CN109415113A - 设置有转向装置的推进单元 - Google Patents

Abstract

一种装置，该装置包括通过力传递装置(50)使推进单元(20)旋转的至少一个转向电动机(60)。力传递装置(50)包括差速器(100)，差速器(100)包括：连接至转向电动机(60)的第一轴(111)、连接至推进单元(20)的第二轴(131)以及连接至制动装置(200)的第三轴(141)。当由推进单元(20)上的外力产生的扭矩低于临界值时，第三轴(141)被锁定旋转，从而功率仅从转向电动机(60)分配至推进单元(20)或者从推进单元(20)分配至转向电动机(60)。当由推进单元(20)上的外力产生的扭矩超过临界值时，允许第三轴(141)开始旋转，从而功率从转向电动机(60)分配至推进单元(20)的旋转和制动装置(200)或者从推进单元(20)的旋转分配给转向电动机(60)和制动装置(200)。

Description

设置有转向装置的推进单元

技术领域

本发明涉及设置有转向装置的推进单元。

背景技术

目前，越来越多地特别是在大型船舶中使用外部推进单元。推进单元从船的船体底部向下延伸。推进单元可以包括：具有上部和下部的中空支柱。

支柱的上部可以形成支撑支柱的下部的支撑臂。

支柱的下部可以形成纵向隔舱。螺旋桨轴可旋转地支撑在隔舱内。螺旋桨可以附接至支柱的下部端部外侧的螺旋桨轴的外端部。螺旋桨轴可以由位于支柱的下部或支柱的上部或船内的驱动马达驱动。驱动马达可以是电动马达。

支柱的上部的上端部可以附接至位于船的船体内的齿轮。该齿轮可以凭借至少一个转向电动机围绕中心旋转轴线旋转360度。该至少一个转向电动机可以通过力传递可操作地连接至齿轮，以使齿轮转动并从而使推进单元转动。

例如，由冰或底部接触引起的外部负载可以在推进单元上产生扭矩。这些外部负载可能在推进单元上引起外部转动扭矩而抵消由转向电动机产生的转动扭矩。力传递存在风险，例如，力传递中的轮齿可能会由于沉重的负载而制动。

发明内容

本发明的目的是改进现有技术的设置有转向装置的推进单元。

设置有转向装置的推进单元在权利要求1中限定。

该转向装置包括：

至少一个转向电动机，该转向电动机通过布置在推进单元和转向电动机之间的力传递装置使推进单元旋转，

该力传递装置包括差速器，该差速器包括：第一轴，该第一轴可旋转地连接至转向电动机；第二轴，该第二轴可旋转地连接至推进单元；以及第三轴，该第三轴可旋转地连接至制动装置，

当由推进单元上的外力所产生的扭矩低于临界值时，该第三轴被锁定旋转，由此功率仅从转向电动机分配至推进单元的旋转或者从推进单元的旋转分配至转向电动机，并且

当由推进单元上的外力所产生的扭矩超过临界值时，允许第三轴开始旋转，由此功率从转向电动机分配至推进单元的旋转和制动装置，或者从推进单元的旋转分配至转向电动机和制动装置。

在转向电动机和推进单元之间的力传递装置中使用的差速器，可以限制作用于推进单元的最大扭矩和在快速过载情况下的传动，在快速过载的情况下，由于电动机的大转动惯量，电动机会对推进单元和力传递装置产生很大的扭矩。当推进单元由于推进单元上的外力而以高扭矩(过扭矩情况)转动时，转向电动机的惯性通过行星齿轮被乘以系数g²，其中g是行星齿轮的齿轮比。转向电动机的齿轮比也很高。因此，惯性以及来自转向电动机的反扭矩变高，使得在某些情况下力传递可能会制动。

本发明的主旨之一是为过扭矩提供二次低惯性路径。功率通过差速器传递至制动装置，当达到由外力所产生的临界扭矩(过扭矩)时，允许制动装置旋转。差速器减小了在过扭矩情况期间转向电动机作用在力传递装置上的扭矩。

