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テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
車。 発明と生産の歴史
ディレクトリ / テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト 乗用車 - 乗客と荷物を運ぶために設計された車両で、定員は 2 ～ 8 人です。 乗客用の座席が多いため、この車両はバス (ミニバス) とみなされます。 最初の自動車は 1876 年に作られました。 車の発明者の公式の栄光は、ベンツとダイムラーのXNUMX人のドイツ人エンジニアに属しています。 ベンツは XNUMX ストローク ガス エンジンを設計し、その生産のための小さな工場の所有者でした。 エンジンの需要は高く、ベンツのビジネスは繁栄しました。 ベンツの夢は、内燃機関を搭載した自走式の馬車を作ることでした。 オットーの XNUMX ストローク エンジンのようなベンツ独自のエンジンは、速度が遅いため、これには適していませんでした。
ベンツは0,75年かけてクルマとエンジンのデザインを考え、考え抜いた。 最後に、彼は 13 馬力の適切な XNUMX ストローク単気筒エンジンを組み立てることに成功しました。 ベンツは燃料としてガソリンを使用し、可燃性混合物の点火は電気火花を使用して行われ、バッテリーは電源として機能し、そこから電流がルムコルフ誘導コイルに供給されました。 可燃性混合物を得るために、ベンツは歴史上最初のキャブレターの XNUMX つを作成しました。 「自転車の時代」に作られたこの最初の車は、三輪車によく似ていました。 チューブラーフレーム、スポーク接線ホイール、チェーンドライブを備え、最高速度は時速 XNUMX km に達しました。 ベンツと同時期にダイムラーが自動車の生産を開始。 1883 年、彼は最初のガソリン エンジンを製造しました。 ベンツのように、ダイムラーは、可燃性混合気の集中的な点火によって提供されるシャフトのかなりの回転数を、「輸送」エンジンの指標となる特徴と見なしました。 すでに最初のダイムラー エンジンは最大 900 rpm の速度を持っていました。つまり、オットーの定置式ガス エンジンの 4 ～ 5 倍です。 それらは、液体燃料（ガソリンまたは灯油）専用に設計されました。 点火は、固定エンジンのように、点火管によって行われました。 回転速度が高いため、「輸送」エンジンは固定エンジンよりもはるかに小さく軽量であることが判明しました。 エンジンをほこりや汚れから保護するために、エンジンは特別なケーシングで囲まれていました。 水冷ジャケットとプレートラジエーターを装備。 エンジンの始動にはクランクが使用されました。
1885 年にダイムラーはガソリン エンジンを自転車に搭載し、1886 年には四輪車に搭載しました。 1889 年、この車はパリで開催された展示会に出品され、フランスのメーカー、パナール、ルバッソール、プジョーがダイムラー エンジンのライセンスを購入しました。 この取引は、自動車産業の歴史にとって非常に重要であることが証明されました。 1890 年、ダイムラーは裕福なビジネスマンであるダッテン ホフナーと提携して、ダイムラー モーターレン合資会社を設立しました。 1891 年、彼は最初の 1901 気筒自動車エンジンを製造しました。 会社のビジネスは最初はうまくいきませんでしたが、すぐにうまくいきませんでした。 自動車の歴史における新しい時代は、最初のメルセデスがダイムラー・モトーレンによって生産された XNUMX 年に始まりました。 最初のメルセデスは、すでに現代の車のすべての機能を備えていました。プレス鋼プロファイルで作られたフレーム、ハニカム ブロンズ ラジエーター、本物のギアボックス、および 35 馬力に達することができる 70 馬力の XNUMX 気筒エンジンです。キロメートル毎時。 この美しくエレガントで信頼性の高い車は、信じられないほどの成功を収めました。 