Стеклоочиститель ( англ. Commonwealth English ) или стеклоочиститель ( американский английский ) — это устройство , используемое для удаления дождя, снега, льда, омывающей жидкости, воды или мусора с переднего стекла транспортного средства . Почти все автомобили , включая легковые автомобили , грузовики , автобусы , локомотивы поездов и водные суда с кабиной , а также некоторые самолеты , оснащены одним или несколькими такими дворниками, что обычно является требованием законодательства.
Стеклоочиститель обычно состоит из металлического рычага; один конец поворачивается , а к другому концу прикреплено длинное резиновое лезвие. Рука приводится в движение двигателем , часто электродвигателем , хотя в некоторых транспортных средствах также используется пневматический привод . Лезвие раскачивается взад и вперед по стеклу, сталкивая с его поверхности воду, другие осадки или любые другие препятствия для видимости. Скорость обычно регулируется на автомобилях, выпущенных после 1969 года, с несколькими постоянными скоростями и часто с одной или несколькими прерывистыми настройками. В большинстве личных автомобилей используются два синхронизированных рычага радиального типа, тогда как во многих коммерческих автомобилях используется один или несколько пантографных рычагов.
На некоторых автомобилях система омывателя ветрового стекла также используется для улучшения и расширения функции стеклоочистителей в сухих или обледенелых условиях. Эта система распыляет воду или незамерзающую жидкость для мытья окон на ветровое стекло с помощью нескольких удачно расположенных форсунок . Эта система помогает удалять грязь и пыль с ветрового стекла при совместном использовании со щетками стеклоочистителей. Использование незамерзающей омывающей жидкости помогает дворникам удалять снег или лед. Для таких зимних условий некоторые автомобили 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 лобовом стекле. Реже на фары устанавливают миниатюрные дворники , чтобы обеспечить их оптимальную работу.
Один из самых ранних зарегистрированных патентов на стеклоочиститель принадлежит Джорджу Дж. Кейпвеллу из Хартфорда, Коннектикут, он был подан 6 августа 1896 года. [1] Его изобретение предназначалось для «окна тихоходных судов; но оно более конкретно адаптировано». и предназначены для окон быстро движущихся транспортных средств, например скоростных локомотивов и автомобилей, при которых необходимо, чтобы наблюдатель или машинист имел четкий обзор пути или пути». Подобно современным конструкциям автомобильных дворников, его изобретение «обычно состоит из двух таких дворников, и их можно прикрепить к раме под передней панелью автомобиля или за корпусом, окружающим окно, так, чтобы они были вне поля зрения, и таким образом что соскребут самую тяжелую часть вещества, скопившегося на стекле». На его патентной иллюстрации показано круглое окно, хотя в патенте отмечается, что «не обязательно, чтобы стекло было круглой формы».
Другие ранние разработки дворников принадлежат польскому концертирующему пианисту Юзефу Хофману [2] и компании Mills Munitions, Бирмингем , которая также утверждала, что была первой, кто запатентовал дворники 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 дворники был зарегистрирован компанией Sloan & Lloyd Barnes, патентными поверенными Ливерпуля, Англия, на имя Гладстона Адамса из Уитли Бэй .
Американской изобретательнице Мэри Андерсон широко приписывают разработку первого работающего стеклоочистителя в 1903 году. [3] [4] В патенте Андерсон она назвала свое изобретение «устройством для мытья окон» для электромобилей и других транспортных средств. Ее версия дворников, управляемая рычагом изнутри автомобиля, очень напоминает дворники, которые использовались на многих ранних моделях автомобилей. Андерсон изготовила модель своей конструкции, а затем 18 июня 1903 года подала патент (US 743 801), который был выдан ей Патентным ведомством США 10 ноября 1903 года .
Изобретатель ирландского происхождения Джеймс Генри Апджон (1845–1914) запатентовал «Аппарат для чистки карет, автомобилей и других окон», в котором, как утверждалось, использовались либо щетки, либо дворники, и которое могло иметь как моторный, так и ручной привод. Щетки или дворники предназначались для очистки вертикального окна либо вверх, либо вниз, либо только в одном направлении. Изобретение Апджона имело дату приоритета в Великобритании 9 октября 1903 года. [8]
Джон Р. Ойшей (1886-1968) основал Tri-Continental Corporation в 1917 году. Эта компания представила первый стеклоочиститель Rain Rubber для ветровых стекол с прорезями, состоящих из двух частей, которые были на многих автомобилях того времени. Сегодня Trico Products является одним из крупнейших в мире производителей стеклоочистителей. [ нужна цитация ] Bosch имеет крупнейший в мире завод по производству стеклоочистителей в Тьенене , Бельгия, который производит 350 000 щеток стеклоочистителей каждый день. [9] Первые автоматические электрические рычаги стеклоочистителей были запатентованы в 1917 году Шарлоттой Бриджвуд. [10]
Изобретатель Уильям М. Фолберт и его брат Фред подали заявку на патент на устройство автоматического стеклоочистителя в 1919 году, который был выдан в 1921 году. [11] Это был первый автоматический механизм, разработанный американцем, но оригинальное изобретение. другие приписывают гавайцу Орманду Уоллу. [11] Позже Trico урегулировала патентный спор с Фолбертом и приобрела компанию Фолберта в Кливленде, Folberth Auto Specialty Co. Новая вакуумная система быстро стала стандартным оборудованием на автомобилях, и вакуумный принцип использовался примерно до 1960 года. В 1950-х годах впервые появилась функция, распространенная на современных автомобилях: дворники автоматически включаются на два или три прохода при нажатии кнопки омывателя ветрового стекла, что делает ненужным включение дворников вручную. Сегодня используется электронный таймер, но первоначально небольшой вакуумный цилиндр, механически связанный с переключателем, обеспечивал задержку при утечке вакуума.
