extrém kerékpár hajtókar...

Miskolci Egyetem

Gépészmérnöki- és Informatikai Kar

Gép- és Terméktervezési Tanszék

Szakdolgozat

Feladat címe:

Extrém kerékpár hajtókar tervezése

Készítette:

Nagy Sándor

BSc szintű, Ipari termék- és formatervező szakos hallgató

Konzulens:

Benyó Klára

mérnöktanár

Miskolci Egyetem Gép- és Terméktervezési Tanszék

2012/2013 tanév, 1. félév

Extrém kerékpár hajtókar tervezése 2012

2

Tartalomjegyzék:

Nyilatkozat …………………………………………………………………………………………………………………………. 4

Feladatkiírás ……………………………………………………………………………………………………………………….. 5

1. Bevezetés ……………………………………………………………………………………………………………………….. 6

2. A kerékpárokról általában ………………………………………………………………………………………………. 7

3. A témával kapcsolatos irodalom felkutatása …………………………………………………………………. 14

3.1. Szabadalomkutatás …………………………………………………………………………………………… 14

3.1.1. Kerékpár hajtókar …………………………………………………………………………………. 15

3.1.2. Kerékpár hajtókar összeszerelési módja ………………………………………………… 15

3.1.3. Kétrészes kerékpár hajtókar ………………….………………………………………………. 16

3.1.4. Kétrészes kerékpár hajtókar összeszerelése ék-kötéssel ……………………..…. 18

3.1.5. Pedál behelyezése kerékpár hajtókarba ………………………………………………… 19

3.2. Piackutatás ………………………………………………………………………………………………………… 20

3.2.1. Európai kínálat ………………………………………………………………………………………..20

3.2.2. Magyarországi kínálat ……………………………………………………………………………. 26

3.2.3. Következtetések ……………………………………………………………………………………. 28

3.3. Biztonsági előírások …………………………………………………………………………………………… 29

4. Megoldásváltozatok …………………………………………………………………………………..………………….. 30

4.1. Hajtókar kialakításának megoldásváltozatai ………………………………………………………..30

4.2. Hajtókar szerelési elvek megoldásváltozatai …………….………………………………………… 33

5. Értékelemzés …………………………………………………………………………………………………………………. 35

5.1. Hajtókarok kialakításának értékelemzése ………………………………………………………….. 35

5.2. Hajtókar szerelési elvek értékelemzése ……………………..………………………………………. 36

6. Kiválasztott megoldás alapvető geometriája ………………………………………………………………….. 38

7. Anyagválasztás …………………………………………..……………………………………………………………………42

8. A terhelő erő meghatározása ..………………………………………………………………………………………..43

9. A hajtókar szilárdságtani méretezése ………………………………………………………………………………48

10. A tengely szilárdságtani méretezése ……………………………………………………………………………..56

10.1. A csavaró nyomaték meghatározása …………………………………………………..…………. 56


3

10.2. A tengely méretezése csavarásra ……..…………………………………………………………… 57

10.3. A bordás tengelyvég méretezése csavarásra ………………………….……………………… 58

10.4. A bordás tengely-agy kötés ellenőrzése felületi nyomásra ……………………………..59

10.5. A tengely végleges geometriája ……………………………………………………………………..59

11. A hajtókar rögzítő elemeinek tervezése ……………………………………………………………………….. 61

11.1. Rögzítő alátét (menetes betét) ……………………………………………………………………... 61

11.2. Rögzítő csavar ……………………………………………………………………………………………….. 62

11.3. A rögzítő elemek szilárdságtani ellenőrzése ………………………………………………….. 63

12. Hajtókar szerelő szerszámok tervezése …………………………………………………………………….... 65

12.1. Hajtókar összeszerelő szerszámok ………………………………………………………………… 66

12.2. Hajtókar szétszerelő szerszámok ……………………………………………………………….….. 67

12.3. Rögzítő elemek szerszámai ……………………………………………………………………………. 68

13. Logó tervezése …………………………………………………………………………………………………………….. 70

14. Összefoglalás ……………………………………………………………………………………………………………….. 73

15. Summary ……………………………………………………………………………………………………………………... 74

16. Irodalomjegyzék …………………………………………………………………………………………………………… 75

17. Mellékletek ………………………………………………………………………………………………………………….. 75

18. Köszönetnyilvánítás …………………………………………………………………………………………………….. 76


4

Nyilatkozat

Alulírott Nagy Sándor, a Miskolci Egyetem Gépészmérnöki- és Informatikai Karának

hallgatója kijelentem, hogy a „Extrém kerékpár hajtókar tervezése” című, Szakdolgozatot

saját magam készítettem. A dolgozatban minden olyan részt, melyet szó szerint, vagy azonos

értelemben, de átfogalmazva más forrásból átvettem, egyértelműen a forrás megadásával

megjelöltem.

Továbbá hozzájárulok ahhoz, hogy a dolgozatot és abban szereplő eredményeket a Miskolci

Egyetem saját céljaira felhasználja.

Miskolc - Egyetemváros, 2012. november 9.

.…………………….……………………

aláírás


5

Feladatkiírás


6

1. Bevezetés

A szakdolgozatom elkészítése során nagy hangsúlyt fektettem a témaválasztásra. Igyekeztem

olyan témát választani, mely közel áll hozzám és szívesen foglalkozok vele. Mivel hobbim az

extrém kerékpározás, ezért gondoltam, hogy ezzel kapcsolatban kellene egy kijelölt témakört

alaposan körüljárnom. Ebben a sportágban, az utóbbi években számos gyártó állt elő jobbnál

jobb ötletek sokaságával, nagy hangsúlyt fektetve az alkatrészek fejlesztésére, új anyagok és

technológiák bevezetésével. Céljuk az alkatrészek tömegének csökkentése úgy, hogy a

teherbírásuk ne változzon, vagy ha lehet, még nagyobb terheléseket viseljenek el. További

cél még, hogy az alkatrészek működését a legjobban leegyszerűsítsék, mert a bonyolultabb

alkatrészek hamarabb meghibásodnak.

A sportág világszerte népszerű és ennek megfelelően nagy az alkatrészek kínálata is.

A gyártók között komoly versengés folyik, hogy eladják a termékeiket. A kerékpárosok egyre

ügyesebbek, bátrabbak és egyre nagyobb magasságokat képesek meghódítani a

kerékpárjukkal. Mindehhez elvárják, hogy az alkatrészek egyre könnyebbek, de persze

erősebbek is legyenek, mint a régebbi fejlesztések. Természetesen az is fontos, hogy milyen

az alkatrészek külső megjelenése, dizájnja, azaz milyen formavilággal rendelkezik és milyen

színekben vásárolható meg. Mint minden más területen, ebben a sportban is folyamatosan

jelen van a divat, ami leginkább az alkatrészek színvilágában érzékelhető.

Könnyen belátható, hogy egy ilyen alkatrész tervezése, fejlesztése komoly feladat, mert

rengeteg olyan dolog van, melyeket szem előtt kell tartani és rengeteg elvárás van, melyeket

teljesíteni kell.

Miután feltalálók sokasága évtizedek alatt kifejlesztette a kényelmes, közlekedésre is

alkalmas kerékpárt, valamint elkezdődött a sorozatgyártás, az évek során mondhatni a

legnépszerűbb közlekedési eszközzé nőtte ki magát és teljességgel beépült a

mindennapjainkba. Lehet tél vagy nyár, eső vagy napsütés, elég csak körültekintenünk az

utcákon, biztosan látunk két keréken guruló embereket, akik sietnek a munkahelyre,

iskolába, vagy csupán jó érzéssel szeretnék eltölteni a szabadidejüket. Ezért is vélhető

jogosnak, amit Lord Charles Beresford mondott 1896-ban, amikor már több millió

kerékpáros tekert az utcákon, miszerint: „Akárki találta fel a kerékpárt, megérdemli az

emberiség köszönetét.”.


7

2. A kerékpárokról általában

A kerékpár manapság a legelterjedtebb közlekedési eszköz és már Leonardo da Vinci

kéziratai között is szerepelt egy, a kerékpárra nagyban hasonlító szerkezet. Az egymás

mögött két keréken gördülő, közlekedésre alkalmas eszköz eszméje 1690-ban egy Sivrac

nevű francia úrban is felmerült. Az első működő kerékpár megalkotásáig azonban egészen

1817-ig várni kellett, amikor Carl von Drais báró megalkotta a saját maga által

„vesszőparipának” (1. ábra) nevezett szerkezetet, amit kormánnyal látott el és lábbal kellett

hajtani. A gúnyolódó újságok azt írták, hogy „a báró óránként 14 kilométer távolságot tud

megtenni futógépén”. Megszokni és megszeretni a korabeli utakon való zötykölődést nem

igazán lehetett.

1. ábra Vesszőparipa

1839-ben megszületett az első valódi kerékpár, melyet feltalálója: Kirkpatrick Macmillan már

taposópedállal látott el (2. ábra). Bár ő nem tulajdonított nagy jelentőséget találmányának,

de kétségtelen, hogy ez nagy lépés volt a mai kerékpárok felé, hiszen ez volt az első olyan

szerkezet, mellyel úgy lehetett haladni, hogy a használója lábai nem érintkeznek a talajjal.

2. ábra Taposó pedállal ellátott kerékpár


8

1861-ben a párizsi baba- és lovaskocsi készítő Pierre Michaux megalkotta a „velocipéd”-nek

nevezett szerkezetet (3. ábra), melyet az első kerék tengelyére szerelt pedálokkal lehetett

hajtani. 1867-ben mutatta be gépét a Párizsi Világkiállításon és az 1870-es évek elejére már

világszerte is elterjedt. Ezeknek a kerékpároknak már több alkatrésze acélból készült.

3. ábra Velocipéd

James Starley angol feltaláló tudta, hogy minél nagyobb egy kerék, a hozzá tartozó

fordulatszámmal annál nagyobb sebességet lehet vele elérni. Ennek megfelelően

megnövelték a hajtott (első) kerék átmérőjét (4. ábra). Ezzel a gödrös, kátyús utakon

kényelmesebbé vált az utazás, de a nagyobb kereket nehezebb volt fékezni és könnyebb is

volt előre esni.

4. ábra Megnövelt első kerék

Ezeket a veszélyeket kiküszöbölve James unokaöccse John Kemp Starley 1885-ben

bemutatta a „Rover Safety” nevű biztonságos kerékpárt (5. ábra). Ez tekinthető a mai

modern kerékpár prototípusának, mert kidolgozta a ma is használatos vázszerkezetet és a

pedálok is logikus elhelyezésre kerültek, valamint két egyforma méretű kereket használt, ami


9

nagyban megkönnyítette a kerekezést. Hajlított kormányrúddal szerelte fel, melyet

markolattal is ellátott. Amint a neve is utal rá, a kerékpározás sokkal biztonságosabb lett a

lánchajtásnak, a nyeregnek és a fékeknek köszönhetően, melyeket szintén megtalálhatunk a

kerékpáron.

5. ábra Rover Safety

Így már csak egy dolog okozott kényelmetlenséget a kerékpározásban. A rugalmatlan

kerekek miatti rázkódás. Ennek kiküszöbölésére a skót állatorvos: John Boyd Dunlop által

kifejlesztett levegővel felfújható gumiabroncs bizonyult jó megoldásnak, melyet először kisfia

triciklijére szerelt fel, hogy ne szántsa fel a füvet a kertben.

Ezeknek a megoldásoknak köszönhetően megszületett napjaink kerékpárja, mely az elmúlt

több mint egy évszázadban hatalmas fejlesztéseken ment keresztül és számos fajtája

született meg [1]. Széles választékban kaphatók mérettől, kortól és felhasználástól függően.

A felhasználása szerint [2] lehet:

1. Hegyi kerékpár: Angolul „mountain bike” (mtb). Az egyik legelterjedtebb

kerékpárfajta. Jellemzően 26” átmérőjű kerekkel, de újabban egyre gyakoribb a 29”.

Alkalmas terepen és városban való használatra is, de hosszú távon kényelmetlen.

2. CC kerékpár: Az elnevezése az angol „Cross Country” kifejezésből származik. Ezek

versenyzésre szánt kerékpárok, melyeket a hegyekben használnak hosszú távú

tekerésre. Ezeket jellemzően első teleszkóppal látják el.

3. XC kerékpár: Nagyban hasonlít a „CC kerékpárra” annyi különbséggel, hogy ezeknél a

kényelem háttérbe szorul és a fő cél a kerékpár tömegének a lecsökkentése.

4. Downhill kerékpár: A hegyi kerékpározás extrém ágára tervezett, több helyen

megerősített, összteleszkópos kerékpár, mellyel hegyről lefelé nagy sebességgel

száguldanak. A pályát kövek (sziklák) és ugratók nehezítik.


10

5. Freeride kerékpár: A „downhill” kerékpárokhoz hasonló felépítésű, de még azoktól is

masszívabb és erősebb, mert használatakor akár több méteres letöréseket

ugrathatnak le a kerékpárosok.

