自行车是由骑车人通过脚蹬驱动,利用车把和前叉转向的两轮车交通工具之一,又称为脚踏车或单车。它最早出现于18世纪,距今约有300年的历史。18世纪以来,便有人不断摸索试制各种各样的自行车,自行车的外形和构造经历了一次又一次的改进,终于演变成今天我们日常生活中使用的样子。每一次的改进都是人类智慧的结晶。下面我们看一下自行车的发展史。
二轮车的起源
在原始社会,人类从事采集和狩猎活动,就要搬运收获物。在劳动的过程中,人们开始使用一些简单的交通工具。
起先,他们使用放置在地上的平板拖拉重物,接着又在平板下面安放一些圆直的木棒,利用木头的滚动,搬运较大的重物。
公元前4500年,人们就曾采用最原始的车轮——滚木。受到“滚木车轮”的启示,人们为了减少摩擦阻力,将圆木的中间部分削成细长的轴,两端部分变成原板形的轮子,这为后来轮子的形成奠定了坚实的基础。公元前3500年左右,苏美尔人首先使用了轮子。实体车轮由两三块木板拼制而成。公元前2000年左右,为了使车轮更结实一点儿,埃及人使用有轴车轮,约有4根至8根轮辐。有辐车轮的应用使车的结构轻巧,重量减轻。
在轮子的基础上,人们制造出了车子。世界各地陆续发现的早期的车多是单辕两轮车。我国是最早使用车的国家之一。相传中国人大约在4600年前黄帝时代已经创造了车。大约4000年前当时的薛部落以造车闻名于世。《左传》说薛部落的奚仲任夏(约公元前21世纪~前17世纪初)的“车正”。《墨子》、《荀子》和《吕氏春秋》都记述了奚仲造车。在商代(约公元前16世纪~前11世纪),中国车工已能制造相当精美的两轮车。甲骨文中许多车字表明商代的两轮车已有一辕、一衡、两轭、一舆。河南省安阳县大司空村发掘出商代车的遗迹。中国历史博物馆的商代车模型是一辆精致的两轮车,显示出当时造车技术的高度水平。河南辉县出土的战国时代的两轮车,已使用斜置的辐条,辐条斜置是车辆结构的较大改进。
相传公元前罗马人发明了转向前轴,开始出现四轮车。罗马人又将单辕改为双辕,使一匹马也可驾车。到中世纪欧洲改用悬置车厢和较小的前轮,提高了四轮车的舒适性。中国在汉代以前就出现了四轮车。
公元前13世纪,埃及拉美西斯二世统治时期,在卢克索尔神庙的石碑上刻着许多的象形文字,其中就有一个人骑着一根装着两个轮子的横杆。文艺复兴时期,莱奥纳尔多?达芬奇曾经画出过一张两轮车的设计草图,但没有得到世人的重视。1694年,法国人制造出了带有两个轮子的座椅,由人推动前进。在英国史斯塔克布奇教堂中,有一幅17世纪的彩画,上面画着一个小天使用脚踩着一辆类似于两轮车的交通工具。
双脚划地的二轮车
世界上第一辆自行车是我国科学家黄履庄发明的。黄履庄约是康熙年间(1654-1722)的人。据《晚清野史大观》记载,黄履庄制造的自行车前后各有一个轮子,“长三尺余,可坐一人,不烦推挽,能自行自往,以手挽轴旁曲拐,则复行如初,随行随挽,日足行八十里。
”几十年以后,西方也出现了自行车。1790年的一天,法国人多?西夫拉克伯爵正吹着口哨,在雨后的路上走着。突然,一辆四轮马车从他身边疾驰而过。西夫拉克来不及躲避,被溅了一身的泥水。他懊丧地回到家中,心想:宽大的四轮马车行驶在窄窄的马路上,会给行人带来很多不便。要是能有一种体积小、重量轻的交通工具多好啊……噢,对了!如果把四轮马车从中间一分为二,不就可以拥有一种小巧的车了吗?西夫拉克立刻动手,把他的想法付诸于实践。就这样,他发明了一辆全部用木料制成的两轮坐车。
