4.2.1 初级发展期的汽车技市

更新于 2026年10月13日 版权声明
4.2.1 初级发展期的汽车技市

从18世纪后半叶欧洲人研制用动力机械驱动的道路车辆算起,到1934年汽车标准技术形态的确立,亦即经典汽车的技术雏形形成为止,这一时期是汽车从“无马马车”向经典形态演变的初级发展期(或称“前现代期”“发散发展期”)。汽车技术在这一时期由混沌走向成熟,由发散收敛于经典。这是一个无所谓主流,无所谓另类,没有范式,百花争艳的探索时期,也是汽车型式杂驳无序的时期。许多身处这一时期的发明者、工程师都基于自己对汽车的理解来开发技术,无论理性的构思还是愚笨的尝试都在这个新舞台上展示与对决,这是一个比较、筛选、认同的过程,汽车技术的基本规则和典范在这一时期后期逐渐形成。

尽管汽车的每一种部件的功能、结构、材质、工艺,一切包含在汽车中的技术成分都在这一时期发生着由混沌到经典的一波又一波的剧烈变革:由木质车架变为钢管(戴姆勒、奔驰),钢管车架再变为U型钢梁(戴姆勒);由舵杆操纵前轴整体转向变为方向盘操纵转向节—梯形机构转向;由无有效的制动器到抱闸制动器再变为鼓式制动器;由木质辐条车轮变为钢丝辐条车轮—橡皮轮胎再变为辐板车轮—充气轮胎;从车轴与车架刚性连接到装上有效的减震弹簧;从刚性固定发动机到弹性悬置;从皮带、链条传输动力到万向节传动轴传动;从敞篷车身到钢制流线型车身;等等。虽然如果把卡格诺的蒸汽机汽车和20世纪20年代生产的汽车放在一起,人们会惊异于每一项技术的巨变,但汽车技术在这一时期发生的形形色色的技术变革中,没有比发动机型式的收敛和厢式车身型式的确立更为耀眼,更能代表这一时期的变革主题了。而围绕着这两大主题,发明家和工程师发明了多项相关的“卫星技术”。

作为机动化工具的发明,首要任务就是选择合适的机械动力,汽车的发明者虽然没有为汽车专门研究新的发动机原理,但从发明汽车到臻于成熟,发明新型发动机和改进发动机使之适用于汽车一直是这一时期技术发展的焦点和热点。综观汽车的历史,动力机技术一直在驱动汽车技术的发展。

最原始的汽车只能采用蒸汽机,蒸汽机的小型化和适应变化的工况成为当时改进的焦点。1803年,伦敦出现了蒸汽机出租车,后来出现了蒸汽机公共巴士[4]。尽管用于汽车的蒸汽机在19世纪末期已大有改善,但相对于人类机动性需求来,蒸汽机不具备充分的技术前提——难以轻量化、效率低、动力输出的道路适应性差、不便操作、燃料的能量密度低。可燃气(由煤干燥蒸馏或用其他可燃物生成的可燃气体)出现之后,点燃式燃气发动机开始用于汽车。燃气机的体积虽然比蒸汽机小,但仍要占据车上不小的空间,还需要携带气罐,仍然不是发明者们苦苦寻觅的理想动力,而奥托和朗根制成的四冲程燃气发动机为结束100多年的找寻奠定了基础。

戴姆勒和奔驰在制造他们的汽车之前,首先克服了燃气机的弱点——造出紧凑的汽油发动机,大大减轻了发动机的重量。以戴姆勒和迈巴赫制造的发动机为例,据说重量仅50kg,相当于奥托发动机的一个部件,还扔掉了沉重而巨大的燃气发生器和累赘的储气罐。汽车技术迈出这一步的意义不仅实现了革命性的瘦身,而且使燃料得以方便地储存、运输和加注,为汽车的社会化奠定了基础,这是汽车技术里程碑式的进步。在之后相当长的时间里,包括迈巴赫、奔驰、戴姆勒在内的许多发明家都致力于提高发动机的可靠性、升功率,降低比质量(kg/kW)等。由于技术路线正确,加之孜孜不倦地改进,20世纪初,汽油机汽车的优势逐渐明显,终于在和蒸汽汽车、燃气汽车、乙醇汽车、电动汽车的比拼中胜出,一度成为一统汽车的霸主。20世纪20年代初,柴油机被用于农业机械,MAN公司于1923年制成用直喷柴油机作动力的载货汽车。(https://www.daowen.com)

