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今天為大家系統的講解一下剎車系統以及剎車系統的工作原理，作為與人身安全息息相關的重要部件，我們不能僅僅了解部件的品牌，更要知道其中的工作原理，這樣才能有目標的去選擇合適自己的改件！

在不斷追求動力提升的當下，對于剎車系統的強化也是相對重要的課題，加速越快的車，減速也需越凌厲，如此才能確保人車高速行駛時的安全，而該如何強化剎車系統，以及該如何正確選擇好的剎車卡鉗，本單元將分成兩塊為大家介紹：


1.生命安全不能重來

2.剎車系統強化概論


相對于動力提升步驟錯誤所造成的問題，剎車系統升級的正確與否，背后所蘊含風險須以更嚴肅的態度面對，不正確的剎車改裝將讓人車隨時暴露在危險之中，如何正確改裝剎車將是每個改裝車迷們都需面對的事情，因為動力改裝與剎車提升是一起進行的。


最值得投資的改裝——恰到好處的剎車


改裝車輛的目的多半是為了獲得更強勁的動力，然而擁有優勢的馬力輸出，與動輒超過200km/h的速度表現，在動靜皆宜的要求下，一套好的剎車系統遠比馬力提升來得重要，基于安全性的考慮，剎車系統的改良、升級或改裝，是最值得投資的改裝項目之一。



這張是汽車制動系統的配置圖，不過省略了ABS系統。


大家不知有沒有想過：為何單靠一只腳的力量，就能將上噸重的車輛停下來呢？這須從帕斯卡液壓原理來說起。根據該原理所闡述的意義為：相同液體壓力作用在不同面積下，總作用力與面積大小成正比，但與推動的距離成反比。舉個例子：假如剎車總泵活塞的面積為1cm2，卡鉗分泵的面積為3cm2，如果在總泵上施以10公斤的力量，傳遞到分泵就有30公斤的力量，但分泵卻只能移動總泵1/3的距離，所以卡鉗的活塞面積越大或者數量越多，夾力就會跟著增大，但相對剎車踏板的踩踏深度也會因此而加深，而此原理也深深影響到升級多活塞卡鉗時的注意事項，這點容后再述。


知道剎車系統的原理后，接下來是剎車系統的工作順序：踩下剎車踏板、真空助力器(AIR TANK)、剎車總泵、車身管路(包含固定鋼管及可動橡皮軟管)、剎車分泵、剎車片、剎車碟盤，前述的各個部件中，每一個環節都會因為尺寸大小的改變，而讓剎車系統更顯精良，在此筆者將敘述各個部件改裝的優缺點及應注意事項：




節省腳力的好幫手——真空助力器


現代車輛的設計趨向人性化的訴求，就是駕駛者能夠在舒適的條件下輕松地操控車輛，因此剎車真空助力器（泵）應運而生。它利用圓形的活塞筒分隔左、右兩端，一端通大氣壓力，一端連接引擎進氣歧管，當駕駛者踩下剎車踏板時，開始移動助力器中央連桿，使得助力器中的閥門工作造成真空的吸取，而大氣壓力自然推動中央膜片，產生強大的位移作用力推動剎車總泵，使駕駛者只需要用極小的力量就可以驅動剎車系統。因此真空助力器直徑越大或雙層的設計將會有更大的輔助力。



圖示為總泵內油道的設計，可以清楚看到內部采用雙重活塞與前后剎車油路分開的設計，目的在確保其中一方一定能提供制動力，而不會因油管或活塞故障而喪失剎車效果。


而真空助力器也因為利用引擎真空吸力來操作，如果車輛改裝高角度凸輪軸或渦輪增壓系統，此時將會改變引擎真空的吸力，雖然有單向閥維持住真空，但全油門后瞬間踩踏剎車幾次，確實容易發生忽高忽低忽輕忽重的腳感，所以賽車在大場地或高速賽道時，為了求精淮的操控大多會把真空助力器拆除，以利于車手控制剎車總泵。不過現在已有廠商開發出電子式真空泵，可補足渦輪車所不足的真空量，且一旦車輛行駛中熄火也不用擔心剎車踏板會越踩越硬，乃至于沒有剎車力道。（許多高級房車原廠便有該項配備）


剎車總泵是剎車系統中油壓建立的重要部件，就能性而言，它占相當重要的角色。但也因為總泵的重要，在制造上品質均會嚴格要求，所以故障機率相對降低，頂多只會因年久老化而漏油。如果需要改裝剎車總泵，大多也因為后鼓式剎車改為碟式，或改了多活塞卡鉗，使得剎車踏板距離變長，才需要加大總泵活塞尺寸，如果單純加大總泵活塞尺寸，將會有踏板作用行程變短，但「剎車力道變弱」的反效果。



