Lịch sử phát triển xe đạp

Laufmaschine còn được gọi với là Draisine (tiếng Anh) hay draisienne (tiếng Pháp) hoặc Hobby Horse (ngựa gỗ) vì nó được chế tạo gần như hoàn toàn từ gỗ. Chiếc xe nặng 22 kg với cấu tạo gồm 2 bánh xe bằng gỗ được bọc sắt có kích thước bằng nhau và được lắp thẳng hàng trên một chiếc khung gỗ. Bánh trước có thể lái được và bánh sau được trang bị một chiếc phanh. Chiếc xe được vận hành bằng cách người điều khiển sẽ đẩy chân xuống đất ra phía sau và nó sẽ tiến về phía trước.

Ông được cấp bằng sáng chế thương mại cho phát minh này vào năm 1818. Hàng nghìn chiếc đã được sản xuất chủ yếu tại thị trường Tây Âu và Bắc Mỹ nhưng vẫn còn một khuyết điểm là rất khó để có thể giữ thăng bằng khi điều khiển. Phát minh của Drais nhanh chóng bị người sử dụng từ chối do số lượng các vụ tai nạn ngày càng nhiều khiến chính quyền một số thành phố phải cấm sử dụng loại phương tiện này.

Những năm 1860: Bàn đạp xuất hiện và chiếc xe Boneshaker hay Velocipede



Sự phát triển tiếp theo của xe đạp là chiếc xe tương tự như Laufmaschine của Drais nhưng được trang bị thêm trục khuỷu và bàn đạp lắp trực tiếp vào trục bánh xe trước. Mô hình này được Pierre Michaux - một nhà phát minh người Pháp, giới thiệu vào những năm 1865 với tên gọi là Fast-Foot và gây nên một cơn sốt thời trang khi mọi người đua nhau sở hữu. Thời bấy giờ, người ta còn đặt cho nó một tên gọi khác là xe lắc xương (Boneshaker). Tên gọi hài hước Boneshaker bắt nguồn từ việc bánh xe được làm bằng gỗ trong khi viền bánh xe được chế tạo từ kim loại. Sự kết hợp này khiến việc chạy xe trên những con đường gồ ghề trở nên cực kỳ khó chịu, dằng xóc giống như vừa đi vừa "lắc xương". Cũng chính vì lí do nêu trên mà Boneshaker trong giai đoạn này vẫn chưa được phổ biến rộng rãi.

Những năm 1870: Xe đạp bánh cao (The High Wheel Bicycle)

Sự phát triển của trình độ luyện kim thời bấy giờ cho phép tạo ra những chi tiết kim loại nhỏ, mảnh nhưng đủ chắc chắn để chịu được trọng lượng cơ thể người. Năm 1870, chiếc xe đạp được chế tạo hoàn toàn bằng kim loại đầu tiên được phát minh bởi hai nhà sản xuất xe đạp là James Starley và William Hillman. Chiếc xe này được đặt tên là "Ariel" với bánh trước lớn và bánh nhỏ phía sau.


Với một khung xe có trọng lượng nhẹ, Ariel có thể di chuyển với vận tốc 24 km/h, một vận tốc kỷ lục của xe đạp vào thời đó. Tương tự Boneshaker, bàn đạp vẫn được lắp trực tiếp vào trục bánh trước và chưa có cơ cấu líp. Lốp xe được chế tạo từ cao su cứng và đặc ruột cộng với các nan hoa dài, mảnh cho phép chiếc xe chuyển động mượt mà hơn rất nhiều so với các mẫu xe trước đây.

Xuất phát từ nhu cầu một mẫu thiết kế xe đạp dành cho phụ nữ, năm 1876, James Starley tiếp tục phát minh mẫu xe đạp 3 bánh mang tên Salvo. Đây là chiếc xe đạp đầu tiên được trang bị dây xích nối bánh răng kép trên bánh xe với nhau, thiết kế này cho phép bánh xe quay được 2 vòng khi người điều khiển đạp 1 vòng. Cả 2 bánh xe đều được trang bị các nan hoa bằng kim loại. Thời gian sau đó, mẫu xe này trở nên rất phổ biến do có giá thành rẻ, dễ điều khiển và vận hành một cách an toàn.


