娱乐型卡丁车的结构简单,兼顾中低速域的轻快

[汽车 赛事] 卡丁车运动是汽车运动中一个特殊的类别。因为车身外型小巧、结构简单,与那些动辄7位数资金投入的房车赛车相比,卡丁车的整车价格最低不足万元,所以它不仅是场地竞赛的一个项目,还经常被用来大众休闲、健身娱乐。

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[汽车汽车生活] 提到赛车运动,紧张刺激的追逐场面和车手登上领奖台的飒爽英姿不禁令人心神向往,但除了在电视机前或亲临现场观看外,这项运动对我们来说似乎参与性并不强,原因就是赛车运动背后往往有雄厚的资金支持,普通人通常负担不起。卡丁车的出现让普通人有机会亲身感受风驰电掣的速度感,周末约上几位好友,去赛道飚上几圈已经是时下年轻人最热衷的休闲娱乐项目之一,今天就让我们一同来聊聊卡丁车的演变及发展历程。

马自达突破过往经验的束缚,从零开始,全面审视发动机・变速箱・车身・底盘四大核心技术,高度融合环保・安全性能,今天小编就带大家来深挖一下创驰蓝天底盘。

卡丁车分为娱乐型和竞赛型两种。娱乐型卡丁车的结构简单,使用轻钢管车架,装配汽油发动机,气缸容积一般在200cc以下,行驶速度在50km/h以下, 操纵简便,无车体外壳,在专门修建的卡丁车赛道内行驶。是为初次接触卡丁车运动的人士和以休闲为目的的卡丁车运动爱好者准备的最好的运动器械。而竞赛型卡丁车分为两大组别共11个级别,专门用于各种卡丁车比赛。今天给大家主要介绍的是娱乐型卡丁车。

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前些日子,凯迪拉克XTS刚上市的时候,我试驾了这款车,给我留下印象的是驾驶的轻快感和厂家一直宣传的CUE系统。今天在北京的金港赛道上,我又着重的具有针对性的体验了一次XTS,如果上一次是带着闲适的心情,悠闲的体验的话,那么这一次就是彻头彻尾的激烈驾驶了。或许在悠悠然的闲适脚步之余,它还有点“武装分子”的身影。


1 舒适驾乘的高性能底盘

1.娱乐型卡丁车分解介绍

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类似于肥皂盒车的简单结构+割草机发动机=卡丁车的雏形

高刚度轻量化结构以及多连杆后悬挂,配以大师级的精准校调,提升了中低速域的灵活性,高速域的稳定性以及全速区域的舒适性。为实现「人车一体」的操控感受,必须兼顾多个看似相反的特性:兼顾中低速域的轻快感和高速域的稳定性,兼顾中低速域的轻快感和乘坐舒适性,兼顾轻量化和高刚性。

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在此车研发之初,据厂家技术人员介绍,XTS的底盘经过全新设计研发,前悬挂采用HiPer-Strut结构;后悬挂为H-arm结构,并搭配多用于中大型车的空气弹簧,提高了后排乘客乘坐舒适感受。此外,凯迪拉克XTS底盘还配备了四轮MRC主动电磁感应悬挂、18英寸Brembo四活塞高性能制动卡钳等配置。

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卡丁车为Karting的音译,意为微型运动汽车,最早起源于美国,但对于卡丁车的由来说法不一,其中一个版本是当时的农民将割草机发动机加以改装,加入结构简单的车架和转向机构,创造出卡丁车的雏形用以打发闲暇时间,随后逐渐演变为今天的卡丁车。

创驰蓝天底盘配备了全新的第6代电动助力转向系统EPAS,转向助力与车速之间的关系更加线性,在不同车速下都能提供大小合适的转向助力,车速低时,增加助力,使掉头・停车入库更轻松。车速高时,减少助力,防止方向太轻造成转向过度。

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HiPer-Strut前悬挂

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a.车身车架

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另一种说法是卡丁车最初源自于美国普通家庭的后院,当时的孩子们之间流行着一种称之为肥皂盒车的自制玩具车,极富创意和动手能力的父母们通过对自家的割草机加以改造,在肥皂盒车的基础上为孩子们打造出一个个后院的“大玩具”。孩子们有了新“玩具”自然要相互比试一番,于是便形成了趣味性极强的民间车赛。

