DED的部落格

轉貼自

http://www.wretch.cc/blog/vinhsu1208/7829065

(以下皆轉貼自"雲豹基地" "yagami"版友的精華區解說,轉貼時請註明文章出處)

來聊一下煞車系統 (未來會繼續聊引擎、懸吊等，不過時間上就不一定了)

我只針對兩輪車常見的型式來說明，特例或少見的就點到為止

我知道大家比較想看的是碟煞的部份，所以我就先從鼓煞開始講 


先大略介紹一下煞車的型式

煞車系統分成機械式跟油壓式兩種 (新型有電子式的)

機械式就是用鋼索或其他機械裝置牽引，拉動煞車系統

油壓式就是使用帕斯卡原理，靠液壓(煞車油)來控制煞車系統作動


煞車本體種類分成鼓煞與碟煞 兩種。

所以綜合起來，常見的煞車總共有四種

機械碟煞式 (機車目前已很少見，腳踏車碟煞目前的主流)

機械鼓煞式 (目前廣泛用在小排氣量機車上，我們一般說的鼓煞即是指此種)

油壓碟煞式 (目前廣泛使用在各車種上，我們一般說的碟煞即為此種)

油壓鼓煞式 (常見於大型車輛，大卡車或連結車)


油壓跟機械的差異主要在傳輸效率上，機械阻力較大，而靠液壓系統傳輸的效率較高

接下來介紹 鼓式煞車


鼓式煞車

一般人會認為鼓煞的制動力較差，而碟煞較強

其實這是錯誤的

相同尺吋的鼓煞與碟煞(碟盤尺吋)，鼓煞能提供的煞車力道是大於碟煞的

大家都知道，鼓煞的煞車皮是兩片半月型蹄片，利用煞車凸輪將煞車皮往外頂，接觸輪縠產生摩擦力

進而提供制動力


這裡針對鼓煞作更詳細的解釋

鼓煞分成單引式跟雙引式兩種，什麼叫單引? 雙引?

那要先說明鼓煞的伺服效應(增力效應)


鼓式煞車皮分成前引式跟後引式煞車皮兩種

先看看一般機車上的鼓煞



上面那片煞車皮稱為前引式煞車皮(Leading shoe，中文翻譯可能有所不同，附上原文就不會錯了)

下面那片則是後引式煞車皮(Tariling shoe)

藍色的煞車凸輪，會連接到鋼索上，當踩下煞車桿，凸輪會轉動，將煞車蹄片往外頂，接觸輪觳製造煞車力


踩下煞車就變這樣



我們把前引式煞車片放大來看



可以發現，當踩下煞車時，前引式煞車片的旋轉方向與輪縠旋轉方向相同 (以圖上來說，都是逆時針)

當前引式煞車片接觸到輪縠時，輪縠會將煞車片往逆時針方向帶(因為摩擦力)

而煞車片往逆時針方向移動，會使煞車片更緊密貼合在輪縠上，緊貼的煞車片會被輪縠更往逆時針方向帶，於是煞車力道會有增強效果，稱為伺服效應或增力效應


我們一般的機車上所使用的鼓式煞車，以單引式為主，也就是一片煞車皮是前引式(有增力效應)，另一片則是後引式 (無增力效應)

雙引式則是利用兩個煞車凸輪，使兩片煞車皮都是前引式蹄片，煞車力道非常強勁(一般用在大型車輛上)


然而為什麼機車上的鼓煞系統，常常不如碟煞來得有力呢?

