Lutande cykel

Abstract

Denna rapport beskriver framtagandet av en lutande trehjulig cykel med lastmöjligheter. Projektet har drivits i sammarbete med uppdragsgivaren Pär Windahl som beskriver sig själv som en cykelentusiast. Målet med projektet har varit att ta fram en framvagnskonstruktion som möjliggör lutning vid kurvtagning trots två hjul fram, detta på ett sådant sätt att framgaffeln på en vanlig cykel endast byts ut. Tidigt i projektet identifierades tre stycken huvudsakliga problemområden, infästning till befintlig cykel, styrning och lutning av cykeln. För att åstadkomma detta behövdes ytterligare kunskap om vilka faktorer som spelar in vid utformning av en framvagn inhämtas. De som skulle visa sig ha störst betydelse var Ackermannstyrning som kompenserar för det yttre och inre hjulets olika kurvradier vid kurvtagning och castervinkel som har stor inverkan på hur tvärt eller mjukt fordonet styr. Inom denna kategori har det svenska cykelföretaget Livelo på kort tid gjort sig kända för att ha optimerat dessa faktorer. Fungerande trehjuliga cyklar som kan luta finns redan på marknaden och är ingen nyhet även om de i dagsläget inte är särskilt vanliga i Sverige. I Danmark är företaget Butchers & Bicycles ledande inom denna kategori. Utmaningen låg i att förbättra de redan befintliga och fungerande konstruktionerna som flera cykeltillverkare redan använder sig av. Den vanligaste principen bygger på att framvagnens övre och undre rörkonstruktion förskjuts horisontellt i förhållande till varandra och på så vis snedställs båda hjulen. Denna lutning åstadkoms genom att cykelramen lutas precis som på en vanlig cykel och har alltså ingenting med den tidigare nämnda Ackermannstyrningen att göra. Under konstruktionsfasen lades stort fokus på resurseffektiv tillverkning. Detta avspeglade sig genom hela konstruktionsprocessen då flera koncept valdes bort på grund av svårigheter vid tillverkningen. De koncept som istället valdes är de som bygger på sammanfogning av färdiga rör-, fyrkants- och U-profiler. Även komponenterna som valdes är standardkomponenter som är lätta att få tag i. Detta var något som uppdragsgivaren Pär höll högt prioriterat och var väldigt tydlig med under det inledande skedet av projektet. Den slutgiltiga konstruktionen uppfyller målet med en trehjulig cykel som lutar vid kurvtagning. Däremot behövs vissa delar av konstruktionen undersökas närmare. Däribland är infästningen till den befintliga cykeln som eventuellt kan komma behöva ytterligare förstärkning. Konstruktionen när nästan uteslutande konstruerad i rostfritt stål. Detta ger en hög vikt och för vissa delar skulle därför vidare undersökning av något alternativ till lättare material som till exempel aluminium vara lämpligt.This report will describe the development process in the design of a tilting cargo tricycle. The project has been done in collaboration with Pär Windahl who describes himself as a bicycle enthusiast. The purpose of the project has been to develop a two wheeled front that enables a tilt function of the tricycle. The front should also be designed so that only the fork of a regular two wheeled bicycle can be switched out. Three main problem areas were detected early in the project, mounting the front to the existing two wheeled bicycle, steering of the tricycle and of course the tilting of the bike. To achieve this, further knowledge about how to design the front part of a vehicle had to be obtained. The most important factors in this case was something called Ackermann steering, which compensates for the inner and outer wheels different turning radius, and the caster angle which has a big influence in how sudden or soft the steering will feel. The Swedish bicycle manufacturer Livelo has made a name for themselves optimising these factors. There are already several functioning tilting tricycles out on the market even though they aren’t very common in Sweden. The Danish company Butchers & Bicycles are dominant within that area. The challenge was to enhance the already existing designs that many manufacturers already use. The most common design is a principle that causes a horizontal displacement between the top and bottom part of the front which causes the wheels to tilt. This tilting function is caused by tilting the bike itself as you would on a regular bicycle and has nothing to do with the earlier mentioned Ackermann steering. The manufacturing was a big factor of influence while designing the front. Many concepts were thrown away due to its lack of efficiency in the manufacturing process. It was a active choice to work with pipes and already existing profiles like rectangular- and U-profiles. The chosen components were also standard components which Pär stressed to importance during the early stages of the project. The final design fulfils the goals of the project with a tilting cargo tricycle. Some parts of the design could need further evaluation due to the heavy stainless steel in the construction. Aluminium could be a material to look further into