В последние годы использование электрических самокатов в городах увеличилось — и эта тенденция будет все больше набирать обороты, уверены эксперты.

Электрические самокаты считаются новым экологически чистым транспортом и потенциальной отраслью для многих стран. По данным Grand View Research, мировой рынок электронных самокатов вырастет с 20 до 42 миллиардов долларов в период с 2020 по 2030 год. Чтобы захватить долю на этом растущем рынке, производители электросамокатов стараются разрабатывать более компактные, эффективные и высокопроизводительные конструкции.

Электрический самокат — это транспортное средство, приводимое в движение электродвигателем, развивает скорость от 40 до 65 км/ч.

Хотя в электрических самокатах используется электродвигатель, их по-прежнему называют самокатами, а не мотоциклами. Это транспортное средство не требуют сертификации, а для езды на нем не нужно иметь права.

Типы электрических самокатов

Электрические самокаты можно в целом разделить по типу двигателей:

  • со ступичным двигателем,
  • цепным двигателем.

Эти двигатели имеют разные способы использования и установки в электросамокате.

Самокат со ступичным двигателем

Ступичный двигатель — это электродвигатель, который размещается внутри ступицы переднего или заднего колеса. На рисунке ниже показан один из типов ступичных двигателей, представленный на рынке. В общем, двигатель с передней ступицей создает полный привод. Мотор-концентратор также широко используется на электрическом велосипеде. Четкая разница между электрическим самокатом и электрическим велосипедом заключается в том, что электрический велосипед имеет педаль для езды, в то время как для электрического самоката используется только дроссельная заслонка для управления скоростью.

На фото: мотор-втулка

Электрический самокат с использованием ступичного двигателя создает полноприводный транспорт, поскольку двигатель приводит в движение переднее или заднее колесо. Систему ступичного двигателя в электрическом самокате легко установить или снять с колеса. Мотор-втулка может обеспечить более сбалансированное распределение веса самоката, если аккумулятор установить в средней или задней части. Существует несколько конструкций электрических самокатов, в которых используется ступичный двигатель (задний ступичный двигатель и передний двигатель).

Самокат с цепным двигателем

Другой тип электрических самокатов – с использованием цепного двигателя. Цепной двигатель устанавливают вместе с цепью и шестерней.

Цепная система также обеспечивает разную мощность двигателя. На фото показана установка электросамоката с цепным двигателем.

Обычно для электрического самоката цепной двигатель устанавливался и подключался к задней шине. Между тем, мотор-редуктор можно установить либо спереди, либо сзади.

Функциональное расположение деталей

Электрическийсамокат
1. Электрический компо-нент2. Рама3. Подвеска4. Выбор материала5. Механическая часть
Регулятор скорости
(идентификационный ящик)
Ручки:
· захваты (дроссель, кабели)
· аварийная кнопка
Колеса
· шины
Низкая стоимостьОптимизация движения
ВыключательСиденьеТормоза
· колодки
· кабели
ДоступностьЭкономия стоимости
Порт зарядного устройства аккумулятораПередняя фара
· Лампа
· Электропрово-дка
Моноамор­ти­за­торЭстетичес­кая ценностьПростая замена
Батарея
(перезаряжаемая):
· блок управления двигателем
· стартер
электропроводка
Легкое движение
Автоматический выключатель
Электрический мотор-редуктор
Дроссель (управление скоростью)

Морфологическая схема для прототипа е-самоката

Морфологическая диаграмма — это инструмент проектирования, который поможет удовлетворить все критерии проектирования из функциональной декомпозиции. В таблице представлены идеи для наилучшего сочетания характеристик самоката.

Как спроектировать электросамокат с учетом человеческого фактора

Электрический самокат представляет собой комбинацию нескольких основных компонентов на основной раме. Электросамокат должен обеспечивать водителю комфортную езду, а также безопасность при разгоне, торможении и прохождении поворотов. Чтобы выполнять свою основную функцию, самокат должен иметь возможность без проблем добираться из одного места в другое. Таким образом, на решение о разработке электрического самоката должен влиять сам пользователь.

