Công nghệ Ôtô: Nguyên tắc hoạt động của hệ thống phanh

TinTheThao - 09/06/2011 15:26

Cong nghe Oto: Nguyen tac hoat dong cua he thong phanh

Điều gì xảy ra khi bạn nhấn pedan bên cạnh chân ga? Có những nguy hiểm tiềm ẩn nào liên quan đến phanh? Đó là những câu hỏi sẽ được trả lời trong bài viết này.

Lịch sử của hệ thống phanh

Mặc dù ra đời trong cùng một khoảng thời gian nhưng phanh trống nhanh chóng vượt mặt phanh đĩa để chiếm lĩnh thị trường xe hơi 50 năm đầu thế kỷ 20. Phanh trống hiện đại do Louis Renault phát minh vào năm 1902 dù một năm trước đó Maybach đã từng ứng dụng loại phanh trống với thiết kế lạc hậu hơn.

Những hệ thống phanh trống đầu tiên sử dụng đòn bẩy, dây và cáp để điều khiển trống. Phải đến năm 1930, phanh trống thủy lực mới ra đời. Ngay cả khi đó, má phanh vẫn bị ảnh hưởng nặng bởi ăn mòn và cần được điều chỉnh thường xuyên. Những năm 1950 chứng kiến sự xuất hiện của phanh trống tự điều chỉnh.

Cũng vào thời điểm đó, mọi người bắt đầu nhận ra vai trò của phanh đĩa. Chrysler là hãng xe đầu tiên ứng dụng công nghệ phanh đĩa cho những "đứa con cưng" của mình. Người Mỹ đưa ra một vài ý tưởng và tạo điều kiện cho người Anh công bố phiên bản phanh đĩa hiện đại đầu tiên trang bị cho chiếc xe đua Jaguar C-Type.

Một giai đoạn quan trọng nữa trong quá trình cải tiến phanh chính là sự phát triển của phanh chống bó cứng. Loại phanh này giúp tài xế thoát được nguy cơ mất lái khi phanh gấp. Mọi người cho rằng loại phanh chống bó cứng do người Anh thiết kế được ứng dụng lần đầu tiên cho dòng xe Ford năm 1969.

Phanh tang trống

Nguyên tắc hoạt động của phanh trống liên quan đến bộ gót phanh hoặc má phanh có chức năng tạo ra ma sát với trống phanh nối liền bánh xe. Phanh trống có thể chia ra làm hai loại: hãm/kéo lê hoặc hãm kép.

Loại đầu tiên thường được sử dụng cho bánh sau bởi nó không hiệu quả bằng loại hãm kép. Hệ thống bao gồm hai gót phanh: một cái di chuyển theo hướng quay của trống phanh còn một cái di chuyển theo hướng ngược lại. Vì lý do này, loại phanh hãm/kéo lê có hiệu suất phanh cân bằng.

Loại phanh hãm kép thường thấy ở bánh trước bởi nó cho hiệu suất cao nhất theo hướng di chuyển. Không giống như hãm/kéo lê, cả hai gót phanh của hãm kép đều di chuyển theo hướng quay.

Mặc dù mang đặc điểm chung “tự tác động” có nghĩa là hướng quay của trống phanh kéo gót phanh về phía bề mặt ma sát, loại phanh hãm kép vẫn tạo ra lực phanh lớn hơn.

Khi khởi động phanh trống, tức là nhấn pedan, dây trong xi-lanh chính sẽ tác dụng lên dầu thủy lực thông qua hàng loạt ống nối với trống phanh thực. Lúc đó, dung dịch sẽ đẩy gót phanh áp sát vào mặt trong của trống phanh.

Trong khi tại những thập kỷ đầu của thế kỷ 20 cả bốn bánh xe đều được trang bị phanh trống, ngày nay mọi việc đã khác rất nhiều. Phanh trống hiện nay thường được sử dụng cho bánh sau để nhường bánh trước cho phanh đĩa.

Một trong những nhược điểm chính của phanh trống chính là quá trình thoát nhiệt bên trong trống phanh không đủ để giải quyết hiện tượng tăng nhiệt độ, dẫn đến tình trạng biến dạng và rung khi phanh. Bên cạnh đó, khả năng thoát nhiệt kém còn gây mất phanh.

Những ưu điểm lớn nhất của phanh trống phải kể đến lợi thế về kỹ thuật, giá cả và sự kết hợp đơn giản.

Phanh đĩa

Do Frederick William Lanchester chế tạo tại nhà máy Birmingham năm 1902, phanh đĩa hoạt động chủ yếu dựa trên hệ thống thủy lực như phanh trống. Ở phanh đĩa, dung dịch được dồn vào yên phanh để nén bên trong piston, sau đó đẩy hai má phanh sát với đĩa phanh hoặc rô-to.

Mỗi yên phanh đi kèm hai má phanh làm bằng kim loại có kích thước vừa vặn với lớp lót đặc biệt sát rô-to. Với phanh đĩa, má phanh cần kiểm tra thường xuyên và thay mới định kỳ.

Thường làm bằng sắt nên đĩa hoặc rô-to có thể bị mòn do má phanh trong quá trình hãm xe. Thiết kế phổ biến của phanh đĩa chỉ bao gồm một miếng sắt đơn giản trong khi phanh đĩa cường độ cao thường được thiết kế rỗng cùng hai bề mặt tiếp xúc nối với nhau bằng các đường gờ. Loại phanh đĩa thông hơi này có khả năng thoát nhiệt tốt hơn so với phanh trống.

Hai kỹ thuật khác được ứng dụng trong phanh đĩa cường độ cao là khoan chéo và đục khe nhằm giúp loại bỏ nước thừa. Hơn thế nữa, chúng còn cho phép khí tạo ra từ má phanh thoát ra ngoài dễ dàng hơn, nhờ đó tăng hiệu suất phanh.

Ngoài chất liệu sắt, những chiếc xe đua hoặc xe độ còn sử dụng phanh đĩa cacbon gia cố và gốm tổng hợp có khả năng chịu nhiệt tốt hơn mà không lo bị vỡ hoặc biến dạng.

Tin mới