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刹车进化论:刹车边是如何越来越“坑”的

上期的刹车进化论简单聊了聊夹器,其实作为刹车系统的重要组成部分,轮圈的刹车边对于整体的制动效果也起到很大的作用。


在碟刹车型上,制动力与刹车体验主要依赖夹器(鲍鱼)、来令片、碟片以及外胎,因此对于碟刹车型的普及和流行,轮组厂商纷纷表示喜大普奔,终于不用再花力气去研究刹车边,不用再考虑什么胎压、刹车边温度、轮框强度、雨天制动力、摩擦力、耐用度等等因素的微妙平衡了。但还是有很多有追求的厂商不愿放弃圈刹这个巨大的市场,碟刹和圈刹两手抓,两手都要硬。于是,我们还能看见圈刹轮组一轮又一轮地进化。

早在自行车发明之初,大家不但关心怎么骑车,也关心怎么刹车。尤其在充气橡胶轮胎应用在自行车后,大家发现骑车终于没有那么颠簸了,哪怕你是个孱弱的老妇人,也可以将一辆铁马骑得飞快。这个时候怎样能够安全、稳定、高效地刹车成为大家考虑的重点。

机智的先行者在高轮车上使用金属制成的“铁勺”来对外胎直接摩擦。嗯,确实可以刹住车,但如果你遇到下坡或是颠簸路段,高轮车独有的超高重心以及超短轴距,会让你在众目睽睽之下生动地演绎什么叫做人仰铁马翻。后来同志们终于回归前后轮同尺寸的自行车形式,这种铁勺的刹车方式也被延续下来,不过,铁勺慢慢演化为刹车块。

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我们看待事物不能孤立地看,要系统地看、辩证地看。刹车边的演化,其实和刹车方式以及刹车介质的变化脱不开干系。比如在早期,使用金属的刹车介质直接按压外胎,虽然能直接产生有效的制动力,但对于外胎来说确有致命的伤害。那时候的橡胶工艺还无法驾驭这么赤裸裸的摩擦,因此,聪明的自行车发明家用独立的毛毡刹车块来取代金属刹车摩擦片。

但是摩擦力这玩意,就像弹簧,你弱它就强,外胎的磨损终于延缓了,但刹车块的磨损却更大了。地主家也没有余粮,老百姓毛毡的衣服还没买几件,钱净拿来换刹车块了。于是,聪明的自行车发明家又想到了一个绝妙的点子,刹车块分别夹住车圈,这不也能刹住吗?

这个聪明的点子一直延续到今天,我们现在所采用的刹车方式,说不定就是这个天才在百年前一次灵感的迸发所想出的。

熟悉老车的朋友应该知道,很早以前的车,车轮都是超低框,轮框高度能有个20毫米就顶天了。而刹车块就摩擦在金属的车圈表面,虽然相比直接摩擦在外胎上更加耐用和省心,但在特殊天气、环境下还是无法保证足够的制动力。于是,随着金属材料制作工艺以及橡胶工业的进步,车圈出现了专门负责刹车的刹车边,刹车块也进化到了橡胶材质。

早年间的刹车边为现在的圈刹提供了雏形,但具体的细节还在不断进步,从光滑的金属刹车边,慢慢演变为有条纹的金属刹车边。如果你手上刚好有对铝合金轮组,你可以仔细感受下刹车边上的细微纹理。这种条纹刹车边可以增大与刹车块的摩擦面积,同时在雨天可以加快表面水膜的破裂,提升刹车的稳定性。

铝合金轮圈在很长一段时间内成为了刹车稳定的代名词,但也有厂家表示可以百尺竿头再进一步,在金属刹车边上进行镀层,提升制动力,延缓磨损。不过岁月是把杀猪刀,刹车块也是把磨人的小刀,很多带着漆黑镀层的刹车边在日积月累的摩擦下还是会露出金属的本色,影响观感,所以这并不是主流趋势。

时间过得很快,碳纤维技术出现了。自行车行业其实在带轮子的行业里很不受待见,很多技术都是飞机、汽车、摩托车等领域里用烂了的东西,才慢慢下放到自行车领域里来,谁让自行车先天就比其他带轮子的东西便宜呢。

