毫无用处的汽车知识 篇六十七:人类群星齐发力帮你车子停下来

2022-09-15 15:59:38 13点赞 17收藏 10评论

人类群星齐发力帮你车子停下来

1769年法国人Nicolas-Joseph Cugnot 发明了第一辆汽车

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同时伴随他而来的荣誉还有世界上第一次车祸,Cungnot以4km/h的速度撞毁了他的院子。因为他压根没想应该如何让车停下来的问题,

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随着外燃机向内燃机转变,以及内燃机的尺寸越来越小,各种各样奇怪的汽车被发明了出来,不过大家普遍还是在研究如何让汽车跑起来的问题,至于如何停下,不踩油门慢慢就停下了,顶多加一个跟马车一样的木块刹车,主要目的还是为了省鞋

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到了1886年,奔驰发明了Benz Patent-Motorwagen Nummer 1,也就是普遍意义上的第一台量产汽车,因为使用了包胶车轮,制动块也就从木制变成了木头包皮革以免磨坏。虽然此时的刹车系统看起来依然孱弱,但在后世它将引出多位青史留名的大神

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因为此时的车速普遍都不快,不存在刹不住车的问题,所以哪怕到1895 年,米其林推出“Éclair”这个第一款车用充气橡胶轮胎,大家对于刹车系统的改进也只是停留在如何改进刹车块的材质,如何省轱辘

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1900年前后的几年可谓是刹车系统的历史分水岭,因为汽车速度越来越快,车祸越来越多,让车跑起来越来越容易但是停下来越来越难,大家开始纷纷研究刹车的问题,两种延续一百余年并且依然保持竞争的刹车形式被发明出来,即碟刹和鼓刹

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虽然早在1898年Elmer Ambrose 就设计了一款汽车交由Cleveland Machine Screw Co.制造,并且为这款车配备了碟式刹车器

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但是碟式制动器的专利却在1902年归属于William Lanchester。莫非是蓝切斯特的刹车盘发明更早?还是他的刹车效果更好?其实都不是

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甚至连上面那张碟刹的配图都是错的,因为蓝切斯特大佬压根就没做出来这个碟刹,这款碟刹只存在于专利图纸中

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蓝切斯特可以说是英国机械领域发明家的顶级大佬,例如离心式调速器(就是三体里讲过的那个)就是蓝切斯特发明的

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他和Henry Royce(罗尔斯罗伊斯的那个罗尔斯),Harry Ricardo(搞内燃机燃烧原理的大佬)一起作为英国20世纪初工业发名的基石,发明领域贯穿内燃机,汽车,航空,要说这三位的发明创造救日要落帝国于危难之中,硬挺着英国进了五常都不算过分

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虽然蓝切斯特也是顶级大佬,不过碟刹发名可以说是他随手而为,因为使用了铜作为制动片的材质,导致摩擦制动盘的声音吵的惊人,直到5年后Herbert Frood为碟刹研究了石棉制动片材料,才让碟刹变成一种堪堪可用的发明,不过因为鼓刹一侧的优势,碟刹被一直雪藏到了50多年后。对了,Frood大佬就是费罗多集团的创始人。

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让我们暂时抛开碟刹看看鼓刹,1901年,威廉·迈巴赫 (Wilhelm Maybach) 将戈特利布·戴姆勒 (Gottlieb Daimler) 的想法付诸现实,他们设计了一种线缆控制的抱刹式鼓刹

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你看这种设计图是不是很眼熟?是的这玩意设计的跟现在自行车后轮的抱刹没什么两样,不过这种制动器用于汽车还是有很多缺点的,比如操控线缆易脱开,抱闸系统容易进水进土进沙子等等,随后1902年法国人Louis Renault(就是雷诺汽车那个雷诺)改进了该系统,推动了鼓式刹车的普及。

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得益于简单的制造方式和制动材料的进步,鼓刹这一刹车形式在20实际初期得到了快速的发展,1910年代外制动鼓刹开始向内制动鼓刹转变,封闭式的鼓刹结构解决了进水进油进沙子的问题

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这种封闭式的鼓刹由大佬Perrot Henri主要发明和推动,Perrot大佬也是法国的汽车业大亨,后来公司成为了Talbot汽车,现在商标由标致持有

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Malcolm Lockheed(就是后来发展成洛克希德马丁的那个洛克希德)在1918年发明了液压助力刹车,将鼓刹的刹车性能提升到了一个新的水平,虽然刚开始时液压刹车有严重的漏油问题,不过随着机加工水平和材料的进步,液压助力刹车成为了刹车系统的标配。

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鼓刹一直以来有一个问题在于随着制动片的损耗,需要定期调整制动片间隙,否则制动踏板的行程头段就会变空,从而降低最大制动力

