Protohippus 2
ja edelleen kehittely (Protohippus 3 ja 4)

English version.


Päivitetty 2018-10-17 Last update

Uusin sähköistetty versio on sivun lopussa.






Protohippus 2

Lyhyt video Protohippus 2:sta YouTubessa (2008-10-11)

Hipparionin ensimmäisen varsinainen prototyypin, Protohippus 1:n rakenne on luja, mutta melko monimutkainen. Runko ja istuin koostuvat yli 70 alumiinipalasta, jotka on hitsattu yhteen. Hommaa oli paljon ja etupään jigi vaati vinojen osien takia tarkkuutta. Jotain yksinkertaisempaa piti keksiä.

Seuraavaksi yritin suunnitella mahdollisimman yksinkertaisen ja halvan rungon, materiaalina edelleen alumiini, jonka ylimitoituksesta syntyy vähemmän ylipainoa kuin teräksestä. Runkonivelenä olisivat olleet kumityynyt (ks. kuva, siniset palat), mutta epäilys heräsi kumityynyjen kestävyyden ja ohjauksen todennäköisen väpätyksen suhteen ja jatkoin suunnittelua Protohippus 1:n varmatoimisen rakenteen pohjalta.


Protohippus 2, ensimmäinen runkoidea: yksinkertainen,
varastokokoisista alumiiniputkista hitsattu runko,
nivelenä kaksi (tai useampia) kumityynyjä


Toinen varsinainen prototyyppi, Hipparion Protohippus 2 valmistui alkukesästä 2001 ja on ollut vakituisessa ajossa vasta v. 2006 elokuusta lähtien ja sitä olen ajanut nyt (2018-09-17) yli  73.000 km. Yhteensä kolmella prototyypillä (Testiproto 0 ja Prototyypit 1...2) olen nyt ajanut yhteensä 120.750 km.

Protohippus 2:n kokoonpano on seuraava:

Turhaa optimismia lienee saada aikaan entistä kevyempi pyörä, koska polkupyöräosat painavat joka tapauksessa sen, minkä painavat (Protohippus 1:ssä 14 kg, tässä n. 13 kg + takalokasuojat 1,5 kg, koska takapyörät ovat pienet). Shimanon rumpuvaihde on melko painava (niin olisi iso rataspakkakin), ja kaikki pienet nippelit, jotka ovat arkikäytössä välttämättömiä, tuovat mukanaan muutaman kymmenen grammaa kukin, jotkin muutama sata. Kokonaispaino on silti 1...2 kg pienempi kuin Protohippus 1:ssä (oli hieman yli 24 kg), vaikka pyörässä on takalokasuojat (joita ei ollut Ykkösessä). Rakenteen painoa lisää se, että lujuuslaskentaa ja optimointia ei ole tehty. Toisaalta runko ja istuin ovat kestäneet jo yli 70.000 km ajon. Mutu-tuntumalla tehty rakenne on hieman ylimitoitettu mutta kestävä. Jos painoa pitää saada pois, se on helpointa ottaa ajajasta ja mukana kulkevista varusteista tai apumoottorista, mutta ei ajoneuvosta.

HIPPARION Protohippus 2
Protohippus 2:n 3D-luonnos v. 2001

Istuin on kiinteä. Säätö eri pituisille jaloille tapahtuu kasettikeskiötä (Flevo) siirtämällä. Etäisyys istuinpohjan mutkasta keskiön keskelle on säädettävissä välillä 750...900 mm (eturattaiden koko vaikuttaa etäisyyteen). Protohippus 1:ssä säätö tapahtui istuinta siirtämällä, ja minun käytössäni ko. etäisyys oli 850...870 mm. Protohippus 2 sopii melko lyhyt- ja keskipitkäjalkaisille.

Maalaus on tehty alumiinipohjamaalilla ja kaksikomponenttisella akryylimaalilla (automaali). Maali on sivelty sivelimellä, koska ruiskumaalaus olisi tuhlannut maalia moninkertaisesti. Maali säilyy purkissa vuosikausia, mutta kovetin alle vuoden. Pohjamaali ohennetaan asetonilla, joten maalaus on tehtävä hyvin tuuletussa sisätilassa.

