Велосипеды с педальным приводом появились в 60-х гг. XIX в., и с тех пор эти машины пользуются популярностью во всем мире, особенно в европейских странах. Велопехота участвовала в первой мировой войне.
Первый велосипед
История велосипеда ведет свое начало с безмоторных машин, появившихся во Франции в конце XVIII в. В 1791 г. граф де Сиврак построил селерифер – деревянную машину с двумя колесами, расположенными последовательно и соединенными брусом, где находилось сиденье. Седок садился верхом на брус и, отталкиваясь ногами, катился. Подобные машины построили также Жозеф Ньепс (1765-1833) (один из создателей фотографии) в 1816 г. и годом позже немецкий изобретатель Карл фон Дрейс. Машина Дрейса, вскоре ставшая популярной в Англии и Германии, была известна под названием «дрезина» или «конь-качалка».
В 1839 г. шотландец Киркпатрик Мак-миллан построил «лошадку» с педальным приводом; возвратно-поступательное движение педалей, расположенных впереди, обеспечивало вращение заднего колеса.
Во Франции братья Пьер и Эрнест Мишо примерно в 1861 г. установили педали непосредственно на переднее колесо. Они назвали свою машину велосипедом и в течение четырех лет наладили производство до 400 велосипедов в год. В 1869 г. на дорогах Франции было положено начало велосипедным гонкам.
Велосипед «Пенни-фартинг» имел большое переднее колесо, которое приводилось в движение педалями, и маленькое заднее колесо. Он был изобретен в 1871 г. англичанином Джеймсом Старли (1831-1881) и быстро завоевал огромную популярность. Диаметр большого колеса составлял 1-1,5 м.
Велосипеды с цепными передачами
Первая машина с цепной передачей была создана в 1874 г. X. Дж. Лоусоном. Педали – рычаги монтировались на раме и вращали большую звездочку, передавая с помощью цепи движение малой звездочке на заднем колесе велосипеда. Велосипедные колеса снова стали примерно одинакового размера. Роверовские безопасные велосипеды (1885), производимые как массовая продукция, за несколько лет полностью вытеснили велосипеды с педалями на переднем колесе. Все первые велосипеды имели твердые резиновые шины, которые монтировались на колесе со стальным ободом.
Современные велосипеды
Вехой в истории велосипеда следует считать 1888 г., когда Джон Данлоп (1840-1921) изобрел накачиваемую воздухом (пневматическую) шину. Рама стала стандартной, и в последующие 70 лет в конструкции велосипеда не произошло серьезных изменений. В 1960-е гг. различные фирмы стали выпускать велосипеды с небольшими колесами для езды по городу; некоторые из них можно сложить и поместить в багажник автомобиля. К числу первых велосипедов необычной конструкции относятся тандем – велосипед с длинной рамой для двух седоков и трехколесный велосипед. Последний сыграл чрезвычайно важную роль в создании автомобиля, когда К. Бенц и Г. Даймлер оснастили его бензиновым мотором в 1885 г.
В современном велосипеде имеются крылья (щитки от грязи), электрические фонари, питающиеся либо от батарей, либо от электрогенератора, рычажные или коромысловые тормоза на ободьях колес.Часто ставится несколько малых звездочек для изменения передаточных чисел: цепь и передачу закрывают чехлом. Даже багажники бывают разных типов: рамка над задним колесом, корзина перед рулем и седельная сумка или пара лотков по обеим сторонам заднего колеса.
Рама велосипеда обычно делается из паяных или сварных бесшовных стальных труб. В процессе пайки предварительно разрезанные на мерные длины трубки соединяются, подгоняются через специальные угловые муфты и закрепляются по месту расплавленной бронзой. При сварке переходные втулки не используются: трубки соединяются расплавленной сталью, дающей при затвердевании более прочное соединение, чем сами трубки. Используя специальные легкие сплавы, можно выпускать гоночные велосипеды массой до 7 кг.
Ступицу колеса с ободом соединяют 24-40 проволочных спиц. Ободный конец каждой спицы имеет резьбу, и на него наворачивается гайка для натяжения спицы. Обод делается из алюминиевого сплава, нержавеющей стали и иногда хромируется.
Твердые резиновые тормозные колодки, приводимые в действие рычагами или коромыслами (которые работают как клещи, захватывая обе стороны обода колеса), защемляют и тормозят обод. В другом типе тормоза сила трения воздействует на ось заднего колеса; для торможения педали вращаются в сторону, обратную нормальному движению.
Заднее колесо велосипеда вращается быстрее, чем большая звездочка от педалей. Обычно на большой звездочке 48 зубьев и около 18 – на малой. Это дает передаточное число 2,66. Сменные шестерни позволяют развивать разную скорость при постоянном усилии на педали. Шесть звездочек различного диаметра укрепляются на оси заднего колеса и три – на педальной каретке, что обеспечивает большой набор передаточных чисел.
В эпициклической передаче, разработанной Стерми и Арчером, малая звездочка передает усилие небольшому цевочному колесу, связанному с цевочным венцом задней втулки. Венец связан с осью заднего колеса одной из трех планетарных цевок, что дает три передаточных числа. Обе передачи можно объединить в задней втулке, что даст восемь передаточных чисел.