ABS: Vị cứu tinh thầm lặng của những cú đạp phanh hoảng loạn

Việc ra mắt hệ thống phanh chống bó cứng đa kênh cho cả bốn bánh đã thay đổi cách lái xe mãi mãi. Không chỉ là cải tiến đầu tiên có khả năng giúp người lái tránh được tai nạn, nó còn mở ra cánh cửa cho những công nghệ hiện đại trên xe hơi ngày nay.

Ý tưởng cũ, nhưng công nghệ mới

Tuy nhiên, ý tưởng về ABS không hề mới vào thời điểm Bosch và Daimler đưa nó lên mẫu S-Class W116 vào cuối thập niên 1970. Thực tế, trước Thế chiến II, các kỹ sư Pháp và Đức (bao gồm cả Robert Bosch) đã thử nghiệm nhiều hệ thống chống trượt cho ngành đường sắt và hàng không.

Đến thập niên 1950, hãng tiên phong về phanh đĩa Dunlop phát triển một hệ thống có thể cải thiện hiệu quả phanh của máy bay Không quân Hoàng gia Anh lên tới 30%. Hệ thống phanh chống bó cứng Maxaret cũng được lắp trên các mẫu xe máy thử nghiệm, và đến những năm 1960, công ty Ferguson Research sử dụng nó trên chiếc Formula One dẫn động bốn bánh đầu tiên trên thế giới.

Khi người Đức quyết tâm biến ABS thành công nghệ quốc dân

Vào thời điểm hệ thống chống bó cứng điều khiển điện tử tiên tiến được phát triển cho máy bay Concorde, dường như như người Anh đã đạt đến đỉnh cao của công nghệ này. Tuy nhiên, trong khi chi phí không phải là vấn đề đối với chiếc máy bay có tốc độ Mach 2.04, thì nhiệm vụ biến ABS thành một hệ thống rẻ và đủ tin cậy cho sản xuất ô tô đại trà lại thuộc về người Đức.

Sự khởi đầu diễn ra từ năm 1953, khi Hans Scherenberg, lúc đó là trưởng bộ phận thiết kế của Mercedes-Benz, nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho một hệ thống nhằm ngăn bánh xe bị khóa khi phanh gấp. Thách thức nằm ở chỗ, so với ngành hàng không và đường sắt, ô tô cần nhiều cảm biến hơn và khả năng xử lý tín hiệu nhanh hơn. Chúng phải có khả năng ghi nhận chính xác sự giảm tốc và tăng tốc của bánh xe, ngay cả khi đang vào cua, chạy trên bề mặt gồ ghề hoặc trong điều kiện rất bẩn.

Năm 1963, Daimler-Benz bắt đầu phát triển hệ thống điều khiển phanh điện – thủy lực đầu tiên. Đến 1966, công ty hợp tác với Teldix (hãng thiết bị điện tử được Bosch mua lại sau này). Kết quả là vào năm 1970, Hans Scherenberg giới thiệu hệ thống “Mercedes-Benz/Teldix Anti-Bloc System” trước truyền thông tại đường thử ở Untertürkheim.

Cuộc chạy đua ABS toàn cầu

Trong khi đó, các kỹ sư bên ngoài nước Đức cũng không hề đứng yên. Chrysler hợp tác với Bendix Corporation phát triển hệ thống ABS bốn bánh điều khiển bằng máy tính mang tên “Sure Brake”, trang bị cho mẫu Imperial 1971. Ford đáp trả bằng hệ thống “Sure-Track”, nhưng chỉ áp dụng cho hai bánh sau của các mẫu Lincoln Continental. GM làm điều tương tự vào năm 1972, với hệ thống “Trackmaster” chỉ dành cho bánh sau trên các mẫu Cadillac và Oldsmobile Toronado. Tại Nhật Bản, Denso phát triển hệ thống Electro Anti-lock System cho Nissan President, trong khi Toyota chế tạo hệ thống tương tự cho Toyota Crown 1971.

Tuy nhiên, đội ngũ của Mercedes-Benz còn tiến xa hơn. Họ nhận ra rằng để sản xuất hàng loạt ABS đa kênh cho bốn bánh, cần phải có bộ điều khiển kỹ thuật số. Theo kỹ sư Jürgen Paul, trưởng dự án ABS tại Mercedes-Benz, quyết định sử dụng vi điện tử kỹ thuật số cho hệ thống thế hệ thứ hai chính là bước đột phá trong quá trình phát triển.

Từ năm 1978, tình trạng mất kiểm soát khi quay xe hay bị thiếu lái lao sang làn đường ngược chiều không còn là sự rắc rối nghiêm trọng đối với khách hàng của Mercedes-Benz S-Class. Ở thời điểm đó, Mercedes sử dụng khẩu hiệu “engineered like no other car in the world” để nhấn mạnh sự duy nhất cho dòng sản phẩm của mình, thứ mà không đối thủ nào khác có được.

ABS hoạt động như thế nào?

Khi Mercedes-Benz và Bosch giới thiệu công nghệ đã sẵn sàng sản xuất tại đường thử của Daimler vào tháng 8 năm 1978, họ thông báo: “Hệ thống phanh chống bó cứng sử dụng máy tính để theo dõi sự thay đổi tốc độ quay của từng bánh xe trong quá trình phanh. Nếu tốc độ giảm quá nhanh (ví dụ khi phanh trên mặt đường trơn trượt) và bánh xe có nguy cơ bị khóa, máy tính sẽ tự động giảm áp lực phanh. Bánh xe sau đó tăng tốc trở lại và áp lực phanh lại được tăng lên để tiếp tục hãm bánh. Quá trình này được lặp lại nhiều lần chỉ trong vài giây.”

Có lẽ vào thời điểm đó họ không thể dự đoán rằng bốn thập kỷ sau, mọi chiếc xe mới bán ra, từ Toyota Corolla cho đến McLaren Senna, đều hưởng lợi về khả năng an toàn và phòng tránh tai nạn nhờ sự phát triển của hệ thống phanh chống bó cứng đầu tiên này.

ABS thực tế đã mang lại hình thái cơ bản nhất của kỹ thuật kiểm soát lực kéo cũng như điều hướng bằng phanh. Nói cách khác, ABS có thể "nhấp nhả" phanh để điều chỉnh lực giữa các bánh, và thay vì chỉ dùng vô lăng, hệ thống phanh còn can thiệp để giúp xe vào cua mượt hơn hoặc tránh mất lái. Nó cũng cho phép các nhà sản xuất thiết lập nhiều chế độ lái khác nhau, cho phép mức độ trượt của lốp thay đổi từ gần như không can thiệp đến hỗ trợ hoàn toàn.

Đặc biệt, khi kết hợp với các bộ kit khí động học và phanh carbon cỡ lớn trên những chiếc xe hiệu năng cao ngày nay, ABS thế hệ mới có thể tạo ra quãng đường phanh cực kỳ ngắn, giúp những chiếc xe nặng nề vào cua dễ dàng, đồng thời chuyển hóa lượng mã lực khổng lồ thành khả năng tăng tốc tối đa. Các cảm biến và bộ xử lý của hệ thống phanh chống bó cứng cũng là nền tảng cho mọi hệ thống kiểm soát lực kéo và ổn định thân xe hiện đại, từ những hệ thống ngăn đốt lốp tới công nghệ có thể biến người lái thành anh hùng trên đường đua.

Nguyễn Kường