ТРЕХКОЛЕСНЫЙ С КРЕНОМ

Из истории автостроения известно, что первым автомобилем был трехколесный экипаж К.Бенца. В дальнейшем с ростом скоростей его вытеснила четырехколесная машина, как более устойчивая в поворотах. Однако конструкторов не покидало желание создать трехколесное шасси такой же устойчивости. Оно конструктивно проще и легче при одинаковой пассажировместимости, следовательно, более надежно и дешево в эксплуатации. 

Очевидно, из таких же соображений исходила немецкая фирма «Даймлер-Бенц», когда проектировала представленную в конце 1997 года на автосалоне во Франкфурте необычную двухместную машину «Лайф-джет» F-300 на трех колесах. Специалисты и просто посетители выставки долго гадали — автомобиль зто или мотоцикл? По простоте конструкции новинка действительно приближалась к мотоциклу, в то же время ее гидравлическое и электронное оборудование решало вопрос устойчивости в поворотах при любых скоростях, как у четырехколесного автомобиля.

Появление «Лайф-джет» F-300 не было случайным. Повышение маневренности в автомобильных пробках в городах, упрощение конструкции и удешевление — вот те проблемы, которые склоняют специалистов разных стран к работе над подобным видом транспорта.

При проектировании своего грехко-лесного мотоцикла (далее трицикла) автор преследовал более скромную цель — сделать его легким и всепогодным. Выбор компоновочной схемы подсказал опыт эксплуатации трехколесных веломобилей, которые в начале 90-х годов изготавливались старшеклассниками в минском Дворце детей и молодежи (в то время автор заведовал там мастерской «Конструирование биотранспорта и мотосредств»). Благодаря простоте конструкции веломобили оказались надежными, легкими (около 18 кг) и, учитывая их небольшую скорость, устойчивыми в поворотах. Поэтому опытный (на фото), а затем и второй — доработанный (на рисунке) образцы трицикла выполнены по схеме веломобиля: два управляемых колеса спереди и одно ведущее сзади. Следовательно, отсутствуют дифференциал и сложная задняя подвеска автомобильного типа.

Трицикл с кабиной на основе мотоцикла ММВЗ-3.113 и передними колесами от мопеда.

Компоновка трицикла (левое колесо на виде сбоку не показано):

1 рама трицикла; 2 — вал механизма крена; 3 — мост передний; 4 — сошка рулевая, правая; 5 — тяга рулевая, левая; 6 — педаль переключения передач; 7 — тяга переключения передач: 8 -двигатель (на виде спереди не показан); 9,15,1 б, 17 — точки сварки рамы трицикла с рамой мотоцикла: 10 — рама мотоцикла (обрезанная); 11—тормоза клещевого типа; 12 — зашивка (на видах спереди и сверху не показана); 13 — тросы привода клещевых тормозов механизма крена; 14 — подушка сиденья; 18 — спинка; 19 — заголовник; 20— дуга каркаса кабины, передняя; 21 боковины; 22 —дуга каркаса кабины, средняя; 23 — подкосы; 24 — дуга каркаса кабины, задняя; 25 —горловина топливного бака; 26 — бак топливный Гот мопеда); 27 — законцовка (элемент облицовки мотоцикла); 28 фонари задние (от мотоцикла); 29 — вилка передней подвески; 30 — колесо от мопеда; 31 — педаль колесных тормозов; 32 — коромысло клещевых тормозов и амортизаторов механизма крена; 33 — вал рулевой колонки (руль не показан); 34 — сошка рулевая, центральная; 35 — обод механизма крена, тормозной: 36 — амортизатор механизма крена.

Рама трицикла (привариваемая к ней часть рамы ММВЗ-З.113 показана условно):

1 — основание (труба 25×2); 2 — хомуты подшипников механизма крена (сталь, полоса 53); 3 — опора подножек (труба 25x25x2); 4 — подножка (фанера s10,2 шт.); 5 — кронштейн подножки, продольный (гнутый уголок 40x40x3, 2 шт.); 6,22 — стенки воздуховода (сталь, лист s1,5); 7,16— кронштейны подножки, поперечные (уголок 25×25); 8 поперечина задняя (труба 25×2); У — часть рамы мотоцикла ММВЗ-З.ПЗ, используемая в конструкции трицикла; 10— рама сидений (труба 25×1,5); 11 — перемычка (труба 25×1,5, 4 шт.); 12 — зашивка (стань, лист s1, на виде сверху не показана); 13 — лонжероны (труба 25×1,5); 14 — коромысло клещевых тормозов и амортизаторов механизма крена (сталь, лист s3); 15 — поперечина передняя (труба 25×2); 17,18 — кронштейны педали переключения передач, внутренний (унификация от мотоцикла ММВЗ-3.113) и внешний (сталь, лист s3); 19 — каретка (труба 30×2); 20 — кронштейн педали тормозов (унификация от мотоцикла ММВЗ-3.113); 21 — дуга крепления механизма крена (труба 25×2); 23 кронштейн крепления воздуховода (сталь, лист s1,5); 24 заклепка d3 (шаг клепаного шва 30 мм); 25 — болт М8 с петлей крепления клещевого тормоза (2 шт.); 26,28 — петли крепления подшипников вала рулевой колонки (сталь, лист s3, 4 шт.); 27 — стойка рулевой колонки (труба 20×1,5, 2 шт.).

