照例釋放文案。這一期的內(nèi)容明明那么實(shí)用，視頻播放量缺那么可憐。

本期的主題是兩個(gè)關(guān)于剎車卡鉗的錯(cuò)誤認(rèn)知。

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第一個(gè)，“對(duì)向多活塞卡鉗里的活塞有大小區(qū)別，這樣的設(shè)計(jì)可以在輕踩剎車時(shí)，只推出小活塞，重踩剎車時(shí)推出大活塞，讓整個(gè)剎車制動(dòng)力更加線性”。這樣的說法你們聽過么？反正我在B站這個(gè)平臺(tái)，見了好幾次了。這話的槽點(diǎn)還不止一個(gè)，讓我一個(gè)個(gè)說道說道。

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槽點(diǎn)1，大小活塞的出動(dòng)先后順序，真的是隨著壓力升高，先動(dòng)小再動(dòng)大么？來看一小段我借到的視頻?？辞宄嗣矗繘]看清楚的話，再來一遍慢鏡頭。顯然，幾個(gè)活塞差不多是同時(shí)開始動(dòng)，但是第一個(gè)徹底彈出的是直徑最大的活塞，然后是對(duì)面的一個(gè)中徑活塞，再是剩下的那個(gè)大徑活塞。兩個(gè)小直徑活塞是最后彈出的。其實(shí)這背后的道理非常簡(jiǎn)單，就是帕斯卡定律。所有分泵腔是相通的，里面的制動(dòng)液壓力是一樣的。那么按照帕斯卡定律，面積更大的活塞自然承受更高的推力。有意思的是，所有發(fā)表上述觀點(diǎn)的up主們都會(huì)在描述定鉗制動(dòng)力比浮鉗強(qiáng)的時(shí)候引用帕斯卡定律，可是在講這個(gè)活塞先后出擊論時(shí)，怎么就把帕斯卡定律拋之腦后了呢？

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當(dāng)然了，心思縝密的網(wǎng)友們一定會(huì)意識(shí)到，這個(gè)活塞什么時(shí)候動(dòng)，不單純?nèi)Q于推力，也取決于阻力。而活塞的滑移阻力來自活塞密封圈壓迫活塞側(cè)面的正向壓力產(chǎn)生的摩擦力。具體來說，這個(gè)摩擦力取決于，1)密封圈和活塞環(huán)的過盈量，2)方形密封圈的彈性，3)兩者接觸面面積和4)表面摩擦系數(shù)。根據(jù)方形密封圈設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)的不同，這個(gè)摩擦力可大可小。同等設(shè)計(jì)前提下，大直徑活塞的滑移阻力比小直徑活塞大一點(diǎn)也是正常。但這點(diǎn)差異恐怕是比不過活塞面積差的。畢竟面積比是直徑比的平方。

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這個(gè)活塞滑移阻力具體有多大，我相信絕大部分網(wǎng)友都沒有概念，這里就用最近我工作中拆解的一只36mm缸徑的后卡鉗為例。這只卡鉗用了滑移阻力偏大的方形密封圈設(shè)計(jì)，所以最大滑移阻力能去到200N，相當(dāng)于20公斤力。拆解的時(shí)候，我需要把上半身的體重壓到工具上，才能把活塞推出來。相比之下，我經(jīng)常接觸的其他卡鉗，使用另一種方形密封圈，42mm缸徑的活塞，最大滑移阻力也就是140N左右。200N對(duì)普通人來說是要費(fèi)點(diǎn)力氣的。但是如果用氣壓去頂，大概需要多大的氣壓呢？簡(jiǎn)單算一下就可以知道，只需要0.2MPa，也就是兩個(gè)大氣壓的程度。而普通的空壓機(jī)，像我自己這臺(tái)，可以提供最大0.8MPa的氣壓，所以可以像剛才視頻里那樣很輕松就把活塞頂出來。

