Tác dụng và nguyên lý hoạt động của dây an toàn xe hơi

Ảnh minh họa cho bài báo

(Baoxehoi) Ngày nay gần như bất kỳ xe hơi nào ra đời đều có dây an toàn. Đây là 1 bộ phận không thể thiếu và gần như là bắt buộc trên xe hơi. Vậy dây an toàn có vai trò quan trọng như thế nào, nguyên lý hoạt động cơ bản của loại dây này như thế nào ?

Tác dụng quan trọng của dây an toàn

Thiếu dây an toàn, người đi xe có khả năng bị va đập vào bất cứ thứ gì xung quanh hoặc văng khỏi ghế, thậm chí là văng khỏi xe.

Trong trường hợp xe chạy chậm và dừng lại sau khi đã va chạm với xe hoặc vật thể khác, người không thắt dây an toàn vẫn tiếp tục bị dịch chuyển do quán tính. Nếu thắt dây an toàn sẽ giúp ngăn ngừa hoặc hạn chế chấn thương do những va chạm thứ cấp bằng cách giữ người ở trên ghế.

Túi khí giống chiếc đệm ngăn va đập giữa người sử dụng và các bộ phận khác trong xe. Thiết bị này thường khuất khỏi tầm mắt . Ngày nay còn có nhiều dạng túi khí với nhiều chức năng khác nhau, từ túi khí ở vô-lăng cho tới túi khí ở kính sau (bảo vệ người ở hàng ghế sau không bị đập vào kính) hay túi khí giữa ở hàng ghế trước (ngăn tài xế và hành khách phía trước va vào nhau khi xe gặp tai nạn).

Viện an toàn giao thông quốc gia Mỹ (IIHS) thực hiện một cuộc thử nghiệm, ghi lại khả năng va chạm trực diện của một ô tô cho thấy tác dụng của việc thắt dây an toàn và sự xuất hiện của túi khí.

Để chứng minh độ nguy hiểm khi không thắt dây an toàn, các cơ quan và viện nghiên cứu đã thiết lập nhiều tình huống giả lập, hoàn cảnh người ngồi trước và sau đều không thắt dây.

Trường hợp, có 4 người trên xe, trong khi lái xe và người ở ghế sau thắt dây an toàn, 2 người còn lại không thắt. Hậu quả của việc không thắt dây an toàn cho thấy khi xe đâm vào chướng ngại vật phía trước, hai người không thắt dây an toàn văng lên trước, dồn ghế, đầu đập vào kính lái, ngực vào tap-lô và lưng người ngồi sau đập văng lên trần xe. Va chạm này có thể khiến hành khách mất mạng. Trong khi đó, hai người đeo dây an toàn bị hất về trước do quán tính được dây an toàn phát huy tác dụng, níu thân người trở lại dính vào ghế.

Dây an toàn thế nào là tiêu chuẩn ?

Một đai an toàn đạt tiêu chuẩn thường gồm một dây chạy vòng ngang hông (lap belt) và một dây vắt chéo qua vai (shoulder belt). Các đầu dây được gắn chặt vào khung xe, có một khoá nối giúp bạn cài dây. Khi thắt đúng quy cách, các dây này tác dụng phần lớn lực kéo tới vào khung xương chậu và xương sườn. Lực này tác động vào nhiều điểm trên cơ thể, do vậy làm giảm phần lớn các tác hại.

Loại đai đơn giản nhất, thường sử trên các xe trượt tại các công viên giải trí chỉ gồm dây bản rộng gắn chặt vào thân xe. Những đai này rất an toàn nhưng kém phần tiện nghi. Đai an toàn trên xe thông thường có thể nới rộng hoặc xiết chặt, giúp bạn có thể với ra phía trước trong khi vẫn được giữ lại ghế. Nhờ khả năng co giãn nên đai an toàn không chặn có nghĩa là chuyển động của bạn ngay lập tức. Tuy nhiên độ giãn không nên quá lớn, nếu không ngực bạn sẽ va vào vô-lăng (khi bạn ngồi ở ghế lái), hoặc bạn có thể văng vào cửa sổ hai bên.

