制动有学问!不同形式制动卡钳对比

制动有学问!不同形式制动卡钳对比

制动系统是关系驾驶者人身安全的至关重要的部件,一再强调之下,很多驾驶者都开始意识到提升制动系统的重要性,于是就会去选择更换一套制动力更强的制动系统。但是慢慢地,车主们都出现了一个误区,就是不论什么,更换一些大型的刹车钳就绝对是好事,不论车辆马力、重量是多少,反正更换一套大型的制动系统准没错。但事实上是不是这样呢?更换一套大型制动系统确实是可以加强了制动系统,但问题是,如果车子的马力不大,而且重量也不大的话,那如此真能全数发挥这套制动系统的全部实力吗?答案绝对是否定的,既然大家都烦这些事儿。

制动卡钳本体通常以铸造和锻造两种工艺进行制作,它和市面上的铸造、锻造轮圈有着相同的“道理”,简单来说,采用锻造工艺的卡钳本体的力学强度要比铸造的高,而铸造工艺的产品售价相对较低,这和制造成本有莫大的关系,生产铸造技术卡钳本体最重要的是通过铸模来辅助,将室温中为液态但不久后将固化的物质倒入特定形状的铸模待其凝固成形的加工成型方式,最后去除金属毛刺、披缝等物质,便完成一个卡钳本体的制作,一个形状的模具能实现大量生产的可能。

师傅告诉我们,从市场角度来讲,这两种不同性质的卡钳本体是为不同消费层面的人群提供多样的选择性,而针对卡钳的功能性范畴,他表示,锻造卡钳本体更加适合一些操控玩家(或在赛道)的竞技需求,因为锻造在强度方面有很大的优势,由于锻造的卡钳它的分子排列要比普通的铸造卡钳要好,因此散热性能比铸造卡钳本体好上几倍,而且卡钳的总体重量控制得相当不错,有效减少悬挂上的质量,这还得归功于锻造工艺制作的优良材料,例如常见的2024铝合金、6061铝合金、7075铝合金以及航太极的高刚性铝合金等材料制作卡钳本体,因而不同的材料分别具有不同的物理特性,为了得到最好的抗疲劳强度以及轻量化,不同的铝合金材料所使用的加工技术不尽相同,例如高压冷锻、4千吨的高压锻造,甚至是“高周波热锻”等手法,最后,经过CNC切削完成本体。总的来说,锻造卡钳产品拥有优良的性能,而且能针对冷门车型进行量产,铸造卡钳产品则性价比突出,也能满足日常街道使用。

图:AP Racing的CP9040和CP7040卡钳本体对比,先考考大家,哪款卡钳采用锻造材料,哪款采用铸造材料?

图:CP7040(上)采用铸造形式制作,而CP9040(下)则采用锻造形式制作,但是他们的重量是没有变的,均为3.7kg,同质量对比,当然是CP9040的强度较大。

图:Brembo GT Racing系列的卡钳均采用单片锻造形式制作,而且由于是可以应对赛事,所以卡钳的刚性、散热能力等等都进行过强化,所以它的价钱也较一般的Brembo GT系列高出不少,售价高达8万元。

图:从背部可以看出,Brembo GT Racing进行了多项偷轻处理,为竞技车辆减少脚下负担。

简单了解卡钳本体的不同材料制作手法,它们各自还分为一体式和分体式两种,常见的锻造一体式和分体式,而铸造卡钳本体也有一体式和分体式两种工艺。说到这里,师傅接着告诉我们,在市面上所见到的卡钳本体的产品有四种形式,但一体式的铸造卡钳本体的能见度相对较少,这是为什么呢?他表示,主要的原因是制作的难度要高于一体式锻造卡钳工艺,分体式卡钳顾名思义就是卡钳本体分为两个部分进行铸造(或者锻造),然后用螺栓将它们“合二为一”。卡钳本体就类似于立体“U”型的形状,师傅说:“大家试想一下,将流动的液态金属倒入“U”型的模具里,被填满的U型又得重新进行加工,最终还不是增加了制作的难度,而且大家需要明白,卡钳本体并非制动系统中的‘鲍鱼壳’,它是制动活塞和制动液的承载体,制作的时候要考虑到活塞的精确布局,况且厂商愿意花高成本完成这样的卡钳本体制作,卡钳本体的强度也不见得比分体式铸造卡钳要好”。