Элементы крепления подшипников вала рулевой колонки к раме трицикла:

1 — болт М8 (4 шт.); 2 — скоба (сталь, лист s3, 4 шт.); 3 — шайба пружинная (4 шт.); 4 — гайка М8 (4 шт.)

Схема рулевого управления трициклом (размеры даны в плоскости центральной рулевой сошки)

Передний мост:

1 — втулка шкворневая (труба 21×1); 2 — балка (труба 38×2); 3,4 подкосы (труба 25×2); 5 — обод механизма крена, тормозной (часть велосипедного обода); 6 — вал механизма крена (труба 25×2); 7 — вилка крепления амортизатора механизма крена (сталь, лист s3); 8 — хомут крепления подшипника кардана рулевой колонки (сталь, лист s3); 9 проставка (труба 50x25x2).

Рулевая колонка:

1 — кронштейн крепления руля (от спортивного карта); 2 — вал рулевой колонки (от спортивного карта, можно трубу 17×1,5); 3,4,9 — подшипники 203; 5 — шарнир карданный (от рулевой колонки легкового автомобиля); 6 вал карданного звена (труба 17×1,5); 7 — сошка рулевая, центральная; 8 заклепка (d3,4 шт.)

Передняя подвеска:

1 — вилка (труба 21×1,5); 2 — упор (сталь, лист s6); 3 — шкворень; 4 — втулки (фторопласт, можно бронзу); 5 — чашки (сталь, лист s2); 6 — пружина (от заднего амортизатора мотоцикла ММВЗ-3.113); 7 сошка рулевая; 8 — шплинт d4; 9 — скоба; 10 сегмент тормозного механизма колеса; 11 — наконечник (сталь, лист s4)

Вопрос устойчивости трицикла решен (частично) уже при проектировании и изготовлении первого образца. Водитель его при поворотах наклонял основную часть машины (вместе с двигателем и задним колесом) в ту или иную сторону, как на велосипеде, и таким образом парировал действие центробежной силы. Для пущей страховки он мог дополнительно упираться ногой в поперечину переднего моста.

С установкой кабины упор в передний мост ногой стал невозможным, потребовался рычаг, который в зависимости от направления поворота передавал бы усилие на правую или левую сторону моста.

Однако можно обойтись и без рычага. Водителю доработанного трицикла до вхождения в вираж необходимо наклонить подвижную часть машины (на угол не более 30°) и зафиксировать ее тормозным устройством клещевого типа (от спортивного велосипеда), которое находится на переднем мосту; а после выхода из виража освободить тормоз-фиксатор. Пружины механизма крена сами возвратят машину в вертикальное положение.

Были учтены и другие недостатки опытного образца. В частности, передний мост облегчен (использованы колеса от мопеда с шинами размером 65-405) и разгружен (увеличена база), что улучшило продольную устойчивость и позволило удлинить сиденье. Установлена обтекаемая кабина, причем ее каркас соединен с рамой трицикла, обра-зовав с ней единую силовую конструкцию. Введен, как уже упоминалось, тормоз-фиксатор механизма крена. И, наконец, ножной запуск двигателя заменен на ручной: штатный рычаг час тично обрезан и надставлен трубой длиной около полуметра.

В качестве основы описываемой разработки использованы агрегаты, узлы и детали серийного двухколесного мотоцикла ММВЗ-3.113. Рама его спереди и

сверху обрезана, и оставшаяся ее часть приварена к раме трицикла, изготовленной в основном из так называемых велосипедных труб различного диаметра.

Основание рамы трицикла выгнуто из длинного отрезка трубы, но может быть составлено и из нескольких более коротких отрезков. Спереди к нему приварены хомут первого подшипника механизма крена и лонжероны; снизу, к передней поперечине — трубчатая дута с хомутом второго подшипника механизма крена и опора подножек; сзади — кронштейнами своих подножек — используемая часть рамы серийного мотоцикла ММВЗ-3.113.

Лонжероны рамы несут на себе коромысло — выгнутый из стального листа П-образный кронштейн с отверстиями под болты крепления клещевых тормозов и амортизаторов крена — и две наклонные трубчатые стойки рулевой колонки. Концы лонжеронов состыкованы с кареткой рамы сидений, к пе-

ремычкам которой приварена — своими обрезанными трубами — используемая часть рамы ММВЗ-3.113.

Между основанием и лонжеронами рамы трицикла устроен туннель, направляющий поток воздуха на головку двигателя — для охлаждения. Стенки воздуховода выполнены из стального листа. Вверху они склепаны с длинным кронштейном (из такого же листа), а внизу сварены с продольными уголками, протянутыми от передней до задней поперечины. К уголкам (продольным и поперечным) шурупами прикреплены подножки из толстой, пропитанной олифой фанеры, покрытые рубчатыми резиновыми ковриками.