6. Four cross (4x) kerékpár: Alacsony váz, első teleszkóp, könnyű kialakítás és erre a

célra fejlesztett terepgumi jellemzi. Az elnevezés abból adódik, hogy egyszerre

négyen versenyeznek egy előre földből megépített pályán, melyeket ugratók és éles

kanyarok tesznek változatossá és technikássá (mint a „motocross”-ban).

7. BMX cross kerékpárok: Ezek BMX kerékpárok, melyek hasonló kialakításúak, mint a

„four cross” kerékpárok, de merev villásak, azaz nincs bennük teleszkóp.

8. BMX (freestyle) kerékpár: Kis kerekű (20”), egysebességes, strapabíró, trükkök

végrehajtására kialakított kerékpár.

9. Trial kerékpár: Nagyon alacsony vázú és nyereg nélküli kerékpár. Használata során a

kerékpárosok célja az előre megépített akadályokra fel-, illetve azokon átugrás.

10. City (városi) kerékpár: Kis távolságok megtételére, mindennapos városi használatra

alkalmas. Strapabíró és olcsó.

11. Trekking kerékpár: Túrakerékpár. Kényelmes és könnyű, így hosszú távú

kirándulásokra igen alkalmas.

12. Országúti kerékpár: Sportolásra tervezett kerékpár. Vékony gumi, magas váz, „kos

kormány” és patkófékek jellemzik.

13. Fitness vagy hibrid kerékpár: Az országúti kerékpárokhoz hasonló a felépítése, de az

XC kerékpárokon megszokott egyenes kormány és V-fék jellemzi. (Tehát e két

kerékpár típus „hibridje”.)

14. Triatlon (időfutam) kerékpár: A kialakítása során arra törekedtek, hogy a kerékpáros

a lehető legáramvonalasabb pozícióban kerékpározzon, valamint, hogy a lehető

legkönnyebb legyen, a nagy sebesség elérése érdekében.

15. Pálya (fixi) kerékpárok: Nem alkalmaznak szabadonfutót a hajtásláncban, így ezek

„örökhajtós” versenykerékpárok. Eredetileg versenypályákra tervezték, de

napjainkban divatosak a városi utakon is.


11

Mivel a dolgozatom az extrém BMX kerékpárokhoz kapcsolódik, ezért a továbbiakban

részletesebben ismertetem ezeket a típusú kerékpárokat és a sportág kialakulását.

A BMX rövidítés egy mozaik szó. A „B” a kerékpárt, az „M” a motort és az „X” a kettő

keresztezését jelöli (Bicycle Moto-Cross). Kialakulása idején a „motocross” sportág már

hatalmas népszerűségnek örvendett az Amerikai Egyesült Államokban. Néhány fiatal, aki

szeretett volna részt venni ezeken a versenyeken, de nem érték el a minimális korhatárt

és/vagy nem volt elegendő pénzük, hogy megvásárolják a szükséges felszereléseket, úgy

döntöttek, hogy valamilyen módon helyettesítik ezt a sportágat. Így BMX kerékpárokon

kezdtek versenyezni (beöltözve a „motocross” sportágban használatos ruházatokba és

védőfelszerelésekbe) az általuk épített, „motocross” pályákhoz hasonló helyszíneken, azzal a

céllal, hogy utánozzák a sportágat amennyire csak lehetséges.

Ahogy múlt az idő ezek a BMX rendezvények egyre népszerűbbek lettek minden helyszínen,

de különösen Kaliforniában. Az 1970-es évek elején, mint különálló sportág kezdett

megerősödni és hivatalosan is megkezdődtek a BMX versenyek szervezései. Ez alatt a tíz éves

időszak alatt a BMX sportágat bevezették más országokban, közöttük Európában is, 1978-

ban. 1981 áprilisában megalakult az IBMXF, mint a sportág nemzetközi szervezete, azzal a

céllal, hogy hivatalosan képviselje a sportágat.

Az első világbajnokságot 1982-ben rendezték. Az évek során, a kerékpáros sportágakon belül

a BMX egyre inkább megjelent, mint egy önálló sportág. Akkoriban is már látni lehetett, hogy

a BMX egy láncszeme a kerékpáros sportágaknak, és egyre jobban hasonlított a kerékpáros

sportágakhoz, mint a motocross sportághoz. Mivel ezek a kerékpárok viszonylag kicsik, a

BMX-esek hamar rájöttek, hogy ezzel nem csak versenyezni lehet, hanem trükközni is. Így

alakult ki a „BMX-freestyle” (jelentése: szabad stílusú BMX-ezés) és annak különböző ágai,

amelyekkel először saját magukat szórakoztatták, később pedig a közönséget is

[http://bmx_esek_ide.mindenkilapja.hu/html/19062660/render].

Magyarországon az 1980-as évek közepén terjedt el a BMX sportág Szilágyi Mártonnak

köszönhetően, aki németországi utazásairól BMX-es filmeket és tudásvágyat hozott haza.

Hamarosan társakra is talált, hiszen a '80-as évek végén már hazánkban is komolyan folyt a

gyakorlás. A külföldi profik és az akkori magyar BMX-esek tudásszintje közötti különbség a

sok gyakorlásnak köszönhetően folyamatosan csökkent.


12

1992-ben Magyarországon rendezték meg a „BMX freestyle” világbajnokságot. Ez a pont

egyértelműen jelezte hazai színvonal nemzetközi elismerését.

A BMX sportnak az évek során több ágazata alakult ki. Két főága a „BMX cross” és a „BMX-

freestyle”. Ez utóbbi még további stílusokra ágazik. A legkorábban kialakult ága a „flatland”.

Megteremtése egyértelműen az amerikai Kevin Jones nevéhez fűződik. Ő volt az, aki 80-as

években kitalálta és megtanulta a ma már alap trükköknek számító gurulásokat, forgásokat.

A 90-es években megjelent videó sorozatokkal pedig megállíthatatlan fejlődésnek indult a

sportág. Ebben a stílusban különböző gurulásokat, forgásokat kötnek össze kormány- illetve

vázpörgetésekkel. Ezeket a trükköket sík talajon gyakorolják. Előnye az, hogy nincs nagy

helyigénye, akár egy parkolóban vagy sportpályán is tanulható és a közönség számára

rendkívül látványos.

A „cross” versenyeket követően, ugratókon végrehajtott trükközések is lassan külön stílussá

fejlődtek. Ez a „dirt”, ami az előbb említett „flatland”-el párhuzamosan fejlődött. Ennek a

stílusnak a versenyzői földből épített ugratókat használnak és a levegőben való trükközéssel

teszik látványossá a sportot. Ezek az ugratók lényegesen különböznek a „cross” pályákon

láthatóaktól. Úgy vannak kialakítva, hogy magasra lehessen ugrani, a kerékpáros „tovább

legyen a levegőben”, azaz több idő álljon rendelkezésre a trükkök végrehajtására. Ezek az

ugratók ma már 3-3,5 méteresek is lehetnek, és a BMX-esek akár 7-8 méter magasban

trükköznek. Hátránya, hogy a pályák nagy helyet igényelnek, és folyamatosan karban kell

tartani, mert a földből készült ugratók a folyamatos használat során kopnak és karbantartást

igényelnek. Ennek a megoldására jött létre a BMX „vert” nevezetű ága, aminek már sokkal

kisebb a terület igénye és jóval kevesebb karbantartást igényel, mert ez egy fémszerkezetre

épített, fával burkolt, fél cső alakú pálya, melyben oda-vissza gurulnak és a fél cső két oldalán

a levegőben trükköznek. Ezek a rámpák 3-4 méter magasak.

A kerékpározás egyik legfiatalabb, legújabb, de talán leggyorsabban fejlődő ága a „street”.

Robbanásszerűen terjed a fiatalok körében, és teljesen átalakította a fiatalok kerékpározási

szokásait, ugyanakkor hatalmas változást idézett elő a kerékpárgyártás terén is. Nevéből

adódóan az utcán lévő lépcsőket, padkákat, korlátokat, és egyéb modern építészeti

építményeket használták és még használják ma is. Ez nagyon időjárás függő, ezért fedett

pályákat is létrehoztak, melyekben az utcán lévő elemeket utánozták le, és azokon

kerékpároztak. Itt helyet kaptak fából készült ugratók, félcsövek, korlátok és más elemek is.


13

Ezeken a fedett helyeken alakult ki később, a „BMX park”, mely a „dirt” és a „street” egyfajta

keveréke.

Mivel ezekben a különböző stílusirányzatokban különböző igénybevételnek vannak kitéve a

kerékpárok, ezért terveztek különféle szerkezeteket. A „cross” és „flatland” BMX-eknek a

többihez képest jóval kisebb terhelést kell csak elviselni, valamint a „flatland” BMX-ek

geometriában jelentősen különböznek a „dirt”, „park” és „street” BMX-ektől. Így az évek

során háromtípusú BMX került a boltok polcaira. „Cross”, „flatland”, valamint „street-dirt-

park” BMX.

Az általam tervezett hajtókar egy „street” felhasználásra tervezett hajtókar. A 6. ábrán egy

ilyen BMX kerékpár alkatrészeinek egymáshoz való kapcsolódását láthatjuk (manapság az

esetek döntő többségében nem szerelnek rá féket, ezért a fékalkatrészeket az ábra nem

tartalmazza).

6. ábra Egy „street” BMX kerékpár felépítése


14

3. A témával kapcsolatos irodalom felkutatása

Egy tervezés során nagyon fontos, hogy a lehető legtöbb rendelkezésre álló irodalmat

feltárjuk. Ide soroljuk a szabadalom- és a piackutatást, valamint a biztonsági előírások és

vonatkozó jogszabályok áttekintését, melyeket a kerékpár (és extrém kerékpár)

hajtókarokkal kapcsolatban elvégeztem.

3.1. Szabadalomkutatás

Egy új termék fejlesztése nem képzelhető el a meglévő szabadalmak kutatása nélkül, hiszen a

már meglévő szabadalmak jogtalan felhasználása törvénybe ütközik. Számos szabadalmat

találtam, melyek a kerékpár hajtókarok működését és kialakítását védik

[www.google.com/patents]. Ezek közül néhányat a következőkben részletezek és

értelmezek. Bemutatom működésüket és felépítésüket.

Ezen szabadalmak a következők:

1. Kerékpár hajtókar (2010. február 16.)

2. Kerékpár hajtókar és összeszerelési módja (2008. április 22.)

3. Két részes kerékpár hajtókar (1987. november 10.)

4. Kerékpár hajtókar összeszerelés (2010. március 18.)

5. Pedál behelyezése kerékpár hajtókarba (2003. április 3.)


15

3.1.1. Kerékpár hajtókar (2010. február 16.)

Ezt a szabadalmat az „Animal Bikes” cég hozta létre, mert igény volt egy olyan hajtókarra,

melynek a tengelyen való rögzítéshez szolgáló homlokfelülete díszes (7. ábra). Ezt a

kifinomult formákkal érték el. A hajtókar kerek formavilága tökéletesen illeszkedik a

határozott élű homlokfelülethez és a rajta látható sugár irányú bordázathoz. Ez a szabadalom

ezt mutatja be különböző nézetek segítségével.

7. ábra „Animal Bikes” BMX hajtókar

3.1.2. Kerékpár hajtókar és összeszerelési módja (2008. április 22.)

Ez a szabadalom a kerékpár hajtókar összeszerelési módját védi (8. ábra). Az elvet és az

anyagok kombinációját is. Alumínium, valamint egy főként króm és molibdén ötvözőkkel

ötvözött acél részekből áll.

A hajtókar teherviselő része (a hajtókar gerince) ebből az acélötvözetből készül. Ettől nagy

teherbírású lesz, de még bordákat is elhelyeztek ezen a „gerincen”, hogy tovább növeljék a

terhelhetőségét. Ezt a nem túl esztétikus nagy teherbírású elemet ellátták egy burkolattal. Ez

adja meg a hajtókarnak a test jelleget. Alumíniumból készül, így ez csak minimálisan növeli a

tömegét, mert az alumínium könnyebb, mint az acél és mivel nem teherviselő alkatrész,

ezért a lemezvastagság lehet kicsi.

Az alumínium burkolatot rá kell helyezni az acél „gerincre”. E két elemet két anyával lehet

egymáshoz rögzíteni a hajtókar két végén egy-egy menetes végű orsóhoz. Az egyik végén

elhelyezett orsó a tengelyen való rögzítést szolgálja, ezért ez az orsó nem csupán egy orsó,

hanem egy bordás agy is.


16

Tehát a tengelyen való rögzítést egy bordás kötés teszi lehetővé. A hajtókar másik végén

elhelyezett orsó pedig a pedál rögzítését is szolgálja. Ezt egy menetes kötés teszi lehetővé.

A „gerincen” elhelyeztek egy harmadik orsót is, melyet egy menetes furattal láttak el. Ez a

lánckerék rögzítését szolgálja, szintén menetes kötéssel, egy csavar felhasználásával.

