برف‌پاک‌کن اتومبیل

اختراع برف‌پاک‌کن اتومبیل

US743801
ماری اندرسن

امروزه صنعت خودروسازی، در برگیرنده مجموعه‌ای قدرتمند از بازیگران اصلی اکوسیستم نوآوری است. انتظارات مشتریان در رابطه با ایمنی، راحتی و کارایی خودروها، در نقطه اوج خود قرار گرفته و این بازار میلیارد دلاری، همه بازیگران کوچک و بزرگ را به تکاپو انداخته تا در طیف وسیعی از حوزه‌ها، از تحقیق و توسعه و اختراعات حاصل از آن بهره گیرند. با معرفی خودروهای خودران، عصر جدیدی برای خودروسازی رقم خورده و حتی پای حوزه‌های پیشرفته‌ای همچون هوش مصنوعی و «ICT» نیز به این صنعت باز شده است.

اما در تاریخ خودروسازی، بسیاری از فناوری‌ها و تجهیزاتی که امروزه جزء لاینفک و استاندارد حداقلی برای اتومبیل‌ها محسوب می‌شوند، مسیر پرفرازونشیبی را طی نموده تا توسط این صنعت به کار گرفته شوند. اگرچه در ابتدا بسیاری از این تجهیزات بیهوده و غیرکارا شمرده می‌شدند، اما سال‌ها بعد همین تجهیزات غیرکارا، به عنوان یک آپشن انتخابی و یا لوکس برای مشتریان ویژه در نظر گرفته می‌شد. برای نمونه، کمربند ایمنی تا دهه‌ها بعد از اختراع، در خودروها مورد استفاده قرار نگرفت و بعدها در پمپ‌بنزین‌ها به عنوان تجهیز الحاقی و شاید تزیینی به فروش می‌رسید. کیسه هوا و یا ترمزهای ضد قفل، هم‌اکنون نیز توسط برخی خودروسازان به عنوان تجهیز انتخابی و لوکس محسوب می‌شوند! برف‌پاک‌کن شیشه اتومبیل نیز، چنین داستانی دارد. این وسیله، اختراع کوچک ولی بسیار مهمی است که کیفیت و ایمنی رانندگی را به طور قابل‌توجهی بهبود داد. جالب است بدانید که از سال ۱۸۸۵ که «کارل بنز» اولین اتومبیل را ساخت، تا سال ۱۹۰۳ میلادی، راهکاری برای پاک کردن شیشه اتومبیل و افزایش دید راننده در شرایط بارندگی وجود نداشت. با این وجود، حتی بعد از اختراع برف‌پاک‌کن نیز، تولیدکنندگان خودرو آن را وسیله‌ای ناکارآمد می‌دانستند که باعث حواس‌پرتی راننده نیز می‌گردد و به همین دلیل، حاضر به استفاده از آن در محصولات خود نشدند.

چالش رانندگی در شرایط بارانی و یا برفی، مسئله مهمی است که بسیاری از ما تجربه آن را داشته‌ایم. در زمان بارندگی، شیشه خودرو با قطرات باران و یا دانه‌های برف پوشیده می‌شود. در این هنگام، دید راننده و سرنشین کناری از جاده، رفته‌رفته کاهش می‌یابد. همه رانندگان در این موقعیت واکنش یکسانی دارند و اهرم کوچک برف‌پاک‌کن که معمولاً در کنار فرمان خودرو قرار دارند را پایین می‌آورند. به کمک جابجایی مختصر در یک اهرم، برف‌پاک‌کن شروع به کار نموده و برای راننده و سرنشین، حرکت آن همانند پلک زدن و یا ضربان قلب، امری عادی خواهد بود، مسئله‌ای که پس از اختراع این وسیله ارزشمند، با مخالفت‌ها و مقاومت‌های زیادی همراه گردید.

