4.1 Inventera kända koncept När man vill skapa en produkt är det viktigt att komma ihåg att man inte alltid behöver uppfinna något på nytt. I många fall finns det redan lösningar ute på marknaden som bara behöver finslipas något för att uppfylla de krav man har på produkten. Man kan även kombinera olika delfunktioner i de lösningar man har hittat för att få fram en komplett lösning. Första steget är att göra en patentanalys genom att söka på existerande patent för att se om man kan använda befintliga lösningar. Sedan är det bra att leta upp produkter som redan finns på marknaden och undersöka dem som uppfyller samma eller liknande krav som den egna produkten ska göra. Då våra huvudfunktioner är att hålla fast och att kunna koppla bort någonting, tittar vi på produkter som har fastsättningsmekanismer som kan kopplas bort. Några av dessa produkter är inom samma område, som i vårt fall elbilar, medan andra håller fast och kopplar bort helt andra saker. Exempelvis har vi tittat på en nätverkskabel som kopplas in och ut ur en dator. Vi begränsar oss alltså inte till något specifikt område utan tittar på alla slags principer och idéer som skulle kunna hjälpa oss att ta fram ett optimalt koncept. Genom brainstorming, som innebär man på ett kreativt sätt försöker ta fram idéer och lösningar till färdiga koncept, diskuterar man igenom de olika koncepten och kombinationer av dessa tills man fått fram en bra referenslösning. Det är viktigt att låta kreativiteten flöda fritt, för vi vet alla att gränsen mellan idioti och genialitet är hårfin. När man är färdig med dessa två steg vill man lägga ihop de samlade koncepten som man har fått fram för att få fram olika varianter som kan lösa framförallt huvudfunktionerna till vår produkt samt en referenslösning. Referenslösningen måste alltså inte lösa alla tilläggsfunktioner eller positiva överraskningar. Patentanalys Patentanalys görs genom att söka i olika patentdatabaser, så som www.upsot.gov, www.epo.org och www.prv.se där den sistnämnda är en svensk databas. Då patentbeskrivningarna och rubrikerna kan vara vilseledande för att undvika kopiering från konkurrenter, kan det vara svårt att hitta det man letar efter. I den svenska patentdatabasen hittades följande intressanta fastsättningsmekanismer:
1. Kontaktdon, patentnummer SE 0300772-1 I figuren ser man att fastsättningsmekanismen påminner om en nätverkskabel som ska sättas in i en dator men med skillnaden att man kan låsa fast kabeln genom att skruva in en låsningsskruv. Grundfunktionen är att nr. 4 trycks ner vid införsel av kontaktdon och släpps sedan för låsning. Den extra låsmekanismen består av en skruv som går i ett gängat hål, se nr. 24. Vid låsning skruvas denna in i hålet och på så sätt förhindras kontaktdonet att självutlösa även om spaken trycks ner. Fig. 4.1.1 Bilden beskriver kontaktdon sett från sidan. 2. Patentansökningsnummer: EP 86112230.7 Patentet ej i kraft. I figuren ser vi att hanen förs in i honan, piggarna på hanens sidor (se nr.7) låses fast med honans byglar (nr 1 i figuren). För att koppla bort kontakten trycker man in byglarna som då frigörs piggarna på hanens sidor. Fig. 4.1.2 visar en låsmekanism med byglar på sidorna. Figuren till vänster är en förstoring av området inom den röda cirkeln i figuren till höger.
3. Låsbart elektriskt kontaktdon EP 86112230.7 Hanen (1) har en pigg på översidan som trycker upp bygeln (5) tills piggen nått bygelskarven som då fjädrar tillbaka neråt och låser fast kontakten. Figur 4.1.3 visar en enkel låsmekanism med en återfjädrande bygel på översidan som låser fast kontakten. 4. Bajonettkoppling Vi hittade två intressanta exempel på bajonettkopplingar. Det första var på ett kontaktdon av MS-typ i Miltronics produktkatalog och det andra hittades i patentdatabasen med patentnummer SE 7604716 L. Figur 4.1.4 visar en bajonettkoppling av MS-typ. Figur 4.1.5 visar en bajonettkoppling som hittades i patentregistreringsverkets databas.