1.機車碟煞主流使用油壓系統，而鼓煞則是鋼索系統

2.機車煞車鼓尺吋多半較小，碟盤尺吋彈性較大


所以雖然在機車領域上，碟煞的制動效果往往優於鼓煞，但不可說鼓煞就比碟煞差 (這樣太過以井窺天了)


鼓煞的優點

1.煞車力道大 (與同尺吋碟煞相比)

2.結構簡單，易保養

3.成本低廉

鼓煞的缺點

1.煞車力道較不線性

2.體型龐大，重量重

3.排塵、排水效果不良

4.散熱慢 (易熱衰)



碟煞系統

碟煞系統我們把它拆成四大部份

碟盤、卡鉗、油管與總泵

各零件不再多作介紹，大家應該都有基本的認識了


碟盤 : 碟盤的尺吋與材質是影響煞車力道的兩大因素

當煞車皮夾持碟盤時，煞車力道 = 夾持力 x 力臂 (碟盤尺吋)

夾持力來自煞車皮(來令片)與碟盤之間的摩擦力 & 煞車皮夾持碟盤的力道


一般人會覺得碟盤改大，煞車力道一定會強很多

其實不是非常正確，煞車碟盤加大對煞車力的增強，效果並不大 (很多把原廠220碟加大到300碟，而其他零件完全不更動的人就能理解)

因為碟盤加大，目的只有 " 增加力矩"而已

譬如原廠碟盤是220mm，改裝300mm碟盤， 300/220 = 1.36

意思就是，單純把碟盤加大，增加的制動力只有30%而已。如果改用的碟盤材質摩擦系數比原廠小的話，那還要再下修


碟盤材質影響的是摩擦力，一般來說效果較佳的是鑄鐵盤，但是因為鑄鐵盤易生鏽 (淋個雨就整片黃了)。所以目前常見的碟盤材質以白鐵盤面為主 (白鐵也有很多種類，這裡就不再細分)

另外，碟盤還分為浮動碟與固定碟兩種

浮動碟將碟盤分為內、外圈，內外兩圈以浮動扣固定

外圈與內圈可以允許一定程度的水平位移量，所以外圈(煞車面)可以左右移動。而固定碟則無內外圈的分別
================先到這，明天再繼續講卡鉗=======================

煞車卡鉗

卡鉗分為單向與對向

單向卡鉗的卡鉗活塞只在一邊，對向卡鉗則兩邊都有活塞

單向1活塞 = 整顆卡鉗有一顆活塞，活塞在單邊(廢話，一顆當然只有單邊有) EX : 舊款雲豹

單向雙活塞 = 單邊有兩顆活塞(另一邊當然沒有) EX : 新款雲豹、野狼、KTR等

對向2活塞 = 左右兩邊各有一顆活塞 EX: FZ/R

單向3活塞 = 單邊有三顆活塞 

單向4活塞.... 已知似乎無此產品

對向4活塞 = 左右兩邊各有兩顆活塞 EX : G-Max (仿B對四)

對向6活塞 = 左右兩邊各有三顆活塞 EX : Hayabusa (Tokico對六)

圖片的話，因為網路上非常好找，這裡就不貼圖了。

另外還有一種輻射卡鉗

輻卡的優勢在，固定螺絲的方向

一般卡鉗在煞車作動時，螺絲與吃力方向是垂直的，因此固定卡鉗的螺絲會受到橫向剪力

而輻射卡鉗的固定螺絲與受力方向是平行的




這是一般卡鉗的固定方式，右邊是固定螺絲示意圖



這是輻卡(圖片來源 : http://www.motorcyclistonline.com/firstrides/122_0904_2009_yamaha_yzf_r1/photo_03.html)

所以一般仿間改裝輻卡，使用輻卡轉接座


(圖片來源 : http://chialunmotor.com/motor/?p=557)

可以發現這種作法是沒有意義的，因為最終卡座跟前叉的固定方式仍與一般卡鉗固定方式相同。輻卡要與專門對應輻卡的前叉搭配使用才會有效果

當然一般使用上，用不到輻卡就是了

(補充一下單向卡鉗與對向卡鉗的作動)

對向卡鉗的活塞會從兩邊往內夾持

卡鉗本體與前叉是固定死的。

而單向卡鉗則是與浮動座搭配使用

卡鉗活塞推出後，與活塞接觸的來令片會頂到碟盤 (另一邊的來令此時尚未與碟盤接觸)

