第48回：進化し続けるワイパー　間断のない革新と改善の歴史

間欠ワイパーをめぐる特許訴訟

2008年に公開された映画『幸せのきずな』は、市井の発明家が巨大な自動車メーカーと裁判で戦う話だった。主人公は間欠ワイパーを発明したロバート・カーンズ。実話に基づいた作品である。

雨の日に「フォード・ギャラクシー」を運転していた彼は、ワイパーの動きに不満を覚えた。霧雨の中でも動かさなければ雨粒で前が見えなくなってしまうが、常時動いていると滑りが悪くなってブレードがきしむのだ。大学で工学教授をしていたカーンズは、ワイパーの動きを一時的に止める装置の研究を始める。抵抗やコンデンサーを組み合わせてスイッチのオン／オフを制御するシステムを考案し、1964年に特許を出願した。

当時は、自動車メーカーもワイパーの改良が必要なことを認識して間欠ワイパーを開発していたが、成功に至ってはいなかった。カーンズの発明に興味を示したのはフォードである。彼は事業化に向けて準備を進めたが、安全性の確認に必要だと言われて試作品を渡すと、しばらくしてフォードから交渉の打ち切りを告げられた。

1969年になると、フォードは「マスタング」に間欠ワイパーを装着し、新たな快適装備としてアピールした。カーンズは抗議したが受け入れられず、精神に変調をきたして妻と離婚することにもなる。1978年にフォードに対して訴訟を起こしたが、相手の繰り出す巧みな法廷戦術により、審議はなかなか始まらなかった。1990年になってようやく裁判が行われると、陪審員はフォードがカーンズの特許を侵害していると判断。フォードは1億ドル以上の和解金を支払うことになった。

ワイパーという技術は、誕生した時から特許をめぐる物語に彩られていた。その歴史は、20世紀になってすぐ、アメリカのアラバマ州バーミンガムで牧場と不動産業を営んでいた女性が、ニューヨークを訪れたことで幕を開ける。

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間欠ワイパーとは、文字通り一定の間隔を開けて間欠的に作動するワイパー（あるいはその機能が付いたワイパー）のこと。それまでのワイパーは、一定の作動速度で連続的に動かすことしかできず、小雨などの状態ではせわしない上にかえって視界を悪化させるという問題があった。現在の間欠ワイパーでは、間欠時間の長さを調整することも可能となっている。

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手動式から真空式を経て電気式に

メアリー・アンダーソンという名の女性が大都市の路面電車に乗ったのは、寒い時期のことだった。その日は悪天候に見舞われていて、運転手はたびたび電車を止め、ガラスにこびりついた雪や氷を取り除かなければならなかった。やがて運転手はその作業を諦め、フロントウィンドウを全開にして、外気にさらされながら運転を続けることにした。視界を確保するには、そうするしかなかったのである。

何か方法があるはずだと考えた彼女は電車の中でアイデアスケッチをまとめ、バーミンガムに戻ると工場で試作品を作らせた。室外に木とゴムでできたアームを設置し、ステアリングコラムの脇にあるレバーで操作する仕組みである。アームにはバネが組み込まれており、一度の操作で左右に往復して雨や雪を除去する。1903年、この装置には17年間有効な特許が認められた。

メアリーは“電気自動車等の車両のための、窓から雪、氷、みぞれを除去するためのウィンドウ・クリーニング・デバイス”を自動車メーカーに売り込む。しかし、どこからも採用されなかった。ワイパーの動きはドライバーの注意を散漫にし、事故の原因となる可能性があると判断されたのだ。

1920年に特許が失効すると、彼女の設計を利用してワイパーを製作する自動車メーカーが現れた。17年のうちに自動車のスピードが上がり、ワイパーの必要性は増していた。彼女の発明は早すぎたのだ。1922年には、キャデラックが初めてワイパーを標準装備している。

ワイパー誕生には別の物語も存在している。1910年に雨の中で運転していたトリコ社の社長が、自転車に乗った少年にぶつかってしまい、その経験から雨中でも視界の得られる装置を開発したというものだ。いずれにしても初期のワイパーは手動式で、実用性は十分なものではなかった。

やがて、手を使わないでも動くよう、エンジンの動力を利用する真空式ワイパーが開発された。便利ではあったが、欠点はクルマが減速するとそれに合わせてワイパーの動きも遅くなってしまうことだった。この問題を解決したのはドイツの部品メーカー、ボッシュである。1926年にボッシュが作った電気モーターを使ったワイパーは、現在の製品と基本的に変わらない原理に基づいていた。

メアリー・アンダーソン（1866-1953）
ゴムの付いたアームでウィンドウを拭くという、今日に続くワイパーの原理を最初に考案した人物だが、当時は誰もこの機構に興味を示さなかった。

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1920年代のクルマに取り付けられた、黎明期のワイパー。この装置の普及が始まったのは、メアリー・アンダーソンの特許が失効してからのことだった。

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ドイツのボッシュが1926年に市場投入した電動ワイパー。

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当時のボッシュの広告。（画像：Newspress）

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スピードの向上で空力が課題に

フレームとゴムを組み合わせて雨滴を拭き取るパーツがワイパーブレードで、モーターによって左右に往復運動するアームに取り付けられる。消耗品なので、交換可能になっていることが一般的だ。雨滴をすべて除去するのではなく、薄い水の膜を均一に広げることを目的としている。天然ゴムを用いて作られるが、直接ガラス面に触れるリップにはコーティングが施されることが多い。

グラファイトをコーティングすると摩擦抵抗が減少し、ビビリや拭きムラの発生を抑える。シリコンコーティングは、ガラスにはっ水効果をもたらす。鉄やアルミニウムなどの金属製フレームは騒音を発生しやすいので、間に樹脂をはさみ、静粛性を高めたものが作られた。軽量化のために全体を樹脂化した製品もある。

