http://www.5i01.cn/topicdetail.php?f=318&t=382571&p=1

在國(guó)內(nèi)各大 自行車論壇里,

一定會(huì)有這么一二篇:
我快被我的油壓剎車 搞死了
怎么換了油煞煞車煞車力道更差?......等

貓也曾經(jīng) 是這些喊救命的一員,嗯......應(yīng)該不是曾經(jīng).....我也將來(lái)應(yīng)該還會(huì)是...

幾次遇到問(wèn)題,幾次的摸索,也慢慢使貓對(duì)油壓煞車有了點(diǎn)的概念
故在此,分享給各位車友


在此貓就以SHIMANO的油壓煞車為題材,來(lái)做討論

一般油壓煞車,由上而下大致分為3部分
1.煞把Brake Lever
2.油管Hose
3.卡鉗Caliper


其中
煞把又包含 油壺,主油缸, 煞車桿
油管又包含 銅頭, 油管本體
卡鉗則又包含 活塞, 副油缸, 煞車片



以下,貓就由上而下開(kāi)始介紹.......


由左而右就是把煞把的壺蓋取出的順序(里面的剎油貓已預(yù)先抽干)
左:把2支螺絲打開(kāi)
中:首先看到的是油封
右:把油封拿開(kāi),可見(jiàn)整個(gè)油壺


油壺油封


打開(kāi)油壺,可以看見(jiàn)主油缸(總泵)外型(紅線)



油管

shimano 的油管的接頭有2種規(guī)格,分別為SM-BH59及SM-BH61二種
上圖為BH59接頭加上850mm的油管,完整貨號(hào)如上圖SM-BH59 0850
所以要自己要訂購(gòu)油管,要把貨號(hào)記清楚,免得買到不合用的
BH61的接頭是用側(cè)鎖式的(如06XT卡鉗)




卡鉗


一般而言,卡鉗是由上圖的幾個(gè)小零件組裝而成
如果,貓還是以上圖來(lái)介紹卡鉗,那就遜掉了............
貓,這次要把卡鉗再大部分解一層,好讓各位看看卡鉗的作動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)及理論



如同先前提到的:卡鉗是由 活塞, 副油缸, 煞車片 來(lái)組成
所以,貓?jiān)谶@4項(xiàng)里再做申論




首先,活塞







原則上這個(gè)活塞是不會(huì)出大問(wèn)題
不過(guò),貓?jiān)?jīng)在對(duì)岸的論壇中看到有人提出,他的油煞,每到下雪季節(jié)就會(huì)從活塞里冒出油來(lái),
所以貓懷疑是否是因?yàn)槎旌湟灾逻@個(gè)活塞體積縮小,造成活塞與油封間出現(xiàn)空隙,再加上油壓缸里的液壓......結(jié)果就溢出了


由上圖可知,活塞的直徑為20mm(方格為20X20mm)

也或許是油封老化造成的
老化原因是用錯(cuò)剎車油嗎?dot4? 流言終結(jié)者~~(煞車油腐蝕試驗(yàn))



卡鉗活塞油封





副油缸........


上圖:
左圖棉花棒由注油孔插入,可由油管孔看到棉花棒另一端,
而得知右圖紅色部分是相通的(煞車油走的通道)





由以上介紹 我們大略可以想像出以下的動(dòng)畫(huà)













再來(lái)我們可以假設(shè)以下的情況
設(shè):煞車油理想狀態(tài)體積為完全不可壓縮,油管彈性系數(shù)為0
故:可推出V1=V2


下圖:則把要討論的V1(活塞伸出體積)及V2(剎車總泵活動(dòng)體積)
圖示化以方便理解V1=A x H ; V2=a x h
PS: V1=V2




再下來(lái) 我們要導(dǎo)入液壓常用的巴斯卡原理
巴斯卡原理的中心思想: 對(duì)一密閉液體所施的壓力，必會(huì)傳遞到液體各部份及容器壁上，且其值不變


