Một trong những hệ thống quan trọng nhất trên ô tô cũng như các phương tiện lưu thông trên đường đó chính là Hệ thống phanh. Có rất nhiều cách để phân loại hệ thống phanh, tuy nhiên trên xe ô tô thương mại ngày nay, có hai loại hệ thống phanh được sử dụng phổ biến nhất là phanh đĩa và phanh tang trống (phanh đùm, phanh guốc).
Tùy theo mục đích lắp đặt, sử dụng và dòng xe mà hệ thống phanh sẽ khác nhau. Phanh có chức năng chính là giúp giảm tốc độ xe thông qua tác động lên trục bánh khi xe đang chạy. Phanh sẽ sử dụng tính ma sát tạo ra giữa hai bề mặt để làm chậm đến dừng hẳn trục bánh xe.
Hệ thống phanh trên xe ô tô
Về cơ bản, hệ thống phanh hoạt động dựa trên hiện tượng ma sát giữa hai bộ phận kim loại để giảm tốc độ của xe. Một bộ phận quay gắn với trục bánh xe và một bộ phận đứng yên chứa má phanh. Khi người lái đạp phanh, thông qua các cơ cấu dẫn động, má phanh sẽ tiếp xúc với phần quay, ma sát giữa hai bộ phận này sẽ giúp giảm tốc độ của bánh xe.
Nhờ có hệ thống phanh mà người điều khiển có thể giảm tốc độ phương tiện, tránh được những trường hợp khẩn cấp khi có nguy cơ va quệt vào các phương tiện khác. Hoặc tránh được những trường hợp xấu có thể xảy ra khi đi trên những cung đường xấu,.. Vì vậy, phanh có vai trò rất quan trọng trong ô tô.
Hiện tại, phanh ô tô gồm hai loại chính đó là: Phanh tang trống (phanh đùm, phanh guốc) và phanh đĩa.
Phanh tang trống là gì?
Phanh tang trống, phanh đùm hay phanh guốc được gọi là DrumBrake. Về cơ bản thì chúng có cấu tạo gồm các bộ phận như guốc phanh, trống phanh, má phanh cùng một số bộ phận có nhiệm vụ truyền lực khác.
- Phần trống phanh có cấu tạo dạng hộp rỗng và được cố định với trục dẫn động, mặt trong của trống phanh thường được làm bằng kim loại và có bề mặt nhám nhằm tăng hiệu quả phanh.
- Còn phần guốc phanh thì thường được làm từ loại thép không rỉ, bề mặt của guốc phanh sẽ được phủ một lớp hợp chất có khả năng chịu ma sát tốt.
Trong hệ thống phanh tang trống, guốc phanh hoạt động được nhờ vào Piston thủy lực hay dây cáp. Chúng sẽ tạo một lực bung nhất định để ép guốc phanh sát vào trống phanh. Nếu so sánh với phanh đĩa hay phanh cơ thì phanh tang trống có cấu tạo phức tạp hơn rất nhiều, đồng thời độ bền cũng không thực sự tốt nên hiện nay loại phanh này chỉ thường được sử dụng trên các dòng xe bình dân.
Ưu và nhược điểm của phanh tang trống
Ưu điểm:
- Chi phí thay thế, sửa chữa thấp hơn so với phanh đĩa.
- Kết cấu đơn giản, các bộ phận đều bên trong tang trống, thuận lợi cho việc bảo dưỡng, sửa chữa.
- Thiết kế bao kín nên phù hợp nhiều điều kiện khí hậu, khó bị hỏng hơn.
- Có khả năng cường hoá (phù hợp với ô tô tải có khối lượng lớn).
Nhược điểm:
- Thời gian giảm tốc chậm, có nghĩa xe sẽ mất nhiều thời gian để dừng lại hơn.
- Thiết kế kín nên khả năng giải nhiệt kém, hơi nóng trong quá trình hoạt động không thoát được, sử dụng trong thời gian dài gây giảm khả năng phanh do sự giãn nở nhiệt của các thành phần trong cơ cấu phanh.
- Guốc phanh, má phanh,.. mau bị mòn. Loại phanh này còn sinh nhiệt rất lớn và có thể mất phanh đột ngột.
- Nặng hơn nhiều so với phanh đĩa.
Phanh đĩa là gì?
Phanh đĩa được cấu tạo bởi một đĩa phanh gắn cố định trên phần trục quay và sẽ chuyển động cùng với bánh xe khi xe vận hành. Thông thường, phần đĩa phanh này sẽ được đục lỗ hay kẻ rãnh chứ không hề bằng phẳng, mục đích của những lỗ trên đĩa phanh này là giúp tối ưu hóa khả năng tản nhiệt cho hệ thống.
