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关于摩托车刹车卡钳的专业知识都在这里了


好的卡钳产品会合理分配活塞大小和数量,因此车友在选用时亦要注意不可盲目追求所谓的大而忽视产品性能。


制动系统是摩托车驾驶中关系到人身安全的重要部件,很多车友慢慢开始注意到制动系统升级的重要性,而刹车下泵(又称卡钳)是系统的核心所在,因此改装卡钳的玩家日益增多。

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但是由于市场的混乱和专业知识的欠缺,车友们在升级的时候产生了很多观念,比如锻造卡钳的比铸造的好,活塞越多越好,甚至为此而争执。可是事实是怎样的呢?让我们来一一探究。

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一、铸造还是锻造?

制动卡钳本体通常以铸造和锻造两种工艺进行制作,简单来说,采用锻造工艺的卡钳本体的力学强度要比铸造的高,而铸造工艺的产品售价相对较低,这和制造成本有莫大的关系。

生产铸造卡钳本体是通过铸模来辅助,将铝锭溶化后倒入铸模待其凝固成形的加工成型方式,最后去除金属毛刺、披缝等物质,便完成一个卡钳本体的制作,一个形状的模具能实现大量生产的可能。(注意,铸造卡钳的内部也需要CNC加工,不可以是否有刀路来辩驳是否铸造)。

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仅为示意,可以看到产品是浇筑而成,因此可以批量生产。

锻造卡钳,则是使用6061铝合金、7075铝合金为原材料,使用高压冲锻出卡钳基本的外形,再用CNC数控加工技术进行切削加工,材料结构更为致密,散热性能和材料刚性都会比铸造材料强上不少。其中,7075铝合金基本上是市面上最为高端的卡钳材料,一般是赛道产品才会使用。

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仅为示意,产品为高压锻打,因此只能单次少量生产。

大家可以猜猜看,下图哪个卡钳是锻造的?

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答案是,左边为铸造,右边为锻造。锻造卡钳表面更为精细,光洁度高,倒角位干净利落。

综上,锻造卡钳拥有优良的性能,可以针对不同的车型进行小批量生产。在台湾和欧美市场,基本上改装都以锻造为主。而反观铸造卡钳,性价比较高,日常街道使用也是足够的。

二、怎样才是好的卡钳加工工艺?

同是CNC卡钳,有的卖一百多,有的卖几千甚至上万,这个价格差在哪里,是不是贵的就一定好呢?

首先是好的设计。

原材料都是同样一块铝材,不同的设计和工艺生产出来的产品是有很大差别的。比如我们熟悉的BREMBO,其最大的优势在于设计的优化。多年来设计数据的不断积累与改进,使得卡钳的结构趋于完美。

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而锻造卡钳的加工工艺,一般采用CNC(CNC是数控机加工的简称)。如brembo采用高精度五轴机加工,工艺和刀具都很先进,因此产品不论是外观还是使用感受都能做到十分优秀。

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上图为五轴加工中心。相比三轴机来说,五轴机可以一次性加工多个部位,不用频繁更换装夹,加工精度优越,更可以做到一些三轴机无法做到的结构。

而分辨产品加工方面的优劣,第一看外观第二看结构。 外观方面,复杂的曲面加工难度更高,相应产品也会更美观。

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如上面两个卡钳,可以看出左侧为单向曲面拼接,没有太多细节,平面倒角,加工较为简单;而右边是双维曲面,采用大倒角设计和掏空设计,加工更为复杂。当然,这样的工艺不只是为了好看,而是为了能够把卡钳的主体做得更轻,让散热更加均匀、力学结构更为合理。

而结构方面则更为重要。毕竟车友升级卡钳,都是为了更为优秀的性能。一般来说,卡钳要满足“稳定性强,线性好,力度够”等使用要求,而内部结构加工与设计则是拉开产品品质的核心所在。

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图为brembo卡钳拆解后的单边图片。

好的卡钳结构设计需要经过精确的计算,活塞孔位要进行排气设计,并且使用专用刀具和设备进行加工,设备昂贵,加工时间长。

但是由于车友们平时并不会拆开研究,因此如果在内部结构偷工减料,或者在不清楚功能的情况下简单仿制,非但达不到功能效果更会引起很多安全问题。

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左边brembo卡钳的油道采用专用刀具钻孔,精度高,不易产生气泡残留。而右边卡钳使用T型刀进行切削(加工快,成本低,无设备要求),这样的油路结构容易残留气泡,使得油路不顺畅,影响最终使用效果。

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左边brembo卡钳活塞位采用凸台设计,右侧卡钳省略。车友们肯定有过换卡钳排气难的经验,这就是原因之一。

那么中国是否无法制造出结构合理、工艺合格的卡钳呢?答案是否定的。下图为使用马扎克五轴加工中心制造的卡钳产品内部结构,经过静态测试和赛道测试,已经可以满足专业赛事的极限使用环境。

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综上,设计合理性与加工工艺是优秀、结构细节是否严谨,是判断卡钳产品是否优质的第一标准。

三、要漂亮还是要好用?

