CN101648595B - 操舵机 - Google Patents

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Abstract

提供一种操舵机，降低舵轴的舵角较大时的滑块轴的摩擦阻力，提高操舵机整体的机械效率。所述操舵机具有：被往复驱动的轴；可与该滑块轴扣合的扣合件；和与上述扣合件连接而将上述滑块轴的往复运动改变为旋转运动来旋转驱动舵轴的旋转驱动机构，其特征在于，与轴线成直角地二等分上述滑块轴而分割为第一滑块轴(1z)和第二滑块轴(1y)，使上述扣合件构成为自由旋转地与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面(1s)抵接的圆筒体(12)，并且具有舵杆(2)，其自由旋转地支撑上述圆筒体(12)并经由上述第一滑块轴和第二滑块轴的往复运动所引起的上述圆筒体的旋转运动而驱动上述舵轴旋转(7)。

Description

操舵机
技术领域
本发明涉及一种船舶用的操舵机，具有：滑块，由油压缸等的流体压力缸往复驱动；扣合件，可与该滑块扣合；和旋转驱动机构，与上述扣合件连接而将上述滑块的往复运动改变为旋转运动来旋转驱动舵轴。
背景技术
图5是专利文献1(实公平3-56479号公报)中所示的船舶用的操舵机的要部平面图。
在图5中，在同一轴线上配置有杆状的滑块轴1，该滑块轴1的两端部由安装在船体5、5上的油压缸6、6的轴承11、11支撑，收容在该油压缸6、6内，由该油压缸6、6的油压，该滑块轴1被驱动以在同一轴线上往复运动。
在上述滑块轴1的中央大径部上突出设有滑块销4，沿该滑块销4的轴方向嵌插的立方体状轴瓦3被嵌插到叉状舵杆2的叉部26。上述叉状舵杆2通过键8固定在船舶的舵轴7上。
在该船舶用的操舵机中，向油压缸6、6的任意一个施加油压时(例如向右油压缸6施加油压时)，上述滑块轴1如X箭头所示移动，并且该移动经由上述滑块销4及立方体状轴瓦3传递到叉状舵杆2，该叉状舵杆2如Y箭头所示旋转，固定在该叉状舵杆2上的舵轴7如Y箭头所示旋转，固定在该叉状舵杆2上的舵轴7如Y箭头所示旋转。
在上述滑块轴1的中央大径部上固定有止动件8a，通过沿水平引导杆27引导该止动件8a，上述滑块轴1不绕轴线转动。
图6是上述船舶用的操舵机的要部构成图。
在该操舵机中希望装置的机械效率较高，但是为了达成机械效率的提高，需要降低如下阻力：随着舵轴7的舵角的增大而增加的摩擦阻力；轴瓦3和叉状舵杆2之间的摩擦阻力；滑块轴1和轴瓦3之间的摩擦阻力；及止动件8a和水平引导杆27之间的摩擦阻力等。
降低该摩擦阻力中随着舵轴7的舵角的增大而增加的摩擦阻力是有效的。
随着该舵轴7的舵角的增大而增加的摩擦阻力，如图6所示，在上述油压缸6(参照图5)的油压载荷F例如图6所示的从右方朝向左方作用时，作用有如下力：由上述油压载荷F而作用于滑块轴1的载荷T；和上述该载荷T的垂直于滑块轴1的轴线1a的方向上的弯曲载荷(分力载荷)T1。
垂直于上述轴线1a的方向上的弯曲载荷T1如图6所示，随着上述滑块轴1的轴线1a方向的移动量S的增加而增加，即随着舵轴7的舵角的增大而增加。
因此，在上述舵轴7的舵角较大时，上述弯曲载荷T1也变大，作为该弯曲载荷T1的反作用力，在上述油压缸6的轴承11、11上产生反作用力W1、W2，该反作用力W1、W2变为滑块轴1的摩擦阻力。
因此，需要降低由该反作用力W1、W2引起的滑块轴1的摩擦阻力，但是在上述图5～6的技术手段中不能解决该问题。
发明内容
本发明鉴于所述以往技术的课题，其目的在于提供一种操舵机，特别是降低在舵轴的舵角较大时的滑块轴的摩擦阻力，提高操舵机整体的机械效率。
本发明达成所述目的，是一种操舵机，具有：被往复驱动的滑块轴；可与该滑块轴扣合的扣合件；和与上述扣合件连接而将上述滑块轴的往复运动改变为旋转运动来旋转驱动舵轴的旋转驱动机构，其特征在于，将上述滑块轴沿轴线方向分割为第一滑块轴和第二滑块轴，使上述扣合件构成为自由旋转地与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面抵接的圆筒体，并且具有舵杆，其自由旋转地支撑上述圆筒体并经由上述第一滑块轴和第二滑块轴的往复运动所引起的上述圆筒体的旋转运动而驱动上述舵轴旋转。
