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越野车的基本设计在历史上几乎没有改变。一些最出色的车辆配备了四轮驱动、高离地间隙、胎纹轮胎和差速锁。发明家查尔斯·F·泰勒认为现状是错误的,他认为虽然四轮驱动车辆有效,但有更好的方法。他是如何做到的?泰勒看到了未来,即仅靠一个巨大车轮行驶的越野卡车。这听起来像是科幻小说中的东西,但他建造了一个实际的例子来证明他的观点。

四轮驱动车辆的历史几乎与汽车一样长。根据不同的说法,1902年由斯皮杰克兄弟制造的斯皮杰克60 HP赛车可能是第一辆拥有全时机械四轮驱动的汽车。它还配备了四轮制动和六缸发动机。

许多早期的四轮驱动车辆用于农业和军事用途,但随着时间的推移,四轮驱动车辆也变得对非农民和军人有用。最终,驾驶四轮驱动车辆越野成为了一种休闲活动。摩托车也是越野的重要组成部分。摩托车可以到达四轮驱动车辆无法到达的地方,直到今天,摩托车仍然是最简约的旅行方式之一。历史上绝大多数摩托车都采用单轮驱动设计,但仍能到达远超预期的地方。

科罗拉多州金县的发明家查尔斯·F·泰勒认为,无论是四轮驱动车辆还是摩托车,都有更好的选择。他认为现有的越野车并不适合狭窄的山间小路。他的解决方案是将车轮减少到一个,并设计一种紧凑的越野卡车,能够越过任何障碍。

泰勒于1997年去世,享年81岁,他一生致力于工程、发明和创造力。遗憾的是,像许多未成名的发明家一样,泰勒的工作直到去世后才引起关注。正如Hemmings解释的那样,我们通过UC伯克利的奥利弗·奥利里教授了解到了泰勒的发明。奥利里教授曾教授过电影和机械的研讨会,当时他被托尼·乌里接触。乌里的表妹嫁给了查尔斯·泰勒的女儿玛丽·安妮。通过这些人,我们知道了这位几乎被历史遗忘的发明家的发明。

玛丽·乌里向奥利里提供了以下故事:

查尔斯·F·泰勒(1916-1997)是一位美国工程师和发明家。他在科罗拉多大学博尔德分校进行了两年的本科研究。

在第二次世界大战期间,泰勒在丹佛的哈特韦仪器公司工作,负责VG录音机。此前,他在1940年代初在国际收割机公司工作。在1950年代和60年代,他在科罗拉多州金县的科尔斯陶瓷公司工作。为科尔斯公司,他开发了一种陶瓷球压机。由于竞争对手冠军火花塞多年来一直试图但未能成功开发这种设备,这对科尔斯陶瓷公司来说是一台极其宝贵的机器。由压机制造的极其坚硬的陶瓷球至今仍在使用,尤其是在工业研磨中,特别是用于油漆中的白色颜料,金属球会留下痕迹或染色。在20世纪60年代末,泰勒离开科尔斯公司,在丹佛的莫尔斯链条公司工作,该公司后来成为博格华纳的一部分,他在那里工作到20世纪70年代中期。在那里,他负责驱动系统和变速箱,甚至在1971年和1973年开发了两项自动变速箱专利。

如果你对泰勒的专利感兴趣,谷歌提供了他的专利页面,只需点击这里。

正如Hemmings所写,泰勒对拖拉机情有独钟,部分原因是他在国际收割机公司的经历,但他的梦想是一种不同的车辆。从大约1939年开始,泰勒的梦想和杰作是一种仅靠一个车轮驱动、悬挂、制动和转向的越野车。而我们谈论的是20世纪30年代,这意味着这辆车将完全依靠机械,没有任何计算机。

当泰勒不是发明陶瓷球压机或为其他公司工作时,他一直在实现他的梦想。泰勒单轮车最初是一个巨大的单轮,据说是从拖拉机借来的。围绕车轮的是一个周长框架和一个供驾驶员使用的站位。但真正的魔法在于它是如何工作的。

奥利里对单轮车产生了浓厚兴趣,并与两名本科生贝妮斯·詹和蒂姆·惠勒合作。他们想弄清楚泰勒不仅如何构思这辆车,还如何建造功能原型并拍摄概念的运作。奥利里与埃里克·刘易斯和巴亚姆·奥拉佐夫一起,仔细研究了专利和视频。结果是,他们弄清楚了泰勒的单轮车大部分工作原理,乌里表示,泰勒亲切地称这辆车为“装置”。