西夫拉克制造的两轮车好像是前后安装了两个木头轮子的木马,中间有一根托架,连接着两个轮子。人骑在上面,两手扶住木马的头,用双脚蹬地,借助蹬地的反作用力,使轮子转动,车子前进。它既没有驱动装置,也没有转向的车把。骑车人把脚踩在地上不动,车子就会停下来。在拐弯的时候,人要从车上下来,把前车轮抬起来,以改变车子的方向。当时,人们称这种木马车为“休闲马”。不久,人们对这种车子的兴趣很快淡化了。后来,人们依据自己的喜好,不断修饰着坐车的外形。有的把托架雕成一条龙,有的把它刻成一头狮子。这种早期的自行车更像是一种大型玩物。
1813年,德国马登地区的杜莱西尼男爵也研制出了一种用脚蹬地行进的坐车。这种车的两个轮子纵向装在一个单边的简单木架子上,中间有一个座鞍。人坐在鞍上,两脚交替着前进。
这种车仍没有驱动装置,然而骑车人可以将双臂放在一条铁档上,手扶着与前轮相连的木棍,可以自由转动方向。这种车的车身、车轮和辐条都是用木料做的。车架由金属制成,呈马鞍形。车座的高度可以调整。
当杜莱西尼男爵骑着车,出现在马路上时,他和他的车便成了人们的笑料。杜莱西尼因此丧失了本该可以领取的退休金。他死的时候,不名一文。但是,杜莱西尼的车在英、法、美三国却风靡一时,成为一种消遣品。1817年,这种车在巴黎卢森堡公园首次做公开表演,重新燃起了人们对两轮车的兴趣。人们在公开场合骑车取乐。英国人称这种车为“游乐木马”。
英法两国建造特别的场地,玩这种新运动。
1818年,德国机械师多拉希斯把西夫拉克发明的木马式自行车的头进行了一番改造,给它加上了转向装置,即车把。骑车人双腿分开,跨坐在车上,转变车把,就可以改变车子的行进方向。这种自行车前轮小,后轮大。行进的动力依然是靠双脚划地。然而,高明的骑师骑着这种车,甚至比马车跑得还快。
脚蹬式自行车
1839年,一位名叫阿克帕特里克?麦克米伦的苏格兰铁匠带来了自行车史上的一次革命。他发明了放置在后轮的脚驱动装置,放置脚蹬。骑车者用脚踩着脚蹬,通过安装在后轮上的一个曲柄系统,就可以带动后轮前进,使车行走。麦克米伦改变了长期以来人们一直以为“只有靠双脚划地才能使自行车行走”的观念,使骑车者不再用双脚踏地,提高了自行车的速度。麦克米伦制成了世界上首辆真正的自行车,自行车开始进入了实用和商业制造阶段。但是,他的车也有缺陷,那就是骑车人很难踩动脚蹬。
1861年,法国的马车制造人皮埃尔?米绍在修理杜莱西尼式自行车的过程中,采取儿子欧内斯特的建议,将脚蹬和曲柄直接安装在自行车的前轮上。这种车使用的是无弹性的木轮子,骑起来特别颠,所以被称为“震骨器”。它也没有车闸。人在快速骑行时,要费很大的力气才能刹住车。但是,这种交通工具毕竟能够以车代步,所以得到了大家的认可,很快便风行欧洲。人们按照拉丁文“快”和“步行人”的意思,把这种车叫做自行车。就连妇女也开始借助自行车,积极参加各种社交活动。19世纪60年代,有一位名叫阿米利亚?布卢默的服装设计师,顺应潮流,专门为骑自行车的女士们设计了一种新的裤装,即女式灯笼裤。1865年,米绍公司制造了首辆由脚蹬直接驱动前轮的自行车。卖出的脚蹬式自行车达到400多辆。
