ماسحة الزجاج الأمامي

يُعدّ براءة اختراع جورج ج. كيبويل من هارتفورد، كونيتيكت، من أوائل براءات الاختراع المسجلة لمساحات الزجاج الأمامي ، وقد سُجّلت في 6 أغسطس 1896. ^{[ 1 ]} كان اختراعه مُخصّصًا لنوافذ المركبات البطيئة الحركة، ولكنه مُصمّم خصيصًا لنوافذ المركبات السريعة، مثل القاطرات والسيارات عالية السرعة، حيث من الضروري أن يتمتع السائق أو الراكب برؤية واضحة للطريق. وكما هو الحال في تصميمات مساحات السيارات الحالية، يتضمن اختراعه عادةً ممسحتين، يُمكن تثبيتهما على الإطار أسفل اللوحة الأمامية للمركبة أو خلف الغطاء المحيط بالنافذة في موضع غير مرئي، وبطريقة تُزيل إحداهما الجزء الأكبر من الأوساخ المتراكمة على الزجاج. يُظهر رسم براءة اختراعه نافذة دائرية، مع أن براءة الاختراع تُشير إلى أنه "ليس من الضروري أن يكون الزجاج دائري الشكل".

تُنسب تصاميم أخرى مبكرة لمساحات الزجاج الأمامي إلى عازف البيانو البولندي جوزيف هوفمان ، ^{[ 2 ]} وإلى شركة ميلز ميونيشنز في برمنغهام ، التي ادّعت أيضًا أنها أول من حصل على براءة اختراع لمساحات الزجاج الأمامي في إنجلترا. في عام 1903 تقريبًا، حصل ثلاثة مخترعين على الأقل على براءات اختراع لأجهزة تنظيف الزجاج الأمامي؛ وهم: ماري أندرسون ، وروبرت دوغلاس، وجون أبجون. وفي أبريل 1911، سجّلت شركة سلون ولويد بارنز، وكلاء براءات الاختراع في ليفربول بإنجلترا، براءة اختراع لمساحات الزجاج الأمامي لصالح غلادستون آدامز من ويتلي باي .

يُنسب الفضل إلى المخترعة الأمريكية ماري أندرسون في ابتكار أول ماسحة زجاج أمامية عملية عام 1903. ^{[ 3 ] [ 4 ]} في براءة اختراعها، أطلقت أندرسون على اختراعها اسم "جهاز تنظيف الزجاج" للسيارات الكهربائية وغيرها من المركبات. كانت ماسحة الزجاج الأمامي التي ابتكرتها، والتي تعمل بواسطة ذراع من داخل السيارة، تشبه إلى حد كبير ماسحة الزجاج الأمامي الموجودة في العديد من طرازات السيارات القديمة. قامت أندرسون بتصنيع نموذج أولي لتصميمها، ثم قدمت طلب براءة اختراع (US 743,801) في 18 يونيو 1903، وحصلت عليها من مكتب براءات الاختراع الأمريكي في 10 نوفمبر 1903. ^{[ 5 ] [ 6 ]}

حصل المخترع الأيرلندي جيمس هنري أبجون (1845-1914) على براءة اختراع لجهاز "تنظيف نوافذ العربات والسيارات وغيرها"، والذي كان يستخدم إما فرشًا أو ماسحات، ويمكن تشغيله إما بمحرك أو يدويًا. وكان الهدف من الفرش أو الماسحات هو التنظيف لأعلى ولأسفل أو في اتجاه واحد فقط على النوافذ العمودية. وقد مُنح اختراع أبجون براءة اختراع في المملكة المتحدة بتاريخ 9 أكتوبر 1903. ^{[ 8 ]}

