Phanh đĩa và phanh tang trống, sự khác biệt là gì?

Phanh tang trống được coi là công nghệ giảm tốc trên các phương tiện giao thống thời kỳ đầu. Và để cải thiện sự an toàn công nghệ phanh đĩa ra đời loại bỏ một số mặt hạn chế của phanh tang trống.

Trước khi đi tìm hiểu công nghệ phanh an toàn cho các phương tiện giao thông đường bộ, chúng ta cần làm rõ nguyên tắc chung của hệ thống phanh để làm chậm hoặc dừng xe đó là sử dụng ma sát và nhiệt.

Phanh tang trống.

Hệ thống phanh tang trống có thể coi như công nghệ sơ khai của hệ thống phanh. Thời kỳ đầu khi xe đạp, ô tô mới được phát triển hệ thống phanh được thiết kế bằng cách dùng các mảnh gỗ ép vào nhanh, người điều khiển sẽ dùng một cần gạt để tạo lực kéo và ma sát cho các miếng gỗ tạo lực hãm lên bánh xe khiến chiếc xe di chuyển chậm dần.

Công nghệ phanh tang trống đầu tiên được ra mắt vào năm 1900 trên một chiếc Maybach, và được cấp bằng sáng chế hai năm sau đó bởi kỹ sư ô tô huyền thoại, Louis Renault.

Thuật ngữ phanh tang trống ra đời có lẽ bởi hình dạng và các bộ phận cấu tạo có hình dáng như một chiếc trống. Phanh được thiết kế bao gồm một tang trống tròn quay cùng với bánh xe. Bên trong là một bộ má phanh, khi đạp phanh má phanh sẽ ép vào tang trống và làm bánh xe chậm lại.

Phanh tang trống thường sử dụng công nghệ truyền lực bằng chất lỏng (hoặc hơi) để tạo cơ cấu kéo má phanh ép vào tang trống, các bộ phận của má phanh đươc thiết kế bằng vật liệu chịu và tản nhiệt nhanh giúp kéo dài tuổi tho của phanh.

Tuy nhiên công nghệ phanh này có một nhược điểm. Trong điều kiện phanh gấp hoặc người lái xe phanh trong thời gian dài, chẳng hạn như xuống dốc với tải nặng hoặc giảm tốc độ cao lặp đi lặp lại nhiều lần, phanh tang trống thường nóng, mòn nhanh và mất hiệu quả.

Cũng bởi vì phanh tang trống thường tích tụ nhiều nhiệt lượng do việc ma sát do trong quá trình đạp phanh lúc này nó sẽ biến động năng (chuyển động của bánh xe) thành nhiệt năng (nhiệt) nên trong nhiều trường hợp hệ thống phanh sẽ mất tác dụng nhanh chóng nếu nhiệt độ bão hòa.

Ngoài ra do thiết kế hình trụ giống tang trống nên nếu di chuyển trong điều kiện thời tiết có mưa, lượng nước sẽ tích tụ một phần phía trong làm cho việc ma sát giữa má phanh và tang phanh kém hiệu quả.

Tuy nhiên không thể không kể đến những ưu điểm của hệ thống phanh này khiến ngày nay nhiều hãng vẫn trang bị chúng trên các mẫu xe của mình như…

Phanh tang trống được sản xuất khá rẻ vì các bộ phận cấu tạo khá dễ chế tạo. Điều này giữ cho chi phí tổng thể của chiếc xe cũng thấp. Giúp nâng cao khả năng cạnh tranh về giá.
Phanh tang trống cần ít lực hơn để tác động lên hệ thống phanh.
Sử chữa dễ dàng hơn.

Phanh đĩa.

Phanh đĩa được Frederick William Lanchester cấp bằng sáng chế năm 1902, cùng năm Louis Renault được cấp bằng sáng chế phanh tang trống. Mặc dù chúng là công nghệ cải tiến, nhưng phải mất nửa thế kỷ tiếp theo công nghệ này mới có thể chế tạo thành công các bộ phận cần thiết.

Năm 1953, Jaguar (một hãng sản xuất xe hơi nhỏ vào thời điểm đó) đã phát triển hệ thống phanh đĩa Caliper đầu tiên cho chiếc xe đua C-Type của họ. Họ đã đưa C-Type vào giải đua Le Mans 24 giờ năm 1953, và giành vị trí vô địch. Vào cuối năm 1953, những mẫu xe100S của Austin-Healey là những chiếc xe sản xuất đầu tiên được bán với toàn bộ hệ thống phanh là phanh đĩa.

Kể từ thời điểm đó, phanh đĩa đã trở thành tiêu chuẩn cho các loại xe hiệu suất cao. Chúng hoạt động dựa trên nguyên tắc ma sát tương tự như phanh tang trống nhưng ít bị hỏng do quá nhiệt và khô nhanh hơn khi bị ướt. Điều này là do thiết kế lộ thiên của chúng, thay vì được đặt trong một vỏ kim loại giống như phanh tang trống.