Изобретателем дворников прерывистого действия (прерывистого, теперь включая дворники с регулируемой скоростью), возможно, был Раймонд Андерсон, который в 1923 году предложил электромеханическую конструкцию . (Патент США 1588399). В 1958 году Ойшей и др. подал заявку на патент , описывающую не только электромеханические, но также тепловые и гидравлические конструкции. (Патент США 2987747). Затем, в 1961 году, Джон Амос, инженер британской автомобильной инженерной компании Lucas Industries , подал первую в Великобритании патентную заявку на конструкцию полупроводниковой электроники . (патент США 3262042).
В 1963 году Роберт Кирнс , профессор инженерных наук в Государственном университете Уэйна в Детройте , штат Мичиган , изобрел другую форму стеклоочистителя прерывистого действия . [3] (Патент США № 3351836 – дата подачи 1964 г.). Дизайн Кернса был призван имитировать функцию человеческого глаза , который моргает только один раз в несколько секунд. В 1963 году Кернс построил свою первую систему стеклоочистителей периодического действия, используя готовые электронные компоненты. Интервал между протираниями определялся скоростью протекания тока в конденсатор ; когда заряд конденсатора достигал определенного напряжения , конденсатор разряжался, активируя один цикл двигателя стеклоочистителя, а затем процесс повторялся. Кернс показал свою конструкцию дворников компании Ford Motor Company и предложил им изготовить эту конструкцию. Руководители Ford в то время отклонили предложение Кернса, но позже предложили аналогичную конструкцию в качестве опции для линейки Mercury компании , начиная с моделей 1969 года. [3] Кернс подал в суд на Форда в многолетнем патентном споре , который Кернс в конечном итоге выиграл в суде, [12] вдохновив на создание художественного фильма 2008 года «Вспышка гения» , основанного на статье журнала New Yorker 1993 года , в которой освещалась судебная тяжба.
В марте 1970 года французский производитель автомобилей Citroën представил на своей модели SM более совершенные чувствительные к дождю дворники прерывистого действия . При выборе прерывистой функции стеклоочиститель будет совершать один проход. Если ветровое стекло было относительно сухим, двигатель стеклоочистителя потреблял большой ток , что приводило к установке таймера цепи управления на длительную задержку для следующего стеклоочистителя. Если двигатель потреблял небольшой ток, это указывало на то, что стекло все еще влажное, и устанавливало таймер, чтобы минимизировать задержку.
Стеклоочистители могут приводиться в действие различными способами, хотя большинство из них, используемых сегодня, приводятся в действие электродвигателем через ряд механических компонентов, обычно двух 4-рычажных рычагов, соединенных последовательно или параллельно .
В транспортных средствах с пневматическими тормозами иногда используются пневматические дворники, привод которых осуществляется за счет 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 воздуху под давлением поступать в двигатель.
Ранние дворники часто приводились в движение вакуумным двигателем , питаемым от вакуума в коллекторе . Это имело тот недостаток, что вакуум в коллекторе меняется в зависимости от положения дроссельной заслонки и практически отсутствует при полностью открытой дроссельной заслонке, когда дворники замедляются или даже останавливаются. Эту проблему удалось частично решить за счет использования комбинированного топливно-вакуумного подкачивающего насоса.
Некоторые автомобили, в основном 1960-х и 1970-х годов, имели дворники с регулируемой скоростью и гидравлическим приводом, в первую очередь Lincoln Continental 61–69 годов , [13] Lincoln Continental Mark III 69–71 годов (но не все модели 70-х годов). ), [14] и Ford Thunderbird 63–71 годов выпуска . [15] Они приводились в действие тем же гидравлическим насосом, который также используется в механизме гидроусилителя рулевого управления.
