Полноприводный велосипед с автоматической трансмиссией. Галерея нестандартной сборки: полноприводной складной велогибрид

Это поразительный полноприводный электровелосипед. Помимо всего прочего он еще и складной, Это огромное преимущество, легко поместится в багажнике, с ним можно в метро, да и хранить удобно. Этот велосипедсобран гениальным парнем по имени Бен. Бен живет на Тайване, где много гор, а холм, по которому проходит дорога к его дому, особенно крут. По сути, вдохновение снизошло на Бена, когда он взбирался на велосипеде Dogati по этому самому холму, возвращаясь домой, и в тот самый момент, когда Бен прибавил мощности, велосипед опрокинулся! Оправляясь после травмы, полученной в результате падения, Бен задумался о том, как дополнительное сцепление с дорогой полноприводного велосипеда поможет подниматься на самые крутые горки.

Электрический супер-велосипед Бена и его новый полноприводной велогибрид. Рама

Когда Бен решил построить новый полноприводной велосипед, следовало решить, какую раму взять. Ему нравилось выезжать на целый день в окрестные горы на поезде, и в прошлом ему пришлось намучаться с полноразмерным электровелосипедом, однако ему пришла мысль о полноразмерном складном велосипеде. После тщательных изысканий он остановился на велосипеде Montague Paratrooper. Большинство складных рам уступают в надежности цельным, но Paratrooper — самая прочная складная рама из имеющихся в продаже. Решающим фактором стала не только прочность этой рамы, но и то, что продуманный складной механизм позволяет сложить и разложить ее за 20 секунд без всяких инструментов. Имейте в виду, что в интернете можно легко купить дешевые копии рамы Paratrooper. Хотя они и выглядят так же, они не так прочны, как оригинальная Montague Paratrooper.

Велосипед Montague Paratrooper в сложенном виде в сумке-переноске

Аккумулятор

Полноприводный велогибрид Бена - сам по себе достоин отдельного рассказа, но меня чрезвычайно впечатлила самодельная батарея. Бен хотел сконструировать и подтвердить документально самодельную батарею, составленную им из распространенных аккумуляторов типа 18650. Эти цилиндрические аккумуляторы (используемые в беспроводных инструментах) теперь устанавливаются в батареях, обеспечивающих большую силу тока, заменивших опасные литий-полимерные (которые прежде были популярны благодаря высокой эффективности). Бен выбрал превосходные аккумуляторы NCR18650PD производства компании Panasonic, из которых собрал конфигурацию 14S / 7P. Если каждый аккумулятор зарядить до 4,10 В, состоящая из соединенных последовательно подгрупп по 14 групп аккумуляторов (14S) батарея при полной зарядке будет заряжена на 57,4 В. Эти аккумуляторы Panasonic обладают зарядом 2900 мА/ч каждый, поэтому в конфигурации из семи аккумуляторов в каждой параллельно подключенной группе (7P) это на удивление маленькая батарея обладает невероятным зарядом - 20,3 А/ч. Итак 57 В X 20 А/ч = сногсшибательная емкость в 1140 ватт-часов (Вт-ч). Как показывает опыт, если умеренно крутить педали половину времени (что обычно и происходит), электровелосипед с редукторным мотор-колесом потребляет примерно 14,25 Вт-ч на километр. Таким образом, батарея на 1140 Вт-ч обеспечивает поездку в среднем на 80 км. Это заявление кажется весьма смелым, с учетом небольшого размера батареи, но именно эти аккумуляторы компания Tesla Car использует как основные, и это рекомендует их как нельзя лучше.

Бен использовал обычные черные пластиковые защелкивающиеся разделители, с их помощью легче

придать батарее нужную форму. Тонкие провода нужны для равномерной зарядки каждой из параллельно

соединенных подгрупп из семи аккумуляторов. Желтая пленка - каптоновая пленка, последний

слой токонепроводящей защиты от коротких замыканий.

Последним штрихом стало добавление прочного пластикового корпуса для защиты батареи от несильных

ударов, являющихся обычной частью нашей жизни.

Бен знал, что батарея должна быть треугольной, однако треугольники бывают разные. Размер батареи и расположение элементов в ней обусловлены размером и формой чрезвычайно прочной сумки, изготовленной компанией Revelate, разработанной так, чтобы подходить к рамам производства Salsa Cycles. Конкретно эта сумка называется El Mariachi.

