Hvordan bremset folk for tusen år siden? Utviklingen av bremsesystemet
Det sies at for tusen år siden, da de gamle kjørte hestevogner, stolte de i hovedsak på manuell innsats for alt: de pumpet for å fylle drivstoff, trakk for å svinge, tutet med munnen og bremset med bena - vel, hestens ben. Til slutt, etter utallige lærdommer som ble lært gjennom blod og tårer, innså folk at når man gikk nedoverbakke, å stole utelukkende på hestens ben, ikke bare slitte hesten ut, men også utsatte føreren i fare.
Dermed ble det tidligste bremsesystemet født. Folk brukte et trestykke som bremsekloss for å skape friksjon med hjulet, og ga bremsekraft. Selv om veden noen ganger røk når det ble bremset, var det nok for de saktegående vognene. Faktisk kan bremsesystemer med lignende strukturer fortsatt sees i dag. Sykkelfelgbremser, for eksempel, har utviklet seg fra sliping av dekkoverflaten til sliping av felg, men prinsippet forblir likt.
Siden dampmaskinen dukket opp på 1700-tallet, skiftet kjøretøyets kraft fra mennesker og dyr til maskin, og hastigheten økte, men bremsesystemene så liten endring. På begynnelsen av 1900-tallet, enten det var en hestevogn, et tog eller en tidlig bil, fungerte bremsesystemet på samme måte som de som ble brukt med tidligere vogner. Resultatet? Selv på flat mark skjedde det fortsatt ulykker. Heldigvis, i 1900, designet et geni ved navn Wilhelm Maybach den første trommelbremsen. Høres det kjent ut? Selv i dag bruker noen lastebiler og lavprispersonbiler fortsatt trommelbremser.
Tilfeldigvis, bare to år senere i 1902, designet et annet geni, Frederick William Lanchester, den første skivebremsen, som er bremsesystemet som brukes i mer enn 80 % av bilene i dag, inkludert Xiaomi SU7. Du tror kanskje skivebremser kom mye senere enn trommelbremser, men det er ikke tilfelle. Skivebremser har høyere krav til bremseklossmaterialer. Tidlige skiver ble laget av jern og puter laget av kobber, som ble raskt utslitt. Tenk deg å dra ut på en familiebiltur med snacks, øl, spillekort og tre sett med bremseklosser - skuffende, ikke sant? Så på grunn av begrensninger i materialteknologi ble ikke skivebremser populære.
Trommelbremser har imidlertid også sine problemer. Designet deres begrenser iboende varmespredning, noe som gjør dem utsatt for termisk forfall. Dette gjelder selv for moderne trommelbremser. Men etter hvert som materialteknologien ble bedre, begynte skivebremser å få oppmerksomhet igjen. Tidlige bremseklosser var laget av asbest, men asbest hadde en dødelig feil: det var ikke miljøvennlig. Asbestfibre fra slitasje kan inhaleres og forårsake irreversible lungeskader, og det er grunnen til at asbesttakstein, en gang vanlig i min barndom, ikke lenger brukes. I tillegg er asbest en dårlig varmeleder, så det var vanskelig å kjøle seg ned etter friksjonen fra bremsing.
Senere ble semimetalliske bremseklosser utviklet, og erstattet asbest med stålull for å øke hardheten. Men nå var varmeledningen for god. Temperaturen steg raskt, og bremsesystemet forble varmt, noe som førte til at gummidelene, som tetninger og slanger, eldes raskere. Høye temperaturer fordampet også vann i bremsevæsken, noe som fikk bremsene til å føles myke. På toppen av det, forårsaket metall-på-metall-friksjon støy ved lave hastigheter, og bremsene rustet lett når det regnet.
På grunn av disse ulempene ble en ny generasjon bremseklosser utviklet: lavmetalliske materialer. Som navnet antyder, hadde disse putene mindre metallinnhold. Selv om de ikke var like holdbare, var bremseytelsen bedre enn halvmetalliske klosser, og de var mer stillegående, ofte brukt i biler som prioriterer komfort. Etter hvert dukket det opp keramikkbaserte bremseklosser som brukte keramiske fibre til forsterkning. Disse avanserte putene er varmebestandige, og tilbyr stabil friksjon og redusert støy. I tillegg, fordi de mangler metall, etterlater de ikke bremsestøv som er vanskelig å rengjøre på hjulene. Ulempen? De er dyre.
Men keramiske bremser er ikke engang de dyreste. Det er et enda høyere nivå alternativ: karbonbaserte bremser. Disse kommer i to varianter: karbon-keramikk og karbon-karbon. Den ene er en kompositt av karbon og keramiske fibre, mens den andre er laget utelukkende av karbon. Begge tilbyr utmerket termisk ledningsevne, motstand mot høye temperaturer, sterk bremsekraft og lav vekt, noe som gjør dem mer holdbare. Det er derfor karbonbaserte bremser vanligvis finnes på racerbiler, avanserte sportsbiler og fly. For vanlige sjåfører er de imidlertid ikke relevante på grunn av kostnadene.
Etter all denne diskusjonen om skivebremser, lurer du kanskje på om trommelbremser fortsatt har en sjanse til å gjøre et comeback. Svaret er nei - de er rett og slett utklasset. Trommelbremser er tunge, har dårlig varmespredning og er mindre effektive til å gi rask, kontinuerlig bremsing. De er heller ikke kompatible med moderne teknologi som ABS. Når det er sagt, har trommelbremser sine styrker. En fordel er deres sterke bremsekraft. Av de to bremseskoene følger den ene rotasjonen av bremsetrommelen mens den andre går mot den. Ved bremsing skaper skoen som beveger seg mot rotasjonen en selvbremsende effekt, som strammer bremsen etter hvert som du trykker hardere. Dette er en strukturell fordel. Trommelbremser er også kostnadseffektive, siden deres design ikke har krevd vesentlige endringer de siste årene. Bortsett fra oppdateringer i friksjonsmaterialer, har de holdt seg relativt rimelige å produsere.