彼女は多くのレースで優勝し、多くの模倣品を生み出しました。 最初の「メルセデス」の登場により、自動車の子供時代は終わり、自動車産業の急速な発展が始まったと言えます。 ティン リジーとしても知られるフォード モデル T は、1908 年から 1927 年までフォード モーター カンパニーによって生産された車です。 これは、何百万ものシリーズが生産された世界初の自動車でした。 ヘンリー・フォードは、アメリカの中産階級にとって比較的手頃な価格の新しい乗用車を提供することで、「アメリカを元気づけた」と多くの人が考えています。 これは、個別の手作業による組み立てをコンベアで行うことや、品質を損なうことなく合理的に車両設計を簡素化することでコストを削減するなどの工夫により実現しました。 「モデル T」の最初のコピーは、27 年 1908 月 XNUMX 日にミシガン州デトロイトのピケット工場で製造されました。
一般的な考えに反して、モデル T は、大量生産のために最大限に簡素化された設計にもかかわらず、技術的特性、快適性、装備の点で当時のほとんどの車に劣ることはなく、全体の寸法とエンジン容量の点でも劣っていませんでした。現代のミドルクラスモデルに相当します。 アメリカの自動車デザインの特定の流派は、フォード T に由来しています。当時のヨーロッパでは、フォード T に似たサイズの車は車両のごく一部にすぎませんでしたが、アメリカでは今でもこのサイズの車が主流です。 今日、目的、仕事の性質、デザインが異なる多種多様な車があります。 同時に、彼らには多くの共通点があります。 レイアウト（これは、最も重要なユニットとコンポーネントの車内の相対的な位置の名前です）によると、乗用車モデルにはXNUMXつのタイプがあります。 エンジンが前にあり、駆動輪が後ろにあるクラシックなレイアウト。 リアエンジンレイアウトの場合、エンジンはギアボックスとファイナルドライブを備えたユニットに組み合わされ、車両のテールセクションに配置されます。 そして、ここでは後輪が駆動しています。 最近、乗用車は前輪駆動で生産されることが多くなりました。 これにより、転送が容易になります。 前輪駆動設計で製造コストが安い。 さらに、それは車をより安全にします。 後輪駆動の場合、コーナーでの牽引力 (押す力) は、車の軌跡に対して接線方向に向けられ、車の後部を回転弧に対して外側に移動させる傾向があります。 また、前輪の牽引力は常に車のコースに沿って向けられ、選択された経路に沿って車を「引きずり」ます。 全輪駆動レイアウトにより、機械の船首にエンジンを配置できます。 XNUMXつの車輪すべてが駆動しています。 このレイアウトは現在、オフロードのオフロード車だけでなく、従来のモデルにも採用されています。 車の基本はボディで、乗客と荷物を収容します。 最近の乗用車の多くはフレームがなく、車輪のサスペンションなどのユニットがボディに取り付けられています。 適切な場所で補強され、すべての負荷がかかります。 したがって、体はキャリアと呼ばれます。 最も一般的なボディ タイプ「セダン」 - クローズドで、1960 つまたは XNUMX つのドアと独立したトランクがあります。 XNUMX年代後半からハッチバックのボディタイプが登場。 後部座席を倒せば簡単にカーゴバンに変身。 ステーション ワゴンはほとんどの場合 XNUMX ドアですが、より広々としています。 ステーションワゴンとハッチバックのXNUMX番目のドアは、ボディの後壁にあります。 カブリオレボディの車はあまり一般的ではありません。 ドライバーの要求に応じて、弧を描いた布製の日よけを油圧装置で折りたたんだり上げたりします。 スポーツモデルはカブリオレタイプのボディで生産されることが多い。 リムジンは今でも人気があります。 フロントシートの後ろには、常にリフトガラスの仕切りがあります。 そのようなボディは、代表的なモデルに見られます。 近年、耐荷重体は、両面が亜鉛層でコーティングされた鋼でできています。 そのようなボディは錆に強く、XNUMX年以上持続します。 