История изобретения электровелосипеда
История электрических велосипедов началась более 120-ти лет назад. Она прошла через несколько периодов взлетов и падений, множество изобретений и технологических усовершенствований.В 1867 и 1886 годах, еще до первого появления электрического велосипеда, два разных изобретателя придумали моторизованные велосипеды, один из которых оборудовали паровой машиной, а второй — двигателем внутреннего сгорания. Пережив расцвет, со временем такие велосипеды становились все менее и менее популярными. Сегодня мы можем встретить единичные экземпляры таких моделей.
В 1890-х годах, электрические велосипеды начинают патентоваться в США.
Например, 31 декабря 1895 года Огден Болтон — младший получил патент на велосипед с аккумулятором и моторизированным колесом под названием «Модульное моторизированное электрическое колесо с концентратором для установки на велосипеды». Это событие дало толчок развитию нового понятия «электрический велосипед».
В нём не было передач, и мотор мог потреблять до 100 ампер от 10-ти вольтовой батареи. Уже первое «мотор колесо» было защищено от непогоды металлическими пластинами. Электродвигатель состоял из 6 электромагнитов, которые вращали колесо вокруг своей оси. К каждой катушке был прикреплен механизм, защищающий от прокручивания колеса в обратную сторону.
Два года спустя, в 1897 году, Осия У. Либби из Бостона изобрел электрический велосипед с двумя аккумуляторами, который приводился в движение с помощью «двойного электродвигателя». Двигатель был установлен в ступице педального узла. Он состоял из ряда центральных магнитов, окруженных двумя барабанами, которые состояли из набора подковообразных магнитов. Движение обеспечивалось благодаря чередованию полюсов магнитов. Эта модель была позже повторно доработана и ее копировали вплоть до 1990-х годов.
Принцип работы этой конструкции лежит в основе всех современных «мотор колёс» с прямым приводом (без планетарной передачи внутри «мотор колеса»).
Изобретателя осенила отличная идея. На ровных участках дороги использовалась только одна батарея, а при преодолении подъемов подключалась вторая. Таким образом, -экономилась энергия и облегчалось вращение педалей. Это, вероятно, первая форма контроллера электрического велосипеда.
В ноябре 1898 года Мэтью Дж. Стефенсом был запатентован электрический велосипед, в котором используется приводной ремень, установленный вдоль внешнего края заднего колеса. На иллюстрации, видно, что ремень прижимается к земле колесом. Ролик двигателя имел форму, предотвращающую соскальзывание ремня. Сложно представить себе преодоление отрезков пути с грязью и лужами на таком агрегате. Автор проявил творческий подход к этому изобретению, но это не добавило ему практичности.
В 1899-ом году Джоном Щнепфом был изобретён роликовый электродвигатель, вращающий заднее колесо. Небольшой мотор крепился к задней стойке велосипеда и получал энергию от аккумулятора, закрепленного на раме. Вращение ролика приводило в движение заднее колесо. Но так как диаметр колеса многократно превышал диаметр ролика, он должен был вращаться с внушительной скоростью, чего не позволял небольшой мотор с червячным редуктором. Эффективность данного способа вызывает сомнения.
Также остается загадкой, как автор изобретения предполагал ездить во время или после дождя. Ведь валик будет просто прокручиваться, не производя нужного эффекта.
Изобретение Щнепфа в 1969 году было пересмотрено и расширено Г.А. Вудом младшим.
Устройство Вуда использовало 4 двигателя. Каждый обладал мощностью менее половины лошадиной силы и был связан с ведущим колесом через серию передач. Хоть это и был улучшенный вариант изобретения Щнепфа, он не завоевал особой популярности у потребителей, так как эффективность двигателя значительно зависела от чистоты дороги.
В 1946 году Джесси Д. Такер получил патент на двигатель с внутренними зубчатыми передачами и муфтой свободного хода. Муфта свободного хода позволяла вращаться колесу на холостом ходу, т.е. без вращения педалей. Может, это было не первым изобретением такого типа, но Джесси Такер получил патент на одну из наиболее важных функций электрического велосипеда — возможность вращения педалей, как во время работы двигателя, так и в ее отсутствии. Создание муфты свободного хода сделало возможным появление электровелосипедов, управляемых акселератором.
Этот принцип конструкции и сегодня используется в редукторных «мотор колёсах», обеспечивая приводу небольшие габариты и хороший крутящий момент.
28 декабря 1948 года С. Арджирис получил патент на электрический велосипед, использующий цепной электродвигатель.
