Кто придумал дворники на машину
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
Как автогиганты воруют идеи у изобретателей? Эволюция автомобильных стеклоочистителей и проклятье гениев
Кто такие изобретатели и зачем они что-то изобретают? Инженеры-самоучки, профессиональные ученые — современные алхимики, создающие, нет, не золото, а что-то новое, меняющее жизнь к лучшему. Чаще всего, это скрыто от глаз обывателя, в наше времена особенно. Бесчисленные пресс-релизы посвящены добавлению еще одной камеры в и без того паукоглазый смарфтон. Или, в приложении к автомобилям, революционным могут назвать появление в комплектации автомобиля очередной светодиодной полоски.
Вместе с тем, за каждым узлом автомобиля стоит насыщенная история инноваций, изобретений и доработок, каждая из которых достойна отдельного рассказа, равно как почтения к таланту инженера, чьего имени никогда не укажут в пресс-релизе. Сегодняшний рассказ — про них и автомобильные стеклоочистители.
Как и в случае с любой библейской историей, начало всем интересным событиям положила женщина. Звали ее Мэри Андерсон. Уроженка Бирмингема, что в Алабаме, была успешным агентом по продаже недвижимости, владельцем ранчо и виноделом.
Как-то холодным зимним днем на заре 20 века она ехала на стриткаре (трамвай) по заснеженной улице Нью-Йорка. На улице шел ледяной дождь. Периодически в салоне становилось очень холодно — водитель сдвигал окно, высовывал голову наружу, чтобы рассмотреть путь.
Именно тогда Андерсон пришла в голову идея — сконструировать устройство стеклоочистки, которое могло бы приводиться в действия изнутри кабины. Прототип, сделанный из дерева и резины, был готов уже через несколько месяцев. Используя рычаг, расположенный рядом с рулем, оператор-водитель активировал подпружиненный механизм, приводящий в действие щетку, очищающую плоское стекло. Конструкция была съемной — в ясную погоду ее можно было легко демонтировать, чтобы улучшить обзор.
Патент №743801 на эту конструкцию был выдан Мэри Андерсон 10 ноября 1903 года. Найти инвесторов на дальнейшее развитие и серийный выпуск Андерсон не удалось — производители транспорта не считали подобную систему перспективной. Вскоре автомобильная индустрия начала развиваться экспоненциально, и к 1916 году очень похожими устройствами стеклоочистки оснащалось большинство выпускаемых авто. Вот только самой Мэри Андерсен от этого проку не было — срок действия патента истек, и получить какие-то роялти с авто-брендов шансов у нее не было. На своем изобретении она не заработала ни доллара, хотя и вошла в историю.
Следующим шагом на пути к современной конструкции стеклоочистителей стала замена ручного привода на электрический. Вместо щеток в устройстве под названием “Electric Storm Windshield Cleaner” использовались ролики, приводимые в движение компактным электромотором. Разработанная в 1917 году Шарлоттой Бриджвуд (снова женщина!) система стала первым в истории автоматическим стеклоочистителем — так никогда не реализованным в серийном образце.
Для большинства производителей автомобилей к тому времени было очевидно преимущество разработанных Мэри Андерсон щеток-скребков. Несмотря на плоские стекла тогдашних автомобилей, по мере роста скорости и перемещения жесткого рычага стеклоочистителя давление щетки на стекло менялось. Решение этой проблемы нашел Джон Р. Оишеи из Нью-Йорка, основавший с этой целью в 1917 году компанию Tri-Continental Corporation (TriCo). Этому предшествовал не самый приятный эпизод — во время дождя Джон не увидел на дороге велосипедиста и сбил его. К счастью, тот выжил, но Оишеи решил усовершенствовать стеклоочистители, чтобы такие ситуации не повторялись. Опубликованный 14 декабря 1920 года патент US1362175A описывал конструкцию поводка дворника с подпружиненным шарнирным сочленением, обеспечивающим постоянный прижим щетки к стеклу.
Следующим этапом стали автоматические дворники с традиционными щетками — патент US1420538 был выдан братьям из Огайо, Фреду и Уильяму М. Фолбертам, 20 июня 1922 года. Привод работал без электродвигателя, по вакуумному принципу, с использованием воздуха из коллектора. Дворники махали замечательно, но побочным эффектом системы была прямая зависимость скорости взмахов от оборотов двигателя.