在本申请中，声称第一部分“可操作地连接”至第二部分的表述，意思是指第一部分和第二部分可以直接连接或也可以间接连接。因此，第一部分和第二部分可以通过第三部分或通过若干第三部分间接连接起来。术语“可操作地连接”意思是指功率可以通过各部分之间的连接传递。

附图说明

在下文中，将参照附图，通过优选实施方式对本发明进行更详细的描述，其中：

图1示出了船舶的推进单元的横截面图，

图2示出了齿轮驱动装置的第一实施方式的框图，

图3示出了齿轮驱动装置的第二实施方式的框图，

图4示出了差速器的横截面图，

图5示出了制动装置的第一实施方式，

图6示出了制动装置的第二实施方式。

具体实施方式

图1示出了船舶的推进单元的竖直横截面图。船舶10具有双层底部，即，第二内底12和形成船舶的船体的第一外底11。推进单元20从船舶10的船体向下延伸。推进单元20可以包括：中空支柱21，中空支柱21具有上部22和下部23。支柱21的上部22可以形成支撑支柱的下部23的支撑臂。

推进单元20的支柱21的上部22可以连接至支撑缸25。支撑缸25可以穿过形成在船舶10底部的开口O1。开口O1可以在船舶10的第一外底11和第二内底12之间延伸。支撑缸25与回转支承轴承26可旋转地连接至船舶10的船体。支撑缸25可以形成为支柱21的上部22的一体部分，来代替如这里所示的形成为支柱21的上部22上的独立整体。因此，支撑缸25将形成为支柱21的上部22的上端部。回转密封件27可以定位在回转支承轴承26下以防止液压流体从回转支承轴承26泄漏到海中，并且防止海水通过旋转支撑缸25与开口O1的内周之间的通道渗透到船舶10的船体内部。

支柱21的下部23可以形成纵向隔舱。该隔舱可以包括：螺旋桨轴31，螺旋桨轴31包括第一端部31A和第二端部31B。螺旋桨轴31通过轴承32、33可旋转地支撑在支柱21的下部23内。螺旋桨轴31的轴向中心线X-X可形成轴线。螺旋桨轴31的至少一个端部31B可以从支柱21的下部23的端部突出。从支柱21的下部23突出的螺旋桨轴31的端部可以由在支柱21的下部23的轴开口中的水封密封。至少一个螺旋桨35可以连接至螺旋桨轴31的外端部31B。另一方面，螺旋桨轴31也可以从支柱21的下部23的两端突出。因此，螺旋桨35可以位于螺旋桨轴31的两端。螺旋桨轴31自然地也可以设置有在螺旋桨轴31的每个端部31A、31B上的多个螺旋桨35。螺旋桨轴31是由驱动马达30驱动的。驱动马达30可位于支柱21的下部23内或位于支柱21的上部22内或位于船舶10内。驱动马达30在其位于支柱21的下部23的情况下可以直接连接至螺旋桨轴31。驱动马达30在其位于支柱21的上部22或位于船舶内的情况下可以通过竖直轴连接至螺旋桨轴31。驱动马达30可以是驱动电动机30。

齿轮40可以定位在船舶10的船体11、12内。支撑缸25的上端部可以附接至齿轮40。齿轮40可以通过驱动装置围绕中心旋转轴线Y-Y旋转360度或小于360度。驱动装置可以包括至少一个转向电动机60，该转向电动机60通过力传递装置50使齿轮40旋转。可以有例如四个的多个相似的转向电动机60通过各自的力传递装置50连接至齿轮40。齿轮40的转动将带动推进单元20转动。齿轮40可以是中间有孔的环形。齿轮40可以在齿轮40的外部或内部圆周上设置有轮齿。齿轮40的轮齿连接至力传递装置50中的各个轮齿。

