Phanh tang trống hiện nay vẫn là một khái niệm khá mới mẻ với rất nhiều người sử dụng xe. Tuy nhiên, loại phanh cổ điển này có rất nhiều ưu điểm về giá thành, khả năng chống ăn mòn, mức độ phức tạp hay khả năng tái tạo năng lượng. Chính vì vậy, loại phanh này ngày nay đang được sử dụng phổ biến trong các dòng xe điện trên thế giới. Vậy phanh tang trống là gì? Sử dụng phanh tang trống trong xe điện sẽ có những lợi thế gì? Hãy cùng khám phá chi tiết những câu hỏi đó qua bài viết dưới đây của chúng tôi.
Mục Lục
Phanh tang trống là gì?
Phanh tang trống là một công nghệ cơ bản có lịch sử lâu đời của ngành công nghiệp ô tô. Được phát triển lần đầu tiên vào năm 1899, loại phanh này khi đó bắt đầu xuất hiện trên một số nguyên mẫu ô tô đầu tiên do Wilhelm Maybach and Louis Renault chế tạo.
Nhờ có hiệu suất tốt và chi phí sản xuất không quá cao, phanh tang trống đã dần trở thành một trang bị tiêu chuẩn được sử dụng trên ô tô nhằm giúp giảm tốc độ cho xe. Đến những năm 60 của thế kỷ trước, chúng không còn được các nhà sản xuất ô tô ưa chuộng. Bởi hệ thống phanh đĩa ra đời và có hiệu suất phanh tốt hơn.
Hiện nay, sự phổ biến của hệ thống phanh đĩa là không thể phủ nhận. Nhưng loại phanh này vẫn đang xuất hiện và chủ yếu ứng dụng trên các dòng xe con giá rẻ, xe buýt và xe tải. Thế nhưng, hệ thống phanh tang trống tưởng chừng như đã cổ lỗ sĩ này đang sẵn sàng hồi sinh và hứa hẹn sẽ trở thành loại phanh được sử dụng rộng rãi trên các mẫu xe điện trong tương lai.
Sự khác biệt trong cách thức hoạt động của phanh đĩa và phanh tang trống
Phanh đĩa
Phanh tang trống và phanh đĩa hoạt động rất khác nhau, mỗi hệ thống đều có ưu điểm của nó. Phanh đĩa có một cặp má phanh gắn với một bộ kẹp phanh ép xuống để tạo ra ma sát và làm chậm chuyển động quay của bánh xe. Hệ thống phanh đĩa tạo ra lực hãm mạnh hơn và làm ô tô dừng nhanh hơn phanh tang trống.
Phanh trước sẽ đảm nhiệm từ 60-80% lực hãm so với phanh sau. Đó là lý do tại sao bạn sẽ không bao giờ tìm thấy một chiếc xe hiện đại có phanh tang trống phía trước.
Phanh đĩa cũng có khả năng tự làm sạch giúp giảm tiếng ồn khi phanh. Chúng cũng ít bị cong vênh khi tiếp xúc với nhiệt độ cao trong thời gian dài trong các tình huống phanh gấp.
Phanh tang trống
Trong khi đó, cấu tạo của phanh tang trống gồm trống phanh và guốc phanh. Trong đó, trống phanh là hộp rỗng bên ngoài, gắn với trục bánh xe và quay theo bánh xe. Còn guốc phanh lại nằm bên trong và tiếp xúc trực tiếp với bề mặt trống phanh để tạo ra sự ma sát làm xe chậm lại.
Phần bên trong của trống phanh có nhiều diện tích bề mặt hơn. Vậy nên guốc phanh có thể được làm lớn hơn nhiều so với má phanh của phanh đĩa. Điều này giúp cho nó bền hơn và tạo ra lực dừng lớn hơn má phanh trên bộ kẹp phanh đĩa nếu chúng có cùng kích thước.
Khi người lái tác dụng lực lên bàn đạp phanh, công suất sẽ được làm cho khuếch đại nhờ bộ trợ lực phanh. Và được chuyển đổi thành áp suất dầu ( áp suất thủy lực ) bởi xi lanh chủ. Áp suất được truyền đến phanh trên các bánh xe, nhờ các đường ống chứa đầy dầu phanh
Áp lực sẽ tác dụng và làm đẩy pít-tông lên phanh của các bánh xe. Các pít-tông ma sát với các lớp lót phanh, là vật liệu ma sát. Chống lại các bề mặt bên trong của trống phanh quay cùng với các bánh xe. Các lớp lót được nhấn vào trống quay, từ đó giảm tốc độ cho các bánh xe. Do đó sẽ làm chậm và dừng xe.
Ưu điểm của phanh tang trống với xe điện
Phạm vi của phanh rộng
Trên thế hệ xe điện mới nhất, phanh tang trống thực sự rất cần thiết. Xe điện ID.4 và ID.3 vừa mới ra mắt của Volkswagen là những ví dụ điển hình. Cả hai mẫu xe đều sử dụng phanh tang trống phía sau do Continental thiết kế.
Người phát ngôn từ nhóm thử nghiệm EV khu vực Bắc Mỹ của VW khẳng định với Engadget: “Theo thiết kế, hệ thống phanh tang trống thế hệ mới không có lực cản phanh dư thừa. Guốc phanh luôn được kéo ra hai bên bởi lò xo bên trong. Điều đó giúp phạm vi phanh trở nên rộng hơn.”
