本發(fā)明涉及賽車和汽車的換擋領(lǐng)域，尤其涉及一種具有數(shù)據(jù)記錄功能的FSAE氣動(dòng)換擋裝置和方法。

背景技術(shù)：

FSAE是由各國汽車工程師協(xié)會舉辦的面向在讀或畢業(yè)7個(gè)月以內(nèi)的本科生和研究生的一項(xiàng)大學(xué)生方程式賽車比賽。參加該比賽的學(xué)生必須在一年內(nèi)利用課余時(shí)間自主設(shè)計(jì)制造一輛方程式賽車。換擋作為賽車控制的重要一環(huán)，換擋的快速性與穩(wěn)定性極大的影響了賽車的駕駛性能。

本賽事使用的發(fā)動(dòng)機(jī)多為序列式摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)，不具備自動(dòng)換擋功能，采用機(jī)械換擋，且換擋方式與普通汽車有很大差別，必須經(jīng)過改裝才能使用。

改裝的機(jī)械換擋占用空間大、操作笨重、換擋緩慢，給車手帶來了嚴(yán)重的制約。由于大多數(shù)賽車沒有顯示系統(tǒng)，車手對本車的運(yùn)行狀態(tài)不夠了解，尤其對當(dāng)前檔位，全憑駕駛經(jīng)驗(yàn)判斷且很容易出錯(cuò)，給車手造成嚴(yán)重困擾。大部分車隊(duì)賽車均沒有行車記錄儀，且市場上行車記錄儀價(jià)格昂貴，功能單一，難以滿足賽車要求?，F(xiàn)在已有的電機(jī)換擋機(jī)構(gòu)過于復(fù)雜，且耗電量極大，而且回正難以控制，總會出現(xiàn)細(xì)小的誤差，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)磨損較快，且容易卡死。其他氣動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)使用二氧化碳作為動(dòng)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，容易漏氣。而機(jī)械換擋，在轉(zhuǎn)彎時(shí)車手還要一個(gè)手放開方向盤去換擋，這對車手過彎時(shí)的速度和對賽車的控制會產(chǎn)生巨大的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種具有數(shù)據(jù)記錄功能的FSAE氣動(dòng)換擋裝置和方法，以實(shí)現(xiàn)簡便、快速、穩(wěn)定換擋，可以記錄ECU中傳出來的各種數(shù)據(jù)，且可外接各種傳感器采集數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對賽車控制的精確分析與優(yōu)化?？梢愿咝枰陲@示屏上實(shí)時(shí)顯示賽車的運(yùn)行狀態(tài)，并能根據(jù)賽車跑動(dòng)狀態(tài)給予車手恰當(dāng)?shù)奶崾炯熬妗?/p>

本發(fā)明是通過以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種具有數(shù)據(jù)記錄功能的FSAE氣動(dòng)換擋裝置，包括換擋機(jī)構(gòu)、換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元和方向盤；所述換擋機(jī)構(gòu)放置在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，所述換擋機(jī)構(gòu)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(fā)動(dòng)機(jī)上，另一端與雙作用氣缸旋轉(zhuǎn)副連接；所述雙作用氣缸活塞桿與換擋搖臂一端旋轉(zhuǎn)副連接，所述換擋搖臂另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)副連接；所述雙作用氣缸無桿腔進(jìn)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(shè)有顯示屏，所述方向盤內(nèi)設(shè)有換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元；所述方向盤設(shè)有升降撥片機(jī)構(gòu)；所述換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元與所述電磁換向閥和升降撥片機(jī)構(gòu)連接；所述換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元通過CAN總線與車輛ECU相連。

進(jìn)一步，所述電磁換向閥為三位五通中位泄壓電磁閥。

進(jìn)一步，所述氣源為氣瓶，所述氣瓶安裝在車輛內(nèi)部；所述電磁換向閥的P口與氣瓶之間設(shè)有減壓閥。

進(jìn)一步，所述氣瓶壓力為10-20MPa。

進(jìn)一步，所述顯示屏為彩色觸摸顯示屏。

進(jìn)一步，所述方向盤內(nèi)還設(shè)有蜂鳴器，通過控制蜂鳴器工作提醒駕駛員換擋。

進(jìn)一步，所述升降撥片機(jī)構(gòu)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(cè)，所述降檔撥片安裝在方向盤左側(cè)。