設(shè):a即是煞把推活塞的圓面積,而推動(dòng)煞把活塞的力量為f
則我們施予整個(gè)煞車密閉系統(tǒng)中煞車油壓力為f/a
此為表示在此時(shí)整個(gè)剎車系統(tǒng)里的剎車油是處于f/a的壓力下
當(dāng)然,推動(dòng)剎車活塞部分的煞車油也是處于f/a的壓力下

如下圖
把推動(dòng)煞車活塞部分的煞車油再放大詳解
由下圖不難理解,此時(shí)推動(dòng)單一活塞的總力量為f/a X A




依前文
我們得到一個(gè)公式:


耶~~等等,XTR不是為對(duì)向的雙活塞卡鉗嗎?
那推煞車片的力道(Fb)不該是2倍fA/a嗎?
貓認(rèn)為這樣講似乎是不對(duì)的,貓舉一例子來(lái)反面解釋為什么不是2倍

因?yàn)槿绻詥位钊ㄣQ來(lái)看其實(shí),在另一邊還是有裝上煞車皮的
只是這個(gè)煞車皮是不動(dòng)的(直接貼緊卡鉗),那這一邊的煞車力道是哪來(lái)的?

答案很簡(jiǎn)單:
就是牛頓第3定律(作用力=反作用力)
也是說(shuō),一邊卡鉗施多少力,則另一邊也就產(chǎn)生另一反作用力


這種感覺(jué)應(yīng)該可以去問(wèn)買過(guò) giant某些06車款配的hayes sole 單活塞的車友們
當(dāng)這些車友由hayes sole 升級(jí) 為雙活塞煞車,為什么沒(méi)有明顯感覺(jué)出雙活塞的煞車力道是單活塞的2倍之大,由此可見(jiàn)一斑







由上面公式,可知要增加煞車力道我們有3種方式:
1.可以增加f (按剎車把力量)
2.增加A(卡鉗伸出活塞的底面積)
3.也可以減少a(煞把活塞底面積)


我們?cè)偕暾?以上三點(diǎn)(假設(shè)要放大煞車力4倍來(lái)說(shuō)),有以下3種方式
1.第1點(diǎn)增加按煞把力量4倍即可
2.增加活塞底面積4倍
3.縮小煞把活塞底面積4倍


第1點(diǎn)增加按煞把力為4倍,這應(yīng)該很容易理解

比較有問(wèn)題的是第2.3點(diǎn)
因?yàn)?.3點(diǎn)還有一個(gè)要素要考量
這個(gè)因素就是 煞車油體積(V1=V2)是不變的



以第2點(diǎn)來(lái)說(shuō):
以煞車油的體積是不變的前提下,如增加活塞底面積4倍
勢(shì)必會(huì)使活塞伸出長(zhǎng)度,縮為原來(lái)的1/4
這意味該活塞將使盤片與卡鉗的距離要更近,所以盤片,煞車片間的對(duì)準(zhǔn)要更精確
如下圖的油壓系統(tǒng)放大倍率為4倍
按這里檢視圖片


以第3點(diǎn)來(lái)說(shuō)
煞車油的體積是不變的前提下,縮小煞把活塞底面積4倍
會(huì)使壓煞把的距離增為4倍
當(dāng)然,這之間要考慮使用者的手指長(zhǎng)度與使用上的實(shí)用性





而真正的切線煞車力(煞車力矩) =
推煞車片力(Fb) X 煞車片摩擦系數(shù)(Fr) X 碟盤半徑(R)
所以,其實(shí)要增加切線煞車力(煞車力矩)還有增加煞車片的摩擦系數(shù)與加大碟盤半徑,2種方式


首先:談到煞車片摩擦系數(shù)就必須談到煞車片....以shimano來(lái)說(shuō),在煞車皮材質(zhì)上就有一些小差異了
目前市面上還有流通的大致為Resin 與 Metal這2種
Resin 貨號(hào)為M07S
Metal貨號(hào)為M06