В 1926 году немецкая компания Robert Bosch представила первый в мире дворник для заднего стекла; но по большому счету, на протяжении нескольких десятков лет конструкция систем стеклоочистки не менялась — разве что, у них появлялся вакуумный или электрический привод. Включать и выключать дворники нужно было самостоятельно. Сейчас в это трудно поверить, но прерывистого режима у дворников не было аж до конца шестидесятых годов! Вместе с тем, инновации в этой области все же появлялись — в частности, еще в сороковых годах дворники научили «парковаться».
В 1945 году Джош У. Андерсон — основатель главного конкурента Trico, компании Anco — оформил патент US2596063A, описывающий конструкцию щетки стеклоочистителя с подпружиненными сочленениями, ставшую стандартом на многие десятилетия.
Электрический стеклоочиститель инженера Хортона, 1952 год.
Щетка стеклоочистителя середины 20 века.
К началу семидесятых годов, компании большой американской тройки (Ford, Chrysler и GM) разрабатывали конструкцию прерывистого режима для стеклоочистителей, но никто из них не преуспел. Устройства выходили громоздкими и ненадежными. Решение пришло откуда не ждали.
Преподающий в Детройтском университете прикладную электромеханику профессор Боб Кернс был примерным семьянином — шестеро детей. Жена — школьная учительница. Как и другие жители Детройта, Кернс вращался в автомобильных кругах; но именно плохая видимость во время дождя плюс полученная во время первой брачной ночи серьезная травма левого глаза (неудачно открыл шампанское) в 1965 сподвигли его вечером в гараже реализовать первое в мире «рабочее» устройство стеклоочистителя с прерывистым режимом и регулируемой скоростью взмахов, установленное им на семейный Ford Galaxie. Устройство называлось “мигающий глаз” — изобретатель хотел, чтобы дворники работали подобно веку, делая взмахи с перерывами в несколько секунд.
Друзья-автодилеры поначалу отнеслись к идее скептически, мол, зачем это вообще нужно? Потом они выяснили, что автогиганты давно и безуспешно бьются над этой задачей, и помогли Кернсу выйти на руководство компании Ford. Во время презентации глава отдела разработок Сертис был настолько поражен, что какому-то преподавателю удалось собрать работающее устройство, что он даже попросил того выйти из машины во время демонстрации — сомневался, что Кернс не переключает дворники вручную. Инженерам Ford сразу стало ясно — перед ними их будущее маркетинговое преимущество в конкурентной борьбе. А на войне все средства хороши.
Роберт был хорош в электромеханике, но но в бизнесе он был профаном. Его бизнес-идеей было самостоятельно производить блоки управления стеклоочистителя. Поэтому, когда топ-менеджеры Ford пообещали ему закупку огромной партии новых систем и попросили у него образец блока управления для демонстрации в Вашингтоне, он отдал им его под честное слово. Верить акулам капитализма — это добросовестно засовывать голову в пасть голодного тигра… но Кернс об этом не задумывался. Он был уверен, что наличие патента (точнее — патентов, всего их было пять, US3351836, US3602790, US4544870, US3582747, US3581178, первая заявка была зарегистрирована в 1964 году) и устные договоренности с руководством Ford обеспечат ему счастливое будущее и признание.
Кернс радовался и устраивал семейные праздники — наконец-то ему выпал шанс разбогатеть! Он даже получил у компании Motorola согласие на поставки необходимых транзисторов и электронных плат под обещанные Ford финансовые гарантии, и подыскал цех для серийного производства. Через несколько месяцев шокирующая новость обрушилась на изобретателя, как гром среди ясного неба. Автогигант более не заинтересован в сотрудничестве! Кернс был растоптан, но все еще полагал, что случилось недоразумение. В 1969 году все стало ясно. Компания Ford представила новую линейку премиальной марки Mercury, модели которой впервые в истории были оборудованы стеклоочистителями с прерывистым режимом.
Ознакомившись с устройством, Кернс понял — его изобретение было использовано без каких-либо существенных модификаций. Он знал заранее, какие там стоят транзисторы, какие резисторы, и какой емкости используются конденсаторы. Попытки призвать Ford к ответу и хотя бы признать его авторство привели его к конфликту, фактически, со всем человечеством — кроме членов своей семьи. Все попытки затащить Ford в суд оканчивались бумажной волокитой, юристы не хотели работать со странным человеком, который хотел не конкретной суммы, а не стоящей ничего правды.
Изучив свежие патентные заявки от Chrysler, GM и ряда других марок, Кернс пришел к выводу, что все они также основаны на его патенте, что повергло его в глубокую депрессию.
