Подбор по авто

По параметрам

Изобретение дворников

До 1903 года атмосферные осадки доставляли автомобилистам много хлопот. Для улучшения видимости, водителям приходилось останавливаться и вручную протирать стекла. Эту проблему смогла решить женщина - молодая американка . Она изобрела стеклоочистители .

Идея, облегчить жизнь автомобилистам, родилась у Мэри во время путешествия из Алабамы в Нью-Йорк. Всю дорогу сыпался снег и шел дождь. Мэри Андерсон видела, как водители постоянно останавливаются, открывают окна своих автомобилей и убирают снег с ветрового стекла. Мэри решила, что этот процесс можно усовершенствовать и начала разрабатывать схему устройства очистки ветрового стекла.

Получилось устройство с вращающейся рукояткой и резиновым валиком. У первого стеклоочистителя был рычаг, который позволял управлять ими изнутри машины . При помощи рычага, прижимное устройство с резинкой описывало дугу на стекле, удаляя капли дождя, хлопья снега со стекла и возвращалось на первоначальную позицию.
Мэри Андерсон получила патент на свое изобретение в 1903 году . Похожие устройства разрабатывались и ранее, но у Мэри получилось фактически работающее устройство. Кроме того, ее стеклоочистители легко снимались.

В начале прошлого столетия машины еще не были очень популярны (Генри Форд создал свое знаменитое авто только в 1908 году), поэтому многие насмехались над идеей Андерсон. Скептики считали, что движение щеток будет отвлекать водителей. Однако уже к 1913 году тысячи американцев имели собственные авто, а механические дворники стали стандартным оборудованием.

Автоматический стеклоочиститель придумала другая женщина-изобретатель - Шарлотта Бридгвуд . Она возглавляла Бридгвудскую производственную компанию Нью-Йорка. В 1917 году Шарлотта Бридгвуд запатентовала электрический роликовый стеклоочиститель, назвав его Storm Windshield Cleaner.

На сегодняшний день стеклоочиститель или «дворники », является незаменимым атрибутом практически всех видов моторной техники. Он устанавливается на самолеты, поезда, водный транспорт и, конечно, автомобили. С его помощью осуществляют механическую очистку обзорных стекол от дождя, снега, пыли и грязи.

Однако в начале ХХ века дождь, грязь или снег доставляли автомобилистам много хлопот. Ведь первые автомобили стеклоочистителей не имели. Приходилось постоянно останавливать машины и вручную протирать стекла. Для этого предлагались различные средства. Долгое время самым распространённым способом очистки лобового стекла было использование специального скребка с резиновой пластинкой, которым водитель со своего места мог очищать стекло. Сейчас очевидно, что этот способ не самый удачный. Хотя многие в начале ХХ века считали иначе.

Вопреки этому в 1903 году молодая американка Мэри Андерсон запатентовала стеклоочистители. Идея родилась у Мэри во время путешествия из Алабамы в Нью-Йорк. Сидя в трамвае в морозный день, она отметила, что машинист ехал с открытыми передними стеклами из-за трудности поддержания лобовое стекло чистым в снегопад. Когда она вернулась в Алабаму, она наняла дизайнера и местную компания для производства рабочей модели. Ее устройство состояло из резинового скребка, специальных рычагов и возвратной пружины, позволяющих управлять скребком из автомобиля. При помощи рычага, прижимное устройство с резинкой описывало дугу на стекле, удаляя капли дождя, хлопья снега со стекла и возвращалось на первоначальную позицию. Аналогичные устройства предлагались и раньше, но у Мэри Андерсон получилось создать первое действительно эффективное устройство. Однако когда она попыталась продать своё изобретение одной канадской компании ей отказали, заявив, что такое устройство не будет коммерчески успешным.

Тем не менее, через 10 с небольшим лет стеклоочиститель стал стандартным оборудованием автомобиля.

В дальнейшем развитие стеклоочистителей шло весьма бурно и это касалось, прежде всего, поиска оптимального привода щёток и усовершенствования средств его управления. Так, например, в 1910-е года ХХ века появились первые стеклоочистители с вакуумным приводом от впускного коллектора. Но 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, пневматический тип привода.

Сами же щётки стеклоочистители изменялись очень медленно и касалось это, в основном, профиля резиновой ленты.

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.

