Hệ thống phanh đóng vai trò cực kỳ quan trọng, đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách trên mọi hành trình. Khi nói đến phanh trên xe hơi hay xe máy, hai loại phổ biến nhất là phanh tang trống và phanh đĩa. Việc so sánh phanh tang trống và phanh đĩa sẽ giúp bạn hiểu rõ hơn về ưu nhược điểm cũng như nguyên lý hoạt động của chúng.
Phanh Tang Trống (Phanh Đùm) – Khái niệm và Cấu tạo
Phanh tang trống, hay còn gọi là phanh đùm, là một cơ cấu phanh đã xuất hiện từ rất lâu trên các phương tiện giao thông. Đây là một hệ thống phanh khá đơn giản và thường được sử dụng làm phanh bánh sau trên nhiều dòng xe phổ thông hiện nay, hoặc cả bốn bánh trên các mẫu xe đời cũ hơn hay xe tải nặng. Hệ thống này được đặt bên trong một cái “trống” hình trụ.
Cấu tạo của hệ thống phanh tang trống bao gồm các bộ phận chính như trống phanh, má phanh và xi-lanh con (xy lanh bánh xe). Trống phanh là bộ phận hình trụ rỗng, được gắn chặt với trục bánh xe và quay cùng với bánh xe. Bên trong trống phanh là hai má phanh hình cánh cung, được đặt đối diện nhau và có khả năng di chuyển. Các má phanh này được gắn trên một tấm nền cố định và được điều khiển bởi một hoặc hai xi-lanh con sử dụng áp suất thủy lực từ hệ thống phanh chính.
Nguyên lý hoạt động chi tiết của phanh tang trống
Khi người lái đạp bàn đạp phanh, áp suất dầu thủy lực từ xi-lanh tổng được truyền đến xi-lanh con tại mỗi bánh xe. Xi-lanh con sử dụng áp suất này để đẩy hai má phanh ra phía ngoài. Các má phanh sau đó sẽ ép sát vào bề mặt bên trong của trống phanh đang quay cùng bánh xe.
Lực ma sát tạo ra giữa má phanh và trống phanh làm chậm tốc độ quay của bánh xe, từ đó làm xe di chuyển chậm lại hoặc dừng hẳn. Sau khi nhả phanh, lò xo hồi vị sẽ kéo má phanh trở lại vị trí ban đầu, ngắt sự tiếp xúc với trống phanh và cho phép bánh xe quay tự do. Một đặc điểm của phanh tang trống là hiệu ứng tự cường hóa (self-actuating), tức là lực ma sát ban đầu giữa má phanh và trống phanh có xu hướng kéo má phanh ép chặt hơn vào trống, giúp tăng lực phanh nhưng cũng có thể gây hiện tượng “ăn” phanh quá nhanh.
Cấu tạo cơ bản của hệ thống phanh tang trống trên xe ô tô
- Thuê xe ô tô Biên Hòa: Cẩm nang lựa chọn dịch vụ uy tín
- So sánh Kia Morning và Hyundai Grand i10: Lựa chọn tối ưu
- Nguyên nhân lật xe ô tô và cách phòng tránh hiệu quả
- Kinh nghiệm phượt Đà Lạt Bình Thuận bằng xe máy
- Trải Nghiệm Xe Limousine Hùng Thịnh Phát Cao Cấp
Ưu điểm của hệ thống phanh tang trống
Khi tiến hành so sánh phanh tang trống và phanh đĩa, ưu điểm về chi phí thường là điểm nổi bật của phanh tang trống. Hệ thống này có cấu tạo tương đối đơn giản, vật liệu sản xuất thường rẻ hơn và quy trình gia công ít phức tạp hơn so với phanh đĩa. Điều này dẫn đến giá thành sản xuất ban đầu thấp hơn đáng kể, góp phần giảm giá thành tổng thể của chiếc xe.
Ngoài ra, chi phí bảo dưỡng và thay thế phụ tùng cho phanh tang trống cũng thường thấp hơn. Việc thay má phanh tang trống tuy đôi khi hơi phức tạp hơn so với phanh đĩa ở khâu tháo lắp, nhưng chi phí vật liệu thường rẻ hơn. Hệ thống tang trống còn có ưu điểm là kín đáo hơn, ít bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn, nước và các yếu tố môi trường khác trong điều kiện vận hành thông thường.
