目前，摩托车采用的换挡方式有以下几种：1、骑士车采用手脚并用换挡， 即手拉离合脚踩换挡臂进行换挡，对手脚配合的协调性要求高，使新手驾车操 作难度大，操作不当容易损坏发动机而导致事故，而且很难保证是在最佳时机 进行换挡，因而发动机的耗油量大，燃油燃烧不充分而污染环境；2、弯梁车虽 然不用离合，但还是需要用脚来踩换挡臂，同样存在使用不方便的问题；3、踏 板车虽已实现了无级变速，但由于其变速传动部分采用皮带传动方式，存在功 率低、速度慢、耗油量大及负荷能力小等致命缺点。综上所述，目前摩托车的 换挡存在着很多不安全因素，浪费燃油，排放废气污染环境严重及换挡舒适度 差等诸多问题，且急需解决。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种可外挂于现有有级变速摩托车上，不需人为 操作或只需要简单地按一下按钮就能自动完成换挡操作，从而降低了摩托车驾 驶难度的摩托车智能换挡系统。
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种摩托车智能换挡系 统，该换挡系统包括微型控制器、驱动控制电路、驱动电路、限位检测模块、 传动组件、半离合控制电路、信号采集系统及手动按钮，其中，
微型控制器接收信号采集系统发来的车辆状态信息，进行运算、处理，并 在最佳加挡或减挡时机向驱动控制电路提供换挡触发信号，微型控制器上连接 有投入控制开关，微型控制器的复位脚端连接有手动离合检测电路；
驱动控制电路接收微型控制器或手动按钮发来的换挡触发信号，并向驱动 电路发出控制信号；
驱动电路接收来自驱动控制电路、半离合控制电路或限位检测模块发来的 控制信号，向传动组件提供驱动信号；
限位检测模块由限位传感器及其转换电路组成，其中限位传感器设在传动 组件上，它将检测到的限位信号经转换后输出给驱动控制电路；
信号采集系统由车速检测模块、挡位检测模块及负载检测模块组成，它们 分别将检测到的车速信息、挡位信息及负载信息发送给微型控制器；
传动组件由动力、离合机构及换挡机构组成，换挡机构联接在动力的输出 端与发动机换挡臂之间，离合机构联接在动力的输出端与发动机离合臂之间， 离合机构上联接有自动回油装置。
上述驱动控制电路为互锁延时控制电路，由两个RS触发器及外围元件构 成，驱动电路由加、减挡驱动器及对应的两继电器组成，其中加、减挡驱动器 的输入脚分别与两个RS触发器的输出脚相连，输出脚则分别通过两继电器与动 力相联。
上述换挡机构由换挡传动杆和换挡拉杆构成，换挡传动杆的一端与动力输 出端相联，另一端活套于定位轴上，换挡拉杆的两头分别铰接在换挡传动杆端 和发动机换挡臂端；离合机构由离合传动杆、支臂和离合拉索构成，离合传动 杆的一端与与动力输出端相联，另一端活套于定位轴上，支臂固接在离合传动 杆上，离合拉索联于支臂与发动机离合臂之间；动力和定位轴固定在安装座上， 所述限位传感器为霍尔限位传感器。
上述动力可以是电机，则在电机的输出轴上设有换挡拨块和离合拨块，换 挡传动杆的一端与换挡拨块触接，离合传动杆的一端与离合拨块触接，限位传 感器安装在电机端面上，在换挡拨块上设有与限位传感器相对应的磁性材料， 两继电器互斥地串接在电机的电源线上，分别控制电机的正转和反转。
上述动力也可以是液/气压缸，则换挡传动杆的一端与液/气压缸上的活塞杆 相联，离合传动杆与换挡传动杆合为一体，支臂设有呈夹角的两根，并分别通 过两根离合拉索与发动机离合臂相联，在液/气压缸内腔的两端和中部均设有限 位传感器，液/气压缸的两进出管路上串接有电磁换向阀，两继电器互斥地串接 在电磁换向阀的电源线上，分别控制液/气压缸两进出管路上液/气体的流向。