原廠剎車油管為橡膠制成，且牢牢固定于懸掛系統上，并保有一定的自由長度，因此一旦更換金屬油管時，也需注意到這些細節是否做到


液體壓力的傳輸者——剎車油管


剎車總泵的作用力要到達各個剎車分泵必需利用剎車油作為媒介，沿著車身的管路將壓力分送到位于輪胎的前后左右四個分泵上。


剎車油管基本上在車身上的部份都是固定的，并不需要作特別的升級，唯有在車身連接四輪分泵的部分因為懸掛系統要上下運作，故需要利用橡膠制成的耐高壓軟管來傳輸壓力，但橡膠制品承受極度高壓（約2000～5000psi）會有膨脹現象，讓剎車腳感不扎實且力量傳輸會有秒差產生，不利于系統工作，故有金屬網包裹的金屬軟管，能耐高壓不膨脹變形，此即為剎車軟管升級。


不過由于金屬油管相較于原廠橡膠管而言，在韌性與可繞性較差，安裝時可要注意技師有無保持整條金屬管的自然順向性，也就是不可讓金屬油管表面處于旋轉緊繃的狀態，會導致其表面失去彈性，摸起來硬梆梆的，一旦裝在上下移動不斷的避震器旁，很容易使油管破裂漏油，后果同樣不堪設想！另外，固定方式能以專用支架處理，如此才能避免磨擦而破損漏油。



圖上所示為單活塞卡鉗與多活塞卡鉗的工作圖，可清楚看到單活塞卡鉗要讓兩邊剎車片都產生夾力是需透過反作用力來達成，而多活塞卡鉗則是主動推擠兩側活塞，因此后者有更快的剎車反應、更平均的夾力與更大面積的作用力。


最基層作業員——剎車分泵（卡鉗）


施力在剎車片迫使碟盤停止的部件是剎車分泵，改變剎車分泵的活塞面積才能有效的增加作用力，所以只要增加分泵的直徑大小即可達到提高制動力的目的，而這也是前文提到的帕斯卡原理的實踐。


就單活塞卡鉗與多活塞卡鉗兩者來比較，單活塞卡鉗上會有剩下無法填滿的無用面積，為了求得卡鉗本體的體積縮減、提高活塞面積的量，因此才會有多活塞卡鉗的出現。此外，這種屬于固定式的對向多活塞夾鉗，除具有總體剛性好、夾力強、力量平均與反應迅速的優點外，采用鋁合金材質制造而成的本體，本身也能提供優于原廠鑄鐵材質的輕量化與散熱效果，可有效減少大尺寸制動系統的重量，并降低剎車油的工作溫度，剎車系統自然能提供較為穩定的制動效果，因此才會有這么多性能車配置多活塞卡鉗。



多活塞卡鉗的優勢在于提供平均的剎車片推擠力量，因此剎車片可使用面積較大的設計，不過只要設計得好，單活塞卡鉗也能提供足夠的制動力，例如舊款的BMW M-Power上的剎車系統。


當升級到多活塞分泵時就有很多細節需要注意了，首先是總泵搭配問題，由于換裝多活塞卡鉗后的分泵活塞面積增加，會使得總泵活塞每次踩踏時，所需泵出的剎車油量跟著提高，踩踏行程也會變長，此時如果卡鉗一下子升級太大，導致剎車踏板作用點過低的話，不只會因腳感模糊而有敏感、容易鎖死，而使剎車系統失去線性化的反應外，剎車反應時間的延后對生命安全更是帶來非常不利的影響，因此換裝多活塞卡鉗時，能同時得知增加的剎車油量，并測量改變后的剎車作用點，一旦發現過低的話，或許可使用同廠但級別更高車型的原廠剎車總泵，來解決問題也說不定。



多數性能車款都會選擇多活塞卡鉗，來提供更強勁的剎車力道與反應，且對應的碟盤直徑越大，所需的活塞數量就越多。


其次，換裝多活塞卡鉗時，也要記得請將剎車油內部的空氣放干凈，由于該部品內部油道較為復雜，因此排放空氣的程序相對麻煩，共有內外兩個放空氣螺絲，記得兩顆螺絲都要朝上，且兩者皆須松開放空氣，且越多活塞的卡鉗，越要注意此問題，而安裝完畢后能實際上路測試，確定沒有問題后才算完成。



而卡鉗的種類除單活塞外，另外還有單向雙活塞、對向雙活塞與對向多活塞等設計。


另外便是剎車卡鉗轉接座的制作精度，尺寸、角度精確的轉接座應當讓分泵與碟盤完全平行，這樣分泵推動剎車片時才能無角度偏差的施力于碟盤，作用間隙減少有利于行程的控制，如此才能擁有好的腳感，關于更多改裝多活塞卡鉗時的注意事項，文后有詳盡介紹。




剎車系統火線戰將——剎車片與碟盤


雖然負責降低輪胎轉速的剎車系統總類頗多，然而真正進行磨擦作用迫使車輪停止的部件，就只有剎車片與碟盤此二者的相對運動來達到制動效果，所以在剎車系統改裝最簡單又最快速的強化項目首重剎車片。而在選購剎車片時，除了需注重磨擦系數的高低外，其耐溫能力的高低也不能忽略，因為根據能量守恒定律，剎車片在提供制動效果的同時，也會產生大量的熱能，且速度越快、車重越重的車輛會加大動能，而動能增大后制動系就必須承受、釋放更多的熱量，因此強化剎車片時不但要注意磨擦系數的高低，還要注意是否有足夠的耐溫與散熱性，才能應付各種路況，避免剎車片過熱。



