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私たちが当たり前のように使っている現代のワイパー技術は、ある男の天才的なひらめきによって生まれたことを、皆様はご存知でしょうか？

効率的なワイパー技術を発明したロバート・カーンズ氏は、人間の目からヒントを得ました。それ以前のワイパー技術は、かなり質が低く、ドライバーの視界を妨げていたのです。

カーンズ氏のワイパー技術は、フォード社が盗もうとしたほど、独創的で素晴らしいものでした。

今回の動画では、彼の天才的な発明の詳細を見ていきましょう。

まず、カーンズ氏以前の技術者が、ワイパー技術の開発で犯した失敗を理解する必要があります。

ワイパーブレードは、4本で構成されたリンク機構によって揺動運動を実現していることが、ここから分かるでしょう。

DCモーターでウォームを駆動しています。こちらのウォームギアは、トルクの増加に使われるものです。

この機構により、ワイパーは連続的に動くようになるものの、連続的に動くワイパーは視界の妨げになることがあるのです。

ワイパーが動き続けることで、小雨の時でも視界に大きな影響を与える可能性があります。

そこで、間欠ワイパーを考案したのが、天才ロバート・カーンズ氏。

彼は「人間は瞬きをするものの、この瞬きによって視界が遮られることはない」ことに気づいたのです。

私たちがまばたきを無意識にしているのは、瞬きが間欠的だからです。

私たちのまぶたは、瞬きをするたびに長い休息をとっています。この両端の長い休息が、まばたきが視界を妨げない理由なのです。

運転で言えば、ワイパーを1回拭くごとに一定時間ワイパーブレードを止めれば、ドライバーの視界への干渉を減らすことができるという仕組みです。

この「あっ」という間が、カーンズ教授の天才的なひらめきでした。

間欠ワイパーの設計は、この図のようなカム配置で実現することができます。

モーターの出力をカムに接続すれば、ワイパーを短時間だけ動かし、フロントガラスの下部で一定の滞留時間だけ停止させることが可能なのです。

ほら、これで間欠ワイピングが実現したかと思いきや…そうでもありません。

皆さんは、この設計の問題点が分かりますか？

実は、ワイパー技術の滞留時間や休止時間は、降雨量に応じて変化させる必要があるのです。

雨量が少ない時は、長い滞留時間が必要です。一方、雨量が多い場合は、当然滞留時間を短くする必要があります。

純粋に機械的に滞留時間を変化させることは、現実的ではありません。

実際、カーンズ氏は非常に聡明な方だったので、機械式間欠ワイパーの問題点に気づき、この設計を試そうともしなかったのです。

ワイパーの滞留時間を変化させる設計を実現するには、機械的な解決策だけでは不十分であり、エレクトロニクスも含めて考慮する必要があります。

これこそが、カーンズ氏による2度目の天才的なひらめきです。

そのために、彼はこれらの機能をすべて組み込んだ電子回路を開発しました。

この回路を理解するために、トランジスタの基本的な情報をおさらいしておきましょう。

トランジスタは、ベースが順バイアスの時にオン、逆バイアスの時にオフとなります。

順方向と逆方向のバイアス状態の切り替えを容易にするために、双投スイッチを導入してみましょう。

スイッチがこの状態の時、ベースは順方向バイアスで回路はオンです。

スイッチがBの状態の時、ベースは逆バイアス状態になり、回路に電流が流れなくなります。

それでは、このトランジスタ回路を使って、ワイパーモーターに電力を供給してみましょう。

ここでは、ワイパー機構をモーター出力に直結しています。これは明らかに連続的なワイピングです。

面白いことに、モーターに接続されたカムが簡単にスイッチを操作してしまい、回路がオフになってしまいます。