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100多年大变革!自行车和电助力车的发展历史

2024-05-28 02:24:13
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  100多年大变革!自行车和电助力车的发展历史要想真正寻找传统自行车和电助力自行车之间的关系,必须对所有自行车的历史进行研究。尽管电助力自行车早在19世纪90年代就有了概念,但直到20世纪90年代,电池才变得足够轻,可以正式搭载在自行车上步入实践。

  正如我们所知,自行车是在19世纪早期发展起来的,这要归功于几个发明家,他们完全改变了当时自行车的概念,或者说在已有的设计上进行了重大改进。1817年,一位名叫卡尔·冯·德莱斯(Karl Von Drais)的德国男爵发明了第一辆自行车,这款车的发明具有重大意义,但当时这款原型自行车主要由笨重的木头制成,并且只能靠双腿踢地提供动力。

  让我们看看最早的自行车原型和现如今人们所熟识的自行车之间存在着多少改进,以及最后让我们来看看电助力自行车,从最初笨重的交通工具到今天令人难以置信的科技产品间的转变。

  1817年以前,许多发明家都草拟出了自行车的概念。但一项技术真正称为“自行车”,它必须以下条件:是一种带有两个轮子的人类交通工具,需要骑手自行保持平衡。

  最初人们认为的自行车起源是来源于一幅创作于公元1500年左右的素描,这被认为是达芬奇的学生吉安·贾科莫·卡坡蒂 (Gian Giacomo Caprotti)的作品。但自行车历史学家汉斯-埃哈德·莱辛(Hans-Erhard Lessing)进行了一些研究后,认定这是一场有目的的欺诈。然而,语言学家和词典编纂者奥古斯托·马里诺尼(Augusto Marinoni)教授却不这么认为。他在研究达芬奇的《大西洋古抄本》后认为,这幅画应该是真是的。

  另一幅未经证实的画作出自一位几乎没有正式官方文件证明的的艺术家孔德·西弗拉克(Comte de Sivrac)伯爵之手,他在1792年发明了一种叫做célérifère的东西。它就像一匹马,有一个座位,两个轮子,还有可以转动前轮的把手,骑手用腿和脚在地面蹬来进行推动。然而现代历史学家声称,尽管已经有其他证据当时有四轮的版本存在,但没有证据表明两轮célérifère曾经存在过。1891年,法国著名记者路易斯·鲍德里·德·索尼耶(Louis Baudry de Saunier)在做自行车历史专栏时,误将这个设计纳入到历史中,保留至今。

  目前公认的第一辆自行车属于卡尔·冯·德莱斯男爵,他是巴登大公国(德国西南部的一个大公国,1918年后成为魏玛共和国的一部分)的公务员。当时这种木制自行车被称为Laufmaschine(德语:跑步机), Draisine或draisienne,这款车发明于1817年,并在第二年申请了专利。这是第一辆成功商业化的两轮、可驾驶、人力驱动的机器,后来被重新命名为velocipede(自行车),也被人们称为dandy horse 或hobby-horse,据记载,德莱斯想要最初设计的初衷是需要一种新型的交通工具来减少人们对马的依赖。

  在第一次从曼海姆出发的测试骑行中,他在不到一小时的时间里前进了8英里(13公里)。Laufmaschine主要由木材制成,重48磅,有车轮轴承、铁制轮组、黄铜衬套和后轮刹车。在此之后这款车开始流行起来,但由于它引发的多起事故,当时政府很快限制了它的使用。尽管如此,同期许多其他的发明家尝试制造新的机器来优化它

  丹尼斯的发明的物品名字并没有流传下来,在当时,“玩具马(dandy horse)”很受欢迎,因为它很像孩子们的玩具,“马(hobby-horse)”这一称呼被用来取消经常骑着它们的纨绔子弟。而丹尼斯在1818年的发明更优雅,整体形状是蛇形的,而不是像德莱斯发明的那样笔直的。

