• 0
preloader

140 років розвитку кермового управління: від кавомолки до ЕПК

140 років розвитку кермового управління: від кавомолки до ЕПК
08.03.2019
Статті

Зміст:

    Сучасні водії мають дуже загальне уявлення про кермо. Хтось знає менше, хтось вивчав питання більш скрупульозно. Але як створювалося кермо і його елементи, знають одиниці.

    О, це питання заслуговує на окрему статтю!

    Як створювалося кермо

    Конструктори всього світу розробляли і доводили до розуму агрегати і вузли кермового управління в різний час і частинами: придумали важелі - керованість кульгає, зробили менше передні колеса - особливо не розженешся. Кожен новий винахід витягував світ нові труднощі і супутні проблеми - як і буває при нормальному прогресі.

    Десятки інженерів, винахідників та просто мрійників свого часу доклали руку до створення зручного та ефективного кермового управління. І знамениті Готліб Даймлер, Вільгельм Майбах та Карл Бенц, звичайно ж, не залишилися осторонь.

    1886 року німецький інженер Готліб Даймлер сконструював самохідний апарат, схожий на карету, яка розвивала швидкість до 18 кілометрів на годину. На цей віз його колега Вільгельм Майбах встановив двигун внутрішнього згоряння потужністю 1,1 к.с. Цей автомобіль був оснащений рейковим кермовим механізмом. Мінуси такого автомобіля полягали в тому, що колеса мали однаковий кут повороту (як у карет), що погано позначалося на керованості, особливо на великій швидкості.

    Справа в тому, що у карет передні та задні колеса були різного діаметра (задні значно більші) і поверталися під однаковим кутом. Така конструкція не сприяла маневреності.

    Тому в 1893 році інший відомий автоконструктор Карл Бенц доопрацював систему кермового управління: створив кермову трапецію, яка дозволила повертати провідні колеса різновеликими радіусами. Внутрішнє (до центру повороту) кероване колесо повертається більший кут, ніж зовнішнє. Таким авто стало простіше керувати, водії більше не боялися "прилягти" на діжку на повороті, та й шини зношувалися не так швидко.

    Бенц и Даймлер

    Карл Бенц і Готліб Даймлер - великі автоконструктори

    Рульова трапеція дозволила зробити колеса однаковими і набагато меншим діаметром.

    Автомобsль-трицикл К. Бенца

    Перший автомобіль-трицикл Карла Бенца

    Первший автомобіль Г. Даймлера

    Автомобіль Готліба Даймлера

    Так завдяки вдосконаленому кермовому управлінню автомобіль відійшов від зразка кінних екіпажів.

    Як з'явилося кермо

    Перші самохідні машини відрізнялися від карет наявністю двигуна та важелем для керування коліс. Він називався румпелем – цей вид управління прийшов із суднобудування. Через румпел (предка керма), який знаходився на стійці управління по центру, машини прозвали "кавомолками".

    Румпель - перше кермове управління

    Румпель замість керма на автомобілях-кавомолках

    У перших автомобілів була та ж проблема, що й у кінних карет: при повороті передня вісь, що керувалася, проверталася по центру, маневреності не було. Керувати автомобілем за допомогою румпеля було мукою.

    Перше кругле кермо з'явилося на автомобілі Panhard 4hp завдяки зростаючій популярності автоперегонів. Кермо в відносно звичному для нас вигляді в 1894 придумав Альфред Вашерон - затятий автогонщик. Кермо він сконструював якраз до гонки "Париж - Руан", коли готував автомобіль до змагань. Він зрушив стійку управління назад і замість "ручки кавомолки" поставив кермо, але ще не похило, а паралельне підлозі. Кермо рухало систему важелів, шарнірів і тяг, а вони передавали рух до колес.

    Машина Panhard 4hp

    Автомобіль Panhard 4hp (1894г.)

    У той же час компанія Panhard-Levassor провела порівняльні випробування автомобілів з румпелем та авто з кермом. Звичайно ж, кермо перевершило румпель за всіма показниками. Тому в 1898 всі моделі Panhard випускалися з круглим кермом. Так Panhard-Levassor задала тренд у світі автомобілів: відтоді практично всі автомобільні концерни випускали автомобілі з круглим кермом. І вже протягом наступних 10 років румпель був витіснений з автомобільного ринку.