8. ábra Kerékpár hajtókar összeszerelési módja

3.1.3. Kétrészes kerékpár hajtókar (1987. november 10.)

Ez egy két részből álló hajtókar rendszer (9. ábra). Az egyik hajtókar hegesztve van a tengely

egyik végéhez. A tengely másik végén pedig bordák vannak kialakítva. A másik hajtókarba

egy bordás agy van hegesztve. Tehát a két elem kapcsolata bordás kötéssel valósul meg,

melyet két csavar stabilizál használat közben. Egyik tengely irányban (először ezt kell

meghúzni), a másik pedig az agyat rászorítja a tengelyre.

A lánckereket két rajta kialakított furat segítségével rögzíthetjük. Egy központi furattal

központosítjuk a lánckereket a tengelyen. Ezen kívül található rajta egy sugár irányú vezető


17

nyílás. Ez a nyílás egybe esik egy menetes furattal, melyet a hegesztett hajtókaron alakítottak

ki, erre a célra. A lánckerék vezető nyílásán keresztül, ebbe a menetes furatba behajtva egy

csavarral biztosítjuk, hogy a lánckerék ne forduljon el. Így elérjük, hogy le van kötve a

lánckerék összes szabadságfoka.

A pedálokat a hajtókarokban menetes kötéssel rögzíthetjük.

9. ábra Két részes hajtókar


18

3.1.4. Kétrészes kerékpár hajtókar összeszerelése ék-kötéssel (2010. március 18.)

Ez a hajtókar összeállítás (10. ábra) két hajtókarból és egy tengelyből áll. (A szabadalomban

az áll, hogy az egyik hajtókart és a tengelyt lehet egyben gyártani /1/.) A tengely (másik)

végén egy axiális, menetes furat /2/ van kialakítva, mely segítségével a másik hajtókar /3/

rögzíthető egy csavar /4/ behajtásával. A tengely vége hatszög alakúra /5/ munkált. A

hajtókarban a csatlakozáshoz kialakított felület egy hatszög alakú csonka gúla /6/ (az élek

természetesen le vannak kerekítve). A geometriából adódóan ez a két test (hatszög alakú

hasáb és hatszög alapú csonka gúla) nem illeszkedik. A fix rögzítéshez szükséges oldalanként

egy-egy (azaz összesen 6 darab) kis ék /7/ használata. Ezt a hat kis éket egy gumiszalaggal /8/

összefogták, így kaptak egy flexibilis elemet /9/.

Ezt először fel kell helyezni a tengely hatszög alakú végére. Addig kell tolni, míg megakad a

távtartókon. Ezt követően kell ráhelyezni a hajtókart (megfelelő kenést biztosítva) és axiális

irányban rögzíteni a csavarral. Így a hajtókar és a tengely a flexibilis elem segítségével

összeszorul (ékkötés). Ez tökéletes kapcsolatot biztosít, mert amíg a csavart nem lazítjuk

meg, addig a hajtókar sem tud megmozdulni a tengelyen.

10. ábra Hatszög tengely és hajtókar összeszerelés


19

3.1.5. Pedál behelyezése kerékpár hajtókarba (2003. április 3.)

Ez a szabadalom egy perselyes pedál-hajtókar kapcsolatot (11. ábra) véd. A kerékpár

hajtókarban /1/, ahova a pedált kell rögzíteni, található egy menetes furat. Ebbe a menetes

furatba egy keményebb anyagból készült betétet /2/ kell helyezni. A rögzítés miatt ez

menettel van ellátva, de mivel a pedált is menetes kapcsolattal kell rögzíteni, ezért a betéten

is van egy menetes furat. Ennek a menetnek a paraméterei megegyeznek a pedál /3/

menetével. A betét végén van egy kisebb perem, ami lehetővé teszi a betét hajtókarba

szorulását.

Ezt a két menetes kötést egy mozdulattal lehet meghúzni, mert amikor meghúzzuk a pedált,

akkor az beleszorul a betétbe, és a betét is beleszorul a hajtókarba.

11. ábra Pedál rögzítése menetes betét segítségével


20

3.2. Piackutatás

A piackutatás során a napjainkban kapható termékek közül azokat fogom bemutatni, röviden

ismertetni, melyek a legnagyobb mértékben kielégítik a fogyasztók igényeit (esztétikusak és

nagy teherbírásúak).

A többi extrém sportághoz hasonlóan, ez is az Amerikai Egyesült Államokból indult, és a mai

napig ott van a leginkább jelen, mind a felhasználás, mind a tervezés szempontjából. Minden

cég (néhány kivételével) a Távol Keleten (Japán, Tajvan) gyártatja le termékeit.

Tehát belátható, hogy a kereslet és a kínálat az Amerikai Egyesült Államok területén a

legnagyobb, de mivel ez az egyik legdinamikusabban fejlődő sport napjainkban, ezért

Európában is fejlődésnek indult.

A piackutatást először Európára végzem el, majd leszűkítem hazánkra.

3.2.1. Európai kínálat

Európában először egy világszerte elismert német gyártót említek meg. Ez a cég a „We The

People”. Az általa gyártott hajtókar az egyik legkedveltebb. Ez a cég nem törekszik a

termékek túlzott könnyítésére, így a tömeg csökkentése nem is megy a teherbírás rovására.

A „We The People Royal” hajtókar szett (12. ábra) tömege: 858 gramm. A kialakítását

tekintve ez egy három részes hajtókar. A két kart a tengelyen egy-egy bordás kötéssel lehet

rögzíteni és axiálisan egy-egy, a tengelybe csavarható csavarral rögzíthető.

12. ábra „We The People” Royal hajtókar

Egy másik neves európai cég az „Éclat bmx”. Ez egy francia cég. Termékeire jellemző a

fokozott igényesség. Szép és jól működő termékeket gyártanak, melyek világszerte


21

elismertek. Több újítást is köszönhet a BMX ipar e cég mérnökeinek (kerékagy összeszerelési

elv, egyben legyártható ülés és üléscső, hajtókar tengelycsatlakozása).

A cégnek francia gyökerei vannak, de az előzőekben említett német „We The People” céggel

együttműködést mutatnak (pl.: a két cég termékeiből összeállított komplett BMX

kerékpárokat bocsátanak a piacra). Ez az együttműködés a tervezés során is megjelenik,

mert a „We The People Royal” hajtókarhoz nagyban hasonlító „Éclat Tibbah” hajtókar

(13. ábra) volt ennek a cégnek az első hajtókara, amit piacra bocsátott, de ennek a tömege

valamivel nagyobb, 934 gramm.

13. ábra „Éclat Tibbah" hajtókar

Ez is három részes kialakítású, de van egy különlegessége, amiben különbözik a „We The

People Royal” hajtókartól. Ez az összeszerelésnél figyelhető meg. A tengely egyik végén

kialakítottak egy peremet (vállat), amelyen megakad a mellette elhelyezendő hajtókar. Tehát

ennek az összeszerelésekor mind a két hajtókart egy irányból kell felhelyezni a tengelyre

(14. ábra) és a bordák segítségével rögzíteni.

14. ábra Hajtókarok felhelyezésének iránya

2011-ben az „Éclat” megalkotta második hajtókarát. Ez már egy saját tervezés, csak az

„Éclat” mérnökei voltak jelen a tervezés során. Ez a hajtókar az „Onyx” (15. ábra) elnevezést


22

kapta. Különlegessége abban rejlik, hogy a hajtókar tengely és pedál felöli végét sem

hengeresre munkálták, hanem egy ovális formát adtak neki. Ennek köszönhetően a

hegesztés vonala hosszabb lesz, így erősebb is. Ezzel megerősítették a hajtókarok

legsérülékenyebb részeit, a hegesztéseket.

Az összeszerelés módját nem változtatták, ezt is ugyanúgy kell összeszerelni, mint az „Éclat

Tibbah” hajtókart, azaz a karokat egy oldalról kell felhelyezni a tengelyre.

15. ábra "Éclat Onyx" hajtókar

2012-ben a spanyol „Fly Bikes” kifejlesztette a harmadik generációs hajtókarát. Ez a „Fly

Dolmen” (16. ábra) nevet kapta. Az összeszerelés módja ugyanaz, mint az imént említett

„Éclat” hajtókaroké. A tömegét 891 grammra sikerült lecsökkenteniük, ami viszonylag

könnyűnek számít.

16. ábra "Fly Dolmen" hajtókar


23

Ennek a hajtókarnak az a különlegessége, hogy a pedál csatlakozásához kialakított orsó és a

hajtókar szára egy darabból van kimunkálva (17. ábra). Ezzel kiküszöbölték az előző „Fly”

hajtókarok gyengeségét, mert azok ezen a részen törtek a hegesztésnél.

17. ábra "Fly Dolmen" hajtókar kialakítása

Több európai cég nem gyárt hajtókart, ezért a következőkben olyan amerikai és ausztráliai

gyártók termékeit mutatom be, amelyek a leginkább jelen vannak Európában. A

szabadalmaknál már ismertetett „Animal Bikes” céggel kezdem. Ez a cég arról ismert, hogy

az összes alkatrészét „kemény utcai” felhasználásra (BMX street) tervezi. Az alkatrészeket ez

a típusú felhasználás veszi a leginkább igénybe. Éppen ezért a tervezőknek nem az a céljuk,

hogy a lehető legkönnyebb legyen egy bizonyos alkatrész. Egy alkatrésznek csak addig

csökkentik a tömegét, ameddig az a teherbírást nem befolyásolja. Az „Animal Akimbo” (18.

ábra) hajtókar-rendszer tömege 943 gramm.

Kialakítását tekintve ez is három részes. A karokat itt is bordákkal kell rögzíteni a tengelyen,

egy-egy csavar segítségével a tengely két végén.

18. ábra "Animal Akimbo" hajtókar


24

Egy másik elismert amerikai cég a „Profile Racing”. Ennek a cégnek a termékei azon kevesek

közé tartoznak, melyeket nem csak az Amerikai Egyesült Államokban terveznek, hanem ott is

gyártanak. Épp ezért ez is egy közkedvelt márka. Kezdetben nem tervezték extrém

felhasználásra a termékeiket, de azok olyan jól sikerültek, hogy a napjainkban már „street”

BMX-ekben is használják. Nagy terhelhetőségük mellett kicsi a tömegük. Akár 708 gramm is

lehet. Ezt a titánium alkatrészekkel érték el, melyeket a vevő tetszés szerint választhat a

hajtókar-szett vásárlásakor.

A „Profile Racing Mini Magnutanium” három részes hajtókar (19. ábra) rendszer elemei

bordás kötéssel kapcsolódnak.

19. ábra "Profile Racing Mini Magnutanium" hajtókar

Világszerte az egyik legelismertebb gyártó az „Odyssey”. 2008-ban a cég mérnökei

kifejlesztettek egy teljesen új összeszerelési módot. A korábban alkalmazott sokszög

(poligon) tengelykötéseket átdolgozták, és megszületett a „Odyssey Wombolt” hajtókar. Az

újítás az egyedülálló ékrendszerben rejlik. A tengelyvég egy hatszög. A hatszög minden

oldalára egy-egy éket kell felhelyezni. Ezekre kerül rá a hajtókar, melyből egy hatszög alapú

gúla van kimunkálva. Tengelyirányban egy csavarral lehet rögzíteni (a 17. oldalon található

szabadalom az elődje).


25

A hat apró éket egyenként felhelyezni elég bonyolult és nehézkes lenne, ezért egymáshoz

rögzítették őket apró fém „fülekkel” (20. ábra).

20. ábra "Odyssey Wombolt" ékrendszer

Ezzel az ékrendszerrel az volt a baj, hogy a kis fém „fülek” az első szétszerelés során eltörtek,

így a hat kis ékből álló ékrendszer darabokra tört szét. Ezt a problémát orvosolták. 2010-ben

piacra dobták az átdolgozott „Odyssey Twombolt” hajtókart (a 17. oldalon található

szabadalom). Az ehhez tartozó hat kis éket már gumiszalaggal fogták össze (21. ábra).

21. ábra "Odyssey Twombolt" ékrendszer

Ez a koncepció, már mondhatni hibátlanra sikerült, de 2012-ben a hajtókar megjelenésén

apró változtatásokat alkalmaztak, így megszületett az „Odyssey Thunderbolt” hajtókar

(22. ábra). A terhelhetősége rendkívül nagy és a tömege mindössze 788 gramm.

22. ábra "Odyssey Thunderbolt" hajtókar


26

A legnagyobb ausztrál cég a „Colony Bmx”. Az általa gyártott hajtókar a „Colony Colonial”

(23. ábra) is világszerte ismert, így Európában is kapható. Ez is egy 3 részes koncepció. A

hajtókarokat a tengelyre egy oldalról kell felhelyezni (úgy, mint az „Éclat” hajtókar szettek

esetében) és bordás kötéssel kell rögzíteni. A tömege 824 gramm.

