Vì sao một số mẫu ô tô hiện vẫn dùng phanh tang trống phía sau?

Phần lớn ô tô hiện đại đã ngừng sử dụng phanh tang trống. Dù vẫn có những lý do hợp lý khác để dùng phanh tang trống ở bánh sau, yếu tố chi phí mới là nguyên nhân chính. Vì thế, bạn thường thấy phanh tang trống sau trên nhiều mẫu xe phổ thông, xe bán tải và SUV. Tuy nhiên, liệu việc dùng phanh tang trống thay vì phanh đĩa có thực sự tốt hơn? Bên cạnh đó, mức chênh lệch chi phí cụ thể là bao nhiêu? Hãy cùng tìm hiểu những điều này trong bài viết sau.

Một số mẫu ô tô hiện vẫn dùng phanh tang trống phía sau.

Phanh tang trống là gì?

Phanh tang trống (drum brakes), còn được biết đến với các tên gọi khác như phanh guốc hay phanh đùm, từng là trang bị phổ biến trên phần lớn ô tô trong giai đoạn từ thập niên 1990-2000. Tuy nhiên, cùng với sự tiến bộ của công nghệ, ngành công nghiệp ô tô đã phát triển nhiều giải pháp phanh hiện đại hơn, vừa nâng cao hiệu quả vận hành vừa cải thiện tính thẩm mỹ, tiêu biểu là phanh đĩa (disc brakes).

Xét về nguyên lý, phanh tang trống có thiết kế tương đối đơn giản, gồm trống phanh và má phanh, kết hợp với các chi tiết hỗ trợ như xi-lanh, piston, lò xo và cuppen. Trống phanh có dạng khoang rỗng, được lắp cố định vào trục và quay đồng bộ với bánh xe. Bên trong trống là má phanh, đảm nhiệm việc tạo ma sát khi tiếp xúc với bề mặt trống. Khi người lái tác động lên bàn đạp phanh, áp suất thủy lực từ xi-lanh sẽ làm má phanh bung ra, ép vào trống phanh, qua đó giảm tốc độ quay của bánh xe cho đến khi xe dừng lại.

Vì sao một số ô tô hiện vẫn dùng phanh tang trống phía sau?

Lấy Chevrolet Sonic đời 2013-2016 làm ví dụ. Các bản thấp của mẫu xe cỡ nhỏ này dùng phanh tang trống phía sau trong khi bản RS cao cấp hơn được trang bị phanh đĩa. Một bộ đĩa và má phanh sau chính hãng mới cho Chevrolet Sonic có giá khoảng 80 USD, rẻ hơn khoảng 10 USD so với bộ tang trống và guốc phanh. Tuy nhiên, cùm phanh sau của mẫu xe này có giá 125 USD trong khi con số tương ứng của xi-lanh bánh xe sau dùng cho phanh tang trống chỉ rơi vào khoảng 70 USD. Cộng thêm chi phí linh kiện lặt vặt, chênh lệch giữa hai bộ phanh sẽ vượt mức 100 USD, trong đó phanh đĩa tất nhiên đắt hơn.

Từ góc nhìn của người tiêu dùng, bỏ thêm 100 USD là điều khá dễ chấp nhận. Tuy nhiên, với nhà sản xuất, mỗi đô la đều quan trọng, đặc biệt là các hãng sản xuất số lượng lớn. Ngay cả khi bỏ qua phần lợi nhuận bán lẻ, với những hãng như Chevrolet vốn sản xuất hàng triệu chiếc xe, mức chênh lệch này đủ lớn để cắt phanh đĩa sau trên các bản giá rẻ.

So sánh phanh tang trống và phanh đĩa

Tuy rẻ hơn nhiều nhưng phanh tang trống không phải là sự đánh đổi lớn đối với người lái. Trên thực tế, phanh tang trống thường bền hơn vì ít bị bụi bẩn và nước xâm nhập. Tuy nhiên, thiết kế kín khiến khả năng tản nhiệt của loại phanh này cũng kém hơn. Nhiệt tích tụ nhiều làm tăng nguy cơ giảm hiệu quả và độ ổn định của phanh.

Phanh đĩa sau phức tạp hơn, thường cần cơ cấu vít riêng, đôi khi là một cùm phanh khác, để tích hợp phanh đỗ xe. Bạn có thể đã nghe đến một phanh tang trống nhỏ đặt bên trong phanh đĩa chỉ dành cho phanh đỗ xe. Dù hiệu quả, giải pháp này phức tạp hơn so với hệ thống phanh tang trống truyền thống. Trong khi đó, phanh tang trống vừa đơn giản, vừa rẻ và đáng tin cậy.

