开完 Mach-E 的我，却写了个刹车科普
开完车，印象最深刻的居然是刹车
前一阵子，我在天马体验了上市前的福特野马。
似乎，涂黑处理的部分在设计师眼里是隐形的。
不是 V8 的那个，不是 V6 的那个，也不是四缸的野马。有些人把 2.3T 的野马戏称为「野驴」，那么我那次开的电动野马，暂时就叫「电驴」吧，而且还是「电驴 GT」，哈哈。
长续航版
GT 版
纯电的加速和活跃的尾部让我觉得电动时代的野马算是脱离濒危物种以后，我注意到了无论是 GT 版还是更低版本的车上，卡钳上都有两个圈圈。而经过我的观察，这两款车的刹车系统除了红色烤漆以外，没有任何区别。但这并不意味着这套刹车就没有诚意了。事实上，它非常有意思，而且很有科技含量。
刹车系统，了解一下？
进入正题之前，先来一些（没那么）硬核的背景知识，帮助大家对汽车的刹车系统建立快速认知。
我踏！
刹车踏板是从右边数起第二个踏板，驾驶员通过踩踏踏板的方式，让通过杠杆结构联动的刹车总泵推动刹车油，通过刹车油管传递至刹车分泵，从而施加力量阻碍汽车轮胎旋转。
刹车系统基本就是这么回事
因为汽车刹车本质上就是个把动能转换成热能从而削减速度的能量转换装置，所以只要能提供摩擦力，它可以有很多形式。而主流的品类，有以下两种。
老掉牙的鼓式刹车
鼓刹示意图
鼓式刹车，俗称鼓刹。它的原理就像把手塞到杯子里再捏紧拳头一样，它是通过刹车鼓里内两侧的制动蹄紧贴刹车鼓内壁实现制动。
它的优点是成本较低，且摩擦面积大，得到同等刹车力所需要的推力更低，常见于大型货车；缺点是因为是封闭结构，热衰减严重，不适合高频刹车，难以控制力度，且反应比较慢，还增加重量。
看上去光溜溜的一个圆饼，就是鼓刹
因为它的低成本是共识，如果你在家用车的后轮上看到它，那就意味着这台车比较廉价。
更主流的盘式刹车
盘式刹车就是我们说的碟刹，是通过液压泵推动刹车卡钳中的活塞，夹紧两侧的刹车片产生摩擦力，从而达到刹车效果。
碟刹示意图
碟刹是外置式刹车系统，优点是通风散热良好，刹车线性，好控制，不容易抱死；缺点么，主要还是贵。
碟刹的花样就比较多了。首先从提供夹紧力的卡钳入手，它们基本可以分为两种：浮动式卡钳和固定式卡钳。
浮动式卡钳是相对比较便宜且性能低的那个。
浮动式卡钳动作
这种卡钳通过两个导向销（即是红色防尘套所覆盖的部分），可以在垂直于刹车盘的方向上有一定的浮动，这就是它的名字来源。
浮动式卡钳结构
因为这样的设计，导致这种卡钳只需要在一侧有活塞，便可在活塞推动时通过反作用力来从前后锁紧刹车盘，起到制动作用。这样的卡钳除了便宜以外，基本就没有好处了。
由于采用浮动式结构，所有的刹车系统受到的反作用力都会让兼任前后浮动功能的导向销承受，强度相对较低。更多的形变量导致它不能提供更优秀的刹车「脚感」，而钢制的它也更重，散热性能差。
那么，相比之下更高级且性能更高的就是固定式卡钳，又叫做对向式卡钳或者多活塞卡钳。
固定式卡钳结构
它的工作方式是同时从两面对刹车盘进行「夹击」。这种卡钳结构比浮动式卡钳更简单，除了活塞以外都是固定的，所以它的强度更高，动作更精准，制动脚感也更好。
这种卡钳通常由铝合金制成且体积较大，所以能提供更优秀的散热能力。散热能力好就意味着可以支持连续刹车而不产生热衰减。国际著名赛事上的参赛车辆，几乎无一例外全部采用这类的卡钳。
多活塞卡钳的活塞数从 2 到 10 不等，甚至更多。活塞越多制动力越强其实是一个错误的认知，因为这取决于多个因素：
活塞面积总和（压力）；
