Рулевой механизм автомобиля: история развития и принцип работы

Рулевое управление представляет собой ключевой компонент автомобиля, определяющий возможность изменения направления движения и играющий важную роль в обеспечении безопасности и маневренности.

Первоначально, в экспериментальных моделях автомобилей с двигателями, колеса поворачивались на одинаковый угол, что не позволяло быстро изменять траекторию движения. Карл Бенц, признанный пионер автомобилестроения, разработал рулевую трапецию, позволившую осуществлять поворот колес на разные углы. Это решение сразу решило три важные задачи:

* упростило управление транспортным средством;
* снизило вероятность опрокидывания автомобиля;
* уменьшило интенсивность износа шин.

Кроме того, применение рулевой трапеции дало возможность установить колеса меньшего диаметра и отказаться от разницы их размеров на передней и задней осях.


Развитие рулевых механизмов шло параллельно по нескольким направлениям, поэтому доминирование рулевой рейки было недолгим. В конце XIX века появилась «шестерня-рейка», впервые установленная на автомобилях BMW. Однако, вскоре стали очевидны ее недостатки: быстрый износ, передача ударных нагрузок на рулевое колесо, сложности эксплуатации на плохих дорогах, несовместимость с балкой и рессорами, необходимость прикладывать значительные усилия.

В результате, рейку заменили редукторы, а сама разработка стала считаться устаревшей. Ситуация изменилась в 1948 году, когда Ford, под руководством Эрла Макферсона, представил новую подвеску, идеально сочетающуюся с рулевой рейкой. Это привело к возрождению популярности данного механизма, а дальнейшие разработки сосредоточились на его совершенствовании. Такое решение позволило вернуться к простому и надежному механизму, основанному на зацеплении зубчатого колеса и рейки.

Вопрос облегчения управления автомобилем стал актуальным с самого начала, так как на первых моделях для поворота руля требовались значительные усилия, порой нескольких человек. В начале XX века появилось несколько схожих решений: вакуумный усилитель руля (Фредерик Ланчестер, Англия) и гидравлический усилитель руля (США).

Официально изобретателем гидроусилителя руля (ГУРа) считается Фрэнсис Дэвис, запатентовавший его в 1925 году. General Motors пригласил Дэвиса для внедрения ГУРа на легковые автомобили, но успеха добиться не удалось. Зато на грузовых автомобилях, особенно военной технике, ГУР показал себя эффективно, особенно во время Второй мировой войны. После войны Дэвис продолжил работу над установкой ГУРа на легковые автомобили, и к 1951 году эта опция стала доступна для массового потребителя.

Длительное внедрение ГУРа объясняется сложностью его конструкции для того времени. Сегодня же эта проблема решена, и гидроусилитель стал стандартом в автомобилестроении. Благодаря несжимаемости жидкости, ГУР обеспечивает легкое управление автомобилем, передавая большие нагрузки с минимальными усилиями.