Car - Car

Japanese: 車 - くるま

Ancient philosophers called five types of simple machines, the inclined plane, the screw, the wedge, the lever, and the wheel, the "five mighty works." The moving parts of many machines from ancient times to the present day are made by combining these simple machines. The ancients learned that the force and weight applied to a lever draws a circle around the fulcrum, and invented the lever that draws a 360-degree circle, that is, the wheel and the axle.

[Ken Uchida]

Rotational motion

The history of mankind began with the use of fire and the creation of tools. Both of these movements, such as drilling to make fire and boring to process things, involve rotational motion. German philosopher Ludwig Noiré (1829-1889) positioned the beaks and forelimbs of animals as working organs and the human hand as a tool organ, stating that "the hand qualifies as a tool organ because of its ability to grasp and grasp in the most perfect degree." However, in the early days of mankind, the hand probably functioned as a working organ. The hands of catarrhine primates, including man, are capable of opposing movements of the thumb and pronation and supination of the forearm.

The act of drilling a hole in the ground by extending the index finger and applying the pronation and supination movement of the forearm was replaced by the use of a hand axe to dig up tree roots, and further changed to the use of hand drills, which rotate a stick by friction between the palms, and bow drills, which convert horizontal movement into rotational movement, but none of these rotational movements were completely continuous.

[Ken Uchida]

wheel

At least the four types of simple machines, excluding the wheel, were probably used in the Paleolithic period, and the lever was probably the first tool used by humans to make tools. However, the wheel, which has a continuous rotary motion, required a special history. In other words, to make a certain type of wheel or disk, it is necessary to draw a circle first. There are no archaeological records of how ancient people drew circles, but bones and clay dating back to before 3000 BC have been excavated that have precise circles drawn on them, and it is said that traces of metal engravings on pottery and bricks excavated in the Indus River basin from around 2500 BC show the circumference and center of a circle.

Disks that rotate freely on a fixed axle or with axles that rotate freely on bearings are used for transport and potter's wheels. Transport was used to transport food as food-producing communities and cities were established. The earliest evidence of wheeled transport is found in pictographic texts from the Sumerian city of Uruk in Mesopotamia, dating back to 3000 BC. The pictographs show symbols for a sled and a four-wheeled vehicle with two small circles added to the sled. In fact, the use of wheeled transport is even older, with the oldest excavated evidence dating back to the last centuries of the 4th millennium BC.

The potter's wheel is the first rotary tool to mechanize and industrialize pottery production. Because most potter's wheels were made of wood, no ancient potter's wheels remain in their entirety, and we can only guess from the few stone bearings and ceramic disks that remain. The oldest surviving potter's wheel is a clay disk and its parts excavated in the Sumerian city of Uruk around 3250 BC. Depending on how the wheels are classified, early potter's wheels, pointed-shaft disk potter's wheels, did not rotate continuously, and continuous-rotating potter's wheels did not appear until after 700 BC.

[Ken Uchida]

Wheeled vehicles

The early wheeled vehicles were characterized by the use of solid wheels, which were made of three thick wooden boards cut into a circle and fastened with wooden braces, and were driven by a pair of animals (usually oxen). The oldest vehicle known today is the hearse, which carried the body of the king to the tomb, and was a chariot used to display national prestige. Before 2500 BC, it was customary for Mesopotamian kings to be buried with hearses. These tell us of the existence of wheels at that time.

The chariot contributed to the development of the wheel. At that time, chariots were indispensable, and to increase military power, they needed chariots that were as fast and easy to maneuver as possible. The development from solid wheels to spoked wheels took place against this background. The first spoked wheels date to around 2000 BC, as seen on painted clay models excavated in northern Mesopotamia and on seals excavated in central Turkey. Most had four spokes, some six or eight, but the radial spokes seen today did not appear until the late Middle Ages. Another important event with the appearance of the spoked wheel was the use of horses to pull chariots, and the use of horses as a power source continued until the invention of new power sources such as the steam engine.

Wheels were first used for rail transport in the mine tunnels of late Germany in the 15th century. The wheels had wooden flanges and the rails were also made of wood. The development of inland transport by rail was not seen until the 18th century.

[Ken Uchida]

Wheels as mechanical elements

The oldest form of machine based on the principle of the wheel is the potter's wheel, as mentioned above. The German mechanical engineer Reuleaux stated that "the fundamental laws of rotation are the soul of machines, governing motion itself and at the same time making it easy to understand and express," and machines and mechanical elements that utilize the principle of the wheel have been in use since ancient times.

The most basic machine tool is the lathe. It is said that the lathe was invented in the early Iron Age, but the oldest known lathe is a painting from a tomb of the Ptolemaic dynasty in Egypt. The idea for the lathe came from a potter slicing dried pottery on a wheel. The vertical rotary motion is converted into horizontal rotary motion by combining a wheel with a rim. The appearance of the lathe contributed to the development of woodworking and metalworking, but major advances in lathes came after the 18th century. Other examples that utilize the principles of rotary motion and wheels include pulleys and water lifts.

