Trong rất nhiều vụ tai nạn, khi mọi hệ thống an toàn chủ động và các công nghệ an toàn hiện đại đã bó tay, hệ thống khung gầm trở thành thứ duy nhất có thể giảm thiểu thương vong.
Kể từ khi Karl Benz trình làng mẫu ôtô hiện đại đầu tiên vào năm 1885, phương tiện di chuyển này được xem là một trong những giải pháp bảo vệ an toàn hàng đầu dành cho con người khi tham gia giao thông.
Với cơ chế có thể gọi nôm na bằng thuật ngữ "thép bọc thịt", ôtô cung cấp nhiều lớp bảo vệ giúp hành khách có thể giảm thiểu chấn thương trong trường hợp xảy ra va chạm. Trong số này, khung gầm được xem là nền tảng ban đầu.
Khung gầm - nền tảng cho ôtô và sự an toàn
Khung gầm ôtô - hay còn được biết đến với tên gọi Chassis (sắt-xi) hay Frame - là thuật ngữ dùng để mô tả bộ khung hay cấu trúc của một chiếc ôtô.
Một số loại khung gầm phổ biến hiện nay bao gồm khung gầm hình thang, khung gầm liền khối, khung xương sống hay khung hình ống rỗng.
Trong cấu tạo ôtô, khung gầm đóng vai trò như khung xương của cơ thể người. Bộ phận này phụ trách nâng đỡ các thành phần, chi tiết khác của xe nhờ hệ thống các liên kết chặt chẽ với nhau, tạo nên hình dáng tổng thể cho một chiếc xe.
Khung gầm cũng cung cấp tính ổn định và đảm bảo xe có thể phản hồi nhanh nhạy với thao tác từ vô lăng. Ngoài ra, bộ phận này sẽ phối hợp cùng hệ thống treo để tạo ra nền tảng ổn định, giúp hấp thụ các phản lực từ mặt đường và mang đến cảm giác thoải mái cho hành khách trên xe.
Khung gầm ôtô có vai trò như "khung xương" cho chiếc xe. Ảnh: Cars Blog.
Tuy nhiên, một trong những vai trò quan trọng nhất của khung gầm chính là đảm bảo an toàn cho hành khách bên trong xe. Trong trường hợp xảy ra va chạm, một hệ thống khung gầm chắc chắn sẽ giúp hấp thụ và phân tán lực tác động, từ đó giảm thiểu nguy cơ gây thương tích cho tài xế cũng như toàn bộ hành khách ngồi trong xe.
Theo tài liệu của Bộ môn ôtô và xe chuyên dụng thuộc Đại học Bách khoa Hà Nội, khung ôtô cần phải có cấu tạo sao cho có thể hấp thụ hiệu quả năng lượng va chạm, đồng thời phân tán hiệu quả năng lượng này đến phần xương xe, từ đó hạn chế các biến dạng xuất hiện ở khung cabin.
Nhìn chung, phần đầu ôtô sẽ hấp thụ một phần lực tác động khi xảy ra đâm va chính diện. Phần lực còn lại sẽ phân tán xuống các phần khác của khung xe thông qua nhiều thanh tăng cứng nhằm giảm năng lượng va đập tác dụng theo phương dọc.
Mô phỏng biến dạng đầu xe khi xảy ra đâm va chính diện. Ảnh: Tài liệu của Đại học Bách Khoa Hà Nội.
Theo tài liệu của Đại học Bách Khoa Hà Nội, do ưu tiên đảm bảo mức độ chịu lực của khoang hành khách, phần đầu xe sẽ sở hữu cấu tạo sao cho dễ bị phá hủy trong trường hợp xảy ra đâm va chính diện nhằm hấp thu hiệu quả năng lượng.
Với trường hợp đâm va ngang, các thanh tăng cứng sẽ được làm to hơn để phân tán hiệu quả năng lượng va chạm. Các vật liệu hấp thụ va đập cũng được sử dụng ở mặt sau của cửa xe nhằm bảo vệ tối ưu cho hành khách bên trong.
Những cải tiến khung gầm
Hiện, khung vỏ ôtô được cấu thành từ nhiều loại vật liệu khác nhau, trong đó nổi bật và chiếm tỷ trọng lớn nhất là nhôm, thép thông thường và thép cường độ cao.
Như đã đề cập phía trên, phần đầu xe với khung cản trước sẽ là nơi được ưu tiên cho phá hủy trong trường hợp xảy ra đâm va chính diện. Do đó, nhôm được sử dụng tại vị trí này do đặc tính mềm và nhẹ của vật liệu.
Trong khi đó, thép cường độ cao lại được sử dụng chủ yếu cho phần khung của khoang hành khách nhằm đảm bảo an toàn cho những người ngồi bên trong xe. Vật liệu thép thông thường sẽ được sử dụng cho các vị trí còn lại của khung ôtô.
Mô phỏng cách thức bố trí vật liệu của khung xe, trong đó màu xanh lá là nhôm, còn màu đỏ là vật liệu thép chịu lực cao. Ảnh: Volvo.
Hiện, các dòng xe Subaru sử dụng nền tảng Subaru Global Platform với thép cường độ cao trong thân và khung xe giúp giữ an toàn cho người ngồi trong khi xảy ra va chạm bằng cách duy trì tính toàn vẹn của cấu trúc xe, bất chấp lực tác động.
Trong khi đó, các dòng xe Volvo sử dụng nền tảng khung gầm SPA (Scalable Product Architecture) với tỷ lệ khoảng 37,26% thép siêu chịu lực, giúp đảm bảo khoang cabin được an toàn và hạn chế biến dạng trong trường hợp xảy ra va chạm.
Một trong những cải tiến đáng chú ý của khung gầm ôtô hiện đại còn là hệ thống khung gầm liền khối (unibody) thay vì khung gầm rời (body on frame) vốn đã có mặt từ rất lâu trên thị trường ôtô.
Với cấu trúc unibody, chiếc xe sẽ có khả năng hấp thụ xung lực tốt hơn trong trường hợp xảy ra va chạm, từ đó gia tăng khả năng bảo vệ cho hành khách ngồi bên trong.
Kết cấu khung gầm liền khối giúp gia tăng khả năng hấp thụ xung lực, bảo vệ tốt hơn cho hành khách trong trường hợp xảy ra va chạm. Ảnh: Honda.
Tuy nhiên do khả năng chịu tải kém, kết cấu khung gầm liền khối thường được sử dụng phổ biến trên các mẫu sedan, ôtô du lịch cỡ nhỏ hay hatchback và MPV. Mặt khác, một số dòng xe SUV lại sử dụng hệ thống khung gầm rời, cho khả năng off-road tốt hơn, đồng thời mạnh mẽ và bền bỉ hơn.
Như vậy trong trường hợp xảy ra va chạm, khung gầm sẽ là bộ phận đầu tiên đóng vai trò bảo vệ an toàn cho hành khách bên trong xe. Tuy nhiên, khung gầm không phải là yếu tố duy nhất khiến cho ôtô được đánh giá là một phương tiện di chuyển an toàn hơn so với xe máy.
Ở các bài viết tiếp theo, Tri thức - Znews sẽ tiếp tục giới thiệu về những lớp bảo vệ tiếp theo dành cho hành khách đang hiện diện trên các dòng ôtô hiện đại.
