从安全玻璃到备胎: 被遗忘的早期安全理念

安全玻璃于1905年获得专利,但直到二十年后才成为标准配置.
安全玻璃于1905年获得专利,但直到二十年后才成为标准配置.

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早在沃尔沃发明三点式安全带和安全气囊之前很久,汽车诞生初期就已播下了当今安全理念的种子: 1905年获得专利的安全玻璃、1902年获得专利的鼓式制动器、出厂即配备备胎的Rambler,以及让手摇曲柄成为历史的电动起动机. 这些发明没有一个是一夜之间成为标准的; 其中一些在几十年里一直“为时过早”. 这就是那场无声安全革命的故事.

要点速览

  • 安全玻璃的第一项汽车专利属于John Crewe Wood,于1905年获得; 而它成为标准配置则要到1920年代中期.
  • Louis Renault于1902年为鼓式制动器申请了专利; 同年Frederick Lanchester获得了首个卡钳式盘式制动器的专利.
  • 第一辆出厂配备备胎和轮胎的汽车是1909年的Rambler,当年共生产了1,692辆.
  • Kettering的电动起动系统在1912车型年出现在凯迪拉克上,让危险的手摇曲柄退出了历史舞台.

为什么要写这篇文章? 因为安全总是来得太早

试想一下: 1900年代初,汽车还是奢侈品,是富人的玩具. 没有人系安全带,也没有人做碰撞测试. 但恰恰是在这个时期,我们今天所说的"不可或缺"的安全装备,从最初到最后的几项被一一发明出来. 最令人惊讶的是: 从发明到标准化之间有时相隔20-30年. 所以这个故事其实不是关于"想出点子",而是关于坚持把点子推广给所有人的故事.

那么,这些早期安全发明究竟解决了什么问题? 简单概括如下,然后我们逐一介绍:

发明年份先驱者解决的问题
安全(夹层)玻璃1905John Crewe Wood前挡风玻璃破碎后碎片飞溅
鼓式制动器1902Louis Renault制动效果不佳
盘式制动器1902Frederick W. Lanchester散热更好的制动器
备胎1909Rambler轮胎在半路爆胎后束手无策
电动起动1912Kettering / 凯迪拉克危险的手摇曲柄

安全玻璃是如何发明的,又为何花了几十年才成为标准?

最早的汽车甚至没有挡风玻璃. 玻璃挡风大约在1904年开始作为选装配置出现,而且是用普通玻璃制成的. 也就是说,如果一颗小石子击中玻璃,玻璃就会粉碎,锋利的碎片会飞溅到你的脸上和眼睛里. 这真是可怕的情况,不是吗?

一次偶然、一位律师和两块玻璃之间的粘合剂

夹层玻璃的诞生实际上是两段不同旅程的故事. 一边是法国化学家Édouard Bénédictus: 1903年,他在实验室里打翻了一个含硝酸纤维素的瓶子,瓶子摔碎了,但碎片并没有散开. 不久之后,他在一份报纸上读到两名妇女被玻璃碎片划伤的新闻,由此想到了这个主意:在两层玻璃之间夹入一层硝酸纤维,从而发明了夹层玻璃. 1909年申请专利,1911年创立Societe du Verre Triplex公司,并在英国和法国专利中使用了“Triplex”这一商业名称.

而另一边则是英国律师John Crewe Wood. 这位来自威尔特郡斯温登的律师,于1905年专门针对汽车前挡风玻璃的夹层玻璃获得了英国和美国的专利. 他用加拿大香脂将玻璃层粘合在一起,并认真对待这项事业,创立了Safety Motor Screen Company. 也就是说,在汽车刚刚开始普及的时候,就有人提出“这种玻璃不应该割伤人”,甚至还申请了专利.

从战争到PVB再到标准化的漫长道路

那么,为什么这个绝妙的想法没有立即成为标准呢? 因为Triplex玻璃生产缓慢且价格昂贵; 汽车制造商起初并不愿意采用. 转折点是第一次世界大战: 层压玻璃被广泛用于防毒面具的护目镜,需求随战争而增长. 战争结束后,向汽车的过渡加快了速度; 大约在1924年,美国出现了最早的汽车应用,福特于1928年将夹层玻璃列为标准配置. 虽然各制造商在哪一年采用的时间在 不同资料来源之间有些出入,但可以明确的是,Rickenbacker是大约在1926-1927年间最早将安全玻璃作为全车标准的制造商之一. 也就是说,从专利到标准化整整用了二十多年.

而真正的革命则发生在1927年: 加拿大化学家Howard W. Matheson和Frederick W. Skirrow发明了聚乙烯醇缩丁醛(PVB)塑料. 含PVB的夹层玻璃不会变色,而且抗穿刺性能强得多; 很快就取代了旧有的各种类型. 20世纪30年代,英国公路交通法强制要求所有新车必须使用安全玻璃挡风玻璃; 1937年进行了最终夹层测试,1966年PVB薄膜厚度提升到0.76 mm,高抗穿刺前挡风玻璃在美国成为标准. 如今,夹层前挡风玻璃在所有主要国家都是强制性的,截至2020年,已有超过12亿辆汽车在使用. 这个故事始于一个瓶子的翻倒,却已经走过了相当漫长的道路,而且是何等的历程啊!

