1

Fietsbak

De demonteerbare bakfiets

Door Paul Vink

2

Fietsbak

De demonteerbare bakfiets

Paul Vink

Rotterdam

16-10-12

De Haagse Hogeschool

3

Voorwoord

Dit verslag is tot stand gekomen als rapport over een schoolproject. Het schoolproject is de fietsbak.Zelf ben ik een student, en heb meegewerkt aan het project van de fiets bak. Dit verslag is bedoelt voor de docent die dit verslag beoordeelt, en eventueel ook als voorbeeld voor andere studenten die een verslag voor werktuigbouwkunde in moeten leveren.Dit verslag is geschreven met behulp van de projectgroep en de begeleiders.Inhoudsopgave

Samenvatting 41. Inleiding 52. Planning en research

2.1 Doelen 62.1.1 Eisen en wensen 72.1.2 Doelstellingen 8

2.2 Aanpak 92.3 Patentresearch 10-12

3. Concepten3.1 Concept 1 133.2 Concept 2 143.3 Concept 3 15

4. Eindconcept 16

5. Conclusie 17

Bronnenlijst 18

Bijlagen1. Berekeningen. 19-20

4

Samenvatting

De fietsbak is een bak die je op je fiets kan zetten, het is dus een demonteerbare bakfiets. Dit moet een goedkoper alternatief zijn voor de bakfiets en moet ook snel gedemonteerd kunnen worden. In de bak moet plaats komen voor 2 kinderen en een boodschappentas. De bak moet ongeveer 55 kilo kunnen dragen. We zijn op materiaalkosten gekomen van ongeveer €100,- . Dit is dus nog zonder loonkosten of overige ‘’upgrades’’. Wij hebben ons concept gekozen uit 3 overige, en we hebben dit gedaan door te kijken naar de sterke en de zwakke punten. Helaas moet bij dit systeem wel het voorwiel er uit, maar het leek ons het meest realistische, uit te werken plan.

5

1. Inleiding

De fietsbak is een simpel idee dat lastig uit te werken is. Er zijn veel problemen bij de uitwerking. Denk hierbij aan het sturen, het gewicht, de montage en de veiligheid. Maar als deze problemen zouden kunnen worden verholpen komt er een goed product uit waar veel vraag naar is. Als het werkt dan is het een goedkoop alternatief voor de bakfiets en kan deze heel makkelijk door iedereen gebruikt worden.

De fietsbak is een bak die aan elke fiets gemonteerd kan worden en is een goedkoper alternatief voor de gewone bakfiets. In deze bak komt ruimte komen voor twee kinderen en eventuele andere goederen.

Hoe dit moet gaan gebeuren is een probleem, het is al een tijd een bekend product, maar de problemen ervan zijn nog niet opgelost. Denk hierbij maar aan het sturen. Hier hebben wij meerdere ideeën over, sommige beter dan de andere. Dit is maar één van de vele problemen die moeten worden opgelost. Maar wij hebben al ideeën over hoe we de problemen moeten aanpakken. Deze zijn verwerkt in onze concepten voor de fietsbak.

In dit verslag leest u over onze 3 concepten en ons uiteindelijke gekozen concept.

6

2. Planning en research

2.1 Doelen

Het doel van ons project is het ontwikkelen van een demonteerbare fietsbak. Hierbij zijn ook nog eisen en kleinere doelstellingen om dit te kunnen doen.

7

2.1.1 Eisen en wensen

Wens Eis PVE een aantal voorbeelden van relevante eisen en wensen voor de Fietsbak

Veiligheidx bestaande of vervangende verlichting moet zichtbaar zijn vanaf voorzijde

van de combinatiex witte reflectoren aan voorzijde van de "kar" x bewegende delen van de "kar" mogen niet binnen handbereik van de

inzittenden vallenx veiligheid conform NEN norm ####

Dimensies/gewichtx De breedte van de fietsbak mag niet meer dan 1000mm bedragen

x De fietskar met fiets past (opgevouwen) door een P95 deurx Het totale "lege" gewicht van de kar mag niet meer zijn dan 20x (los)gekoppeld zou het fijn zijn als de kar opvouwbaar is tbv opbergen en door deuren gaan

