Cykel

Wikipedia

För andra betydelser, se Cykel (olika betydelser).

En äldre herrcykel.

En cykel, ålderdomligt velociped eller bicykel, är ett tvåhjuligt fordon utan motor. De tidiga engelska influenserna gav Sverige ett antal utländska uttryck som försvenskades, översattes till svenska eller ersattes med svenska begrepp. I offentligt tryck användes i äldre tider ordet velociped, men med tiden anammades det kortare cykel som härstammar från engelskans bicycle. Benämningen cykel ersatte allmänt den äldre benämningen velociped kring 1930-talet.

[redigera] Konstruktion

[redigera] Ram

Traditionellt har ramarna med anpassning till kvinnors och mäns traditionella klädsel utformats olika för damcyklar och herrcyklar. En nackdel med detta är att en damcykelram inte är lika formstabil som en herrcykelram, så kallad femkantsram. Som en kompromiss utformar man numera ofta ramarna som ett mellanting mellan gamla tiders damramar och herr-ramar: "unisex-cykeln". Med dagens klädbruk, där kvinnors kjol ofta ersätts av byxor, är detta en framkomlig lösning med stor ekonomisk betydelse: Antalet modeller kan begränsas hos fabrikanterna, och återförsäljarna spar lagerutrymme.

Ramen till en cykel byggs oftast av olika metallegeringar av stål och aluminium, men även dyrare ramar i titan förekommer. För tävlingscyklar används ofta kolfiber eller kombinationer av kolfiber och aluminium.

Brukscyklar har en vikt på 16-20 kg, medan racercyklar för tävlingsbruk väger drygt 7,5 kg (6,8 kg är minimumgräns för tävling enligt Internationella Cykelunionen, UCI).

En cykelrams storlek anges i centimeter eller tum och avser avståndet mellan vevlagret och sadelstolpsklämman.

[redigera] Hjul

Hjulen är en väsentlig del av cykeln och byggs upp av nav, ekrar, ekernipplar och fälg monterade med fälgband, slang och däck.

[redigera] Drift

Driften av hjulet kräver vevlager, vevarmar, kedjehjul och pedaler. Kraften från tramporna driver kedjehjulet varvid kraften överförs via en kedja till en mindre kedjekrans, vanligtvis monterad på bakhjulets frihjulsnav. Frihjulsnav finns idag oftast med invändiga och utvändiga växlar. De invändiga har genom historien funnits i ett flertal varianter med 2 - 14 växlar. Numera är 3, 5, 7, 8 och 9 de mest använda. Via ett planethjulssystem av olika kugghjul och ringdrev cirkulerande runt bakaxeln överförs kraften utåt mot navhusets insida. De utvändiga kedjeväxlarna följer en enklare princip där ett antal kransar monterade på bakhjulsnavet direktverkar på hjulet via kedjan. Varje krans har olika antal tänder, vanligen 12-28, och utvecklar alltså olika utväxlingar. Valet av krans styrs av bakväxeln som via vajer styrs av ett reglage på styret. Tidigare cyklar har oergonomiskt rammonterade reglage. Ofta finns även en framväxel som styr valet av kedjehjul framtill; oftast finns det tre stycken. Antalet kedjehjul multiplicerat med antalet kransar anger antalet växlar. På moderna cyklar är det vanligast med cirka 21-30 växlar, till exempel 3 kedjehjul fram och 8 kransar bak, vilket ger 24 växlar.

[redigera] Bromsar

De invändiga växelnaven har oftast en invändig bromsmekanism som verkar vid ett kortare trampande bakåt. De utvändigt växlade cyklarna har istället bromsar som verkar på fälgarna, så kallade fälgbromsar. Dessa bromsar verkar genom att bromshandtag på styret kläms åt med händerna, varvid kraften via wire överförs till en bromsbygel monterad med 2 bromsklotsar som ligger an mot fälgen. När bromsklotsarna trycks mot fälgen ökar hjulets friktion, vilket leder till sänkning av farten. Mer vanligt idag är att bromsbygeln ersatts av två fjäderbelastade armar monterade direkt på ramen. Dessa finns i varianterna Cantilever och V-broms.

