Koncepce levného velomobilu pro krátké každodenní cesty na venkově

RegInnoMobil

http://www.buschbacher.at/reginnomobilcz.html

Inovativní řešení pro regionální mobilitu: perspektivy proveditelných a financovatelných, sociálně a ekologicky udržitelných systémů

Koncepce levného velomobilu pro krátké každodenní cesty na venkově 1.

Předmluva

To je prvotní verze koncepce, zpracovaná podle výzkumních výsledků o dopravní bezpečnosti a uvah co se tyče požádavků různých cílových skupin. Vzkazy a komentáře jsou vítany: [email protected]

2.

Hlavní verzi velomobilu pro každodenní cesty na venkově

Tato hlavní verze představuje kompromis mezi co možná nejkompletnějším pokrytím potřeb mobility nejrůznějších skupin na krátkých vzdálenostech ve venkovních regionech, a docílením dostatečného počtu kusů pro hromadnou výrobu a distribuce jedného jediného typu vozidla. 2.1. Energie pohonu Vzhledem k stále – přes hromadnou výrobu – vysokým nákladům pro elektrické pohony (přípravuje se zvláštní kapitola), k dodatečnou hmotnosti a spotřebě času a pozornosti pro dobíjení a peče o baterie, ale i kvůli spíše malém úžitku pomocného motoru na krátkých cestách na rovině, je hlavní verze nemotorizovaný velomobil. 2.2. Podstatná geometrie a řízení Aby se vyhýbat spádům a umožnit nastup a naložení nákladů bez akrobatických schopnosti, je vozidlo každopadně vícestopý, je ale trojkolo aby šetřit hmotnost a složitější mechaniku. Pro zvýšení stability ve smyslu jak bočního převraceni, tak i převracení přes přední kolo při brzdění, ale i za účelem snížení větrního odporu, jedná se o lehotrojkolo. To znamená, že děti či větší náklady musí být umístěny za řídičem či řídičkou, proto že jinak by překážovali viditelnosti dopředu. Proto se doporučuje vzhledem k stabilitě a výúžití místa jednoznačně trojkolo s dvěmi zádními a jednom předním kolo. Při rozhodnutí, jaké kola mají být hnany a jaké řízeny, a jak umístít kola a těžiště podél vozidla, bylo zohlednuto následující: • • • • • • •

•

Řízené hnaná kola jsou konstrukčně složitější, než neřízené Jeden jedíný hnané kolo je jednodušší, než dvě, které vyžadují kompenzace rozlišných proběhů v obloucích Řízení jediného kola je jednoduššé, než řízení dvou kol, které vyžadujé rozlišné úhly vnitřního a vnějšího kola Přední řízení je pro většinu řídiču a řídiček známější a jednodušší, než zadní a výhovuje líp pro spřáhlení Čím blíže je těžiško k dvoukolové osě, tím stabilnější je vozidlo vůči převracení Čím blíže jsou řídíč(ka) a náklad ke kolám, čím méně je mechanická zátěž nosního rámu Krátká řetěž šetří hmotnost a náklady, použití délšího řetěže však umožnuje lepší vyúžití celého potenciálu řázení přehazovačkou bez příliš diagonálního běhu řetěže Šířka vozidla může být snížená, jestli kola nejsou umístěny na místě největší potřebné vnitřní šířky

Jako nejlepší řešení byla konečně vybraná kombinace zádního pohonu a předního řízení. Šířka vozidla byla o něco redukovaná tím, že maxímální šířka rámu (potřebná pro přepravu Dr. Harald Buschbacher

[email protected]

Financováno Rakouským ministerstvem dopravy, inovaci a technologie v rámci programu „ways2go“

RegInnoMobil



dvou děti, jednoho složeného kočárka či dvou přepravek nápojů) je dosážená až 35 cm za zádní osou. Problematika kinematiky v obloucích je řešená tím, že oba zádní kola jsou sice hnané symetricky, ale každé zádní kolo je vybaveno volnověžkou. To způsobuje, že v obloucích je vždy hnano vnitřní kolo, vnejší se otočí o něco rychlějí, než ozubené kolo. Nevýhoda, že jenom méně než polovoční váha vozidla je na hnaných kolách platí v tomto případu jen v obloucích a dokonce tady by trochu proklouznící vnitřní kolo pomáhálo vnejšímu s lepším třením aspoň v míře klouzavého tření. Pro zřídký případ, že jeden z hnaných kol stojí resp. jezdí na povrchu se značně horší adhézi než druhý, je takové řešení dokonce lepší, než plnohodnotný diferenciál, které nebude použito vzhledem k jeho váhu, náklady a opotřebení. Podobné řešení s dvěma volnobežkami je uplatněno v případe jednoho lehotrojkola značky Berkut1. Přední kolo je řízeno dvěmi páky, které jsou laněmi spojeny s vidlice a průžiny napínany. 2.3. Přízpůsobení velikosti Aby záručit co nejlepší podmínky viditelnosti je důležité, aby řídiče a řídičky nejrůznější výšky postavy měly oči ve stejné výšce. Proto se provádí přestavení na rozlišné výšky postavy zdvihnutím sedadla, zatímco přízpůsobení na rozlišné délky noh se uskutečne přesunem středové osy. V případě, že kvůli rozlišné délky předloktí vzniknou problémy s použitím řídicích páků je taky myslitelno přízpůsobení délky řídicích lan a průžin. Rozpěti přízpůsobení pro nejdůležitější rozměry těla je z 5. percentíla dospělých menšího pohlaví až k 95. percentíla většího pohlaví. Tím jsou uplatněny následující hodnoty2,3:

Výška postavy (vstojí) Výška sedicí postavy Výška očí (sedicí) Výška očí (vstojí) Výšky ramena (vstojí) Délka noh a zadnici Výška lokti nad dosedací plochou Šířka kyčle Šířka přes loktí Výška dosedací plochy

5. percentíl 95. percentíl menšího většího pohlaví Průměr pohlaví (zpravidla mediánů žen (zpravidla ženy) a mužů muži) 153,5 168,75 185,5 81 88,5 96,5 70,5 77,5 85,5 143 157,25 173,5 126 139,75 155 92,5 101,75 114 18,5 23,5 28,5 35 38,25 46 39,5 48,25 55,5 37,5 43,25 49

Tabulka 1: Zohlednuté rozpětí tělových rozměrů dospělých.

