Кто изобрел стеклоочистители для авто
Кто изобрел автомобильные дворники?
Некоторые изобретения выглядят настолько просто и очевидно, что представить реальность без них возможным уже не представляется. Так, мало кто может поверить, что до 1920-го года на лобовых стеклах автомобилей в принципе отсутствовали дворники; между тем, до них додумались лишь в начале 20-го века. Создательницей первого рабочего прототипа дворников считается американка Мэри Андерсон.
Американский риэлтор, ранчер, виноградарь и изобретатель. Более всего известна как создательница дворников для очистки автомобильных стекол.
Родилась Андерсон в Грин Каунти, Алабама (Greene County, Alabama) в 1866-м. В 1889-м Мэри с овдовевшей матерью и сестрой переехала в Бирмингем (Birmingham, Alabama) – город, по тем временам развивавшийся чрезвычайно быстро. В 1893-м Андерсон переехала во Фресно, Калифорния (Fresno, California); там она до 1898-го управляла скотным двором и виноградником.
Зимой 1903-го Мэри посетила Нью-Йорк (New York City); в один морозный день ей пришлось проехаться в троллейбусе. Мэри заметила, что вести троллейбус приходится с открытым окном, невзирая на трескучий мороз и кусачий ветер – иначе поддерживать нормальный обзор из-за падающего снега было трудно. Вернувшись в Алабаму, Андерсон разработала модель управляемого водителем устройства для очистки ветрового стекла. С помощью местной компании Мэри произвела прототип разработанного устройства; в 1903-м (10 ноября — 112 лет назад) она получила на свое изобретение патент (сроком на 17 лет).
Первые дворники Андерсон были устроены сравнительно просто – по сути они представляли установленный в машине рычаг, управляющий прикрепленной снаружи резиновой планкой. Рычагом водитель мог передвигать ‘дворник’ по стеклу, стирая налипший снег; установленный на очищающую планку груз делал очистку особенно эффективной.
Подобные устройства изобретали и до Андерсон, однако Мэри стала первой, кому удалось создать нечто действительно удобное и практичное. В 1905-м Мэри попыталась продать своей патент известной канадской компании, однако ей ответили отказом – предприниматели сочли, что вероятный доход не покрывает связанных с производством трудностей. В 1920-м срок действия патента Андерсон окончился; автомобильное производство к тому времени развивалось довольно активно и дворники со временем стали одним из обязательных элементов любого автомобиля. Первым производство машин с дворниками на поток поставила фирма ‘Cadillac’.
Андерсон до самого конца дней своих обитала в Бирмингеме (периодически, впрочем, выезжая в другие места). На момент своей смерти в 1953-м Мэри была старейшим членом местной пресвитерианской церкви. Скончалась Андерсон в своем летнем доме в Монтигл, Теннесси (Monteagle, Tennessee); было ей 87 лет.
Автор: Иван Матковский
Сайт: Знаменитости
Женщина, придумавшая cтеклоочистители: как появились веки для авто
Все началось зимой 1903 года в Нью-Йорке. В один из ненастных дней изобретательница Мэри Андерсон ехала в трамвае. Мела метель, и вагоновожатый то и дело останавливал трамвай, чтобы выйти и очистить стекло от налипшего снега. Это навело Мэри на мысль, и уже осенью того же года она получила патент на «Устройство для очистки стекла» за номером 743801. «Дворник» с ручным приводом был предназначен для трамваев, прижимался пружиной к стеклу, ось его проходила через раму. Об автомобилях речь даже не шла — большинство их в то время вообще не имели ветровых стекол, были открытыми, а когда шел дождь или снег — оставались в гаражах.