Resin M07S為新一代的煞車皮配方,新導(dǎo)入合成樹(shù)脂,
可以降低長(zhǎng)時(shí)間煞車鎖產(chǎn)生的噪音
至于舊款的金屬配方,也非一無(wú)是處,至少比較耐磨就是一特點(diǎn)

至于在制動(dòng)力上呢?貓目前手上沒(méi)有 M06 Metal 可以與 M07S Resin做比較
所以,報(bào)告先欠著了




最后,可以加大煞車力道的方式: 加大碟盤半徑


目前,常使用在自行車上的盤片尺寸分別為160mm;180mm;203mm
一般直覺(jué)上我們感覺(jué)加大碟盤,所得的煞車力道是隨著盤片半徑(力臂),而做線性提升

以160mm 與 180mm 的碟盤做比較:

160mm與180mm的碟盤半徑分別為80mm與90mm
80mm與90mm則分別為該盤片煞車力臂
故180的盤片煞車力臂為160的90/80=1.125倍

耶~~~怎么才1.125倍啊!!??
等等~~先別急著下定論,注意到?jīng)]?
貓是說(shuō)力臂是1.125倍,并不是說(shuō)煞車制動(dòng)力為1.125倍

一般我們說(shuō)的煞車制動(dòng)力應(yīng)是指:
把一個(gè)移動(dòng)中的物體,變成停止?fàn)顟B(tài)

所以,越好的制動(dòng)力,應(yīng)是指能在越短距離內(nèi)使移動(dòng)物體停止

因此,事情就開(kāi)始有點(diǎn)復(fù)雜了
有些物理底子的人 看到以下這個(gè)公式就應(yīng)該明白了



m=全車質(zhì)量
v=速度
S=煞車片與盤片摩擦距離

又前文中我們導(dǎo)出:
切線煞車力(煞車力矩):
推煞車片力道(Fb) X 煞車片摩擦力(Fr) X 碟盤半徑(R)

這里我們可得完整公式:


其中S(煞車片與盤片摩擦距離)反比于 盤片半徑(R)
所以,160的盤片 所需磨擦的距離為180盤片的1.125倍
故S160=1.125 x S180 (S180=S160/1.125)

所以我們假設(shè) 以160碟盤來(lái)磨擦1圈的距離可以完全煞停的動(dòng)能
換到180的碟盤上則需轉(zhuǎn)幾圈呢?


S160= 160mm x 3.14
S180= S160/1.125 = 160mm x 3.14 / 1.125


而S180是占180盤片的幾圈呢?
S180= 160mm x 3.14 / 1.125
180盤片的圓周=180mm x 3.14
所以是占

嗯!答案出來(lái)了! 160碟盤轉(zhuǎn)一圈可以煞住的動(dòng)能
拿到180碟盤上只需0.79圈


不只0.79這樣如此,我們還要換算成26吋的輪圈來(lái)求實(shí)際省下的煞車距離
1-0.79=0.21(180碟盤省下的圈數(shù))
0.21 x 26吋 x 3.14= 17.1444吋=43.55公分

如果以160轉(zhuǎn)一圈可煞停的動(dòng)能下,180碟盤可比160碟盤提早43.55公分煞停
嗯~~我想,這個(gè)數(shù)字應(yīng)該能比較安慰你了吧!


