Čelní sklo , nebo také Windshield - průhledný štít instalovaný před kabinou vozidla k ochraně řidiče ( pilota ) a cestujících před prouděním vzduchu, hmyzem a podobně.
Čelní sklo je navíc prvkem, který významně přispívá k utváření aerodynamického proudění kolem automobilu, letadla (AC) a podobně a konstrukce jeho otvoru má významný vliv na tuhost karoserie automobilu. , letadlo jako celek. Vývoj čelního skla u automobilu a konkrétně u automobilů pro všeobecné použití je popsán níže. Je třeba si uvědomit, že na kamionech to bylo pomalejší .
První vozy měly otevřenou karoserii a stejně jako otevřené koňské povozy nepotřebovaly zasklení. Nárůst rychlostí však rychle donutil konstruktéry myslet na ochranu řidiče a cestujících před nastupujícím proudem vzduchu. Navíc se začaly objevovat uzavřené karoserie kočárového typu, u kterých bylo nezbytnou součástí čelní sklo.
Úplně první verzí čelního skla byl kulatý průhledný štít, upevněný proti řidiči na sloupku řízení . Ochrana, kterou poskytoval, byla téměř symbolická, nicméně její přítomnost již umožnila učinit jízdu pohodlnější a bezpečnější.
Na samém počátku 20. století mělo mnoho modelů čelní sklo (a verze s uzavřenou karoserií také zadní a boční) vyrobené ze stejného materiálu jako běžné okenní sklo, ale takové sklo bylo křehké a úlomky takového skla byly velké, ostré a nebezpečné. a v důsledku toho okamžitě začali vyrábět tvrzené sklo , které výrazně zvýšilo pevnost a bezpečnost . Tvrzené sklo se však roztříští na úlomky i při nepříliš silném nárazu , takže tato technologie byla pro čelní sklo vhodná jen s výhradami.
U otevřených karoserií se čelní sklo vyrábělo sklopné úplně nebo na dvě poloviny a u uzavřených karoserií bylo obvykle zavěšeno na horních pantech a dalo se vyklopit směrem ven pro zlepšení ventilace interiéru (proto byly osy stěračů umístěny na horní straně skla) . To bylo až do poloviny 30. let čelní sklo, změny se dotkly pouze tvaru skla; navíc ho začali dělat jen jednodílný, bez rozdělení na dvě poloviny a průduchy . Ve dvacátých letech se objevily stěrače s elektrickým, mechanickým (manuálním nebo z hřídele motoru) nebo pneumatickým (z vakua v sacím potrubí motoru ) pohonem.
Některé modely otevřených vozů (běžně nazývané „faeton s dvojitou kapotou“, měly dvě oddělené přihrádky pro cestující) měly dvě čelní skla, oddělená pro přední a zadní přihrádky pro cestující. Pravděpodobně posledním vozem tohoto typu byl Chrysler Imperial Parade Phaeton vyrobený v USA v roce 1952 pro účast na různých oficiálních akcích.
Již na počátku 20. století vynalezl francouzský chemik Edouard Benedictus sklo typu „ triplex “ - ze dvou vrstev skla a vrstvy kolodiového filmu položeného mezi nimi. Takové sklo se při nárazu nerozbilo na kusy, jak je obvyklé, a nerozpadlo se na malé úlomky s tupými hranami, jako tvrzené sklo, ale prasklo a zůstalo na fólii, což dále zvýšilo pasivní bezpečnost (nehody v motorizované Americe v konec 1910 a začátek 1920 nebyly neobvyklé). Triplex jako čelní sklo se poprvé objevil na modelu Ford T z roku 1919 . Tato inovace se rozšířila po celé zemi, takže Spojené státy přešly na triplex dříve než kdokoli jiný. Film prvních třívrstvých skel rychle zežloutl.
Čelní sklo "štít" na Ford T z roku 1913.
Ford model 40 (1934) s pootevřeným předním sklem.
Hispano-Suiza z roku 1924 s karoserií Dual-Cowl Phæton - dvě čelní skla ve skládacích rámech.
1924 Studebaker Light Six s pootevřenými částmi čelního skla.
Již v polovině 30. let vyvolal vývoj automobilového designu důležitou změnu v konstrukci čelních skel. V důsledku popularizace prací řady badatelů, např. Němce Edmunda Rumpleraa Maďar Paul Jaray[1] , v oblasti proudění vzduchu kolem vozu se tvar karoserie více zaobluje, lépe vyhovuje požadavkům aerodynamiky. V takových podmínkách už designérům nevyhovovalo jednodílné ploché čelní sklo, namontované svisle nebo téměř svisle.