Gebruikx De fietskar moet plaats bieden aan 2 inzittenden. x Maximale belasting van de fietskar mag 1000N zijnx De draaicirkel van de fietskar moet kleiner zijn dan 7000mmx De bak moet een regenafvoer hebbenx De kar moet voorzien zijn van een parkeerrem

x De kar kan mee-remmen met de fietsx Het gewicht van de kar mag niet meer dan 20kg zijn.x Koppelbaar met P95 van bestaande "volwassenen" fietsenx Eerste bevestiging door "leek" inclusief koppelmateriaal moet binnen 30 minuten kunnenx bij eerste bevestiging van koppel materiaal mag eenvoudig gereedschap worden gebruiktx het bevestigen van de kar voor de 2e en volgende keren

moet zonder gereedschap en binnen 2 min kunnen gebeuren.Materiaal

x De materialen mogen niet water opnemend zijn

Productiex De 1e productie serie heeft een grootte van 200-1000

8

2.1.2 Doelstellingen

We willen ons product, de fietsbak, binnen acht weken ontwikkelen. De doelstellingen hiervan zijn de onderdelen waar nu problemen mee zijn, en wat wij willen bereiken in ons product.

Hoofddoelstellingen:

- De wieltjes van de fietsbak moeten goed meebewegen met het voorwiel van de fiets.

- De fietsbak moet makkelijk te monteren en te demonteren zijn. De eerste keer monteren moet lukken binnen 30 minuten, daarna moet demonteren en weer monteren binnen 5 minuten lukken.

- De fietsbak moet zo gemaakt zijn dat je makkelijk met onze fietsbak door obstakels zoals hekjes kan manoeuvreren. De fietsbak zal een maximale draaicirkel hebben van 7 meter en is 80 cm breed.

Deeldoelstellingen:

- De fietsbak moet lang meegaan (bijv roest). Dus goede materiaal keuze en ook goede afwerking.

- De fietsbak mag geen schade maken aan de fiets waarop hij vast word gezet.- Moet 2 kinderen tot 7 jaar kunnen dragen, oftewel minimaal een draagkracht van

55 KG.

9

2.2 Aanpak

Omdat we een zeer klein tijdschema hebben moeten wij erg efficiënt werken. Ook is er dus weinig speling in het tijdschema.

Wij gaan allemaal een concept bedenken en licht uitwerken. Daaruit bepalen we met de groep welke de beste is. Deze gaan wij dan helemaal uitwerken, verbeteren en aanpassen aan eventuele wensen. Wij gaan hier geen prototype van maken, maar wel een 3d model en een ruime hoeveelheid aan tekeningen.

10

2.3 Patentresearch

Dit patent lijkt gedeeltelijk op onze fietsbak. Deze heeft een vergelijkbare montering, maar niet volledig. Bij dit ontwerp gaat de hele bak naar links of rechts, bij ons ontwerp gaan de wielen sturen en blijft de bak recht vast aan de fiets.Dit patent is ook mogelijk belemerrend, het heeft een goed koppelmechanisme, maar is op zich te zwak voor de fietsbak.

11

Dit patent belemmerd ons in het makkelijk maken van het loskoppelen van het voorwiel. Hierbij zit er een klein hendeltje aan de zijkant die het makkelijk maakt om in één beweging het wiel los te maken.

Dit patent belemmerd ons ontwerp op koppeling, ontwerp en sturing. Maar wij gebruiken geen speciale fiets aangepast voor het aanbrengen van een bak, maar wij gebruiken een standaard fiets. Bij dit ontwerp wordt de bak gekoppeld aan punt 15. Bij ons ontwerp aan het balhoofd.De koppeling van dit onderdeel zit bij punt 60. Deze wordt in punt 15. Gestoken en vastgemaakt. Dit is dan dus ook de draai as, en niet de voorvork. Bron: Espacenet, Triobike Samen vormt het dit, wat ons ontwerp anders maakt van dit ontwerp is: bij ons sturen de wielen door een apart mechanisme en de bak van ons blijft recht aan de fiets. Wat ook belemmerend is, is het remmechanisme. Het is een simpel los te koppelen systeem van het voorwiel en makkelijk te bevestigen aan de remkabels van de bak.

12

Dit is het gepatenteerde remsysteem, dit werkt met een makkelijke schijfmechanisme. De gewone remkabel heeft aan het einde een klein klemmetje wat ook bevestigd kan worden aan de remkabels van de bak.

Dit systeem kan ons belemmeren in het eventueel loskoppelen van de voorvork. Zelf gaan wij dit dus niet gebruiken en de voorvork er gewoon op laten.

