毫无用处的汽车知识 篇十九:汽车悬挂二三事中篇-避震发展史

2020-03-31 23:41:49 40点赞 147收藏 32评论

悬挂的发展史,其实某些方面来说和避震器的发展史离不开关系,这期我顺着时间线把悬挂和避震的发展史结合在一起,给大家做一个总结。

因为这部分内容非常杂乱,我也是查了很多资料,总结汇总在一起,所以难免有时间不对或者疏漏的地方,有大佬知道更详细的内容,欢迎评论补充。

汽车悬挂二三事中篇-避震发展史

1886年,世界上第一款量产车诞生了,奔驰这台Patent-Motorwagen,长得看起来跟三蹦子差不多,实际上可能也没三蹦子先进,前轮直接就是一刚性悬挂,毫无避震。

汽车悬挂二三事中篇-避震发展史

后轮使用了板式弹簧,也就是叶簧(leaf spring),这一减震形式从诞生之日起直到现在依然统治着部分车型,以及大部分霍其凯斯传动的车型。

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得益于板簧优秀的承载能力和简单的结构,重性车辆,廉价小面,甚至火车,都有使用板簧,国道上跑着的魔改载重150吨的板拖,也是用的板簧,载重不够加片数就行了。

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不过板簧和弹簧都有2个问题,一个是弹簧的弹性系数是线性的无法适应车辆的负载变化,且受重压时容易产生塑性变形,或者碰撞限位,一个是当车身颠簸的重力势能变化被弹簧吸收为弹性势能后,如果能量无处释放,弹簧就会开始简谐振动,如果振动频率与车身产生共振,那要振好久才能停。这也是为什么光有弹簧不行还要有避震器的原因。

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1898年,法国汽车品牌Decauville第一次使用了独立前悬挂,这种悬挂使用了一个横置式板簧,两个前轮每个都有一个垂直的滑柱,滑柱顶端与板簧相连,这样两个前轮就可以独立运动了。

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Sizaire-Naudin采用了类似的设计,这样的设计在欧洲比较常见,不过因为后驱的缘故,这两台车后悬挂都是刚性的。

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为了解决弹簧的问题,1901年美国的William W. Humphreys专利了一种空气弹簧,不过这个设计一直停留在纸面上,受限于当时糟糕的材料,加工,橡胶工业水平,空气弹簧的故事还要过一会儿再讲。

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1906年开始,在美国有人把摩托车上的摩擦片式旋转阻尼器用在了汽车上

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这种结构简单的设计很快在美国流行起来,大部分美国车在这二三十年里基本都是这种配置。

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对于一些车身较重的车型,1908年开始有人使用液压式旋转阻尼器,使用一个杆子和叶簧连接组成杆式悬挂,不过直到1战后的福特A型这种悬挂才成为一种标准配置。

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之后时间来到1920年,扭杆结构首次在车身上得到应用。这台leyland eight作为一台运动型车辆,为了平衡板簧的回跳设计了一个扭杆弹簧作为阻尼

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同年,对悬挂比较执着的法国人George Messier设计了第一个真正意义上的空气弹簧,并于1922-1930年间实验性选配在自己的车型上,不过因为车厂比较小,没泛起什么水花。

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 1922年,汽车史上一个关键的突破诞生了,lancia的lambda车型首次搭载了螺旋弹簧+液压阻尼器这一黄金组合

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关于lancia现在你可能基本听不到了,不过在汽车的前中期历史里lancia是一个非常恐怖的存在。从这个角度能比较清晰的看出避震和弹簧的位置,这种筒簧分离的设计现在常见于后悬挂上。

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不过从结构来看lancia的这个液压避震只是一个纯液的阻尼器,并不能解决线性问题。

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1924年捷克斯洛伐克的太拖拉,越野卡车界的一哥首次将空气弹簧用在了自己的车型T24上,从这以后太拖拉除了T600用了扭杆之外似乎都是使用板簧+空气弹簧的配置(待考证)

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空气弹簧的结构其实挺简单的,不过其充放气结构,气囊设计,耐久度等仍是需要材料/橡胶等基础科技树支持的。

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空气弹簧妙就妙在其一体就可以解决弹簧的两个问题,空气是受玻意耳-马略特定律,也就是“密闭容器中的定量气体,在恒温下,气体的压强和体积成反比关系”限制的,所以对一个空气弹簧压缩,其弹性系数并不是线性关系,越压缩压缩力越大,这样空气弹簧就会耐重载耐冲击,缺又可以滤掉细碎的小振动。

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1931年,奔驰推出了第一款前后都是独立悬挂的车,Mercedes-Benz W15。这台车采用了一个横置板簧的前悬挂,后悬挂的整体桥被断开了,所以两个后轮也可以独立运动。

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这种横置板簧的结构现在还有很多车在用,性能车的科尔维特C4-C7用的就是这种悬挂。

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现在spa平台的沃尔沃,比如xc90也是用的这种横置板簧,可以节省很多后部空间。

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1934年,悬挂鬼才雪铁龙闪亮登场了,Traction Avant首次使用了双叉臂悬挂

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不过这个双叉臂悬挂的阻尼原件是一根扭杆,这也是没办法的事情毕竟双叉臂比较占地方。

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1945年,悬挂界常胜将军麦佛逊选股诞生了,这年为了应对战后经济形式雪佛兰决定让首席工程师麦弗逊研发一款小型车来参与战后市场的竞争,概念车Cadet虽然集合了各种先进技术,并且满足了雪佛兰的要求,但是非常神奇的是于1947年被砍掉了,关于麦佛逊的生平下一期我们在讲详细。