Nguyên lý hoạt động của dây an toàn

Hệ thống thứ nhất sẽ khoá ống xoay khi chiếc xe giảm tốc đột ngột (khi đâm phải chướng ngại vật chẳng hạn). Sơ đồ dưới đây cho biết kiểu đơn giản nhất của thiết kế này. Nhân tố làm việc trung tâm của cơ cấu này là một quả nặng. Khi chiếc xe dừng lại đột ngột, quán tính của vật nặng làm nó lắc về trước. Một vấu nằm ở đầu kia của vật nặng lập tức chèn vào các răng của bánh răng kết nối với ống xoay. Vì bị vấu cam giữ lại nên bánh răng không thể xoay theo ngược chiều kim đồng hồ nên không thể làm cho ống xoay xoay theo được. Khi dây an toàn bị lỏng ra sau va chạm, bánh răng lại xoay cùng chiều kim đồng hồ và vấu cam được giải phóng ra khỏi bánh răng.

Hệ thống thứ hai khoá ống xoay khi có vật gì đó giật mạnh sợi dây. Yếu tố làm việc chính của thiết kế này là một ly hợp ly tâm – đòn bẩy (1) có chốt xoay được lắp đặt với ống xoay. Khi ống xoay quay chậm, đòn bẩy không quay quanh trục của nó. Một lò xo giữ nó ở nguyên vị trí. Thế nhưng, nếu dây an toàn bị giật đột ngột, làm xoay mạnh ống xoay, lực ly tâm làm cho vật nặng cuối đòn bẩy bắn ra ngoài. Đòn bẩy văng ra đẩy một vấu cam (5) vào một không gian của cơ cấu căng. Cam này được nối với một chốt hãm bởi một chốt trượt trong rãnh nhỏ (4). Khi cam di chuyển sang trái, chiếc chốt di chuyển dọc theo đường rãnh của chốt hãm. Điều này đã kéo chốt hãm vào một bánh răng cóc (2) ăn khớp với ống xoay. Chốt hãm lập tức khoá các răng của bánh cóc không cho nó quay ngược chiều kim đồng hồ, giữ ống xoay không cho dây trùng đi.

Trên một vài cơ cấu dây an toàn mới hơn, bộ căng dây trước va chạm – pretensioner cũng có kết cấu làm việc để làm chặt dây đai, tuy nhiên có hơi khác so với hai thiết kế trên. Sau đây là nguyên lý làm việc của cơ cấu này.

Ý tưởng của cơ cấu này là thít chặt dây an toàn bất cứ lúc nào nó bị lỏng ra trong trường hợp xảy ra va chạm. Ngược lại với cơ cấu khoá thông thường ở một bộ căng dây là giữ dây luôn căng trong mọi tình huống, pretensioner chỉ thực sự kéo sợi dây khi cần thiết. Lực này làm cho chúng ta có một vị trí thích hợp nhất khi xảy ra va chạm. Pretensioner luôn làm việc cùng với cơ cấu khoá thông thường, không thay thế cho chúng.

Trên thị trường hiện có một số hệ thống pretensioner khác nhau. Một vài loại kéo toàn bộ cơ cấu căng dây về sau, một vài loại chỉ quay ống xoay mà thôi. Thông thường, pretensioner được kết nối với bộ xử lý điều khiển trung tâm cùng với điều khiển túi khí. Bộ xử lý sẽ giám sát toàn bộ các tín hiệu từ cảm biến cơ khí hoặc điện tử khi phát hiện ra sự giảm tốc đột ngột của va chạm. Khi một cuộc va chạm được phát hiện thấy, bộ xử lý sẽ kích hoạt các bộ căng dây sau đó kích hoạt đến túi khí.