Maali kuluu istuimen sivuputkista melko nopeasti, koska istuinverkko hankaa sen vähitellen pois. Istuin pitäisi uusintamaalata vähintään kerran vuodessa (n. 5000 ajokilometrin välein). Näin olen tehnyt, mutta tavallisella alkyydimaalilla, jonka kestavyys taitaa olla huonompi kuin automaalin.

Pienten takapyörien (20") takia lumisohjossa, jäärosolla ja pehmesässä hiekassa ajo on hieman raskaampaa kuin oli Proto 1:ssä, jossa oli 26" takapyörät. Pikkupyörät juuttuvat lumeen pahemmin kuin isot. Kesäkeleillä ei eroa ole havaittavissa.

Protohippus 2:ssa on vielä pari puutetta: Keskiövaihtajalle ei löydy tilaa, ellen kehitä omaa pidikettä tai vaihtajaa. Etuvaihtajaksi riittänee ketjun suojaputki, jota sitäkään ei tarvita, jos voitelee kethun ketjuvahalla. Takalokasuojiksi asensin kesällä 2008 kaksi Tradotimin myymää muovilokasuojaa, jotka suojaavat varsin hyvin roiskeilta. Talvella lokasuojat ovatkin tarpeellisemmat kuin kesällä, koska lumisohjo sisältää pikeä, öljyä ja humusta, jotka tarttuvat ikävästi vaatteisiin, jos lokasuojia ei ole. Muovilokasuojien pieniä halkeamia olen joutunut korjaamaan ilmastointiteipillä. Etulokasuojan olen uusinut pari kertaa.

Protohippus 2 edessä ja Protohippus 1 oikealla
Hipparion Protohippus 2 edessä ja 4-vuotias Protohippus 1 oikealla,
kuva otettu kesälomaretkellä v. 2002

Omasta vanhasta piirtämisohjelmastani (Jed) tulostin piirustukset kynäpiirturilla A1-paperille mittakaavassa 1:2 ja erilliset osat 1:1. Osaa 1:1-piirustuksista käytin alustana tekovaiheessa, jolloin kaltevuuskulmat, istuinputkien taivutukset yms. tulivat mahdollisimman oikein. Piirustusten puutteena on, että vinojen putkien (esim. istuintukien) mittoja en saa kovin tarkasti 2D-piirustuksista, vaan ne on määritettävä sovittamalla. Piirustusprojektiot ovat kohtisuoria projektioita (sivulta, päältä, takaa), joten vinon osan mitat eivät laskematta selviä.

Olen siirtänyt Protohippus 2:n alkuperäiset piirustukset uudempaan ohjelmaan ja tehnyt mallin 3D-ohjelmassa (Cinema 4D). Nyt on mahdollista välittää piirustukset osittain korjattuina ja englanninkielisinä PDF-muodossa (ks. kohta Protohippus 3). Cinema-mallista on mahdollista saada myös vinojen putkien pituudet.

Koeajon perusteella Protohippus 2:

Protohippus 2 ja aamukahvi
Hipparion Protohippus 2 ja aamukahvi joskus v. 2002

Protohippukset lossilla
Protohippukset lossilla Turun saaristossa (2002)

Lyhyt video Protohippus 2:sta YouTubessa (2008-10-11)

Kesämatka 2009 Hipparionilla


Heinäkuussa 2009 tein Protohippus Kakkosella kolmen viikon kierroksen Pohjois-Saksan alavilla alueilla: Lüneburgin nummilla, Weserin varsilla ja Schleswig-Holsteinissa. Retkeilyvarusteet painoivat parikymmentä kiloa ja paino kasvoi sitä mukaa kuin ostin uusia karttoja ja oppaita. Painon huomasi ylämäissä, Alpeille ei olisi ollut asiaa moisella varustuksella ja nykyisellä 'moottorilla'. Varusteissa oli mukana aivan turhaan koko keittiövarustus. Saksassa ruoka on sen verran halvempaa kuin Suomessa, että keittiövälineitä ei olisi tarvinut kuljettaa mukana. Joka kylässä on vähintään yksi konditoria, josta saa sämpylöitä (Brötchen), täytettyjä voileipiä ja kahvia paljon suomalaista halvemmalla ja ehdottoman tuoreena, ja saksalaista tukevaa ravintolaruokaa ei tarvitse syödä joka päivä, kylmä ateria teltalla on helppo ja miellyttävä, ainakin kesäaikaan.

