HYDRAULISK BREMSE KALIBER. Arkitektur & Design 4. semester BSc04-ID Projektgruppe 3 PROCESRAPPORT. Denne opgave - eller dele heraf - må kun

Transkript

1 Arkitektur & Design 4. semester BSc04-ID Projektgruppe 3 HYDRAULISK BREMSE KALIBER PROCESRAPPORT Denne opgave - eller dele heraf - må kun

2 Titel: Hydraulisk cykelbremse Hovedtema: Procesanalyse & Redesign Projektperiode: 3. februar maj Projektgruppe: BSc04-ID Deltagere: Andreas Vinther Hansen Nicklas Hovgaard Lassen Petrea Krag Burba Rune Gyntzel Simon Freundlich Jensen Hovedvejledere: Søren Tommerup Bivejleder: Bente Dahl Thomsen Sideantal: 86 Appendix: 8 Bilag: 4 1

3 Abstract Forord Læsevejledning opsumering. Gruppen har udarbejdet en normenklarturliste med en oversigt over forkortelser og anvendt. 2

4 Nomenklaturliste 3

5 Indholdsfortegnelse Abstract... 2 Forord... 2 Læsevejledning... 2 Nomenklaturliste... 3 Indholdsfortegnelse... 4 Indledning Projektbeskrivelse Valg af designelement Problemfelt Vision Problemanalyse 2.2 Lovkav Citybike Disassembly Bremsetyper... 3 PRODUKTKRAV Problemformulering Projektafgrænsning Skitseproces Bremsegreb Design - Bremsegreb Skitseproces - Bremsekaliber Systemdesign

6 6.1 Udviklingsfase I Udviklingsfase II Udviklingsfase III Systemdesign Implementering Vedligehold Pris Sikkerhed Konklusion

7 Indledning I begyndelsen af 1800-tallet startede udviklingen af tohjulede mekaniske fremdrevne køretøjer. brugerens ønske om nem betjening og minimal vedligeholdelse. 6

8 1 INDLEDENDE 1.1 Formål Kravsspecifikation Design Konstruktion Produktion Produkt Figur 1.1 Procesmodel 1.2 Projektbeskrivelse som er i bybillede. Figur 1.2 Kildemose citybike Figur 1.3 V-bremseklo 7

9 1.3 Valg af designelement da brugeren interagerer fysiks med bremsegrebet under brugen af cyklen. Hvis bremsen skal vedligeholdes interagerer brugeren med bremsekloen og kablet. Selve bremsemekanismen er en 1.4 Problemfelt af alle personture. Den [Nøgletal for Transport 1.5 Vision er størst ved bremserne. Derfor bliver det relevant at undersøge: 1. Hvilke problemer er der ved eksisterende håndbremser på citybikes? 8

10 2 Problemanalyse selv at reparere bremsesystemet uden at have den store tekniske viden. Sliddele skal nemt kunne 2.2 Lovkrav 5 Stk B

11 2.3 Citybike redesignet produkt kan berøre. CITYBIKES OPBYGNING Figur 2.1 Forskellige herre citybikes Figur 2.2 Forskellige dame citybikes STEL 1. Kronrør eller overrør 2. Saddelrør 5. Saddelstræbere 6. Kædestræbere STYR 10 Figur 2.3 Citybikes stelopbygning

12 Figur 2.4 Styr fra citybike FORGAFFEL Figur 2.5 Tre typer styrbukning ~ OPSAMLING Citybikens udformning begrænser mulighederne for implementering af den redesignet bremse. Der 11

13 2.3 Disassembly FUNKTIONSFLADER - BREMSEGREB Figur 2.7 Plads til 3 fingre Figur 2.8 Buk i enden Figur 2.9 Afrundet kanter BREMSEGREB Figur 2.10 Bremsegrebet aktiveres 12 Figur 2.11 Kraften aktiverer bremseklodserne