Bajonettkopplingar fungerar på så sätt att man har två sammanstickbara kopplingshälfter, dessa utformade med mot varandra svarande innergängor och yttergängor, så att en låst förbindning åstadkommes genom förvridning av de båda delarna. Se bild och figur ovan. 5. Spänne på skidpjäxa Skidpjäxans spännen är en annan bra fastsättningsmekanism (40), (7) i figuren. En bygel hakas fast i ett fäste och spänns bakåt med hjälp av en hävarm. Spännet kan i vissa fall vara justerbart vilket ger en glappfri låsning. Figur 4.1.6 visar en pjäxa med de tänkta spännena Befintliga lösningar Det är lättare att undersöka befintliga lösningar som finns på marknaden än att söka i patentdatabaser då dessa är mer lättillgängliga. Flera intressanta fastsättningsmekanismer hittades i olika produkter, både inom elektriska och mekaniska områden. De mest intressanta presenteras nedan: 6. Toyota prius Under besöket hos Toyota undersöktes den existerande lösningen hos deras Elhybridbil Toyota Prius. En av deras mekaniker demonstrerade tillvägagångssättet för bortkoppling av spänningsmatningen. I Priusen finns två sätt att göra detta. Ordinarie lösning sitter i bagageluckan i direkt anslutning till batteriet och fungerade mekaniskt genom att koppla bort en del av ledaren. Denna lösning satt väl skyddad från eventuella deformationsskador som kan ses i bilden nedan. Det gick fort att koppla från och till och det krävdes endast en hand.
Primära lösningen Figur 4.1.7 Bilden till vänster visar den bakre lösningen i Toyota Prius bagagelucka, förstorad bild på den mekaniska bortkopplingsmekanismen ses till höger. Den sekundära lösningen satt fram i bilen under motorhuven och bestod av en säkring i en säkerhetsdosa. Via att rycka säkringen var bilen inte helt säker förrän 5-10 minuter efteråt eftersom man kopplade ur spänningen elektroniskt. Sekundära lösningen Figur 4.1.8 visar motorn framtill på Toyota Prius, den högra bilden visar en närbild på säkerhetsdosan med alla säkringar. Positiva delar som vi kan ta med oss ifrån Priusen är att det fanns två olika sätt att bryta strömmen i två olika delar av bilen med pålitliga och enkla lösningar. Det negativa som vi kan ta med att försöka förbättra var undermålig beskrivning av tillvägagångssätt för till exempel räddningstjänsten. I bakluckan kunde man finna en liten dekal med dålig hänvisning och där fram existerade ingen som helst form av beskrivning. Toyota försvarade detta med att de låtit räddningstjänsten komma på utbildning av deras bilar men detta känns inte optimalt då det är ett område där den mänskliga faktorn spelar en stor roll.