Technologie hromadné výroby ohýbaného skla však v těchto letech ještě neexistovala. Výstupem byla čelní skla ve tvaru V ze dvou plochých polovin, která dobře zapadala do zaoblených obrysů karoserií automobilů druhé poloviny 30. let. Rozdělení skla na dvě části spojené přepážkou s těsněním, umístěným pod určitým úhlem vůči sobě, si vynutilo instalaci dvou stěračů, protože nebylo možné vyčistit obě poloviny skla ve tvaru V (ačkoli stěrač na strana spolujezdce byla původně volitelná).
Jedním z prvních příkladů takového řešení byl model Chrysler Airflow , vytvořený jako výsledek pokračujícího výzkumu ve směru stanoveném dřívější prací Yarai [2] . Je zvláštní, že karoserie tohoto vozu je moderními výzkumníky klasifikována jako „falešně zjednodušená“, protože skutečný pokles odporu vzduchu nepřesáhl 25%. [2]
Sklo ve tvaru V se začalo umisťovat pod určitým úhlem k vertikále (zpočátku to bylo malé a činilo asi 20-35 °), což umožnilo nejen zlepšit vnější vnímání vozu, aby bylo vizuálně dynamičtější, ale i v praxi mírně zlepšit zefektivnění karoserií.
Z bezpečnostních důvodů se postupně upouští od skládacích a skládacích oken, která byla oblíbená v minulé éře – na úkor vnitřního větrání, které se nyní provádělo systémem otočných nebo posuvných „oken“ a/nebo elektricky ovládaných oken ( které se objevily v zasklení bočních dveří) (které se objevily již koncem 1920- x let). Čelní sklo na všech typech karoserií se začíná instalovat uvnitř výkonného otvoru pomocí pryžového těsnění. Při silném úderu hlavy řidiče nebo spolujezdce o takové sklo zcela vyletělo z otvoru a uhasilo energii nárazu. Vozy s pevným předním sklem v otvoru se často daly rozeznat podle spodní polohy os stěračů – dříve je bylo nutné umístit nahoře tak, aby se skloňovaly dozadu.
Tyto designové inovace se staly běžnými v průběhu druhé poloviny 30. a 40. let 20. století. Výjimkou byly jen některé otevřené vozy, například vojenský Willys MB (1941) měl výklopné čelní sklo v lehkém rámu.
V těchto letech došlo k prvním pokusům o zlepšení výhledu řidiče vytvořením panoramatického skla, zároveň s mírným vylepšením aerodynamického tvaru vozu a ve větší míře - dát mu elegantnější vzhled.
Protože technologie na výrobu zakřiveného skla této velikosti dosud chyběla, bylo čelní sklo sestaveno z několika plochých menších, oddělených sloupky [3] ( na obrázku vlevo ).
Po válce se tvar karoserií automobilů začal rychle měnit, skla však stále zůstávala ve tvaru V. Na přelomu 40. a 50. let byly revidovány proporce karoserií, zmenšila se výška boků karoserie a zvětšila se plocha prosklení, díky čemuž se zvětšila i plocha čelního skla [4] ( na vyobrazení na vpravo ).
Zvýšené požadavky na optickou kvalitu čelního skla dlouhou dobu neumožňovaly jeho ohýbání, ačkoliv zadní skla byla vyrobena zakřivená již dávno předtím; například na "vítězství", zvládnutém ve výrobě v roce 1946, bylo zakřivené zadní okno. V tomto případě se jeho použití ukázalo jako nepříliš úspěšné - sklo bylo malých rozměrů, navíc nebyly ojedinělé výrobní vady [5] , a díky nedokonalé technologii výroby nemělo sklo potřebné optické vlastnosti - rovné kolejnice skrz to vypadalo silně zakřivené [6] . Zadní sklo ZIM (1949) [7] bylo také ohnuto a do této doby bylo možné řešit technologické problémy a rozměr skla byl výrazně zvětšen oproti Pobedě. Čelní sklo na těchto vozech zůstalo ve tvaru V ze dvou plochých polovin [7] .
