BOOMERANG. Procesrapport

Transkript

1 BOOMERANG Procesrapport BSc04-ID8 Procesanalyse & redesign Sommeren 2014

2 Titelblad Aalborg Universitet Arkitektur og Design 4. Semester BSc04 ID Projektgruppe: ba4-id8 Projektmodul: Procesanalyse og Redesign Hovedtema: Integreret cykeldesign med fokus på fælgbremsen Titel: Procesrapport Projektperiode: Hovedvejleder: Raino Mikeal Larsen Bivejleder: Bente Dhal Thomsen Opslagstal: 47 Sidetal: 94 Bilag:18 Andreas Pedersen Janne Bjerregaard Thomsen Josefine Vestergaard Jørgensen Maya Maria Gulbæk 2 Stefan Troels Larsen

3 Abstract The content of this report reflects the process of 5 students on their 4th semester project Process Analysis & Redesign. The subject of this semester project it to analyse and disassembly a eisting product and eplain how it is made and which materials it is made of. Afterwards the group is to redesign the product and implement it in a relevant scenario, in this case a brake and a bicycle. The Stage/Gate model has been the frame for the groups process from analysis and disassembly to redesign, statical calculations and implementation of the new design. The particular problem that has been the focus point in this project is concerning the brakes on the bike. The V-type rim brake is properly the most widespread but has the habit of getting stuck on the rim and therefore constantly braking the wheel and wearing the brake pads. Those rim brakes can be a bit troublesome to adjust without the knowledge and tools at hand. Which is where the new redesigned brake will provide a better braking eperience and easier adjustment possibilities without the need of tools. Forord Denne rapport er udarbejdet af studiegruppe BSc04- id8 på Arkitektur og Design, Aalborg Universitet. Rapporten omhandler redesign af et produkt, med fokus på produktudvikling og produktion. Uddrag af studievejledningen: De studerende lærer at analysere et produkt med hensyn til de materialer og produktionsprocesser fra vugge til grav. Målet er at sætte den studerende i stand til at udarbejde et forslag til en ny konstruktion, der indebære både materiale substitution og forslag til produkt- og proces relevante ændringer, for mere hensigtsmæssige og effektive operationer, processer og konstruktioner. [ Afleveringen består af følgende: en procesrapport, produktrapport og en tegningsmappe. Læsevejledning Rapporten er opbygget efter Stage Gate modellen. Produktrapporten indeholder de første 4 faser og milepæle, hvor hele processen til den endelige løsning bliver gennemgået. Herefter kommer fase 5 i form af en produktrapport, som indeholder det endelige produkt. FASE 1 MILEPÆL 1 FASE 2 MILEPÆL 2 FASE 3 Indsigt Problemfelt Analyse Projekt område Koncept udviling Detaljering Koncept Løsning Implementering Produkt MILEPÆL 3 FASE 4 MILEPÆL 4 FASE 5 MILEPÆL 5 PRODUKTRAPPORT ill. 1 3

4 Indholdsfortengelse Intro Titelblad Abstract Forord Læsevejledning Indledning Metodeafsnit Fase 1 Indsigt Fase 4 Detaljering Beregninger fælgbremse Beregninger stel Materiale og fremstilling fælgbremse Materiale og fremstilling bremsegreb Materiale og fremstilling stel Fra vugge til grav Milepæl 4 Endelige løsning Milepæl 1 Problemfelt Fase 2 Analyse Registrering Juletræsløsning Fælgbremse Disassembly åndens ergonomi Kræftpåvirkninger på cyklen Spørgeskema Opsamling Afslutning Refleksion Konklusion Litteraturliste Illustrationsliste Bilag 1. Statisk analyse af fælgbremse 2. Beregninger v-bremse 3. Beregninger stel 27 Milepæl 2 Projektområde Fase 3 Konceptudvikling Fokusering Fælgbremse Bremsegreb Cykelstel Integrerede dele 44 Milepæl 3 Koncept 4

5 Indledning Cyklen er en af verdens mest udbredte transportmidler, med omkring 100 millioner cykler produceret hvert år. Med sin store udbredelse skal cyklen dække mange forskellige behov og regler. Alt fra skærme, bagagebærer, lygter, lås, ringeklokke og bremse monteres på cyklens stel for at opfylde brugerens behov samt lovgivning. [ Metodeafsnit Organisering Tavlerne blev opdelt i kategorierne: Koncept, analyser, undersøgelser, to do, vejledermøder. I disse felter blev der hængt materiale op, som havde relevans for projektet. På den måde blev gruppemedlemmerne konstant mindet om hvad projektets standpunkt var. Se billede 3. Planlægning Ved projektets start blev en stagegate model udarbejdet med henblik på, at skabe et overblik over projektforløbet. I modellen blev der opstillet faser med tilhørende milepæle. Denne model blev videre anvendt til, at opstille et gantskema, hvor opgaverne fik deadlines og tovholdere. Tovholderene er til for, at uddele ansvar. Tovholderene var ikke nødvendigvis den der skulle udføre opgaven, men den der var ansvarlig for, at opgaven blev lavet. Ved planlægningen af projektet blev der endvidere taget hensyn til kursusmodulerne hvilket har stor indflydelse på hvor meget tid der er til projektet i hver enkelt kursusperiode. Dette resulterer i at det samlede produkt ofte virker som en juletræs løsning, hvor funktionelle komponenter og kabler hænges på produktets stel. I dette projekt arbejdes der derfor på udviklingen af et cykeldesign, hvor dele integreres i et samlet cykeldesign. Projektets fokus vil ligge på cyklens bremse, som redesignes med udgangspunkt i fælgbremsen, som er en af de mest udbredte bremsetyper. Gantskemaet blev herefter visualiseret på en tavle, med farvede post-it s. Hver kursusmodul fik hver sin farve hvilket gjorde det muligt, hurtigt at kunne overskue hvad der var hvad. Tavlen ses på illustration 2. Designproces Til designprocessen blev Striims modellen anvendt. Denne model anvendes til at systematisere designprocessen. På den måde sikres det, at nå frem til den gode løsning. Striim s er opdelt i 5 faser: fokusering, ideskabende, sammenfatning, ideudvikling og idevurdering. Modellen starter ud med en åben fokusering hvorefter der bliver skitseret ud fra i den ideskabende fase. Alle skitserne blev til- og fravalgt ud fra fordele og ulemper. Ud fra de til valgte skitser blev der igen skitseret gennem den ideudviklende fase. Disse blev til sidst vurderet med et pointsystem. Herefter blev den endelige ide/koncept færdiggjort med hensyn til produktion, form, materialer og konstruktion. ill. 2: Kalender ill. 3: Tavle med to-do lister, skitser m.m. 5

6 FASE 1 Indsigt Ud fra en brainstorm blev det besluttet, at projektet skulle omhandle en cykel. Det næste skridt var derfor at opstille problemer herved. Disse problemer blev efterfølgende opstillet i et skema, som havde til formål at give et overblik over fordele og ulemper ved dem. Herudfra blev der tilvalgt 3 problemer, som ses i skemaet her under. I denne fase træffes der hurtige valg, for at komme igang. Hvorvidt det er reelt et problem undersøges i næste fase. Problem Tilvalgt 1. Det er minimalt hvor meget bagage brugeren kan have med på en cykel. Dette er især et problem på cykler som kun har et begagebære hvor bagagen også let kan falde af. 2. Støttefoden er ustabil hvilket medføre, at cyklen let kan vælte f under dårlige vejrforhold såsom vindstød. 3. Der skal anvendes værktøj til at justere sadlen med, hvilket brugeren ikke altid lige har ved hånden. 4. Gigtramte har ikke kræfter nok i fingrene til at anvende bremsegrebet. 5. Når en fælgbremse skal justeres, i takt med at bremseklodser nedslides, kan det kun udføres ved brug af værktøj. Dette har en bruger ikke med på farten. 6. Fælgbremser er ustabile hvilket medfører, at den bremser når brugeren ikke ønsker det og der derfor bliver hårdere at cykle. 7. I frostvejr fryser bremse- og gearkabel til, og gør derfor at de ikke kan anvendes 8. Cykler er sammensat af forskellige standardkomponenter. Dette medfører, at elementer som bagagebærer, håndbremse, geargreb, kabler, cykelskerme mm. virker påsatte. 6 Indsigt

7 ARBEJDSOMRÅDE MILEPÆL 1 Problemfelt Problemfeltet blev udarbejdet ud fra de tilvalgte problemer (5,6 og 8) som ses på side 6. Det blev derudover formuleret ud fra, at projektets totalprodukt er en cykel med fokus på en fælgbremse. Cykel (totalprodukt) Nuværende cykler skal man tilkøbe forskellige dele til cyklen, som støttefod, skærme, lygter mm. Dette kan medføre at det bliver en juletræsløsning. Ofte kommer nogle af delene fra en anden fabrikant end selve cykelproducenten. Det kan få delene til at se påsatte ud fremfor at fremstå som en del af designet. Bremseklo V-bremsen er ustabil pga. de to fjedre i bunden af bremsearmen og kan derfor skubbes skævt. Dette kan medføre, at den ene bremseklods hviler på fælgen og bremser derfor hjulet konstant og bremseklodsen bliver slidt. For, at kunne løse ovenstående problem, skal følgende spørgsmål besvares: Hvilke materialer består bremsens komponenter af? Hvordan fungerer bremsesystemet? Er bremsen ustabil og hvorfor? Hvor lang levetid har bremseklodser, og hvor tit skal de udskiftes? Ved brugeren hvordan bremseklodser udskiftes og/eller justering af bremse? Cykler i dag er ofte sammensat af komponenter fra flere forskellige producenter, dette medføre at de forskellige elementer ser påsatte ud? Bremseklodserne bliver med tiden slidt ned hvilket medfører, at bremseklodserne skal skiftes samt justeres itakt med, at de slides. Begge situationer kræver, at der bruges værktøj for at udføre arbejdet. Her kan brugeren løbe ind i følgende problemer: Manglende viden i forhold til at justere bremsen Brugeren har ikke værktøjet til rådighed når problemet opstår Opgaven kan være svær at løse ene mand. Indsigt 7

8 FASE 2 Analyse Denne fase indeholder analyser og registreringer, der bliver lavet i forbindelse med fokuseringen, som senere bruges til at lave projektområdet. Der vil forekomme følgende: En registrering af cykler i Aalborg, for at finde ud af hvilken cykel der skal fokuseres på. En undersøgelse af hvordan forskellige dele og komponenter påvirker cyklens design, i forhold til at cyklen er en juletræsløsning. Analyse af bremsen: herunder en undersøgelse af, hvordan selve bremsen(bremsekloen) og håndbetjeningen fungerer, problematikker ved bremsekloen samt en disassembly af hele bremsen og statiske beregninger af bremsen. Håndens ergonomi, der viser hvordan man udarbejder et produkt der er optimal for hånden. Kroppens påvirkning på cyklen, som er en undersøgelse af hvordan kroppen trykker og trækker i cyklen, alt efter hvilken position kroppen og cyklen er i. Spørgeskema, der hjælper med at be- eller afkræfte valg og problematikker, som skal bruges til næste fase. 8 Analyse

9 Registrering For at finde ud af hvilken cykel- og bremse type der er mest udbredt i Aalborg bymidte, blev parkerede cykler (ialt 386) samt cykelbremser ved skoler, arbejdspladser mv. optalt og efterfulgt opstillet i diagrammer, som ses herunder. Cykeltyper Det ses i diagrammet (illustration 4) er det klart citybiken der er mest anvendt til hverdag i Aalborg bymidte. På baggrund af denne undersøgelse blev citybiken valgt som udgangspunkt for totalproduktet. ill. 4: Parkerede cykler i byoprådet Bremsetyper På illustration 5 ses resultatet af optællingen af håndbremser monteret på forhjulet. Det ses heraf at den primære bremse der er benyttet på forhjulet er fælgbremser. På baggrund af denne undersøgelse bliver der arbejdet videre med fælgbremsen. Der findes et udvalg af forskellige typer fælgbremser heriblandt V-bremser, U-bremser og Cantilever-bremser. Da de alle virker ved at overføre et træk i et kabel til et pres på cykelfælgen. Grundet tilgængelighed er der herefter analyseret en fælgbremse af typen V-bremse. ill. 5: Registrerede bremsetyper Analyse 9

10 Juletræsløsning Hvad er en citybike? Citybike en cykeltype der er, som også fremgår, velegnet til kørsel i byen. Den har desuden ofte en dækstørrelse på 32-40mm og er ofte udstyret med skærme. Hvis den ikke har det, går den ofte under navnet sportsbike og er desuden oftest med smallere dæk. Citybiken ses desuden både med indvendige (ofte 3-8 gear) og udvendige (ofte over 8 gear) gear. Anvendelsesmulighederne er mange, da den er velegnet til ture hvor brugeren hurtigt skal fra A til B, men også lidt længere hyggelige ture og indkøb mm. [cykelforbundet.dk] Der undersøges, hvilken indflydelse komponenterne, som en cykel er sammensat af, påvirker totalproduktets udtryk. Cykler består ofte af mange forskellige sammensatte komponenter. Mange af disse komponenter er fremstillet hos andre producenter. Dette er dele som håndbremser, gear og lygter. Komponenterne er designet til alle cykler, og virker derfor ofte som et påsat element der forstyrer totalproduktets æstetiske udtryk. Derudover er en stor del af komponenterne standardkomponenter. Derfor bliver komponentes udtryk ikke tilpasset den enkelte cykel og virker derfor ofte som et påsat element. På illustrationen 6 er ses det hvor mange komponenter en cykel kan være sammensat af. Cykelstel Cykelsæde Cykellås Bagagebærer Baglygte Skærm Hjul Reflekser Kæde Krank Geargreb Håndbremse Cykelstyr Kabler Forlygte Skærm Reflekser Hjul Pedaler ill. 6: De påsatte komponenter, som en cykel er sammensat af. 10 Analyse

11 ill. 7: Mørkerød cykelstel, med sorte plastik skærme. ill. 10: Påsat lygte ill. 8: Mørke cykelstel, med lysegrå bagagebærer og hvide skærme. ill. 11: Påsat dynamolygte Bagagebæreren er typisk en del man kan tilkøbe. Det er ofte en standard, som passer til flere forskellige cykler eller bare til producentens cykler. Pga. det er den standard, findes bagagebæreren i få farver, typisk sort, hvid og grå, hvilket gør det en meget påsat del, da cyklen nødvendigvis ikke har en af de farver. Det samme gælder for skærmene, der tit bliver lavet som standarter indenfor de forskellige producenter. Lygter samt reflekser er et tilkøbte komponenter på cyklen uanset om det er producenten eller brugeren selv der har monteret det. ill. 9: Rødt cykelstel, med sort bagagebærer og sølv/grå skærme. ill. 12: Påsat bremse Det er ofte set på citybike, at disse komponenter er tilkøb, så brugeren på den måde selv kan sammensætte deres cykel. Derfor noget der bliver eftermonteret og virker det ofte som påsatte elementer. På den måde kommer citybiken ofte til at virke som en juletræsløsning. Opsamling Påsatte elementer bliver ofte designet som et standard element der passer til alle cykler og bliver eftermonteret. Derfor virker det ofte som et påsat element fremfor, at fremstå som en del af cyklen. Fælgbremsen er også en påsat komponent, som derudover også trækker synlige kabler. Analyse 11

12 Fælgbremse Formålet med denne registrering er at få en bedre forståelse af hvad en fælgbremse er, samt at få et dybtegående kendskab til hvordan V-bremsen virker, da det er den type bremse der analyseres på i projektet. Hvad er en fælgbremse? Fælgbremser er en overordnet betegnelse for en gruppe af bremsetyper til cykler. I denne gruppe af bremser overføres der en påført kræft fra håndbremsen via. kabler ned til to klodser som derved presser på hver side af fælgen og bremser hjulet. I denne gruppe finder man, V-bremsen, U- bremsen, Cantilever bremsen, racer-bremsen. [ V-bremsen V-bremsen er en af de ældste og mest udbredte bremser til cykler. Denne type bremse har en sidetrukket bremseklo der bliver aktiveret via. håndbremsen samt transmissionskablet. Bremsen består af 3 overordnet dele med hver sin funktion, håndbremsen, bremsekloen og transmissionskabler. Håndbremsen Håndbremsen består at et monteringselement, et bremsegreb med en fjeder i bunden samt en kontra møtrik og en justerskrue. Bremsegrebet bliver betjent af brugeren, og skal helst kunne betjenes uden at brugeren slipper styret. Brugeren påfører grebet en kræft med sin hånd som får bremsegrebet til at rotere ved fjedren, og hiver herved i transmissionskablet. Når brugeren slipper bremsen vil fjederen sende bremsegrebet tilbage til sin udgangsposition. Justerskruen bruges til at justere kabelgangen. Håndbremsen(bremser ikke) Håndbremsen(bremser) Justeringsskrue Bremsegreb wire Kontra møtrik Fjeder Kabelgang Tryk Monteringselement ill. 13 ill Analyse

