刹车大师 | 如何正确通过「改装刹车」,提升圈速?
汽配汽修
2021-11-10 11:06
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在我们平时聊刹车时,常听说“脚感好”、“级别高”、“效果好”、“稳定”、“线性”等带有一些主观色彩或含义并不明确的描述性词语。


说者难以正确的感受,也无法准确的描述,就用了这些词语。


听者自认为理解了其含义或自信的认为自己已足够了解刹车皮了,就不再细问了。这样的无效沟通常见于我们的Car Meet、各种车友群、赛道、商家那里。


在我们选购刹车时,改店老板和网店客服也常用这些不太具体的语言来介绍自己的商品。让我们友好认为,是他也没有准确感受到这些型号之间的差异吧。


那么,对于刹车来说,除了在各个品牌的广告中常写出来的摩擦系数和耐热温度之外,还有哪些重要却又常被忽视的方面呢?


Author / 蟹爪朝天

Adviser/ PAGID Racing


德国的PAGID Racing是殿堂级赛用刹车品牌,产品的价格虽然很高,性能也很好,适配的车型也较为特别,配方也很全面,最关键的一点是看起来买的贵,但是赛道用起来相当节省。


带着一些车友们的问题,我们决定和PAGID一起从专业的角度解答关于刹车的各种疑问。


我们咨询了PAGID Racing在国内及国外的工程师们,感谢他们的耐心讲解。


以PAGID Racing品牌的产品为例,我们来聊一聊什么是“脚感”,以及刹车皮上的各种“玄学”。




脚踩下刹车踏板后,经过踏板的杠杆比和行程,脚力转化为刹车液的液压。经过管路的损失、助力、控制、分配等过程,在卡钳内形成液压。



卡钳内的液压推动活塞(及隔热盖),活塞(及隔热盖)再推动刹车皮挤向刹车盘。这个过程中的每一个环节都影响着“脚感”。



对于最后一个环节,也就是刹车皮来说,工程师要考虑的一点是如何将活塞的压力更“高保真”的传递到皮的摩擦面上。压力的绝对值和压力的波动两个方面都需要尽量保真,尽量不加渲染修饰。



或者说,刹车皮在正向(厚度方向上)受力时,刚度要大,变形要小。


衬铁板和活塞之间最好不要有原厂刹车皮上那些容易变形的消噪音或隔热用的垫片或膏脂、和活塞(或隔热盖)直接接触的衬铁板要有足够的硬度、接触面要尽量位于衬铁板的中间位置、接触面积要足够大、摩擦料层整体的硬度要高一些。



衬铁版和摩擦料层的硬度要在不同温度下尽量保持稳定。


活塞压力增大时,及时将压力准确地传递到摩擦副上,活塞压力减小时,及时减小压力或回退。只有这样,车手对于刹车压力(或踏板深度)的精确控制才能更好的实现。



初始咬合性是指:在活塞刚刚开始给刹车皮施加压力后的一小段时间内,盘皮摩擦副上的摩擦情况。



在这一阶段发生的事情主要是:刹车皮摩擦面前移,刹车盘、皮微观上的峰点、峰面开始接触,摩擦料层开始被挤压变形并开始传递压力,衬铁板开始出现一些微小的形变。



在此过程中,还伴随着系统温度的上升、盘皮相对速度的降低、摩擦副之间磨屑的增加等诸多因素。具体数据我们无法详细得知,但可以肯定的是:盘皮之间的机械制动力是从零开始逐渐建立并达到目标值的。



No racing pad is designed to work directly out of the box.


如果此时前轮的制动力建立得过快,比载荷前移的过程快了很多的话,就很容易导致前胎抱死。轮胎在抱死的情况下,其最大可用的附着力会大幅度降低,严重影响车子的减速效果,亦或让车子出现转向不足的情况。



如果制动力建立得过慢,就会让车子的减速过程耗时更长,也就需要车手选一个更早的刹车点,影响了成绩。



在载荷前移尚未充分完成,前胎尚未获得足够大的垂直载荷的情况下,前胎的最大可用附着力也没有达到最大值。如果此时就对前轮施加了很大的制动力的话,前胎就很容易抱死了。



平时我们所说的,在直线尾踩刹车时不能“一脚踩死”,大概就是在说这件事吧。所以,刹车踏板的控制要配合着载荷前移的过程进行



理想状态是:随着载荷前移的过程逐渐增加刹车踏板的脚力(理论上应该是根据刹车系统和轮胎等部件的特性,逐渐增加盘皮的摩擦力),在载荷前移刚好稳定完成时,前轮制动力也刚好达到了你想要的最大值(考虑到循迹刹车等带有转向角度的操作,实际所需的制动力不一定要达到系统所能提供的最大值)。



尝试一套设计良好的刹车盘皮,也许做出这种完美操作的难度可以更低一些。



还有一类刹车皮是采用了摩擦系数对压力比对温度更敏感一些的设计,适合于车重较小的车型。



对于同样的减速幅度来说,车重越大,制动过程所产生的热量就越多,盘皮的升温幅度通常也就会更大。那么,对于车重较小的TCR等车型来说,某一次刹车过程所产生的升温幅度多会比重型GT赛车更小一些。整场比赛中的温度波动范围也多会整体都比重型GT赛车更低一些。