Det finns också skivbromsar av mekanisk och hydraulisk typ. Principen är densamma som på de flesta bilar och motorcyklar och fungerar genom att bromskraften överförs från ett handtag till bromsklotsar i ett ok som sitter vid fram- och/eller bakgaffeln på cykeln. Bromsklotsarna klämmer om en skiva som fästs vid cykelns nav och följer hjulets rotation. Det ger en effektiv broms som fungerar i alla väder och i princip är underhållsfri. Nackdelen är att skivbromsar är dyrare, och de är ännu relativt ovanliga.

Andra förekommande bromssystem omfattar trumbroms och rullbroms.

[redigera] Styrning

Riktningen bestäms oftast av framhjulet som sitter monterat på en rörlig framgaffel som via styrlager, styrstam och styre tar cyklisten åt valfritt håll.

[redigera] Belysning

För cykellysen finns tre huvudlösningar för strömtillförsel. Den traditionella cykelgeneratorn, dynamon, drivs av ett räfflat hjul som rullar mot däcket och alstrar ström. Ett alternativ till denna är navgeneratorn som i stället ligger an mot navet. Den tredje varianten består av batteridrift.

Själva belysningen kan ske med glödlampa, numera ofta halogenlampa, eller lysdioder. Den sistnämnda tekniken erbjuder möjligheten med blinkande lyse, vilket försämrar upplysningen, men har stor uppmärksamhetsverkan på mötande trafik.

[redigera] Sadel

För bekvämlighets skull monteras en sadelstolpe och sadel på cykeln.

[redigera] Experimentella material

I början av 1980-talet tillverkade ett svenskt företag cykeln Itera som till störta delen var gjord i plast. Cykeln blev dock en flopp. Även bambu har provats som material för bärande delar, även detta utan större framgång.

[redigera] Cykelns historia

Det påstås felaktigt att uppfinnaren Leonardo da Vinci runt år 1500 skulle ha gjort en ritning av en cykel med ram, två lika stora hjul, styre och ett kedjehjul som via kedja drev bakhjulet. Denna skiss har vid analys visat sig sig vara en banal senare teckning helt olik alla andra av Leonardos alster, möjligen gjord av ett barn. Myten om Leonardos cykel och dess komplicerade konstruktion lever dessvärre vidare.

Runt år 1600 dök ett och annat rullande experiment upp. De flesta hade dock 3-5 hjul vilket gjorde dem tämligen svåra att styra samt dyra att tillverka. Dessa namnlösa uppfinningar slog aldrig igenom.

I slutet av 1700-talet konstruerade den franska greven de Sivrac föregångaren till cykeln. Den kallade han "célerifére" (snabblöparen). Cykeln var nästan helt gjord i trä och man tog sig fram på den genom att sittandes ta fart med fötterna och löpa. Det fanns inget styre utan man fick luta i sidled för att få dessa tvåhjulingar att vika av något. Om greven verkligen var uppfinnare eller bara en känd användare anges dock inte i skrift.

År 1816 eller 1817 utvecklade den tyske baronen Karl Freiherr Drais von Sauerbronn ett tvåhjuligt fordon där en styrning av framhjulet var möjlig via en typ av ett styre. Tekniken att ta sig fram var densamma som för snabblöparen, nämligen att sparka sig fram sittande. Första beskrivna turen lär vara från Mannheim till Rheinau den 12 juni 1817. Under januari 1818 fick han patent på denna Laufmaschine som i England kallades Hobby horse, även kallad Dandy horse. Denna maskin kallades senare allmänt för för "Draisine" efter sin uppfinnare. Carl von Drais uppfinning slog igenom internationellt, fast som en modefluga för rika. Störst popularitet fick den i Paris och London kring 1818-1819. Denis Johnson i London fick störst enskild framgång med den nya fordonstypen.

Utvecklingen av cykeln tog sina små och stora kliv med många år av stiltje i utvecklingen. År 1839 lyftes dock fötterna ovan jord då skotske Kirkpatrick MacMillan satte vevstakar på bakhjulet som drevs av hävstänger fram, som på en trampbil. Måttligt lättcyklad med andra ord. Efter en tur till en närbelägen stad bötfälldes MacMillan då han råkade köra omkull ett nyfiket barn och blev då historisk som första bötfällda cyklist.