أسس جون ر. أوشي (1886-1968) شركة تراي كونتيننتال عام 1917. وقدّمت هذه الشركة أول ماسحة زجاج أمامية، وهي "رين رابر"، للزجاج الأمامي ذي القطعتين والمُشَقَّط، والذي كان شائعًا في العديد من سيارات ذلك الوقت. تُعدّ شركة تريكو برودكتس اليوم واحدة من أكبر الشركات المصنّعة لمساحات الزجاج الأمامي في العالم. تمتلك شركة بوش أكبر مصنع لمساحات الزجاج الأمامي في العالم في تينين ، بلجيكا، والذي يُنتج 350,000 شفرة ماسحة يوميًا. ^{[ 9 ]} حصلت شارلوت بريدجوود على براءة اختراع أول ذراع ماسحة كهربائية أوتوماتيكية عام 1917. ^{[ 10 ]}

تقدم المخترع ويليام إم. فولبيرث وشقيقه فريد بطلب للحصول على براءة اختراع لجهاز مسح زجاج أمامي أوتوماتيكي عام 1919، وحصلا عليها عام 1921. ^{[ 11 ]} كان هذا أول نظام أوتوماتيكي يُطوّره أمريكي، لكن يُنسب الاختراع الأصلي إلى أورماند وول، وهو من سكان هاواي. ^{[ 11 ]} لاحقًا، سوّت شركة تريكو نزاعًا حول براءة الاختراع مع فولبيرث واشترت شركته في كليفلاند، شركة فولبيرث للسيارات المتخصصة. سرعان ما أصبح النظام الجديد الذي يعمل بالشفط من المعدات القياسية في السيارات، وظل مبدأ الشفط مستخدمًا حتى عام 1960 تقريبًا. في أواخر الخمسينيات، ظهرت ميزة شائعة في السيارات الحديثة، وهي تشغيل المساحات تلقائيًا لمرتين أو ثلاث مرات عند الضغط على زر غسيل الزجاج الأمامي، مما أغنى عن تشغيلها يدويًا. اليوم، يُستخدم مؤقت إلكتروني، ولكن في الأصل، كانت أسطوانة شفط صغيرة موصولة ميكانيكيًا بمفتاح توفر التأخير اللازم مع تسرب الشفط.

ربما كان ريموند أندرسون مخترع ماسحات الزجاج الأمامي المتقطعة (غير المستمرة، والتي تشمل الآن الماسحات متغيرة السرعة)، حيث اقترح في عام 1923 تصميمًا كهروميكانيكيًا (براءة اختراع أمريكية رقم 1,588,399). وفي عام 1958، قدم أويشي وآخرون طلب براءة اختراع يصف ليس فقط التصاميم الكهروميكانيكية، بل أيضًا التصاميم الحرارية والهيدروليكية (براءة اختراع أمريكية رقم 2,987,747). ثم في عام 1961، قدم جون آموس، وهو مهندس في شركة لوكاس للصناعات الهندسية للسيارات في المملكة المتحدة ، أول طلب براءة اختراع في المملكة المتحدة لتصميم إلكتروني ذي حالة صلبة (براءة اختراع أمريكية رقم 3,262,042).

في عام 1963، اخترع روبرت كيرنز ، أستاذ الهندسة في جامعة واين ستيت في ديترويت ، ميشيغان، نوعًا آخر من ماسحات الزجاج الأمامي المتقطعة. ^{[ 3 ]} (براءة اختراع أمريكية رقم 3,351,836 - تاريخ تقديم الطلب 1964). كان تصميم كيرنز يهدف إلى محاكاة وظيفة العين البشرية، التي ترمش مرة واحدة كل بضع ثوانٍ. في عام 1963، بنى كيرنز أول نظام ماسحات زجاج أمامي متقطعة باستخدام مكونات إلكترونية جاهزة. كانت الفترة الفاصلة بين المسحات تُحدد بمعدل تدفق التيار في مكثف ؛ فعندما تصل شحنة المكثف إلى جهد معين ، يُفرغ المكثف، مما يُفعّل دورة واحدة لمحرك الماسحة، ثم تُكرر العملية. عرض كيرنز تصميمه على شركة فورد موتور واقترح عليها تصنيعه. رفض مسؤولو شركة فورد اقتراح كيرنز في ذلك الوقت، لكنهم قدموا لاحقًا تصميمًا مشابهًا كخيار إضافي في سيارات ميركوري التابعة للشركة ، بدءًا من طرازات عام 1969. ^{[ 3 ]} رفع كيرنز دعوى قضائية ضد فورد في نزاع براءات اختراع استمر لسنوات عديدة، وفاز به كيرنز في نهاية المطاف في المحكمة، ^{[ 12 ]} مما ألهم الفيلم الروائي " وميض العبقرية" الذي صدر عام 2008 والمستوحى من مقال نُشر عام 1993 في مجلة نيويوركر والذي غطى المعركة القانونية.