Saksan matka ainoa ongelma oli kitisevä takalaakeri, jonka rasvaaminen poisti ongelman. Vaihdoin takapyörien sisemmät laakerit syksyllä 2008 ja oli aika yllättävää, että yksi laakeri vaati huoltoa näin pian. Suojattu teollisuuslaakeri on kuitenkin helppo huoltaa.

Rengasrikkoja ei Saksassa tapahtunut, vaikka lasinsiruja oli melkein kaikkialla, pahimmillaa isoja pullon lohkoja terävät osat ylöspäin. Lasi oli yleensä kirkasta (limu-, vodka-) ja sitä oli jopa enemmän kuin Helsingissä. Schwalbe Marathon Plus -renkaat toimivat niinkuin pitikin. Ajomatkaa kertyi 1300 km. Helsingistä Travemündeen ja takaisin seilasin Finnlinesin laivalla - ainoana polkupyöräilijänä.

Saksan turisti-infot antoivat useamman kerran väärää tietoa leirialueiden sijainnista. Jos kartassa leirialueen merkki oli epämääräisesti keskellä jokea, kysyin infosta tarkempaa tietoa ja sain väärän tiedon. Leirialue oli toisella puolella jokea tai sitä ei ollut ollenkaan. Leirialueiden löytämiseksi ostin aina uusia karttoja, joiden merkinnät poikkesivat jonkin verran toisistaan. Ilmeisesti joillekin pyöräilykartoille pääsi camping-merkintä vain maksusta. Laminoidut pyöräilykartat olivat kaikkein epävarmimpia tässä suhteessa, mutta muuten varsin käteviä sadekuuroisessa säässä. Paras kartta oli kuitenkin Akateemisesta ostettu Freyta & Bernt -kartta Lünerburger Heide - Hansestadt Hamburg, mutta se käsitti vain pienen osa polkemastani alueesta; mittakaava on 1:150 000. Muovitetut pyöräilykartat ovat mittakaavassa 1:100 000 ja sisältävät kaupallista tietoa mutta myös tietoja museoista yms. Karttasarja käsittää koko Saksan, mutta karttojen saatavuus oli paikallista, siis lähinnä sain lähilalueen kartan jostain pyöräkaupasta.

Kesämatka 2014 Hipparionilla

Huhti-toukokuussa 2014 tein toisen Saksanmatkan Reinin vartta Freiburgiin ja lähes samaa tietä takaisin Travemündeen. Välietappina huhtikuun lopussa oli Germersheimissa Spezi-erikoispyörämessut, jotka tutkin yhdessä Heikki Gröndahlin kanssa. Germersheimista Freiburgiin poljin Heikin kanssa Reinin rantoja seuraten. Freiburgista palasin takaisin pohjoiseen ja Heikki jatkoi itään sähköavusteisella Scorpionillaan. Poljettua matkaa kertyi 1.736 km, kahdeksan pätkää ajoin Regional Express -junilla. Matka kesti laivamatkoineen (Finnlines) vajaat 5 viikkoa. Alkumatkasta ostin useita polkupyöräreittikarttoja, loppumatkassa luotin iPad Minin ruudulla näkyvään Googlen karttaan, kun paperi-muovikarttoja alkoi kertyä liikaa. iPad toimi Vodaphonen 3G-liitännällä. Avoimia WiFi-verkkoja ei vieläkään ollut. Leirialueilla piti maksaa Wifi-liitännästä 3...4 euroa per päivä; liitännät eivät yleensä toimineet. - 3G-liitäntä oli parempi ja aivan riittävä.

Vuoden 2009 kokemus runsaista lasinsiruista toistui ainakin Reinin länsirannan pyörätiellä. Paikoin lasinsiruja oli koko tien leveydeltä. Marathon Plus -renkaat kuitenkin kestivät koko matkan puhkeamatta.