改装卡钳主体的表面处理多以普通阳极为主,高端性能卡钳会用到硬质氧化。那么下面说说二者的区别。

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左边卡钳是硬质氧化,右边是普通阳极。硬氧表面油光效果明显,和磨砂普阳可以明显区别。

1、普通阳极

普通阳极氧化是指铝及其合金在相应的电解液和特定的工艺条件下,由于外加电流的作用下,在铝制品(阳极)上形成一层氧化膜的过程。

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普通阳极的优势在于色彩亮丽、价格便宜,有一定的防腐蚀功能,因此性价比较高。缺点是硬度比较低,处理层非常薄导致容易划伤(一般使用钥匙轻轻划过就会出现划痕),而划伤后会失去保护作用。

2、硬质氧化

众所周知, BREMBO的摩托车卡钳产品中是没有普通阳极的,取而代之多使用硬质氧化表面处理。
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所谓硬氧,其原理和普阳类似,但是使用原料和加工方式不同,使得表面耐磨性大为增强。铝合金硬质氧化后表面硬度可达HV500左右,厚度25-250um。附着力强,所生成的氧化膜有50%渗透在铝合金内部,50%附着在铝合金表面。

在主流工艺中,硬氧耐磨性最好,被广泛运用于军工等领域,是高端功能性卡钳产品最为合适的表面处理工艺。缺点是价格较高,色彩不够鲜亮,一般只有黑色、卡其色、灰色等。

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以上是典型的硬氧表面处理效果。

综上,如果是日常使用追求外观靓丽,可以采用普通阳极卡钳;如果追求功能性和实用性,则一般采用硬氧表面处理的卡钳。

四、活塞的误区

1、活塞数量

主流的卡钳产品一般以双活塞和四活塞为主,甚至有些六活塞的产品亦受到追捧,很多车友会认为活塞越多制动力越强,而这个观念无疑是错误的。

实际上,刹车效果的好坏,关键在于卡钳活塞面积与油路的合理设计,以及与上泵分数的合理配合。

理论上在相同活塞面积的情况下,多活塞的卡钳制动效果更均匀(而不是更大),但是相应的卡钳要做的更大。

而经过多年的发展与测试,证明对四卡钳一般已经可以做到最好的制动效果,更多的活塞非但起不到加强刹车的作用,反而因为内部油路过于冗长、重量过重降低刹车效果。

下图为KTM的MOTO3赛车实装图,大家猜猜看使用的是几活塞的卡钳呢?

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实际上,该车前轮安装2个对二辐射卡钳,后轮1个对二卡钳,已经可以满足MOTO3比赛的需求,甚至连最大马力的MOTOGP SBK都最多使用到对四卡钳。

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因此可以看出,主流上是没有专业车手使用对四以上活塞卡钳的,多活塞卡钳并不会让刹车效果更好,反而是非专业的代名词。因此除非是有目的地进行个性化外观改装,切勿盲目追求活塞数量。

2、活塞的大小

那有车友会问,既然如此那么如果加大活塞面积,不是会有更好的刹车效果了?答案也是否定的。

我们在进行刹车时,压力会通过油路挤压活塞,进而达成刹车。如果活塞面积过大,需要挤压的刹车油就会更多,使得拉杆行程过大(就是要捏更长的距离才会有力度)。这样的结果是线性变差。而如果更改大分数的上泵,则对应更大的拉杆力度,使得拉杆更为困难。

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MOTO3对二前卡钳活塞面积为34mm,可以看到活塞采用轻量化和散热钻孔设计。

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MOTO3对二后卡钳活塞面积为25mm。

综上,好的卡钳产品会合理分配活塞大小和数量,因此车友在选用时亦要注意不可盲目追求所谓的大而忽视产品性能。

卡钳的知识还有很多,比如橡胶件、刹车片的材料与性能亦与使用性能息息相关,下次我们会详细进行讲解,而这些细节的综合决定了产品的质量与档次。为提高行车安全性能,升级制动系统固然是好事,但是车友们也要有一些基础的相关知识,要不然,花钱却还是买了一个高价“鲍鱼壳”而已。改装,在彰显个性的同时,不要忘记最终的目的是为了更为安全和舒适的行车体验。

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