原动机70位于船舶10内，并且发电机72由轴71连接至原动机70。原动机70可以是内燃机或者是用于驱动发电机72的任何其它合适的发动机。该发电机72产生在船舶10和推进单元20内所需的电能。在船舶10内可以有多个原动机70和发电机72。

滑动环装置80可以布置在船舶10内而与齿轮40连接。通过第一电缆75将电力从发电机72传递至滑动环装置80。通过第二电缆36进一步将电力从滑动环装置80传递至驱动电动机30。为了在静止的船舶的船体10和旋转的推进单元20之间传递电力，需要滑动环装置80。

图2示出了齿轮的驱动装置的第一实施方式的框图。驱动装置包括连接至齿轮40的力传递装置50。力传递装置50可以包括：主小齿轮51，该主小齿轮51与齿轮40啮合；行星齿轮52，该行星齿轮52连接至主小齿轮51；以及角度传动装置53，该角度传动装置53连接至行星齿轮52。力传递装置50还可以包括连接至角度传动装置53的差速器100。转向电动机60连接至差速器100。制动装置200进一步连接至差速器100。

差速器100、角度传动装置53、行星齿轮52和主小齿轮51将电力从转向电动机60传递到齿轮40，并且将旋转速度降低到适合使推进单元20旋转的水平。角度传动装置53将功率分配方向改变90度，使转向电动机60可以处于水平位置。然而，转向电动机60也可以处于垂直位置，从而可以省略角度传动装置53。

制动装置200用于将由齿轮40上的外力所产生的扭矩限制至预定的临界值。

在正常操作条件下，当由齿轮40上的外力所产生的扭矩不超过临界值时，制动装置200将保持差速器100的第三轴141——即可操作地连接至制动装置200的轴——锁定而不旋转。因此，功率仅通过力传递装置50从转向电动机60分配到齿轮40或者从齿轮40分配到转向电动机60。

在异常操作条件下，当由齿轮40上的外力所产生的扭矩超过临界值时，制动装置200将允许差速器100的第三轴141——即可操作地连接至制动装置200的轴——开始旋转。因此，功率从转向电动机60分配到齿轮40和制动装置200或者从齿轮40分配到转向电动机60和制动装置200。

当作用在推进单元200上的外力超过齿轮40的扭矩的临界值时，制动装置200可以允许差速器100的第三轴141旋转。作用在推进单元20上的外力可以例如由冰或底部接触引起。外力可以对齿轮40产生沿相对于转向电动机60所产生的扭矩相反方向的扭矩。制动装置200允许差速器100的第三轴141开始旋转。当制动装置200允许差速器100的第三轴141开始旋转时，转向电动机60的功率的第一部分可以传递到制动装置200。转向电动机60的功率的第二部分仍传递到齿轮40。

在该第一实施方式中，行星齿轮52直接连接至主小齿轮51，并且差速器100连接在行星齿轮52(或实际是角度齿轮53)和转向电动马达60之间。在本第一实施方式中需要小的制动装置200。然而，如在现有技术解决方案中，制动装置200的惯性齿轮系数g相乘。在该解决方案中，行星齿轮52必须能够承受相当大的扭矩。

图3示出了齿轮的驱动装置的第二实施方式的框图。在第二实施方式中的驱动装置与第一实施方式中的驱动单元的不同仅在于差速器100的位置。在第二实施方式中的差速器100位于小齿轮51和行星齿轮52之间。

在第二实施方式中，制动装置20的惯性是非常低的。因此，该系统很可能在过扭矩情况下运作。另一方面，在第二实施方式中，制动装置200的扭矩应该很高。可以通过在差速器100和制动装置200之间增加较小的额外的行星齿轮来修改第二实施方式。这种具有额外的行星齿轮的解决方案虽然可以减小所需的制动扭矩，但是增加了部件的数量。