Треугольная сумка, крепящаяся на раму, производитель Revelate, для велосипедов Salsa.

Защита от краж

Бен долго думал о том, как защитить батарею от воров. Высококачественные батареи могут стоить до 1000 долларов, поэтому защита от краж - вопрос немаловажный. Недавно он наткнулся на запирающийся фиксатор седельного штыря, сконструированный для защиты дорогостоящих седел от краж. Бен понял, что если бы цилиндрическая трубка штыря (такого же диаметра, что и подседельная труба рамы) была прикручена под верхней трубой, этот фиксатор мог бы служить еще и замком от сумки с батареей. Он заказал два больших зажима подседельных трубы диаметром 35 мм и начал экспериментировать. Результаты оказались фантастическими!

Запирающийся на замок зажим подседельной трубы, который теперь запирает сумку с аккумуляторной

батареей крупным планом.

На изображении слева: Бен вставил 8-миллиметровую заклепочную гайку в нижнюю часть верхней трубы,

а затем навинтил на нее алюминиевый штырь диаметром 22 мм. На изображении справа: Бен изготовил

переходную втулку 22 мм / 35 мм и привинтил ее к аккумуляторному отсеку, а в запирающийся фиксатор

Двигатели

Бен выбрал два редукторных мотор-колеса марки MAC. Редукторный мотор-колесо МАС хорошо знаком любителям электровелосипедов, благодаря своим рабочим характеристикам он заслужил право быть первым в списке наборов, рекомендуемых новичкам. Редукторные мотор-колеса меньше и легче по сравнению с чуть более дорогими мотор-колесами непосредственной передачи вращения с таким же крутящим моментом. В редукторных мотор-колесах есть встроенная звездочка, что позволяет избежать некоторых сложностей, с которыми Вы можете столкнуться, установив на велосипед два мотор-колеса непосредственной передачи вращения. По сути, эти двигатели легки и могут вращаться независимо, что значительно облегчает жизнь, когда вы крутите педали, не пользуясь двигателем. Итак, вы решили установить два редукторных мотор-колеса. Так почему же марки MAC? Менее дорогой мотор-колесо Bafang-BPM - один из самых продаваемых редукторных мотор-колес в мире, он примерно такого же диаметра, что и MAC. Однако статор мотор-колеса BPM 17 мм шириной, а мотор-колеса MAC - 22 мм. Это означает, что MAC мощнее примерно на 25%, и даже если вы эксплуатируете двигатель MAC на малой мощности, благодаря большей массе меди при том же уровне мощности он нагревается меньше, чем BPM.

Как и большинство современных мотор-колес, MAC позволяет установить на переднее колесо дисковый тормоз,

В начале Бен выбрал два двигателя MAC 8-Turn (8T), обеспечивавшие скорость в 60 км/ч при напряжении в 57 В. Но когда он их получил, оказалось, что они не справляются с нагрузками, которым он их подвергал, поэтому он обратился к MAC 6T, которые обеспечили скорость уже в 70 км/ч. Имейте в виду, что один двигатель MAC 6T или 8T при напряжении в 57 В справится с крутым подъемом, но ДВА двигателя - совсем другая история. Двигатели MAC прославились способностью выдерживать максимальную мощность 1500 Вт, если мощность во время движения составляет примерно половину от указанной, позволяя двигателю остыть по пути от одной горки до другой. Когда вы добавите второй двигатель, масса меди двигателей вашего электровелосипеда позволит выдерживать максимальную мощность в 3000 Вт. А при напряжении в 57 В Бен смог достичь мощности в 3000 Вт при помощи всего лишь одной аккумуляторной батареи при силе тока в 53 A. Эти расчеты важны, поскольку чтобы система хорошо работала при силе тока всего лишь в 53 A от каждой параллельно подключенной подгруппы из семи элементов (7P), каждый отдельный элемент должен обеспечивать временное увеличение силы тока до 8 ампер (а эти элементы рассчитаны на пиковую нагрузку в 10 A). Нуждаясь в силе тока всего в 8 ампер от каждого элемента, Бен не был ограничен в своих возможностях использованием только элементов, обеспечивающих высокую силу тока, он смог выбрать высококачественные элементы, обеспечивающие 2900 мА/ч на каждый элемент в параллельно подключенных подгруппах элементов. Чтобы получить мощность в 3000 Вт при напряжении в 57 В, батарея должна обеспечивать силу тока в 53 A, но двигатели MAC потребляют лишь 27 A каждый.

