Phanh tang trống xe ô tô là một bộ phận quan trọng trong hệ thống phanh, đảm bảo an toàn và khả năng kiểm soát cho người lái. Mặc dù các công nghệ phanh hiện đại hơn như phanh đĩa đã trở nên phổ biến, phanh tang trống vẫn giữ một vai trò nhất định trên nhiều dòng xe, từ xe du lịch đến xe tải. Hiểu rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động cũng như ưu nhược điểm của loại phanh này sẽ giúp bạn đánh giá đúng tầm quan trọng và cách bảo dưỡng chúng. Bài viết này cung cấp thông tin chi tiết và chuyên sâu về phanh tang trống, giúp người dùng toyotaokayama.com.vn nắm vững kiến thức cơ bản về hệ thống an toàn thiết yếu này.
Phanh Tang Trống Xe Ô Tô Là Gì?
Phanh tang trống xe ô tô, còn được biết đến với các tên gọi như phanh guốc hay phanh dùm (Drum Brake trong tiếng Anh), là một trong những loại hệ thống phanh lâu đời nhất được sử dụng trên ô tô. Hệ thống này được phát minh bởi Louis Renault vào năm 1902 và đã chứng minh được tính hiệu quả của mình qua nhiều thập kỷ. Tương tự như các hệ thống phanh khác, phanh tang trống có chức năng cốt lõi là làm giảm tốc độ và dừng xe một cách an toàn bằng cách tạo ra ma sát để hãm chuyển động quay của bánh xe.
Minh họa bộ phận phanh tang trống xe ô tô
Cấu Tạo Chi Tiết Của Phanh Tang Trống
Về mặt cấu tạo, hệ thống phanh tang trống xe ô tô bao gồm nhiều bộ phận phối hợp với nhau để tạo ra lực hãm. Các thành phần chính bao gồm xi lanh bánh xe, piston, cuppen, má phanh, lò xo hồi vị, và một số cơ cấu truyền lực khác. Mỗi bộ phận này đóng vai trò riêng biệt nhưng cùng hướng tới mục tiêu là ép má phanh vào trống phanh.
Xi lanh bánh xe (còn gọi là xi lanh phụ) đóng vai trò như một buồng chứa dầu phanh, đồng thời là nơi đặt các piston và cuppen. Khi áp suất dầu phanh được truyền đến, nó sẽ tác động lên các piston bên trong.
Piston là bộ phận trực tiếp kết nối với guốc phanh (má phanh được gắn trên guốc). Dưới tác động của áp suất dầu từ xi lanh bánh xe, piston sẽ dịch chuyển ra ngoài, đẩy guốc phanh và má phanh ép chặt vào bề mặt bên trong của trống phanh đang quay.
Cuppen (hay còn gọi là phớt piston) là các vòng làm kín được đặt ở đầu piston bên trong xi lanh. Chúng có nhiệm vụ cực kỳ quan trọng là ngăn chặn không khí lọt vào hệ thống thủy lực và giữ cho dầu phanh không bị rò rỉ ra ngoài, đảm bảo áp suất được duy trì hiệu quả.
Má phanh là lớp vật liệu ma sát được gắn trên guốc phanh. Đây là bộ phận tiếp xúc trực tiếp và tạo ra lực ma sát với bề mặt bên trong của trống phanh, chuyển hóa động năng thành nhiệt năng và làm giảm tốc độ quay của bánh xe. Chất liệu má phanh cần có khả năng chịu nhiệt và ma sát cao.
Lò xo hồi vị là các lò xo được gắn kết giữa các guốc phanh và tấm đỡ phanh. Khi áp suất dầu trong xi lanh bánh xe giảm (khi người lái nhả bàn đạp phanh), lực căng của lò xo hồi vị sẽ kéo các guốc phanh và piston trở về vị trí ban đầu, tách má phanh ra khỏi trống phanh, cho phép bánh xe quay tự do trở lại. Tấm đỡ phanh (Backing Plate) là một tấm kim loại chắc chắn được gắn cố định vào trục bánh xe, là nơi lắp đặt xi lanh bánh xe, guốc phanh, lò xo và các bộ phận khác. Trống phanh (Drum) là một bộ phận hình trụ rỗng, được gắn vào trục bánh xe và quay cùng bánh xe. Đây là bề mặt ma sát chính mà má phanh sẽ ép vào.
Sơ đồ cấu tạo chi tiết của phanh tang trống xe ô tô
Nguyên Lý Hoạt Động Của Hệ Thống Phanh Tang Trống
Nguyên lý hoạt động của phanh tang trống xe ô tô dựa trên việc sử dụng lực ma sát để hãm chuyển động quay của bánh xe. Quá trình này bắt đầu khi người lái tác động lực lên bàn đạp phanh.
