Phanh là thiết bị cơ học có chức năng hạn chế chuyển động của bánh xe bằng cách tạo ra ma sát. Theo đó, hệ thống phanh khi hoạt động sẽ giúp kiểm soát việc giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe theo chủ ý của lái xe. Bài viết dưới đây chúng ta sẽ cùng tìm hiểu về 5 hệ thống phanh thông dụng trên ô tô.
Phanh guốc (phanh tang trống)
Phanh guốc hay còn gọi phanh tang trống là loại phanh sử dụng má phanh áp vào mặt của guốc phanh. Khi tác động lực sẽ ép má phanh vào mặt trong của trống phanh – bộ phận được liên kết với bánh xe. Hầu hết guốc phanh của xe du lịch được cấu tạo bởi hai miếng ghép lại. Độ cong của vành guốc phải phù hợp với mặt trong của trống phanh, bề mặt của guốc được gắn với má phanh.
Cấu tạo
- Guốc phanh: Chi tiết này được chế tạo từ nhôm đúc, có trọng lượng nhẹ và tản nhiệt tốt. Guốc phanh có nhiều hình dáng khác nhau, có kiểu đa dạng và các guốc phanh được nhận dạng bằng số hiệu được chỉ định bởi viện tiêu chuẩn vật liệu ma sát (FMSI: Frichon Materials Standards Institute). Thông thường guốc phanh được đặt hàng theo sự chế tạo, kiểu xe, năm sản xuất đối với từng loại xe riêng để đạt được sự chuẩn xác.
- Má phanh: Ở xe du lịch và xe tải nhẹ má phanh được gắn vào guốc phanh bằng một trong hai cách: Dán keo hoặc tán rivê. Còn đối với các loại xe tải nặng má phanh được khoan lỗ để gắn bulông, cho phép việc thay thế dễ dàng. Tuy nhiên loại má phanh dán thông dụng và được ưa chuộng hơn vì nó tận dụng được tối đa về dày của má phanh, khi mòn không bị đinh tán cọ làm hỏng mặt trong trống phanh. Má phanh thứ cấp luôn dài hơn má phanh sơ cấp, đôi khi má phanh được gắn ở vị trí cao hay thấp trên guốc để thay đổi đặc tính tự kích hoạt hay trợ động của guốc phanh.
- Mâm phanh: Được thiết kế, chế tạo để gần cụm phanh, mâm phanh được gắn bằng bulông vào trục bánh sau hoặc khớp lái ở cầu trước, trên mâm phanh cũng có các lỗ, vấu lồi để gần xy lanh thủy lực, lò xo giữ guốc phanh và cáp phanh tay.
- Lò xo phanh: Cụm phanh tang trống thông thường sử dụng hai lò xo, một bộ kéo guốc phanh về vị trí nhà phanh, một bộ dùng để giữ guốc phanh tựa vào mâm phanh. Các lò xo gắn thêm thường được dùng để vận hành cơ cấu tự điều chỉnh và chống trạng thái chủng lỏng của phanh tay. Lò xo trả về của guốc phanh có nhiệm vụ rất quan trọng đặc biệt ở loại phanh trợ động. Trong khi nhà phanh ra, các lò xo này sẽ kéo guốc phanh trở về và đẩy piston trở về trạng thái ban đầu.
- Bộ điều chỉnh guốc phanh: Các guốc phanh phải được điều chỉnh theo chu kỳ đề giữ cho má phanh tương đối sát với bề mặt trống phanh. Nếu khe hở giữa má phanh và bề mặt trống phanh quá lớn sẽ khiến chân phanh nhấn một đoạn dài thì phanh mới có tác dụng, điều đó gây nguy hiểm cho chiếc xe.
- Trước đây, khe hở má phanh được điều chỉnh bằng tay. Ở loại phanh trợ động, bộ điều chỉnh là cụm bằng ren. Ngày nay hầu hết ô tô sử dụng hệ thống điều chỉnh phanh tự động, có nhiều dạng kết cấu khác nhau tùy theo yêu cầu cấu tạo của guốc phanh và nhà sản xuất.