本发明不限于如图2或图3所示的力传递装置50，而是可以将任何一种力传递装置50用于转向发动机60与齿轮40之间的连接。力传递装置50将转向电动机60的转速降低至对齿轮40合适的旋转速度。齿轮比可以例如是1：3000，即，当转向电动机60以3000转/分(rpm)旋转时，齿轮40以1转/分(rpm)旋转。齿轮比还将增加转向电动机60在齿轮40上产生的扭矩。

图4示出了差速器的横截面。差速器100包括三个轴111、131、141。三个轴111、131、141在传递中与齿轮连接，使得功率可以在轴111、112、113之间分配。差速器可操作以使得电源连接至差速器100的第一轴111，因此，当电源使第一轴111旋转时，差速器100的第二轴131和第三轴141旋转。然而，差速器100的第二轴131和第三轴141可以以不同的速度旋转。差速器100的第一轴111可以认为是差速器100的输入轴111。差速器100的第二轴131和第三轴141可以认为是差速器100的第一输出轴131和第二输出轴141。

差速器100的第一轴111在差速器100内连接至与环形齿轮120啮合的小齿轮110。小齿轮110的旋转轴线和环形齿轮120的旋转轴线是互相垂直的。

差速器100的第二轴131和第三轴141中的每一者在差速器100内连接至相应的侧齿轮130、140。侧齿轮130、140以彼此相距一定的距离定位于差速器100的中心部分中。第一侧齿轮130的旋转轴线X1-X1与第二侧齿轮140的旋转轴线X1-X1同轴。第一侧齿轮130的旋转轴线X1-X1和第二侧齿轮140的旋转轴线X1-X1进一步与环形齿轮120的旋转轴线X1-X1同轴。

差速器100还包括定位成彼此相距一定距离的两个相对的平行的行星齿轮150、160。每个行星齿轮150、160与两个侧齿轮150、160啮合。第一行星齿轮150的旋转轴线Y1-Y1与第二行星齿轮160的旋转轴线Y1-Y1同轴。行星齿轮150、160的旋转轴线Y1-Y1与环形齿轮120的旋转轴X1-X1垂直。每个行星齿轮150、160可以由轴151、161可旋转地支撑在行星支架171、172上。每个行星支架171、172可固定地支撑在环形齿轮120上。因此，每个行星齿轮150、160可以自由地进行两种旋转，即，行星齿轮150、160可以随着环形齿轮120一起旋转，也可以在其自己的轴上旋转。差速器100可以仅包括一个行星齿轮150、160，但优选地是包括两个行星齿轮150、160。两个行星齿轮150、160可以承受更大的经过差速器100的负载。可以使用甚至超过两个的行星齿轮150、160，例如，如果需要可以使用四个行星齿轮150、160。

环形齿轮120包括在环形齿轮120中间部分中的开口121，使得第三轴141——即第二侧齿轮140的轴141——可以自由地延伸穿过通过环形齿轮120中的开口121并且进一步延伸出差速器100的外壳。

侧齿轮130、140和行星齿轮150、160是以矩形形式布置的斜齿轮，使得侧齿轮130、140位于矩形的相对侧并且行星齿轮150、160位于矩形的相对侧。

差速器100的第一轴111——即小齿轮110的轴111——的旋转轴线垂直于差速器的输出轴131、141——即侧齿轮130、140的轴131、141——的旋转轴线X1-X1。差速器100的第一轴111的旋转轴线相对于环形齿轮120的旋转轴线X1-X1沿径向延伸。差速器100的第一轴111可以相对于环形齿轮120的旋转轴X1-X1线定位在任何角向位置。

由于清楚的原因，附图中没有显示差速器100的外壳。自然地，差速器100的第一轴111、差速器100的输出轴131、141以及环形齿轮120都是通过轴承装置可旋转地支撑在差速器100的外壳内。

从差速器100的第一轴111到差速器100的输出轴131、141的功率分配遵循以下模式。首先，功率通过小齿轮110从第一轴111传递到环形齿轮120。然后，功率从环形齿轮120传递到行星齿轮150、160。最后，功率从行星齿轮150、160传递到两个侧齿轮130、140，从而传递到输出轴131、142。