في مارس 1970، قدمت شركة سيتروين الفرنسية لصناعة السيارات ماسحات زجاج أمامية متقطعة أكثر تطوراً حساسة للمطر في طراز SM . عند اختيار وظيفة المسح المتقطع، تقوم الماسحة بمسحة واحدة. إذا كان الزجاج الأمامي جافاً نسبياً، يسحب محرك الماسحة تياراً عالياً، مما يؤدي إلى ضبط مؤقت دائرة التحكم على تأخير طويل للمسحة التالية. أما إذا كان المحرك يسحب تياراً منخفضاً، فهذا يشير إلى أن الزجاج لا يزال رطباً، فيقوم المؤقت بضبطه على أقل تأخير ممكن.

• تعمل هذه المساحات بشكل مشابه للشكل 8، ولكن ليس على الزجاج الأمامي المنقسم، وتكون في وضع الراحة أسفل الزجاج الأمامي متجهة للخارج. تعمل المساحات بفارق زمني طفيف، حيث تسبق إحداها الأخرى قليلاً عند تشغيلها.
  • ألبين A310 ورينو ألبين GTA
  • بانهارد دينا Z ، بانهارد PL 17 و بانهارد 24
• يعمل بشكل مشابه للشكل 2 ولكن أحد الماسحات يكون في وضع الراحة لأعلى والآخر لأسفل.
  • سيمكا أروند
• تعمل هذه الآلية بشكل مشابه للشكل 2، ولكن يتم مزامنة حركة ماسحات الزجاج الأمامي بحيث تتحرك واحدة تلو الأخرى بدلاً من أن تتحرك في نفس الوقت. عندما تكون إحدى الماسحات في أعلى نقطة، تكون الأخرى في أسفل نقطة. أما وضع الراحة فهو مماثل للشكل 2.
  • دودج فايبر (SR I)
  • دودج فايبر (SR II)
• يعمل بشكل مشابه للشكل 9، ولكنه يستخدم ماسحة واحدة.
  • راوت ماستر من شركة AEC
• يعمل بشكل مشابه للشكل 6، ولكنه يستخدم ماسحة واحدة فقط.
  • V2A/V2B/V3A/V3B

• يعمل كما هو موضح في الشكل 1، ولكنه يستخدم ماسحة بانتوغراف كبيرة وواحدة.
  • أودي A2
  • طائر النورس من بي واي دي
  • هوندا اليوم
  • رينو توينجو 1
  • رينو كويد / سيتي K-ZE
  • ربيع داسيا
  • سيتروين سي 1
  • بيجو 107
  • بيجو 108
  • تويوتا ايجو
  • لامبورغيني مورسيلاغو
  • لكزس LFA
  • ماكلارين MP4-12C
  • ميتسوبيشي آي
  • داتسون جو
  • تويوتا اتيوس / ياريس/فيتز (XP130)
• يعمل كما هو موضح في الشكل 6، ولكن تم ترتيب المساحات رأسًا على عقب.
  • رينو PR100 ونسختها المفصلية رينو PR180
  • قطارات السكك الحديدية البريطانية من الفئة 92
• يعمل كما هو الحال في الشكل 1 أو الشكل 10، ولكن يتم ترتيب الماسحات رأسًا على عقب.
  • بوريسماستر
  • ألكسندر دينيس إنفيرو 400 ، ألكسندر دينيس إنفيرو 500