米绍的合伙人之一皮埃尔?拉勒芒移居美国,与美国人杰姆?卡罗共同开创了美国的自行车工业。1870年,英国的考文垂市开始生产米绍改造的自行车。
1867年,美国人卡涅尔斯和英国人马利卓用细金属条制作轮辐,使自行车的重量减轻了很多。
1868年,实心的橡胶轮胎的出现,减轻了自行车在行进中的震荡。
链条式自行车
1869年,法国的基鲁美发明了带链条的自行车,这是一种全新的自行车。脚蹬带动一只链轮,链轮又通过链条带动后轮转动。可惜,基鲁美在1870年的普法战争中阵亡,他发明的自行车被堆放在粮仓中,无人问津。
1870年,英国人詹姆斯?史泰龙在前人的基础上进行了大胆的创新。他也是将脚蹬装在前轮上。可是他的车的模样看起来怪怪的。车座有一人高,上下车和拐弯都很不方便。车行驶起来也不稳当。由于车的速度依赖于前轮,所以前轮的直径长达1~1.2米,后轮直径为0.4米,前轮大约是后轮的3倍。人骑在上面,颇有点儿耍杂技的味道。鉴于这种车的奇特形状,人们戏称它为“大小钱”,或者叫它“114便士”。史泰龙的自行车采用金属制造,并且采用橡胶实心轮胎。这种前轮大、后轮小的高轮车也有长处,那就是速度相当快。尽管人们认为它“危险性大”、“稳定性差”、“过于笨重”,然而,19世纪七八十年代,它完全占领了欧洲市场。英国则掀起了一股单车比赛热。1878年的《泰晤士报》曾写道:“单车手都曾经受到过警告,他们是在从事一项冒险的运动。但他们衡量了付出的代价后,认为值得冒险。”高轮车直到1885年才被淘汰。
1879年,英国人劳森最先将曲柄和脚蹬放在前后轮中间。他造出了一辆有链条驱动,有X形车架和车座较低的自行车。技术上的革新极大地提高了自行车的行驶速度和稳定性,劳森发明的自行车被誉为“安全自行车”。
1871年,发明家们用钢管制作自行车车架,增强了车子的坚固程度。
1880年,自行车上普遍应用了滚珠轴承,车速加快了,骑起来也轻巧多了。
1885年,英国工业家斯塔利设计出首辆链条式自行车的样车。安全自行车的前、后轮一样大,直径约0.76米。骑车人可以舒适地跨坐在两个轮子之间。脚蹬和后轮之间连结着一根链条。脚踏柄的尽头有一个链轮。骑车人用脚踩动脚蹬,链条就会带动后轮向前滚动,这便是齿轮传动装置。此时,自行车的外形已经和今天的自行车非常相像,自行车的结构基本定型。
骑车已经成为公众喜爱的业余活动,同时又是重要的交通运输手段。
1887年,在英格兰,有一位名叫约翰?邓禄普的兽医,他的儿子为了在即将举行的单车比赛中战胜自己的同学,恳求邓禄普想个办法。邓禄普别出心裁地将废弃的旧胶管黏结成两个环,打足了气后,把它们分别绑在单车的两个轮子上。这便是最初的充气轮胎。比赛的那天,大多数同学都使用实心橡胶轮胎,他们对邓禄普发明的新奇玩意儿不屑一顾,嘲笑其为“木乃伊”或“布丁”。结果,邓禄普的儿子获得了冠军。第二年,在朋友的劝说下,邓禄普申请了充气轮胎的专利权,新闻媒体大肆宣传。一位爱尔兰的实业家与邓禄普合股经营,生产这种充气空心轮胎。于是,单车逐渐成为大众喜爱的交通工具。到1888年时,全世界已有30万辆自行车。
1892年,芝加哥人帕默发明了棉花轮胎。
高轮脚踏车不适合妇女使用,于是,没有横杆的自行车出现了。1893年,又制成了双人乘骑车,妇女穿长裙也可以骑车。
1893年,菱形车架被公认为最常用、最便宜的车架形式。它由三个三角形构件和一对叉子组成。
20世纪的自行车