STRENGTH DEVELOPMENT PROCESS OF WINDSHIELD WIPER SYSTEM COMPONENTS OF A BUS

Yıl 2025, Cilt: 66 Sayı: 719, 253 - 267, 30.06.2025

Ahmet Salih Yılmaz , Berkan Canpolat

https://doi.org/10.46399/muhendismakina.1728556

Öz

Developing wiper systems is a crucial aspect of automotive engineering, particularly for ensuring visibility and safety during adverse weather conditions. While wiper systems for passenger vehicles are well-established, the unique demands of larger vehicles like buses present distinct challenges. These include needing longer wiper arms and more complex components to clear larger windshield areas efficiently. This study explores optimizing arm connection locations within bus wiper systems without altering existing components to improve system durability. A multi-body dynamics model is developed, and stress analyses are conducted on the wiper system's components under different torque conditions. The study focuses on optimizing connection points to enhance load distribution and reduce stress concentrations in critical areas. The results demonstrate significant improvements in system performance through optimized positioning, particularly in scenarios using motors with different torque values. The findings indicate that reconfiguring the connection points can reduce stress on critical components, thereby extending the system's lifespan. This approach offers a cost-effective solution for improving the durability and reliability of bus wiper systems, with potential implications for the design of future systems.

Anahtar Kelimeler

Commercial vehicle , finite element method , multi-body dynamics , wiper system

BİR OTOBÜSÜN ÖN SİLECEK SİSTEMİ ELEMANLARININ DAYANIM OLARAK GELİŞTİRİLME SÜRECİ

Öz

Silecek sistemlerinin geliştirilmesi, özellikle olumsuz hava koşullarında görünürlük ve güvenliği sağlamak için otomotiv mühendisliğinde önemli bir yere sahiptir. Binek araçlar için silecek sistemleri iyi kurulmuş olsa da otobüsler gibi daha büyük araçlarındaki farklı talepler bazı zorluklara neden olabilmektedir. Bunlar arasında daha büyük ön cam alanlarını verimli bir şekilde temizlemek için daha uzun silecek kollarına ve daha karmaşık bileşenlere ihtiyaç duyulması yer alır. Bu çalışma, sistem dayanıklılığını iyileştirmek için mevcut bileşenleri değiştirmeden otobüs silecek sistemlerindeki kol bağlantı yerlerinin optimize edilmesini içermektedir. Çoklu cisimler dinamiği modeli geliştirilip silecek sisteminin bileşenleri üzerinde farklı tork koşulları altında stres analizleri yapılmıştır. Çalışma, yük dağılımını iyileştirmek ve kritik alanlardaki stres konsantrasyonlarını azaltmak için bağlantı noktalarını optimize etmeye odaklanılmıştır. Sonuçlar, özellikle farklı tork değerlerine sahip motorların kullanıldığı senaryolarda, optimize edilmiş konumlandırma yoluyla sistem performansında önemli iyileştirmeler olduğunu göstermektedir. Bulgular, bağlantı noktalarının yeniden yapılandırılmasının kritik bileşenler üzerindeki stresi azaltabileceğini ve böylece sistemin ömrünü uzatabileceğini göstermektedir. Bu yaklaşım, gelecekteki sistemlerin tasarımı için potansiyel etkileri olan otobüs silecek sistemlerinin dayanıklılığını ve güvenilirliğini iyileştirmek için uygun maliyetli bir çözüm sunmaktadır.

Anahtar Kelimeler

Çoklu cisimler dinamiği , sonlu elemanlar methodu , silecek sistemi , ticari araç

Kaynakça

• Chevennement-Roux, C., Grenouillat, R., Dreher, T., Alliot, P., Aubry, E., Lainé, J.-P., & Jézéquel, L. (2005). Wiper systems with flexible structures – instabilities analysis and correlation with a theoretical model. SAE Technical Paper Series. Erişim adresi: https://doi.org/10.4271/2005-01-2375
• Cunningham, D. M. (1971). Windshield Wiper System Design. SAE Technical Paper Series. Erişim adresi: https://doi.org/10.4271/710255
• Joshi, M., Jogalekar, K., Sonawane, D. N., Sagare, V., & Joshi, M. A. (2013). A novel and cost effective resistive rain sensor for automatic wiper control: Circuit modelling and implementation. 2013 Seventh International Conference on Sensing Technology (ICST). Erişim adresi: https://doi.org/10.1109/ICSensT.2013.6727613
• Kaur, H., & Nirmal, U. (2022). A review on the development of wiper system for automotive car windscreen cleaning application. Current Journal of Applied Science and Technology, 41(7), 1–27. Erişim adresi: https://doi.org/10.9734/cjast/2022/v41i731675
• McIntyre, A. E., & Frigon, R. (1995). ECAM – Electronic wiper operation for large bus windshields. SAE Technical Paper Series. Erişim adresi: https://doi.org/10.4271/952656
• Sharveswaran, A., & Nirmal, U. (2020). Research development on wiper mechanism in automotive application: A critical review. Current Journal of Applied Science and Technology, 39(35), 133–161. Erişim adresi: https://doi.org/10.9734/cjast/2020/v39i3531064
• Sugita, M., Yabuno, H., & Yanagisawa, D. (2012). Bifurcation phenomena of the reversal behavior of an automobile wiper blade. Nonlinear Dynamics, 69(3), 1111–1123. Erişim adresi: https://doi.org/10.1007/s11071-012-0332-3
• The Engineering ToolBox. (2004). Friction – Friction coefficients and calculator. [çevrimiçi] Erişim adresi: https://www.engineeringtoolbox.com/friction-coefficients-d_778.html [Erişim tarihi: 12 Haziran 2024]
• Wang, Y. S., Guo, H., Yuan, T., Ma, L. F., Liu, N. N., & Sun, P. (2023). Friction-induced noise of vehicle wiper-windshield system: A review. Results in Engineering, 20, 101557. Erişim adresi: https://doi.org/10.1016/j.rineng.2023.101557
• Zhang, L. (2010). Experimental investigation into friction induced noise of automotive wiper system. SAE Technical Paper Series. Erişim adresi: https://doi.org/10.4271/2010-01-0749
• Zolfagharian, A., Noshadi, A., Zain, M. Z. M., & Bakar, A. R. A. (2013). Practical multi-objective controller for preventing noise and vibration in an automobile wiper system. Swarm and Evolutionary Computation, 8, 54–68. Erişim adresi: https://doi.org/10.1016/j.swevo.2012.08.004