13 Bremsekloen Bremsekloen består af 2 bremsearme hvorpå der er monteret en bremseklods som bliver presset ind på hver side af hjulets fælg, når der bliver trykket på håndbremsen. I bunden af hver bremsearm sidder der en fjeder, som rotere armene væk fra hjulet, disse fjedres formål er at sikre at armene vender tilbage til sin udgangsposition når der ikke bliver trykket på bremsegrebet. I toppen af den venstre arm sidder der en metalholder som holder kablet, mens der på den højre sidder en rigsbolt til fastgørelse af transmissionswire. Mellem de to arme sidder der en gummimuffe på wireren, denne sikre at armene ikke bliver trukket for tæt sammen. I bunden af hver bremsearm sidder der yderligere en lille justeringsskrue, der benyttes til at justere bremseklodserne i takt med at de bliver slidt ned. Når justeringsskrue løsnes flyttes bremseklodserne ind mod fælgen. Transmission kabel Transmissionskablet består af en stålwire der er monteret på bremsegrebet samt i toppen af den højre bremsearm, samt en fleksibel kabelgang hvor der i enden sidder et kabelrør af metal. Kabelgangen er monteret i justeringsskruen i bremsens monteringselement, mens kabelrøret hviler nede i metalholderen på den venstre bremsearm. Stålwiren kører inde i kabelgang og kabelrøret. Når brugeren trykker på bremsegrebet vil wiren blive trukket op mod styret og kabel afstanden mellem bremsearmene vil blive mindre. Dette betyder at den højre arm bliver trykket mod hjulet. Samtidig vil dette træk skabe et tryk på kabelgangen samt kablerør som vil trykke mod kabelholderen på den venstre bremsearm. Dette betyder at de to arme vil blive trykket mod fælgen samtidig, med samme kræft og derved bremse hjulet. Når der ikke længere bremses vil wiren og kabler vende tilbage til udgangspositionen. [ Bremseklo(bremser ikke) Bremseklo(bremser) ill. 15 ill. 16 Analyse 13

14 Problematikker ved V-bremsen V-bremser har ofte det problem, at bremsen ikke vil slippe fælgen igen. Dette problem kan bl.a. opstå ved, at man har strammet drejeledet for hårdt fast, og bremsearmen derved er svært ved at bevæge sig. Men ofte opstår problemet ved ældre bremser eller bremser der ikke bliver vedligeholdt, pga. korrosion. Messingbøsningen på bremsearmen og studsen der forbinder bremsen og cyklen, korroderer grundet det danske klima, der et højt saltindhold, og derfor får bremsen til at ruste.[trek Bicycle Store, Kennedy Arkaden, interview: cykelsmed] ill. 17: Bremsearm med messingbøsning Ud fra egne undersøgelser af v-bremsen, er der mistanke om at det også kan skyldes fjedrene, som skal skubbe bremsearmen til sin oprindelige plads, er blevet møre eller der er samlet sig skidt og snavs i bøsningen. Dette er blevet konkluderet da bremserne der blev undersøgt, som satte sig skævt, ikke led af korrosion og at der derfor kunne ligge en anden grund bag. ill. 18: Studs, hvor bremsearm sættes fast. 14 Analyse

15 Disassembly Den valgte fælgbremse, er af typen v-bremse, der ses på mange citybikes og racercykler, grundet deres lave vægt og billige fremstilling. Der er foretaget en disassembly af bremsen og bremsegrebet for at opnå en bedre forståelse af funktion, konstruktion og materialer. Ved hjælp af en Bill of Materials eller stykliste på Dansk, er der blevet oplistet hvilke komponenter den valgte fælgbremse består af og hvor mange styk, der indgår af hvert komponent. Fælgbremsen er et mere elle mindre symetrisk design, hvilket gør det muligt at anvende de samme komponenter. Hvilket mindsker mængden af værktøj, der skal til under fremstilling og derfor omkostninger og tid. Spejlvendte komponenter, som bremsearmene og fjedrene, kan dog ikke anvendes som de symetriske og er derfor nødt til at blive fremstillet hver for sig. Flere af de anvendte komponenter er standard komponenter og bliver masseproduceret, hvilket gør dem billigere, og de er derfor købt færdige til produktionen. Materiale genkendelse For at identificere materialerne komponenterne består af, er der blevet benyttet Arkimedes princippet. Metal komponenterne er enkeltvis blevet sænket ned i et bæger med vand. Bægeret er placeret på en nulstillet vægt, udslaget på vægten, med emnet nedsænket repræsentere emnets volumen. Derefter vejes emnerne og massefylden findes ved at dividere vægten med volumen og sammenlignes med massefylden for forskellige materialer. For de små komponenter, opstår der en vis unøjagtighed, da det er meget små volumener, der arbejdes med, så vægtens nøjagtighed er meget afgørende. Til forsøget blev en vægt med en nøjagtighed på 0,01 gram benyttet. I forsøget er der dog heller ikke taget højde for mulige legeringer eller overfladebehandlinger. Efterfølgende er alle metal komponenterne blevet tjekket for magnetisme. Magnetisme er et tegn på at materialet indeholder jern (Fe) eller nikkel (Ni). Stål med lavt kulstofindhold plejer, som en tommelfingerregel, at være magnetiske. Hvert komponent er også forsøgt skrabet i overfladen med en kniv, for at tjekke hårdheden, da aluminium er relativt blødt og kan let skrabes i overfladen, hvorimod stål er meget hårdt og svært at skrabe i overfladen. Udfra disse forsøg og iagttagelser, er der blevet opstillet materiale forslag i BOM diagrammet. Flere af de mulige stålkomponenter havde rødlige tegn på rust, hvilket kunne tyde på at det er en ståltype med lavt indhold af kulstof og højt jernindhold. Hvor andre komponenter ingen spor af korrosion havde, hvilket kunne tyde på en dyre legering, med lavere jernindhold. 10.h 10.g 10.f d 10.e 10.c 10.b 10.a 9 4 4d 4.e 4.a 4.b c 12 ill. 19 Analyse 15

16 Fælgbremsen 1. Bremseklods Bremseklodsen er det komponent der bremser hjulet, når brugeren trækker i bremsegrebet. Bremseklodsen består af en metal kerne, der skaber struktur og styrke i det bløde plastik, der skal bremse hjulet. Og et monterings bolt, der holder metalkernen og spændes fast i bremsearmen. Komponenten er højest sandsynligt special produceret til fælgbremse producenten eller produceret hos bremse producenten selv, af halvfabrikata. Grundet standse mærker, vurderes det at metalkernen, er kold standset i den ønskede form, og monterings bolten er blevet presset sammen efter at være blevet stukket igennem kernen, som illustreret på illustration 20. ill. 20 Metallet er magnetisk og har tegn på rødligt rust, hvilket kunne tyde på at der er tale om et stål. Stål komponenten er derefter blevet placeret i en form, hvori plast materialet befinder sig i flydende tilstand. Plastik delen, er blevet testet ved FTIR (Fourier Tranform Infared Spectroscopy), til at være nylon, hvilket er af den syntetiske polymer familie. Karakteristisk ved nylon er dens store modstandsdygtighed overfor slid, stød, vind og vejr. Nylon har dog brug for additiver, for at opnå den bløde form som er tilfældet på bremseklodsen. Ved produktionen er nylon-komponenten sandsynligt blevet tilført forskellige additiver for at opnå de ønskede egenskaber bl.a. den rette friktionskvotient. 2. og 3. -Sfærisk skive sæt De sfæriske skiver er selvjusterende grundet deres konkave/konvekse former, hvilket sørger for at bremseklodsen altid sidder i den ønskede vinkel mod fælgen. Begge skiver er sandsynligvis fremstillet hos fælgbremse producenten af halvfabrikerede rør, da de ikke umiddelbart ligner standard komponenter, og ikke var tilgængelig i de tilgængelige sortiment-kataloger. De konkave skiver er lavet af aluminium. Den målte massefylde ligger i omegnen af aluminium og emnet er ikke magnetisk, er relativt let og blødt, hvilket underbygger påstanden. Hos fælg producenten er røret blevet skåret i den ønskede tykkelse og derefter er den konkave fordybning blevet koldpresset. Den konvekse skive er af stål, den er magnetisk, har rødlige rustpletter og er væsentligt tungere end den konkave skive. Den er formodentlig fremstillet på samme måde den konkave skive, ved hjælp af koldpresning i den ønskede afrunding. 4. Bremsearme 4.ab) Højre og venstre bremsearm Bremsearmen fungere som rygraden i fælgbremsen, det er på den at alle de andre komponenter bliver påsat. I den ene ende spændes den fast på cyklens monteringsstuds, i den anden sættes kablet fra bremsegrebet fast og der imellem sidder bremseklodsen monteret. Armen er ikke magnetisk og ved massefylde forsøget var den 2,75 g/cm3, hvilket er 0,05g fra aluminiums massefylde på 2,7 g/cm3. Grundet de iagttagelser og det at emnet er relativt let for dens størrelse, begrunder at den er af aluminium. Selvom overfladen er malet sort, så forekommer der tydelige spor af fremstillingsprocessen. Der er flere udstødnings mærker, hvilket kunne tyde på at emnet er blevet støbt. Bremsearmen er ikke et standard komponent og designet af den er ret individuelt for fælgbremse producenter, så den er enten specielt fremstillet til producenter ellers har de selv støbt den. 4.c) Bremsearmsleje Bremse lejet er det stykke der sidder på bremsearmen og fungere som lejet mellem bremsearm og studs. Den er lavet af messing da dette er et lavfriktionsmetal, ikke magnetisk og slidstærk og derfor egner sig som leje. Bremselejet er købt ind på rør form, og er derfra blevet klippet og bearbejdet ved spåntagende operationer [metals.about.com] 4.d) Wire rør modstand Denne komponent har til formål at holde på wire røret (10.d), således at begge bremsearme bevæger sig når der bremses. komponenten sidder på den venstre bremsearm via en led som den kan rotere om, på den måde kan den frit rotere ved evt. bevægelse når der bremses. Komponenten er lavet af en forzinket stål, muligvis pladeforzinket, da dette ville tillade buk og klip mm. uden at forzinkningen skaller af. Til produktionen er der indkøbt stålplader, muligvis forzinket Beregninger på bremsen findes i bilag (bilag 1-2) 16 Analyse

17 på forhånd. Derfra er pladerne blevet stanset og bukket til den ønskede form. [metals.about.com] 4.e) Wire rør modstand nitte Denne komponent er den nitte som fæstner forrige komponent (4.d) til den højre bremsearm. Den er lavet af rustfrit stål, og er muligvis indkøbt som stangform derefter klippet, 5. Skiver Er en standard skive i stål, fælg producenten har bestilt fra en leverandør, frem for selv at fremstille komponentet af halvfabrikata. Samme for komponent 6 og Møtrik Møtrikken sidder for enden af bremseklodsens monterings bolt og sørger for at spænde skiverne fast omkring bremsearmen og på den måde holder bremseklodsen fast. Møtrikken spændes fra enden af med en umbraco nøgle. Møtrikken er et standard komponent og er blevet fremstillet af leverandøren. Møtrikken er magnetisk, helt dækket af rødligt rust og har en massefylde på 7g/ cm3, hvilket tyder på at møtrikken er af stål. 9. Bolt og skive Dette sæt af bolt og skive, spændes fast i toppen af bremsearmen og holder bremsewiren. Denne bolt løsnes for at justere bremse armene, hvilket kræver en umbraco nøgle. Begge komponenter er standard komponenter og er derfor fremstillet hos leverandøren. Begge dele er både magnetiske og relativt tunge, hvilket kunne tyde på at der er tale om stål. En meget normal legering af stål, til bolte og skiver er elforzinkning. Elforzinkning eller elgalvanisering, er en metode der ved hjælp af elektroplettering blander zink ind i overfladen af metallet, for at skabe bedre korrosionsmodstand. Elforzinkede komponenter overfladebehandles ofte med et chromebad, for at skabe større korrosionsmodstand. 10. Bremse kablet og det der høre til. 10.a) Wireklemme Komponentet klemmes omkring den rå wire ende (10.b), for at sikre at wiren ikke trævler. Ved massefylde test og magnetisme tjek, ligger klemmen sig op af magnesium. Da det er dyrt at blande for mange forskelige materialer og fremstillingsprocesser sammen, vurderes der at det kunne være aluminium. Massefylden er lavere end aluminium, det kan skyldes fejl i volumen målingerne, da komponentet er meget lille. 10.b) Bremsewire Bremsewiren er det kræft overførende komponent, der flytter trækkræften fra bremsegrebet til trækket i bremsearmen og tilsidst trykket mod fælgen. Wiren er ofte fremstillet af spundet stål tråde. Wiren er magnetisk og et standard komponent, ved opslag på nettet er der fundet frem til at det er rustfrit stål, muligvis ferritisk, da det er magnetisk. 10.d) Wire rør Wire røret holder på en tube (10.e), og laver et 90 graders buk, således at wiren der kommer oppe fra bremsgrebet bliver ført rundt så den bevæger sig horisontalt på bremsen. For enden af røret er et bredere hoved, der passer til Røret er svagt magnetisk, overfladen er helt blank efter flere års brug og komponentet er meget hårdt at bukke eller skære i. Det tyder på at være lavet af austenitisk rustfrit stål, austenitisk stål er i sig selv ikke magnetisk, men når det bliver bearbejdet og deformeret kan det forekomme magnetisk. Komponentet er ikke et standard komponent og er formodentligt blevet formet hos fælgbremse producenten af halvfabrikeret stålrør. Hos fælgbremse producenten er røret blevet bukket eller valset i den ønskede vinkel og til sidst er et større rør blevet presset mod enden for at skabe den forstørrede ende der skal stå imod bremsearmen. 10.e) Wire rør tube Denne tube sidder inde i det førnævnte wire rør (10.d), denne tubes formål er at mindske wirens friktion på wire røret, da der er et skarpt buk i røret. Denne komponent er en blød plastik, det kræves af denne tube ikke har høj friktion imod den wire (10.b) der skal løbe igennem det. Tuben er muligt indkøbt på rør form af bremse producenten og derfra klippet i den ønskede længde. 10.f) Kabelmodstand Kabelmodstanden er en lille hætte der tætner samlingen mellem wire røret (10.d) og gummikablet (10.g) Komponenten er ikke magnetisk, og dens massefylde er tæt på aluminium, derfor vurderes den til at være fremstillet af aluminium. Kabelmodstanden har form som et rør, og skifter godstyk Analyse 17

