Vùng hấp thụ xung lực trên ô tô là gì?

Trở lại những năm 1950, các hãng ô tô tin rằng khung xe càng cứng, càng an toàn. Nhưng thực tế đã chứng minh, rất nhiều chấn thương xảy ra cho hành khách khi xe gặp phải tai nạn, có nguyên nhân từ lực va chạm ở bên ngoài, qua phần khung cứng chắc của xe và tác động lên cơ thể người lái. Chính vì vậy vào năm 1959, Chiếc Mercedes-benz đã lần đầu tiên thủ nghiệm công nghệ hấp thụ xung lực vào mẫu W111.

Cấu tạo vùng hấp thụ xung lực (Crumple Zones)

Định luật 1 Newton chỉ ra rằng vật gì đang di chuyển sẽ tiếp tục di chuyển trên cùng một hướng và cùng tốc độ, cho đến khi nó bị cản lại bởi một lực khác. Theo đó, nếu người lái gặp phải tai nạn khi xe đang đi với vận tốc 100km/h, xe sẽ lập tức chậm lại nhưng khi đó cơ thể của người lái vẫn tiếp tục di chuyển với vận tốc 100km/h và chỉ dừng lại sau khi va chạm với vô lăng hoặc táp lô xe.

Tất nhiên nếu “hứng trọn” toàn bộ lực va chạm này, dây an toàn và túi khí không đủ khả năng hỗ trợ, người lái sẽ gặp phải các chấn thương nghiêm trọng. Vì lý do đó mà những nhà chế tạo ô tô đã thiết kế ra vùng bị biến dạng có khả năng hấp thu xung lực khi xe bị va chạm ở phía trước và phía sau, ngăn nó truyền đến các hành khách trong xe.

Vùng hấp thụ xung lực là một kết cấu khung thép nằm ở  phần đầu và đuôi xe, chúng được làm “mềm” hơn những vùng khác để bị bóp méo, uốn cong, “co rụm” và “chuyển hướng” lực tác động tránh xa khoang lái khi xe gặp tai nạn. Cụ thể, vật liệu của vùng này được làm từ thép cứng, trong khi một số phần của khung cửa làm từ thép rất cứng với độ dày cao, đặc biệt phần khung cabin có trách nhiệm bảo vệ hành khách nên phải được làm từ thép siêu cứng để chống bị biến dạng.

Nguyên lý hấp thụ xung lực

Khi có va chạm, vùng hấp thụ xung lực sẽ bị biến dạng và “cuộn” lại, giúp xe giảm tốc một cách “chậm rãi”, kéo dài thời gian va chạm để giảm tối đa chấn thương cho hành khách. Các thử nghiệm cho thấy, với cùng một lực, nếu tăng thời gian va chạm từ 0,2 lên 0,8 giây sẽ làm tổng động lực tác động lên cơ thể giảm đi 75%. Không chỉ có cấu trúc khung mà các thành phần làm từ nhựa như quạt gió, các ống cao su, cản nhựa bị vỡ khi va chạm cũng góp phần triệt tiêu lực.

Nhiều câu hỏi được đặt ra là liệu động cơ có phải là vùng hấp thu xung lực không? Nếu các nhà sản xuất chế tạo ra động cơ dễ dàng bị biến dạng khi va chạm thì hiển nhiên nó cũng không đủ khả năng chịu được nhiệt sinh ra từ các xi lanh và không đủ cứng chắc để tạo sức kéo cho xe. Chính vì vậy, vị trí đặt động cơ là câu trả lời cho thắc mắc trên, một số hãng như Subaru và Mercedes đặt động cơ ở vị trí thấp trong khoang máy để nếu có va chạm, cả khối động cơ sẽ “rớt” xuống đất thay vì dồn vào trong khoang lái.

Đối với những xe hạng A, B có kích cỡ khá nhỏ, việc tạo ra vùng hấp thụ xung lực cần một sự sáng tạo. Trên mẫu xe “tí hon” Smart Fortwo, Mercedes đã đặt khoang nội thất vào trong kết cấu thép siêu cứng có khả năng phân tán đều lực va chạm lên toàn bộ phần khung sườn. Phần đầu và đuôi xe cũng có vùng hấp thụ xung lực như trên các mẫu xe khác, tuy nhiên do hạn chế về kích thước nên các vùng này quá nhỏ, vì vậy nó cần được “trợ lực” thêm.

Các kỹ sư đã tính toán để phần hộp số xe sẽ hoạt động như một cây “phuộc nhún” khi gặp va chạm từ phía trước, ngoài ra, cụm giảm sốc, bánh xe và lốp xe sẽ đóng vai trò như “túi khí” bật lại lực va chạm. Các bộ phận còn lại trong khoang động cơ có khả năng bị biến dạng, vỡ vụn hoặc đàn hồi nhằm giảm bớt động lực tác động lên hành khách. Nhờ đó, trong các thử nghiệm va chạm ở vận tốc 112 km/h, mặc dù chỉ nặng gần 800kg nhưng phần khung của xe không hề bị biến dạng sau va chạm.

Túi khí và dây đai an toàn cũng có nguyên lý hoạt động tương tự vùng hấp thụ xung lực, 2 thiết bị an toàn này sẽ giúp “hãm” tốc độ của hành khác và đỡ cơ thể, tránh va khỏi những vật cứng trong xe. Hiện nay, Volvo đang phát triển thêm công nghệ nhằm giữ an toàn cho hành khách dựa trên nguyên lý hấp thụ xung lực, cụ thể, các ghế trong xe sẽ được gắn vào một thanh ray và được hãm tốc bằng bộ phận “Piston giảm sốc” trong trường hợp va chạm xảy ra, giúp kéo dài thời gian va chạm nhằm bảo vệ an toàn cho người ngồi.