本实用新型的微型控制器中写入有单片机控制程序，是一个综合数据处理 中心，微型控制器上连接有投入控制开关，可通过操作投入控制开关使微型控 制器投入或不投入使用；微型控制器的复位脚端连接有手动离合检测电路，用 来监控闸把上的离合动作，一旦有人工操作离合器的迹象，则通过手动离合检 测电路使微型控制器复位，微型控制器不再起作用，使完全人工操作模式不受 影响。信号采集系统中的车速检测模块主要为霍尔限位传感器，通过与摩托车 路码表上的磁环相配合，当摩托车运行时，该霍尔限位传感器输出与车速相比 的信号给微型控制器，从而间接得到摩托车的速度信息；挡位检测模块为挡位 转换电路，连接在摩托车各挡位输出线与微型控制器之间，将摩托车的挡位状 态信息转换后发送到微型控制器；负载检测模块可以是发动机转速检测传感器 及其转换电路，也可是化油器油门开度检测电路，或者两者的结合。摩托车在 运行过程中，微型控制器接收来自信号采集系统的车速信号、挡位信号及负载 信号，根据软件程序进行分析、比较、判断，在最佳减挡或加挡的时机发出触 发信号到驱动控制电路，使驱动电路中的加挡器或减挡器导通，与动力相联的 继电器吸合，动力起动并通过传动组件分别带动自动回油装置、发动机离合臂 及发动机换挡臂工作，实现自动回油及自动加挡或减挡，当换挡到位后，由限 位传感器发出限位信号到驱动控制电路，驱动控制电路使驱动电路中的加挡器 或减挡器截止，与动力相联的继电器断开，动力停止工作，换挡操作完成。
本实用新型的有益效果是：可外挂于摩托车上，不影响现有摩托车发动机 的结构，在保留原来人工换挡操作模式的情况下增加了手动和全自动换挡操作 模式。在手动或全自动换挡操作模式下，由于换挡及换挡前的回油和离合操作 均是自动进行，驾驶摩托车时，只需操控油门手把和刹车装置，降低了驾驶摩 托车的难度，使用更安全；在全自动换挡操作模式下，由于通过程序控制使摩 托车在最佳加挡或减挡的时机进行相应加挡或减挡操作，因此可有效杜绝拖 (绵)挡现象，降低了燃油消耗，提高了尾气排放标准，并使摩托车处于最佳 性能状态。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图；
图2是本实用新型中电源VCC1的电路图；
图3是本实用新型中驱动控制电路2、驱动电路3、半离合控制电路6及限 位检测模块22连接在一起的电路图；
图4是本实用新型中微型控制器MCU、手动离合检测电路23及投入控制 开关K2连接在一起的电路图；
图5是本实用新型中负载检测模块53的电路图；
图6是本实用新型中车速检测模块51的电路图；
图7是本实用新型中挡位检测模块52的电路图；
图8是本实用新型中传动组件4实施方案一的结构示意图；
图9是图8的左视图；
图10是图8的右视图；
图11是图3中电机M与继电器J1、J2连接关系的电路图；
图12是本实用新型中传动组件4实施方案二的结构示意图；
图13是图12的左视图(省略安装座16和发动机30)；
图14是图12的右视图；
图15是图7中液/气压缸20与电磁换向阀T及继电器J1、J2连接关系的电 气图；
图16是本实用新型中自动回油装置7的结构示意图；
图17是图16的A向视图(放大并剖开)。

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：
如图1所示，本实用新型由微型控制器MCU、驱动控制电路2、驱动电路 3、限位检测模块22、传动组件4、信号采集系统5、半离合控制电路6、手动 离合检测电路23、手动按钮K1、投入控制开关K2及自动回油装置7组成，其 中，
微型控制器MCU接收信号采集系统5发来的车辆状态信息，进行运算、处 理，并在最佳加挡或减挡时机向驱动控制电路2提供换挡触发信号，微型控制 器MCU上连接投入控制开关K2，微型控制器MCU的复位脚端连接手动离合 检测电路23；通过操作投入控制开关K2使微型控制器MCU投入或不投入使用， 手动离合检测电路23则用来监控是否有人工操作离合的迹象，一旦有人工操作 离合器(即完全人工换挡模式)迹象，手动离合检测电路23使微型控制器MCU 复位，微型控制器MCU不再起作用，从而在某些应急情况下，不影响完全人工 换挡操作的正常进行。
驱动控制电路2接收微型控制器MCU或手动按钮K1发来的换挡触发信号， 并向驱动电路3发出控制信号；
驱动电路3接收来自驱动控制电路2、半离合控制电路6或限位检测模块22 发来的控制信号，向传动组件4提供驱动信号(电压)；
