[发明专利]一种FSAE赛车换挡系统

说明书

 

技术领域

本发明应用于FSAE赛车换挡系统，气动换挡系统能够使驾驶员只需按动方向盘上面的按钮开关即能实现升降挡，将手动换挡动作变为了半自动系统，减少了驾驶员繁琐的操作，提高了赛车的操作性，换挡的快速稳定。

背景技术

现今，对于序列式变速箱的换档方式普遍采用手手动机械换挡：先捏离合把手，使离合器分离，再操纵挡杆，最后缓慢释放离合。整个换挡过程繁琐，一方面换挡时容易分散驾驶员的注意力，为安全问题埋下了隐患，另一方面对于FSAE的比赛来说，手动换挡系统繁琐费时，不利于缩短比赛时间，取得优秀的比赛成绩。将手动换档系统更改为半自动的气动换挡系统是对赛车的极大改进，将手动操作的动作用电子控制单元控制两个气缸来完成即可，减轻了驾驶员驾驶车辆的负担，利于驾驶员取得更好的驾驶车辆，提高了赛车的操纵稳定性，使换挡过程更加连贯顺畅。

发明内容

为解决上述技术问题，了改变现有的手动换档系统，本发明提供一种操作简单、反应敏捷，简化技术员负担的FSAE赛车换挡系统，利用气缸、电磁阀、电子控制单元、拨片、气瓶、减压阀等元器件制作出了一套气动换挡系统，该系统通过驾驶员手动触动升降挡按钮，间接控制电子控制单元，电子控制单元按照预定的程序作出响应输出信号促动电磁阀动作，电磁阀不同的工作状态驱动气缸工作，完成了自动换挡。

本发明的采用如下技术方案：

一种FSAE赛车换挡系统，包括提供压力气体的气瓶、减压阀、离合电磁阀、离合气缸、换挡气缸、换挡电磁阀及单片机，所述气瓶通过管路连接减压阀，经减压后的压力气体通过管路分别连接离合电磁阀及换挡电磁阀向连接，所述离合电磁阀通过管路与控制离合器的离合气缸相连接，所述换挡电磁阀通过管路与控制换挡的换挡气缸相连接，所述离合电磁阀及换挡电磁阀均与单片机电路连接，以及与单片机电路连接用于控制离合电磁阀及换挡电磁阀的离合按钮及换挡按钮。

进一步地，所述换挡电磁阀为三位五通电磁阀，所述离合电磁阀为两位三通电磁阀。

进一步地，所述压力气体为二氧化碳。

进一步地，还包括用于在赛车起步时事离合器柔顺结合的手动离合机构。

升挡时，升挡开关接通，ECU控制发动机点火系统暂停工作，换挡电磁阀移动至升档位后接通，高压气体驱动换挡气缸，实现升挡动作。降挡时，降挡开关接通，离合电磁阀接通，高压气体驱动离合气缸，离合器分离。离合气缸工作相应的时间后，换挡电磁阀移动至降档位后工作，高压气体驱动换挡气缸，实现降挡动作。气动回路气源为高压二氧化碳气体，回路所需的低压气体是通过减压阀减压得到；电路部分是按照单片机的控制功能来进行设计，最终制作出PCB板；由于气缸动作迅速，为解决起步时离合器柔顺结合问题，单独设计了手动离合机构，该机构只在起步与停车起作用，其升降挡是通过气缸来控制。

 

本发明提出了一套半自动换挡系统取代了传统的手动换挡系统。考虑到电子控制单元的编程问题，我们采用了51单片机作为电子控制单元，自主制作电路板，自主编写控制程序；为获得适当压力的气体，我们采用了高压气瓶储存二氧化碳气体，并经过两级的合适的减压阀减压后才能够输出到气缸中；考虑到整车的轻量化及系统的合理度，气缸要根据实验数据选用规格刚好符合的；手动离合机构的设计要根据驾驶员的操作习惯，同时要协调总布置布置和人机工程设置；系统的合理工作，需要根据实车运行状况，进行多次调试，已达到工作最佳。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的换挡通过点动方向盘上的换挡按钮，在压力器、电磁阀及气缸、单片机的共同作用下即可实现换挡及离合，换挡过程稳定迅速，相比传统的手动机械换挡操作，此系统操作过程简便，反应敏捷，简化技术员负担，利于实现FSAE赛车的自动化控制。

附图说明

图1为本发明的气动回路原理图。

图2是本发明的换挡气缸安装三维示意图。

图3是本发明的离合气缸安装三维示意图。

图4是本发明的气瓶及离合气缸、换挡气缸的安装三维示意图。

图中所示为：1-气瓶；2-减压阀；3-离合电磁阀；4-离合气缸；5-换挡气缸；6-换挡电磁阀，7-单片机。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。