9 phát minh công nghệ xe ô tô vĩ đại nhất

Ngành công nghiệp ô tô đã trải qua một chặng đường dài để tới được thời điểm hiện tại, cho dù mối quan chính của bạn ở một chiếc xe là hiệu suất, độ an toàn, độ đáng tin cậy, tính tiện ích, phong cách, hay sự thoải mái. Ví dụ, chúng ta đã chuyển từ “bánh xe súng pháo” bằng gỗ vào đầu những năm 1900 sang bánh xe bằng sợi carbon vào những năm 2020. Xe ô tô từng được chế tạo càng chắc chắn càng tốt để tăng tính an toàn, nhưng giờ đây chúng ta có các vùng biến dạng để hấp thụ lực tác động bên ngoài cũng như các túi khí để hấp thụ tác động của con người bên trong cabin.

Một số phát minh đã mang đến lợi ích không chỉ trên một phạm trù, như phanh đĩa cho cả hiệu suất và an toàn, và bộ tăng áp cho hiệu suất và tiết kiệm nhiên liệu. Sau đây, chúng ta sẽ cùng điểm qua một số phát minh có thể được coi là thú vị nhất và có sức ảnh hưởng nhất đối với xe ô tô hiện đại.

Phanh đĩa

Phanh đĩa sử dụng một đĩa và má phanh kẹp vào từ hai bên. Lực ép được tạo ra nhẹ nhàng và cân đối hơn, giúp phanh dễ dàng được áp dụng trơn tru hơn. Chúng cũng tồn tại lâu hơn, đặc biệt là khi sử dụng ở cường độ cao, phục hồi nhanh hơn sau khi bị ướt, và không dễ bị quá nhiệt. Bộ phanh đĩa đầu tiên đã xuất hiện ở Anh Quốc từ hồi năm 1890 nhưng không thực tế vì Frederick William Lanchester đã sử dụng những đĩa đồng. Sau đó, chúng được phát triển trên xe máy nhưng rồi được sử dụng lâu dài trên tàu hỏa vào những năm 1930.

Trên ô tô, chúng đã là một phát minh mới lạ trong một thời gian. Chrysler đã có một đĩa phanh không gồm kẹp phanh trên một số mẫu xe vào năm 1950, nhưng phải trong lĩnh vực đua xe thì phanh đĩa mới có tác động thực sự đầu tiên. Jaguar đã sử dụng phanh đĩa Dunlop tại 24 Giờ Le Mans năm 1953. C-Type là chiếc xe đầu tiên đạt tốc độ trung bình trên 160 km/h và đáng tin cậy khi phanh trong khi những chiếc xe khác thì không. Chiếc xe phổ thông đầu tiên sử dụng công nghệ này là Citroen DS nguyên bản.

Bố cục hệ dẫn động FF – Động cơ phía trước, dẫn động cầu trước

Citroen, Saab, và DKW đều nhận ra rằng hệ dẫn động cầu trước là một cấu hình hữu ích. DKW của Đức lần đầu tiên sử dụng bố cục này vào năm 1931, nhưng Alexander Arnold Constantine Issigonis mới chính là người đã thay đổi thế giới ô tô khi ông thiết kế nên mẫu Austin Mini. Ông đã phát hiện ra rằng nếu động cơ có thể được lắp theo chiều ngang, theo chiều ngang của khoang động cơ thay vì từ trước ra sau, thì đó sẽ là một sự sắp xếp nhỏ gọn hơn nhiều. Điều đó có nghĩa là cabin của một chiếc xe nhỏ có thể dài hơn mà không làm thay đổi diện tích kích thước tổng thể.

Đó là một thiết kế đã thay đổi thế giới ô tô và vẫn được sử dụng cho đến ngày nay trong mọi thứ, từ những chiếc xe cỡ nhỏ đến những chiếc SUV cỡ lớn, với một loạt các cấu hình động cơ đã được sử dụng qua nhiều thập kỷ. Trong số nhiều lợi ích, xe cấu hình FF có khả năng bám đường tuyết ở phần đầu xe tốt nhờ trọng lượng của động cơ đè lên các bánh dẫn động, và vì không có trục dẫn động phía sau, khung vỏ hộp số không gây cản trở không gian sàn phía sau.

Bộ tăng áp

Công nghệ nạp cưỡng bức đã có từ thời Gottlieb Daimler vào năm 1855, nhưng một kỹ sư người Thụy Sĩ đã tạo ra bộ tăng áp đầu tiên có tính khả thi về mặt thương mại. Bằng cách ép nạp thêm không khí vào động cơ máy bay, nó làm tăng hiệu quả của quá trình không khí trộn với nhiên liệu ở độ cao lớn. Công nghệ này sau đó được áp dụng cho tàu thủy và rồi đến lượt xe tải chạy bằng động cơ diesel. Trong những năm 1950, các công ty Mỹ đã mở đường cho động cơ tăng áp sản xuất đầu tiên với Corvair Monza và Oldsmobile Jetfire, cho dù chỉ tồn tại trong thời gian ngắn. Vấn đề chính lúc này là độ trễ tăng áp.