Någon gång kring år 1861 monterade Fransmannen Michaux vevarmar och pedaler på framhjulet. Om Michaux var först med detta är inte helt klart. En annan fransman, Pierre Lallement, påstås ha kommit på konstruktionen ungefär samtidigt. Lallement flyttade år 1863-64 till Amerika och tog då cykeln till USA. Striden om vem som var först är inte helt löst då olika fraktioner stöder sig på olika fakta.

År 1865-1870: För att öka hastigheten på maskinerna (man tävlade ofta i både hastighet och sträcka), gjorde man framhjulet allt större. Stålet fick även en allt större betydelse i produktionen av de första cyklarna.

Velociped.

I England vann cykeln i popularitet och år 1870 började den första serietillverkade "höghjulingen" helt i metall att produceras. James Starley fick den 11 augusti 1870 patent på sin "Ariel". Den vägde 22,5 kg. Detta var den första cykeln med normalt ekrade hjul. År 1874 fanns i England över 20 olika tillverkare av höghjulingar. Den främsta av dessa kan nog anses vara "Coventry Machinists Co". Framhjulen nådde en maximal storlek av drygt 60 inch (ca 152 cm), allt för att få maximal hastighet. Detta och det lilla bakhjulet gjorde att cykeln lätt tippade framåt. För att undvika detta utvecklas under denna period många varianter av höghjulingar med mindre hjul och med pedalerna sittande längre ner, med olika typ av kraftöverföring till framhjulet. Dock drev man fortfarande cykeln på det styrande framhjulet.

Damcykel från år 1900.

Som kuriosum kan nämnas en amerikansk modell, "Star", som var en omvänd höghjuling. Det stora hjulet satt baktill, och man hade det lilla styrande hjulet fram. Denna modell var dock mycket svårcyklad, även om risken att tippa framåt, om man körde på en sten eller liknande, försvann.

År 1885: J.K Starley presenterade sin "Rover II" som anses vara den första moderna cykeln. Med kedjedrift på bakhjulet och olika storlekar på kedjehjul och krans fick man liknande utväxling som höghjulingen. Därför fanns inget behov av ett större drivhjul för snabbare fart. Cykeln hade nu fått nästan lika stora hjul fram och bak. Olycksrisken minskade och den sk "Säkerhetscykeln" var född.

År 1888: Nästa förbättring av cykeln sägs tillkommit av ren kärlek. Det var en veterinär vid namn John Boyd Dunlop som ville att hans son skulle kunna cykla bekvämt. Sonen hade nämligen klagat på att det var alldeles för hårt att cykla. Han kom på idén att fylla en slang med luft som nu kom att ersätta det tidigare hårdgummihjulet. Detta system fick J.B Dunlop patentera 1888 men fick omkring 1890 sitt patent återtaget då man missat att skotten R. W. Thomson redan 1846 erhållit patent för sitt "Aerial Wheel". Dessa var dock avsedda för hästdragna vagnar men patentets funktion var likvärdigt med Dunlops.

Under 1890-talet fick cykeln allt mer det utseende vi är vana vid, den sk femkantsramen vann mark. Under andra halvan av 1890-talet kan man säga att cykeln var färdigutvecklad. Höghjulingarna försvann snabbt under perioden 1890-1895 och ersattes helt av säkerhetscykeln och dess ättlingar.

Det gyllene decenniet 1890 medförde flertalet små och stora utvecklingar som drev cykelindustrin och dess allierade till en enorm expansion. Många äldre företag av idag härstammar eller har dragit nytta av denna expansiva period inom cykelhistorien. Åren strax före 1900 utvecklades raskt en svensk cykelindustri som var i sin fulla kraft mellan 1930-60.

[redigera] Cykeln som tjänstefordon

Cykelbud används främst inom post- och budbranchen, där cykeln främst i stadsmiljö kan erbjuda ett billigare, miljövänligare och ofta smidigare alternativ till bilen. Svenska Posten använder till exempel 7 000 cyklar för transport.

