キュニョーの砲車
後退時は前進時とは作用するピストンが入れ替わり、爪がかかる(つまり力のかかる)側とは反対側のピストンが下がる際の力が、ロッキング・アーム(天秤棒)を介して作用するようになっている。
ラチェット機構
往復運動を回転運動に変換。前輪ハブ同軸上に設けられラチェットの回転が車輪の回転と等しくなっていた。爪の架け替えによりリバースが可能だった。
ボイラーからの蒸気が2つのシリンダー(気筒)内でピストンを押し前輪一輪の車輪を駆動した。ピストンから伸びた棒(コネクティングロッド)の先は短いチェーンで前輪ハブを回転軸とするクランクに接続されている。このクランクは車輪とは別に自由に動き、このクランク上にラチェット歯車を操作する爪が装備されており、ピストンの動作によりラチェットが一つ進み、これにより車輪が4分の1回転した。
ピストン運動の回転運動への変換としてキュニョーのやり方以外はウィリアム・マードックのおこなった遊星ギア (en:Sun and planet gear: プラネタリーギア) によってであり、キュニョーに遅れること10年目のことだった。ジェームズ・ワットの元で働いていたウィリアム・マードックが発明し、特許としてはジェームズ・ワットが1781年に取得したものである。キュニョーはワット/マードックに先立つ10年前に往復運動を回転運動に変えていた。
宰相ショワズールは1758年から1761年まで外務大臣をつとめフランスの対外政策を担当し、七年戦争さなかの1761年からフランス陸海軍の長である戦争大臣となっていたが、1763年にプロイセン王国に敗北を喫した。このため、ショワズールはその後、フランス陸海軍の一層の強化に邁進した。また、ショワズールには新技術を積極的に利用しようとする意欲があった。1769年に、ショワズールにスイスの役人プランタがさまざまなアイデアを進言した。その中に蒸気を利用して大砲を輸送するアイデアがあった。ショワズールはこのアイデアの検証をグリボーバルに命じ、グリボーバルはその設計開発者としてキュニョーを推薦した。キュニョーは自身でも蒸気自動車の研究を行っていたが、自動車史に今日までキュニョーの名前が残ったのは、ルイ王朝でのフランスの軍事力強化という時代の国のプロジェクトだったからである。
恩給によりナポレオンはキュニョーに更なる改善をさせたがその効果はなかったという別の記述もある。
日本の航空界黎明期のパイロットとして知られ、1910年(明治43年)12月19日に日本初となる動力飛行を徳川好敏とともにおこなった日野熊蔵が1911年(明治44年)6月22日に明治大学で行った演説では、「ナポレオンは対英国のために米国フルトンの蒸気船を利用しようとしたがアカデミーに否定され、その後、北欧を掌中に収めるためにキュニョーの蒸気車で馬に代わって軍需品の輸送を目論み、軍司令官に命じキュニョーの快走車の質を調査させたが、『フランス軍に便利なものは敵軍もこれをまねるに違いないのでだめだ』と軍司令官否定され、再びアカデミーに諮ったところこれも否定された」という主旨の内容を話したと、尾崎正久が記している。日野は1898年(明治31年)日本の砲兵工廠に入っている。尾崎は「自動車の利用・活用」という点に注目しており、日野の演説内容から「自動車を製作したのはキュニョーだが、自動車利用・活用しようという発想はナポレオン一流の発想に違いない」という主旨を記している(注:実際には、キュニョー車はナポレオン以前のショワズールがその製作を命じており、またキュニョー車は1769年、フルトンの蒸気船は1807年である)。
腕木部分は車輪のハブ部分で固定されているので車軸を中心として振り子状に上下に振幅運動をおこなう。この振幅運動は、ピストンから下りている股の下部先方とチェーンで接続され、ピストンの動力により下方に押し下げられることでラックが押し下げられ、ラチェット歯車が回転する。一回のピストンの押し下げで八分の一回転するように設定されているが、2気筒のピストンは交互に動くように設定されており(前述)、続く八分の一回転は反対側で推進されるため、片側だけに注目すると次のピストン動作時には四分の一回転すすんでいる。よってピストン運動4回で車輪が一回転する。