7. Mitsubishi Mievo Under besöket hos Mitsubishi erhölls ingen lösning då demonstration inte var möjlig och motorn var dold i bakluckan under ett fastskruvat metallhölje. Det gick heller inte öppna framhuven för en vanlig användare. Eftersom ingen demonstration av tillvägagångssättet för frånkoppling vid eventuell olycka gavs, antas att man måste komma in i motorrummet genom bagageluckan för att genomföra detta. Utrymmet var, som bilden visar, otillgängligt och det krävdes borttagning av 4 st skruvar vilket ur räddningstjänstens perspektiv är helt oacceptabelt. Det saknades även instruktionsdekaler som skulle kunna hjälpa vi urkoppling. Figur 4.1.9 visar en plåt som var fastmonterad över motorrummet baktill i Mitsubishi Mievo. Därför kunde ingen undersökning ske. Sammanfattning av kända koncept Under genomgången av de kända koncepten fokuserade vi på att hitta delar i varje koncept som kunde kombineras för att lösa vår huvudfunktion men ansåg att det skulle krångla till vår produkt att kombinera olika låsmekanismer med varandra. Exempelvis hade man kunnat kombinera bygellåsning med bajonettkoppling men det skulle resultera i en sämre slutprodukt med krångliga dimensioner och en sämre bortkopplingsfunktion. Därför lade vi mer tyngd på att finna fem alternativa sätt att lösa vår huvudfunktion som genom anpassning uppfyller vår huvudfunktion som är att hålla fast kontaktdonet samt koppla bort den. Några av de koncept vi undersökte kunde tyvärr inte användas på grund av bristande information, till exempel primärlösningen i Toyota Prius, eller på grund av bristande funktion, till exempel Mitsubishi Mievo, där vi bara hade fyra skruvar i en plåt att utgå från. För att få en bra översikt fördes de fem bästa koncepten in i en tabell där vi beskrev hur vi behövde anpassa konceptet för att passa vår produkt, vilka fördelar vi såg i konceptet samt vilka nackdelar en användning av konceptet skulle innebära för vår produkt.
Tabell 4.1.1 Visar de fem koncepten som valdes ut, vilken anpassning konceptet kräver för användning på vår produkt, fördelar med konceptet i hörhållande till vår produkt samt nackdelar. Koncept Bajonettkoppling (4) Anpassning till vår produkt Kräver en tillsättning av en hylsa på utsidan av kontaktdonet som kan rotera fritt samt en mottagarpjäs vid kontaktplinten som möjliggör låsning genom vridning. Fördelar För kunden lätthanterlig och intuitiv. Ger stabil fastsättning. Nackdelar Roterande delar, komplex konstruktion. Platskrävande åt alla håll med tanke på den cylindriska formen. Pjäxspänne (5) Genom att ha två spännen på var sida av kontaktdonet möjliggörs en stabil fastsättning. Anpassningsbar för att minimera glapp genom finjustering av hävarmen. Billig. Kräver plats åt ett eller två håll beroende på konstruktion och placering. Kontaktdon med bygellåsning (3) Kräver att man lägger till två byglar på var sida av kontaktdonet samt två piggar på var sida om mottagardosan för en stabil fastsättning. Enkel och intuitiv. Fjädrande del vilket kan medföra kortare livslängd. Kräver symmetri, vilket kan vara svårt i vårt fall (Vår mottagardosa är större till vänster om kontakten, sett framifrån).
Koncept Toyota Prius Primär (6) Anpassning till vår produkt Istället för att man frikopplar en hårdvara av ledningen får man bygga om så ledningen går rakt genom hylsan istället och att den sitter fast på kontaktdonet. Fördelar Enkel och intuitiv. Billig att tillverka då den är gjort av plast. Nackdelar Platskrävande i en riktning. Bygellåsning (2) Kräver montering av byglar på dosan och piggar på sidorna av kontaktdonet. Enkel och intuitiv. Kräver en fjädrande mekanism samt symmetri för bra fastsättning.
4.2 Referenslösning Referenslösningen är ett helt koncept med utvalda lösningar på de olika delfunktionerna. Alla delfunktionerna har valts ut med hänsyn på enkelhet, krav av underhåll och plats. Referenslösningen behöver inte vara den ultimata lösningen utan kommer att användas som referens. Kommande lösningar kommer att viktas mot referenslösningen för att se om de är bättre eller sämre. Referenslösningen som valts i vårt fall kallas Pjäxlösningen, då principen har tagits ifrån en skidpjäxa. Lösningen delas upp i de fyra delsystem som ses i tabell 4.2.1. Tabell 4.2.1 Delsystem Referens Källa Skillnad refnuvarande Låsmekanism Pjäxlösning Internet Spännlösning som går snabbt att koppla till och från istället för en skruv. Dekal Egen idé Egen idé Visar också kontaktdonets position. Mekanisk indikator Pjäxlösning Internet Nuvarande lösning har ingen indikator alls. Isolering Kabelisolering Internet Handtaget är slutet i isolering istället för ingenting.