Nhược điểm của hệ thống phanh tang trống
Tuy nhiên, phanh tang trống cũng tồn tại nhiều hạn chế cần lưu ý khi so sánh phanh tang trống và phanh đĩa. Nhược điểm lớn nhất là khả năng tản nhiệt kém. Do cấu trúc dạng hộp kín, nhiệt lượng sinh ra từ ma sát khi phanh rất khó thoát ra ngoài môi trường. Khi phanh liên tục hoặc phanh gấp từ tốc độ cao, nhiệt độ trong trống phanh tăng lên nhanh chóng, làm giảm hiệu quả ma sát của má phanh và trống phanh.
Hiện tượng này được gọi là “phanh bị nóng” hay “fade phanh”, dẫn đến việc lực phanh giảm đi đáng kể, rất nguy hiểm, đặc biệt khi di chuyển trên đèo dốc hoặc cần dừng khẩn cấp. Khả năng chống nước của phanh tang trống cũng không tốt bằng phanh đĩa. Khi nước lọt vào bên trong trống phanh, nó có thể làm giảm ma sát và khiến phanh hoạt động kém hiệu quả cho đến khi nước thoát hết ra ngoài. Má phanh tang trống truyền thống thường sử dụng vật liệu chứa ami-ăng, chất này đã bị cấm ở nhiều nơi do ảnh hưởng xấu tới sức khỏe.
Ưu điểm về giá thành và độ bền của phanh tang trống
Phanh Đĩa – Khái niệm và Cấu tạo
Phanh đĩa là hệ thống phanh hiện đại hơn, được sử dụng phổ biến trên hầu hết các bánh xe phía trước và ngày càng xuất hiện nhiều ở bánh xe phía sau trên các dòng xe ô tô và xe máy đời mới. Cấu tạo cơ bản của phanh đĩa bao gồm đĩa phanh (hay còn gọi là rotor), kẹp phanh (caliper) và má phanh (pads).
Đĩa phanh là một tấm đĩa kim loại phẳng, thường làm bằng gang hoặc thép, được gắn trực tiếp vào trục bánh xe và quay cùng bánh xe. Kẹp phanh là bộ phận cố định được gắn vào hệ thống treo của xe, ôm lấy đĩa phanh. Bên trong kẹp phanh có các piston thủy lực và chứa hai má phanh được đặt ở hai bên đĩa phanh. Má phanh là bộ phận tiêu hao, được làm từ các vật liệu ma sát chuyên dụng.
Nguyên lý hoạt động chi tiết của phanh đĩa
Khi người lái tác động lực lên bàn đạp phanh, áp suất dầu thủy lực từ xi-lanh tổng được truyền đến các piston bên trong kẹp phanh. Các piston này di chuyển và ép chặt hai má phanh vào hai mặt của đĩa phanh đang quay.
Lực ma sát mạnh mẽ giữa má phanh và đĩa phanh tạo ra mô-men xoắn chống lại chuyển động quay của bánh xe, làm giảm tốc độ hoặc dừng xe. Khi nhả phanh, áp suất dầu giảm xuống, piston hồi về và má phanh tách ra khỏi đĩa phanh. Cấu trúc hở của phanh đĩa giúp nhiệt lượng dễ dàng thoát ra ngoài không khí.
Cấu tạo chi tiết hệ thống phanh đĩa trên xe hơi hiện đại
Ưu điểm của hệ thống phanh đĩa
Khi so sánh phanh tang trống và phanh đĩa, ưu điểm lớn nhất của phanh đĩa nằm ở hiệu suất hoạt động, đặc biệt là khả năng tản nhiệt vượt trội. Nhờ thiết kế dạng đĩa phẳng và kẹp phanh hở, nhiệt lượng sinh ra trong quá trình phanh được giải phóng vào môi trường rất nhanh chóng. Điều này giúp ngăn chặn hiện tượng “fade phanh” hiệu quả, duy trì lực phanh ổn định ngay cả khi phanh liên tục hoặc trong điều kiện khắc nghiệt.
Khả năng chống nước của phanh đĩa cũng tốt hơn. Khi gặp nước, lực ly tâm khi đĩa phanh quay sẽ văng nước ra ngoài, má phanh tiếp xúc trực tiếp với bề mặt đĩa giúp nước nhanh chóng bốc hơi hoặc bị đẩy ra, phục hồi hiệu quả phanh nhanh chóng. Phanh đĩa cũng thường có trọng lượng nhẹ hơn phanh tang trống và mang tính thẩm mỹ cao hơn, góp phần cải thiện diện mạo của xe.
Nhược điểm của hệ thống phanh đĩa
Mặc dù có nhiều ưu điểm về hiệu suất, phanh đĩa cũng có những nhược điểm riêng cần xem xét khi so sánh phanh tang trống và phanh đĩa. Chi phí sản xuất ban đầu của phanh đĩa thường cao hơn so với phanh tang trống do cấu tạo kẹp phanh phức tạp hơn và vật liệu chế tạo đĩa phanh cần độ chính xác cao.