効率よく雨を除去するためには、ガラス面にゴムを密着させる必要がある。圧力を均等にするために考えられたのが、トーナメント型と呼ばれるタイプのワイパーブレードだ。大きなフレームが2つの中型フレームを支持し、さらにそれぞれが小型のフレームに分かれていく構造である。トーナメント表のような形状で、圧力を分散させていくわけだ。

合理的な仕組みではあるが、ラバーが劣化すると拭きムラが出たりビビリ音が発生したりする場合があった。部品点数が多くなることもデメリットとなる。2000年頃からトーナメント型に代わって普及してきたのが、フラット型ワイパーだ。アーチ状のスプリング全体でラバーを押し付ける方式で、面圧分布が均等になりやすい。また、部品点数はトーナメント型に比べて半分ほどというシンプルな構成で、重量も大幅に減らすことができた。

空力的なメリットもある。トーナメント型では構造上フレームの間にスキマができ、高速走行では乱流が発生しやすい。ブレードが振動し、風切り音が出ることもある。フラット型はスプリングをスポイラーで覆うことができるので、風の影響を受けにくいのだ。使用を重ねるとラバーは確実に劣化するので、定期的に交換しなければならない。フラット型はブレード全体を交換しなければならないのが弱点だったが、現在は替えゴムで対応できるようになっている。

構造が簡単なことは、空力に優れた形状に仕上げるにも有利だ。自動車のスピードが上がったことで、ワイパーの空気抵抗も無視できなくなってきた。高速走行時には風圧でブレードが浮き上がってしまうこともある。スポイラーを取り付けることで、空気の力を利用してガラス面に押し付けるフォルムが考案された。

1974年型「日産チェリー」のワイパー。アームは金属製で、構造的にもアームが直接ワイパーブレードを支持するシンプルなものだった。

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ワイパーブレードに均一に圧力をかけるために考案された、トーナメント型のワイパー。ワイパーブレードの支持部がトーナメント表のような形をしていることから、こう呼ばれるようになった。

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2014年型「ホンダ・レジェンド」のフラット型ワイパー。トーナメント型→フラット型という構造の変化に加え、車両のセンサーが雨を検知し、自動でシステムを作動させる雨滴検知機能の登場も、ワイパーの大きな進化といえる。

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100年を超える進化の果てに

ワイパーはフロントウィンドウだけに取り付けられているわけではない。ボディー形状の変化で、リアウィンドウの雨滴を拭い取る必要が生じた。日本で初めてリアワイパーが装着されたのは、1972年の「ホンダ・シビック」である。ハッチバックやワゴン、SUVといったボディータイプのモデルでは、リアワイパーが装備されることが多くなっていった。

1988年には、「トヨタ・マークII／チェイサー／クレスタ」の上級グレードに、サイドウィンドウワイパーがオプション装備された。前端部に取り付けられ、ドアミラーの視認性を向上させる目的である。同じ年に登場した日産の初代「シーマ」には、ドアミラーワイパーが採用されている。どちらも、世界初の装備だった。ヘッドライトワイパーはもっと古く、1971年に「サーブ99」に採用されたのが初めてである。

フロントウィンドウのワイパーは多くの場合2本だが、トラックなどでは3本のものもある。乗用車でも「トヨタFJクルーザー」などは3本だった。逆に、1980年代からメルセデス・ベンツは1本ワイパーを採用していた。リンケージを使ってワイパーアームを伸縮させ、拭き取り範囲を広くする凝ったものだった。画期的な機構ではあったが、そばを通る人に水をかけてしまうなどの問題があり、2本ワイパーに戻されてしまった。

ガラス面の汚れ除去にもワイパーは有効だが、水分がない状態で作動させると、ガラスを傷つけるおそれがある。雨が降っていない時は、まずウィンドウウオッシャーを使って洗浄液を噴射すればいい。洗浄液のタンクはエンジンルーム内に設置されており、ポンプを使ってノズルからガラスに向けて発射する。困るのがオープンカーで、ウオッシャー液が室内をぬらしてしまうことがあった。メルセデス・ベンツは2012年に発売した「SL」に「マジックビジョンコントロール」という技術を採用。ブレードの内側に細かい穴が開けられており、ワイパーが上方に動くと上側から、下方に動くと下側からのみ噴き出す。オープン時でも安心なだけでなく、洗浄性能を高めてウオッシャー液の消費量を抑えることができるという。

2013年には、マクラーレンが超音波によって雨滴を除去する装置を開発していると伝えられた。100年以上にわたってワイパーの基本構造は変わっていないが、ワイパー自体をなくすことが最後の進化になるのかもしれない。

（文＝webCG／イラスト＝日野浦剛）
 

リアワイパーは1972年に登場した初代「ホンダ・シビック」に初めて装備された。（写真は1975年の「CVCC 1500 4ドアGF」）

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ヘッドライトワイパーは世界で初めて、1971年に「サーブ99」に採用された。写真は1976年のフランクフルトショーで発表された「99ターボ」。

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2006年に米国で発売され、その後日本などにも導入された「トヨタFJクルーザー」。天地の薄いフロントウィンドウに合わせ、短いワイパーが3本備わっていた。

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かつてメルセデス・ベンツが採用していた1本ワイパー。ワイパーアームを伸縮させることで広範囲の雨滴を拭き取る仕組みだったが、歩行者に水をかけてしまうなどの問題があり、廃止された。

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メルセデス・ベンツが開発した、「マジックビジョンコントロール」と呼ばれるウィンドウウオッシャー機能付きワイパー。2012年に発売された6代目「SL」より採用された。

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