Thấy các bạn hỏi hơi nhiều và tranh luận cũng khá sôi nổi , nay mình xin trình bày rõ ràng cho các bạn nha và giải đáp những gì các bạn đang quan tâm về phanh đĩa cũng như phanh trống.
-Tính ưu - nhược của mỗi loại phanh ôtô
Hiện tại, phanh đĩa dần thay thế phanh tang trống trên xe hơi nhờ những ưu điểm vượt trội của nó. Tuy nhiên, phanh đĩa cần bảo dưỡng thường kỳ và phanh bánh sau thông thường bao giờ cũng mòn nhanh hơn phanh bánh trước.
Có những vấn đề kỹ thuật không dễ trả lời như tại sao các nhà sản xuất lại lắp 4 phanh đĩa trên các bánh cho một số xe trong khi số khác lại lắp 2 phanh đĩa bánh trước và 2 phanh tang trống bánh sau? Hệ thống nào tốt hơn và thế nào là đĩa phanh làm mát? Dưới đây là những câu trả lời của các chuyên gia.
Phanh tang trống trên tất cả các bánh là tiêu chuẩn cho xe hơi từ nhiều thập kỷ trước. Ở kiểu phanh này, áp suất thủy lực tác động lên piston và truyền cho má phanh để áp sát vào tang trống. Vật liệu ma sát trên má phanh sẽ tiếp xúc với tang trống, làm chậm tốc độ quay của tang trống và trục bánh.
Trên thực tế, phanh tang trống hoạt động hiệu quả tại một số thời điểm. Tuy nhiên, những trường hợp muốn dừng xe ở tốc độ cao thường gặp phải vấn đề với loại phanh này. Khi bị nóng do ma sát, tang trống sẽ giãn nở và má phanh phải đi một đoạn đường xa hơn mới có thể tiếp xúc với nó. Do vậy, chân phanh cũng phải có lực đạp lớn hơn. Bên cạnh đó, khí sinh ra từ vật liệu má phanh bị đốt nóng không thoát được và lưu lại giữa má và tang trống khiến khả năng hãm bị giảm. Có thể lần đầu phanh từ vận tốc cao, hệ thống vẫn hoạt động bình thường nhưng nếu quá trình lặp lại nhiều lần, hiện tượng phanh không "ăn" sẽ diễn ra và tiềm ẩn nhiều nguy hiểm.
Các nhà sản xuất thường thêm một số miếng nhôm vào tang trống để làm mát, cùng với những đoạn dây phanh kim loại. Tuy nhiên, đây là giải pháp tình thế, không thích hợp với những loại xe tính năng cao, tốc độ vận hành lớn.
Do những nhược điểm của phanh tang trống, phanh đĩa ra đời với những ưu điểm vượt trội.
Trước khi "bước chân" lên xe hơi, phanh đĩa được sử dụng trong ngành công nghiệp máy bay và ứng dụng công nghiệp từ khá lâu. Vật liệu ma sát (má phanh) kẹp đĩa kim loại (quay cùng với trục bánh) nhờ áp suất thủy lực từ chân phanh. Phanh đĩa không có xu hướng phanh đột ngột (xe giật mạnh) như phanh tang trống mà có độ cân bằng tốt hơn khi dừng. Hơn nữa, phanh đĩa nằm ngoài nên có những ưu nhược điểm riêng.
Đầu tiên, phanh đĩa có khả năng làm mát tốt hơn bởi dòng không khí đi qua bề mặt vật liệu ma sát dễ hơn. Trên bề mặt đĩa, người ta chia thành những lỗ có tác dụng làm cho không khí giữa hai bề mặt má phanh thoát nhiệt nhanh hơn. Hầu hết các phanh đĩa bánh trước đều có chức năng thông gió bởi chúng đóng vai trò chính (đa số các xe hiện nay đều dẫn động bánh trước) còn phanh đĩa phía sau không có hệ thống làm mát (đĩa không có lỗ) do chúng sinh ít nhiệt.