So sánh cấu tạo của phanh đĩa và phanh tang trống.

Nhìn chung, phanh trước đảm nhiệm phần lớn lực hãm của ô tô. Phanh sau đóng góp ít hơn, nhất là khi chạy phố và đi lại hằng ngày. Vì vậy, phanh tang trống phía sau là đủ dùng cho nhiều xe phổ thông. Điều này không đúng với các xe thiên về hiệu năng hoặc thường xuyên phải tải nặng. Dĩ nhiên, những mẫu xe này thường đắt tiền hơn, biên lợi nhuận tốt hơn, nên không cần tiết kiệm chi phí như xe giá rẻ vốn có lợi nhuận mỏng.

Vì sao một số xe điện và hybrid dùng phanh tang trống?

Theo suy nghĩ của nhiều người, phanh tang trống có lẽ không phải lựa chọn lý tưởng cho bánh sau của một chiếc xe nặng khoảng 1.600 kg và công suất 200 mã lực như ô tô điện Volkswagen ID.3. Vậy vì sao các kỹ sư Đức lại chọn giải pháp này? Câu trả lời nằm ở những cân nhắc rất thực tế.

Một số mẫu ô tô điện như Volkswagen ID.3 vẫn dùng phanh tang trống.

Câu trả lời ngắn gọn, mang chút hài hước, là “vì họ có thể”. Chính xác hơn là vì họ có thể dùng phanh tang trống mà không ảnh hưởng đáng kể đến chức năng của xe. Trong các loại phanh ma sát, phanh tang trống rẻ hơn, nhẹ hơn, dễ sản xuất và dễ bảo dưỡng hơn so với phanh đĩa.

So với phanh tang trống, phanh đĩa vượt trội về hiệu năng, đặc biệt là lực phanh và khả năng làm việc trong điều kiện ẩm ướt. Phanh đĩa cũng tản nhiệt tốt hơn, nên phù hợp khi cần phanh liên tục trong thời gian ngắn, chẳng hạn chạy trong đô thị đông đúc hoặc trên đường đua. Tuy nhiên, khi có thể dùng phanh tang trống mà không làm giảm mục tiêu sử dụng của xe, các kỹ sư sẽ cân nhắc lựa chọn này.

Đại diện của Volkswagen, ông Jochen Tekotte, lý giải quyết định của hãng bằng lực cản lăn thấp hơn, khả năng chống ăn mòn tốt hơn và tính hiệu quả của phanh tang trống. Khái niệm “hiệu quả” ở đây không đồng nghĩa với hiệu năng tổng thể. Với phanh ma sát, hiệu quả ở đây ám chỉ mô-men phanh tạo ra trên mỗi đơn vị diện tích tiếp xúc. Nghe có vẻ ngược đời nhưng phanh tang trống có thể tạo mô-men lớn hơn với diện tích tiếp xúc nhỏ hơn nếu các yếu tố khác như nhau.

Như đã nhắc ở trên, nhiệm vụ của phanh sau nhẹ nhàng hơn phanh trước. Theo quán tính, khi phanh, phần lớn tải trọng dồn lên cầu trước. Tỷ lệ tải rơi lên phanh sau thay đổi theo tình huống, nhưng thường chỉ 20%-40%.

Tỷ lệ này còn thấp hơn nữa trên xe điện hoặc xe hybrid bởi hầu hết các mẫu xe hiện đại đều dùng phanh tái sinh năng lượng (regenerative braking). Khi người lái đạp phanh, hệ thống điều khiển sẽ cho mô-tơ điện hoạt động như máy phát, biến động năng thành điện năng nạp lại cho pin.

Hiệu quả hơn nhiều so với phanh ma sát nên phanh tái sinh được ưu tiên trong điều kiện bình thường. Tuy nhiên, phanh tái sinh không mạnh bằng phanh đĩa hay phanh tang trống, vì vậy khi cần dừng gấp, bộ điều khiển phanh điện tử sẽ kích hoạt phanh ma sát. Dù vậy, phanh tái sinh vẫn giảm đáng kể hao mòn cho bề mặt phanh truyền thống và đôi khi hỗ trợ quan trọng trong tình huống khẩn cấp.

Xét về năng lượng, phanh tái sinh phát huy lợi thế lớn nhất trong đô thị, nơi tần suất dừng và đi cao. Theo dữ liệu từ Argonne National Laboratory, khoảng một nửa năng lượng thất thoát dưới dạng nhiệt do phanh ma sát trong điều kiện thành phố có thể được thu hồi. Về mức tiêu thụ nhiên liệu, điều này tương đương mức cải thiện 10%-25% đối với xe hybrid.