Nguyên lý hoạt động của dây đai an toàn

Chủ Nhật, 10 tháng 6, 2012

Nguyên lý làm việc cơ bản của dây an toàn rất đơn giản: Nó giữ chặt bạn không cho bạn bay về trước và đập vào kính chắn gió hoặc va đập vào bảng đồng hồ khi chiếc xe đột ngột dừng lại. Nhưng tại sao điều này lại xảy? Có thể nói tóm tắt rằng: do lực quán tính. Vậy quán tính là gì?

Bất cứ vật gì ở trên chiếc xe, bao gồm cả người lái và hành khách đều có quán tính riêng, theo quán tính của chiếc xe. Chiếc xe làm tăng vận tốc của người lái theo tốc độ của nó. Hãy tưởng tượng rằng bạn đang lao đi với vận tốc đều đều 50 km/h. Tốc độ của bạn và tốc độ chiếc xe gần như bằng nhau, vì vậy bạn cảm thấy mình và chiếc xe đang di chuyển như một khối duy nhất.

Kiểu dây an toàn truyền thống là lapbelt (thường kéo qua hông của bạn) hoặc shoulder belt (kéo qua vai). Hai loại dây an toàn này được buộc chặt với thân xe để giữ thân người cột chặt vào ghế của họ.

Khi dây an toàn được thắt chính xác, chúng sẽ cung cấp toàn bộ lực dừng vào lồng ngực hoặc vùng xương chậu, là những vùng chịu lực khoẻ nhất của cơ thể. Bởi vì dây an toàn tác dụng lên một dải rộng ngang theo cơ thể người nên lực dừng không tập trung vào một vùng nhỏ mà được phân tán, vì vậy không gây nguy hiểm lớn. Hơn nữa, dây an toàn được chế tạo bằng vật liệu mềm dẻo hơn so với bảng đồng hồ và kính chắn gió. Chúng có thể kéo căng được một chút, nghĩa là sự dừng sẽ không quá đột ngột. Vì vậy nếu xảy ra va chạm bạn chỉ có thể dịch chuyển được một chút, và đương nhiên là vẫn không rời chiếc ghế của bạn.

Trong hệ thống dây an toàn bình thường, một dải vải được nối với một cơ cấu căng dây. Yếu tố trung tâm của cơ cấu căng dây là một ống xoay gắn với đầu cuối của sợi dây. Bên trong của bộ căng dây là một lò xo cung cấp một lực để xoay ống xoay. Nhờ vậy, ống xoay lập tức cuộn cho sợi dây căng lại bất cứ khi nào dây trùng đi.

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 1 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 (sơ đồ 2) 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.