Junamatkat paikallisjunilla osoittautuivat toisinaan hankaliksi. Vaikka kaikkiin juniin leveähkö Hipparion mahtui ovesta hyvin - polkupyörävaunuissa on riittävä ovileveys - ongelmia oli toisinaan hisseissä: hissi rikki tai hissin oven alaosassa oli suojaputki, joka esti Hipparion vetämisen hissiin. Useilla tai jopa useimmilla asemilla kulku lähtölaiturille edellyttää tason vaihtoa joko kerran tai kaksi, joko hissillä tai portaita pitkin. Portaissa kulku edellytti pakkausten osittaista purkamista, koska pyörä ja tavarat piti kantaa erikseen. Myös parissa junassa pyöräosaston ja sen eteistilan välinen aukko oli liian kapea Hipparionille.

Hipsun suurehko leveys (takapyörien alaosassa 890 mm) pitäisi pienentää n. 100 mm, jotta Saksan junissa vältyttäisiin ongelmilta. Regional Bahn ja Regional Express -junat ovat joka tapauksessa kätevä keino ottaa pieniä harppauksia polkupyöräretkellä. Joskus Hampurista Füsseniin Etelä-Saksaan kulki yksi yhtenäinen, 6 tuntia kestävä Regional Express -reitti, mutta sittemmin lähijunaliikenne on pilkottu useisiin yhtiöihin, joiden toiminta-alueet ovat etupäässä itä-länsisuuntaisia. Etelään pitänee ajaa useammalla junalla.


Edelleenkehittely: Hipparion Protohippus 3

Protohippus 2 oli v. 2001 tehty vaimon mittoihin sopivaksi. Istuin on edempänä kuin Hipparion Protohippus 1:ssä ja ohjausnivel ei ole enää aivan lantionivelien kohdalla. Ero Porotohippus 1:een on kuitenkin pieni ja istuin sopii mainiosti minullekin. Olen ajanut sillä säännöllisesti vuodesta 2006, yhteensä yli 73.000 km. Niinpä olen piirrellyt Protohippus 3 -versioita, joissa sekä poljinkeskiö että istuin olisivat siirrettävät ja taka-akseli on samassa tasossa pitkittäisen runkoputken kanssa. Koska istuin olisi irtonainen, istuin voitaisiin korvata laatikkomaisella istuin-tavaralaatikkoyhdistelmällä. - Siis osittain paluuta Prorohippus 1:n ominaisuuksiin. Alla luonnos Protohippus 3:sta. Se muistuttaa kovasti edellistä versiota, mutta on 50 mm pitempi (akseliväli 1000 mm). Istuimen ala-sivu-putket/tavarateline ovat suorakulmaputkea 20 x 40, joilla saadaan tavaratelineen kantavuus riittäväksi.

Protohippus 3, suunnitelma
Protohippus 3:n suunnitelma. Sekä keskiölaakeri että istuin ovat siirrettäviä.
Esitetty ilman vasenta takapyörää. Akseliväli on 1000 mm. Painoa tulee hieman
enmmän kuin Porothippus 2:ssa. Klikkaa kuvaa, näet sen suurempana!


Hipparion Protohippus 3 Hipparion Protohippus 3 Hipparion Protohippus 3

Uusi ajatus: Hipparion Protohippus 4, teleskooppinen taka-akseli

Kiinteä leveys (900 mm) on osoittautunut hankalaksi Euroopan junissa. Jos takapyörät saisi tavalla tai toisella kavennetuiksi niin, että kokonaisleveydeksi tulisi alle 600 mm, Hipparionin voisi vetää junanvaunuun purkamatta tavaratelineellä ja istuimen alla olevia retkivarusteita. Siksi olen hamotellut muunnosta Protohippus 3:sta: Protohippus 4. Ajatuksena on tehdä taka-akselista teleskooppi, jolloin takapyörät voisi painaa helposti (ilman työkaluja) sisään. Taka-akseleita tarvitaan kaksi, että teleskoopin liikerata on mahdollista saada riittävän isoksi (150 mm kumpikin) ja samalla sisäkkäisten putkien tukipituus riittäväksi. Takapyörät eivät siis ole pituussuunnassa aivan samalla kohdalla; ero on 40 mm. Teleskooppiakseleiden takia kokonaispaino lisääntyisi hieman.


Protohippus 4 on vielä teoriaa. Teleskoopin tekeminen alumiinirakenteeseen on vaikeaa ja siksi ajatus on vielä kesken. Teleskoopit vaativat hyvän laakeroinnin (esim. laakerimuovilla), jotteivät sisäkkäiset putket jumitu. Glen Aldridge on tehnyt taka-aselin teleskooppina (ks. Glenin sininen Hipparion alempana). Alla kuva Protohippus 4:stä takapyörät sisään painettuina ylhäältä katsottuna. Istuimen leveys on 320 mm ja suurin leveys takapyörien alareunassa hieman alle 600 mm.