另外，本发明在上述操舵机中，其特征在于，将上述滑块轴沿轴线方向分割为第一滑块轴和第二滑块轴，由滚动轴承构成上述扣合件，所述滚动轴承的外轮自由旋转地与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面抵接，使该外轮的旋转经由滚动体与内轮连接，并且具有舵杆，其自由旋转地支撑上述内轮并经由上述第一滑块轴和第二滑块轴的往复运动所引起的上述滚动轴承的旋转运动而驱动上述舵轴旋转。
在上述发明中，优选在分割上述滑块轴的第一滑块轴和第二滑块轴之间设有将该第一滑块轴和第二滑块轴不能相对移动地连接的加强板。
另外，本发明在上述操舵机中，其特征在于构成为，将上述滑块轴沿轴线方向分割为第一滑块轴和第二滑块轴，使上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面形成为曲面状，使上述扣合件构成为与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的上述曲面状的轴端面抵接的由渐开曲线构成的接触面，将上述扣合件固定在上述舵轴上，与该扣合件的上述由渐开曲线构成的接触面联动而驱动上述舵轴旋转。
在上述各发明中，优选具有向如下任意一个部分供给润滑油的给油装置：自由旋转地与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面抵接的圆筒体的抵接部；滚动轴承的外轮自由旋转地与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面抵接的抵接部；与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的曲面状的轴端面抵接的由渐开曲线构成的接触面部。
根据本发明，将滑块轴沿轴线方向分割为第一滑块轴和第二滑块轴，使上述扣合件构成为自由旋转地与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面抵接的圆筒体，并且具有舵杆，其自由旋转地支撑上述圆筒体并经由上述第一滑块轴和第二滑块轴的往复运动所引起的上述圆筒体的旋转运动而驱动上述舵轴旋转，因此，通过将滑块轴沿轴方向分割为第一滑块轴和第二滑块轴，来自往复驱动滑块轴的油压缸等的驱动源的轴方向力分别单独作用于第一滑块轴和第二滑块轴，并且两个轴经由支撑在舵杆上的圆筒体而自由旋转地接触，因此不会产生以往的滑块轴成为一体的构造的随着滑块轴的轴线方向的移动量的增加而增加的垂直于轴的方向上的弯曲载荷(分力载荷)T1，来自驱动源的轴方向力总是轴线方向的载荷，由于第一滑块轴和第二滑块轴分别单独承受该轴方向力，因此不产生由该轴方向力引起的垂直于轴的方向的弯曲载荷。
因此，不产生由垂直于上述轴的方向的弯曲载荷引起的作用于轴承的反作用力，由该反作用力引起的滑块轴的摩擦阻力消失。通过该摩擦阻力的降低能够提高操舵机整体的机械效率。
另外，分割为第一滑块轴和第二滑块轴，两个轴经由圆筒体自由旋转地接触，因此第一滑块轴和第二滑块轴的旋转不受约束，不需要如以往所述的使立体状轴瓦沿水平引导杆移动的单元，即不需要水平引导杆及其支撑单元，使构造简单化。
另外，在本发明中，将滑块轴沿轴线方向分割为第一滑块轴和第二滑块轴，此外，由滚动轴承构成上述扣合件，所述滚动轴承的外轮自由旋转地与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面抵接，使该外轮的旋转经由滚动体与内轮连接，并且具有舵杆，其自由旋转地支撑上述内轮并经由上述第一滑块轴和第二滑块轴的往复运动所引起的上述滚动轴承的旋转运动而驱动上述舵轴旋转，因此除了基于将滑块轴沿轴线方向分割为第一滑块轴和第二滑块轴所产生的上述效果外，将由外轮、滚动体、内轮构成的滚动轴承作为扣合件支撑到舵杆上，使滚动轴承的外轮自由旋转地与分割部的轴端面接触，因此由该滚动轴承和滑块轴的接触引起的摩擦阻力进一步变小，能够使提高操舵机整体的机械效率的效果进一步变大。
另外，在上述发明中，优选在分割上述滑块轴的第一滑块轴和第二滑块轴之间设有将该第一滑块轴和第二滑块轴相对不能移动地连接的加强板，从而用加强板连接第一滑块轴和第二滑块轴，因此来自上述驱动源的从一侧的轴方向力，例如从第一滑块轴侧的轴方向力通过上述加强板直接传递到另一侧，例如传递到第二滑块轴侧，因此能够提高第一滑块轴和第二滑块轴之间的追随性。