14 Skrue 1 Skrue 2 Figur 2.12 Skrue 1 og 2 Figur 2.13 Positionsændring Figur 2.14 Bremsegrebet flytter sig 13

15 MATERIALE - BREMSEGREB METAL PLAST

16 BREMSEKLO Figur 2.16 Fastspænding Figur 2.17 Bremsekloen dele Figur 2.18 Bremseklo med bremseklodser Figur 2.19 Bremseklodsens opbygning 15

17 MATERIALE - BREMSEARM OPSAMLING komponenter. Brugeren skal dermed vedligeholde mange dele af bremsen. Bremseklodsen indikerer 16

18 idéudviklingen. FÆLGBREMSER Fælgbremsen har en række fordele og ulemper. Fordelen ved fælgbremsen er at den er let at Kabel Bremsearm Bremseklods RULLEBREMSER 17

19 Bremsesko Tromle Nav SKIVEBREMSER Kaliberhus Væske Bremseklodser Cylinder Skive 18 og aktiverer stemplet. Stemplet presser bremseklodsen ind mod skiven.

20 UDVÆLGELSE kategorierne. fagfolk. vejrforhold. Vedligeholdelse dækker over hvorvidt det er muligt for brugeren at servicere bremserne selv. OPSAMLING over at det nye bremsesystem skal være: Bremsesystemet skal kræve minimal vedligeholdelse. Bremsegrebet skal være sikkert og robust. Bremsesystemet skal være nemt at montere. Bremsesystemet skal være vejrbestandigt. 19

21 3 PRODUKTKRAV KVANTITATIVE KRAV Bremsen skal kunne blokere hjulenes omdrejning 100 % i alt slags vejr. fryse fast Der skal produceres håndbremseenheder pr. år. kaldes mellemstor. Kravet udspringer af lovkrav fra Udstyrsbekendtgørelsen for Cykler anno KVALITATIVE KRAV Bremserne skal kunne monteres på eksisterende cykler. 20

22 forudsat at alle mennesker har forskellige smertetærskel og kropsbygninger. Kravet fungerer som en Kravet udspringer af lovkrav fra Udstyrsbekendtgørelsen for Cykler anno KRAV SOM TESTES men giver dog en idé om prislejet. Der undersøges om bremsen er sammensat med cyklens resterende bremsesyste. Hvis ikke er der to 21

23 KRAV DER IKKE TESTES 22

24 4 PROBLEMFORMULERING 4.1 Målsætning teknisk erfaring og faglig uddannelse. 4.2 Problemformulering 4.3 Projektafgrænsning håndbremsen. 23

25 5 IDÉGENERERING Fifur 5.1 Ole Striim idéudviklingsmodel 1. Fokusering beskrivelse af problemet. 3. Sammenfatning - Udvælger de bedste idéer og prioritere dem. De udvalgte idéer videre forarbejdes. 4. Idéudvikling udvikling og forbedringer af idéerne i ideskabelsesfasen. 5. Idévurdering udvælgelse af den mest egnede idé. 24

26 FØRSTE IDÉGENERERING og dermed bremser cyklen. Ide 2: Bremsegrebet vrides for at bringe cyklen til standsning. standsning. bringer man cyklen til standsning. presses fremad. UDVÆLGELSE 25

27 ANDEN IDÉGENERERING afmærkning til fingrene. UDVÆLGELSE 26

28 5.3 Design - Bremsegreb valgt herudfra. 5.3 Koncept af bremsegreb OPSAMLING 27

29 bremsekoncept. GENERATOR SIDEBREMSE være forøget. 28 Kobberspoler Magnetcylinder 5.4 Generator koncept

30 sliddele ligeledes er nedsat. HYDRAULISK KALIBERBREMSE 5.5 Sidebremse koncept pakninger for at holde systemet tæt. Heraf kan bremsen umiddelbart virke mere kompliceret for 5.6 Hydraulisk kaliberbremse 29