Автомобили обзавелись стеклоочистителями позже — в 1917 году, когда американская компания Tri-Continental, или просто Tri-Co (предшественница современной Trico), выпустила первый серийный автомобильный «дворник». Привод был ручным, ось стеклоочистителя проходила через щель между верхней и нижней половинками ветрового стекла (позднее, когда щель стали закрывать уплотнителем, «дворник» переехал на верхнюю часть стекла). Автоматика появилась позже — в 1922 году Tri-Co выпустила стеклоочистители, приводимые разрежением во впускном коллекторе, для новой модели Cadillac. Скорость таких «дворников» зависела от нагрузки на мотор, а на крутых подъемах они и вовсе переставали работать. Но конструкция была столь простой и надежной, что дожила до 1960-х годов (электрические стеклоочистители ставили с 1926 года в основном в люксовые модели). Все это время стеклоочистители регулярно махали щетками без всяких пауз. В 1950-х конструкторы пытались построить управление стеклоочистителями на основе биметаллических термореле и вакуумных систем. Но первые плохо работали при низких температурах, а вторые — при высоких нагрузках.
Решение нашел Роберт Кирнс, профессор инженерного факультета Университета Уэйна в Детройте. Вождение автомобиля в дождливую погоду представляло для него проблему, потому что в молодости он повредил левый глаз. Постоянно мелькающие «дворники» мешали видеть дорогу даже больше, чем дождь, и он задумался о том, как сделать взмахи прерывистыми, похожими на движение век. В 1963 году он собрал из деталей, купленных в радиомагазине, простую схему, в которой время между взмахами определялось током зарядки конденсатора, и позднее предложил ее компании Ford, которая в 1969 году воплотила ее в автомобилях Mercury. Однако вскоре Ford отказался от схемы Кирнса в пользу якобы своей собственной системы. А в 1976 году Кирнс, разобрав купленную в магазине систему управления «дворниками», обнаружил, что его обокрали: Ford оставил его схему практически без изменений. В 1978 году он подал в суд на Ford и Chrysler, но лишь в 1990-м выиграл процесс против Ford, а в 1995-м — против Chrysler. Увы, это не принесло изобретателю счастья — его жизнь была разрушена, на оплату юристов уходили все деньги, а в исках к остальным автопроизводителям было отказано. Сломленный болезнью Альцгеймера, он умер в 2005 году в доме престарелых в Мэриленде.
Это история дворников. Страшно подумать, что когда-то автомобили обходились без них
Сегодня дворники для лобового стекла кажутся чем-то вполне обыденным. Более того, многие автомобилисты даже не представляют себе водительский опыт без подобного инструмента, который помогает держать обзорность во время движения во вполне приемлемом состоянии. Тем не менее те, кто за рулём далеко не первый год, должны были сталкиваться с поломкой системы стеклоочистителей в целом или любого из её элементов в частности. Во влажную погоду движение без дворников кажется реально опасным для жизни. Впрочем, когда-то без них вполне себе удачно ездили и первоначально даже не планировали внедрять.
Когда-то автомобилисты реально обходились без дворников
До начала XX века про дворники для лобового стекла не могло быть даже речи. Просто посмотрите на автомобили, которые катались по тогдашним дорогам! На фото ниже, к примеру, Ford Model A 1903 года выпуска — одна из первых машин производителя. Не замечаете ничего необычного? Да-да, у этого транспортного средства нет очень важного элемента — самого лобового стекла. Сегодня достаточно сложно себе представить количество грязи, которое летело на водителя и пассажиров. А ещё пугают выхлопные газы, которыми постоянно приходилось дышать во время движения. Но тогда всё это было нормой.
Конечно, прогресс никогда не стоял на месте. Поэтому лобовые стёкла в автомобилях в итоге всё-таки появились. Вот, к примеру, Ford Model T 1923 года — один из первых массовых автомобилей, который, в отличие от многих других машин того времени, был вполне себе доступным для обычного потребителя. У него уже было лобовое стекло. На некоторых музейных экспонатах аналог современных дворников здесь уже также имеется. В этом нет ничего удивительного, ведь данное приспособление к тому времени уже было запатентовано. Интересно, что первоначально оно было изобретено отнюдь не для автомобиля.
Стеклоочистители для лобового стекла придумала женщина
Когда в автомобилях появились первые лобовые стёкла, перемещение подобным типом транспорта стало действительно более комфортным. Однако появилась новая проблема — их очистка. Первоначально любые загрязнения приходилось удалять вручную. Нужно было остановить автомобиль, выйти из него и воспользоваться тряпкой или другим подручным инструментом. Особенным шиком считалось удаление загрязнений с помощью специального скребка. Он изготавливался из резины и крепился к длинной ручке, которая давала возможность чистить лобовое стекло, оставаясь на водительском кресле. «Инновационные» технологии, которым больше сотни лет.