一種具有數(shù)據(jù)記錄功能的FSAE氣動(dòng)換擋的方法，包括如下步驟：

S01：換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元通過CAN總線與賽車ECU進(jìn)行通信，將接收到的所有信息全部存儲，經(jīng)過處理之后在顯示屏上顯示必要的參數(shù)；

S02：換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元根據(jù)ECU傳輸過來的曲軸轉(zhuǎn)速和輪速信號計(jì)算出當(dāng)前檔位，并根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)速判斷是否進(jìn)行換擋；

S03：當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速高于事先設(shè)定的閾值時(shí)，顯示屏上會出現(xiàn)升擋提示信息，蜂鳴器發(fā)出提示換擋聲音；此時(shí)駕駛員按下升檔撥片開關(guān)，換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元接收到按鍵信號，發(fā)出信號接通升檔繼電器，則電磁換向閥的SB1端得電，此時(shí)A口與P口接通，B口與S口接通，此時(shí)雙作用氣缸活塞桿拉伸推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的換擋搖臂，實(shí)現(xiàn)升檔操作；換擋完成之后，換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元控制升檔繼電器斷開，電磁換向閥的SB1端斷電，電磁換向閥回復(fù)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(shí)雙作用氣缸自動(dòng)泄壓，換擋搖臂回到中間位置，等待下次換擋操作；

S04：當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速低于事先設(shè)定的閾值時(shí)，顯示屏上會出現(xiàn)降擋提示信息，蜂鳴器發(fā)出提示換擋聲音；此時(shí)駕駛員按下降檔撥片開關(guān)，換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元接收到按鍵信號，發(fā)出信號接通降檔繼電器，則電磁換向閥的SB2端得電，此時(shí)B口與P口接通，A口與R口接通，此時(shí)雙作用氣缸活塞桿收縮并拉動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)上的換擋搖臂，實(shí)現(xiàn)降檔操作；換擋完成之后，換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元控制升檔繼電器斷開，電磁換向閥的SB2端斷電，電磁換向閥回復(fù)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(shí)雙作用氣缸自動(dòng)泄壓，換擋搖臂回到中間位置，等待下次換擋操作。

進(jìn)一步，所述S03步驟的升檔過程中，鎖定降檔動(dòng)作；當(dāng)升檔沒有完成時(shí)，無意中按到降檔撥片，不影響升檔動(dòng)作的完成，且此次降檔撥片的誤觸會被自動(dòng)忽略。

進(jìn)一步，所述S04步驟的降檔過程中，鎖定升檔動(dòng)作；當(dāng)降檔沒有完成時(shí)，無意中按到升檔撥片，不影響降檔動(dòng)作的完成，且此次升檔撥片的誤觸會被自動(dòng)忽略。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明所述的具有數(shù)據(jù)記錄功能的FSAE氣動(dòng)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(dòng)化水平，并減輕車手換擋時(shí)的負(fù)擔(dān)，且能顯示車輛跑動(dòng)狀態(tài)，可記錄賽車各種車況信息，在必要的時(shí)候?qū)囀肿龀鎏崾尽?/p>

2.本發(fā)明所述的具有數(shù)據(jù)記錄功能的FSAE氣動(dòng)換擋裝置和方法，換擋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，易于調(diào)整，氣缸的兩個(gè)銷連接均可自由轉(zhuǎn)動(dòng)，保證了在換擋過程中的平順性且不會出現(xiàn)卡死。

3.本發(fā)明所述的具有數(shù)據(jù)記錄功能的FSAE氣動(dòng)換擋裝置和方法，換擋搖臂具有自動(dòng)回正功能，所以沒有換擋時(shí)整個(gè)機(jī)構(gòu)能夠自動(dòng)回到初始狀態(tài)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明所述具有數(shù)據(jù)記錄功能的FSAE氣動(dòng)換擋裝置原理圖。

圖2為本發(fā)明所述的換擋機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)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(fā)動(dòng)機(jī)；8-換擋搖臂。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

