一種具有數據記錄功能的FSAE氣動換擋裝置的制作方法

本實用新型涉及賽車和汽車的換擋領域，尤其涉及一種具有數據記錄功能的FSAE氣動換擋裝置和方法。

背景技術：

FSAE是由各國汽車工程師協會舉辦的面向在讀或畢業7個月以內的本科生和研究生的一項大學生方程式賽車比賽。參加該比賽的學生必須在一年內利用課余時間自主設計制造一輛方程式賽車。換擋作為賽車控制的重要一環，換擋的快速性與穩定性極大的影響了賽車的駕駛性能。

本賽事使用的發動機多為序列式摩托車發動機，不具備自動換擋功能，采用機械換擋，且換擋方式與普通汽車有很大差別，必須經過改裝才能使用。

改裝的機械換擋占用空間大、操作笨重、換擋緩慢，給車手帶來了嚴重的制約。由于大多數賽車沒有顯示系統，車手對本車的運行狀態不夠了解，尤其對當前檔位，全憑駕駛經驗判斷且很容易出錯，給車手造成嚴重困擾。大部分車隊賽車均沒有行車記錄儀，且市場上行車記錄儀價格昂貴，功能單一，難以滿足賽車要求。現在已有的電機換擋機構過于復雜，且耗電量極大，而且回正難以控制，總會出現細小的誤差，導致結構磨損較快，且容易卡死。其他氣動換擋機構使用二氧化碳作為動力氣體，容易腐蝕氣瓶及其他配件，且其電磁閥、輸氣線路、氣缸等太多，結構復雜，容易漏氣。而機械換擋，在轉彎時車手還要一個手放開方向盤去換擋，這對車手過彎時的速度和對賽車的控制會產生巨大的影響。

技術實現要素：

針對現有技術中存在不足，本實用新型提供了一種具有數據記錄功能的FSAE氣動換擋裝置和方法，以實現簡便、快速、穩定換擋，可以記錄ECU中傳出來的各種數據，且可外接各種傳感器采集數據，實現對賽車控制的精確分析與優化。可以更具需要在顯示屏上實時顯示賽車的運行狀態，并能根據賽車跑動狀態給予車手恰當的提示及警告。

本實用新型是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種具有數據記錄功能的FSAE氣動換擋裝置，包括換擋機構、換擋控制與數據記錄單元和方向盤；所述換擋機構放置在車輛發動機內部，所述換擋機構包括氣缸支架、雙作用氣缸和換擋搖臂；所述氣缸支架一端固定在發動機上，另一端與雙作用氣缸旋轉副連接；所述雙作用氣缸活塞桿與換擋搖臂一端旋轉副連接，所述換擋搖臂另一端與發動機旋轉副連接；所述雙作用氣缸無桿腔進氣口M和有桿腔出氣口N分別通過氣管連接電磁換向閥的A口和B口，所述電磁換向閥的P口通過氣管連接氣源；所述方向盤中央設有顯示屏，所述方向盤內設有換擋控制與數據記錄單元；所述方向盤設有升降撥片機構；所述換擋控制與數據記錄單元與所述電磁換向閥和升降撥片機構連接；所述換擋控制與數據記錄單元通過CAN總線與車輛ECU相連。

進一步，所述電磁換向閥為三位五通中位泄壓電磁閥。

進一步，所述氣源為氣瓶，所述氣瓶安裝在車輛內部；所述電磁換向閥的P口與氣瓶之間設有減壓閥。

進一步，所述氣瓶壓力為10-20MPa。

進一步，所述顯示屏為彩色觸摸顯示屏。

進一步，所述方向盤內還設有蜂鳴器，通過控制蜂鳴器工作提醒駕駛員換擋。

進一步，所述升降撥片機構包括升檔撥片和降檔撥片，所述升檔撥片安裝在方向盤右側，所述降檔撥片安裝在方向盤左側。

本實用新型的有益效果在于：

1.本實用新型所述的具有數據記錄功能的FSAE氣動換擋裝置和方法，成本較低，能夠極大的提高車手換擋效率，提高換擋自動化水平，并減輕車手換擋時的負擔，且能顯示車輛跑動狀態，可記錄賽車各種車況信息，在必要的時候對車手做出提示。

2.本實用新型所述的具有數據記錄功能的FSAE氣動換擋裝置和方法，換擋機構結構簡單，加工方便，易于調整，氣缸的兩個銷連接均可自由轉動，保證了在換擋過程中的平順性且不會出現卡死。

