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毫无用处的汽车知识 篇四十八:转向系统与方向盘的杂谈

雨听风 09-16 20:18 关注

今天我们来说一下方向盘和转向系统的历史。

毫无用处的汽车知识 篇四十八:转向系统与方向盘的杂谈

之前我们曾多次提到过,人类历史上第一台其安全从新设计的汽车,奔驰Motorwagen,1886年奔驰建造了25辆这个如今看起来并不像汽车的车,我觉得可能主要原因在于没有方向盘。

毫无用处的汽车知识 篇四十八:转向系统与方向盘的杂谈

实际上如果把范围扩大到机动车辆来看,方向盘在1875年法国人Amedee Bollee的La'Mancelle型蒸汽动力车上就已经出现了,不过这玩意严格意义上来说应该不算汽车,这是一个需要多人操作的最轻型型号都要3吨的带轮子的蒸汽机,而方向盘则是受航海中的舵轮启发,就如同现在的航空科技对汽车科技的促进一样,早期时代航海科技对汽车的推动作用也很大。

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而专利领域最早见到的方向盘+内燃机汽车应该是George Seldon乔治塞尔登的这份专利,不过他只是一个专利律师,并不懂机械或者发明,只是投机,也没有实际造车,直到1900年为了和福特打专利官司。

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1889年,奔驰找上了迈巴赫,此时的汽车依然使用摇把转向,因为对于此时还比较轻便的汽车来说,过高的转向比是没有必要的,摇把单侧约45度的转向角度就足以控制汽车了。

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1894年Alfred Vacheron阿尔弗雷德江诗丹驾驶着潘哈德赛车参加了Paris-Rouen比赛,将方向盘代入到群众视野中

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1898年亚瑟·克雷布斯(Arthur Krebs)同样修改了一台潘哈德汽车(Panhard and Lavassor),并将方向盘设计为倾斜式,从此方向盘开始逐渐取代摇把,成为汽车的常规操纵方式。

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1903年的奔驰,此时大家已经认识到方向盘才是汽车正确的驾驶方式,并开始为谁是第一个带方向盘的汽车而打破头。

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到20年代以后,方向盘已经成为了汽车的标配,并逐渐变为现代的样式,拥有不错的人体工学设计,作为驾驶员接触时间最长的车内设施而备受重视。

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不过此时期的方向盘大多采用刚性立柱和转向拉杆直连,开起来打轮都比较费力,原地打轮更加费力(想想你驾校的老夏利,再把车重乘以4倍),所以一项对于汽车驾驶至关重要的发明很快就被推广开来,即助力转向。

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助力转向其实比方向盘的发明更早一些,据信1876年GW Fitts申请了动力转向的专利,不过我没找到,1902年,弗雷德里克·兰切斯特(Frederick W. Lanchester)在英国为液压动力系统申请了专利,但是我也没找到,也没生产,1900年Robert E. Twyford发明了一种四驱驱动方式倒是有机械式助力转向,这是我能找到的最早的关于助力转向的专利了。

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不过助力转向得到实际应用还要再过20年(怕不是要等专利过期?)总之Pierce-Arrow卡车部门的工程师Francis W. Davis 开始探索如何简化转向,并于1926年发明并演示了第一个实用的动力转向系统,随后和通用签署了协议继续研发助力转向,不过因为30年代大萧条,1934年通用取消了研发合同。

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1936年Bendix 本迪克斯公司接手了戴维斯的研究工作和专利,1939年bendix制作了10套助力转向样品,不过其中2套被通用买走了,真是命运的巧合啊。1940年战争爆发,助力转向被迅速应用到英国的雪佛兰装甲车中,大约有10000套以上的助力转向在二战中服役

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战后的1951年,鸡贼的克莱斯勒抢跑通用,使用了戴维斯的过期专利开发了Hydraguide系统,女士能用一个手指头拨动方向盘,这种宣传方向盘轻快的套路甚至现在都能看得到

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到1953年hydraguide系统装车超过了100万辆,其实把美国抬上车轮,助力转向功不可没,不然美国可能就是俩车轮子上的国家了。

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通用当然也不能被克莱斯勒骑着走,1952年通用选择了和助力转向的正统传承bendix davis公司合作,此后助力转向在5年内装到了美国四分之一的汽车上,并逐渐成为汽车的标准配置。