Начался поиск идеи, обеспечивающей плотное прилегания резиновой ленты к поверхности выпуклого ветрового стекла. В середине 50-х гг ХХ века был предложен привычный сейчас и называемый далее «традиционным» или «каркасным», вариант каркаса щётки стеклоочистителя, состоящего из системы «коромысел » и одной-двух упругих пластин , располагаемых внутри резиновой ленты. После многочисленных усовершенствований он стал основным и сейчас такой каркас состоит из 3-7 «коромысел», создает 4-8 точек прижима ленты к стеклу и применяется очень широко.

В дальнейшем развитии автомобильных стеклоочистителей можно выделить два направления.

Первое – , это усовершенствование самой резиновой ленты , контактирующей со стеклом и механически очищающей его. Долгие годы основным материалом, использовавшимся для ее производства, была резина, изготавливаемая из натурального каучука. Однако, в связи с тем, что резина трескается на холоде, условия эксплуатации разных участков ленты отличаются друг от друга, оптимальные характеристики этих участков также различны, фирмой Denso конце 1980-х гг., было предложено использовать двухслойную, полностью или частично синтетическую, резину с рабочим поверхностным слоем, подвергнутым специальной химической обработке. Эта идея была быстро подхвачена и развита другими участниками рынка. В середине 1990-х гг. Bosch начала выпуск двухкомпонентных лент (торговая марка Twin ), состоящих из двух типов синтетической резины. Мягкая резиновая основа обеспечивает равномерный бесшумный ход щетки, а жесткая рабочая поверхность с микрокромкой обеспечивает качественную очистку стекла. Несколько позже, для дополнительного усиления жёсткости лезвия и улучшения его антифрикционных свойств, Bosch стала покрывать рабочую поверхность лезвия специальным составом на основе порошкового графита. Такой резиновой лентой оснащаются, например, бескаркасные Bosch Aerotwin .

Компания Valeo также не оставалась в стороне от инноваций и стала в некоторых своих щётках использовать трехкомпонентный состав лент, например, бескаркасных Valeo Silencio X-TRM , в которых лезвие состоит из натуральной резины, верхняя часть — из более мягкой синтетической резины, а вся лента покрыта специальной водоотталкивающей защитной оболочкой. Эта разработка позволяет по-своему учесть разницу в особенностях эксплуатации различных участков ленты и улучшить характеристики щётки, особенно в сложных погодных условиях.

Второе важнейшее направлением совершенствования автомобильных дворников – усовершенствование каркаса . Необходимо найти способ плотно и равномерно прижимать щётку к стеклу во время её движения. Ведь чем больше размеры стекла и сложнее кривизна его профиля, тем труднее с помощью традиционного каркаса сделать это качественно по всей длине щётки. Для этого необходимо увеличивать количество уровней и общее число «коромысел» в каркасе, что ведет к увеличению высоты и массы щёток, ухудшает видимость и качество очистки, увеличивает аэродинамический шум и риск поломки всех элементов стеклоочистителя, да и вписать такие огромные щётки в дизайн современных автомобилей непросто.

Первые идеи по замене традиционных дворников более изящными и эффективными стали появляться в конце 80-х годов ХХ века. Значительно позже, когда стало ясно, что новые щётки имеют хорошие перспективы и могут быть успешно использованы там, где традиционные дворники не справляются со своей работой, им придумали названия, обыгрывающие их главное отличие — отсутствие системы «коромысел». Их стали называть «бескаркасные», «безарматурные», «плоские» .

Бескаркасная щетка представляет собой изогнутый пружинный стальной элемент, размещенный внутри резиновой ленты – щетки и имеет профиль, который рассчитывают для профиля конкретного ветрового стекла. Рабочая кривизна щётки должна сохраняться весь срок ее службы независимо от динамически изменяющихся нагрузок и температуры окружающей среды. Эта, кажущаяся простой, пластина является на самом деле весьма высокотехнологичным продуктом и по праву является, наряду с резиновой лентой, важнейшим секретом высококачественных щёток.

Благодаря рассчитанной заранее кривизне профиля щётки стало возможным обеспечить значительно более равномерный и точный прижим ленты к стеклу и лучшую его очистку. Как правило, такие щётки имеют интегрированный спойлер, что, наряду с их уменьшенной высотой, позволяет еще более повысить качество очистки на высоких скоростях и снизить аэродинамический шум. Отсутствие в конструкции щётки сопрягающихся подвижных элементов каркаса позволяет не беспокоиться об ухудшении качества очистки стекла зимой из-за замерзания воды в шарнирах и резкого снижения их подвижности. Уменьшенная высота бескаркасной щётки благоприятно сказывается и на обзорности.