限位检测模块22由限位传感器H及其转换电路组成，其中限位传感器H设 在传动组件4上，它将检测到的限位信号经转换后输出给驱动控制电路2；
信号采集系统5由车速检测模块51、挡位检测模块52及负载检测模块53 组成，它们分别将检测到的车速信息、挡位信息及负载信息发送给微型控制器 MCU；
传动组件4由动力41、离合机构42及换挡机构43组成，换挡机构43联接 在动力41的输出端与发动机换挡臂8之间，离合机构42联接在动力41的输出 端与发动机离合臂9之间，离合机构42上联接有自动回油装置7。
图2示出本实用新型中电源VCC1的电路图，电源VCC1由摩托车自带的 12V电源VCC提供，VCC连接到摩托车的钥匙开关上，通过电阻R24限流， 发光二极管DL连接到6V的稳压三极管W输入端，稳压三极管输出6V电压 VCC1。
图3是驱动控制电路2、驱动电路3、半离合控制电路6、手动按钮K1及 限位检测模块22连接在一起的电路图。驱动控制电路2为互锁延时控制电路， 由两个RS触发器RS1、RS2及外围元件构成；手动按钮K1为自复位单刀双掷 按钮，串接于两个RS触发器RS1、RS2的输入脚之间；驱动电路3由加、减挡 驱动器Q1和Q2及对应的两继电器J1和J2组成，其中加、减挡驱动器Q1和 Q2的输入脚分别与两个RS触发器RS1和RS2的输出脚相连，输出脚则连接两 继电器J1和J2。虚线框A1为限位检测模块22，其中H为限位传感器。虚线框 A2为半离合控制电路6，当摩托车在空挡内，油门开度信号等于设定信号时， 通过程序处理后由微型控制器MCU的4脚或5脚输出一个控制信号给驱动控制 电路2，并且延时一段时间(此时间根据需要设定)后，微型控制器MCU的6 脚输出一个低电平复位RS触发器RS1或RS2，使相应的Q1或Q2截止，直到 摩托车由空挡加到一挡限位传感器H输出限位信号为止。
图4是本实用新型中微型控制器MCU、手动离合检测电路23及投入控制开 关K2的的电路图，微型控制器MCU采用AT89S52芯片，电阻R32、R33、R34、 R35、C11、Q4组成微型控制器MCU的复位电路，使微型控制器MCU在加电 时能可靠复位，当MCU加电时，电源VCC1通过电阻R32、复位电阻R35对 C11充电，由R34、R33分压后加到三极管Q4的基极，Q4导通微型控制器MCU 的9脚为低电平完成复位过程。虚线框A5部分为手动离合检测电路23，三极管 Q5的集电级接微型控制器MCU的9脚，当驾驶者用手握动离合臂，拉动离合 器脱开时，手动离合检测电路23中的a、b两点短接，三极管Q5导通，使微型 控制器MCU复位，微型控制器MCU不再起作用，这时就可正常进行全人工换 挡操作。投入控制开关K2一端连接微型控制器MCU的17脚，另一端接地， 通过程序控制，当合上投入控制开关K2，微型控制器MCU不投入使用，断开 投入控制开关K2，则微型控制器MCU投入使用。
图5是本实用新型中负载检测模块53的电路图，其中虚线框A3部分为发 动机转速检测传感器的转换电路，A4为油门位移传感器的油门开度检测电路和 电容式传感器，A3和A4共同构成负载检测模块53，电容式传感器安装在油门 拉索上，通过油门拉索的位移变化产生电容变化，电路中CX1、CX2为电容传 感器等效电容，与555组成振荡器，其振荡频率由CX1、CX2的值决定，微型 控制器MCU通过软件对电子开关4053进行控制，分别切换CX1、CX2的接入 来获得油门的打开程度，同时也用于切换发动机转速和油门开度信号给微型控 制器MCU进行处理，图中1N连接发动机的点火脉冲，CX1、CX2连接到安装 于车架上的电容传感器；
图6是本实用新型中车速检测模块51的电路图，该模块为霍尔限位传感器 H1，其输出3脚连接微型控制器MCU的14脚，配合路码表上的磁环，检测摩 托车的适时车速信息。
