История Гидроусилителя руля

Долой тренажеры!

Из истории гидроусилителя руля

 Есть несколько знаменитых людей по имени Фрэнсис Дейвис. Среди них джазовый критик; актер; капитан колониальных мореплаваний, затесалась даже женщина. Но нас интересует Дэйвис-инженер, тот, что повлиял на всё прогрессивное человечество - и которого считают изобретателем гидроусилителя руля. Устройства, сделавшего автомобиль не спортивным снарядом, а средством передвижения - с удовольствием, безопасностью и комфортом.

Если предельно кратко сформулировать историю автомобилестроения, она может быть представлена как путь демократизации автомобиля. Инновации появлялись в элитном сегменте рынка, затем дешевели и разбегались на массовые модели. В начале XX-го века самодвижущаяся коляска была таким же уделом элиты, как сегодня частный самолет. Дело не только в «ручной сборке» каждого экземпляра, но и в объективных рисках вождения: инфраструктура, предназначенная для тихоходной телеги с одной, реже с тремя и более лошадиными силами (и, разумеется, хвостами), не была приспособлена для возможностей двигателя внутреннего сгорания.  Лишь Генри Форд, с его конвейерной технологией, постарался сделать автомобиль «не роскошью, а...».

По мере роста и совершенствования автомобильной техники, возникла объективная проблема: физиологические ограничения человека и в повседневной жизни, и в экстренных ситуациях. За руль решили лично сесть главы компаний, коммивояжеры, предприниматели, женщины, юноши. По мере измельчания водителей, росли в размере сами автомобили - появлялись первые тягачи, впоследствии одна из основ новой экономики. За рулем потребовалось проводить многие часы - ведь динамичнейшая экономика США и Европы быстро увидела новые возможности. Поскольку дороги были неровными, «обратная связь» при механическом сцеплении рулевого колеса и передней оси приводила к тому, что каждый камень или выбоина отзывались ударом по рукам водителя. Итак, чтобы автомобиль был доступен не только в материальном, но и физическом отношении, нужно было значительно демократизировать его «пользовательский интерфейс». Одно за другим, в автомобиль добавляются электронное зажигание; формируется педальная группа, разрабатываются первые примитивные коробки передач с возможностью переключения на ходу. Начинает развиваться концепция безопасности. И нужно что-то делать с рулевым управлением: вращать баранку на скоростях все сложней; растет и список потерь в завоевании автотрассы.

Итак, перед автомобильными корпорациями той эпохи встает вызов: во-первых, необходимо обеспечить управление автомобилем на высокой скорости, быстроту реакции. Даже при управлении легковым автомобилем сил в нештатной ситуации может не хватить; недаром штамп милицейского протокола «не справился с управлением» есть в любом языке мира. Если, например, речь идет о лопнувшем переднем колесе, водителю крайне сложно удержать машину на курсе - что же говорить о маневрировании, чтобы избежать столкновения или наезда? Во-вторых, автомобиль все же должен быть комфортным, и не иметь общего с тренажером для мускулов.

Над проблемой начали думать почти одновременно с появлением первых авто.

Вариантов решения этой проблемы предлагалось несколько, причем некоторые из них задержались в истории. Справедливости ради припомним Дэйвиса-капитана: если бы к этому времени он был жив, то подсказал бы решение, давно найденное во флоте - использовать схему палиспаста, передающую усилие от штурвала на руль судна. Ведь, разумеется, проблему сил матроса решили еще тогда. В автомобильной промышленности, из-за гораздо более жестких требований к эксплуатационным требованиям, прижился планетарный редуктор. Так, одно из предложений - это обеспечить передачу усилия от рулевого колеса на рулевые рейки через редуктор, разумеется с понижением числа оборотов: даже в 1980-е таким решением обеспечивалась грузовая техника советского производства. Недостатком решения являются, разумеется, замедленная реакция - и нерешенность проблемы усталости: усилие нужно меньше, но вращать руль надо чаще.