Låsmekanism Bild 4.2.2 Skidpjäxa Bild 4.2.3 Principsritning som visar kontaktdonet sett uppifrån. Lösningen till huvudfunktionerna tas alltså ifrån skidpjäxan från bild 4.2.2. I bild 4.2.3 visas hur den fungerar, när kontakten är urkopplad (1) så står spännerna rakt ut. Trycks spännerna sedan in mot kontaktdonet (2) så trycks kontakten mot sockeln. Genom en fjäderkonstruktion har spännet två lägen, det ena vinkelrät mot kontaktdonet då den är urkopplad och det andra parallellt med kontaktdonet då den är låst. Dekal Dekalen kommer att sitta så nära kontaktdonet som möjligt och på ett snabbt och tydligt sätt visa hur låsmekanismen fungerar så att räddningstjänsten ska kunna lokalisera den så fort som möjligt. Dekalen ska tryckas på en metallskiva och skruvas fast nära kontaktdonet. Den ska inte behöver bytas någon gång under bilens livstid. Indikator Lösningen indikerar på ett enkelt sätt om kontakten är korrekt fastlåst eller ej då man ser om spännet står utåt (frånkopplad) eller ligger mot kontaktdonet (inkopplad). Detta kan ses i bild 4.2.3. Isolering Spännet kommer att isoleras med ett isolerande material. Det är viktigt att hela produkten är isolerad och inte bara de delar som man normalt kommer i kontakt med, detta för att skydda mot oförutsedda händelser. Sammanfattning Denna sammansättning av funktioner har valts som referenslösning då hela konceptet känns lätt att förstå och att jämföra med andra koncept på de olika delfunktionerna. Indikatorn som vi använder i referenslösningen visar endast om kontaktdonet är korrekt fastlåst eller inte. Indikator för spänning har valts att inte tas med i referensen men den kan bli aktuell vid i kommande koncept.
4.3 Funktionellt diagram Nedan visas det funktionella diagrammet baserat på hela kontaktdonet. Ett funktionellt diagram skall grovt visa villka komponenter som ingår i en produkt och hur de är kopplade till varandra via funktionerna de utför. Diagrammet skall även visa vad man får ut av produkten både positiva och negativa aspekter. Nedan visas en lista över de olika symbolerna som används i diagrammet och vad de står för. - En grön pil visar en positiv koppling/händelse och en röd pil en negativ. Analys av funktioner: För att få en tydlig bild av vilka komponenter som spelar störst roll för kundvärdet ställs de upp i en rangordning från sämst till bäst. Valet att låta kontaktdonet hålla fast låsmekanismen och inte det omvända motiveras med att låsmekanismen antas vara monterad på kontaktdonet och som i sin tur monteras fast i sockeln. Det man ska sträva efter är att försöka göra de gröna pilarna så starka som möjligt medans man ska försöka göra de röda så svaga som möjligt. Vi valde att först beskriva varje delsystem var och en för sig för att sedan rangordna och motivera dessa efteråt. Våra olika delfunktioner är följande och nedan listas vad de utför samt starka och svaga sidor:
1. Låsmekanism: Den gröna pilen som går till användaren kan man förstärka genom att ha en enkel konstruktion med låg komplexitet. Desto pålitligare lösning som finns här desto högre säkerhet skapas och det representeras genom den andra gröna pilen. Funktionen att användaren själv måste låsa/låsa upp mekanismen har vi kommit fram till är oönskad. Genom att underlätta för användaren blir den röda pilen svagare villket ger högre kundvärde. Eftersom detta tillhör huvudfunktionen blir det helt avgörande hur väl den klarar av sina krav. Vid minsta tveksamhet på hur väl låsmekanismen klarar av att hålla fast eller koppla bort kontaktdonet bör man eliminera det alternativet direkt eller genomföra modifikationer. Kvalitet säkras genom undersökning av hur väl låsmekanismen håller fast kontaktdonet samt hur enkelt den kan kopplas loss. De tester som kommer att krävas är tester som säkrar kraven från funktionsmatrisen. Klarad kraft i x-, y- och z-led så att kontaktdonet inte glappar eller lossnar samt bortkoppling med en hand under 5 sekunder är mätetal och referenser som vi har satt upp (se 2.3 steg 2). 