Co se tyče délek pat, vycházelo se z evropských obuvních rozměrů z 31,5 do 49,5, což odpovídá vnitřní délky bot z 21,5 do 33,5 cm4. Pro větší či menší lidí není velomobil z principu nepoužitelný, musí se ale počítat se snížením komfortem (například příliš blízká pozice pedálů), nebou jsou potřebné dodatečné individuální opatření, třeba doplňkový polštář na sedadle.

Dr. Harald Buschbacher

[email protected]


RegInnoMobil



Obrázek 1: Nastavení sedadla a pedálů pro pro různé výšky postavy (nahoře/dole), zobrazeno při horizontální a vertikální pozici pedálů (vpravo/vlevo).

2.4. Úložný prostor a dětská sedadla Uložní prostor velomobilu má délku 90 cm, vnitřní šířka je na zádních 65 cm 65 cm, až k zádní osě se vozidlo zúží na 61 cm vnitřní šířky. V uložném prostoru lze umístit dvě dětská sedadla (nabízeno jako doplněk). Aby bylo možně vyúžit zbylý prostor vedle jedného či dvou děti, lze dětská sedadla jednotlivě sklopit a posouvat podél vozidla. Ve srovnání s délkou 46 cm pro zadnice a nohy mezi opěradlem a konci vozidla u bežného dětského přívěsu zůstanou ještě 44 cm pro zavazadlo před nebo za dětském sedadlem a k tomu ještě menší prostor pod sedadlem. Na nejvyšším bode je vozidlo uvnitř 105 cm vysoký, ab bylo možný přepravovat skládané golfové kočárky5. Tím je velomobil o několik centimetrů vyšší, než by bylo potřebně pro řídiče/ky včetně účesu, přilby atd., což je žádoucí z hlediska dopravní bezpečnosti: Jednak proto, že včetně světel celkem 135 cm vysoké vozidlo je lepší vidět i mezi auty, jednak i kvůli tomu, že ochránný prvek protí převracení (viz 2.5) je značně vyšší než hlava řídiče nebo řídičky. Následující kombinace přepravy dětí a zboží jsou možné: • •

Bez děti: Nákupy v rozměru, který je spíš problematicky z hlediska váhy, například čtýři přepravky nápojů. Jedno dítě lze přepravit buď na vlastním dětském sedadle velomobilu, případně se zvláštní vložkou pro miminky, jak jsou nabízeny pro dětšké přívěsy, nebo v dětském sedadle automobilového typu. Myslitelně by bylo taky přeprava dítěte v sestavovaném kočárku, jestli lze zaručit dostatečnou přípevnění dítěte v kočárku a kočárka ve velomobilu. Taková varianta přepravy dítěte měla by velkou výhodu, že lze rychlě a jednoduše přemístit kočárek včetně spícího dítěti či uloženými předměti mezi velomobilem a veřejným dopravním prostředkem. Vzhledem k bezpečnosti, ale i k místu pod střechou se pro takovou přepravu hodí nejlíp kočárky s nízkou dosedavací resp. ložní plouchou, především golfovky. Díky možnost seperátní montáži detských sedadel zůstane kolem jednoho díteti hodně místo: Bez kočárka lze ještě přepravit dvě až tři přepravky nápojů, s kompaktně skladatelným kočárkem ještě jednou až dvě a s větším kočárkem alespoň dobře uložený velký na velikost dítěti. Aby bylo možně volit mezi místem před a za dětsém sedadlem lze dětské sedadlo posouvat podél vozidla.


[email protected]


RegInnoMobil



Dvě dětí mohou být přepravovany na vlastních dětských sedadlech velomobilů, pro minimka, které ještě neumí sedět, mohou být použité doplňkové vany, jak jsou nabízeny pro dětšké přívěsy6. Dvě autosedáčky pro miminky mohou být umístěny když vůbec, tak velmi neefektivně diagonálně, proto že jsou značně šířší, než poloviční vnitřní šířka vozidla. Bez kočárka lze v závislosti na velikost děti ještě přepravovat jednou až dvě přepravky nápojů, s kompaktně skladatelnou golfovkou pro dvojčata ještě jednou nebo dobře uložený nákup středního rozměru bez přepravky nápojů. Z hlediska potřebných ploch na sezení byla by myslitelná i konstrukce golfovky pro dvojčata, kterou by bylo možně umístit ve velomobilu jako sestavený, na trhu se ale nenašlo žádný model, který by nepřesáhl danou šířku značně. I malé ruční nákupní vozíky mohou být včetně zboží náloženy přímo do uložního prostoru mezi zádní osou a dětskými sedadly. Úmistění zádní osy mezi sedadlem řídiče či řídičky a úložním prostorem sice způsubuje dobré jízdní vlastnosti v obloucích a nejlepší možnou adhéze pravě s nákladem, má ale taky za následek, že těžce naložené vozidlo mohlo by se převracet dozadu když vystoupí řídič. Proto je na konci vozidla stoján, kterého lze stáhnout a výstrčit ze sedadla řídiče. Pro mnohé úživatele bez děti by sice mohl stačit i o něco kratší úložní prostor, není ale jistě, zda tím docílená snížení váhy nebylo by kompenzovano horší aerodynamikou prudšího konce vozidla. •

2.5. Nosní rám a vana V rámci tohoto projektu zpracovaný velomobil nemá obyčejný, středem umístěný rám lehotrojkola jak ho mají většina dosavadních velomobilů. Místo toho má nostní spodní vanu, která je taky součást obalu. Účelem takové konstrukci je, ze skoro celá podlaha vozidla je zatížitelný a aby řídič nemusel dávat pozor, aby se při nástupu neopíral na nesprávném místě fragilní karoserie. Kromě toho je takovou nosni vanou záručena lepší ochrana bezpečnostním pasem připoutaného řídiče uprostřed vozidla při nárazu.