Hipparion Protohippus 4 (luonnos)


Hipparion Protohippus 4 päältä ja sivulta

Kateluonnos Protohippus 4:ään. Katteen voisi tehdä vaahtomuovista.
Ohjeita katteen tekemiseen (samoin kuin koko nojapyörän rakentamiseen) on saksalaisella Wolfgang Bionin sivulla.






Hipparion Protohippus 4:n liikkuvat osat kolmessa pienessä AVI-animaatiossa. Taka-akselit liikkuvat teleskooppisesti sisään-ulos, etupää kääntyy oikealle ja vasemmalle ja ohjaustanko kääntyy taakse-eteen.
Hipparion Protohippus 4, liikeanimaatio 1  (.AVI).
Hipparion Protohippus 4, liikeanimaatio 2  (.AVI).
Hipparion Protohippus 4, liikeanimaatio 3  (.AVI).

Vielä uudempi ajatus: kallistuva Hipparion Protohippus 6

Kallistuvia delta-kolmipyöriä on tehty maailmalla jo useita. Delta-rakenne tekee kallistusmekanismin melko helpoksi toteuttaa. Aluksi mietin Paul Simsin (Greenspeed; ks. 'Kallistuvia kolmipyörisä') toteuttamaa versiota, mutta kontrolloidun kallistuksen ja ohjauksen yhdistäminen tuntui hankalalta. Simsin kallistuvaa deltaa ajetaan kai tasapainolla ja kallistusta hillitään levyjarrula, mutta halusin jotenkin yhdistää kahvavakautuksen, t.s. sekä ohjaus että kallistuksen vakautus tapahtuisi käsillä.

Takapään mekanismin muuttaminen YouTubesta löytämääni Z-taka-akseli-ideaan tuntui paremmalta, koska siihen on mahdollista yhdistää ohjausvipu ja kallistusvipu. Prototyypin suunnitelma on nimeltään Protohippus 6.



Kallistuva Hipsu 6. Vasen käsikahva ohjaa, oikea säätää kallistusta

Hipparion muualla verkossa:

Glen Aldridge'n Hipparion Trike Asylum -sivustossa:
Glen Aldridge'n Hipparion. Glen on tehnyt kaksi alumiiniversiota Hipparionin piirustuksia mukaillen. Liitokset ovat osittain hitsattuja, osittain pultattuja. Ensimmäisen version esimerkkivideoissa ajaminen on vielä varovaista.
Glen Aldridge, Hipparion, toinen sininen versio. Toinen versio näyttää hyvin käyttökelpoiselta. Myös takapyörissä on jarrut, mikä olisi tarpeen vain mäkimaastossa ja vuoristossa.

 
Glen Aldridge'n toinen sininen Hipparion-versio

Uusin kokeilu 2017...2018: sähköavusteinen Hipparion Protohippus 2, luokan L1e-A-luokan ajoneuvo

Vuoden 2016 lopussa ostin käytetyn sähköapumoottorisarjan, joka oli ollut käytössä Scorpion-trikessä noin neljä vuotta ja osoittautunut siinä liian meluisaksi. Pakettiin kuuluu 250 W moottori kaapeleineen, ohjainyksikkö, peukalokaasu ja Litium-akku. Moottorin alennusvaihteessa on metallirattaat, jotka pitävät kovaa ääntä toisin kuin uusissa apumoottoreissa muovirattaat. Vuoden 2017 alusta suunnittelin 3D-ohjelmalla sopivaa asennustapaa ja kokeilin käytännössä paria vaihtoehtoa. Moottori on tarkoitettu vetämään poljinketjusta, mutta moottorin asennus Hipparionin etupäähän ei ollut mahdollista moottorin suuren (>3 kg) painon takia; jalkaohjaus olisi tullut epävarmaksi ja tyhjänä koko pyörä olisi saattanut kaatua kumoon etupainon takia.