作为脱胎于马车的产物,初期的汽车继承了许多马车乃至自行车的结构,车身则延续了马车,有的两排座汽车曾采用了前排与后排背靠背的布置,这是厢式马车驾驭人与乘员位置布置的遗风。汽车发明者把精力集中在对动力机的发明和改进上,还无暇顾及乘坐舒适甚至行驶安全。初期的汽车简陋粗糙,缺损许多现在看来必需的功能。早期的内燃机汽车把发动机布置在车身下,因而车身比现代汽车高出很多,这是由于那时还没有发明汽车传动轴,发动机布置在后轴附近有利于用皮带或链条传输动力。最初的汽车没有车灯,大约在1891年,汽车前方的左、右各装置了一盏煤油灯,这是前照灯的雏形。1898年,美国的哥伦比亚(Columbin)电动车首先将电照明的前照灯作为选用装置。汽车曾经用摇铃或手捏气囊喇叭警示行人,这是汽车喇叭的先驱。直到20世纪30年代出产的汽车还在使用由驾驶人扳转红箭头指示灯来指示转弯的方向。20世纪之前的车身几乎都采用敞篷式,其后才顾及遮风避雨,有的汽车沿袭了人力车的折叠帆布篷,有的沿袭了厢式马车车身。1891年,法国P&L公司采用了前置发动机后轮驱动的布置型式,并且给发动机罩上了金属罩。由于这种布置型式轴荷分配合理,有利于安全和发动机散热,被认为创立了一种标准的布置型式[5]。带有简陋顶棚的载货车也出现在这一时期。汽车虽然与马车渐行渐远,但进入20世纪后车身仍沿袭马车的传统而窘于简陋,驾车的男女需要用兜帽(hood)和纱巾罩住脸面。在冬季,驾车人身着厚重的外衣,女士还要用灌热水的脚套。当时汽车之简陋除了认识的幼稚、缺少新技术外,已有而可用的装置也因不能适应汽车的严苛工况和未能小型化而难以用到汽车上。原始形态的汽车的基本性能不仅幼稚,可靠性、安全性也极不稳定,路上时常可见抛锚的汽车。

汽车行销之后,用户对于全天候汽车和安全性的需求把改进车身的课题提上了日程。汽车不仅需要为乘员遮风挡雨,还需要提供一个能保护乘员、封闭的私密空间,有人认识到,木制骨架的车身太脆弱了,应该用铁皮替代,于是开始研制承载能力强的封闭车身,对车身技术的研究也从那时开始。

图示

图4-1 1928年美国轿车标准技术形态[6]

20世纪20年代,规模生产已在美国形成风气,大规模采购使美国较早出现了“标准汽车”的概念,美国人至今称用离合器换挡的汽车为standard car。图4-1所示被称为“1928年美国汽车标准”的轿车技术形态,即用户和汽车制造厂一致认同的结构型式。“1928年美国汽车标准”代表了当时的汽车技术形态,可见当时的汽车已经接近于现代汽车的经典结构:水冷发动机,发动机前置后驱动,车身的高度被降低;冷却系置于发动机前,带有排气消声器;车轮转向,方向盘操纵,杆系传动;采用踏板操控离合器、行车制动、油门;鼓式制动器(盘式制动器1902年获专利,因多方受制尚未得应用);压形车架;板簧悬架;厢式整体车身,带有挡泥板,但车身造型尚未流线化;装有备胎;前大灯等基本的电器部件已在汽车上普遍采用;美国汽车在20世纪20年代中期普遍装上了保险杠,欧洲则稍晚,差不多到了1930年之后,汽车才装置保险杠。这一里程碑式的技术形态标志着底盘技术形态走到了收敛和经典汽车形态的形成,车身造型的经典形态直到1934年流线型的克莱斯勒Airflow问世才确立。

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