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溯源四驱鼻祖奔驰四驱系统百年发展史 [复制链接]

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四驱系统发展到今天已不再是越野车的专利,很多轿车以及跑车也纷纷加入四驱阵营,究其原因:四驱系统对于车辆的行驶能力以及安全性皆有很大程度的提升。经历百年发展的奔驰则是将四驱系统引入不同用途车型的典范,截止到现在,奔驰旗下各个车系,甚至是AMG车系已经开启了四驱时代。说到奔驰的四驱系统,大家都会想到“4MATIC”,不错,这是目前奔驰四驱系统的统称。但是,这个名号远不足以代表奔驰四驱系统百余年的发展。

今天,我们要为大家讲述的便是奔驰四驱系统与越野车发展的前世与今生。

                    世界第一部四驱车的诞生                    

毫无疑问,工业革命揭开了汽车工业的发展!18世纪中叶,英国和法国率先进行工业革命,一时间铁路运输业、重工业、制造业蓬勃发展。这期间就包括世界上最早出现的两台车,准确地说应该是蒸汽机车。年法国人巨尼奥发明了全世界第一台蒸汽机车“卡布奥雷”;随后的年英国人理查德·特雷威蒂克在卡布奥雷的基础上发明了另一台蒸汽机车。

这样的结果也许和很多人的认知互相违背,毕竟大多数在维基百科或者百度这样的搜索引擎中搜寻到世界第一台汽车的发明者是卡尔·佛里特立奇·本茨。其实这并不矛盾,后者是以内燃机为车辆提供动力,前两者用的则是蒸汽机。但是卡尔·佛里特立奇·本茨在发明汽车之后有一个十分明智的举动,那便是申请专利。所以在很多的资料中,卡尔·佛里特立奇·本茨成为了汽车的发明者!当然,这已经是将近一个世纪之后的事儿了。那个时代的德意志帝国在年的普法战争胜利后才加入到工业革命的行列之中。

众所周知,帝国的建立离不开殖民地的扩张!一来可以彰显国立;二来可以获得大量所需的资源以及劳力。德意志帝国毫不例外,在非洲西南部与东部、新西兰东部等地区抢占大量殖民地。其中与第一部四驱车诞生最为紧密相关的莫过于位于非州西南部(现纳米比亚)的一片区域。

年,戴姆勒接到当时的德意志帝国殖民部下达的一项特殊任务:为西南非洲殖民地设计一款可以适应当地极为低劣的路况的公务用车。戈特利布·戴姆勒的儿子保罗·戴姆勒亲自操刀设计,并于当年正是推出了全世界的第一部四轮驱动汽车,命名为“DernburgWagen”,这也是迄今为止具备越野性能最早的汽车!

以一个多世纪以前人们的眼光来衡量这部“DernburgWagen”绝对算得上一部外形与性能并重的车辆。它拥有突出的轮拱以及便于乘客上、下车的踏板,同时,在汽车设计工业还不算发达的年代,一部汽车能够拥有遮风挡雨的顶棚可谓十分罕见。DernburgWagen配备了当时极为先进的4缸6.8L发动机,最大可提供35马力的“充沛”动力。但是长、宽和高分别为4.9m、1.42m和2.7米的DernburgWagen却重达3.6吨,比现在的W还要重上1吨多!

下面我们通过一张图片来简单说一说DernburgWagen的四驱系统。

很明显,上个世纪之初的汽车工业处于刚刚起步的阶段,四驱系统只是为了提高车辆在粗糙路面上的行驶能力。通过这张老照片我们不难看出DernburgWagen在车辆的前、后桥采用普通的开放式差速器,变速箱将发动机传输出来的扭矩直接通过两根根传动轴传递给前、后轴,有点类似于当今装配分时四驱系统的越野车挂上四驱之后的形态。DerburgWagen四驱结构注定让它只能行驶于非铺装路面,几乎不具备任何公路行驶能力!

此外,为了增加DernburgWagen的灵活性,保罗·戴姆勒还为它设计了一套四轮转向系统,设计极为简单与讨巧,全部是通过车身底部的连杆机构实现的。想必,这应该是四轮转向系统首次应用在汽车领域!

                    Gel?ndewagen系列的出现                    

在DernburgWagen问世之后不到二十年的时间里,世界经济与*治格局发生着翻天覆地的变化!资本主义经济*治与帝国主义过渡阶段体制觥筹交错,整个欧洲大陆似乎陷入了一种不可调和的矛盾,第一次世界大战一触即发!