Однако прогресс не стоит на месте, и это решение вскоре выявило свои недостатки. И сейчас на многих новых автомобилях, особенно японских производителей появились щётки стеклоочистителя нового типа. Так называемые «гибридные» щётки стеклоочистителя. Первопроходцем в очередной раз стала компания Denso . Эти щётки сочетают в себе преимущества как «каркасных» так и «бескаркасных» технологий. Внутри стеклоочистителя расположен стандартный шарнир, обеспечивающий превосходное прилегание щетки к стеклу любого профиля, а жесткое резиновое лезвие с графитным покрытием обеспечивает мягкую и более эффективную очистку. Вся конструкция щётки полностью скрыта в корпусе, что препятствует замерзанию воды в шарнирах.

Некоторые изобретения выглядят настолько просто и привычно, что представить реальность без них – уже невозможно. Так, мало кто может поверить, что когда-то на лобовых стеклах автомобилей отсутствовали дворники. И только к 1913 году механический стеклоочиститель стал стандартной деталью.

Создательницей первого рабочего прототипа дворников считается американка Мэри Андерсон – американский риэлтор, виноградарь и изобретатель. Более всего она известна как создательница дворников для очистки автомобильных стекол. Родилась Андерсон в округе Грин Каунти, (штат Алабама, США) в 1866 году. Спустя три года Мэри с овдовевшей матерью и сестрой переехала, не покидая Алабаму, в город Бирмингем. А зимой 1903 года посетила Нью-Йорк.

В один морозный день ей пришлось проехаться в троллейбусе. Мэри заметила, что шоферу 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 устройства для очистки ветрового стекла. С помощью местной компании Мэри произвела прототип разработанного устройства; в 1903-м она получила на свое изобретение патент (сроком на 17 лет).

Конструкция стеклоочистителя Андерсон проста – это рычаг внутри салона, с помощью которого можно было управлять прикрепленной снаружи резиновой планкой. Рычагом водитель передвигал дворник по стеклу, стирая налипший снег. Установленный на 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 году она попыталась продать своей патент известной канадской компании, однако ей ответили отказом – предприниматели сочли, что вероятный доход не покрывает связанных с производством трудностей. Популярность автомобильные дворники обрели лишь через 10 лет после изобретения.

А в 1917 году другая американка, Шарлотта Бридгвуд, возглавляющая Бридгвудскую производственную компанию Нью-Йорка, изобрела и, конечно же, запатентовала электрический роликовый стеклоочиститель. На принятие этой идеи у американцев тоже ушло 10 лет. Хотя первые действующие модели появились в продаже уже в 1920 году, автомобильные консерваторы считали, что постоянное качание дворников перед глазами будет отвлекать водителя от дороги.

Потом стеклоочистители многократно усовершенствовались. В 1962 году жителю Детройта и владельцу автомобиля Форд, Роберту Кёрнсу пришла идея создать автомобильные дворники, копирующие движение человеческих век. И в 1964 г. он запатентовал стеклоочиститель с прерывистым (моргающим) режимом работы.

Некоторые изобретения выглядят настолько просто и привычно, что представить реальность без них – уже невозможно. Так, мало кто может поверить, что когда-то на лобовых стеклах автомобилей отсутствовали дворники. И только к 1913 году механический стеклоочиститель стал стандартной деталью.

Создательницей первого рабочего прототипа дворников считается американка Мэри Андерсон – американский риэлтор, виноградарь и изобретатель. Более всего она известна как создательница дворников для очистки автомобильных стекол. Родилась Андерсон в округе Грин Каунти, (штат Алабама, США) в 1866 году. Спустя три года Мэри с овдовевшей матерью и сестрой переехала, не покидая Алабаму, в город Бирмингем. А зимой 1903 года посетила Нью-Йорк.

В один морозный день ей пришлось проехаться в троллейбусе. Мэри заметила, что шоферу 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 устройства для очистки ветрового стекла. С помощью местной компании Мэри произвела прототип разработанного устройства; в 1903-м она получила на свое изобретение патент (сроком на 17 лет).