当两个侧齿轮130、140以相同的速度旋转时，行星齿轮150、160随着环形齿轮120一起旋转，但是它们不围绕它们自己的轴151、161旋转。

转向电动机60连接至差速器100的第一轴111，即小齿轮110的轴111。角度传动装置53连接至差速器100的第二轴131，即第一侧齿轮130的轴131。制动装置200连接至差速器100的第三轴141，即第二侧齿轮140的轴141。

可以将预定的制动力设置到制动装置200。

当旋转推进单元20的扭矩低于临界值时，第三轴141锁定旋转，从而功率仅从转向电动机60分配到推进单元20的旋转或从推进单元20的旋转分配到转向电动机60。

当旋转驱动单元20的扭矩超过临界值时，第三轴141被允许开始旋转，从而将功率从转向电动机60分配到推进单元20的旋转和制动装置200，或者从推进单元20的旋转分配到转向电动机60和制动装置200。

当差速器100的第三轴141被锁定时，第二侧齿轮140也被锁定。然后，来自转向电动机60的功率将通过旋转行星齿轮150、160从环形齿轮120传递至差速器100的第二轴131并且由此传递至齿轮40。例如由冰引起的外力可以沿与转向电动机60所引起的旋转方向相反的旋转方向作用在推进单元20。这种外力也通过传递装置50从齿轮40传递至转向电动机60。

当允许差速器100的第三轴141旋转时，第二侧齿轮140也被允许旋转。制动装置200仍然连接，这意味着制动装置200将抵消第二侧齿轮140的旋转。因此，差速器100的第三轴141将以比差速器100的第二轴131的转速更低的速度旋转。转向电动机60的力的一部分被传递到差速器100的第三轴141并且由此传递到制动装置200。这同样适用于作用在推进单元20上的外力。该外力的一部分被传递到差速器100上的第三轴141并且由此传递到制动装置200。

转向电动机60、制动装置200和齿轮40至差速器100的轴111、131、141的连接不需要如图4所示。制动装置200可操作地连接至差速器100的第二轴131或者第三轴141。齿轮40可操作地连接至第一轴111或第二轴131和第三轴141中没有连接至制动装置200的一者。然后，转向电动机60最终可操作地连接至三个轴111、131、141中的剩余一者。因此，可以有多种可能性将制动装置200、转向电动机60和齿轮40连接至差速器100。

图5示出了制动装置的第一实施方式。制动装置包括：制动表面210，制动表面210可以以制动盘210的形式连接至差速器100的第三轴141；以及至少一个制动垫211、212，制动垫211、212作用在制动表面210上。可以有两个制动器垫211、121作用于制动盘210的相反侧表面。制动垫211、212可以例如与液压制动器、气体致动器或与某些其他致动器一起操作。制动垫211、212以预定的制动器力压靠在制动盘210的相反侧表面上，在制动盘211、212和制动盘210之间的产生摩擦力而在正常工作状态下防止制动盘210相对于制动垫211、212滑动。在正常的操作条件下，旋转推进单元20的扭矩不超过使用预定的制动力时制动垫211、212和制动盘210之间的摩擦力。在异常的操作条件下，旋转推进单元20的扭矩超过使用预定制动力时制动垫211、212和制动盘210之间的摩擦力，从而制动盘210开始相对于制动垫211、212滑动。制动表面210可以形成为制动鼓代替形成为制动盘。然后至少一个制动垫211、212作用在制动鼓上。

图6示出了制动装置的第二实施方式。制动装置包括：液压马达220、液压泵230、液压蓄能器240、减压阀221、填充阀231、槽232和必要的管道。液压马达220连接至差速器100的第三轴141，并且液压泵230连接至将差速器100与行星齿轮52连接的轴。液压马达220通过液压管道连接至减压阀221。液压蓄能器240经由单向阀222、223进一步连接至将液压马达220和减压阀221连接的管道。蓄能器222可以例如是气体填充充注蓄能器，该蓄能器222形成用于液压制动回路的液压流体的贮存器。

