Shigeki Okura和Tohru Sekiguchi
ASMO有限公司
Takio Oya
明治大学
摘要
在雨刷系统的噪声中，雨刮片在逆转顶部和底部位置的冲击力影响最大。本文介绍一种新开发的方法模拟雨刮片的逆转特性。这个模拟的结果可以提供必要的减少雨刮片逆转噪声的观点。
通过各种条件下的模拟结果表明，逆转的冲击力可以通过修改橡胶颈部最大旋转
角度和橡胶颈部旋转弹性系数而降低。它也表明，在顶部和底部的逆转点的反作用力可以通过修改臂头扭角调整。
前言
有一些关于雨刷系统的颤振和振动[1] [2] [3][4][5] [6]的研究调查，然而，这些研究是基于雨刷臂上尖端运动的，雨刮片叶片逆转特性的分析没有提出。为了解决如降低雨刷逆转产生的噪音使汽车更安静，为行车安全预防逆转失败等，雨刮片逆转特性的高精度动态分析是必需的。在本文中，我们构建一个可以分析刀片逆转特性，并试图阐明一个雨刮器系统的动态特性的动态的模型。既然分析结果与实验结果匹配很好，我们就得到一个针对雨刷系统各种动态特性模拟的良好
的设计工具。在构建分析模型时，基于这个模拟的雨刷臂和雨刮片的弹簧- 质量模型是适用于雨刮器系统的立体力学模型（采用多体动力学技术）的。进行着复杂变化的雨刮片和雨刷臂的细节建模成一个弹簧质量模型（需要事先输入的数据的等效转换）。其他部分建模为一个三维力学模型（直接输入设计数据正在开展），在分析时，适用性广。在模型中的雨刷臂和雨刮片的橡胶唇和颈部被建模
为弹性元件。雨刷臂头转角，雨刷臂前端转角和风挡玻璃轮廓等雨刷系统参数都
考虑进去，每个参数对雨刮片逆转特性的影响，都可以进行模拟和评估。雨刮片橡胶肩部和头部以及雨刮片唇和挡风玻璃之间存在的磨擦力也可用于在构建这
个模型的运动方程。在整个分析中这两个参数可以根据橡胶条件切换。如果雨刮系统的运动方程和雨刷臂与雨刮片的运动方程不能直接结合，可以把每个方程反复交替运算直到解决.本文在以前的研究上进一步发展在日本汽车工程师学会
会议上提交的报告[7] [8]。
1.分析模型
1.1雨刷系统的力学模型——图1显示了一个雨刮器系统的三维力学模型。通过使用多
体动力学技术，该系统被分成NB= 15的刚体。机构连接的运动副，如球形，旋转，平移等[9]。系统的变形由平移弹簧阻尼驱动器（TSDA），旋转弹簧减振驱动器（RSDA），或一个三维衬套（衬套）表示。系统的自由程度，自由度= 15，包括 2 TSDA（2自由度），2 RSDA （2自由度），衬套（9自由度），2个旋转轴（2自由度）。该系统由曲柄臂旋转角速度ω驱动。交互系统的力量是每个雨刮片从风挡玻璃接收到的内力（作用于TSDA、RSDA、或衬套），惯性力，重力和科里奥利力，电机转矩，反作用力Fx。构件i（i是一个分配给各构件识别号码）可以位于指定的重心位置的世界坐标r i=[X i,Y i,Z i]T和欧拉参数广义坐标
p i=[e0i,e1i,e2
i,e3i]T
[9]。
图1雨刷系统三维力学模型
1.2雨刷臂和雨刮片的弹簧质量模型——图2显示了一个雨刷臂和雨刮片的弹簧质量模型，
图3显示了橡胶雨刮片断面的动态模型。表1显示图2和图3的参数，分配到每个雨刷臂和雨刮片的参数标被省略。雨刷臂和橡胶的细节由图4和图5所示。
图2.雨刷臂和雨刮片的弹簧质量模型
图3.雨刮片橡胶的动态模型
图4.雨刷臂细节
汽车雨刷表1.雨刷臂和雨刮片分析模型参数
参数描述mx 雨刷臂和雨刮片x方向的等效质量
my 雨刷臂和雨刮片y方向的等效质量
cx 雨刷臂x方向的等效阻尼系数
kx 雨刷臂x方向的等效弹性系数
xb 雨刷臂尖端无变形的虚拟位置
ym 颈部旋转中心的位置
雨刷头部扭转角
M
F雨刷前端扭转角
挡风玻璃截面角度
G
F0雨刷臂压力
a 雨刮颈部旋转角
c 雨刮唇部位移
c 雨刮唇部攻角
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