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剛剛提到的這個(gè)壓力用我們的專業(yè)術(shù)語(yǔ)來說，叫做Piston Threshold Pressure。也就是活塞啟動(dòng)閾值。這個(gè)閾值不能太小，不然活塞很容易在鉗體里移動(dòng)，方形密封圈也會(huì)因?yàn)樽ゲ蛔』钊鵁o法在松開剎車踏板后拉活塞回位。反之，這個(gè)值也不能太大，不然它會(huì)抵消掉一部分管線壓力，降低液壓效率，并且使活塞響應(yīng)變慢。一般來說，這個(gè)閾值不會(huì)超過0.5MPa。那這個(gè)0.5MPa在整個(gè)制動(dòng)系統(tǒng)管路里是個(gè)什么水平呢？這里給各位觀眾一個(gè)參考：一般乘用車制動(dòng)時(shí)的液壓區(qū)間是1MPa到7MPa。如果不經(jīng)常急剎的話，最常用的壓力區(qū)間基本集中在1MPa到3MPa。并且，我們可以非常簡(jiǎn)單粗暴地認(rèn)為，這個(gè)管線壓力值除以10就是大致的減速度g值（基于實(shí)際制動(dòng)力分配比的估算）。即1MPa時(shí)的減速度在0.1g前后，3MPa就是0.3g。那0.2到0.5MPa的活塞啟動(dòng)閾值對(duì)應(yīng)的就是0.02g到0.05g這個(gè)區(qū)間。我要重申一下，這是個(gè)非常粗糙的換算，因?yàn)檐囍刈兓?，（相同車輛）乘員人數(shù)多少都會(huì)輕易改變這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，更不要說前后輪的地面附著系數(shù)，剎車片摩擦系數(shù)浮動(dòng)的影響了。這個(gè)換算只是幫你簡(jiǎn)單構(gòu)建起數(shù)量級(jí)關(guān)系。而0.1g到0.3g是怎樣的減速效果，各位可以在自己手機(jī)里裝個(gè)APP，然后把手機(jī)放車?yán)锔惺芤幌?。感受完后再回去想想，什么樣的人在什么樣的?chǎng)景下，會(huì)在0.02g到0.05g這樣的區(qū)間里，精細(xì)地控制自己踩剎車踏板的力度，來實(shí)現(xiàn)大小活塞先后出擊？這就是槽點(diǎn)2.

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退一萬(wàn)步講，就算通過精心設(shè)計(jì)活塞啟動(dòng)閾值（活塞滑移阻力），讓大小活塞先后出動(dòng)可行可用，這能獲得線性的制動(dòng)力么？稍稍思考一下就能想明白，在只有某一對(duì)活塞壓著剎車片時(shí)，其產(chǎn)生的夾緊力也會(huì)隨著液壓上升而上升。這種關(guān)系是一次線性的，斜率就是活塞面積。當(dāng)新的活塞加進(jìn)來時(shí)，活塞面積增加了，那夾緊力的增長(zhǎng)斜率就會(huì)改變。要說因此制動(dòng)力有了多段變化，姑且還算說得過去。但是正是因?yàn)橛辛硕喽巫兓?，制?dòng)力的增長(zhǎng)就不再是線性的了。而且我們知道，定鉗的大小活塞排布是有方向性的，但是這個(gè)大小活塞先后出動(dòng)來獲得線性也好，多段也好的制動(dòng)力的邏輯，根本沒有辦法解釋為什么大小活塞得有排布順序這一點(diǎn)。這就是槽點(diǎn)3。

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關(guān)于這個(gè)排布順序背后的原因，我在講扭矩扳手那個(gè)視頻的P2里已經(jīng)做了說明。而關(guān)于定鉗帶來線性腳感的成因，其實(shí)要用另外一套邏輯去理解。但是在繼續(xù)看下去之前，請(qǐng)確保你已經(jīng)看過，并且充分理解了我講腳感的那個(gè)視頻。這里重新回顧一下影響卡鉗腳感的五大要素：

1） 卡鉗鉗體剛性

2） 剎車片壓縮特性

3） 用于防拖剎的活塞回位間隙

4） 用于產(chǎn)生回位間隙的密封圈在壓力作用下發(fā)生形變，因此需要補(bǔ)位的制動(dòng)液體積

5） 制動(dòng)液本身的壓縮率。

如果用二維坐標(biāo)棒狀圖來描述每個(gè)特性的壓力對(duì)制動(dòng)液容積特性，那么卡鉗最終的腳感，就可以用他們的疊加結(jié)果來描述。以上是（設(shè)計(jì)中）可控（驗(yàn)證時(shí)）可知要素，如果要把不可控不可知要素算進(jìn)去，那還得算上一個(gè)6）卡鉗內(nèi)部空氣體積。如果把范圍再擴(kuò)大到制動(dòng)液管路，那么7）連接卡鉗的軟管的膨脹特性也可以列出來。

