在古時候,人們都是露天乘坐馬車。在行駛過程中,為了抵御惡劣天氣、昆蟲以及揚起的灰塵等,司機和乘客一般會戴上護目鏡。但是,古時候的馬車行駛速度并不快,因而護目鏡已經足夠用于保護司機和乘客的安全。進入機動車時代,車輛的速度明顯大幅提升,風和碎片打在人們的臉上已經不止是帶來疼痛感,還會可能會讓面部受傷。因此,在二十世紀二十年代中期,福特汽車公司創始人亨利福特在前人創造的擋風玻璃的基礎上,發明了夾層安全玻璃,即將兩塊玻璃夾在一起,中間用一層PVC塑料隔開,做成類似三明治的東西。此種玻璃一方面可以防止玻璃破碎后砸到司機和乘客身上,另一方面塑料可以讓擋風玻璃具有吸收能量和減震的作用,有助于在發生事故時保護乘客。直到現在,該項技術仍在應用。
不過,轉眼到了21世紀,人們對擋風玻璃的期待越來越高,而且很多公司也開始在擋風玻璃上下功夫,力求為乘客提供最舒適、最安全、最時尚的乘坐體驗。
日本開發新材料擋風玻璃上就能看地圖

(圖片來源:日本電磁材料研究所)
2016年,日本電磁材料研究所和東北大學等機構的研究人員表示,他們研發出一種新型納米顆粒材料,由納米級磁性金屬顆粒鐵鈷合金和絕緣物質氟化鋁混合而成。將納米鐵鈷合金分散到氟化鋁媒介中,可以同時發揮鐵鈷合金的強磁性和氟化鋁的透光性,在室溫下能夠顯示出很高的透光性和強磁性。研究人員還發現,材料的透明度可由磁場來控制。日后,此種透明強磁性薄膜材料有望應用于汽車、飛機的擋風玻璃,可以直接顯示油量、地圖等信息。
DK申請改進攝像頭鏡頭專利提高擋風玻璃光學質量

(圖片來源:DK)
目前,越來越多的汽車都配備了自適應巡航控制系統、車道輔助和停車輔助等功能,而此類功能都需要依賴攝像頭。然而,目前由于擋風玻璃有多層結構,會造成鏡頭輕微變形。攝像頭的鏡頭離擋風玻璃越近,失真就會越嚴重。如果只是簡單將攝像頭放置在離擋風玻璃更遠的地方,又有可能會導致汽車設計受限、空間被限制、鏡頭可能蒙上灰塵等。因此,DK公司將攝像頭系統集成到了擋風玻璃里面,成功將擋風玻璃的光學質量提高了10倍,甚至20倍。攝像頭與DK已經獲得專利的擋風玻璃雨刮器清潔系統結合使用時,提高的圖像更加清晰。
特斯拉專利(一):保證擋風玻璃干干凈凈推電磁雨刮器系統
傳統的雨刮器系統會有很多機械部件,由于雨刮器需要不停移動,因而會導致機械部件很快磨損。同時,在移動時導致的摩擦會讓車載電池消耗更快,可能會減少車輛的續航里程。另外,也很難徹底將彎曲的擋風玻璃清潔干凈,妨礙視野。因此,特斯拉申請了一項專利,可以讓雨刮器在不需要使用時被很好隱藏,在需要使用時可高效工作。該電磁雨刮器系統系統可讓雨刮臂在整塊擋風玻璃上移動,并擦拭特定區域,同時采用電磁線圈產生的電磁感應式電動力控制雨刮臂,將系統部件的摩擦力降至最小。
特斯拉專利(二):利用激光束自動清除汽車擋風玻璃上的碎片

(圖片來源:electrek.co)
特斯拉推出電動皮卡Cybertruck之后,獲得了一片贊譽。隨后,特斯拉表示可能會在該款新皮卡上采用一項新技術,利用安裝在車上的激光束以及其他產品,自動消除汽車擋風玻璃上的碎片。該項名為“脈沖激光清除汽車玻璃制品和光伏組件上聚集的碎片”的專利包括將激光束發射到擋風玻璃上某一區域的光束光學組件、探測聚集在該區域碎片的碎片探測電路以及控制電路。該系統不僅有助于自動清除自動駕駛系統利用激光束自動清除汽車擋風玻璃上的碎片,還可以利用該系統自動清除屋頂太陽能電池板上的碎片。
福特申請汽車巨型擋風玻璃專利擴大外部視野

