Airbag Rèm Cửa Bảo Vệ Đầu Ở Cạnh Kính Như Thế Nào?

Chia sẻ trang này
Túi khí rèm bên hông là một tấm rèm vải dài chạy dọc thanh ray trần xe, ngăn đầu bạn văng ra ngoài qua cửa kính khi xe bị va chạm từ bên hông. Vì kính có thể vỡ, tấm rèm này thường là thứ duy nhất nằm giữa đầu bạn và phương tiện đâm vào hoặc cột điện; nó đảm nhận vai trò khác với túi khí thân xe bên trong cửa và vận hành theo một logic hoàn toàn khác. Chi tiết về logic đó đang chờ bạn, như một chủ đề mà tôi cũng từng đau đầu tìm hiểu.
Điểm nổi bật
- Túi khí rèm ở đúng vị trí trong 10-20 mili giây đầu tiên của va chạm bên hông; một cái chớp mắt chậm hơn 5-7 lần so với điều đó.
- Túi khí bên có bảo vệ đầu giảm nguy cơ tử vong do va chạm hông 37% ở người lái xe hơi và 52% ở người lái SUV.
- Các tấm rèm được kích hoạt khi xe lật có thể giữ phồng lâu hơn bình thường nhiều - 10 giây trở lên.
- Trong tình huống xe lật, sự kết hợp rèm + dây an toàn giảm khả năng hành khách bị văng ra ngoài lên đến 99%.
- Ngưỡng kích hoạt khi va vào vật thể hẹp như cây cối hoặc cột điện khoảng 13 km/h, còn khi va chạm hông giữa hai xe khoảng 29 km/h.
Túi khí rèm bên được kích hoạt như thế nào?
Trong va chạm trực diện, mọi thứ diễn ra theo một trật tự nhất định: phần đầu xe bị bẹp, vùng biến dạng phát huy tác dụng, các cảm biến quản lý quá trình. Nhưng trong va chạm hông thì không có sự xa xỉ đó. Khoảng cách giữa hành khách và phương tiện đâm vào đôi khi chỉ bằng một nắm tay; ở đây vùng biến dạng gần như chỉ là cửa xe. Vì vậy, logic kích hoạt của túi khí rèm buộc phải hành xử nhanh và chọn lọc hơn hẳn so với túi khí trước.
Các cảm biến va chạm hông nhúng trong thân xe đo cường độ, tốc độ và góc của cú va đập rồi gửi đến bộ điều khiển. Bộ điều khiển xử lý dữ liệu này trong vài mili giây và kích hoạt rèm nếu vượt ngưỡng. Ngoài ra còn có một bộ phận kích hoạt thứ hai: cảm biến lật xe. Cảm biến này theo dõi chuyển động ngang và góc nghiêng của xe; ngay cả khi xe chưa thực sự lật, nó vẫn có thể bơm phồng rèm khi văng ngang và độ nghiêng vượt ngưỡng nhận biết. Nghĩa là túi khí rèm có thể biết tự kích hoạt ngay khi thấy khả năng lật xe, dù xe chưa lật - đây là hành vi mà túi khí trước không có.
Ngưỡng thay đổi theo loại va đập
Công việc tinh vi nhất của bộ điều khiển là quyết định va đập nào xứng đáng để kích hoạt rèm. Va vào vật thể hẹp như cây hoặc cột điện tập trung lực vào một điểm nên chết người hơn va chạm hông lan rộng giữa hai xe; nhưng nghịch lý là lại truyền ít lực hơn đến các cảm biến. Vì vậy ngưỡng kích hoạt cho va chạm vật thể hẹp được giữ thấp, khoảng 13 km/h (8 mph); còn với va chạm hông phân tán giữa hai xe, giá trị này khoảng 29 km/h (18 mph). Để so sánh: túi khí trước bơm phồng ở khoảng 26 km/h khi đã thắt dây an toàn, và khoảng 16-19 km/h khi không có dây an toàn. Phía hông, nói cách khác, buộc phải quyết định sớm hơn.