13

3. De concepten

3.1 Concept 1

Aandachtspunten van het concept

Bij dit concept hebben we er goed op gelet dat je natuurlijk en licht stuurt en er bewust van bent dat je met een bak fietst. Voor de montage hebben we bedacht dat het stevig maar ook makkelijk te hanteren moet zijn, dit zo dat iemand zonder verstand van techniek het alsnog kan gebruiken. Ook zullen er bepaalde onderdelen te zien zijn op de schetsen die toevoeging hebben tot veiligheid.

Werking van het concept

Rijden met de bak:Om te zorgen dat je natuurlijk en licht stuurt, stuurt je met de wielen die op de bak zitten. Dit met behulp van stangen die onder de bak doorlopen gemonteerd aan een asje waar de wielen aan zitten. De voorvork wordt verlengt door twee stangen die je op een plaatje met twee kogelkoppelingen verbind met de stangen die naar de as van de wielen lopen. Deze lopen gekruist onder de bak zodat de wielen de juiste richting op sturen.Montage: Montage gaat met een pin in een goed gemonteerde beugel op het balhoofd daarbij zitten er ook twee stangen vanaf de zijkanten van de bak naar de stang waar de zadelpin in is geschoven. Die twee stangen worden gemakkelijk in een blok aan de stangbij de zadelpin geschoven. Er kan eventueel nog een makkelijke en snel te gebruiken klik systeem worden opgezet, maar dit moet nog worden bekeken in verband met eventuele 'losbreking" van de bak.Doordat het voorwiel eruit is sluit je de remkabel aan op een koppelsysteem met de remmen van de bak. Hiervoor kan je gewoon de originele remkabel gebruiken.

 De voordelen hiervan.

- Heeft ruimte voor 2 kinderen,- Is veilig,- Verlichting is makkelijk te bevestigen op de bak.- Zal goedkoop zijn.- Stuurt gemakkelijk.

De nadelen hiervan.

- Heeft een grote draaicirkel.- Zal niet heel erg goedkoop zijn.

14

- Het voorwiel van de fiets moet er uit worden gehaald voor montage.3.2 Concept 2

Aandachtspunten van het concept

Bij dit concept lag de aandacht op het bevestigen van de bak zonder het voorwiel te verwijderen. Daarnaast richten we bij dit concept ook de aandacht op het vermijden van zwenkwieltjes.Er moet nog nagedacht worden over het remmechanisme in verband met het glijden van de bak.

Werking van het conceptRijden met de bak:Bij dit concept lag de focus vooral op het synchroon bewegen van het wiel van de fietsbak en het voorwiel van de fiets. Dit is opgelost door 2 stangen te bevestigen op de voorvork van de fiets. Deze stangen bewegen mee als je stuurt, als je links stuurt duw je dus de rechter stang naar voren en trek je de linker stang naar achter. Hierdoor schuift de bak iets naar voren over een rails, dit zodat de bak mooi recht blijft. Zodra je het stuur weer recht draait na het maken van een bocht schuift de bak weer langzaam terug tegen het eind van de rails, aan de kant van het stuur.Zo stuur je dus tegelijk met het fietswiel en het wiel van de bak waardoor ze mooi synchroon lopen. Het idee was een mechanisme met een rails op de stangen van het stuurmechanisme. Hierbij beweegt de bak mee als je bochten maakt, door over de rails te glijden. Omdat de bak direct bevestigt is op de stangen die aan de voorvork van de fiets zitten en dat de bak rust op zijn eigen wiel, kan deze constructie waarschijnlijk het gewenste gewicht van 55kg (2 kleine kinderen) verdragen.Montage:Het monteren en demonteren van de fietsbak zou gemakkelijk zijn met dit concept aangezien je alleen een aansluitingspunt hebt op de voorvork van de fiets.

De voordelen hiervan:- Makkelijk te bevestigen.- Kan in principe het gewenste gewicht aan.

De nadelen hiervan:- Bij remmen schiet de bak, met eventueel kinderen, mogelijk naar voren. - Het wiel van de fietsbak moet scherper draaien dan het fietswiel voor een soepelere stuurbeweging.

15

3.3 Concept 3

Aandachtspunten van het concept

Bij dit concept lag de aandacht vooral op een manier van bevestigen waarbij het voorwiel kon blijven zitten.Ook moest de bak veilig genoeg zijn om kinderen in te vervoeren, dat doormiddel van riempjes en een deurtje om ze makkelijk te laten instappen.