碳纤维材料应用在车架上,并渐渐成为现在车架材料的绝对主流,在轮组领域,碳纤维材料却走得比较艰难。

一开始,很多轮组仅仅是在一个铝合金的轮组上套了一个碳纤维的罩子,后来又演变为所谓碳包铝轮组,铝边碳纤维轮组,最后才成为现如今的全碳纤维轮组。如果我们站在上帝视角,自然能发现,在过去碳纤维材料受限于当时的工艺以及技术水平下,要解决刹车问题存在很大的局限性。

在我看来,最大的门槛就是碳纤维刹车边的温度问题。刹车是通过橡胶刹车块摩擦刹车边产生制动力,我们很小就知道一句话叫“摩擦生热”,过去碳纤维刹车边在面对刹车时产生的高温显得有些力不从心,不但有超出铝合金刹车边的热衰减,严重的更会让碳纤维外层的环氧树脂材料融化,如果你天不时地不利人不和,再加上那一点点胎压的推波助澜,那么烧框、爆框就会降临,所以在当时很多厂商还是选择稳妥的铝边碳纤维轮组形式。

但技术总要发展,碳纤维材料凭借着强度、重量优势,势必会成为未来的主流材料,所以发现问题、解决问题,厂商开始玩命研究碳纤维工艺,以期研发出更稳定、更高效的刹车边方案。

终于,在不断的努力下,刹车边过热问题解决了,全碳纤维轮组成为了主流,而解决这一问题的具体方法,则是各个厂家的商业机密。但通过不同品牌厂商的宣传话语以及技术资料,不难看出他们是通过以下几种方法攻克刹车边过热这一技术难题的。

首先是更成熟的碳纤维排布,运用更为先进的技术手段,将碳纤维布料进行更为精准的排布,针对不同标号碳纤维的特点进行针对性的摆放,发挥各自的优势,解决车圈刹车边(同时也是外胎卡槽)的强度。

其次是优化碳纤维车圈的灵魂——环氧树脂的配方,不同的品牌配方不尽相同,但通过更为先进的配方,成品碳纤维轮组可以做到更耐高温、更耐磨,这是材料学进步带来的提升。

制作工艺同样重要,我们都知道,碳纤维车圈的成型和车架等部件大致相似,均是利用环氧树脂将碳纤维布料粘贴,并通过真空加压加热方式使整个车圈形成一个紧密的整体,更好的成型工艺也意味着刹车边中气泡等杂质的减少,提升了整体强度。

此外便是各个厂商的“黑科技”,比如特殊的镀层或是开槽。总而言之,碳纤维车圈发展至今,已经基本攻克了刹车边结构、强度的基本问题,剩下的便是对抗温度的战役,顺便还要能凸显下品牌的个性气质。

现如今市面上的碳纤维车圈刹车边,可以分为四个分支:朴素党、加料党、开槽党和镀层党。

1、朴素党

表面没什么特殊处理,日常制动力足够,但雨水天气制动力削弱较为明显,激烈刹车会有严重积温,环氧树脂表面可能会发生融化变形。现如今这种纯朴原生态的碳纤维刹车边已经很少了,绝大多数的厂家都采用了更为科学的刹车边处理工艺。

2、加料党

最原始的碳纤维刹车边仅由碳布和树脂构成,为了应对刹车时温度的提升,厂家在刹车边内加入了更耐高温高TG的材料,降低温度对刹车边的影响。更有个别厂商在刹车边中加入类似凯夫拉纤维或是更高阶材料,以达到更高的强度。除了加料还有减料,比如Bontrager,就在碳纤维车圈制作完成后,利用激光去除刹车边中的树脂,这招颇有些杀敌一千自损八百的感觉了,树脂发热容易融化,那我就把树脂去掉。天才!

3、开槽党

近些年风靡一时的开槽党,针对极端雨天环境在刹车边进行开槽,在刹车边表面形成坑洼。这种设计能有效提升刹车边的排水性,间接增大刹车块摩擦力,代表作便是ZIPP的Showstopper刹车边系列轮组、Campagnolo带AC3刹车边轮组以及FAR方远S系列轮组等等。

其中,ZIPP系列轮组凭借自身江湖地位将刹车边开槽挖线形式发扬光大,一时间引领潮流,不但国内轮组厂迅速跟进,推出诸如“鲨鱼鳍刹车边”等产品,连意大利大牌Camy也发布了类似的设计。但是不同的厂商因为刹车边表面材质的不同,在刹车块磨损以及刹车边表面的磨损方面也表现出不同的风格。此外,带有凹槽的刹车边也会有一定几率产生尖啸等响声。

由于在刹车边上刻槽十分具有视觉冲击力,对于消费者来说是属于“一眼就能看到”的特点,相比于隐藏在涂装下的内功,这种外功可能更满足功利型品牌的胃口,有些小品牌更是把它视为一个突出的卖点,开发出了更多天马行空的“槽”,举个例子,厦门某轮组厂不但有常见的曲线凹槽,还做了点阵凹槽、矩形凹槽,甚至还有英文字母凹槽。服不服?

