瑞士散裂中子源上进行的分析

Paul Scherrer PSI研究所的研究人员、ANAXAM的员工以及行业合作伙伴奥迪运动一直在探索这一现象。他们使用来自PSI的瑞士散裂中子源SINQ的中子来观察制动卡钳内部，从而演示了一种可视化和优化制动活塞运动的方法。制动钳像钳子一样夹住旋转的制动盘。当驾驶员踩下制动踏板时，来自制动管路的液压向前推动多个活塞，活塞将两侧的制动片向上挤压到制动盘上，于是高摩擦力使制动盘停止。

位于维利根的ANAXAM是一个技术转移中心，由PSI共同创建，该中心支持希望使用PSI研究基础设施的工业公司。该项目的行业合作伙伴是奥迪运动。德国内卡尔索姆奥迪运动公司的开发工程师马蒂亚斯·科尔布（Mathias Kolb）联系了他的前同事马蒂亚斯·瓦格纳（Matthias Wagner），后者现在是ANAXAM的高级工程师。他们与PSI的David Mannes一起提出了一种方法，可以实时查看制动卡钳内部，并寻找优化方法。这在PSI上首次实现成功。

通过中子改善汽车制动器

研究人员意识到，由于X射线无法穿透金属这一事实，很快排除了X射线的可能性。中子是不同的，因为刹车卡钳的铝对它们来说几乎是透明的，但同时它们对轻化学元素高度敏感。这意味着含有氢化合物的制动液在图像中清晰可见。

PSI为2021开始并于今年完成的实验提供了中子束线及其专有技术。实验在散裂源SINQ的Neutra波束线上进行。探测器记录了中子通过设备的过程，并最终从制动卡钳内产生了一个二维图像。

ANAXAM在探测器前安装了一个制动卡钳。该装置还配备了一个特别设计的液压系统，可产生高达100巴的真实制动压力。气候室可以精细控制制动卡钳的温度，模拟各种操作条件。与在公路上不同，在测试过程中，制动盘没有转动。

ANAXAM的Matthias Wagner表示：“然而，这可能是未来测试的一种选择，以获得更精确的结果。”不过，这可能不是必要的，因为完成的一系列测量已经产生了许多有趣的发现。

间隙是至关重要的

探测器记录的图像深刻地证明了中子成像的能力。制动卡钳清晰可见，其六个液压活塞每侧三个。活塞运动过程中的最小偏差也是如此。

这里很明显，驱动外部制动片的下部活塞的间隙(即制动片静止位置与制动盘之间的距离)为0.4毫米，而其他五个活塞的间隙小于0.3毫米。研究人员还能够精确测量出当两个刹车片施加压力时，形状像钳子的制动卡钳是如何向外弯曲的。

该项目是一个很好的例子，说明PSI的科学知识和ANAXAM的能力如何进一步改进产品，这些产品已经在批量生产中证明了自己的价值。行业合作伙伴进一步优化了制动活塞的操作流程，例如，在中子束下观察时，制动卡钳内侧的三个活塞的间隙现在增加了0.1毫米。当制动器松开时，这会可靠地将制动片与制动盘分离。PSI的David Mannes表示：“我们的研究可以帮助减少道路车辆的二氧化碳排放。”