Obrázek 2: Nosní kovový rám velomobilu

Nosní rám velomobilu je příhradová konstrukce z prutů nasledujících rozměrů: • Většina horizontálních prutů jsou obdělnikové uzavřené profily s délek stran 15 a 25 mm. • Většina vertikálních prutů jsou čtvercové uzavřené profily s délkou stran 25 mm • Diagonální pruty v bočnicích jsou L-profily s delkou stran 15 mm. Dr. Harald Buschbacher

[email protected]


RegInnoMobil



Ke zjednodušení a zlevnění výroby a logistiky slouží distribuce v podobě montážní sady podobně montovatelného nábytku. Pro montáž svépomoci neměli by být potřebné specifické cyklotechnické schopnosti (například sestavení kol z hlavou a drah), zatímco rám měl by být sestaven z jednotlivých prutů zákazníkem nebo případně obchodníkem. Proto není rám svařený, avšak šroubený. Aby se vyhýbat samovolnému uvolnění šroubů, je třeba používat buď pojistné matice nebo speciální pojístky v podobě pláštových spon, které jsou poklopeny přes hranaté matice a pruty. (v Obrázek 3 zobrázeny tmavě červeně).

Obrázek 3: Detailní náhled šroubového spojení kovového rámu a obalu z umělé hmoty.

Tloustky použitých šroubů sáhnou od M4 (méně zatížené spoje, například těch diagonálních prutů) přes M6 (většina spojů) až M8 (nejzatíženější spoje, třeba připevnění přední vidlici nebo spojení přední a zadní části rámu). Aby docílit určitou uzavřenou spodní vanu a taky určitou nostnost i mezi přičky je kovový, přihradový rám doplněný obalem z umělé hmoty. (světlé červené v Obrázek 3). Tento obal je zestaven z panelů, maximalní rozměry kterých jsou určeny největší délky mezi dvěmy přičky a poloviční vnitřní šířky vozidla. Přítom mají vnitřní panely větší tloustku a taky přiční vroubky, které slouží k zvýšením nosnosti a přízpůsobení na kovový rám. Vnější panely jsou tenší, nemají vroubky a slouží jen vzhledu, aerodynamice a ochraně proti špíny a koroze. Mezi kovovými a pruty a části pláštové obložení jsou umístěny pruhy z pěnové hmoty za účelem tlumení hluku a vibrace a taky pro určitou ochránu v případě nárazů. (v Obrázek 3 zobrázeno bílo-fialovým vzorem). Podlaha a bočnice spodní vany mají celkovou tloustku 5 cm, jen v oblasti pod pedálech je mezi přičky zúžení na pouhé 1-2 cm aby nad podlahou docílit více místo pro nohy bez příliš vysokého krytí. Nad zádní osou, mezi sedadlem řídiče a prostorem určený pro deti a/nebo náklad, se nachází příční stěna, která je taky sestavená z kovových prutů a pláštového obalu a které slouží především pasivní bezpečnosti vozidla: Jednak má chránit řídiče nebo řídičku při převracení nebo zabránit převraceni vůbec, jednak má při čelním nárazu příjmout síly z bezpečnostního pásum, zádržet děti a chránit řídiče před nákladem. V případně zadního nárazu má tento ochranný prvek protí převracení spolu s opěrkou hlavy zabránit opěrkovému syndromu. Na první pohled podívné zúžení ve výšce očí má za účel lepší viditelnost dozadu, když není překážená vysokým nákladem, třeba skladaným golfovým kočárkem. O použitých materiálech a tloustek stěn viz 2.11 o hmotnosti vozidla. 2.6. Pokrytí Nad spodní vanou se nachází pokrytí které je podobně stanu z látky a nosené stanovými tyčy. Okna jsou realizovany průhlednou folií nebo z acrylového skla, jestli folií nelze docílit potřebnou optickou kvalitu. Na každé straně vozidla se rozpíná ohebná stanová tyč z předního do zadního koutu vany. Na tuto tyč, která sáhne zhruba až k ramenám řídiče, je postavená dálší ohebná tyč, která sáhne až na celou výšku vozidla. Zatímco dolní část je Dr. Harald Buschbacher

[email protected]


RegInnoMobil



protahovaná pouze neprůhlednou látkou je mezi dolní a horní části průhledný pruh, který má zaručit řídičovi výhled na všechny strany bez překážek a který se na zádní straně rozšíří aby i dětI měli výhled dozadu. Oba ohebné tyče jsou v jedné rovině, což způsobuje, že boční okna jsou plošní a v případě použítí průhledních folií se nevytvařejí vrásky. I na čelních i zadních oknách, které jsou zakřiveny jen jedným směrem (přiblížně válcovitě), nedojde k vráskám.

Obrázek 4: Velomobil s nosními kovovými částmi (šedé), pláštovými částmi spodní vany (červené) a pokrytím (průhledné části světlé modré, zbytek fialový)

Tvarování s dvěma oblouky nad sebou je potřebná, proto že jenom tím se nachází čelní okno tak blízko řídiče, že zůstane dost široké nerušené rozhledové pole mezi tyčemi.