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上述特性可以被分為線性和非線性兩類。明確線性的特性其實(shí)就只有1）卡鉗鉗體剛性和5）制動(dòng)液壓縮率。其他的全都是非線性特性。所以要讓卡鉗腳感變得線性，就得從那些非線性的特性下手，改善，或者抑制，甚至消滅它們。而定鉗最容易改的就是3和4，只要降低活塞回位量就可以了。更甚至于，在幾個(gè)月前，我通過一些信息渠道，大致確認(rèn)了自己的一個(gè)猜想，就是所謂的競(jìng)技卡鉗，它就沒有活塞回位設(shè)計(jì)，也就是壓根兒沒有特性3和4。如果再搭配硬一點(diǎn)的，或者說壓縮率曲線平直一點(diǎn)的剎車片，那就算不用主觀腳感評(píng)價(jià)，客觀的臺(tái)架試驗(yàn)都能看出來是線性的。我要強(qiáng)調(diào)的是，腳感不是玄學(xué)，而是可以通過需液量（FVD）測(cè)試進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)的。不過剛才提到的剎車片壓縮率曲線這個(gè)點(diǎn)過后還會(huì)深挖一下，現(xiàn)在暫且先放一邊。

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那反駁了那么一大堆，還沒有解釋一個(gè)根本的邏輯問題，那就是為什么定鉗要使用多活塞。如果我們單純用帕斯卡定律去解釋制動(dòng)力的大小，那么活塞沒必要做成多個(gè)。只要面積管夠，單個(gè)活塞的制動(dòng)力應(yīng)該也能匹敵多活塞。要解釋這個(gè)問題，還得先解決今天矛頭指向的第二個(gè)錯(cuò)誤認(rèn)知：剎車片的摩擦材料面積越大，摩擦系數(shù)越高。

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跟第一個(gè)誤區(qū)相比，第二個(gè)誤區(qū)的爭(zhēng)議要大的多。因?yàn)榇蠖鄶?shù)網(wǎng)友愿意相信在中學(xué)里學(xué)過的“摩擦系數(shù)和接觸面積無關(guān)”這個(gè)結(jié)論。但這個(gè)結(jié)論并非普遍適用。它很難解釋輪胎在不同氣壓下，接地面積不同帶來的抓地力變化。在大學(xué)里，摩擦學(xué)（Tribology）用嚙合或者粘附這些和接觸面積相關(guān)的微觀機(jī)制去解釋摩擦力時(shí)，也得用真實(shí)接觸面積（true contact area）這個(gè)概念去化解宏觀現(xiàn)象和微觀機(jī)制的矛盾。因此剎車片的摩擦系數(shù)到底是遵循中學(xué)物理的說法，還是類似輪胎抓地力變化的現(xiàn)象，就成了爭(zhēng)議的焦點(diǎn)。并且這種爭(zhēng)議還不局限于汽車圈，摩托車和自行車圈里也有。那實(shí)際情況到底如何呢？這里給各位觀眾一個(gè)工程上的結(jié)論：使用同樣摩擦材料的剎車片，在同樣的表面特征的剎車盤上，表現(xiàn)出來的摩擦系數(shù)，和兩者之間的接觸面積沒有強(qiáng)相關(guān)性。

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這個(gè)結(jié)論至少在我接觸過的客戶，以及剎車片供貨商之間應(yīng)該是沒有異議的。并且我相信這個(gè)結(jié)論可以外推到使用同樣剎車片供貨商的友商，包括像布雷博這樣的在改裝圈擁有崇高地位的品牌。你還別不信，像我手上這幾張名片來自于日本著名的摩擦材料制造商日清紡。根據(jù)我今年5月份訪問他們工廠時(shí)對(duì)方給出的企業(yè)介紹，布雷博在他們家的營(yíng)業(yè)額占比達(dá)到7%。（也就是說日清紡一年銷售額里有7%是給布雷博做貼牌代工）你是不是覺得“才7%”？其實(shí)我們公司和隔壁ATE（Continental旗下卡鉗供應(yīng)商）也是7%。日系品牌Advics多一點(diǎn)，8%。扯遠(yuǎn)了，其實(shí)我想表達(dá)的是，在這個(gè)圈子里，一個(gè)剎車片供貨商會(huì)給多個(gè)卡鉗制造商以及主機(jī)廠供貨，而卡鉗制造商和主機(jī)廠也會(huì)從多個(gè)剎車片制造商那里采購(gòu)。所以企業(yè)之間肯定是基于同一個(gè)前提，也就是我上面說的這個(gè)結(jié)論來進(jìn)行摩擦材料的選擇。當(dāng)然了，如果友商不同意，歡迎隨時(shí)打臉，我肯定虛心學(xué)習(xí)。

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那口說無憑，來一點(diǎn)實(shí)物證據(jù)。我手上是三塊大小不同的剎車片。它們來自同一個(gè)剎車片供貨商：意大利品牌ITT。材料是GA9110，一種NAO型的摩擦材料。這些剎車片又去向同一個(gè)主機(jī)廠，用在三種大小不同的SUV車型的后卡鉗上。把每塊剎車片和剎車盤的接觸面積以及摩擦系數(shù)總結(jié)起來是這個(gè)樣子的。