Конструкция стеклоочистителя Андерсон проста – это рычаг внутри салона, с помощью которого можно было управлять прикрепленной снаружи резиновой планкой. Рычагом водитель передвигал дворник по стеклу, стирая налипший снег. Установленный на 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 году она попыталась продать своей патент известной канадской компании, однако ей ответили отказом – предприниматели сочли, что вероятный доход не покрывает связанных с производством трудностей. Популярность автомобильные дворники обрели лишь через 10 лет после изобретения.

А в 1917 году другая американка, Шарлотта Бридгвуд, возглавляющая Бридгвудскую производственную компанию Нью-Йорка, изобрела и, конечно же, запатентовала электрический роликовый стеклоочиститель. На принятие этой идеи у американцев тоже ушло 10 лет. Хотя первые действующие модели появились в продаже уже в 1920 году, автомобильные консерваторы считали, что постоянное качание дворников перед глазами будет отвлекать водителя от дороги.

Потом стеклоочистители многократно усовершенствовались. В 1962 году жителю Детройта и владельцу автомобиля Форд, Роберту Кёрнсу пришла идея создать автомобильные дворники, копирующие движение человеческих век. И в 1964 г. он запатентовал стеклоочиститель с прерывистым (моргающим) режимом работы.

Дела житейские

Безусловно, что в конечном счете «всё остаётся людям», но для воплощения даже простой идеи в жизнь порой приходится принести в жертву собственную судьбу.
Роберт Кернс придумал обыкновенный дворник для автомобилей. Казалось бы, очень простое устройство, но ради него пришлось пройти через мучительные и долгие годы изматывающих судебных процессов, побывать в тюрьме и психушке. Хотя первой изобретательницей «дворника» была леди.