Ưu điểm khác của phanh đĩa là các chất gây hại bị loại khỏi bề mặt đĩa dễ dàng. Nước, dầu hay khí từ vật liệu ma sát dễ dàng thoát ra ngoài, giúp phanh hoạt động tốt hơn. Những chất bẩn như bụi, bùn đất khi bám vào bề mặt, gặp má phanh sẽ bị gạt vào các lỗ thông gió. Sau một thời gian, chúng nặng dần và rơi ra ngoài.
Nhược điểm lớn nhất của phanh đĩa là các chất bẩn, có thể bám vào, gây ăn mòn cơ học hoặc hóa học nhanh nên phải thường xuyên bảo dưỡng. Nếu bị ăn mòn nhiều, đĩa phanh quá mỏng sẽ khiến quá trình tản nhiệt diễn ra chậm và phanh có thể bị gãy.
Đĩa phanh phía trước được làm mát tốt trong khi phanh sau hứng chịu toàn bộ chất bẩn và mảnh vỡ văng ra từ lốp trước nên nhanh mòn hơn, mặc dù ít phanh hơn. Nếu phanh trước phải thay ở 60.000 km thì phanh sau nên thay ở mức 30.000 km.
Ngày nay, cơ cấu phanh đĩa đã được sử dụng rất phổ biến trên ôtô du lịch hạng sang. Nhưng nhiều xe lại sử dụng kết hợp: cơ cấu phanh đĩa cho cầu trước và cơ cấu phanh tang trống cho cầu sau như Ford Escape, Mazda 3, Toyota Innova... Tại sao như vậy?
Nguyên nhân nào khiến phanh đĩa ngày một chiếm ưu thế hơn? Và tại sao một số đĩa phanh xuất hiện nhiều lỗ khoan trong khi có loại lại không có? Những câu hỏi như vậy về hệ thống phanh đã khiến nhiều bạn đọc băn khoăn. Chúng ta hãy cùng tìm một vài lời giải đáp. Đối với hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thông thường, sử dụng cơ cấu phanh kiểu tang trống, lực đạp phanh của người lái tác động lên piston xi lanh chính, lực này sẽ được dầu truyền dẫn đến các xi lanh con tại mỗi bánh xe. Sau đó sẽ tạo ra lực đẩy ép má phanh tiếp xúc với tang trống. Ma sát giữa má phanh và trống phanh sẽ làm giảm tốc độ của các bánh xe, nếu tiếp tục ấn bàn đạp phanh thì xe sẽ dừng lại. Đó là nguyên lý làm việc của hệ thống phanh tang trống ứng dụng phổ biến trên nhiều dòng xe. Nhưng rồi sau những cải tiến về động cơ, vận tốc xe ngày một cao, phanh tang trống bộc lộ nhược điểm: đó là hiệu quả phanh thấp khi phanh xe ở tốc độ cao.
Theo định luật bảo toàn năng lượng, quá trình giảm tốc sẽ sinh ra lượng nhiệt lớn. Lực ma sát biến đổi động năng của chiếc xe thành nhiệt năng và nung nóng má phanh và trống phanh. Sự gia tăng nhiệt lớn như vậy làm giảm ma sát giữa trống phanh và má phanh dẫn đến tăng quãng đường phanh, thời gian phanh. Nhằm đảm bảo guốc phanh không bị cháy do chịu nhiệt độ quá cao người ta phải dùng vật liệu chế tạo trống phanh và má phanh là vật liệu chịu nhiệt, mài mòn tốt. Tuy nhiên nếu sử dụng vật liệu tốt, đủ độ bền thì kết cấu kiểu phanh tang trống lại trở nên cồng kềnh, tăng khối lượng quán tính chuyển động. Lẽ đương nhiên những nhà thiết kế ôtô không muốn như vậy và cuối cùng cơ cấu phanh đĩa được ứng dụng trực tiếp trên xe hơi (trước đó đã được ứng dụng cho máy bay và một số nghành công nghiệp khác).
Vậy cơ cấu phanh đĩa có ưu điểm gì?