На более раннем Citroën 2CV дворники приводились в действие чисто механической системой — кабелем, соединенным с коробкой передач; для снижения стоимости этот кабель также питал спидометр. Таким образом, скорость дворников менялась в зависимости от скорости автомобиля. Когда машина стояла, дворники не работали, но ручка под спидометром позволяла водителю управлять ими вручную. [ нужна цитата ]
В большинстве ранних дворников использовалось резиновое лезвие, прикрепленное к плоскому металлическому основанию. Но поскольку аэродинамические и стилистические соображения ввели изогнутые лобовые стекла, этого оказалось недостаточно. В 1945 году Джон В. Андерсон, основатель компании Anco, конкурента Trico, подал патент на стеклоочиститель с разветвленными рычагами, позволяющий равномерно прижимать лезвие как к изогнутому, так и к плоскому стеклу [16] , адаптируемому практически к любой кривизне ветрового стекла. [17] Поскольку изогнутые лобовые стекла стали более популярными и распространенными, после дебюта Studebaker Starlight Coupe 1947 года, [18] они вскоре стали стандартным оборудованием. Хотя на смену им пришли дворники «балочного типа» с корпусом из гибкого материала, этот тип по-прежнему остается самым популярным.
Щетки стеклоочистителей изготовлены из натурального каучука , каучука EPDM (или этилен-пропиленового каучука ) [19] или их комбинации, поскольку натуральный каучук лучше работает в холодную погоду, но каучук EPDM не «схватывается» и лучше противостоит тепловому старению, УФ-излучению. , озон и слезотечение. [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 электродвигателю. Они обычно встречаются на многих автомобилях, грузовиках, поездах, лодках, самолетах и т. д.
Современные дворники обычно движутся параллельно (рис. 1 внизу). Однако в различных моделях Mercedes-Benz и других автомобилях, таких как Volkswagen Sharan, используются дворники, настроенные на движение в противоположных направлениях (рис. 2), что механически более сложно, но позволяет не оставлять большой непротираемый угол ветрового стекла перед передним. -сиденье пассажирское. Экономическая выгода для автопроизводителя возникает тогда, когда дворники, настроенные на движение в противоположных направлениях, не нужно переставлять для автомобилей, экспортируемых в страны с правосторонним управлением , такие как Великобритания и Япония.
Другая конструкция дворников (рис. 6) — пантографная, применяется на многих коммерческих автомобилях, особенно на автобусах с большими ветровыми стеклами. Стеклоочистители-пантографы имеют по два рычага для каждого лезвия, при этом сам узел лезвия поддерживается на горизонтальной перекладине, соединяющей два рычага. Один из рычагов прикреплен к двигателю, а другой находится на холостом шарнире. [ нужна цитата ] Механизм пантографа, хотя и более сложен, позволяет лезвию покрывать большую часть ветрового стекла при каждом протирании. Однако обычно также требуется, чтобы дворник был «припаркован» посередине ветрового стекла, где он может частично закрывать обзор водителю, когда он не используется. В некоторых моделях автомобилей иногда используется пантограф со стороны водителя и обычный рычаг со стороны пассажира. Triumph Stag, Lexus и некоторые американские производители используют этот метод, чтобы покрыть большую площадь стекла там, где лобовое стекло довольно широкое, но в то же время очень мелкое. Уменьшенная высота ветрового стекла потребует использования коротких рычагов стеклоочистителей, не доходящих до края ветрового стекла.
Простая однолопастная установка с центральным шарниром (рис. 4) обычно используется на задних ветровых стеклах, а также на передней части некоторых автомобилей. Компания Mercedes-Benz впервые разработала систему (рис. 5), названную «Моноблэйд», основанную на кантилеверах , в которой один рычаг выдвигается наружу, достигая верхних углов ветрового стекла, и втягивается на концах и в середине хода, подметая вышел по М-образной траектории. Таким образом, одно лезвие может покрыть большую часть ветрового стекла, смещая 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 , имели дворник-пантограф со стороны водителя и обычный шарнир со стороны пассажира. Асимметричные конструкции стеклоочистителей обычно предназначены для очистки большей площади ветрового стекла со стороны водителя, поэтому в большинстве случаев они зеркальные для автомобилей с левосторонним и правосторонним управлением (например, рис. 1 по сравнению с рис. 10). Единственное исключение можно найти во втором поколении Renault Clio , Twingo и Scénic , а также в BMW E60 5-й серии и E63 6-й серии , Peugeot 206 и Nissan Almera Tino , где дворники всегда смещаются влево. На моделях с правосторонним управлением рычажный механизм позволяет правому дворнику перемещаться наружу к углу ветрового стекла и очищать большую площадь.