此时急需大量越野车辆的德*找到了刚刚完成合并的梅赛德斯-奔驰公司,并授权这家公司设计并制造一种通过性能优异的特种车辆投入战争。临危受命的梅赛德斯-奔驰公司顺利完成了这项任务,并于年正式推出代号为W的越野车,将其命名为Gel?ndewagen(德语,译为越野车)G1。看到“Gel?ndewagen”很多人会联想到半个世纪之后问世的奔驰G-Class。不错!G1的问世正式开创了梅赛德斯-奔驰公司越野车的发展历程。

在查找大量资料之后,我们获取了一些Gel?ndewagenG1的图片与参数。这部车型在机械结构上大量借鉴了DernburgWagen的设计,不同的是G1采用了突破性的宽轮距与三轴设计,因此后人也称之为三轴G1,或三桥G1。需要辨别的是这部6个轮子的车并非全轮驱动,尽是后面的4组车轮在两根传动轴的作用下共同被驱动,从而实现后面两根桥动力50:50的分配比例。

三桥G1确实拥有当时难以被超越的通过能力,但是多出的轮子带来的问题也不少,比如:太过笨重、油耗过高。显然德*对这样的一份答卷不置可否,战争的逼近不得不让他们向另一部越野车入围,这便是让梅赛德斯-奔驰Gel?ndewagenG1大规模生产计划搁浅的霍希。Gel?ndewagen系列的首次登场却收获一个不完美的结局,自Gel?ndewagenG1在历史的长河中只存在犹如白驹过隙的两年,总产量为5量!

这样的结果显然让梅赛德斯-奔驰公司上上下下斗志昂扬,大家很快便投入到新车型的研发之中!时隔6年,年W的替代车型代号为W31的Gel?ndewagenG4问世。

Gel?ndewagenG4在设计上规避了很多W的不足,其中便包括使用一台最大功率为74Kw的V85.0L发动机取代先前的直列6缸发动机,用液压助力的转向机构取代落后的拉线式机构。技术的革新虽然值得肯定,但是随之而来的确是Gel?ndewagenG4超过3吨的车重以及战争中最为忌讳的机械结构过于复杂的特性。截止到年,W31问世的6年中总产量为39辆,有意思的是它们并没有交付给前线的部队,而是如数被纳粹*卫*所收纳,其中便包括阿道夫·希特勒。在以两次世界大战为题材的电影中我们经常会看到纳粹高层*官站在W31后排检阅*卫*的场景,恐怕这便是Gel?ndewagenG4所扮演的为数不多的历史角色之一。

W与W31两代车型都不能算得上成功,难道梅赛德斯-奔驰四驱车发展就如此搁浅了么?痛定思痛之后,奔驰的工程师还是回归到最初DernburgWagen的设计,于年正式推出Gel?ndewagen的第三代,也是最后一代车型——Gel?ndewagenG5(W)。

从图片中我们不难看出,G5已经初步具备了未来三十年*用越野车的特征,包括无顶棚设计、可放到的前挡风玻璃。但是在四驱系统方面梅赛德斯-奔驰公司并没有明显的突破,依旧沿用了DernburgWagen上所采用的两根传动轴连接两组半轴形成硬链接的设计。无独有偶,DernburgWagen的四轮转向系统在G5身上也得以保留。

至此,Gel?ndewagen系列仅15年的发展史落幕!欲借战争一战成名的奔驰首个越野车系打错了算盘,在人们对待战败国的不公平中短暂的历史被时间湮没。

                    Unimog车系横空出世                    

两次世界大战均以失败而告终的德国此时一片寂静,国内各地如废墟一般,工业、农业百废待兴。对于一个*治、经济、文化几乎被一次性摧毁的国家,重建家园是当时全国上下唯一的目标。Unimog车系便诞生于这个背景下!

