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轮:古代木车的核心



  内容摘要:在古车组成的几大部分中,轮是核心部件。自秦后车经千百年演进,但轮的结构几乎保持不变,这成为发明史、设计史上的一个引人思考的案例。本文重点介绍了轮的起源,结合《考工记》分析了轮的选材制作,轮的特殊检验,指出对“量其薮以黍,以其同也”的正确理解。最后简单介绍了西方制轮的情况,并就有关的中西图像资料作了对比。
  关键词:轮、古代、木车、交通
  
  
  1.春秋木车复原图,由此可见轮的构造[2]
  
  2.辐与毂接合尺寸比例
  3.汉画像石描绘的制轮
  
  4.《清明上河图》中描绘的制轮
  
  5.西方制轮匠作坊。制轮匠正在轮辐上安装轮辋。图中标记:(1)车轮凳;(2)榫眼架,在凿榫眼以安装轮辐时,支撑固定轮毂;(3)轮毂;(4)轮辐;(5)轮辋;(6)轮辐压板;(7)测长轮,用于测量车轮圆周并在用作轮毂的铁条上测出相等长度,(8)支承柱,安装轮辋时保持轮的固定。[8]
  
  在发明史、设计史上,轮是一个引人思考的典型案例。
  轮与车密不可分。车是古代陆路交通的重要工具,也是战争中的重型兵器。古车的基本结构是木制,从中国先秦的车看,主要由四部分组成:轮、轴、辀、舆,其中,轮以技术含量高而成为核心部件。自秦后车经千百年演进,先后发明了数十种车型,双轮、独轮并行天下,然而不管什么车,木轮的结构却几乎保持不变。直到19世纪末,钢丝辐条和充气轮胎问世,才使轮彻底改变了面貌。
  
  一、轮的起源
  
  考古学家认为,车起源于原始运输工具橇。橇最初是地面上拖动的木板,后来在木板下安放上圆木,以滚动代替滑动,从而减少摩擦阻力,这样便能搬运较大的重物。橇可用人力也可用家畜来拉。
  受滚动圆木的启发,古人逐步做成由三或五块厚木板拼成的圆盘,木板用几条横木杆固定在一起,在中间木板的中心位置开孔,以支承轮轴。由民族学调查资料知道,20世纪30年代,江西鄱阳湖地区运草的大车,仍旧是这种原始的结构,据美国学者杭默尔的调查描述:“其车轮直径约5英尺(合152厘米),由木钉、两条横木将几块硬实的木板平接在一起而成。轮中间部位的木板留得较厚,形如一块隆包,以构成支承轮轴的毂。轮轴用粗糙的横木制成,横木两端都做成方形,以便与车轮的方孔插接在一起。”[1]由此可知,当对运输工具的要求不高时,一种看似原始的发明就有它存在的价值。
  对实心轮的第一个改进是在周缘增加一圈木头的边缘,即轮辋(也称轮牙),它是用几块木片,用火烤弯曲后再拼接成的。轮辋的作用可使轮周的磨损变得比较均匀。
  其后的第二个改进是把实心轮局部掏空,形似“辐条”的效果,这叫辐轮。约公元前2000年,在两河流域出现了辐轮的车。辐轮比实心轮轻,操纵灵活,开始用在战车上。
  在辐轮的基础上逐渐出现分离的轮辐,采用卯榫连接轮辋和轮毂。到此阶段,轮的三大部分组成齐备,即轮毂、轮辋和轮辐。
  据文献记载,中国在夏代开始造车。迄今为止,考古发掘证实商代早期已有木车使用,在商代中、晚期文化遗址中,已发现数十处车的遗迹。所见轮的构件完备,轮辐数在16-18根。从西周时期的车遗迹看,车的轮辐数增加,一般都在二十几根(用偶数),多的达30根。需注意的是,迄今尚未发现辐轮的遗迹,因而还有待新的发掘,使中国古车技术发展的理路真正清晰起来。
  
  二、轮的选材、制作
  
  以中国为例,古代经过长期的造车技术经验积累,到春秋末期,木车的制造技术达到高峰。约成书于春秋末战国初的手工业技术著作《考工记》,用大量的篇幅对当时的木车制造技术作了详细记载。从涉及车的内容记载看,有关轮的选材、制作、检验等占了很大比例。轮之重要地位,令今人称奇。
  (1)轮的选材。古车的重要部件一般要用坚硬的优质木材制作,但并不是木材越硬越好。因为车的构件有不同作用,受力情况也不一样,因而宜选用材质有别的木材适当搭配组合。另外,即便同一种木材,材质也会随季节而变。因而,还有适时采伐的问题。《考工记》注意到这些,对轮就特别强调:“轮人为轮,斩三材必以其时”。“三材”按汉代学者郑玄注释,指的是做轮毂、轮辐、轮辋的三种木料。
  材料选定后要经整备处理,以使其达到所需的物理要求。《考工记》对制作轮毂的要求是:“凡斩毂之道,必矩其阴阳,阳也者稹理而坚,阴也者疏理而柔,是故以火养其阴,而齐诸其阳,则毂虽敝不”。“”通耗,意思是缩耗、变形而不平。木材向阳、背阴两面的疏密度不同,直接用来制毂易变形,故必须将木材预作处理。先标识阴阳方向的线,再用火熏烤阴面,使阴面材质受热失水而收缩,从而和阳面一样致密结实。这样,轮毂直到用坏了也不会变形。现代木材学著作在讲有关木材使用问题时,也指明了这一点。
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