總結(jié):
為什么V夾的煞車力臂是26吋 輪圈,可是制動(dòng)力卻比力臂160mm的油碟差?
ANS: 因?yàn)?油壓系統(tǒng)可以放大壓煞車片的力道(一般為10~17倍),這倍數(shù)遠(yuǎn)勝于26吋輪圈對(duì)于160mm盤片的倍率



要如何得知你目前煞車的的放大倍率?
原則上,我們可以肉眼來(lái)粗估計(jì)卡鉗的放大倍率
壓煞把然后觀察 煞把支點(diǎn)移動(dòng)的距離/卡鉗活塞移動(dòng)的距離=放大倍率(一般設(shè)定在10~17倍)
類似的道理,用在線拉V夾上所得即為1(表示V夾并無(wú)放大)
機(jī)械碟,因?yàn)樨垱](méi)玩過(guò)機(jī)械碟,所以貓猜測(cè):機(jī)械碟的卡鉗里應(yīng)該有類似齒輪的機(jī)構(gòu)來(lái)放大煞車力道
一樣應(yīng)可由上述方式粗估計(jì)放大倍率


為什么要有4活塞,6活塞,8活塞的 卡鉗的問(wèn)世?
ANS:原因很簡(jiǎn)單 就是要增加A(活塞伸出底面積),并不單純只是增加磨擦面積而已
所以,我們觀察多活塞的卡鉗,其活塞位移的動(dòng)作都是很小(造成常常磨碟)


金屬油管的必要性?
其實(shí)前文的煞車油V1=V2在現(xiàn)實(shí)世界里是不存在的
通常油管都會(huì)有些微的彈性,所以V1其實(shí)是稍微大于V2的
這其中的小差異就是用來(lái)?yè)伍_(kāi)油管所喪失的,要減少這喪失唯有降低油管的彈性
(所以我們觀察按煞把時(shí),可以發(fā)現(xiàn)油管是有撐直的趨勢(shì))

以油管外圍包復(fù)金屬網(wǎng)即是一個(gè)好方法
也可以加厚油管來(lái)達(dá)成

所以,有人說(shuō)金屬油管的感覺(jué)比較直接,很死硬
而塑膠油管則帶點(diǎn)Q感,即是由此而來(lái)

換個(gè)技術(shù)層面的說(shuō)法:
當(dāng)我們用力壓煞把金屬油管是可以比較完整的把力道傳到煞車片上,不流失
而塑膠油管則會(huì)把一小部份的力道浪費(fèi)到撐膨油管上


加大碟盤的優(yōu)缺點(diǎn)?
優(yōu)點(diǎn):同上文所述可以增加制動(dòng)力,外觀上也讓人更噴張些
缺點(diǎn):因?yàn)楸P片圓心離煞車作用區(qū)域(圓周)更遠(yuǎn)了,使得圓周的固定性更差,
如果轉(zhuǎn)彎的動(dòng)作大一點(diǎn),急一點(diǎn),盤片就會(huì)產(chǎn)生類似蕩劍一般的抖動(dòng)效果,因而磨到煞車皮




空氣跑進(jìn)去油壓系統(tǒng)中,一定就會(huì)油壓失靈嗎?
不一定如此!
這還要看這個(gè)氣泡的位置來(lái)定論。如果氣泡是在油壺里 則不影響煞車功能
其實(shí),油壺在整個(gè)油壓系統(tǒng)中,是不屬于油壓的一部份的(油壺里的油是不受煞把活塞壓力)
所以,油壺里有沒(méi)有跑空氣進(jìn)去,并不是那么重要(這一點(diǎn)可以從一些機(jī)車透明油壺里看到氣泡 得證)

也就有這么一說(shuō):把車倒立會(huì)造成油壓煞車跑進(jìn)空氣
其原因就是,如果你的油壺里原先是有氣泡,因?yàn)榈沽⒕蜁?huì)讓這氣泡有機(jī)會(huì)回歸到剎車總泵里(進(jìn)入油壓系統(tǒng)中)

相反的,有些騎士 其實(shí)油管中原先已有空氣,
用著用著,突然一天煞車力道居然回復(fù)到先前沒(méi)空氣的煞感了
原因就是,在油管里的氣泡 跑到油壺了

如下圖:
表示油壺里的氣泡,并不干擾到整個(gè)油壓系統(tǒng)的運(yùn)作

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的不只是槓杆原理~~细说油压煞车的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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