Koncepcionális tervezés 1. A váz kialakítása

A kerékpárom alapötlete, hogy a hátsó villát olyan megoldással csukjam a váz területén belülre, vagyis összecsukott állapotban nem lóghat ki abból. Ezzel nagymértékű méretcsökkenés érhető el. Ezen felül ahhoz, hogy gyorsan összecsukható, és hátra vehető legyen a bicikli, ez a megoldás kevés lépéssel megvalósítható.

36. ábra Kezdeti vázlat

A 2. ábrán egy átlagos kerékpár elrendezés, és a terv összehasonlítása látható.

Megfigyelhető, hogy a terv geometriája megegyezik a normál kerékpárokéval,

vagyis a tengelytáv, a nyeregmagasság, és a váz további elrendezése a az emberi testméretekhez igazítottak.

Az emberi testméretek antropometriai táblázatokból érhetőek el. Erre mutat példát az 1. és a 2. táblázat. A táblázatban szereplő értékek centiméterben értendők, valamint a zárójelben foglalt értékek inchben. Az első értékek a minimumot, a középső az átlagot, az utolsó értékek pedig a maximumot mutatják a vizsgált alanyok testméretei alapján.

  37. ábra

Antropometriai méretek 1 [3]

1. táblázat 3. ábrán látható méretek

1 805 Magasság 169.7 (66.8) 179.9 (70.8) 190 1 (74.8) 1 973 Csukló magasság

64 Boka magasság 12.0 (4.7) 13.9 (5.5) 15.8 (6.2) 1 309 Könyök magasság

236 Felsőtest mélység 21.8 (8.6) 25.0 (9.8) 28.2 (11.1) 1 916 Felsőtest függőleges kerülete 158.7 (62.5) 170.7 (67.2) 182.6 (71.9) 2 1 612 Ülő vállmagasság 60.8 (23.9) 65.4 (25.7) 70.0 (27.5) 459 Ülő medenceszélesség 34.6 (13.6) 38.4 (15.1) 42.3 (16.6) 1 921 Hátmagasság 43.7 (17.2) 47.6 (18.8) 51.6 (20.3) 506 Hónaljtávolság 32.9 (13.0) 39.2 (15.4) 45.4 (17.9) 639 Nyak kerület 35.5 (14.0) 38.7 (15.2) 41.9 (16.5) 754

  38. ábra

Antropometriai méretek 2 [3]

2. táblázat 4. ábrán látható méretek

949 Derékmagasság 100.4 (39.5)) 108.3 (42.6) 116.2 (45.7) 249 Lábak elágazása 79.4 (31.3) 86.4 (34.0) 93.3 (36.7) 215 Lábikra magassága 32.5 (12.8) 36.2 (14.3) 40.0 (15.7) 103 Vállszélesség 37.9 (14.9) 41.1 (16.2) 44.3 (17.5) 1 946 Derék-torok magassság 37.2 (14.6) 40.9 (16.1) 44.5 (17.5) 735 Váll kerület 44.4 (17.5) 49.0 (19.3) 53.6 (21.1) 178 Fenék kerület 91.0 (35.8) 100.2 (39.4) 109.4 (43.1) 1 2 312 Csukló nyugalmi

magasság

21.1 (8.3) 25.4 (10.0) 29.7 (11.7) 856 Combmagasság 14.5 (5.7) 16.8 (6.6) 19.1 (7.5) 381 Alkar hossz

200 Fenék-térdhajlat hossz 46.9 (18.5) 51.2 (20.2) 55.5 (21.9) A második táblázatban található értékekre azért van szükség, mert a kerékpáron felvett testhelyzet átmenetet képez az álló és ülő elhelyezkedés között. Ahogy az

vételével terveztem meg kerékpárom méreteit, valamint alapul vettem még a különböző piacon található kétkerekűek adatait is.

39. ábra

Országúti kerékpár méretei

Az 5. ábra szolgált egyik alapjául a különböző elemek méreteinek megválasztásakor.

A kerékpár váz összecsukott állapotban rombusz alakú (40. ábra), mivel ezen az alakzaton belül a kerék úgy elhelyezhető, hogy az ne lógjon ki, de maga a váz elég hosszú ahhoz, hogy áthidalja a normál kerékpároknál megszokott távolságot. Ezen kívül ezzel a vázmegoldással a vállpántok elhelyezése is könnyen megoldható, valamint a felhasználót sem akadályozzák a mozgásban kerékpár a kilógó részei.

Az szerkezet egyes elemei különböző színnel jelöltek. A piros és a kék kör az első, valamint hátsó kerék, a narancssárga vonal a váz merev alsó része, a barna vonal a váz merev felső része. A citromsárga vonal a váz nyitható felső részét, a lila csík az első villát, a zöld pedig a hátsó villát szimbolizálják.

A váz megtervezésére több koncepciót is létrehoztunk. A váz állhat két, vagy három elemből. Amennyiben a váz három részből áll, akkor a hátsó villa zárását a hajtókar tengelye körüli forgással lehet megoldani. Így azonban a három részből álló vázat nyithatóvá kell tenni (7. ábra), tehát a 3 elem megbontása szükséges egy ponton.

Ezzel azonban szükségtelenül bonyolulttá vált volna a konstrukció.

Egy jóval egyszerűbb kialakítás látható a 8. ábrán. Ebben az esetben a váz két részből áll: Egy alsó fix vázrészből, illetve egy felső kihúzással bővíthető vázrészből.