Чтобы как-то сменить обстановку, Кернсы переехали из Детройта в Мэриленд, где Боб устроился на работу в Национальное бюро стандартов, рассчитывая коэффициенты износа для дорожного покрытия. Когда в 1976 сын принес ему блок стеклоподъемников от Mercedes-Benz, Кернс был шокирован — его технологию скопировали даже немцы! В этот момент его рассудок помутнился, что на несколько месяцев привело его в психиатрическую больницу Мэриленда. Оттуда рыжеволосый Боб вышел совершенно седым.
После принудительного лечения, Кернс не оставил своей мечты — заставить Ford признать его авторства. В 1978 году ему удалось довести дело до суда. Адвокаты праздновали победу — Ford предлагал в досудебном порядке выплатить 250 тысяч долларов, которые юристы могли увеличить как минимум в полтора раза. Но Кернс наотрез отказался — правда была ему дороже денег. Юристы пожали плечами, и отказались от дальнейшего сотрудничества. Вскоре ушла и жена Филлис, прихватив с собой всех шестерых детей. Жизнь Роберта Кернса превратилась в сплошной ночной кошмар — он не видел ничего, кроме бесчисленных документов и зала суда).
Все семейные накопления были потрачены на судебные дела, образовались огромные долги, адвокаты отказывались с ним работать, в итоге через несколько лет Кернс уже собственноручно выступал в свою защиту. Впрочем, члены семьи, включая подросших сыновей и жену, изменили свое мнение и стали поддерживать бывшего главу семьи, помогая ему с документами и присутствуя на бесконечных заседаниях патентного суда присяжных, которые продолжались 12 лет. Перед последними заседаниями в Ford предлагали Кернсу сначала 10, а потом 30 миллионов долларов, за решение этого вопроса. Но принципиальный Боб выставил представителя Ford за дверь, ведь соглашение не предусматривало признание факта, что Ford нагло украл у изобретателя плод его трудов.
Параллельно Кернс подал аналогичные иски к другим нарушителям его патента — Chrysler, Porsche, Volkswagen, Ferrari, Volvo, Alfa Romeo, Lotus, Isuzu, Mitsubishi, Nissan, Peugeot, Renault, Rolls Royce Motors, Saab, Toyota, General Motors, Mercedes-Benz, United Technologies, Bosch.
Основной аргумент защиты автогигантов было таков: согласно прецедентному патентному праву США, с 1940 года изобретением может считаться лишь такое изделие, которое было создано во время случайного озарения, вспышки гениальности (англ — flash of genius). А поскольку Кернс использовал известные транзисторы, резисторы и конденсаторы, просто расположив их необычным образом, то он, фактически, ничего не изобрел и его так называемый патент должен быть аннулирован. Боб в ответ размахивал в суде томиком Чарльза Диккенса. Тоже просто взял уже имеющиеся слова из словаря, и расположил их по-своему, так почему его считают великим писателем?
В 1990 году, когда Кернсу было уже 63 года, суд присяжных признал компанию Ford виновной в непредумышленном нарушении авторских прав Роберта Кернса на конструкцию прерывистых стеклоочистителей. Изначальная сумма в 5.1 млн долларов после апелляции была увеличена вдвое. Тянущийся с 1982 года суд с Chrysler в 1995 году принес изобретателю еще 18 миллионов долларов (из них более 10 миллионов ушли на судебные издержки).
Ни в коем случае нельзя сказать, что Кернс делал все это ради денег — иначе принял бы одно из предложений по урегулированию спора до вердикта жюри, не разрушил бы семью, не подорвал бы здоровье. В 2007 году, в возрасте 80 лет он умер в своем доме от рака мозга, отягощенного Альцгеймером.
Сегодня как минимум полторы сотни миллионов автомобилей по всему миру используют стеклоочистители конструкции Кернса. Статья про это дело в издании New Yorker легла в основу художественного фильма режиссера Марка Абрахама «Проблеск гениальности».
Судебные процессы Боба Кернса стали, пожалуй, последними широко известными примерами столь отчаянной открытой борьбы изобретателя за патенты на рынке систем стеклоочистителей. Вместе с тем, не надо думать, что автомобильные стеклоочистители у различных производителей стали одинаковыми, лишились копирайта, и последним значимым изобретением был тот самый патент US2596063A Джоша Андерсона, срок действия которого закончился в 1969 году.
Если покопаться в патентных архивах (достаточно просто открыть Google Patents), то можно обнаружить, что гиганты рынка регулярно патентуют каждый новый узел системы стеклоочистителя — будь то электродвигатель, его привод, шарнир поводка, сам поводок, траектория его перемещения, и, конечно же, сама щетка, и отдельные ее элементы — спойлер, каркас, контактная часть, крепеж и так далее.
