Caterpike

The Caterpike Caterpillar Cargo Bike

Motivation

My wife and I, both regular bike commuters year round, wanted to be able to carry our toddler son along when biking. There are many different options available; for a down-to-earth review, see The New York Times Physical Culture | Gear Test, Baby Bike Seat article. We found none of the existing options convincing for different reasons:

 

  • Bike trailer: While comfortable and stable, we don't like that our son goes behind us where we cannot see him while biking, and we are concerned that when biking in traffic, car drivers don't typically expect a trailer behind a bike, and we have some safety concerns as a result.
  • Handlebar seat: The fact that the seat is mounted on the handlebars, significantly alters the center of mass of the bike, and the handling of the bike. This option also has a lower weight allowance (32 lbs) than the rest, so we would need to come up with an alternative sooner or later.
  • Cargo bike: This is the option we like the most, in which the baby rides low (making the bike more stable), but in front of us, where we can easily keep an eye on him. Some of this bikes are rated for loads up to 200 lbs. The downside is that these bikes are unreasonably expensive, priced upwards of $2,500.

After thoughtful consideration, and factoring in our ability and capacity to build our own, we opted for a DIY approach to build our custom cargo bicycle.

Motivación

Mi mujer y yo somos asiduos usuarios de la bicicleta como modo de transporte a diario, y queríamos poder llevarnos a nuestro hijo yendo en bici. Existen distintas opciones a tal efecto; para un resumen, ver el siguiente articulo del New York Times (en inglés). Ninguna de las opciones existentes nos convencieron por distintas razones:

  • Remolque de bici: Aunque comfortable y estable, no nos gusta que nuestro hijo va detrás nuestro donde no le podemos ver cuando vamos en la bici, y nos preocupa que cuando vamos circulando junto a los coches, éstos no esperan un remolque detrás de la bici.
  • Asiento en el manillar: El hecho de que el asiento del bebé está montado sobre el manillar, altera el centro de gravedad de la bicicleta y el manejo de ésta. Esta opción es la que presenta un peso de carga menor (15 kgs), con lo que tarde o temprano tendríamos que buscar una alternativa.
  • Bici de carga: Esta opción es la que nos gusta más, donde el bebé va bajo (estabilizando la bici), y delante de nosotros donde lo vemos en todo momento. Algunas de estas bicis están diseñadas para cargas de hasta 100 kgs. El problema es que los precios de estas bicicletas nuevas rondan los $2.500.

Después de mucho pensarlo, y teniendo en cuenta nuestras habilidades y capacidad de construirnos nuestra propia bici, optamos por hacernos nuestra propia bici de carga.

Background

The Long John bicycle is a type of cargo bike with a cargo area in front of the rider and some linkage connecting the steering with the front wheel. The history of Long John bikes is traced back to Denmark around the early 1920s. The last known manufacturer to still produce the original Long Johns is Monark. Nowadays, there are a few manufacturers, like Bakfiets, Bullitt, Metrofiets and others, that offer high quality bikes at prices way above what we were willing to pay. The alternative is to build your own using 3 basic elements: a regular mountain bike, a way of extending its frame forward, and a fork from a kid's bike to provide the steering. There are many tutorials online that explore variations of the above, of which I would highlight the following:

Información General

La bicicleta Long John es un tipo de bicicleta de carga o reparto con una area de carga delante del ciclista y un acoplamiento entre el manillar y la rueda delantera. La historia de las Long John se remonta a Dinamarca a principios de la década de 1920. El último fabricante conocido de las originales Long John es Monark. Actualmente, hay varios fabricantes, como Bakfiets, Bullitt y Metrofiets, los cuales ofrecen bicis de calidad a precios muy por encima lo que estábamos dispuestos a pagar. La otra opción es construirte tu propia bici con 3 elementos básicos: una BTT, una extensión delantera del cuadro de la BTT, y una horquilla de una bici de niño para la dirección. Hay una multitud de instrucciones en Internet que exploran variaciones de lo anterior, entre las cuales destaco las siguientes:

Insights

Thanks to my friend Gwyn Jones, who not only has many years of experience building high-end bicycles, but he also has a collection of bikes that includes an original Long John. Not only could we take measurements from the Long John, but we also could compare side by side with the donor bike we got.

Observaciones

Gracias a mi amigo Gwyn Jones, quien no solamente tiene muchos años de experiencia fabricando bicis de alta gama, sino también tiene una amplia colección de bicis que incluye una de las originales Long John. Esto nos permitió tomar medidas, y compararla con la bici donante que conseguimos.