因為卡鉗是安裝在浮動座上，因此卡鉗本體會因為活塞作用的反作用力而向外移動，此時內側來令片接觸碟盤，兩邊的來令片藉此夾持碟盤產生制動力



油管很簡單，就是傳遞液壓的管路而已

一般油管分為橡膠油管與金屬油管

所謂的金屬油管，其實內部依然是橡膠。只是在外部以金屬套管包覆

可以減少管路膨漲的情形，降低壓力傳遞損失


煞車油補充在這裡

煞車油不是油，應該稱為煞車液比較合適

煞車液為不具壓縮性的液體，可用在液壓系統內作為傳遞壓力的媒介

目前煞車液，常見有Dot3、Dot4 &Dot5三種 (比較新的有Dot5.1)

想知道三種規格差異的可以到這裡看 http://en.wikipedia.org/wiki/DOT_3

Dot3跟Dot4可以混用，但不可與Dot5混用

要使用Dot5煞車液，要確認你的煞車系統能使用，以免橡膠被腐蝕



＊碟盤上的孔有兩個功能，散熱 & 排塵 (硬要說的話，輕量化也算)＊

磨擦力跟面積有沒有關係?

答案是 : 有

各位的高中物理學到，最大靜磨擦力 = 正向力 x 磨擦系數

與接觸面積無關。 但這個狀況只適用在理論剛體上

理論剛體就是，無論剛體受到多大的力，都不會產生形變

現實生活中，沒有所謂的剛體存在 (有很接近剛體的)，但碟盤跟煞車皮都離剛體很遠，所以不可以不考慮面積

碟盤打孔除了要考慮應力分布造成的影響 (孔太多，結構撐不住，重煞爆碟盤)

以無孔碟跟有孔碟來分

無孔碟的熱含量較高，但散熱效果較差。可以應付瞬間的重煞要求，但長時間連續煞車容易過熱，還有... 不能用碟煞鎖 XD

有孔碟溫升的快，降的也快。重煞時的形變量較大，接觸面積小，煞車力道較小。較能應付長時間連續使用(譬如長下坡)，但瞬間急煞的效果不如無孔碟

以上是以相同尺吋、相同製作條件作比較

綜合考量後，目前的碟煞系統，在瞬間重煞時已經有足夠的煞車力讓輪胎與地面失去抓地力(或是翻車)，所以不需要追求重煞時的效果。 所以目前的碟盤都以有孔碟為主



總泵

總泵負責推動煞車液，將煞車力道由拉桿的機械力，藉由總泵活塞(推進器)，轉變為液壓力

推進器直徑就是我們說的總泵口徑，口徑越大，出油量越大


直推 V.S. 側推

所謂直推總泵，意思是推進器運動方向跟拉桿作動方向是平行的。而側推則是垂直


(圖片來源 : 光陽)

這是酷龍手冊上截下的圖

一般側推總泵就長這樣

總泵推進器的作動方向是由右往左，而拉桿是由上往下拉




(圖片來源 : http://www.rpm.com.tw/)

這是直推總泵，可以看得出來，直推總泵將推進器轉90度，推進器的運動方向跟拉桿一致，都是由上往下


側推總泵因為拉桿往下拉，但推動總泵活塞的部份是由右往左，因此拉桿作動角度與推進器移動距離不線性

換句話說，可能拉桿一開始拉1cm，推進器被推動0.5cm。拉桿繼續往下拉1cm，推進器推動0.3cm。(也有可能一開始推動的比例較小，越後段越高。視拉桿的設計)


而直推總泵因為推進器與拉桿同向運動，拉桿作動的距離與推進器移動的距離會比較線性 (拉桿固定拉1cm，推進器就走0.4cm)


所以直推總泵的手感較為線性，易控制。 而側推總泵則會有前段重，後段輕 (或者相反)的情形

這也是為什麼一般使用直推總泵時，建議口徑使用較側推大一號的原因。

因為側推在重手那一段行程，會需要較大的放大倍率，以免手感死硬。 而直推總泵從頭到尾的手感都很一致，不會忽重忽輕


一體式總泵 V.S. 分離式總泵

一體式總泵就如上面酷龍那種總泵 (雲豹原廠也是)