纵观世界越野车的发展,能永远留存于人们心中的经典无外乎两种:一种是像威利斯MB、悍马HMMWV那样通过战争证明自己的勇士;另一种便是想Unimog这般在实际的生产、生活中体现出自己的价值。

严格来说,发展至今的Unimog有别于乘用车(PassengerVehicle),只能算是工具车或者卡车,列属商用车(CommercialVehicle)范畴。Unimog源于德语,译为“泛用自走机器(UniversalMotorGer?t)”,出产于年。

有意思的是这台被寄予复兴德国本土农业厚望的机器并不是由梅赛德斯-奔驰设计研发而来,其最初的想法是由一位名为阿尔伯特·弗里德里奇的汽车工程师提供。不过,当时作为机械零部件制造商的宝林格没有能力生产Unimog车系,而有能力生产这个车系的梅赛德斯-奔驰又没有资格来大规模生产。于是双方各取所需,年夏天,梅赛德斯-奔驰从与这位天才工程师合作的机械工具制造商宝林格手中全权收购了Unimog车系外来的研发、设计、销售体系。就此,Unimog在商用车领域的时代开始了!整个20世纪下半页,各行各业对Unimog车型的订单纷至沓来。一方面,Unimog的实用性无可比拟;另一方面,Unimog车系又拥有极为强悍的越野通过能力。

说到Unimog的越野能力,除了门式桥结构、轮边减速器、非承载式车身以外,强悍的四驱系统功不可没。从最初的Unimog车型开始,这个车系便一直秉承着全时全轮驱动系统的应用。下图便是Unimog车型底盘结构图,由图我们不难发现,最早的Unimog车型采用了与DernburgWagen极为相似的四驱结构,发动机输出的扭矩经由变速箱传递给波箱下方的两根传动轴,之后两根传动轴将扭矩再传递给车辆的前、后桥,从而实现50:50动力分配的全时四驱形态。

从Unimog车系这种最为原始的四驱系统到几十年以后拥有分动箱装置、与车桥数量同样多的机械式差速锁的U车系,Unimog始终以最为强悍的通过能力以及超强的多用途性能示人。甚至梅赛德斯-奔驰还为Unimog研发了很多衍生车系,比如很多*府机构频繁采购的U、U和U车系,以及完全出于工程用途的Actros、Zetros车系等等。

对于已经有着数十年设计、制造越野车经验的梅赛德斯-奔驰来说,Unimog车型的成功无疑像广告一样向人们展示了奔驰自DernburgWagen传承而来的越野能力,同时也为Gel?ndewagen车系的重生埋下了伏笔。

                    越野王者降临                    

年Unimog车系诞生之后梅赛德斯-奔驰在越野车领域最具影响力的事情莫过于让Gel?ndewagen车系得以重生,并在新的车系名称方式的影响下将其命名为G-Class。

G-Class首次登上历史舞台是在年,代号为W那个时候威利斯MB所开创的分动箱结构像光环一样笼罩于全球越野车领域。G-Class毫无意外也采用了这种被认为最为合理的传动结构,除此之外G-Class的研发团队还为W装备了两个杀手锏,它们就是代表最强越野性能的前、后轴差速器锁。分时四驱系统+分动箱+前、后差速器锁的实力看不用再过多进行赘述了!挂上四驱挡位,锁止前、后差速器之后,传动轴的前、后半轴,前后桥的左、右半轴将彻底实现硬连接。即便截至到今天,越野车历史上能做到这一步的越野车也屈指可数。有意思的是从年DernburgWagen问世以来,这是梅赛德斯-奔驰首次在越野车中使用分时四驱系统。

随后的几年中,梅赛德斯-奔驰公司在W的基础上还推出过两款车型,它们分别是W与W。前者作为*版主要提供给德国以及奥地利的*方使用;后者则比较奇葩,其动力总成由标致汽车公司负责制造。不过这两个衍生版本车型的车身结构与四驱系统与W并无二致。

直到年奔驰推出代号为W的第二代G-Class,W才彻底告别历史舞台。但是我们从W身上能看到很多W的影子,比如刀切斧砍般硬朗的外形以及底盘结构。看来没有人希望作为近百年前Gel?ndewagen车系的继承者,W像很多逐渐兴起的SUV一样失去应有的味道。

在四驱系统方面,W较之前所有的越野车产品都有着非常大的转变。这是怎么回事儿?从年开始,很多梅赛德斯-奔驰产品身上多了一串英文字母“4MATIC”。不过有个很小的细节不知道有没有人发现,“4MATIC”的标识从来没有出现在W的车身上,至于为什么这里先卖个关子!

