История №1624043

Как слепой придумал круиз-контроль

Ральф Титор родился в 1890 году в американском Хейгерстауне. В пятилетнем возрасте он повредил правый глаз ножом. Позже развилось редкое воспаление, которое затронуло и второй глаз. Примерно за два года мальчик полностью потерял зрение.

Семья не стала запирать его дома между сочувствием и тёплым пледом. Отец и дяди работали с техникой и учили Ральфа обращаться со станками, инструментом и двигателями. В двенадцать лет он вместе с двоюродным братом собрал одноцилиндровую машину из деталей семейной мастерской. Она разгонялась примерно до 12 миль в час, то есть до 19 км/ч.

Да, слепой двенадцатилетний пацан построил автомобиль. В этом возрасте большинство из нас успешно проектировало только рогатку, способную разбить соседское окно.

В 1912 году Титор получил диплом инженера-механика Пенсильванского университета. Учебники ему читали родственники, а графики он строил на металлической сетке, вплетая в неё нити. После учёбы вернулся на семейное предприятие, которое позже стало компанией Perfect Circle и одним из крупных производителей поршневых колец.

Титор научился ловить пальцами то, для чего другим требовался измерительный инструмент. По воспоминаниям коллег, он мог определить отклонение детали в несколько тысячных дюйма. Во время Первой мировой войны с помощью вибраций помог отбалансировать роторы судовых турбин, которые разрушались на высоких оборотах.

То есть перед нами не человек, однажды случайно придумавший удобную кнопку. Это был моторист, технолог и изобретатель, который десятилетиями работал с вращением, вибрациями и точностью. В 1946 году он вообще стал президентом Perfect Circle. Неплохая карьера для человека, которого сначала не хотели принимать в университет.

По семейной истории, идея круиз-контроля появилась в 1936 году. Титор ехал пассажиром, а за рулём сидел его друг и патентный поверенный Гарри Линдси.

Когда Линдси говорил сам, машина замедлялась. Когда слушал Титора, начинала разгоняться. Похоже, рот и правая нога у адвоката были подключены к одному предохранителю.

Зрячий пассажир мог бы просто смотреть на спидометр и злиться. Титор изменения скорости чувствовал всем телом. Его постоянно тянуло вперёд и назад. После одной из таких поездок он решил создать устройство, которое не позволит водителю бессознательно играть педалью газа.

Здесь важно не перепутать круиз с ручным газом, который существовал задолго до Титора. Рычаг мог зафиксировать положение дросселя, но не скорость автомобиля. На подъёме машина замедлялась, на спуске разгонялась. Дроссель открыт одинаково, а сопротивление движению меняется.

Настоящему круизу нужна обратная связь. Он должен знать фактическую скорость, сравнивать её с заданной и добавлять или убирать газ. Сейчас это делает электронный блок. У Титора роль компьютера получили грузики, пружина, клапан и вакуум. Программное обеспечение не зависало, максимум закисало.

11 августа 1948 года Титор подал заявку на патент, а 22 августа 1950 года получил документ № 2 519 859. Изобретение называлось «Устройство контроля скорости, создающее сопротивление движению акселератора».

Название длинное, зато честное. Эта версия не нажимала газ вместо водителя.

От привода спидометра вращался центробежный регулятор с двумя грузиками. Чем быстрее ехала машина, тем сильнее грузики расходились наружу. На панели водитель поворачивал регулятор скорости. Трос Боудена менял натяжение пружины, которая сопротивлялась движению грузиков.

Пока скорость была ниже заданной, педаль двигалась свободно. Когда машина достигала выбранного значения, регулятор открывал вакуумный канал. Разрежение во впускном коллекторе перемещало поршень, и под педалью газа появлялось заметное сопротивление.

Получался механический ограничитель с человеческим лицом. Педаль сообщала ноге: «Хорош уже». Водитель мог упереть в неё ступню и без постоянных поправок держать примерно одинаковую скорость. Если требовался обгон, педаль разрешалось продавить дальше. Титор специально отказался от жёсткой блокировки, потому что невозможность ускориться в опасной ситуации была бы очень дурным подарком.

Но ногу всё равно приходилось держать на газе. До современного круиза оставался последний и самый важный шаг.