Lực từ bàn đạp phanh được truyền đến xi lanh chính, tạo ra áp suất thủy lực trong hệ thống dầu phanh. Áp suất này sau đó được truyền qua các đường ống dẫn đến xi lanh bánh xe (xi lanh phụ) ở mỗi bánh xe sử dụng phanh tang trống.
Khi áp suất dầu phanh đến xi lanh bánh xe, nó sẽ đẩy các piston bên trong dịch chuyển ra ngoài. Piston này, được nối với guốc phanh, sẽ làm cho má phanh ép chặt vào bề mặt bên trong của trống phanh. Trống phanh đang quay cùng với bánh xe. Lực ma sát mạnh mẽ giữa má phanh và trống phanh sẽ chống lại chuyển động quay này, làm giảm tốc độ quay của bánh xe và cuối cùng khiến xe dừng lại.
Một đặc điểm của phanh tang trống là hiệu ứng tự cường hóa (self-actuation), đặc biệt là với guốc phanh loại dẫn (leading shoe). Khi má phanh dẫn tiếp xúc và bị trống phanh kéo theo hướng quay, lực ma sát này tạo ra thêm một lực đẩy guốc phanh mạnh hơn vào trống, tăng cường hiệu quả phanh mà không cần tăng thêm lực tác động ban đầu. Guốc phanh loại kéo (trailing shoe) thì ngược lại, lực ma sát có xu hướng kéo nó ra khỏi trống phanh, làm giảm hiệu quả phanh một chút so với guốc dẫn. Khi người lái nhả bàn đạp phanh, áp suất dầu trong hệ thống giảm xuống. Lực căng của lò xo hồi vị sẽ kéo các guốc phanh và piston trở về vị trí ban đầu, giải phóng má phanh khỏi trống phanh. Bánh xe sau đó có thể quay tự do trở lại.
Mô tả nguyên lý hoạt động của phanh tang trống xe ô tô
Ưu Điểm Và Hạn Chế Của Phanh Tang Trống
Phanh tang trống xe ô tô, mặc dù là công nghệ cũ hơn, vẫn được ưa chuộng trong một số ứng dụng nhờ những ưu điểm nổi bật.
Ưu điểm
- Cấu tạo đơn giản và chi phí thấp: Hệ thống phanh tang trống có ít bộ phận chuyển động hơn so với phanh đĩa, dẫn đến cấu tạo đơn giản hơn. Điều này giúp giảm chi phí sản xuất và lắp đặt ban đầu. Việc bảo dưỡng và sửa chữa cũng thường dễ dàng và ít tốn kém hơn.
- Khả năng cường hóa lực phanh: Như đã đề cập ở nguyên lý hoạt động, phanh tang trống, đặc biệt là với guốc dẫn, có hiệu ứng tự cường hóa. Điều này có nghĩa là lực ma sát ban đầu tự tạo ra thêm lực ép, giúp tăng cường hiệu quả phanh mà không cần tác động lực quá mạnh lên bàn đạp phanh.
- Phù hợp với tải trọng lớn và phanh tay: Nhờ diện tích tiếp xúc lớn giữa má phanh và trống phanh cùng khả năng cường hóa, phanh tang trống có khả năng tạo ra lực hãm mạnh mẽ, rất phù hợp cho các phương tiện có tải trọng lớn như xe tải. Ngoài ra, cấu tạo của phanh tang trống cũng rất lý tưởng cho việc tích hợp cơ cấu phanh tay cơ khí. Hầu hết các xe sử dụng phanh đĩa ở bánh trước vẫn dùng phanh tang trống cho phanh tay ở bánh sau hoặc tích hợp cơ cấu phanh tay dạng tang trống bên trong moay ơ phanh đĩa sau.
- Thiết kế kín: Cấu trúc dạng hộp kín giúp bảo vệ các bộ phận ma sát bên trong khỏi bụi bẩn, nước và các tác nhân bên ngoài, giúp kéo dài tuổi thọ của má phanh trong điều kiện môi trường khắc nghiệt.
Nhược điểm
- Hiệu quả phanh và khả năng tản nhiệt kém hơn: So với phanh đĩa, hiệu quả phanh của phanh tang trống thường thấp hơn, đặc biệt là ở tốc độ cao. Cấu trúc kín của nó cũng khiến việc tản nhiệt trở nên khó khăn hơn. Khi phanh liên tục hoặc phanh gấp từ tốc độ cao, nhiệt lượng tích tụ có thể làm giảm hiệu quả phanh (hiện tượng “fading”) và gây mòn nhanh hơn.