![Рис. 2: Широко используемая альтернативная конфигурация, подходящая для работы как с левым, так и с правым рулем[a]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c3/Scheibenwischer2.svg/1280px-Scheibenwischer2.svg.png)
Некоторые автомобили также 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 стеклами, которые склонны накапливать пыль. Впервые предложенные в 1940-х годах, они приобрели широкую популярность в 1970-х годах после их внедрения на Porsche 911 в 1966 году и Volvo 145 в 1969 году .
В 1960-х годах, когда интерес к автомобильной безопасности возрос, инженеры начали исследовать различные системы очистки фар. В конце 1968 года компания Chevrolet представила жидкостные омыватели фар высокого давления на различных моделях 1969 года. В 1970 году Saab Automobile представила дворники для фар во всем своем ассортименте. Они работали на горизонтальном возвратно-поступательном механизме с одним двигателем. Позже на смену им пришел механизм стеклоочистителей с радиальным шпинделем и отдельными электродвигателями 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 производственные затраты, сводит к минимуму аэродинамическое сопротивление и соответствует нормам ЕС, ограничивающим использование стеклоочистителей только стеклянными линзами (большинство линз сегодня сделаны из пластика).
Большинство дворников работают вместе с омывателем ветрового стекла; насос , который подает смесь воды, спирта и моющего средства (смесь, называемая жидкостью для омывателя ветрового стекла ) из бачка на ветровое стекло. Жидкость подается через небольшие форсунки , установленные на капоте . Обычно используются обычные форсунки, но в некоторых конструкциях используется жидкостный осциллятор для более эффективного рассеивания жидкости.
В более теплом климате вода также может работать, но в более холодном климате она может замерзнуть, повредив насос. Хотя автомобильный антифриз по химическому составу аналогичен жидкости для стеклоочистителей, его не следует использовать, поскольку он может повредить краску. Самая ранняя задокументированная идея подключения блока стеклоочистителей к бачку с жидкостью для омывателя ветрового стекла была реализована в 1931 году компанией Richland Auto Parts Co, Мэнсфилд, Огайо. [22] [23] Уругвайский автогонщик и механик Эктор Суппичи Седес разработал омыватель ветрового стекла 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 тем самым сокращает время реакции водителя в случае происшествия. [25]
Некоторые более крупные автомобили оснащены скрытыми дворниками (или дворниками с прижатой парковкой ). При выключении дворников в стандартных нескрытых конструкциях «парковочный» механизм или схема перемещает дворники в нижний край очищаемой области возле нижней части ветрового стекла, но все еще на виду. В моделях, в которых дворники скрыты, ветровое стекло выступает за задний край капота. Дворники располагаются ниже зоны очистки в нижней части ветрового стекла, но вне поля зрения. Автомобили последних моделей, в которых щетки стеклоочистителей спрятаны под ветровым стеклом, необходимо перевести в сервисное положение, чтобы можно было поднять щетки стеклоочистителя с ветрового стекла, используя сервисное положение стеклоочистителей.
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 вращения лопастей в зависимости от количества обнаруженного дождя. Эти элементы управления обычно имеют ручное управление.
Стеклоочистители с датчиками дождя появились на различных моделях в конце 20 века, одной из первых был Citroën SM . По состоянию на начало 2006 года [update]дворники с датчиками дождя являются дополнительными или стандартными для всех Cadillac и большинства Volkswagen , а также доступны для многих других основных производителей.
Система дворников с датчиком дождя, используемая в настоящее время большинством производителей автомобилей, была первоначально изобретена и запатентована в 1978 году австралийцем Раймондом Дж. Ноаком, см. патенты США № 4 355 271 и 5 796 106. Оригинальная система автоматически управляла дворниками, фарами и омывателями ветрового стекла.
Распространенная альтернативная конструкция, используемая на судах, называемая прозрачным обзорным экраном , позволяет избежать использования резиновых щеток стеклоочистителей. Круглая часть ветрового стекла состоит из двух слоев, внешний из которых вращается на высокой скорости для удаления воды.
Высокоскоростные самолеты могут использовать отбираемый воздух , в котором для удаления воды используется сжатый воздух из газотурбинного двигателя, а не механические дворники, чтобы снизить вес и сопротивление. [ нужна цитация ] Эффективность этого метода также зависит от водоотталкивающей обработки стекла, аналогичной Rain-X .
Во многих юрисдикциях действуют юридические требования об оборудовании транспортных средств дворниками. Стеклоочистители могут быть обязательным элементом безопасности при проверках безопасности автомобилей . В некоторых штатах США действует правило для автомобилей «дворники включены, фары включены». [26] [27]
В телевизионной рекламе Synchronicity 1999 года для автомобиля Volkswagen Jetta [28] дворники были синхронизированы с событиями, видимыми через окна автомобиля, а также с песней «Jung at Heart», которая была заказана рекламному агентству Arnold Worldwide и написана Питером. du Charme [29] под названием «Главный цилиндр». [30]