[Ken Uchida]

Development of the wheel
©Shogakukan ">

Development of the wheel

Names of each part of the wheel
©Shogakukan ">

Names of each part of the wheel

Source: Shogakukan Encyclopedia Nipponica About Encyclopedia Nipponica Information | Legend

Japanese:

古代の哲学者は、斜面、ねじ、くさび、てこおよび車輪の5種類の単一機械を「五つの力ある業」the mighty fiveとよんだ。古代から今日に至る多くの機械の運動する部分は、これらの単一機械の組合せでつくられている。古代人は、てこに加わる力と重さが支点を中心としてその周りに円を描くことを知り、360度の円が描くてこ、つまり車輪と車軸を発明したのである。

［内田　謙］

回転運動

人間の歴史は、火の使用と道具の製作に始まる。火を燃やすときのきりもみ、物を加工するときのボーリングなど、いずれも回転運動である。ドイツの哲学者ノワレLudwig Noiré（1829―1889）は、動物のくちばしや前肢を作業器官に、人間の手を道具器官に位置づけて、「手が道具器官としてのその資格をかちえたのは、最高度に完全なつかむことやとらえることの働きのためである」と述べているが、おそらく、人類の初期においては、その手は作業器官として働いていたであろう。人類を含めて狭鼻類下目の霊長類の手は、母指の対立運動も前腕の回内・回外運動も可能である。

　人差し指を伸ばし、前腕の回内・回外運動を適用して地面に穴をあける行為は、握斧(あくふ)を使った木の根などを掘る作業に置き換えられ、さらに、両掌の間で摩擦して棒を回すハンドドリルや、水平運動を回転運動に変換する弓ドリルなどの使用に変わっていったが、これらの回転運動はいずれも完全な連続的回転運動ではなかった。

［内田　謙］

車輪

少なくとも、車輪を除いた4種類の単一機械は旧石器時代に使われていたであろうし、てこは道具をつくる人間が最初に用いた道具であろう。しかし連続的な回転運動である車輪は特別の歴史が必要であった。つまり、ある種の車輪、円盤をつくるには、まず円を描くことが必要である。古代人がどのようにして円を描いたかという考古学上の記録は残されていないが、紀元前3000年以前の、正確な円が描かれている骨や粘土が出土し、また前2500年ころのインダス川流域で出土した陶器やれんがに、金属で刻まれた痕跡(こんせき)に円周やその中心が認められるという。

　1本の固定した軸で自由に回転する円盤、あるいは軸受をもって自由に回転する車軸を備えた円盤は、運搬具と陶工用のろくろに用いられている。運搬具は、食物生産の共同体が生まれ都市が形成されるに伴って、食物の運搬に用いられた。車輪のついた運搬具のもっとも古い資料は、前3000年よりさかのぼる時代に、メソポタミアのシュメールの都市ウルクに残されている絵文字で書かれた文書にみられる記号である。絵文字には、そりを表す記号と、そりに小さな丸を二つ付け加えた四輪車の記号が認められる。実際に、車輪付き運搬車が使用されたのはさらに古く、発掘されたもっとも古い証拠の年代は、前四千年紀の最後の数世紀にさかのぼるともいわれる。

　ろくろは、土器の製作を初めて機械化し、工業化した回転運動をもった道具である。ろくろはほとんど木製であったため、古代のろくろとして完全な形で残っているものはなく、ごくわずかに残されている石製の軸受と陶製の円盤から推測するにすぎない。現存する最古のろくろは、シュメールの都市ウルクで発掘された前3250年ころの粘土製の円盤とその部分である。車輪をどのように分類するかにもよるが、初期のろくろである尖軸(せんじく)円盤ろくろは連続的な回転によるものではなく、連続的に回転するろくろの出現は前700年以後のことである。

［内田　謙］

車輪付きの乗り物

初期の車輪付き乗り物の特徴は、車輪が中実車輪といわれる、いわゆる3枚の木製の厚い板を円となるように切り取って木製の筋かいで留めたものが使われ、動力には対をなす動物（主としてウシ）に乗り物を引かせたことである。現在知られている最古の乗り物は、国王の遺体を墳墓まで運ぶ霊柩車(れいきゅうしゃ)であり、国威を宣揚した戦車である。前2500年以前、メソポタミアの国王は霊柩車とともに埋葬されることを習わしとした。それらが当時の車輪の存在を教えてくれる。

　車輪の発展に寄与したのは戦車である。当時、戦車は欠くことのできない存在で、戦力を増すためにすこしでも速く、操縦しやすい戦車を必要とした。中実車輪から輻(や)（スポーク）のついた車輪への発展は、こうした背景のなかでなされた。最初の輻のある車輪は前2000年ころのもので、北メソポタミアで出土した彩色粘土模型や中央トルコで出土した印章などにみられる。輻の大半は4本で、なかには6本や8本のものもあったが、今日にみられる放射状の輻の出現は中世の後期までまたなければならなかった。輻のついた車輪の出現とともに重要なできごとは、戦車をウマに引かせたことであり、動力源としてのウマの使用は蒸気機関などの新しい動力が発明されるまで続いた。

　車輪が軌道に使われたのは15世紀の後期ドイツの鉱山の坑道である。車輪は木製のつばのついたもので、レールも木製である。軌道による内陸交通の開発が進んだのは18世紀以降である。

［内田　謙］

機械要素としての車輪

車輪の原理に基づく最古の形態の機械は、前述のように陶工用のろくろである。ドイツの機械学者ルーローは「回転の基本的法則は、機械の魂であり、運動そのものを支配するものであり、同時に理解しやすく表現するものである」と述べているが、車輪の原理を利用した機械や機械要素は古代から使われている。

　もっとも基本的な工作機械は旋盤である。旋盤は鉄器時代の初期に発明されたといわれるが、今日知られている最古の旋盤は、エジプトのプトレマイオス王朝の墳墓に描かれている絵である。旋盤の着想は、陶工が乾燥した窯器をろくろ上でそぐことに由来している。垂直の回転運動は、リムを取り付けた車輪を組み合わせることによって水平の回転運動に転換されている。旋盤の出現は木工術や金工術の発展に寄与したが、旋盤の大きな進歩は18世紀以降である。このほか回転運動や車輪の原理を利用したものに、滑車や揚水機などがある。

［内田　謙］

車輪の発達

車輪の各部名称

出典　小学館　日本大百科全書(ニッポニカ)日本大百科全書(ニッポニカ)について　情報 | 凡例

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