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总之1949年麦弗逊悬挂被注册专利,所以其他车厂只能眼巴巴的等20年后专利到期,在此期间只能继续玩板簧和别的悬挂类型。

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1946年,美国人William Bushnell为他设计的 Stout Scarab实验车上装备了由Firestone公司设计生产的空气弹簧,这是美国人继注册了空气弹簧专利后首次开始鼓捣这玩意,bushnell大哥曾经是帕卡德的老板,后来投身航空领域,所以对高科技和流线型车身执念很大,当然,他的发型也很酷。

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1954年,秘密研发了18年的法国悬挂句子雪铁龙,拿出了他们的秘密武器,气液悬挂,这种悬挂由 Paul Magès大佬开发,初期装备在顶配的Traction Avant 15-6H的后悬上,这套系统的主要功能是可以自动维持车身高度

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1955年雪铁龙把这套技术拿到了他们的新旗舰DS19上,发布10天就接到了8万份订单,这一纪录直到60多年后的model 3 才被打破

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所以虽然现在你看ds有点惨,在50-80年代ds可是曾经和奔驰迈巴赫齐名的豪华车

汽车悬挂二三事中篇-避震发展史

这一套悬挂系统后续还经历了很多改进,现在的魔毯悬挂也是基于此,下一篇我们讲现代悬挂时再讲,不过在50年代,这套悬挂一度压得奔驰翻不了身,迟迟拿不出应对措施倒是真的。

汽车悬挂二三事中篇-避震发展史

1957年,凯迪拉克首次在量产车上使用了空气悬挂,Eldorado Brougham可以选装空气弹簧悬挂,而且是既可以自动调节,也可以手动调节的型号,不过因为故障率实在太高,很多车主最终放弃了这个悬挂并改回弹簧悬挂。这引起了美国车的空气悬挂大爆发,别克等车型也跟进使用。

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不过虽然凯迪拉克坚持到1960年开始给 Eldorado Seville, Biarritz和Brougham标配了空气悬挂,但是消费者不怎么买账,反倒是在lowrider里空气悬挂成了香饽饽。

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lowrider顾名思义就是低趴,是从40年代末的洛杉矶开始风靡的,不过考虑到安全问题,58年开始加州的dmv上规定任何车辆的底盘最低点不得低于车轮毂下沿,以此限制过度低趴。

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于是59年时 Ron Aguirre 发现了一种钻法律空子的方法,那就是用可挑空气悬挂,我不趴的时候打个气不就起来了么?

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58年款雪佛兰impala成为了lowrider的心头好,X型粱非常适合悬挂改装,甚至由暴力改装的把飞机上的液压推进器放到了车上,从而制造出这种可以跳起来,或者随着音乐跳动的改装风格。

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lowrider这个改装流派后续随着反战,日落,和平的符号,和90年代dr.dre等rap,嘻哈,摇滚乐手的推崇,一直处于经久不衰的状态。不过国内玩这个的很少,不让玩是一方面,真搞一个开在路上估计也要吓到人。

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好了前面跑了个题,我们继续说历史,1958年奔驰开始在一些车型上使用单筒避震器,这也为筒簧一体提供了便利,不过因为这是bilstein公司的专利技术,直到1971年专利过期后其他厂家才能用上这种高级避震器。

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单筒避震的好处主要在于他在快速冲击和慢速冲击下的表现是不一样的,有点类似于非牛顿流体,这主要是靠微孔节流板产生的气泡效应,可以理解为一个微缩的气液弹簧。

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1960年看到美国空气悬挂的流行,精神美国人(被劳改过)的宝沃推出了P100车型,标配了空气悬挂,这在欧洲是首例,在当时的宝沃来说也是殊死一搏,如之前我的文章所说,打那以后宝沃就凉了。

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1962年,为了跟ds对抗,奔驰也推出了自己的空气悬架系统,并将它搭载于300SE(W112)车型上,这个空气悬挂系统使用博世提供的气阀,前后悬挂独立但轮子不独立,气源来自发动机带动的单缸压缩机,不过这个悬挂是不可调的,所以也打不过ds的气液悬挂。

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1964年奔驰把这套系统改了改放在了600上,不过600车身庞大,所以用了更大的气泵和更大的空气弹簧。

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奔驰一直用空气弹簧苟到1975年气液悬挂的专利过期,踩在450sel上用上了气液悬挂。

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1965年的劳斯莱斯银影,在雪铁龙的授权下用上了自平衡气液悬挂,相比面子,舒适才是最重要的。即使这么老的车,双色车身看起来也毫无违和感,比汽配城瞎改的可是好看多了。

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从70年代以后,随着麦佛逊,单筒避震,气液悬挂等专利技术的解禁,车企开始在避震设计上放飞自我,前避震基本都是筒簧一体麦佛逊,高级车使用双叉臂,后悬挂因人而异,选择很多,直到1981年,随着电控技术的普及,日产skyline r30的某些型号上首次搭载了电控可调阻尼避震器。

汽车悬挂二三事中篇-避震发展史

不过因为r30有26个小型号,我实在找不到这个避震的样子,找了一小时只能找一张epc图给大家。从这个时间点以后,各种主动悬挂,包括电控阻尼避震,主动空气悬挂,主动气液悬挂,主动电磁悬挂都雨后春笋一样冒出来,我们放到下期再讲了。

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