23. ábra "Colony Colonial" hajtókar

3.2.2. Magyarországi kínálat

Az extrém sportok ma már hazánkban is rendkívül népszerűek és divatosak. Az így kialakult

nagy keresletet négy cég elégíti ki, melyek a következők:

1. Velvart Bike Shop (Budapest és Debrecen)

2. OG Bike Shop (Budapest)

3. Harlee Shop (Miskolc)

4. Hard Ride (Debrecen)

Ezen cégek rendkívül jó munkát végeznek, mert a világ minden részéről szereznek be

alkatrészeket különböző gyártóktól, így teljesen ellátják a magyar piacot. Az előzőekben

felsorolt hajtókarokat is egy kivételével („Profile Racing Mini Magnutanium”) mind és még

sok más márkát lehet kapni hazánkban.

Magyarország tekintetében nem szabad megfeledkezni az egyetlen magyar gyártóról sem. A

„Bike Tuning System” céget 2009-ben alapították azzal a céllal, hogy versenyképes és

megfizethető hazai márka váljon termékeiből, melyek palettája viszonylag szélesnek

mondható. Nem csak BMX és nem csak extrém felhasználásra gyártanak alkatrészeket. Az

extrém felhasználásra gyártott termékek a „HC” jelölést viselik. Ezen a kategórián belül

megkülönböztetnek szinteket az alkatrészek terhelhetősége szerint. A legnagyobb


27

teherbírásúak a „PRO” elnevezésűek. Így tehát megvásárolható a „Bike Tuning System HC-

PRO” hajtókar (24. ábra), amely számos magyarországi kerékpár üzletben megvásárolható.

24. ábra "Bike Tuning System HC-PRO" hajtókar

Bár nem a legkönnyebb hajtókarok közé tartozik, de az ára igen kedvező. Tengely nélkül, a

két kar tömege: 602 gramm. A tengely külön vásárolható meg, de a legtöbb 48 bordás

hajtókar-tengellyel kompatibilis. Olyanokkal is, melyeket a piackutatás során ismertettem

(pl.: „We The People Royal”, „Profile Racing Mini Magnutanium”, „Animal Akimbo”, stb.) és

több olyannal is, melyek nem kerültek bemutatásra.

Elmondható tehát, hogy Magyarország az alkatrészek tekintetében semmivel sincs

elmaradva Európától. Minden olyan alkatrész beszerezhető, ami ahhoz kell, hogy valaki nagy

sikereket érjen el ebben a sportban.


28

3.2.3. Következtetések

A piackutatás során azon gyártók alkatrészeit mutattam be, melyek a legkedveltebbek, így a

leginkább versenyképesek. Ez alapján az alábbi következtetések vonhatók le:

1. A hajtókarok kivétel nélkül „4130 CrMo” acélötvözetből készülnek, mely rendkívül jó

szilárdságtani tulajdonságokkal rendelkezik.

a. Szakító szilárdsága: 917 [MPa]

b. Folyáshatára: 841 [MPa]

c. Young-modulusa (rugalmassági modulus): 205 [GPa]

2. A kialakításukat tekintve nagyrészt három részes koncepcióra épülnek, így a hajtókar

szettek egyes elemei kompatibilisek egymással.

3. A karok és a tengely az esetek döntő többségében bordás kötéssel kapcsolódnak

egymáshoz és tengelyirányba egy-egy csavarral rögzíthetők egymáshoz. A bemutatott

és más nagy terheléseket elviselő hajtókaroknál 48 bordát alkalmaznak.

4. A hajtókarok hossza (a hajtókar- és a pedáltengely középvonalának a távolsága)

általában 175 mm. Ez megszokott és legtöbbek által használt méret.

5. A pedál minden esetben egy menetes kötéssel rögzíthető a hajtókarba. Ennek a

mérete: 9/16”-18 UNF, mely egy amerikai finom menet.

6. A lánckerék rögzítéséhez minden esetben egy M10x1,5 csavar szükséges.


29

3.3. Biztonsági előírások, jogszabályok

Kimondottan extrém kerékpárokra vonatkozó jogszabály nincs hatályban, csak általános

érvényességű jogszabályok vannak, melyek a kerékpárokra, mint közlekedési eszközre

vonatkoznak.

Mellékletként csatolom (1. melléklet) az Európai Bizottság határozatát, mely a 2001/95/EK

európai parlamenti és tanácsi irányelv értelmében a kerékpárokra, a gyermekkerékpárokra

és a kerékpárok csomagtartóira vonatkozó európai szabványok által követendő biztonsági

előírásokat tartalmazza.

Tartalma röviden:

I. Rész Kerékpárokra vonatkozó egyedi biztonsági előírások

1. Szakasz Valamennyi kerékpártípusra vonatkozó biztonsági előírások

1. Általános előírások

2. Fizikai tulajdonságok

3. Mechanikai tulajdonságok

4. Kémiai tulajdonságok

5. Vizsgálati módszerek

6. Termékbiztonsági tájékoztató

2. Szakasz Egyedi kerékpárokra vonatkozó kiegészítő biztonsági előírások

1. Kerékpárok kisgyermekek számára

2. Hegyi kerékpárok

3. Versenykerékpárok

II. Rész Kerékpárok csomagtartóira vonatkozó egyedi biztonsági előírások

1. Általános előírások

2. Osztályba sorolás

3. Méret

4. Stabilitás

5. Élek

6. Kiálló részek

7. Láthatóság

8. Termékbiztonsági tájékoztató


30

4. Megoldásváltozatok

Mivel a dolgozatom témája „Extrém kerékpár hajtókar tervezése”, ezért a hajtókart további

részegységekre bontom. Egy hajtókar-szett alkotóelemeinek száma a kialakítástól függően

más-más lehet. Ezt az összeszerelés módja és a hegesztések száma is befolyásolhatja.

Így a megoldások keresése során két dolgot tartottam szem előtt:

1. A hajtókaron kialakított hegesztéseket. Arra törekedtem, hogy a hajtókarok

gyengeségét, a hegesztéseket megerősítsem, tehermentesítsem, vagy ha lehet, akkor

mellőzzem.

2. A hajtókar szerelési elvét. A karok és a tengely egymáshoz kapcsolódásának a módját.

4.1. A hajtókar kialakításának megoldásváltozatai

A szilárdság szempontjából, a hajtókarokon a hegesztések jelentik a legnagyobb problémát.

Ennek az alkatrésznek (alkatrészeknek) a hegesztés a leggyengébb, így a legsérülékenyebb

pontja. Ha eltörik egy hajtókar, akkor majdnem mindig a hegesztésnél, a varrat mentén (25.

ábra).

25. ábra Repedések / törések a hajtókaron

Ezért az általam tervezett hajtókar esetén nagy figyelmet fordítottam a hajtókar

hegesztéseinek a kialakítására, hogy hol és milyen hegesztéseket alkalmazok. Az ötletek

kidolgozása során arra törekedtem, hogy a hegesztéseket a funkcionalitás szempontjából

mellőzzem, azaz a hegesztések ne játszanak szerepet erő illetve nyomaték továbbításában.


31

Ezek alapján három megoldásváltozatot készítettem el, melyek a következők:

1. Az első megoldásváltozat lényege, hogy a hajtókaron nincs teherviselő hegesztés (26.

ábra). A hajtókart, valamint a tengely felöli és a pedál felöli végén elhelyezett orsókat

(melyek a tengely és a pedál rögzítését szolgálják) egy darabból alakítanám ki. Az „I”

szelvény egy ellenálló keresztmetszet, ezért ebből indulok ki. De ennek a

kialakításnak a következtében keletkezhetnek olyan élek, melyek megsérthetik a

használója lábát, melyet el kell kerülni. Ennek érdekében az „I” szelvény profilját úgy

kell megtervezni, hogy ne legyek olyan élek, melyek sérülést okozhatnak. vagy az „I”

szelvényt el kell látni egy burkolattal, amely esztétikai funkciót is betöltene. Ezt a

burkolatot hegesztéssel rögzíteném a hajtókarhoz, de a hegesztés nem lenne

teherviselő. További lehetőség, hogy az „I” szelvényt átalakítva, „U” profilból

alakítom ki a hajtókart, amely még sérüléseket sem tudna okozni a használója lábán.

26. ábra Teherviselő hegesztés nélküli kialakítás


32

2. A második megoldásváltozatnál már három részből építeném fel a hajtókart. Külön-

külön lenne legyártandó a tengelyfelöli- és pedálfelöli orsó, valamint a hajtókartest.

Ezeket hegesztéssel rögzíteném egymáshoz, de nem a már ismert módon, hanem

mind a két orsót ellátnám egy-egy „csonkkal”, melyek a hajtókartestbe csatlakoznak

(27. ábra). A hajtókartest és az orsók csonkjai szilárd illesztéssel csatlakoznának, tehát

érintkeznének, így a kapcsolódás egy felület mentén jönne létre, majd ezután

hegesztenénk össze az elemeket. Ez sokkal terhelhetőbb, mint a megszokott

hegesztések, mert ott a varrat mentén jön létre (vonal menti) az érintkezés.

27. ábra Csonkokkal ellátott orsós kialakítás


33

3. A harmadik megoldásváltozat esetében is hegesztéssel rögzíteném egymáshoz az

egyes elemeket, de itt egy hajtókar négy elemből tevődne össze. A már említett két

orsó a hajtókar két végén, valamint a hajtókartestet is két elemből hegeszteném

össze. Ez a test egy négyszög vagy hengeres keresztmetszetű zártszelvény lenne, mely

hosszában lenne összehegesztve (teherviselés szempontjából) a semleges szál

mentén, melyről tudjuk, hogy hajlító igénybevétel esetén nem szenved maradandó

alakváltozást

(28. ábra).

28. ábra Két elemből álló hajtókartest kialakítás

4.2. A hajtókar szerelési elvek megoldásváltozatai

A piackutatás során megismert (minőségi) hajtókar-szettek esetén három összeszerelési

lehetőséget ismertettem. Ezek azok, melyek igazán megállják a helyüket, a leginkább

alkalmasak extrém felhasználásra is. Én is ezen kialakítási elvekből fogok választani, mert

más hajtókarokkal kompatibilis hajtókart tervezek.


34

Ez a három kialakítás a következő:

1. Két részes kialakítás (29. ábra).

29. ábra

2. Három részes kialakítás, melynél a karokat egy oldalról kell felhelyezni a tengelyre

(30. ábra).

30. ábra

3. Három részes kialakítás, melynél a karokat két oldalról kell felhelyezni a tengelyre

(31. ábra).

31. ábra


35

5. Értékelemzés

Az értékelemzést a súlyozásos módszerrel végzem. Ennek az a lényege, hogy az értékelemzés

során összegyűjtöm az adott kérdéshez kapcsolódó legfontosabb szempontokat. Ezeket

rangsorolom, majd egytől ötig osztályozom azokat (az egyes a legrosszabb és az ötös a

legjobb). A pontokat összegzem, és amelyik megoldásváltozat a legtöbb pontot kapja, az lesz

az, amelyik számomra a legmegfelelőbb.

Mivel a megoldásváltozatoknál is két problémára koncentráltam, és ezek szerint

csoportosítottam azokat, ezért a kiértékelésnél is ugyanígy járok el. Tehát ez a két csoport az

előző ponthoz képest változatlan, azaz a következő:

1. A hajtókar kialakításának értékelemzése.

2. A hajtókar szerelési elvek értékelemzése.

5.1. A hajtókar kialakításának értékelemzése

A három kialakítás, melyeket a megoldásváltozatoknál már ismertettem:

1. Nincs teherviselő hegesztés.

2. Csonkkal ellátott orsós kialakítás

3. Két elemből álló hajtókar test.

Az értékelemzés szempontjai:

1. Gyárthatóság. Fontos, hogy olyan elemekből épüljön fel, melyeket nem túl nehéz

legyártani.

2. Terhelhetőség. A különböző megoldásváltozatok különböző mértékben lehetnek

terhelhetőek, a hegesztés kialakításától és elhelyezkedésétől függően.

3. Költség. A megoldásváltozatok esetében más-más technológiát kell alkalmazni. Egy

bonyolult alkatrész következtében megnövekedhetnek a gyártási költségek.

Ezeket a szempontokat úgy kell rangsorolni egy nulla és száz közötti értékkel, hogy az

összértékük száz legyen. Ennek megfelelően az értékelő szempontok rangsorolása:

1. Gyárthatóság 25

2. Terhelhetőség 60

3. Költség 15


36

Az ismertetett szempontokat osztályozzuk 1 és 5 között (az 1 a legrosszabb és az 5 a

legjobb). Ez után ezeket az osztályzatokat megszorozzuk a rangsorolás alapján adott

értékekkel (súlyozó tényező), így az egyes szempontok szerint értékelt megoldásoknak a

súlyozott értékelemzését végezzük el (1. táblázat).