車の快適さを決定するすべてのものがあるのはボディです：それらを調整するためのメカニズムを備えた快適なシート、パワーウィンドウとドアロック（多くの場合電気駆動）、時にはエアコンによって補完される複雑な暖房および換気システム、各種オーディオシステムはもちろん。 インストルメントパネルには、車両システムを制御するためのさまざまなボタン、トグルスイッチ、スイッチ、レバーがあります。 独創的な盗難防止装置や開閉式サンルーフなどをボディに搭載。 ボディ構造は乗客を最大限に保護する必要があります。 したがって、内部部品、ステアリングコラム、ボディピラーへの衝撃、開いたドアや壊れた窓からの飛び出しによる事故の可能性を最小限に抑えるために、スタンドで複数のテストが実行されます。 シートベルトは運転者と乗客を所定の位置に保ち、エアバッグは頭、肩、体を衝撃から保護します。 ドアのロックは、衝撃でドアが開くのを防ぐように設計されています。 ドアに内蔵されたバーが側面衝突から保護します。 エンジンは車の心臓部です。 ガソリンを動力源とする内燃エンジンは、引き続き最も一般的です。 それらのガソリンは、キャブレターまたは燃料噴射システムによって噴霧されます。 その後、一定の割合で空気と混合し、エンジンのシリンダーに入ります。 そこで、混合物は即座に燃え尽き、化学エネルギーが機械エネルギーに変換されます。 主にXNUMXストロークエンジンが使用されています。 ここでは、シリンダー内の完全な作業サイクルが、ピストンの上下の XNUMX つのストローク (サイクル) で実行されます。 最初に、シリンダーはその中のバルブを通して可燃性混合物で満たされ、次に混合物は圧縮され、次に爆発し、最後にシリンダーは燃焼生成物から解放されます。
通常、燃料は、シリンダーの吸気ポート内の真空により、キャブレター内で霧化されます。 しかし現在では、作動混合気を形成するために燃料を加圧下で噴霧することがますます多くなっています。 ターボチャージャーシステムもますます使用されています。 空気は遠心ポンプによってシリンダーに送り込まれ、その動作はエンジン出力の一部を消費します。 ターボチャージャーシステムでは、これらのコストは排気ガスのエネルギーを利用することで解消されます。 彼らは、ポンプに動力を供給する小型のガスタービンを回転させます。 自動車のエンジンは、多くの場合、よりクリーンな燃料である天然ガスで作動するようになっています。 しかし、ガソリンは依然として主な燃料の種類です。 ガソリン内燃機関とともに、ディーゼルエンジンが広く使用されています。 それらでは、シリンダーに噴射された燃料は、圧縮されたときに最大XNUMX度まで非常に高温の空気によって点火されます。 ディーゼル燃料 - 太陽油、軽油 - はガソリンよりも安いです。 しかし、ディーゼルははるかに複雑で金属を多用するため、車自体はより高価です。 年間走行距離が非常に多い場合、その費用は報われます。 これが、ディーゼルがトラックやバスでより一般的に使用される理由です。 燃料ポンプは、燃料タンク、燃料ライン、微細フィルター、燃料ポンプ自体、キャブレター、エアフィルター、ゲージ、燃料レベルセンサーを含む、自動車の燃料供給システムの重要かつかなり信頼できる部分です。 燃料ポンプは、精製されたガソリンをキャブレターに送り込むために使用され、そこからシリンダー ブロックに入ります。 ダイヤフラム式ガソリンポンプは、オイルポンプ駆動軸の偏心によって駆動されます。 1930 年代後半には、エンジン性能の変化に応じて自動的にシフトするギアボックスが登場しました。 そのようなギアボックスには通常のギアはありません。 それらの基礎は、トルクコンバーター、またはハイドロメカニカルトランスミッションです。 車のモーターは、タービンに油を供給するポンプを回転させ、車輪に接続されています。 車が平坦な道を高速で走行しているとき、オイルは低圧で高速で流れます。 車がゆっくりと坂道を登ったり、障害物を乗り越えたりすると、オイルは高圧下で低速で流れます。