[email protected]


RegInnoMobil



Obrázek 5: nerušené rozhledové pole vertikálně a horizontálně

Je pochybně, zda je proveditelný plnohodnotný stírač vzhledem k ohnutí okna, nedostatečně možnosti připěvnění na ohebné stanové tyči a taky potřebné zásobování elektrické energie. Jako alternativy jsou myslitelné pomocné konstrukce jako například gumové pásičky, které jsou tážený přes okno, nebo utíraci magnety, jak jsou použité u akvariách7. Pro všechný případy, třeba i neustupné orosení oken, lze čelní okno i otvírat, v případě pěvného okna klopním způsobem, v případě folií stočením. Současně lze protáhnout zástěrku z dolní hrany čelního okna až krátce před rameny řídiče, který je tím až do určité rychlosti chráněn před děšti či sněhu.

Obrázek 6: Vlevo: Čelní okno zavřeno, vpravo: čelní okno otevřeno, vnitřní ochranní zástěra protahovaná k řídiče.

Pro nástup řídiče či řídičky je bočnice pokrytí otevřená podél přiční stěny, příčemž se rozdělí i dolní ohebná tyč a látka bočnici lze překlopit podél přímky z nejvyššího bodu vozidla k přednímu rohu spodní vany. Pro nástup dětí a náložení zavazadla se otvírá pokrytí zezádu podobně střechy dětských přívesů. Po větrání a aby se vyhýbat přehřívání lze otvírat nejdřív přední okno, ale i zadní část střechy, v případě potřeby jsou taky myslitelné otvory v bočnicích. V podstatě lze Dr. Harald Buschbacher

[email protected]


RegInnoMobil



ovšem i odstranit celé krytí, to bylo by však neprakticky jestli celý stan se musí při každém odstavení znovu sestavit. Proti přehřívání slouží i relativně malý podíl průzračných ploch, proto je i střecha na hlavou řídiče neprůhledná. Z tohoto hlediska by bylo i žádoucí světlé barvy. 2.7.

Řázení a vedení řetěže

Obrázek 7: Sedadla, pedály a řídicí zařízení

Místo konvenční středové osy má velomobil bočně montované pedály v podobě dvojitého lichoběžníka podobně vodním šlapadlům, jenom přední měníč musí být montovaný v blízkosti předních ozubených kol. Odtud je řetěž veden nejdřív dolů a pak dozadu, potom vede řetěž těsně nad dnem spodní vany pod sedadlem řídiče a je pak zase přesměrovan diagonálně nahorů k zadní kazetě, která je umístěná na jalovém hřidle mezi opěradlem sedadla řídiče a zádní osou. Vodicí valečky jsou umísteny na saněch, které jsou horizontalně pohyblivé, což ve souvislostu s dlouhým řetěžem umožňuje vyúžití všech kombinaci předních a zadních ozubených kol a tím větší rozpětí převodu bez příliš diagonálního běhu řetěže. Přední z těchto saň s vodicími valečky jsou i podélně pohyblivé, což je nutno pro přízpůsobení vzdálenosti mezi pedály a sedadlem řídiče. Napínač řetěže musí kvůli nedostatku místa u zadní kazety taky být umístění v oblasti předních ozubených kol. Jalový hřidel vede přes bočnice spodní vany k ozubeným kolam na vnejší straně vany. Od těchto ozubených kol vede zase na každě straně dálší řetěž k ozubeným kolám s volnoběžkou na hnaních kolách. Dr. Harald Buschbacher

[email protected]


RegInnoMobil



Možnost jízdy zpět byla by sice úžitečná pro parkování, je ale každopadně neslučitelná ani s přehazovačkou a napínačem řetěže, ani s uplatněnou konstrukci s volnobežkami na obou zádních kolách. Určitou alternativu představuje možnost „ručního“ pohonu podobně voziku pro invalidy, což by ale vedlo k znečistěním ruky řídiče. Jestli se musí parkovat tak, že nelze pří- a odjet jen předním směrem, tak zdá se jako nejrealnější, že vozidlo je přesouvan zvenku a řídič nastoupí až v poloze, která je vhodná pro odjezd dopředu. 2.8. Vypružení Vypružení je sice pro velomobil důležité ve smyslu šetření rámu, řídiče či řídičky, případně detí a nákladů, na druhé straně jsou však obvykle konstrukce pro vypružení jízdních kol drahé a v konkrétním případě trojkola s příhradovým rámem často nepoužitelné. Aby docílit určité vypružení mohou být uplatněny následující řešení: •

•

• •

Mohou být použité balonové pneumatiky, které jsou občas doporučené jako finančně výhodnější alternativy k obvyklému vypružením a našli uplatnění například i v případě jinak nevypružiného levného lehokola „AZUB Eco“8. Přes lepší vypružnovacího učínku nemají vyšší valivý odpor9,10,11,12. Zadní osa leži několika centimetrů nad dnem spodní vany, proto že relativně velká světlá výška neměla by úžitek, jestli třeba hrana chodníku narazí na kolo skoro v pravým úhlu. Tím rám stejně „visí“ na zádní osě, a tak ta může být navěšená tážnými pružiny a klouzat mezi dvěmi vertikálními pruty. Pro tlumení lze používat pěnovou hmotu mezi těmito pruty. Jestli potřebné, může pro přední kolo být použitý konvenční vypružená vidlice. Sedadla pro řídiče nebo řídičky a pro děti mohou být vyráběny z elastické umělé hmoty.