Értékelő szempont Súlyozó tényező V1 SV1 V2 SV2 V3 SV3

Gyárthatóság 25 2 50 3 75 3 75

Terhelhetőség 60 5 300 4 240 4 240

Költség 15 2 30 4 60 3 45

Összesen 100 380 375 360

1. táblázat Hajtókaron kialakított hegesztések értékelemzése

Látható, hogy az értékelemzés során az a megoldásváltozat kapta a legtöbb pontot, amelyen

nincs teherviselő hegesztés, tehát ez lesz az a megoldás, amelyet megvalósítok.

5.2. A hajtókar szerelési elvek értékelemzése

A három kialakítás, melyeket a megoldásváltozatoknál már ismertettem:

1. Két részes kialakítás.

2. Három részes kialakítás, melynél a karokat egy oldalról kell felhelyezni a tengelyre.

3. Három részes kialakítás, melynél a karokat két oldalról kell felhelyezni a tengelyre.

Az értékelemzés szempontjai:

1. Szerelhetőség. Fontos, hogy a tervezett hajtókar könnyen szerelhető legyen. Ez

takarhatja a gyorsaságot és az egyszerűséget is.

2. Gyárthatóság. Nagy problémát jelenthet egy bonyolult konstrukció, ezért fontos,

hogy ne olyan elemekből épüljön fel, melyeket nagyon nehéz (lehetetlen) legyártani.

3. Variálhatóság. Ez azt jelenti, hogy akár más hajtókarokkal kompatibilis alkatrészekből

épüljön fel, valamint az alkatrészek cserélhetősége könnyen megoldható legyen.


37

Ezeket a szempontokat úgy kell rangsorolni egy nulla és száz közötti értékkel, hogy az

összértékük, ne haladja meg a százat. Ennek megfelelően az értékelő szempontok

rangsorolása:

1. Szerelhetőség 20

2. Gyárthatóság 50

3. Variálhatóság 30

Az ismertetett szempontokat osztályozzuk 1 és 5 között (az 1 a legrosszabb és az 5 a

legjobb). Figyelembe kell vennünk, hogy a hajtókaron kialakított hegesztések értékelemzése

során már megkaptuk a megfelelő megoldásvázlatot (tehát nincs teherviselő hegesztés). Ez

után ezeket az osztályzatokat megszorozzuk a rangsorolás alapján adott értékekkel (súlyozó

tényező), így az egyes szempontok szerint értékelt megoldásoknak a súlyozott

értékelemzését végezzük el (2. táblázat).

Értékelő szempont Súlyozó tényező V1 SV1 V2 SV2 V3 SV3

Szerelhetőség 20 5 100 4 80 3 60

Gyárthatóság 50 3 150 4 200 5 250

Variálhatóság 30 3 90 4 120 5 150

Összesen 100 340 400 460

2. táblázat Hajtókarok kialakításának értékelemzése

Látható, hogy az értékelemzés során a három részes kialakítású hajtókar kapta a legtöbb

pontot, melynél a karokat két oldalról kell felhelyezni a tengelyre, tehát ez lesz az a

megoldás, amelyet megvalósítok.


38

6. A kiválasztott megoldás alapvető geometriája

A hajtókar méretezéséhez szükséges erők és nyomatékok meghatározásához meg kell

adnunk alapvető geometriai adatokat.

Néhány fő geometriai jellemző meghatározásához méréseket végeztem. Lemértem két

piacvezető gyártó hajtókar-szettjének főbb méreteit, melyek abban segítenek, hogy

kompatibilis legyen az általam tervezett hajtókar más alkatrészekkel.

A mérés eredményeit a 32. ábra és a hozzá tartozó 3. táblázat tartalmazza.

32. ábra Hajtókarok általános és főbb méretei

Márka

D [mm]

Dt [mm]

dt

[mm]

Dp

[mm] b1

[mm] b2

[mm] v1

[mm] v2

[mm] s

[mm]

Colony Colonial

~5 3 26 19 13 19 ~32 ~27 34 28 148

Odyssey Twombolt

~7 2,5 35 22 17,6 20 ~25 ~20 30 23 150

3. táblázat Hajtókarok általános és főbb méretei


39

Az erő és a nyomatékok meghatározása során fontos, hogy milyen távol tapossuk a pedált a

hajtókarhoz viszonyítva, de ehhez tudnunk kell a pedál méreteit. Ezzel kapcsolatban is

végeztem méréseket. Mivel a pedálok méretüket tekintve sokkal változatosabbak, ezért 10

pedálnak mértem le a főbb méreteit. Ennek a mérésnek az eredményeit a 33. ábra és a 4.

táblázat tartalmazza.

33. ábra Pedálok főbb méretei

Márka a

[mm]

b

[mm]

c

[mm]

a+c

[mm]

Animal Hamilton 100 90 10 110

Eastern 95 90 10 105

Éclat Slash Alloy 95 90 10 105

Hoffman Sole Mate 95 95 8 103

Mankind Respect 100 100 10 110

Mongoose 100 95 12 112

Odyssey Trailmix 100 90 10 110

Shadow Nostra Plasctic 98 90 12 110

Snafu Platform 100 94 8 108

Superstar Alloy 95 90 12 107

4. táblázat Pedálok főbb méretei


40

Ezen túlmenően vannak olyan méretek, melyek szabványosak. Tehát ha azt akarom, hogy

minden más alkatrésszel (váz, csapágyak, stb.) kompatibilis legyen az általam tervezett

hajtókar-szett, akkor ezeket meg kell tartanom és a többi méretet ehhez kell igazítani a

méretezés során.

A kompatibilitáshoz szükséges (szabványos) méretek:

1. A tengely átmérője minden esetben 19 vagy 20 mm. Tehát csak ezekhez a

tengelyméretekhez kaphatók hajtókarcsapágyak. Én egy 22 mm átmérőjű tengelyt

tervezek a hajtókar-szetthez.

2. A tengely hossza is fontos méret, mert a csapágyházakhoz képest nem szabad sem túl

hosszúnak, sem túl rövidnek lennie. A mérések alapján ezt 150 mm-nek veszem.

3. A hajtókarok hossza (a hajtókar- és a pedáltengely középvonalának a távolsága) lehet

160, 170, 175 és 180 mm. A leginkább megszokott és a legtöbbek által használt méret

a 175 mm karhosszúságú. Ekkora méretűre tervezem én is.

4. Minden pedált amerikai szabványú 9/16”-18 UNF finom menettel láttak el. A

kompatibilitás miatt én is ilyen menettel fogom megtervezni. Méretei mm-ben a

következők (2. melléklet):

Orsó átmérő: 14,288 [mm]

Anya magátmérő: 12,900 [mm]

Menetemelkedés: 1,411 [mm]

5. A lánckerék rögzítéséhez minden esetben egy M10x1,5 csavar szükséges.

Ezek alapján a „Solid Edge V20” 3D-s tervezőprogram segítségével elkészítettem a hajtókar

és a tengely alapvető geometriáját. Figyelembe vettem a szabványos méreteket és ezeket

kiegészítettem a saját elképzeléseimmel (melyeket a későbbekben még szilárdságtanilag

elemeztem). Tehát az így elkészült hajtókar illetve tengely főbb méreteit és a 3D-s képét a

következő néhány ábra szemlélteti (34-36. ábra).

34. ábra 3D-s kép


41

35. ábra A hajtókar főbb méretei

36. ábra A tengely főbb méretei


42

7. Anyagválasztás

A piackutatás során bemutatott, a piacon jelenleg kapható hajtókar szettek kivétel nélkül a

„4130 CrMo” acélötvözetből készülnek. Gyártanak hajtókart alumíniumból is, de azok nem

rendelkeznek akkora teherbírással, mint az ebből az acélötvözetből készültek. A „4130

CrMo” anyagminőségű acél rendkívül jó szilárdságtani tulajdonságokkal rendelkezik. A

tervezés folyamán én sem térek el ettől anyagtól, mert ez már jól bevált és mások által sokat

tesztelt anyagminőség (3. melléklet).

A „4130 CrMo” jelölés az amerikai anyagminőség jelölésből ered, mely a G41300. Ezt az

ASTM A322-91 amerikai szabvány rögzíti. Ennek az anyagminőségnek a magyar megfelelője a

25CrMo4 jelölés, melyet az MSZ EN 10083/1-91-A1-2000 magyar szabvány rögzít [3].

Vegyi összetétel:

C = 0.22-0.29 [%]

Si ≤ 0.4 [%]

Mn = 0.6-0.9 [%]

P % ≤ 0.035 [%]

S ≤ 0.035 [%]

Cr = 0.9-1.2 [%]

Mo = 0.15-0.3 [%]

Ni ≤ 0.3 [%]

V ≤ 0.1 [%]

Al ≤ 0.1 [%]

Cu ≤ 0.3 [%]

W ≤ 0.1 [%]

Ti ≤ 0.05 [%]

Co ≤ 0.1 [%]

Pb ≤ 0.15 [%]


43

A szilárdságtani tulajdonsági a vízben 855°C-on edzett és 595°C-on hőkezelt (megeresztett)

25CrMo4 acélötvözetnek [4]:

Sűrűség: [ ]

Szakítószilárdság: [ ]

Folyáshatár: [ ]

Young-modulus: [ ]

Poisson-tényező:

8. A terhelő erő meghatározása

Az erő meghatározása során nem csak a súlyerőt kell figyelembe venni, hanem azt is, hogy az

ilyen kerékpárokkal különböző lépcsőkön, korlátokon illetve akadályokon fognak ugrálni.

Tehát a hajtókar dinamikus igénybevételnek lesz kitéve, azaz a terhelő erő (amely

megegyezik a becsapódás erejével) többszöröse lesz a súlyerőnek. Ez abból adódik, hogy

sokkal nagyobb erő ébred akkor, ha egy test valamekkora magasságból, szabadesést

követően ér földet.

Az, hogy mekkora magasságból ugranak le (mernek leugrani) ezekkel a kerékpárokkal, több

tényezőtől függ, melyek a következők:

1. Milyen anyagú talajra érkeznek (föld, homok, beton, stb).

2. Milyen szöget zár be a vízszintessel az a felület, amelyre leérkeznek (a vízszintes

talajra történő leérkezés nagyobb erőhatással jár).

3. Valamint nagyban függ a használójától, hogy mennyire bátor.

A legnagyobb terhelést az jelenti, ha vízszintes beton talajra kell érkezni egy ugrást követően.

Manapság a legelszántabb és leginkább bevállalós BMX-esek több méter magasságból is

képesek leugrani vízszintes beton talajra. Akár 3 méter szabad esést követően kell a

kerékpáron maradniuk. Egy ilyen ugrást a 37. ábra szemléltet.


44

37. ábra Egy kerékpárral történő ugrás vázlata

Az ábrán jól látható, hogy (az „A” pontból) „h” magasságú zuhanást követően először a

hátsókerék ér le a talajra. Eddig a pontig („B” pont) beszélhetünk szabad esésről, a

kerékpáros ekkor éri el a legnagyobb sebességet.

A „B” pontban a kerékpáros mozgási energiája egyenlő az „A” pontbeli helyzeti energiájával,

ha a veszteségeket elhanyagoljuk és a h=0 [m] magasságú szintnek a „B” pontot vesszük.

Ettől kezdve azt figyelhetjük meg, hogy a kerékpárgumi összenyomódik és a kerékpáros a

lábaival belerugózik. Ezzel csillapítja a becsapódás erejét. Ekkor még a kerékpáros

tömegközéppontja (az ábrán piros színnel) „s” utat tesz meg, amíg teljesen lelassul („C”

pont). Tehát ez egy „s” úton történő munkavégzés, mely során a kerékpáros szabad esésből

származó sebessége nullára redukálódik.

Ezek alapján a mozgási energia a „B” pontban, „m” tömegű test „h” magasságból történő

szabadesését követően:

[ ]


45

A munkatétel szerint, adott idő alatt a test mozgási energiájának a megváltozása

megegyezik azzal a munkával, amit a testen végeztek a rá ható erők. Tehát a mechanikai

munka:

∫ [ ]

Mivel a kerékpáros szabadesésből származó sebessége (így a mozgási energiája is) a

munkavégzést követően nulla, ezért a végzett munka megegyezik a munkavégzést megelőző

mozgási energiával.

[ ]

Tehát ezzel az összefüggéssel határozható meg a becsapódás ereje, de ehhez ismernünk kell

a becsapódás paramétereit. Tudni kell, hogy mekkora úton (s) áll meg a test a szabadesést

követően. Ahogy azt már az előzőekben ismertettem, az „s” lassulási út hosszát a

kerékpárgumi összenyomódása, de legfőképpen a kerékpáros lábaival történő rugózása

határozza meg. Ez alapján könnyű belátni, hogy az a lassulási út, amely maximálisan

lehetséges függ a kerékpárgumi méreteitől (mennyire „ballonos”) és a kerékpáros

antropometriai méreteitől.