- Trống phanh: Có hình dáng như cái thùng được gắn vào trục bánh xe hoặc mặt bích của moay ơ. Ở ngay bên trong bánh xe cùng quay với bánh xe. Trống phanh có bề mặt cứng chịu được mài mòn, có độ bền vật liệu tốt để không bị biến dạng và hoạt động như một bộ phận tản nhiệt. Hầu hết trống phanh được chế tạo bằng gang xám, có khả năng chống mài mòn khá tốt. Tuy nhiên nhược điểm của nó là khá nặng và dễ nứt vỡ. Do vậy, các trống phanh hiện nay được cải tiến bằng cách chế tạo trống có nhiều thành phần: Phần giữa làm bằng thép dập, phần vành và bề mặt được chế tạo bằng gang.
Phân loại
Cơ cấu loại phanh guốc có hai loại: Loại guốc quay quanh chốt lệch tâm và loại đặt đối xứng với xy lanh làm việc.
Phanh guốc có kết cấu đơn giản, điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh bằng cam quay và chốt lệch tâm. Để đảm bảo độ mòn đồng đều ở hai má phanh thì má của guốc phanh có hiệu quả cao (tự siết) được dài hơn. Phanh loại bơi, cơ cấu này có hai bậc tự do và không có điểm tựa cố định. Ở cơ cấu này, hai xy lanh làm việc đều tác dụng lên đầu trên và đầu dưới của guốc. Khi phanh các guốc sẽ chuyển dịch theo chiều ngang và ép má phanh sát vào mặt trống. Nhờ ma sát má phanh bị cuốn theo ống xy lanh làm việc tỷ sát vào điểm tựa cố định. Hiệu quả phanh của ô tô khi tiến lùi đều bằng nhau.
Ưu và nhược điểm
Đơn giản, gọn nhẹ, ít hỏng hóc, dễ sửa chữa và thay thế. Cần một lực tương đối lớn để hãm, hiệu suất phanh không cao, dễ bị bó phanh gây mất lái hoặc lệch tâm xe khi phanh.
Phanh đĩa
Ngày nay cơ cấu phanh đĩa được sử dụng rất phổ biến trên ô tô du lịch, ngoại trừ một số xe hạng nhỏ được bố trí phanh đĩa trước, phanh tang trống sau. Phanh đĩa được chia làm hai loại:
Phân loại
- Loại đĩa quay: Đĩa phanh ở phía ngoài có trọng lượng nhỏ, thường sử dụng ở phanh trước hoặc phanh tay ở ô tô tải. Nhược điểm của loại phanh này rất dễ bị hư hỏng do bụi bẩn rơi vào khi chạy trên đường đất.
- Loại vỏ quay: Khi phanh các piston ở xy lanh con sẽ đầy đĩa dịch chuyển tương đối với nhau trong mặt phẳng quay của bánh xe theo hướng ngược chiều nhau. Nhờ có rãnh nghiêng ở đĩa nên các viên bị chạy theo rãnh để ép các ma sát vào vỏ và tiến hành phanh.
Cấu tạo
- Đĩa phanh: (Rotor) Đĩa làm bằng thép tạo ma sát với bố thẳng, cố định với trục bánh xe (có thể tháo rời để thay thế).
- Đệm phanh: Đệm phanh có lưng đỡ là tấm kim loại phẳng, gắn cố định với cụm thẳng (calip). Bố phanh được gắn với lưng bằng cách tán ri vê, dán hoặc đúc.
- Bộ phận báo hiệu bổ mòn: Báo hiệu bằng tiếng động: Thanh báo hiệu dính liền với bố, khi bố mòn đến mức quy định, thanh báo mòn ma sát vào mặt trống tạo nên tiếng rít. Báo hiệu bằng cảm giác: Khi bố mòn, một bộ phận ma sát sẽ gây rung động lên bàn đạp. Báo hiệu bằng điện tử: Bộ cảm ứng báo lên buồng lái khi bố mòn.
Ưu điểm của phanh đĩa so với phanh guốc
Áp suất bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều. Đơn giản, gọn nhẹ, ổn định khi phanh, lực phanh bằng nhau trên hai cụm thắng ở cùng một trục nên không gây ra lệch tâm xe khi hãm. Lực quay ly tâm của rotor làm chất bẩn không bám được. Phanh đĩa còn có ưu điểm là có khả năng thoát nước tốt, do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ nhanh bằng lực quay ly tâm nên tính năng phanh được phục hồi 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 bị mòn. Kết hợp với hệ thống chống bó cứng phanh ABS rất tốt. Kiểm tra, bảo dưỡng và thay thế má phanh dễ dàng.