Když zádní osa je vypružená, tak bude potřeba i napínácí zařízení, které táhne jalový hřidel směrem k sedadlu řídiče aby zaručit rovnoměrné napětí spojovacích řetěžů. 2.9. Parkovací brzda a možnosti zamýkání Aby umožnit rychlé odstavení, je uzámčení bočnic krytí tak umístěno poblíž řídicí páky, že lze upěvnovat jednou z brzd a řizení v poloze brzdení a velkého úhlu předního kola a zavřít pokrytí najednou. K tomuto účelu slouží odpovidající kruhy na rámu a na řídicí pákě, tak že lze buď uzavřit jen samotný velomobil visacím zámkem, nebo zámknout velomobil velkým zámkem pro jízdní kola k pěvnému předmětu, například dopravním značkem. Časově náročnější, ale spolehlivější způsob uzamčení je použití ocelového lana, které je veden kolem celého velomobilu a spojuje oči pokrytí a kroužky rámu. Aby překážet rozebrání vozidla a kráděži součásti je žádoucí, aby co nějvětší počet součásti je montovaný zevnitř, zejména i šrouby pláštových panelů meli by být zevnitř. Slabý bod každopadně zůstane v podobě textilního pokrytí, které lze rozstříhat. Určitá ochrána je přítom možná akustickým zabezpečovacím zařízením se senzorem pohybu, jak je nabízeno i pro konvenční jízdní kola, pro baťohy atd. (viz taky Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.). 2.10. Osvětlení Reflektor, zpětní světlo a blikáče jsou umístěny kompaktně na nejvyšším bodu vozidla, na ochranném prvku protí převracení. Provoz jen s dynamem byl by sice neprakticky kvůli blikáčů, které jsou potřebně i přes den, v případě obvyklých lamp s baterii se však často stane, že se kvůli prázdních baterii jede konečně bez osvetlení. K tomu je osvětlení bez dynama nelegální třeba v Německu13. Následující kompromisní řešení mezi náklady, praktické použitelnosti a spolehlivosti jsou možné:


[email protected]


RegInnoMobil



•

• •

Kombinace fotovoltaického modulu a akumulátoru, jestli vozidlo není vetšinou času odstaven pod střechou, případně s možnost použitý obyčejných baterii v případně prazdného akumulátoru. Kombinace akumulátoru a dynama, příčemž díky akumulátoru i natolik nevadí, jestli levné boční dynamo občas selhává při sněhu či děšti. Jestli vozidlo není vybaveno dynamem, tak osvětlovací zařízení mělo by aspoň dávat akustické znamení, jestli baterie se blíží konci. Myslitelná byla by i zařízení s dvěma stejnými akumulátory, jeden kterých slouži vždy jako rezerva a která pípá jestlí jeden z těchto dvou akumulátorů je prázdný a je třeba ho dobít.

2.11. Hmotnost a rozměry vozidla Kovový rám spodní vany je výroběn z hliníkových profilů se tloustkou stěn 2 mm, čímž dosáže hmotnost kolem 11 kg, zatímco ocelové profily by byli i s tloustkou 1,5 mm více než dvakrát těžší14. Vzhledem k třikrát vyššímu modulu pružnosti ocelu15 by teoreticky mohl mít stejnou pěvnost i mnohem lehčí ocelový rám, nejsou však nabízeny žádné ocelové profily s menšími tloustky a jak menší tloustky, tak i mensí délky stran by způsobili jíž z geometrického hlediska horší ohybovou tuhost. Vzhledem k tomu, že tento rozdíl v hmotnosti do velké míry kompenzuje nížší spotřebu energie pro výrobu stejné hmotnosti ocelu, a samozřejmě má velký význam pro atraktivitu vozidla, je jako materiál doporučen hliník. (viz taky exkurs 2.11.1 na téma svázaná potřeba energie pro výrobu). Druhý největší podíl hmotnosti představují s 8 kg pláštové panely spodní vany, příčemž se počítalo pro vnejší panely a panely přiční stěny (ochránny prvek protí převracení) s tloustkou 1 mm, pro vnitřní s 2 mm tloustkou a dálších 50% plochy pro vroubky. Jako materiál se počítá s HDPE s hmotnosti 0,95 g/cm³. Šrouby a matice mají celkovou hmotnost 4-5 kg a představují velkou nejistotu, proto že větší potřebná tloustka šroubů způsobuje nadměrné vyšší hmotnost. Hmotnost tlumicích prvků z pěnové hmoty má s cca. 250 g skoro zanedbatelný význam. Jinak Hmotnost jednotlivých součásti velomobilu byli předpokládany následující hmotnosti součástí: Kovový rám 1,5 1,5 2,0 • Obecně, velomobilu Pláštové panely 0,2 11,4 nespecifické součásti jizdního Šrouby kola jako kolaa, řetěž, řázení, brzdy atd.: 11 kg (15 kg celé Jiné součásti konvenčního kola kolo minus 4 kg rám) 11,0 Pěnová hmota • Sedadlo včetně pásu: 2 kg Sedadlo řídiče / řídičky • Dětská sedadla: 1,5 kg • Pokrytí včetně stanových tyčů: Dětská sedadla 8,0 1,5 kg 4,5 Pokrytí

Celková hmotnost hotového velomobilu je tím skoro 40 kg, což je na horním konci rozpěti dosavadních velomobilů16.

Obrázek 8: Podíl jednotlivých součástí velomobilu na hmotnosti v kg.

S výškou světel 135 cm nad vozovkou je takový velomobil jen 10-20 cm nížší, než menší osobní auta. Šířka přes kola je 90 cm, s ohledem na přímější jízdu trojkola to může představit zhrub stejnou potřebnou šířku vozovky, jako u konvenčního kola. Celková délka je s 290 cm zhruba 30 cm délší než velomobily typu Alleweder či dvoumístní Smart, orientačně stejné dlouho jako některé elektrická auta či lehká motorizovaná vozidla a

Pro zjednodušení výpočtu bylo předpokládano, že dodatečná hmotnost třetího kola je kompenzovaná jejím menším diametrem a taky odpadajícími součásti konvenčních kol jako nosič zavazadel, sedlo, blátníky atd.


