一种具有数据记录功能的FSAE气动换挡装置的制作方法

本实用新型涉及赛车和汽车的换挡领域，尤其涉及一种具有数据记录功能的FSAE气动换挡装置和方法。

背景技术：

FSAE是由各国汽车工程师协会举办的面向在读或毕业7个月以内的本科生和研究生的一项大学生方程式赛车比赛。参加该比赛的学生必须在一年内利用课余时间自主设计制造一辆方程式赛车。换挡作为赛车控制的重要一环，换挡的快速性与稳定性极大的影响了赛车的驾驶性能。

本赛事使用的发动机多为序列式摩托车发动机，不具备自动换挡功能，采用机械换挡，且换挡方式与普通汽车有很大差别，必须经过改装才能使用。

改装的机械换挡占用空间大、操作笨重、换挡缓慢，给车手带来了严重的制约。由于大多数赛车没有显示系统，车手对本车的运行状态不够了解，尤其对当前档位，全凭驾驶经验判断且很容易出错，给车手造成严重困扰。大部分车队赛车均没有行车记录仪，且市场上行车记录仪价格昂贵，功能单一，难以满足赛车要求。现在已有的电机换挡机构过于复杂，且耗电量极大，而且回正难以控制，总会出现细小的误差，导致结构磨损较快，且容易卡死。其他气动换挡机构使用二氧化碳作为动力气体，容易腐蚀气瓶及其他配件，且其电磁阀、输气线路、气缸等太多，结构复杂，容易漏气。而机械换挡，在转弯时车手还要一个手放开方向盘去换挡，这对车手过弯时的速度和对赛车的控制会产生巨大的影响。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本实用新型提供了一种具有数据记录功能的FSAE气动换挡装置和方法，以实现简便、快速、稳定换挡，可以记录ECU中传出来的各种数据，且可外接各种传感器采集数据，实现对赛车控制的精确分析与优化。可以更具需要在显示屏上实时显示赛车的运行状态，并能根据赛车跑动状态给予车手恰当的提示及警告。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种具有数据记录功能的FSAE气动换挡装置，包括换挡机构、换挡控制与数据记录单元和方向盘；所述换挡机构放置在车辆发动机内部，所述换挡机构包括气缸支架、双作用气缸和换挡摇臂；所述气缸支架一端固定在发动机上，另一端与双作用气缸旋转副连接；所述双作用气缸活塞杆与换挡摇臂一端旋转副连接，所述换挡摇臂另一端与发动机旋转副连接；所述双作用气缸无杆腔进气口M和有杆腔出气口N分别通过气管连接电磁换向阀的A口和B口，所述电磁换向阀的P口通过气管连接气源；所述方向盘中央设有显示屏，所述方向盘内设有换挡控制与数据记录单元；所述方向盘设有升降拨片机构；所述换挡控制与数据记录单元与所述电磁换向阀和升降拨片机构连接；所述换挡控制与数据记录单元通过CAN总线与车辆ECU相连。

进一步，所述电磁换向阀为三位五通中位泄压电磁阀。

进一步，所述气源为气瓶，所述气瓶安装在车辆内部；所述电磁换向阀的P口与气瓶之间设有减压阀。

进一步，所述气瓶压力为10-20MPa。

进一步，所述显示屏为彩色触摸显示屏。

进一步，所述方向盘内还设有蜂鸣器，通过控制蜂鸣器工作提醒驾驶员换挡。

进一步，所述升降拨片机构包括升档拨片和降档拨片，所述升档拨片安装在方向盘右侧，所述降档拨片安装在方向盘左侧。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型所述的具有数据记录功能的FSAE气动换挡装置和方法，成本较低，能够极大的提高车手换挡效率，提高换挡自动化水平，并减轻车手换挡时的负担，且能显示车辆跑动状态，可记录赛车各种车况信息，在必要的时候对车手做出提示。

2.本实用新型所述的具有数据记录功能的FSAE气动换挡装置和方法，换挡机构结构简单，加工方便，易于调整，气缸的两个销连接均可自由转动，保证了在换挡过程中的平顺性且不会出现卡死。

3.本实用新型所述的具有数据记录功能的FSAE气动换挡装置和方法，换挡摇臂具有自动回正功能，所以没有换挡时整个机构能够自动回到初始状态。

附图说明

图1为本实用新型所述具有数据记录功能的FSAE气动换挡装置原理图。

图2为本实用新型所述的换挡机构结构图。

图中：

1-方向盘；2-气瓶；3-减压阀；4-电磁换向阀；5-双作用气缸；6-气缸支架；7-发动机；8-换挡摇臂。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

