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
Кто изобрел стеклоочиститель
История создания автомобильного стеклоочистителя.
10 ноября 1903 года патентное ведомство США выдала патент № 743801 изобретательнице Мэри Андерсон на ее изобретение, которое представляло собой систему очистки для окон автомобилей и других транспортных средств. Это устройство позволяло очищать окна от снега, льда и воды. Сразу после получения патента Мэри пыталась продать свое изобретение Канадской компании. Но, к сожалению, производственная компания отказалась приобретать первую в мире систему стеклоочистителей окон транспортных средств, посчитав что это изобретение не имеет ни какого практического значения.
Как гласит история в 1902 году в один из холодных и дождливых дней Мэри Андерсон ехала в трамвае и заметила, что водитель трамвая из-за мокрого снега фактически ничего не видит, так как лобовое стекло трамвая полностью было в снегу и в воде.
В то время, трамваи в США были оснащены двойным лобовым стеклом. Та часть, которая была прямо перед водителем, имела специальную конструкцию, которая позволяло открывать створку окна, как обычную оконную раму. Это было сделано, для того чтобы водитель мог, открыв окно, очищать его от грязи, снега и воды. Но главный минус этого способа очистки заключался в том, что если водитель открывал окно, то ветер и влага попадала в салон трамвая, мешая водителю и доставляя дискомфорт всем пассажирам.
*Первый стеклоочиститель. Изобретение Мэри Андерсон. 1903 год
В итоге в одних из дождливых дней Мэри Андерсон, во время поездки в трамвае 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. После нескольких неудачных попыток Мэри все-таки удалось сделать первое в истории автопромышленности устройство для очистки стекол. Первое устройство 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.
Это устройство использовалось первое время 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.
В итоге щетки так и не стали первое время популярными. Со временем действие патента Мэри Андерсон истекло. И как это часто бывает Мэри Андерсон не получила от своего изобретения никаких дивидендов.
Стеклоочиститель Роберта Дугласа. 1903 год
Примерно в то же самое время помимо Мэри Андерсон патентную заявку на стеклоочиститель для транспортных средств подали изобретатели Роберт Дуглас и John Apjohn. Например, Роберт подал заявку даже раньше Мэри (примерно на три месяца раньше). Правда, эта заявка касалась стеклоочистителя для паровоза.
Изобретатель John Apjohn зарегистрировал право на изобретение стеклоочистителя для транспортных средств 9 октября 1903 года. Действие патента было приоритетным на территории Англии.
В апреле 1911 года патент на стеклоочистители был зарегистрирован компанией Sloan & Lloyd Barnes.
В 1917 году Джон Р. Оишеи (1886-1968) создал компанию Tri-Continental Corporation, которая начала производство первых в мире двойных стеклоочистителей, которые в большей части похожи и на современные (в качестве щеток стеклоочистителей, как и сегодня, использовались резиновые накладки).
В 1919 году изобретатель Уильям М оформил патент на на первые в мире автоматические дворники лобового стекла транспортных средств. Спустя несколько лет в 1922 году Уильям начал серийный выпуск своего автоматического стеклоочистителя.
Правда в те годы изобретение не получила широко распространения, так как считалось что ручное управление дворниками более предпочтительнее, чем автоматическое. Принцип действия автоматических дворников был основан на вакуумной системе вращения поводков стеклоочистителей.
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 была изобретена профессором Университета «Wayne State University» (США) Робертом Кернсом в 1963 году. Свое изобретение он показал компании Форд и предложил сотрудничество. Руководство автомобильной компании приняло решение внедрить его систему на все свои автомобили. Именно с тех пор дворники стеклоочистителей стали похожи друг на друга, какими и остаются по сей день.
Впервые стеклоочистители с интервальной системой работы устанавливались в качестве опции на автомобили Mercury.
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 немного 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.
Схема расположения современных дворников стеклоочистителя (все виды)
Наиболее часто встречающиеся геометрия щеток стеклоочистителя, которые вы можете увидеть на большинстве автомобилей. В этом положении щетки движутся друг за другом. Например, на Mercedes-Benz W140
Еще одна распространённая альтернативная конфигурация щеток в современных автомобилях. В этом положении щетки движутся в противоположном друг от друга направлении.
Эксцентрично-дуговая система дворника: Используется на Subaru XT, а также автомобилях Mercedes-Benz W124, R129, W201, W202, C208 и W210.
Система очистки лобового стекла для грузовых автомобилей и некоторых внедорожников. Используется, например, на таких автомобилях: MAN, DAF XF, Toyota FJ Cruiser, Jaguar E-Type, MGB, MG Midget, Austin Healey Sprite.
Устаревшая конфигурация дворников. Также применяется на современной спецтехнике и на специализированных грузовых автомобилях. Кстати подобный дизайн дворников используется на внедорожнике Jeep Wrangler YJ.
Верхнее расположение щеток стеклоочистителей. Как правило, используется в военной технике, тракторах, комбайнах, и в некоторых грузовых автомобилях и автобусах.
Зеркальное расположение дворников. В основном используется на легковых автомобилях с правом расположением рулевого колеса.
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.