而常见的分体式铸造卡钳本体的能见度就相当高了,像AP Racing品牌的非竞技系列制动套件中的卡钳全部是分体式铸造的工艺制作,而且更有数据对比分析,其制作的分体式铸造卡钳本体的强度和某些品牌的一体式锻造卡钳本体“有得一拼”,而从外形上判定一款好的分体式卡钳本体,先是观察两块卡钳的的结合度是否一致,如果两块卡钳结合得不平整,则说明分离式卡钳的模具数据不精确,从这一点说明厂商的开发实力是否“稍欠火候”。用螺栓将它们“合二为一”,这些都不是山寨出来的技术,两面分体的大小和螺孔位置都需要超精准的数据支持,为了达到力平衡、摩擦片不易侧倾等要求,从而保证稳定输出制动力矩。

而采用了一体式锻造设计,除了卡钳本体拥有更佳的力学强度,满足更大的制动力之外,在高温环境下工作时,性能稳定性也能得到很好的保障,特别是制动力和耐热性能方面,这也是为什么竞技型的制动产品会采用该项工艺了,但是由于生产工艺较分体式卡钳复杂,一体式锻造也对制造工艺的要求高,制造成本也相对于分体式锻造的同类产品要高。而无论分体式铸造卡钳,还是分体式锻造卡钳,它们较一体式锻造卡钳有很大的成本优势,而优秀的分体式卡钳本体,足以面对日常街道的行驶制动需求。

图:CP9040的卡钳本体采用分体式铸造设计。

图:从CP9040的卡钳“背脊线”可以看出,该卡钳本体采用分体式设计。

图:Nashin的制动套件,其中卡钳本体由一体式锻造而来。

图:单体式卡钳的优点在于其整体刚性较好,例如在卡钳中间部分,卡钳活塞向内推会令卡钳向外张,这时中间的一体式加强结构能有效提升刚性。

图:CNC加工的刀槽清晰可见,CNC加工的优势是可以切割出较为复杂形状,能令卡钳达到更极致的轻量化效果。

图:Endless六活塞刹车卡钳由锻造材料加以CNC精加工而成,刚性得到保证,而且外观设计也相当出色。

图:Endless分体式锻造卡钳的上方有H形桥柱加固,增加力学强度。

大家都知道,目前市面上销售的大多数乘用车的制动系统配备的是浮动式卡钳(单活塞单向浮动卡钳),也有双活塞浮动式刹车卡钳(双活塞单向浮动卡钳),但比较少见。浮动式卡钳是利用销轴和螺栓上作少量的轴向位移形成浮动制动效果,这主要应用在低端碟刹产品上,浮动卡钳一般仅一侧有制动活塞(单个活塞),当制动摩擦片接触到制动盘时卡钳在其反作用力下移动,这样另一侧的制动摩擦片也能成为夹持制动盘的状态,让另外一边的刹车皮也与制动碟接触,当两块刹车皮都与制动碟接触时就能发挥100%的制动力效果。

而对向式制动卡钳(一般对向式卡钳都采用固定式设计)就是一些高性能车型上所装配,对向双活塞或者多活塞的制动卡钳,这些对向活塞的卡钳它的本体是固定的,制动液会通过卡钳上的管路分配给两边的活塞,同时对推动刹车皮与刹车碟盘接触,起到制动效果。活塞总数量一般在两个或两个以上(活塞总数量多为偶数),多用于动力较强的性能车或改装车。例如4活塞对向卡钳就是卡钳内部两侧各有两个活塞,6活塞则是内部两侧各有3个活塞,依此类推。而活塞排列的方式也是一门学问。但知道这些还不够,师傅还说:“关乎到碟片磨擦时刹车皮的受力方向不同而有所改变,以六活塞卡钳为例,有的产品六颗活塞一样大,有的是大、中、小排列,有的是大、小、中排列,有的却是小、大、小排列,目的就是让制动的力道与刹车皮的磨耗更为平均,制动性更佳,但最常见莫过于大、中、小的活塞排列了,大小不一的活塞在制动的时候能达到很好的制动线性效果,减小制动突兀感,大脚制动时,却随即奉上强横制动力度使对应车辆应声而止。但需要大家注意的是,活塞数量并不是越多就越好,虽然理论上是对的,越多活塞就产生越大制动力,但你得考虑制动总泵的排出量是否匹配,否则再多活塞也是空谈,就算制动总泵的排出量不成问题,过强的制动力只会容易令车轮抱死,再多的ABS、EBD,恐怕作用也不大”。