Chi phí bảo dưỡng và thay thế má phanh đĩa cũng thường đắt hơn má phanh tang trống. Má phanh đĩa có xu hướng mòn nhanh hơn má phanh tang trống dưới cùng điều kiện sử dụng, đặc biệt là trong môi trường nhiều bụi bẩn hoặc khi xe thường xuyên phải phanh gấp. Đĩa phanh cũng có thể bị cong vênh hoặc mòn không đều sau một thời gian sử dụng, đòi hỏi phải láng lại hoặc thay thế, làm tăng chi phí bảo dưỡng định kỳ.
Lợi ích về hiệu suất phanh và thẩm mỹ của phanh đĩa
Vật liệu chế tạo và độ bền
Vật liệu đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất và độ bền của cả hai loại phanh. Đối với phanh tang trống, trống phanh thường được làm bằng gang đúc. Má phanh tang trống truyền thống dùng vật liệu hữu cơ hoặc bán kim loại, đôi khi chứa ami-ăng như đã đề cập. Vật liệu này ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu nhiệt và hệ số ma sát. Độ bền của phanh tang trống thường cao, đặc biệt là trống phanh, ít khi cần thay thế trừ khi bị ăn mòn sâu hoặc biến dạng.
Đối với phanh đĩa, đĩa phanh thường được làm bằng gang xám hoặc thép hợp kim. Trên các xe hiệu suất cao, có thể sử dụng vật liệu gốm carbon siêu nhẹ và bền bỉ, chịu được nhiệt độ cực cao. Má phanh đĩa đa dạng hơn, từ vật liệu hữu cơ (Organic), bán kim loại (Semi-Metallic), đến gốm (Ceramic). Mỗi loại vật liệu má phanh có đặc tính riêng về ma sát, độ bền, tiếng ồn, lượng bụi phanh và khả năng chịu nhiệt. Độ bền của má phanh đĩa thường thấp hơn má phanh tang trống, cần thay thế thường xuyên hơn.
Bảo dưỡng và chi phí cho từng loại phanh
Việc bảo dưỡng định kỳ là cần thiết cho cả hai hệ thống phanh để đảm bảo an toàn. Với phanh tang trống, quy trình bảo dưỡng thường bao gồm kiểm tra độ mòn má phanh, làm sạch bụi bẩn bên trong trống, kiểm tra và điều chỉnh cơ cấu phanh tay (thường tích hợp trong phanh tang trống phía sau). Việc tiếp cận bên trong trống phanh đôi khi cần tháo bánh xe và một số chi tiết khác, có thể tốn thời gian hơn một chút so với phanh đĩa. Chi phí thay thế má phanh tang trống nhìn chung thấp.
Với phanh đĩa, bảo dưỡng chủ yếu là kiểm tra độ mòn má phanh và đĩa phanh, làm sạch bụi bẩn quanh kẹp phanh, kiểm tra dầu phanh. Thay thế má phanh đĩa tương đối đơn giản và nhanh chóng hơn. Tuy nhiên, chi phí cho bộ má phanh đĩa thường cao hơn. Đĩa phanh cũng cần được kiểm tra định kỳ về độ dày và độ phẳng, có thể cần láng lại (tiện mỏng bớt) hoặc thay thế nếu bị mòn quá giới hạn hoặc bị vênh do nhiệt độ cao. Chi phí thay đĩa phanh là đáng kể.
Phân loại và ứng dụng trên các dòng xe hiện đại
Trong thế giới ô tô hiện đại, sự kết hợp giữa phanh tang trống và phanh đĩa là khá phổ biến. Do phần lớn lực phanh khi dừng xe dồn về bánh trước (do quán tính), phanh đĩa với hiệu suất vượt trội về khả năng tản nhiệt và lực phanh mạnh mẽ luôn được ưu tiên trang bị cho trục trước.
Phanh tang trống, với ưu điểm về chi phí và đặc biệt hiệu quả với vai trò là phanh tay (parking brake) cơ khí, thường được sử dụng cho trục sau trên nhiều mẫu xe phân khúc phổ thông và tầm trung. Tuy nhiên, xu hướng ngày càng chuyển sang sử dụng phanh đĩa cho cả bốn bánh, đặc biệt trên các dòng xe cao cấp hơn, xe thể thao hoặc xe yêu cầu hiệu suất phanh tối đa. Các loại phanh đĩa cũng đa dạng với đĩa đặc, đĩa thông gió (có các rãnh hoặc lỗ bên trong để tăng tản nhiệt) hoặc đĩa đục lỗ/xẻ rãnh trên bề mặt để cải thiện hiệu quả trong điều kiện ẩm ướt và tản nhiệt.