鼓式制动器是谁发明的,盘式制动器为何姗姗来迟?

Renault, içe genişleyen kampana frenini patentiyle değil, balatayı asbeste çevirerek otomotiv tarihine kazıdı.

让一辆车加速很容易; 真正的难点在于让它停下来. 早期汽车的制动器相当原始且低效. 现代汽车鼓式制动器首次由迈巴赫于1900年应用于一辆汽车上; 而真正的突破性一步则出现在1902年: 法国工程师路易·雷诺获得了内张式现代鼓式制动器的专利. 在雷诺的系统中,一对内弹簧式制动蹄压向制动鼓,雷诺品牌成为第一个使用这种制动器的厂商. 雷诺贡献的另一个方面是将制动摩擦片改为石棉材质——这在当时是摩擦材料领域革命性的一步. 在数十年的时间里,鼓式制动器一直是汽车的标准制动解决方案; 而盘式制动器的普及则花费了多年时间.

兰彻斯特的早期盘式制动器: 1902年被遗忘的天才

有趣的是, 同年 (1902), 英国工程师 Frederick William Lanchester 发明了首个卡钳式盘式制动器, 并于 1902年12月1日 获得专利号为 26,407 的专利. 他的系统像自行车卡钳刹车一样, 将刹车盘夹在两块刹车片之间. 这几乎就是我们今天在每一辆现代汽车上使用的方案的鼻祖. 那么, 为什么它没有立即普及呢? 实用性方面的问题: 那个时代的材料和制造技术还不足以让这一精巧的设计变得实用. 盘式制动器在量产汽车上得到应用花了几十年的时间. Lanchester 的命运与安全玻璃的命运非常相似: 正确的想法, 错误的时间.

备胎: 备胎从何而来?

如今, 备胎放在汽车行李箱底部, 是我们大多数人从未打开过的储物工具. 但早期的汽车出厂时根本没有配备备用轮胎! 在那些日子里, 轮胎在路上爆胎意味着只能在路边无助地等待.

这个词本身就有一段故事: 1904年, Thomas Morris Davies 和 Walter Davies 在威尔士拉内利镇为汽车申请了首个备用轮胎的专利, 并创办了一家名为 Stepney Works 的企业. "Stepney" 这个名字正是来源于这家企业. 也就是说, 我们所说的 "stepne" 这个词, 其实是一个威尔士小镇和一家工厂的名字.

而第一辆出厂时配备备用轮胎和轮辋的汽车, 则是 1909年美国 Thomas Jeffery & Company 生产的 Rambler. 那一年恰好生产了 1,692 辆, 第一个备用轮胎安装在车辆的右侧. 请注意: 一个是配件和专利 (1904年 Davies 兄弟), 另一个是量产配置 (1909年 Rambler). 两者结合之后, "爆胎 = 旅程尽毁" 的等式就成了历史. 如今, 尽管大多数车辆由补胎工具包或防爆胎承担了这一任务, 但备胎仍然是行李箱里的经典住客.

电动起动机: 摇把为何退出历史舞台?

要启动早期的汽车, 你必须用尽全身力气转动发动机前部的摇把. 问题在于, 发动机反转时, 摇把会跟着你的手一起转回来, 后果可能是手臂、手指或面部受伤等创伤性的结果. Cadillac 的掌门人 Henry M. Leland 正是因为这个原因认为手摇曲柄很危险, 于是决定开发一种电动启动装置. 在俄亥俄州代顿市 Delco 工作的 Charles F. Kettering 应朋友兼同事 Edward Deeds 的请求, 开始开发这种装置, 并于 1911年2月在 Delco 制造出了可行的样机. 1911年6月15日, 电动起动机的专利申请被提交; 专利则在三年后, 即 1915年8月17日获得.

Kettering 的钥匙式电动启动和点火系统于 1912车型年在 Cadillac 汽车上推出. 从此只需转动钥匙就能启动汽车——手摇曲柄造成的伤害已成为历史. 今天每个按下启停按钮启动发动机的人,其实都在延续Kettering的遗产. 而且这项发明不仅带来舒适,更是一项真正的安全创新: 再没有人需要冒着被摇把打伤手臂的风险了.

这些早期发明是如何在当今的安全理念中扎根的?

我想指出这五项发明的共同点: 没有一项是为了"赶时髦"而做的. 每一项都在解决真实而痛苦的问题——割伤人的玻璃、不够用的刹车、让人束手无策的爆胎、打断手臂的摇把. 而且每一项都"超前"多年,直到正确的工程解决方案成为标准.

夹层玻璃从1905年的专利到1920年代中期的历程、鼓式刹车几十年后才成为标准、Lanchester的盘式刹车几十年后才被理解: 这些都是汽车安全一步步、坚持不懈前进的证明. 下次当你坐进车里系上安全带,或透过前挡风玻璃向外看时,请停下来思考一秒钟: 那块玻璃背后有一个打翻的瓶子,那个刹车背后有一位法国工程师,后备箱里的备胎名字源自一个法国小镇,启动按钮背后有一位来自代顿的发明家. 你觉得哪一项等待得最久?

参考资料