  1819年,丹尼斯的木马在伦敦又掀起了一股热潮,但后来由于们注意到他们的靴子在骑这种木马时很容易磨破了而被叫停。

  无论如何,德莱斯的自行车发明为其他自行车效仿提供了基础。后来,在1863年,一位法国金属工人发明了在前轮轮毂上增加旋转曲柄和踏板,从而迎来了我们今天所知道的自行车的诞生。

  最早的机械驱动两轮车之一属于发明家柯克帕特里克·麦克米伦(Kirkpatrick Macmillan),他是一位苏格兰铁匠,于1839年发明了这款车。他的侄子证实,他的叔叔开发了一种后轮驱动设计,通过链接赶从曲柄链接后轮。

  另一个德国人是一项新发明的核心人物。菲利普·莫里茨·费舍尔(Philipp Moritz Fischer)在他很小的时候就使用老式自行车来往返学校,1853年,他发明了第一辆有踏板的自行车,他称之为Tretkurbelfahrrad,这款车不需要使用者用腿在地面推动自己。

  法国发明家在1863年改变了自行车的设计。他增加使用安装在前轮上的旋转曲柄和踏板。Pierre Lallement获得了一项专利,这意味着踏板是由他发明的,尽管费舍尔早在几年前就发明了踏板。Lallement的1866年的专利图显示这款产品与丹尼斯的很像,但增加了探班和可旋转的曲柄。

  这款车很难转向,但由于踏板的位置的良好设计和金属车架的设计减少了重量,它可以达到更快的速度。这些新设计使得大规模生产这种车辆成为可能。也由于可以大规模使用金属产品,刹车也可以大规模的应用在上面。在英国,由于自行车在鹅卵石路上骑行时摇摇晃晃,它获得了“Boneshaker”的绰号。

  19世纪60年代初,皮埃尔·米考斯(Pierre Michaux)开始大规模生产自行车零部件,并创建了米考斯公司(Michaux company)批量生产自行车零部件,随后统治了这个行业很多年。

  小轮径自行车的创新是一个巨大飞跃。骑上它骑手离地面很高,前面有一个大轮子,后面有一个小轮子,速度更快,但这种设计被认为是不安全的。在那时,自行车被认为是上流社会的象征,直到19世纪90年代,它的价格仍远远超出了普通工人的承受范围,但由于零件制作成本越来越低,价格大幅下降。

  安全自行车的出现被广泛认为是自行车历史上最关键的变化。它改变了人们将骑自行车视为危险爱好的看法,使之成为任何年龄的人都能享受的日常交通工具。尽管1884年第一版的安全自行车仍然存在安全问题,它的骑行方式仍然离地面太高,但它增加了链条传动的前轮,发明家后来据此开发了后轮链条传动装置。

  1885年,约翰·坎普·斯塔利(John Kemp Starley)成功生产了第一辆名为“漫游者”(Rover)的安全自行车,但没有获得专利。它有一个可操纵转向的前轮,与一个同样大小类似飞轮的装置用链条来驱动后轮。漫游者被无数次地模仿,完全取代了高轮车,因为它更容易在铺装路面和土路上骑行。然而,因为较小的车轮尺寸和缺乏避震装置,它不像高轮车舒适。

  约翰·邓洛普(John Dunlop)对充气轮胎的重新发明,帮助创造了更平稳的骑乘感受,并纠正了自行车向复杂避震装置研发的路径。这也意味着拥有前后三角的自行车架设计成为了最有效的设计,后来在非裔美国发明家伊萨克·R·约翰逊(Issac R Johnson)优化了三角车架设计。链条传动的出现提高了速度和舒适性,骑行更加的平稳、放松、对踩踏也更加轻松,由于它的设计更轻,结构更加简单,在骑行过程中叶更容易转弯。

  电助力自行车被记录在多项美国专利中。最早于1895年,小奥格登·博尔顿(Ogden Bolton Jr.)为第一辆后轮装有6极电刷换向器的直流轮毂电机的电池驱动自行车申请了专利。