So Sánh Trực Tiếp: Phanh Tang Trống vs Phanh Đĩa
Khi đặt lên bàn cân so sánh phanh tang trống và phanh đĩa, mỗi loại đều có những thế mạnh và hạn chế riêng, phù hợp với các mục đích sử dụng và phân khúc xe khác nhau. Phanh đĩa rõ ràng vượt trội về hiệu suất phanh tổng thể, khả năng chịu nhiệt và phục hồi hiệu quả trong điều kiện ẩm ướt. Điều này làm cho nó trở thành lựa chọn ưu tiên cho bánh trước, nơi chịu tải trọng phanh lớn nhất, và cho các dòng xe đòi hỏi hiệu suất phanh cao nhất.
Ngược lại, phanh tang trống ghi điểm nhờ chi phí sản xuất và bảo dưỡng ban đầu thấp hơn đáng kể. Mặc dù hiệu suất không bằng, phanh tang trống vẫn cung cấp đủ lực phanh cho bánh sau trên các xe phổ thông và có độ bền tốt trong điều kiện vận hành bình thường. Sự đơn giản và hiệu quả của cơ cấu phanh tay tích hợp cũng là một lý do khiến phanh tang trống vẫn còn chỗ đứng trên thị trường. Việc lựa chọn loại phanh phụ thuộc vào các yếu tố như giá thành sản xuất, mục đích sử dụng của xe, tải trọng và yêu cầu về hiệu suất phanh.
So sánh trực quan giữa hệ thống phanh đĩa và phanh tang trống
Câu hỏi thường gặp về Phanh Tang Trống và Phanh Đĩa
Phanh nào an toàn hơn trong điều kiện khẩn cấp?
Nhìn chung, phanh đĩa mang lại hiệu suất dừng xe tốt hơn và ổn định hơn trong các tình huống phanh khẩn cấp, đặc biệt là từ tốc độ cao hoặc sau khi phanh liên tục, nhờ khả năng tản nhiệt và chống fade vượt trội.
Có thể chuyển đổi từ phanh tang trống sang phanh đĩa không?
Về mặt kỹ thuật là có thể, nhưng quá trình này khá phức tạp và tốn kém. Nó liên quan đến việc thay thế không chỉ bản thân bộ phanh mà còn cả moay-ơ bánh xe, hệ thống treo, đường dẫn dầu phanh, và đôi khi cần điều chỉnh hệ thống phân phối lực phanh. Việc này cần được thực hiện bởi kỹ thuật viên chuyên nghiệp và có thể không kinh tế bằng việc mua một chiếc xe đã trang bị phanh đĩa.
Loại phanh nào cần bảo dưỡng thường xuyên hơn?
Má phanh đĩa thường mòn nhanh hơn má phanh tang trống và cần kiểm tra, thay thế thường xuyên hơn, đặc biệt nếu xe thường xuyên di chuyển trong điều kiện giao thông đô thị phải phanh nhiều. Đĩa phanh cũng cần kiểm tra độ mòn và vênh.
Lý do phanh tang trống vẫn được sử dụng trên xe mới?
Lý do chính là chi phí sản xuất và bảo dưỡng thấp hơn. Phanh tang trống vẫn cung cấp đủ hiệu quả phanh cho trục sau trên các xe phổ thông và hoạt động tốt với cơ cấu phanh tay cơ khí tích hợp.
Phanh bị nóng (fade phanh) có nguy hiểm không?
Rất nguy hiểm. Hiện tượng fade phanh làm giảm đáng kể lực phanh của xe, khiến quãng đường dừng xe dài hơn và tài xế mất kiểm soát khả năng giảm tốc độ, đặc biệt là khi đổ đèo hoặc cần dừng gấp. Đây là nhược điểm lớn của phanh tang trống khi hoạt động ở cường độ cao.
Việc so sánh phanh tang trống và phanh đĩa giúp người dùng có cái nhìn toàn diện hơn về hai công nghệ phanh phổ biến này. Mỗi loại đều có ưu nhược điểm riêng và được các nhà sản xuất lựa chọn dựa trên mục đích sử dụng và phân khúc của xe. Tại Brixton Việt Nam, chúng tôi mong muốn cung cấp những thông tin hữu ích và chính xác về các công nghệ xe cộ để bạn đọc có thể hiểu rõ hơn về chiếc xe của mình.
