油压碟刹原理

苦行僧

油压碟刹原理图1、2活塞油碟模型图2、图3、图4、我手拿的部分就相当于“手制”不管是推还是压，都会引起“活塞”运动。要说油碟的原理，就得了解“帕斯卡原理”（也叫静压传递原理）：
在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传到各点。当作用力在小头上的时候，大头就产生放大的力，放大的倍数和大小头的面积比一样。这样就有了油碟的四两拨千斤的效果，但由于是液体传递的结果，反馈在手上的感觉相对线碟手感稍模糊。那我用个"针孔大的总泵活塞"跟"砂锅大的卡钳活塞"不就可以得到超强刹车力道了？ 理论上，越小的总泵活塞，越大的碟刹卡钳面积可以得到较大的刹车力道。这也是为什么重度用途的碟刹会使用到四活塞的设计，越大的油压放大倍率在相同条件下可达到比较大的刹车力道；但天底下没有白吃的午餐，高放大倍率的设计，卡钳活塞所走的距离也比较短，因此它的盘片对卡钳的对准要比较精确，(LOUES配99 Clara把手虽换得很强的制动效果，但间隙不足0.2mm，起身抽车碟盘都会磨到 )甚至如Magura的Gustav M的设计就是预设会轻微磨到碟盘的，所以只适用在下坡车上。当然实际还要考虑来令片与碟盘的接触面不是理想的平面，故来令片即使接触到碟盘，但并不代表就能达到完整的刹车力道，通常需要再行进一段距离才能达到最大的刹车效率，若活塞行进距离太短则无法发挥刹车力道。另一方面，整个碟刹油路也并非完美刚体，例如油管可能会因压力而稍微膨胀，若总泵活塞所推出的油太少无法克服这个体积，那么活塞推动的力道都被油管膨胀给吸收掉，自然整体的刹车力道也会受到相当大的影响。活塞是怎么自己推回去的呢？
其实这也很简单，想象在一开始活塞尚未作动的时候，若把左边的管子上方封死，当我们压下把手推动活塞，这时会使左管密闭空间中的压力降到低于外面的大气压力；当手放开时，大气自然会帮我们把活塞推回到一开始的状态。例如：Hayes、Magura、HOPE与亨国是使用这种做法，但是在设计时就要考虑到油封的摩擦力，不然可能推出去就回不来了，甚至用久了油封磨耗之后就可能出现问题。
所以会有的厂牌加上一片V型的弹片来强迫活塞回去，好处是能确保活塞回得去，但这个弹片也算是耗材，而且在系统出了问题无法确知是弹片的弹性疲乏还是有空气跑了进去。目前Shimano与一些国产的品牌是使用这样的方式。

为什么碟刹很怕跑空气进去呢？
最上面我们的讨论都是在刹车油是不可压缩的前提下，若在油路中有空气的话，由于空气很容易被压缩，活塞的推动就只造成空气的压缩而不会造成油的移位，力量自然无法传导到卡钳端造成刹车失灵。

碟盘大小的影响
增加碟盘大小是最常见也最方便用来提高刹车力道的方式，但盘片所增加的刹车力道其实并没有你想象中的大喔！举个最极端的例子，假设原来使用的是160mm 的碟盘，若改成203mm的碟盘能提高多少的力道呢？改变碟盘大小就是改变来令片施力点到轮轴中心这段的力臂大小，若假设施力中心是在碟盘边缘往内5mm 的地方，则原来的力臂即为160/2-5=75mm，更换后的力臂长为203/2-5=96.5mm，新的力臂为原来的96.5/75=1.287，也就是说单纯考虑碟盘增大所增加的刹车力道为原来的28.7%，似乎比起它带来的视觉震撼还少了许多呢！不过，事情也不是那么悲观，因为摩擦力所做的功=摩擦力x作用距离，其中作用距离正比于碟盘直径，因此大碟盘还是有"能在越短的轮胎转动距离把车子刹停"的好处。以下是个结构图。几个油碟手制的解剖图，看得很清楚了。