ماسحة زجاج خلفية واحدة في سيارة ميتسوبيشي أوتلاندر

ماسحات زجاج خلفية مزدوجة في سيارة تويوتا كامري (XV10) ستيشن واجن

تُجهز بعض المركبات بمساحات (مع أو بدون رشاشات) على الزجاج الخلفي أيضًا. وتوجد مساحات الزجاج الخلفي عادةً في سيارات الهاتشباك ، وسيارات الستيشن واجن، وسيارات الدفع الرباعي ، والشاحنات الصغيرة ، وغيرها من المركبات ذات النوافذ الخلفية العمودية التي تميل إلى تراكم الغبار. وقد ظهرت هذه المساحات لأول مرة في أربعينيات القرن العشرين، وحققت شعبية واسعة في سبعينيات القرن العشرين بعد طرحها في سيارة بورش 911 عام 1966 وسيارة فولفو 145 عام 1969. ^{[ 21 ]}

في ستينيات القرن العشرين، ومع تزايد الاهتمام بسلامة السيارات، بدأ المهندسون البحث في أنظمة تنظيف المصابيح الأمامية المختلفة. وفي أواخر عام ١٩٦٨، قدمت شيفروليه غسالات المصابيح الأمامية التي تعمل بسائل عالي الضغط في العديد من طرازاتها لعام ١٩٦٩. وفي عام ١٩٧٠، قدمت ساب للسيارات ماسحات المصابيح الأمامية في جميع منتجاتها. وكانت هذه الماسحات تعمل بآلية ترددية أفقية، بمحرك واحد. وقد استُبدلت لاحقًا بآلية ماسحات تعمل بمحور دوران شعاعي، بمحركات فردية لكل مصباح أمامي. وفي عام ١٩٧٢، أصبحت أنظمة تنظيف المصابيح الأمامية إلزامية في السويد.

اختفت مساحات المصابيح الأمامية تقريبًا اليوم، حيث تعتمد معظم التصاميم الحديثة كليًا على رش سائل مضغوط لتنظيف المصابيح. هذا يقلل من تكلفة التصنيع، ويخفض مقاومة الهواء، ويتوافق مع لوائح الاتحاد الأوروبي التي تقصر استخدام مساحات المصابيح الأمامية على الوحدات ذات العدسات الزجاجية فقط (معظم العدسات اليوم مصنوعة من البلاستيك).

تعمل معظم مساحات الزجاج الأمامي بالتزامن مع نظام غسيل الزجاج الأمامي؛ وهو عبارة عن مضخة تُزوّد ​​الزجاج الأمامي بمزيج من الماء والكحول والمنظف ( يُسمى سائل غسيل الزجاج الأمامي ) من خزان إلى الزجاج الأمامي. يُوزّع السائل عبر فوهات صغيرة مُثبّتة على غطاء المحرك . تُستخدم عادةً الفوهات التقليدية، ولكن بعض التصاميم تستخدم مُذبذبًا سائلًا لتوزيع السائل بشكل أكثر فعالية.

في المناخات الدافئة، قد يكون الماء فعالاً، لكنه قد يتجمد في المناخات الباردة، مما يُلحق الضرر بالمضخة. ورغم أن مانع تجمد السيارات يُشبه سائل مساحات الزجاج الأمامي كيميائياً، إلا أنه لا يُنصح باستخدامه لأنه قد يُتلف الطلاء. أول فكرة موثقة لربط وحدة مساحات الزجاج الأمامي بخزان سائل غسيل الزجاج الأمامي تعود إلى عام ١٩٣١، في شركة ريتشلاند لقطع غيار السيارات، مانسفيلد، أوهايو. ^{[ ٢٢ ] [ ٢٣ ]} وقد طوّر سائق سيارات السباق والميكانيكي الأوروغواياني هيكتور سوبيسي سيديس جهاز غسيل الزجاج الأمامي في أواخر ثلاثينيات القرن العشرين. ^{[ ٢٤ ]}