ایده اختراع برف‌پاک‌کن، در یک روز برفی، در ذهن ماری اندرسن «Mary Anderson» که مزرعه‌داری اهل آلابامای آمریکا بود و خودش هم رانندگی بلد نبود، شکل گرفت. اندرسن در سفر خود به نیویورک، در یک روز برفی برای گشت‌وگذار و بازدید از این شهر، سوار تراموا شده بود؛ در این حین، مشاهده نمود که رانندگان خودروی خود را در کنار خیابان نگه داشته و از آن خارج می‌شوند تا برف روی شیشه را پاک کنند و مجدد به سفر خود ادامه دهند. عده دیگری از رانندگان نیز، سر خود را از پنجره بیرون آورده، تا جلو را ببینند. همچنین راننده تراموایی که وی سوار بر آن بود، هر چند دقیقه، شیشه وسیله نقلیه را پایین می‌داد و با دست شیشه جلویی را پاک می‌کرد. به‌عنوان سرنشین، نبود دید و وزش باد به واسطه پایین دادن شیشه، او را آزرده می‌کرد. مشکلات مذکور، او را به فکر واداشت تا راه‌حلی بیندیشد. در این لحظه، اندرسون طرحی از یک برف‌پاک‌کن را در ذهن خود مجسم نمود که راننده از داخل خودرو بتواند عملکرد آن را کنترل نموده و در نتیجه، بهبود دید در حین بارندگی را به ارمغان آورد. بعد از آزمون و خطای بسیار و تلاش‌های چندماهه برای ساخت نمونه اولیه این وسیله، بالاخره تلاش‌های وی نتیجه‌بخش شد و در سال ۱۹۰۳، اولین برف‌پاک‌کن تاریخ صنعت خودروسازی ساخته شد.

 برف‌پاک‌کن اولیه، از یک مکانیزم بسیار ساده مکانیکی برخوردار بود. این اختراع مهم و در عین حال ساده، شامل اهرمی بود که از داخل خودرو، توسط راننده یا سرنشین حرکت داده می‌شد و به واسطه آن، تیغه‌های پلاستیکی که دارای قاب چوبی بودند، برف‌ها و قطرات باران را از روی شیشه پاک می‌کردند. این تیغه‌ها علاوه بر پاک کردن برف و آب باران، قابلیت پاک کردن گل و یخ روی شیشه‌ها را نیز داشتند. اندرسن در ژوئن سال ۱۹۰۳ میلادی، برای وسیله ابداعی خود، درخواست پتنتی به دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا ارائه داد و در دهم نوامبر همان سال، گواهی ثبت اختراعی به شماره «US743801»، به آن اختصاص یافت.

 

 

از ویژگی‌های جالب اشاره‌شده درخواست ثبت اختراع اندرسن، قابلیت باز شدن آسان تیغه‌های برف‌پاک‌کن بود، تا در شرایط مساعد جوی و زمانی که بدان نیاز نیست، مانعی برای دید راننده فراهم نیاورد! با وجود اینکه امروزه ارزش و اهمیت برف‌پاک‌کن بر کسی پوشیده نیست، اما اندرسن نتوانست خودروسازان را متقاعد به استفاده از این وسیله نماید. خودروسازان در آن زمان عقیده داشتند که این وسیله، به دلیل این‌که یک دست راننده را درگیر می‌کند، کاهش کنترل وسیله و همچنین حواس‌پرتی وی را به همراه خواهد داشت. عده‌ای نیز به تمسخر می‌گفتند که استفاده از آن، موجب هیپنوتیزم شدن رانندگان خواهد شد. با توجه به دید بسیار منفی موجود نسبت به این اختراع، اندرسون موفق به واگذاری هیچ مجوز بهره‌برداری برای اختراع خود نشد. علاوه بر این، وی برای تولید و همچنین ارتقای فنی برف‌پاک‌کن نیز، موفق به جذ سرمایه نشد و به همین دلیل، پتنت وی تا زمان انقضا بدون استفاده ماند. البته ده سال بعد، هزاران خودرو با برف‌پاک‌کن مکانیکی در آمریکا تولید شد، ولی اندرسن موارد نقض پتنت خود را پیگیری نکرد و حتی دیگر به دنبال دریافت پاداش و حق اختراع آن نیز نبود.