2 增加驾驶乐趣性

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凯迪拉克XTS前悬挂采用HiPer-Strut结构,所谓HiPer-Strut是High Performance Strut的缩写。车轮在转向过程中绕悬挂主销旋转。传统麦弗逊悬挂的主销为前减震器上顶点和转向节与下摆臂连接点。HiPer-Strut结构的主销则不再穿过前减震器,而是通过两个额外增加的转向球头。和同类的麦弗逊式相比,这一改变使主销倾角减小近40%同时主销偏移距极大地减小,使得车辆不足转向趋势更小,同时轮胎对转向不平衡量的敏感度也大大下降。

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运动型转向齿比设定,轻松驾驭车辆增加了在连续弯道上行驶乐趣和中低速时的灵敏性。但如此设定,会使高速域的偏航增益超出所需,容易导致汽车操控过于灵敏。为解决这一课题,马自达重新设计了后悬挂的几何形状。

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后悬H-arm结构及空气弹簧

最初各地举办的卡丁车比赛规则可谓五花八门,有的比赛并没有所谓的终点,而且比赛比的也不是速度,而是谁的耐久性更强。听到发车令后,车手们一窝蜂跑向自己的赛车,将车辆启动后便迅速或漫不经心地冲出起点,比赛过程中可以加油或维修车辆,在规定时间里,哪辆车跑的距离最长谁就是最终的获胜者,这种比赛规则与形式和曾经的勒芒耐力赛极为相似。除了比耐力外,当然也有比谁先完成规定圈数的,这时卡丁车不光要有可靠的耐用性,速度也是取胜的关键所在,但当时的卡丁车比赛看起来更像是孩子和大人们之间的游戏。

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娱乐型的卡丁车与竞赛型的卡丁车相比车架更为粗壮有力,目的是有更高的车身强度,防止各种可能的撞击对车架结构的影响。娱乐型的卡丁车的驾驶者多为第一次接触卡丁车运动的人士和初级爱好者,所以在整个车身外侧加装了钢管做的包围,用缓震橡胶与车身相连。这样可以对驾驶者提供足够充分的保护。

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世界上第一款量产卡丁车

为确保在高速域具有沉稳的操纵力,增加了前轮的主销后倾角和后倾拖距,从而增加了轮胎的自动回正力,提高了高速行车的稳定性,驾驶者在驾驶车辆转向时会感受到方向盘具有较大的返回直行的反馈力。

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H-arm多连杆悬挂与跑车所采用的双叉臂结构相类似,因为下摆臂形状像小写的h字母,所以得名H-arm。下摆臂上方有三根连杆,一根控制后轮束角,一根控制后轮倾角,一根摆杆在车辆制动或驱动时抵抗车轮扭矩变化。

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身为机械师的美国人阿特·英吉斯对汽车和摩托车非常着迷,然而1956年英吉斯在自家车库中的创举,让日后越来越多的普通人也能有机会感受汽车赛事的无穷魅力。他找来钢管焊制出一个简易车架,在车架上安放了一个极为单薄的座椅,三辐方向盘被固定在铁管上构成了简易转向机构,方向盘左侧的拉杆就是刹车系统。

3 增加行车舒适性

卡丁车的油门踏板和刹车踏板分别位于车头部方向盘的两侧,这种布局让驾驶者需要短时间适应,因为我们平时驾驶时都是用右脚承担油门和刹车的任务,左脚负责离合器。而娱乐型卡丁车不但没有离合器,还要用左脚控制刹车。不过这样的好处是你可以体验到像拉力车手那样的左脚刹车功夫。