和刹车皮大小及材料（面积和摩擦系数）；
刹车盘尺寸以及材料（力臂和摩擦系数）等。
Endless 12 活塞卡钳
多活塞的主要目的，其实是为了让刹车力度更均匀。从这张日本殿堂级 Endless 的 12 活塞产品图中可以看出，这个卡钳中有不同尺寸的活塞来尽量给刹车皮施加均衡的力，从而确保刹车皮不产生偏磨等影响使用寿命的情况。
布加迪 Chiron 的钛合金 3D 打印单体式卡钳
而固定式卡钳在材料上可以是铸铁、铝合金甚至是钛合金；结构还分为两片式和单体式；制造工艺上还有铸造、锻造、CNC 机加工甚至是 3D 打印等方式，花样繁多。
雷克萨斯 LFA 的碳陶瓷刹车盘和 6 活塞单体式卡钳
至于刹车盘也不是一味的钢盘，高性能量产车辆还可以选择更耐高温更轻量化的碳陶瓷刹车盘。
而刹车盘的固定方式，也分为一体式铸铁、联合熔铸、浮动式等不同的形式。
铸铁刹车盘和铝合金中心盘一体熔铸成型的联合熔铸刹车盘是相比全部铸铁更高级
和浮动卡钳不同，能在轴向和径向提供膨胀空间的全浮动式是刹车盘是最高级的固定方式
里程焦虑推进刹车演变
其实碟刹有一个很大的问题，就是：
你不在刹车的时候，它也在刹车。
固定式和浮动式碟刹卡钳截面对比
相比有弹簧来拉回制动蹄的鼓刹，碟刹的卡钳充其量靠活塞上的油封和防尘套回位，间隙很小。而且就算你的活塞回去了，刹车片还是会蹭到盘子上。
油封和尘封的弹性帮助活塞回位
这样的摩擦损失，也叫做拖滞阻力。这对于补能方便的汽油车来说，不足挂齿。但对驱动效率更高，能量密度却较低的电动车，摩擦损失就意味着实打实的续航打折，而续航打折和补能的低效带来的就是里程焦虑。
那么，开电动车的我们该怎么办？
开历史倒车？
鼓刹不是没有拖滞阻力吗？干嘛不重新用上呢？
于是大陆集团针对这个问题，研发出了一款鼓刹。这款鼓刹在目前大众集团旗下所有 MEB 平台车型上都是标配，比如 Q4 e-tron 和 ID.4。
大陆的复合式鼓刹
那么他们是如何改变大家对鼓刹的偏见的呢？答案就是高科技。
大众 ID.3 产线
铝合金和钢的复合结构，让这款鼓刹相比以往的产品实现了 30% 的轻量化；
铝合金外壳上的凸起可以帮助散热，而且还不会腐蚀，让车越来越 low；
内置刹车扭矩传感器，实时监控刹车力度让机械刹车系统和能量回收系统的配合更加无缝且舒适。
所以，大陆和大众的逻辑就是，在有动能回收的前提下，本来就不承担主要刹车任务的后轮刹车，是鼓刹又何妨？而其它寿命还长。
但是，这也架不住人们对碟刹的追求啊！
那么碟刹的怎么办？
答案就是低拖滞卡钳。
不同的油封形状
其实上图这样靠油封的截面形状来优化活塞的回位早就有了，但是这次通过研究野马的刹车卡钳，我发现了更多减少拖滞的套路。
My name is Flexira
拿起活动现场的这款「Brembo 卡钳」，我发现它原没有福特说的那么简单。
上面已经说了，卡钳里的活塞回位是第一步，关键是让刹车片不接触刹车盘，才能减少不必要的拖滞阻力。而这款卡钳用两个很简单的套路就解决了这个问题。
FoMoCo = 福特原厂配件
刹车片背后的卡簧可以嵌入活塞的凹陷中，让活塞回位时带动刹车皮一起回位；
卡钳展具莫名其妙被喷了红色
卡钳簧片并不是被掰弯了，而是通过这样的结构来给刹车片一个向外弹出的力，辅助回位。
Mach-E GT 轮毂里的 Brembo
而福特上的这款 Brembo 卡钳的官方名叫做 Flexira，根据 Brembo 官方：
