月刊ポピュラーサイエンス/第57巻/1900年08月号/自動車の発展と現状
科学とその産業芸術への応用における比類なき進歩によって特徴づけられるこの世紀の終わりの年に、私たちは、私たちが最高度の進歩的傾向を示しているとみなす発明のどれもが、先祖が考えついた可能性はないと、当然のように考える傾向が強い。しかし、記録によると、このテーマは何百年も前に発明家たちの関心を集めていたことがわかる。13世紀の初めには、ロジャー・ベーコンというフランシスコ会修道士が、船や馬車が機械で動く日が来ると予言していた。
自走式馬車の最初の記録は、16世紀中頃に遡る。発明者は、ニュルンベルクのヨハン・ハウスタッハである。この馬車は、ゼンマイの力で推進する戦車で、時速2,000歩、約1.4kmの速さに達したと言われている。それ以来、多くの発明家がバネを使った運動を試みたが、バネに蓄えられるエネルギーは微々たるもので、成功には至らなかった。
1763年にフランスのキュニョーという人が、蒸気で動く乗り物を考案し、その最初の実験の日から数年後に、フランス政府のために図1に示すような砲車を作っている。見てのとおり、設計は三輪車タイプで、後輪の間に砲を搭載することを意図していた。巨大な釜のようなボイラーは前端から垂れ下がり、煙突はないようである。前輪の運動はラチェットで行う。しかし、この この発明は非常に粗末なものであるが、蒸気機関が定置用として成功する前に作られたことを考えれば、立派なものであると言わざるを得ない。
この問題を解決するための次の努力は、1784年にW.シミントンが行ったもので、彼の考案した馬車は図2に示されている。この馬車は、外見こそ立派だが、粗雑なものであった。しかし、実際に走ることができた。しかし、そのサービスは満足のいくものではなかった。
1803年、リチャード・トレヴィシックは図3のような馬車を発表したが、これは走ることはできたが、芸術的には失敗作であった。しかも、この機械は、たとえうまく設計されていても、露出した位置にあるため、すぐに壊れてしまうようなものであった。
1805年から1830年の間に、かなりの数の蒸気自動車が発明され、実用化された。図4は、非常に精巧な この時代の馬車は、W. H. Jamesが発明し、Sir James Anderson, Bart.の協力で製作されたもので、非常に精巧なものである。この馬車に使用された機械は、2台の強力な蒸気機関であり、1台は現在の機関車に使用されているような方法で後輪にそれぞれ接続されている。車輪は車軸に固定されていないので、カーブを曲がるときに異なる速度で回転させることができる。この点で、この発明は最新の自動車によく使われている特徴の一つを具現化したものである。
ボイラーは各エンジンに1つずつ、計2つ用意され、1つのボイラーで時速6〜7マイルであったと記録されている。
図5は、ハンコックの発明したオムニバスである。この車両は、ロンドンのペントンビルからフィンズベリースクエアまで、乗客を乗せて定期的に走っていた。図6は、バーストルとヒールが発明し、大きな注目を集めた馬車である。おそらく、それまでの発明の中で、機械的に最も完成度の高いものであったと思われる。
図7はスクワイヤとマセローニが発明した馬車で、彼らは当時最も著名な蒸気推進実験者の一人であったゴールドワース・ガーニーに長い間仕えていたのである。この二人が図7のような設計で作った馬車は、時速10マイルという高速で走ったと言われている。
図8は、圧縮空気で動くという点で興味深い発明で、おそらくこの蓄積エネルギーを車両の推進力に利用しようとした最初の試みであった。この発明は成功しなかったが、その失敗は、発明者が自然の法則を巧みに工夫した機械装置によって回避し、無から有を得ることができるという妄想に陥っていたためであった。馬車の胴体は圧縮空気の貯蔵庫として使われ、車輪の中には多数のポンプが置かれ、周囲から突き出た短い棒はプランジャーの先端である。車輪が回転すると、プランジャーが押されて、空気が貯水池に送り込まれ、この空気がエンジンを動かして、車を推進させるというもので、したがって、この装置はそれ自身で動力を供給し、永久運動を実現するというものであった。もし、このような自然の法則を否定するような試みに頼らなければ、もっと良い結果が得られたかもしれない。
図9に示す非常に装飾的な馬車は、1832年頃にチャーチ博士によって発明された。装飾的であるばかりでなく、重厚な構造で、50人の乗客を乗せることができる大きなものであった。運転は非常に満足のいくものであったといわれ、高い速度が得られ、一般道路のあらゆる勾配にも容易に乗れたという。発明者は、鉄道に対抗するために、自分自身を振り回した。 初期の自動車の中で最も完成度の高いものは、グレート・イースタン号の有名な設計者であるスコット・ラッセルが考案したものであろう。この馬車は図10に示すようなものである。この馬車は順調に運行され、急な坂道も登り、高速で走ることができたが、燃料に石炭を使い、エンジンの容量も大きかったので、機械の煙、排気蒸気、騒音が明らかに不愉快であったようである。この客車は1846年にグラスゴーで運行が開始され、1両あたり26人乗りで、車内に6人、上部に20人が座れるようになっていた。数カ月間順調に運行されたが、当局と一般市民の反対により、この路線は廃止された。