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当然助力转向的助力方式也花样繁多,这其中也不乏一些惊为天人的设计,比如雪铁龙的DIRAVI,是 Directionàrappel asservi 的缩写,可以理解为一个液压式的无机械直连的助力转向+可变转向扭矩+力回馈系统,使用一个非常复杂的心形凸轮,依靠纯机械的方式在不同的速度调整助力力度,转向幅度和力反馈力度,这一系统涉及的机械原理过于复杂,这里就不详细讲了。

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宝马的servotronic,同样是一个自动随速度调整转向扭矩的液压系统,为转向系统配散热器也是很神奇的一件事情。

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日系厂商更加倾向于电子化,比如电子液压助力EHPS,即液压助力的液压源来自电子泵,这样的好处在于可以更方便的调整液压压力,例如90年代的MR2,因为EHPS的独特手感而备受青睐

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2000年后eps/mdps开始流行,可变转向比技术得益于完全脱离液压系统而得以实现,例如s2000上的vgr,雷克萨斯上的vgrs,宝马上的active steering。需要注意的是,这种可变转向比应当是可调的,不应和奥迪奔驰等的非线性转向系统,例如direct steer混淆,非线性系统的转向角度只是和方向盘角度进行了非线性关联。

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下面我们来看另一个神奇的话题,为什么方向盘分左右舵,为什么车分左行右行?以英国为例,绅士们骑士们大多是右撇子右手剑,所以剑不用的时候会挂在左边,好拔剑,所以他们习惯从左侧通行,避免剑之间的碰撞引发意外的决斗和不体面的声响。所以很多旧殖民时代的英联邦国家依然是左侧通行。

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法国早期也是照搬英国,贵族走左边,农奴走右边,不过随着巴士底狱的变革,要命的贵族们选择了走右边以免被打,而这一习惯随着拿破仑的征服而在全球扩散。

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而美国作为曾经保持英国习惯(万恶的英制单位,太恶心了),却选择了右侧通行,主要是因为作为一个新兴国家,美国的马路比英国宽,货物运输量更大,而车夫倾向于坐在马车左侧,方便右手挥鞭,但是如果坐在左侧再靠左侧通行,就在会车时难以观察,这使得右侧通行变得非常说得通,同时也是一种反抗英国传统的表现,受到大众的欢迎。

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在1908年福特t型车的宣传手册里还专门对方向盘位置进行了解释,“The control is located on the left side, the logical place, for the following reasons: Travelling along the right side of the road the steering wheel on the right side of the car made it necessary to get out on the street side and walk around the car. This is awkward and especially inconvenient if there is a lady to be considered. The control on the left allows you to step out of the car on to the curbing without having had to turn the car around. In the matter of steering with the control on the right, the driver is farthest away from the vehicle he is passing, going in opposite direction; with it on the left side he is able to see even the wheels of the other car and easily avoids danger.”即副驾驶下车方便,主驾驶观察也方便。

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至于其他国家,有的遵循殖民时期的传统,也有的遵循战后秩序,对于大部分没有汽车工业的国家来说,其实并没有什么所谓,例如日本左行的原因主要是因为江户时代英国帮日本修了铁路,从而奠定了左行的基础,事实上二战之后因为美军占领了冲绳,冲绳变为了右行,直到1978年冲绳才从右行改为了左行,这也是冲绳“回归”的一个标志,从这个角度来说,HK依然保持左行实在有点可惜,希望2047年他能变过来。

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好了我们来看一些有意思的方向盘作为结尾吧,现如今的方向盘中间要装安全气囊,辐面上还要装一堆乱七八糟的按钮,导致大同小异,没什么意思,在安全气囊以前,汽车方向盘的设计可谓是千奇百怪。

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Lancia Orca,有点赛博朋克内味了,这幸亏是没有安全气囊,不然炸一脸6饼。

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世爵的方向盘是我最喜欢的,传承了螺旋桨飞机的浪漫感。

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Aston Martin Lagonda和Maserati Boomerang,诡异方向盘榜老常客了。类似的还有Lamborghini Athon和ds。

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马自达mx-3,马上就要起飞了,特斯拉roadster也是差不多

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雪佛兰这个搓轮友好型方向盘其实挺不错的,不过后期方向盘上放俩轮子就有点让人搞不懂了

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最后来一个奔驰拖拉机档,看了半天说明才明白这玩意怎么用。

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这种返璞归真的境界,真是令人尊敬啊

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全部评论 (1)
ez727
0
09-17 00:14

我的车方向盘很费劲,这点我最不满意了,试车还注意这个啊!不过现在的新车估计都是电子化了,很轻巧。

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