相比于多连杆结构,在不降低舒适性情况下,H-arm可提供更多的侧向及纵向刚度,拥有更广阔的侧向支撑力范围,以获得更快的转向响应,车尾更加稳定。

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为了能够兼顾操控性和舒适性,创驰蓝天底盘中后悬架中的纵拖臂与车身连接点位置向上提升了43mm,有效降低路面不平所造成的车身纵向振动、刹车点头,减少刹车距离,增加行车舒适性和安全性。

b.底盘结构

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和当时大多数人的做法相同,英吉斯找来一台West Bend生产的二冲程割草机发动机,这台2.5马力的割草机发动机被放置在座椅后方,油箱则悬挂在座椅靠背顶端,轮胎来自于小型飞机,一辆结构简单的卡丁车便呈现在众人面前,卡丁车在当时又被称作Go Kart。不得不说,美国人在自家的车库中确实创造出了不少奇迹。

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后副车架与车身利用四个衬套柔性链接。衬套内部采用非对称式设计,前后向较软,起到隔震、减小冲击作用;左右侧向则非常硬,拥有很好舒适性同时,不会损失操控性和转向性能。Air Spring与螺旋弹簧相比,最大好处在于不论满载还是空载,都能使车辆保证恒定车身姿态。

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创驰蓝天底盘前后副车架的结构也进行了重新设计,在保证底盘刚性的同时降低重量,同时提升刚度,提升了操控性・安全性和燃油经济性实现轻量化与动态操控性能之间的和谐统一。

前轮轮胎规格是10×4.5-5,换算成以毫米为单位是254mm×114mm-127mm,后轮轮胎规格是11×7.1-5,换算成以毫米为单位是280mm×180mm-127mm,可以明显看出前轮窄而薄,后轮宽而厚,这样类似于F1赛车轮胎的设计,可以保证卡丁车良好的操控性。从图中可以看出轮胎上有非常细小的柏油颗粒,这样的路面虽然铺设成本比普通柏油路高很多,但是对于卡丁车的操控性有很大的帮助,而且可以降低轮胎的磨损。

MRC主动电磁感应悬挂

1956年9月,英吉斯带着这辆车来到Rose Bowl体育场的停车场,接受了近百位卡丁车爱好者的测试并获得一致好评,英吉斯便开始着手制造他的卡丁车,以便能赶在圣诞节前上市。虽然在此之前人们创造出了无数五花八门的卡丁车雏形,但这些奇奇怪怪的小车却未曾投入量产,因此英吉斯制造的这辆卡丁车也被公认为世界上第一款卡丁车,英吉斯也被誉为“卡丁车之父”。

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五花八门的卡丁车

由此,全新设计的SKYACTIV-CHASSIS,新一代高性能・轻量化创驰蓝天底盘确保了车辆在全速域都达到了「车随意动・人马一体」的操控境界。

卡丁车的转向系统没有附加任何的助力设备,由拉杆直接与前轮相连,也没有任何像减震器和弹簧这样的悬挂系统,这样简单的设计让卡丁车给驾驶者带来了无比清晰的路感,1:1的转向比与F1相同。而弊端是高速驾驶中所产生的震动都作用于驾驶者的身体。

凯迪拉克XTS所配备的第三代MRC主动电磁感应悬挂全称MagneRide Controlled Suspension System,简称MRC。该系统由四只电磁感应减震器、车轮上独立的位置传感器以及电子控制单元构成,可实时监测车身相对于车轮运动的位移、运动的速度等信号,并综合车辆加速度信号、横摆角速度信号、油门踏板和制动踏板输入信号等信息,实时独立调整四轮悬挂软硬程度。

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18英寸Brembo刹车

英吉斯的第一辆量产卡丁车面世之后,卡丁车迅速在美国及欧洲众多国家普及开来,与此同时诞生了越来越多的卡丁车制造商,一时间不同品牌不同型号的卡丁车纷纷推向了市场。拥有结构简单的车架、转向系统,简陋的座椅和中后置二冲程发动机几乎是这些不同品牌卡丁车的共同点,而这个看似是父母为了哄孩子而打造的大玩具却受到越来越多成年人的欢迎。

卡丁车的重量轻、轮胎小、轮距短,没开过卡丁车之前,第一感觉会认为它开起来会很轻松,由于卡丁车前轮主销后倾角设计较大,所以娱乐型的卡丁车有很好的行驶稳定性,但是随之而来的是方向盘转向时就要付出更多的力气,而且这种转向力的大小是和驾驶者的体重成正比的。