18 kelsen halvvejs igennem røret. Den skiftene godstykkelse ser ud til at være opnået med et mindre rør indsat i det større rør, og dermed øge gostykkelsen. 10.g) Gummekabel Gummikablet er det kabel som wiren (10.b) og metal indre (10.h) løber igennem fra bremsegrebet og til wire røret (10.d), og fungere som afskærmning af vind og vejr. Gummikablet er sandsynligt fremstillet af en PVC plast der er blødgjort med ftalater. 10.h) Metal indre / kabel. Denne komponent løber igennem kablet (10.g) og har wiren (10.b) løbende igennem sig. Denne komponent holder afstanden mellem bremsegrebet og wire røret (10.d) hvilket er vigtigt til bremsens funktion. Samtidig er metallet smurt med en tyk smørende væske, som mindsker wirens friktion. Komponenten er magnetisk og muligt lavet af en type stål. Komponenten er produceres ved at producenten har fået flad stål tråd, og ved samme metode som fjedrene bukket tråden til en spindel (14.). 11. Bolt og spændeskive Samme som Justere skrue Justere skruen sidder igennem fjederhuset (13.) og går ind på bremsearmen (4.), ved at skrue på denne tvinger skruen fjederhuset til at dreje og dermed stramme fjederen (14.) sådan at armens placering i forhold til fælgen ændre sig. Er en standard skrue i stål, fælg producenten har bestilt fra en leverandør, frem for selv at fremstille komponentet af halvfabrikata. 13. Fjerderhus Fjederhuset på armen (4.) ved studsen som armen sidder fast på. Fjederhuset har til formål både at beskytte fjederen (14.) imod vind og vejr, og fastholde fjederen. Fjederhuset er sandsynligt sprøjtestøbt nylon, da nylon er godt mod slid, både mekanisk slid og det slid der kommer fra vind og vejr. 14. Fjeder Fjedre er ofte fremstillet af fjederstål. Det er et stål med højt kulstofindhold, hvilket gør stålet hårdt og giver det en høj styrke. Fjederstål har det rette forhold af kulstof til at opnå høj styrke og stadigvæk være duktilt nok til at være egnet til fjedere. For en fjeder er det vigtigt at den ikke deformeres plastisk, men elastisk, så den vender tilbage til sin oprindelig form. Materialet skal også kunne modstå mange gentagne tryk og træk, så materialets udholdenhed er også vigtigt for en fjeder. Stålet er formodentlig købt i lange cylindriske tråde og derfra bukket og bøjet til den ønskede form fjederen skal antage. Fjederen er produceret ved at man tager en stål tråd i den ønskede tykkelse. Tråden føres da igennem en maskine der bukker tråden rundt til den kendte fjederspindel, tråden klippes af når den ønskede længde på fjederen er bukket. 15. Låg fjederhus Låget til fjederhuset aflukker det hulrum som fjederen (14.) er placeret i. Låget er en sprøjtestøbt plastik og der er ingen umiddelbare krav til dens modstandsdygtighed mod mekanisk slid, eller vind og vejr. og kan derfor produceres af en anden plastik. Bremsegreb 1. Bremsegreb Bremsegrebet er emnet hvorpå brugeren påfører kræften til bremsen, når brugeren ønsker at bremse trækkes bremsegrebet ind mod styret, hvilket resultere i at der trækkes i bremsewireren (10b). Grebet spændes fast på monterings emnet (6) og bremsewireren (10b). Bremsegrebet er et relativt stort komponent, der ikke skal modstå store træk eller tryk,så aluminium er et oplagt materiale. Massefylde testen konkludere at der er tale om aluminium. Da grebet ikke skal modstå særligt store kræfter, men bibeholde sin form er der muligvis brugt en aluminiumslegering i 6000 serien, der består af aluminium, magnesium og silicium serien er let at bearbejde og samtidig relativt stærk, der er dog andre aluminiumslegeringer der er væsentligt stærkere, men det har bremsegrebet ikke behov for. Grebet er blevet koldpresset for at opnå den kom 2. Møtrik Denne møtrik er sammen med bolten (3.) med til at fastholde bremsegrebet (1.) til monterings emnet (5.) Møtrikken er købt ind som standard komponent og er formodentlig lavet af stål. 3. Bolt Fastholder bremsegreb (1.) til monterings emne (5.). 18 Analyse

19 ill Bolten er købt ind som standard komponent og er formodentlig lavet af stål. Bolten er købt ind som standard komponent og er formodentlig lavet af stål. 4. Fjeder Fjederen siddet ved bremsegrebets (1.) fastgørelse til monterings emnet (5.), og påfører en kræft til bremsegrebet der tvinger den tilbage til udgangsposition når der ikke længere trykkes på bremsen Se tidligere besvarelse fra fælgbremsen (14.) 8. Kontra møtrik Kontramøtrikken sammen med justere skruen (9.) har den funktion at kunne justere på bremserne, ved at møtrikken flytter sig i forhold til justere skruen skubbes der til kablet og dermed føres bremseklodserne tættere på fælgen. Møtrikken ikke magnetisk og har massefylde tæt på aluminium. Emnet er sandsynligt købt hjem som en standard møtrik, hvorefter der med spåntagning er skåret et udsnit i emnet. 5. Monterings emne Monterings emnet er den komponent der fæstner bremsegrebet (1.) til cykelstyret. Emnet skal have gode mekaniske egenskaber da den overfører kræfter til cykelstyret, samtidig skal den være slidstærk da den udsættes for meget vind og vejr. Det antages derfor at emnet er sprøjtestøbt nylon, som efterfølgende har gennemgået en række spåntagende operationer til for at lave huller mm. til diverse bolte og møtrikker. 9. Justere skrue Se besvarelse Møtrik Denne komponent er med til at stramme monterings emnet omkring cykelstyret. Møtrikken er købt ind som standard komponent og er formodentlig lavet af stål. 7. Bolt Denne komponent er med til at stramme monterings emnet omkring cykelstyret. Analyse 19

20 Håndens anatomi og ergonomi I dette afsnit undersøges håndens anatomi og ergonomi. Derfor ses der på studier af håndens opbygning samt den mest hensigtsmæssig udformning af emne der skal betjenes med hånden. Det indhentet viden om emnet skal benyttes i en senere proces, til udformning af brugsflader og greb på cyklens styr. Hånden Hånden er et vigtig universalværktøj som kan udføre utallige af aktiviteter i hverdagen. Her udgøre hånd, arm og skulder en funktionel enhed, hvor ryg skulder og overarmsmuskler føre hånden hen til det sted hvor handlingen skal udføres. Herefter udføre hånden selv finindstillingerne bevæge håndledet og mellem underarmsbenene. Gribefunktionen Hånden er to greb, et præcisionsgreb og et kræft greb. Kræftgreb: Her holdes en genstand fast mellem de fire fingre og håndfladen, hvor tommelfingeren er trukket ind mod de øvrige fingere og enten låser eller styre ill. 24 redskabet. Dette forbygger risikoen for at overbelaste tommelfingerroden. Hånden skal holdes grader opadbøjet og kan udføre højest kræft i denne stillingstyrken aftager hvis, håndledet bøjes op eller ned. Hånden kan både udføre stor kræft samt finpræcision, her giver føleceller hjernen besked om det berørte emnes form, konsistens og temperatur. For at kunne håndtere et redskab eller greb er det vigtigt at man kan mærke hvor hårdt man skal holde eller presse om emnet. Opbygning og funktion ill. 22 Hånden har 27 knogler forbundet af led. Et vigtigt led for at kunne gribe om noget er tommelfingerens rodled, som muligøre at tommelfingeren kan modstille sig de øvrige fingere. Bevægelsen i tommelfingeren gør det muligt for hånden at udføre præcisions bevægelser. Håndens mest funktionelle stilling er også dens hvilestilling. Her hviler den ill. 23 på lillefingersiden løftet ca. 45 grader fra underlaget. I denne stilling er hånden skåleformet. Denne funktionelle stilling ligger grundlag for alle håndens gribefunktioner, og burde være basis for alt design af redskaber til hånden. ill. 25 Præcisionsgreb: Her holdes eller manøvreres et emne mellem tommelfingeren og en eller flere af håndens øvrige fingre. Hånden er opadbøjet ca grader i dette greb eller en smule nedadbøjet. Tommelfinger er trukket væk fra de øvrige fingre for at kunne modstille sig de andre fingerspidser. ill. 26 Tommelfingerens rodled er sårbar over for kræftpåvirkninger når tommelfingeren trækkes væk fra de andre fingre. Så skal tommelfingeret indgå i opgaver skal den trækkes så langt ind mod de øvrige finger som muligt. 20 Analyse

21 Udformning af redskab Menneskehænder har forskellig størrelse og derfor burde der udarbejdes redskaber i forskellige størrelser. Dette er især vigtigt når redskabet skal benyttes over en længere periode. Udformning af et design burde tage hensyn til håndens, form, størrelse, fastholder evne og funktion. Håndens form Håndens hvilestilling har betydning for redskabets tykkelse og tværsnit. Gribefladen på redskabet skal være så tyk at man kan holde redskabet, men et minimum af kræftspændelse. Hvis et redskab enden er for kort, tyndt eller for ill. 27 fladt belastet håndens flade, da fingrene bøjes for meget. Især ved kræftbetonet arbejdet er det vigtigt at redskabsskaftet og greb ikke er for smalle. ill. 28 Redskaber der skal drejes i hånden, burde have et cirkulær snit, hvor redskaber der kun skal benyttes i en retning, burde have et ovalt snit. holde fast. En god friktion mellem hånd og redskab kan opnås ved at gør redskabes overfladestyktur rillet eller ru. Riller på tværs af modstrider at hånden glider ned af et redskab mens riller på langs modstrider at fingre eller hånd glider drejer omkring redskabet. afstanden mellem rillerne bør ikke være for stor og må ikke øge trykket mellem hånd og redskab. Materialet skal være dårlig varme og elektricitetsleder og må ikke være så porøst at det kan absorbere væske Hånden funktion Et redskab burde udformes efter styrken på de muskler der skal udføre arbejdet. Der overføres mindre kræft når redskabet holdes mellem fingerspidserne. Jo større kræft jo større berøringsflade. Grebet om redskabet skal være så tæt på håndens hvilestilling som mugligt Tommelfingerens rodled er et vigtigt element for, at hånden kan udføre sit arbejde. Dette led skånes og udnyttes bedst når hånden er i hvilestilling. Rodledet belastes især når tommelfingeren adskilles fra de andre fire finger - derfør bør dette undgås. Når hånden skal udføre et roterende arbejde er det mest optimale et cirkulært greb. Gribeflader bør være fremstillet i et skridsikkert materiale med struktur, da dette er med til at give et bedre greb. [Redskabs håndtering, Arbejdsmiljøfondet] Håndens størrelse Håndgrebet side skal være længere end håndens bredde. Skal tommel- eller pegefinger benyttes til at styre med skal skaftet/grebet gøres længere. Håndens evne til at holde fast Grebet skal være udarbejdet i materiale der hindre hånden i at glide. Her er riller/fingeraftrykkene samt en hvis fugtighed i hånden, betydning for evnen til at Analyse 21

22 Kræftpåvirkning af styr Underoverskrift Formålet med denne analyse er at undersøge hvorfra cyklens greb og bliver påvirket uder forskellige siturationer man møder på en cykeltur. Denne undersøgles skal benyttes i forbindelse med udviklingen af styrets greb og bremsegreb. ill. 29 Sidder ned Hænderne hviler på styret og trykket mod styret er lavt. Det tryk man ligger peger væk fra kroppen. Står op Der tages om styret med kræftgreb. kræftpåvirkningen på styret er højt da personen ikke længre sidder på sødet For at undersøge påvirkning af styrets greb, blev der udført en registrering af en cykeltur, med med fokus med en føling af hvordan der gribes i styret når man sidder ned, står op, bremser med fod og hånd samt hvordan det påvirkes når man køre op og ned af en skråning. Under registringen blev obser fotograferet og noteret. Bremser med hånd Der gibes om styret sådan at tommelfingeren askilles fra øvrige fingre od der forkommer et lille tryk på bremsegrebet og et størret på grebet på styret. Bremser med fod Der forkommer et lille tryk ne på styret som peger væk fra kroppen, men der forkommer et letter ryk ind mod kroppen. Køre ned Stor kræftpovirkning på styret. Trykket der ligger peger væk fra kroppen. Drejer Når der drejes forkommer der et hev i det ene greb på styret mens der virker et tryk på det andet greb. Køre op Syret håndtere med kræftgreb. Der fåføres stor kræftpovirkning på sæde. Lettere trykke på styr. Dog udføres der samtidig et træk mod kroppen. Opsamling Ud fra registreringen kan det konstateres at der er række forbehold der skal overvejes når bremsegrebet skal udformes. Heriblandt at styret ofte bliver påvirket i en fremad- samt oppefragående retning. Derfor vil det ikke være hensigtsmæssigt at udarbejd et bremsegreb der skal påvirkes fra disse retninger. 22 Analyse

23 Spørgeskema Spørgeskemaet udarbejdes med henblik på, at få en forståelse af hvilke oplevelser brugeren har med nuværende v-bremse og om de oplever de samme problemer vi har observeret! Inden spørgeskemaet blev udarbejdet blev der opstillet hypoteser, som ønskes undersøgt. Derfor blev spørgsmålene i spørgeskemaet udarbejdet ud fra dette disse hypoteser. Herunder spørgsmål og output. ill. 30 1) Hvor lang tid har du haft din nuværende cykel? 2) Var din cykel helt ny da du fik den? 4 år (30%) Under 1 år (22%) Nej, den var brugt (29%) 3-4 år (8%) 2-3 år (18%) 1-2 år (21%) Ja (71%) 3) Hvilken type cykel har du? 4) Hvilken type bremse har din cykel?(forbremse) Andet (4%) Mountainbike (19%) Andet (5%) Rullebremse (4%) Racercykel (10%) Citybike (47%) Skivebremser (28%) Fælgbremser (53%) Roadster (20%) 5) Har du oplevet, at den ene bremseklods ikke slap hjulet da du stoppede med at bremse? 6) Har du oplevet, at begge bremseklods ikke slap hjulet da du stoppede med at bremse? Ja (17%) Ja (36%) Nej (64%) Nej (83%) Analyse 23

24 7) Har du fået skiftet bremseklodser på din fælgbremse? Ja (25%) 8) Hvem har skiftet dem/vil skifte dem, hvis du skal have dem skiftet? Det har jeg selv (38%) Nej (75%) Cykelhandler/ anden (62%) 9) Hvis du har skiftet dem selv, stødte du så ind i følgende problemer (må gerne sætte i flere) Andet (11%) Mangel på viden (4%) Mangel på værktøj (5%) Svært at gøre ene mand (5%) 10) Har du oplevet, at dine bremser er blevet løsere i håndtaget? Nej (33%) Ja (67%) Har ikke selv skiftet dem (74%) 11) Har du nogen viden om hvordan man justere bremserne? 12) Hvis du har justeret dem selv, stødte du så ind i følgende problemer(må gerne sætte i flere) Nej (50%) Ja (50%) Andet (1%) Har ikke selv skiftet dem (35%) Mangel på viden (14%) Manglende værktøj (10%) Svært at gøre ene mand (4%) Havde ingen problemer (35%) Andet, hvad? SNAVS,,,, Snavs og ømme fingre!! :( Mange små dele omkring bremseklodsen, som let falder ned på jorden under udskiftningen af bremseklodser. Kan være svært at sætte dem, så de ikke bliver slidt skævt efter noget tids bremsning. 24 Analyse

25 13) Hvor tit justerer du dine bremser? 14) Kunne du tænke dig at få en bremse hvor de justeres uden brug af værktøj? Nej (17%) Aldrig (35%) 1 til flere gange om året(35%) 2 år (12%) Hvert 2. år (19%) Ja (83%) 15) Har du fundet den nuværende betjening til håndbremsen irriterende? Ja (8%) 16) Har du været langsommere til at bremse med håndbremsen i en presset situation, grundet at dine hænder ikke har været på bremsen(men på styret)? Ja (28%) Nej (92%) De fleste har en cykel der er over 4 år gammel, altså en ældre cykel. Dette havde været en fordel hvis det valgte koncept, havde været standart bremsen til de fleste cykler med fælgbremser. Men taget i betragtning af, at når folk skal have en anden cykel, køber størstedelen den fra ny, hvilket fremmer valget om at lave en ny cykel med integrerede dele. (se skema: 1 & 2) Undersøgelse/iagttagelse af cykler i Aalborg, viste at størstedelen af cyklerne er citybikes samt størstedelen af bremser (af alle de optalte cykler) er fælgbremser. Spørgeskemaets resultater stemmer overens med iagttagelserne. (se skema: 3 & 4) En del (36 %) har oplevet at den ene bremseklods ikke slap fælgen, og 17 % har oplevet begge bremseklodser ikke slap. Det er ikke størstedelen der døjer med problemet, men 48(36 %) ud af 134 personer der døjer med det, gør det til en reelt problem som en del skal døje med i deres hverdag. Størstedelen har ikke fået skiftet deres bremseklodser, men af dem der har, har de fleste(62 %) fået skiftet dem hos en cykelhandler eller fået en anden til det. De 38 % der selv har skiftet dem, har ikke haft de store Nej (72%) problemer. Det vil altså sige, at det er forholdsvis let at skifte dem selv, men de fleste får det gjort. (se skema: 5-9) Mange har oplevet at bremsen er blevet løsere. Et mindre overtal (60 %) justerer deres bremser selv og hvorvidt folk har viden om det eller ej, er Dvs. at 10 % er sprunget ud i det alligevel. 66 % justere deres bremser, hvor ofte er forskelligt, men de fleste gør det forholdsvis tit. Dem der justere dem selv, har umiddelbart ikke haft de store problemer. Selvom dette er tilfældet, er der et stort overtal (83 %) der ønsker det muligt, at justere bremserne uden brug af værktøj. (se skema: 10 & 14) De er fleste er tilfredse med den nuværende betjeningen til håndbremsen, nogle finder den dog ukomfortabel og at den er træls under visse vejrforhold. Flere oplever dog, at de bremser langsommere i stressede situationer pga. grebet sidder længere ude end styret. 28 % oplever dette, hvilket ikke virker som en stor del. Men tages det i betragtning af, at 37 mennesker ud af 134, kunne havde været med i en ulykke, grundet mindsket reaktionstid pga. betjeningen, så er det hel del. (se skema: 15 & 16) Analyse 25