[email protected]


RegInnoMobil



(„Micro-Cars“) a půl až jeden a půl metrů kratší než osobní auta menší až střední třídy. Obdělník kolem vozidla má plochu 2,6 m², což je třetina až polovina obvyklích osobních aut. Jsou více takových velomobilů odstaveny diagonálně na 2,2 m širokém pruhu pro podélné parkování aut, tak potřebuje každý velomobil 1,6 m délky toho pruhu, což je 3040 potřeby plochy v případu osobního auta. Als Hinterräder werden 24“-Räder verwendet, als Vorderrad ein 16“-Rad. Bei Verwendung relativ dicker Ballonreifen beträgt die Bodenfreiheit 19-20 cm. Zádní kola mají velikost 24“, přední kolo velikost 16“. V případě použití relativně tlustých balonových pneumatik činí světlá výška 19-20 cm. 2.11.1. Exkurs: Svázaná potřeba energie hliníkového rámu vůči ocelového Při předpokladu podílu recyklátu 33% je pro výrobu 11 kg těžkého hliníkového rámu potřebná 1690 MJ primární energie, pro 24 kg těžkou verzi kolem 1430 MJ, příčemž bylo počítáno s průměrem mezi energeticky šetrným, nízky legovaným, a energeticky náročnějším, vysoce legovaným ocelem. Rozdíl odpovídá 650 km jízdy vozidlem, které má specifickou spotřebu 1,25 l ekvivalent nafty / 100 km, což bylo v rámci projektu stanoveno jako horní hranice příjatelné spotřeby energie v individuální dopravě. Přírozeně je tato svázaná potřeba energie řadově nižší, než v případě 40 krát těžšího konvenčního, ale i jen 10 krát těžšího lehkého automobilu.

3.

Doplňky a zvláštní verze

Některé funkce by byli sice pro relevantní cílové skupiny velmi žádoucí, jsou ale spojené se značnými doplňkovými nároky, které znamenají zdražení do takové míry, která by bylo pro hlavní verze nepříjatelná. Částečně jsou odpovidající řešení technologicky vyspělý, jsou na trhu k dispozici a musí být jenom prodávané jako doplňky. Některé doplňky či zvláštní verze se však musí vyvíjet nově, čím by bylo asi nejrozumnější počkat až se ukazuje, že hlavní verze je na trhu skutečně úspěšná. Taky je třeba zohlednit, že všechný doplňky nepředstavují dálší pořízovací náklady, ale i dodatečné svádění takové vozidlo nebo jejích nejcennější součástí ukrást. 3.1. Dětská sedadla Přesto, že vhodnost pro přepravu děti představovalo jedno z hlavních kriterii pro vývoj a dimenzování velomobilu, měli by dětská sedadla nabízeny jako doplněk aby zbytečně nezdražit výrobek pro většinu lidí, která nežije spolu s malými dětmi. Pro optimální vyúžití prostoru se nedoporučuje jedná široká lavice pro dvě děti, avšak dvě zvláštně rozebíratelné sedadla, které jsou na jedné straně montovany na bočnici spodní vany a na druhé straně se opírají na dne vany nebo na přičce. 3.2. Doplňkový pohon Pro senioři či jiné tělesně méně výkonné uživatele a taky pro těch, kteří pravidelně musí přepravovat velké náklady či prekonávat značné převýšení, může doplňkový elektrický pohon značně zvýšit akční poloměr resp. zkrátit jízdní dobu. Odhad úžitku a nákladů doplňkového pohonu dle oblasti použití je zpracovan jako zvláštní kapitola. Nejlevnější a z hlediska počtu kusů, který je třeba minimálně prodat nejméně rizikové řešení je použití již na trhu nabizené stavebnici pro dostavbu stávajících kol. Stavebnice s nábojovými motory jsou přítom bohužel spíše nevhodné, proto že nesymetrický pohon je podobně nežádoucí, jako hnané přední kolo, které by zejména v případě většího nákladu mohlo proklouznout. Dvě hnané zadní kola by byli zase dražší a take by asi znamenali překročení limitu 250 W pro jízdní kola s pomocním motorem, kterých lze použít bez pojištění a řidičského opravnění17. Řetěžový pohon mohl by být montovaný před sedadlem řídiče nad dne spodní vany, jestli je dost malý, aby nepřekážál pří šlápaní. Nejuniverzálnější je však zřejmě klikový pohon18, který přes dodatečný řetěž otočí jedné z předních ozubených kol. To může být dodatečné Dr. Harald Buschbacher

[email protected]


RegInnoMobil



ozubené kolo, nebo se používá nejmenší přední ozubené kolo, proto že nejpomalější rychlosti díky motoru stejně nejsou potřebné19. Pro motoru a taky pro baterie bylo by vhodné místo mezi pedály a předním konce vozidla. Má být možné přesun středové osy i po montáží doplňkového pohonu, je potřebná možnost posunu motoru či dálší napínač pro spojovací řetěž. Možnost rekuperaci brzdní energie by byla žádoucí, proto že právě v případě težce naložených, ale relativně aerodynamických velomobilů je podíl rekuperovatelné energie pro rozjezd a stoupání relativně velký. Tak mohla by rekuperace šetřit energie a taky by stačila menší kapacita akumulátoru. Bohužel se však zdá, že možnost rekuperace je neslučitelná s koncepci doplňení levné, hromadně výrobené hlavní verzi vyspělou stavebnici pro dostavbu, která je jíž k dispozici na trhu. Rekuperace je sice běžná v případě nábojových motorů20, v případě řetěžových pohonů rekuperace by však vyžadovala zvláštní konstrukce a je každopadně neslučitelná s řázením přehazovačkou.