  这辆电动自行车拥有10伏特的电池可以产生100安培的电流,它非常笨重,几乎不能骑行,当时所有纯人力的自行车都可以轻松的骑出比这台电助力更快的速度。

  1897年,何西阿·W·利比(Hosea W. Libbey)发明了一种使用双电机驱动的电动自行车。它的电机被设计在轮毂内。20世纪90年代,捷安特Lafree电助力自行车的设计理念便是沿用这款自行车。

  1898年,出现了使用皮带驱动后轮的电动自行车,1899年,出现了另一种轮式电机电动自行车。但至此直到20世纪60年代,电动自行车的发明一直停滞不前,因为电池和车架都太过笨重,而且电池的续航时间不到一小时。

  到19世纪90年代,开始出现相机,其很多原始资料被用相片的形式记录了下来,这种车型有弯曲的车架,不像三角形的车架那样,这便使得女士们可以很容易地穿着裙子骑上自行车。这种车的车架是钢制的,辐条位置较低,这样裙子就不会被夹住,有单独的刹车,这种设计迅速发展,并被称为荷兰自行车(Dutch cycle),因为85%是在荷兰生产的。

  然而,从这时起自行车的保有量开始有所下降,主要是在美国,欧洲虽然略有下降但在20世纪40年代仍然保有强劲的市场。即使到了今天,欧洲人仍然热爱自行车以及自行车给人们带来的乐趣,但大洋彼岸的美国则逐渐对自行车的创新失去了兴趣。因为在美国,汽车因其舒适、便捷成为最受欢迎的交通工具,对于不实用体力便能前进的交通工具,汽车显然更对美国人有吸引力。

  20世纪20年代,自行车逐渐成为儿童玩具,到40年代,大多数自行车都是为儿童制造的。但欧洲人一直把骑自行车视为一项成年人活动,像自行车比赛、通勤和自行车旅游这样的爱好成为流行的运动。即使在汽车和摩托车发明之后,自行车仍然是欧洲人首选的交通工具。制造商如Raleigh, BSA, Philips, Carton, Hercules和Rudge-Whitworth逐渐垄断了市场。

  尽管与其他年份相比,自行车的发展可谓停滞不前,但在整个20世纪早期,自行车仍然在不断进步和发展。法国为游客开发了许多自行车旅游项目,在20世纪30年代,欧洲的赛车组织开始出现。

  传动装置和拥有可换挡的能力成为时尚。在当时,后轮在轮毂的两边都有一个齿轮。与现代车型不同的是,车手必须停下来,取下车轮,然后翻转车轮,重新安装车轮才能换档。

  虽然这时市场上已经有多速自行车,但军用自行车是单速的米乐M6官网。伞兵会把自行车空投给军人使用,这就产生了“轰炸机自行车(bomber bikes)”这个词。许多作战单位专门使用自行车作为交通工具,比如德国的国民掷弹兵(Voksgrenadier)。他们入侵波兰时携带了196辆自行车和1辆摩托车,当时有41个公司专门为步兵制造自行车。

  日本人在马来战役中使用了五万多辆自行车。自行车非常受日本军人的欢迎,所以他们从直接从日本公民那里没收自行车,以供军队使用,日军经常在骑行时携带80磅的装备,而英国士兵最多只能携带40磅。

  在自行车的历史上,一个有趣的节点是飞鸽的发明,尽管它看起来与当时国外的巡航自行车相似,但在中国意外的火爆,是当时老百姓唯一被批准使用的交通工具。

  自行车、缝纫机、手表,这三大件是当时中国人成功的象征,如果这三者你都具备,意味着你是富裕且有品位的人,在当时计划经济的加成下,想拥有这些可不容易。在20世纪60年代和70年代,飞鸽标志成为地球上最流行的自行车。1986年,超过300万辆自行车被售出。

  在北美,巡航车和竞赛用车是最受欢迎的自行车风格。巡航车在业余自行车爱好者中很受欢迎,即固齿死飞,它有踏板驱动的刹车、只有一个速比和充气轮胎,因为耐用和舒适坚固而流行。