(圖片來源:motor1)
車頂結構的材料少,無法很好地承受碰撞。福特公司表示,如果發生側面撞擊,拱形結構有助于分散沖擊力。使用“狹長狀”材料,可以將車頂部分與立柱下方更遠的地方連接,并通過錨固使結構更堅固。因此,福特公司申請了一項全新的車頂設計專利,利用彎曲橫梁打造擋風玻璃和后玻璃框架,幾乎可以覆蓋整個車頂。采用這種方法,可以使大量自然光進入車內。而且,將位置點設在前排乘客的后面,所以,乘客的外部視野也更寬廣。
未來(北京)黑科技有限公司:將整個車窗擋風玻璃變成AR顯示器提高行車安全性

(圖片來源:未來(北京)黑科技)
在2020年CES展上,未來(北京)黑科技有限公司將汽車擋風玻璃變成了一款巨大的混合現實顯示器,可以顯示各式圖形和動畫,甚至變成電影屏幕。該項技術稱為光場投影技術,讓顯示屏可以提供60度的視場角,分辨率達80像素/度,亮度高達15000尼特,會突出顯示汽車系統檢測到的危險情況,照亮車道劃分情況,直接將導航方向繪制到司機的道路視圖上,甚至取代信息娛樂屏,成為主要的手機和媒體接口。通過此種方式,司機無需看到其他人看到的東西,以免分散注意力,從而提高行車安全。
不過,除了在擋風玻璃上下功夫,很多企業也關注道路擋風玻璃的關鍵部件–雨刮器的功能,并且針對雨刮器進行了一番改進。
特斯拉為自動雨刮器配Deep Rain神經網絡探測雨雪對路況的影響程度

(圖片來源:electrek.co)
如大多數高檔汽車一樣,特斯拉汽車也配備了自動雨刮器系統,可以根據雨雪的強度自動調整雨刮器的速度。但是,與其他大多數汽車制造商不同的是,特斯拉的系統并不使用雨水傳感器,而是使用Autopilot的攝像頭為計算機視覺神經網絡提供信息,以確定雨刮器的速度。不過,有些車主表示該系統不如使用雨水傳感器的系統準確。因此,特斯拉為該系統配備了“DeepRain”神經網絡,而且再三改進了該神經網絡,最終,在下小雨時,該系統能夠被更輕易地啟動,而且能夠對更多環境下不同的降雨強度做出響應,甚至可以探測擋風玻璃上的小水滴以及其他天氣信號,一旦出錯,車主還可以手動修正,而神經網絡會將車主的調整操作記錄下來,以便進一步訓練和改善神經網絡。
全新林肯飛行家配備新型加熱雨刮器4分鐘將雨刮片加熱至30攝氏度
作為夾層安全玻璃的發明者,福特公司再次改進了擋風玻璃。在全新林肯飛行家車型中,配備了新型加熱雨刮器-VisioBlade雨刮器。該款雨刮器不受大自然的限制,會讓擋風玻璃不受灰塵、污垢和冰層的影響。此外,與傳統的、通過擋風玻璃前的噴嘴噴出雨刮液體的系統不同,新系統通過集成到雨刮片上的噴嘴噴出液體,從而可以減少50%的液體使用,更有效的清潔擋風玻璃,提高白天和夜間的駕駛能見度。最棒的是,對于常年居住在較為寒冷地區的車主而言,該雨刮器還集成了加熱元件,可保持溫度,防止雨刮片和擋風玻璃結冰,而且可以在4分鐘內從冰點以下的溫度加熱至30攝氏度,而傳統的除冰裝置需要15分鐘才能清除擋風玻璃上的冰塊。
在現代,擋風玻璃所承擔的責任不再只是保護乘客的面部被風或者空氣中的灰塵、昆蟲等傷害,而是要為車主們提供更舒適、更時尚的體驗,因而汽車制造商們的戰場漸漸轉移到為汽車擋風玻璃配備更多先進技術。