這里的摩擦系數(shù)是基于每個(gè)卡鉗型號(hào)，獨(dú)立進(jìn)行像AK-Master這樣的臺(tái)架試驗(yàn)，所測(cè)得的代表值，是寫在遞交給客戶的圖紙上的。實(shí)測(cè)結(jié)果會(huì)根據(jù)測(cè)試條件多少有點(diǎn)浮動(dòng)，這就是為什么這三種尺寸的剎車片，摩擦系數(shù)并不完全相同的緣故。從這個(gè)數(shù)據(jù)里可以明顯看出，摩擦系數(shù)和接觸面積是沒有直接聯(lián)系的。了解一點(diǎn)剎車片標(biāo)記的網(wǎng)友應(yīng)該知道，這個(gè)摩擦材料旁邊的HH是冷態(tài)和熱態(tài)下的摩擦系數(shù)記號(hào)。這三種大小截然不同的摩擦片使用了同樣的HH記號(hào)。并且，不光是我們公司，友商ATE的GA9110剎車片也打了HH標(biāo)記。這些標(biāo)記可以證明我所言非虛。

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實(shí)際上這個(gè)中尺寸和大尺寸兩款剎車片還有一個(gè)低金屬（LS）摩擦材料GA6501的版本，用于歐洲市場(chǎng)車型。他們的接觸面積和摩擦系數(shù)總結(jié)起來則是這樣的。這個(gè)結(jié)果依舊符合我給出的觀點(diǎn)。

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既然摩擦材料的面積和摩擦系數(shù)沒有直接聯(lián)系，那么為什么定鉗還是要把摩擦片做那么大，甚至有越做越大的趨勢(shì)呢。那肯定有網(wǎng)友已經(jīng)有答案了：為了提高剎車片的熱容量。這個(gè)熱容量可以用動(dòng)能轉(zhuǎn)化成熱能的平均功率和剎車片的接觸面積之比來量化，單位是W/mm2。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，假設(shè)有一輛車，最大載重時(shí)的重量為2噸，并且此時(shí)可以達(dá)到的最高速度為200km/h，直線減速時(shí)可以實(shí)現(xiàn)的最大平均減速度是1g，且該減速度下的后輪制動(dòng)力占總制動(dòng)力的25%。那么我們可以算出，最大車重最大速度時(shí)的整車動(dòng)能約為3.1兆焦，減速時(shí)間5.67秒，平均功率545kW。分配到單個(gè)前卡鉗上的功率是204kW，單個(gè)后卡鉗則是68kW，一個(gè)卡鉗里的兩塊制動(dòng)片對(duì)半平分這些功率。

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另一方面，卡鉗廠商需要根據(jù)各種摩擦材料的特性給熱容量劃出一條線，并根據(jù)這個(gè)閾值算出所需的最少接觸面積。比方說如果這條線劃在10W/mm2，那么上述假設(shè)條件下，前輪需要的接觸面積就是102cm2，后輪34cm2，如果劃在15W/mm2，那么接觸面積就得在前輪68cm2，后輪23cm2以上。以此類推。并且，因?yàn)镹VH開發(fā)需要在摩擦材料上切出倒角，所以還得把這個(gè)倒角的余地也事先包含進(jìn)去。如果剎車片面積不夠，制動(dòng)時(shí)轉(zhuǎn)化出來的熱能來不及耗散出去，那么片子就會(huì)快速升溫超過承受極限，一開始可能還只是熱衰減，繼續(xù)下去還有可能發(fā)生摩擦材料碎裂或者起火，導(dǎo)致完全喪失制動(dòng)力。所以我手上這些剎車片有大有小，就是因?yàn)樗麄兎謩e對(duì)應(yīng)了只搭載內(nèi)燃機(jī)的小型SUV，以及搭載了混動(dòng)系統(tǒng)的中型和大型SUV。所以我手上這些剎車片有大有小，就是因?yàn)樗麄兎謩e對(duì)應(yīng)了只搭載內(nèi)燃機(jī)的小型SUV，以及搭載了混動(dòng)系統(tǒng)的中型和大型SUV?；靹?dòng)系統(tǒng)的電機(jī)和電池包導(dǎo)致車身質(zhì)量增大。極速相同時(shí)，車身質(zhì)量越大等于動(dòng)能越大，同樣減速度下的減速功率也就越大，因此要用面積較大的剎車片。