اگرچه هم‌زمان با اندرسن، چندین مخترع دیگر نیز ساخت وسیله‌ای برای پاک کردن شیشه را مد نظر قرار دادند، اما توسعه‌های بعدی، مبتنی بر مکانیزم طراحی شده توسط اندرسون صورت گرفت. از جمله طرح‌های درخور توجه برای برف‌پاک‌کن، متعلق به مخترعی انگلیسی، به نام به جیمز هنری آپجون «James Henry Apjohn» است که در آن برای پاک کردن قطرات آب و برف بر روی شیشه خودرو، کالسکه یا قطار، از دو برس با حرکت افقی یا عمودی استفاده می‌شد. آپجون که در اکتبر سال ۱۹۰۳ میلادی و تنها چندماه پس از اندرسون نسبت به ثبت اختراع خود اقدام نموده بود، در آگوست ۱۹۰۴ نیز، موفق به اخذ گواهی ثبت اختراعی به شماره «GB190321790»، از سازمان ثبت اختراع بریتانیا گردید. اگرچه وسیله ابداعی وی، هیچ شباهتی با برف‌پاک‌کن‌های کنونی نداشت، اما چیزی که در درخواست اختراعش قابل‌تأمل بوده و از منظر تاریخی پتنت وی را ویژه می‌کند، اشاره به قابلیت تأمین نیروی مکانیکی لازم، برای حرکت دادن برس‌ها است. وی به این منظور، از یک مکانیزم چرخ و زنجیر متصل به شفت خودرو استفاده نمود.

اگرچه طرح اندرسن فاصله زیادی با برف‌پاک‌کن‌های اتوماتیک و با قابلیت تنظیم سرعت و مجهز به سنسور و حتی گرمکن امروزی داشت، اما وی گام مهمی برای دستیابی به ایده‌ای جدید برای حذف یکی از ایرادات بزرگ موجود در خودروهای آن زمان بر داشت. در این بین، افراد زیادی در بهبود سیستم مذکور ایفای نقش نموده و البته تعداد زیادی طرح و اختراع عجیب و ناموفق نیز معرفی گردید.  از نقاط عطف در توسعه برف‌پاک‌کن، می‌توان به ساخت اولین نمونه اتوماتیک آن در سال ۱۹۱۶، توسط یک دندان‌پزشک اهل هاوایی به نام اورمند وال «Ormond E Wall» اشاره نمود. وی با استفاده از یک موتور الکتریکی متصل به مکانیزمی مشابه با طرح‌های پیشین، توانست به این مهم دست یابد. اورمند در سال ۱۹۱۷ میلادی، برای طراحی ابداعی خود، گواهی ثبت اختراعی به شماره «US1227100» دریافت نمود.

یک سال بعد، کمدین و بازیگر آمریکایی، شارلوت بریجوود «Charlotte A Bridgwood» نیز، پتنتی برای برف‌پاک‌کن برقی با شماره «US1274983» به ثبت رسانید. اگرچه طرح وی از نظر تجاری موفق نشد، اما به واسطه این اختراع، در برخی از منابع نام وی به عنوان اولین مخترع برف‌پاک‌کن برقی یا اتوماتیک ارائه شده است! وی در این وسیله، به‌جای تیغه از غلتک برای پاک کردن شیشه استفاده نمود. بعد از ساخت استارت برقی در سال ۱۹۱۲، برف‌پاک‌کن را باید جزء اولین تجهیزات برقی دانست که برای خودروها ساخته شد.

یکی دیگر از طرح‌های عجیب و ناموفق برای برف‌پاک‌کن اتوماتیک، توسط برادران فولبرث «Folberth» ارائه گردید. آن‌ها از گاز خروجی از منیفولد موتور، برای به کار انداختن مکانیزم حرکت تیغه‌های برف‌پاک‌کن استفاده نمودند. علی‌رغم این‌که این ایده بسیار جالب و نوآورانه به نظر می‌رسد، ولی یک اشکال اساسی داشت که باعث کنار گذاشته شدن آن شد. استفاده از گاز خروجی موتور برای به حرکت درآوردن برف‌پاک‌کن‌ها، باعث می‌شد تا هنگام کاهش یا افزایش سرعت خودرو (افزایش و کاهش فشار بر روی پدال گاز)، سرعت حرکت تیغه‌ها نیز به‌تناسب کم ‌و زیاد شود! گفتنی است که در ژوئن ۱۹۲۲ میلادی، دفتر ثبت اختراعات و علائم تجاری آمریکا در خصوص فناوری مذکور، گواهی ثبت اختراعی به شماره «US1420538» را، به ویلیام و فرد فولبرث اعطا نمود.