同時に、腕木部分にはやや中央よりにもう一つ上方への腕木が伸びており、上方は、ピストン後方に置かれた、左右に広がった腕木に接続されている。この腕木は左右に向かってシーソーのように可動するように中央が固定されており、片側のピストンの押し下げる力が、てこの原理により、もう片側のラッチをもどし、ピストンを引き上げる力として利用できるようになっている。
この仕組みはリバース(後退)できるように実装されていた。爪が上から下にピストンが下がる際に引っかかるようにすると前進し、この爪を反対にかけると、下から上に上がる際に引っかかるようになり後退する。
2つのシリンダーへの蒸気注入排出の機構は、ヤーコプ・ロイポルトの提案した回転バルブ機構を利用し、ピストン上部に設けられている。
バルブは、ボイラーからの蒸気が流入する一本の蒸気管を接続し、180度回転を繰り返す回転式のバルブ機構により、バルブの左右にある2つの気筒に振り分けられる。
バルブは、左右のシリンダーを上部でつなぐように置かれている。機構上部中央にボイラーからの蒸気管が接続される。これは流入の役目のみ。機構の筐体はシリンダー同士を固定しているが同時に内部にはシリンダー内へつながる蒸気管が左右にそれぞれ伸びている。これはシリンダーへの蒸気の注入およびシリンダーからの蒸気の排出の両方の役目をする。蒸気流入口の反対側にあたる機構の中央下部には蒸気を排出する穴が設けられている。合計4つの蒸気のチャンネル(通路)がある。
この4つのチャンネルをコントロールするために機構中央にはダイアル状の回転バルブが装備される。
これによりパリが自動車生誕の地とされるこの1769年が、世界で初めて自動車が走った年とされる。現存するため「現存する最古の自動車」ともいわれる。
車は、前輪一輪後輪二輪の三つの車輪をもつ三輪車で、前方に蒸気機関(蒸気エンジン)を搭載し、かじ取りも兼ねた前輪一輪を駆動しトラクション(摩擦を利用した推進力)で進んだ。後世の目で見れば、エンジン機構が前方にあり前輪を駆動した世界初のFF車でもある。
マードックが発明しワットが特許を取得し、一般にワットが初めて実現したと紹介されることの多い「ピストン往復運動の回転運動への変換」も、キュニョーがワットの10年前に実現している。それまでの蒸気機関はピストンによる往復運動を利用するだけだったが、キュニョーはこれを継続的な回転運動に変え、車輪を駆動し、トラクション(摩擦を利用した推進力)で進むことを実現した。往復運動する蒸気機関を回転運動として利用したのはキュニョーが最初である。
蒸気機関についても同様で、蒸気で動いた最初の乗り物としてスチブンソンの蒸気機関車が出てくるがそれは「大きな間違い」でトレビシックの蒸気機関車(1801年)でもフルトンの蒸気船(1807年)でもなく最初のものはキュニョーの蒸気自動車だった。
「自分の動力で推進し、人を乗せ、物を積載し、人の操縦により移動する初の車、つまり自動車」として現実のものとなった。
火室とボイラーが一体でつくられ、ボイラーからパイプがバルブ部に接続されている。バルブ部は、進行方向に並列して垂直におかれた2つのシリンダーの上部にまたがって置かれ、2つのシリンダーとはボルトで固定され直接接続されている。バルブ部には上部からボイラーからのパイプが接続され、ボイラーからの蒸気はピストンと同期して回転するバルブによって左右に振り分けられる。蒸気が一方のシリンダーに注入されているとき、もう一方のシリンダーの蒸気は同じバルブにより大気中に放出される仕掛けとなっている。
火室とボイラーは赤銅で一体に作られた(内部のボイラー部は鋳鉄製)。 燃焼:火をたく。前方に投入口。 ボイラー:火室上にあり上方に給水口。給水は12分から15分間隔。給水には停車する必要があった。
管(パイプ):ボイラーから伸びてバルブに接続された。
バルブ:バルブは、ボイラー後方で前輪上の左右に並列に位置する2つのシリンダー(気筒)上部にまたがるように位置している。