結(jié)合圖1和圖2所示，一種具有數(shù)據(jù)記錄功能的FSAE氣動(dòng)換擋裝置，包括換擋機(jī)構(gòu)、換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元和方向盤1；所述換擋機(jī)構(gòu)放置在車輛發(fā)動(dòng)機(jī)7內(nèi)部，所述換擋機(jī)構(gòu)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(fā)動(dòng)機(jī)7上，另一端與雙作用氣缸5旋轉(zhuǎn)副連接；所述雙作用氣缸5活塞桿與換擋搖臂8一端旋轉(zhuǎn)副連接，所述換擋搖臂8另一端與發(fā)動(dòng)機(jī)7旋轉(zhuǎn)副連接；所述雙作用氣缸5無桿腔進(jìn)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(nèi)部；所述電磁換向閥4的P口與氣瓶之間設(shè)有減壓閥3。所述方向盤1中央設(shè)有顯示屏，所述方向盤1內(nèi)設(shè)有換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元；所述方向盤1設(shè)有升降撥片機(jī)構(gòu)；所述換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元與所述電磁換向閥4和升降撥片機(jī)構(gòu)連接；所述換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元通過CAN總線與車輛ECU相連。

所述電磁換向閥4優(yōu)選為三位五通中位泄壓電磁閥，可以實(shí)現(xiàn)換擋搖臂自動(dòng)回正功能。

所述顯示屏為彩色觸摸顯示屏，所述方向盤1內(nèi)還設(shè)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(jī)構(gòu)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(cè)，所述降檔撥片安裝在方向盤1左側(cè)，可以方便駕駛員根據(jù)習(xí)慣操作，也可以根據(jù)駕駛員的習(xí)慣定制升檔撥片和降檔撥片的位置。

一種具有數(shù)據(jù)記錄功能的FSAE氣動(dòng)換擋的方法，包括如下步驟：

S01：換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元通過CAN總線與賽車ECU進(jìn)行通信，將接收到的所有信息全部存儲，經(jīng)過處理之后在顯示屏上顯示必要的參數(shù)；

S02：換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元根據(jù)ECU傳輸過來的曲軸轉(zhuǎn)速和輪速信號計(jì)算出當(dāng)前檔位，并根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)速判斷是否進(jìn)行換擋；

S03：當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速高于事先設(shè)定的閾值時(shí)，顯示屏上會出現(xiàn)升擋提示信息，蜂鳴器發(fā)出提示換擋聲音；此時(shí)駕駛員按下升檔撥片開關(guān)，換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元接收到按鍵信號，發(fā)出信號接通升檔繼電器，則電磁換向閥4的SB1端得電，此時(shí)A口與P口接通，B口與S口接通，此時(shí)雙作用氣缸5活塞桿拉伸推動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)7上的換擋搖臂8，實(shí)現(xiàn)升檔操作；換擋完成之后，換擋控制與數(shù)據(jù)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(fù)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(shí)雙作用氣缸5自動(dòng)泄壓，換擋搖臂8回到中間位置，等待下次換擋操作；

S04：當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)速低于事先設(shè)定的閾值時(shí)，顯示屏上會出現(xiàn)降擋提示信息，蜂鳴器發(fā)出提示換擋聲音；此時(shí)駕駛員按下降檔撥片開關(guān)，換擋控制與數(shù)據(jù)記錄單元接收到按鍵信號，發(fā)出信號接通降檔繼電器，則電磁換向閥4的SB2端得電，此時(shí)B口與P口接通，A口與R口接通，此時(shí)雙作用氣缸5活塞桿收縮并拉動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)7上的換擋搖臂8，實(shí)現(xiàn)降檔操作；換擋完成之后，換擋控制與數(shù)據(jù)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(fù)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(shí)雙作用氣缸5自動(dòng)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(xiàn)誤操作，所述S03步驟的升檔過程中，鎖定降檔動(dòng)作；當(dāng)升檔沒有完成時(shí)，無意中按到降檔撥片，不影響升檔動(dòng)作的完成，且此次降檔撥片的誤觸會被自動(dòng)忽略；所述S04步驟的降檔過程中，鎖定升檔動(dòng)作；當(dāng)降檔沒有完成時(shí)，無意中按到升檔撥片，不影響降檔動(dòng)作的完成，且此次升檔撥片的誤觸會被自動(dòng)忽略。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。