    Автоконструктори-новатори продовжували покращувати і модернізувати кермо, і ось тоді ж у 1898 році француз Артур Костянтин Кребс запропонував нахилити кермову колонку. Керувати таким кермом виявилося у рази зручніше.

    Кермо "банджо"

    Кермо конструкції "Банджо"

    Але сама конструкція керма залишалася незручною: він був чотириспицевим, металевим і страшно бив до рук водію на нерівностях дороги. Конструктори запропонували рішення - встановити дрібніші спиці. Так з'явилося кермо системи "Банджо".

    Наприкінці 20-х років Едвард Лобелл презентував кероване кермо, проте його винахід був забутий на довгі 30 років.

    Згодом кермо мало змінювалося, відрізнялося лише матеріалами та дизайном, кількістю спиць. І лише у 90-ті роки ХХ століття з'явився прообраз мультикерма – з додатковими кнопками та важелями.

    Її Величність рульова рейка

    Сьогодні механізм кермової рейки зустрічається на багатьох сучасних передньопривідних легкових авто. Багато хто вважає, що рульова рейка – сучасний агрегат, але це не так. Перші автомобілі кінця 19 століття були оснащені саме такою конструкцією. Спочатку вона називалася "шестірня-рейка". На початку ХХ століття рейку ставили на окремих моделях автомобілів BMW.

    Але потім пішла тенденція використання більш складних механізмів, як, наприклад, редуктор. І про кермову рейку забули. Забуття частково пояснюється тим, що автоконструктори хотіли уникнути слабких місць рейки: занадто добре вона передавала удари від коліс на кермо, зношувалась швидко, її не можна було використовувати на поганій і складній дорозі. До того ж вона погано поєднувалася з ресорами, балками і т.д. Плюс, обертати кермо без підсилювача було не кожному водієві по плечу.

    Механическая рулевая рейка автомобиля

    Механічна рульова рейка

    Рульова рейка на десятиліття отримала звання архаїчного агрегату. Згадали про неї у 1948 році, коли американський інженер Ерл Макферсон (на той момент він працював у компанії Ford) презентував свою підвіску. І автовиробники перейшли на передній привід з підвіскою McPherson.

    Це з'єднання рейкового механізму і підвіски McPherson виявилося настільки вдалим, що з тих пір і до наших днів у більшості легкових автомобілів колеса управляються за допомогою рейкової передачі.

    Створення гідропідсилювача керма

    У ті далекі часи кермо було таким тугим, що одному водієві часто було не під силу обертати кермо. У деяких моделях авто це робило одразу кілька людей! Тому автоконструктори задумалися про механізм, який би допоміг водіям обертати кермо.

    Незрозуміло, хто винайшов підсилювач першим. Як звичайно, багато автоконструкторів вели розробки паралельно і незалежно один від одного: наприклад, в 1902 році англієць Фредерік Ланчестер запатентував вакуумний підсилювач керма і "керування кермовим механізмом, який приводиться в дію гідравлічною енергією", американка Клара Гейліс запатентувала підсилювачі кермового управління в Канаді.

    Френсіс Девіс - творець гідропідсилювача керма

    Американський інженер Френсіс Девіс, конструктор гідропідсилювача керма

    Але офіційно визнаним конструктором ГУР вважається американський інженер Френсіс Девіс. Він працював у компанії Pierce-Arrow, яка спеціалізувалася на виробництві вантажівок та пожежних автомобілів. Там на місці Девіс створював і відчував підсилювачі керма. 1925 року він запатентував і продемонстрував перший гідропідсилювач. General Motors відразу ж переманила талановитого інженера до компанії. Однак протягом семи років у процесі розробки гідропідсилювача на легкові автомобілі Девіс так і не зміг інтегрувати своє дітище. З початком Другої світової війни Девіс подався у військове автомобілебудування і прийшов до того, з чого почав - до великовантажних машин. Девіс знайшов своє зізнання.