液压泵230填充将液压流体从槽232经由填充阀231泵送到液压蓄能器240或者返回到槽232。当液压蓄能器240中的液压流体液位降低——即当需要填充液压蓄能器240时，填充阀231将液压流体从液压泵230引导到液压蓄能器240。当液压蓄能器240充满——即不需要填充液压蓄能器240时，填充阀231将液压流体从液压泵230引导回油箱232。

当减压阀221关闭时，防止液压马达220旋转，即防止液压回路中的液压流体在液压马达220与减压阀221之间流动。液压马达220中可能有一些液压流体泄漏，例如通过液压马达220中的密封件时，这意味着可以将新鲜的液压流体引入到液压回路中以保持液压回路的工作。当单向阀222、223的任一侧的液压回路中的压力下降至低于液压蓄能器240的压力时，液压回路从液压蓄能器240经由单向阀222、223填充液压流体。

转向电动机60的转动惯量远大于液压马达220的转动惯量。液压马达220用其减压阀221将扭矩峰值削减到传动装置50可以处理的水平。液压流体通过减压阀221流向液压蓄能器222。新的、冷却的液压流体从液压蓄能器222接收。这种情况可以看作是从推进单元20到液压马达220的功率分流，而电动转向电动机60的转动非常慢。功率分流由转向电动机60的转动惯量与液压马达220的转动惯量之比决定。当推进单元20的扭矩降低至低于减压阀221的临界值的水平时，转向电动机60再次接管控制。

液压系统具有高功率和高力/扭矩密度。推进单元20的高扭矩可以用相对较小的液压元件来处理。在使用行星齿轮时尤其如此。在与冰的碰撞(过扭矩情况)中产生的热量也可以用液压系统平稳地处理，即使发生重复的碰撞。液压回路中的液压流体中产生的热量可以通过多种方式处理。例如，可以在液压流体回路中设置冷却器以冷却液压流体。

液压马达的触发扭矩水平(当制动装置旋转时)可以非常精确地设定。它不取决于温度或距上一次过扭矩事件的时间。触发扭矩由压力极限设定来限定，并且可以手动设定到期望的恒定值(被动压力限定)。

如果用主动阀实现压力限定，则可以在线调整过扭矩水平，以降低系统所经历的过扭矩。在某些故障情况下或在系统的测试和安装阶段，这可能是一个理想的选项。

液压马达可以不时使用，使得液压马达的转子旋转。液压马达的转子连续旋转的时间间隔由液压马达的制造者确定。当没有冰上碰撞发生时，可以将可调节的压力限制或者小的单独的双向比例阀或者甚至可以是开关阀与被动压力限制同时使用，来不时地旋转液压马达的转子。这可以以不影响推进单元20的转向的方式完成。旋转液压马达的转子所需的功率非常小。

如图6所示的制动装置被看作是可以在本发明中使用的液压制动装置200的一个示例。在液压制动装置200中，可以有连接至差速器100的第三轴的液压马达220以及用于限制液压流体流穿过液压马达220的液压阀装置221。因此，想法是使用液压阀装置221对液压马达220锁定旋转和解锁旋转。当液压阀装置221关闭时，防止液压流体流经液压马达220，从而防止液压马达220旋转。当液压阀装置221打开时，液压流体可以流过液压马达220，从而液压马达220可以旋转。可能需要在液压马达220和液压阀装置221之间形成的液压回路中再填充液压流体，以补偿液压流体从液压马达220的泄漏。

本发明不限定于附图中所示的制动装置的种类，而是可以使用任何种类的制动装置。例如，可以基于磁力开关、基于机械开关或者基于鼓式制动器实现制动装置。制动装置还可以由设置有多个制动盘的盘式制动器来实现。制动垫可以由任何力操作，例如，制动垫被由液力、磁力或其它力迫压及释放的弹簧按压并。

