10 Feb 2004 剎車皮的分別和選擇  知識技術

Text: 老Day

還記得老編初出道時,有位前輩語重心長地說騎電單車最不能慳的費用,便是輪胎的替換和掣動系統的維護保養。什麼避震釘把死氣喉,只是錦上添花的東西。到期不去更換,頂多開慢一點便可以了。但輪胎和制動系統,卻是關乎命仔的重要原素。

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最近翻開資料架,不留神跌出一本我一直找了很久,現在終於自動現身的AP Racing電單車迫力皮catalogue出來。於是老編翻呀翻,希望能替自己的電單車找一款合適的迫力皮。此時突然醒起,鐵騎網誌從來沒有寫過關於迫力皮的知識,於是趁此機會一為神功二為弟子,和大家分享一下有關迫力皮的點滴資料。

AP Racing的迫力皮因應不同車種的應用,而調較出不同的產品特性

A. 如何評定迫力皮的質素?

迫力皮(制動墊片/braking pad)的質素高低,並不是單純地只挑選賽車用的,便是最好這麼簡單。我們要看:
1)迫力皮的摩擦系數是多少?
2)迫力皮的有效工作溫度有多闊?
3)迫力皮的損耗速度有多快?
4)掣動時的噪音有多高?
5)掣動時迫力皮發放了多少迫力粉?
6)迫力皮所提供的摩擦力是否線性?令人容易掌握?

摩擦系數越高,表示迫力皮的功作效率越高。但為自己的座駕挑選迫力皮,並不是越高便等於適合自己的需要。不同車種的車重和速度都不同,對於速度較低而車身較輕的車種而言,摩擦系數高的迫力皮反而會破壞操控,影響駕駛感受。

B. 什麼是摩擦系數 Coefficient of Friction?
摩擦系數(u)是形容摩擦阻力的量化單化。其中一個最簡單的計算方法,是把摩擦阻力(Fr),除以抵消摩擦力並成功拉動物件所需的力量(Fn)。摩擦系數的算式是 u = Fr / Fn。
另外一種量度方法,是利用地心吸力,即是物件的重量(W)來量度: u  =  Fr / W。例如左圖,書的重量便是W,除以拉動放在桌面上的書本所需力度,由彈弓磅所量度的重量,便是書本與桌面之間的摩擦系數。
基於不同情況下,構成摩擦阻力(Fr)和打破摩擦阻力的力量(Fn)的條件有所不同,所以摩擦系數也分成最少四種不同版本。當中常見的有靜態摩擦系數(Static Coefficient)和動態摩擦系數(Kinetic Coefficient),而應用在電單車煞車系統上的,當然是動態摩擦系數。

常見物件的動態摩擦系數參考

動態摩擦系數

乾爽的鋼材與鋼材之間

0.4

附有油脂的鋼材與鋼材之間

0.05

放在冰面上的金屬

0.02

輪胎和乾路之間

0.8
C. 摩擦系數與工作溫度的關係
除了摩擦系數外,迫力皮的有效工作溫度也很重要。用以製作迫力皮的各種金屬和合成物,只會有某一溫度下有效。

要加闊迫力皮的有效工作溫度,製造商在迫力皮配方中加入不同的金屬或其他合成材料,利用高溫和高壓,融合各種材料成為一塊合成物料。

如上列的六角圖形所示,製造商在設計迫力皮的特性時,除了考慮摩擦系數和工作溫度之外還要考量其餘四個原素。所以世界上是沒有一塊迫力皮合成物,能在六項範圍裡都能拿滿分。

亦因為在現實世界裡沒有一臺電單車能包含所有特性,所以製造商便按照不同電單車的需要,而配製出對應的產品。

如左圖所示,標準行街用的電單車,高性能的道路跑車和競賽用的賽車,使用的迫力皮特性差別相當大。行街車用賽車皮,或賽車用行街皮,一樣不恰當。

行街用和賽車用迫力皮的特性分別,在於掣動時所產生的溫度差異。賽車需要不停地在極高速中施展十成掣動功力,由動能轉化成熱能的幅度,是行街車所不能想像的。普通行街用的制動系統,如果連續地全力施展掣動十次左右,迫力皮便會開始「熱失效腳軟」。所以賽車用的迫力皮必需在高溫下仍能保持高效能的摩擦系數,所以在正常溫度時,摩擦系數表現會較差。從上圖中我們便可清楚看見,賽車用的迫力皮在攝氏250度之前的表現比起跑車用的迫力皮差很多。但當溫度在300度至500度時,賽車用的迫力皮,摩擦系數便遠勝跑車用的迫力皮。
 
D. 摩擦系數重要,還是手感操控重要?
在現實世界中,迫力皮的分類又何止三種那麼少呢?

還要留意一點的是,迫力皮操作介入時應該對操控盡量減低干擾,亦即手感要漸進,才能有利操控。摩擦系數較高的迫力皮,通常會有較大的干擾,不利操控。

所以對於注重迫力手感操控的人,或需要在濕地作賽的人,便會選擇摩擦系數較低的迫力皮例如左圖所示的Racing 規格1來增加手感操控。

E. 超越了工作溫度的迫力皮
把迫力皮內不同物料緊緊地扣在一起,除了高溫高壓之外還得靠一種名為Resins的有機樹脂材料。這種遇熱會變硬的resins,會把迫力皮內各種物料緊扣和強化。

但如果工作溫度超出該種Resins所能承受的範圍以外的話,resins會開始碳化。碳化了的resins會收縮和破裂,令迫力皮內的合成物料不再緊扣。輕則會加速迫力皮的損耗,重則嚴重減弱煞車性能。情況再差的是迫力皮在高溫下經已熔解變軟,當溫度降低後,變了形的迫力皮會附在制動碟上並回復硬度,讓迫力 皮和制動碟變得不可分割。
 

F. 為何,和如何磨合新的制動皮?
當更換了新的迫力皮後,必需要和迫力碟磨合(Bed-in)後才會有最理想的制動效果。原因是新迫力皮的紋理和迫力碟有所不同,雙方的紋理未能吻合的話,會減低了雙方的接觸面,而減低了摩擦力的來源。
磨合迫力皮必需要在交通稀疏的安全情況下進行。尤其是後方必需沒有其他車輛尾隨。

先在低速溫柔地施加掣動,讓迫力皮和迫力碟能均渾地提升溫度。然後把速度提升至一定水平,在安全的情況下(後方沒有車輛),施以個人技術範圍內能應付的猛力掣動。把車速猛然收慢至20km/h以下,再把車速重新提升,重複之前的動作。

這樣做的目的是希望讓迫力皮熔解出一層薄薄的燒結物附在迫力碟上,讓迫力皮和迫力碟的紋理吻合。要讓這層燒結物做得均渾漂亮,在bed-in時重複做急煞動作時不應把車停下,以免迫力皮熔解出來的燒結物不均渾地積聚在迫力碟上。

重複這個動作五次以上,或當你感到制動反應開始變呆時便可停止。這時候你應不再施加任何掣動,並以高速繼續航行十分鐘以上,讓迫力皮和迫力碟冷卻下來,固定這層燒結物。
 

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