图7是本实用新型中挡位检测模块52的电路图，DW_X连接到摩托车的相应 挡位输出线上，即DW_0接摩托车空挡线，DW_1接摩托车的1挡线，DW_2 接摩托车的2挡线，DW_3接摩托车的3挡线，DW_4接摩托车的4挡线，DW_5 接摩托车的5挡线；当摩托车处于空挡时DW_0为0V其余挡位为高电平，三极 管Q5导通，使微型控制器MCU的21脚为低电平其余挡位为高电平(5V)，当 摩托车在除五挡以外的的挡位时DW_0为12V，通过电阻R39、R40分压后加 到三极管Q6、Q7、Q8、Q9、Q10的基极，当摩托车处在除空挡以外的其它挡 位时相应的挡位线为低电平，从而微型控制器MCU可以根据此信号判断出摩托 车当前的挡位。
图16、图17示出本实用新型中自动回油装置7的结构图，该自动回油装置 7由转块71、移动块72及安装座73组成，转块71的一端通过限位销71a限位 在移动块72的水平滑槽72a中，另一端通过转动销74限位在安装座73的水平 滑槽73a中，油门拉索被分为两段，其中与化油器相联的一段油门拉索76联接 在转块71上，与油门手把相联的一段油门拉索77联接在转动销74上，控制拉 索21联接在移动块72上，移动块72与安装座73内底部之间设有回位弹簧75， 该装置通过控制拉索21与离合机构42相联。
图16还示出转块71具有一扇形部和柄部，限位于移动块72水平滑槽72a 中的限位销71a位于柄部端，限位于安装座73水平滑槽73a中的转动销74安装 在扇形部靠近右下角处，与化油器相联的一段油门拉索76绕接在扇形部的弧形 凹槽71b中，其端部由定位销78固定。
从图16可进一步看出：回位弹簧75的两头分别由固定在移动块72和安装 座73上的两导向柱79进行定位。与油门手把相联的一段油门拉索77通过U形 卡子80与转动销74相联，转动销74与转块71、U形卡子80之间均为活动联 接。
在本实用新型中，传动组件4可有两种具体实施方案，分别如图8至图11 及图12至图15所示。
实施方案一：
参见图8至图11，在该实施方案中，换挡机构43由换挡传动杆10和换挡 拉杆11构成，动力为电机M，电机M的输出轴上设有换挡拨块17和离合拨块 18，换挡传动杆10的一端与换挡拨块17触接，另一端活套于定位轴12上，电 机M和定位轴12均用螺钉固定在安装座16上，安装座16固定在发动机30(双 点划线表示)上，换挡拉杆11的两头分别以球头-球窝连接方式铰接在换挡传动 杆10端和发动机换挡臂8端，离合机构42由离合传动杆13、支臂14及离合拉 索15构成，离合传动杆13的一端与离合拨块18触接，另一端与支臂14成一定 夹角固接并活套在定位轴12上，支臂14通过离合拉索15与发动机离合臂9相 联。
限位传感器H为霍尔限位传感器，安装在电机M端面上，在换挡拨块17 上设有与限位传感器H相对应的磁性材料19。两继电器J1、J2互斥地串接在 电机M的电源线上，分别控制电机M的正转和反转。
其工作原理是：
参见图1至7及图9、图11，图中RS触发器RS1、RS2与外围元件组成一 个互锁延时控制电路，Q1、Q2为加挡和减挡驱动器，分别驱动继电器J1、J2 工作。摩托车在行驶过程中，微型控制器MCU通过对车速检测模块51、挡位检 测模块52及负载检测模块53等收集的信息进行分析、处理，当驱动控制电路2 接收到微型控制器MCU或手动按钮K1发来的加挡触发信号时，RS1触发器的5 脚输出一个接近5V的高电平，该高电平通过电阻R16驱动三极管Q1导通使继 电器J1吸合，12V电源VCC加到电机M上，电机M转动会带动换挡拨块17和 离合拨块18跟着一起转动，离合拨块18、换挡拨块17分别推动离合传动杆13、 换挡传动杆10绕定位轴12转动；离合传动杆13通过支臂14带动离合拉索15 拉动发动机离合臂9旋转，使离合器脱开；离合拉索15也通过控制拉索21带 动自动回油装置7进行自动回油操作，为换挡做准备；与此同时，换挡传动杆10 带动换挡拉杆11推动发动机换挡臂8旋转，当换挡拨块17上的磁性材料19转 过限位传感器H时，限位传感器H接受到换挡拨块17上的磁信号，限位传感器 H的3脚输出0V，给RS1触发器的1脚提供一个触发信号使RS1触发器的5脚 为低电平，Q1截止，继电器J1断开电机M的电源，电机M停止运转，实现加 挡。当RS1触发器的5脚输出5V时，相应的6脚输出0V使RS2触发器的12 脚为0V，即RS2被RS1锁定；只有当RS1触发器的5脚为0V(RS1触发器不 工作)时RS2才允许被触发控制。