Năm 1878, 2 nhà sản xuất xe đạp đến từ nước Anh là Otto và Wallace phát minh nên mẫu xe đạp 2 bánh mang tên Kangaroo. Đây là chiếc xe đạp được phổ biến rộng rãi đầu tiên được trang bị hệ thống sên - dĩa đầy đủ nhất. Kangaroo có bánh trước to hơn bánh sau rất nhiều cho phép nó có thể di chuyển nhanh hơn. Các nhà nhà sản xuất nhận thấy rằng nếu bánh xe càng lớn thì một vòng đạp của người điều khiển sẽ đưa chiếc xe đi được quãng đường dài hơn. Chính vì lí do đó mà các nhà sản xuất đua nhau làm nên những chiếc xe với bánh trước ngày càng to hơn. Người mua sẽ phải lựa chọn một chiếc xe với độ lớn của bánh trước phù hợp với chiều dài chân của mình để đảm bảo họ có thể sử dụng được. Đây cũng là lần đầu tiên người ta dùng từ Bicyle (xe đạp) để chỉ phương tiện di chuyển 2 bánh bằng, dùng sức người "đạp và chạy".


Khuyết điểm lớn nhất của các mẫu xe đạp trong thời kỳ này là do chỗ ngồi của người lái quá cao nên trọng tâm trên xe không được phân bố đều. Nếu bánh trước vấp phải một hòn đá hoặc đang di chuyển xuống một con dốc, toàn bộ chiếc xe sẽ bổ nhào về phía trước trong khi chân của người lái bị mắc kẹt vào bàn đạp cộng với việc vị trí điều khiển khá cao nên rất dễ xảy ra những chấn thương nguy hiểm, đặc biệt là chấn thương đầu.
Năm 1879, Bayliss Thomas phát minh xe đạp "The Bayliss Thomas" với khung xe chế tạo bằng những ống thép rỗng ruột và được trang bị phuộc trước. Cùng thời gian đó, nhà phát minh người Anh là Harry John Lawson chế tạo mẫu xe đạp đầu tiên có sử dụng dây sên. Dây sên được nối giữa dĩa ở trục bánh sau với bàn đạp của người điều khiển. Mẫu xe này được gọi là xe đạp an toàn. Đây là tiền thân của chiếc xe đạp ngày nay.


Năm 1874, Đến năm 1878, những chiếc xe đạp đầu tiên được sản xuất công nghiệp với số lượng lớn tại Mỹ bởi công ty Pope thuộc sở hữu của Albert Augustus Pope.

Những năm 1880 - 1899: giai đoạn hoàng kim

Năm 1880, nhà phát minh người Anh là E.C.F. Otto chế tạo mẫu xe đạp "dicycle" với hai bánh xe có kích thước bằng nhau được đặt song song cạnh nhau. Người điều khiển ngồi ở giữa 2 bánh xe và vận hành xe bằng bàn đạp ở hai bên. Khi muốn điều khiển xe rẽ trái hay phải, người điều khiển dừng đạp ở bên tương ứng với hướng muốn rẽ. Mẫu xe này không được sản xuất đại trà do việc điều khiển khá phức tạp và gặp nhiều khó khăn.


Năm 1885, John Kemp Starley, cháu của nhà phát minh James Starley, đã chế tạo ra mẫu xe đạp an toàn với 2 bánh xe có kích thước bằng nhau được lắp thẳng hàng trên một khung kim loại rỗng. Xe được trang bị đầy đủ các bộ phận như phanh, hệ thống dây sên - dĩa. Đây chính là nguyên mẫu của chiếc xe đạp hiên đại. Khoảng 2 đến 3 năm sau đó, mẫu xe này được đưa vào sản xuất hàng loạt và phổ biến một cách rộng rãi.


Năm 1888, nhà phát minh người Scotland, John Dunlop phát minh ra lốp xe khí nén áp dụng cho xe đạp. Chiếc lốp này cho phép xe đạp vận hành êm ái và nhẹ nhàng hơn trên những con đường gồ ghề, khắc phục được những nhược điểm của lốp xe đặc ruột. Sau đó, người ta cũng tìm thấy được mô hình thiết kế khung xe gọi là kiểu "kim cương" với khả năng chịu lực tốt hơn. Thiết kế lốp xe khí nén và khung xe kiểu "kim cương" đơn giản làm xe đạp có trọng lượng nhẹ giúp vận hành trơn tru, hiệu quả hơn. Đồng thời, các cải tiến nói trên cũng tạo điều kiện cho việc bảo trì, sữa chữa trở nên thuận lợi hơn.