26 Opsamling Ud fra v-bremse analysen og disassemplyen blev der dannet forståelse for hvordan en fælgbremse kan være opbygget og hvordan den virker. Dette blev anvendt til den videre proces hvor produktet skal udvikles. Ud fra spørgeskemaundersøgelsen blev der fundet ud af, at 36% har prøvet, at deres bremse sad skævt. Dette er mange, taget i betragtning af at 36% muligvis har besvær med at cykle grundet bremseklodsen ikke slipper hjulet. Derudover var der 28% der havde oplevet mindsket reaktionstid ved bremsning, pga. afstanden til betjeningen. Der blev også fundet ud af, at halvdelen af respondenterne ikke havde viden om hvordan bremseklodserne justeres. Derudover er det over halvdelen der ikke selv vil udskifte bremseklodsen. Ud fra juletræs research blev konklusionen, at mange elementer ser påsatte ud på cyklen da det ofte er standardkomponenter der ikke designes til den enkelte cykel, men tilpasses til alle cykler. For, at skåne tommelfingerens rodled skal det undgås at tommelfingeren trækkes væk fra de andre fingre da den er sårbar i denne position. 26 Analyse

27 ARBEJDSOMRÅDE MILEPÆL 2 Projektområde Problemstilling Fælgbremse Hvordan kan der redesignes et fælgbremse system, der forhindre bremsekloen i at sidde skævt og derved hindre at hjulet bremses når brugeren ikke ønsker det, og samtidig kan justeres uden værktøj i takt med at bremseklodserne slides ned? Hvordan kan der udvikles et bremsen der gør det muligt at bremse tilstrækkeligt hurtigt og ubesværet i nødsituationer og samtidig integrere designet i det overordnede cykeldesign? Cykel Hvordan kan der udvikles en cykel, hvor en række af elementerne er en del af hele cyklens design? Kravspecifikation Fælgbremse Funktion Konstruktion Krav 1. Bremseklodserne skal samlet kunne yde et tryk på 895 N 2. Bremsekloen vender altid tilbage til startposition 3. Skal kunne justere bremse uden værkt Ønsker 5. Bremserne justeres automatisk 6. Genanvendelige materialer 4. Cykelbremsen skal designes til en citybike Æstetik Analyse 27

28 Bremsegreb Funktion Konstruktion Æstetik Krav 7. Bremsegrebene skal hver især være lange nok til de kan blive trykket på med 4 finger af en sammenlagt bredde på 8 cm 8. Bremseklodserne skal samlet kunne yde et tryk på 895 N 9. Håndbetjente bremsesystem skal kunne modstå et en tryk med kræftpåvirkning på 60daN (60Kg) [cykkelistforbundet.dk] 10. Cykelbremsen skal designes til en citybike Ønsker 11. Bremsegreb der mindsker brugerens reaktionstid 12. Genanvendelige materialer Cykelstel Funktion Krav 13. En rød refleks bagpå. 14. En hvid refleks foran. 15. I hvert hjul: Mindst én gul refleks, der er synlig fra siden, eller en hvid refleksstribe på siden af dækket eller fælgen. 16. Mindst to gule reflekser, der bevæges under kørsel, og som er synlige bagfra. Det vil typisk være pedalreflekser. [cyklistforbundet.dk] Ønsker Konstruktion 17. Styret må ikke være over 70cm bred [cykkelistforbundet.dk] 18. Stellet må ikke være over 3,5m langt [cykkelistforbundet.dk] 20. Genanvendelige materialer Æstetik 19. citybike 21. Skjulte kabler, så skidt ikke samles 28 Analyse

29 FASE 3 Konceptudvikling Denne fase indeholder konceptudviklingen af fælgbremse, bremsegreb og cykelstel. Processen blev styret af STRIIM s modellen, som gør det muligt at have en struktureret proces. Det er vigtigt, at have en strukturet proces, da det fører frem til den gode løsning. Designprocessen har været igennem de 5 faser, som STRIIM s modellen består af (se ill 31). Der er startet med en fokusering, som der i ideskabelses fasen skitseres ukritisk ud fra. Herefter bliver der lavet en sammenfatning, hvor skitserne bliver vurderet og sorteret. De udvalgte skitser bliver der skitseret videre på i ideudviklings fasen. Her bliver ideen mere færdiggjort og herefter igen sorteret igennem idevurderingen hvor den endelige løsning udvælges udfra pointvurdering. Afsnittet her er opdelt i de 5 faser fra STRIIM s modellen STRIIM S MODEL Fokusering Ideskabende Sammenfatning Ideudvikling Idevurdering ill. 31: STRIIM s modellen 1 Fokusering Fokuseringsfasen tog udgangspunkt i outputtet fra research / analysefasen. Fokuseringerne blev formuleret som korte og åbne spørgsmål. Der blev skrevet fokuseringer for hver del der skal designes: Cykelstel, bremsegreb og fælgbremsesystem. Disse fokuseringer er listet op her under: Fælgbremsesystem 3.1 Hvordan kan der redesignes en fælgbremse, som er mere pålidelig? 3.2 Hvordan kan der redesignes en fælgbremse, som mindsker slid/justering? 3.3 Hvordan kan fælgbremsen integreres med/i cykelstellet? Bremsegreb 2.1 Hvordan kan bremsegrebet integreres i cyklens design? 2.2 Hvordan kan man bremse hurtigere? 2.3 Hvordan kan bremsegrebet gøres mere behageligt? Cykelstel 1.1 Hvordan kan løse dele integreres i cyklens stel? Konceptudvikling 29

30 Fælgbremse Her ses en oversigt over konceptudviklingen for fælgbremsen. Her er de forskellige bremser sat op i skemaer. De forskellige koncepter er vurderet efter en række udvalgte parametre. 1BREMSE 1 Beskrivelse af bremse: Bremse hvor bremseklodserne bliver rykket op i fælgen. Wirerne køres gennem taljer, hvilket forstærker bremsekræften, via udveksling. 2 3 ill. 32 BREMSE 2 BREMSE 3 Beskrivelse af bremse: Beskrivelse af bremse: River i styr for at bremse. Bremser på hjul med en Bremse hvor man justere kablerne ved at flytte en stang. ring op og ned. 4 5 BREMSE 4 BREMSE 5 Beskrivelse af bremse: hestesko der bliver rykket om i fælgen. Beskrivelse af bremse: Wire roterer et emne hvor to stænger er sat fast. Ved rotation trækkes stænger sammen, som trækker i bremsekløerne. 30 Konceptudvikling

31 BREMSE PARAMESTRE D Kan integreres i stellet O O Mulighed for justering uden værktøj X X O X Udskiftning af bremseklodser uden værktøj O D Bremser optimalt/med nok kræft O Selvjusterende X X X X X D Ene/begge bremser låser sig ikke fast X Point Point X = 0 O = 1 = 2 D = dobbelt point (parametre vægtes højere) Skitserne med højeste score (4 og 5) blev koblet sammen, da de opvejede hinanden mangler. Skitse 1 er en metode til, hvordan man kan danne udveksling. Hvilket var en optimal løsning at filføje til forslag 5, da det bremseforslag havde ringe udveksling og heller ikke var nemlig at tilføje det, til selveste bremsen. TALJE BREMSE Taljer 3 taljer for at forstærke kræften 3 gange, hvilket svare til den normale fælgbremse. To faste taljer og en i midten som er fri. Kan sidde i forgaflen eller styret. Op til betjening Løsning 1 Bremsen består af ét stykke, hvor bremseklodserne er monteret på. Kablet rykker i toppen af hesteskoen. Denne løsning monteres i forgaflen, hvor der skæres hul ud til et plastikhus, der forhindre skidt og snavs i at komme ind i stellet. I plastikhuset er der skinner, hvor hesteskoen kører i. Løsning 2 Her sidder der to separate plastikhuse i hver side i forgaflen. Plastikhuset indeholder en skinne, hvorpå bremseklodsen sidder og kan kører op. Kablet splittes i to og forbindes med bremseklodsen. ill. 33 Fastspændt til bremsse Konceptudvikling 31

32 FF bbbb = sin(αα) FF bb FF bbbb = cos(αα) FF bb => FF bbbb = FF WW FF ww FF bbbb = sin(αα) cos(αα) FF bb = FF bbbb cos(αα) Fw FF ww lim sin(αα) αα 90 cos(αα) = F Fb Fby α ill. 34 Beregninger viste at løsningen sagtens kunne lade sig gøre og endda med meget stor kræft. Jo tættere vinkle på bremseklodsen kommer på 90 grader, jo mindre kræft skal der bruges på at bremse hårdt. Men uforudsete komplikationer gjorde, at det blev nødvendigt at finde en ny idé. Da bremsen, bremser ved at kile sig fast, vil det være svært for den at løsne sig igen, hvilket er et højt prioriteret krav, at den skal kunne. BREMSEARME For stadig at bibeholde den integrerede bremse, blev der taget inspiration fra løsning nummer 2, med de to separate bremsehuse huse med skinner til bremseklodsen. I stedet for bremseklodsen der kiler sig fast, bliver der lavet to arme med en bremseklods, der bliver presset lodret ind på fælgen, så klodsen ikke sætter sig fast. Da det er to separate bremsehuse, skal wireren deles i to, og det bliver derfor svært at bruge løsning 1, da den skal bruge 2 kabler. Derfor bruges løsning 2, da det bliver et simpelt split af wireren. Da det er to arme der bremser, vil der opstå en udveksling, og taljerne bliver unødvendige. Dette mindsker brug af materialer og gør produktionen/ indsætning af bremsen relativt lettere. Neutral position Ny løsning 1: Kablet og wireren klemmer armene sammen. Klodsen bevæger sig i en vandret retning ind mod fælgen. Ligeud Fjeder, der sikre at armene vender tilbage til neutral position. ill. 35 Ny løsning 2: Den øverste arm er spændt fast, hvor wireren trækker den nederste arm op. Klodsen bevæger sig i en skrå opad gående retning. Skråt op Fastsat 32 Konceptudvikling

33 Bremsegreb I dette afsnit ses konceptudviklingen frem til det valgte bremsegreb. Koncepter er opstillet i skemaer med skitser og tilhørende forklaring. Koncepterne er vurderet ud fra en række valgt parametre. ill. 36 BREMSE BREMSE 2 Beskrivelse af bremse: Knap trykkes ned, hvorefter håndtaget kan vrides tilbage for at bremse. Knappen forhindrer at der opstår uønsket bremsning 3 BREMSE 3 Beskrivelse af bremse: Trykker direkte på selve bremsekablet BREMSE 4 Beskrivelse af bremse: Bremse integreret i styret. Man kan holde udenom den, på den eller under den, som man gør på nuværende bremser. Beskrivelse af bremse: Stikker hånden/fingrene ind imellem remmene. En fjeder (højre side af skitse), bliver skubbet ind mod hånden, for at bremse skubber man fjederen den anden vej. Konceptudvikling 33

34 BREMSE BREMSE 6 Beskrivelse af bremse: Trækker håndtag ud for at bremse, håndtag skubbes automatisk ind igen. Beskrivelse af bremse: Bremse, ringklokke og gear er integreret i styret. For at bremse vrides håndtagene tilbage BREMSE BREMSE 8 Beskrivelse af bremse: Stikker fingrene i remmen, trækker ud når der skal bremses. 9 BREMSE 9 Beskrivelse af bremse: Skruer på det yderste af håndtaget ved bremsning BREMSE 10 Beskrivelse af bremse: Trykke på håndtag der består af deformerbart materiale Beskrivelse af bremse: Rykker håndtag ind, som trykker på knap der bremser 34 Konceptudvikling

35 BREMSE BREMSE 12 Beskrivelse af bremse: Flader der trykkes ned af hånden ved rotation BREMSE Beskrivelse af bremse: Skive der trykkes ind i stedet for hele håndtaget Beskrivelse af bremse: River i styr for at bremse. Bremser på hjul BREMSE PARAMETRE BREMSE PARAMETRE D Kan integreres i stellet 1 O 2 3 O 4 O O O D Kan Påvirkes integreres ikke under i stellet acceleration O O O O O X O X Påvirkes ikke under acceleration bremsning O O X X Påvirkes ikke under ved kørsel bremsning op ad bakke X X X X Påvirkes ikke ved kørsel op ned ad ad bakke X X X X O Påvirkes ikke ved ligeud kørsel ned kørsel ad bakke X O Påvirkes ikke ved ligeud drejning kørsel X X O X O X X X O X D Påvirkes Påvirker ikke cyklistens ved drejning balance X X O X O X O X X X D Påvirker Behagelig ikke for cyklistens hånden balance O X O X X O X O O O X X X D Behagelig for bevægelse hånden O X O X X O O X O X O X O X X D Behagelig Hånden på bevægelse bremsen hele tiden O X X X O X O X X O X O X X D Hånden (mindsker på reaktionstid) bremsen hele tiden X X O O (mindsker Resultat reaktionstid) Resultat Point Point X = 0 O = 1 = 2 X = 0 O = 1 = 2 D = dobbelt point (parametre vægtes højere) Konceptudvikling 35

36 ill integreret godt greb holder balance - ubehageligt greb ved bremsning integreret godt greb holder balance - stort håndtag integreret godt greb altid hånden på bremsen - dårlig balance ved bremsning/påvirker kørsel integreret godt greb holder balance altid hånden på bremsen - kørsel påvirker bremsen/ uønsket bremsning integreret godt greb holder balance - lille bremse emne integreret godt greb - dårlig balance godt greb holder balance - tydelig bremse emne integreret godt greb - dårlig balance Mange af skitserne med høj score, havde mange af de ønskede egenskaber til bremsegrebet. De dårlige egenskaber hver af den besidder, har dog en for dårlig virkning til at én af dem kunne udvælges. Derfor blev der kigget på de gode egenskaber og hvordan de forskellige løsninger kunne kobles sammen til én endelig løsning. Med inspiration fra løsningsforslagene og de ønskede egenskaber, blev der udviklet en endelig løsning på bremsegrebet. Løsninger der indebar at hænder og arme skulle rykke ud til siderne eller ind, blev kasseret da det skabte en ubalance ved kørsel, især hvis kun den ene hånd skulle bremse eller hvis der ønskes bremsning under drejning. Selve bremsemekanismen blev valgt til at være en rotation, da dette var den mest integrerede løsning. Ønskede egenskaber Integreret Godt greb Holder balance Altid hånden på bremsen Ikke påvirket af kørsel Uønskede egenskaber: Dårlig balance For lille bremse emne Uønsket bremsning Tydelig bremse 36 Konceptudvikling

37 Endelig løsning Den ene halvdel af håndtaget er fast og den anden roterende(bremsen). Dette giver muglighed for både at have ordentlig fat i bremsen men også undgå uønsket bremsning ved kørsel, da den ene halvdel har fat i den faste del. Ved at integrere bremsegrebet ind i håndtaget, på samme måde som man ofte ser gearskifte grebet, har man altid hånden på bremsen. På den måde er reaktionstid og bevægelse af fingrene minimeret, hvilket kunne forhindre en mulig ulykke. Den ene halvdel af håndtaget er fast og den anden roterende(bremsen). Dette giver mulighed for både at have ordentlig fat i bremsen men også undgå uønsket bremsning ved kørsel, da den ene halvdel har fat i den faste del. Holder fast i bremse(rotere) Bremse der rotere ind med en Holder fast ikke rotrende led Forbedret ergonomi Det nye roterende bremsegreb, har gjort det mindre motorisk krævende at bremse, ved at fjerne behovet for at række ud efter et bremsegreb. Samtidig bliver tommelfingeren ikke adskilt fra de andre fingre på samme måde som ved v-bremsen, hvilket er mindre slidende for tommelfingerens rodled. Ved det tidligere bremsegreb blev tommel og de øvrige fingre spredt til en ydre position, under bremsning, hvilket er hårdt for hånden, da der skal trækkes i bremsegrebet og støtte overkroppens vægt mod styret. ill. 38 Den minimerede bevægelse af fingrene, reaktionstid og forbedrede ergonomi er med til at gøre dette bremsegreb til en mere sikker løsning i en presset situation. 3D print Med formålet om, at øge forståelen for bremsegrebets form, og dets ergonomiske kvaliteter. Blev der printet en 3D model af den yderste del af bremsegrebet. Modellen gav en øget forståelse af hvordan grebet føles i hånden, og det kunne konkluderes at det redesignet bremsegreb er mere behageligt at holde om i en bremseklar posotion, end det analyseret traditionelle bremsegreb. ill. 39: 3D model af bremsegreb ill. 40: Bremsegreb testes Konceptudvikling 37