Заключение

Здесь использованы одинаковые мотор-колеса. У них одна рукоять газа, одна аккумуляторная батарея… но два контроллера. Сдвоенные программируемые контроллеры Lyen 12-FET рассчитаны на нагрузку в 40 A каждый, поэтому вместе могут выдержать 80 A, прежде чем встанет вопрос перегрева. Исходя из нагрузок, при которых их эксплуатирует Бен, оба контроллера не перегреваются (30 A для каждого, что в сумме дает 60 A, и, возможно, 10 A постоянной нагрузки). Это позволило Бену поместить оба контролера в сумку за седлом, не боясь их перегрева. Такая конфигурация позволила достигать временного пика мощности в 3000 Вт, а чтобы рабочие характеристики велосипеда с двумя двигателями были те же, что и у велосипеда с одним, с использованием заднего мотор-колеса Crystalyte H3525 с вентиляционными отверстиями при напряжении в 100 В. Оба подхода позволили достичь мощности в 3000 Вт, и доказали свою состоятельность. Распределение мощности между двумя двигателями и двумя контроллерами имеет свои преимущества и достойно обсуждения.

Удивительно, какую мощность мощно получить от этих высококачественных оригинальных аккумуляторных

элементов Panasonic. Кроме того, разместив вес батареи в середине и распределив вес двигателей по разным

концам рамы, Бен смог добиться идеальной развесовки.

При вращении педалей (что случается весьма редко при езде на мощных электровелосипедах), редукторные мотор-колеса вращаются независимо. Также, имея два двигателя, можно использовать только тот, что поменьше, что поможет передвигаться по ровной дороге. Одно из главных преимуществ такой системы - ее избыточность: если с одним двигателем или контроллером что-либо случиться, на оставшемся можно доехать до дома. В холмистой местности это может оказаться крайне важно. И, конечно же, в дождь, при езде по снегу или песку дополнительное сцепление с дорогой у полноприводного велосипеда значительно лучше, чем у электровелосипеда с одним мотором, каким бы мощным он ни был.

Полноприводной велосипед Бена с более широкими шинами, которые обеспечивают лучшее сцепление с дорогой и

более мягкую езду.