当驱动控制电路2接收到微型控制器MCU或手动按钮K1发来的减挡触发 信号时，RS2触发器的9脚输出一个接近5V的高电平，该高电平通过电阻R19 驱动三极管Q2导通使继电器J2吸合，12V电源VCC反向加到电机M上，电 机M输出轴反向旋转，减挡时传动组件4中各零件的动作与上述相反，同理， 减挡时RS2触发器工作，RS1触发器则被锁定。
在全自动换挡操作模式下，摩托车起步时，挂挡不同于正常行使中的换挡， 挂挡动作需缓慢进行。微型控制器MCU数据处理中心能够根据挡位检测模块得 知为空挡状态，于是通过半离合控制电路6，使驱动控制电路2发出一个缓慢转 动信号给驱动电路3，以平稳实现空挡挂挡。在手动操作模式下，摩托车起步时， 需要用手来拉离合拉索15，以便人工掌握控制摩托车的的半离合状态。
实施方案二：
参见图12至图15，该实施方案与实施方案一的不同之处为：传动组件4中 的动力是液压缸20(或气压缸，以下同)，换挡传动杆10的一端与液压缸20上 的活塞杆20c相联；离合传动杆13与换挡传动杆10合为一体，支臂14设有呈 夹角的两根14a和14b，并分别通过两根离合拉索15a、15b与发动机离合臂9 相联，在液压缸20内腔的两端和中部均设有限位传感器H，液压缸20的两进出 管路20a、20b上串接有电磁换向阀T，两继电器J1、J2互斥地串接在电磁换向 阀T的电源线上，分别控制液压缸20两进出管路20a、20b上液体的流向。
其工作原理是：
电路部分的工作原理与实施方案一相同，参见图1至图7及图13、图15， 液压油(或气体，以下同)通过进出管路20a、20b进出液压缸20，活塞杆20C 在液压缸20内左右移动而带动换挡传动杆10绕定位轴12转动。当加挡时，加 挡控制器Q1导通使继电器J1吸合，电磁换向阀T使进出管路20b向液压缸20 内进油而进出管路20a出油，活塞杆20c向左运动，带动换挡传动杆10(离合 传动杆13与其合为一体)绕定位轴12逆时针方向转动，支臂14b通过离合拉索 15b拉动发动机离合臂9旋转，使离合器脱开，同时离合拉索15b通过控制拉索 21带动自动回油装置7进行回油，为换挡做准备，换挡传动杆10转动时通过换 挡拉杆11推动发动机换挡臂8顺时针方向转动，完成加挡。当液压缸20内的活 塞靠近左端的限位传感器H时，限位传感器H发出信号到驱动控制电路2使加 挡控制器Q1截止，并通过继电器J1使电磁换向阀T换向，即进出管路20b出 油而进出管路20a向液压缸20内进油，活塞杆20c在液压缸20内反向运动，当 活塞靠近液压缸20中部的限位传感器H时，限位传感器H发出信号到驱动控制 电路2使加挡控制器Q1导通，并通过继电器J1使电磁换向阀T复位，即进出 管路20a、20b停止进出油，活塞停在液压缸20中部而复位。减挡时与上述动 作过程相反。
在上述实施方案一和实施方案二中自动回油装置7的工作原理是：当支臂14 带动离合拉索15进行离合操作的同时，离合拉索15通过控制拉索21带动自动 回油装置7进行自动回油操作。参见图16，转块71和U形卡子80分别受与化 油器相联的一段油门拉索76和与油门手把相联的一段油门拉索77的拉力，由于 转块71和U形卡子80之间通过转动销74联接，且转动销74与U形卡子 80之间为活动联接，因此转块71和U形卡子80在水平方向上呈联动状态，通 过转动油门手把可直接控制化油器阀门大小。换挡时，控制拉索21带动移动块 72下移，移动块72带动转块71绕转动销74转动，转块71上的限位销71a在 移动块72上的水平滑槽72a中右移，转块71的上端逆时针回转，与化油器相联 的一段油门拉索76回缩，从而实现换挡自动回油。换挡操作完成时，支臂14复 位，解除对控制拉索21的拉动，移动块72在导向柱79上回位弹簧75的作用下 上移复位，转块71按相反方向转动复位。在此过程中，仍然可转动油门手把进 行加油，因而不影响在某些特殊情况下(如上坡)在换挡的同时进行加油操作 的需要。