První zakřivené čelní sklo na sériovém voze se objevilo v roce 1934 na nejdražších variantách řady modelů Chrysler Airflow , ale nezískalo popularitu. Na masových modelech se zakřivená čelní skla začala objevovat až na počátku 50. let. Do hladkých zaoblených obrysů vozů těchto let samozřejmě zapadají ještě lépe než ty ve tvaru V. Přitom z praktického hlediska měly mnoho nevýhod – méně se čistily čističem skla, byly obtížnější a dražší na výrobu a na slunci se leskly. Technologie výroby zakřivených skel, jako je „triplex“ navíc nějakou dobu neexistovala a po svém vzhledu byla drahá, takže zpočátku bylo ohýbané sklo nuceno vyrábět jednoduše temperované, ačkoli technologie výroby plochého „triplexu“ byl dobře zvládnutý ještě před válkou. V USA se ohýbané „triplexy“ naučili vyrábět již v padesátých letech, ale v Evropě a SSSR se jejich široké použití začíná až na počátku 70. let (v SSSR se poprvé použilo triplexové sklo na GAZ -A , jelikož vůz byl licencovanou verzí amerického Fordu A ).
Zpočátku byla zakřivená čelní skla vyrobena ze dvou polovin, jako předchozí ve tvaru V. Tato čelní skla byla představena na vozech Cadillac již v modelovém roce 1948. O něco později se zakřivená čelní skla objevila na autech jiných amerických výrobců (na Buickech - v roce 1949, na Chevroletech - v roce 1950, na Dodges a Plymouthech - v roce 1951, Fordech - v roce 1952 a jednodílných atd.). Zadní sklo se také začíná ohýbat. Začínají se objevovat pračky s ručním, vakuovým nebo elektrickým pohonem, nejprve jako volitelná výbava.
Později jsou zakřivená čelní skla distribuována po celém světě. První ohýbané sklo v SSSR bylo instalováno na Moskvič-402 a Volha GAZ-21 (1956).
Plocha čelního skla, stejně jako zasklení obecně, se v průběhu příští dekády neustále zvětšovala, a to jak zvýšením jeho výšky a ohybu, tak díky většímu sklonu, který výrazně zlepšil viditelnost a tím i aktivní bezpečnost vozu. Zvětšená plocha prosklení vedla k tomu, že se interiér vozu stal viditelnějším pro vnějšího pozorovatele – to vedlo designéry k potřebě důkladnějšího prostudování jeho stylu a jeho sladění s karoserií. Zejména v 50. letech se staly populární salony, které ladily barvu finišu s tělem, nebo s ním naopak tvořily speciálně vybranou příjemnou kontrastní kombinaci. K tomu se přidal nejnovější vývoj v oblasti umělých materiálů - plasty, koženka, látky s lurexem a tak dále.
Vrcholem technologického rozvoje v 50. letech minulého století v oblasti výroby automobilových skel byla panoramatická čelní skla. Cadillac se zde opět stal průkopníkem - v roce 1953 se na modelu Eldorado objevilo panoramatické čelní sklo , jehož rohy byly ohnuty na bočnice karoserie, sloupky byly svislé. V těch letech se to zdálo velmi neobvyklé a technologie na výrobu takových brýlí byly právě vyvinuty. V roce 1954 však již takové čelní sklo měly všechny modely Cadillacu. A v roce 1955 se k nim přidala většina amerických výrobců. Zadní okna se také začínají dělat panoramatická, nejprve třídílná.
Vrcholem vývoje „panoramat“ byly modelové roky 1958 a 1959. V tomto období se objevila čelní skla s obráceně skloněnými sloupky „posetými“ zády, různě prohnutými sloupky atd. Mercury nabízel vozy s čelním sklem, které mělo v horní části zakřivení, jdoucí na střechu a údajně umožňovalo lépe vidět semafory v město. Ve stejných letech se ve Spojených státech rozšířila tónovaná skla, čelní skla se zatmavenou horní částí ; objevila se i tzv. atermální skla , to znamená, že nepropouštějí teplo do interiéru vozu a zabraňují jeho ohřívání slunečními paprsky (ačkoliv jejich prevalence v těchto letech nebyla vysoká).
Snad nejextrémnější verzí zasklení na sériovém voze v těch letech byly snad Cadillac a Buick z modelového roku 1959 v zadní části „čtyřdveřové pevné střechy“: měly nejen obrovské panoramatické čelní sklo se zpátečkou. sklon sloupků, ale také velmi široká panoramatická záď tzv. „Vista“ typu, navíc zcela plochý střešní panel podepřený velmi lehkými sloupky. Vzhled byl vynikající, nicméně tento design střechy se ukázal jako nebezpečný, když se vůz převrátil, a po roce byl ukončen.
