一种自动驾驶汽车用自动切换式方向盘结构的制作方法

本发明涉及一种汽车转向装置，确切地说是一种自动驾驶汽车用自动切换式方向盘结构。

背景技术：

方向盘是车辆控制方向用的重要设备，对车辆运行的安全性和可靠性起着极为重要的作用，但随着当期汽车自动化驾驶系统及智能驾驶系统的推广和普及，具备无人驾驶能力的汽车使用量越来越大，但在实际使用中发现，当前具备自动驾驶能力的车辆中，所使用的方向盘设备均采用传统结构，虽然可以满足转向作业的需要，但当车辆处于自动运行过程中，车内人员依然可以通过对方向盘进行操控而达到对车辆运行路线进行调整，从而极易导致车辆自动运行系统对方向操控作业和驾驶人员对方向盘操控作业时对车辆运行路线控制产生矛盾，从而严重影响车辆运行安全性和可靠性，尤其是当车辆在自动驾驶状态下，因车内人员对方向盘的误操作，更是会对车辆运行安全性和可靠性造成严重的影响，因此针对这一问题，需要开发一种发明的车辆方向盘结构，以满足实际使用的需要。

技术实现要素：

针对现有技术上存在的不足，本发明提供一种自动驾驶汽车用自动切换式方向盘结构，该发明结构简单，使用灵活方便，安装、维护便捷，运行精度高，一方面可根据使用需要，灵活在车辆自动驾驶和人工驾驶状态下进行切换，并在自动驾驶状态下，确保车内人员因误操作等驱动方向盘时而导致的车辆运行状态改变和失控，另一方面在方向盘运行作业时，可有效的提高方向盘转向驱动作业精度，从而极大的提高了车辆运行操控作业的可靠性和安全性。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

一种自动驾驶汽车用自动切换式方向盘结构，包括传动轴、电磁离合器、方向盘及控制器，方向盘与传动轴间通过电磁离合器相互连接并同轴分布，电磁离合器与控制器电气连接，控制器嵌于方向盘内并分别与电磁离合器和车辆行车电脑电路电气连接，方向盘包括轮圈、轮辐、轮毂、连接轴，轮辐分别与轮圈和轮毂相互连接，且轮圈、轮辐、轮毂同轴分布，轮毂位于轮辐正下方，并与连接轴前端相互连接，轮毂与连接轴相互同轴分布，连接轴末端通过棘轮机构与电磁离合器相互连接。

进一步的，所述的电磁离合器上设至少一个到位传感器，且各到位传感器分别与控制器电气连接。

进一步的，所述的传动轴和方向盘的连接轴上设角度传感器，各角度传感器分别与控制器电气连接。

进一步的，所述的轮辐与轮圈、轮毂为一体式结构，或轮辐通过定位销分别与轮圈、轮毂相互连接。

进一步的，所述的轮圈、轮辐均包括承载龙骨、弹性垫层及外蒙皮，所述的弹性垫层包覆在承载龙骨外，所述的外蒙皮包覆在弹性垫层外，所述的外蒙皮上均布若干透孔，所述的透孔直径为0.01—1毫米，且透孔总面积为外蒙皮表面面积的20%—70%。

进一步的，所述的轮辐包括连接臂及承载基座，所述的连接臂至少两条，环绕承载基座轴线分布在承载基座外表面，且连接臂与承载基座轴线呈0°—90°夹角，所述的承载基座包括承载槽及密封盖，所述的承载槽和密封盖相互连接构成密闭腔体结构，所述的承载槽为横截面呈“凵”槽状结构，所述的控制器嵌于承载槽内，且所述的密封盖与控制器对应位置处设操作孔。

进一步的，所述的控制器包括承载壳、控制电路、辅助驱动电源、显示器、信号指示灯及操作键，其中所述的承载壳为密闭腔体结构，所述的承载壳内设至少一条隔板，将承载壳内自下向上分为电源腔和操控腔，所述的辅助驱动电源嵌于电源腔内并与控制电路电气连接，所述的控制电路、显示器、信号指示灯及操作键均位于操控腔内，控制电路分别与显示器、信号指示灯、操作键、电磁离合器电气连接。

进一步的，所述的控制电路为基于dsp、fpga芯片的自动控制电路，并设至少一个串口通讯装置、至少一个调压电路、至少一个继电器控制电路和一个数据通讯总线。

进一步的，所述的辅助驱动电源括蓄电池组、充放电控制器及电源接线端子，所述的充放电控制器分别与蓄电池组、电源接线端子电气连接，并通过电源接线端子与汽车电源电路电气连接。