Самый ранний из известных патентов усиления руля связан с именем Фредерик Ланчестера в Великобритании - его патент датирован февралем 1902 года. Патент заявлен как "управление рулевым механизмом, который будет приводиться в действие гидравлической энергии". Не будем забывать, что решения той эпохи тиражировались с большим трудом - эра массового производства автомобилей придет лишь спустя четверть века. Другой известный патент, с альтернативной системой, был зарегистрирован на представительницу прекрасного пола Клару Гэйлис, из Бельмонта - Массачусеттс. Несколько патентов в этой сфере принадлежали Чарлзу Хаммонду - возможно, потому что многие изобретения уже были сделаны до него, регистрационное свидетельство он предпочел получить в Канаде. 
Тем не менее история отдала пальму первенства именно господину Фрэнсису В. Дэвису - инженеру  компании-автопроизводителя Пирс Эрроу. Основной продукцией этой фирмы, трудившейся с 1901-го по 1938-й год, были грузовые и пожарные автомобили. Огромная практика наблюдения за тяжелыми машинами, доступ к мастерским позволили этому предприимчивому американцу и хорошему инженеру изготовить и испытать на практике первые образцы гидроусилителей. Уже спустя год после регистрации патента - что произошло в 1925-м - изобретатель убедительно продемонстрировал работающий образец. Не правда ли, достойный пример многим горе-изобретателям, виртуозно охраняющим собственные идеи, но неспособным продемонстрировать их реализацию? Неудивительно, что талантливого инженера переманила уже набравшая обороты General Motors. Однако даже в элитный и весьма дорогой Роллс-Ройс, спустя семь лет, изобретение поместить не удалось: слишком дорого и трудоемко. Раздосадованный Дэвис перешел в Bendix - компанию, специализировавшуюся на производстве  запчастей для автомобилей: возможно, рассчитывая на рынок «тюнинга». Но его изобретение, тем не менее, уже подстерегал массовый спрос: Вторая мировая война, с ее нуждами в большегрузных, бронированных, высокоманевренных и прочая транспортных средствах, и некритичным отношением к стоимости, увеличила потребность в изобретении.

Добавим, что еще одной промежуточной попыткой решить проблему усиления была не гидравлика, а пневматика - именно ею оснащались большегрузные карьерные автомобили США конца 1930-х. Пневмоусилие обеспечивалось насосом, нагнетающим воздух в систему тормозов, однако система оказалась ненадежной, громоздкой и шумной.

Пришедшая на смену пневматики система «следящего гидропривода» - таково общее название схемы, растиражированной в гидроусилителях руля, и востребованную мирным рынком и бизнесом, начали внедрять сперва в профессиональные и военные, а лишь после этого в элитные автомобили: процесс развернулся уже в послевоенную эпоху. Представил первый коммерчески доступный легковой автомобиль с гидроусилителем руля - под именем «Гидрогид» - представил Крайслер; это 1951-й год. Хватившись, свою модель Cadillac с гидроусилителем Дейвиса - к тому времени 20-летней давности - выдвинули и General Motors. Вероятно, основной причиной четвертьвековой паузы является следующее: гидроусилитель, с его миниатюрной помпой, цилиндрами, клапаном - это очень трудоемкое изделие, и лишь высокая автоматизация промышленного производства позволила снизить стоимость и повысить надежность полезного изобретения.

Разумеется, новшество было с восторгом подхвачено рынком. Следом за лидерами-американцами в соревнование включились и европейские производители - пионером оказался Ситроен, представивший свою модель в 1954-м, а затем и страна Восходящего Солнца.

Но, несмотря на победное шествие первых гидроусилителей, система имела и недостатки. Прежде всего, это механический «отбор мощности» для насоса, обеспечивающего давление, от основного двигателя. Это, разумеется, не решало проблему маневра на низких скоростях. А на больших оборотах давление в гидравлике возрастало, и водитель рисковал потерять «обратную связь» с дорогой. Кроме того, система была не совсем рациональна с точки зрения расхода топлива. И решать эту проблему пришлось долгие полвека, усилием тысяч инженеров. Но приоритет в изобретении гидроусилителя руля история сохранила за инженером Дейвисом.