毫無用處的汽車知識 篇十九:汽車懸掛二三事中篇-避震發展史

懸掛的發展史,其實某些方面來說和避震器的發展史離不開關係,這期我順著時間線把懸掛和避震的發展史結合在一起,給大家做一個總結。

因為這部分內容非常雜亂,我也是查了很多資料,總結匯總在一起,所以難免有時間不對或者疏漏的地方,有大佬知道更詳細的內容,歡迎評論補充。

毫無用處的汽車知識 篇十九:汽車懸掛二三事中篇-避震發展史

1886年,世界上第一款量產車誕生了,奔馳這臺Patent-Motorwagen,長得看起來跟三蹦子差不多,實際上可能也沒三蹦子先進,前輪直接就是一剛性懸掛,毫無避震。

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後輪使用了板式彈簧,也就是葉簧(leaf spring),這一減震形式從誕生之日起直到現在依然統治著部分車型,以及大部分霍其凱斯傳動的車型。

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得益於板簧優秀的承載能力和簡單的結構,重型車輛,廉價小面,甚至火車,都有使用板簧,國道上跑著的魔改載重150噸的板拖,也是用的板簧,載重不夠加片數就行了。

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不過板簧和彈簧都有2個問題,一個是彈簧的彈性係數是線性的無法適應車輛的負載變化,且受重壓時容易產生塑性變形,或者碰撞限位,一個是當車身顛簸的重力勢能變化被彈簧吸收為彈性勢能後,如果能量無處釋放,彈簧就會開始簡諧振動,如果振動頻率與車身產生共振,那要振好久才能停。這也是為什麼光有彈簧不行還要有避震器的原因。

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1898年,法國汽車品牌Decauville第一次使用了獨立前懸掛,這種懸掛使用了一個橫置式板簧,兩個前輪每個都有一個垂直的滑柱,滑柱頂端與板簧相連,這樣兩個前輪就可以獨立運動了。

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Sizaire-Naudin採用了類似的設計,這樣的設計在歐洲比較常見,不過因為後驅的緣故,這兩臺車後懸掛都是剛性的。

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為了解決彈簧的問題,1901年美國的William W. Humphreys專利了一種空氣彈簧,不過這個設計一直停留在紙面上,受限於當時糟糕的材料,加工,橡膠工業水平,空氣彈簧的故事還要過一會兒再講。

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1906年開始,在美國有人把摩托車上的摩擦片式旋轉阻尼器用在了汽車上

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這種結構簡單的設計很快在美國流行起來,大部分美國車在這二三十年裡基本都是這種配置。

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對於一些車身較重的車型,1908年開始有人使用液壓式旋轉阻尼器,使用一個杆子和葉簧連接組成杆式懸掛,不過直到1戰後的福特A型這種懸掛才成為一種標準配置。

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之後時間來到1920年,扭杆結構首次在車身上得到應用。這臺leyland eight作為一臺運動型車輛,為了平衡板簧的回跳設計了一個扭杆彈簧作為阻尼

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同年,對懸掛比較執著的法國人George Messier設計了第一個真正意義上的空氣彈簧,並於1922-1930年間實驗性選配在自己的車型上,不過因為車廠比較小,沒泛起什麼水花。

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1922年,汽車史上一個關鍵的突破誕生了,lancia的lambda車型首次搭載了螺旋彈簧+液壓阻尼器這一黃金組合

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關於lancia現在你可能基本聽不到了,不過在汽車的前中期歷史裡lancia是一個非常恐怖的存在。從這個角度能比較清晰的看出避震和彈簧的位置,這種筒簧分離的設計現在常見於後懸掛上。

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不過從結構來看lancia的這個液壓避震只是一個純液的阻尼器,並不能解決線性問題。

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1924年捷克斯洛伐克的太拖拉,越野卡車界的一哥首次將空氣彈簧用在了自己的車型T24上,從這以後太拖拉除了T600用了扭杆之外似乎都是使用板簧+空氣彈簧的配置(待考證)

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空氣彈簧的結構其實挺簡單的,不過其充放氣結構,氣囊設計,耐久度等仍是需要材料/橡膠等基礎科技樹支持的。

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空氣彈簧妙就妙在其一體就可以解決彈簧的兩個問題,空氣是受玻意耳-馬略特定律,也就是“密閉容器中的定量氣體,在恆溫下,氣體的壓強和體積成反比關係”限制的,所以對一個空氣彈簧壓縮,其彈性係數並不是線性關係,越壓縮壓縮力越大,這樣空氣彈簧就會耐重載耐衝擊,缺又可以濾掉細碎的小振動。

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1931年,奔馳推出了第一款前後都是獨立懸掛的車,Mercedes-Benz W15。這臺車採用了一個橫置板簧的前懸掛,後懸掛的整體橋被斷開了,所以兩個後輪也可以獨立運動。

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這種橫置板簧的結構現在還有很多車在用,性能車的科爾維特C4-C7用的就是這種懸掛。

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現在spa平臺的沃爾沃,比如xc90也是用的這種橫置板簧,可以節省很多後部空間。

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1934年,懸掛鬼才雪鐵龍閃亮登場了,Traction Avant首次使用了雙叉臂懸掛

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不過這個雙叉臂懸掛的阻尼原件是一根扭杆,這也是沒辦法的事情畢竟雙叉臂比較佔地方。

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1945年,懸掛界常勝將軍麥佛遜選股誕生了,這年為了應對戰後經濟形式雪佛蘭決定讓首席工程師麥弗遜研發一款小型車來參與戰後市場的競爭,概念車Cadet雖然集合了各種先進技術,並且滿足了雪佛蘭的要求,但是非常神奇的是於1947年被砍掉了,關於麥佛遜的生平下一期我們再講詳細。

