▲帕斯卡定律
帕斯卡定律的核心是“不可压缩静止流体中任一点受外力产生压力增值后,此压力增值瞬时间传至静止流体各点”。是不是觉得不好理解?想象一下给气球打气时的情形,因为压力的分布是均匀的,所以气球才会是圆的。上图中,左边是一根较窄的管道,右边则是一根宽管道,二者是连通的,两侧压强相等。不过当左边再加一个人的体重,压力变大,面积不变,压强便会增加,由于油不能被压缩,压力会瞬间传至右侧,于是就轻松地举起了一辆汽车,这就是液压的神奇之处。
▲制动液将力量传递到分泵
一般家用车正是采用液压制动方式,在驾驶员踩下刹车踏板,经过真空助力器放大,向总泵中的刹车油施加压力,由制动主缸产生油压,油压传给各制动轮缸(卡钳活塞),踏板力越大,主缸内的油压就越大,产生制动力也就越大。如果取消真空助力器,改用电子控制,那就是所谓的电子液压制动了,不过依然是靠液压来制动的。
抱紧而不是抱死虽然我们希望制动器能抱紧车轮,但我们绝不希望它们抱死在一起。所谓抱死,就是在刹车过程中,轮胎不转了,而是像一块砖头在地面滑行,这显然会导致车辆失去控制。于是,工程师们开发出了ABS防抱死系统以应对风险。
▲车轮抱死
ABS由ECU控制单元,制动调节装置,控制电路以及一些传感器组成,当所有传感器数据都指向车辆临近抱死时,主泵的压力即使增加,分泵也不再增大了,压力调节装置先切断主缸与轮缸的输送通道,使制动力减小,如果抱死危机解除,再打开输入,当又发现临近抱死时再切断,如此循环,就像不停踩点刹一样,以达到阻止车轮抱死的同时,用最短距离刹车的目的。
▲ABS在不停“点刹”
谈到这项技术,就不得不提博世公司。博世(BOSCH)在1936年获得了“车轮转速的制动防抱死系统”的专利权,1964年开始研发论证ABS,1966年世界上首次搭载了四驱技术和ABS的车型——Jensen FF(1966-1971) 上市。ABS最初是豪华车的选配,后来逐步发展为普通车的标配。博世在ABS和“牵引力控制系统”的基础上研制出了ESP(车身电子稳定系统),解决了车辆侧向稳定性问题,关于这部分重要功能,我们以后一定找机会细聊。
盘刹和鼓刹的故事在汽车发展早期,因为动力不足以及传动差导致车速缓慢,所以大部分车没有制动系统。少量的车配置的是如马车一样的手刹,效果不佳。直到1900年,汽车设计之父威廉·迈巴赫(创立了梅赛德斯与迈巴赫)设计了鼓式刹车器,制动器才逐渐成为标配。1902年英国工程师兰彻斯特首次装备盘式制动器的轿车,但由于当时受限于铜质刹车片,磨损太快,寿命短,所以盘式制动器并没有流行起来。