多くの場合、車のステアリングには油圧が装備されていますが、それほど頻繁ではありません - 電動パワーステアリング。 ただし、高速では、アンプからドライバーへのアシストが有害になる可能性があります。 結局のところ、ドライバーは遅滞なく迅速に車を運転する必要があります。 したがって、プログレッシブパワーステアリングが登場しました-速度が速いほど、助けが少なくなります。 現代の自動車には、電子機器なしで機能するコンポーネントやシステムはほとんどありません。 そのため、特別なデバイスであるクルーズ コントロールを使用すると、自動操縦で動作する旅客機のように、ドライバーの関与なしに車を特定の速度で移動させることができます。 最初の兆候を認識したレインセンサーは、ワイパー自体をオンにします。 ブラシは、雨が強くなるほど速く動作します。 オンボードコンピューターで驚くことはありません。 ディスプレイ上の数字と文字は、ドライバーに現在の燃料消費量とガソリン タンクでの走行距離を知らせます。 コンピュータは、目的地までの最短経路を選択するのに役立ちます。 同じオンボード コンピューターが、車内の問題やメンテナンス時期が近づいていることを知らせます。 車の電源はバッテリーです。 現代の技術によれば、バッテリーはプラスチックケースに取り付けられています。 バッテリーカバーは本体に気密接着されており、動作中の電解液漏れを防ぎます。 バッテリーケースとキャップ付きの溶接キャップ全体の両方が、高品質で耐酸性のポリプロピレンでできています。 乾電池は、充電されたプレートの特別な含浸により、高度な乾電池充電を行うことができます。 これにより、電解液が充填されてから 30 ～ 40 分以内にバッテリーを使用できることが保証されます。 最新の充電式バッテリーの各リードプレートは、特別な「封筒」に入れられています。 車の運転中、したがってバッテリーは、過酷な条件下で、充電されたプレートの破壊が始まります。 「封筒」を使用すると、沈殿物がケースの底に落ちず、ショートやバッテリーの故障を引き起こすことはありません。 新しい技術の使用により、バッテリーの容量と放電電流を増やすことが可能になり、特に気候条件での車の操作の質が向上しました。 同時に、バッテリーの寸法は同じままでした。 もちろん、ブレーキのない車はありません。 乗用車の作動ブレーキ システムの概略図には、フロントとリアのブレーキ機構とブレーキ ドライブの XNUMX つのサブシステムが含まれています。 どの車にもこれらのユニットがありますが、構造的にはさまざまな方法で解決できます。つまり、車のブレーキダイナミクスを改善する追加のユニットを含めることです。
ドラムタイプとディスクタイプです。 ほとんどの車は前部にディスクブレーキがあり、後部にドラムブレーキがあります。 高級車やスポーツディスクブレーキは前後に配置されています。 ドラム式ブレーキ機構は、ハブとともに回転するブレーキドラムの内側に取り付けられた一対のブレーキシューです。 パッドは固定されたブレーキシールドに固定され、指の上に置かれ、スプリングによって一緒に引っ張られます。 摩擦ライニングは、ドラムに面するスピーカーの表面に接着されています。 ブレーキをかけると、パッドはブレーキ シリンダーのピストン (またはブレーキ フィスト、または現在はパーキング ブレーキ システムにのみ見られる機械式ブレーキ ドライブを備えたレバー) によって、ドラムと接触するまで離されます。 、およびパッドの固定により、ドラムに対する自由なセルフアライメントが保証されます。 ブレーキを止めると、パッドはバネの力で元の位置に戻ります。 ディスクタイプのブレーキ機構は、ホイールハブに取り付けられた鋳鉄製のブレーキディスクです。 このディスクの両側には、摩擦ライニング付きの平らなブレーキ パッドが配置され、XNUMX つまたは複数のブレーキ シリンダーによってディスクに押し付けられます。 ディスク ブレーキの設計は、フローティング キャリパーまたは固定キャリパーにすることができます。 シリンダーはキャリパーに固定され、ハブのベースにしっかりと接続されています。 