Utifrån en problemställning formulerad av Trafikverkets skyltfond har produktutvecklingsföretaget Prodelox drivit ett projekt med syfte att testa kreativa idéer för att minska bromssträckan för personbilar i nödsituationer. Som en del i projektet har ett examensarbete genomförts vilket resulterat i denna rapport. Examensarbetet ämnar sammanställa en mängd idéer på alternativa metoder att bromsa bilar, för att sedan välja ut tre av dessa för praktiska tester. Idén med att korta bromssträckan grundar sig i trafiksäkerhetsarbetet i kombination med introduktionen av nya tekniska system som kan förutspå kollisioner. Om en kollision kan förutses är det av största intresse att kunna bromsa in bilen så mycket som möjligt innan detta sker för att minska skadorna och rädda liv. Ur ett förutsättningslöst perspektiv har kreativa idéer tagits fram. Rapporten tar dessutom upp och sammanfattar friktionsteorier och fordonsdynamiska aspekter att ta hänsyn till vid utvecklingsarbetet. Projektet följer en produktutvecklingsmetodik presenterad av Ulrich och Eppinger (2008) och omfattningen är utvecklingsfasens tidiga steg. Genom två iterationer utvecklas koncept genom framtagande av kravspecifikation, konceptgenerering, och konceptval. Idéer testas löpande genom fysiska såväl som virtuella prototyper under hela processen. Den första utvecklingsiterationen resulterar i 17 konceptidéer innefattande olika typer av bromsmetoder. Koncepten delas in i kategorierna ökad friktion, ökad normalkraft, spjärn mot asfalten, aerodynamik och magnetism. Tre koncept väljs ut och utvecklas vidare: Koncept Ankare, Gummiplatta och Avverkan. Utvecklingen av koncept Ankare resulterar i ett koncept där en infästning i asfalten sker i farten under bilen med hjälp av krutdrivna spikpistoler. Fästet förbinds med bilen med ett textilband kallat Tear Webbing. Det är två sydda remmar som producerar en konstant kraft då remmarna slits isär och sömmarna rivs upp. Bandet testas praktiskt och ger en bromseffekt på uppemot 1,5 g-krafter, medan de krutdrivna spikpistolerna inte kan testas i farten inom ramen för detta projekt. Koncept Gummiplatta bygger på att en stor gummiyta placerad under bilen trycks ner i marken och lyfter framvagnen på bilen. Olika gummibelägg testas med förhoppningen att hitta ett gummibelägg med goda friktionsegenskaper. Ökad area och optimerade materialegenskaper kan i teorin leda till bättre friktion. Konceptet testas på både vått och torrt väglag genom en konstruktion under testbilens framvagn. Fyra olika gummiprover jämförs med bilens vanliga bromsar. Endast ett gummi, naturgummi, presterar bättre än referensen i tester från 50 km/h, medan resten resulterar i längre bromssträcka. Vid tester från 100 km/h presterar samtliga gummiprover sämre än referensbromsningarna. Koncept Avverkan baseras på idén att en större kraft än friktionskraften kan fås ut om ett hårt material trycks ner i asfaltens yta och river upp densamma. Deformationerna av asfalten åstadkommer den bromsande kraften. I test av konceptet höll inte konstruktionen, men retardationen som utvecklades innan konstruktionen gav vika kom upp i 1,2 g-krafter, något som visar på att konceptet har kapacitet att korta bromssträckan. Som fortsättning på detta projekt föreslås flera vägar att gå. Koncepten Ankare och Avverkan visar på stor potential att korta bromssträckan och nya projekt med syfte att fortsatt utveckla och testa dessa koncept föreslås. Även andra projekt som ligger utanför syftet av denna rapport, så som en idé för att minska dubbdäcksanvändningen, föreslås för utredning i framtida studier. / At the request of the Swedish Transport Administration the product development company Prodelox has initiated a project aiming to test creative ideas on reducing the braking distance for passenger cars in emergency situations. As a part of this project a master thesis has been conducted resulting in this report. The thesis aims to compile ideas on alternative methods for braking cars, and thereafter choosing three of them for practical testing. In combination with introduction of new technical innovations that predict collisions, an alternative braking system that could brake more than standard brakes are of great interest. By reducing the braking distance deaths and serious injuries in traffic can be reduced. From this perspective ideas have been impartially generated. The report includes friction theory and vehicle dynamics to consider in the development. The project is following a product development process presented by Ulrich and Eppinger (2008) and focuses on the early stages of the process. In two iterations concepts are developed through the phases target specification, concept generation and concept selection. Ideas are concurrently tested through physical as well as virtual prototypes. The first development iteration resulted in 17 concepts including different kinds of braking methods. The concepts are divided into five categories; increased friction, increased normal load, grabbing of the asphalt, aerodynamics, and magnetism. Three concepts are chosen for further development; concept Anchor, Rubber plate, and Rip up. The development of concept Anchor results in a concept for which an attachment is made in the asphalt on the fly by use of cartridge actuated fastening machine. The attachment is connected to the car by a textile webbing, called Tear Webbing. It consists of two sewn straps that produce a constant force when torn apart. In practical tests, the concept generate a breaking effect of 1.5 g-forces, while the cartridge actuated fastening cannot be tested on the fly within this project. The development of concept Anchor results in a concept for which an attachment is made in the asphalt on the fly by use of cartridge actuated fastening machine. The attachment is connected to the car by a textile webbing, called Tear Webbing. It consists of two sewn straps that produce a constant force when torn apart. In practical tests, the concept generate a breaking effect of 1.5 g-forces, while the cartridge actuated fastening cannot be tested on the fly within this project. Concept Rip up is based on idea that a bigger force than the frictional force can be achieved by pressing a hard material into the surface of the asphalt road and tearing up the same. The deformations of the asphalt generate the braking force. While testing the concept the structure holding the horns broke, but the force achieved before time of collapse was corresponding to a deceleration of 1.2 g-forces. This shows that the concept has potential to reduce the braking distance. To conclude this project several new projects are suggested. The concepts Anchor and Rip up show great potential to reduce the braking distance and new projects aiming to further develop and test these concepts are recommended. Also other further studies outside the frame of this report are suggested, for example an idea on how to reduce the usage of studded tires.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:liu-80041 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Ekermann, Sara |
| Publisher | Linköpings universitet, Maskinkonstruktion, Linköpings universitet, Tekniska högskolan |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | English |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.003 seconds