BMW 2002 Turbo là mẫu xe tăng áp phổ biến đầu tiên, nhưng nó cũng có vấn đề về độ tin cậy. Sau đó, Porsche đã sử dụng công nghệ này để tạo ra Porsche 911 Turbo, mẫu xe đi đường phố nhanh nhất có thể mua vào năm 1974. Tiếp theo, Maserati quyết định rằng nếu một bộ tăng áp là tốt, thì hai bộ thậm chí còn tốt hơn và đã cung cấp cho chúng ta động cơ tăng áp kép vào năm 1981. Bước cải tiến đó được cho là để giảm độ trễ, nhưng Porsche đã đi xa hơn và sử dụng các bộ tăng áp tuần tự trong mẫu 959. Giờ đây, người mua xe có những bộ tăng áp kép vô cùng tinh vi, làm cho độ trễ gần như không còn, và chúng được sử dụng cho cả mặt hiệu suất cao và tiết kiệm nhiên liệu.

Định vị GPS

Thời xửa thời xưa, các tài xế đã phải sử dụng cách hỏi chỉ đường hoặc bản đồ giấy để điều hướng trong xe. Tất cả đã thay đổi khi Mazda sử dụng Hệ thống Định vị Toàn cầu (GPS) của quân đội Mỹ trên mẫu Eunos Cosmo chỉ dành cho Nhật Bản vào năm 1990. Trước đó, các nhà sản xuất xe đã đưa ra những cách mới lạ để sử dụng bản đồ thật. Tiền thân trực tiếp của định vị GPS là hệ thống định vị CD-ROM của Toyota với khả năng lưu trữ bản đồ trong bộ nhớ của nó và hiển thị chúng trên một màn hình màu.

Các hệ thống định vị hậu mãi đã trở thành một ngành công nghiệp lớn phục vụ những người không đủ khả năng mua các tùy chọn chính hãng hoặc chuyển từ ô tô này sang ô tô khác. Giờ đây, hầu hết mọi người đều có hệ thống GPS trên điện thoại trong túi của họ, và chuyện này đã dẫn đến việc các nhà sản xuất xe hỗ trợ chức năng đó trong hệ thống thông tin giải trí với Android Auto và Apple CarPlay, trong khi tiếp tục cung cấp các tùy chọn cho những dịch vụ định vị tích hợp sẵn. Mặc dù công nghệ này vẫn có một số vấn đề, nhưng nhìn chung là ít người phải chịu cảnh đi lạc nữa.

Dây an toàn

Chúng ta phải quay trở lại giữa thế kỷ 19 để tìm ra chiếc dây an toàn đầu tiên. Nó đã được phát minh bởi một kỹ sư người Anh có tên George Cayley dành cho chiếc tàu lượn của ông, nhưng phải đến năm 1946, một bác sĩ người California mới nảy ra ý tưởng về dây an toàn có thể thu vào. Nhà sản xuất ô tô hiện đã không còn tồn tại Nash đã đưa chúng vào xe của họ trong năm 1949, nhưng đa số khách hàng thời đó đã yêu cầu các đại lý loại bỏ chúng, và Nash tuyên bố rằng họ đã thất bại trong việc bán hàng. Về sau, Ford đã cung cấp chúng dưới dạng một tùy chọn vào năm 1955, nhưng chỉ có 2% người mua chọn lắp đặt chúng.

Dây an toàn 3 điểm đầu tiên, kiểu chữ Y không thể thu vào, đã được thiết kế bởi Roger W. Griswold và Hugh DeHaven vào năm 1955. Tuy nhiên, Saab mới là nhà sản xuất xe đã thành công trong việc biến dây an toàn thành một tính năng tiêu chuẩn phổ biến với sự ra đời của GT 750 trong năm 1958. Sau đó, nhà phát minh người Thụy Điển Nils Bohlin đã phát triển dây an toàn 3 điểm hiện đại, có thể thu vào cho Volvo như chúng ta biết ngày nay. Thiết kế đã mang tính cách mạng thật sự và Volvo cam kết với tính an toàn đến mức chia sẻ nó miễn phí trong ngành. Tiểu bang Victoria, nước Úc, là nơi đã đưa ra luật đầu tiên yêu cầu người ngồi trong xe thắt dây an toàn vào năm 1970.