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于是完全体的鼓刹配备了自动调整功能,对于鼓刹的创新也有很多大佬提供助力,例如Bendix/Wagner自增力式,Delco Moraine式助力,双伺服式。

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bendix式是美国人Vincent Hugo Bendix发名的一种鼓刹改进形式,不过Bendix投身刹车领域最早和前面我们说过的法国Perrot式刹车有关,1924年Bendix购买了授权在美国开始应用

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那么Bendix为什么购买这种授权呢?因为他爹被一辆效果不是很好的鼓刹的汽车撞死了。后来Bendix成为了美国的飞机汽车航空航天军工导弹家用电器冰箱洗衣机电视巨头

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Bendix公司队Martin Marietta公司的恶意收购案和Martin Marietta公司的吃豆人防御也是并购史上很神奇的一件事情,后来Bendix公司的石棉产品也给其母公司霍尼韦尔留下了深深的创伤

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至于另一种Delco Moraine式助力的公司DELCO公司,想必大家应该有所耳闻了,其老大Charles Franklin Kettering查尔斯凯特琳,之前在介绍启动机的文章中提到过,终其一生获得过186项美国专利

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发明内容也是横跨汽车飞机导弹到家用电器,含铅汽油和氟利昂也是出自他手,对于刹车的改造只是大佬随手而为的产物

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得益于较早的发展和各种大佬的耕耘,鼓刹系统到现在几乎已经没有什么新的创新点可言,几乎数十年没有什么新的变化,得益于新的刹车片材料和更好的制造工艺,鼓刹现在甚至可以做到终生免维护,其耐久性和强大的制动力在重载汽车上几乎是标配,而其低廉的制造成本也在廉价汽车中占据了一席之地。

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然我们再看看碟刹,直到1953年才有量产车型标配了碟式刹车,车型为Austin Healey 100S,在勒芒比赛上捷豹也因碟刹的助力斩获佳绩,碟刹相对于鼓刹的优势在于开放式的制动盘可以承受更高的制动温度,提供更长的持续制动时间,而鼓刹的散热问题则随着车速上限的发展而越来越成为问题。

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碟刹因为更高的抗热衰减能力,以及材料进步带来的更高极限,在20世纪中后期广泛用于中高端车型

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毕竟飞机都是用碟刹的,铁轮子+鼓刹一度成为低端车或者厂商抠门的代名词,殊不知真正抠门的地方在轮胎上

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说起飞机,其实现在汽车上标配的ABS系统也是来源于飞机的,早在190x年铁路领域就有关于车轮防抱死的研究,1920年法国的航空+汽车大佬Gabriel Voisin研究了一种机械式ABS,这种系统通过一个不带刹车的轮子和带刹车的轮子测量轮速差从而判断制动器是否抱死,从而适当减低制动力,但是真正实用的abs系统直到50年代才开始广泛应用

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50年代初邓禄普的Maxaret系统被广泛应用在英国的飞机上

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60年代出这一纯机械的abs系统被用于Jensen FF, 福特Zodiac等实验性车辆上,不过因为纯机械系统的可靠性和造价过于昂贵,并未在汽车上得到推广

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时间来到70年代初,菲亚特研究院的Mario Palazzetti发明了现代意义上真正可靠的ABS系统,该专利随后被博世收购并命名为ABS

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随后之前提到的Bendix公司为克莱斯勒开发了名为Sure brake的计算机化、三通道、四传感器全轮ABS,福特也拿出了Kelsey-Hayes公司帮忙开发的Sure-Track系统,点状推出了EAL系统装配于日产总裁

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那么电子控制的ABS技术是从哪来的呢?答案是依然是航空领域,在那个技术发展非常疯狂的年代,协和客机成为了世界上第一款装备了电子控制ABS系统的飞机,这套系统不久之后就下放到了汽车上

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那么说到这有人要问了,ID4为什么用鼓刹。我只能说因为够便宜且足够用,大陆电子集团这套EPB-Si系统也是供应链创新的专门为电车优化的鼓刹系统,因为鼓刹天生具有低拖滞阻力的特性。

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目前的碟刹常见都是浮动卡钳式,每个卡钳都要占用数牛米的扭矩,而固定式卡钳的价格则不是普通买菜车可以负担的,其高制动力也基本用不到,所以鼓刹对于有动能回收制动的电动车来说可以说天造地设的一对。

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至于浮动卡钳改了固定卡钳,失去了驻车制动功能的朋友们,千万别听改装店的用p档卡住就得了,后轮该装双卡钳咱还是要装的,毕竟装上了还帅了一点不是?

作者声明本文无利益相关,欢迎值友理性交流,和谐讨论~

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