Стеклоочиститель ( Commonwealth English ) или стеклоочиститель ( American English ) — это устройство, используемое для удаления дождя, снега, льда, омывающей жидкости, воды или другого мусора с переднего окна транспортного средства . Почти все транспортные средства , включая автомобили , грузовики , автобусы , поезда , локомотивы и водные суда с кабиной , а также некоторые самолеты , оснащены одним или несколькими такими стеклоочистителями, что обычно является обязательным требованием.
Стеклоочиститель обычно состоит из металлического рычага; один конец поворачивается , а другой имеет длинную резиновую щетку, прикрепленную к нему. Рычаг приводится в действие двигателем , часто электродвигателем , хотя для некоторых транспортных средств также используется пневматический привод . Щетка качается вперед и назад по стеклу, отталкивая воду, другие осадки или любые другие препятствия видимости с его поверхности. Скорость обычно регулируется на транспортных средствах, выпущенных после 1969 года, с несколькими непрерывными скоростями и часто одной или несколькими прерывистыми настройками. Большинство личных автомобилей используют два синхронизированных рычага радиального типа, в то время как многие коммерческие транспортные средства используют один или несколько рычагов пантографа .
На некоторых транспортных средствах система омывателя ветрового стекла также используется для улучшения и расширения функции стеклоочистителя(ей) в сухих или обледенелых условиях. Эта система распыляет воду или незамерзающую жидкость для омывателя окон на ветровое стекло с помощью нескольких правильно расположенных форсунок . Эта система помогает удалять грязь или пыль с ветрового стекла при использовании совместно со щетками стеклоочистителя. Когда используется незамерзающая жидкость для омывателя, она может помочь дворникам удалить снег или лед. Для таких зимних условий некоторые транспортные средства имеют дополнительные обогреватели, направленные на окна, встроенные нагревательные провода в стекло или встроенные нагревательные провода в щетку стеклоочистителя; эти системы размораживания могут растопить лед или помочь предотвратить накопление снега и льда на ветровом стекле. Реже на фары устанавливаются миниатюрные дворники , чтобы обеспечить их оптимальную работу.
Один из самых ранних зарегистрированных патентов на стеклоочиститель принадлежит Джорджу Дж. Кейпвеллу из Хартфорда, Коннектикут, который был подан 6 августа 1896 года. [1] Его изобретение было для «окон медленно движущихся судов; но оно более конкретно адаптировано и предназначено для окон быстро движущихся транспортных средств, таких как высокоскоростные локомотивы и автомобили, с которыми необходимо, чтобы наблюдатель или водитель имел ясный обзор пути или рельсов». Подобно современным конструкциям автомобильных стеклоочистителей, его изобретение включает «обычно два таких стеклоочистителя, и они могут быть закреплены на раме под передней панелью транспортного средства или за корпусом, окружающим окно, в положении, чтобы быть вне поля зрения и таким образом, чтобы один соскребал самую тяжелую часть вещества, собравшегося на стекле». На его патентной иллюстрации показано круглое окно, хотя в патенте отмечается, что «не обязательно, чтобы стекло было круглой формы».
Другие ранние разработки стеклоочистителей приписывают польскому концертному пианисту Юзефу Хофманну [ 2] и компании Mills Munitions из Бирмингема , которая также утверждала, что была первой, кто запатентовал стеклоочистители в Англии. По крайней мере три изобретателя запатентовали устройства для очистки ветрового стекла примерно в одно и то же время в 1903 году: Мэри Андерсон , Роберт Дуглас и Джон Апджон. В апреле 1911 года патент на стеклоочистители был зарегистрирован Слоаном и Ллойдом Барнсом, патентными агентами из Ливерпуля, Англия, для Гладстоуна Адамса из Уитли-Бей .