Americké koncepční vozy těch let měly ještě větší panoramatická čelní skla, například na projektu jaderného vozu Ford Nucleon muselo jediné panoramatické sklo jít daleko k bočnici. Jiné koncepční vozy dokonce počítaly s výměnou proskleného kokpitu za plně prosklený překryt letounu , nebo dokonce dvě samostatná světla (pro pravou a levou polovinu kabiny), ale v praxi k tomu nedocházelo.
V Evropě se však s novinkou zacházelo více zdrženlivě - zejména proto, že technická úroveň Evropy zaostávala za tou severoamerickou a brýle ve tvaru V byly v těchto letech stále instalovány na mnoha autech (včetně domácího Pobeda GAZ-M- 20 a ZIMe ), nebo i pevné ploché („ Moskvič-400 “, staré modely Fiat a Renault, Lloyd 600 / Alexander a mnoho dalších se stále vyrábí ). Na modernější vozy - jako je Volha , BMW 501 nebo Mercedes-Benz Ponton - byla instalována již zahnutá čelní skla a zadní okna, ale většina výrobců dosud neuvažovala o zavedení "panoramat" podle amerického vzoru (v ČSSR v roce 1956 , v rámci vývoje nového modelu nahrazujícího přechodový typ Škoda 440 byl vyroben prototyp vozu Škoda 976 s předním náhonem s téměř svislým předním sloupkem, který se do série nedostal z důvodu nemožnosti provedení. vlastní výroba CV kloubů bez zakoupení licence). Evropské firmy úzce spojené s americkým automobilovým průmyslem – Facel-Vega , Opel a Vauxhall Motors – se koncem padesátých let pokusily uvést na trh modely s panoramatickými okny „amerického typu“, ale na autě evropské velikosti – mnohem kompaktnější. než většina amerických - toto rozhodnutí vedlo k prudkému zmenšení velikosti dveří a obtížnému přistání v kabině, což vyvolalo poměrně spravedlivou kritiku. Praktičtější Evropané se rozhodli pro snadné nastupování a vystupování před okázalým designem. V důsledku toho byla panoramatická okna v Evropě používána zřídka a zpravidla v nejméně extravagantní verzi - minimálně směřující k boční stěně a s tradičně posetými zadními sloupky. Jednalo se o čelní skla na domácím "Racek" a ZIL-111. Většina evropských výrobců automobilů naopak relativně krátkou dobu rozkvětu panoramatických oken jednoduše „proklouzla“.
Koncem 50. let se ukázalo, že svislá - a navíc s opačným sklonem - vzpěra čelního skla (v USA byla taková vzpěra nazývána pro charakteristický ohyb "dog leg" - dog leg ) překáží při vstupu a vystupování z vozu, oslabuje karoserii a způsobuje nadměrnou deformaci při nehodě [4] . Samotné panoramatické sklo také není bez chyb - silně oslňuje, zkresluje obraz. Konečně samotný vývoj amerického designu již na samém počátku 60. let vedl ke vzniku vozů s hranatějšími, „sekanými“ obrysy, v jejichž exteriéru se panoramatická, ba ani polopanoramická okna příliš nehodila. V důsledku toho se USA vrátily k zakřivenému čelnímu sklu. Několik let existovaly semipanoramatické brýle, které měly ve spodní části malé ohyby a zakřivený otevírací sloupek, ale v polovině dekády zcela zmizely.
I v USA se tak vlastně historie panoramatických brýlí zkrátila na poměrně krátké období - od roku 1953 do roku 1961 a obecně byly rozšířeny až v letech 1955 až 1959/1960. A jen Chrysler do poloviny šedesátých let vyráběl několik špičkových modelů ( Imperial ) s polopanoramatickými čelními skly. V polovině 60. let byla panoramatická okna prakticky zapomenuta. Vzácné zastaralé modely, navržené již v 50. letech, s nimi byly dodávány ještě nějakou dobu, ale většina vozů dostala čelní skla, která byla pouze zakřivená, aby zapadla do hranatého designu automobilů této doby.
V naší době však dochází k částečnému návratu k myšlence panoramatického čelního skla, ale nyní tento termín již neznamená silně zakřivené sklo, které zasahuje na bok těla, ale pouze přítomnost relativně malých přídavná okna v A-sloupcích střechy, oddělená od samotného čelního skla. Tento styl se objevil na minivanech (například Renault Espace ) a nyní se často používá na malých autech s relativně vysokými karoseriemi, jako je Toyota Auris . Některé distribuce, hlavně na francouzských modelech, mají také čelní skla, která částečně jdou na střechu vozu. Návrat těchto „panoramat“ v dohledné době nepřipadá v úvahu kvůli radikálnímu zpřísnění požadavků na bezpečnost aut při srážce.
