Xe đạp là gì? Tìm hiểu lịch sử phát triển xe đạp hơn 200 năm
Xe đạp là một phương tiện di chuyển và thiết bị tập luyện thể dục phổ biến mà mọi người sử dụng hàng ngày. Từ khi xuất hiện lần đầu cho đến ngày nay, xe đạp đã trải qua một quá trình phát triển dài với nhiều cải tiến đáng kể. Trong bài viết dưới đây, xe đạp Nghĩa Hải sẽ giới thiệu cho bạn khái niệm và lịch sử phát triển của xe đạp trong suốt hơn 200 năm qua.
Xe đạp là gì? Gồm những loại nào?
Xe đạp là gì?
Xe đạp là một phương tiện di chuyển đơn giản được sử dụng bằng cách sử dụng sức người hoặc được trợ giúp bởi một động cơ trợ lực. Xe đạp bao gồm một bánh trước và một bánh sau, được kết nối với nhau thông qua hệ thống khung xe và được giữ cách nhau một khoảng vừa phải.
Cấu trúc của xe đạp rất đơn giản và dễ sử dụng. Xe di chuyển dựa trên nguyên lý sức đạp của người lái áp dụng lên bàn đạp và duy trì sự cân bằng trong quá trình hoạt động nhờ vào định luật bảo toàn Momen quán tính.
Xe đạp gồm những loại nào?
Xe đạp được thiết kế với nhiều mẫu mã và loại khác nhau, mỗi chiếc xe có những đặc điểm riêng để phù hợp với từng loại địa hình và mục đích sử dụng. Thông thường, xe đạp được chia thành hai nhóm chính:
Nhóm xe đạp thông dụng:
- Xe đạp đường phố (City Bike): Đây là các mẫu xe đạp có kiểu dáng tương tự như xe đạp truyền thống và được sử dụng phổ biến trong đô thị. Chúng thích hợp để rèn luyện sức khỏe, đi học hoặc đi làm trên những con đường bằng phẳng và ít gồ ghề.
Xe đạp đường phố City Fascino FM20 20 inch Đỏ
Nhóm xe đạp thể thao:
- Xe đạp đua (Road Bike): Đây là loại xe đạp có phần lốp bánh nhỏ, giúp giảm ma sát với mặt đường. Xe đạp đua cho phép người lái chạy với tốc độ cao trên địa hình bằng phẳng.
Xe đạp thể thao Road Fornix F8 29 inch Đỏ
- Xe đạp đi phượt (Touring Bike): Loại xe này thường có khung sườn dài và chịu được tải trọng lớn. Xe đạp đi phượt được sử dụng để khám phá và đi du lịch trên những con đường bằng phẳng hoặc ít gồ ghề.
Xe đạp đường phố Touring Life R9 27.5 inch Đỏ.
- Xe đạp địa hình (Mountain Bike): Loại xe đạp này có khung sườn to và phần lốp xe được thiết kế với nhiều gai giúp người lái di chuyển an toàn trên địa hình núi dốc hoặc có các chướng ngại vật.
Xe đạp địa hình MTB Forever FM042-1 27.5 inch Đỏ
Tổng quát lại, xe đạp có nhiều loại và mẫu mã khác nhau để phù hợp với từng nhu cầu và điều kiện địa hình khác nhau. Việc lựa chọn một chiếc xe phù hợp sẽ giúp người sử dụng có trải nghiệm di chuyển tốt nhất trên mọi loại địa hình.
Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của xe đạp
Cấu tạo của xe đạp
Kể từ khi được phát minh vào năm 1817, xe đạp đã trải qua sự cải tiến đa dạng trong cấu tạo của mình. Tuy nhiên, chúng vẫn giữ những đặc điểm và cấu thành chung như sau:
Hệ thống truyền lực: gồm một số thành phần quan trọng như bàn đạp, đùi, đĩa, xích và líp. Bàn đạp có cấu trúc bao gồm trục chính, đùi và bàn đạp để chân đạp lên. Trục chính được gắn vào phía dưới của trục yên xe. Đùi và đĩa xe đạp được chế tạo từ thép không gỉ, đảm bảo tính bền bỉ và độ chắc chắn. Xích, còn được gọi là sên, bao gồm nhiều con lăn kết nối với nhau bằng các khóa nối xích xe đạp (masterlink). Phần líp xe bao gồm hai thành phần chính là vành líp và cốt líp.
Hệ thống truyền lực gồm: Bàn đạp, đùi, đĩa, xích và líp.