38 2 Ideskabende og sammenfatning - stel I denne afsnit ses der en oversigt over konceptudvikling for cyklens stel. Her arbejdes der i den ideskabende fase hvor idéerne også sammenfattes til Fase 2 Ideskabende det valgte koncept. Ideerne er opstillet med skitser, fordele og ulemper samt til og fra valg ill. 41 Fase 3 Sammenfatning Fase 2 Ideskabende skærme integreret i stel - vand samler sig ved pedalen - mange stænger skærme integreret i stel - vand samler sig ved pedalen - ikke nyt skærme integreret i stel - vand samler sig ved pedalen - ikke nyt Fase 3 Sammenfatning Fase 2 Ideskabende skærme integreret i stel dynamisk formsprog - forhjul kan ikke dreje enkel/ integreret stel integreret sæde skærme integreret i stel - mange stænger skærme integreret i stel dynamisk formsprog enkel/ integreret stel integreret sæde Fase 3 Sammenfatning skærme integreret i stel - mange stænger skærme integreret i stel - mange stænger skærme integreret i stel integreret sæde Der er blevet udvalgt 2 (skitse 4 & 6) skitser som har et meget dynamisk formsprog. Derudover består stellet af få dele samt sæde og skærme bliver en integreret del af stellet. Den sidste skitse (skitse 9) er udvalgt pga. måden sædet vokser ud af stellet, i stedet for at være en påsat stang. De resterende skitser er fravalgt fordi hovedsageligt har mange stænger, så stellet ikke blevet en integreret del i sig selv, de får derved også en tungere udtryk samt en del af dem minder meget om den almindelige cykel. 38 Konceptudvikling

39 4 6 9 ill. 42 Fase 4.1 Ideudvikling 10 Idéer videre til næste proces dynamisk formsprog enkelt stel/få dele gitter(ved pedal) dynamisk formsprog - ikke så flydende formsprog dynamisk formsprog overgang til forgaffel - ikke dynamisk formsprog dynamisk formsprog dynamisk formsprog - mere kantet formsprog 16 dynamisk formsprog - mere kantet formsprog - tungt formsprog Med inspiration fra de udvalgte skitser fra den foregående fase, bliver der skitseret videre med flere små detaljer. De udvalgte skitser til den næste fase, har det samme enkle og dynamiske formudtryk. Skitse 12 har en detalje ved sammenkoblingen af stellet og forgaflen, der tages med videre. Skitse 10 og 14 har en spændende sammenkobling af stel og pedal. Resten af skitserne fravælges pga. af de enten ikke er dynamiske, for tunge i udtrykket eller for spinkel. Konceptudvikling 39

40 ill. 43 Fase 4.2 Ideudvikling 17 Idéer videre til næste proces integreret sæde enkelt stel justerbarsæde bagagebærer går ned - stel vender ned ad justerbar sæde bagagebærer går ned - for meget gitter justerbar sæde overgang til pedal - tungt formudtryk for meget gitter - for meget gitter - ikke dynamisk udtryk Gitter sammenkoblingen mellem stel og pedalen (skitse 10) gav inspiration til at lave en form for gitter i stellet, for at forstærke så stangen fra sædet til pedalen vv undgås. Skitse 17 har et meget enkelt og integreret udtryk, med det simple stel og overgangen til sædet. Skitse 19 kan sædet justeret og bagagebærer går ned, så man bedre kan svinge benet over cyklen. Skitse 21 har også justerbarsæde og en simpel sammenkobling med pedalen. De resterende bud har for voldsomme gitre eller opfylder ikke det ønskede dynamiske udtryk. 40 Konceptudvikling

41 ill. 44 Fase 4.3 Ideudvikling Idéer videre til næste proces profiler - mere kantet formsprog profiler - for spinkel - mange stænger profiler integreret overgang til pedalen enkelt - for mange stænger/gitter - tungt udtryk profiler - for mange stænger/gitter profiler - en smule tung i udtrykket 31 profiler - for meget gitter Denne skitseringsfase var der stor fokus på at få cyklens design ned på et mere realistisk niveau. Dette indebærer bl.a. at få lavet stellet i profiler så det er mere produktionsvenlig, samt få en bedre sammenkobling til pedalen, da der er mange kræfter og vridringer i spil i et punkt. Der blev valgt en skitse (27) som kan laves i profiler, har det ønskede formsprog og som den eneste cykel har pedalen integreret i stellet. Konceptudvikling 41

42 27 ill. 45 Fase 5 Idevurdering 32 Idéer videre til næste proces Skitse 27 danner grundlag for det endelig design af cyklen. Der blev lavet flere udkast til samme grundform, hvor der ses variationer bagagebærer, hældning på øverste del af stellet og størrelsen på profilerne. Det endelige design bliver udformet i 3D. De rigtige dimensioner på en cykel samt udregninger på stellet, kan have indflydelse på cyklens form. 42 Konceptudvikling

43 Integrerede dele Cykelstellet er et enkelt og simpelt design, hvor både bremse og betjeningen dertil er blevet integreret i stellet. For beholde det rene og enkle design og undgå juletræsløsningen, er det vigtig at få de mindre, men essentielle, dele af cyklen integreret lige såvel. For enden af bagagebæreren er der indsat en refleks. Bagagebæreren er en del af den inderste stang, som flyder ud i en hel flade. Foran i stellet, er refleksen foren indsat i en stang. Dynamolygter sidder tæt om stangen, så det ligner, at de er en del af stangen. ill. 46 Konceptudvikling 43

44 MILEPÆL 3 Koncept Enkelt stel bestående af få stænger. Små dele som lygter, bagagebærer og reflekser er en del af cyklens design, og bliver på den måde integreret i cyklen. ill. 47 Bremsen er integreret i cyklens forgaffel, hvor den sidder forholdsvis skjult. Bremsen fungerer ved at to arme presses sammen af wireren. Betjeningen til bremsen er blevet integreret i håndgrebet. Den ene halvdel udløser bremsen ved vrid og den anden halvdel er fast, så bremses ikke udløses ufrivillig. ill. 48 ill

45 FASE 4 Detaljering Detaljeringen går ud på at få cyklen dimensioneret i realistiske forhold. Beregningerne der vil blive foretaget på det nye cykelstel, vil sammen med materialevalget, have stor indflydelse på udformningen af cyklen. Mere præcist dimensionerne på rørene til stellet. Der vil i forbindelse en mere præcis undersøgelse af dimensioner på citybike, med fokus på med et menneske på 180 cm, forekomme justeringer i forhold til positionen på pedal og sæde, hvilket vil ændre selve stellets form. Bremsens dimensioner er bestemt ud fra dens position, som ikke kan være særlig varierende, da den skal sidde i forgaflen. Bremsen skal være vinkelret ud fra fælgen for, at kunne bremse optimalt. Beregninger på bremsen viser bl.a. hvor stor en rotation der skal til i betjeningen, for at bremse en hvis grad. Der vil derudover komme et afsnit om hvilke materialer der vil blive brugt til stellet og bremsen, samt hvordan det skal produceres. Detaljering 45

46 Beregninger - fælgbremse r1 6 Rwire Der foretages en statiskanalyse af det nye bremsesystem, for at undersøge hvor mange kræfter der er i spil. I første omgang er det vigtigt at finde ud af hvor stor en kræft der skal trækkes med i håndtaget for, at blokere hjulet. Herudfra vurderes det, om løsningen kan lade sig gøre. Når det er vurderet beregnes det hvilke dimensioner armene (komponent 1 og 2) skal have for, at undgå svigt. Mc 5 Beregningerne er opstillet i et regneark, som ses her: DpHpqcMeFPiusuytU4ekFkhF9mbEI/edit#gid=0 3 1 Statisk analyse Første step var en statisk analyse, som gav et overblik over hvilke kræfter der påvirker systemet (se billede 51). Beregninger Herefter blev systemet opdelt i komponenter som hver gik igennem følgende operationer: 1. Fritlegemediagrammer (FLD) 2. Global ligevægt 2 L1-brems L4 4 Fs* 0,7 Rklods 356,04N ill. 50: Nummerering af komponenter L1brems 31,4 mm L2 32,4 mm L3 36 mm L4 23,6 mm L5 L7 31,4 mm 32 mm L6 L8 40mm 40 mm L3 Ay A Fi punkt A L9 r1 10 mm 30 mm L1pasiv k_fjeder 32,4 mm 10 N/m Rklods K Φ1 L1-pasiv α1 α3 0,0072rad 0,0137rad α2 α4 0,0273rad 0,7854rad h D Φ2 Ffjeder Fwire b 50 mm h 10 mm S_UT 276MPa S_UC -276MPa L2 B B * Friktionskoefficient ill. 51: Statisk analyse 46 Detaljering

47 Opdeling'af'komponenter' NR. FLD BEREGNING 1 Stang'1' Ligevægt' y Ay Σ!! = cos!!!!"!! = 0 Fi punkt Σ!! = sin!!!!"!! = 0 A A Σ!! =!!!! = 0 L3 Bestemmelse'af'reaktioner' α2 α1 z FKA K Az KZ MK AX A K KX MA L3 L1 2 Da!!" kanberegnesudfra!_!"#$%:!!"#$%!!" = 2!"#!(!! )!!" = 178,0251! Da!!" nukendes,kandeukendtekræftera oga y beregnessom:!! = cos!!!!"!! = cos 0,0072!"# 178,0251!!! = 178,0205N!! = sin!!!!"!! = sin 0,0072!"# 178,0251!!! = 1,2792!!! kanisoleresfraligevægtsligningeni ligevægtsligningerneizxaksen:!! =!! ' Detaljering 47

48 2 Stang'2 α2 L1 2 y α1 FDB D Ffjeder B L3 Fwire B Ligevægt' Σ!! = sin!!!!"!! = 0 Σ!! = sin!!!!"!!"#$#%!!"#$ = 0 Σ!! =!!!! = 0 Σ!! =!!!!!!!! = 0 Bestemmelseafreaktioner Da!!" D erlig!!" D kendesdenne:! D!" =!!"! D!" = 178,0251! Fjederkraftenkanfindesdak fjeder erligproduktetaf fjederkonstanten!!"#$#% ogl 4 erdenlængdeden forkortes:!!"#$#% =!!"#$#%!! BZ z DZ MD ' BX MB B D DX L3!!"#$#% = 10!! 0,0236!!!"#$#% = 0,2356! B ogf wire kannuberegnesudfraligevægtsligningerne:!! = sin!!!!"!! = sin 0,0273!"# 178,0251!!! = 4,8577N!!"#$ = sin!!!!"!!"#$#%!!"#$ = sin 0,0072rad 178,0251N 0,2356N!!"#$ = 1,5148N!! = D!!! =!!!!!! Deukendteværdierfindesunderkomponent3.!! = 5,2820! ' 48 Detaljering

49 3 Bremseklods y Ligevægt' ' Σ!! = R!"#$% cos α! F!" sin α! F!" = 0 Σ!! = sin α! F!" sin α! F!" = 0 Σ!! =!!"#$%!!!! = 0 Σ!! =!!!!!!"#$%!! = 0 Rklods DZ z FKA FDB KZ K D DX KX MDMK Rklods DK α1 Fbrems ' ' L9 Bestemmelse'af'reaktioner' F brems kanberegnesvedatfindeproduktetafdenkraftder påvirkervinkelretpåklodsen(r klods )og bremsekoefficienten(f bk ).!!"#$% =!!"#$%!!"!!"#$% = 356,041! 0,7!!"#$% = 249,2287! K Z ogd Z kanfindesdaderersymmetriogdetilsammen giverf brems :!! =!! =!!"#$% 2!! =!! = 249,3387! 2 Underkomponentblevdetbestemt,atA z =K z.derforkan detskrives:!! =!! =!! = 124,6144! M D ogm K erligestore.deberegnesudfra momentligevægt:!!!! =!!"#$%!!!!!! = 249,2287! 0,01! 249,2287! 0,01!!! = 2!! =!! = 1,2461!" Detaljering 49

50 4 Fjeder' y Ffjeder-y Ligevægt' Σ!! = F!"#$#%!! F!"#$#% F!"#$ = 0 Ffjeder L1 Bestemmelse'af'reaktioner' DaF fjeder kanfindesudfraligevægtsligningeniyxaksen: F!"#$#%!! = F!"#$#% F!"#$ F!"#$#%!! = 0,2356N 1,5148N F!"#$#%!! = 1,2792N ' Fwire L4 5.1 Wire'1' y R2 α4 E Rwire L8 R1 α3 ' C L7 L6 L5 ' Ligevægt' Σ!! =!! cos!!!! cos!! = 0 Σ!! = R!"#$ sin α! R! sin α! R! R!"#$ = 0 Σ!! = cos α! R! L! sin α! L! F!"#$ L! L! = 0 ' Bestemmelse'af'reaktioner' R 1 beregnesudframomentligevægtipunktetc:!! F!"#$!! = L! sin α! L! cos α! 0,04! 1,5148N!! = 0,04m sin 0,7854rad 0,024m cos 0,785rad!! = 1,4944N R 2 beregnesudfraligevægtsligningeniaksen: Fwire '!! =!! cos!! cos!! 1,4944! cos 0,0137!"#!! = cos 0,7854!"#!! = 1,0568! 50 Detaljering

51 5.2 Wire'2' y L7 L6 L5 F L8 R3 α3 G R4 α4 Ligevægt' Σ!! = cos!!!! cos!!!! = 0 Σ!! = sin α! R! sin α! R! F!"#$ = 0 ' Bestemmelse'af'reaktioner' Detantages,atR 3 ogr 2 erlighinanden,da!! =!! = 1,0568! DerforkanR4beregnesudfraligevægtsligningerne:!! = cos!!!! cos!!!"#!,!"#$!"#!,!"#$!!! =!! = 1,4944! '!"#!,!"#$!"# Fwire 6 Bremsegreb' ' y Mc r1 Rwire ' ' Bestemmelse'af'relationer' Detskalbestemmeshvormegetbrugerenskaltrækkei bremsegrebet.derforberegnesm C medfølgendeformel:!! =!!!!"#$!! = 0.03! 0,4252!!! = 0,0142!" Brugerenskalaltsåkunneyde0,0142Nmitorsionfor,at blokerehjulet. Detbliverberegnethvorlangtwirenflyttes!!!"#$%&'(% = (!! 2)! !!!"#$%&'(% = (0,03! 2)! !!!"#$%&'(% = 0,0236! Detaljering 51

52 Snitkræfter Med Medhenblikpåatberegnesvigt,findessnitkræfterne. henblik på at beregne svigt, findes snit kræfterne NR. FLD' BEREGNING' 1 ' Snitkræfter' Ns-KA N s_ka ertidligereberegnet,dadenerligf KA :!!_!" =!!"!!_!" = 178,02511! Vs-KA Ms-KA V s findes:!!!" =!!!!!" = 124,6144! M s_ka findes:!!!" =!!!"!! K!!!" = 4, ! L3 Svigt Svigtberegninger'' NR. FLD' 1 Inertimomentet' ' Inertimomentet! '! og!! udfraenfirkantetprofil: '!! =! h! ' 12 ' '!! = 0, !! ' '!! = h!! ' 12!! = 0, !! ' b h 52 Detaljering

53 Planspændinger''!!!!"æ! =!!!"! h!!!!"æ! = ,912!"!!!!ø! =!!!"!!!!"! 2!!!!!!ø! = !!"!!"# = 3 2!!!"! h!!"# = ,5!"' Hovedspændinger' Rberegnesfor,atgøresenereberegningeroverskuelige:!!!!!"æ!!!!!ø!! =!! 2!"#!! = ,9!" Hovedspændingerne!! og!! beregnes:!! =!!!!"æ!!!!!ø!! 2!! = ,7433!"!! =!!!!"æ!!!!!ø!! 2!! = ,1!" Detberegnesnuvedhvilkensikkerhedsfaktorstangensvigterpga.trækspænding:!"#$%!!"#.!"æ!"#æ!"#!$ =!!"!!!"#$%!!"#.!"æ!"#æ!"#!$ = 2199,032 > 1 Dadenneværdierover1forekommerderikkesvigt. Detberegnesnuvedhvilkensikkerhedsfaktorstangensvigterpga.trækspænding:!"#$%!!"#.!"#$%&æ!"#!$ =!!"!!!"#$%!!"#.!"#$%&æ!"#!$ = 2,479 > 1 Dadenneværdieroverenforekommer1forekommerderikkevigt. Detaljering 53