4、镀层党

更多的厂商不愿意盲目跟风,依旧采用传统的刹车边形式,但为了提升刹车边的强度,会采用特殊的镀层方式,增加刹车边的硬度,减缓表面磨损。我们所熟悉的有“玄武岩”镀层、“金刚石”刹车边、“陶瓷”刹车边、“陶化”镀层、“OXiC”镀层、“Exalith”涂层、“碳化硅”涂层等等,市面上关于这种镀层的名称比较多,但特性都一样——高硬度、耐高温,现如今绝大部分品牌轮组都采用各式各样的涂层技术,爆框现象可以得到抑制。

那开口轮组和管胎轮组的刹车边有没有区别呢?有的品牌(譬如Shimano)将开口轮组设计为铝边形式,管胎轮组设计为全碳形式,这是一种。其次,开口轮组的刹车边还兼具了外胎卡槽功能,相较于管胎轮组,车圈外檐的结构更加复杂,需要更好的设计与制造工艺。

除此之外,开口轮组更惧怕高温,很多车友喜欢打高压,再加上不科学的刹车习惯,因此碳纤维开口圈刹轮组的刹车边其实压力非常大。现在真空胎系统正慢慢发展,有一些厂家推出了无勾车圈,这也对刹车边的强度提出了更高的要求,不过,随着科技的进步,这些问题在未来也都会解决,拭目以待吧。

责任编辑:CC

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  • 无恒622 2020-08-17 18:33

    碟刹,对于雨天骑行是对制动有好处。如果只是晴天骑行,圈刹完全够用。碟刹的问题在于,制动力是通过碟片受力,通过辐条拉扯作用于车圈达到制动效果。看到过车圈被辐条从螺钉处拉破裂的情况。用碟刹还是圈刹,值得仔细考虑

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    • 一梦十二年 2020-08-17 20:23

      来说说是什么型号的车圈被辐条从螺钉处拉破裂?或者什么品牌的轮组

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    • 小朙… 2020-08-17 21:30

      那有没有轻量山地碳圈出现过类似问题呢?

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    • 弱者为何要战斗 2020-08-18 02:17

      能让辐条扯断的刹车状况,换成圈刹怕是要见马克思了。这种工况你只有机会看到碟刹蹦辐条,圈刹出场的机会都没有。

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  • willy21century 2020-08-17 15:15

    直接一个碟刹不就搞定了 这么麻烦干什么

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    • Chris Poppy 2020-08-18 15:25

      其实我也是这么觉得的,在紧急情况和恶劣环境碟刹绝对完爆夹器

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  • kingfar 2020-08-17 15:02

    碟刹也能让轮组厂商松一口气放飞自我~

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    • 秀单车 123 永远滴神 2020-08-17 17:11

      然后颠个坑,爆炸

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  • ゝFuryˇ无心 、 2020-08-19 09:24

    碟刹绝对是厦门碳的春天

    图片评论来自美骑手机客户端

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  • wangyue9 2020-08-18 23:45

    我还是老老实实的用铝圈圈刹吧,呃呃

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  • iengineer 2020-08-18 08:19

    下个10年恐怕就流行前碟后圈的杂交类型了。

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  • 小朙… 2020-08-17 22:55

    凯夫拉纤维强度不是没有碳纤维高吗?

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  • 秀单车 123 永远滴神 2020-08-17 17:13

    下次出一期,碟刹厂是如何减重的,直观感受一下什么叫低端科技的绝望

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  • 刘子光 2020-08-17 16:09

    面前有有两个小 人在打架。一个说直接碟刹多好。另一个说:太对了~

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  • miltonmq 2020-08-17 15:02

    从轮胎到车圈,从六钉到中锁,套路越来越往下了

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