Flexira® 制动卡钳经过专门设计，适用于轮毂较小的车型，例如紧凑型轿车和 SUV（特别是电动汽车），以改善滚动阻力。这款卡钳专为狭小空间设计，同时能够保障布雷博固定式制动卡钳特有的功能和高性能。
F50
相比特斯拉、蔚来和小鹏都用的 Brembo F50 系列卡钳，这款 Flexira 的优势就是宽度更小，适合更小的更窄的轮毂，也有利于在轮毂辐条上凹更多花样。那么大家可能会觉得，卡钳都瘦身了，是不是强度也变低了？
非也。前面说的那两个圈圈，就会在这里发挥作用。
爆缸
全铝发动机较铸铁发动机而言，虽然有轻量化和散热的优势，但是如果追求动力，尤其是通过高增压的方式榨取功率，就会导致缸体强度成为瓶颈。
Darton Sleeves
这时候就需要强度更大的铸铁缸套来强化发动机内部构造，避免因为过大的压力而让整个发动机炸裂。
Flexira
福特这款卡钳和铸铁缸套就是同样的逻辑，根据 Brembo 官方：
铝制 Flexira® 制动卡钳使用布雷博的重力铸造技术制造而成。铝制「外壳」铸造完成后，会添加钢制插件或「套筒」，以增加部件的整体机械强度并减少制动卡钳的轴向体积。在制动卡钳的前表面可以看到这些圆柱形插件，上面还印刻徽标。
它既有铝合金对向式卡钳的强度，又具有钢制浮动卡钳的小体积，可谓一箭双雕。
环保需要全面搞起
模型
其实，保时捷在其混动车型以及纯电车型的卡钳中，都有采用类似 Flexira 卡钳中辅助刹车片回位功能的簧片结构。
Taycan PSCB 后卡钳
Panamera 混动车型前卡钳
但是，除了能耗效率以外，我们也值得关注一辆车在其全生命周期的环保性能。其中，刹车依然是不可忽略的一部分。
美国加州和华盛顿州分别在 2021 年以及将在 2025 年禁止在刹车片中使用铜的材质，原因是刹车粉尘中的铜以及其他包括重金属的有害成分将会对水生动物造成严重影响，从而对生态产生不必要的打击。而 Mach-E 上的这款卡钳也符合当地最新的环保法规，采用了无铜配方。
PSCB
而保时捷与博世及其关联公司 Buderus 合作，以 PSCB（Porsche Surface Coated Brake）之名推出的碳化钨超音速喷涂刹车盘，则通过 100 微米，也就是 0.1 毫米的碳化钨涂层在钢制刹车盘上实现了接近碳陶瓷刹车盘的高温性能，并且提升 30% 的寿命。
镜面效果
搭配超硬制动碟表面使用的刹车皮也经过特殊配方，总体降低 90% 的刹车粉尘。对环境贡献的同时，也让它用白色的专属卡钳颜色狠狠地秀了一把。要知道，之所以没人用白色，就是怕变脏不好看。更酷的是，行驶 6,000 km 以后，这个刹车盘会因为刹车皮里超硬材料打磨的缘故，呈现出惊人的镜面效果。
转向节一体式卡钳
FCA 集团和 3D 打印技术公司 Fraunhofer 去年推出的产品则更加富有创意。这个产品通过优秀的拓扑结构优化，把刹车卡钳和转向节有机地合二为一，带来了轻量化，减少了工艺，还减少了材料浪费。但是毕竟 3D 打印本身的效率还有待提升，短期内我们也不太可能在市面上看到这一类的产品。
无锈铸铁制动盘
而作为刹车行业泰斗的 Brembo，不但没有鼓刹产品，也不会在产品规划中涉及鼓刹产品。鼓刹可以解决后轮刹车使用频次不高而导致的生锈问题，Brembo 也可以通过特殊配方的刹车盘解决这个问题。毕竟他们认为鼓刹的市场接受度，确实不太行。
写完这篇小科普，我只想说：碳中和真的无微不至。
在汽车制动的细节中也看到了时代的缩影。未来的青山绿水，就是金山银山。ESG 的投资理念，也慢慢地渗透着我们的消费行为...挺好的。