54 Buckling' Denkritiskelast!!" bregnesforsenere,atberegnedenkritiskespænding!!" :!!" =!!!!"#$%!!!!!!!" = 54656,61516! Denkritiskespændingfindesnu,forvurdereomderkommerforekommerbuckling:!!" =!!"! h!!" = !"!!!!"æ! og!!" sammenlignesforatfindeudafomderforekommerbukling.hergælderfølgende: Hvis!!!!"æ! <!!"!=svigtvedbuckling ,912!" < !" Dadetteergældendeforekommerderikkebuckling. ' Svigtberegningerne Svigtberegningerneforstang2erpræcisdetsammesomforstang1. for stang 2 er præcis det samme som for stang 1. Beregning'af'flytning'i'P'og'yPaksen:' DetberegnesnuhvormegetbremsenvilbevægesigudafXogyXaksenbremsengårfrapassivog opmodfælgen: FlytningudafXaksen=!!!!!!!"#$% FlytningudafXaksen=0,0232!! FlytningudafyXaksen=!!!"#$% (!!!"#$% )!! FlytningudafyXaksen=0,0118! Detvilaltsåsige,atnårbremseklodsenerpassivskaldensidde0,0232mfrafælgeniXaksenog 0,0118mfraiyXaksenforikkeatrammedækketvedenbremsning. Opsummering Gennem beregningerne blev der fundet frem til de mest optimale dimensioner til fælgbremsen således, at den rette styrke opnås. De endelige dimensioner er dem der ses i starten af beregningerne. Beregningerne gav desuden det resultat, at brugeren skal yde en torsion på 0,0142Nm for, at kunne blokere hjulet. Det blev målt, at det var muligt for et af gruppemedlemmerne at yde 6Nm i torsion. Derfor er det realistisk, at brugeren kan yde 0,0142Nm. 54 Detaljering

55 Beregninger - stel Der foretages kræftberegninger af cykelstellet for derigennem at kunne dimensionere cykelstellet med præcise og statisk stabile. Der foretages to sæt udregninger, et sæt hvor kræfterne er fordelt som en person på 80 kg der sidder på cyklen, og et andet sæt hvor kræfterne er fordelt som en person på 80 kg der står på cykelpedalerne (case 2 findes i bilag 3). Forud for udregninger vides det at: Beregninger Systemet betraktes først som et samlet system hvorefter den blev systemet opdelt i komponenter som hver gik igennem følgende operationer: 1. Fritlegemediagrammer (FLD) 2. Global ligevægt L1 323 mm L3 468 mm L5 156 mm L7 511 mm V2 23 grader F1 510,64N L2 174 mm L4 28 mm L6 100 mm V1 73 grader V3 42 grader F2 274,94N L1 L2 L3 L4 L5 F2 L6 A F1 V 2 D C 4 1 L7 E V2 B F V3 V1 R1 ill. 52: Nr. på komponenter, dimminsioner 3 R2 Detaljering 55

56 Opdeling af komponenter y L1 L2 L3 L4 L5 F2 L6 A F1 V D C L7 E V2 B F V3 V1 R1 R2 / Global/ligevægt/ /!!! =!"#!!!!!"#!(!! )! = 0!!!! =!!!!!"#!!!!"#!!!! = 0!!!!! =!!!!!!!"#!!!!!!"#!!!!!!!!!!!!! = 0!!!! =!"#!!!"#!!!!!!!!"# !!!! =!"# = 80.94!!! =!!!!!! sin!!!!! cos!!!!!!!!!!!! ( )!"#(80.94) !"#(80.94) !! = = !!! ( !!! = sin!!! sin!!!!!!!!! =!"#(80.94) !"#(73) = !!! /Opdeling/af/komponenter/! 56 Detaljering

57 NR. FLD BEREGNING 1 Stang/DCF/ / Ligevægtsligninger/ / y!"! = cos!!!! sin!!!!" cos!!!!" = 0!!! = sin!!!! cos!!!!"!! sin!!!!" = 0!"! =!!!!!! = 0 L3 L6 L7 Fc D L4 F2 V1 C L5 Mc Fcy F R2 /!"! =!!!!!!!!"!! = 0 Bestemmelse/af/reaktioner/ /!! =!!!!!!! = = 57.96!!"!!!!" =!!!!!! 57.96!!" = 0.511! = !!!!!" = cos!!!! sin!!!!"! cos!!!!"(73) !"#(73) !!" =!"#(73) = 79.88!! Detaljering 57

58 Stang/ACB / y L1 L2 L3 F1 Fcy A V FA C FCX 90 - V1 MC L7 L8 E FB B V3 R1 FBy Ligevægtsligninger/!!! =!"#!!!!"#!!!!"!"#!!!!"!"#!!!!!" = 0!!"! = sin!!! sin!!!!" sin 90!!!!" sin!!!!!" = 0!!"! =!!!"#(!! )!!!!"#(!! )!!!!!!!"#(!! )!!"!!!"#(!! )!!"!!!"!(!! )!!"!!!"#(!! )!!" = 0 Bestemmelse/af/reaktioner/!! = cos 180!! 90!!!!!!!!!!! =!"#( (90 23)) 0.511! 0.468! = 0.226!!! =!! cos!!!!! cos!!!!! sin!!!!"!! cos!!!!"!! cos!!!!"!! sin!1!!!"!!!!! = cos cos sin cos cos sin Detaljering 0.226! = 0.226!!!!!" = cos!!! cos!!!!" sin!!!!" cos!!!!!!" =!"#(80.94) !"#(73) 79.88!"#(73) !"#(23) = !!!!" = sin!!! sin!!!!" sin 90!!!!" sin!!!!!!" =!"#(80.94) !"#(73) 79.88!"#(90 73) !"#(23) = !! = 145,2!! =!

59 1 L3 y L4 L5 F2 L6 Fc D C Mc Fcy F2 D Ms-DC Vs-DC Ns-DC L7 V1 F Ns-FC Ms-FC Vs-FC F V1 R2 R2 Stang/ DC/ Stang/ FC/ Ligevægtsligninger/ / Σ!! =!!!!!" = 0! Σ!! =!!!" = 0! Σ!" =!!!" = 0 Bestemmelse/af/reaktioner/ /!!!" =!!!!"!" = !! / Ligevægtsligninger/ / Σ!! =!!!" sin!!!! = 0! Σ!! =!!!" cos!!!! = 0! Σ!" =! cos!!!!!!!" = 0 Bestemmelse/af/reaktioner/ /!!!" = sin!!!! = sin = !!!!!!" = cos!!!! = cos = !!!!"!" =! cos!!!! =! cos !!"#!! =!!!!!! = 0.165! 0.511! = 0.537!!!!!!" = 0.537!"#(73) = 58.34!!" Detaljering 59

60 2 y L1 L2 L3 F1 Ms-AC A V Ns-AC F1 Fcy A V FA C FCX 90 - V1 Vs-AC MC L7 FB B Ms-BC Ns-BC L8 E FB B V3 FBy Vs-BC R1 FBy V3 Stang/ AC/ Stang/ BC/ Ligevægtsligninger/ / Σ!! =!!!" cos!!! = 0! Σ!! =!!!" sin!!! = 0! Σ!" =!!"#(!! )!!!!" = 0 Bestemmelse/af/reaktioner/ /!!!" = cos!!! = cos = 80.41!!!!!!" = sin!!! = sin = !!!!!!" =! sin!!! =! sin !!!"#!!! =!!!! = = 0.642!!!!!!" = 0.642!"#(80.94) = !!" Ligevægtsligninger/ / Σ!! =!!!" sin!!!!" cos!!!!" = 0! Σ!! =!!!" cos!!!!" sin!!!!" = 0! Σ!" =!!"#(!! )!!"!!"#(!! )!!"!!!" = 0 Bestemmelse/af/reaktioner/ /!!!" = cos!!!!" sin!!!!"!!!!" = cos sin ! = !!!!!!" = cos!!!!" sin!!!!"!!!!" = cos sin = !!!!!!" =!!"#!!!!"!!"#!!!!"! Ms!" = cos(42) sin(42) !"#!! =!!!!!! = 0.468! 0.511! = 0.693!!!!!!" = 0.693!"#(42) !"#(42) = !!" 60 Detaljering

61 3 y L1 L2 E FA V2 B FB FBy R1 FA E V2 Ns-EB R1 Stang/ EB/ Stang/ EC/ Ligevægtsligninger/ Σ!! =!!!"!"#(!! )! = 0 Bestemmelse/af/reaktioner/ /!!!" =!"#(!! )! =!"#(23) = !!/ Bestemmelse/af/reaktioner/ / DabjælkenECerentryk/trækstangkandetskrivesat!! =!!!" = 145.2!!! Efter disse beregninger blev der foretaget svigtberegninger for hver stang med hver sin profil. På skemaet her ses resultaterne som også er den deminsonering de endelige profiler har fået. Udregningerne ses i bilag 3. Detaljering 61

62 Materiale og produktion - bremsegreb Spændeemne (1) Spændeemnet er fremstillet af aluminium, da den skal spændes på styret og skal derfor kunne give sig under påspændning, hvilket plast emner kan havde svært ved at tåle. Aluminiummet sikre UV- og vejrresistent overfladebehandling og er relativt let og tilføjer derfor ikke unødvendigt vægt til cyklen. ill. 53 Materiale Håndgrebet, skal være en blød og samtidig fast cyllinder at holde om. Da grebet skal sidde uden på styret, kommer den hårde kerne helt naturligt. Det bløde greb skal fremstilles af en slags gummi, med skridsikker overflade, god modstandsdygtighed overfor slid, snavs og saltvand. Kabelholder (6) Selve bremsemekanismen skal også havde en ydre betjeningsflade af gummi, men under skal mekanismen være af Polyoymethylene (POM), som er en type plast der har en lav friktionskoefficient og har god styrke og slid modstand. Det er nødvendigt med høj slid modstand, da bremsegrebet ikke må svigte og skal bruges mange gange og en lav friktionskoefficient da den skal udføre mekanisk arbejde mellem andre komponenter. Ydre greb (8) Gummiet kan være fremstillet både at syntetisk gummi eller naturligt gummi, begge har tæt på ens overordnede egenskaber. Naturligt gummi er svære at fremstille, da det er lavet af Late fra planter, som kun gror i tropiske klimaer. Syntetisk gummi er fremstillet af forskellige polymere fra Petroleum. Syntetisk gummi har dog den fordel at det er mere varmebestandigt og modstandsdygtig over for nedbrydelse. [ Bolt (12) og skrue (11) Er standard komponenter og købes hos en underleverandør. Begge emner er af stål, der er blevet elforzinket for at beskytte mod korrosion. Klap (4) Klappen dækker over kabelholderen og er lavet af gummi, så man let kan åbne ned til kabelholderen og justere bremse wiren. Låseemne (2), kabelhus (3), Kabeltud (5) og greb indre (7) Alle disse emner er af Nylon af typen 6,6. Da alle emnerne er ydre dele der bliver udsat for slag, slid og vand af forskellige art. De mere krævende emner har fået tilføjet glasfibre for at tilføje træk og tryk styrke til emnet. Wire (9) Wiren er et standardt komponentet, som vil være galvaniseret rustfritstål. Kabel (10) Kablet har yderst et gummi ydre eller en form for blødgjort plastik. Under findes en sprial af stål, der står for robustheden af kablet. Indersiden af stålspiralen har et lag af nylon, der sikre en lav friktionskoeficient med stålwiren. 62 Detaljering

63 Ydre greb (8) Kabelholder (6) Spændeemne (1) Nylon dele (2,3,5 og 7) 1 Sprøjtestøbning 2Ekstrudering 3Sprøjtestøbning 3Støbning Nylon 6,6 Granulat Gummiranulat POM granulat Aluminium ill. 54 Fremstilling Ekstrudering Det ydre greb (8), der er af gummi har en cyllindrisk form, der gør det muligt at benytte ekstruderings processen. Grebet (8) har en konsistent indre diameter og ændre kun den ydre, hvilket også forsimpler ekstruderings processen. Sprøjtestøbning De mange Nylon 6,6 dele har for mange udstikkende elementer eller forme, der gør dem svære at ekstrudere og derfor benyttes sprøjtestøbnings processen. Sprøjtestøbning af Nylon elementer, foregår ved at at en tilføje granulater af nylon til en lang roterende skrue, i samme stil som en kornsnegl. I sneglen varmes granulaterne til de er flydende imens de presses frem ved at rotere sneglen/skruen til de når ud af enden og ud i formen. Når formen er fyldt ud, åbnes den i to halve og en udstøder trykker plast emnet ud af formen. ill 55 - kabel Bolte (12) 6 MONTERING Skrue (11) Kabel (10) Når plast emner støbes er det vigtigt at godtykkelsen er tæt på ens over hele emnet, da der stadigvæk vil ske en størknings processen i midten af emnet. Hvis ikke emnet størkner mere eller mindre sammentidigt, vil der forekomme sugning hvis emnet ikke har en konsekvent godstykkelse, da der vil opstå lommer i emnet hvor den stadigvæk er halv flydende. Hvilket får emnet til at trække sig sammen og derfor ud af den ønskede form. [ ill 56- Sprøjtestøbning POM komponentet bliver ligeledes sprøjtestøbt af granulater, da den har en kompleks form og mange små detaljer, såsom holdere til gummi grebet og en lås til at holde bremsewiren. [ Montering Alle de hårde dele samles og inden det påføres styret trækkes bremsewiren igennem. Derefter spændes det på styret og wiren placeres i kabelholderen, til sidst bliver gumme grebet trukket hen over mekanismen. Detaljering 63

64 Materiale og fremstilling - fælgbremse 1 2 ill Bremsen er et væsentligt mindre system end hele stellet, hvor der ikke er helt så store kræfter i spil og derfor er kravene til materialerne mindre. Bremsen er dog stadigvæk udsat for mange gentagne kræfter, vand, vind og vejr, som den skal stå imod. Materiale Bremseklods (7) Ved test af den analyserede bremse, blev bremseklodsen bestemt til at bestå af et blandingsprodukt primært bestående af en Nylon type med tilsatte adjektiver for at blødgøre det og opnå højere friktionskoefficient. Ifølge opslagsværker [ wear-resistance.html] har PETP Polyester den højeste slidstyrke. Den høje temperatur der opstår ved lange eller hårde opbremsninger men da bremseklodsen bliver udsat for relativt stor varme grundet friktion, ville Polyester materialet ændre egenskaber og måske smelte. Nylon typen 6/6 har en høj varmemodstand og stadigvæk en høj slidstyrke, dette materiale vil kunne holde til den høje varme uden at smelte. Ved at tilføje blødgørende ftalat, opnås den ønskede gummi tilstand, som bremseklodsen har brug for. Ftalat er et kemikalie der tilføjes til forskellige typer plastik, som et blødgørende middel, såsom en haveslange. [www. en.wikipedia.org] Ligesom den analyserede bremseklods, er der en stålkerne i klodsen, der giver den lidt stabilitet og styrke. Det forhindre den i at knække eller vride sig under bremsning. Hus (1) Huset bliver også fremstillet i Nylon 6/6, dog uden tilsatte ftalater, da den ikke skal være blød, men hård og stabil. Nylon 6/6 er et materiale der let at modificere, så ligesom med ftalat, kan der i stedet tilføjes glasfibre der styrker materiale og gør det mere hårdt. Med tilføjet glasfibre kan polyamiden nå stivhed der er 10 gange så høj, som standard Nylon 6/6. Da huset erstatter et stykke af forgaflen er det vigtigt at plasthuset er stivt, så det ikke bryder sammen under de store kræfter der forekommer i gaflen. Samtidig kan huset tilføje lidt af styrken og stivheden til udsnittet i gaflen. Fjeder (3) Fjederen der skubber de to bremsearme fra hinanden, bliver fremstillet i samme materiale, som fjederen i den analyserede fælgbremse. Det er en type stål der kaldes fjederstål og er specielt på grund af en høj flydespænding, hvilket betyder at den skal udsættes for en stor kræft for at deformere plastisks og altså ikke vende tilbage til sin oprindelige form. Bolte (2), splitten (6) Boltene og splitten er af elforzinket stål, der giver boltene en god beskyttelse mod korrosion, ved at blande zink ind i overfladen af stålet. Alternativt kunne boltene blive galvaniseret og på den måde få en overfladebehandling af zink. Bremsearme (4) Bremsearmene er fremstillet i Aluminiumslegeringen 5083, hvilket er en type aluminium med et højt indhold af Magnesium og gode svejse muligheder har en god modstand mod saltvand, hvilket bremsearmene vil blive udsat for om vinteren når vejene bliver saltet. Bremsearmene skal tage de største kræfter i bremsen og med denne aluminiumslegering vil ifølge beregningerne være en sikkerhedsfaktor tæt på Detaljering