结合图1和图2所示，一种具有数据记录功能的FSAE气动换挡装置，包括换挡机构、换挡控制与数据记录单元和方向盘1；所述换挡机构放置在车辆发动机7内部，所述换挡机构包括气缸支架6、双作用气缸5和换挡摇臂8；所述气缸支架一端固定在发动机7上，另一端与双作用气缸5旋转副连接；所述双作用气缸5活塞杆与换挡摇臂8一端旋转副连接，所述换挡摇臂8另一端与发动机7旋转副连接；所述双作用气缸5无杆腔进气口M和有杆腔出气口N分别通过气管连接电磁换向阀4的A口和B口，所述电磁换向阀4的P口通过气管连接气源；所述气源可以为压力在10-20MPa的气瓶2，所述气瓶2安装在车辆内部；所述电磁换向阀4的P口与气瓶之间设有减压阀3。所述方向盘1中央设有显示屏，所述方向盘1内设有换挡控制与数据记录单元；所述方向盘1设有升降拨片机构；所述换挡控制与数据记录单元与所述电磁换向阀4和升降拨片机构连接；所述换挡控制与数据记录单元通过CAN总线与车辆ECU相连。

所述电磁换向阀4优选为三位五通中位泄压电磁阀，可以实现换挡摇臂自动回正功能。

所述显示屏为彩色触摸显示屏，所述方向盘1内还设有蜂鸣器，通过控制蜂鸣器工作，可以直观方便驾驶员在紧急情况下的操作。

所述升降拨片机构包括升档拨片和降档拨片，所述升档拨片安装在方向盘1右侧，所述降档拨片安装在方向盘1左侧，可以方便驾驶员根据习惯操作，也可以根据驾驶员的习惯定制升档拨片和降档拨片的位置。

一种具有数据记录功能的FSAE气动换挡的方法，包括如下步骤：

S01：换挡控制与数据记录单元通过CAN总线与赛车ECU进行通信，将接收到的所有信息全部存储，经过处理之后在显示屏上显示必要的参数；

S02：换挡控制与数据记录单元根据ECU传输过来的曲轴转速和轮速信号计算出当前档位，并根据曲轴转速判断是否进行换挡；

S03：当曲轴转速高于事先设定的阈值时，显示屏上会出现升挡提示信息，蜂鸣器发出提示换挡声音；此时驾驶员按下升档拨片开关，换挡控制与数据记录单元接收到按键信号，发出信号接通升档继电器，则电磁换向阀4的SB1端得电，此时A口与P口接通，B口与S口接通，此时双作用气缸5活塞杆拉伸推动发动机7上的换挡摇臂8，实现升档操作；换挡完成之后，换挡控制与数据记录单元控制升档继电器断开，电磁换向阀4的SB1端断电，电磁换向阀4回复到中间位置，P口被封住，A口与R口相通，B口与S口相通，此时双作用气缸5自动泄压，换挡摇臂8回到中间位置，等待下次换挡操作；

S04：当曲轴转速低于事先设定的阈值时，显示屏上会出现降挡提示信息，蜂鸣器发出提示换挡声音；此时驾驶员按下降档拨片开关，换挡控制与数据记录单元接收到按键信号，发出信号接通降档继电器，则电磁换向阀4的SB2端得电，此时B口与P口接通，A口与R口接通，此时双作用气缸5活塞杆收缩并拉动发动机7上的换挡摇臂8，实现降档操作；换挡完成之后，换挡控制与数据记录单元控制升档继电器断开，电磁换向阀4的SB2端断电，电磁换向阀4回复到中间位置，P口被封住，A口与R口相通，B口与S口相通，此时双作用气缸5自动泄压，换挡摇臂8回到中间位置，等待下次换挡操作。

为了防止驾驶员由于紧张出现误操作，所述S03步骤的升档过程中，锁定降档动作；当升档没有完成时，无意中按到降档拨片，不影响升档动作的完成，且此次降档拨片的误触会被自动忽略；所述S04步骤的降档过程中，锁定升档动作；当降档没有完成时，无意中按到升档拨片，不影响降档动作的完成，且此次升档拨片的误触会被自动忽略。

所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。