ブレーキング時には、ピストンが両側からパッドをディスクに押し付けます。 ブレーキを停止すると、ピストンとシリンダーの間にある弾性ゴム製シールリングの弾性により、ピストンは元の位置に戻ります。 オーバーレイは、ディスクのマイクロビーティングにより緩んでいます。 ディスクとライニングの間のギャップは自動的に維持されます。 摩擦により制動中に大量の熱が放出されるため、多くの機械は通気ブレーキディスクを使用しています。つまり、対向する空気の流れによるディスクの冷却が改善されています。 ブレーキフルードは困難な状況で機能するため、厳しい要件が課せられます。 ブレーキをかけると、ブレーキ パッドの温度が 600 度に達することがあり、作動中のシリンダー内のブレーキ液は最大 150 度まで加熱されます。 これらの温度では、液体の化学組成に変化があってはならず、気泡の存在がブレーキの故障につながるため、決して沸騰してはなりません。 したがって、乗用車に使用されるブレーキ液の沸点は、通常の状態で使用する場合は少なくとも 205 度であり、頻繁にブレーキをかける状況 (山岳走行など) で使用する場合は 230 度以上である必要があります。 ブレーキフルードは吸湿性が高いため、運転中に沸点が低下するため、少なくともXNUMX年にXNUMX回は交換する必要があります。
油圧ブレーキ ドライブには、車内のブレーキ ペダル、バキューム ブースターが含まれます。 バキュームブースターは、ブレーキング時にブレーキペダルにかかる力を軽減し、運転を楽にします。 バキューム ブースターの強化効果は、稼働中のエンジンのインテークマニホールドでのバキュームの使用に基づいています。 システム全体がブレーキフルードで満たされ、密閉されています。 安全上の理由から、油圧駆動は原則として二重回路になり、XNUMX番目のペアにサービスを提供する回路のコンポーネントが故障した場合でも、XNUMX対のホイールの操作性を維持することができます。 XNUMX つの回路が斜めに配置された XNUMX つの前輪と XNUMX つの後輪に対応する場合、回路を斜めに分離する方が安全であると考えられます。 他の回線分配方式があります。 多くの最新の車両では、ブレーキ作動システムにアンチロック ブレーキ システムが含まれています。 このシステムの目的は、ブレーキ中に車輪がロックするのを防ぐことです。これは、車輪が「横滑り」すると、制動距離が大幅に増加するためです。 その仕事の本質は、ブレーキアクチュエータによってブレーキ機構に伝達される力の大きさを調整することです。 特別なセンサーが車輪をブロックした瞬間を記録し、これに関する情報をアンチロックシステムに送信し、ドライブによって伝達される力を減らします。 ホイールのロックが解除され、ブレーキ性能が低下しません。 ホイールは、特別なメカニズムであるサスペンションを使用してボディまたはフレームに取り付けられています。 後者には弾性要素が必要です。 通常、バネは弾性要素として使用されます。 他のスプリングの代替品は、圧縮ガスで作動するエアサスペンションまたはハイドロニューマチックサスペンションです。 すべてのショックアブソーバーは、この原則に従って機能します。ショックアブソーバーのシリンダー内には、オイル内を「歩く」ピストンを備えたロッドがあります。 ショックアブソーバーの作動中、オイルはピストンの特別な穴を通って流れます。 これにより、ロッドの動きに必要な抵抗が生じます。 また、ショックアブソーバーには、圧縮性ガス (空気または窒素) の入った容器 (補償チャンバー) が必要です。 ショックアブソーバー内でピストンが動き、余分な液体を押しのけて、ガスを圧縮します。 ガスとして空気を使用する場合、このショックアブソーバは油圧と呼ばれます。 空気の欠点は、絶え間ない揺れで「油を泡立てる」ことであり、揺れが強いと低圧の泡が発生する可能性があり、ショックアブソーバーの効率が大幅に低下します。 空気の代わりに窒素がよく使用されます。 数気圧の低圧下でポンピングされることもあります。 