- Khả năng bám bụi và nước bên trong: Mặc dù thiết kế kín bảo vệ khỏi bụi bẩn bên ngoài, nhưng một khi bụi bẩn hoặc nước lọt vào bên trong trống phanh, chúng sẽ rất khó thoát ra ngoài. Sự tích tụ này có thể làm giảm hiệu quả phanh và gây tiếng ồn.
- Khó kiểm tra và điều chỉnh: Việc kiểm tra tình trạng má phanh hoặc điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh yêu cầu phải tháo trống phanh ra, phức tạp hơn so với việc kiểm tra phanh đĩa.
- Phản ứng chậm hơn: So với phanh đĩa, thời gian phản hồi của phanh tang trống khi tác động lực thường chậm hơn một chút, ảnh hưởng đến cảm giác phanh.
Các Loại Phanh Tang Trống Phổ Biến
Dựa trên cách bố trí và kết hợp giữa các guốc phanh (guốc dẫn – Leading shoe và guốc kéo – Trailing shoe) cũng như số lượng xi lanh bánh xe, phanh tang trống xe ô tô có thể được phân loại thành nhiều kiểu khác nhau, mỗi kiểu có đặc điểm hiệu suất riêng.
- Loại guốc dẫn và guốc kéo (Leading-Trailing shoe type): Đây là loại phổ biến nhất, sử dụng một xi lanh bánh xe tác động lên cả hai guốc. Một guốc là guốc dẫn (hướng quay của trống phanh đẩy guốc này vào trống) và một guốc là guốc kéo (hướng quay của trống phanh kéo guốc này ra khỏi trống). Guốc dẫn tạo ra lực phanh mạnh hơn nhờ hiệu ứng tự cường hóa.
- Loại hai guốc dẫn (Two Leading shoe type): Loại này sử dụng hai xi lanh bánh xe hoặc một xi lanh đôi để mỗi guốc đều hoạt động như một guốc dẫn khi xe di chuyển tiến. Cấu trúc này tạo ra lực phanh rất mạnh và hiệu quả hơn nhiều so với loại dẫn-kéo, nhưng cũng dễ xảy ra hiện tượng “fading” hơn do hiệu ứng tự cường hóa kép.
- Loại trợ động (Servo type): Trong loại này, chuyển động của một guốc (guốc chính) được sử dụng để đẩy guốc còn lại (guốc phụ) vào trống phanh, tăng cường thêm lực phanh. Có thể có một hoặc hai guốc trợ động (duo-servo) để tăng hiệu quả phanh đáng kể, phù hợp cho các xe tải nặng. Loại duo-servo có khả năng tự cường hóa rất cao và thường được dùng cho phanh tay.
Mỗi loại phanh tang trống có những đặc tính riêng về lực phanh, độ nhạy và khả năng chịu nhiệt, được lựa chọn tùy thuộc vào mục đích sử dụng và thiết kế tổng thể của hệ thống phanh trên từng loại xe.
Vai Trò Của Phanh Tang Trống Trong Xe Hiện Đại
Mặc dù phanh đĩa đã chiếm ưu thế ở bánh trước trên hầu hết các xe du lịch hiện đại do khả năng tản nhiệt và hiệu suất phanh tốt hơn, phanh tang trống vẫn tiếp tục tồn tại và đóng vai trò quan trọng, đặc biệt là ở bánh sau. Lý do chính là chi phí thấp hơn, độ bền cao và khả năng tích hợp dễ dàng cơ cấu phanh tay cơ khí. Đối với các phương tiện tải nặng như xe tải và xe buýt, phanh tang trống vẫn được sử dụng rộng rãi ở cả bánh trước và bánh sau nhờ khả năng tạo ra lực hãm mạnh mẽ cần thiết để dừng tải trọng lớn. Việc duy trì và kiểm tra định kỳ hệ thống phanh tang trống xe ô tô, cũng như các thành phần phanh khác, là điều cực kỳ quan trọng để đảm bảo an toàn tối đa khi tham gia giao thông. Việc lựa chọn phụ tùng thay thế chất lượng từ các nhà cung cấp uy tín như toyotaokayama.com.vn giúp đảm bảo hiệu quả hoạt động và độ bền của hệ thống phanh.
Phanh tang trống xe ô tô là một công nghệ phanh đã được chứng minh qua thời gian, với những ưu điểm về chi phí và khả năng tạo lực hãm, dù còn tồn tại hạn chế về tản nhiệt so với phanh đĩa. Hiểu rõ về hệ thống này giúp người dùng sử dụng và bảo dưỡng xe hiệu quả hơn.