3.3. Spřáhlo Zvláště když mají být spojeny více než dvě vozidla, nebo v případě úzkých ulic, je výhodná konstrukce, s kterou zádní vozidla co nejpřesnější sledují stopou prvního vozidla. V případě dané geometrie a řízení velomobilu je to možně docílit pomoci spřáhlového trojúhelníku takové délky, že vzdálenost mezi zádní osou a kloubem spřáhla je stejná, jako mezi předním kole a zadní osou. Kloub spřáhla je přítom sice přesně nad přední vidlici, jinak než v případě oje není však vidlice točená spřáhlovým trojúhelníkem.

Obrázek 9: Dva spřáhlované velomobily v oblouku

Má-li být přepravená nejen jedno prázdné vozidlo (třeba v rámci půjčovného systému), ale i vytvořen vlak z dvou nebo více, i obsazených vozidel, je pro zachování úspokojícího brzdního zpomalení nezbytná nájezdová brzda. Takovou brzdu by bylo možne realizovat například tím, že brzdní lane normálních brzd jsou vedeny přes vodicí valečky, na kterých je taženo v případě tlaku na kloub spřáhla. Vzhledem k tomu, že přední vozidlo je kvůli Dr. Harald Buschbacher

[email protected]


RegInnoMobil



vyššího vetrního odporu při stejném výkonu řídičů vždy trochu postrken zádním vozidlem, bylo by žádoucí, aby nájezdová brzda by byla neúčinna až k určitě sílě najezdu, třeba uplatněním nopky s pružinou.

Obrázek 10: Podstatní náčrt nájezdové brzdy: Nahoře otevřeno při tlačné síly pod prahové hodnoty, dole účinná při tlačné sílě nad prahovou hodnotou

3.4. Dětská verze Děti s výškou postavy od cca. 125 do 155 cm, to odpovídá zhruba věku od 7 do 12 let21, jsou sice i přes možnost přízpůsobení velikosti příliš malé a asi i slabé aby jezdit samy s relativně těžkou verzi pro dospělé, jsou ale zároveň příliš velké aby byli přepraveny na dětském sedadlu, zejména spolu se sourozencem. Proto byla by žádoucí dětská verze, která by byla nastavitelná v tomto rozpětí velikosti. Taková verze by se rozlišila následovně od lineárně zmenšené verzi pro dospělé: • Zohlednění podrobních rozměru dětského těla (například vztah nohů k tělu) • Značně menší úložní prostor, proto pro lepší aerodynamiku nejšírší místo dále vpředu a zúžení ke konci • Menší tloustky a rozměry hliníkových profilů a šroubů pro snížení hmotnosti • Vlajka nebo něco podobného pro lepší viditelnost nížšího vozidla Právě dětská verze měla by být spřahovatelná, jak s dálšími dětskými, tak i s velomobilem pro dospělé. 3.5. Pneumatické nastavení výšky sedadla Pro méně hbité uživatele, zejména senioři a případně i lidé s nadváhou, může být značnou překážkou, že se musí sednout dolů na sedadlo hluboko ve spodní vaně. To může být řešeno pneumatickým nastavení výšky, jake se používají i na kancelářských křeslách. V takovém případě by výška dosedavací plochy by byla při nástupu příjemné 50 cm. Zatímco pro spouštění sedadla stačí stisknutí na tlačítko, pro zdvihnutí musí se řídíč trochu opírat na vaně až síla pneumatické pružiny převýšuje jeho zbylou hmotnost. Aby snížit i sílu, která je k tomu nutná, měli by být nabizené nastavitelné pružiny nebo pružiny různé síly. 3.6. Krátké nebo houpací pedály Dálší překážkou pro uživatele s omezenou pohyblivost a tělesným výkonnem je přírozeně nutnost šlápaní. Sice může být potřebný výkon pomoci elektrického doplňkového výkonu Dr. Harald Buschbacher

[email protected]


RegInnoMobil



(viz 3.1) snížen až na symbolickou míru, šlapací pohyb je však stále nutný, proto že řízení motorů nastavením plynového pedálu, otočným mádlem nebo ovládací pákou je v rozporu s definici jízdního kola s pomocným motorem bez povinnosti pojištění a řídičského opravnění22. Právě nutnost pojištění a řídíčského průkazu by však vyloučilo přávě ve cílové skupině seniořů hodné poteniciální uživatele a tím neodpovídálo principu sociálné údržitelnosti. Možný problém konvenčního šlapacího pohybu i přes nízký výkon je silné ohnutí kloubů boků a kolenů, zejména spolu se skoro vertikálnou polohou těla. Následující řešení jsou myslitelné: • Značné zkrácení kliků a nížší umístění pedálů při jinak nezměnném pohonu • Náhrada konvenčního řetěžového pohonu houpacími pedály s elektrickým přenosem výkonu spolu s elektrickým doplňkovým pohonem 3.7. Akustická zabezpečovací zařízení Aby aspoň částečně kompenzovat nevýhodu rozříznutelného pokrytí může být jako doplňek nabízeno zabezpečovací zařízení, které reaguje na pohyb nebo na roztržení drátu kolem vozidla hlasitým výstražním signálem. Takové systéme, napajené baterii, jsou nabízeny jak pro baťohy, tak i jak speciální zámky pro jízdní kola23. Myslitelně jsou taky systémy, které oznámí pohyb vozidla přes mobilní komunikace a případně umožnují určení místa vozidla. 3.8. Uzamykatelná schránka pro malé zavazadlo Prakticky byla by taky uzamytelná schránka, která je montovaná z její vnitřní stránky, aby bez starosti nechat ve vozidle menší předměty, případně i pomůčky pro případ nehody: lekárníčku, reflexní vestu a výstražní trojúhelník. 1