Hệ thống chuyển động: của xe đạp bao gồm bánh xe trước và sau. Bánh xe bao gồm trục, moay-ơ, nan hoa, vành, săm và lốp. Trục, moay-ơ và nan hoa được làm bằng thép. Vành bánh xe thường được chế tạo từ hợp kim nhôm hoặc thép, với đường kính trung bình khoảng 650mm. Săm và lốp xe được làm từ cao su tổng hợp, giúp xe di chuyển êm ái trên địa hình đồi núi hay gồ ghề.
Cấu tạo hệ thống chuyển động của xe đạp
Hệ thống điều khiển: của xe đạp bao gồm ghi đông và phanh xe. Phần ghi đông được thiết kế nằm ở giữa trục cổ xe, có hai tay cầm giúp người lái giữ thăng bằng và điều khiển xe theo ý muốn sang trái hoặc phải. Hệ thống phanh xe bao gồm tay phanh (1), dây phanh (2) và má phanh (3). Khi người lái muốn dừng xe, họ có thể bóp tay phanh, lúc này má phanh ở hai bên sẽ ấn vào vành bánh xe để giảm tốc độ và dừng xe di chuyển.
Cấu tạo hệ thống điều khiển của xe đạp
Hệ thống chuyên chở: của xe đạp bao gồm yên xe, giỏ đựng hàng và gác ba ga (bộ phận đèo hàng). Yên xe được thiết kế trên khung xe và thường được bọc một lớp nệm để mang lại sự thoải mái cho người lái. Gác ba ga được lắp phía sau yên xe, nằm trên trục bánh sau của xe. Giỏ đựng hàng thường được gắn ở phía trên bánh trước.
Một số mẫu xe đạp như xe đạp đua, xe đạp Fixed Gear và xe đạp leo núi thường không đi kèm giỏ đựng hàng và gác ba ga sẵn có. Người dùng có thể tự trang bị thêm các phụ kiện này nếu muốn sử dụng.
Cấu tạo hệ thống chuyên chở của xe đạp
Nguyên lý hoạt động của xe đạp
Quá trình di chuyển của xe đạp và các thao tác điều khiển được thực hiện như sau:
- Chuyển động: Khi người lái đạp lực lên bàn đạp và đùi xe, bàn đạp sẽ quay tròn và kéo theo trục giữa, đĩa, líp và bánh xe sau. Điều này tạo ra một lực đẩy đưa xe vào chuyển động.
- Đổi hướng chuyển động: Để thay đổi hướng di chuyển, người lái sử dụng tay điều khiển để tác động lên cổ xe và ghi đông. Khi tay người lái xoay trục cổ xe theo một hướng nào đó, bánh xe trước sẽ chuyển động theo hướng tương ứng, thay đổi hướng di chuyển của xe.
- Dừng xe: Khi người lái muốn dừng lại hoặc giảm tốc độ, họ chỉ cần bóp phanh xe đạp. Khi bóp phanh, má phanh ở hai bên sẽ tiếp xúc và ép vào vành xe, tạo ra một lực ma sát giữa má phanh và vành xe. Điều này giúp giảm tốc độ và dừng xe lại an toàn.
Nhờ vào các thao tác này, người lái có thể kiểm soát chuyển động và đổi hướng di chuyển của xe đạp, cũng như dừng lại khi cần thiết. Điều này mang lại sự linh hoạt và tiện ích trong việc sử dụng xe đạp trong nhiều hoàn cảnh khác nhau.
Tìm hiểu lịch sử xe đạp qua hơn 200 năm
Năm 1817 – Khai sinh xe đạp
Vào năm 1817, Baron Karl von Drais, một nam tước người Đức, tạo ra một sáng kiến đột phá trong ngành giao thông với việc phát minh chiếc xe đạp đầu tiên mang tên Draisienne, còn được gọi là xe của Drais. Trong mùa hè năm đó, ông trình diễn mô hình cơ bản của chiếc xe đạp này tại Mannheim và vào năm 1818 tại Paris, chia sẻ ý tưởng độc đáo với mọi người.
Nguyên lý hoạt động của xe Draisienne dựa trên việc người lái ngồi trên một khung gỗ và mở rộng hai chân ra. Người lái sẽ sử dụng chân để đẩy xe đi về phía trước. Để thay đổi hướng di chuyển, người lái điều khiển bánh xe trước bằng tay cầm, làm cho xe rẻ sang trái hoặc phải.