从伯克利工程部门:

单轮车的转向系统相当简单。它利用了一个陀螺仪,安装在车辆的后端右侧,围绕横向(左右)轴旋转。转向盘位于车辆的前端左侧。当转向盘转动时,这种运动通过一根长杆传递,进而影响车辆后左侧的杠杆。杠杆上连接着一个螺纹杆,螺纹杆连接到一个手轮,这样可以手动调整陀螺仪的位置,确保陀螺仪的重量轮的角速度方向与车辆纵向轴垂直。杆受到杠杆运动的影响,可以对陀螺仪施加一个在z方向(上下)的力矩,导致在第三个(横向)方向上产生角加速度,使车辆转弯。

单轮车的稳定机制必须能够抵消侧向(前后)和纵向(前后)方向的扰动。

单轮车的稳定系统包括两个陀螺仪。第一个陀螺仪的主要功能是转向,也帮助横向平衡。它防止车辆平台在左右两侧下陷,因为陀螺仪强烈抵抗其旋转的变化。影响横向稳定性的还有车辆后端的一个重块。重块的位置受转向系统影响。当转向盘转动时,它影响杠杆的运动,进而影响重块的位置。杠杆移动时,会将重块横向移动,改变车辆的质心,帮助其保持平衡。

第二个陀螺仪在单轮车上的确切位置从专利图纸和解释中无法确定,但其目的明确。第二个陀螺仪在与车辆平台平行的平面上旋转。当平台纵向倾斜时,它会在与原始角速度垂直的方向上产生一个角速度。陀螺仪随后通过产生一个角加速度来补偿,从而对车辆施加一个力,使其恢复到原始位置,保持纵向平衡。纵向平衡也可以通过安装在车辆末端的空气吹风机来控制。当车辆前倾时,两个纵向定位的小重块围绕中间的轴旋转。传感器记录它们的倾斜程度,一个未定义的电气装置处理信息,然后发送适当的信号到一对电磁阀,影响空气吹风机的挡板,从而影响空气吹风机对车辆提供的力量,以保持其平衡。

所有这些都非常令人惊叹,因为这不仅仅是理论。正如我之前所说,泰勒建造了多台机器,并制作了一段展示单轮车在地面上滑行的家用视频。

1960年还提交了一份专利,据信泰勒秘密建造了至少三个原型装置,并在1965年之前发展了这一概念。

据报道,泰勒甚至可能考虑将他的想法商业化。乌里说,泰勒在20世纪50年代向美国军方提出了他的想法。然而,不清楚军方是否采取了任何行动。但确实有一张泰勒的宣传图片,显示了一种未来,单轮卡车可以完美地垂直穿越陡峭的地形。这就像《大众科学》杂志中的一样。

当泰勒于1997年去世时,他留下了女儿贝丝蒂·麦基、玛丽·乌里、儿子查尔斯·格伦和遗孀鲁斯·泰勒。玛丽·乌里是泰勒梦想今天得以延续的主要原因,而查尔斯·格伦似乎正在将他父亲的想法重新带入现实。

正如Hemmings在8月所写,格伦仍然保留着他父亲的一些项目,并提供了额外的见解。

那个单轮高五英尺,轮胎来自拖拉机。装置的主要发动机是霍姆莱特二冲程链条锯发动机,而陀螺仪则由另一台霍姆莱特二冲程链条锯提供动力。如果视频中的表现看起来动力不足,那是因为格伦告诉Hemmings,视频中展示的高速行驶的原型车使用的是福特野马发动机和电动陀螺仪电机。

格伦正在保留他父亲梦想的零件和大部分计划,但他不是工程师。他希望有一天能找到一个能将这些零件重新组合起来,使泰勒装置重新运作的人。

泰勒的故事令人鼓舞。他有一个梦想——一个看似不可能的梦想——并将其实现,创造出世界从未见过的东西。我想知道如果“装置”进一步发展,是否会有这样的未来,我们可以在一个轮子而不是两个或四个轮子上攀登山峰。我不知道,但我很高兴泰勒的单轮车存在。像查尔斯·F·泰勒这样的发明家证明了你的想法值得追求,即使它们听起来不可能。
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“`(编辑:卖车180小义)

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