    Гідропідсилювач чудово показав себе на військових автомобілях. У повоєнні роки Девісу таки вдалося встановити ГУР на легковий автомобіль - спочатку на свій власний. Спочатку ГУР встановлювали на елітні автомобілі, а потім і на звичайні легковики. Перший доступний за ціною широких мас автомобіль з ГУР випустила компанія Chrysler Corporation в 1951 році.

    У компанії General Motors, в якій раніше Девіс намагався інтегрувати гідропідсилювач, подумали-подумали і в 1952 випустили свій власний автомобіль з ГУР. Так виник Cadillac Series 62.

    Каділак Series 62 з гідропідсилювачем керма

    Cadillac Series 62 с ГУР (1954 г.)

    Гідропідсилювач пережив таку паузу у розвитку через складності масового виготовлення: на ті часи агрегат вважався складним, створити такий коштував чималих праць і витрат. Взяти хоча б ремкомплект насоса гідропідсилювача – сьогодні виготовити, встановити та замінити ремкомплект не проблема, але 100 років тому автовиробники не знали, як це зробити без зайвих витрат. Завдяки автоматизації виробництва ГУР став доступним за вартістю та увірвався на ринок автомобілебудування.

    Пізніше гідропідсилювач багаторазово доопрацьовували і видозмінювали інші автоконструктори, проте звання автора ГУРу по праву належить Френсісу Девісу.

    Ще був проміжний етап розвитку підсилювача керма – пневматичний підсилювач. Використовувався в 1930-ті роки на великовантажних машинах США. Але система зазнала фіаско – була надто ненадійною, великою та дуже галасливою.

    Як створювався ЕПК

    Багато джерел стверджують, що час створення ЕУР - 80-ті роки ХХ століття. Це помилка, адже електропідсилювачу вже 120 років!

    Перший електропідсилювач був сконструйований та інтегрований у легковий автомобіль у 1903 році у моделі Columbia. Інженери встановили електродвигун на кермову колонку, а замість золотника на торсіон кермової колонки поставили змінний резистор.

    Перший електропідсилювач керма на машині Columbia

    Перший електропідсилювач керма на автомобілі Columbia (1903 г.)

    Ідея проста до неможливості, але на потік не була поставлена. Ймовірно, проблема була пов'язана з високою собівартістю електроначинки для автомобілів тих часів, та й не дружили легковики з електрикою. У ті часи гідравлічні та пневматичні підсилювачі кульгали на обидві ноги, а електросистеми автомобілів відставали навіть від них. Тому в поодиноких варіантах електроагрегати "вистрілювали" і пантентувалися по всьому світу, однак у масове виробництво не потрапляли.

    І ось через півстоліття 1988 року в Японії електропідсилювач з'явився в автомобілі Suzuki Cervo. Запатентувала ЕУР компанія Mitsubishi. У цьому випадку електродвигун встановлювали прямо на рульову рейку.

    З 1988 року електропідсилювачі модернізували, доопрацьовували та всіляко змінювали. Інженери зіштовхнулися із проблемою перегріву електродвигуна, тому спочатку ЕУР встановлювали переважно малолітражки. Сьогодні електропідсилювач встановлюють навіть на потужних позашляховиках. Але й зараз автоконструктори не вгамовуються і продовжують удосконалювати цей агрегат.

    Сучасні інженери пророкують електропідсилювачу велике майбутнє: вони стверджують, що протягом найближчих 10 років ЕУР повністю витіснить ГУР із ринку. Що ж, поживемо – побачимо.

    Завдяки всім перерахованим вище агрегатам в наші дні рульове управління стало простим і зручним, хоч з ГУР, хоч з ЕУР і навіть без підсилювача.

    Ось так, здавалося б, звичні агрегати – рульова рейка, саме кермо чи підсилювач – пройшли непростий шлях розвитку, злетів та падінь популярності на ринку. За всіма цими винаходами стоять десятки і навіть сотні інженерів та конструкторів. Хочеться вірити, що вони були б приємно вражені, якби побачили, як еволюціонували їхні творіння!

    записатися на сервіс

    Відправляючи форму, я погоджуюсь з умовами оферти надання послуг