このようなショックアブソーバーは、ガス入り低圧と呼ばれます。 しかし、低圧下の窒素は、「油の泡立ち」とキャビテーション (つまり、低圧の気泡の形成) の問題を根本的に解決しませんでした。 フランスの技術者 De Carbone が 20 気圧以上の圧力で窒素を膨張チャンバーに送り込み、窒素とオイルが互いに接触しないようにするピストン ガスケットを使用して窒素をオイルから分離したときに、解決策が見つかりました。 これにより、油の泡立ちやキャビテーションの問題が解消されました。 高圧窒素により、ピストンバルブは静かに素早く作動し、ステムに追加の力を生み出します。 これらのショックアブソーバーは、効率的かつ正確に機能します。
このようなショックアブソーバーによって提供されるボディの追加の補強は「クラム」に有害であるため、ガスチャージショックアブソーバーは小型車での使用にはお勧めできません。 最近、新しい開発が登場しました。 たとえば、「Kosh」という会社は、剛性を調整できるショックアブソーバーを製造しています。 最も「ファンシー」では、キャビンから直接これを行うことができます。 「フェラーリ」や「マセラティ」、「ポルシェ」などのクルマには、そんな「鋭さ」が込められています。 会社「Sachs」は、車高の自動制御システム（システムNivomat）を開発しました。 その意味は、車に荷物を積むと「たるみ」、地上高（クリアランス）が変化することです。 車に荷物が積み込まれると、移動中のホイールの振動によって、ショック アブソーバー構造に組み込まれたポンプが作動します。 このポンプは、数百メートルの運転後にすでに必要な最低地上高を回復しています。 機械を降ろした後、ポンプは古い車高に自動的に調整されます。 車の車輪は軽くなってきています。 それらの製造では、スチールの代わりにアルミニウム合金が使用されており、ブレーキからの熱もよく取り除きます。 ほとんどの場合、車の車輪に取り付けられた油圧式タイヤは、圧縮空気で満たされた環状のゴム製チャンバーと、タイヤ自体またはタイヤで構成されています。 最近はチューブレスタイヤが多く使われています。 タイヤとホイールの接合部では気密性が確保され、圧縮空気の漏れを防ぎます。
ロシアの冬の条件では、冬用タイヤを使用する必要があります。 グリップが大幅に向上し、制動距離が短くなり、高速で車が横滑りするなどです。これには、シンプルな冬用タイヤとスタッズ付きの XNUMX 種類があります。 冬用タイヤには滑り止めのラバーコンパウンドが含まれています。 タイヤのブロック間には広くて深い溝があり、雪上でのグリップ力が優れている必要があります。 適切に配置されたスタッドは、他のスタッドの跡をたどらないため、氷や積雪でのトラクションが向上します。 従来のスパイクは、超硬コアを備えたアルミニウム製です。 通常、コアは表面から 0,6 ～ 1,2 mm 突き出ています。 新しい開発では、超硬スタッドが高強度プラスチック ブッシングに配置されています。 これにより、スパイクがソケットにしっかりと収まります。 自動車メーカーは常に製品を改善しています。 すべての植物には、独自の冬の範囲があるか、レンタルされています。 通常、これらのポリゴンは北またはアルプスにあります。 新製品のテストが行われるのはそこであり、タイヤのさまざまな特性の間の妥協点を探しているのです。 結局のところ、通常、プロパティの XNUMX つが改善された場合、これは他のプロパティの悪化につながります。 したがって、企業にとって「中庸」を見つけることは非常に重要です。 今日、自動車に対する環境要件はますます厳しくなっています。 触媒コンバーターは、空気をきれいに保ち、排気ガス中の有害な不純物を無害な物質に分解します。 分解反応をスピードアップするために、触媒として機能するコンバーターの内面にプラチナまたはロジウムの薄い層が適用されます。 著者：Musskiy S.A.
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