Liegeradforum: Erfahrung mit Differential im Kettwiesel?: http://www.liegeradforum.net/topic,279,-erfahrung-mit-differential-im-kettwiesel.html; 12.3.2010 2 Büro-Forum: Körpermaße sitzender Personen: http://www.bueroforum.de/de/ergonomie/datensammlung/koerpermasse-sitzend/; 12.3.2010 3 Büro-Forum: Körpermaße stehender Personen: http://www.bueroforum.de/de/ergonomie/datensammlung/koerpermasse-stehend/; 12.3.2010 4 Wikipedia: Schuhgröße: http://de.wikipedia.org/wiki/Schuhgr%C3%B6%C3%9Fe; 12.3.2010 5 Příklady pro délky skladaných golfovek (i takových, které jsou vhodné již pro novorozené): Inglesina ZIPPY FREE – passeggino (100,5 cm): http://www.inglesina.com/sites/default/files/Zippy%20Free_0.pdf; 12.3.2010, Bugaboo Bee (88 cm): http://www.bugaboo.com/learn/bugaboo-bee?id=6010; 12.3.2010, Peg Perego Pliko P3 (103,5 cm): http://www.pegperego.com/page.php?sid=13c09d27d54c3f326e465271e52b8835&pageid=IJVNL001& idf=04&idp=0000000252&cl=N; 12.3.2005, vlastní měření v obchodu kočárků „be-mom.com“. 6 27 cm široké sedátko pro miminka do dětského přívěsu, viz například: ebay Österreich, WEBER Babyschale für Croozer Chariot usw.: http://cgi.ebay.at/WEBER-Babyschale-fuer-KinderanhaengerCroozer-ChariotNEU_W0QQitemZ350310623541QQcmdZViewItemQQptZSport_Radsport_Fahrrad_Anh%C3%A4nger?has h=item519023e935; 15.3.2010 7 viz například: aquaristic.net: Mag Float L: http://www.aquaristic.net/mag-float-l.html; 15.3.2010 8 Azub Bike: AZUB ECO – Liegerad: http://www.azub.eu/DE/liegerad-azub-eco/; 15.3.2010 9 Fahrrad-Trends.de: Neuerungen im Fahrradbau: http://www.fahrrad-trends.de/neuerungen.html; 15.3.2010 10 Liegedreirad Weblog: Der Big Apple von Schwalbe bei Outdoor Experts: http://liegedreirad.wordpress.com/2008/01/22/der-big-apple-von-schwalbe-bei-outdoor-experts; 15.3.2010 11 www.brix.de: das komplizierteste aller Räder: Das Alltagsrad: http://www.brix.de/verkehr/fahrrad/alltags-fahrrad.html; 15.3.2010 12 Pickup: Das sichere und wartungsarme Alltagsvelo: http://www.pickupbike.ch/wartungsarm.html; 15.3.2010 13 Wikipedia: Fahrradbeleuchtung: http://de.wikipedia.org/wiki/Fahrradbeleuchtung; 17.3.2010 Dr. Harald Buschbacher

[email protected]


RegInnoMobil



14

Hmotnosti a rozměry různých ocelových a hliníkových profilů ze sortimentu firmy Ferona: Ferona, sortimentní katalog: http://www.ferona.cz/cze/katalog/search.php?kat=1; 15.3.2010 15 www.smolik-velotech.de - Online-Glossar: Aluminium: http://www.smolikvelotech.de/glossar/a_ALUMINIUM.htm; 15.3.2010 16 Velomobil-, Trike- und Liegeradforum: Modellübersicht: http://www.velomobilforum.de/wiki/doku.php?id=velomobil:allgemein:modelle; 15.3.2010 17 RICHTLINIE 2002/24/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 18. März 2002 über die Typgenehmigung für zweirädrige oder dreirädrige Kraftfahrzeuge: http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CONSLEG:2002L0024:20070101:DE:PDF; 26.2.2010, podle vyjádření DG TREN nebyl podnikan žádný zvláštní výzkumy pro určení optimálního rychlostního limitu pro pedelecs. 18 viz například: akkurad.com: Tretkurbelantrieb für Fahrräder, Spezialräder und Fahrzeuge: http://www.akkurad.com/html/tretkurbelantrieb.html; 16.3.2010 19 viz například: akkurad.com: Tretkurbelantrieb für Fahrräder, Spezialräder und Fahrzeuge: http://www.akkurad.com/html/tretkurbelantrieb.html; 16.3.2010 20 viz například: BionX: Technologie – BionX: http://www.bionx.ca/de/products/technology/; 26.3.2010 21 Forum Gesundheit: Körpergröße von Mädchen und Buben: http://www.forumgesundheit.at/mediaDB/531585_K%C3%B6rpergr%C3%B6%C3%9Fe_Kleinwuchs_graf ik.jpg; 16.3.2010 22 RICHTLINIE 2002/24/EG DES EUROPÄISCHEN PARLAMENTS UND DES RATES vom 18. März 2002 über die Typgenehmigung für zweirädrige oder dreirädrige Kraftfahrzeuge: http://eurlex.europa.eu/LexUriServ/LexUriServ.do?uri=CONSLEG:2002L0024:20070101:DE:PDF; 26.2.2010, podle vyjádření DG TREN nebyl podnikan žádný zvláštní výzkumy pro určení optimálního rychlostního limitu pro pedelecs. 23 viz například: Visor Tech Fahrrad Diebstahlsschutz mit Alarmschloss: http://www.pearl.de/aPE4481-5451.shtml; 16.3.2010


[email protected]


Koncepce levného velomobilu pro krátké každodenní cesty na venkově

Recommend Documents