Mẫu xe Draisine gốc được lưu trữ và trưng bày tại bảo tàng xe đạp hai bánh ở Đức
Những năm 1860 – Những bước chuyển biến lớn của xe đạp
Vào năm 1849, một thợ cơ khí tài ba người Đức mang tên Heinrich Fischer đã ghi dấu ấn sâu đậm trong lịch sử xe đạp khi sáng chế ra đùi xe đạp. Trước đó, xe đạp chỉ là một phương tiện di chuyển đơn giản, không có hệ thống truyền lực. Tuy nhiên, với sáng kiến của Fischer, bánh trước được trang bị đùi, mở ra một cơ hội mới để tăng hiệu suất và tốc độ của xe đạp.
Đùi xe đạp được đặt ở bánh trước, dẫn đến việc bánh trước có kích thước lớn hơn bánh sau. Điều này giúp người lái có thể đi được quãng đường dài hơn trong mỗi vòng đạp, tận dụng tối đa sức mạnh của chân. Sáng tạo này đã thúc đẩy sự phát triển của xe đạp, mở ra cánh cửa cho những đột phá công nghệ tiếp theo.
Không lâu sau đó, vào năm 1865, hai anh em Ernest Michaux và Pierre Michaux, những người làm việc trong ngành sản xuất xe đạp, đã đưa ra một cải tiến đáng kể khác cho xe đạp. Họ đã gắn thêm mặt bàn đạp vào xe, tạo điều kiện thuận lợi hơn cho người lái đạp xe. Nhờ sự kết hợp giữa đùi xe đạp và mặt bàn đạp, người lái có thể dễ dàng áp dụng lực đẩy để tạo chuyển động cho xe.
Năm 1868, một nhà máy sản xuất xe đạp ở Anh đã ra mắt mẫu xe đạp đầu tiên mang nhãn hiệu Coventry Model. Đây là bước ngoặt quan trọng trong việc công nghiệp hóa sản xuất xe đạp, khiến cho xe đạp trở nên phổ biến hơn và dễ tiếp cận hơn đối với công chúng.
Xe có bàn đạp xuất hiện Châu Âu vào những năm 1868
Không lâu sau đó, vào năm 1869, một người Pháp tên là Eugène Meyer đã gắn thêm một thành phần quan trọng khác vào xe đạp. Ông đã phát minh và lắp đặt nan hoa cho bánh xe, tạo ra một hệ thống lốp hơn là dùng các bánh xe sắt hoặc gỗ như trước đây. Đây là một bước đột phá quan trọng, giúp tăng độ ma sát và cân bằng của xe, cũng như tạo ra trải nghiệm lái xe êm ái hơn trên các bề mặt khác nhau.
Với sự kết hợp của đùi xe đạp, mặt bàn đạp và nan hoa, xe đạp penny-farthing, hay còn được gọi là xe đạp bằng thép, đã chính thức ra đời và trở nên phổ biến ở Anh vào cuối thế kỷ 19. Với khung thép hình ống, bánh xe lớn phía trước và bánh xe nhỏ phía sau, mẫu xe penny-farthing không chỉ mang lại sự thú vị và hứng thú cho người lái, mà còn tạo ra một biểu tượng của sự tiến bộ công nghiệp và kỹ thuật.
Như vậy, qua các sáng kiến và cải tiến của những nhà phát minh và kỹ sư, xe đạp đã trải qua một quá trình phát triển dài và liên tục. Từ chiếc xe đạp đầu tiên của Baron Karl von Drais cho đến xe đạp penny-farthing, chúng đã mở ra một trang mới trong lịch sử giao thông và thể thao, và trở thành phương tiện di chuyển phổ biến trên toàn thế giới.
Mẫu xe penny – farthing được dùng phổ biến ở nước Anh
Những năm 1870 – Xe đạp bánh cao ra đời
Vào năm 1879, một nhà phát minh Anh tên là Lawson đã ghi dấu sự tiến bộ đáng kể trong công nghệ xe đạp bằng việc sáng chế ra xích xe đạp – một bộ phận quan trọng để truyền động cho bánh xe sau. Sự ra đời của xích xe đạp mở ra một thời kỳ mới trong phát triển xe đạp, đồng thời đem lại những cải tiến đáng kể cho các thành phần khác của chiếc xe, bao gồm khung, đùi, đĩa, tay lái và phuộc xe.
Việc sử dụng xích xe đạp là một bước ngoặt quan trọng, vì nó cho phép lực đẩy từ đùi xe được truyền đến bánh xe sau một cách hiệu quả hơn. Điều này giúp người lái có thể áp dụng lực đẩy mạnh hơn và tăng tốc độ đi xe. Ngoài ra, việc có xích xe đạp cũng đồng nghĩa với việc có thể sử dụng đa dạng hơn các tỷ số truyền động, từ đó tùy chỉnh trải nghiệm lái xe theo ý muốn của người sử dụng.