31 SKIVEBREMSE bremseskiven. bremseklodsen og bremseskiven ikke skal være stor. UDVÆLGELSE AF BREMSEKONCEPT 5.7 Skivebremse 30

32 nedenfor. og bøjlen er integreret i et komponent. Ide 2 Samme princip som geometrisk udformning. Ide 3 Samme princip som ide 1- og 2. Organisk udformet. Ide 4 Bremsekaliberen er separerede fra bøjlen. UDVÆLGELSE overensstemmelse med cyklens design. Den endelige løsning breskrives i kapitel 7. 31

33 5.6 Systemdesign side 4. HYDRAULIK Figur 5.8 Hydrauliske stempler CYLINDER OG STEMPEL Stemplets areal KONSTRUKTION AF ENKELTVIRKENDE CYLINDERE 32

34 HYDRAULISKE RØR Det hydrauliske rør er bindledet mellem cylinderne. Inde i røret sker der et væsketryk som overfører VÆSKEFYSIK Hydrostatik KONTINUITETSLIGNING TRYKMEDIER - VÆSKE 33

35 ADDITIVER STRØMNINGER I VÆSKEN laminare strømninger. Hvilket giver et større hydraulisk tab og en støre strømningsmodstand. Det FLYDEPUNKT TÆTNING pakningerne i stemplerne er at sikre tætheden mellem cylinderen og stempelvægen. Der anvendes OPSAMLING 34

36 6 PRODUKTIONSMODNING den enelige redesign. Kapitel 7 viser løsningen. 6.1 Udviklingsfase I Udviklingsfase I tager udgangspunkt i den grundlæggende idé omkring bremsesystemet. Idéen systemet. Sideløbende foretages modellering af bremsesystemet i CAD-programmer med henblik PRÆSENTATION AF IDÉ Figur 6.1 Systemdesign 35

37 DIMENSIONERING AF HYDRAULISK SYSTEM I følgende afsnit udregnes størrelsesforholdet mellem hovedcylinderen og slavecylinderne. For Figur 6.2 Hoved - og slaveylindere UDREGNINGER C B L 1 L 2 A

38 1 og L 2 B kommer ud fra krav punktet C 1 A 1 L 1,1 B 1 L 1,2 C 1 Figur 6.4 Bremsearm og L 1.2 armen. 37

39 Længderne L 1.1 og L 1.2 Der isoleres for B V-bremser. 5mm ved bremsegreb. l 1 F 1 B 3 C 3 h 1 F 2 A 3 Figur 6.5 Frit legme diagram 38

40 OPSAMLING 39

41 MONTERING INDIKATION AF TRYKTAB Væske Farvet bold Kaliberhus 40 Cylinder med O-ring Figur 6.8 Indikation af tryktab

42 BREMSEKLODSER Følgende afsnit beskriver overvejelser omkring forskellige materialer som bremseklodserne kan ORGANISKE BREMSEKLODSER em er problemfri. Disse bremseklodser er KERAMISKE BREMSEKLODSER METAL BREMSEKLODSER SINTREDE BREMSEKLODSER betydelig bedre bremseevne. OPSAMLING længere. 41

43 20,5 PRODUKTION holderen og stemplerne. PRODUKTION AF BREMSEKALIBER fra bunden. Grundet den komplekse udformning tages der udgangspunkt i støbning herunder 34, ,5 5 58,5 27 R9, ,8 Figur 6.9 Bremsekaliber fase I KOKILLE STØBNING 42

44 TRYKSTØBNING PRÆCISIONSSTØBNING 43

45 VALG AF METODE Tolerancer 0,0254 mm / 0,381mm 0,254 mm / 1,27 mm 0,0762 mm Økonomisk om året om året 50 om året produktions antal Minimal vægtykkelse 0,8 mm 3,175 mm 0,51 mm Detalje kompleksitet Bedre God Bedst Anvendelige Al-baseret legeringer Al- og Cu baseret Cu-, Co-, Ni-, og Albaseret materialer legeringer forstærker legeringer, samt jernholdige legeringer og metaller trykstøbning den fortrukne metode. PRODUKTION AF HOLDEREN Det er derfor væsentligt at undersøge hvorledes de kan produceres. Nedenfor ses holderen og dens dimensioner 63 16, , R11 R