一般汽車卡鉗對(duì)于1g制動(dòng)的設(shè)計(jì)前提肯定不是為了下賽道，而是以緊急避險(xiǎn)為目的。所以制動(dòng)時(shí)的尾速是0，也就是徹底剎停，且這種緊急避險(xiǎn)不會(huì)連續(xù)重復(fù)發(fā)生，你可以簡(jiǎn)單理解為：挺過一次就是勝利（當(dāng)然設(shè)計(jì)時(shí)不會(huì)真的只能承受一次）。與之相對(duì)的是，在賽道上，我們希望每個(gè)彎前制動(dòng)的尾速都盡可能地高，逼近輪胎抓地力的極限。這就使得同樣是1g平均減速度，一次彎前減速的平均功率要比徹底剎停要高。同樣是上面的條件，但把尾速設(shè)定成90km/h時(shí)，平均功率就從545kW上升到了790kW。而且賽道上出彎后肯定是立刻加速，然后到下一個(gè)彎道再次重剎。如此反復(fù)，那在一個(gè)寬泛的時(shí)間范圍里，制動(dòng)功率要遠(yuǎn)超原廠設(shè)想的工況。就算不去動(dòng)那個(gè)熱容閾值，也得把接觸面積提升上去。不但如此，還得強(qiáng)化剎車系統(tǒng)的冷卻吹風(fēng)。這才是改裝卡鉗剎車片面積大背后的邏輯。

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搞清楚剎車片需要做大的原因，再回來看為什么定鉗要做成多活塞。其實(shí)基礎(chǔ)邏輯也非常簡(jiǎn)單，就是通過分散按壓來實(shí)現(xiàn)接觸壓力均勻化。因?yàn)檩嗇灪洼S頭部分的尺寸限制，決定了剎車片要擴(kuò)大面積，在圓周方向拓展尺寸比徑向拓展要方便得多。這使得剎車片會(huì)趨近于長(zhǎng)條形。但剎車片背板并不是剛體，它不能把活塞推力均勻分?jǐn)偟秸麄€(gè)摩擦材料上。如果堅(jiān)持使用大直徑單活塞，那么背板會(huì)彎曲變形，使得剎車片和剎車盤之間的接觸壓力集中在活塞按壓的中央?yún)^(qū)域。這會(huì)造成幾個(gè)結(jié)果，一是接觸壓力大的中央?yún)^(qū)域摩擦材料磨損得快，造成中間凹陷型偏磨，二是剎車片的壓縮率也會(huì)變得高一些。

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剎車片的壓縮率測(cè)試遵循ISO 6310標(biāo)準(zhǔn)。如果你讀過這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，在這個(gè)測(cè)試?yán)?，?fù)載的施加方式是和實(shí)際卡鉗的活塞大小以及按壓位置掛鉤的。換句話說，就算是同一塊剎車片，搭配上不同的活塞配置，會(huì)得到不同的測(cè)量結(jié)果。因此分散成多個(gè)活塞可以利用摩擦材料更多區(qū)域的彈性形變。這個(gè)原理有點(diǎn)類似之前講軸承那期視頻里的接觸應(yīng)力。因此分散按壓，就算不能徹底改變壓縮率的非線性，多少也能降低它的絕對(duì)值，從而降低非線性成分在整個(gè)需液量（FVD）里的占比。

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而站在卡鉗的角度上來說，分散活塞也可以降低卡鉗的變形量。就好比在一座大橋上，是把巨大的載荷集中在中央一處更容易塌，還是分散到整個(gè)橋面更容易塌，就算沒有學(xué)過材料力學(xué)也很容易想象對(duì)吧。這些細(xì)節(jié)對(duì)降低需液量都是有幫助。而這才是正兒八經(jīng)的，對(duì)改裝多活塞定鉗提升腳感的科學(xué)解釋。

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好了，這就是本期視頻的全部?jī)?nèi)容了。本來想著兩千字解決問題，結(jié)果洋洋灑灑扯了六千字。這里還要感謝B站大佬SkyeyRing和另一位網(wǎng)友幫我檢查文案。看在這份上，下次你們要是再看到宣揚(yáng)這兩個(gè)觀點(diǎn)的視頻，汽車也好，摩托車也好，自行車也好，把這個(gè)視頻的鏈接發(fā)到評(píng)論區(qū)里?？纯茨切︰p主怎么反駁。

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下期視頻應(yīng)該會(huì)進(jìn)入另一個(gè)我構(gòu)思了很久，一直很想做的主題：汽車零部件的品質(zhì)。這個(gè)話題內(nèi)容有點(diǎn)多，我大概會(huì)分成四到五個(gè)視頻做一個(gè)系列。感興趣的朋友到時(shí)候可以捧個(gè)場(chǎng)。那么我們下期再見。