Американской изобретательнице Мэри Андерсон приписывают изобретение первого рабочего стеклоочистителя в 1903 году. [3] [4] В патенте Андерсон она назвала свое изобретение «устройством для очистки окон» для электромобилей и других транспортных средств. Управляемые рычагом изнутри автомобиля, ее версия стеклоочистителей очень похожа на стеклоочистители, которые можно было найти на многих ранних моделях автомобилей. Андерсон заказала изготовление модели своей конструкции, затем подала заявку на патент (US 743,801) 18 июня 1903 года, который был выдан ей Патентным ведомством США 10 ноября 1903 года. [5] [6]
Ирландский изобретатель Джеймс Генри Апджон (1845–1914) запатентовал «Устройство для чистки окон экипажей, автомобилей и других автомобилей», которое, как было заявлено, использовало либо щетки, либо дворники и могло приводиться в действие как двигателем, так и рукой. Щетки или дворники были предназначены для чистки как вверх, так и вниз или только в одном направлении на вертикальном окне. Изобретение Апджона имело дату приоритета в Великобритании 9 октября 1903 года. [8]
Джон Р. Ойшеи (1886-1968) основал Tri-Continental Corporation в 1917 году. Эта компания представила первый стеклоочиститель, Rain Rubber, для щелевых двухсекционных ветровых стекол, которые можно было найти на многих автомобилях того времени. Сегодня Trico Products является одним из крупнейших в мире производителей стеклоочистителей. [ необходима цитата ] У Bosch есть крупнейший в мире завод по производству стеклоочистителей в Тиенене , Бельгия, который производит 350 000 щеток стеклоочистителей каждый день. [9] Первые автоматические электрические рычаги стеклоочистителя были запатентованы в 1917 году Шарлоттой Бриджвуд. [10]
Изобретатель Уильям М. Фолберт и его брат Фред подали заявку на патент на автоматический стеклоочиститель в 1919 году, который был выдан в 1921 году. [11] Это был первый автоматический механизм, разработанный американцем, но оригинальное изобретение приписывают гавайцу Орманду Уоллу. [11] Позже Трико урегулировал патентный спор с Фолбертом и купил компанию Фолберта в Кливленде, Folberth Auto Specialty Co. Новая вакуумная система быстро стала стандартным оборудованием на автомобилях, и принцип вакуума использовался примерно до 1960 года. В конце 1950-х годов впервые появилась функция, распространенная на современных транспортных средствах, автоматическое включение стеклоочистителей на два или три прохода при нажатии кнопки стеклоомывателя, что сделало ненужным ручное включение стеклоочистителей. Сегодня используется электронный таймер, но изначально небольшой вакуумный цилиндр, механически соединенный с переключателем, обеспечивал задержку, поскольку вакуум выходил.
Изобретателем прерывистых стеклоочистителей (прерывистых, теперь включающих стеклоочистители с переменной скоростью), возможно, был Рэймонд Андерсон, который в 1923 году предложил электромеханическую конструкцию. (Патент США 1,588,399). В 1958 году Ойшей и др. подали патентную заявку, описывающую не только электромеханические, но также тепловые и гидравлические конструкции. (Патент США 2,987,747). Затем, в 1961 году, Джон Амос, инженер британской автомобильной инжиниринговой компании Lucas Industries , подал первую в Великобритании патентную заявку на твердотельную электронную конструкцию. (Патент США 3,262,042).
В 1963 году Роберт Кернс , профессор инженерии в Университете Уэйна в Детройте , штат Мичиган, изобрел еще одну форму прерывистого стеклоочистителя . [3] (Патент США 3,351,836 – дата подачи заявки 1964). Конструкция Кернса была призвана имитировать функцию человеческого глаза , который моргает только один раз в несколько секунд. В 1963 году Кернс построил свою первую систему прерывистого стеклоочистителя, используя готовые электронные компоненты. Интервал между срабатываниями определялся скоростью тока в конденсаторе ; когда заряд в конденсаторе достигал определенного напряжения , конденсатор разряжался, активируя один цикл двигателя стеклоочистителя, а затем повторяя процесс. Кернс показал свою конструкцию стеклоочистителя компании Ford Motor Company и предложил им изготовить конструкцию. В то время руководители Ford отклонили предложение Кернса, но позже предложили аналогичный дизайн в качестве опции для линейки Mercury компании , начиная с моделей 1969 года. [3] Кернс подал в суд на Ford в многолетнем патентном споре , который Кернс в конечном итоге выиграл в суде, [12] что вдохновило на создание в 2008 году художественного фильма «Вспышка гениальности» , основанного на статье в New Yorker 1993 года , освещавшей судебную тяжбу.
