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自動車ドアのウェザーストリップ反力計算方法
2023/10/18 08:30
- 自動車ドアのウェザーストリップにかかる反力を計算する方法を解説します。
- ドアの閉速度や重量から求められる運動エネルギーを利用して、ウェザーストリップにかかる反力を求めることができます。
- ウェザーストリップの材質やドアの変位量、断面積などを考慮して、具体的な計算式を用いて反力を算出します。
自動車ドア;ウェザーストリップの反力計算方法
2010/03/08 19:14
条件といたしましては・・・
ドアの閉速度;1.5m/s
ドア重量;30kg
上記より、運動エネルギーは下記によって求められるのですが・・・
(振り子で考えると、計算が複雑になるため、計算の単純化により下記、計
算で求めたい)
1/2×m×v2=1/2×30×1.5×1.5=33.75〔J〕
このエネルギーがドアに生じた際、ウェザーストリップに掛かる反力はどう
求めたらいいのでしょうか?
尚、ウェザーストリップの材質は、EPDMです。
ドアが閉まった際、ウェザーストリップの変位量は、20mm→8mm
(仮定値)
ドアが閉まった際のウェザーストリップの断面積は、20000mm2
(仮定値)
条件等、不足しているかと思いますが、よろしくお願い致します。
回答 (2件中 1~2件目)
サンプル実測データは取れましたか?
Ω(オーム)型っぽい形状のゴムの変位量と力の関係 と
ドアを閉める時の衝撃的な荷重(ドア等に掛かる反力)を
プッシュ・プルゲージ等で測れましたか。
????
補足
2010/03/24 23:30
総反力=2.04+2.04+3.06+3.06
=10.2kgf
ですね。すいません。
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ウェザーストリップに掛かる反力は、どう求めたらいいのでしょうか?
摩擦係数×力で、開閉時はウェザーストリップの形状が変化し、力も変わるでしょう。
推測ですが、閉時は伸びようとするのでリップ部分の押さえ力だけのかな?
開時は、窓のが全面当たったとして、窓の水滴やほこりをストリップするからリップ部分
の摩擦係数×力だけウェザーストリップが縮まろうとし、ウェザーストリップが縮まった
弾性力が勝つと伸び、又縮みそして伸びとなります。
以上ではなしで、ドアを閉めた時の気密シールで、雨水や風もシャットアウトする内容
ですか?
それは、ゴムの材質であるEPDMの弾性係数と形状が必要です。
縮む量や断面形状と長さが必要です。《経験上、断面形状がただの長方形とは思えない》
が、簡単には、100mm程度のサンプルを作成し、プッシュプルゲージにて20mm→8mm
に縮めてその力を測り、全長さ÷試験長さ×プッシュプルゲージ計測値で求めた方が
確実と考えます。
ウェザーストリップ変位量は、20mm→8mm仕様なら縮み代は20mm-8mm=12mmなので、単純計算
では、5[N/100mm]で2mm⇒10[N/100mm]で4mmの比例なら30[N/100mm]で12mmとなり、その30[N/100mm]×全長2000[mm]=600[N]=61.2[kg]です。
形状がやはりΩ(オーム)型っぽい形状なので、12[mm]縮むと30[N/100mm]より大きな力が
必要と思うので、やはりプッシュプルゲージ+押し付け板で計測した方が良いと思います。
それと、ドアを閉めるスピードを考慮した押し付けも別に計測するべきでしょう。
衝撃力に対する反力が計測できるからです。
プッシュプルゲージは、計測値をその時の計測値モードとその間のMAX計測値モードとを
切り換えられるタイプがあるので、その切り換えられるタイプを利用すると衝撃力に対する
反力のMAX値が計測できます。
また、その時の計測値モードで測定すると、針の振れ具合で簡単な反力の挙動確認ができます。
貴殿の職種では、簡単な計測機器であるプッシュプルゲージ位は持っておいた方が良いと
思います。
お礼
2010/03/09 00:29
ご回答頂き、ありがとうございます。
上手くご説明が出来ていなく申し訳ありません。
単純にドアを閉めた際のウェザーストリップ(シール材)に及ぶ
反力を求めたいのですが・・・。窓部分に付いているウェザースト
リップではなく、ドアに付いているウェザーストリップになります。
雨水や風もシャットアウトする内容ですか?→今回、反力を求めよう
としている理由としては、ドアを閉めた際の力によって、ボディ側に
振動が生じますが、その際に、ウェザーストリップがドア側から受け
た力(反力)を机上計算にて出したいと思っています。
EPDMの弾性係数はどう算出すればいいのでしょうか?
縮む量についてですが、5〔N/100mm〕で2mm
10〔N/100mm〕で4mm
断面形状については、長方形ではありません。開発段階にあるため、
詳しい形状はお伝えしかねますので、Ω(オーム)型っぽい形状?
で考えて頂ければと思います。
全長については、2000mmぐらいです。
お礼
2010/03/24 23:19
ご返信が遅くなってしまい、大変申し訳ありません。
その後、荷重-圧縮量線図をメーカーより頂き、教えて頂いた
単純計算 荷重 × 長さ にて反力を求めました。
開発段階にあるため、具体的な数値は申し上げられませんが・・・
A部(長さ;400mm)
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C部 | | D部
(長さ;600mm)| |(長さ;600mm)
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B部(長さ;400mm)
A(B)部反力→2mm圧縮させるのに5N/100mm必要なため、
反力=5×400/100=20N=2.04kgf
C(D)部反力→2mm圧縮させるのに5N/100mm必要なため、
反力=5×600/100=30N=3.06kgf
総反力=2.04 + 3.06 =5.1kgf
と、なったのですが、単純に計算するのであれば、上記計算にて、間違
いないでしょうか?