46 SPRØJTESTØBNING specialudstyr. me PRODUKTION AF STEMPEL ,8 Figur 6.12 Hydraulisk stempel fase I 45

47 Nedk at stabilisere materialet. fræser den endelige form som stemplet skal have. Stangemne indføres stangemnet ud Figur 6.13 Produktionsproces af hydrauliskstempel 46

48 OPSAMLING - FASE I nemmere for brugeren at montere bremsegrebet. Ligeledes skal der arbejdes med designet af holderen. 47

49 6.2 Udviklingsfase II SYSTEM DESIGN II BREMSEKALIBER Figur 6.15 Bremsekaliber fase I Figur 6.16 Bremsekaliber fase II 29,5 6,5 115,5 39, ,5 48 Figur 6.17 Bremsekaliberens dimensioner fase II

50 BREMSEGREBET OG HOLDEREN Figur 6.18 Holder og bremsegreb fase I Figur 6.19 Holder og bremsegreb fase II 18, ,5 Figur 6.20 Bremsegrebs dimensioner fase II ,5 R11,5 92 Figur 6.21 Holderens dimensioner fase II 72 49

51 INDIKATION AF TRYKTAB II 50 Figur 6.22 Indikation af tryktab fase II

52 MATERIALER TIL SYSTEMDESIGN PLAST Termoplast er det bedst anvendelige materiale undersøgt. Polyamider (PA) Polyoxymethylen (POM) Polycarbonat (PC) overfor stærke syrer og baser. OPSAMLING bestandighed. 51

53 METAL Betegnelse EN AC-xxxx 0,2-Spænding MPa Forlængelse A50% Støbbarhed Korrosionsmodstand Svejsbarhed Al Cu4MgTi T4 - Sandstøbt - Kokillestøbt - Præcisionsstøbt Al Si7Mg T6 - Sandstøbt - Kokillestøbt - Præcisionsstøbt Al Si10Mg(a) T6 - Sandstøbt - Kokillestøbt Al Si10Mg(Fe) F - Trykstøbt Al Si12(b) F Al Si12(Fe) F Al Si6Cu4 F Al Si8Cu3 Al Mg3 Al Zn5Mg - Sandstøbt - Kokillestøbt - Præcisionsstøbt - Trykstøbt - Sandstøbt - Kokillestøbt - Sandstøbt - Kokillestøbt - Tryktstøbt - Sandstøbt - Kokillestøbt - Sandstøbt - Kokillestøbt Dårlig God God God God God Dårlig Dårlig Dårlig Rimelig Rimelig ved lavt Fe Rimelig Ved lavt Fe Dårlig Dårlig God God Dårlig God God ved lavt Fe God Ved lavt Fe Rimelig God Rimelig Rimelig 52

54 VALG AF MATERIALE OPSAMLING - FASE II 53

55 6.3 Udviklingsfase III komponenterne. SYSTEMDESIGN III III. BREMSEKALIBER Figur 6.23 Bremsekaliber fase II Figur 6.24 Bremsekaliber fase III I fase I konkluderes det at der er for stor afstand mellem de to bremsekalibere. Derfor justeres de 54

56 Figur 6.25 Bremsekaliberens dimensioner fase III BREMSEGREB OG HOLDEREN Figur 6.26 Holder og greb fase II Figur 6.27 Holder og greb fase III 55

57 Figur 6.28 Cylinder i holderen fase II Figur 6.29 Cylinder i holderen fase III UDREGNINGER 600 N A 75 mm 17,75 mm F 1 Figur 6.30 Frit legme diagram 1 grundlag for forholdet mellem hovedcylinder og slavecylindere. 56