  同样是在20世纪50年代,赛车在北美变得非常受欢迎。这种赛车也被美国人称为运动跑车(sports roadster),在成年自行车手中很受欢迎,由于重量轻、轮胎窄、多齿比和大轮径,它在爬山方面更快、更好,是替代巡航车的好选择。

  20世纪60年代,由于人们对锻炼的兴趣以及人们对更节能的交通方式的态度转变,骑自行车再次流行起来。这导致了20世纪70年代的自行车热潮,在1975年,超过1700万辆自行车卖给了美国人。销售增长的部分原因是,新的自行车爱好者更喜欢欧洲风格的自行车,这种多齿比,更轻量的自行车深受竞赛型车手和爱好者的欢迎。

  在很长一段时间里,自行车看起来都差不多,直到上世纪70年代在美国加州发明了BMX。这些车轮子的尺寸从16英寸到24英寸不等,很受青少年的欢迎。当时,荷兰将bmx赛车引进在公路上进行比赛,这催生了纪录片《摩托车冒险之旅》(On Any Sunday)的诞生。影片将BMX小轮车的成功归功于20世纪70年代摩托车的繁荣,以及小轮车作为一项运动而不仅仅是一种爱好的流行。

  美国加州的另一项发明是山地车,山地车第一次出现在20世纪70年代,但直到1981年才大规模生产。其发明的目的是用于越野或崎岖不平的道路骑行。山地车很快获得了成功,山地车的骑行方式鼓励城市举名因为它鼓励城市居民逃离他们的环境,并激发了其他极限运动。山地自行车有一个更直立的座位位置和更好的前后悬挂。

  20世纪70年代,随着休闲自行车变得更加流行,重量低于30磅的轻型自行车开始成为市场上的主力销售车型,也逐渐用于比赛。

  瑞典制造商Itera发明了一种完全由塑料制成的自行车,虽然销量惨淡但代表了一种。相反,英国的自行车市场从公路自行车转向了全地形山地自行车,山地车因为用途广泛而更受欢迎。到1990年,具有重量的巡航车几乎已经绝迹。

  与传统自行车不同,真正的电助力自行车的历史加起来只有40年。在最近的几年,电助力因其价格下降和可用性上升而大受欢迎。在1989年制造了最早的原型车之一,这台原型车看起来非常类似于现代的电助力自行车。

  电助力车上使用的动力控制和扭矩传感器是在20世纪90年发的,而Vector Service Limited在1992年创造并销售了第一辆名为Zike的电助力自行车。它拥有一个内置在车架的镍铬电池和一个850克的磁铁电机。然而,销量非常惨淡,原因并不清楚,可能是因为它们的生产成本过高。

  在1993年发明了第一个踏板辅助系统。在世界的另一端,美国汽车偶像李·艾柯卡(Lee Iacocca)于1997年创立了EV Global motors。EV Global生产了一款名为e-bike SX的电助力自行车,这是最早用于推广电助力的概念之一。当时笨重的电助力自行车使用的是铅酸电池,而新车型则采用镍氢电池、镍镉电池和锂离子电池。锂离子电池的应用是电动自行车技术中最重要的突破之一,更高的能量密度让易用性大大提升。

  在2007年,电助力自行车被认为占市场的10%到20%,而现在它们占了30%左右。一个典型的电助力装置有一个可供8小时使用的充电电池,单独电池平均行驶距离为25-40公里,速度可达36公里/小时。在国外,电助力车在法规上也有分类,每个分类决定你的使用方法及是否需要驾照。

  自1998年以来,电助力自行车的使用量迅速增长。中国自行车协会的数据显示,中国是全球最大的电动自行车生产国。2004年,中国在全球销售了超过750万辆电动自行车,比前一年翻了一番。

  中国每天使用的电动自行车超过2.1亿辆,据说在未来10年将增加到4亿辆。在欧洲,2010年售出了70多万辆电动自行车,这一数字在2016年上升到了200万辆。现在,欧盟已经对中国进口电动自行车实施了79.3%的保护性关税,以保护将欧洲作为主要市场的欧盟生产商。

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