Рулевой механизм автомобиля

Рулевое управление – ключевой узел, определяющий возможность изменения направления движения и обеспечивающий безопасность, маневренность при движении. Первые опытные проекты карет с двигателями поворачивали колеса на одинаковый угол, что не обеспечивало быстрое изменение движения. Первопроходцем здесь стал небезызвестный Карл Бенц, который создал известную рулевую трапецию. С ее помощью удалось обеспечить поворот колес на разный угол. Это решило сразу три задачи:

упрощение управления транспортным средством;
снижение вероятности переворачивания автомобиля на бок;
уменьшение интенсивности износа шин.

Одновременно использование рулевой трапеции позволило установить колеса меньшего диаметра и избавиться от разницы их размеров на передней и задней оси.

Рулевые механизмы: Все дальше и все сложнее

Разработка возможности управления направлением движения велась параллельно несколькими конструкторами, поэтому господство рулевой рейки было недолгим. Уже в конце XIX века появилась рулевая рейка, которая сначала называлась «шестерней-рейкой», а впервые ее стали устанавливать на автомобили BMW. Одновременно сразу проявились ее основные недостатки. Речь про относительно быстрый износ, передачу ударных нагрузок на рулевое колесо, сложности с эксплуатацией на плохих дорогах, плохое сочетание с балками и рессорами, необходимость прикладывать большое усилие.

В итоге рейку заменили редукторы, а сама разработка стала архаичной. Длилось это до 1948 года, когда легендарный на сегодня Ford, где работал небезызвестный Эрл Макферсон, представила новую подвеску, где подобный механизм подходил идеально. Это вернуло популярность уже подзабытому рулевому механизму, а далее изменения касались в основном его совершенствования. Подобное решение позволило вернуться к простому и от этого надежному механизму, когда в основе лежит зацепление зубчатого колеса и рейки.

Гидроусилитель

Необходимость прикладывать значительные усилия к рулевому колесу была серьезным недостатком реечного механизма. На первых автомобилях иногда необходимо было для этого усилий нескольких человек, поэтому логично, что конструкторы бились над вопросом облегчения управления. Это привело к появлению нескольких схожих решений в одно время. Например, в Англии Фредериком Ланчестером в 1902 году был предложен вакуумный усилитель руля, а в США в эти годы был запатентован аналогичный механизм, работающий уже на гидравлической основе.

Впрочем, официальным отцом-создателем считается американец Фрэнсис Дэвис, который запатентовал гидроусилитель руля в 1925 году. Это привлекло внимание General Motors, который оперативно пригласил специалиста к себе. Там инженер 7 лет пытался внедрить механизм на легковой автомобиль, но успеха достичь не удалось, а на большегрузных автомобиля подобная задача была решена довольно хорошо. Речь про военную технику, которая стала очень актуальной в период Второй мировой войны. После ее завершения Дэвис продолжил работу над установкой ГУРа на легковой транспорт и это удалось. Первоначально речь шла про элитные модели, а затем опция стала доступной и для массового класса (произошло последнее в 1951 году).

Причина длительного внедрения механизма кроется в высокой сложности устройства для того времени, но сегодня эта проблема полностью решена и гидроусилитель стал своеобразным стандартом. Одновременно он сделал управление автомобилем предельно легким за счет использования несжимаемости жидкости, что позволило передать большие нагрузки с минимальными усилиями.

Электроусилитель: Новинка, задуманная 100 лет назад

Автомобили с электрическим усилителем рулевого управления появились в салонах в 90-е годы XX века, поэтому у многих четкая ассоциация с этим временем. В реальности первые подобные механизмы были созданы и установлены на автомобиль еще в 1903 году. Именно тогда инженеры установили на рулевую колонку электропривод, а на торсион переменный резистор. Одновременно большого развития и популярности технология не получила, хотя в течение всего века периодически открывались патенты и выпускались механизмы в единичных экземплярах. Причина, возможно в высокой стоимости электрической начинки для подобных автомобилей того времени. Первый же ЭУР на современных автомобилях появился на Suzuki Cervo в 1988 году. С того времени была внедрена масса доработок и совершенствований, что избавило от недостатков. Так, одной из проблем оставался перегрев двигателя, что не позволяло устанавливать механизм на мощные автомобили, а сфера применения ограничивалась малолитражками. Сегодня большинство нюансов и недочетов устранено, а многие эксперты сходятся, что через 20-30 лет электрические усилители вытеснят с рынка гидравлический аналог за счет большей технической простоты.