Cơ cấu phanh tang trống là một loại cơ cấu phanh ma sát, trong đó bộ phận chuyển động quay trong cặp ma sát có hình dáng của một tang trống. Trong cơ cấu phanh tang trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ trong của tang trống quay cùng bánh xe. Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa bề mặt tang trống và các má phanh.
Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh:
- Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục; - Guốc phanh đặt đối xứng qua tâm quay;
- Guốc phanh loại bơi;
- Guốc phanh tự cường hóa tác dụng đơn; - Guốc phanh tự cường hóa tác dụng kép.
* Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục
Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục (hình 2.1) gồm hai guốc phanh đối xứng bố trí đối xứng qua đường trục, được sử dụng trên dẫn động phanh thủy lực và khí nén. Trên xe tải lớn thường dùng loại cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh. Với ô tô du lịch sử dụng xi lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh.
bắt cố định trên dầm cầu, trên mâm phanh có hai chốt 10 để gắn hai guốc phanh 5. Hai chốt điều chỉnh 10 có gắn bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dưới. Cam điều chỉnh 11 dùng để điều chỉnh khe hở trống phanh và má phanh phía trên. Đầu trên của hai guốc phanh được lò xo 4 kéo vào ép sát cam ép 11 hoặc với piston xilanh con. Trên hai guốc phanh có tán hoặc dán các tấm ma sát gọi là má phanh 6, các tấm này có thể dài liên tục hoặc phân chia thành một số đoạn. Hình 2.1 ta thấy trống phanh quay theo chiều kim đồng hồ và guốc phanh bên trái là guốc xiết còn guốc bên phải là guốc nhả. Vì vậy má phanh bên guốc xiết dài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự hao mòn như nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu lực lớn hơn.
Hình 2.1. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
1. Chụp che bụi; 2. Piston; 3. Xi lanh con; 4. Lò xo hồi vị; 5. Guốc phanh; 6. Má phanh; 7. Mâm phanh; 8. Tấm dẫn hướng; 9. Tang trống;
10. Chốt điều chỉnh; 11. Cam điều chỉnh
Trong quá trình phanh, tang trống và má phanh bị nóng lên bởi lực ma sát, gây mòn các tấm ma sát và bề mặt trụ của tang trống. Sự nóng lên quá mức có thể dẫn tới suy giảm hệ số ma sát và giảm hiệu quả phanh lâu dài, biến dạng các chi tiết bao kín bằng cao su, do vậy cơ cấu phanh cần thiết được
thoát nhiệt tốt. Sự mòn tấm ma sát và tang trống phanh dẫn tới tăng khe hở má phanh tang trống, khi phanh làm tăng độ trễ tác dụng. Do vậy cơ cấu phanh đều bố trí các kết cấu điều chỉnh khe hở trên guốc phanh. Chốt điều chỉnh 10 điều chỉnh khe hở dưới còn cam điều chỉnh 11 điều chỉnh khe hở trên. Công việc điều chỉnh lại khe hở trong cơ cấu phanh cần được tiến hành định kỳ.
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
Cơ cấu guốc phanh đối xứng qua tâm được thể hiện như trên hình 2.2. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh 10 bố trí hai chốt guốc phanh 9, hai xi lanh bánh xe 3, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm. Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh 10 và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh 4 với trống phanh. Một đầu của guốc phanh luôn tì vào piston 6 của xi lanh bánh xe 3 nhờ lò xo guốc phanh 7. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong piston của xi lanh bánh xe.
Hình 2.2. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm
1. Ống nối; 2. Vít xả khí; 3. Xi lanh bánh xe; 4. Má phanh; 5. Phớt làm kín; 6. Piston; 7. Lò xo guốc phanh;
Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa tới các xi lanh bánh xe, áp lực dầu tác động lên các piston thắng được lực kéo của lò xo hồi vị sẽ đẩy piston cùng với đầu trên của guốc phanh ép các má phanh vào trống phanh thực hiện quá trình phanh. Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xi lanh giảm, lò xo hồi vị kéo các guốc phanh ép chặt vào piston, tách má phanh ra khỏi trống phanh. Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực
và được bố trí ở cầu trước của ô tô du lịch hoặc xe tải nhỏ. Người ta bố trí sao cho khi ô tô chuyển động tiến thì cả hai guốc phanh đều là guốc xiết còn khi lùi thì lại trở thành hai guốc nhả.