65 Bremse arm 1Standsning Spåntagning Boring Overfladebehandling 5mm Plade Plasthus og bremseklods 5 Sprøjtestøbning Bolte 6 MONTERING Splitten Granulat ill. 58 Produktions oversigt Fjeder Bøsninger (5) På grund af saltvand fra vintervejene, vil der opstå en galvanisk tæring mellem aluminiums armene og de rustfrit stål bolte. Ved hjælp af messingbøsninger i bremseklodsen og armenes monteringshuller kommer det rustfrie stål og aluminiummet ikke i direkte kontakt med hinanden. Selvom stål boltene er galvaniseret, vil der ved tilførsel af saltvand opstå en korrosion/tæring, grundet spændingsforskellen til aluminiummet. Messing er en legering af kobber og zink, hvor zink er den faktor der bryder spændingsproblemet mellem stål og aluminium. Ved at benytte Zinksalve når boltene monteres, mindskes korrosionen også. [ Fremstilling Bremsearme (4) Aluminiums typen 5083 er primært lavet i plader, derfor bliver bremsearmene standset af en 5mm plade. Målene på armene er 5mmX10mmX24,6mm (HBL). Så der skal standses 10mm brede og 24,6mm lange stænger ud af pladen på 5mm. Efterfølgende skal der laves et udsnit, der ved hjælp af spåntagning laves i den ene ende af stangen. Til sidst skal der bores hul på tværs af udsnittet og i den anden ende, til hjulet og bolten. Stængerne er før montering blevet malet med en zinkholdig maling, for at tilføje mere beskyttelse. Plasthus (1) og bremseklods (7) Plast huset og bremseklodsen er blevet sprøjtestøbt af nylon granulater. Bremseklodsen er blevet støbt omkring stålkernen. Når der støbes plast skal der tages højde for sugning, der er en process der forekommer efter plastemner er blevet søbt. Når plastemnet stadig er varmt og ligger og størkner, vil der forekomme sugning hvis emnet ikke har en konsekvent godstykkelse, da der vil opstå lommer i emnet hvor den stadigvæk er halv flydende. Ved at havde ens godstykkelse størke emnet samtidig over alle overflader og man ungår at emnet bukker grundet sugning. Ligesom med godstykkelsen, skal man ved plaststøbning undgå skarpe kante og overgange, hvor man kan, ved at afrunde alle overgange. Bolte (2), splitten (6) og fjederen (3) Boltene, splitten og fjederen er standard komponenter og købes hos en leverandør. Fremstillings af dem er redegjort i Disassembly (side 15). ill. 59: bremsehus Detaljering 65

66 Materiale og fremstilling - stel Materiale diskussion Den kontroversielle form, skaber en række udfordringer til materialet, med baggrund i de statiske beregninger er der arbejdet med forskellige materialer til cykelstellet. Den tværgående stang, EC (se side 55, ill. 52), er stedet hvor der stilles det største krav til materialet, da formen på selve cyklen er fastlagt og vi ikke kan ændre på længden af stangen har vi kun to faktorer at arbejde med. Den ene er tværsnits profilen, hvor vi kan ændre på dimensionerne og geometrien på profilen. Den anden er materialet elasticitetsmodul, der er bestemt af materialet. Elasticitetsmodulet, eller E-modul, er en værdi der ofte angives i Megapascal, da det er udregnet efter kræft divideret med areal. Der er forsøgt at finde et materiale der kan opnå den ønskede profil, uden at ændre på dimensionerne, igennem processen med beregninger og materiale bestemmelse, blev der afprøvet både titanium, aluminium og stål. Ved første udkast af beregningerne var det kun muligt at undgå buckling, ved at ændre tværsnits profilen til en trapez og benytte stål med meget højt E-modul. Det stål der gav de bedste resultater i beregningerne var et stål i 41 serien, hvilket er en stållegering, hvor de primærer tilføjelser er chrome og molybdæn. Molybdæn er den specielle tilføjelse ved dette stål og tilføjer stålet hårdhed og styrke. Molybdæn har et E-modul på 329GPA. 41 serien er kendt som Chromoly, grundet tilføjelsen af Chrome og Molybdæn, og bliver benyttet i blandt andet fly, våben og cykler, da stålet også har en lavere densitet end andre typer stål, hvilket betyder at det er lettere pr volumen. Det endelige udkast af stel beregningerne gav et bedre resultat og var knapt så afhængige af det høje E-modul, hvilket gjorde det muligt at benytte andre materialer, såsom Aluminium og Titanium. Der blev bestemt en ønskelig tværsnitsprofil, på 2040mm, hvilket blev valgt ud fra æstetiske grunde. De nye materialer, der arbejdes med er Titanium af typen Grade 9, der også er kendt fra cykel stel, på grund af dens høje styrk og gode svejse muligheder. Aluminiummet er 6061-T6 er ligeledes et kendt materiale fra cykel producenterne. Med beregningerne sat op i et regneark, kunne materialer, godstykkelser og forskellige tværsnitsprofiler hurtigt afprøves. Med de nye materiale muligheder, blev der fremlagt 3 cases, en hvor stellet er af stål, en af aluminium og en af titanium. Kravet blev en sikkerhedsfaktor på 4. Med en godstykkelse på 3mm kunne opnåede både stålet og titaniumnet over sikkerhedsfaktoren på 4, aluminiummet skulle op på 5mm for at nå over sikkerhedsfaktoren. De forskellige cases vægt er derefter blevet sammenlignet, stålet, der har den højeste densitet, er ikke overraskende tungest med 9,68kg, titanium vejede 5,5kg med samme godstykkelse og aluminium 4,76kg med godstykkelsen på 5mm. [ Da vægten er en relativt vigtig faktor på en cykel, bliver Aluminiummet 6061-T6 valgt, som det cyklen skal fremstilles af. Titanium ville på papiret være det oplagte valg grundet, styrke, vægt og sikkerhedsfaktor, men titanium er væsentligt dyre og et mere besværligt materiale at arbejde med. ill. 60 ill. 61 ill Detaljering

67 1Valsning 2 Butting 3Hydroformgivning 4TGI-svejsning 5 Overfladebehandling HALVFABRIKAT ill. 63: Produktions oversigt Fremstilling De trekantede profilstænger, skal fremstilles ved hydroforming både for at opnå den trekantede profil, men også for at de skal blive større i enderne. For ikke at få en tyndere godstykkelse i enderne, skal rørene først double-butted, hvilket betyder at der bliver presset materiale ud i enderne, så der opnås en tykkerer godstykkelse i enderne af røret. Processen skal kun foregå på indersiden, så røret ikke ændre udseende. En måde at butte rørene på er at stikke røret uden på en stang der har den negative form af den der søges. Det vil sige at det har en lavere diameter i begge ender og en højre i midten. Det rør der ønskes butted presse efterfølgende igennem en matrice der har den diameter, som det endelige rør ønskes at have. Hvilket resultere i at emnet bliver trukket længere, den indre diameter former sig efter den indre negative form og den ydre efter matricen. For at få emnet af den indre form, bliver rørets ydre side valset mellem to vinklede ruller der roter modsat hinanden på hver side af emnet. Denne proces for emnet diameter til at stige igen, så den indre form kan trækkes ud af emnet igen. [ HYDROFORMGIVNING Rørenes trekantede profil skal opnås ved hjælp af hydroforming, hvilket er en process hvor man har en ydre form. Dyse Rør Form De tre overordnede dele, der er to dyser i hver ende der lukker formen tæt og tilføjer væsken der skaber trykket. Den negative form, røret skal presses mod for at opnå den ønskede form og til sidst emnet/røret der skal hydroformes. De tre overordnede dele, der er to dyser i hver ende der lukker formen tæt og tilføjer væsken der skaber trykket. Den negative form, røret skal presses mod for at opnå den ønskede form og til sidst emnet/røret der skal hydroformes. Væsken bliver tilføjet ved højt tryk, og emnet bliver presset ud mod formen. ill Butningproces Væsken fjernes fra emnet og formen åbnes og emnet er færdigt og har den ønskede form. [ [ ill. 65: Hydroformgivning Detaljering 67

68 Stængerne skal svejses sammen ved styret, kranken og baghjulet. Enderne af stængerne der skal passe med styret, bliver savet så de kan omfavne styr røret, som set på billede 66 og derefter svejset fast. Samme process bliver gjort rundt om kranken, hvor der skal være en tværgående stang, hvori pedaler, kæde og tandhjul skal monteres. ill. 66 TIG Svejsning TIG står for tungsten inaktiv gas og er en svejsemetode hvor gassen ikke kommer fra smeltningen af materialet, men bliver tilsat fra gasflaske under svejsningen. Det specielle ved TIG svejsning er at det der binder svejsningen sammen er et tilført materiale, fremfor smeltet materiale fra emnet. TIG svejsning er specielt egnet til emner hvor svejsningen indgår som en bærende del. Ved TIG svejsning af aluminium er det vigtigt at opvarme området omkring den ønskede svejsning først, for at opnå en god bindende svejsning, da aluminium kan være svært at svejse lige fra stuetemperatur. Det tilføjede materiale er i dette tilfælde Aluminiumslegeringen Denne type aluminium kan varmebehandles efterfølgende, hvilket gør det lettere at udglatte ujævnheder i svejseoverfladen. Aluminiummet anodizer sammen med 6061 aluminiumet, men får dog en anderledes farve. Det er dog ikke et problem på denne cykel, da den efterfølgende skal overfladebehandles. [ Halvfabrikata Rørene modtages som halvfabrikata fra producenten. De kan enten være fremstillet af plader der er blevet valset runde og svejst eller af sømløse rør, der er blevet valset og trukket af metalstænger. På illustration 67 ses en måde at valse metalplader til rør, ved hjælp af en række valser der bukket materialet og danner røret. Pladen samles med en svejsning der skrabes ren for ujævnheder. Det kan med det blotte øje være nær umuligt at se om røret er svejst eller trykket. Da det svejste rør ikke er homogent, kan man ikke regne med at alle rørene der produceres er ens, derfor har man som en tommelfingerregel bestemt at svejste rør skal overdimensioneres med 20%. [PDF, Seamless vs Welded Tubes af O BRIEN Analytics www. obcorp.com] Sømløse rør laves ved at varme stængerne op til det er rødglødende og derefter formes det til en cylinder, der er mere bearbejdelig. Efterfølgende bliver emnet valset til det til sidst får den ønskede ydre diameter. Imens emnet valses bliver der piercet en cylindre ind i midten af emnet for at danne røret. Processen fortsætter til emnet er helt jævn på både yder og indersiden. For at opnå en mindre vægtykkelse benyttes der en større piercer cylinder. Grundet uhomogenitet i et svejst rør, benyttes disse oftest ikke til at klare store kræfter. Det kan være i situationer som vand og gasrør. De sømløse rør derimod kan opnå en meget tynd vægtykkelse, hvilke der er brug for i dette cykel design. [ ill Detaljering

69 Fra vugge til grav I denne analyse benyttes en LCA(Life Cycle Assessment). Metoden benyttes til at vurdere produktets miljøpåvirkning igennem de enkelt faser i produktets opbygning, levetid og nedbrydning. Der ses derfor både på, udvikling af råvare, materialets fremstilling, produktion, brug og bortskaffelse. LCA Formål Analysen skal redegøre for de forskellige faser i produktets livscyklus, for derefter at undersøge om produktet er produceret i stærkt materialer eller om det indgår i stærkt miljøbelastende processer. Afgrænsning Analysen afgrænses der til cyklens stel samt bremsekasse. I bremsekassen vil der blive set på delene, i nylon 6,6 (Bremseklods og plasthus), i Aluminium 5083(bremsearm) og el-forsinket stål (bolte og split). Derfor vil der ikke blive set på messingbøsninger, fjederen og wiren. Bremsen og stellet vil blive opholdt til de forskellige faser set på illustration 68. Opgørelse På illustration 68 ses der en illustration af livscyklussen med de forskellige tilstandsformer der vil blive set på i denne analyse. TRANSPORT RÅVARE TRANSPORT BORTSKAFFELSE PRODUKTS LIVSCYRKLUS MATERIALE FREMSTILLING TRANSPORT BRUG PRODUKTION AF PRODUKT TRANSPORT TRANSPORT ill. 68 Stel Råvare Cyklens stel er produceret i aluminium. Aluminium produceres ud fra mineralet bauit, som er en rød jordart, der ligger i jordoverfladen. Denne jordart findes i mange lande, men de største miner ligger i Australien, Kina, Brasilien, Guinea, Jamaica og Island. Bauit en graves frem med store makiner hvor det derefter tørres, knuses og renses. [ FORHANDLER Materiale fremstilling Efter at bauit en er blevet tørret knus og renset bliver det herefter transporteres videre med en lastvogn videre til et nyt sted hvor stoffet aluminium-oid udvindes ved hjælp af opvarmning og kemikalier. Denne proces sker tæt på minen. Den videre bearbejdning finder sted på fabrikker rundt omkring i verdenen. Den nye producent omdanner aluminium-oiden til aluminium igennem en electrolyseproces, hvilket kræver Detaljering 69

70 en stor mængde af elektricitet og meget høj temperatur. Det færdige Aluminium transporteres videre fabrikker som producere aluminiums produkter[www. thealuminiumstory.com][ Produktfremstilling Alluminiumtængerne som sendes videre til cykelproducenten som står for den videre bearbejdning af rørende. Her bliver rørende beskåret og hydroformgivet hvorefter delene svejses sammen med TIG-svejsning og finpudses for derefter at blive malet. Bremse Bremseklodser Råvare Bremseklodserne er produceret af nylon 6,6 tilsat ftalater. Nylon er meget groft sagt produceret af råolie, luft og vand[industriel_organisk_kemi af Center for Sustainable and Green Chemistry]. Råolien udvindes og transporteres til et kemisk industriområde hvor råolien bliver bearbejdet. Materiale fremstilling Nylon 6,6 fremstilles ved at opløse Adipinsyre i opløsningsmidlet ylen og heamethylediamin opløst i vand. De to væsker er ikke blandbare, så når de hældes sammen adskilles de. På grænsefladen mellem de to væsker sker der en kondensationsrekation mellem adipinsyren og heamethylediaminen, her dannes der en lille film af nylon på grænsefladen. Adipinsyre fremstilles af en blanding af cycloheanon og cyclohean også kaldt(k/a olie) oideret med salpetersyre. Cyclohean fremstilles af benzen(kommer fra råolie) og anses for at være en af de mest udfordrende processer i den kemiske industri da benzen siges at være giftigt og kræftfremkaldende. Heamethyle fremstilles af butadine som fås fra olie. [Industriel_organisk_kemi af Center for Sustainable and Green Chemistry][ Produktfremstilling Når nylonen granulat er fremstillet bliver produktet pakket og transporteret vider til cykelproducenten som benytter nylonet til at sprøjtestøbe bremsklodsen. Bremsearmen bliver produceret i Aluminiumslegeringen Materialet ankommer i plader til producenten af cyklen hvorefter armene bliver standset ud. Bolte og split Bolden og splitten produceres i elforzinket stål. Stål er en fællesbetegnelse af en række af legeringer hvori jern indgår som det væsentligste element. Jern findes udbredt i jordskorpen og fremstilles på basis af råvaren jernmalm. Jernen udvindes af malmen igennem en reduktion af kulstof i en højovn. Råjernet har et overskydende kulindhold der brændes ved varmeudvikling. De største leverandører af Stål findes i Asien, Sydamerika, Ukraine og Rusland. Da bolten og splitten er standart komponenter bliver det ny produceret stål transporteret til en underleverandør som fremstiller emnerne. Efter at emner er fremstillet bliver de påført en belægning af zink og derefter fortages der en elforzinkning via. elektroplettering. Herefter transporteres stålelementerne hen til cykel producenten [ Samling af cykel Efter alle cyklens komponenter er fremstillet og ankommet til produktions fabrikken er cyklen klar til at blive samlet. Bremsens samles først sådan den kan blive monteret i cyklens stel. Herefter bliver resten af stellet samlet på et samlebånd hvor en række af arbejdere står og montere de forskellige komponenter. Forhandler Efter cyklen er færdigproduceret bliver cyklen pakket og sendt ud til de forskellige cykelhandlere. Brug Cyklen købes og tages i brug. I denne fase vil der primært blive benyttet resurser på vedligeholdelse. Dette kan f.eks. være udskiftning af bremseklodser som bruger tilkøber ved cykelforhandleren. Bortskaffelse Efter en årrække vil cyklen blive smidt ud. Her vil cyklen enden blive kørt på forbrændingen til deponi eller blive genanvendt. Plast huset Huset er som tidligere nævnt også produceret nylon 6,6 tilført glasfiber, for at gøre det stærkere. Når materialet er ankommet til cykelproducenten bliver huset sprøjtestøbt. Bremsearme 70 Detaljering

