Появление первых карет с кузовом, подвешенных на ремнях или цепях, отмечается началом пятнадцатого века, однако нововведение не получило быстрого распространения. В 1665 году для подвески транспортных средств начали применять стальные рессоры, но только в начале девятнадцатого века эта практика стала повсеместной. Тогда же на стальных рессорах появилась возможность подвешивать более тяжелые кузова.
Во всяком случае, несмотря на весь прогресс средств передвижения, путешествия по суше всё еще совершались людьми пешим ходом или верхом на животных (чаще на ослах или мулах). Ещё в 1550 году в Париже было зарегистрировано всего пять карет, в том числе карета парижской королевы.
Самоходные транспортные средства
Широкое использование первичных двигателей, таких как водяное колесо и ветряная мельница, побудило древних провидцев предсказать строительство самоходных колёсных транспортных средств. Между тем, тогда ещё не было практических средств под реализацию этой идеи. Изображение повозки, несущей ветряную мельницу, приводящую в движение колёса через механизм зубчатых передач, был обычным явлением в книгах, содержащих эскизы ряда реальных и фантастических машин.
Скорее всего, первый из таких эскизов был сделан Гвидо да Виджевано в 1328 году. Другие – похожие, можно найти на страницах книг Роберто Валтурио и Мариано Якопо из первой половины пятнадцатого века. Но все эти машины на древних схемах так и не были построены или, попросту не имели возможности работать должным образом. Между тем, использование парусов обещало лучшие результаты. Поэтому в 1599 году Симон Стевин решил построить парусную повозку для Мориса Оранского.
Такого рода транспорт обладал способностью перевозить 28 человек и, как утверждается исследователями, развивал скорость до 12 км/ч. Однако практического применения система также не нашла. На этом идейном подъёме были предприняты и другие оригинальные попытки. В частности, с применением часовых механизмов. Так, немецкий часовщик Ганс Хауч построил повозку, приводимую в движение стальными пружинами, способную двигаться со скоростью около 1,5 км/ч. Правда, относительно запаса хода такого транспорта данных нет.
Применительно к описанным транспортным средствам, перед колёсной частью ставилась задача не только поддерживать транспортное средство, но и задача создавать тягу, необходимую для движения. Повозка, где есть полностью развитый рулевой и приводной механизм, встречается на изображениях Франческо ди Джорджио Мартини, работавшего во второй половине пятнадцатого века.
Транспортное средство, согласно рисункам, имело четыре ведущих и рулевых колеса, приводимых в действие устройствами, аналогичными тем, которые используются в конструкциях, управляемых людьми или животными. Конечно, это далеко не автомобильное транспортное средство, но таковое включало в конструкцию устройства, которые позже станут необходимы для создания самоходных транспортных средств.
Изобретение теплового двигателя
Строительство действительно успешного транспортного средства требовало жизнеспособного теплового двигателя с достаточно высоким отношением мощности к массе. Эта идея существовала, начиная с семнадцатого века. Например, в 1681 году миссионер Ф. Вербист принёс весть о первой паровой машине, построенной в Китае. Вместе с тем, наброски в работе Исаака Ньютона показывает машину, приводимую в движение струями пара.
Несмотря на множество ранних идей, только в конце восемнадцатого века людям стал доступен подходящий тепловой двигатель. Но минуло ещё сто лет, прежде чем первые попытки создания транспортных средств увенчались успехом. Ранние автомобили строились с использованием широкого спектра технических решений почти для всех функций, которые следовало реализовать в машине. Потребовалось около 30 лет, чтобы появилось несколько стандартных компоновок, а автомобиль достиг определённой зрелости.
Так, если рассматривать функцию передачи движения от двигателя к колёсам, автомобили конца девятнадцатого века использовали:
- ременные передачи,
- цилиндрические редукторы,
- редукторы с коническими шестернями,
- бесступенчатые трансмиссии на основе фрикционных колес.
В 1920-е годы разнообразие коробок передач практически сводится к типу цилиндрических шестерён с кулачковыми муфтами (скользящими передачами). Все использовали фрикционную муфту в качестве пускового устройства. В 1940-х годах появились первые синхронизаторы, разработанные инженерами:
- Mercedes,
- Porsche,
- Borg Warner.