Từ đó có kết luận thực tế sau: sau tai nạn, việc hỏi "sao túi khí không bơm phồng?" là điều rất bình thường. Các va chạm dưới một góc độ nhất định, tốc độ thấp, các va chạm trượt qua nóc xe hoặc những cú va chạm tập trung vào một điểm duy nhất và không truyền toàn bộ lực đến cảm biến có thể khiến rèm airbag không bung ra. Đây không phải là lỗi hỏng, mà là kết quả tự nhiên của ngưỡng kích hoạt. Trong một số vụ tai nạn, bộ căng dây an toàn trước được kích hoạt mà airbag chưa bung; yếu tố quyết định luôn là đánh giá ngưỡng của bộ điều khiển.
Cuộc bơm phồng đua với từng mili giây: hiệu chuẩn tốc độ hoạt động như thế nào?
Đặc điểm ấn tượng nhất của rèm airbag là tốc độ. Trong va chạm bên hông, đầu hành khách chỉ cần vài chục mili giây để chạm tới kính cửa, vì vậy rèm phải vào đúng vị trí trước khi người ngồi kịp với tới cạnh kính. Một airbag bên hông điển hình bung ra trong 10–20 mili giây đầu tiên của va chạm. Với rèm airbag, các phép đo trong phòng thí nghiệm cho thấy thời gian bơm phồng khoảng 20 ms, tốc độ xả có thể đạt tới 7,77 mét mỗi giây. Autoliv, một nhà sản xuất rèm airbag, cho biết sản phẩm của họ vào vị trí trong thời gian dưới 30 ms; một cái chớp mắt của bạn dài gấp 5–7 lần khoảng thời gian đó. Thử một lần và suy nghĩ thật kỹ: trong khoảnh khắc ngắn ngủi đó, một tấm màn vải che phủ hoàn toàn khoảng kính trải từ cửa tới trần xe.
Mặc dù thời gian bơm phồng có vẻ như là một thông số cố định từ nhà máy, thực tế nó được thiết kế theo đặc tính của cú va chạm. Trong va chạm tốc độ cao vào cột mỏng, đầu hành khách di chuyển nhanh hơn, rèm phải bung sớm hơn và mạnh hơn; trong va chạm xe-xe phân tán, quá trình va chạm kéo dài vài mili giây lâu hơn. Bộ phát khí, độ cứng của vải và kích thước các lỗ thoát khí của rèm được hiệu chuẩn để bao quát tất cả các tình huống này. Nghĩa là bên trong dải vải mỏng đó nằm một hệ thống quyết định được viết bằng vật lý va chạm.
Công trình kỹ thuật ẩn giấu phía sau cột B và C

Bạn đã bao giờ thắc mắc rèm airbag được giấu ở đâu chưa? Một túi vải dài nằm dọc theo ray mái phía trên các cửa xe, được gấp lại phía sau tấm trần và ốp cột. Vì nằm trên các cửa trước và sau ở cả hai ray mái, nó bảo vệ đồng thời đầu của cả hành khách ghế trước lẫn ghế sau. Khi được kích hoạt, nó mở ra hướng xuống và phần vải trải rộng như một tấm rèm không kính, che kín khoảng kính cửa.
Chi tiết tinh vi nhất nằm ở cột B. Rèm airbag đi xuống phía trước cột B, chứ không phải từ phía sau cột. Lý do rất đơn giản: hệ thống dây điện đi xuyên qua bên trong cột B, và nếu rèm lẫn vào đó thì quá trình mở sẽ bị lỗi. Các kỹ sư đã phát triển giải pháp riêng cho vấn đề này; như các cấu trúc "pillar ramp" được cấp bằng sáng chế, giữ kênh mở của airbag tách biệt với dây điện. Lần tới khi chạm vào cột B của xe, hãy nhớ rằng bên trong nó ẩn giấu một hệ thống có vẻ thụ động nhưng từng mili giây đều được tính toán.
