Мои годы в General Motors

Шины и подвеска передних колес

Проблема, как добиться более плавной, без толчков и сотрясений, езды, с самого начала была в автомобилестроение наиболее сложной. Поскольку автомобиль двигался гораздо быстрее конного экипажа, все неровности на поверхности дороги автопассажиры испытывали на своей шкуре. Двигатель внутреннего сгорания добавлял еще один источник неудобств – вибрации. Таким образом, улучшение амортизации толчков и повышение комфортабельности езды для водителя и пассажиров были необходимы, и эта необходимость росла по мере повышения скорости автомобилей.

Одно из решений этой проблемы – использование шин. В первых автомобилях применялись цельные резиновые или вентилируемые резиновые шины. Очень скоро им на смену пришли шины, накачанные воздухом, но на этом этапе автомобилестроения ни резина, ни сама структура шин не отличались качеством, а при любой длительной поездке приходилось периодически менять шины.

В начале 1920-х годов компании, производящие изделия из резины, достаточно хорошо изучили методы изготовления, химию, технологию вулканизации резины и особенности применяемого сырья. Шины стали намного качественнее, и инженеры начали рассматривать возможность применения шин низкого давления, которые позволили бы создать более мягкую и более упругую пневматическую подушку между колесом и дорогой. Проблемы на этом этапе были связанны с ездой и с рулевым управлением: неустойчивость передней части автомобиля, истирание протекторов, визг резины на поворотах, занос в условиях резкого торможения, а также биение колеса в вертикальной и боковой плоскостях, вызванное некоторым дисбалансом между вращающейся массой шины и колеса. Эти явления не представляли серьезных проблем до тех пор, пока владельцы автомобилей не начали ездить на большие расстояния и с высокой скоростью.

Разработка таких современных шин низкого давления, конечно же, не обошлась без инженеров General Motors, вклад которых был значительным, поскольку они участвовали в многокилометровых испытательных пробегах в различных дорожных условиях. Комитет по общетехническим вопросам с самого начала поддерживал тесные контакты с предприятиями шинной промышленности по вопросам стандартизации размеров, выбора наилучших моделей, протекторов и профилей шин. Наши рекомендации, основанные на проведенных исследованиях, способствовали тому, что шины год от года становились все качественнее и надежнее.

Вторая проблема, вызванная необходимостью повышения качества езды, была связана с подвеской – системой крепления колес к шасси, и это была более сложная техническая проблема.

В ходе одной из первых поездок за границу мое внимание привлекла инженерная разработка, применяемая при производстве европейских автомобилей, – независимые амортизаторы передних колес. До этого времени независимая пружинная подвеска при производстве автомобилей в США не применялась. Использование этого принципа, конечно, значительно повышало комфортность езды.

Во Франции я познакомился с инженером Андре Дюбонне (Andre Dubonnet), который много лет занимался этим вопросом и получил патент на один из видов независимой пружинной подвески. Я пригласил его в США, где познакомил с нашими инженерами.

Независимо от меня Лоуренс Фишер, в то время генеральный директор подразделения Cadillac, привлек к решению проблемы амортизации бывшего инженера Rolls-Royce Мориса Олли (Maurice Olley), который имел опыт в этой области. В адресованном мне письме Олли поделился своими воспоминаниями, связанными с разработкой независимой подвески. Продолжу историю с его слов:

«Вы спрашиваете о моих воспоминаниях относительно независимой подвески на автомобилях General Motors. Прошу извинить за очень личный характер следующих заметок, из-за чего может сложиться впечатление, что изобретение независимой подвески стало результатом усилий одного человека. Это далеко не так, и я во многом обязан Генри Крейну, Эрнсту Сихолму (Ernest Seaholm), главному инженеру подразделения Cadillac, Чарльзу Кеттерингу и ряду инженеров подразделений Cadillac и Buick. Также хочу поблагодарить за терпимость и неизменную поддержку господина Фишера, который, будучи тогда первым человеком в GM, распорядился выделить мне 250 тыс. долл. на создание двух экспериментальных автомобилей.