透過加熱、加壓等粉末冶金的制程后，就可形成圖中所示的剎車片雛形，因此一旦剎車片過熱，其負責聚合的樹脂便會碳化，失去聚合力量，嚴重者整塊剎車片都會粉碎。


如果超過剎車片的耐溫極限的話，會有什么后果呢？由于構成剎車片的材料里，有許多非金屬成分的聚合物，例如樹脂，如果過熱情況輕微的話，只會讓表面樹脂成分碳化，降低金屬磨擦材質的聚合能力，導致剎車片磨耗速度加快，同時無法提供足夠的剎車力度，常見的制動力衰退就會產生。倘若此時沒有放慢車速，繼續提高剎車片溫度的話，會讓內部所有樹脂失去粉末聚合力，嚴重時整塊剎車片都會粉碎變為粉末，只留下背部鐵片，后果可是不堪設想！




接著就是扮演剎車制動力的另一個重要角色－碟盤。由于制動力是經由剎車片與碟盤的「對磨效應」所產生，因此碟盤本身的硬度高低，也會影響剎車力道的大小，軟的碟盤配上高磨擦剎車片，所產生的剎車效果比硬盤配低磨擦剎車片更加優異，因此性價比的剎車強化方式，就是原廠碟盤配上高性能剎車片，此舉雖然會縮短原廠碟盤的壽命，但所提升的制動力效果讓人感覺的出來！且原廠碟盤價格不高，非常適合預算有限的玩家使用。




另外，市面上常有許多打孔碟、劃線碟等強化碟盤的種類供車主選購，這些設計的目的除減少粉塵附著于碟盤表面外，增加散熱效果也是其所重視的地方，不過在購買打孔碟時，能選擇打孔密度不要太高的產品，且相關的制造材質也須注意，避免發生碟盤剛性不足，而出現輕微裂痕或抖動的問題。最后，許多人常會選購的加大碟，筆者在此也提醒大家，雖然較大的碟盤外徑，有助于制動力與散熱效果的提升，但增加的重量卻也會造成簧下負荷變大，不只加速變慢、油耗變多，對懸掛系統的反應也會帶來不利影響，因此能從更換高性能剎車片或金屬油管等方式先做起，到最后依然無法符合需求時再更換加大碟也不遲，且萬一要升級的話也以提升一級為限。




量產車中等級較高的剎車系統就是陶瓷復合剎車碟盤，其構成原理是將剎車片與碟盤的角色互換，因此不只有極高的耐熱性，還能重量超輕，二片陶瓷復合碟盤等于一片鑄鐵碟盤，較相同結構設計及尺寸之標淮材質碟盤足足輕了約 50%。



有些多活塞卡鉗內的活塞大小并非都相同，依據碟盤轉動方向與油壓傳導的順序，設計大小不一的活塞，更能達到夾力平均的效果。



再好的剎車系統都怕熱衰竭，因此高性能車的前保險杠內，皆會設計導風管，讓車頭撞風空氣可到達前剎車系統，透過空氣循環方式將高溫帶走。



碟盤內的通風肋條的設計大約有這三種，采用旋風狀的肋條設計，若能再搭配導風管，對于碟盤的散熱效果將比其他兩款肋條設計更明顯。




汽車用的浮動式碟盤，其發想原理就是來自于摩托車上所使用的剎車系統，可讓大直徑的碟盤，在重踩剎車時有限度的左右偏擺，幫助兩側剎車片隨時都可緊貼盤面，另外在發生熱脹冷縮時，減小其變形量，維持剎車力道，且不會發生抖動情況。



如果您經常將碟盤操成這樣的話，建議還是換一組好一點的制動系統，更好的確保行車安全。



剎車系統的靈魂——剎車油


敘述完所有的剎車部件后，好像遺忘了一個看似簡單，卻是重要的液壓傳遞介質－剎車油，剎車油本身必須要有良好的流動性，才能迅速的傳遞壓力，而剎車油的選用要領在其沸點的高低。



用品質再好的剎車油，建議都能養成四萬公里或每年更換的習慣。


雖然DOT 5.1號的剎車油，具有較高的干濕沸點表現，但其較強的橡膠腐蝕性與吸水性，反倒不適合一般道路車輛使用，除非您能像賽車一樣，每場比賽完后都進行剎車油的更換，否則還是建議大家使用DOT 4號的剎車油即可，不過記得保持平均四萬公里或每年更換的習慣，以確保油的品質。


結語

剎車系統的升級，是要在穩定、操控與制動力間取得平衡點，一昧的加大剎車效能，所換來得不見得是安全，有時過度靈敏且強大的制動力，在緊急狀況，無法正確掌控踩踏力道下，鎖死的剎車過程反而增添失控危險，如何取舍就待各位的智慧去判斷了。


老少爺們兒

空想與YY永遠不會有用

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