Ngoài ra, đĩa phanh cũng được làm từ những kim loại có độ bền cao, chịu lực tốt nên rất khó bị hư hỏng trong quá trình xe vận hành. Tuy nhiên, sau một thời gian sử dụng thì bề mặt đĩa phanh sẽ xuất hiện những vết xước dạng hình tròn do quá trình ma sát với má phanh ( Tình trạng này sẽ nghiêm trọng hơn khi má phanh bị mòn).
Trong khi đó, má phanh thường sẽ có 2 cặp được lắp đặt đối xứng hai bên đĩa phanh. Khi chúng ta tiến hành bóp thắng thì 2 má phanh sẽ kẹp chặt đĩa phanh lại, từ đó làm cho xe giảm tốc độ. Do bề mặt tiếp xúc giữa má phanh và đĩa phanh có diện tích lớn nên khả năng phanh của phanh đĩa mang lại hiệu quả cao hơn so với phanh tang trống.
Ưu và nhược điểm của phanh đĩa
Ưu điểm:
- Hiệu quả phanh cao hơn nhiều so với phanh tang trống do sinh ra ma sát lớn.
- Thiết kế hở nên tản nhiệt tốt hơn, giúp duy trì hiệu quả phanh sau thời gian dài, giảm thiểu nguy cơ cháy phanh.
- Thiết kế hở cũng sẽ giúp người dùng, kỹ thuật viên dễ dàng quan sát, nhận thấy các hư hỏng để dễ dàng vệ sinh, sữa chữa.
- Trọng lượng thấp hơn phanh tang trống -> giảm trọng lượng xe.
Nhược điểm:
- Chi phí lắp đặt cũng như thay thế và sửa chữa cao hơn so với phanh tang trống.
- Thiết kế phần đĩa phanh lộ ra ngoài và má phanh để hở nên dễ bám bụi, đất, cát,… khi vận hành. Phải chú ý vệ sinh để tránh hư hỏng tốn tiền thay thế, sữa chữa
- Trong những tình hướng bất ngờ, nếu tác động lức quá lớn lên phanh sẽ khiến hệ thống phanh bị bó cứng và dễ làm cho xe bị trượt, lật.
Sự khác biệt giữa phanh đĩa và phanh tang trống
Sự khác biệt lớn nhất giữa phanh đĩa và phanh tang trống nằm ở thành phần và kết cấu của các bộ phận này.
Đối với phanh đĩa, phần quay là một đĩa kim loại (thép, gốm carbon, …) gắn với bánh xe. Phần chứa má phanh là kẹp phanh (heo phanh). Kẹp phanh cũng chứa các piston phanh để khi đạp phanh, thông qua cơ cấu dẫn động là dầu phanh, các piston này sẽ đẩy má phanh ép sát vào đĩa phanh giúp giảm tốc độ xe.
Đối với phanh tang trống, tất cả các bộ phận được chứa bên trong tang trống gắn với bánh xe. Phần quay là tang trống ở bên ngoài, phần đứng yên là cơ cấu xylanh thủy lực, lò xo và má phanh (guốc phanh). Khi đạp phanh, thông qua các cơ cấu dẫn động, xylanh thủy lực sẽ đẩy hai phần má phanh bung ra ngoài và ép sát vào mặt trong của tang trống để tạo ma sát và giảm tốc độ của xe.
Hiện nay, những mẫu xe thể thao và cao cấp chủ yếu sử dụng hệ thống phanh đĩa nhờ ưu điểm về hiệu suất tốt và tính thẩm mỹ cao. Phanh tang trống thường xuất hiện trên các mẫu xe tải, xe khách, xe bán tải do đặc thù vận hành trên những địa hình có phần phức tạp hơn.
Bên cạnh đó, một bộ phận lớn các mẫu xe bình dân lại trang bị phanh đĩa cho bánh trước và phanh tang trống cho bánh sau. Nhiều người cho rằng, điều này xuất phát từ việc các nhà sản xuất xe hơi hiện nay vừa muốn kết hợp giữa hai yếu tố là hiệu suất phanh và giá thành. Bánh trước sử dụng phanh đĩa để tăng sự an toàn của xe trong quá trình vận hành. Trong khi đó, hệ thống này lại không quá cần thiết khi sử dụng cho bánh sau, phanh tang trống sẽ được ưu tiên hơn để giảm chi phí và giá thành đến người tiêu dùng.
