Подрастающая дочь, активно стала интересоваться различными средствами индивидуальной мобильности, в частности велосипедами. При всем богатстве выбора готовых решений, хотелось какой-то оригинальности и более широких возможностей от предполагаемого варианта. На этом фоне было принято решение создать собственный проект трёхколесного велосипеда с рабочим названием А2, о котором и пойдет речь в данном описании.
·основной материал конструкции – листовой легкообрабатываемый даже в домашних условиях;
·полулежащая посадка пилота;
·обратно дельтовидному расположение колес (спереди два, сзади одно колесо);
·цепной привод на заднее колесо (колесная формула трайка 3х1);
·в движение приводится усилием ног через педальный узел;
·подвеска отсутствует.
Концепция проекта предусматривает возможность сборки изделия в домашних условиях, без привлечения специального оборудования.
Требуемый набор инструмента весьма ограничен:
·ручной слесарный;
·шуруповерт/дрель;
·верстак/струбцины;
·минимальный набор велосипедных съемников.
Комплектующие и материалы приобретались из перечня, доступного в свободной продаже.
Для снижения общей массы в конструкции применяется крепление основных деталей в замок с проклейкой и стяжкой саморезами, конструкционный алюминиевый прокат, метрический крепеж малых размеров – М4, М5 и М6. Использование стальных уголков по возможности ограничено.
Рама трайка.
Главной сборочной единицей велотрайка является его рама.
Требовалось выбрать легко обрабатываемый материал, обладающий достаточной жесткостью и приемлемой массой. Эстетический аспект так же вносил свою лепту в сужение круга возможных вариантов. В итоге решено было использовать фанеру толщиной 10 мм. За счет перекрестного расположения волокон по слоям достигается достаточная жесткость на изгиб в плоскости листа. Фанера, обладая теплопроводностью дерева, не позволяет получить ожог при очень низкой или высокой температуре, что оказывается дополнительным плюсом для детского велосипеда.
Для ускорения процесса получения деталей рамы был заказан распил листов фанеры с помощью лазерной резки. Подобный вид обработки привел к получению дополнительного дизайнерского эффекта в виде темно-коричневого канта, что придаёт некую графичность и утончённость деталям. Все резы несущих элементов ориентированы перпендикулярно плоскости листа материала для максимального использования технологии лазерной резки. Проработка общей компоновки для минимизации возможных просчетов и подготовка документации для резки велись в нескольких CAD системах.
В текущем проекте выбрана силовая схема, относящаяся к так называемому несущему основанию.
Основание состоит из фигурных лонжеронов. Два из них расположены плоскостью листа вертикально. Два других лежат горизонтально и образуют пол несущего основания. Лонжероны склеены между собой и скреплены поперечиной. На концах последней располагаются сборные узлы под установку подшипников ступиц (шкворни).
«Вертикальные» лонжероны снабжены отверстиями для крепления сиденья пилота и балки (бруска) с кареточным узлом. В передней части в лонжероны встроены ручки для удобства посадки на трайк. В задней части видны стилизованные вырезы «бренда».
На продольных торцах «горизонтальных» лонжеронов закреплены своего рода сплиттеры. Они играют роль ребер для увеличения жесткости в вертикальном направлении и защищают торцы от боковых ударов. Нижние перья заднего треугольника являются частью «горизонтальных» лонжеронов.
Верхние перья заднего треугольника и крыло заднего колеса включены в силовую схему рамы. Там же можно видеть ручку, предназначенную для перемещения велосипеда без водителя или помощи ему при маневрировании в ограниченном пространстве. Данный элемент можно назвать Sissybar.
Масса собранной рамы составила 4,5 кг.
Велотрайк стилизован под классический круизёр. Облик подчеркивается глубокими крыльями. Выбранная стилистика обусловлена и практическими соображениями. Боковины крыльев, изготовленные из фанеры толщиной 3 мм, выполняют функцию рёбер. Тем самым они увеличивают жесткость заднего треугольника и ступиц передних колёс с минимальным добавлением к массе всей конструкции.
Для придания стремительности силуэту заднее крыло укорочено. Чтобы это решение не привело к забросу брызг и грязи добавлен брызговик из прозрачного малозаметного пластика.
Регулируемый по вылету кареточный узел размещен в бруске 40х60 мм хвойных пород. Для обеспечения работоспособности узла используется каретка-картридж с собственным стальным корпусом и закрытыми подшипниками. Регулировка вылета кареточного узла происходит с шагом 20 мм. На переднем торце узла предусмотрена буксировочная проушина.
Сиденье водителя.
Хоть рама является фундаментом транспортного средства, проектирование началось с места пилота. В основе его дизайна и конструкции лежит окружность. Все вращается/регулируется по окружности. Так основание сиденья имеет радиусный внешний торец.
В стенках основания расположены по радиусу крепежные отверстия. Меняя точки крепления основания к лонжеронам, сиденье поворачивается вокруг постоянного центра. При этом одновременно изменяется угол наклона спинки и расстояние до кареточного узла. Подушку сиденья можно регулировать по углу наклона независимо.