منذ عام 2012، استُبدلت فوهات مساحات الزجاج الأمامي في بعض السيارات (مثل تسلا، وفولفو XC60 موديلات 2018-2021، وسيتروين C4 كاكتوس) بنظام AquaBlade، الذي طورته شركة Valeo. يزود هذا النظام سائل التنظيف مباشرةً من جناح شفرة المساحات. ويُسهم هذا النظام في الحد من التشويش البصري أثناء القيادة، وبالتالي تقليل زمن استجابة السائق في حال وقوع حادث. ^{[ 25 ]}

تُجهّز بعض السيارات الكبيرة بمساحات زجاج أمامية مخفية (أو مساحات تعمل بنظام التوقف المنخفض ). عند إيقاف تشغيل المساحات في التصاميم القياسية غير المخفية، تقوم آلية أو دائرة "التوقف" بتحريك المساحات إلى أقصى نقطة في منطقة المسح بالقرب من أسفل الزجاج الأمامي، ولكنها تبقى مرئية. أما في التصاميم التي تُخفي المساحات، فيمتد الزجاج الأمامي أسفل الحافة الخلفية لغطاء المحرك. تتوقف المساحات تلقائيًا أسفل نطاق المسح في أسفل الزجاج الأمامي، ولكنها تبقى بعيدة عن الأنظار. تتطلب السيارات الحديثة التي تُخفي شفرات المساحات أسفل الزجاج الأمامي وضعها في وضع الصيانة لرفع شفرة المساحة من الزجاج الأمامي باستخدام وضع صيانة المساحات.

كان أحد أوائل أنظمة استشعار المطر المتوفرة تجارياً مُقدماً مع سيارة سيتروين SM ، وهو نظام يراقب استهلاك الطاقة الكهربائية لمحرك مساحات الزجاج الأمامي. يشير ارتفاع استهلاك الطاقة إلى جفاف الزجاج الأمامي، أي أن شفرات المساحات تحتك بالزجاج، وفي هذه الحالة، يقوم النظام بإيقاف المساحات مؤقتاً للسماح بتراكم كمية كافية من المطر لضمان عملها بسلاسة. ^{[ 26 ]}

في عام 1983، طرحت نيسان نظامًا مزودًا بمستشعر كهرضغطية لرصد الاهتزازات الناتجة عن المطر المتساقط على هيكل السيارة، ^{[ 26 ]} وكان هذا النظام مرتبطًا بمساحات الزجاج الأمامي. وفي عام 1996، قدمت جنرال موتورز ما أصبح النظام الأكثر شيوعًا، والذي يعتمد تقنيًا على الانعكاس الداخلي الكلي، وسُوِّق تحت اسم Rainsense . يستخدم هذا النظام مصابيح LED تُسلط على الزجاج الأمامي، ويقارن التغيرات في الضوء المنعكس إلى مستشعر لتقييم كمية الماء المتراكمة على الزجاج، ومن ثم ضبط سرعة المساحات وفقًا لذلك. ^{[ 26 ]}

اعتبارًا من أوائل عام 2026تعتبر ماسحات الزجاج الأمامي التي تستشعر المطر شائعة نسبياً، سواء كانت من التجهيزات القياسية أو الاختيارية في العديد من المركبات.

تم اختراع نظام مساحات الزجاج الأمامي الحساسة للمطر المستخدم حاليًا من قبل معظم مصنعي السيارات اليوم وحصل على براءة اختراع في عام 1978 من قبل الأسترالي ريموند جيه نواك، انظر براءات الاختراع الأمريكية 4,355,271 و 5,796,106. كان النظام الأصلي يقوم بتشغيل المساحات والأضواء وغسالات الزجاج الأمامي تلقائيًا.