このように、自動車の機械的推進力の問題を解決しようとした初期の試みは、自動車が完全に19世紀後半の進歩的精神の創造物ではなく、130年以上前に発明家たちの関心を集めていたことを示すのに十分である。この分野での成功は、その時々の動力形式の完成度に直接的に比例している。最初の発明者たちは、彼らの時代には蒸気機関が未熟であったために、わずかな成功しか収められなかったが、蒸気機関の構造が改良されるにつれて、それによって動く乗り物の構造も改良された。
蒸気の時代以前には、風車の力を利用して乗り物を走らせることができ、16世紀から17世紀にかけて、オランダの平野部では風力で走る馬車、いわゆる「シャルボラン」が非常に多く見られるようになり、成功を収めた。
1845年から90年代初頭までの約半世紀、自動車はほとんど開発されなかった。世界各地の発明家たちは、時折このテーマに取り組んでいたが、概して空想好きの変人扱いされ、彼らの仕事はほとんど注目されなかった。この時期には、街路や公道でいかなる種類の機械的動力を使用することに対しても、ほとんど普遍的な偏見があった。もしこの時期に、あらゆる面で完璧な無軌道馬車を発明したとしても、適切な評価を得ることができなかった可能性さえあるのだ。機械駆動の乗り物に対する偏見は、おそらくケーブルカーやトロリー・カーの導入により徐々に失われ、現在では大多数の人が、動物の動力を機械に置き換えることを望んでいる。その結果、数年前なら失敗作とされた自走式自動車も、今では十分満足のいくものとして受け入れられている。しかし、このような寛容な気持ちとは裏腹に、世紀初頭のような煩雑な馬車は、好みや要求が全く異なる現在、好意的に受け入れられるかどうか、非常に疑問が残る。今求められているのは、軽くて速く走れる魅力的な乗り物であり、それはかつての発明家たちが辿った路線では作れないものなのだ。今日の自動車は、その前の時代に比べてはるかに完成度の高い装置であるが、完成の域に達したとは言えない。動力として、蒸気、ガソリン、電気が使われている。この3つのうちどれが一番いいかというと、あらゆることを考慮しても、それぞれ欠点もあれば利点もあり、ある方向で明らかに優れていても、他の方向では欠点が相殺されてしまうので、なかなか言えないだろう。
しかし、フランスは近代的な開発が最初に始まった国であり、現在に至るまで、製品の品質において、他の国々が同等でないにしても、それほど遅れていないにもかかわらず、その主導的地位を維持している。
蒸気自動車の完成度は、フランスの優秀なエンジニア、L.セルポールの努力によるものである。このほかにも、イギリスやこの国、またヨーロッパのいくつかの国で、非常に成功した蒸気自動車が製造されているが、セルポ-レは、速く走る魅力的な自動車を最初に成功させており、他の人々は彼の仕事から利益を得ているのである。
図12は、機械の配置と位置をより詳細に示している。これらの馬車に使用されているエンジンは、単動型の4つのシリンダーでできており、つまり、一端からしか蒸気を取り込まないようになっている。この構造により、シリンダーの数は増えるが、ピストンロッド、クロスヘッド、ガイドが不要になり、他の部品が大幅に簡素化される。また、エンジン全体を非常にコンパクトにすることができる。
ボイラーはフラッシュ式で、普段は水を入れていないが、エンジンの運転中は、エンジンのストロークごとにポンプでボイラーに必要な量の水を注入し、車両を推進するのに必要な蒸気を発生させ、水がボイラーに入る瞬間に蒸気に変換される。蒸気の量は水の量に比例するので、水の量を調節することで、エンジンの出力、ひいては馬車の速度をコントロールすることができる。
このように、水の量を調節することで、エンジンの出力、ひいては馬車の速度をコントロールすることができるのです。これが、実際に採用されている速度制御の方法である。発車時には、エンジン、ボイラー、ポンプを適切な関係でつなぐハンドルを動かし、走行中は、ボイラーに注入する水の量を調節するレバーを操作して速度を変化させる。燃料は灯油で、これを気化させ、適切な構造のバーナーに供給する。バーナーに供給される油の量は、水の量を調節するのと同じレバーで調節され、両者が適切な割合で増減するようになっている。ボイラーは、直径2.5インチ、厚さ8分の3から2分の1インチの鋼管を何本も重ねて作られている。これらの管は、図13に示すような形にプレス加工され、Aと記された断面の暗線が内部の空間を表している。管の本数はボイラーの容量による。管は非常に太いので、破裂の心配がなく、高温に加熱して、注入された水を直ちに蒸気にすることができる。
図12から、エンジンは2つの車軸の間の車体の下にあり、チェーンとスプロケットホイールによって後輪に運動が与えられていることがわかるだろう。ボイラーは車体後部にあり、下部は後車軸より少し下に突き出ている。車体後部の小さな煙突は、燃焼ガスを逃がすためのものである。前輪の間にはコンパクトなコンデンサーがあり、エンジンからの蒸気はここに排出される。このコンデンサーには二つの目的がある。すなわち、さもなければ空気中に逃げてしまう水の一部を回収し、新たな補給なしに走行できる距離を延ばすと同時に、排気によって生じる騒音と、寒さや雨天時にはっきりと見えるほど大気中に漏れ出す蒸気の量を減らすことである。