Для повышения комфорта и снятия напряжения с шейного отдела позвоночника в составе сиденья есть подголовник. Его положение регулируется по высоте и углу наклона.
В спинке предусмотрены сквозные каналы вдоль линии позвоночника и поясницы для пассивной вентиляции спины. Сиденье имеет комбинированную мягкую набивку. Обивка всех мягких элементов выполнена из ткани Оксфорд 600D с водоотталкивающей пропиткой.
Трансмиссия.
Стремление упростить и облегчить трайк выразилось в выборе односкоростной трансмиссии. В состав последней вошли:
·система шатунов 1/2x3/32 32T 102mm (12-18'');
·односкоростная трещотка freewheel со звездой 18Т;
·цепь, собранная из двух 1/2х3/32х116L.
Колеса.
Спереди и сзади установлены колеса и шины одного типоразмера. Выбор колес обусловлен общими габаритами, возрастным цензом и плавностью хода трайка.
Колеса собраны на ободьях из алюминиевого сплава 14х0,85''.
Втулки и двух опорные оси стандартные для соответствующих детских велосипедов. Возможность их использования заложена в конструкцию ступиц изначально.
Покрышки приобретены с размерностью 14х2,125''. Широкие и высокие шины частично нивелируют отсутствие подвески, делая менее заметными небольшие неровности и трещины на дорожном покрытии.
Рулевое управление.
Руль реализован в виде рычагов из круглого алюминиевого проката (трубка 20х1), жестко закрепленных непосредственно на ступицах передних колес. Рулевая трапеция находится позади оси управляемых колес. Поперечная тяга цельная с навинченными шарнирными головками на концах. Расположение шарниров тяги выбрано исходя из «классической» геометрии Аккермана. Оси ступиц вращаются на двух конических роликовых подшипниках 7202А (30202) каждая. Одна чашка подшипника запрессовывается в раму, другая поджимается профилем (кронштейном), закрепленным на ступице. Схема позволяет отрегулировать зазор и плавность работы узла.
Углы установки управляемых колес:
·развал колес отрицательный и равен 2 градусам (англ. Camber);
·схождение колес нейтральное (англ. Toe);
·поперечный угол наклона оси поворота составляет 28 градусов (англ. KPI);
·продольный угол наклона оси поворота нейтральный/нулевой (англ. Caster);
·плечо обкатки нулевое.
Большое значение поперечного угла наклона оси, в дополнение к повышению стабильности прямолинейного движения, позволяет компактно разместить поворотный кулак с далеко разнесенными подшипниками и уменьшить проекцию перемещения ручек руля в горизонтальной плоскости при маневрировании.
На рулевых рычагах расположены грипсы и элементы управления различными системами.
Тормозная система.
Велотрайк может комплектоваться тормозом, встроенным в заднюю втулку соответствующей конструкции. Текущий вариант системы реализован в виде механического V-brake на заднем колесе.
Покраска.
Для сохранения аутентичного восприятия материала конструкции корпус покрыт в два слоя прозрачным матовым яхтным лаком с промежуточным шлифованием. Отдельные элементы предварительно обработаны темной морилкой для нивелирования в профиль размеров данных элементов – ребер жесткости. На предварительном этапе покраски на детали была нанесена грунтовка по дереву для более равномерного впитывания и снижения расхода лака.
Световые приборы.
В качестве осветительных приборов трайка выступают два вело фонаря спереди и один сзади. Передние фонари установлены на крыльях и при повороте «следят» за траекторией транспортного средства, освещая поворот. Приборы светодиодные со встроенными подзаряжаемыми аккумуляторами.
* Указаны минимальные значения. Общая длина трайка варьируется в зависимости от вылета регулируемого педального узла. Высота зависит от положения спинки/подголовника сиденья.
** Указан для ступиц, без учета рамы и педального узла.
Багаж.
Отправляясь даже в короткое путешествие на велосипеде не лишним будет взять запасную камеру, элементарный набор инструмента, ну и конечно любимую игрушку. Начинаешь задумываться о багажнике/корзине для всего этого. Так как в велосипеде была попытка визуализации мотоциклетных мотивов, то и багажник логично выполнить в виде кофра. Кофр изготовлен в единой стилистике с транспортным средством и из того же материала. Багажник может демонтироваться при необходимости.
Электрификация.
В процессе эксплуатации транспортного средства водитель набирается опыта и улучшает физическую подготовку. Расширение желаемых горизонтов использования веломобиля происходит еще быстрее. Все это привело к мысли добавить вспомогательный электропривод с рабочим напряжением 48В в проект.
В состав электропривода входит:
·заднее мотор-колесо;
·контроллер;
·датчик PAS;
·панель и органы управления;
·аккумуляторная батарея
Для обеспечения требуемых условий эксплуатации компонентов контроллер и АКБ убраны в боковой съёмный кофр. В дополнение исключается визуальный шум. На данный момент не все комплектующие получены от поставщиков, поэтому выполнена частичная подготовка для электропривода.