2. Dekal: För att förstärka dekalens funktion att upplysa användaren ska man vara noggrann med att den är tydlig, tryckt i en uppmärksamhetsväckande färg och har genomtänkt placering. För att förbättra tydligheten och minska tiden att sätta sig in i hur låsmekanismen fungerar ska dekalen inte vara för liten eller innehålla för mycket information. Negativa aspekter kan vara att den slits ut och blir oläslig med tiden. För att undvika detta ska den tillverkas i ett tåligt material. För att säkra kvalitet, det vill säga att dekalen är lättförstådd, genomför man tester där ej insatta personer, med hjälp av endast dekalen, ska koppla loss och sedan låsa fast kontaktdonet (se 2.3 steg 2). 3. Isolering: För att stärka isoleringens kundvärde bör den täcka större delar av låsanordningen samt kunna isolera höga potentialer. Detta för att motverka risk för elektriska stötar. Att tillverka den med en utstickande färg skulle medföra att räddningstjänsten lättare skulle kunna lokalisera låsmekanismen. Risker kan vara att isoleringen slits ut eller skadas vid användning/krock. För att motverka detta väljer vi lämpligt stryktåligt material till isoleringen. Kvaliteten säkrar vi genom tester där isoleringsförmågan mäts. 4. Mekanisk indikator: Indikatorn är i vår lösning en funktion som i princip tillkommit efter valet av pjäxspännet. Det som kan genomföras för att förstärka hur bra den upplyser användaren kan vara att välja en smart design som tydligt visar användaren när kontaktdonet är korrekt fastspänt. Kvalitét säkrar vi genom att låta förstagångsanvändare ta reda på om kontaktdonet är korrekt fastspänt eller inte med hjälp av indikatorn.
Sammanfattning och rangordning När information om varje enskilt delsystem sammanställts enligt ovan genomfördes analys för att se vilka som har potential att skaffa högre kundvärde och rangordna dem utefter detta. Vi rangordnade systemen från bäst till sämst. Bäst Dekal: Anledningen att dekalen hamnade som bästa delsystem med lägst potetial till ökat kundvärde motiveras med det är svårt att göra vår referensdekal bättre då den uppfyller alla krav som ställts. En ännu bättre dekal skulle därmed ge mimimal ökning på kundvärdet. Isolering: Tätt efter dekalen kommer isoleringen som också är svår att förbättra kundvärdet på i någon större utsträckning. Detta motiveras genom att även detta delsystem klarar av alla krav som ställts upp på ett galant sätt och förändringar leder även här till minimal ökning på kundvärdet. Indikatorn: Indikatorn uppfyller sin funktion men går att förbättra genom ökad tydlighet och tillexempel införande av en diod som lyser vid korrekt fastspänning. Införande av ytterliggare en indikator som visar om kabeln har pålagd spänning eller ej skulle bli ytterliggare ett delsystem som ökar kundvärdet. Låsmekanism: Valet att sätta låsmekanismen som sämsta delsystem är att det är just här vi med minst arbete kan åstakomma störst ökningar på kundvärdet. Ju bättre fastkopplad kontaktdonet är och ju lättare det är att koppla loss den ger mycket stort utslag på kundvärdet. Sämst