【原】自行車車輪發(fā)展簡史

單車基械匠 2023-09-19 發(fā)布于河南

展開全文

大家好，歡迎大家收看新一期的單車基械匠。

從自行車被發(fā)明的那天起，車輪可以說是自行車上變化最小的部分。即使是今天我們非常熟悉的輻條·張力輪，也是早在200多年前就被發(fā)明使用，直至今日?？梢哉f，自行車車輪的今天，是站在無數(shù)發(fā)明家的肩膀上成就的。

【一輛1915年的自行車，已經(jīng)具備今天自行車所有關鍵要素】

早期的自行車先驅(qū)，他們既不是工程師，也不是物理學家，或許這里稱呼他們?yōu)楣そ掣鼮楹线m。通過搞清楚工作原理，并結合實際來把它變的更好，就是他們的樂趣。在自行車的發(fā)展過程中，有成百上千個這樣的故事。但是，即使是他們，也是從輪子幾個世紀的發(fā)展中獲得積累，并進一步改進。

公元前

輪子是一個足以改變歷史的重大發(fā)明，據(jù)歷史學家估計，第一個車輪起源于公元前3500年的美索不達米亞平原。

【輪組中心的方孔說明車軸和車輪是一起旋轉(zhuǎn)的】

公元2000年左右，在 Sintashta-Petrovka文化中發(fā)現(xiàn)了帶有輻條的車輪，木質(zhì)輻條車輪讓車輪可以在保證強度的同時，大大降低重量，增加了實用性和用途范圍。

【木質(zhì)輻條的車輪】

而金屬部件的引入，更是加速了車輪的發(fā)展，因為只有精度足夠高，足夠光滑的金屬軸，才能適應同樣光滑的車輪中。

1800年

時間直接跳到1800年，畢竟咱也不是考古，自行車車輪的真正發(fā)展還得是自行車被發(fā)明以后。1800年GF Bauer發(fā)明了帶有張力的鋼絲輻條車輪，這實際比自行車被發(fā)明出來還要早了50年。不過在自行車歷史上，這一發(fā)明經(jīng)常不被認可。

【現(xiàn)代輻條結構，一側(cè)連接車圈，一切連接花鼓，張力通過輻條和輻條的絲牙獲得】

直到1860年，真正可以踩踏的自行車才被發(fā)明（下圖）。以前的自行車，其實更像今天小孩玩的滑步車，通過坐在車上跑步給自行車提供動力。這種可以踩踏的車重量達到了30公斤，車輪和輻條都是木頭的，而所謂的輪胎也只是木質(zhì)車圈外的一層鐵皮，所以當時這樣的車也被戲稱為“Bone Shakers”（骨頭振動器）。

盡管張力輻條早就發(fā)明，但是直到19世紀，才開始在自行車行業(yè)嶄露頭角。Herlihy（2004）在他的《自行車歷史》一書中提到：巴黎的尤金·邁耶于1869年提交了一個關于可調(diào)輻條系統(tǒng)的專利，并且邁耶自己的自行車就使用了他的鋼條車輪，重量僅為20公斤，很容易就可以比帶有木質(zhì)車輪的自行車輕出10公斤，甚至更多。

【切線編法為剎車和制動提供了力臂，同時更多的具有彈性的輻條，在減重的同時，也提高了舒適性】

今天我們見到的輪組，特別是碟剎輪組，都無不例外的在使用切線編制的輻條，無論是J型頭還是直拉的方式。實際這一發(fā)明早在1874年就已經(jīng)被申請了專利。在英國發(fā)明家詹姆斯·斯塔利的這個發(fā)明中，輻條和花鼓法蘭盤相切，而不是像1850年到1870年之間的那些放射編法。相切的輻條相互交叉，并且通過鎖緊的方式為輻條提供張力。今天的多種編制方式都是這一版本的改進，不僅可以為車輪提供足夠的驅(qū)動力臂，并且也提供了車輪的強度和耐用性，讓車輪可以承受更大的沖擊，吸收更多的震動。

輪胎

影響車輪的下一個重大發(fā)明就是充氣輪胎了。1887年，鄧祿普為了讓自己的兒子在騎行時不那么顛簸，就在他的自行車上制作了一個亞麻材料的外套，并在其中插入了一根橡膠管，然后通過氣泵給橡膠管打氣，這就是第一條充氣輪胎了，相較于木質(zhì)車輪上的鐵皮，無疑這樣的裝置可以讓震動盡量被輪胎吸收，即使是今天，輪胎依然是自行車上吸震和提高順應度的關鍵。

【1888年，鄧祿普發(fā)明的輪胎】

然后，鄧祿普就把這個發(fā)明應用于新開發(fā)的自行車。Robert Penn在《愛爾蘭自行車手》的雜志上曾經(jīng)看到過鄧祿普早期的廣告：Look out for the new Pneumatic Safety(bicycle),Vibration impossible!(看！全新的安全充氣輪胎，毫無震動！）

經(jīng)過一系列的實驗和嘗試后，鄧祿普于1888年為這一發(fā)明申請了專利，并且開始在都柏林生產(chǎn)用于自行車比賽的輪胎，這也是現(xiàn)在自行車輪胎的前身。

實際上，這并不是充氣輪胎第一次被發(fā)明，類似的專利還在1846年由蘇格蘭人羅伯特·湯普森申請，不過他的想法是為馬車安裝上充氣輪胎。充氣輪胎應用于自行車是自行車上發(fā)明中的最后關鍵一步，正如羅伯特·佩恩在他的《It's All About the Bike》一書中所說：

對于自行車來說，輪胎是拼圖的最后一塊。轉(zhuǎn)向系統(tǒng)讓你可以在成一條線的自行車上保持平衡；鉆石型車架和前后一樣大小的車輪讓自行車更堅固，更安全；傳動系統(tǒng)讓其更加高效。最后，鄧祿普讓自行車變的更為舒適……充氣輪胎讓自行車開始流行。

【1897年萊特兄弟設計并使用的自行車】

在1800年到1900年間，自行車大流行，在汽車流行之前，美國League of American Wheelman就嘗試過通過改善路面和街道，提升騎自行車體驗和便利性，并且確實實施了，直到福特的T型車開始大流行。不過隨后到了1960年代，自行車再次開始流行。著名的自行車發(fā)明家萊特兄弟也使用張力鋼絲和他們在自行車上的創(chuàng)新制造了他們的第一架飛機。

現(xiàn)在

自從張力輻條和輪胎被發(fā)明以后，雖然車輪得到了很多改進，但是基本設計一直都沒有改變。材料從木質(zhì)，到金屬，再到碳纖維，輻條也是同樣。也開始有各種電子產(chǎn)品被整合到車輪上，比如胎壓檢測，功率計等等。