未来的制动器：未来的制动系统

第 2 部分：未來汽車的煞車系统

我們已經在「未來煞車系統」的第一部分分析了汽車在演變過程中所經歷的轉變，我們將嘗試依據目前的某些趨勢來了解未來的煞車系統會是什麼樣子，例如環境永續性的變數和自動駕駛的推出。

環境永續性和煞車系統：未來會怎樣？

讓我們從環境永續性的變數開始，特別是最嚴峻的挑戰，即減少二氧化碳排放。為了減少釋放到大氣中的二氧化碳量，我們需要減少消耗。除了取決於所使用的引擎類型之外，消耗水平很大程度上取決於車輛的重量，這就是需要修改煞車系統以減輕重量的原因。

如何減輕煞車系統的重量

我們在這裡要考慮的減輕汽車煞車系統重量的技術是煞車碟盤、煞車片和卡鉗。

煞車碟盤技術

讓我們從煞車碟盤開始，透過分析主要技術，其中一些技術已經上市，另一些技術將在不久的將來推出：

鑄鐵和鋁複合煞車碟盤 (BMW)

鑄鐵煞車表面和鋁製盤轂，透過鋼銷機械連接：與整體鑄鐵煞車碟盤相比，該解決方案減輕了約 15% 的重量。

鑄鐵和鋼複合煞車碟盤 (MB)

自 2014 年起，賓士為它的高階車型提供煞車碟盤，該煞車碟盤採用鑄鐵煞車表面，過盈配合到鋁製盤轂上。該解決方案由 Brembo 作為賓士原廠設備生產，重量減輕約 15%。

鑄鐵和鋼共鑄煞車碟盤（MB 零件市場）

Brembo 的這個解決方案透過共鑄兩種材料將鑄鐵煞車表面與鋼製盤轂連接起來，從而將重量減輕了 15%，同時保持性能和造型完好。

鑄鐵和鋁共鑄煞車碟盤

這是 Brembo 尚未上市的解決方案，它涉及透過共鑄連接的複合煞車碟盤（煞車表面為鑄鐵，盤轂為鋁）。

鑄鐵和鋁雙鑄煞車碟盤（第一代和第二代）

適用於賽車和運動車型，第一代煞車碟盤由碳鑄鐵煞車表面和鋁製盤轂兩個部分組成，透過共鑄連接，重量減輕約 20%，系統彈性更大，降低煞車面與盤轂之間變形的風險。
第二代煞車碟盤採用不同位置的銷釘連接煞車面和盤轂，可改善煞車碟盤的通風，並提散熱能力和抗熱裂性。

含機械連接的浮動式煞車碟盤

高碳鑄鐵煞車碟盤透過彈性襯套連接到鋁製盤轂，確保良好的系統彈性，防止變形和不必要的振動。

鋼和不鏽鋼複合煞車碟盤

具有鋼製盤轂的煞車碟盤，以機械方式連接到不銹鋼煞車表面透過使用鋼，可以減少煞車表面（最大 8 公釐）和盤轂（2.5 公釐）的厚度。煞車表面可以輕鬆承受高達 600° 的溫度。與鑄鐵煞車碟盤相比，重量減輕約 30%，但煞車碟盤和煞車片的耐用性都有所提高。不同於與透過穿孔製造的孔和槽，鋼板盤轂透過深拉製成。煞車表面由不銹鋼冷沖製成。然後組裝兩個元件，並對靜止表面進行最終磨削工序以滿足所需的公差值。

整體鋁製煞車碟盤

由於該材料在 400° 以上的溫度下會出現關鍵特性，並且預計會使用特殊的煞車片，因此這些都會帶來一些困難。與類似的鑄鐵煞車碟盤相比，使用鋁可以減輕約 40% 的重量。

Carbon Ceramic 煞車碟盤

浮動式煞車碟盤採用碳陶瓷材料作為煞車表面，與鑄鐵煞車碟盤相比，重量減輕高達 50%。該技術還提供其他優勢：沒有熱變形、高且恆定的摩擦係數和卓越的耐用性（超過 200,000 公里）。

图 1 - 制动盘重量减轻

图 1 总结了多年来为减轻光盘重量而实施的解决方案，我们在上面列出了这些解决方案。自从最初用于超级跑车和跑车以来，这些解决方案也逐渐在日常汽车上实施，这些汽车占市场的更大一部分，而且这种趋势很可能在不久的将来继续下去。

刹车片技术：Project Lybra

Lybra 项目涉及使用玻璃纤维垫片作为刹车片，而不是普通的金属垫片。因此，该垫片与摩擦材料一起模制而成，其生产工艺与目前用于生产刹车片的工艺有很大不同，具有以下优点：

刹车片重量减轻约30%
导热系数降低
根除腐蚀问题。

该解决方案特别适用于 电动汽车的后桥，在这些后桥上，再生制动可减少制动盘的使用、降低工作温度和减少磨损。

卡钳技术：半固态金属成型

半固体金属成型 是一种工艺，可以用再生铝（源自再生铝）而不是原铝（纯铝，源自铝土矿的开采，并与另一种材料合金化以生产制动卡钳）生产铝制制动卡钳，主要有两个目的：

环保，由于使用再生铝，对环境的影响较小
由于在相同的机械强度下减小了厚度，改进了机械特性，使卡钳更轻。

布雷博技术 预计使用再生铝，该铝在650°C熔化，而不是传统工艺中使用的740°C。在此熔化温度下，得到的铝处于半固态，避免了杂质的形成：混合的半固态结构在模具中以球形或球形结构排列，这增加了卡钳的机械强度。布雷博目前正致力于将同样的技术用于铝，目标是将卡钳重量减轻约8%。

如何减少刹车片产生的颗粒物

由于刹车片磨损而沉积在道路上的铜和其他金属被证明对某些水生微生物有毒。因此，在2010年，加利福尼亚州和华盛顿州都通过了立法，规定在这两个州销售或安装的刹车片必须具有 较低的铜和其他重金属含量。这些“更好的制动规则”是可能产生全球影响的地方规则：在这两个州，预计有 3 种不同类别的有害金属含量，从 2025 年起，只能销售 N 级刹车片，铜的百分比低于摩擦材料总重量的 0.5%。