Trong tình huống xe lộn nhào, tại sao rèm lại giữ phồng trong 10 giây?
Trong va chạm bên hông thông thường, rèm xẹp xuống trong vài giây; nhiệm vụ của nó đã hoàn thành. Trong trường hợp xe lộn nhào thì hoàn toàn khác. Nếu xe bị lật, chỉ cần rèm tiếp xúc ở khoảnh khắc ban đầu là chưa đủ, vì việc lật kéo dài trong vài giây và xe có thể bị lật nhiều lần. Đó là lý do rèm túi khí trigger khi lật bung ra trong 10–20 ms đầu tiên của va chạm nhưng có thể giữ trạng thái căng trong 10 giây hoặc lâu hơn. Trong những vụ lật nhiều vòng, chúng bung căng cứng hơn bình thường để giữ cửa sổ luôn đóng và ngăn hành khách có thắt dây an toàn bị văng qua cửa sổ.
Khả năng này hiệu quả đến mức nào? Trong các thử nghiệm tiêu chuẩn liên bang đánh giá rèm túi khí trigger khi lật kết hợp với dây an toàn, đã tính toán được mức giảm 99% khả năng hành khách bị văng ra trong các sự cố lật xe. Đọc con số này từ tấm vải mỏng phía sau trụ mái xe, theo tôi, là một trong những thành tựu ấn tượng nhất của kỹ thuật ô tô. Một chi tiết thú vị nữa: hành vi lật xe này không bị bắt buộc riêng biệt tại Mỹ, nhưng từ năm 2018 các ô tô đã đáp ứng điều kiện ngăn hành khách bị văng qua cửa sổ bên bằng chính những tấm rèm này. Nói cách khác, quy định đã hé mở cánh cửa, và kỹ thuật đã lấp đầy bên trong nó.
Nhưng phải thành thật mà nói, khía cạnh lật xe cũng có giới hạn của nó. Các thử nghiệm xoay tròn và lật toàn quy mô cho thấy rèm trigger khi lật không thể ngăn hoàn toàn chuyển động hướng lên và ra ngoài của hành khách có thắt dây; ngoài ra, cảm biến lật có thể kích hoạt không cần thiết ngay cả khi xe chỉ nghiêng nhẹ. Vì túi khí được thiết kế cho chỉ một lần bung, trong một tai nạn nhiều giai đoạn, tấm rèm đó không thể mang lại sự bảo vệ cho va chạm thứ hai.
Rèm túi khí hiệu quả đến đâu - và liệu nó có đủ khi đứng một mình?
Hãy để những con số lên tiếng. Túi khí bên có bảo vệ đầu làm giảm nguy cơ tử vong do va chạm bên ở tài xế ô tô 37%, ở tài xế SUV 52%. Kết hợp rèm và túi khí thân xe làm giảm nguy cơ tử vong trong va chạm bên gần 31%, túi khí kết hợp đầu/thân một mảnh giảm 25%. Chỉ riêng tại Mỹ, ước tính đến năm 2012 túi khí bên đã cứu 2.252 sinh mạng. Từ năm 2003, tất cả các xe đạt hạng tốt nhất trong các thử nghiệm va chạm bên đều được trang bị túi khí bên bảo vệ đầu; và từ năm 2008, rèm túi khí là điều kiện tiên quyết trong các chương trình thử nghiệm của Úc. Phía châu Âu, thử nghiệm cột được thực hiện ở tốc độ 32 km/h và vùng hấp thụ năng lượng đã bung căng của các xe có rèm túi khí được đánh giá thêm.