Как вы помните, я перешел из Rolls Royce в Cadillac в 1930 году. Честно говоря, я был удивлен популярности продукции Rolls Royce. Автомобиль Rolls Royce недавно подвергся феноменальному испытанию на новом полигоне GM Proving Grounds и был представлен для обследования…

В компании Rolls Royce на протяжении последних нескольких лет уделяли внимание плавности движения. Британское предприятие было заинтересовано в этой работе, поскольку автомобили, которые считались вполне приемлемыми для британских дорог, не удовлетворяли требованиям при экспорте, даже для таких хороших дорог, как в США. Мы начали понимать, что причина здесь не в том, что американские дороги хуже, а в том, что неровности на них имеют другую форму.

Мы проделали большую работу по измерению моментов инерции, жесткости рам шасси и жесткости подвески пружинных рессор, установленных на реальном автомобиле. Для этого автомобили, закрепленные в подвесных шарнирных опорах, подвергались раскачивающим усилиям. Британское предприятие также разработало один из первых практичных приборов для определения качества езды (толчкомер), который позволял измерить, сколько воды теряется из контейнера с открытой крышкой при прохождении заданного расстояния с различными скоростями.

Некоторые из этих методик в 1930 году переняло подразделение Cadillac, и вскоре мы так же раскачивали автомобили, измеряли параметры установленных пружинных рессор и т. д. По примеру Rolls Royce мы создали стенд для изучения колебаний амортизаторов подвески (первый в Детройте) и пользовались им для имитации движения неподвижно стоящего автомобиля.

Уже в 1932 году мы создали стенд K 2 Rig. В его состав входили семь полностью укомплектованных пассажирских лимузинов, на которых мы при помощи подвижных грузов добивались любых требуемых изменений передних и задних амортизаторов, а также момента инерции автомобиля. Для измерения качества езды мы не использовали никаких инструментальных средств. При помощи Генри Крейна, который следил за нашими действиями, мы просто отвечали на вопрос, при каких условиях качество езды оказывалось наилучшим.

Это была самая удачная методика, поскольку тогда мы не знали (как не знаем и сегодня), что такое хорошая езда, но зато наши впечатления оставались свежими, и в течение одного дня испытаний мы могли предложить столько важных изменений в качество езды на данном конкретном транспортном средстве, что удавалось провести непосредственное сравнение.

Именно на этом этапе в начале 1932 года мы начали понимать, что наиболее перспективной является независимая подвеска. Опыты на стенде K 2 Rig со всей определенностью показали, что плавная, без толчков и сотрясений, езда, которая была тогда совершенно в новинку, возможна, если передние амортизаторы будут более мягкими по сравнению с задними. Но вы помните, что все попытки использования слишком мягких передних амортизаторов с традиционным передним мостом плохо себя зарекомендовали из-за возникновения угловых колебаний колес и потери устойчивости управления.

Таким образом, после испытаний на стенде K 2 Rig мы создали два экспериментальных автомобиля Cadillac с двумя различными вариантами независимой передней подвески. (Одну из них разработал Дюбонне, а другую – подвеску рычажного типа – мы.) Также мы применили независимую заднюю подвеску, поскольку мы учитывали, что в ближайшем будущем нам придется отказаться от традиционного заднего моста (по моему мнению, это изменение назрело уже несколько лет назад).

В ходе испытаний этих машин, в которых принимали участие многие инженеры корпорации, стало очевидно, что мы достигли удивительного результата в плане повышения комфортности езды и управления автомобилем. Но возник и ряд типичных проблем. Главной из них стало появление колебаний в рулевом управлении, в особенности в случае подвески рычажного типа.

Нам пришлось несколько раз перерабатывать рулевой механизм.