58 Dermed kan cylinderen dimensioneres: OPSAMLING 57

59 GODSTYKKELSE ALLE KOMPONENTER PRODUKTION AF KOMPONENTERNE indløbende. STØBEFORM 1 Figur 6.31 Støbeform 1 1. Pressemassen anbringes forbindelse til formen. Formen lukkes. pressematerialet har den rette materialet ind i formhulrummet. og kan tages ud af formen. KLIKSYSTEM (HANPART) der er forskellige styksfordelerkanaler. Hver enkelt kanal skal yde samme modstand mod 58

60 Figur 6.32 Kliksystems indløb Figur styksfordelerkanal BAGPLADEN Figur 6.34 Bagpladens indløb Støbeform 2 Figur 6.35 Støbeform 2 1. Pressemassen anbringes forbindelse til formen. Formen lukkes. og pressematerialet har presser et stempel materialet ind i formhulrummet. af formen. 59

61 BREMSEGREBET Figur 6.37 Bremsegrebets indløb BREMSEKALIBEREN 60 Figur 6.36 Bremsekaliberens indløb

62 HOLDEREN styrke. cylinderen. Figur 6.38 Holder - Top Figur 6.39 Holder - Bund PRODUKTION AF STEMPLET I HOLDEREN cylinderen. PRODUKTION AF STEMPLERNE I BREMSEKALIBEREN kliksystemet. OPSAMLING - FASE III støbeformene og indløbsplaceringen. 61

63 7.1 Systemdesign løsningen. Figur 7.1 Redesignet cykelstyr Figur 7.2 Redesignet citybikens monteringspunkter 62

64 7.3 Vedligehold SLID fagfolk. umbraconøglesæt. vedligeholdes. BREMSEKLODSER A A A A-A A Figur 7.3 Signalfarve som kommer frem A-A 63

65 HYDRAULISKE SYSTEM Figur 7.4 Skrue som lukker indløbshullet i reservoiret Figur 7.5 Indikation af tryktab OPSAMLING 64

66 sammenlignes med andre legeringer fra samme gruppe. Størstedelen af delkomponenterne 7.5 Pris kliksystemet. Navn Styk Volume Holder - Top 1 Holder - Bund 1 Bremsegreb 1 Bremsekaliber 2 Kliksystem - Hanpart 2 Bagplade mm mm mm mm mm mm 3 Sum mm 3 65

67 Navn Styk Volume Stempelpind 1 T-samler 1 Rør 1 1 Rør 2 1 Stempel mm mm mm mm mm 3 Sum mm 3 sprøjtestøbningsporcesser. 3 OPSAMLING være dyre. 66

68 7.6 Sikkerhed (beregninger) og c. C isoleres. s i punktet C. og B s isoleres. 67

69 hvorfor den udregnes. yield for at udregne den nye sikkerheds faktor. OPSAMLING 68

70 var fra skrot. aluminium. materiale stadig mindre krævende at forarbejde. 69

71 Kvantitative Beskrivelse Accept Bremsens ikke-sliddele skal være 100 % funktionsduelige i 10 år Bremsen skal kunne blokere hjulenes omdrejning 100 % i alt slags vejr Bremsen, uden emballage, skal kunne sælges ved en forhandler for 140 kr Der skal produceres håndbremseenheder pr. År Bremsestyrken skal kunne variere fra 0 til 100 % Håndbremsen skal kunne modstå en betjeningskraft på 600 N (60daN). Kvalitative Alle sliddele skal kunne skiftes Alle sliddele skal kunne skiftes med en skruetrækker og et umbraconøglesæt Bremserne skal kunne monteres på eksisterende cykler Cyklens bremsefunktion skal være funktionsduelig efter at cyklen er væltet fra stilstand En fysisk rask person skal kunne betjene håndbremsen Bremsen skal bremse cyklen ved alle hastigheder Der skal være et uafhængigt bremsesystem på for- og baghjul. 70

