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

誰說：“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。他是對的，你不能改變物理定律。另一個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。對我們來說幸運(yùn)的是，能量的形式可以改變。為什么這很幸運(yùn)?因?yàn)橹苿酉到y(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。

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，光能是它的另一個名稱。在行駛中的汽車中，還有另一種能量。動能是運(yùn)動的能量，為了使汽車減速，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)動的能量轉(zhuǎn)換成可以消散的熱能正是制動器的作用。

第一種制動器將為許多人所熟悉。這種類型的鼓式制動器帶有擴(kuò)大的內(nèi)靴，最初是在馬拉車輛上使用的。汽車鼓式制動器通過拉索，拉桿和操縱桿來致動，而早期的比賽用車上裝有帶翅片的制動鼓，并添加了翅片以鼓勵冷卻。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器。

盤式制動器最早出現(xiàn)在1890年代。第一個卡鉗式盤式制動器于1902年由伯明翰的Frederick William Lanchester申請了專利。但是，盡管盤式制動器非常高效，但起初并不需要真正的效率水平，鼓式制動器勝出了，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操作制動器。

盤式制動器在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)的汽車足夠快且足夠重，需要盤式制動器，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)動機(jī)進(jìn)氣歧管內(nèi)產(chǎn)生的真空來為制動器提供動力。盡管制動伺服系統(tǒng)有所改進(jìn)，但Studebaker引領(lǐng)了盤式制動器的復(fù)興。現(xiàn)在，盤式制動器已成為常態(tài)。幾乎沒有車輛在前輪上使用鼓式制動器。

那么，盤式制動器如何工作?為了發(fā)現(xiàn)這一點(diǎn)，我們必須通過觀察車輪內(nèi)部來弄臟它。車輪將安裝在輪轂上，而輪轂本身將安裝有制動盤。輪轂，制動盤和車輪都一起旋轉(zhuǎn)。盤片是鑄金屬外殼，制動鉗?？ㄣQ具有一個或多個圓柱形的內(nèi)孔，每個內(nèi)孔容納一個活塞。

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

因此，盤被擠壓在兩個制動襯塊的操作面之間。墊在擠壓旋轉(zhuǎn)盤時(shí)會產(chǎn)生摩擦，進(jìn)而產(chǎn)生熱量。正如您可能期望的那樣，會產(chǎn)生大量的熱量，僅是為了給您提供一定的量度，因此在公路車上，制動期間制動盤和制動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，熱量起源于汽車的動能，而我們想要散發(fā)的運(yùn)動能。

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

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

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

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

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

如您所見，制動器已經(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，一級方程式賽車使用碳-碳制動盤。由于某種原因，它們僅在F1賽車上使用。哪一個 它們開始在約400°C時(shí)變得有效，比公路汽車制動器朝其溫度范圍上限移動的溫度低50°C。在極端制動下，碳-碳纖維盤可能會達(dá)到1200°C。在實(shí)踐中，不能期望公路汽車的制動系統(tǒng)在使用中甚至?xí)_(dá)到這樣的工作溫度。但是，沒有公路汽車制動系統(tǒng)能夠在幾秒鐘內(nèi)將汽車速度降低五倍。