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凯迪拉克XTS的Brembo卡钳拥有四个活塞,为“定钳”式设计。因为刹车压力均匀分布在刹车片上,所以拥有很好的热衰退特性,同时刹车片磨损也更加均匀。

受限于简单的结构,当时众多厂家打造的卡丁车布局和造型并无太大区别,其广告宣传内容也大同小异。然而一些卡丁车制造商在宣传卡丁车的同时推出了众多选装及个性化装备,比如不同花纹的轮胎可用于不同道路,可选装不同材质的座椅,个性化安全盔及风镜,甚至有的厂商还以举办比赛为名吸引消费者购买卡丁车。

●扩展阅读:什么叫主销后倾角

实车底盘构造

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卡丁车在结构上有了固定套路后,众多厂家开始在细节设计上寻求突破,为了美观,转向柱被简易车壳所覆盖。与英吉斯最初的设计不同的是,这些卡丁车的刹车不再使用拉杆来操作,而是采用与油门一样的踏板结构,如此布局在操作精确度和便利性方面更具优势。

初解底盘调校技术 四轮定位原理解析//www.autohome.com.cn/tech/201203/312493.html

HiPer-Strut结构使主销倾角减小,转弯时外轮将产生更多负倾角,能给轮胎提供更大的侧向力。转弯过程中,在正常轮胎抓地力基础上增加额外向心力。更小的内倾角也能减少轮胎偏磨。减震器的上顶点不再成为旋转中心,而是以转向球头取代,这样会减少转向系统摩擦力。

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由于卡丁车并没有传统意义上的悬架系统,车轮固定在车轴之上,使得卡丁车离地间隙极小,从而能使驾驶者体验到如真正赛车般风驰电掣的速度感,但缺少避震装置使其在行驶中震动极为明显。为了弥补这方面的不足,一些厂家打破常规,为他们的卡丁车设计并安装了一套结构复杂的避震装置,但如此一来,卡丁车先天的操控性优势却被无情的抹杀掉了,因此装备避震装置的卡丁车并未获得人们的认可。自60年代末起,卡丁车的发展也进入了鼎盛时期,其中诞生了不少与众不同的卡丁车,下面就为大家介绍两款当时较为另类的卡丁车。

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金沙6165,由于卡丁车为后轮驱动,而且两个后轮之间是由硬杆直接相连,没有后桥差速器,所以在转弯时卡丁车的驱动轮会产生一定的滑动。这也是卡丁车驾驶的乐趣之一。

为了有效利用空间,卡丁车最初几乎全部采用后置后驱的布局,但随着卡丁车在技术方面不断革新,发动机也从卡丁车后部移至驾驶员侧后方或紧贴驾驶员一侧,但其中也有厂商别出心裁地将发动机放置在卡丁车前部。1970年,铃木推出了一款搭载铃木T200摩托车发动机的卡丁车,这台196cc的铃木摩托车发动机被放置在前轮上方,刹车和油门踏板紧贴发动机两侧。

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由于独特的布局导致这辆铃木卡丁车前轮距比后轮距宽出不少,和一般的卡丁车恰恰相反。虽然发动机采用前置布局,但前轮无法同时做为转向及驱动轮,将动力传递给后轮则通过两组链条来实现,其中一组传动链条放置在车身左侧,油箱被固定在座椅后方,不知驾驶这辆“非主流”卡丁车的车手,当时双脚紧贴发动机是何种感受。

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虽然说卡丁车结构简单、造型平平,但其中不乏一些设计感极强的卡丁车,与当时众多卡丁车不同的是,名为ZIP Le Mans的卡丁车造型极为梦幻,你根本看不到任何车架结构,因为ZIP Le Mans被套上了一个精心设计的车壳,转向柱也被车壳包裹的严严实实,刹车和油门踏板经过镀铬处理,座椅工艺看上去也颇为考究。ZIP Le Mans采用一套摩托车的动力系统并配有换挡机构,但ZIP Le Mans似乎并未真正量产。

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