Ezt a maximális „s” lassulási utat méréssel, kísérleti úton határoztam meg. A mérés során egy

kerékpáros egy viszonylag magas (körülbelül 1,8–2 m) szintről ugrott le. A kísérletről videó

felvételt készítettem (4. melléklet). Ezt utólag lelassítva visszanéztem és a helyszínen

elhelyezett mérőlécről leolvastam az „s” lassulási út értékét. A mérőlécet 5

centiméterenként eltérő színnel jelöltem, ezzel megkönnyítve a lassulási út leolvasását. A

kerékpáros magassága 1,75 m, tehát átlagosnak mondható. A mérés eredményeit a 38. ábra

szemlélteti.


46

38. ábra A mérés eredménye

Az erő meghatározásához az átlagosnál valamivel nehezebb 80 kg-os testtömeget és egy igen

csak extrémnek mondható 3,5 m-es magasságot vettem figyelembe. A mérés

eredményeként kapott 0,77 m-es lassulási utat megszoroztam egy korrekciós tényezővel,

melynek az értéke 0,85. Erre azért van szükség, mert a mérést egy átlagos antropometriai

méretekkel rendelkező kerékpáros segtségével végeztem, ideális leérkezés esetében.

[ ] [ ]

Adatok:

[ ]; [

]; [ ]; [ ]

Az adatokat behelyettesítve:

[ ] [ ] [ ]

[ ] [ ] [ ]

Tehát a terhelő erő, mely mérvadó lesz a szilárdságtani méretezés során: F=4230 N.

Az előzőekben levezetett módját az erő meghatározásának egy internetes kalkulátor is

alátámasztja, melynek elérési útja a következő:

http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/flobi.html


47

Ezzel a kalkulátorral az esetemben kiszámítottam a becsapódási erőt, mely a 39. ábrán

látható. Az általam és a kalkulátor által meghatározott erő közötti közel 5 N-os differencia

abból adódik, hogy a kalkulátor 9,8

gravitációs gyorsulással számol, én pedig 9,81

–es

értékkel.

39. ábra Internetes kalkulátor


48

9. A hajtókar szilárdságtani méretezése

A hajtókar geometriája igen összetett, tehát a szilárdságtani méretezése meglehetősen

bonyolult lenne szilárdságtani számításokkal. Ezért a kiválasztott megoldás alapvető

geometriáját végeselemes módszerrel, az „Ansys” program segítségével vizsgálom, majd az

eredményeket figyelembe véve változtatásokat alkalmazok. Ezt többször megismételve

optimalizálható az alkatrész.

A végeselemes módszerrel végzett optimalizálások és szilárdságtani ellenőrzések során a

hajtókart a tengelytől függetlenül vizsgálom, mert ez jelentősen megkönnyíti a számításokat

a program számára, valamint gyorsabban határozza meg az eredményeket, hiszen kevesebb

alkatrészt kell egyszerre kezelnie. Továbbá az alaktrészek alakítása is könnyebb és

egyértelműbb a program vizsgálatainak erdménye alapján.

A méretezés során a hajtókarban elhelyezem a pedál tengelyét (40. ábra). Erre azért van

szükség, mert a vizsgálat így közelíti meg leginkább, a valóságosat, hiszen a terheléseket a

kerékpáros a pedálon keresztül adja át a hajtókarnak. Ha a hajtókarra tenném fel a terhelést,

akkor csak hajlító nyomaték keletkezne, de a valóságban csavaró nyomaték is keletkezik.

40. ábra A hajtókarban elhelyezett pedáltengely

Tehát első lépésben fel kell helyeznünk a terheléseket a hajtókarra. Jelen esetben ez két erő

a két pedál tengelyen, ha az egész hajtókar rendszert nézzük. Az ember a pedálokon állva, a

súlyából és a szabadesésből származó erővel terheli a hajtókar rendszert, így az erő

megoszlik. Feltételezve, hogy a két pedálra egyforma erővel nehezedik, az egy hajtókarra eső

terhelő erő a dgolgozatom 8. fejezetében meghatázott 4230 N eőnek a fele, azaz 2115 N. A

terhelést és a megtámasztást a 41. ábra szemlélteti, melyen a megtámasztások az „A”

jelölésű, kék színű felületek, azaz a bordák, a terhelés pedig a „B” jelölésű, piros színű

erővektor, mely a pedáltengelyen került elhelyeésre.


49

41. ábra Terhelés és megtámasztás

A terhelés és a megtámasztás elhelyezését követően futtatok egy vizsgálatot, melynek

erdményeként megkapom a hajtókar alapgeometriájában ébredő feszültség értékeket. A bal

oldali skáláról leolvasható, hogy az egyes színekhez, milyen feszültég értékek tartoznak (42.

ábra).

42. ábra Az alapgeometriában ébredő feszültségek


50

A sötétkékkel jelölt részekben ébred a legkisebb, a pirossal jelölt részekben pedig a

legnagyobb feszültség (ábrán „MAX” jelöléssel). Jelen esetben a legnagyobb feszültség

2976,7 MPa, amely jelentősen több, mint az anyagra jellemző folyáshatár. Tehát, ahol a

feszültség értékek mehaladják a folyáshatár értékét, ami 841 MPa, ott meg kell erősítenünk

az alkatrészt. Ahol pedig folyáshatár alatti feszültség értékeket kapunk, ott még anygot

távolíthatunk el.

Látható, hogy a pedál rögzítését szolgáló orsó és az „I” keresztmetszetű hajtókartest

találkozásánál ébred a legnagyobb feszültség (43. ábra). A hajtókarnak ezt a részét erősítem

meg először.

43. ábra A pedál rögzítésére szolgáló orsó és a hajtókartest találkozásánál ébredő legnagyobb feszültség

A rádiusz megnövelésével nagyban csökkenthetők a sarok pontokon ébredő feszültségek. Ezt

a lehetőséget alkalmaztam én is először. Megnöveltem a rádiuszt a sarkokban, valamint az

„I” szelvény profilját is lekerekítettem nagyobb rádiusszal. Ez csökkentette a feszültséget

valamivel több, mint 1400 MPa-al, de sajnos ez még nem elegendő, mert a maximális

feszültség még így is 1554,5 MPa, ami még az anyagra jellemző folyáshatár közel kétszerese

(44. ábra). Tehát a hajtókar még mindig megerősítésre szorul.


51

44. ábra Nagyobb rádiuszok alkalmazásával a feszültség viszonyok

A hajtókarnak a program által adott színek jól mutatják, hogy a feszültség csökkentése nem

lokális probléma, hanem globális. A rádiusz további növelése nem megoldható, ezért

valamilyen más megoldásra lesz szükség, amely sokkal ellenállóbb. Látható, hogy a hajtókar

a hajlító igénybevételnek ellenáll, tehát ami a problémát jelenti, az a csavaró igénybevétel.

Az „I” szelvény függőlegesen kialakított (középső) része, nem elég ellenálló csavarással

szemben, ezért azt kell megerősítenem. A tengely rögzítésére szolgáló bordás agy és a

hajtókartest, valamint a pedál rögzítésére szolgáló persely és a hajtókartest kapcsolódásánál

módosítottam az „I” szelvény függőleges (középső) merevítését (45. ábra).

45. ábra Az "I" szelvény geometriája módosítása után


52

A kialakítás elvi alapja, hogy a középső függőleges részét a hajtókartestnek a kapcsolódások

környezetében ki kellene helyezni oldalra. Ezért a középső résznek mid a két végén elágazó

formát adtam. Ezzel a szélső részek sokkal ellenállóbbak lettek a csavarás ellen. A tömeg

csökkentése érdekében a korábbi „I” szelvény felső és alsó (vízszintes) részét eltávolítottam

az elágazó merevítések között. A sarkokat és éleket elláttam lekerekítésekkel, hogy kerüljem

a feszültséggyűjtő pontok kialakulását.

A változtatásokat követően lefuttattam egy vizsgálatot a véges elemes programmal, melynek

az eredményeit a 46. ábra tartalmazza. Látható, hogy a feszültségek jelentősen lecsökkentek,

azonban az egyik kivágásnál egy újabb feszültséggyűjtő pont keletkezett.

46. ábra A változtatások után a feszültség viszonyok

Ennek elkerülése érdekében megnövelem a rádiusz méretét. Így a feszültségek a 47. ábrán

láthatóan alakulnak. A rádiusz méretének növelése jó eredményeket hozott, mert itt már a

feszültségek nem érik el a 700 MPa-t sem.

A legnagyobb feszültségű pont ismét a pedál rögzítését szolgáló orsó környezetében alakult

ki.


53

47. ábra A kivágás rádiuszának megnövelése után a feszültség viszonyok

A feszültség további csökkentése érdekében az „I” szelvény elágaztatott merevítésinek

megnövelem a falvastagságát, továbbá megnöveltem az „I” profil lekerekítéseit. Ezeknek

köszönhetően a feszültségértékek már jóval az anyagra jellemző folyáshatár alatt vannak. A

maximális feszültség mely ébred a hajtókarban 675,84 MPa (48. ábra).

48. ábra A falvastagság és a rádiusz növelése után a feszültség viszonyok


54

A teherbírás növelése érdekében végzett kialakítás változtatások, valamint falvastagság és

rádiusz növelések következtében a hajtókar tömeg: 447 g. Az ábrán látható, hogy vannak kék

színnel jelölt, alacsony feszültségű részek is, tehát van lehetőség még a tömeg

csökkentésére, anyag eltávolításával. Ezen részek pontos meghatározása érdekében a véges

elemes programmal futattok egy optimalizálási vizsgálatot (49. ábra). A program azokat a

részeket piros színnel jelöli, ahonnan még távolíthatunk el anyagot (remove), világos

barnával a lényegtelen részeket (marginal) és szürke színnel a megtartandó részeket (keep).

49. ábra A teherbírás növelését követő optimalizálási vizsgálat

Látható, hogy a tengely rögzítésére szolgáló bordás agy külsejéről távolíthatunk el anyagot.

Ez lehetővé teszi, hogy a bordás agy falvastagsága változó legyen, ne konstans érték (50.

ábra). A pedál rögzítésére szolgáló menetes orsóról is távolíthatnék el anyagot, de akkor félő,

hogy nagyon elvékonyodna az anyag, valamint esztétikusabb, ha azt a jelenlegi formában

hagyom.


55

50. ábra S bordás agy könnyítése

A változtatás szükségessé teszi a feszültségek újbóli vizsgálat. Ezt elvégezve az eredmény jól

tükrözi, hogy egy ilyen kis változtatás milyen befolyással van az egész hajtókarra, mert így a

legnagyobb feszültségű pont már nem ott van, ahol eddig volt, hanem átkerült a bordás agy

és a hajtókartest kapcsolódási környezetére (51. ábra). Így valamivel megnőtt a feszültség,

de ez egyáltalán nem veszélyezteti a hajtókart, mert ez a 681,48 MPa-os érték is jóval az

anyagra jellemző folyáshatár alatt van. Tehát a hajtókar szilárdságtanilag megfelelő.

51. ábra A változtatások utáni feszültség viszonyok


56

Tehát az optimalizálási- és a feszültség eloszlási vizsgálatok eredményei alapján végzett

változtatások következtében kialakult a végleges geometriája a hajtókarnak, mely az 52.

ábrán látható.

52. ábra Végleges hajtókar geometria

10. A tengely szilárdságtani méretezése

A tengely szilárdságtani méretezését csavaró igénybevételre végzem el. E mellett még hajlító

igénybevétel is ébred, de ez nem számottevő a hajlítást létrehozó kis erőkar miatt, ezért

elhanyagolható. Tehát a csavaró igénybevétel a mérvadó, azaz erre méretezem a tengelyt.

Később a méretezés során, a csavaró feszültség megengedett értékének a

meghatározásához szükséges biztonsági tényezőt úgy választom meg, hogy figyelembe

veszem a hajlító nyomaték elhanyagolását.

10.1. A csavaró nyomaték meghatározása

53. ábra Nyomatékot létrehozó erő és erőkar


57

A csavaró nyomaték maghatározásához tekintsük az 53. ábrát. A kerékpáros a pedálokon

állva terheli a hajtókart, a dolgozatom 8. fejezetében meghatározott 4230 N nagyságú

erővel. A két pedál között egyenlően megoszló terhelést feltételezve, két F=2115 N nagyságú

erő k=175 mm-es erőkaron (hajtókar hossza) hoz létre két Mcs1 nyomatékot, melyek

egyidejűleg hozzák létre azt az Mcs csavaró nyomatékot, melyre a hajtókart méretezem.

[ ] [ ] [ ]

Tehát a csavaró nyomaték, melyre a hajtókart méretezem 740 250 N.

10.2. A tengely méretezése csavarásra

Alapösszefüggés:

ahol:

Megengedett csavaró feszülteség. Számítása a √

és

összefüggésekkel, ahol . Tehát

√ .

Az anyagra jellemző folyáshatár.

Biztonsági tényező. A túlméretezés elkerülése érdekében az

értékét 1-re választom meg, mert az erő meghatározásánál már

számoltam korrekciós (biztonsági) tényezőkkel.