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總之1949年麥弗遜懸掛被註冊專利,所以其他車廠只能眼巴巴的等20年後專利到期,在此期間只能繼續玩板簧和別的懸掛類型。

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1946年,美國人William Bushnell為他設計的 Stout Scarab實驗車上裝備了由Firestone公司設計生產的空氣彈簧,這是美國人繼註冊了空氣彈簧專利後首次開始鼓搗這玩意,bushnell大哥曾經是帕卡德的老闆,後來投身航空領域,所以對高科技和流線型車身執念很大,當然,他的髮型也很酷。

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1954年,秘密研發了18年的法國懸掛句子雪鐵龍,拿出了他們的秘密武器,氣液懸掛,這種懸掛由 Paul Magès大佬開發,初期裝備在頂配的Traction Avant 15-6H的後懸上,這套系統的主要功能是可以自動維持車身高度

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1955年雪鐵龍把這套技術拿到了他們的新旗艦DS19上,發佈10天就接到了8萬份訂單,這一紀錄直到60多年後的model 3 才被打破

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所以雖然現在你看ds有點慘,在50-80年代ds可是曾經和奔馳邁巴赫齊名的豪華車

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這一套懸掛系統後續還經歷了很多改進,現在的魔毯懸掛也是基於此,下一篇我們講現代懸掛時再講,不過在50年代,這套懸掛一度壓得奔馳翻不了身,遲遲拿不出應對措施倒是真的。

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1957年,凱迪拉克首次在量產車上使用了空氣懸掛,Eldorado Brougham可以選裝空氣彈簧懸掛,而且是既可以自動調節,也可以手動調節的型號,不過因為故障率實在太高,很多車主最終放棄了這個懸掛並改回彈簧懸掛。這引起了美國車的空氣懸掛大爆發,別克等車型也跟進使用。

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不過雖然凱迪拉克堅持到1960年開始給

Eldorado Seville, Biarritz和Brougham標配了空氣懸掛,但是消費者不怎麼買賬,反倒是在lowrider裡空氣懸掛成了香餑餑。

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lowrider顧名思義就是低趴,是從40年代末的洛杉磯開始風靡的,不過考慮到安全問題,58年開始加州的dmv上規定任何車輛的底盤最低點不得低於車輪轂下沿,以此限制過度低趴。

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於是59年時 Ron Aguirre 發現了一種鑽法律空子的方法,那就是用可挑空氣懸掛,我不趴的時候打個氣不就起來了麼?

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58年款雪佛蘭impala成為了lowrider的心頭好,X型粱非常適合懸掛改裝,甚至由暴力改裝的把飛機上的液壓推進器放到了車上,從而製造出這種可以跳起來,或者隨著音樂跳動的改裝風格。

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lowrider這個改裝流派後續隨著反戰,日落,和平的符號,和90年代dr.dre等rap,嘻哈,搖滾樂手的推崇,一直處於經久不衰的狀態。不過國內玩這個的很少,不讓玩是一方面,真搞一個開在路上估計也要嚇到人。

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好了前面跑了個題,我們繼續說歷史,1958年奔馳開始在一些車型上使用單筒避震器,這也為筒簧一體提供了便利,不過因為這是bilstein公司的專利技術,直到1971年專利過期後其他廠家才能用上這種高級避震器。

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單筒避震的好處主要在於他在快速衝擊和慢速衝擊下的表現是不一樣的,有點類似於非牛頓流體,這主要是靠微孔節流板產生的氣泡效應,可以理解為一個微縮的氣液彈簧。

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1960年看到美國空氣懸掛的流行,精神美國人(被勞改過)的寶沃推出了P100車型,標配了空氣懸掛,這在歐洲是首例,在當時的寶沃來說也是殊死一搏,如之前我的文章所說,打那以後寶沃就涼了。

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1962年,為了跟ds對抗,奔馳也推出了自己的空氣懸架系統,並將它搭載於300SE(W112)車型上,這個空氣懸掛系統使用博世提供的氣閥,前後懸掛獨立但輪子不獨立,氣源來自發動機帶動的單缸壓縮機,不過這個懸掛是不可調的,所以也打不過ds的氣液懸掛。

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1964年奔馳把這套系統改了改放在了600上,不過600車身龐大,所以用了更大的氣泵和更大的空氣彈簧。

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奔馳一直用空氣彈簧苟到1975年氣液懸掛的專利過期,踩在450sel上用上了氣液懸掛。

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1965年的勞斯萊斯銀影,在雪鐵龍的授權下用上了自平衡氣液懸掛,相比面子,舒適才是最重要的。即使這麼老的車,雙色車身看起來也毫無違和感,比汽配城瞎改的可是好看多了。

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從70年代以後,隨著麥佛遜,單筒避震,氣液懸掛等專利技術的解禁,車企開始在避震設計上放飛自我,前避震基本都是筒簧一體麥佛遜,高級車使用雙叉臂,後懸掛因人而異,選擇很多,直到1981年,隨著電控技術的普及,日產skyline r30的某些型號上首次搭載了電控可調阻尼避震器。

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不過因為r30有26個小型號,我實在找不到這個避震的樣子,找了一小時只能找一張epc圖給大家。從這個時間點以後,各種主動懸掛,包括電控阻尼避震,主動空氣懸掛,主動氣液懸掛,主動電磁懸掛都雨後春筍一樣冒出來,我們放到下期再講了。


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