Với các khía cạnh quan trọng là dễ điều khiển, an toàn, thoải mái và di chuyển nhanh chóng, xe đạp trở thành phương tiện giao thông phổ biến đối với tầng lớp trung và thượng lưu tại châu Âu và Bắc Mỹ trong nửa cuối những năm 1890. Mẫu xe đạp có lốp cao su, kích thước 2 bánh bằng nhau được lắp trên khung với "thiết kế kim cương" chính là mẫu xe đạp đầu tiên mà cả nam và nữ đều có thể sử dụng một cách thuận lợi. Giai đoạn này là thời kỳ phát triển hoàng kim trong lịch sử phát triển xe đạp với hàng loạt những cải tiến góp phần hoàn thiện mô hình xe đạp hiện đại ngày nay.

Từ thế kỷ 20 đến nay…

Xe đạp ngày càng trở thành một phương tiện di chuyển quan trọng ở châu Âu trong nửa đầu thế kỷ 20, nhưng nhu cầu sử dụng xe đạp lại giảm đi đáng kể tại Mỹ từ năm 1900 đến năm 1910 do sự ra đời của xe hơi. Đến những năm 1920, xe đạp dần biến thành một món đồ chơi trẻ em và vào năm 1940, hầu hết xe đạp tại Mỹ đều được sản xuất dành cho trẻ em. Tuy nhiên, tại châu Âu, xe đạp vẫn được sử dụng hết sức rộng rãi.

Trong suốt nửa đầu thế kỷ 20, xe đạp luôn được tiếp tục phát triển cho phù hợp với nhu cầu đa dạng của người tiêu dùng. Hệ thống líp xe nhiều dĩa cỏ thể chuyển đổi qua lại khi đang chạy được phát triển tại Pháp từ năm 1900 đến 1910 và dần được hoàn thiện theo thời gian. Năm 1930, Tổ chức đua xe đạp châu Âu đã cho phép các tay đua sử dụng hệ thống này. Trước đó, nếu muốn thay đổi dĩa xe trong cuộc đua, tay đua phải dừng lại, tháo bánh xe ra để thay đổi chiếc dĩa mong muốn và lắp lại. Điều này cực kỳ mất thời gian. Hệ thống này giúp các tay đua tiết kiệm được rất nhiều thời gian khi muốn thay đổi tốc độ của chiếc xe.


Khoảng giữa thế kỷ 20, nhiều thiết bị khác trên xe đạp được tiếp tục chế tạo và hoàn thiện như hệ thống phanh tay, vòng đạp nhẹ hơn, hệ thống đèn chiếu sáng chạy bằng dinamo gắn trên bánh xe, lốp xe cũng được thiết kế hẹp hơn giúp giảm ma sát cho phép xe đạp di chuyển trơn tru và nhẹ nhàng hơn. Những chiếc xe đạp này trở nên rất phổ biến tại châu Âu đặc biệt là tại Anh vào những năm 1950 và luôn được cải tiến trong suốt những thập niên còn lại của thế kỷ 20. Xe đạp dần trở thành là một sở thích phổ biến của nhiều người.

Kể từ đầu thế kỷ 21, xe đạp bắt đầu được cải tiến mạnh mẽ với sự phát triển của công nghệ. Trong thiết kế, khung xe được chế tạo bằng các vật liệu khác nhau để giảm trọng lượng nhưng vẫn đảm bảo độ bền cũng như các yêu cầu về khí động họ. Sự cân bằng của xe đạp được tính toán và mô phỏng bởi các phần mềm máy tính cho phép chế tạo những chiếc xe đạp an toàn với người điều khiển hơn. Các công nghệ mới được áp dụng như chế tạo các chi tiết bằng sợi cacbon hay hệ thống tự chuyển đổi líp bằng điện tử khiến chiếc xe đạp ngày càng hiện đại hơn. Cho đến thời điểm hiện tại, xe đạp vẫn luôn được cải tiến song song với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật để đáp ứng các yêu cầu ngày càng khắt khe hơn của người dùng.