71 MEKA-skema Materialer Energi Kemikalier Andet Materialefase Produktionsfase Brugsfase Bortskaffelsesfase Transportfase Aluminium Legeringer stel, bremse arme Rustfri stål samlingsdele Nylon Hus til bremse armen, bremsklods Aluminium: 1,5 kl/g olie og 5 kwh pr. ton bauit der udvindes. Energiforbrug 160 MJ/kg aluminium produceret. El-forzinket stål: energiforbrug på 46 MJ/kg rusfistål der produceres Nylon: Energiforbrug på 156 MJ/kg produceret 3 kg olie til fremstillingen af 1 kg PA Aluminium: Der benyttes kaustisk soda og flokkuleringsmidler til udvindingen aluminium-oid. Nylon: Benzen til fremstilling af cyclohean K/A olie og saltpedersyre til fremstilling af Adipinsyre Hydrogencyanid og Butadien til fremstilling af heamethylen Adipinsyre og heamethylen til fremstilling af nylon. Adjektiver(Ftalat) til at blødgøre nylonen Stel: Energi til produktion af sømløse rør Energi til hydroforming af aluminums-profiler, dog har hydroforming et lavt energiforbrug. energi til double-butteed rør elektricitet til TIG svejsning af rør Bremse: Energiforbrug(sprøjtest øbning) 1-2 kwh pr. Produceret emne Energiforbrug til standsning og spåntagning. Hydrauliskvæske til hydroforming Tungstens Inaktiv gas til TIG-svejsning. Maling til stel Nylon til udskiftning af bremse klods. Rengøring af cykel Vedligeholdelse 85 kilo affald pr. 1 kg aluminium der udvindes af bauit Metalaffald Energiforbrug til forbrændingen Varme og el Deponi Olie og benzin til Detaljering 71

72 Vurdering Ud fra opgørelsen kan det ses at aluminum har et energiforbrug på 160 MJ/kg under frem-stillingen og nylon har et energiforbrug på 156 MJ/kg at producere og derfor begge en væ-sentlig høj miljøbelastning. Stålet har et energiforbrug 46 MJ/kg produceret og har derfor et lagt mere moderat energiforbrug [www. miljoevejledninger.dk]. Derudover indgår det kræftfremkaldende kemikalie Benzen i produktionen af cyclohean. Derudover er oideringen mellem K/A-olien med salpetersyre heller ikke en miljøvendelig proces da der for vært kg adipinsyre der fremstilles samtidig dannes 0,32 nitrogendioid. Nitrogendioid er skadeligt for menneskers helbred. Der er meget transport mellem de froskellige stationer, hvor materialet/produktet mellem flere af dem skal transporteres mellem mange lande, hvilket betyder at der bruges en stor mængde af Benzin og olie. For at gøre hele denne proces mere bæredygtig kan man arbejde med genanvendelse af materialer. Aluminium er yderst genanvendelig og energiforbruget ved produktion af sekundær aluminium udgør ca. 3 % af energiforbruget ved primær aluminium. Ved sekundær aluminium sparres der også en stor mængde affald. Når der produceres et kilo primær aluminium giver det 85 kilo affald mens der ved 1 kilo sækunder aluminium er der kun 3,5 kilo affald. [ Stål er et af de mest genanvendelige materialer, og når man fremstiller nyt sparre man % energi i forhold til at fremstille nyt.[ UDVINDING BAUIXT UDVINDING JERNMALM UDVINDING RÅOLIE FREMSTILLING ALUMINIUM FREMSTILLING PROFILER FREMSTILLING STÅL FREMSTILLING STANDARTKOMPONENTER FREMSTILLING POLYMID CYKEL PRODUCENT FREMSTILLING KOMPONENTER SAMLING AF CYKEL PAKNING AF CYKEL KINA FORHANDLER ill. 69: Flowdiagrem over livscyklus BRUG UDSKIFNING BREMSKLODS UDSMIDNING OMSMELTNING AF ALUMINIUM OMSMELTNING AF STÅL Genbrug Genbrug 72 Detaljering

73 MILEPÆL 4 Endelig løsning Her ses det endelige produkt, som er outputtet fra den forgående fase. ill. 70 Cykelstel Det endelige design af stellet har dimmensionerne som ses på billedet her over. Dimensionerne er bæev ændret efter beregninger samt tilpasning til kroppen. Her er blandt anden den øverste stang blevet mere vandret iforhold til de indledende skitser. ill. 71 ill. 72 ill. 73 Bremsegreb Bremsegreb Fælgbremsen Fælgbremsen Bremsegrebet er blevet mere integreret i cyklens stel. Desuden reduseres brugerens reakrionstid da hånden altid er på bremsegrebet. Fælgbremse Fælgbremsen er integreret i forgaflen på cyklen og bliver på den måde mindre synlig. Bremseklodsen sidder på 2 bremse arme, som kan trækkes sammen og derved præsser bremseklodsen ind på fælgen. 73

74 Konklusion I projektet blev der udarbejdet en fælgbremse til citybikes. Gennem analyser og registreringer blev det konkluderet, at V-bremsen er ustabil da de to bremsearme er afhængige af hinanden, og derfor kan rykke hinanden skæv, hvis kræften fra fjedrene ikke er ens. For at hindre dette problem, er der udviklet et nyt bremsesystem hvor bremsearmene er uafhængig af hinanden. Gennem spørgeskemaundersøgelsen blev det klart, at størstedelen af respondenterne gerne ville have en bremse der kunne justeres uden værktøj. Denne efterspørgsel er løst i det nye bremsesystem, da det er muligt, både at justere bremse armene samt udskifte bremseklodsen uden brug af værktøj. Flere i spørgeskemaundersøgelsen havde oplevet mindsket reaktionstid, fra man opdager man skal bremse til man rent faktisk får bremset, grundet at hånden skal bevæge sig hen til bremsegrebet. Det nyudviklede bremsegreb løser denne problematik, med en løsning hvor fingrene ikke skal flytte til bremsegrebet, men i stedet er placeret konstant på bremsegrebet. Dette medvirker også at tommelfingerens rodled ikke bliver overbelastet, da fingrene ikke skal spredes. Dette kom igennem den ergonomiske undersøgelse til syne som et problem. Bremsegrebet er desuden blevet integreret i det overordnede cykeldesign da det er blevet en del af styrets greb. Derudover er kabler blevet integreret i stellet. Gennem registrering blev det vurderet, at langt de fleste citybikes ofte har mange påsatte dele hvilket ofte kan virke forstyrrende for det overordnede udtryk. Dette problem kommer konceptet Boomerang til livs ved at integrere en række komponenter i stellet. Reflektion Proces I projektperiodens tidligste fase, blev projektet påbegyndt uden en struktureret tilgang, dette betød at projektet hurtigt kom på afveje uden et specifikt mål og uden analyser der understøttede problemstillingerne. Derfor påbegyndtes der efter status et nyt projekt som bleve nøje planlagt med Gantt skema, stage gate, tavler med to-do lister, skitser og undersøgelser. I Gantt skemaet blev opgaverne opstillet under faserne fra stage gate diagrammet, hvorefter en tovholder blev sat på de forskellige opgaver, sammen med antal personer til udførelse af opgaver, mandetimer og datelines. Dog blev tovholderen ofte ikke benyttet, men opgaver blev i takt med processens fremskridt, skrevet op på en tavle hvorefter de blev uddelt og udført for til sidst at blive fjernet. Opstillingen af tovholderne i Gantt er en god metode til at uddele ansvarlige, med i dette tilfælde har den benyttede metode også fungeret godt. Designprocessen var i starten lige så ustruktureret, hvilket ikke frembragte brugbare resultater. Det blev hurtigt lavet om, da Striim s kom ind over designprocessen. Der kom hurtigt bedre og mere brugbare resultater. Der er blevet lavet udregninger løbende i designprocessen, for at finde ud af hvorvidt idéerne var mulige eller ej. Det har været godt at trække med ind i processen, for at undgå senere dobbeltarbejde hvis ikke det kunne lade sig gøre. For at designe det endelig produkt, blev der foretaget flere beregninger, samt valg af materialer og produktions muligheder, hvilket har påvirket bremsen og cyklens design. På den måde er det gået fra en abstrakt idé til en forholdsvis produktions dygtig og mere jordnær løsning. Modellering har været en alt for lille del af designprocessen. Først til allersidst blev 3D printning anvendt til, at få en større forståelse af håndtaget og bremsegrebets størrelse og hvordan det føles i hånden. Dette gav en helt anden forståelse af produktet og burde derfor være anvendt gennem hele processen. Ligesom modellering, har test også været en alt for lille del af processen. Blandt andet er det nye bremsesystem ikke blevet testet gennem en funktionsmodel hvor det ville kunne give viden omkring hvordan fungere. Produkt Den nye roterende bremsegreb, vil uden tvivl tage noget tilvænning i starten, hvilket kan resultere i nogle farlige situationer. Men på sigt vil det blive en refleks, ligesom den nuværende løsning er blevet. Det er altså bare et spørgsmål om tilvænning. Stellet er kun blevet beregnet statisk og som et to dimensionelt system, hvilket ikke vil afspejle den fulde virkeligheden. For at få realistiske styrke beregningerne, ville det være nødvendigt at beregne stellet både dynamisk, under stress, og tredimensionelt. Vugge til grav analysen gjorde det klart, at produktet burde være lavet af stål frem for aluminium, da aluminium er meget belastende for miljøet. 74

75 Litteraturliste Forord [moodle.aau.dk] php/167177/mod_resource/content/7/bsc04_id%20studievejledning% pdf Side 10 Indledning [ Juletræsløsning [cykelforbundet.dk] Citybike Fælgbremse [ [ teknik-bremsetyper/ [TREK Bicycle Store, Kennedy Arkaden, interview: cykelsmed] Disassemply [metals.about.com] Metal-Profile-Brass.htm [denstoredanske.dk] og_naturvidenskab/teknik/slibning,_polering_og_overfladebehandling/ forzinkning [denstoredanske.dk] og_naturvidenskab/teknik/slibning,_polering_og_overfladebehandling/ forzinkning [denstoredanske.dk] og_naturvidenskab/kemi/metallurgi_og_korrosion/chromatering [damstahl.dk] DK%20VARIOUS/magnetisme.pdf Håndens ergonomi og anatomi [Redskabs håndtering, Arbejdsmiljøfondet] Materiale og produktion - bremsegreb [britannica.com] [magnusaase.no] [en.wikipedia.org] Materiale og produktion - fælgbremse [dotmar.com.au] [en.wikipedia.org] [rtpcompany.com] Materiale og produktion - stel [ [ faqs/butted_tubing/4 [ mo.htm [obcorp.com] PDF omkring Seamless vs Welded Tubes af O BRIEN Analytics [ Fra vugge til grav [thingstalk.net] fakta-ark/aluminiummaster.pdf [thealuminiumstory.com] home.html [hai.dk] [Industriel_organisk_kemi af Center for Sustainable and Green Chemistry] Industriel organisk kemi, Danmarks Grundforskningsfonds Center for Sustainable and Green Chemistry [Industriel_organisk_kemi af Center for Sustainable and Green Chemistry] Af ph.d. studerende Johan Hygum Dam, ph.d. studerende Esben Taarning, ph.d. studerende Thomas Jensen og Professor Robert Madsen, Side og [plastnet.dk] [nanotek.fys.ku.dk] [denstoredanske.dk] og_naturvidenskab/teknik/slibning,_polering_og_overfladebehandling/ forzinkning [miljoevejledninger.dk] uddybendeforklaringer/s/staringl Illustrationsliste ill. 55: en.wikipedia.org/wiki/polyoymethylene ill. 56: ill. 64: ill. 68: 75

76 Bilag 1 Statisk analyse af fælgbremse Der foretages en statisk analyse af en fælgbremse af V- typen. Denne analyse har til formål at klargøre henholdsvis hvor hårdt man som bruger kan tillade sig at bremse uden at cyklen tipper, dels hvordan kraftudvekslingen fordeler sig således at der dannes forståelse for den effekt eksisterende produkter har og dermed også den effekt der kræves af et tilsvarende produkt. ill. 74 UDREGNINGER Først opstilles global ligevægt for cyklen med fører for en bestemt deceleration. Vægt af person: 80 kg Vægt af cykel: 10 kg h: 1,25 m L 4 : 0,4 m L 5 : 0,64 m ΣF = F frik = m * a ΣF y = R 1 R 2 m g = 0 ΣM R1 = ( L 4 L 5 ) * R 2 L 4 * m * g h * m * a = 0 76

77 Bilag 2 Beregninger - V-bremse Derfor kan der skrives at: L4* m* g h* m* a R 2 = L L 4 5 L4* m* g h* m* a R 1 = m * g L L 4 5 Så ved en acceleration på - 3,73 m/s 2 gives det at: F frik = m * a = 90 * 3, 73 = 335, 7 N L4* m* g h* m * a 0,4* 90* 9,82 1,25* 90* 3,73 = 0,40,64 = 743, 41 N L m g h m a 0,4 90 9,82 1, ,73 R 2 = L L 4 5 R 1 = m * g L L 4 5 4* * * * * * * * = 90 * 9, 82 0,40,64 = 139, 99 N Den ønskede friktionskraft er nu bestemt, og derfra bestemmes den kraftpåvirkning brugeren af cyklen skal påføre bremsegrebet, for at opnå den ønskede deceleration. Først udregnes hvilken friktionskraft bremseklodserne skal påvirke cykelhjulet med. Vægt af hjul: 1,5 kg L fælg :0,315 m L Hjul :0,35 ΣF = R F brems F frik = 0 ΣF y = R 2 R y m hjul * g = 0 ΣM o = L fælg * F brems L hjul * F frik = 0 Lhjul* Ffrik 0,35 335,7 = 0,315 * F brems = Lfælg = 373, 457 N R = F brems F frik = 373, , 7 = 709, 568 N R y = m hjul * g R 2 = 1, 5 * 9, , 41 = 728, 67 N 77

78 Derefter udregnes hvilken kraft bremseklodserne hver især skal yde på fælgen. Da der er to bremseklodser, halveres bremsekraften. L 6 ; 0,11 m L 7 : 0,031 m 1 A M 2,42 Nm (modstand fra fjerder) μ : 0,7 F R klods * μ = frik 2 R klods = 2 μ * F brems = 2 * 0,7 373,457 = 266, 755 N Ligevægtsligninger: ΣF = F kabel R klods A = 0 ΣF y = A y = 0 ΣM A = L 7 * R klods L 6 * F kabel A M = 0 L7* R klodsa F kabel = M 0,031* 366,1342,42 L 7, 76 N 6 = 0,11 = 9 1 A = R klods F kabel = 95, , 838 = 169, 578 N A y = 0 Den modstående bremsearm har samme dimmensioner og derfor er resultatet det samme for begge bremsearme. F brems er på den højre arm er påført via et træk fra den wire der er forbundet til bremsegrebet. F brems er på den venstre side påført via et skub fra det kabel den førnævnte wire løber igennem. Da wires og kablet kun overfører krafter i en retning er krafterne i hver ende lig hinanden

79 Herefter kan der udregnet hvilken kraftpåvirkning brugeren skal påvirke bremsegrebet med for at wiren bliver påført den førudregnet F brems L 8 : 0,033 m L 10 : 0,019 m Q hånd : q hånd *L 9 L 9 : 0,06 m L 11 : 0,016 m Ligevægtsligninger. ΣF = B F kabel = 0 ΣF y = B y Q hånd = 0 L ΣM B = ( L 10 L 11 ) * F kabel ( L ) * Q hånd = 0 Q hånd = (L 10L 11 )* Fkabel L L 8 9 = 2 Q q hånd = hånd L9 = 0,06 B = F kabel = 97, 176 N B y = Q hånd = 53, 987 N (0,0190,016) 125,183 0,06 0, ,546 = 899, 781 N/m * = 53, 987 N Til sidst udregnes krafterne for den sidste komponent. L 12 : 0,037 m L 14 : 0,01 m α: 0,262 rad L 13 : 0,052 m L 15 : 0,025 m Ligevægtsligninger. ΣF = c os(α) * F kabel c os(α) * B s in(α) * B y C = 0 ΣF y = s in(α) * F kabel s in(α) * B c os(α) * B y C y = 0 ΣM C = L 13 * B L 15 * B y ( L 12 L 13 ) * F kabel C M = 0 C = c os(α) * F kabel c os(α) * B s in(α) * B y C = cos(0, 262) * 125, 183 cos(0, 262) * 125, 183 sin(0, 262) * 69, 546 = 13, 97 N C y = s in(α) * F kabel s in(α) * B c os(α) * B y C y = sin(0, 262) * 125, 183 sin(0, 262) * 125, 183 cos(0, 262) * 69, 546 = 52, 147 N 79