Cùng với sự ra đời của xích xe đạp, Lawson cũng đã tiến hành những cải tiến đáng kể cho các thành phần khác của xe đạp. Khung xe trở nên vững chắc hơn để chịu được sức ép truyền đạt từ xích, đồng thời cải thiện tính cơ động và ổn định của xe. Đùi xe, đĩa, tay lái và phuộc xe cũng được thiết kế và tối ưu hóa để đáp ứng tốt hơn các yêu cầu của việc sử dụng xích xe đạp.
Hình ảnh xe đạp an toàn được chế tạo bởi Lawson năm 1879
Những năm 1880 và 1890 – Thời hoàng kim của xe đạp
Vào năm 1885, một nhà phát minh tên là J.K. Starley đã thực hiện một đột phá quan trọng trong ngành công nghiệp xe đạp bằng cách chế tạo ra một loại xe đạp với hai bánh có đường kính gần bằng nhau và khung xe được làm bằng ống thép. Điều này mang đến sự ổn định và cân bằng tốt hơn cho xe đạp, tạo điều kiện thuận lợi cho người lái điều khiển và giúp xe di chuyển một cách dễ dàng và êm ái hơn. Mẫu xe đạp này được đặt tên là Rover, và nhanh chóng trở thành một trong những mô hình phổ biến nhất trong ngành công nghiệp xe đạp.
Sau đó, vào năm 1887, một nhà sáng chế người Scotland tên là John Boyd Dunlop đã đưa ra một cải tiến đáng kể cho bánh xe đạp. Ông nhận thấy rằng bánh xe trước thường gặp vấn đề xốc khi di chuyển trên các bề mặt gồ ghề, vì vậy ông đã phát minh ra bánh xe sử dụng ống hơi bằng cao su. Điều này tạo ra một lớp lót mềm mại giữa bánh xe và mặt đường, giảm thiểu các va chạm và rung động và mang đến trải nghiệm lái xe êm ái hơn. Đây là một bước tiến quan trọng trong việc tăng cường sự thoải mái và hiệu suất của xe đạp.
Năm 1890, hai nhà phát minh Roberton từ Anh và Édouard Michelin từ Pháp đã đưa ra một cải tiến tiếp theo cho xe đạp là biến bộ phận bánh xe đạp có thể tháo rời và lắp đặt dễ dàng. Điều này mang lại lợi ích lớn cho việc bảo dưỡng và sửa chữa xe đạp, cho phép người dùng dễ dàng thay thế bánh xe khi cần thiết mà không cần đến sự hỗ trợ từ các nhà sản xuất xe. Bước cải tiến này cũng đồng nghĩa với việc tăng tính linh hoạt và tuỳ chỉnh cho người dùng, giúp họ tùy biến xe đạp theo sở thích và nhu cầu cá nhân.
Mẫu xe đạp Rover do John Kemp Starley phát minh năm 1885
Thế kỷ 20 đến nay – Xe đạp được cải tiến, những dòng xe đạp hiện đại ra đời
Mẫu xe đạp thể thao Road Fornix F8 màu vàng 29 inch
Vào những năm 1920, xe đạp tiếp tục được nâng cấp để giải quyết vấn đề về trọng lượng quá nặng gây khó khăn trong việc di chuyển. Các nhà phát minh đã tiến hành cải tiến bằng cách sử dụng hệ thống ruột rỗng, và sử dụng chất liệu hợp kim bền bỉ hơn để thay thế vật liệu trước đó. Điều này đã giúp người lái dễ dàng điều khiển xe hơn và mang lại sự nhẹ nhàng, linh hoạt hơn cho việc đi lại.
Trong suốt thế kỷ 20, nhiều bộ phận khác trên xe đạp tiếp tục được chế tạo và hoàn thiện. Một ví dụ điển hình là vào năm 1973, các nhà phát minh ở California đã bắt đầu chế tạo các mẫu xe đạp địa hình. Đây là một bước phát triển quan trọng, mở ra khả năng khám phá và chinh phục địa hình khó khăn hơn với xe đạp.
Với sự phát triển của công nghệ, từ đầu thế kỷ 21 trở đi, xe đạp đã trải qua một sự cải tiến mạnh mẽ. Công nghệ đã được áp dụng để tăng cường hiệu suất, sự an toàn và tiện nghi của xe đạp. Đến năm 2021, thị trường xe đạp đã chứng kiến sự ra đời của nhiều dòng xe đạp từ các thương hiệu nổi tiếng, đáp ứng đa dạng nhu cầu và sở thích của người sử dụng. Nhờ sự phát triển không ngừng này, xe đạp đã trở thành một phương tiện giao thông phổ biến và phổ cập trên toàn thế giới.