В марте 1970 года французский автопроизводитель Citroën представил более совершенные чувствительные к дождю прерывистые стеклоочистители ветрового стекла на своей модели SM . При выборе прерывистой функции стеклоочиститель делал один взмах. Если ветровое стекло было относительно сухим, двигатель стеклоочистителя потреблял большой ток , что устанавливало таймер цепи управления на длительную задержку для следующего взмаха. Если двигатель потреблял мало тока, это указывало на то, что стекло все еще мокрое, и устанавливало таймер на минимизацию задержки.
Стеклоочистители могут приводиться в действие различными способами, хотя большинство из используемых сегодня моделей приводятся в действие электродвигателем через ряд механических компонентов, как правило, двумя 4-звенными рычагами, соединенными последовательно или параллельно .
Автомобили с пневматическими тормозами иногда используют пневматические дворники, которые работают от подачи небольшого количества сжатого воздуха из тормозной системы в небольшой пневматический двигатель, установленный на лобовом стекле или чуть выше него. Эти дворники активируются путем открытия клапана, который позволяет сжатому воздуху поступать в двигатель.
Ранние дворники часто приводились в действие вакуумным двигателем, работающим от вакуума коллектора . Это имело тот недостаток, что вакуум коллектора менялся в зависимости от положения дроссельной заслонки и практически отсутствовал при полностью открытой дроссельной заслонке, когда дворники замедлялись или даже останавливались. Эта проблема была в некоторой степени преодолена с помощью комбинированного топливного/вакуумного усилительного насоса.
Некоторые автомобили, в основном 1960-х и 1970-х годов, имели стеклоочистители с регулируемой скоростью и гидравлическим приводом, в частности, Lincoln Continental '61–'69 , [13] Lincoln Continental Mark III '69–'71 (но не все модели '70), [14] и Ford Thunderbird '63–'71 . [15] Они работали от того же гидравлического насоса, что и для механизма гидроусилителя руля.
На более раннем Citroën 2CV стеклоочистители приводились в действие чисто механической системой, кабелем, подключенным к трансмиссии; для снижения стоимости этот кабель также приводил в действие спидометр. Таким образом, скорость работы стеклоочистителей менялась в зависимости от скорости автомобиля. Когда автомобиль стоял, стеклоочистители не приводились в действие, но ручка под спидометром позволяла водителю вручную управлять ими. [ необходима цитата ]
В большинстве ранних дворников использовалась резиновая щетка, прикрепленная к плоскому металлическому основанию. Но поскольку аэродинамические и стилистические соображения привели к появлению изогнутых ветровых стекол, их оказалось недостаточно. В 1945 году Джон В. Андерсон, основатель конкурента Trico Anco, подал патент на дворник с разветвленными рычагами, чтобы равномерно прижимать щетку как к изогнутому, так и к плоскому стеклу, [16] адаптируемый практически к любой кривизне ветрового стекла. [17] Поскольку изогнутые ветровые стекла стали более популярными и распространенными после дебюта Studebaker Starlight Coupe 1947 года, [18] они вскоре стали стандартным оборудованием. Хотя их вытеснили дворники «балочного типа» с корпусами из гибкого материала, этот тип по-прежнему остается самым популярным.
Щетки стеклоочистителя изготавливаются из натурального каучука , EPDM-каучука (или этиленпропиленового каучука ) [19] или их комбинации, так как натуральный каучук лучше работает в холодную погоду, но EPDM-каучук не «застывает» и лучше противостоит термическому старению, ультрафиолетовому излучению , озону и разрывам. [20] Некоторые производители покрывают их графитом . [20]
.jpg/1280px-Scheibenwischer_eines_IFA,_Bj._1954_(2008-07-12).jpg)
Большинство дворников относятся к шарнирному (или радиальному) типу: они прикреплены к одному рычагу, который в свою очередь прикреплен к двигателю. Они обычно встречаются на многих автомобилях, грузовиках, поездах, лодках, самолетах и т. д.
Современные стеклоочистители обычно движутся параллельно (рис. 1, ниже). Однако различные модели Mercedes-Benz и другие автомобили, такие как Volkswagen Sharan, используют стеклоочистители, настроенные на движение в противоположных направлениях (рис. 2), что механически сложнее, но позволяет избежать оставления большого неочищенного угла ветрового стекла перед пассажиром на переднем сиденье. Экономическая выгода для автопроизводителя возникает, когда стеклоочистители, настроенные на движение в противоположных направлениях, не нужно переставлять для автомобилей, экспортируемых в страны с правосторонним движением , такие как Великобритания и Япония.