Аналог современных дворников в начале XX века придумала Мэри Андерсон — простой агент по продаже недвижимости, владелец ранчо и винодел. Во время путешествия из родной Алабамы в Нью-Йорк она ехала по городу на трамвае в снежный день и обратила внимание, как водитель мучался с открытым окном и очисткой лобового стекла «заветным» скребком. После возвращения домой она обзавелась помощью дизайнера и местного инженерного бюро, чтобы создать прототип стеклоочистителя. В их конструкцию вошёл резиновый скребок на твёрдом прямом основании, который комплектовался специальными рычагами и возвратной пружиной. Управлять им можно было прямо из салона транспортного средства, что тогда казалось прорывом.
Благодаря рычагу подобный стеклоочиститель описывал дугу на лобовом, как это делают современные дворники. Нечто отдалённо подобное инженеры предлагали и ранее, но у Мэри получилось действительно эффективное и достаточное простое устройство, на которое был получен патент №743801 — он был выдан 10 ноября 1903 года. Впрочем, изобретение не оценили. Когда Андерсон попыталась продать его автокомпаниям, ей отказали. Представители производителей утверждали, что подобное приспособление не окажется коммерчески успешным. Впрочем, спустя лет десять именно оно фактически стало стандартом транспортной промышленности. Более того, в последующие годы началось бурное развитие этого автомобильного узла.
В 1917 году мир узнал про компанию Tri-Continental Corporation (TriCo). Её основал Джон Р. Оишеи из Нью-Йорка. Из-за того, что дворники конструкции Андерсон на его авто неплотно прилегали к лобовому стеклу и плохо его очищали, он сбил велосипедиста. Случай смертельным не оказался, но стал поводом доработать систему дворников, оснастив их подпружиненным механизмом. Он обеспечивал постоянное соприкосновение щётки и стекла вне зависимости от текущего положения очистителя. Данное изобретение получило патент US1362175A — его удалось зарегистрировать 14 декабря 1920 года.
У первых дворников была очень примитивная конструкция
Первые стеклоочистители были механическими. Они управлялись вручную, поэтому для их использования необходимо было нешуточно отвлекаться. Впрочем, уже через несколько лет начали появляться автоматические модели. В их основе лежал вакуумный привод, который контролировался впускным коллектором. На данный механизм был получен патент US1420538. Его выдали 20 июня 1922 года братьям, проживавшим в Огайо, — Фреду и Уильяму М. Фолбертам. Да, стеклоочистители самостоятельно двигались очень здорово. Впрочем, без недостатков данное изобретение, увы, не обошлось.
Главным минусом подобной конструкции была зависимость от положения дроссельной заслонки. Когда обороты двигателя увеличивались, дворники замедлялись, что значительно уменьшало эффективность их работы. Чтобы разобраться с этим вопросом, привод становился сначала гидравлическим, а потом пневматическим.
В 1926 году был представлен первый дворник для заднего стекла. Его показала немецкая компания Robert Bosch, которая хорошо известна не только в автомобильной промышленности и сегодня. Впрочем, никаких особенных разработок у данного решения не было. Да и, в принципе, эволюция данного узла на этом этапе ощутимо забуксовала.
Очень медленно развивалась конструкция самих щёток стеклоочистителя. Сначала менялись только резинки, которые соприкасались с лобовым стеклом. Но ко второй половине 1940-х появилась любопытная конструкционная проблема. Производители начали устанавливать в автомобили лобовые стёкла неровной формы — их профиль стал выпуклым. Первоначально для их очистки приходилось использовать прямые дворники маленького размера, которые делали чистыми небольшой промежуток лобового стекла. Конечно, подобный подход сделал проблему не настолько острой, но не полностью её не решил.
Решение нашёл Джош У. Андерсон, основатель компании Anco. В 1945 году он оформил патент US2596063A, описывающий конструкцию стеклоочистителей, которые сейчас называют каркасными. Удивительно, но до сегодняшнего дня они сохранились без особенных изменений.