Phanh khí nén
Phanh khí nén là loại phanh có kết cấu phức tạp. Dùng trên ô tô cỡ lớn hoặc có kéo rơ móc, các loại xe khách, xe buýt,…
Ưu điểm và nhược điểm của phanh khí nén
- Ưu điểm: Tàu hỏa, xe buýt, và các xe đầu kéo đều lựa chọn phanh khí nén mà không sử dụng phanh thủy lực bởi vì dầu phanh có thể bị chảy hết khỏi hệ thống nếu có rò rì, còn khí nén không bị hư như vậy. Mặt khác, các phương tiện nêu trên thuộc nhóm vận tải hạng nặng (cả người và hàng hóa) nếu yêu cầu về độ an toàn là tối quan trọng. Một đoàn tàu cao tốc sử dụng phanh thủy lực sẽ trở thành một đoàn tàu tử thần lao đi với tốc độ một viên đạn nếu chẳng may dầu phanh bị rò rỉ. Đối với phanh khí nén, nếu toàn bộ khí nén bị rò rỉ hết ra ngoài thì cơ cấu phanh dừng sẽ được kích hoạt tự động và hãm cả đoàn tàu lại. Lực tác dụng lên bàn đạp bé. Khi trang bị trên ô tô lớn có rơ móc, hệ thống này giúp đảm bảo chế độ phanh rơ móc khác với đầu kéo, do đó tạo được sự ổn định khi phanh toàn bộ cả rơ móc và đầu kéo. Khi rơ móc tách khỏi đầu kéo thì nó sẽ được phanh tự động.
- Khuyết điểm: Có kết cấu phức tạp với nhiều cụm chi tiết. Kích thước và trọng lượng lớn, giá thành cao, độ nhạy thấp, thời gian trễ khi lực tác dụng lớn.
Nguyên lý hoạt động:
Trên phanh khí nén có một van ba ngả, như tên gọi của nó, có ba cửa nối tới ba đường khí khác nhau: Một cửa dành cho ống dẫn chính từ bình tích khí, một cửa dẫn tới các xy lanh công tác của cơ cấu phanh và cửa còn lại thông với các bình chứa phụ. Và như vậy, một hệ thống ” van ba ngả” sẽ thực hiện các chức năng sau:
- Nạp khí: Hệ thống cần được nạp đầy khí nén thì mới có thể nhà phanh. Nghĩa là, khi xe không hoạt động, nó luôn ở trong tình trạng được phanh. Chỉ khi áp suất trong hệ thống đạt tới mức thích hợp thì cơ cấu phanh dừng mới thôi tác dụng, xe sẵn sàng hoạt động.
- Tác dụng phanh: Khi người điều khiển đạp phanh thì áp suất trong hệ thống sẽ giảm xuống. Còn khi lượng khí trong hệ thống giảm thì van ba ngả sẽ cho phép khí hồi về các bình chứa, đồng thời cơ cấu phanh thực hiện chức năng phanh.
- Nhả phanh: Sau khi thực hiện tác dụng phanh thì một lượng khí nén sẽ bị xả ra ngoài, sau đó áp suất trong hệ thống được tăng để nhà phanh.
