9 phát minh vĩ đại nhất trên ô tô còn ứng dụng đến ngày nay

Lịch sử ô tô từng đã chứng kiến nhiều công nghệ tiên phong xuất hiện, nhưng dưới đây là 9 đổi mới về trang bị có ảnh hưởng nhất đến xe hơi ngày nay.

Ô tô ban đầu được tạo ra chỉ với mục đích làm phương tiện đi lại thay sức ngựa và “che mưa che nắng” cho hành khách ngồi bên trong; nhưng với sự phát triển của công nghệ, ô tô ngày càng được bổ sung thêm nhiều tính năng và trang bị, giúp mang lại hiệu suất, tiện nghi và an toàn tối ưu. Danh sách dưới đây bao gồm 9 cải tiến, đổi mới mang tính “cách mạng” dành cho những chiếc ô tô hiện đại.

Phanh đĩa

Phanh đĩa đúng như tên gọi là một đĩa tròn và má phanh kẹp vào từ hai bên, chỉ cần một áp lực tác động nhẹ nhàng sẽ giúp việc dừng xe mượt mà và trơn tru hơn các phương pháp phanh xuất hiện trước.

Xuất hiện lần đầu ở Anh từ năm 1890 nhưng phanh đĩa không được ứng dụng thực tế vì nhà sáng chế Frederick William Lanchester đã sử dụng đĩa đồng (nhược điểm hấp thụ nhiệt lớn và kém bền) thay vì các loại hợp kim như ngày nay. Sau đó, phanh đĩa được phát triển trên xe máy nhưng phương tiện dùng lâu dài nhất lại là tàu hỏa vào những năm 1930.

Phanh đĩa ngày nay không chỉ là hình ảnh cho sự an toàn mà còn mang tính thẩm mỹ cao

Trên ô tô, phanh đĩa từng được coi là trang bị kỳ lạ. Năm 1950, Chrysler đã sử dụng loại phanh chỉ có đĩa mà không có kẹp trên vài mẫu xe, nhưng phải đến khi có mặt trong những cuộc đua, phanh đĩa mới cho thấy giá trị. Jaguar đã sử dụng phanh đĩa Dunlop tại cuộc đua 24 Hours of Le Mans năm 1953, C-Type của hãng cũng là mẫu ô tô đầu tiên đạt tốc độ trung bình trên 160 km/h và cho thấy độ tin cậy khi phanh. Mẫu xe phổ thông đầu tiên được trang bị công nghệ này là Citroen DS.

Bên cạnh độ nhạy khi phanh, phanh đĩa cũng có tuổi thọ dài hơn phanh tang trống, đặc biệt khi sử dụng nhiều, đĩa phanh bị ướt dễ dàng trở về trạng thái ổn định nhanh hơn và ít bị quá nhiệt.

Động cơ đặt phía trước, hệ dẫn động cầu trước (FF Drivetrain Layout)

Cả ba hãng Citroen, Saab và DKW đều nhận ra hệ dẫn động cầu trước rất hữu ích. DKW lần đầu tiên trang bị cấu trúc này vào năm 1931 nhưng chính Alec Issigonis (nhà thiết kế huyền thoại của Anh) mới là người thay đổi thế giới ô tô khi ông giới thiệu mẫu xe Austin Mini.

Alec Issigonis thấy rằng nếu động cơ được đặt ở chiều ngang theo khoang động cơ thay vì dọc theo chiều dài xe sẽ mang lại thiết kế gọn gàng hơn. Nhờ đó, khoang cabin sẽ lớn hơn trong khi kích thước tổng thể của xe không thay đổi.

Mẫu xe Austin Mini sử dụng cấu trúc động cơ đặt phía trước

Thiết kế này đã thay đổi cấu trúc ô tô và vẫn được sử dụng đền ngày nay từ dạng xe nhỏ gọn đến những chiếc SUV cỡ lớn. Trong số những lợi ích phổ biến của cấu trúc này, hệ dẫn động cầu trước cho độ bám phía trước tốt trên đường tuyết nhờ trọng lượng động cơ đè lên các bánh dẫn động và phần sàn để chân phía sau cũng không bị ảnh hưởng quá nhiều.

Tăng áp

Việc nạp khí cưỡng bức vào động cơ có từ thời Gottlieb Daimler vào năm 1855 nhưng một kỹ sư người Thụy Sĩ đã tạo ra bộ tăng áp đầu tiên có khả năng thương mại hóa. Bằng cách đưa thêm không khí vào động cơ máy bay giúp hạn chế tác động của việc giảm mật độ không khí trộn với nhiên liệu ở độ cao lớn.