К середине 1950-х в автомобилях начали появляться дворники с каркасным форм-фактором. В каждом из подобных стеклоочистителей использовалось по несколько «коромысел», объединённых в общую конструкцию. Таких было от 3 до 7, и они обеспечивали 4 или 8 точек давления, которые прижимали резиновую ленту к лобовому стеклу и обеспечивали надёжное соприкосновение с поверхностью. После многочисленных усовершенствований именно данный формат дворников стал стандартом для отрасли того времени. Нечто подобное до сих пор используется в некоторых современных автомобилях. Но не во всех.
Большой проблемой оказалась прерывистая автоматическая работа дворников. Специальный режим для этого к началу 1970-х разрабатывали Ford, Chrysler и GM, но ничего не получалось — механизмы получались большими и ненадёжными. Решение нашёл профессор Детройтского университета Боб Кернс. К 1965 году он создал необходимый узел буквально в гараже и зарегистрировал целый набор из пяти патентов: US3351836, US3602790, US4544870, US3582747, US3581178. Он вышел на Ford и показал своё изобретение. Сначала в руководстве компании были заинтересованы в сотрудничестве с Бобом, но история закончилась собственным решением проблемы, которое было очень похоже на заимствование.
Дворники активно развивались в конструктивном плане
С увеличением размера лобового стекла в автомобилях и усложнением их профиля традиционная каркасная конструкция уже не казалась достаточно эффективной. От неё требовалось создание всё большего числа точек соприкосновения с поверхностью, что увеличивало количество коромысел и их уровней. Очевидно, что данный процесс не мог быть бесконечным, потому что увеличивал сложность дворников и их высоту, что негативно сказывалось на их эффективности, надёжности и аэродинамике. Нужно было новое решение, которое было найдено к концу 1980-х годов. Дворники нового поколения назвали бескаркасными, ведь у них не было системы из коромысел.
В бескаркасных дворниках используется единый прижимной элемент с пружинным механизмом, который предназначен для конкретного профиля лобового стекла. Обычно он выполнен из стали и облачён в состав из резины и других материалов. Подобная пластина должна сохранять свои свойства на протяжении длительного времени и вне зависимости от температурных и других условий. Она кажется очень примитивной с точки зрения конструкции, но в реальности представляется достаточно сложным в производстве элементом. Впрочем, так как прогресс не стоит на месте, для данного типа стеклоочистителей также нашлась замена.
Альтернативой для бескаркасных дворников стали гибридные стеклоочистители. Внешне они не особенно отличаются, но в последних используется каркасная конструкция, которая спрятана в резиновом кожухе. Это позволяет ей объединять все преимущества двух подходов и избавиться от их минусов.
Важным в развитии дворников также был материал щётки
На протяжении достаточно продолжительного времени для производства щёток использовалась резина, которую изготавливали из натурального каучука. Данный подход нельзя было назвать действительно эффективным, ведь этот материал трескался на морозе и заставлял подбирать альтернативы для холодных регионов. Стало понятно, что резину нужно производить из синтетических материалов. Производители даже начали использовать сразу несколько компонентов, чтобы щётки изнашивались приблизительно одинаково по всей длине. Здесь также использовались графит и многие другие материалы.
Какие фичи есть у современных автомобильных дворников
◉ Дворники по сезону. Эволюция резины стеклоочистителей в итоге привела к появлению двух типов дворников: летних и зимних. В последних используется особенный материал, который предотвращает обледенение в холодное время года. В это же время первые меньше пересыхают, когда находятся под палящим солнцем. Да, многие меняют дворники по сезонам.
◉ Стеклоочистители с подогревом. Отдельного внимания также заслуживают и такие современные дворники. Они питаются от бортовой системы автомобиля и не замерзают в зимнее время года. Такие подойдут не для каждой машины, они сложные в установке и достаточно дорогие. Но на современном рынке продаются, поэтому их определённо нельзя не отметить.
◉ Дворники с омывателем. Достаточно редкий тип дворников, который всё-таки встречается в автомобильном мире. В таких форсунки омывателя установлены на самих стеклоочистителях, что, вроде бы как, должно увеличить эффективность очистки лобового стекла. Впрочем, так как массово это не используется, предыдущее утверждение спорное.