Az ébredő maximális feszültség. Számítása:

Csavaró nyomaték.

Poláris másodrendű nyomaték. Számítása:

Itt „D” és „d” a tengely külső illetve belső átmérője.

Az összefüggéseket behelyettesítve az egyenlőtlenségbe, majd kifejezve „ tengelyátmérőt:

√

√ √


58

[ ] ; [ ] ; ; [

]


√ [ ] [ ] [ ] √

[

]

[ ]

Tehát a tengely belső átmérője legyen kisebb vagy egyenlő, mint 15,8703 mm. Ez alapján az

egyenlőtlenség alapján a belső átmérőt 15,5 [mm]-re választom.

10.3. A bordás tengelyvég méretezése csavarásra

Erre azért van szükség, mert a bordák miatt kisebb a terhelhető keresztmetszet (mint a

tengely nem bordás szakaszain). Itt terhelés szempontjából a tengely külső átmérőjének a

„bordák magátmérője” tekinthető, azaz D=Dborda=20,23 [mm]. Ez alapján meghatározhatjuk a

belső átmérőt csavaró igénybevételre méretezve.

Alapösszefüggés:

ahol:

Megengedett csavaró feszülteség. Számítása:

√


Biztonsági tényező. A túlméretezés elkerülése érdekében az

értékét 1-re választom meg, mert az erő meghatározásánál már

számoltam korrekciós (biztonsági) tényezőkkel.


Csavaró nyomaték.


Itt „D” és „d” a tengely külső illetve belső átmérője.

Az összefüggéseket behelyettesítve az egyenlőtlenségbe, majd kifejezve „ tengelyátmérőt:

√


59

√ √

[ ] ; [ ] ; ; [

]


√ [ ] [ ] [ ] √

[

]

[ ]

Ez alapján a bordás tengely bordás végének a belső átmérője ne legyen nagyabb

10,1015 mm-nél, tehát ha egy M10x1 menetes furatot helyezek el benne (a hajtókar

rögzítését szolgálja), akkor megfelel csavarásra.

10.4. A bordás tengely-agy kötés ellenőrzése felületi nyomásra

a.) A borda profilja b.) Érintkező felület

54. ábra

A tengely végén 48 db bordát helyeztem el, 25 [mm] hosszan (54. ábra.)

Az ellenőrzés alapösszefüggés:


60

ahol:

Megengedett felületi nyomás. Értéke: [

]

A valós felületi nyomás. Tudjuk, hogy

és

A második összefüggésből kifejezve „F”-et és behelyettesítve az elsőbe, kapjuk

a „ meghatározásához használatos összefüggést.

A kapcsolási nyomaték. .

Az érintkezési felület. Számítása:

Itt „z” a bordák száma „ ” szorzat pedig az érintkezési felület.

A közepes átmérő, ahol a bordák kapcsolódnak.

Számítása:

[ ] ; [ ] [ ] [ ] ;

[ ] [ ]

[ ]


[ ]

[ ] [ ] [

]

Látható, hogy , tehát a bordás kötés felületi nyomásra megfelel.

10.5. A tengely végleges geometriája

A szilárdságtani méretezés alapján a tengely végleges geometriáját az 55. ábrán láthatjuk.

55. ábra A tengely végleges geometriája


61

11. A hajtókar rögzítő elemeinek tervezése

A hajtókar rögzítő elemek azok az alkatrészek, melyek a tengelyt és a két hajtókart használat

közben rögzítik axiális irányban. Ez a tengely két végébe, egy-egy M10x1 –es menettel

rögzíthető csavar, valamint a hozzájuk tartozó alátétek. Ezek is a „4130 CrMo”

acélötvözetből készülnek és tervezésük során figyelembe vettem a már meghatározott

alkatrészek, azaz a tengely és a hajtókar geometriai jellemzőit.

11.1. Rögzítő alátét (menetes betét)

A rögzítő alátét, valójában egy menettel ellátott betét, melyet a hajtókar bordás agy részébe

kell becsavarni. Ennek megvalósítására szolgál a hajtókar alap- és végleges geometriáján is

megtalálható M24x1 menet (56. ábra).

56. ábra Csavar alátét (menetes betét) behelyezése

Az alkatrésznek két funkciója van:

1. Biztos kapcsolat, felfekvő felület biztosítása a hajtókar és rögzítő csavar

kapcsolatához. Tehát, hogy a rögzítő csavar biztonságosan rögzíteni tudja a tengelyt

és a hajtókart egymáshoz.

2. A hajtókarnak az a része, ahol ez a menet van (a bordás agy külső oldala) használat

során ütéseknek lehet kitéve. Ennek következtében előfordulhatna, hogy ez a

csőszerű vége a bordás agynak megsérül (pl.: behorpad). Ez jelentősen

megnehezítené, vagy akár lehetetlenné tenné a hajtókar tengelyről történő


62

leszerelését, mert ennek a menetnek a segítségével húzható le a hajtókar a

tengelyről. Tehát védelmi és további merevítési funkciót lát el.

A helyére csavarozni egy célszerszámmal lehet, amely a rajta található 4 db horonyba

illeszkedve adja át a forgatónyomatékot. Nem szükséges és nem is kell erősen meghúzni,

hiszen nincs rögzítő funkciója. Elegendő lazán meghúzni, hiszen a használat során nem tud

kiesni, kicsavarodni a helyéről, mert a rögzítő csavar a helyén fogja tartani.

57. ábra Rögzítő alátét méretei

11.2. Rögzítő csavar

A rögzítő csavar az az alkatrész, amely a tényleges rögzítési funkciót ellátja a hajtókar és a

tengely között. A hozzá tartozó alátét hajtókarban történő elhelyezését követően kell a

tengelybe csavarni (58. ábra).

58. ábra Rögzítő csavar és alátét behelyezése


63

Az ábrán látható, hogy ez egy belső kulcsnyílású csavar, azaz egy imbuszkulccsal lehet

becsavarni a helyére. Ezt már jobban meg kell húzni, mint a rögzítő alátétet, de ezt sem kell

túlságosan erősen.

59. ábra Rögzítő csavar méretei

11.3. A rögzítő elemek szilárdságtani ellenőrzése

Ezek az elemek lényegesen kisebb igénybevételnek vannak kitéve, mint a hajtókar vagy a

tengely, de valamilyen szilárdságtani ellenőrzés szükséges. Az összeszerelés során és azt

követően, ezeket az alkatrészeket egymáshoz szorítjuk, tehát felületi nyomás lép fel. Ez a

felületi nyomás megjelenik a rögzítő csavar és a tengely, valamint a rögzítő alátét és a

hajtókar menetes kapcsolatánál, továbbá a rögzítő csavar és a rögzítő alátét felfekvő

felületei között.

A hajtókar és a rögzítő alátét (menetes betét) közötti felületi nyomás a legkisebb, mondhatni

minimális, mivel a rögzítő alátétet nem szükséges erőteljesen meghúzni. Ezt az elvet segíti az

is, hogy a becsavarására szolgáló 4 db horony és a becsavaró szerszám lásd (12.3. fejezet)

úgy van kialakítva, hogy ne is lehessen nagy erővel meghúzni. Tehát ezzel a felületi

nyomással nem kell számolnunk, mert biztosan nem lép fel akkora, hogy az alkatrészekben

kárt tegyen.

A másik két helyen, azaz a rögzítő csavar és a tengely, valamint a rögzítő csavar és a rögzítő

alátét között ébredő felületi nyomást már az váltja ki, hogy a csavart meghúzzuk. Ez nagyobb

lesz, mint az előbb említett felületi nyomás, de ez sem okoz problémát, mivel a menet


64

szabványos menetprofilú és menetemelkedésű, valamint szabványos anyagból készül, tehát

a rögzítő funkciót ellátja, anélkül, hogy sérülne az anyag. Használat közben pedig semmilyen

igénybevételnek nincs kitéve, mert a tengely és a hajtókar által körbevett térben van.

Tehát az egyetlen igénybevétel, amellyel számolnunk kell a csavar meghúzásakor fellépő

csavaró nyomaték. Ezzel is csak azért kell számolnunk, mert a csavar közepén, axiális

irányban található egy hatszög profilú furat. A hatszög oldalhosszúsága 6 mm.

A csavar meghúzásakor fellépő csavaró nyomatékot a már ismert Mcs = F ∙ k összefüggéssel

határozhatjuk meg, ahol „F” a csavar meghúzásakor kifejtett erő és „k” pedig az erőkar.

Az erő meghatározáshoz abból indulok ki, hogy aki összeszereli hajtókart, a csavar

meghúzása közben, a földön állva a testtömegének valamivel kevesebb mint a felével

nehezedik a csavarkulcsra. Egy átlagos testtömegű embert tekintve, ez körülbelül 30 kg,

tehát F = 300 N.

Az erőkar hosszát a csavarkulcs határozza, mely egy hosszabb kialakítású imbuszkulcs esetén

körülbelül 150 mm.

Ez alapján a csavaró nyomaték: [ ] [ ] [ ].

A csavaró igénybevételre történő méretezés alapösszefüggése:

ahol:

Megengedett csavaró feszülteség. Számítása:

√


Biztonsági tényező. Értéke: 1,2.


Csavaró nyomaték.


A számításokban a „D” a csavar magátmérője, melynek értéke 10,773 mm, a „d” pedig a

hatszög profilú furat köré írható kör átmérője, mely 6,853 mm (60. ábra).


65

60. ábra A rögzítő csavar keresztmetszet

Az összefüggéseket behelyettesítve a következő egyenlőtlenséget kapjuk:

√

[

] ; ; [ ] ; [ ] ; [ ]


[

]

√

[ ]

[ ] [ ] [ ]

[

] [

]

Mivel az egyenlőtlenség teljesül, ezért a rögzítő csavar csavaró igénybevételnek megfelel.

12. Hajtókar szerelő szerszámok tervezése

A hajtókar szerelő szerszámok olyan szerszámok melyek segítségével össze- illetve

szétszerelhetők a hajtókarok a tengellyel. Ezek nélkül a szerelés nem megvalósítható, vagy

ha mégis, akkor nagyon körülményes lenne. Ezeket a szerszámokat három csoportba

sorolom:

1. Hajtókar összeszerelő szerszámok, melyek segítségével a hajtókarok felhelyezhetők a

tengelyre, azaz megvalósíthatók a bordás kötések.


66

2. Hajtókar szétszerelő szerszámok, melyek segítségével a hajtókarok levehetők a

tengelyről, azaz bonthatók a bordás kötések.

3. Rögzítő elemek szerszámai, melyek segítségével be- illetve kiszerelhető a rögzítő

alátét.

Az összeszerelő szerszámoknak már nem kell különleges szilárdságtani tulajdonságokkal

rendelkező anyagból készülni, de nagy keménységűnek kell lenni, ezért ezek C45W

szerszámacélból készülnek.

12.1. Hajtókar összeszerelő szerszámok

A hajtókar tengelyre történő felhelyezéséhez szükséges szerszámot a hajtókarban kell

elhelyezni és egy M10x1 –es csavarral kell a hajtókart a helyére húzni, hogy megvalósuljon a

bordás kötés. Ez utóbbi szabványos alkatrész, tehát nem kell megtervezni és egyedileg

legyártani sem. A szereléshez választott csavar szárhossza 70 mm. Az összeszerelő szerszám,

érintkező felületet biztosít a csavar számára, hogy annak folyamatos húzásával a hajtókar

felcsússzon a tengelyre.

Kialakítását tekintve ez egy menetes orsó, közepén egy átmenő furattal (61. ábra). A menet

teszi lehetővé a szerszám hajtókarban történő rögzítését.

61. ábra Az összeszerelő szerszám méretei


67

Tehát, a hajtókar felszerelése úgy történik, hogy először a hajtókarban rögzítjük az

összeszerelő szerszámot, majd a közepén található furaton keresztül vezetve a csavart, a

tengelybe csavarozzuk azt (62. ábra). Addig kell húzni a csavart, amíg a hajtókar a kívánt

helyzetbe nem kerül.

62. ábra Az összeszerelő szerszám használata

12.2. Hajtókar szétszerelő szerszámok

A hajtókar tengelyről történő lehúzásához az előzőekben bemutatott elv fordítottjának kell

teljesülni. Ebben az esetben egy szabványos M16x1 csavart a szétszerelő szerszámba kell

becsavarni és nem a tengelybe. Tehát a szétszerelő szerszám, abban különbözik az

összeszerelő szerszámtól, hogy ennek a közepén egy menetes furat található. A hajtókarban

történő rögzítését pedig ugyan azzal az M24x1 –es menettel lehet megvalósítani. (63. ábra)

63. ábra A szétszerelő szerszám méretei


68

A csavart addig szabadon csavarhatjuk a szétszerelő szerszámba, míg a csavarszár felütközik

a tengely homlokfelületén. Ekkor, ha tovább húzzuk a csavart, akkor a csavarszár

folyamatosan halad tovább a szétszerelő szerszámban és ennek eredményeként a hajtókar

lecsúszik a tengelyről.