В настоящее время различий в коробках передач практически не существует, если пренебречь различиями из-за разной компоновки силовых агрегатов. Таким образом, логично сделать вывод:
Механическая коробка передач тогда уже являлась зрелым продуктом, чего нельзя было сказать об автоматических коробках передач Европы, где такой компонент находился на начальной стадии разработки.
Нынешняя ситуация с загруженностью дорог приводит к смещению основной доли механических коробок передач в пользу автоматических, что значительно улучшилось за счёт применения электроники. Другая среда сместила баланс между затратами и выгодами. Нынешние европейские автоматические коробки передач демонстрируют множество различных решений:
- Планетарные передачи с многодисковыми муфтами различных семейств.
- Обычные шестерни с муфтой для каждой передачи.
- Обычные передачи с муфтой на вал (коробка передач с двойным сцеплением).
- Бесступенчатые редукторы с изменяемой геометрией.
В ближайшем будущем не исключено исчезновение механической коробки передач с синхронизаторами. Однако в конце 1920-х годов общая архитектура автомобилей была стандартизирована, но кризис 1929 года ознаменовал собой регресс и для автомобильной промышленности, особенно в Соединённых Штатах.
Новые темпы автомобильной промышленности
После Второй мировой войны автомобильная промышленность возобновила деятельность в новом темпе. Цель создания автомобиля для каждой семьи виделась революционной сначала в Соединённых Штатах, а затем и в Европе. Эта цель была достигнута, учитывая, что в более развитых странах многие семьи обзавелись сразу несколькими машинами. Технологическое развитие шло более низкими темпами, и к середине 1960-х годов автомобильная промышленность отмечалась настолько зрелой, что казалось - нет необходимости инноваций.
Как это часто бывает, когда технология представляется зрелой, новые требования и новые проблемы становятся факторами глубоких изменений в автомобильной промышленности. Первой проблемой, которую необходимо было решить, была безопасность. Новое осознание социальных издержек автомобильных аварий и новые законы, расширяющие ответственность производителей, заставили по-иному взглянуть на вопросы безопасности.
Новые определения активной и пассивной безопасности и новые правила вызвали глубокие изменения в конструкции всех подсистем автомобиля, особенно шасси и кузова. Новые автомобили, получившие определение экспериментальных транспортных средств безопасности (ESV - Experimental Safety Vehicles), были представлены на всех автомобильных выставках.
Правда, машины ESV быстро исчезли, поскольку представлялись настоящими монстрами, массивными и жадными до топлива. Работа, проделанная над вопросами безопасности, привела через несколько лет к автомобилям, которые стали безопаснее, чем те, что были построены в прошлом. Однако прежде чем исследовательская работа по безопасности смогла дать какой-либо эффект, возникла новая проблема, и акцент сместился на загрязнение, вызванное использованием автомобилей, особенно в городской среде.
Новые правила выбросов, все более и более ограничительные, применялись и до сих пор применяются во всех странах. В то время как автомобильная промышленность решала две упомянутые проблемы, безопасность и загрязнение окружающей среды, возникла третья проблема, а именно внезапный рост стоимости нефти. Новым императивом вскоре стало снижение расхода топлива, императив, часто контрастирующий с попытками удовлетворить два других упомянутых требования — достаточно упомянуть о высоком расходе топлива машинами ESV.
В условиях неотложных требований, вызванных изменившимся сценарием, где предстояло работать автомобильной промышленности, представляемая зрелая технология требовала глубоких инноваций. К концу тысячелетия глубокие изменения достигли среднего потребителя, и длинная волна изменений стала ещё дальше от завершения. Наверняка помогли новые методы проектирования, позволившие ввести компьютеры сначала в проектирование, а затем и в производство транспортных средств.
Компьютерное моделирование и виртуальное прототипирование позволили решить на этапе проектирования многие проблемы, которые раньше можно было решить только путём дорогостоящего и утомительного экспериментирования. Автоматизация позволила производить автомобили возрастающей сложности, как того требуют новые потребности, по затратам, все ещё совместимым с возможностями потребителей. Компьютеры и информационные технологии в целом не только изменили способ проектирования и изготовления автомобилей, но и вошли в состав самих транспортных средств.
В современных автомобилях многие функции, которые раньше выполнялись механическими системами или водителем, теперь возложены на микропроцессорную систему управления. Такой подход изменил и, скорее всего, изменит в будущем способ эксплуатации и применения автомобилей.