如果在轻型车上使用了和重型车一样设计思路的刹车皮的话,在一次制动的几秒钟里,升温幅度就会偏小,摩擦系数也可能会过于稳定。对于机械系统来说,稳定通常是好事。


但如果你是想通过摩擦系数或者说“脚感”来了解刹车温度并进行热管理的车手的话,那你的感受可能就不会太明显了。



所以,PAGID Racing专门为不同重量的车子及不同习惯的车手设计了不同摩擦系数/温度曲线的刹车皮。


按照通常的思路来说,有ABS、ESP等主动制动的车可以考虑热稳定性好的皮,车重大的车可以考虑热稳定性好的皮,车重轻且不太需要热管理的短程赛事可以考虑热稳定性好的皮。



如果你需要做好热管理,但之前的刹车皮对温度不太敏感,导致你难以了解刹车温度是否处于合理区间内的话,可以尝试一下这类更敏感的刹车皮。



在弯前做循迹刹车进弯时,我们对刹车皮的要求之一是要“跟脚”,或者说是“线性”。



在刹车点踩下踏板时要准确及时的传递压力精确减速,在松开踏板时又要及时充分的利用回位弹簧回退并减小压力。


循迹刹车是一种需要精确控制刹车皮“松开”的过程的操作。在逐渐松开刹车踏板的循迹刹车过程中,刹车皮及活塞的释放特性非常重要。



皮和卡钳之间的滑动要顺畅,皮和盘的粘连要少,这样才能让松开的过程尽量顺畅尽量及时。有了这样的刹车皮,也许你就能在循迹刹车的过程中,更加精确的控制刹车松开的速度和幅度了。



在一些对刹车要求很高的赛道区段内,我们需要控制好刹车温度。其中除了刹车皮的耐热性要足够高之外,还有一点很重要,就是其散热性也要足够好。



踩下刹车踏板或ABS、ESP等功能激活时,刹车皮开始升温。储热能力越高的皮,整体升温幅度越小。摩擦料层隔热越好的皮,摩擦料层的温度梯度越大,越需要合理的设计以防其碎裂。



松开刹车踏板后,刹车盘、皮即开始了以风冷和接触传导为主的降温过程。在到达下一个刹车点前,我们的目标是让刹车皮尽量降温、让卡钳和刹车液的温度不要太高。



显然,为了更好的实现这个目标,刹车皮的散热就应该是以风冷为主的,尽量减少或合理控制由皮传导到卡钳及活塞上的热量。



刹车皮上摩擦料及衬铁板的导热、储热、散热都是需要斟酌取舍的因素。普通玩家和业余车手依然没有能力准确判断一款刹车皮的储热及散热能力如何。


怎么办呢?


还是这个思路:在同品牌内的不同型号之间做对比时,可以参考厂家的宣传。



有些型号的刹车皮会设计成易于磨合的。在一套新的盘、皮组合中,这种易于磨合的特性可以让我们的磨合操作更简便。



磨合,一方面是让刹车皮的热稳定性更好、重量更轻,另一方面是让盘和皮的有效接触面积更大。对于一套新盘、皮组合来说,从微观上看,摩擦副上的实际接触面积远小于宏观上的二维面积或微观上的三维表面积。



磨合过程主要是粘着磨损,经过了这一过程后,接触面上的峰点会断裂成峰面平台,盘皮的有效接触面积会更大,摩擦系数对压力的敏感性会更稳定一些,局部热点也会更少一些。



在为旧盘配上了一套新皮时,我们可以考虑是否要对旧盘的表面进行处理。如果旧盘表面上有较多或较严重的沟壑(或凸起)的话,在踩下刹车踏板时,凸起的部分可能会比凹陷部分更早的就开始和新盘发生接触了。



在随后的制动过程中,凸起部分的压力也会大于凹陷部分。在这种情况下,盘皮的实际接触面积偏小,局部的高温、高压力可能会导致盘的变形、皮的起火。


在处理旧盘前还要想好一点,就是:如果盘面的凹沟深度较大的话,可能处理完之后,盘的剩余寿命旧所剩无几了,不如更换新盘。



在刹车盘的侧面都会标注有“最小厚度”或“安全厚度”数据。以常见的23mm厚度的通风盘为例:新盘厚度23mm,最小厚度21mm。实际可用厚度(可以被磨损掉的厚度)只有2mm(单侧1mm)。



所以,先检查一下旧盘两侧主体平面的间距(厚度)、两侧最大或主要凹沟的深度,算算处理打磨之后还能有多少剩余厚度,再考虑是打磨修复还是更换新盘才是理性的做法。



在耐力赛中,刹车皮和盘的磨损寿命是非常重要的一项指标。其目标是尽量坚持跑完整场比赛,或尽量减少刹车刹车皮、盘的更换次数。



所以,耐力赛皮可能会牺牲部分摩擦系数、极限温度等方面的性能,以获得更好的皮和盘是磨损寿命。



有些玩家喜欢在平时的练习中使用耐力赛皮。这样做的目的主要是:耐力赛皮的磨损寿命比其它类型的刹车皮更长,刹车盘的寿命也更长。



如果在一天的赛道日或一个周末的赛道旅行中你的练习量比较大,又没有条件更换刹车盘、皮的话,这种寿命更长的刹车皮值得考虑,而且还可以降低练习成本。



在练习时使用摩擦系数、耐热等方面偏差一些的耐力赛皮,在真正参加比赛时使用其它更合适的刹车皮。有些玩家会感觉在比赛中车子的刹车更好用了,自己的发挥也更从容了一些。



如果你参加的比赛赛程较长或极度消耗刹车,难以用一套其它型号的刹车皮坚持下来的话,使用耐力赛皮通常会是最佳选择。



在维修区的常规维护(非事故损毁维修)中,更换刹车盘、皮可能是耗时最多的项目了,少换一次,可能就能节省一圈的时间。


来源:CLauto酷乐汽车