煞車的制動力其實就是靠著摩擦力來停下車

煞車的制動力其實就是靠著摩擦力來停下車

常聽到說煞車的制動力不足或很利,其實說的就是驅動來令片或蹄片去摩擦碟盤或輪轂,藉由摩擦力的產生來減低車輪的滾動能量,當然,實際上也還包括有輪胎對路面的摩擦力,但在本篇我們就僅就制動的煞車系統部分來討論。

廣義來說,只要在接觸面上作出相反的運動方向,或是靜止狀態都能產生摩擦力(阻力),而關鍵的是接觸面之間的壓力決定摩擦力的大小,你可以試著拿一本書「壁咚」在牆上,壓力愈大書愈難落下,原理跟煞車的卡鉗差不多,只要給予一定的壓力,碟盤就會轉慢一點,連帶碟盤轉動的輪子才會慢下來,這就是「煞車」的力量來源。

煞車就是摩擦力的表現,踩得愈大力,車子停得愈快,但若力道過度導致輪胎與路面失去摩擦力,就只會讓車子像溜冰滑出去而已。

除了施於一定壓力,「摩擦係數」因材質的特性(粗糙度﹑溫度等)也會決定摩擦力而影響煞車力道,說了這麼多,從國中學的公式F=μ FN也能說明,卡鉗的壓力(FN)和來令片的摩擦係數(μ)決定對碟盤的摩擦力(F),煞車力就此而生。當踩下煞車後,輪胎的摩擦力才有效的減速,當中的原因是「靜摩擦力」(接觸面的兩個物體相對靜止)讓摩擦係數和正壓力發揮挺大的作用,就像我們走路時,腳向後對地面施力,產生向前的反作用力,就是靜摩擦力。反觀鎖死的輪胎向前滑動,對路面的摩擦係數逐漸下降,摩擦力相對變小,煞車踩到底也無法快速停下,所以ABS系統會是標配的理由出於「摩擦力」的關鍵點。

無論煞車系統或輪胎,踏板踩得愈深,力道愈強(圖中的X軸),摩擦係數和摩擦力也愈大,一旦突破靜摩擦係數的極限就開始下滑,輪子開始鎖死並向前滑動,煞車效果會變弱。

 

腳踩煞車很省力

真空倍力器幫很大

今天我們能在很輕鬆狀態中踩住煞車並控制好車子,是在引擎室內有一個真空倍力器協助放大力道的結果,當然這是在引擎啟動下,連接進氣歧管的氣壓缸一端(倍力器裡的結構)處於真空狀態。簡單的說,將氣壓缸區隔成「壓力端」和「真空端」,當踩下煞車,開始移動倍力器中央連桿,造成「壓力端」的大氣閥門開啟(真空閥門關閉),這時大氣壓力瞬間衝進壓力端,產生強大力量擠壓中央膜片,進而推動煞車總泵,利用帕斯卡原理讓卡鉗或鼓煞蹄片作動。

圓筒型的真空倍力器裡面由連桿推動膜片,「壓力端」瞬間被氣壓填滿去推擠「真空端」,同時推動煞車總泵,總泵再透過油管作動卡鉗來放大煞車力的效果。

鬆開煞車時,真空閥門開啟,真空來源管(用引擎真空吸力)將空氣抽走,中央膜片回歸最底位置,倍力器又回到真空狀態,在這情形下引擎突然熄火的話,倍力器只剩下幾次的輔助力就不見了,鬆開煞車後,真空和大氣閥門全開,但真空來源管沒有吸力,瞬間倍力器充滿大氣壓力,踏板完全踩不動,遇到這樣的情況,只需踩著煞車不放並開到路邊停下就好。