儲油槽(油壺)與總泵本體是一體的。

而分離式總泵則有外掛的獨立油杯 (如第二張圖的總泵)

分離式在使用上並不會比一體式有什麼優點

它的功能是，當儲油槽內油量較低，車身作大傾角時，不會因為油面傾斜而使煞車管路進空氣

換句話說，如果你使用一體式總泵，當煞車來令摩損差不多或煞車油有滲漏。然後大傾角過彎後，可能會因為煞車管路跑進空氣而使煞車瞬間失效

分離式油杯則可避免這個情況

至於大傾角是多大傾角?? 差不多就比賽時那種傾角吧

所以分離式總泵是給比賽車使用的，一般道路使用並不需要。

國產車原廠配分離式總泵的，我印象中只有FZR而已 (FZ不是喔)，人家原始設計就是跑車，配個分離式總泵不過份吧

那酷龍怎麼會配一體式呢? 原廠網頁不是寫仿賽?? 歹勢，酷龍是街車，如果因為有整流罩，硬要跑一下，勉強叫街跑吧。所以配一體式總泵也很合理。至於原廠網頁的仿賽?? 光陽的行銷部門只能說，不意外囉~
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各部份零件大致解說完畢，接下來開始做整體性的說明

總泵與卡鉗的搭配

很多人總以為，總泵口徑越大越好。 大才推得動。 改對四，原廠總泵會不會推不動?

在這裡先撇開手感跟其他因素

假設卡鉗不更動的前提下，總泵口徑越大越好還是越小越好?

答案是，越小越好 (總泵口徑越小，煞車越利，施加給拉桿一樣的力，煞車力道越大)


我們知道，油壓煞車系統是利用帕斯卡原理

帕斯卡原理考慮的是液體壓力

當我們在管路一端對液體施加力，會在施力端的推進器上產生壓力 (壓力 = 力/面積， 力就是手施加在拉桿上的力，面積則是推進器面積)

所以我們知道，手的力量假設不變，推進器面積越小，壓力就越大。 所以總泵口徑越小，煞車力越強


如果現實中所有事情都像理想中美好，那麼我們可以裝個1mm口徑的總泵，然後一根小指頭輕輕一刁，後輪就抬起來了

但是現實就是很殘忍。

理論上當液壓系統作動時，管路中的液體是不會流動的，它們應該停留在它們應該在的位置，只傳遞壓力而已

但事實上，當管路受壓時，油管會膨漲、卡鉗會形變、來令會壓扁、碟盤會變形，卡座有間隙

種種現實中的不完美因素，會使煞車系統工作時，總泵推進器必須有一定的出油量來抵消這些變形


放大倍率是什麼?

前面說到帕斯卡原理是在解釋液壓系統傳遞壓力

我們作一個簡單的試算。 假設總泵推進器的面積是1平方公分，當我們對推進器施立1kg的力，推進器得到的壓力是1kg/1cm^2 =1 (kg/cm^2)

這個壓力會透過液壓系統傳遞到卡鉗活塞上，我們假設卡鉗活塞的總面積是10平方公分

帕斯卡原理的重點就是，液壓系統各點所受壓力相等。因此卡鉗活塞所受到的壓力跟推進器施加的壓力是一致的，都是1kg/cm^2

因為卡鉗活塞的面積有10cm^2，所以卡鉗活塞施加在煞車皮上的力是 1 (kg/cm^2) x 10 (cm^2) = 10 (kg)