The greatest insight to ease the fabrication came from Gwyn, who suggested to have one single very long tube all the way from the bottom bracket towards the front, with the extended head tube going right through it. I hadn't seen this particular design in any of the DIY tutorials, and greatly eases the fabrication process because it inherently guarantees that all the frame is in the same plane, something hard to do otherwise just gauging by sight. Drilling the hole through the long tube with enough precision to ensure perpendicularity between the hole axis and the longitudinal axis of the tube, and also getting a tight fit with the head tube is what warranted using the mill pictured below.

El mejor consejo que recibí para facilitar la fabricación vino de Gwyn, quien sugirió usar un solo tubo que conectara el cuadro a la altura del eje de los pedales hasta la horquilla delantera, con el tubo de dirección insertado a través. No había visto este diseño concreto en ninguna de la documentación consultada, y facilita en gran manera el proceso de fabricación porque garantiza que todo el cuadro esta en el mismo plano, algo difícil de conseguir a ojo. Taladrar el agujero en el largo tubo con suficiente precisión para asegurar la perpendicularidad entre el eje del agujero y el eje longitudinal del tubo, y a la vez conseguir que el tubo de dirección entre justo en el agujero fue lo que requirió usar la fresadora que se muestra en las fotos siguientes.

Construction

Construcción

In a nutshell, to build this bike I used:
  • A donor bike. A mountain bike with a (chromoly, 4130) steel frame.
  • Stock steel, also 4130 (excellent strength to weight ratio and considerably stronger and harder than standard 1020 steel) typically used in structural tubing, bicycle frames, and some aircraft parts. I sourced them all from Wicks Aircraft.
    • 2 inches outer diameter, 0.065 inches wall thickness for front beam
    • 7/8 inches outer diameter, 0.065 inches wall thickness for head tube, and kickstand
    • 1/2 inches outer diameter, 0.058 inches wall thickness for linkage (in the first prototype, the linkage was made with 1/2 inch angle iron, but was flexing a bit, so I replaced it with tube)
  • Scrap metal and wood for other random parts

Since I work at MIT, I had access to a mill at the Edgerton Center Student Shop and MIG and TIG welding at D-Lab.

 

En resumen, para construir esta bici utilicé:
  • Bici donante. Una BTT con un cuadro de acero al cromo molibdeno (4130)
  • Perfiles de acero, también 4130 (más ligero, menor fatiga, más resistencia, que el acero al carbono tradicional), usado comunmente en tubos estructurales, cuadros de bicis, y partes de aviones. Compré todos los tubos en Wicks Aircraft.
    • 2 pulgadas de diámetro exterior, 0,065 pulgadas de grosor para el eje del cuadro
    • 7/8 pulgada de diámetro exterior, 0,065 pulgadas de grosor para el tubo de dirección, y el caballete
    • 1/2 pulgada de diámetro exterior, 0,058 pulgadas de grosor para el acoplamiento (en el primer prototipo, el acoplamiento era de perfil angular de 1/2 pulgada, pero flexionaba un poco, así que lo cambié por perfil tubular)
  • Restos de metal y madera para otras partes menores

Dado que trabajo en el MIT, tuve acceso a una fresadora en el taller del Edgerton Center, y soldadura oxiacetilénica MIG y TIG en D-Lab.

First Prototype

Primer Prototipo

Baby on Board

For the first iteration (summer 2012), to carry our son I strapped a baby car seat (Maxicosi) directly onto the bike. For the second prototype (winter 2013), I build a wooden box with a bench that includes the safety harness from a child car seat.

Bebé a bordo

Para el primer prototipo (verano 2012), para llevar a nuestro hijo até el asiento del coche (Maxicosi) directamente sobre la bici. Para el segundo prototipo (invierno 2013), construí una caja de madera con un banquillo que incorpora el arnés de seguridad de una silla infantil de coche.

The American Academy of Pediatrics recommends that infants younger than 12 months should not be carried on a bicycle. Only children who are old enough (older than 12 months) to sit unsupported and whose neck are strong enough to support a lightweight helmet may be carried in a child-trailer or rear-mounted seat. A lightweight infant bike helmet should always be worn by a young passenger to prevent or minimize head injury. Small styrofoam helmets that meet Consumer Product Safety Commission (CPSC) standards are available. The child must be strapped into the bike seat with a sturdy harness. And remember, the risk of serious injury still exists when you carry a young child on your bicycle.

Source: TIPP - The Injury Prevention Program
(Copyright © 1994 American Academy of Pediatrics, Updated 9/2005)

Additionally, General Laws of the Commonwealth of Massachusetts, Chapter 85, Section 11b, state that any person 16 years of age or younger operating a bicycle or being carried as a passenger on a bicycle (...) shall wear a helmet.

