用。不利的一面是，有時(shí)，鉆孔的圓盤(pán)可能會(huì)因破裂而易于過(guò)早損壞。

我們可以走得更遠(yuǎn)嗎?是的，制動(dòng)器制造商已經(jīng)做到了。制動(dòng)盤(pán)由鑄鐵制成。賽車(chē)需要一種更好的光盤(pán)材料，他們發(fā)現(xiàn)了一種。鑄鐵盤(pán)的一個(gè)問(wèn)題是，它們的溫度可能會(huì)升高到足以導(dǎo)致卡鉗活塞后面的液壓制動(dòng)液沸騰的溫度。這意味著制動(dòng)器突然變得效率低下，出現(xiàn)了一種稱為制動(dòng)器衰減的現(xiàn)象。

賽車(chē)運(yùn)動(dòng)的耐力發(fā)現(xiàn)，碳陶瓷制動(dòng)盤(pán)具有足夠的熱效率，可以完全防止制動(dòng)衰減。實(shí)際上，碳陶瓷光盤(pán)可以避免極端溫度和天氣的影響，并且比傳統(tǒng)光盤(pán)更輕，更堅(jiān)固。這種光盤(pán)可以在許多軌道車(chē)上找到，并出現(xiàn)在某些高性能車(chē)上。但是，重量輕和使用壽命長(zhǎng)意味著價(jià)格昂貴。當(dāng)提供這樣的制動(dòng)器作為選裝件時(shí)，價(jià)格不低于6,000英鎊并不為人知。

如您所見(jiàn)，制動(dòng)器已經(jīng)發(fā)展了多年，但其工作原理保持不變。有終極藥嗎?當(dāng)前，一級(jí)方程式賽車(chē)使用碳-碳制動(dòng)盤(pán)。由于某種原因，它們僅在F1賽車(chē)上使用。哪一個(gè) 它們開(kāi)始在約400°C時(shí)變得有效，比公路汽車(chē)制動(dòng)器朝其溫度范圍上限移動(dòng)的溫度低50°C。在極端制動(dòng)下，碳-碳纖維盤(pán)可能會(huì)達(dá)到1200°C。在實(shí)踐中，不能期望公路汽車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)在使用中甚至?xí)_(dá)到這樣的工作溫度。但是，沒(méi)有公路汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)能夠在幾秒鐘內(nèi)將汽車(chē)速度降低五倍。