Lịch sử hình thành hệ thống trợ lực lái trên ô tô

Như các bạn đã biết, những dòng xe hiện nay trên thị trường đa số được trang bị tính năng trợ lực cho tay lái, chiếm đa số là công nghệ Trợ lực tay lái điện tử – Electric Power Assisted Steering (EPAS) bên cạnh các kiểu trợ lực truyền thống khác.

Vậy bạn đã biết rõ về hệ thống trợ lực lái mà mình đang sử dụng hàng ngày hay chưa? Vì sao hệ thống trợ lực lái điện tử lại tốt hơn hệ thống trợ lực dầu? Hãy cùng tìm hiểu lịch sử hình thành, mục đích cũng như cách mà người lái được hỗ trợ khi điều khiển vô-lăng.

Đầu tiên, để biết vì sao trợ lực tay lái ra đời ta cần hiểu được chức năng của hệ thống lái. Hệ thống lái trên ô tô có 5 chức năng cơ bản:

• Điều khiển bánh xe dẫn hướng chính xác.
• Duy trì lực lái phù hợp.
• Truyền được cảm giác từ mặt đường đến người lái.
• Hấp thụ phần lớn lực tác động lên vô-lăng.
• Đảm bảo hoạt động của hệ thống treo.

​1. Vô-lăng; 2. Trụ lái; 3. Trục vít; 4. Cung răng; 5. Đòn quay đứng; 6. Đòn kéo dọc; 7. Cam quay; 8-9-10. Hình thang lái; 11. Trục bánh xe.

Cấu tạo chung của một hệ thống lái ( ứng với hệ thống treo phụ thuộc)

Chức năng thứ hai  – duy trì lực lái phù hợp – chính là lý do mà hệ thống trợ lực tay lái được phát minh. Về mặt cơ khí, khi muốn giảm lực lái các kỹ sư chỉ cần tăng tỷ số truyền, nhưng đổi lại tài xế sẽ phải đánh tay lái nhiều hơn mới có thể điều khiển xe như ý muốn, đôi khi không kịp xử lý tình huống dẫn đến mất an toàn.

Vì vậy cần có một hệ thống trợ lực trung gian giúp đảm bảo đồng thời cả hai yêu cầu: lực tay lái vừa phải và khả năng điều khiển chính xác.

Quá trình phát triển từ lúc sơ khai của hệ thống trợ lực tay lái

Hệ thống trợ lực tay lái đầu tiên được lắp đặt trên ô tô vào năm 1876 bởi một người thợ máy được biết đến với tên Fitts, nhưng có khá ít người biết đến ông ấy. Thế hệ tiếp theo đã được bố trí trên một chiếc xe tải hiệu Colombia tải trọng 5 tấn.

Robert E. Twyford, một cư dân ở thành phố Pittsburgh, bang Pennsylvania Hoa Kì đã đăng kí bằng sáng chế cho cơ cấu trợ lực cơ khí vào tháng 4 năm 1900 (bằng sáng chế số 646.477 U.S) và sử dụng nó trên chiếc xe đầu tiên có hệ thống dẫn động toàn phần.

Thành phố Pittsburgh ngày nay

Kỹ sư Francis W. Davis, bộ phận sản xuất xe tải của hãng Pierce-Arrow đã tìm ra cách chế tạo bộ phận trợ lực trở dễ dàng hơn, và năm 1926 ông đã tạo ra hệ thống trợ lực đầu tiên thực sự hoạt động hiệu quả. Davis chuyển sang làm việc tại General Motors và sáng chế thành công hệ thống trợ lực bằng thủy lực, hay còn gọi là trợ lực dầu, tuy nhiên hãng xe cho rằng nó quá đắt để có thể đưa vào sản xuất thương mại. Sau đó Davis gia nhập Bendix, một nhà sản xuất phụ tùng xe hơi.

Ông Francis W. Davis

Trong Thế chiến thứ hai, quân đội đòi hỏi tay lái dễ dàng điều khiển hơn đối với những phương tiện hạng nặng, vì vậy mà tính năng trợ lực tay lái được trang bị cho xe bọc thép và xe tăng của quân đội Hoa Kì cũng như Anh quốc.

Mẫu xe tăng US Army M4 Sherman trong Thế chiến thứ hai

Chrysler giới thiệu hệ thống trợ lực tay lái đầu tiên dành cho một mẫu xe khách thương mại vào năm 1951 – chiếc Chrysler Imperial, nó được đặt tên “Hydraguide”. Hệ thống của Chrysler dựa trên một vài bằng sáng chế hết hạn của Davis. Cho đến năm 1952, General Motors mới trình làng mẫu Cadillac có hệ thống trợ lực tay lái tạo nên từ những gì mà Davis đã hoàn thành tại công ty từ trước đó gần 20 năm.

Năm 1958, Charles F. Hammond làm việc ở hãng Detroit đã đăng kí một vài bằng sáng chế cho việc cải tiến hệ thống trợ lực lái với Văn phòng sở hữu trí tuệ Canada.