A felső vázrész kihúzhatóságára azért van szükség, hogy az előbbiekben már említett rombusz forma létrejöjjön zárt állapotban, nyitott helyzetben pedig a nyereg a megfelelő helyen legyen.

41. ábra Zárás folyamata

Az első vázaltok elkészítése után több kinematikai szimulációt is elvégeztünk, mellyel jobb képet kaptunk az elemek mozgásáról, illetve az esetlegesen felmerülő problémákról, beakadó komponensekről.

42. ábra Modellezett zárás

A végső koncepcióban több változtatást is végrehajtottunk. A felső vázrészen szükséges egy plusz csuklópontot beiktatása. Ez azért volt szükséges, mert így a felnyíló váz kisebb magasságba emelkedik, mellyel könnyebben összecsukható.

Ezen felül a váz rombusz formájának lekerekítésével az követi a hátsókerék vonalát, ezzel is kisebb lett a konstrukció.

4.2. Első villa megoldása

Ezt követően az első villa csukása több módon is megoldható. A 9. ábrán a Cannondale hegyikerékpár látható úgynevezett „lefty” villával. Az elnevezés arra utal, hogy az első villának csak a bal oldali függőleges eleme van meghagyva

  43. ábra

Cannondale lefty villával

. Ezzel a megoldással lecsökken az első villa szélessége, valamint a jobb oldalról teljesen simává válik a villa, így alkalmas lehet a vázról való leszerelés nélküli zárásra A villa kialakítása a 10. ábrán látható.

44. ábra

Első villa zárási mechanizmusa

A villa két fő részből áll. Egy a kormány rögzítésére kialakított felső elemből, valamint magából a villából. A villa nyitása, ill. zárása esetén a zármechanizmust kioldásával az egész villa oldalra tolható, majd pedig felhajtható. Ezzel a megoldással az első villa teljes egészében a váz mellé hajtható, lecsökkentve ezzel a zárt állapotú méretet. Ha az oldalra tolás mértéke nem lenne elegendő ahhoz, hogy a villa elférjen a zárt váz mellett, a kormány kismértékű elfordításával is igazítható.

4.3. Hátsó villa megoldása és a végleges forma

A váz kialakítására több tervet is kidolgoztunk. A végső megoldásnál az alap koncepciót egyszerűsítve, a váznak csupán a felső íves elemét hagytuk meg. Ezzel a kialakítással nyitott állapotban az utas súlya rásegít a záró mechanizmusra, vagyis stabilabbá válik a működése- A vázszerkezet másik előnye, hogy így a nyereg elhelyezése is egyszerűbben megoldható.

A fő vázelem íves kialakítású, mellyel. zárt állapotban körülöleli a hátsó kereket. A hátsó villa egy csuklóponton van rögzítve a vázhoz, annak alsó részén, amely körül fordítható be zárt állapotába. Az elsőhöz hasonlóan a hátsó villa is féloldalas kialakítású, mivel a vázelem akadályozta volna a hajtás elhelyezését. Az elem bal oldala, amely hátizsák módban a viselő hátával érintkezik, teljesen lapossá tehető ezzel a megoldással. Ezen kívül a baloldalon található hajtókart is a villa szerkezetén belülre került, mivel így az nem ütközik a villával hajtás közben, valamint a keréknek is elegendő hely marad. Nyitott állapotban a váz fölső részén kialakított záró elem rögzíti a hátsóvillát hézagmentesen. Ez egy mozdulattal oldható, egy a hátsó villán elhelyezett furat pedig a kerékpár zárt állapotában koncentrikussá válik a nyereg tartótengelyével. Ez a tengely elegendő hosszúságú ahhoz, hogy lecsúsztatva zárt állapotban rögzítse a hátsó felét a kerékpárnak. Mivel a hajtókarok a hátsó villán vannak rögzítve, a hajtás hossza nem változik nyitott és zárt állapot között, így nem kell a feszítés érdekében további elemet beépíteni.

  46. ábra

Rögzítő elem

A 12. ábrán látható a kerékpár részei között használt rögzítő elem. Ez a kialakítás használható a hátsó villa, valamint a kivehető kormány rögzítésére az első villához.

47. ábra Kormány zármegoldása

A kormánycső alján látható elemek segítségével rögzíthető az az első villához (13. ábra). Az alsó elem egy henger, amelyet a fent említett (46. ábra) zárszerkezet

kialakított ellendarabba illik bele. A kettő együttesen gondoskodik a kormány fix rögzítése a mellett arról, hogy annak oldása is gyors és könnyű marad. A kioldott kormány a zárt állapotú váz oldalán megfelelően kialakított elemben helyezhető el úgy, hogy az semmilyen irányban sem lóg ki a zárt kerékpár körvonalából.

4.4. Hajtás

A kerékpár meghajtásának kiválasztásakor három fő módszer merült fel:

lánchajtás, bordásszíj, valamint kardántengelyes hajtás. Ezeknek előnyeit és hátrányait összevetve arra jutottunk, hogy a szerkezethez az optimális megoldás a bordásszíj használata. Főként mivel ez nem igényel kenést, így nem áll fent a veszélye, hogy „táska” módban az ember összeolajozza magát. Ugyancsak e mellett szól, hogy kevesebb karbantartást igénylő elem.

4.5. Fékek

A KRESZ előírásait figyelembe véve a kerékpárra két külön működtethető féket kell szerelni. Az első- és hátsóvilla féloldalas kialakítása miatt a v-fék nem oldható meg. Így előre és hátra is tárcsafék kerül.

  48. ábra

Első tárcsafék