В следующей конструкции Титор добавил второй вакуумный поршень. Патент на систему поддержания скорости был подан в 1954 году и выдан в 1959-м.

Первый поршень по-прежнему создавал сопротивление, когда машина достигала заданной скорости. Второй тянул привод акселератора в сторону открытия дросселя. Его усилие было меньше сопротивления первого поршня. Поэтому система сама находила точку равновесия.

Машина замедляется на подъёме, центробежные грузики сходятся, сопротивление ослабевает, второй поршень добавляет газ. Скорость растёт, грузики расходятся, вакуум снова создаёт упор и не даёт дросселю открыться дальше. Получился замкнутый контур регулирования без микросхем и даже без вычислений в привычном смысле.

Для включения водитель нажимал кнопку. Соленоид открывал вакуумный клапан и удерживал систему в работе. Лёгкое нажатие тормоза размыкало электрический контакт, вакуум стравливался, педаль возвращалась под полный контроль водителя.

Титор предусмотрел и отключение при движении акселератора. В экстренной ситуации не требовалось вспоминать, какую хромированную пипку ты нажал пять минут назад. Работаешь педалями, автоматика отваливается сама. Именно эта логика сохранилась в автомобилях до сих пор.

Perfect Circle выпускала систему под маркой Speedostat. В 1958 году Chrysler предложила её на Imperial, New Yorker и Windsor под гораздо более наглым названием Auto-Pilot.

Нет, Imperial не умел сам перестраиваться, парковаться и спорить с разметкой. В 1958 году маркетологу для слова «автопилот» хватало того, что водитель убирал ногу с газа. Времена были спокойнее, юристы ещё не успели размножиться.

На панели находилась круглая шкала скорости. Водитель выставлял нужное значение. При его достижении педаль начинала сопротивляться, предупреждая о превышении. Нажатие на ручку включало удержание скорости, после чего ногу можно было убрать.

Реклама Chrysler формулировала всё предельно ясно: установи Auto-Pilot, и он предупредит о превышении; нажми кнопку, и машина будет ехать без акселератора. В 1959 году опцию предложили на всех моделях Chrysler, а Cadillac начал использовать название Cruise Control. Оно и прижилось.

Что изменилось в современном круизе?
Принцип Титора остался прежним. Меняются только исполнители.

Скорость теперь приходит от отдельного датчика либо от блока ABS, который считает обороты колёс. Заданное значение хранится в памяти. ЭБУ постоянно вычисляет разницу между желаемой и фактической скоростью, затем двигает электронную дроссельную заслонку. На подъёме может открыть её сильнее и попросить автомат переключиться вниз. На спуске закрывает газ, а некоторые системы умеют подключать тормоза.

Адаптивный круиз добавил радар или камеру и второй параметр, дистанцию до впереди идущей машины. Но внутри всё тот же принцип: измерить, сравнить, исправить. Просто у Титора впереди не было радара, зато рядом сидел адвокат, и этого оказалось достаточно для начала разработки.

Ральф Титор не пытался построить беспилотный автомобиль. Он хотел, чтобы один конкретный человек перестал дёргать пассажиров своей правой ногой.

Но инженерное значение его работы оказалось намного больше. Он связал скорость автомобиля с дросселем через обратную связь, оставил водителю возможность немедленно перехватить управление и сделал отключение системы путём обычного нажатия на тормоз.

Сначала система лишь упиралась в педаль. Потом научилась держать её сама. Затем грузики и вакуум заменили датчики и процессоры. Позже впереди появился радар. Так бытовая злость на плохого водителя стала одним из первых шагов к машине, которая умеет управлять своей скоростью без ноги человека.

А всё потому, что слепой пассажир почувствовал то, чего зрячий водитель не замечал.

Ральф Титор умер в возрасте 91 года в 1988 году. Он сумел прожить свою жизнь так, словно несчастного случая, который ломает многим людям всё их будущее, с ним не случалось. Он добился успеха в качестве инженера, руководителя производства и предпринимателя. Среди других его изобретений — одна из первых газонокосилок, механизмы замков и держатели для рыболовных удочек.

(По материалам дзен-канала "Автосовет Юрича")