於是，我們施加1kg的力在推進器上，而在卡鉗端能得到10kg的力， 10 / 1 = 10 <-------放大倍率 = 10

意思是，透過這個液壓系統，我們手的出力被放大了十倍。


透過這個簡單的試算，可以回去驗證總泵口徑越小，煞車越有力的說法。


但是前面也有提到，現實的不完美會迫使我們不能以理論上最佳的方式來設計產品

為了抵消管路膨漲所需要吃掉的油量，所以總泵必需保有一定的出油量

而總泵的出油量與口徑呈正比，口徑越大的總泵，出油量就越大。

一般建議，煞車系統的放大倍率不應該低於10倍，也不應該高於17倍

如果放大倍率低於10倍，表示你的煞車會很沒力，你必須握非常大的力，才能得到足夠的煞車力道

如果放大倍率高於17倍，則必須考慮當煞車系統精密度不足時，過大的間隙會使煞車失效(出油量過低，低到不足以填滿間隙)

(這個數據並不是絕對，根據不同情況可以微調，但是非常有參考價值)


而實際該如何計算? 

首先，我們常用的總泵口徑，雲豹原廠是1/2英吋 ( 0.5 x 25.4 = 12.7mm)

這個尺吋是推進器的直徑，知道圓直徑，計算面積不用教了齁! 國小有教

12.7/2 x pi = 1.26 cm^2

然後只要查各卡鉗的活塞口徑，就能計算放大倍率了


(資料來源 : 熊版 http://mugglebar.com/report/20021115/)

這張表很強大，可以看看

表內可以看得出來，原廠總泵(12.7mm)，不管搭配何種卡鉗，放大倍率都低於17倍。顯示在合理的範圍內。除非你改雙碟，不然原廠總泵沒有什麼"推不動"的問題


手感來自何處?

煞車的手感是怎麼來的?

理論上當你讓拉桿頂在推進器上以後，推進器就無法往前(因為液體不可壓縮)

但實際上繼續施加壓力，推進器還是會往前走 why?

原因就在管路的膨漲、變形。容納了推進器推出的油量

所以煞車的手感，來自管路的變形。換上金屬油管可以減少油管膨漲的情形，手感會變得更硬

而放大倍率越大的系統，拉煞車拉桿的手感就會越軟Q，反之則越死硬

軟Q的手感能提供較長的煞車行程，煞車輸出力道較線性，易控制，但需要較長的行程才能得到強大的煞車力道

偏硬的手感在很短的行程內就達到最大煞車力道，操控需要更精密，握力也要比較大才易於控制

偏好使用軟一點或硬一點的手感是個人習慣。沒有好或不好，只要能控制得好煞車，拉桿硬到拉不動也無仿 (那是對其他人而言，搞不好車主力大如牛)

什麼情況下你需要設定小一點的放大倍率，什麼情況下可以考慮大一點的倍率?

前面說到，限制放大倍率的最大值是因為液壓系統間隙造成的

所以煞車系統精準度較差的。譬如使用單向卡鉗(浮動座間隙)、使用卡座轉接卡鉗與前叉。

這些狀況下，要考慮多保留一些放大倍率，以免間隙吃掉過多出油量導致煞車失效。 當然如果你很有自信，卡座做的一拜，準到沒話說，放大倍率當然也可以設定高一些

換言之，使用對向卡鉗，無透過卡鉗座轉接的CASE，就可以考慮讓放大倍率抓大一點，得到更佳的煞車力道



拉桿的影響

當討論液壓系統的放大倍率時

不能單純只看推進器與卡鉗活塞口徑的比例

因為最初受力的是煞車拉桿，而煞車拉桿本身也是一種槓桿的設計

透過煞車拉桿，我們施加在拉桿上的力會先經過拉桿的放大，才推動總泵推進器

所以同樣的總泵，搭配不同的拉桿，也會得到截然不同的煞車手感 (煞車力道也會有所差異)

這告訴我們，不是改了11mm總泵，煞車手感就一定會變軟Q (記得搭配拉桿)

也未必裝了14mm總泵，就一定死硬到不行

但是如果你要增強煞車力道，請優先調整總泵口徑 (放大倍率)，拉桿請作為微調輔助使用 才是正途。