汽车早期车轮结构

公元前第三个千年,两河流域和欧洲发现了很多汽车。在两河流域的基什、乌尔等地,已经出土了一些汽车,其基本类型为四轮单头。轮子是实心的,一般由三块木板组成,木板用横杠加固。

在欧洲,主要的实物是:

1976年,在瑞士苏黎世附近的湖滨遗址发现了三个直径为65 ~ 68厘米的实心木轮,其中两个还与轴相连,时间为公元前3000年初。这种轮子最大的特点是轮子的中心是一个方孔;车轴本身是圆的,但两端是方的,这样就可以插入车轮上的方孔。换句话说,轮子不是在车轴上转动,而是和车轴固定在一起一起转动。每个轮子由三块约5厘米厚的木板制成;在车轮的正面,以车轮中心的方孔为中心,两侧各有一个穿过三块木板的楔形凹槽,在凹槽中放入一根横杆,将三块木板固定在一起;在这两根杠之间,有一根短杠正对着车轮中间的小方孔,只位于车轮的半侧,并不横跨整个车轮。轮子的另一面没有凹槽和条纹。车轮上没有轮毂。

这种轮子也在瑞士皮耶里斯的一处遗址中被发现,并且已经破碎。有这种轮子的车应该是四轮车。

在Plachidol的废墟中,一个可追溯到公元前3000年的古墓中发现了一个轮子。这些轮子是由一块直径约为75厘米的木头制成的实心轮子。轮子两侧有凸出的轮毂,轮子中间的孔是圆形的,说明它是在固定的轴上转动的。

在荷兰,公元前3000年中期出土了十几个木轮。轮子的基本形式大同小异:整个轮子由一整块厚木板制成,轮子的直径从0.55米到0.9米不等;轮子中间是一个直径6-8厘米的圆孔;车轮中心的圆孔周边加工成凸起的轮毂,和车轮属于同一块木头。荷兰出土的这种轮子和上面说的瑞士轮子不一样,是装在轮子上转动,而轮轴是固定的。至少有四个例子表明,荷兰车轮安装在两轮车上,而不是四轮车上。

在黑海北岸的乌克兰和南俄罗斯的草原上,发现了250座带有汽车(包括陶器模型)的墓葬,年代为公元前4000年末至公元前2000年初。汽车有四个轮子和两个轮子。轮子是实心的,有的是一整块木头做的,有的是两三块木头做的。车轮中央有一个圆孔,圆孔周围有一个凸出的轮毂(轮毂和车轮属于同一块板)。车轴是固定的,车轮在车轴上转动。在伏尔加河下游一个叫Tri Brata的地方发现的陶器模具显示,当时的马车上有兜帽。

这样,在欧亚大陆的西部,早期车轮的形式可以分为两类。第一种轮子与车轴固定,轮子中间的孔是方形的,轮子随车轴转动。这种轮子主要分布在瑞士和德国西南部,在地中海和大西洋沿岸也有发现。第二种轮子装在车轴上转动,车轴本身固定在车下,轮子上的孔是圆的。这种轮子主要分布在两河流域、东欧草原和西北欧。目前还不能确定哪种轮子出现的更早。根据这两种车轮的不同技术特征,提出了车轮是在不同地区独立发明的观点。从后来的历史来看,第二种轮子比较常见,是发展的主流。

就第二种轮子来说,不管是整块木头还是几块木板做的,都是套在轮轴上旋转,所以轮子的孔眼会承受很大的摩擦力。为了加固孔眼,人们将孔眼的周边加工成凸出的毂。早在公元前4000年,轮毂就已经出现了(比如叶斑尔?阿鲁达和阿尔斯兰斜坡的车轮模型)。但是,我们可以看到,早期的轮毂和车轮属于同一块板。所以这种轮毂虽然提高了轮眼的抗压能力,但是轮毂的木质纹理与车轮本身一致,与车轴垂直。所以压力增大,车轮和轮毂都容易坏。后来逐渐发现,只要在车轮的孔里插入一个与车轴平行的木质纹理的轮毂,就可以解决车轮和轮毂断裂的问题。我不知道这种插入另一个轮毂的方法最早出现在何时何地,但有一点可以肯定,那就是在三千多年前的德国,就已经有这样的轮子在使用了。

1880年至1883年,德国格鲁姆发现了四个埋在一起的车轮,年代约为公元前1570-1450年。车轮直径约70厘米,由厚度约10厘米的单根桤木制成。车轮中央有一个直径约为14.5cm的孔眼,孔眼内插有一个管状轮毂。轮毂由桦木制成,长约26-28厘米,轮毂上有一个直径为7.5-8.5厘米的孔,以配合轮轴。这种带管状轮毂的轮子在欧洲很多地方都有,要么是一整块木头做的,要么是几块木板做的。外套管轮毂的出现是车轮制造技术的一大进步。