听完师傅的这番话,相信这页“单活塞与多活塞”介绍已经不用小编多费口舌了,这时,师傅意犹未尽,再为大家补充了一句:改装多活塞卡钳时,应注意与总泵的搭配,同时,卡钳的桥码也必须提出相当高的要求,做工精良的桥码让活塞与碟片完全平行,这样活塞推动刹车皮片时才能有完全垂直而无角度偏差的施力,让刹车力道的损失达到最小,而作动间隙的减少有利于控制制动的行程,这样才能拥有良好的刹车脚感。

图:TAROX出品的16活塞制动卡钳,要使用四块配合对应的四块刹车皮工作,每块刹车皮由四个“小-中-小-中”排列的制动活塞进行控制。

图:由Evolve打造的507匹Volvo C30使用的12活塞制动卡钳(已拆解),其制动力相当惊人。

图:TAROX喜欢出品多活塞制动系统,由此可见多活塞的地位,图为TAROX的12活塞制动卡钳。

图:ENDLESS出品的12活塞制动卡钳,卡钳外壳对应的“圆形”便是该卡钳的排列顺序,其提供超强制动力的同时,还能在大力制动时的减少“突忽感”。

图:这款K-Sport虽然为八活塞设计,但活塞尺寸较小,因此给刹车总泵带来的压力相对不那么高,但是为了能够更好的发挥出刹车的制动效果,建议对刹车总泵也做相应的升级。尺寸渐进的活塞能够带来较线性的制动感受。

图:三个活塞的尺寸分别为38.1mm,31mm和27mm,以“大-中-小”方式排列。

图:三对活塞不等直径,其中大的为34mm,小的为28mm,以“大-小-大”排列。

图:卡钳活塞设有散热孔垫,并能更有效散热,但严格来说它不属于活塞的一部分。

而谈到“小活塞与大活塞”的话题,师傅娓娓道来,他说:理论上,可以认为卡钳的活塞数量越多刹车片施加到制动碟上的力量分配越均匀,但其所产生的制动力未必越大,除了制动总泵的排出量需要考虑之外,还取决于活塞的总面积大小。一般来说随着活塞数量的增多,制动力越大,卡钳的尺寸也越大,所匹配的制动碟直径也相应增大。当然活塞越多,施加在刹车皮上的压力和产生的温度就越均匀,还可增加活塞的总面积。增大活塞面积有什么好处?因为刹车油的管道可承受的压强有限,加大活塞面积就能提高刹车皮对刹车碟的极限压力了。不过换用多活塞的卡钳后,要达到相同的刹车压力就可能需要更大的踏板行程,也就是说要踩得更深。

图:活塞方面,两套卡钳的活塞是直径是一样的,但是从设计上看,AP Racing为CP9040(下图)重新设计了活塞以及油封。

图:CP9040重新设计了活塞以及油封。

通过简单的对比,大家应该知道卡钳的“五花八门”技术,其实纵观国内改装环境,老实讲,制动卡钳并不像某些人眼里的非法改装吧?如果一定要给他戴上莫有的罪名,我倒是觉得某些品牌的“鲍鱼壳”就一定不是什么安全部件了。“鲍鱼壳套在原厂的制动卡钳上面,的确能满足自己的虚荣心理,但绝对不会为安全加分,极有可能在某种制动状态下,出现制动系统的热衰退现象,到那个时候就欲哭无泪了”,师傅最后总结到,他从卡钳本体的制作材料、形式、单多、小大的讲解,为无敌的广大读者上了一堂别开生面的课程,内容通俗易懂,让人收获甚多。而已经“词穷”的小编,最后能说的只有一些建议了,为提高行车安全性能,升级制动系统固然是好事,而升级的制动品牌一定要在正规的渠道购买才能放心,要不然,你还是买了一个高价“鲍鱼壳”而已,我们不想看到因为“改装”这个词而出现不愉快的事情,因为我们始终相信,改装,不单单只是一个巨大的个性化市场,而改装的前提,是建立在“安全”一词上,否知一切都免谈。最后,大家以热烈的掌声送给老师。

图:BF7卡钳采用了最新的电镀涂装,效果很细腻。