یکی دیگر از فناوری‌های درخور توجه در رابطه با برف‌پاک‌کن، سیستم برف‌پاک‌کن متناوب یا زمان‌دار است که توسط روبرت کیرنس «Robert Kearns» توسعه داده شد. این سیستم، به راننده این امکان را می‌دهد تا متناسب با میزان بارش، سرعت حرکت تیغه‌ها را تنظیم نماید. اتفاقی در روز عروسی او، قسمت عمده‌ای از بینایی یک چشمش را گرفت. همین موضوع، باعث شد تا وی به ساختمان چشم و سازوکار پلک زدن، توجه بیش‌تری داشته باشد. وی تلاش داشت تا برای برف‌پاک‌کن سیستمی طراحی نماید که در هنگام رانندگی در شرایط بارانی، دید بهتری برای وی که اکنون یک چشمش را از دست داده بود، به وجود آورد. وی به دنبال برف‌پاک‌کن خاصی بود که در زمان بارش شدید، سریع‌تر از قبل و در هنگام بارندگی ملایم، با وقفه کار کند. رابرت در سال ۱۹۶۳، موفق شد این برف‌پاک‌کن را روی ماشین فورد گلکسی خود نصب کند. وی برای اختراع خود، موفق به اخذ چندین پتنت شدکه مهم‌ترین آن‌ها پتنتی به شماره «US3351836» است. رابرت برای اولین بار، سیستم مذکور را به کمپانی فورد نشان داد و به مدت شش سال، به‌عنوان مشاور در آنجا مشغول به کار شد. وی تلاش بسیاری کرد تا خودروسازان بزرگی چون فورد، کرایسلر و جنرال موتورز را متقاعد به خرید لیسانس و استفاده از این سیستم در محصولاتشان نماید، ولی موفق به این کار نشد. فورد از سال ۱۹۶۹ و در حالی که رابرت همکاری خود را با این شرکت خاتمه داده بود، از برف‌پاک‌کن‌های دارای ویژگی حرکت تناوب‌دار در خودروهای تولیدی خود استفاده نمود؛ ولی این موضوع تا سال ۱۹۷۶ بر رابرت پنهان بود. وی شکایتی را علیه این کمپانی و چندین خودروساز دیگر تنظیم نمود؛ دعوی حقوقی مذکور، ۱۲ سال به طول انجامید. ادامه چنین جنگ حقوقی با شرکت‌های بزرگ، نیازمند انرژی و هزینه بسیاری بود. درگیری شدید وی در این دعوی، لطمات زیادی به حال جسمانی و زندگی وی وارد کرد و حتی باعث جدایی همسرش از وی شد. در نهایت، شرکت‌های فورد و کرایسلر، جهت مصالحه به ترتیب مبالغ ۱۰.۲ میلیون دلار و ۱۸.۷ میلیون دلار، پرداخت نمودند. اما شکایت وی علیه جنرال موتورز رد شد. رابرت بیان می‌داشت که این دعوی را نه برای پول، بلکه برای حمایت از سایر مخترعین و به امید ایجاد تغییراتی در قوانین ثبت اختراع دنبال می‌کند.

امروز علاوه بر رانندگان و سرنشینان خودروها، خلبانان و سرنشینان فضاپیماها، دید واضح خود از بیرون وسیله را، مدیون اختراع کوچک، ولی بسیار تأثیرگذار خانم اندرسن و دیگر مخترعینی هستند که آن را بهبود دادند. اگرچه خودروسازان فناوری‌هایی را جهت جایگزینی برف‌پاک‌کن معرفی کرده‌اند که از آن جمله، می‌توان به ایجاد لرزش در سطح شیشه با استفاده از امواج فراصوت برای دفع قطرات باران و برف اشاره نمود، ولی فعلاً هیچ‌کدام نتوانسته‌اند جایگزین برف‌پاک‌کن شوند.