Công nghệ này sau đó chuyển sang tàu thủy và xe tải chạy bằng động cơ diesel. Vào những năm 1950, các công ty Mỹ đã mở đường cho động cơ tăng áp sản xuất đầu tiên trên ô tô với mẫu Corvair Monza và Oldsmobile Jetfire. Tuy nhiên, vấn đề của nó chính là độ trễ (Turbo lag).

Hệ thống tăng áp trong khoang động cơ xe BMW

BMW 2002 Turbo là mẫu ô tô tăng áp phổ biến đầu tiên nhưng lại gặp vấn đề về độ tin cậy. Sau đó, Porsche đã sử dụng công nghệ này để tạo ra 911 Turbo, mẫu xe đường phố nhanh nhất có thể mua vào năm 1974. Sau đó đến năm 1981, động cơ Biturbo (tăng áp kép) được Maserati giới thiệu đầu tiên, với lợi thế có thể giảm độ trễ, tăng công suất và tiết kiệm nhiên liệu.

Chỉ đường bằng GPS

Vào năm 1990, Mazda đã thay đổi bản đồ chỉ đường bằng cách tích hợp Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) của quân đội Mỹ lên mẫu Eunos Cosmo bán ở thị trường Nhật Bản. Tiền thân của hệ thống này là hệ thống định vị CD-ROM của Toyota lưu trữ bản đồ trong bộ nhớ của xe và hiển thị chúng trên màn hình màu.

Hệ thống bản đồ định vị ngày nay là một phần không thể thiếu trên ô tô

Hiện nay, hầu hết mọi người đều sở hữu GPS nhờ vào những chiếc điện thoại thông minh. Sự phổ biến này đã khiến các nhà sản xuất ô tô hỗ trợ tính năng đó trong hệ thống thông tin giải trí qua Android Auto và Apple CarPlay dù vẫn tiếp tục tích hợp sẵn GPS vào hệ thống ô tô.

Dây an toàn

Các nghiên cứu vào giữa những năm 1980 chỉ ra rằng dây an toàn làm giảm đáng kể chấn thương và tử vong trong các vụ tai nạn giao thông. Gần đây, sự kết hợp giữa trang bị này và túi khí cho thấy hiệu quả rõ rệt, với khả năng hạn chế 50% số ca tử vong.

Dây đai an toàn ngày nay không còn là trang bị khuyến nghị lắp thêm mà đã trở thành bắt buộc cho mọi loại ô tô

Chiếc đai an toàn được sáng chế lần đầu vào giữa thế kỷ 19 bởi kỹ sư người Anh George Cayley cho chiếc tàu lượn của ông; nhưng phải đến năm 1946, một bác sỹ ở California (Mỹ) mới nảy ra ý tưởng về dây an toàn có thể tự thu lại. Hãng xe Nash đã trang bị thiết bị đó lên ô tô nhưng nhiều khách hàng cho rằng dây an toàn không cần thiết và muốn các đại lý loại bỏ trang bị này. Sau đó, Ford cung cấp dây an toàn như một tùy chọn vào năm 1955 nhưng chỉ có 2% số người mua lắp đặt nó.

Dây an toàn ba điểm đầu tiên không thu lại (kiểu chữ Y) được thiết kế bởi Roger W. Griswold và Hugh DeHaven vào năm 1955. Tuy nhiên, chính hãng Saab đã thành công trong việc trang bị dây an toàn tiêu chuẩn khi giới thiệu mẫu GT 750 trong năm 1958. Sau đó, nhà phát minh người Thụy Điển Nils Bohlin đã tạo ra dây an toàn ba điểm hiện đại có thể thu vào được, áp dụng cho xe Volvo tương tự như ngày nay. Đó là thiết kế mang tính cách mạng và Volvo đã cho phép sử dụng miễn phí phát minh này trong toàn ngành ô tô.

Thiết kế khí động học

Kể từ khi ô tô ra đời, các kỹ sư đã biết không khí chính là lực cản lớn nhất cho loại phương tiện này. Năm 1914, Alfa Romeo đã thiết kế chiếc xe giảm cản gió “streamline” đầu tiên nhưng do tự trọng nặng hơn nên nó không cải thiện được tốc độ. Chiếc Rumpler “Tropfenwagen” của Đức năm 1921 đã thành công hơn và hệ số lực cản (Cd) của xe chỉ còn 28 vẫn rất ổn so với xe hơi ngày nay.

Thử nghiệm khí động học ngày nay là điều tiên quyết khi tạo ra những mẫu xe mới

Thiết kế “Streamline” đã trở thành xu hướng chủ đạo như trên các mẫu xe Chrysler Airflow từ năm 1934. Đến cuối những năm 1950, giới đua xe thể thao dành quan tâm mới cho tính khí động học. Ngoài tính khí động học, nhà nghiên cứu người Anh G.E. Lind-Walker đã bắt đầu một cuộc cách mạng trong lĩnh vực đua xe bằng cách chứng minh vai trò của lực ép xuống của ô tô trong việc tăng tốc, phanh và vào cua. Cánh và cánh lướt gió bắt đầu xuất hiện trên ô tô đường phố, đồng thời bắt đầu xuất hiện mối liên kết giữa xe đua và xe đường phố về tính khí động học và kiểu dáng.