Самый проходимый велосипед в мире: полный привод для путешествий по Антарктиде

~~~

Самый проходимый велосипед в мире:
полный привод для путешествий
по Антарктиде

Что необходимо для успешного передвижения по Антарктиде, чтобы это выглядело как безумное приключение, а не очередная прихоть богатеев? Вездеход отпадает сразу, снегоход и в Подмосковье снегоход (сиди себе и жги бензин), собак жалко, к тому же, они периодически устают и просят есть, на своих двух далеко не уйдешь, и вот остается только один вариант - велосипед!

Вы спросите: какой уважаемый велосипед в трезвом уме и светлой памяти сможет катать вас по безжизненным ледяным пустыням, занесенным миллионами тонн снега? У нас есть один на примете!

Все как у других горных велосипедов, за исключением одного: он полноприводный.

У байка AWD, выполненного брендом Christini, как и у любых других его собратьев, всего 2 колеса (пусть и очень толстых), вилка с амортизаторами, педали, вращающие цепь, пара десятков скоростей, руль и седло - словом, все как у других горных велосипедов. За исключением одного: он полноприводный. Да, к значку «4х4» все уже давно привыкли, но «2х2» чаще всего воспринимается как логотип известного телеканала. Идея полноприводного велосипеда появилась достаточно давно, а воплотил ее в жизнь и запатентовал Стив Кристини, пустивший своё первое творение в продажу еще в 2001 году. Сегодня он активно использует свою технологию в производстве полноприводных мотоциклов.

Зачем это вообще нужно, понятно в первую очередь тем, кто видит разницу между полным приводом и неполным приводом у автомобилей в условиях бездорожья, или тем, кто катался на обычном велосипеде по снегу или песку. При обычных затратах сил на полноприводном байке вы получаете отличное сцепление с дорогой, а переднее колесо не просто подгоняется задним и выполняет роль рулевого, но и принимает непосредственное участие в движении.

За основу укротителя ледяных пустынь был взят так называемый фэтбайк.

Сама технология AWD представляет собой механизм из нехитрых, но очень продвинутых шестеренок, спрятанных в раме и вилке. Они и передают крутящий момент от задней втулки к передней. В результате мы получаем полноприводный байк, способный без лишних усилий пробираться через пески и снег. Собственно, ради последнего и была разработана интересующая нас модель. За основу укротителя ледяных пустынь Christini был взят так называемый «фэтбайк» (fatbike), неплохо прижившийся в мире MTB даже с одним ведущим колесом. Разумеется, байк никакой не жирный, просто его передняя вилка и задний треугольник рассчитаны специально для огромных 29-дюймовых колес, что существенно снижает давление велосипеда на снежную поверхность и не дает ему глубоко зарываться.

Свой вездеход мистер Кристини разработал специально для одной неугомонной спортсменки из Австралии, которая решила покорить на нем Антарктиду. Изначально в качестве рабочей лошадки рассматривался обычный фэтбайк. Но накрутившая несколько тысяч километров по всему земному шару Кейт Лиминг решила, что для велопутешествий по Южному полюсу нужно что-то посерьезней. Байк уже протестировали в максимально приближенных к Антарктиде условиях - в Шпицбергене. Что из этого вышло, можно узнать из видео.

Велопробег, который должен был к моменту написания статьи уже начаться, пока что по разным причинам переносится, а созданный байк признан шедевром инженерии и, скорей всего, попадет в продажу. Правда, ограниченным тиражом.

Педальный привод велосипеда не дает возможности автоматически менять передаточное соотношение, хотя усилие создается только при движении каждой педали вниз. Механизмы перекидывания цепи на звездочках очень сложны и ненадежны, кроме того ступенчатое изменение не позволяет резко увеличить разгон, при угрозе столкновения.

Задача упрощается если педали заменить рычагами, переместив на заднее колесо, преобразование возвратно поступательного движения ног во вращательное. При этом для изменения передатиочного сотношения достаточно изменять соотношения плеч рычага в зависимости от усилия каждого нажатия на рычаг.

1. Рычаг ножного привода.

2. Короткая приводная цепь.

3. Ведомая звездочка обгонной муфты заднего колеса.

4. Пружина возврата цепи и рычага.

5. Ролик изменения соотношения плеч.

6. Направляющий шток ролика.

7. Силовая пружина.

8. Органичитель нижнего положения рычага.

9. Фиксатор штока ролика.

10. Втулка скольжения штока ролика.

Трансмиссия работает следующим образом:

При легких нажатиях на рычаг (1) силовая пружина (7) удерживает ролик (5) у передней втулки (10) и передаточное соотношение соответствует максимальной передачи скорости (за полный ход рычага колесо делает 5 оборотов).