Бесспорно, не окажись Мери Андерсон из Бирмингема, штат Алабама, в тот зимний день 1903 г. в Нью-Йорке, проблема очистки стёкол автомобилей всё равно была бы решена. Но именно она, понаблюдав во время сильного снегопада, как водитель трамвая раз за разом выходил из вагона, чтобы убрать снег с переднего стекла, возвратившись домой, сконструировала первое простейшее устройство, позволяющее выполнять эту работу изнутри. Для этого водитель при помощи проводка, проходящего через раму в кабину, передвигал резиновую щётку, прижатую пружиной к наружной поверхности стекла.
Устройство Мери Андерсон предназначалось исключительно для трамваев: большинство автомашин в те годы ещё не имело передних стёкол. Когда шел дождь, автомобили с открытым верхом вынуждены были стоять в гаражах. Но ездить надо было при любой погоде. И эта необходимость вызвала появление крытых моделей авто с передними ветровыми стёклами. Но во время дождя все они становились «слепыми». Значит, нужен был «дворник» для их очистки. За дело принялась расположенная в Буффало, штат Нью-Йорк, компания «Tri-Continental»-в наши дни крупнейший производитель стеклоочистителей. В 1917 г. на рынке появилась первая модель Rain Rubber. №3.
Это был важный шаг, но, естественно, возникли и новые проблемы. Даже в условиях незначительной плотности движения на дорогах в те времена водитель не сидел за рулём без дела. Ему нужно было регулировать опережение зажигания, при помощи рук сообщать о своих маневрах, подавать звуковые сигналы. Необходимость заниматься ещё и очисткой переднего стекла-пусть даже из салона-его не вдохновляла. «Tri-Continental» вскоре решила задачу, разработав и внедрив в производство первый автоматический очиститель стекла, который приводился в движение за счёт разрежения воздуха, периодически возникавшего при работе двигателя. Но эффективность работы новинки падала при увеличении нагрузки на двигатель. А на крутых подъёмах стекло вовсе оставалось грязным. Несмотря на этот серьёзный недостаток, с 1922 г. фирма “Кадиллак” начала выпуск автомобилей, оборудованных такими дворниками. В 1926 г. появились стеклоочистители с электрическим приводом. Они устанавливались на престижных моделях, но и более простые «вакуумные» устройства использовались до 1960-х годов.
Прошлое столетие ознаменовалось не только небывалым ростом количества автомобилей на дорогах. Улучшались комфортность моделей, их дизайн. Новые задачи возникали и перед создателями стеклоочистителей. Ещё в конце 20-х годов появились парные щётки, их переместили в нижнюю часть лобового стекла, а затем и вовсе «утопили» всю конструкцию в специальные щели. С 1937 г. начали применять жидкость для смачивания стекла перед очисткой. В конце 1960-х появились «дворники» задних стёкол и фар.
В современных автомобилях оптимальный режим работы дворника обычно выбирает сам водитель, а в престижных моделях об этом заботится бортовой компьютер, используя данные «дождевого» датчика о количестве воды на лобовом стекле.
Но в пятидесятые годы у работающих стеклоочистителей имелся серьёзный недостаток: после включения они монотонно двигались перед водителем независимо от силы дождя. Мелькание и дополнительный шум продолжались и при абсолютно сухом стекле. После каждого рабочего цикла дворник должен был останавливаться на несколько секунд. Назрела необходимость новой идеи. Но для практической реализации этой довольно простой идеи потребовались годы.
На предприятии Форда попытались периодически отключать двигатель дворника за счёт теплового расширения биметаллической спирали. Но работа схемы зависела от температуры воздуха, а в холодную погоду она вообще отключалась. Серьёзные проблемы возникали и при испытаниях предложенной в «Tri-Continental» системы, в которой включение и отключение дворника осуществлялось специальной пружиной.
Решил задачу обеспечения прерывистого режима работы стеклоочистителей профессор Детройтского университета Роберт Кернс. Практически это он создал современный дворник.
Его интерес к проблеме не был случайным. В 1953 г., когда Кернс на своей свадьбе открывал шампанское, вылетевшая из бутылки пробка выбила ему глаз. Через 10 лет в сильный дождь Роберт ехал по шоссе, и непрерывное мелькание дворника не только раздражало его, но и мешало вести машину. Он нашел решение задачи и вскоре стал обладателем патента на электронное устройство, которое обеспечивало прерывистую работу стеклоочистителей. Его схема позволяла при изменении погоды регулировать величину интервала. Дворник работал безотказно.
Для проведения испытаний Кернс передал опытный образец устройства компании Форда. Результаты оказались успешными, и было принято решение с 1969 г. внедрить идею Роберта Кернса в автомобилях «Meркюри». К тому времени права на дальнейшее использование своего изобретения автор продал детройтской компании «Tann Corporation». Оценив новинку, покупатель выделил Кернсу ежемесячную стипендию в 1000 долларов для усовершенствования схемы.
А во взаимоотношениях с Фордом у Роберта Кернса возникли серьёзные проблемы. Перед испытаниями изобретатель не раскрыл секрет работы опломбированного блока, который был снабжён грозной и категоричной надписью «Не открывать!» Только через несколько лет юристам компании удалось, ссылаясь на законы, вынудить Роберта снять запреты. Когда специалисты разобрались в работе новинки, Форд изменил отношение к автору: ему сообщили, что теперь в автомобилях будет использована не его, а собственная схема. «Tann Corporation», зависящая от гиганта автопромышленности, не решилась возбудить иск в защиту своих прав.
В 1976 г. Кернс, получив работу в Государственном бюро стандартов, переехал с семьёй в штат Мэриленд. Но судьба подбросила Кернсу очередной сюрприз. На этот раз им оказался забарахливший дворник в автомобиле одного из сыновей. Зная квалификацию отца, тот попросил разобраться с неисправностью. И тут Роберт легко определил, что в модели, выпущенной на одном из предприятий Форда, использовано созданное им устройство, ранее отвергнутое компанией. Это так потрясло изобретателя, что ему пришлось провести несколько недель в психиатрической лечебнице.
Тем не менее в 1978 г. Кернс выдвинул против компаний “Форд” и “Крайслер” обвинения в нарушении авторских прав. Собирался он побороться с «Дженерал Моторс» и рядом зарубежных фирм, но даже по первым процессам дела дошли до суда только через 12 лет. Лучшие юристы автомобилестроительных гигантов доказывали, что электронное устройство, регулирующее работу стеклоочистителя, связано с развитием техники и не является предметом патентования. От предложений представителей Форда заключить внесудебное соглашение Кернс упорно отказывался. Упрямца не остановили собственные неурядицы: в 1980 г. у него состоялся бракоразводный процесс, позднее Роберт провёл 5 недель в тюрьме за неуплату налогов.
Наконец в 1990 г. изобретатель получил по решению суда 10 млн. долларов от “Форда”, а через 5 лет-почти 19 млн. от “Крайслера”. Но бесконечные процессы настолько истощили силы Роберта Кернса, что он уже не смог больше тягаться с юристами автогигантов. Эту борьбу остановила болезнь Альцгеймера. Изобретатель ушёл из жизни в 2005 г., находясь в Мэрилендском доме инвалидов.