Chìa khóa thông minh

Năm 1980, Ford lần đầu giới thiệu hệ thống mở khóa không cần chìa, thay vào đó là việc nhập bằng mã số trên bảng nút gắn cửa. Tuy nhiên, Renault mới là hãng xe đầu tiên giới thiệu chìa khóa thông minh thực sự vào năm 1982 với mẫu Fuego tại Pháp. Sau đó, General Motors đã đưa trang bị này đến toàn cầu vào đầu những năm 1990.

Chìa khóa thông minh ngày nay không chỉ tiện lợi mà còn là một sản phẩm mang tính thời trang

Ngày nay, chìa khóa thông minh đã phát triển đến mức chủ xe không cần lấy chìa khóa khỏi túi để mở cứa; thay vào đó, sẽ có một bộ phát sóng-cảm nhận khi chìa khóa đến gần xe và cửa tự động khóa khi đi xa. Thực tế, hệ thống mở cửa thụ động đầu tiên này đã có trên Chevrolet Corvette 1993. Mới nhất như Tesla đã cải tiến đến mức tích hợp chìa khóa vào điện thoại thông minh.

Hộp số ly hợp kép

Hộp số tự động đầu tiên xuất hiện vào năm 1904 nhưng phải đến năm 1939 mới bắt đầu phổ biến khi General Motors giới thiệu hộp số tự động sản xuất hàng loạt đầu tiên. Dù giúp người lái dễ dàng hơn nhưng hộp số tự động khi ấy khó chuyển số nhanh. Về sau, hộp số ly hợp kép (DCT) với một ly hợp xử lý các bánh răng số chẵn trong khi ly hợp kia xử lý các số còn lại đã giải quyết được vấn đề chuyển số nhanh.

Hộp số tự động đang dần thay thế hộp số sàn trên các dòng xe dân dụng

Ý tưởng về hộp số ly hợp kém bắt nguồn từ một kỹ sư quân đội người Pháp trước Thế chiến II nhưng ông chưa bao giờ ứng dụng công nghệ này vào cuộc sống. Mẫu ô tô đầu tiên được trang bị hộp số DCT là Hillman Minx của Anh vào năm 1961. Porsche sau đó đã bắt đầu ứng dụng DCT lên mẫu xe đua 962 C của mình vào năm 1985. Tuy nhiên, phải đến năm 2003, mẫu xe đường phố đầu tiên sở hữu hộp số ly hợp kép mới xuất hiện, đó là Volkswagen Golf R32.

Ổn định thân xe điện tử

Hệ thống ổn định thân xe điện tử (ESC hay ESP) hay còn gọi là cân bằng điện tử có thể đã cứu mạng nhiều người hơn bất kỳ cải tiến nào khác trên ô tô. Tiền đề cơ bản cho hệ thống là máy tính nhận diện xe trượt bánh trước (Understeer) và trượt bánh sau (Oversteer) để tự động áp dụng phanh hoặc ga để khắc phục sự cố và cho phép người lái giữ quyền kiểm soát.

9 phát minh vĩ đại nhất trên ô tô còn ứng dụng đến ngày nay

Về mặt kỹ thuật, Toyota Crown 1983 là mẫu xe đầu tiên sở hữu ESC nhưng BMW đã cải tiến hệ thống kiểm soát lực kéo của mình với Bosch vào đầu những năm 1990 và áp dụng nó cho toàn bộ dòng xe của mình vào năm 1992. Mercedes, cũng hợp tác với Bosch, đã trang bị hệ thống ESC cho các mẫu xe của mình vào năm 1995 với chiếc S-Class Coupe cùng lúc với Hệ thống Kiểm soát Ổn định Thân xe (VSC) của Toyota trên mẫu Crown Majesta.

Phải mất một thời gian để công nghệ này trở nên đủ rẻ để áp dụng cho xe phổ thông. Tuy nhiên, vào những năm 2000, hầu hết các nhà sản xuất đều cung cấp hệ thống này dưới dạng tùy chọn hoặc trang bị tiêu chuẩn. Vào năm 2012, ESC trở thành bắt buộc với ô tô bán ra tại Mỹ. Theo các nhà nghiên cứu của Cục An toàn Giao thông Đường bộ Hoa Kỳ (NHTSA), chỉ riêng ESC giúp giảm 56% các vụ va chạm của SUV gây tử vong.