01/22/2018

钻石级黑科技:保时捷表面镀层制动系统!

它光滑如镜、洁白闪亮,它坚硬无比、性能卓著,它是新领域的开拓者,它是业界的传奇先驱…...今天的主人公就是这钻石般的制动系统!

你能想象这样一款制动器吗 —— 制动性能与热稳定性堪比陶瓷制动器,价格却仅为三分之一;耐磨性完胜传统灰铸铁制动器;无需比赛级高性能刹车片、几乎不产生任何制动粉尘、还不会腐蚀生锈……听起来似乎有点 “玄幻”,但事实上,这项尖端技术正被保时捷所拥有。

这款 “玄乎” 的制动系统正是保时捷表面镀层制动系统(PSCB),将作为全新保时捷 Cayenne Turbo 的标准配置首次亮相。其他全新 Cayenne 车型也可以选配。保时捷魏斯阿赫研发中心的机械工程师兼制动器专家 Matthias Leber 博士为我们揭开了这 “传奇炼金术” 的神秘面纱。

Matthias Leber是制动系统以及保时捷表面镀层制动系统(PSCB)项目的负责人

WIDIA 是一种硬质材料,取名自德语 “wie Diamant”,意为 “如同钻石一般”,于二十世纪应运而生。WIDIA 的主要成分碳化钨正是故事的开始。

保时捷表面镀层制动系统表层的主要成分就是碳化钨(分子式:WC)。它是一种由钨和碳组成的化合物,非常坚硬,切割玻璃不在话下。碳化钨是世界上硬度排名第二的材料,其硬度仅次于钻石,更是灰铸铁的 10 倍左右 —— 这正是令制动器工程师们为之痴迷的原因。

在跑车领域,新技术通常为赛车而生,而后向量产车适用转化 —— 保时捷陶瓷复合制动系统(PCCB)就是个很好的例子,制动性能极佳,一度成为业界标杆。此外,现代灰铸铁制动器也不容小觑。而保时捷对制动器有自己的需求:保时捷的跑车拥有强大动力,但也需要在公路上日常使用,正是需要综合这两款制动器的优势。

于是一条明路摆在 Leber 博士和他的团队面前 —— 碳化涂层。何不就选择沿用百年的工具钢来制作制动盘呢?

一个全由碳化钨打造的制动盘花费的成本相当于陶瓷制动器的数倍,而现成的技术又不能实现将碳化钨喷涂于制动盘上。但经过与 Bosch/Buderus 的紧密合作,保时捷进行了一系列严密繁琐的测试,最终突破了这一技术难关。用激光加工灰铸铁制动盘的结构,并加以镀锌夹层。这个夹层就像一个灵活的纽带,有效缓解了灰铸铁与碳化钨两种材料遇热膨胀程度不同而导致的变形。

接下来就是见证奇迹的时刻:一个高速氧燃烧喷涂过程将碳化钨颗粒以超音速喷射到制动盘上。那场景宛如星球大战的光剑现身,在制动盘周围燃起熊熊火焰。最终,喷涂在制动盘上的镀层将达到 100 微米左右的厚度。

保时捷表面镀层制动系统 PSCB - 全球首创

不光是制动盘,制动衬块也需要在很大程度上进行改进。通过激光技术与高精度、自动化的生产过程打造一款全新制动盘是一码事,而为制动衬块寻找合适的合成成分则是另一码。

如果要与这种光滑的制动盘表面摩擦制动,则需要具有粘性的特殊制动衬片。想就好比当你用手指轻轻按压着滑过镜子表面,你的手指并不会滑得很顺畅,而是不断在某个点上像是被黏住了一样。而过软的制动衬块又会在制动盘高速运转时被很快磨损。所以,工程师们在制动衬块的材料中加入了一种非常坚硬并可以渗入碳化钨涂层的成分 —— 微观粒子。这样一来,这些制动衬块将会很巧妙地贴紧制动盘。

“测试结果令人惊讶,” Leber 说,“我们都知道这个全新的制动系统将能实现极佳的制动效果,但第一次试车的结果简直超乎我们所有人的想象。” 制动盘光滑的表面使得制动衬在极短的时间内就将制动盘实现了降速。它与传统灰铸铁制动盘的区别就如同激光唱片和传统 CD 之间的差别:碳化钨的表层几乎没有任何凹槽,就像镜子一样光滑,这使得表面接触面积没有任何损失,这是灰铸铁远不能企及的。高速运行的车辆需要更强大的力量来实现制动,而这个过程中制动衬块中的硬质成分的围观粒子仿佛抛出了它们细小而强有力的锚,深深扎进制动盘中。

制动过程不可避免地会产生磨损和粉尘,但是相比灰铸铁制动器,碳化钨表层的磨损和粉尘减少了 90%。此外,碳化钨制动盘的寿命也比灰铸铁的长 30%。使得这款制动系统拥有可与保时捷陶瓷复合制动系统相媲美的制动表现,造价却仅为保时捷陶瓷复合制动系统的三分之一。

此外,全新制动系统使用起来也如同保时捷陶瓷复合制动系统一般不存在热衰减。它持久的制动踏板力不受制动器发热的影响,在 600 度高温下系统反而能够更加高效地实现制动。

正常行驶 6,000 公里后,在与制动衬块的摩擦下,制动盘表面变得越发光滑,透出光洁发亮的颜色,与白色的前部十活塞固定卡钳及后部四活塞固定卡钳相得益彰,这项技术与保时捷表面镀层制动系统有共同之处。

为什么选择白色呢?Leber 笑着说:“对于一款不会产生粉尘的制动器来说,这一定是可以在宣传上大做文章的一个优势。尽管我的选色方案在提案初期并不顺利。” 果不其然,行驶了数千公里后,全新保时捷 Cayenne 测试车的制动器仍然光洁如新。

保时捷表面镀层制动系统是性能、美学和成本效益的完美综合体吗?因此也是制动器发展历程中的里程碑吗?Leber 却摇了摇头。“随着电气化在汽车工程方面的进一步发展,它也将带来新型的制动器。例如,动能回收就是一种完全没有磨损的减速方式,听起来很有意思,在需要制动的时候,我们可以利用动能回收来实现 90% 的制动功能。我们必须继续努力。”

AUTOR

AUTOR

相关文章