                    4MATIC四驱系统的出现                    

其实梅赛德斯-奔驰的工程师很早便认为四驱系统不光可以优化车辆的通过能力,如果将这以技术应用于轿车领域,它还可以增加车辆的行驶能力以及主动安全性。所以年,奔驰在代号为W的第六代E级轿车上推出了4MATIC四驱系统。

4MATIC实际上是“4WheelDrive”与“AutoMatic”的结合,从中我们可以看出,梅赛德斯-奔驰所打造的不单单是为满足粗糙路面行驶的机器,更是一款机械化、自动化与智能化相结合的系统。截止到现在,梅赛德斯-奔驰4MATIC四驱系统已经经历了三代的发展,下面让我们来具体看一下。

梅赛德斯-奔驰首次推出的4MATIC四驱系统采用了可锁止的中央、后桥差速器,差速器的结构形式均采用与现在相同的电控多片离合器式结构。其中,中央差速器包含两组多片离合器片,其中一组的作用有些类似于分动箱,另一组则是正宗的中央差速器,起到差速与限滑的作用,每一套都可以电控独立工作。

有意思的是W中央差速器前后的两组多片离合器介入完全需要手动控制,如此巧妙的结构赋予了它更多的可能!首先,W可以实现梅赛德斯-奔驰轿车纯后驱的驱动形式,前桥不会分配到任何动力,这个时候中央差速器位置的两组多片离合器均处于断开状态;如果锁止中央差速器前方的多片离合器,W将实现35:65的前后扭矩输出比例;如果将两组多片离合器同时锁止,前后桥的扭矩输出比例将变成50:50。在这种状态下,W后桥的差速器也可以进行手动锁止。

4MATIC四驱系统的首次亮相似乎很完美,但是问题便出现在中央差速器位置的两组多片离合器扮演过多角色之中。梅赛德斯-奔驰只能吞下中央差速器时而漏油的苦果,第一代4MATIC四驱系统只是在W车系中昙花一现,以失败而告终。

痛定思痛的梅赛德斯-奔驰工程师于年在代号为W的第七代E级轿车上推出了第二代4MATIC四驱系统。此时的4MATIC系统拥有了一套很成熟的电控机械化结构的设计思路:简化第一代4MATIC结构的同时实现全时四驱。

此时的4MATIC四驱系统依然是以两组电控多片离合器作为中央差速器的扭矩分配中枢,但是不同的是它们不在扮演分动箱的角色。梅赛德斯-奔驰的工程师用一种更为巧妙的设计将分动箱集中在变速箱与传动轴相连的位置,中央差速器也被一套很多齿轮组成的行星轮机构所替代。第二代4MATIC四驱系统的两组电控多片离合器分列中央差速器的前、后,一组用来控制传动轴前半轴的扭矩分配,另一组用来控制传动轴后半轴的扭矩调节。正常行驶状况下,中央差速器将以45:55的比例进行扭矩输出。由于这一代4MATIC四驱系统采用电控式设计,因此可以称之为一套具有很强主动性的四驱调节机构。当传动轴前、后半轴的转矩差值低于50Nm时,中央差速器两侧的多片离合器不进行调节,维持45:55的动力分配,而中央差速器中的行星轮机构进行前、后桥必要的差速调节;而当电子系统检测到传动轴两个半轴之间存在高于50Nm的扭矩差时,中央差速器两侧的多片离合器将主动重新分配扭矩,起到限制滑动的作用。

这一次4MATIC四驱系统没有让人们失望,更不负梅赛德斯-奔驰制造四驱车的百年历史。第二代4MATIC四驱系统被应用于梅赛德斯-奔驰多款轿车产品上,其中包括代号为W的第三代C级轿车、代号为W的第七代E级轿车、代号为W的第八代奔驰E级轿车以及代号为W的第一代M级越野车。此时梅赛德斯-奔驰的工程师正在悄悄地研发全新的4MATIC四驱系统。

随着年代号为W的第八代S级轿车的推出,梅赛德斯-奔驰也将第三代4MATIC四驱系统公诸于世。

第三代4MATIC四驱系统在中央差速器的形式与结构上与第二代4MATIC并无太大区别,只是奔驰的工程师为其增加了一套名为“4ETS”的系统,通过结合ESP电子车身稳定系统、ASR车身加速防滑系统以及ABS刹车防抱死系统来提升电子系统对单个车轮滑动的抑制能力,进一步增加4MATIC四驱系统的可靠性与智能性。

配备第三代4MATIC四驱系统的梅赛德斯-奔驰车型达到了更高的数量,代号为C的第二代CLS级轿跑车、代号为W的第二代M级越野车、代号为W的第三代M级越野车、两代GL级越野车、GLK级越野车、W之后的S级轿车、W之后的E级轿车以及W之后的C级轿车等等。至此,梅赛德斯-奔驰达到了一个其它汽车厂商难以企及的高度,几乎旗下每个车系都拥有四驱版本车型,甚至连AMG车系都不例外。

