Konseptutvikling av bakhjul bremse for barnevognen Xplory

Abstract

Stokke need to improve the parking brake design on their baby stroller called Xplory, and the task were given to us at the PLM-lab at NTNU. There have been reports about the brake failing under load, and they want to improve it.

At first, an analysis was conducted on the brake system in order to establish the fail mechanisms, and then an experiment was done to establish the brake moment for which it fails.

The results of these tests was taken into consideration, and then a series of principle solutions were made to make a better system. Amongst them was improving the existing design, using gears, locking pins and friction. After carefully reviewing and discussing the principles, two solutions was selected for further concept development. One relied on the remaking of the existing system, and the other relied on friction.

CAD drawings of the baby stroller was sent from Stokke, and the two concepts was constructed in 3D. The concepts was verified by using physical prototypes and FEM analysis.

Unfortunately one of the prototypes failed before its full potential could be fulfilled, and the other experienced some unforeseen design faults that made test results inconclusive. FEM analysis did however show that one of the concepts will work better than the existing design and improved braking power is expected. In addition to the two concepts, initial analysis and tests on the current system did uncover that the existing systems brake moment can be increased with only minor modifications.

Stokke ønsker å lage en ny og bedre parkeringsbrems til barnevognen sin, Xplory, og oppgaven ble gitt til oss på PLM-laben på NTNU. Det er blitt rapportert at de eksisterende bremsene gir etter under belastning, og dette må forbedres.

Først ble det gjennomført en analyse av bremse systemet for å finne ut hvilke mekanismer som fører til at bremsen svikter. Deretter ble det gjort tester for å finne ut ved hvilket moment bremsene svikter ved.

Resultatene fra disse testene ble tatt til følge, og en rekke prinsippløsninger ble utviklet. Blandt disse løsningene var å forbedre det eksisterende systemet, og å bruke gir, friksjon og låsepinner for å stoppe hjulene. Etter å ha evaluert løsningene internt på labben, ble to løsninger valgt for videre konseptutvikling. Det ene konseptet var å endre på det eksisterende designet, og det andre var å lage en friksjonsbrems.

CAD tegninger av vognen ble tilsendt fra Stokke, og to konsepter basert på de to løsningene ble konstruert i 3D. The concepts was verified by using physical prototypes and FEM analysis.

Uheldigvis gikk den ene prototypen i stykker før dens fulle potensiale kunne bli sjekket og det andre ble offer for noen uforutsette designfeil som gjorde testene resultatløse. FEM analyser viste allikevel at det ene konseptet vil yte bedre en det eksisterende systemet og økt bremsekraft er forventet. I tillegg til de to konseptene, viste de initielle analysene at bremseeffekten til det eksisterende systemet kan økes med kun mindre modifikasjoner.