Cyklar försedda med kärra eller passagerarplats, rickshor, används för taxiverksamhet framför allt i Asien.

Även inom polisväsendet används i bland cyklar.

[redigera] Cykelsport

Huvudartikel: cykelsport

Det finns en uppsjö av tävlingstyper för cykel. Vanligast torde vara landsvägslopp där det gäller att snabbast möjligt tillryggalägga en distans på vanlig väg.

[redigera] Hur håller man balansen?

Det är en omhuldad myt eller faktoid, även i seriösa sammanhang, att anledningen till att det är möjligt att hålla balansen på cykeln är hjulens gyroverkan. Att det går ungefär lika bra att cykla långsamt som snabbt med en modern cykel och att de flesta inte har några större svårigheter att hålla balansen i mycket låg fart även med mycket små hjul på lämpligt underlag visar att gyroverkan knappast kan vara av avgörande betydelse för att hålla balansen.

Det är i stället farten i sig, tillsammans med styrmöjligheten som gör cykling möjlig och enkel. Tack vare farten framåt och dessutom möjligheten att styra kan cyklisten på ett intuitivt sätt lätt kontrollera att tyngdpunkten håller sig inom rimliga gränser ovanför (vid cykling rakt fram) en linje som sammanbinder de ytor på hjulen som berör marken. Genom att vrida styret åt samma håll som cyklisten känner att tyngdpunkten är på väg kan balansen kontinuerligt bibehållas med mycket måttliga armrörelser i stället för med kroppslutning åt motsatt håll. Vid ökande fart får centrifugalkraften, som verkar utåt i korrektionssvängen (upprätande) och vars storlek beror av farten, en ökande betydelse, vilket gör att styrrörelserna nödvändigtvis måste minskas vid högre fart. Dessutom påbörjas enkelt en avsiktlig (icke korrektions-) sväng i hög fart genom att styret kortvarigt vrids åt motsatt håll, medan man i låg fart kanske föredrar att påbörja svängen genom att först luta sig inåt i den tänkta svängen och omedelbart därefter vrida styret åt samma håll, även om det går lika bra att starta svängen genom att vrida styret åt motsatt håll. Sannolikt har många olyckor skett när cyklisten för att undvika ett hastigt uppdykande hinder snabbt vridit styret bort från hindret (på motsvarande sätt som man gör i en bil), vilket i stället har resulterat i att cyklisten åkt rakt in i hindret utan kontroll på grund av centrifugalkraften. (Konsekvenserna beror av farten, varför denna typ av felreaktion normalt är ännu allvarligare på motorcykel.) En snabb kort vridning mot hindret är normalt den rätta reaktionen.

Exakt hur var och en kombinerar tyngdpunktsförflyttning i sidled (höftknyck, lutning eller olika tryck på pedalerna) och styrstångsvridning för att hålla balansen torde vara individuellt och beror även på cykelns utformning. Denna dynamik är därför inte lätt att beskriva i ord, vilket sannolikt bidragit till att den enkla myten om betydelsen av gyroverkan är så livskraftig. Att kontrollera tyngdpunkten i stillastående är betydligt svårare, även om trialcyklister behärskar denna teknik till fulländning.

Gyrokrafterna saknar dock inte helt betydelse. Om cykeln faller åt vänster under fart framåt kommer framhjulet i någon mån att vrida sig åt vänster på grund av gyroverkan, om cyklisten inte håller emot. På grund av framgaffelns lutning så att dess förlängning träffar marken framför framhjulets anliggningsyta vill dessutom hjulet vrida åt vänster om cykeln lutar åt vänster (på grund av det vridmoment som bildas runt styrstångens vridningsaxel), oberoende av om cykeln har fart framåt eller inte. Hjulets vridning åt vänster gör att cykeln svänger vänster, vilket ger en centrifugalkraft (tröghetskraft) åt höger som bidrar till att räta upp cykeln. Motsvarande vid lutning åt höger. Gyrokrafternas vridmoment på framhjulet och framgaffelgeometrin samverkar därmed till att hålla styrkrafterna små och underlättar att hålla balansen, genom att cykeln får en viss grad av inbyggd stabilitet. De möjliggör också att cykla utan att hålla i styret.