С давних пор человечество мечтало о том, чтобы изобрести «самобеглую коляску», которая бы ездила без лошадей. История подобных изобретений начинается с повозки Леонардо да Винчи, после чего со второй половины XVII века было немало попыток создать что-нибудь, способное передвигаться с помощью парового или газового двигателя.
Правда, было и немалое сопротивление данному процессу, связанное со страхом перед рычащими и дымящими машинами. В 1865 году появился «Закон о локомотивах». Согласно принятому документу, на Британских дорогах перед любой самоходной техникой должен был идти человек и предупреждать об опасности — размахивать ярким красным флагом и дуть в пронзительно звучащую дудку.
Это нам сейчас смешно о таком читать, а во второй половине XIX века отношение к автомобилям было совсем другое. Его хорошо иллюстрирует первый наезд со смертельным исходом, который произошел в Лондоне в 1896 году. Пострадавшая Б. Дрисколл 45 лет, не обращая внимания на предупреждающие плакаты и ограждения, вышла на проезжую часть. От ехавшей на нее машины она пыталась защититься раскрытым зонтиком. Авто двигалось, по словам свидетелей, с «огромной» скоростью 4 мили в час (6,4 км/ч), водитель (стаж за рулем 3 недели) оживленно беседовал с молоденькой пассажиркой. Суд присяжных постановил, что это «случайная смерть» из-за неосторожности жертвы.
Кстати, почтово-пассажирские дилижансы в начале XIX века передвигались со средней скоростью 9-10 км/ч, так что люди в общем-то уже были к подобным скоростям привычными, но … что значит «диковинная» техника!
Первые автомобили. Проблемы рулевого управления
Однако, как известно, прогресс можно затормозить, но еще никому не удавалось его остановить. В 1885 году Карл Бенц создал автомобиль-трицикл, который пошел в серийное производство. Он считается родоначальников машин с бензиновыми ДВС.
Многие инженеры трудились над изобретением и усовершенствованием узлов и систем автомобилей. В полной мере это касалось и рулевого управления, с которым сразу же начались серьезные проблемы. Дело в том, что первые машины управлялись аналогично каретам в том смысле, что задние колеса были большие, а передние поворачивались на одинаковый угол. Из-за этого ухудшалась маневренность, быстро изнашивались шины, а на крутых поворотах вообще можно было перевернуться.
Автомобиль Г. Даймлера с реечным рулевым управлением
Так что, когда в 1886 году Г. Даймлер сконструировал повозку с реечным (!) рулевым управлением, на которую В. Майбах поставил ДВС мощностью 1,1 л. с., ей были присущи все перечисленные выше недостатки. Но в 1893 г. К. Бенц придумал рулевую трапецию, после чего колеса стали поворачиваться под разными углами — внутреннее на больший, внешнее на меньший. Управление сразу улучшилось, появилась возможность сделать колеса меньшими и одинаковыми.
Хотя руля еще не было, вместо него стоял румпель, заимствованный из судостроения (из-за этого первые машины называли «кофемолками»). Поскольку площадь соприкосновения колес с землей была небольшой, то управление с помощью румпеля, в принципе, оказалось вполне возможным, хотя и трудным. Первый руль для автомобиля Panhard 4hp придумал в 1894 г. автогонщик А. Вашерон, когда готовил свое авто к пробегу «Париж-Руан», а через 10 лет на все новые машины румпели уже не ставили. С 1898 г. по инициативе француза А. К. Кребса рулевая колонка стала наклонной, т.е. намного более удобной.
Рулевая рейка
История развития рулевой рейки забавна по той причине, что именно система «шестерня-рейка» стояла на первых автомобилях с ДВС в конце XIX века! Она была примитивной, но, как говорилось выше, из-за малой площади контакта являлась вполне работоспособной. А когда хотели как-то уменьшить усилие, необходимое для поворота колес, увеличивали радиус руля. В результате на некоторых моделях грузовиков водителям, чтобы повернуть колеса из одного крайнего положения в другое, приходилось крутить огромную баранку до шести оборотов! Легко представить, как это сказывалось на удобстве управления машиной.