Некоторые детали рулевого управления трицикла заимствованы. Например, вал рулевой колонки с кронштейном крепления руля (у трицикла он от ММВЗ-3.113) и рулевые тяги с шаровыми шарнирами — у спортивного кар та, а карданный шарнир — у легкового автомобиля.

Шарикоподшипники на рулевую колонку надеты с натягом и к уголковым петлям стоек прикреплены с помощью скоб и болтов. Подшипник вала карданного звена зажат в хомуте, приваренном к проставке на балке переднего моста.

Передний мост собран в основном из труб. Главный элемент его — балка, к которой приварены подкосы с валом и тормозным ободом механизма крена, петли крепления амортизаторов, проставка с хомутом подшипника и шкворневые втулки.

Скоба в сборе с рулевой сошкой:

1 —скоба (сгаль, лисг s4); 2 сошка (сталь, лист s3); 3 болт М5 (3 шт.).

Устройство спинки и заголовника:

1 — рама сидений; 2— заюловник; 3 спинка; 4 — сиденье водителя и пассажира (от мотоцикла ММВЗ-3.113); 5 — обивка (искусственная кожа); 6 — наполни гель (поролон s40…50); 7 — болт М5 (7 шт.); 8 — основание (фанера ,s8…10); 9— кронштейн (гнутый П-образный профиль, 3 шт.); 10 — гвоздь обойный (по контуру с шагом 30 мм)

Дуги каркаса кабины:

1 передняя (труба 25х 1,5); 2 — средняя (. груба 25×1,5, 2 шт.); 3 — задняя (труба 25×1.5).

Крен корпуса трицикла осуществляется вокруг оси именно этого вала. Если мысленно продолжим ось назад, то увидим, что она направлена строго в точку касания заднего колеса с землей. Такое совпадение не случайное — в нем залог правильной работы всего механизма крена.

Шарикоподшипники на концы вала надеты с натягом и заключены в хомуты на раме трицикла.

Часть велосипедного обода, приваренная к передним раскосам моста, — объект приложения усилий клещевых тормозов при фиксации механизма крена на виражах. После прохождения поворота корпус трицикла возвращают в вертикальное положение два задних амортизатора (от серийного мотоцикла). Верхние концы их соединены с неподвижным коромыслом, а нижние — с петлями на балке переднего моста.

Передние подвески выполнены в виде подпружиненных трубчатых вилок. Со шкворневыми втулками переднего моста вилки связаны длинными болтами — шкворнями. В качестве подшипников скольжения применены фторопластовые втулки (по две на каждый шкворень), однако подойдут и бронзовые.

Пружины, заключенные в самодельные чашки, выполняют роль амортизаторов. Они взяты от задних амортизаторов мотоцикла. Длина их такова, что ход подвески вдоль оси шкворня составляет 60 мм.

Скобы, сваренные с расплющенными концами вилок, скреплены болтами с рулевыми сошками. Последние шарнирно соединены тягами с центральной рулевой сошкой, которая получает управляющие импульсы от рулевого вала через карданное звено.

Передние колеса трицикла — от мопеда. Они полностью унифицированы, поскольку при сборке монтируются в вилки со своими полуосями без переделки. Однако такие полуоси выдержат не всякую нагрузку. Поэтому желательно их все-таки заменить на конусообразные с утолщением в сторону внутреннего подшипника (диаметр этого подшипника должен быть на 2—4 мм больше наружного).

Сиденье водителя и пассажира мотоциклетное — от ММВЗ-3.113. Спинка сиденья — самодельная. Устройство их подробно отражено на рисунке.

Каркас кабины состоит из трубчатых дуг и боковин, соединенных между со* бой и с рамой трицикла сваркой. Три-Чйг цикл не самодельный автомобиль, технические требования к которому содержат запрет на установку лобового стекла из пластмассы. Поэтому кабина со всех сторон (кроме низа, разумеется) облицована органическим стеклом толщиной 2,5 мм.

Лобовое стекло имеет сложные пространственные очертания, поэтому оно отформовано на деревянной мастер-модели с нагревом газовой горелкой. Крыша, задняя и боковые панели в формовке не нуждаются, поскольку образованы прямыми линиями. К петлям, приваренным к дугам и боковинам каркаса, они прикреплены мелкими болтами через резиновые уплотнения.

Слева по борту кабина имеет откидывающуюся кверху створку с телескопическим держателем наподобие тех, что используются на задних дверях ав-гомобилей-хзтчбеков. Створка поворачивается на двух горизонтальных осях, ввинченных в переднюю и среднюю дуги каркаса. В закрытом положении она фиксируется механическим запором, спрятанным в подлокотную панель. При повороте ручки запора из панели выдвигаются штыри и входят в соответствующие отверстия в дугах каркаса.

Кабина прозрачна не целиком: зоны, необходимые водителю для нормального обзора, оставлены нетронутыми, а все остальное окрашено. Причем изнуг-ри. Таким образом сохранены, с одной стороны, блестящая внешняя поверхность оргстекла, а с другой — привычное человеку визуальное восприятие кабины как таковой.

Д.ШАВЕЙКО, г. Минск