Phanh thuỷ lực
Trên hầu hết tất cả các loại xe ô tô con (xe hơi) hiện nay đều sử dụng hệ thống phanh thủy lực hay còn gọi là phanh dầu. Hệ thống phanh thủy lực cũng là nền tảng cho sự phát triển các hệ thống an toàn chủ động khác về sau của ô tô như phanh ABS, hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD, hệ thống điều khiển lực bám TCS, hệ thống cân bằng điện tử ESP, hay hệ thống leo dốc HAC, đổ đèo HDC…
1. Xy lanh phanh chính; 2. Bầu trợ lực phanh; 3. Phanh tang trống (sau); 4. Xy lanh phanh bánh xe; 5. Guốc phanh; 6. Phanh đĩa (phanh trước); 7. Cảnh báo mòn phanh; 8. Má phanh trong; 9. Má phanh ngoài; 10. Đĩa phanh; 11. Phanh đỗ xe (phanh tay)
Nguyên lý hoạt động của phanh thuỷ lực
1. Bàn đạp phanh; 2. Piston xy lanh phanh chính (xy lanh cái); 3. xv lanh nhanh chính; 4. 5. 9. Piston xy lanh phanh bánh xe; nh; 7. Xy lanh phanh bánh xe (xy lanh con); 8. Dầu phanh
- Khi thực hiện việc phanh xe: Khi cần giảm tốc độ xe hoặc dừng hẳn xe lại, người lái tác dụng vào bàn đạp phanh (1), thông qua cơ cầu dẫn động tác động lên piston (2) di chuyển trong xy lanh phanh chính (3) đẩy đầu vào hệ thống các đường ống dẫn (6) và đi đến các xy lanh bánh xe (7), dưới tác dụng của lực sinh ra do áp suất dầu phanh trong hệ thống tác động lên các piston (4,5,9) xy lanh phanh bánh xe sẽ đẩy ra ngoài theo chiều mũi tên để tác dụng lên cơ cấu phanh (phanh tang trống hoặc phanh đĩa) thực hiện việc giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe. Thời gian và quãng đường xe bị giảm hoặc dừng hẳn phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp phanh.
- Khi nhả phanh: Khi người lái thôi tác dụng vào bàn đạp phanh, dưới tác dụng của cơ cấu lò xo hồi vị tại các bánh xe hoặc cần điều khiển xy lanh phanh chính sẽ ép piston (4,5,9) xy lanh phanh bánh xe lại và đẩy đầu ngược trở về xy lanh chính (3) như lúc đầu, lúc này phanh sẽ được nhà ra không còn tác dụng hãm hoặc dừng xe lại nữa.
Hoạt động của phanh đỗ xe (phanh tay)
Phanh đỗ xe (còn gọi là phanh tay) có chức năng giữ cho xe đứng yên không bị trôi về phía trước hay phía sau khi xe dừng hẳn và người lái thực hiện việc kéo phanh. Hiện nay, trên ô tô thường sử dụng một trong 3 loại phanh đỗ như trên hình minh họa, cách sử dụng của mỗi loại như sau:
Đối với phanh đỗ xe kéo bằng tay
Khi dừng xe, tay số để vị trí N hoặc P (số tự động) người lái thực hiện việc kéo tay phanh lên phía trên đến khi thấy nặng tay thì thôi, thông thường có khoản 7-9 tiếng kêu “tạch tạch”. Khi nhà, hơi kéo tay phanh lên phía trên và đồng thời nhấn nút ở đầu tay phanh sau đó giữ nguyên nút này và hạ tay xuống phía dưới cùng.
Phanh đỗ dạng đạp chân
Thường bố trí phía dưới chân trái của người lái (xe tay lái thuận như ở Việt Nam), để thực hiện phanh người lái dùng chân trái đạp hết cỡ bàn đạp chân phanh đỗ xuống là được, để nhà thì ta cũng thực hiện việc đạp 1 lần lên bàn đạp phanh đỗ và phanh sẽ được nhả ra.
Phanh đỗ dạng rút
Để thực hiện việc phanh ta dùng tay rút mạnh phanh lên sau đó xoay tay theo chiều ngược kim đồng hồ một góc 30 độ. Nhà phanh hơi kéo lên và xoay theo chiều kim đồng hồ 30 độ.Cơ cấu phanh tay thường được lắp ở phía sau và tích hợp với phanh bánh xe sau.
Do đặc điểm là phanh điều khiển bằng cáp nên khi xe hoạt động trong điều kiện ngâm nước lâu sẽ có thể bị kẹt. Ngoài ra khi phanh nhà không hết trên đồng hồ taplo sẽ cảnh báo bằng đèn “BRAKE” màu vàng hoặc màu đỏ.
Trên đây mình đã giới thiệu đến các bạn 5 hệ thống phanh thông dụng trên ô tô, mình hy vọng bài viết hữu ít với các bạn.
Theo dõi mình: Facebook