Cũng với nguyên lý như phanh trống nhưng phanh đĩa có kết cấu gọn nhẹ hơn đồng thời hiện rõ lợi thế tuyệt đối so với phanh tang trống:
- Toả nhiệt tốt do phần lớn đĩa phanh được tiếp xúc với không khí, nên nhiệt sinh ra bởi ma sát dễ dàng toả ra ngoài không khi nên sự chai lỳ bề mặt má phanh khó xảy (chai bề mặt là do nhiệt, sẽ làm giảm hệ số ma sát dẫn đến hiệu quả phanh giảm). Vì thế đảm bảo hiệu quả phanh tốt ở tốc độ cao.
- Cơ cấu phanh đĩa có cấu tạo đối đơn giản hơn nhiều so với phanh tang trống nên việc kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng.
- Phanh đĩa còn có ưu điểm là có khả năng thoát nước tốt, do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được hồi phục nhanh trong thời gian ngắn.
- Với kết cấu đặc biệt phanh đĩa không cần phải điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh do khe hở đó sẽ tự động điều chỉnh mỗi khi má phanh và bị mòn.
- Trọng lượng phanh đĩa nhỏ hơn so với phanh tang trống, kết cấu đơn giản và có độ chính xác cao, bởi vậy có khả năng làm việc với khe hở giữa đĩa phanh với má phanh nhỏ nên giảm được thời gian phanh và hiệu quả phanh. Khe hở giữa má phanh và trống phanh có ảnh hưởng lớn đến hiệu quả phanh.Vì khi khe hở phanh quá lớn không những ảnh hưởng tới thời gian tác dụng mà còn làm giảm mômen phanh do diện tích tiếp xúc giữa má phanh và trống phanh bị giảm.
- Kết hợp với hệ thống chống bó cứng phanh (ABS) rất tốt.
Bên cạnh những lợi ích lớn lao mà phanh đĩa mang lại thì nhược điểm lớn nhất chính là bụi bẩn dễ bám vào toàn bộ cơ cấu phanh, vì vậy cần chú ý kiểm tra bảo dưỡng nếu xe thường xuyên hoạt động trong điều kiện đường sá lầy lội, bụi bặm. Hơn nữa má phanh có diện tích làm việc nhỏ lại phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn nên yêu cầu vật liệu chế tạo khá khắt khe và đĩa phanh khoan nhiễu lỗ để thoát nhiệt tốt hơn
Tại sao yêu cầu lực phanh tạo ra phía trước lại lớn hơn?
Khi phanh do quán tính khối lượng của khối lượng toàn bộ ôtô nên trọng tâm bị dịch chuyển về phía trước nên tải trọng phân bố lên cầu trước tăng còn tải trọng phân bố lên cầu sau giảm. Có nghĩa là lực cản do cơ cấu phanh ở bánh sau sinh ra ở cầu trước bao giờ cũng cao hơn cầu sau. Vì thế trên nhiều xe thường chỉ bố trí cơ cấu phanh đĩa trên cầu trước còn cầu sau vẫn dùng cơ cấu phanh tang trống đề giảm chi phí sản xuất trong khi vẫn đảm bảo an toàn khi xe vận hành. Tuy nhiên đó đơn thuần cũng chỉ là dung hoà giữa hai yếu tố kinh tế và độ an toàn.
Ngày nay, tốc độ luôn tạo ra lực hút mãnh liệt với dân chơi xe, thì đối với họ, để có được sự phấn khích, việc sẵn sàng xuất tiền để có được một chiếc xe như ý là điều dễ hiểu. Nắm bắt được điều đó, cùng với những cải tiến đột phá về tốc độ xe, thì hệ thống phanh cũng đạt được những thành tựu lớn khi lần lượt những hệ thống điện tử lần lượt ra đời hỗ trợ tối đa cho hệ thống phanh: hệ thống trợ lực phanh (BA), hệ thống chống bó cứng phanh (ABS), hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD) và đặc biệt là sự xuất hiện của hệ thống phanh thông minh (SBC) do Mercedes-Benz kết hợp với hãng Bosch chế tạo.