De werking van het concept

Rijden met de bak:Als de bakfiets eenmaal gemonteerd is kan de gebruiker er mee fietsen, maar hoe? De gebruiker hoeft geen andere technieken qua fietsen toe te passen, het stuur stuurt samen met het normale wiel en de extra zwenkwieltjes de bakfiets in de bepaalde richting. De bak beweegt samen met de fiets voort op de kracht van de gebruiker, want de fietsbak wordt vooruit gereden door de fiets en de fiets wordt vooruit gereden door de gebruiker. Om de kinderen in de fietsbak te laden wordt gebruik gemaakt van een deurtje dat zich aan de voorkant van de fietsbak bevind. Als de kinderen zitten dienen de kinderen zich in te snoeren met de desbetreffende gordels.Montage:De eerste montage van dit concept duurt iets langer dan de daarna volgende (de)montages, want bij de eerste montage moeten alle holle cilinders aan het balhoofd en aan het wiel bevestigt worden. Hierna is het gemakkelijker, dan hoeft de bak alleen in deze cilinders geschoven en vast geklikt te worden. Voor het demonteren is het hetzelfde proces, eerst uitklikken en vervolgens de bak eruit schuiven. De holle cilinders kunnen dan aan het balhoofd en wiel blijven zitten, omdat dit verder geen hinder geeft voor de gebruiker van de fiets zonder fietsbak.

De voordelen hiervan:

- Het is veilig.- Na de eerste keer monteren makkelijk te demonteren en weer te monteren.- Het werkt met al bestaande en dus ook bewezen producten.

De nadelen hiervan:

- Het is wat lastiger voor de gebruiker van de fiets om 2 kinderen voort te duwen.- De zwenkwieltjes moeten om de week geolied worden voor een vlekkeloze rit.

16

4. Het eindconcept

Ons uiteindelijke concept is concept 1 geworden, omdat deze de meeste voordelen heeft en het meest realistisch is om uit te werken.

17

5. Conclusie

Al onze concepten hebben hun sterke en zwakke punten, uiteindelijk hebben we gekozen voor concept 1, aangezien deze de meeste voordelen heeft en de minste nadelen. Verder heeft deze ook de meeste potentie om uitgewerkt te worden. Deze is helaas wel lastig om te realiseren omdat bij dit concept het voorwiel er uit moet worden gehaald. Onze aanbeveling is dus ook om er meer tijd in te steken. Dit concept kan werken, maar is nog niet ver genoeg uitgewerkt.

18

Bronnenlijst

Google patent database, stroller bike.http://www.google.nl/patents/US7780184?pg=PA41&dq=stroller+bike.&hl=nl&sa=X&ei=Oo92UJOoH8bA0QWE8oCADQ&ved=0CDcQ6AEwAg#v=onepage&q=stroller%20bike.&f=false

Espacenet, Anhängende zeichnungen.http://worldwide.espacenet.com/espacenetDocument.pdf?flavour=phantomMosaics&KC=A1&date=20120426&FT=D&locale=nl_NL&CC=DE&NR=102011111092A1&pageNumber=1&

Espacenet, Improved structure of quick release screw bolt of bicycle.http://worldwide.espacenet.com/espacenetDocument.pdf?flavour=phantomMosaics&KC=U&date=20110911&FT=D&locale=nl_NL&CC=TW&NR=M411389U&pageNumber=1&

Espacenet, Adjustable bicycle quick release for a solid axlehttp://worldwide.espacenet.com/espacenetDocument.pdf?flavour=plainPage&KC=A1&date=20110707&FT=D&locale=nl_NL&CC=WO&NR=2011082431A1&pageNumber=1&

Espacenet, Triobikehttp://worldwide.espacenet.com/espacenetDocument.pdf?flavour=phantomMosaics&KC=A1&date=20060816&FT=D&locale=nl_NL&CC=EP&NR=1690782A1&pageNumber=1&

Espacenet, quick release fork for a light vehicle wheelhttp://worldwide.espacenet.com/espacenetDocument.pdf?flavour=phantomMosaics&KC=A&date=20120323&FT=D&locale=nl_NL&CC=MX&NR=2010010384A&pageNumber=1&

http://www.triobike.nl/

http://www.babboe.nl

19

Bijlage 1. Berekeningen

Hier komen de berekeningen voor het gewicht van de bak, we gebruiken standaard materialen. De bak wordt gevormd uit Europees berken betonplex, de mechanica/ dragende constructie uit aluminium en de pin uit staal.Standaardgegevens.

