Avances en Ingeniería del Automóvil
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abstracto

Modelado dinámico y simulación del mecanismo del limpiaparabrisas

Amit Nemade1 y RZ Deshmukh

La gran superficie de vidrio del parabrisas del automóvil requiere limpieza para una buena visibilidad. El mecanismo del brazo del limpiaparabrisas accionado por un motor eléctrico está bien adaptado para limpiar la gran superficie del parabrisas. La mayoría de los mecanismos de limpiaparabrisas adoptan el mecanismo simple de cuatro barras o el mecanismo de paralelogramo para el funcionamiento que funciona transmitiendo la potencia de un motor eléctrico a las raíces de los brazos del limpiaparabrisas, convirtiendo el movimiento giratorio en un movimiento de ida y vuelta. El presente trabajo intenta simular y analizar el comportamiento dinámico de un mecanismo de limpiaparabrisas en tándem utilizando los paquetes de software CATIA V5R20 para el modelado; ANSYS para análisis considerando el mecanismo como sistema multicuerpo. El artículo también presenta la distribución de esfuerzos equivalentes en los eslabones de acoplamiento y juntas del mecanismo para predecir el área probable de falla.
El mecanismo del limpiaparabrisas se desarrolló para limpiar el agua o el polvo del parabrisas de un automóvil. Los sistemas de mecanismos de limpiaparabrisas ampliamente adoptados incluyen el sistema en tándem, el sistema opuesto, el sistema de un solo brazo y el mecanismo de limpiaparabrisas en tándem del sistema de posición del conductor que funciona según el principio de paralelogramo que consta de dos limpiaparabrisas; uno se usa para limpiar el parabrisas del lado del conductor y el otro para limpiar el lado del pasajero. El movimiento de ida y vuelta del limpiaparabrisas generalmente es operado por un motor eléctrico. El mecanismo comprende principalmente la unidad de accionamiento que es un motorreductor eléctrico, el mecanismo de conexión, los brazos del limpiaparabrisas y las escobillas de goma. Un motor eléctrico está provisto de una reducción de engranajes helicoidales que reduce la velocidad del motor con un aumento considerable del par motor. El engranaje de reducción de velocidad produce un par motor suficiente para operar los brazos del limpiaparabrisas. El eje de salida del motor está acoplado con el eslabón de transmisión que impulsa aún más los eslabones de conexión del acoplador, convirtiendo el movimiento de rotación en traslación. La fuerza del motor al eslabón del acoplador hace girar los brazos del limpiaparabrisas a través de los pivotes. Las escobillas de goma son sujetadas por el limpiaparabrisas a través de varios puntos de presión, también llamados "garras", las garras aseguran una distribución uniforme de la presión en el vidrio del parabrisas a lo largo de la longitud total de la escobilla, lo que asegura la fricción entre la goma y el vidrio. El limpiaparabrisas puede girar sobre el pivote y el mecanismo de resorte entre el pivote y el eslabón de transmisión hace que el brazo del limpiaparabrisas descanse cerca del parabrisas.
Todo el conjunto de motor, biela (biela de transmisión), biela de enganche y los pivotes se hacen rígidamente fijados debajo del salpicadero. Algunos fabricantes producen dos ensamblajes diferentes del limpiaparabrisas y el mecanismo del limpiaparabrisas, mientras que otros hacen un ensamblaje completo de ambos junto con el motor. El conjunto completo que comprende diferentes partes está hecho de diferentes materiales. La manivela (eslabón de transmisión) y los acoplamientos del acoplador están hechos de acero recubierto con zinc llamado acero galvanizado; el revestimiento de zinc protege el acero de la corrosión. El mecanismo de articulación de la forma de fuerza de transmisión del pivote al brazo del limpiaparabrisas también está hecho de acero galvanizado. El brazo del limpiaparabrisas está fabricado con una aleación de aluminio y la goma está hecha de caucho natural, que es bastante suave en el borde del limpiaparabrisas y dura en el resto de la parte de sujeción. Las otras partes, incluidos resortes, tuercas, pernos y el soporte de soporte, están hechas de acero y se compran directamente a las empresas especializadas. Copilusi Cristian y Veliscu Viorica, "Una aproximación al diseño de mecanismos de limpiaparabrisas" han presentado un enfoque numérico orientado por computadora del mecanismo de paralelogramo utilizado en el sistema de limpiaparabrisas de automóviles y han evaluado la fuerza de fricción entre las hojas de goma y el vidrio del parabrisas.