Säädettävän etupään suunnittelu etuvetoiseen polkupyörään

Abstract

Etuvetoisten polkupyörien ohjaustuntumaa tulee kehittää, jotta ne voivat viedä polkupyöräilyä nopeampaan ja mukavampaan suuntaan. Tämän kandidaatintyön tavoitteena oli suunnitella säädettävä etupää auttamaan etuvetoisen polkupyörän ajettavuuden parantamisessa. Tähän käytännönläheiseen ratkaisutapaan päädyttiin, koska etuvetoisten polkupyörien ohjausgeometrian suunnittelusta ei löydy tieteellistä kirjallisuutta. Tutkielma keskittyi etupään rakenteen mekaanisen toimivuuden löytämiseen, eikä niinkään polkupyörän dynaamisiin ominaisuuksiin. Etupään dynaamisen toimivuus pyrittiin kuitenkin mahdollistamaan alhaisen massan ja runsaan säädettävyyden kompromissilla.

Työ aloitettiin säädettävän etupään vaatimusten keräämisellä, minkä jälkeen vaatimuksille keksittiin erilaisia ratkaisuvaihtoehtoja. Ratkaisuvaihtoehdoista valittiin lupaavimmat, jotka luonnosteltiin tietokoneavusteisesti 3D-malleiksi ja mitoitettiin ne vaatimuslistan mukaiseksi.

Lopputulokseksi muodostui vetävä etupää, jonka ohjausgeometriaa pystyy säätämään tarkasti ääripäästä toiseen. Suunniteltua rakennetta pystyy säätämään nopeasti ajajan taskuun mahtuvalla työkalulla, mikä mahdollistaa käyttäjäkokemusten keräämisen helposti eri konfiguraatioilla.

The feel of front wheel driven bicycles should be improved so that they could take cycling into a faster and more comfortable direction. The goal of this bachelor’s thesis was to design an adjustable front end to help with improving the rideability of front wheel drive bicycles. No equations for bicycle handling were studied, but instead a finely adjustable front end was designed that can act as a sort of a calculator to solve bicycle handling questions in an empirical way. This practical approach to solving the handling mystery was chosen because there is no scientific literature on the design of front wheel drive bicycle’s front geometry. Still, the goal was to keep the mass of the front end low, and have wide adjustment ranges, so that the odds of finding well performing front geometries would be improved.

The work was started by collecting requirements for the front end, after which different types of solutions to the requirements were sketched out. The most promising solutions were then modelled on computer and dimensioned to match with the list of requirements. As a result, an adjustable front end was designed. The front end can be finely tuned on the road using simple tools, which makes is possible to collect user experiences easily with different configurations.