Другая конструкция стеклоочистителя (рис. 6) основана на пантографе и используется во многих коммерческих транспортных средствах, особенно в автобусах с большими ветровыми стеклами. Пантографные стеклоочистители имеют два рычага для каждой щетки, при этом сам узел щетки поддерживается горизонтальной планкой, соединяющей два рычага. Один из рычагов прикреплен к двигателю, а другой — на холостом шарнире. [ требуется ссылка ] Механизм пантографа, хотя и более сложный, позволяет щетке покрывать большую часть ветрового стекла при каждом протирании. Однако он также обычно требует, чтобы стеклоочиститель был «припаркован» посередине ветрового стекла, где он может частично загораживать обзор водителю, когда не используется. В некоторых моделях автомобилей иногда используется рычаг пантографа со стороны водителя и обычный рычаг со стороны пассажира. Triumph Stag, Lexus и несколько марок в США используют этот метод для покрытия большей площади стекла, где ветровое стекло довольно широкое, но также очень мелкое. Уменьшенная высота ветрового стекла потребует использования коротких рычагов стеклоочистителя, которые не будут дотягиваться до края ветрового стекла.
Простая однолезвийная установка с центральным шарниром (рис. 4) обычно используется на задних ветровых стеклах, а также на передних стеклах некоторых автомобилей. Mercedes-Benz стал пионером системы (рис. 5), называемой «Monoblade», основанной на консолях , в которой один рычаг выдвигается наружу, чтобы достичь верхних углов ветрового стекла, и втягивается в концы и середину хода, выметая несколько М-образный путь. Таким образом, один лезвие может покрыть большую часть ветрового стекла, сметая любые остаточные полосы от центра ветрового стекла.
Некоторые более крупные автомобили конца 70-х и начала 80-х годов, особенно американские автомобили с левым водителем [ требуется ссылка ] , имели пантографный стеклоочиститель со стороны водителя и обычный шарнир со стороны пассажира. Асимметричные расположения стеклоочистителей обычно настраиваются так, чтобы очищать большую площадь ветрового стекла со стороны водителя, и поэтому в основном зеркально отражаются для автомобилей с левым и правым рулем (например, рис. 1 против рис. 10). Одно исключение можно найти во втором поколении Renault Clio , Twingo и Scénic, а также в BMW E60 5 серии и E63 6 серии , Peugeot 206 и Nissan Almera Tino , где стеклоочистители всегда движутся влево. На моделях с правым рулем тяга позволяет правому стеклоочистителю двигаться наружу к углу ветрового стекла и очищать большую площадь.
![Рис. 2: Широко используемая альтернативная конфигурация, подходящая как для леворульных, так и для праворульных автомобилей[a]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Scheibenwischer2.svg/1280px-Scheibenwischer2.svg.png)
Некоторые автомобили оснащены дворниками (с омывателями или без них) на заднем стекле. Дворники заднего стекла обычно встречаются на хэтчбеках , универсалах /универсалах, внедорожниках , минивэнах и других транспортных средствах с более вертикально ориентированными задними окнами, которые имеют тенденцию накапливать пыль. Впервые предложенные в 1940-х годах, они добились широкой популярности в 1970-х годах после их появления на Porsche 911 в 1966 году и Volvo 145 в 1969 году. [21]
В 1960-х годах, по мере роста интереса к безопасности автомобилей, инженеры начали исследовать различные системы очистки фар. В конце 1968 года Chevrolet представила омыватели фар с высоким давлением жидкости на ряде своих моделей 1969 года. В 1970 году Saab Automobile представила стеклоочистители фар во всем своем ассортименте продукции. Они работали на горизонтальном возвратно-поступательном механизме с одним двигателем. Позднее их заменил радиальный механизм стеклоочистителя со шпиндельным действием с отдельными двигателями на каждой фаре. В 1972 году системы очистки фар стали обязательными в Швеции.
Стеклоочистители фар сегодня практически исчезли, и большинство современных конструкций полагаются исключительно на распыление жидкости под давлением для очистки фар. Это снижает стоимость производства, минимизирует аэродинамическое сопротивление и соответствует нормам ЕС, ограничивающим использование стеклоочистителей фар только стеклянными линзами (большинство линз сегодня сделаны из пластика).