* Cơ cấu phanh guốc loại bơi
Cơ cấu phanh guốc loại bơi có cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt. Có hai loại cơ cấu phanh bơi là loại hai mặt tựa tác dụng đơn, loại hai mặt tựa tác dụng kép.
Loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 2.3a):
Loại này có một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của piston. Ở trạng thái bình thường dưới tác dụng của hai lò xo guốc phanh các guốc phanh ép sát vào các mặt tựa tạo khe hở giữa má phanh và trống phanh. Khi làm việc, trước hết một đầu của guốc phanh được piston đẩy ép sát vào trống phanh và cuốn theo chiều quay của trống phanh làm đầu còn lại của guốc phanh trượt trên mặt tựa để khắc phục hết khe hở giữa má phanh và trống phanh và trở thành điểm tựa cố định. Nếu trống phanh quay theo chiều quay mũi tên thì hai guốc đều là guốc xiết (ứng với chiều tiến của ô tô). Khi trống phanh quay theo chiều ngược lại thì hai guốc trở thành guốc nhả. Loại này thường bố trí ở bánh xe trước của ô tô du lịch hoặc xe tải nhỏ.
Loại hai mặt tựa tác dụng kép ( hình 2.3b):
Ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai piston và cả hai đầu của mỗi guốc phanh đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai piston. Khi làm việc
guốc phanh được đẩy ép sát vào trống phanh ở cả hai đầu guốc phanh nên thời gian khắc phục khe hở giữa má phanh và trống phanh ngắn hơn nghĩa là thời gian chậm tác dụng giảm. Ở loại này hiệu quả phanh khi tiến và khi lùi là như nhau vì trong cả hai trường hợp hai guốc đều là guốc xiết. Cơ cấu phanh loại này thường bố trí trên các bánh xe sau của ô tô du lịch hoặc xe tải nhỏ.
Hình 2.3 Cơ cấu phanh guốc loại bơi
* Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa
Cơ cấu phanh guốc loại tự cương hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai. Cấu tạo và nguyên lý của cơ cấu phanh tự cường hóa được mô tả trên hình 2.4. Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình 2.4 a) và cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 2.4 b).
Hình 2.4. Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn (hình 2.4a):
Cấu tạo cơ cấu phanh loại này khác biệt với các cơ cấu phanh kể trên ở chỗ hai đầu của hai guốc phanh được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động. Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của piston xi lanh bánh xe. Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh.
Ở trạng thái chưa làm việc cả hai guốc phanh được các lò xo guốc phanh kéo áp sát vào các mặt tựa tạo khe hở giữa má phanh và trống phanh. Khi làm việc một đầu của guốc phanh được piston đẩy ép sát vào trống phanh và cuốn theo chiều quay của trống phanh, thông qua cơ cấu điều chỉnh tác dụng lên guốc phanh còn lại và khi đã khắc phục hết khe hở cả hai guốc phanh cùng có điểm tựa cố định là mặt tựa trên vỏ xi lanh. Như vậy không những cả hai guốc đều là guốc xiết mà guốc thứ hai còn được guốc thứ nhất cường hóa một lực thông qua cơ cấu điều chỉnh. Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hiệu quả phanh theo chiều quay của trống phanh ngược chiều kim đồng hồ (ứng với chiều tiến ô tô) là lớn, còn chiều quay ngược lại là nhỏ. Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe phía trước của ô tô du lịch và
ô tô tải nhỏ đến trung bình.
Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 2.4b):
Khác với loại trên, loại cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai piston trong một xi lanh bánh xe. Vì vậy hiện tượng tự cường hóa và hiệu quả phanh ở cả hai chiều quay của trống phanh đều như nhau. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ô tô du lịch và ô tô tải nhỏ đến trung bình.