Khí động học

Kể từ thuở sơ khai của ô tô, các kỹ sư đã hiểu rằng lực cản lớn nhất đối với xe là không khí. Những tay đua tốc độ trên đất liền vào những năm 1800 đã chế tạo ra những chiếc xe trông giống như bị ảnh hưởng bởi thuyền đi biển, và vào năm 1914, Alfa Romeo đã thiết kế chiếc xe thân vỏ tinh giản đầu tiên, nhưng trọng lượng bổ sung của thân vỏ đã không cải thiện được tốc độ của xe cơ bản. Chiếc xe Rumpler "Tropfenwagen" (xe hình giọt nước) của Đức từ năm 1921 đã thành công hơn, và hệ số lực cản (Cd) 0,28 của nó vẫn còn ấn tượng cho tới ngày nay. Thiết kế "tinh giản" đã trở thành xu hướng chủ đạo, như được thấy trong các mẫu xe như Chrysler Airflow từ năm 1934.

Mãi cho đến cuối những năm 1950 thì người ta mới có mối quan tâm mới đối với khí động học, và điều đó đã diễn ra trong thế giới đua xe. Những chiếc xe trơn trượt không chỉ chạy nhanh hơn, mà nhà nghiên cứu người Anh G.E. Lind-Walker còn bắt đầu một cuộc cách mạng trong lĩnh vực đua xe bằng cách chứng minh vai trò của lực ép xuống trong việc tăng tốc, phanh, và vào cua. Sau này, các dạng cánh gió  đã bắt đầu xuất hiện trên xe đi đường phó, và mối quan hệ giữa xe đua và xe đi đường phố về khí động học và phong cách thiết kế cũng được bắt đầu.

Mở khóa không cần chìa

Hồi năm 1980, Ford đã giới thiệu một hệ thống không cần chìa khóa, sử dụng mã số được nhập vào bàn phím 5 nút gắn trên cửa tài xế để mở khóa. Tuy nhiên, thương hiệu xe Pháp Renault mới là người giới thiệu hệ thống không cần chìa khóa từ xa đầu tiên vào năm 1982 với mẫu Fuego. Sau đó, General Motors đã đưa nó đến với công chúng vào đầu những năm 1990.

Giờ đây, chúng ta thậm chí không cần lấy chìa khóa thông minh ra khỏi túi để mở cửa nhiều mẫu xe hiện đại. Thay vào đó, một thiết bị nhận phát tín hiệu có thể cảm nhận khi chìa khóa ở gần và tự động mở khóa, rồi sau đó có thể tự khóa xe lại khi bộ phát sóng của chìa khóa rời khỏi phạm vi nhận biết. Mặc dù đó có vẻ như là một phát minh gần đây, nhưng "hệ thống ra vào thụ động" đầu tiên đã có trên Chevrolet Corvette 1993. Bước tiến hóa tiếp theo của công nghệ này dường như sẽ là “điện thoại kiêm chìa khóa”.

Hộp số ly hợp kép

Hộp số tự động đầu tiên được gọi nôm na là "hộp số xe ngựa không có ngựa" và xuất hiện vào năm 1904, nhưng General Motors đã giới thiệu hộp số tự động sản xuất hàng loạt đầu tiên trong năm 1939. Trong khi hộp số tự động giúp người lái dễ dàng diều khiển hơn, chúng không có tốc độ chuyển số nhanh chóng. Vì vậy, bạn muốn có hộp số ly hợp kép (DCT) với một ly hợp xử lý các bánh răng số chẵn trong khi phần ly hợp kia xử lý các số còn lại.

Ý tưởng về hộp số DCT bắt nguồn từ một kỹ sư quân sự người Pháp trước Thế Chiến II, nhưng ông ấy chưa bao giờ có cơ hội biến khái niệm này thành hiện thực. Mẫu xe ô tô sản xuất đầu tiên có DCT là Hillman Minx của Anh Quốc vào năm 1961, mặc dù mẫu xe này thiên về bán tự động hơn là tự động hoàn toàn. Lĩnh vực đua xe đã dần áp dụng rộng rãi DCT khi Porsche bắt đầu sử dụng công nghệ này trên chiếc 962 C của mình vào năm 1985. Phải đến năm 2003, chiếc xe đi đường phố hiện đại đầu tiên có DCT mới xuất hiện.

Bộ kiểm soát cân bằng điện tử

Bộ kiểm soát cân bằng điện tử (ESC) có thể đã cứu nhiều mạng người hơn bất kỳ phát minh công nghệ ô tô nào. Mọi chiếc xe mới ở Mỹ đều được luật pháp quy định phải có hệ thống ESC. Tiền đề cơ bản của ÉC là một máy tính cảm nhận xe bị understeer (bánh trước trượt) hoặc oversteer (bánh sau trượt), và sẽ tự động áp dụng phanh hoặc chân ga để khắc phục sự cố và cho phép người lái giữ quyền kiểm soát xe.

Toyota Crown 1983 là mẫu xe đầu tiên có hệ thống "Kiểm soát Chống trượt", 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 sản phẩm của hãng trong năm 1992. Mercedes cũng đã hợp tác với Bosch để đưa hệ thống ESC của mình vào sản xuất trong năm 1995 trên mẫu S-Class Coupe cùng lúc với “Hệ thống Kiểm soát Độ cân bằng Xe” xuất hiện trên Toyota Crown Majesta.