La Academia Americana de Pediatría recomienda que bebés más pequeños de 12 meses no deben ser llevados en bici. Solo niños/as suficientemente mayores (mayores de 12 meses) para sentarse sin apoyo y con un cuello suficientemente fuerte para aguantar un casco ligero pueden ser llevados en un remolque de bici o un asiento montado en la parte de atrás. El/la joven pasajero/a debe llevar siempre casco para minimizar traumatismo craneal. Se recomiendan los cascos de espuma de poliestireno que cumplen la normativa vigente. El/la niño/a debe estar bien atado al asiento de la bici mediante un robusto arnés. Y recuerda, el riesgo de lesión grave siempre está presente cuando llevas a un/a niño/a pequeño/a en bici.

Fuente: TIPP - The Injury Prevention Program
(Copyright © 1994 American Academy of Pediatrics, Updated 9/2005)

Adicionalmente, las Leyes Generales del estado de Massachusetts, Capítulo 85, Sección 11b, estipulan que cualquier menor de 16 años, ya sea ciclista o pasajero en una bicicleta (...) debe llevar casco.

Riding

En uso

Painting

At some point I decided I wanted this bike to look really really nice, and nothing beats the look and feel of industrial powder coating. It's nothing that you can do yourself, but I feel it's worth every penny you pay to get this done. So I started looking around for places around Boston that would do this for me, and I ended up reaching out to 6 different local businesses asking for a quote, sending them a picture of the frame and specifying the color as 'grass green'. I summarize the replies below; I ended choosing the first on the list based on the level of detail and friendliness of their answer.
 

Pintura

En algún momento decidí que quería que la bicicleta tuviera un acabado impecable, y nada compara con el acabado del proceso industrial de pintura galvanizada. No es algo que uno puedo hacer por si mismo, pero para mí merece la pena de cada céntimo que pagas. Empecé buscando sitios alrededor de Boston que ofrecieran este servicio, y contacte a 6 compañías pidiendo un presupuesto, enviándoles una foto del cuadro, y especificando el color como 'verde césped'. Resumo las respuestas en la tabla a continuación, escogí la primera de la lista por el nivel de detalle y amabilidad en su respuesta.

 

 

Company Town Estimate Detailed Answer
Central Mass Powder Coating Clinton, MA $225 We powdercoat a couple of bikes every week-We can make yours look great! We will chemically Strip the old paint, Glass bead the surface, Wash it in a five stage phosphate acid tank, Bake it dry, Powdercoat it with a primer / sealer, Bake it, Powdercoat it whatever color you want, Bake it, and then Powdercoat it with a clearcoat and a final Bake. We mask all threads, seat post, steering head and crank and whatever else you want. We will have it for less than two weeks and it will cost between $200.00 and $300.00 depending on what color you want.
Advanced Finishing East Weymouth, MA $100 I have a green in stock thats close if that aceptable 100.00 if i have to order a custom color i have to charge u the cost of so come have look of what i have in stock
Bell's Powder Coating North Attleboro, MA $250 I would definitely need you to come in and look at the green available. There are actually about 6 grass greens by different manufacturers and they all look similar but not exactly the same as each other.
Procoating Woburn, MA $275 sanding about 125.00 stock powder 150.00
D & T Powder Coating Pembroke, MA   No answer
Applied Plastics Norwood, MA $225 The green powders that I have in stock are darker than the one you are asking for. Grass Green, or RAL 6010 is a glossy powder. It is not a powder that I stock, but 5 lb. mini-packs are available for approx. $90.00 from Tiger Drylac Corp. If the powder is $90, then your total would be $315.00 + Tax.

Assembly

Ensamblaje

Installing the various different components into the frame is a rather trivial thing (as you get acquainted with them when you had to remove them for painting), so I will skip most of this. Of note are the following items:

Instalar nuevamente los diferentes componentes en el cuadro de la bici es tarea facil (sobretodo porque tuviste que familiarizarte con ellos para sacarlos para la pintura), asi que me ahorro los detalles. Sin embargo, merece la pena mencionar los siguientes:

 

Mentions

Aug. 11, 2013: The Hungry Hungry Bakfiets

Menciones

11 Ago, 2013: The Hungry Hungry Bakfiets

Acknowledgements

In no particular order, thanks to Mark Belanger, Gwyn Jones, Dennis Nagle & Jack Whipple for their support and advice.

Agradecimientos

Sin ningún orden concreto, gracias a Mark Belanger, Gwyn Jones, Dennis Nagle y Jack Whipple por el apoyo prestado.