Nhưng câu quan trọng nhất của vấn đề là: Rèm túi khí một mình là chưa đủ; kết cấu khoang hành khách phải giữ được tính toàn vẹn khi va chạm. Túi khí đặt một tấm đệm giữa đầu và thế giới bên ngoài; nhưng nếu bức tường phía sau tấm đệm đó bị nghiền nát và đẩy vào trong, không tấm vải nào có tác dụng. Ngoài ra, dữ liệu thử nghiệm cột chưa cho thấy các túi khí ngực/đầu gắn vào ghế hiệu quả bằng rèm. Rèm là định dạng được chứng minh nhiều nhất của việc bảo vệ bên hông.
| Loại túi khí | Kịch bản kích hoạt | Thời gian giữ căng |
|---|---|---|
| Túi khí phía trước | Va chạm phía trước | Ngắn, không trigger khi lật |
| Rèm túi khí bên tiêu chuẩn | Va chạm bên | Xả hơi trong vài giây |
| Rèm túi khí có cảm biến lật (RSCA) | Va chạm bên và lật xe | 10 giây trở lên |
| Airbag bên ngoài (precrash, chưa có trong sản xuất hàng loạt) | Va chạm bên sắp đến, bên dưới cửa xe | Bung ra trước va chạm |
Nhìn về phía trước: Năm 2020, Euro NCAP đã bổ sung các bài kiểm tra bên mới cho va chạm far-side; túi far-side giảm nguy cơ đầu bị văng và nguy cơ gãy xương sườn. Một nhà cung cấp cũng đang nhắm đến việc đối phó va chạm bên sắp đến bằng airbag bên ngoài có cảm biến precrash, bung tấm đệm cỡ giường cứu hộ bên dưới cửa xe; chưa vào sản xuất hàng loạt nhưng ý tưởng này có nghĩa là logic màn chắn được đưa ra bên ngoài xe.
Bạn có thắt dây an toàn không? Màn chắn đang làm việc vì bạn
Nhiệm vụ chính của airbag màn chắn trong tình huống lật xe là ngăn hành khách - đặc biệt là những người đã thắt dây an toàn - bị văng ra ngoài. Nói cách khác, dây an toàn và màn chắn là một đội; một bên giữ bạn vào ghế, bên kia che kín ô cửa kính. Dữ liệu đáng mừng là trẻ em dưới 15 tuổi không có nguy cơ chấn thương tăng lên do airbag bên bung ra; airbag bên vốn nhỏ hơn và bung với năng lượng ít hơn airbag trước.
Bài học thực tế bạn rút ra rất đơn giản: thắt dây an toàn, không gắn vật cứng vào trần xe và ốp cột, căn chỉnh tựa đầu ghế cạnh cửa kính đúng vị trí. Bạn không thể quản lý từng mili giây trong lúc va chạm, nhưng các kỹ sư đã làm chính xác điều đó suốt 30 năm - và số liệu thống kê cho thấy điều đó hiệu quả. Bạn nghĩ điều này có thay đổi cái nhìn của bạn về cột B của xe lần tới không? Theo tôi thì chắc chắn là có.
Nguồn tham khảo
- Airbags - IIHS
- Side Curtain Airbag - Autoliv
- Experimental Testbed for Nondestructive Analysis of Curtain Airbags - MDPI
- Evaluation of FMVSS No. 226 - NHTSA
- Tại sao airbag không bung ra khi va chạm? - Sổ tay hướng dẫn sử dụng Kia
- Điều kiện hoạt động của airbag - Sổ tay hướng dẫn sử dụng Hyundai
- Giao thức đánh giá Euro NCAP - AOP - v9.1.3
- Bài kiểm tra va chạm cột bên - Latin NCAP
- Bằng sáng chế cấu trúc rampa cột - US20070132217A1
- Airbag màn chắn có cơ chế xả hơi - US20060202456A1
- Bảo vệ hành khách trong va chạm far-side - IRCOBI
- Túi khí xe hơi và phòng chống chấn thương - NHTSA