V následujících desetiletích nedošlo k žádným zvláštním inovacím. Čelní skla se každým rokem více a více naklánějí dozadu, aby se zlepšila aerodynamika; v souladu s tím se zvyšuje jejich plocha a pracovní síla.
V 80. - 90. letech 20. století se v důsledku nástupu nových technologií mění design čelního skla a jeho clony: zmizí pryžová těsnění, nyní jsou skla vlepena přímo do otvoru - to snižuje aerodynamický odpor a zvyšuje tuhost karoserie, ale vyžaduje zvýšenou přesnost ve výrobě skla a vývoj technologie pro nanášení speciálního povlaku na jeho okraje pro pevné držení v otvoru lepidlem. Ačkoli tato technologie byla poprvé použita v roce 1973 na čtvrté generaci Oldsmobile Cutlass , spoj byl maskován pokročilými lištami-lemování v módě těch let [8] .
Existují nové povlaky, které snižují znečištění skla. Vyhřívání zabudované do čelního skla získává určitou distribuci . Technologie výroby třívrstvých skel se stále zlepšuje, stávají se bezpečnějšími. Rozšiřují se atermální skla, která nepropustí teplo slunečního záření do kabiny. Stěrače a ostřikovače čelního skla jsou automaticky aktivovány dešťovým senzorem .
Zajímavým vývojem je systém pro zobrazování údajů o rychlosti a dalších informací na čelním skle. Další novinkou je zařízení pro noční vidění pro jízdu ve tmě promítající obraz přímo na sklo.
V současnosti je čelní sklo moderního automobilu precizně vyrobený, technicky složitý, vědecky náročný produkt, produkt desetiletí evoluce.
Jak ukázaly experimenty amerického výzkumníka V. E. Laye [4] na modelech v aerodynamickém tunelu , geometrie a umístění čelního skla vážně ovlivňuje aerodynamiku vozu.
Minimální hodnoty součinitele proudění Cx (tj. nejnižší aerodynamický odpor), přičemž všechny ostatní parametry jsou stejné, se získají, když je úhel sklonu čelního skla 45 ... 50 stupňů k vertikále, další zvýšení sklonu ano. nevede k vážnému zlepšení zefektivnění. Rozdíl mezi nejlepší a nejhorší (se svislým čelním sklem) hodnotami byl 8...13%.
Stejné experimenty ukazují, že rozdíl v koeficientech proudění vozu s plochým čelním sklem a se sklem aerodynamicky nejvýhodnějšího tvaru (půlkruhový řez, na skutečném voze nedosažitelný), je za ostatních stejných okolností 7...12 %.
Literatura [4] navíc uvádí, že významnou roli při utváření aerodynamického obrazu karoserie vozu hraje provedení přechodů z čelního skla na střechu, boky karoserie a kapoty, které by měly být co nejhladší. . Dnes se hojně používá ořezávač spoilerů v podobě „vyhnuté“ zadní hrany kapoty, která odvádí proud vzduchu od okraje kapoty a čelního skla, takže stěrače jsou v aerodynamickém „stínu“. V místech přechodu z čelního skla k bočnicím karoserie a střechy se nesmí nacházet okapy, protože v těchto přechodech prudce narůstá rychlost proudění vzduchu. [4] Je poznamenáno důležitost použití moderního lepeného skla, které nejen výrazně snižuje odpor vzduchu, ale také zvyšuje konstrukční pevnost karoserie jako celku.
V britské angličtině ( Velká Británie , Austrálie , Nový Zéland ) se výraz „windscreen“ používá pro čelní sklo . Kromě toho je čelní sklo historických otevřených sportovních vozů pod 20 cm (přesně 8 palců) někdy označováno jako „aeroscreen“ .
V americké angličtině se používá termín „windshield“ a „windscreen“ obvykle znamená neostré nebo polyuretanové překrytí mikrofonu, které snižuje hluk na pozadí. V britské angličtině je opak pravdou.
V japonské angličtině je ekvivalentní termín pro čelní sklo „přední okno“ .
V němčině by „čelní sklo“ bylo „Windschutzscheibe“ a ve francouzštině „ pare-brise“ . Italština a španělština používají podobné a lingvisticky příbuzné výrazy „parabrezza“ a „ parabrisas“ .
| Design vozidla | |||||||||||||||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| |||||||||||||||||||||||||||||||||
| Viz také: Automobilový design | |||||||||||||||||||||||||||||||||