Đảo ngược mô-tơ giúp tái sinh năng lượng
Hệ thống phanh tang trống trên xe điện EV còn đóng vai trò như một hệ thống phanh tái sinh năng lượng khi nó làm đảo ngược mô-tơ phía sau, biến nó thành máy phát điện nạp điện cho ắc quy mỗi khi bạn nhả chân ga. Vì vậy, hệ thống phanh tái sinh bằng việc sử dụng phanh tang trống luôn cho thấy sự hiệu quả trong việc này.
Hạn chế ăn mòn
Theo VW, việc sử dụng phanh đĩa ở phía sau sẽ có nguy cơ bị ăn mòn hoặc bị gỉ. Tuy nhiên, phanh tang trống được thiết kế bao kín. Vì vậy nên hầu như không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố từ môi trường xung quanh.
Người phát ngôn từ bộ phận phát triển phanh ô tô của Volkswagen AG nhận định: “Phanh tang trống có vẻ đã lỗi thời, nhưng đối với một chiếc EV như ID.4, đó là giải pháp hoàn hảo. Nó không tạo ra lực cản và mô-men xoắn dư thừa. Hơn nữa, loại phanh này cũng có tỷ lệ ăn mòn thấp.”
Gia tăng tuổi thọ cho xe
Trong một một tuyên bố báo chí năm 2020, tiến sĩ Bernhard Klumpp, người đứng đầu bộ phận kinh doanh hệ thống phanh thủy lực tại Continental cho biết: “Phanh tang trống khi được sử dụng trên xe điện ID.3, đem lại rất nhiều lợi ích, ví dụ như kéo dài tuổi thọ của xe, đặc biệt là đối với xe điện EV. Tuổi thọ hoạt động của hệ thống phanh này lên tới 150.000 km.”
Hạ giá thành và trọng lượng
Trọng lượng của xe điện được tính theo từng gram. Vậy mà cụm pin có thể nặng như một chiếc rơ-móc ô tô. Mặc dù phanh đĩa hoạt động hiệu quả hơn phanh tang trống, nhưng lại phức tạp hơn rất nhiều. Nó đòi hỏi bộ phận điều khiển phanh điện tử độc lập và nhiều chi tiết bổ sung. Điều này sẽ góp phần làm tăng trọng lượng cũng như giá thành của sản phẩm.
Một số lỗi thường gặp của phanh tang trống
Qua tìm hiểu cấu tạo ta có thể nhận thấy hệ thống phanh này sẽ sinh ra rất nhiều nhiệt khi vận hành nên việc xảy ra sự cố hỏng hóc là thường xuyên hơn so với các hệ thống phanh khác. Những lỗi thường gặp có thể kể đến:
- Phanh bị kêu: hiện tượng này dễ bắt gặp nhất trên những chiếc xe sử dụng phanh tang trống. Nguyên nhân chính gây ra là do các bùn bẩn, đất cát hoặc nước mưa dính vào má phanh, mặt trống phanh bị xước… Nhất là những chiếc xe thường xuyên đi vào những cung đường xấu.
- Bó phanh: hiện tượng này xảy ra khi đã nhả phanh nhưng má phanh vẫn không tách khỏi trống phanh để tiếp tục di chuyển ở trạng thái ban đầu. Nguyên nhân chủ yếu có thể là do lò xo hồi vị trí đã bị suy yếu theo thời gian. Hoặc do trục quả đào bị khô dầu và mòn.
- Phanh không ăn: như tên của hiện tượng, khi chúng ta bóp phanh hay đạp phanh nhưng xe không giảm tốc độ, hoặc lực tác động vào cần phanh không tương xứng với tốc độ giảm của xe. Nguyên nhân là do má phanh bị mòn chưa được bảo dưỡng thay thế. Ngoài ra bề mặt của má phanh dính dầu mỡ hoặc má phanh bị chai lì không còn khả năng tiếp xúc với trống phanh cũng là nguyên nhân gây ra hiện tượng phanh không ăn.
Những bước tiến mới trong phát triển phanh tang trống
Mặc dù đã xuất hiện từ thế kỷ thứ 19 nhưng công nghệ của hệ thống phanh này vẫn tiếp tục được phát triển. Những biến thể mà Continental sử dụng cho xe ID.4 cũng đã có mặt trên nhiều sản phẩm của các đối tác sản xuất, gia công thiết bị gốc OEM khác nhau.
Alejandro Abreu Gonzalez, giám đốc kỹ thuật tại bộ phận hệ thống phanh thủy lực của Continental, nói với Engadget: “Chúng tôi đã có một bước tiến mới đó là chế tạo phanh tang trống hoàn toàn bằng cơ điện. Chúng tôi sẽ tiếp tục nghiên cứu công nghệ này.”
Khung vành ngoài làm bằng nhôm vừa vặn với lốp xe, bên trong là bộ khung hình sao tách biệt. Khác với phanh xe truyền thống, loại phanh này sử dụng má phanh nằm bên trong đĩa phanh nhôm. Việc đặt đĩa phanh ở bên trong giúp cho đường kính của đĩa phanh có thể tuy chỉnh lớn hơn nhiều so với đĩa phanh truyền thống. Từ đó hiệu suất phanh cũng lớn hơn.”
Gonzalez nói: “Mặc dù New Wheel Concept không bao giờ được đưa vào sản xuất, nhưng việc phát triển sản phẩm này cũng đã giúp chúng tôi hiểu thêm rất nhiều về những vật liệu mới giúp giảm trọng lượng xe. Chúng tôi chắc chắn sẽ tiếp tục phát triển nó.