Чтобы водителю было максимально комфортно, мы рекомендуем учитывать при разработке три основных компонента:

  • поворотный рычаг
  • передняя вилка
  • основная рама

Поворотный рычаг

Поворотный рычаг, первоначально известный как маятниковая вилка или поворотная вилка, представляет собой основной компонент задней подвески электросамоката. Он используется для надежного удержания задней оси при вертикальном повороте, чтобы подвеска могла поглощать неровности дороги. Сила руки должна быть выше. Это необходимо для того, чтобы сила, действующая на руку, не сломала руку. Мы рекомендуем в процессе проектирования геометрии поворотного рычага сделать минимальный размер колесной базы и гусеницы. Чтобы определить подходящий размер колесной базы и ширину колеи, используемая в нашем электрическом самокате, мы учитываем, что водитель сидит на самокате. Колесную базу легче оценить после проектирования геометрии рычага.

Передняя вилка

Вилка соединяет переднее колесо и ось самоката с его рамой парой тройных зажимов. Это позволяет переднему колесу вращаться вокруг оси рулевого управления, чтобы можно было управлять транспортом. Ручки крепятся к верхнему зажиму. Вилка и точки ее крепления на раме определяют критические геометрические параметры наклона и вылета, которые играют важную роль в определении того, как самокат ведет себя во время торможения. Важно, чтобы система передней вилки имела возможность поглощать удары и толчки и обеспечить водителю комфорт при вождении автомобиля.

Основная рама

Основная рама — это основная конструкция самоката. Она поддерживает двигатель, обеспечивает точки шарнира как для передней, так и для задней подвески. Также — поддерживает водителя и любого пассажира или багаж. К раме прикреплен аккумулятор. В передней части рамы находится рулевая колонка, которая удерживает поворотную переднюю вилку, а сзади находится точка поворота маятника.

Как смоделировать электрический самокат

Для моделирования в дизайн-проекте важно выбрать электрический самокат, который включает в себя такие детали, как поворотный рычаг, переднюю вилку и основную раму.

Выбор этих 3-х частей имеет решающую роль. Этими важными частями являются соединение веса гонщика и контактной поверхности дороги, чтобы избежать катастрофического отказа электрического самоката. Поэтому эти части важны для анализа и моделирования.

Анализ расчета моделирования электросамоката

После моделирования важно провести симуляцию и анализ расчета новой конструкции, в частности анализ общего распределения силы.

Для расчета распределения нагрузки на заднюю и переднюю шины дается максимальная нагрузка в 200 кг. Предполагается, что центр тяжести находится в центре сиденья.

Дизайн электрического самоката: выбор материала

Выбор материала — это важный шаг в процессе проектирования любого объекта. В контексте дизайна продукта основная цель выбора материала — минимизировать затраты при достижении целей производительности продукта. Систематический отбор лучшего материала начинается со свойств и стоимости материалов-кандидатов. Есть несколько типов стали, которые подходят для использования в шасси электрического самоката.

Углеродистая сталь

  •  Является самой дешевой среди других видов стали.
  • Обладает хорошими свойствами высокой жесткости, легко обрабатывается и стыкуется.
  • Однако он имеет плохую устойчивость к коррозии.

Нержавеющая сталь

  • Высокие прочностные характеристики.
  • Высокая эстетическая привлекательность по сравнению с углеродистой сталью.
  • Нержавеющая сталь обычно стоит дороже, чем углеродистая сталь и сплав.

Легированная сталь

  • Имеет большую прочность, твердость, жаропрочность, износостойкость по сравнению с углеродистой сталью.
  • Однако для достижения таких свойств может потребоваться термическая обработка.
  • При сравнении по стоимости стали легированная сталь имеет среднюю стоимость по сравнению с углеродистой сталью и нержавеющей сталью.