Перспектив у автомобильных дворников также достаточно
Вполне возможно, что в будущем лобовые стёкла автомобилей будут очищаться не с помощью дворников, а средствами ультразвука. Патент US3171683 на подобное решение ещё в 1963 году подал Артур Людвиг. По его задумке, массив ультразвуковых преобразователей с высокочастотным генератором должны заставлять стекло вибрировать, поэтому к нему не будет прилипать снег, а вода — убегать. В 1986 год был ещё один подобный патент, очередной в 1990-м, потом в 1998-м и так далее. Даже у Tesla есть патент US20190270431 2019 года, который описывает аналогичный механизм. Судя по всему, вот она — дальнейшая судьба дворников, история которых началась больше ста лет назад.
История стеклоочистителей: как пассажирка трамвая изменила мир автомобилестроения
Вы, наверняка, не знали, но одну из самых маленьких, но значимых деталей автомобиля — стеклоочиститель, изобрела девушка. Обыкновенная пассажирка трамвая. Рассказываем, как это произошло.
Уже сложно представить, как бы мы передвигались за рулем автомобиля без работы щеток стеклоочистителя. Да что там автомобиль — они устанавливаются и на самолёты, и на водный транспорт — без них в современном мире никуда. А как они появились? Время истории!
Минутка истории
Давным-давно, в начале прошлого века, любому автомобилисту было весьма тяжело передвигаться в условиях грязи и снега, ведь машину нужно было останавливать, протирать стекло и лишь после этого продолжать движение. А, между прочим, запустить автомобиль было намного сложнее, чем сегодня. Самым популярным решением тех лет были скребки, которые оснащали резиновой пластиной. Таким способом водитель мог очищать стекло не покидая автомобиля, и многие считали это нормой, ничего не желая придумывать, но…
Мороз и женщина
Но на мировой Олимп автомобилестроения всходит женщина. В 1903 году Мэри Андерсон, молодая американская женщина, врывается в мир автомобилей, патентуя стеклоочистители. Именно этот прибор барышня решила придумать во время своего путешествия из Алабамы в Нью-Йорк. Правда, путешествовала она не на автомобиле. Она заметила, что машинист трамвая, в котором она ехала, вынужден был «морозить» пассажиров открытыми окнами, потому что ему нужно было чистить своё стекло от снега. В итоге, в одних из дождливых дней, во время поездки в трамвае, Мэри Андерсон пришла идея стеклоочистителя для лобового стекла трамвая. По словам историков, Мэри начала рисовать схему устройства для очистки стёкол прямо на боковом стекле трамвая. Далее девушка целый год создавала прототип первого реального работающего стеклоочистителя, и, после нескольких неудачных попыток, Мэри все-таки удалось сделать первое в истории автопромышленности устройство для очистки стекол. Первое было сделано из дерева и каучука (непосредственно щетка стеклоочистителя). Щетка крепилась к специальному рычагу, который находился со стороны водителя и управлялся им вручную при необходимости очистки стекла. Так, с помощью пружины щетка прижималась к стеклу. Далее, водитель, поворачивая рычаг, удалял снег и лишнюю воду со стекла, улучшая обзорность.
Первые мазки по стеклу
Первое время это устройство использовалось на трамваях только в зимнее время. В весенне-летний период щетка легко демонтировалась. К сожалению, изобретение Мэри Андерсон многие восприняли не лучшим образом. Различные критики и эксперты высказались, что подобное устройство будет сильно отвлекать водителя от дороги, что, в итоге, будет приводить к несчастным случаям. Многие скажут, что такие устройства уже были на рынке в то время, однако именно у женщины из Алабамы получилось создать эффективное устройство.
Отметим, что у Мэри появились и конкуренты, подавшие заявку на патент в то же время. Роберт Дуглас и Джон Апджон, причём Дуглас подал заявку раньше — на стеклоочиститель для паровоза, а вот Апджон смог получить приоритетный патент для территории Англии.