Afmetingen:10 mm dikke randen in lengte15 mm dik onderkant700 mm lang530 mm hoog630 mm breed550 mm breed zonder lengte480 mm hoog zonder bodemDichtheden:Aluminium: 2,755Staal: ~7,8Gewicht Europees berken betonplex 620 kg/m3

Kostprijzen:Aluminium: ~1,58/kgStaal: ~1,25/kgEuropees berken betonplex: € 16,24 per m2(15mm dik), € 12,20 per m2 (10mm dik)De bak.Bodem: 15 mm*630 mm*700 mm=6615000 mm3 = 6,615 dm3 (0,441 m2)Lengte: 10 mm*700 mm*480 mm=3360000 mm3 = 3,36 dm3(0,336 m2)Breedte: (630 mm-2*10 mm)*480 mm*10 mm *2= 2928000 mm3 *2= 2,928 dm3*2=5,856 dm3 (0,2928 m2)

Totaal aantal hout: 6,615 dm3+3,36 dm3+5,856 dm3=15,831 dm3

Bak inhoud.Bodem 6,615 dm3Lengte 2*3,36 dm3 = 6,72 dm3Breedtezonder deur 7,92 dm3Breedte metdeur 10,56 dm3

Bak inhoud = 67,41 dm3Inham wielen 2*250 mm*30 mm*530 mm = 7950000 mm3 = 7,95 dm3Complete bak = 67,41 dm3-7,95 dm3 = 59,46 dm3Oppervlak 202*π = 1256,65 mm3Inhoud 202*π*80 mm = 100531 mm3

20

Onderste bus202*π*70 mm+ 30 mm*10 mm*15 mm = 92465 mm3 – 70 mm*102 =85465 mm3onderste bus = 85465 mm3Middelste bus202*π*80 mm + 132*π*5 = 103185 mm3 – 8500 mm3 = 94686 mm3middelste bus = 94686 mm3Bovenste bus202*π*7,5 mm*132*π*10 mm =14734 mm3 – 102*13,5 mm = 13384 mm3bovenste bus = 13384 mm3Pin102*160,5 mm+ 4*5*20*2 + 2,52* π*7= 16987 mm3Pin = 16987 mm3Beugelbevestiging27,5 mm*40 mm + 17,52* π / 2*5 = 3505 mm3Beugelbevestiging = 3505 mm3Stangen in mechaniekΠ*202 = 1256,64 mm2 * 600 = 753982,24 mm3 (*2 = 1507964,47 mm3)

SnelsluiterKosten: 8,50Gewicht: ~250 gramKoppelingsmechanisme10 mm * 300 mm * 40 mm = 120000 mm3 – 152 * π = 119293,14 mm3 *2 = 238586,3 mm310 mm * 40 mm *80 mm = 32000 mm3 40 * 60 * 35 –( ½ * π *272 * 60) + ½ * π * 402 - ( ½ * π *272 * 60) = 97383,2 mm3WielenDe door ons gebruikte 20 inch wielen kosten per stuk €31,50 en wegen ongeveer 2 kg per stuk.Totaal:Gewicht staal: 16987 mm3 * 10-6 *7,8 = 0,148 kgGewicht hout: 15,831 dm3 = 0,015831 m3 * 620 = 9,81522 kgGewicht aluminium: 3505 mm3 + 13384 mm3 + 94686 mm3 + 85465 mm3 + 1507964 mm3 + 97383,2 mm3 + 32000 mm3 +238586,3 mm3 = 2072973,5 mm3 * 10-6 * 2,755 = 5,711 kg overig: 6 * 100 gram = 600 gramKosten staal: 0,148 * 1,25 = 0,185Kosten hout: 0,2928 * 12,20 + 0,336 * 12,20 + 0,441 * 16,24 = 18,93Kosten aluminium: 5,711 * 1,58 = 9,02Gewicht: 9,81522 + 0,148 + 5,711 + 4 + 0,250 + 0,6= ~20,5 kg

Materiaalkosten: 18,93 + 9,02 + 0,185 + 63 + 8,50 = €99,64S