Патенты на этот счет есть у всех, кто разрабатывает эти системы самостоятельно, а не покупает право на размещение своего логотипа на знакомой продукции. Регулярно одни марки вступают на территорию других, и начинается новый патентный спор. Друг против друга выходят команды опытных высокооплачиваемых юристов, задача которых – договориться до завершения суда о приемлемой неназываемой компенсации (например, так получилось в 2016 году с делом Valeo North America против Trico, где оспаривалось нарушение принадлежащих Valeo патентов US7891044 и US7937798). А ни в коем случае не стоять до последнего, как несговорчивый Боб Кернс…
Вообще, исследуя базу Google Patents по ключевому словосочетанию “windshield wipers”, можно обнаружить, что больше всего патентов по всему миру у Bosch, Valeo и Denso. Чуть меньше — у Trico и Champion. При выборе щеток, разумно смысл выбирать продукцию этих производителей – хотя бы потому, что они сами их разрабатывают и выпускают.
Возможно, в будущем автомобили получат стеклоочистители без щеток и поводков. Да здравствует ультразвук! Заявка на первый патент (US3171683) на ультразвуковую систему очистки лобового стекла датируется тем самым 1963 годом, когда началась история с Кернсом. Конструкция инженера по имени Артур Людвиг — управляемый высокочастотным генератором массив ультразвуковых преобразователей, размещенных на верхней и нижней частях стекла.
Система предусматривает три режима работы: только верхние, только нижние или все преобразователи одновременно. В патенте оговаривалось, что разные режимы были предназначены для различных погодных условиях. Основная суть технологии — генераторы заставляют стекло вибрировать. Снег, грязь и вода не прилипают!
Следующий шаг в развитии ультразвуковых стеклоочистителей сделал японский инженер Кенро Мотода.
В патенте US4768256, выданном в 1986 году, описывается конструкция ветрового стекла с закрепленными на нем ультразвуковыми преобразователями, создающими поверхностные акустические волны. В отличие от стоячей волны, генерируемой в системе Артура Людвига, акустическая волна заставляет поверхность стекла двигаться по эллиптической траектории, лучше препятствуя прилипанию капель воды или грязи.
Справедливости ради отмечу, что хотя конструкция Мотоды с прогрессивными колебаниями оценивается экспертами как более перспективная, нежели конструкция Людвига с простой вибрацией, эта система также никогда не была реализована на практике.
В последующие годы было разработано несколько ультразвуковых очистителей, базирующиеся на конструкции Мотоды. В одной из систем применяется пьезоэлектрический полимерный поливинилиденфторид, помещаемый между прозрачными электродами для генерации поверхностных акустических волн (US5172024, 1990 год). Еще одна система предназначена для очистки полупроводниковых пластин (US6021789, 1998 год), другая — для стряхивания пыли с оптики камеры (US8063536, 2009).
Еще одно решение по ультразвуковой очистке стекла, изначально основанное на патенте Мотоды, было зарегистрировано в 2011 году (патент WO2012095643) небольшой британской инжиниринговой компанией Echovista Systems Ltd, возглавляемой братьями по фамилии Треветт. Их решение более гибкое – помимо акустических волн, описано ультразвуковое испарение осадков, а также использование нагрева стекла и омывателей высокого давления для улучшения эффекта очистки и устранения запотевания. Схожая система была анонсирована автомобильной маркой McLaren, и компанией Innovision.
Пока серийных реализаций так и нет, но специалисты отмечают высокий потенциал и перспективы развития ультразвуковых стеклоочистителей. Так, расположенные по периметру стекла ультразвуковые датчики помогут определять необходимую частоту, мощность и даже конкретную точку для ультразвукового «удара», чтобы эффективно удалять даже очень липкие загрязнения вроде птичьего помета или сильной грязи.
Это не единственная потенциально интересная технология — сравнительно недавно, в сентябре 2019 года, был зарегистрирован патент US20190270431, в котором компания Tesla описывает электромагнитный механизм стеклоочистителя — единственная щетка перемещается в магнитном поле над поверхностью стекла.
Вычисления, проводимые при помощи компьютера, направляют щетку в необходимую область. В описании патента инженеры Tesla подчеркивают, что данная система избавлена от таких недостатков традиционных конструкций, как коррозия и износ узлов.
Этот материал посвящается всем изобретателям и инженерам. Пусть мы не знаем их имен, как в случае с Бобом Кернсом, но мы знаем, что они делают наш мир лучше.
Буду рад вашим репостам, дополнениям и комментариям!
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.