Детские болезни
Но потом о рейке забыли. Объяснялось это наличием в ее работе слабых мест. Конструкция оказалась ненадежной, она часто ломалась и слишком хорошо передавала на руль все толчки и удары, на сложной или плохой дороге использовать ее было весьма проблематично. По мере совершенствования колес водителям было все труднее вращать руль. Рейка плохо сочеталась с другими элементами конструкции автомобиля (балки, рессоры и т.п.). И, к тому же, она была недолговечной, потому что быстро изнашивалась. Рейку объявили архаичной и непригодной, а в автомобилях стали использовать другие системы, например, с глобоидальным червяком и сошкой с передачей усилия на рулевую трапецию через зубчатый сектор либо ролик.
Реечная система управления легкового автомобиля
Возрождение рейки
Возврат к рулевым рейкам произошел в 1948 году после того как Э. С. Макферсон создал подвеску «Качающаяся свеча». Рейку он поставил на направляющих амортизаторных стойках. Оказалось, что давно забытая система идеально подходит к данной подвеске, они не только не мешают друг другу, но еще и общими усилиями гасят толчки от колес. К тому же за прошедшие 70 лет стали намного проще диагностика и ремонт рейки. Прочие рулевые системы сразу показались менее привлекательными. А т.к. производители техники массово перешли на подвеску McPherson, то легковые автомобили по сей день оснащаются в большинстве своем реечными механизмами управления.
Усилитель руля
На некоторых первых автомобилях «баранка» вращалась настолько туго, что один человек был не в состоянии с ней справиться, в таких случаях техникой управляли как минимум два водителя. Но инженеры постоянно работали над созданием усилителя руля. С первых лет ХХ века усилиями британца Ф. Ланчестера, американки К. Гейлис, канадца Ч. Хаммонда и других изобретателей в конструкциях рулевых систем появляются различные вспомогательные механизмы. В 30-е годы В США на большегрузных автомобилях использовался пневматический усилитель, но система не получила дальнейшего развития, т.к. данный узел мало того, что был большим и ненадежным, так еще и оказался слишком шумным.
ГУР
Официально изобретателем гидравлического усилителя руля (ГУР) считается Френсис Дэвис. Он работал в компании Pierce—Arrow (грузовые и пожарные автомобили) и в 1925 году запатентовал свое изобретение. «Умника» быстро переманила General Motors, но за 7 лет работы на новом место он так и не смог приспособить ГУР на легковушки. Потом началась Вторая мировая война, и Дэвис перешел к производителям военных грузовиков, где его ГУР отлично «прижился».
По легковым сначала ГУР ставили на элитные машины. Первый доступный широкой публике автомобиль с таким узлом сошел с конвейера Chrysler Corporation в 1951 году. General Motors в 1952 году выпустила с ГУР свой Cadillac Series 62. Относительно долгий (30 лет!) период развития объясняется тем, что в то время ГУР был дорогим и сложным в изготовлении. Сегодня все по-другому, на легковых машинах стоят усилители:
-
Гидравлический.
-
Электрический.
-
Электрогидравлический.
Правда, многие специалисты считают основными только первые два типа, а третий — промежуточным.
Рулевая рейка
ЭУР
Первый электрический усилитель руля (ЭУР) был смонтирован на автомобиле Columbia в 1903 году. На рулевую колонку поставили электромотор, а на торсионе появился переменный резистор. Получилось неплохо, но простая и вполне рабочая идея в серию не пошла. Почему? Считают, что одной из причин была высокая себестоимость электродеталей. Плюс тогда даже гидро- и пневмоусилители были не надежными, а электрический даже от них отставал. Поэтому ЭУР долгое время делали только изредка и в единичных экземплярах.
Серийный ЭУР был в 1988 году запатентован японской компанией Mitsubishi и поставлен на автомобиль Suzuki Cervo. С тех пор узел не раз дорабатывали. В частности, из-за перегрева моторчика его сначала устанавливали только на малолитражках. Сейчас эта проблема решена, но модернизации ЭУР продолжаются.