Ha szétszerelés közben a tengely homlokfelülete és a csavar közvetlenül érintkezne, akkor

annak csavarása közben a tengely homlokfelülete, esetleg még a benne elhelyezett menetes

furat is sérülhetne, ami jelentősen megnehezíthetné az újbóli összeszerelést. Ennek

elkerülése érdekében elhelyezek egy acél betétet a tengely homlokfelületén, mielőtt

megkezdeném a szétszerelést (64. ábra).

64. ábra A szétszerelő szerszám használata

12.3. Rögzítő elemek szerszámai

A rögzítő elem, melynek a szereléséhez nem szabványos, azaz egyedi szerszám szükséges, a

rögzítő alátét (menetes betét).

A rögzítő alátétet a már ismertetett módon kell behelyezni a hajtókarba. Ennek

megvalósítására, egy erre a célra tervezett szerszám szolgál. A lényege, hogy a rögzítő alátét

4 db hornyába illeszkedik a szerelő szerszámon elhelyezett 4 db köröm. A szerszámot

megforgatva a rögzítő alátét a helyére kerül, a menetes kapcsolat révén

(65. ábra).

65. ábra A rögzítő betétet szerelő szerszám használata


69

Látható a szerszám kialakításán, hogy az alátét tervezése során megfogalmazottakat teljesíti,

mert kicsi az erőkar, azaz nem tudunk vele nagy forgatónyomatékot kifejteni, tehát nem

tudjuk túlhúzni a csavart. Ez egy marokba illeszkedő szerszám, egy kézzel kényelmesen

forgatható.

Két darabból van kialakítva. Egy szár, amelyen elhelyezkedik a 4 db köröm, a másik pedig a

markolat. Ezeket hegesztéssel kell egymáshoz rögzíteni. A 66. ábrán a szerszám hegesztés

előtti alkatrészeinek méretei láthatók, a 67. ábrán pedig a hegesztést követő kész szerszám..

66. ábra A szerszám alkatrészeinek méretei

67. ábra A hegesztett szerszám


70

13. Logó tervezése (6. melléklet)

A logó megtervezéséhez elsősorban ki kellett találnom egy márkanevet, melyhez kapcsolódni

fog a tervezés. A márkanevet a saját vezetéknevem angol megfelelőjéből és a keresztnevem

rövidítéséből állítottam össze, valamint az angol kerékpár szóból. Így tehát a márkanév a

„Big S bike” lett.

Mivel az elkészült logót kerékpár alkatrészeken fogom elhelyezni, ezért a legfontosabb

szempont az volt, hogy csupán a logó láttán meg lehessen mondani, hogy milyen

tevékenységi körhöz kapcsolódik. Ezt legjobban a kerékpár ábrázolásával lehet megtenni.

Arra gondoltam, hogy a márkanevet kellene úgy megjeleníteni, hogy az egy kerékpár

formáját adja. Tehát „elkezdődött a játék a betűkkel”.

68. ábra Logó vázlatok


71

A 68. ábrán jól látható, hogy a „Big” szót próbáltam úgy megrajzolni, hogy az egy kerékpár

sematikus vázlata legyen. A „B” betű alsó része alkotja a kerékpár első kerekét, amely egy

szabályos kör, a felső része pedig a kormányt. Az „I” betű szára alkotja a nyeregcsövet és a

nyerget. Végül a „G” betű kirajzolja a hátsó kereket. A könnyebb felismerhetőség és az

esztétikusabb megjelenés érdekében elhelyeztem egy vázlatos embert is az emblémán, aki

éppen kerékpározik. E két alapforma (kerékpár és ember) segítségével a logóban

egyértelműen megjelenik az alkatrészekhez kapcsolódó tevékenység, a kerékpározás.

Ahhoz, hogy a márkanév teljesen megjelenjen a logón, már csak egy elem hiányzik, az „S”

betű. Ezt úgy helyeztem el, hogy a „Big” szó jelentéséhez hűen, minden más embléma

elemtől nagyobb legyen, valamint a kerékpározás dinamikáját tükrözze. Ez utóbbit úgy értem

el, hogy az „S” betű alsó szárának végződése előrébb van, mint a felső.

Az emblémán elhelyeztem a márkanevet is, mely a vázlatos „első kerék”, a „nyeregcső” és a

fél „hátsókerék” alatt kapott helyet. Az „első kerék” alatt szimmetrikusan helyezkedik el a

„BIGS” szó, a fennmaradó távolságon pedig arányosan a „BIKE” szó.

Az embléma nagy „S” betűje, ott kezdődik, ahol „BIKE”szó befejeződik és ahol a sematikus

hátsókerék („G” betű) középpontja van.

A logó színeinek megválasztásnál arra törekedtem, hogy a színek segítsék a logó

értelmezését, azaz az egyes elemek legyen jól elkülöníthetők. A sematikus kerékpár színe

térjen el az emberi alaktól és a nagy „S” betűtől. Ellenkező esetben, ha monokróm lenne,

akkor az egész embléma felismerhetetlen, de legalább nehezen felismerhető lenne. Ennek

érdekében két egymástól jól elkülöníthető színt kerestem. További cél volt, hogy a logó

legyen élénk, jól észrevehető, de semmi esetre sem rikító. A fekete szín kézenfekvő, mert

szinte minden háttéren jól mutat. E mellett még egy élénkzöld színre esett a választás. E két

szín RGB színkódjai a következők:

R: 57

G: 189

B: 0

R: 0

G: 0

B: 0


72

69. ábra Logó

A logó hajtókaron történő elhelyezésekor sajnos nincs lehetőség a színes emblémát

elhelyezni, mert akkor az elemeit külön-külön kellene színezni, azaz festeni. Ez a

felületkezelés során problémákat jelentene, mert túlságosan körülményes lenne. Így csak

egyszínű embléma elhelyezése lehetséges a hajtókaron.

Tehát csak monokróm embléma elhelyezése kivitelezhető a hajtókaron. Előzőek alapján, a

monokróm, azaz egyszínű embléma nem elég jól értelmezhető, mert az alakzatok

összeolvadnak az átfedések miatt. Az értelmezhetőséget tehát színekkel ne tudom javítani,

csak alakzatokkal. A domborművekhez hasonlóan, különböző méretű kidomborodásokkal

már az alakzatok elkülöníthetők lesznek. Az elv az, hogy a „G” betű a nagy „S” betű előtt van,

az emberi alakzat pedig a „BIG” felirat előtt helyezkedik el, tehát a különböző alakzatok

takarják egymást. Így a „G” betűnek jobban ki kell domborodni, mint a nagy „S” betűnek,

valamint a kerékpáros alakjának jobban ki kell domborodni, mint a kerékpárnak. A „BIG S

BIKE” felirat a legkevésbé kidomborodó szinten lesz elhelyezve, mert ezek a kis betűk

nagyobb kidomborodással már nem lennének esztétikusak. Ennek eredményeként egy

három méretben domborodó emblémát kapunk, melyet a hajtókar bordás agy részén

helyeztem el (70. ábra).

70. ábra A hajtókaron elhelyezett logó


73

14. Összefoglalás

Tehát a szakdolgozatomban egy extrém felhasználásra tervezett, azaz extrém kerékpárba

szerelhető hajtókar-rendszer tervezési feladata valósult meg.

A dolgozatomban kitérek a kerékpár kialakulásának történetére, valamint a ma már nagy

népszerűségnek örvendő extrém kerékpározás kialakulására. Elvégeztem a szabadalom és

piackutatást, valamint be is mutattam néhány szabadalmat és a piacvezető termékeket.

Az ötletelés során és később a kiválasztott megoldásvázlat kidolgozásakor is a kreativitásra

törekedtem. Igyekeztem eredeti, mások által még meg nem alkotott ötletekkel előállni és a

lehető legjobban megvalósítani azokat. A más alkatrészekkel való kompatibilitási problémák

elkerülése érdekében méréseket végeztem, hogy az ötleteim ne csak papíron

valósulhassanak meg. A használat során ébredő erő meghatározásához kísérleti mérést

valósítottam meg, hogy a kapott eredmények alapján valósághű eredményeket kapjak.

Végül a dolgozatomban megterveztem egy extrém kerékpár hajtókar-rendszert. Véges

elemes programmal vizsgáltam, optimalizáltam és méreteztem a bonyolult geometriájú

hajtókarokat, majd szilárdságtani számításokkal alátámasztva, meghatároztam a hozzá

tartózó tengely méreteit, valamint a hajtókar-rendszer használatához szükséges rögzítő

elemeket, melyeket a kellő számításokkal ellenőriztem. Figyelembe vettem a szabványos

méreteket, továbbá részletesen kitértem a szerelési elvekre, valamint az össze- illetve a

szétszereléséhez szükséges egyedi szerszámokat is megterveztem. Elkészítettem a

termékhez tartozó szerelési és használati útmutatót.

A hajtókar-rendszer formavilágának további gazdagítása valamit az eredetiség tovább

növelésének érdekében kitaláltam egy márkanevet, majd elkészítettem a hozzá és a

kerékpározáshoz illő logót. Ezt elhelyeztem a hajtókaron egy jól látható helyen, ezzel növelve

az esztétikai megjelenést.


74

15. Summary

To sum up, a designing task of a crank arm system designed for extreme use, consequently

being able to be fit into an extreme bicycle has been carried out in my thesis.

In my thesis I also touch upon the history of development of bicycles as well as the evolution

of extreme biking, which has been extremely popular nowadays. I have also performed

patent and market research, having made a presentation of a few patents and market leader

products.

I aimed for being creative either during brainstorming or later on, during elaboration of the

chosen draft version.

I tried to come forward with original ideas, which noone has ever created before and I did

my best to carry them out. I did measurements in order to prevent problems of compatibility

with other parts, aiming the fact that my ideas would not only be paper based.

I did trial measurement so as to determine the arising force during use in order to get lifelike

results.

Finally I designed a crank-arm system for extreme bicycles in my thesis. The crank arms with

sophisticated geometry were analyzed , optimised and calibrated by a finite element

analysis, then the dimensions of the axle being in connection to it were defined, as well as

the fastening elements. These data were supported by strength calculation, which was

checked up by appropriate calculations. I also took into consideration the standard

dimensions, further on I mentioned the mounting principles in details , then I designed the

special tools needed for assembling and disassembling. I also prepared the assembling

handbook and the user’s manual.

In order to further improve the world of shapes of the crank arm system and to increase its

originality, I also invented a trade- name, then I created a logo fitting both to this and to

cycling. I put it onto the crank arm to a distinctly visible place to improve its aesthetical

appearance.


75

16. Irodalomjegyzék

[1] Bálint Sándor: A kerékpár története

[2] Chris Sidwells: A nagy kerékpárkönyv

[3] EQUIST GOLD: A szabványos acélok adatbázisa

[4] MatWeb: Material property data

[5] Dr. Szalai József: Műszaki mechanika II. jegyzet

Soproni Egyetem, 2006

17. Mellékletek

1. melléklet: Európai Bizottság határozata, mely a 2001/95/EK európai parlamenti és

tanácsi irányelv értelmében a kerékpárokra, a gyermekkerékpárokra és a

kerékpárok csomagtartóira vonatkozó európai szabványok által követendő

biztonsági előírásokat tartalmazza.

2. melléklet: Amerikai szabványú UNC, UNF, & UNEF Menetek méretei (ANSI B1.1).

3. melléklet: Hell-Bent Cycle Works: Rickey M. Horwitz: Frame Materials.

4. melléklet: Videó felvétel az erő meghatározásához.

5. melléklet: Logó tervezése: BIG S BIKE arculati kézikönyv.

6. melléklet: Renderelt képek a 3D-s modellekről.

7. melléklet: Szerelési és használati útmutató.

8. melléklet: Műszaki rajzok.


76

18. Köszönetnyilvánítás

Ezúton szeretném megragadni az alkalmat arra, hogy köszönetemet és tiszteletemet

fejezzem ki mindenkinek, aki a szakdolgozatom elkészítéséhez nagyban hozzájárult.

Köszönetet mondok Benyó Klára témavezetőmnek, hogy lehetőséget biztosított munkám

sikeres elvégzéséhez és dolgozatom megírásához. Köszönöm segítőkész munkáját,

támogatását és dolgozatom alapos és kritikus átnézését.

Hálás vagyok a Miskolci Egyetem Gép- és Terméktervezési tanszékének, hogy tervező

mérnöki tudásom fejlesztésével alapvetően hozzájárult szakmai fejlődésemhez és sikeres

munkámhoz.

Végül, de nem utolsó sorban szeretném kifejezni köszönetemet családtagjaimnak, akik

szeretetükkel és segítségükkel támaszt nyújtottak az egyetemi és az azt megelőző

tanulmányaim során, valamint a szakdolgozatom elkészítésének ideje alatt igyekeztek

nyugodt körülményeket biztosítani.

extrém kerékpár hajtókar...

Documents