Phanh đĩa có thể coi là công nghệ mới thay thế cho công nghệ phanh tang trống, tuy nhiên hai hệ thống hãm này vẫn sử dụng một nguyên tắc chung đó là dựa vào lực ma sát.

Cải tiến công nghệ khiến phanh đĩa mang lại hiệu suất cao hơn nhiều so với phanh tang trống,Thay vì chứa các thành phần chính bên trong tang trống bằng kim loại, phanh đĩa sử dụng đĩa hợp kim mỏng và hai má phanh hai bên để ngăn chuyển động của bánh xe.

Khi đạp phanh hệ thống truyền động lực để ép hai má phanh này vào đĩa phanh tạo ra lực ma sát khiến bánh xe giảm dần tốc độ.

Với phanh tang trống, nhiệt độ tỏa ra do ma sát sẽ tích tụ bên trong khi phanh nhiều và khó thoát nhiệt, nhưng với đĩa phanh nó được tiếp xúc hoàn toàn với không khí bên ngoài. Không khí có tác dụng liên tục làm mát đĩa phanh, giảm đáng kể xu hướng quá nhiệt hoặc gây ra hiện tượng nóng quá (cháy phanh).

Ngoài ra với việc được thiết kế đĩa phanh “lộ thiên” nên cát bụi và các dị vật khó có thể lọt vào trong hệ thống phanh, tình trạng rỉ sét khó sảy ra hơn. Mặt khác, với công nghệ phanh đĩa sẽ cho lực phanh lớn hơn nó sẽ khiến chiếc xe dễ dàng giảm tốc hơn kể cả khi chạy với tốc độ cao hoặc có tải trọng lớn.

Nhưng phanh đĩa cũng có nhược điểm, có thể kể đến như…

Phanh đĩa khá tốn kém để lắp đặt và sản xuất, do đó làm tăng chi phí tổng thể của xe.
Nếu có không khí lọt vào hệ thống pitong truyền lực nó có thể dẫn tới vài vấn đề nghiêm trọng. Đây là lý do tại sao việc chảy kiểm tra hệ thống truyền lực là cần thiết trong quá trình bảo dưỡng ô tô.
Nếu không có công nghệ ABS thì trong nhiều trường hợp đạp phanh khẩn cấp dễ dẫn tới tình huống phanh bị bó cứng, dễ sảy ra tai nạn.

Vậy phanh đĩa và phanh tang trống, cái nào tốt hơn?

Khó có thể phân định được vấn đề này, mỗi công nghệ đều có ưu nhược điểm khác nhau. Tuy nhiên do phanh đĩa có phần tạo ra hiệu quả tốt hơn, giúp giảm tốc nhanh hơn nên chúng ta thường thấy chúng được trang bị nhiều trên các xe cá nhân, xe cỡ nhỏ thường xuyên chạy tốc độ cao.

Nhưng phanh tang trống hiện vẫn được sử dụng rộng rãi, điển hình như trên các dòng xe tải, cũng bởi chi phí thấp và dễ sửa chữa bảo dưỡng hơn. Nhưng do phanh tang trống nóng nhanh hơn, giữ nhiệt lâu hơn,nặng hơn và bị giữ ẩm lâu hơn khi bị ướt làm giảm quá trình ma sát nên rất ít khi thấy chúng được trang bị trên toàn bộ các bánh xe.

Trên một số dòng xe mới hiện nay, hệ thống phanh được trang bị cả phanh đĩa và phanh tang trống. Phanh đĩa thường được trang bị ở các lốp sau giúp phanh hiệu quả hơn ở tốc độ cao. Phanh tang trống được trang bị ở các bánh phía trước giúp hãm tốt hơn khi xe dừng lại và người lái xe kéo phanh tay.

Bởi vì, trong nhiều trường hợp nếu sử dụng phanh đĩa để trang bị cho hệ thống phanh tay, trong quá trình di chuyển hệ thống phanh sẽ nóng lên. Nhưng khi dừng lại và chúng ta kéo phanh tay, sau một thời gian lực hãm sẽ giảm sút do lúc trước hệ thống phanh hấp thụ nhiệt sẽ nở ra. Nhưng khi nguội dẫn chúng sẽ co lại (nguyên lý vật lý cơ bản) khiến lực hãm mất dần.

Phanh đĩa chỉ thực sự an toàn nếu như được trang bị thêm công nghệ ABS. Tiếc rằng với các mẫu xe phân khúc giá rẻ hiện nay công nghệ ABS gần như chưa được áp dụng nhằm làm giảm giá thành tổng thế của chiếc xe, nâng cao khả năng cạnh tranh về giá.

Thanh Dương