Большинство стеклоочистителей работают вместе с омывателем ветрового стекла; насос , который подает смесь воды, спирта и моющего средства (смесь, называемую жидкостью для омывателя ветрового стекла ) из бака на ветровое стекло. Жидкость распределяется через небольшие форсунки, установленные на капоте . Обычно используются обычные форсунки, но некоторые конструкции используют жидкостный осциллятор для более эффективного рассеивания жидкости.
В более теплом климате вода также может работать, но она может замерзнуть в более холодном климате, повреждая насос. Хотя автомобильный антифриз химически похож на жидкость стеклоочистителя, его не следует использовать, так как он может повредить краску. Самая ранняя задокументированная идея о том, чтобы стеклоочиститель был подключен к бачку стеклоомывателя, была в 1931 году, Richland Auto Parts Co, Мэнсфилд, Огайо. [22] [23] Уругвайский гонщик и механик Гектор Суппичи Седес разработал стеклоомыватель в конце 1930-х годов. [24]
С 2012 года на некоторых автомобилях (Tesla, Volvo XC60 2018-2021, Citroen C4 Cactus) форсунки заменяются системой AquaBlade, разработанной компанией Valeo. Эта система подает омывающую жидкость непосредственно из спойлерного элемента щетки стеклоочистителя. Эта система подавляет визуальные помехи во время вождения и, таким образом, сокращает время реакции водителя в случае инцидента. [25]
Некоторые более крупные автомобили оснащены скрытыми дворниками (или дворниками с подавленной парковкой ). Когда дворники выключены в стандартных нескрытых конструкциях, «парковочный» механизм или схема перемещает дворники в нижнюю часть очищаемой области около нижней части ветрового стекла, но все еще на виду. Для конструкций, которые скрывают дворники, ветровое стекло выступает ниже заднего края капота. Дворники паркуются ниже зоны очистки в нижней части ветрового стекла, но вне поля зрения. Автомобили последних моделей, которые скрывают щетки стеклоочистителей под ветровым стеклом, необходимо перевести в сервисное положение, чтобы поднять щетку стеклоочистителя с ветрового стекла, используя сервисное положение стеклоочистителя.
Некоторые автомобили теперь доступны с автоматическими или программируемыми водителем стеклоочистителями, которые определяют наличие и количество дождя с помощью датчика дождя . Датчик автоматически регулирует скорость и частоту лезвий в зависимости от количества обнаруженного дождя. Эти элементы управления обычно имеют ручное управление.
Стеклоочистители с датчиками дождя появились на разных моделях в конце 20-го века, одним из первых был Citroën SM . С начала 2006 года [обновлять]стеклоочистители с датчиками дождя стали опциональными или стандартными на всех Cadillac и большинстве Volkswagen , а также доступны на многих других основных производителях.
Система датчиков дождя, используемая в настоящее время большинством автопроизводителей, была первоначально изобретена и запатентована в 1978 году австралийцем Рэймондом Дж. Ноаком, см. патенты США 4 355 271 и 5 796 106. Первоначальная система автоматически управляла дворниками, фарами и стеклоомывателями.
Распространенная альтернативная конструкция, используемая на судах, называемая экраном прозрачного вида , позволяет избежать использования резиновых щеток стеклоочистителя. Круглая часть ветрового стекла имеет два слоя, внешний из которых вращается на высокой скорости, чтобы сбрасывать воду.
Высокоскоростные самолеты могут использовать отбираемый воздух , который использует сжатый воздух из турбинного двигателя для удаления воды, а не механические стеклоочистители, чтобы уменьшить вес и сопротивление. [ необходима цитата ] Эффективность этого метода также зависит от водоотталкивающей обработки стекла, аналогичной Rain-X .
Во многих юрисдикциях существуют юридические требования, согласно которым транспортные средства должны быть оснащены стеклоочистителями. Стеклоочистители могут быть обязательным элементом безопасности при проверке безопасности автомобиля . В некоторых штатах США для автомобилей действует правило «дворники включены, фары включены». [26] [27]
В телевизионной рекламе 1999 года Synchronicity для автомобиля Volkswagen Jetta [28] стеклоочистители были синхронизированы с событиями, наблюдаемыми через окна автомобиля, и с песней «Jung at Heart», которая была заказана рекламным агентством Arnold Worldwide и написана Питером дю Шармом [29] под названием «Master Cylinder». [30]