Päädyin kokeilujen jälkeen takapyörävetoon vasemmasta takapyörästä. Moottori avustaa ainoastaan ylämäkiajoa, koska siinä on vakiovälitys. Moottori on sivussa istuimen alla ja ketju vetää vasemman takapyörän ketjuratasta. Rataskokoa ja rattaan kiinnitystapaa piti ensin kokeilla eri kokoisilla rattailla (26...51 hammasta) koska moottorin kierrosluku ja teho piti sovittaa ylämäkiajoon. Ketjun rattailla pysyminen oli aluksi paha ongelma (moottori on tehokkaampi kuin minä) ja vasta elokuun 2017 alussa sain asennuksen toimimaan sopivan ketjunkiristimen avulla. Nyt (2018-10-17) olen ajanut moottoriavusteisesti jo yli 7.000 km ilman ongelmia. Moottoria käytän arviolta 2...5 % matkasta, vain ylämäet ja luiskat.

Takarattaassa on 34 hammasta, joka on erittäin sopiva minun ajotyyliini. Sopiva nopeusalue ylämäissä on 12...15 km/h ja teho riittää Helsingin seudun mäkiin. Normaaliajossa moottorin ketju pyörii mukana, mutta moottori ei, moottorissa on vapaakytkin. Moottorielektroniikka rajoittaa maksiminopeuden pelkällä moottorivedolla nopeuteen 15 km/h. Suuremmilla nopeuksilla moottori pyörii tyhjää, jos kaasu on päällä.

Takaratas vetää vasemman takapyörän pinnoista 3D-tulostuksella tehdyn liittimen avulla. Liitin on laakeroitu taka-akselille 28 x 12 mm urakuulalaakerilla ja liittimessä on 18 tappia, jotka siirtävät voiman pinnojen juureen. Yli 7.000 km testiajon (2018-10-17) jälkeen ei polyamidista (PA eli 'Nylon') tehdyssä liittimessä eikä pyörän pinnoissa ole näkynyt kulumisen merkkejä. Suunnittelin liittimen Cinema 4D -ohjelmalla ja tein siitä .STL-tiedoston, jonka lähetin tulostusfirmaan (ks. 3D-tulostus, punapohjainen kuvalinkki etusivulla).

Takapyörävetoisen ylämäkiä avustavan sähkömoottorin ja poljin-etypyörävedon yhdistelmä on osoittautunut erittäin sopivaksi minun ajotavalleni, jossa tasaiset alueet poljen ja vain ylämäissä ja luiskissa käytän moottoriapua polkemisen lisäksi. Akun lataus riittää tällä ajotavalla reilusti yli 100 km ajomatkaan. Akun kapasiteetti näkyy volttimittarista. 100 km:n ajomatkalla latausjännite putoaa 1,5...2,1 V, mäkisyydestä riippuen, kun se saa pudota ohjeen mukaan enintään 5,6 V (28,6 V --> 23,0 V).

Hipparion on sähköavusteisena L1e-A-luokan ajoneuvo (sähkömoottorilla varustettu polkupyörä), ja koska Hipparionissa ei ole poljintunnistinta ja moottoriteho säädetään peukalokaasulla, se vaatii liikennevakuutuksen. L1e-A-luokan sähköpyörrässä saisi olla jopa 1000 w moottori, kunhan maksiminopeus pelkällä moottorilla ajettaessa on enintään 25 km/h. Vuoden liikennevakuutus tuli maksamaan noin 50 euroa.


Hipparion Protohippus 2:n malli Cinema 4D -ohjelmassa.

Sähköavusteisen Hipparion Protohippus 2:n malli Cinema 4D -ohjelmassa.
Istuinverkko poistettu, jotta laitteisto näkyisi.

Sähköapumoottorin asennus, ketjuveto vasemmalla, akku oikealla istuimen alla.

Moottorin ratas 14 hammasta, takaratas 34 hammasta, välissä ketjunkiristin.

Takapyörän ketjurattaan pidike, tulostettu 3D-tulostimella PA-muovista.
34-hampainen ketjuratas pultataan 5 kiinnitysreikään.
Tapit vetävät pinnojen juuresta.

Vähän alle nollan kelillä ei ajaminen oikein onnistu, jos on huurretta tai
ohutta lunta tiellä ja Schwalbe Marathon Plus -renkaat.


 Pääsivulle
Main Page
 Fillarisivu
Trikes

Sivun alkuun
Top of this Page