При более сильном нажатии (разгон, подъем или встречный ветер) ролик (5) вместе со штоком (6) растягивает силовую пружину (7) и смещается к задней оси плавно изменяя соотношение плеч рычага в сторону уменьшения скорости и увеличению крутящего момента. В среднем положение ролика, соотношение примерно 1:3. Фиксатор (9) позволяет штоку двигаться только вниз и при подъеме рычага (1) для следующего нажатия передаточное соотношение сохраняется. Если нажать сильнее соотношение еще уменьшится, а при самом сильном нажатии, шток с роликом полностью сдвинется к задней оси растянув пружину (7). Соотношение при этом будет 1:1, что соответствует максимальному крутящему моменту. Для увеличения соотношения достаточно задержать ногу в крайнем нижнем положении рычага (1). При этом ограничитель (8) воздействуя на фиксатор (9) освободит шток (6) и силовая пружина (7) сжимаясь будет крутить колесо, возвращая энергию затраченную при уменьшении передачи и возвращать ролик со штоком в переднее положение.

Такая трансмиссия упрощает конструкцию (упроздняется шесть подшипников, звездочку педального узла, узлы переключения передач и длинную цепь), значительно повышается удобство и надежность велосипеда.

Особенность мышц человека по сравнению с любым механизмом заключается в том, что находясь в напряженном покое расходуют энергию в отличии от зафиксированного механического устройства. Поэтому руки держащие руль велосипеда расходуют мышечную энергию напрасно, если не участвуют в движении. Проще всего возвратно поступательное движение рук использовать на привод переднего колеса. Для этого достаточно сделать тросовый привод, по принципу стартеров бензопил с использованием автомата передаточного отношения.

11. Руль.

12. Шарнир качания руля в вертикальной плоскости.

13. Передняя вилка.

14. Трос привода колеса при нажатии на руль.

15. Трос привода колеса при подъеме руля.

16. Опорные ролики тросов.

17. Скользящие крепления тросов к рулевой качающеся штанге.

18. Силовые пружины.

19. Фиксаторы скольжения креплений тросиков.

20. Расфиксаторы креплений.

21. Храповые механизмы привода колеса.

Передний ручной привод, благодаря более полной и равномерной нагрузке на мышцы опорно-двигательного аппарата человека повысит Энергетику велосипеда примерно на четверть. Кроме того силовые пружины (7) и (18) преобразуют колебания велосипеда при езде по неровной дороге в движении с одновременным гашением колебаний на человеке (активные амортизаторы). Автоматическая трансмиссия повысит безопасность велосипедного транспорта при современном автомобильном обилии, благодаря возможности резко набрать скорость избегая столкновения. Типа как пешеход может рвануть бегом, практически с места набрав максимальную скорость.

Китайцы нервно курят в сторонке. Полноприводный электровелосипед AlpineBike Peak 30M - продукт отечественный. Правда, все его комплектующие - импортные, за исключением электромотора от ЗАО НПП ИНКАР-М. Зачем изобретать велосипед? Вот стандартная фраза консерваторов и узкомыслящих товарищей.

Но пытливые умы пропускают ее мимо ушей. К их числу относятся наши соотечественники, придумавшие принципиально новый полноприводный велосипед. Вот только колесная формула 2х2 получается в комбинированном режиме. Это когда переднее колесо вращает электромотор, а заднее с помощью педалей крутит пилот данного агрегата. Само собой, предусмотрена возможность езды на каком-то одном приводе.

КАК ОНО ВЕРТИТСЯ

Самые первые вопросы у всех такие. Сколько он стоит? Отвечаем: пока что около $2300, но с увеличением объемов выпуска будет дешеветь. А каков его вес? Двадцать пять килограммов. Это столько же, как и приснопамятная УКРАИНА. А насколько он быстр? По прямой на электротяге разгоняется до 25 км/ч. В комбинированном режиме заметно выше.

А что будет, когда кончится батарейка? Тогда придется ехать, используя исключительно мускульную силу. А если этой силы много, то можно подзаряжать аккумулятор во время движения. Это происходит за счет процесса с мудреным названием - рекуперация электроэнергии. Ну и вообще интерес эта конструкция вызывает изрядный, так что лучше сразу перейти к матчасти.

Основой велосипеда являются традиционная алюминиевая рама и передняя подрессоренная вилка. Заднее колесо с восьмиступенчатой втулкой, расположенной внутри ступицы, вращает. . . кардан. Переднее колесо выполнено заодно с безредукторным вентильным электродвигателем. Ну а на раме расположен энергоблок с литий-ионным аккумулятором и системой управления. И мотор-колесо, и энергоблок быстросъемные: отщелкнул защелки, вытащил кабели - и получил классику велосипедного жанра. Вся электрическая часть выполнена грязе-водозащищенной. Конечно, прицельно мы велосипед не топили, но в лужах вопросов не возникало. Кстати, гарантия на электрическую часть составляет один год. На навесное оборудование - полгода. А на раму и карданный узел - пять лет.