本发明结构简单，使用灵活方便，安装、维护便捷，运行精度高，一方面可根据使用需要，灵活在车辆自动驾驶和人工驾驶状态下进行切换，并在自动驾驶状态下，确保车内人员因误操作等驱动方向盘时而导致的车辆运行状态改变和失控，另一方面在方向盘运行作业时，可有效的提高方向盘转向驱动作业精度，从而极大的提高了车辆运行操控作业的可靠性和安全性。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；

图1为本发明结构示意图；

图2为轮辐结构示意图；

图3为控制器结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1—3所述的一种自动驾驶汽车用自动切换式方向盘结构，包括传动轴1、电磁离合器2、方向盘3及控制器4，方向盘3与传动轴1间通过电磁离合器2相互连接并同轴分布，电磁离合器2与控制器4电气连接，控制器4嵌于方向盘3内并分别与电磁离合器2和车辆行车电脑电路电气连接，方向盘3包括轮圈31、轮辐32、轮毂33、连接轴34，轮辐32分别与轮圈31和轮毂33相互连接，且轮圈31、轮辐32、轮毂33同轴分布，轮毂33位于轮辐32正下方，并与连接轴34前端相互连接，轮毂33与连接轴34相互同轴分布，连接轴34末端通过棘轮机构35与电磁离合器2相互连接。

其中，所述的电磁离合器2上设至少一个到位传感器5，且各到位传感器5分别与控制器4电气连接，所述的传动轴1和方向盘3的连接轴34上设角度传感器6，各角度传感器6分别与控制器4电气连接。

同时，所述的轮辐32与轮圈31、轮毂33为一体式结构，或轮辐通过定位销分别与轮圈31、轮毂33相互连接，且所述的轮圈31、轮辐32均包括承载龙骨301、弹性垫层302及外蒙皮303，所述的弹性垫层302包覆在承载龙骨301外，所述的外蒙皮303包覆在弹性垫层302外，所述的外蒙皮303上均布若干透孔304，所述的透孔304直径为0.01—1毫米，且透孔304总面积为外蒙皮表面面积的20%—70%。

此外所述的轮辐32包括连接臂321及承载基座，所述的连接臂321至少两条，环绕承载基座轴线分布在承载基座外表面，且连接臂321与承载基座轴线呈0°—90°夹角，所述的承载基座包括承载槽322及密封盖321，所述的承载槽322和密封盖323相互连接构成密闭腔体结构，所述的承载槽322为横截面呈“凵”槽状结构，所述的控制器4嵌于承载槽322内，且所述的密封盖323与控制器4对应位置处设操作孔324。

本实施例中，所述的控制器4包括承载壳41、控制电路42、辅助驱动电源43、显示器44、信号指示灯45及操作键46，其中所述的承载壳41为密闭腔体结构，所述的承载壳41内设至少一条隔板47，将承载壳47内自下向上分为电源腔7和操控腔8，所述的辅助驱动电源43嵌于电源腔7内并与控制电路42电气连接，所述的控制电路42、显示器44、信号指示灯45及操作键46均位于操控腔8内，控制电路42分别与显示器44、信号指示灯45及操作键46、电磁离合器2电气连接。

其中，一方面控制电路为基于dsp、fpga芯片的自动控制电路，并设至少一个串口通讯装置、至少一个调压电路、至少一个继电器控制电路和一个数据通讯总线；另一方面所述的辅助驱动电源43括蓄电池组431、充放电控制器432及电源接线端子433，所述的充放电控制器432分别与蓄电池组431、电源接线端子433电气连接，并通过电源接线端子433与汽车电源电路电气连接。

本发明在具体实施时，首先对传动轴、电磁离合器、方向盘及控制器进行组装，然后将组装好的本发明各零部件均安装到车辆上，同时使传动轴与汽车的转向机构间相互连接，使控制器与汽车的行车电脑电路进行电气连接，完成设备安装备用。

在具体操作时，通过控制器对根据车辆自动驾驶状态和自动驾驶状态对方向盘运行状态进行切换：

其中当车辆处于自动运行作业时，通过控制器驱动，由电磁离合器将传动轴与方向盘的连接轴间断开连接，从而使得方向盘在误操作时不会对车辆运行状态造成影响；

当车辆处于手动运行作业时，通过控制器驱动，由电磁离合器将传动轴与方向盘的连接轴间进行连接，从而实现在车内直接驱动方向盘实现对车辆运行方向进行操控调整的目的。

本发明结构简单，使用灵活方便，安装、维护便捷，运行精度高，一方面可根据使用需要，灵活在车辆自动驾驶和人工驾驶状态下进行切换，并在自动驾驶状态下，确保车内人员因误操作等驱动方向盘时而导致的车辆运行状态改变和失控，另一方面在方向盘运行作业时，可有效的提高方向盘转向驱动作业精度，从而极大的提高了车辆运行操控作业的可靠性和安全性。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。