3.本實用新型所述的具有數據記錄功能的FSAE氣動換擋裝置和方法，換擋搖臂具有自動回正功能，所以沒有換擋時整個機構能夠自動回到初始狀態。

附圖說明

圖1為本實用新型所述具有數據記錄功能的FSAE氣動換擋裝置原理圖。

圖2為本實用新型所述的換擋機構結構圖。

圖中：

1-方向盤；2-氣瓶；3-減壓閥；4-電磁換向閥；5-雙作用氣缸；6-氣缸支架；7-發動機；8-換擋搖臂。

具體實施方式

下面結合附圖以及具體實施例對本實用新型作進一步的說明，但本實用新型的保護范圍并不限于此。

結合圖1和圖2所示，一種具有數據記錄功能的FSAE氣動換擋裝置，包括換擋機構、換擋控制與數據記錄單元和方向盤1；所述換擋機構放置在車輛發動機7內部，所述換擋機構包括氣缸支架6、雙作用氣缸5和換擋搖臂8；所述氣缸支架一端固定在發動機7上，另一端與雙作用氣缸5旋轉副連接；所述雙作用氣缸5活塞桿與換擋搖臂8一端旋轉副連接，所述換擋搖臂8另一端與發動機7旋轉副連接；所述雙作用氣缸5無桿腔進氣口M和有桿腔出氣口N分別通過氣管連接電磁換向閥4的A口和B口，所述電磁換向閥4的P口通過氣管連接氣源；所述氣源可以為壓力在10-20MPa的氣瓶2，所述氣瓶2安裝在車輛內部；所述電磁換向閥4的P口與氣瓶之間設有減壓閥3。所述方向盤1中央設有顯示屏，所述方向盤1內設有換擋控制與數據記錄單元；所述方向盤1設有升降撥片機構；所述換擋控制與數據記錄單元與所述電磁換向閥4和升降撥片機構連接；所述換擋控制與數據記錄單元通過CAN總線與車輛ECU相連。

所述電磁換向閥4優選為三位五通中位泄壓電磁閥，可以實現換擋搖臂自動回正功能。

所述顯示屏為彩色觸摸顯示屏，所述方向盤1內還設有蜂鳴器，通過控制蜂鳴器工作，可以直觀方便駕駛員在緊急情況下的操作。

所述升降撥片機構包括升檔撥片和降檔撥片，所述升檔撥片安裝在方向盤1右側，所述降檔撥片安裝在方向盤1左側，可以方便駕駛員根據習慣操作，也可以根據駕駛員的習慣定制升檔撥片和降檔撥片的位置。

一種具有數據記錄功能的FSAE氣動換擋的方法，包括如下步驟：

S01：換擋控制與數據記錄單元通過CAN總線與賽車ECU進行通信，將接收到的所有信息全部存儲，經過處理之后在顯示屏上顯示必要的參數；

S02：換擋控制與數據記錄單元根據ECU傳輸過來的曲軸轉速和輪速信號計算出當前檔位，并根據曲軸轉速判斷是否進行換擋；

S03：當曲軸轉速高于事先設定的閾值時，顯示屏上會出現升擋提示信息，蜂鳴器發出提示換擋聲音；此時駕駛員按下升檔撥片開關，換擋控制與數據記錄單元接收到按鍵信號，發出信號接通升檔繼電器，則電磁換向閥4的SB1端得電，此時A口與P口接通，B口與S口接通，此時雙作用氣缸5活塞桿拉伸推動發動機7上的換擋搖臂8，實現升檔操作；換擋完成之后，換擋控制與數據記錄單元控制升檔繼電器斷開，電磁換向閥4的SB1端斷電，電磁換向閥4回復到中間位置，P口被封住，A口與R口相通，B口與S口相通，此時雙作用氣缸5自動泄壓，換擋搖臂8回到中間位置，等待下次換擋操作；

S04：當曲軸轉速低于事先設定的閾值時，顯示屏上會出現降擋提示信息，蜂鳴器發出提示換擋聲音；此時駕駛員按下降檔撥片開關，換擋控制與數據記錄單元接收到按鍵信號，發出信號接通降檔繼電器，則電磁換向閥4的SB2端得電，此時B口與P口接通，A口與R口接通，此時雙作用氣缸5活塞桿收縮并拉動發動機7上的換擋搖臂8，實現降檔操作；換擋完成之后，換擋控制與數據記錄單元控制升檔繼電器斷開，電磁換向閥4的SB2端斷電，電磁換向閥4回復到中間位置，P口被封住，A口與R口相通，B口與S口相通，此時雙作用氣缸5自動泄壓，換擋搖臂8回到中間位置，等待下次換擋操作。

為了防止駕駛員由于緊張出現誤操作，所述S03步驟的升檔過程中，鎖定降檔動作；當升檔沒有完成時，無意中按到降檔撥片，不影響升檔動作的完成，且此次降檔撥片的誤觸會被自動忽略；所述S04步驟的降檔過程中，鎖定升檔動作；當降檔沒有完成時，無意中按到升檔撥片，不影響降檔動作的完成，且此次升檔撥片的誤觸會被自動忽略。

所述實施例為本實用新型的優選的實施方式，但本實用新型并不限于上述實施方式，在不背離本實用新型的實質內容的情況下，本領域技術人員能夠做出的任何顯而易見的改進、替換或變型均屬于本實用新型的保護范圍。