另外，在本发明中，构成为将滑块轴沿轴线方向分割为第一滑块轴和第二滑块轴，使上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面形成为曲面状，使上述扣合件构成为与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的上述曲面状的轴端面抵接的由渐开曲线构成的接触面，将上述扣合件固定在上述舵轴上，与该扣合件的上述由渐开曲线构成的接触面联动而驱动上述舵轴旋转，因此与上述相同地，可获得如下效果：来自驱动源的轴方向力总是轴线方向的载荷，第一滑块轴和第二滑块轴分别单独承受轴方向力，因此不产生基于该轴方向力的垂直于轴方向的弯曲载荷，因此不产生由垂直于轴的方向的弯曲载荷引起的反作用力，基于该反作用力的滑块轴的摩擦阻力消失，能够通过该摩擦阻力的降低提高操舵机整体的机械效率，除此之外，由于是基于渐开曲线的接触，因此如果使上述分割部的轴端面形成为正确的曲面状，则即使歪斜(倒れ)较多，由于双方的接触面正交，因此可降低摩擦损失，获得机械效率的进一步提高。
另外，在上述各发明中，具有向如下任意一个部分供给润滑油的给油装置：自由旋转地与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面抵接的圆筒体的抵接部；滚动轴承的外轮自由旋转地与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面抵接的抵接部；与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的曲面状的轴端面抵接的由渐开曲线构成的接触面部，因此通过给油装置对上述第一滑块轴侧和第二滑块轴侧的抵接部供给润滑油，从而降低摩擦损失，能够获得机械效率的进一步提高。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施例的船舶用操舵机的要部构成图，(A)是中立时、(B)是油压缸动作时的构成图(省略油压缸的一部分的表示)。
图2是表示本发明的第二实施例的船舶用的操舵机的要部构成放大图。
图3是表示本发明的第三实施例的船舶用的操舵机的要部构成图。
图4是表示本发明的第四实施例的船舶用的操舵机的要部构成图，(A)是中立时、(B)是油压缸动作时的构成图(省略油压缸的一部分的表示)。
图5是以往的船舶用的操舵机的要部平面图。
图6是以往的船舶用的操舵机的要部构成图。
具体实施方式
以下，使用如图所示的实施方式对本发明进行详细的说明。但是，只要本实施方式中记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对位置等没有特定的记载，则本发明的范围不仅限于此，而仅仅是说明的例子。
【实施例1】
图1是表示本发明的第一实施例的船舶用操舵机的要部构成图，(A)是中立时、(B)是油压缸动作时的构成图(省略油压缸的一部分的表示)。
在图1(A)、(B)中，通过与上述滑块轴的轴线1a成直角的轴端面1s、1s将在静止状态下配置在同一轴线上的杆状的滑块轴沿轴方向二等分而分割为第一滑块轴1z和第二滑块轴1y。在上述第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的轴端面1s、1s上抵接有被滑块销4自由旋转地支撑的圆筒体12。
自由旋转地支撑上述圆筒体12的滑块销4，该滑块销4的两端部被固定在叉状的舵杆2上。进而该叉状的舵杆2通过键8被固定在船舶的舵轴7上。用7a表示该舵轴7的旋转中心。
上述第一滑块轴1z的一端部被收容在油压缸6中，第二滑块轴1y的一端部被收容在油压缸6中，通过施加在该油压缸6、6上的油压F、F驱动该第一滑块轴1z、第二滑块轴1y及圆筒体12以在油压缸6的轴线上进行往复运动。
在上述油压缸6、6上固定有轴承11、11，在该轴承11、11的内周上自由旋转地支撑有上述第一滑块轴1z及第二滑块轴1y。
另外，上述第一滑块轴1z及第二滑块轴1y由于仅由轴承11、11支撑则变为悬臂状，因此在该轴承11、11的轴方向内侧用辅助轴瓦13、13支撑该第一滑块轴1z及第二滑块轴1y。
在该船舶用的操舵机中，如图1(B)所示，向油压缸6、6的任意一个施加油压后(例如向右油压缸6施加油压后)，上述第一滑块轴1z向M箭头方向移动，与此相仿，圆筒体12及第二滑块轴1y向M箭头方向移动。
该圆筒体12的移动经由上述滑块销4传递到叉状的舵杆2上，该舵杆2如Y1箭头所示旋转，使固定在该舵杆2上的舵轴7绕旋转中心7a如Y1箭头所示旋转。