Этап деталировки прототипа е-самоката

Заключительная часть — это этап рабочего проектирования электрического самоката. На этом этапе 85% основного процесса проектирования продукта уже завершена.

Этот этап определяет пригодность всех частей электрического самоката.

При завершении этого этапа первой задачей, которую необходимо выполнить, является рабочий проект в рабочем чертеже. Нужно иметь:

  • Детальный инженерный чертеж. 
  • Проверочные испытания прототипа. 
  • Спецификацию материалов. 
  • Оценка затрат. 
  • Спецификацию продукта.

Что такое умный э-самокат?

На данной этапе электросамокаты создают некоторые проблемы пешеходам, которые не привыкли к этому новому виду транспорта. Поэтому есть большая потребность в разработке умного самоката, способного обеспечивать безопасность как водителю, так и пешеходам.

Наша студия промышленного дизайна КЛОНА может предложить несколько вариантов, как можно улучшить обычный электрический самокат и сделать из него умный транспорт. Конечным результатом будет самокат, который может взаимодействовать с окружающей средой и адаптироваться к ней с помощью интеллектуальных функций.

Например, если человек внезапно окажется перед умным самокатом, тогда чтобы избежать аварии самокат должен автоматически уменьшить свою скорость.

Зимний электрический самокат

На электросамокате можно ездить даже в зимнюю пору года, но для этого следует использовать пару простых правил.

Во время езды на электрическом самокате зимой есть риск повредить аккумулятор электровелосипеда или получить травму из-за скользкой дороги.

Но несмотря на все тревоги и опасения, ездить на электросамокате зимой можно, приняв некоторые необходимые меры. Например, можно использовать мощный аккумулятор, зимнюю резину и установить подкрылки.

Как сделать свой электровелосипед пригодным для зимы?

1. Защитите аккумулятор

При низких температурах батарея может поддерживать температуру в течение короткого времени. Аккумулятор должен быть полностью заряжен во время езды. Также помните, что – не следует заряжать аккумулятор в холодных условиях. Сначала прогрейте его до нормальной температуры, а затем зарядите.

2. Используйте правильную шину

Шины, которые используются в электросамокатах для обычного движения по дорогам, не подходят для использования в зимнее время года. В зимний сезон дорога покрывается снегом и становится скользкой. Многоуровневое трение не будет работать правильно. Вот почему зимой необходимо использовать шины с большими канавками.

3. Используйте подкрылки

На электросамокате нужно ставить качественные подкрылки.

4. Придерживайтесь правильной осанки при езде

Зимой дороги становятся более скользкими и непроходимыми. Катайтесь осторожно и придерживайтесь правильного стиля вождения. И не следует вращать самокат и резко тормозить.

Электрический самокат: плюсы и минусы

Из-за множества проблем, связанных с пробками, загрязнением и городской мобильностью, электрические самокаты все чаще кажутся альтернативой широко распространенному использованию автомобилей.

Эргономическая оценка также показала, что электросамокат прост в использовании в обычных ситуациях, включая ситуации с препятствиями. Этот вид транспорта подходит для широкого круга пользователей. Самокаты выгодно отличаются от других транспортных средств (велосипеды и мопеды) с точки зрения устойчивости.

Исследования производительности, проведенные в закрытом помещении, показали, что электросамокат прост в использовании и подходит даже для преодоления препятствий. 

Их использование целесообразно в закрытых помещениях, таких как крупные промышленные комплексы, больницы, торговые центры и аэропорты.

Выводы

Концепты электрических самокатов развиваются неимоверными темпами, что позволяет не сомневаться, что за этим городским транспортом будущее. Самокаты появляются в самых разных стилях: от инопланетных или для любителей ретро-футуризма. Что объединяет все концепты — это практичность. Как правило, это самокаты, предназначенные для одного водителя без пассажира, с вертикальной посадкой и тонкой рамой. 

Хотите разработать новый дизайн электрического самоката? Студия промышленного дизайна KLONA на профессиональном уровне разработает дизайн нового продукта и воплотит вашу самую смелую идею в реальность.