この国では、自動車を取り上げるのがかなり遅かったが、発明家や製造業者は現在、失われた時間をすぐに取り戻せるようなペースで作業を行っている。蒸気機関車の設計はすでにいくつかあり、その動作は非常に信頼できるものである。図14は、そのうちの1つを示したものである。エンジン、ボイラー、その他の機構の設計は、車体の一部を取り外して内部部品を露出させた図15からよく理解できる。
ボイラーは、消防車に使われるような直立型の非常にコンパクトな形をしている。直径は約14インチ、高さは20インチである。強度を増すために、ボイラーの周囲はピアノ線で二重に囲まれている。エンジンは機関車型で、2つのシリンダーからなり、そのピストンはシャフトの端にあるクランクに接続されている。このクランクは、エンジンが死点で引っかからないように、直角に設置されている。回転方向は通常のリンクモーションで逆転させる。燃料はガソリンで、台車前面の下にある円筒形のタンクに入れておく。ガソリンは気化され、適当な割合の空気と混合されて、ボイラーの下に置かれたバーナーへと渡される。蒸気の発生量はバーナーに供給されるガソリンの量によって調節され、この供給量は蒸気の圧力によって調節されるので、その動作は完全に自動化されている。シリンダーHは圧縮空気の貯蔵庫で、タンクIと接続されているので、ガソリンは圧力がかかっており、したがってパイプを通してボイラー下のバーナーに強制的に供給される。バーナーとタンクの間には、蒸気圧によって制御される弁があり、圧力が低いときは開き、高いときは閉じます。圧力がある値に達すると、バルブは完全に閉じられるので、たとえ馬車が非常にゆっくり走っていても、圧力が一定限度を超えてしまうことはありえない。排気はエンジンシリンダーからマフラーに入り、そこからパイプKに抜ける。このパイプは水タンクの中央を通る開口部に下向きに突き出ており、それによって生じるドラフトによって、燃焼ガスがボイラー上部から車体の下側に引き込まれ、大気中に放出されるのである。
排気マフラーの直前には水量計があり、図14のように車体の外側になるような位置にある。車体前方には鏡が設置されており、これを覗き込むことで水量計を見ることができる。また、図14には、台車側面の操作レバーの位置が明確に示されている。実際のエンジンの構造は図16に示すのがよく、図中、A Aはシリンダー、Bはスチームチェスト、G Gはバルブロッドである。ピストンロッドはクロスヘッドCと連結し、コンロッドDはクロスヘッドCからクランクEに運動を伝達し、軸Sを回転させる。回転方向を逆転させるリンク運動はI Iにあり、軸F Fに取り付けられたレバーGによって操作されます。エンジンの運動は、エキセントリックK Kの間にあるスプロケットホイールLの上を走るチェーンによって、馬車の後輪車軸に伝達される。
図17は、もうひとつのアメリカの蒸気機関車である。この車両では、走行装置は完全なトラックであり、その上に車体が支持されている。車体を取り外した台車の外観は図18に示すとおりである。ボイラーは筒型であり、その側面に二重シリンダー・エンジンが固定されている。この点で、先に述べた台車とは構造が異なり、エンジンは車体のクロスフレームに取り付けられている。これら2つの客車の機構の一般的な外観は非常によく似ているが、その構造の細部には多くの相違点がある。両者とも縦長の筒型ボイラーを使用し、蒸気はガソリンを気化させた状態で専用のバーナーで燃焼させて発生させる。エンジンはどちらも縦型二重シリンダー式で、スプロケット・ホイールとチェーンによって後輪車軸に運動が伝達される。
図11、14、17を注意深く見れば、これらの蒸気馬車の例が芸術的な観点から見て満足のいくものであることがわかるだろう。運転に関しては、普通の道路で遭遇する急勾配をかなりの速度で駆け上がるのに十分な力があり、平地ではその速度は普通の乗員を満足させるに十分すぎるほどであると言える。爆発の危険は、考える必要がないほど小さい。サーポレットのボイラーはほとんど爆発しないし、アメリカの自動車に使われているボイラーは、実際に受ける圧力よりはるかに大きな圧力に耐えられるようにできている。機械の運動は不快な振動をもたらすと思われるが、可動部分が軽く、バランスに注意することによって、この影響はかなり軽減されている。燃料にガソリンを使用し、自動バーナーを使用することにより、石炭を使用した場合の煙や灰をなくし、さらに、ボイラー内の水が適切なレベルに保たれていることを確認する以外、機構に注意を払う必要がないため、車両の取り扱いの手間を省くことができる。サーポレット客車の場合、ボイラーの給水は完全に自動化されているので、この点さえも注意する必要がない。
脚注
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