втор расположил 2 батареи по обеим сторонам заднего колеса, что улучшало поперечный баланс. Однако из-за этого страдала продольный баланс велосипеда, так как основной вес приходился на заднее колесо. Последующие изобретения учитывали этот недостаток и устанавливали батареи ближе к задней стойке или на задний багажник электровелосипеда. К сожалению, в патенте не указываются характеристики двигателя или батарей, но известно, что это конструкция впоследствии повлияла на увеличение популярности установки внешних цепных электродвигателей на велосипеды.
После этого было придумано великое множество разнообразных конструкций и типов электровелосипедов. Но признание и распространение получили только 4 основных вида привода велосипедов, использующих:
— мотор колеса;
-двигатели встроенные в ступицу педального узла;
— внешние двигатели с цепным приводом;
— внешние двигатели с роликовым приводом.
В конце 1990 года были разработаны датчики крутящего момента и управления мощностью. Они представляет собой устройство для измерения и регистрации крутящего момента на вращающейся системе, такой как двигатель, коленчатый вал и т.п. Эти датчики позволили контролировать расход энергии и управлять мощностью двигателя. Изобретение датчиков крутящего момента, мощности, управления, новых батарей и усовершенствованных электродвигателей позволили производству электровелосипедов перейти на новый уровень.
В 1992 году компания Vector Services Limited начинает продажу серийного электрического велосипеда, под названием «Zike». Велосипед оснащался никель-кадмиевыми аккумуляторами, которые были встроены в раму и 850 граммовым двигателем с постоянными магнитами. Кроме Zike, в 1992 году сложно было найти серийный электровелосипед.
В 1997 году выпущен «Select» — другая успешная модель серийного электровелосипеда. В начале 21-го века несколько крупных производителей электрооборудования начинают производство герметизированных агрегатов привода, встроенных в педальный узел. Сначала Yamaha, а затем Panasonic. Агрегат от Panasonic был устанавливался на китайские марки вплоть до 2006 гг.
На иллюстрации представлен представитель класса электровелосипедов с двигателем, встроенными в коленчатый вал., которую сегодня используют такие производители, как Raleigh, Swiss Flyer, Monarch, Kettler and Kalkhoff.
К 1998 году на мировом рынке имелось, по меньшей мере, 49 различных серийных электрических моделей велосипедов. Производство с 1993 по 2004 год выросло примерно на 35%. В 1995 году мировое производство электровелосипедов уже составляло около 107 млн. единиц.
Большинство недорогих моделей, в том числе и ТМ «Volta bikes», до настоящего времени используют недорогие свинцово-кислотные батареи. Более дорогие модели ТМ «Volta bikes» и других производителей оснащаются никель-кадмиевыми, никель-металлгидридными и литий-ионными батареями. Со временем, технические характеристики электровелосипедов улучшаются, увеличивается запас хода и скорость.
К 2001 году вошли в обиход термины «E-Bike, power bike, pedelec, assisted bicycle и power-assisted bicycle», которые используются для описания электрических велосипедов.
E-Bike, по информации Google, — наиболее популярный термин в англоязычном интернете.
Термин E-Bike обычно используются для электровелосипедов, которые оснащены рукоятью акселератора.
Термины Electric Motorbike или E-Motorbike использовались для описания более мощных моделей, достигающих до 80 км/ч.
Термин «pedelec» обычно относится к электровелосипедам, оснащенный датчиками крутящего момента и/или скорости с регулятором мощности, который обеспечивает помощь только в том случае, если велосипедист вращает педали.
Термин Assisted bicycle (помогающий велосипед) — используется для описания электровелосипеда в канадском законодательстве.
2000-ые годы ознаменовались ростом популярности так называемых электронных наборов или комплектов для переоборудования велосипедов на электротягу. Комплекты состоят из мотор колеса, контроллера, рукоятки акселератора и/или системы pedal-assist, а в наиболее полных комплектациях — бортового компьютера. Так как стоимость серийных моделей электровелосипедов составляла около $2500 и выше, не каждый мог себе позволить купить его. Намного дешевле было переоборудовать уже имеющийся велосипед. Не имеющие велосипеда — приобретали недорогие модели и оборудовали их «мотор колесами», либо цепными электродвигателями. Благодаря спросу на отдельные запчасти к электровелосипеду и появились так называемые «conversion kit» — наборы для преобразования. В основном, такие наборы производились в Китае, но с 2008 года ими занялись европейские и американские компании.
0 комментариев