КРУТИ ПЕДАЛИ

Запас хода без подзарядки заявлен в 50?55 км. Проверить на практике нам это не удалось. Тем не менее на час работы аккумулятора хватило. А дальше в глубинах памяти всплыли школьные уроки физики. Запас энергии аккумулятора составляет 396 Вт*ч (11 А*ч умножаем на 36 В). Делим эти 396 Вт*ч на мощность электромотора в 300 Вт, получаем 1.32 ч. При скорости 25 км/ч за это время удастся проехать 33 км. Очевидно, что максимальная скорость достигается при максимальной нагрузке электродвигателя. Впрочем, можно посчитать другим, более оптимистичным способом (разделить запас энергии на минимальное энергопотребление), и тогда действительно получится 49.5 км. Тем не менее и 30 км пробега на аккумуляторе не так уж и плохо. Как раз в пределах среднестатистического расстояния от дома до работы у жителя мегаполиса.

В теории все выглядит отлично. Приехал на работу, воткнул энергоблок в розетку - и через 3 часа опять полный бак энергии. Однако в России велосипедистам живется несладко. Дорожек велосипедных нет, съезды с тротуаров не плавные, уважения со стороны автовладельцев никакого. Да и грязноваты у нас улицы, с чистым лицом можно попрощаться минут через двадцать.

ДЕЛО В КАРДАНЕ

Всем хорош велик, если бы не одно НО. Из-за особенностей размещения карданной передачи у него очень низко расположены педали. Во время съемки я пару раз чуть не навернулась как раз из-за цепляющихся за невысокие кочки педалей. Также это здорово мешает при заезде на бордюры. Так что, несмотря на полный привод, в бездорожье лучше не соваться. Да и рисунок на покрышках явно не грязевой. Хотя ничто не мешает выкинуть кардан и поставить традиционную цепь с блоками шестерен. Тогда педали поднимутся и ездить вне асфальта станет на порядок проще. Кстати, переднее мотор-колесо и энергоблок можно будет приобретать отдельно и устанавливать на уже имеющийся байк. Напоследок отметим, что катались мы на опытном образце - без крыльев и заднего тормоза. Конечно, все это появится у серийных экземпляров. А еще на переднем колесе спицы будут каленые - чтоб минимизировать риск появления ВОСЬМЕРОК. Энергоблок сместится назад для лучшей развесовки. Жаль только, что вопр ос с низкими педалями пока в первоочередных планах разработчиков не фигурирует. Ну а в остальном впечатление электровелосипед оставил самое благоприятное. Легкий, тихий, экологичный, самодвижущийся. Фантастика!

Австралийская велосипедистка Кейт Лиминг собирается зимой 2017/2018 совершить бросок через Южный полюс — пересечь Антарктиду. Пока что на такое еще никто не подписывался — если ей это удастся, то она станет первым человеком, кто проехал на велосипеде этот континент от края до края, всего 1850 км.

Почему-то Антарктида манит именно женщин, ведь зимой 2013/2014 другая велосипедистка — Мария Лейерстам стала первым человеком, достигшим Южного полюса на велосипеде (точнее на лигераде-трайке), я .

Велосипед для Кейт изготавливает Стив Кристини — специалист по полноприводным байкам. Это будет 5-ти дюймовый фэт байк — увидеть конструкцию можно на фотографиях:

Для чего нужно городить полный привод для такого мероприятия — я решительно не понимаю. Пятидюймовый фэт замечательно проедет везде, где велосипед может проехать в принципе, с одним задним приводом, совершенно не вижу никаких плюсов.

Минусы, на мой взгляд — усложнение конструкции и повышение веса. И еще — насколько я слышал от владельцев электровелосипедов с передним приводом — на скользкой и сыпучей поверхности колесо теряет сцепление с дорогой и уходит в букс, как только подаешь на него тягу. Это происходит из-за того, что на перед приходится не более 30% веса связки «велосипед-ездок».

Не будет ли такого же эффекта и у полноприводного байка — Кейт поднажмет, чтобы въехать в горку, и тут же начнет срывать переднее колесо. Или всё таки силы мышц не хватит, чтобы вызвать такой эффект, как считаете?

Вот видео, в котором можно увидеть, как оно работает:

В общем, каждый сходит с ума по своему, так почему бы и не поехать в Антарктиду на AWD велосипеде, ведь мероприятие и так выглядит достаточно сумасшедшим. 🙂 Но я бы точно взял как можно более простой байк, чтобы не остаться на 30-ти градусном морозе один на один с отказавшей трансмиссией.

PS. Интересно, когда все Антарктиды и прочие удаленные места будет покорены велосипедистами-рекордсменами, куда они направят свой взор? Представьте, заметка от 2035 года — «Мистер Такой-то запланировал на следующее лето начало тран-марсианского велопутешествия. Он станет первым человеком, объехавшим красную планету на велосипеде по экватору». 🙂