Развитие
Дальнейшее развитие стеклоочистителей пошло семимильными шагами, в сторону улучшения средств управления щётками и поиска их оптимального привода. Так, например, в 1910-е года ХХ века появились первые стеклоочистители с вакуумным приводом от впускного коллектора. Такой тип автоматического привода имел существенный недостаток: изменение положения дроссельной заслонки существенно влияло на скорость работы «дворников» и, при увеличении оборотов двигателя, скорость «дворников» заметно уменьшалась. В разное время на автомобилях использовались гидравлический, вакуумный и пневматический тип привода.
К середине 1940-х гг., появилась новая серьезная проблема. Благодаря стараниям автомобильных дизайнеров изменился профиль ветрового стекла – стёкла стали выпуклыми. Вопрос очистки таких стекол пытались разрешить, используя щётки небольшого размера, уменьшая площадь очищаемой поверхности. Ведь и на выпуклом стекле можно найти подходящие участки с минимальной кривизной, и чистить их небольшой прямой щёткой. Это решение позволило снять остроту проблемы, но не могло стать основным, так как привело к значительному уменьшению зоны видимости, а значит, и безопасности.
Модернизации и модификации
Стоит отметить, что вплоть до конца 1950-х годов во многих автомобилях устанавливались дворники с ручным управлением. И только ближе к 60-м годам в автопромышленности обратили внимание на систему автономной работы дворников. С тех пор появилась система автоматического движения щеток стеклоочистителя с определенной задержкой. Электрическая система автоматического движения дворников питалась от электросети автомобиля. Впервые этот способ очистки лобового стекла предложил в 1923 году Раймонд Андерсон.
Движение дворников с определенным интервалом было изобретено профессором Университета «Wayne State University» (США) Робертом Кернсом в 1963 году. Свое изобретение он показал компании Ford и предложил ей сотрудничество. Руководство компании приняло решение внедрить устройство в систему всех своих автомобилей. Именно с тех пор дворники стеклоочистителей стали похожи на те, какими и остаются по сей день.
Впервые стеклоочистители с интервальной системой работы устанавливались в качестве опции на автомобили Mercury. Затем, в 1970 году компания Citroën впервые предложила устанавливать на автомобиль специальную систему стеклоочистителей, которые меняли свой режим работы в зависимости от влажности стекла. Система работала очень просто. Если стекло было сухое, то для движения дворников необходимо было больше энергии. Далее специальный электрический датчик определял затраченную силу на движение щеток. Если выяснялось, что для движения щеток необходимо было затрачено не много электричества, то система определяла, что ветровое стекло мокрое, и при следующем цикле движения дворников электромотор увеличивал скорость движения щеток, сокращая паузу между движениями. По сути, это первый в истории автопромышленности своеобразный датчик дождя. Впервые датчик дождя был установлен на модель Citroën SM.
Как сегодня?
На сегодняшний день большинству автолюбителей известны два типа щеток: каркасные (арматурные) и бескаркасные.
Каркасные щетки представляют собой наиболее старый и известный тип автомобильных дворников, которые состоят из, так называемого, металлического каркаса, обеспечивающего прижимание к стеклу резиновой ленты в определенных точках упора. Подобная конструкция имеет множество недостатков. Во-первых, не обеспечивается достаточная прижимная сила резиновой ленты к стеклу, а, во-вторых, шарнирные соединения механизма склонны застывать на морозе, особенно при попадании туда воды, либо снега. Популярность данного типа дворников объясняется их дешевизной. Однако все большее количество современных автомобилистов делает свой выбор в пользу бескаркасной конструкции.
Бескаркасный дворник представляет собой металлическую пластину, покрытую резиновой оболочкой. Конструкция лишена указанных выше недостатков. Таким образом, обеспечивается плотное прилегание щетки к лобовому стеклу. Механизм скрыт под оболочкой, тем самым исключается вероятность попадания воды. Такие дворники заметно дороже своих устаревших собратьев, однако потраченные деньги с лихвой окупаются радостью от прекрасного обзора через лобовое стекло в любую непогоду.
Послесловие
Надеемся, что мы смогли коротко, но интересно донести до вас частичку истории одной из важнейших вех в автомобилестроении. А заодно и рассказать вдохновляющую историю об обычной девушке, которая, замерзая в трамвае, не пошла ругаться на водителя, а решила самостоятельно изменить ситуацию и сделать мир чуточку лучше.