根据该第一实施例，通过与轴线1a成直角的轴端面1s、1s将滑块轴沿轴方向二等分而分割为第一滑块轴1z和第二滑块轴1y，并且构成自由旋转地与上述第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的分割部的轴端面1s、1s抵接的圆筒体12，使上述圆筒体12自由旋转地支撑于滑块销4并将该滑块销4的两端部固定在叉状的舵杆2上，该舵杆2成为用键8被固定在船舶的舵轴7上的构成。
因此，根据该第一实施例，通过将滑块轴分割为第一滑块轴1z和第二滑块轴1y，来自往复驱动滑块轴的油压缸6、6的轴方向力F分别单独作用于第一滑块轴1z和第二滑块轴1y，并且两个轴经由支撑在舵杆2上的圆筒体12自由旋转地接触，因此不产生如以往的滑块轴成为一体的构造(图6所示的构造)那样的、随着滑块轴的轴线方向的移动量的增加而增加的垂直于轴方向的弯曲载荷(分力载荷)T1，来自油压缸6、6的轴方向力F总是仅为轴线方向1a的载荷，由于第一滑块轴1z和第二滑块轴1y分别单独承受该轴方向力F，因此不产生由该轴方向力引起的垂直于轴的方向的弯曲载荷T1。
因此，不产生由垂直于上述轴的方向的弯曲载荷T1引起的作用在轴承上的反作用力W1、W2(参照图6)，由该反作用力W1、W2引起的滑块轴的摩擦阻力消失，能够通过降低该摩擦阻力来提高操舵机整体的机械效率。
另外，分割为第一滑块轴1z和第二滑块轴1y，两个滑块轴1z、1y经由圆筒体12自由旋转地接触，因此第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的旋转没有被约束，因此不需要如以往的构造(参照图6)的使止动件8a沿水平引导杆27移动的单元，即不需要水平引导杆27及其支撑单元，使构造简单化。
【实施例2】
图2是表示本发明的第二实施例的船舶用的操舵机的要部构成放大图。
该第二实施例与实施第一实施例相同，通过与上述滑块轴的轴线1a成直角的轴端面1s、1s将在静止状态下配置在同一轴线上的杆状的滑块轴沿轴方向二等分而分割为第一滑块轴1z和第二滑块轴1y。
并且，设有滚动轴承14a，外轮14自由旋转地与上述第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的分割部的轴端面1s、1s抵接，使该外轮14的旋转经由滚动体(多个球体或滚轮体)15而与内轮12a连接，用滑块销4自由旋转地支撑上述滚动轴承14a的内轮12a。
该滑块销4的两端部固定在叉状的舵杆2上，进而与上述第一实施例相同地，该叉状的舵杆2用键8固定在船舶的舵轴7上。
根据该第二实施例，将滑块轴分割为第一滑块轴1z和第二滑块轴1y，此外，设有滚动轴承14a，外轮14自由旋转地抵接到上述第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的分割部的轴端面1s、1s上，使该外轮14的旋转经由滚动体(多个球体或滚轮体)15而与内轮12a连接，用滑块销4自由旋转地支撑滚动轴承14a的内轮12a，因此除了将滑块轴沿轴方向直角地二等分而分割为第一滑块轴1z和第二滑块轴1y所带来的上述效果外，通过使由外轮14、滚动体(多个球体或滚轮体)15、内轮12a构成的滚动轴承14a支撑在舵杆2上而使该滚动轴承14a的外轮14自由旋转地与分割部的轴端面1s、1s接触，从而在油压F动作时，由滚动轴承14a的外轮14和第一滑块轴1z及第二滑块轴1y的接触引起的摩擦阻力进一步变小，能够使操舵机整体的机械效率的提高效果进一步变大。
其他的构成与上述第一实施例相同，与此相同的部件用相同的标号表示。
【实施例3】
图3是表示本发明的第三实施例的船舶用的操舵机的要部构成图。
该第三实施例与上述第一实施例相同，通过与上述滑块轴的轴线1a成直角的轴端面1s、1s将在静止状态下配置在同一轴线上的杆状的滑块轴沿轴方向二等分而分割为第一滑块轴1z和第二滑块轴1y。
并且，在该第三实施例中，在二等分上述滑块轴的第一滑块轴1z和第二滑块轴1y之间，由焊接对将该第一滑块轴1z和第二滑块轴1y不能相对移动地连接的加强板16进行固定(也可以是螺栓拧紧)。
另外，在本第三实施例中，设有固定在上述第一滑块轴1z和第二滑块轴1y上的止动件8a，通过沿水平引导杆28引导该止动件8a，上述第一滑块轴1z和第二滑块轴1y不绕其轴线1a转动。