72 9 Konklusion Bremsesystemet koster mellem DKK og er derfor væsentlig billigere end de 140 DKK som var et krav. 71

73 imellem gruppemedlemmerne. udtrykket er bibeholdt. 72

74 BØGER s.14 spalte 2 s.12 spalte 1 s.12 spalte 1 s.15 spalte 1 s.15 spalte 1 s.91 spalte 1-2 Materialelære for metalindustrien s.113 afsnit s.55 afsnit 3.2 s.55 afsnit 3.2 s.55 afsnit

75 HJEMMESIDER Tilgængelig fra: du-koeber-ny-cykel Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: [Lokaliseret d Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: [ Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: [ Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: Tilgængelig fra: 74

76 DAMECITYBIKE Avenue og rullebremse. Stelstørrelser cm har en vejledende pris designet af disse cykelstel. Stellene og alle accessories bliver i dag produceret Kildemoes Stelstørrelser cm har en Kildemoes er en dansk MBK indvendige gear og rullebremse. Stelstørrelser cm har en 75

77 HERRECITYBIKE Avenue indvendige gear og rullebremser. stelstørelse 58. Avenue er et dansk designet af disse cykelstel. Stellene og alle accessories bliver i dag produceret Kildemoes gear og to rullebremser. Vejledende MBK fodbremsebremse. Vejledende Danmark og siden opkøbt af HF KILDER 76

78 betydning for monteringshullernes placering. Billeder af forgaffel Billeder af saddelstræbere 77

79 Figur A3.1 Bremsekaliber pakning Figur A3.2 Indløbshul i bremsekaliberen Figur A3.3 Løb i cylinderen Disassembly af bil bremsen giver indsigt i det hydrauliske system og systemets opbygning. Samt hvilke 78

80 Figur A4.1 Stempel med trykflade 79

81 vurdere dets kompleksitet. Figur A5.2 Bremsesystemet i navet rundt. Figur A5.3 Bremsen er monteret i hullet Figur A5.4 Bremsen er sammensat med cyklens gear 80

82 DISASSEMBLY BREMSEGREB

83

84 BOM Item nr. Beskrivelse Stk. Materiale 1 Håndtag 1 Aluminium 2 Plastik holder 1 Plastik 3 Kabel fæstner 1 Galvaniseret stål 4 Fjeder 1 Fjederstål 5 Justeringsskrue 1 1 Galvaniseret stål 6 Justeringsskrue 2 1 Aluminium 7 Justeringsskrue 2 spændbånd 1 Aluminium 8 låse møtrik 1 Galvaniseret stål 9 Umbraco bolt 1 1 Galvaniseret stål 10 Møtrik 1 Galvaniseret stål 11 Umbraco bolt 2 1 Galvaniseret stål 12 Bremsearm 2 Aluminium 13 Kabelleder 1 Galvaniseret stål 14 Kabelrør 1 Galvaniseret stål 15 Kabelbeskytter 1 Gummi 16 Kabel sok 1 Plastik 17 Fjeder 2 Fjederstål 18 Monteringsbeslag 2 Plastik 19 Monteringsskrue 2 Galvaniseret stål 20 Justeringsskrue 3 2 Galvaniseret stål 21 Stift 2 Galvaniseret stål 22 Bremseklods 2 Gummi 23 Konkerv spændeskrive 1 2 Aluminium 24 Konkerv spændeskrive 2 2 Aluminium 25 Konveks spændeskive 4 Aluminium 26 Spændeskive 2 Galvaniseret stål 27 Umbraco møtrik 2 Galvaniseret stål 28 Indre kabel 1 Rustfritstål 29 Ydre kabel 1 Plastik 30 Ydre kabel lås 2 Forkrometstål 31 Afstandsstykke 1 Aluminium 83

85 84

86 85

87 oplukker og sikre brugerens kort imod uønsket med designet. Derfor er tandbørsten designet ud fra hvilken ikke kan glide ned over knivbladet. Ligeledes er KILDER details 86

88