这里需要特殊说明的是M级与GL级越野车!两者虽然都采用了第三代4MATIC四驱系统,但是考虑到一些非铺装路面行驶的需求,梅赛德斯-奔驰的工程师为它们配备了分动箱,中央差速器的结构不存在变化。而GL级越野车在M级越野车的基础上增加了低速四驱功能,同时第一代GL级越野车还装备了后桥电控多片离合器式限滑差速器,可以实现传动轴前、后半轴,后桥左、右半轴的模拟硬连接。但是第二代GL级越野车用LSD机械式后桥限滑差速器替代了先前的结构,并且取消了中央差速器的锁止功能。

同样特殊的还有四驱版本的AMG车型(纵置发动机),这些车型在后桥位置一般装有主动式的限滑差速器,也就是我们上面提到过的后桥电控多片离合器式限滑差速器,用以改变后桥车轮的扭矩主动分配,增加车辆的操控极限。

                    特立独行的W                    

这个时候再聊一聊W!Gel?ndewagen对于梅赛德斯-奔驰非比寻常,为了保证W强悍的越野能力,工程师们在4MATIC基础之上单独为它开发了一套全时四驱系统。

这套四驱系统有别于任何越野车所配备的四驱系统!W破天荒地采用了前、中、后三组开放式差速器与三组嵌入式机械差速锁、分动箱相结合的设计,同时,W还配备极为变态的低速四驱功能。在差速锁未锁止的情况下,W在铺装路面上依然可以实现全时四驱行驶状态,此时传动轴前、后半轴的扭矩分配比例为50:50。由于W没有了先前提到过的电控多片离合器式中央差速器以及行星轮机构,所以一切的差速都由开放式差速器实现。如果此时发生比较严重的打滑现象,遍布在四个车轮上的传感器会通过4ETS、ABS、ASR以及ESP系统对任一车轮实现0~%的扭矩调节作用。

在非铺装路面行驶时,W的三把差速锁必须严格按照中、前、后的顺序进行锁止。此时,所有的电子系统失效,W将彻底沦为一台越野猛兽,两个车桥的两组半轴、传动轴的两根半轴会彻底锁死实现真正的硬连接。此刻如果启动W的低速四驱功能,我真的想象不到还有什么是它做不到的了,而W的两个AMG版本车型更是将三级放大后的扭矩展现到极致!

                    为横置发动机而生                    

众所周知,纵置发动机扭矩输出端的方向与车辆的传动轴共线,因此这很好与大型的电控四驱结构进行匹配。那么在奔驰推出A级、CLA级与GLA级这样的横置发动机车型之后该如何装配四驱系统呢?

答案是肯定的,传统的中央差速器、分动箱结构很难在有限的纵向空间中改变扭矩矢量的方向同时进行分配。于是奔驰联合了加拿大麦格纳公司共同为MFA平台单独研发了一套四驱系统。这套四驱系统虽然还是名为“4MATIC“,但却与以往大不相同。以电-液控制多片离合器为主的中央差速器被移到后轴前端,变速箱中集成了PTU取力器,同时通过锥形齿轮改变变速箱传出动力的方向,从而通过纵贯车底的传动轴与中央差速器相连。严格来说这套四驱系统与现在市面上大多数匹配横置发动机的四驱系统相似,日常情况下更多的扭矩分向前轴,后轴打滑时最多会分配到发动机一半的扭矩,也就是说只能在前:后:0~50:50之间分配扭矩。但是奔驰还是通过更多的电子辅助以及良好的机械制造工艺赋予了这套四驱系统更加可靠、高效的可能。

                    

从年第一部四驱车DernburgWagen诞生到现在,梅赛德斯-奔驰在四驱技术领域的发展已经持续了年。在这长达一个多世纪的时间里,梅赛德斯-奔驰经历过失败、创造过一时的胜利。但是在众志成城的决心、坚持不懈的毅力与不辱使命的品牌责任感的驱使下,一代又一代梅赛德斯-奔驰人创造了这段属于自己,更是属于全世界的汽车发展史。

正如我们提到梅赛德斯-奔驰车型就会联想到历史、品质与传承这些词语,当你了解过奔驰在四驱系统领域的进化之后你同样会顶礼膜拜!因为今天我们所讲述的梅赛德斯-奔驰四驱系统的起源早于其在售的任一一个车系的历史。以古为镜可以知兴替,如果你是一个对汽车历史与文化极其渴望的人,这些你需要牢记!

                    

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