根据该第三实施例，由于用加强板16连接第一滑块轴1z和第二滑块轴1y，因此来自上述油压缸6、6(参照图1)的从一侧的、例如第一滑块轴1z侧的轴方向力F通过上述加强板16直接传递到第二滑块轴1y侧，因此能够提高第一滑块轴1z和第二滑块轴1y之间的追随性。
其他的构成与上述第一实施例相同，与此相同的部件用相同的标号表示。
【实施例4】
图4是表示本发明的第四实施例的船舶用的操舵机的要部构成图，(A)是中立时、(B)是油压缸动作时的构成图(省略油压缸的一部分的表示)。
在该第四实施例中，与上述第一实施例相同，将在静止状态下配置在同一轴线上的杆状的滑块轴沿上述滑块轴的轴线1a方向二等分而分割为第一滑块轴1z和第二滑块轴1y。
使上述第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的分割部的轴端面形成为球面状的曲面状部1c、1d，形成为圆弧状舵杆20，使与上述第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的分割部的曲面状部1c、1d的表面抵接的舵杆的表面构成为由渐开曲线构成的接触面20a。并且，将上述圆弧状舵杆20固定在上述舵轴7上。
并且，如图4(B)所示，向油压缸6、6(参照图1)的任意一个施加油压F时(例如向右油压缸6施加油压时)，上述第一滑块轴1z的曲面状部1c与由渐开曲线构成的圆弧状舵杆20的接触面20a接触，与此相仿，接触面20a及第二滑块轴1y沿V箭头方向移动，固定在圆弧状舵杆20上的舵轴7绕旋转中心7a向V箭头方向旋转。
根据该第四实施例，来自油压缸6、6的轴方向力F总是轴线方向1a的载荷并且第一滑块轴1z和第二滑块轴1y分别单独承受轴方向力F，因此不产生由该轴方向力F引起的垂直于轴的方向的弯曲载荷T1(参照图6)，因此，能够获得如下效果：不产生由垂直于轴的方向的弯曲载荷T1引起的作用于轴承的反作用力W1、W2(参照图6)，由该反作用力W1、W2引起的第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的摩擦阻力消失，通过该摩擦阻力的降低能够提高操舵机整体的机械效率。
此外，由于是基于圆弧状舵杆20的渐开曲线的接触，因此如果使上述分割部的曲面状部1c、1d形成为正确的曲面状，则即使歪斜较多，由于双方的接触面20a正交，因此摩擦损失降低，能够获得机械效率的进一步提高。
【实施例5】
该第五实施例，在图1中，设有供给润滑油的自动给油装置24，通过该自动给油装置24向上述圆筒体12、第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的各轴端面1s、1s供给润滑油。
另外，设有自动给油装置24，除了上述之外，还向如下部分中的任意一个供给润滑油：图2的滑动轴承14a的外轮14自由旋转地与上述第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的各轴端面1s、1s抵接的抵接部；及与图4(A)、(B)中的上述第一滑块轴1z和第二滑块轴1y的分割部的曲面状的轴端面抵接的由渐开曲线构成的圆弧状舵杆20的接触面20a。
根据该第五实施例，自动给油装置24向上述第一滑块轴1z侧和第二滑块轴1y侧的抵接部供给润滑油，从而能够降低摩擦损失，获得机械效率的进一步提高。
根据本发明，能够提供一种操舵机，特别是降低舵轴的舵角较大时的滑块轴的摩擦阻力，提高操舵机整体的机械效率。

Claims (2)

1.一种操舵机，具有：被往复驱动的滑块轴；可与该滑块轴扣合的扣合件；和与上述扣合件连接而将上述滑块轴的往复运动改变为旋转运动来旋转驱动舵轴的旋转驱动机构，其特征在于，构成为，
将上述滑块轴沿轴线方向分割为第一滑块轴和第二滑块轴，使上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的轴端面形成为曲面状，使上述扣合件构成为与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的上述曲面状的轴端面抵接的由渐开曲线构成的接触面，将上述扣合件固定在上述舵轴上，与该扣合件的上述由渐开曲线构成的接触面联动而驱动上述舵轴旋转。
2.如权利要求1所述的操舵机，其特征在于，具有向与上述第一滑块轴和第二滑块轴的分割部的曲面状的轴端面抵接的由渐开曲线构成的接触面部供给润滑油的给油装置。
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