本发明不限定于如图4所示的差速器。转向装置可以用于与包括三个轴的任何种类的差速器连接。功率可以从一个轴分配到剩余的两个轴上。另一方面，一个轴可以锁定旋转，从而功率可以在两个剩余的轴之间分配。第一轴可以在差速器内连接至环形齿轮。第二轴可以在差速器内连接至第一侧齿轮。第三轴可以在差速器内连接至第二侧齿轮。

在图2中的差速器100位于角度传动装置53和转向电动机60之间，在图3中的差速器100位于主小齿轮51和行星齿轮52之间。然而，差速器100可以定位于齿轮40和转向电动机60之间的力传递装置50中的任何位置。

液压系统中使用的液压流体可以是油。

可以被动或者主动地控制制动装置200。

基于作用在制动表面上的至少一个制动垫的制动装置的被动控制可以通过设置对应于盘式制动器中的一定的摩擦力的预定制动力来实现。当在推进单元上的外力所产生的临界扭矩下该摩擦力被超过时，盘式制动器将开始滑动产生一定的反扭矩。

基于作用在制动表面上的至少一个制动垫的制动装置的主动控制可以通过布置装置来实现，其中当超过推进单元上的外力所产生的临界扭矩时完全打开制动装置。因此，在超过临界扭矩后，制动器将自由旋转。也就是说，需要能够检测出异常运行情况何时结束的装置，使得在异常操作情况结束时制动装置被重置为正常操作。

另一方面，基于作用在制动表面上的至少一个制动垫的制动装置的主动控制可以通过布置装置来实现，该布置装置当超过推进单元上的外力所产生的临界扭矩时主动控制制动装置。因此，在整个异常运行状况期间，制动器可以被主动地控制。需要能够检测出异常运行情况何时结束的装置，以便在异常操作情况结束时将制动装置重置为正常操作。

基于液压马达的制动装置的被动控制可以通过在减压阀中设置预定压力来实现。在推进单元上的外力所产生的临界扭矩下，当减压阀中的预定压力被超过时，液压马达将开始旋转而产生由液压马达与减压阀之间的液压回路中的液压流体流动的剩余约束引起的一定的反扭矩。因此，液压流体通过液压马达的流动仍将受到被动限制。

基于液压马达的制动装置的主动控制可以通过布置装置来实现，该装置打开穿过液压马达的不受限制的流动路径，例如，当超过外力所产生的临界扭矩时通过减压阀。因此，液压流体穿过液压马达的流动将完全不受限制。需要能够检测出何时异常运行情况结束的装置，以便在异常操作情况结束时将制动装置重置为正常操作。

另一方面，基于液压马达的制动装置的主动控制，可以通过布置装置来实现，该装置在超过外力所产生的临界扭矩时，主动控制穿过液压马达的流动路径。因此，在整个异常运行情况下，穿过液压马达的液压流体流动将被主动地控制。需要能够检测出何时异常运行情况结束的装置，以便在异常操作情况结束时将制动装置重置为正常操作。

该装置不限于附图中所示的推进单元。该装置也可以自然地用于与例如机械驱动单元连接。因此，驱动电动机30可以定位于支柱21的上部22或者在船舶10的内部。然后，需要一个垂直轴将螺旋桨轴31连接至驱动电动机30上。在驱动电动机30位于船舶10的内部的情况下，则不需要滑动环装置70。

本发明及其实施方式不限于上述示例，而可在权利要求的范围内变化。

Claims (15)

1.一种设置有转向装置的推进单元，包括：

至少一个转向电动机(60)，所述转向电动机(60)通过布置在推进单元(20)和所述转向电动机(60)之间的力传递装置(50)使所述推进单元(20)旋转，

其特征在于：

所述力传递装置(50)包括差速器(100)，所述差速器(100)包括：第一轴(111)，所述第一轴(111)可旋转地连接至所述转向电动机(60)；第二轴(131)，所述第二轴(131)可旋转地连接至所述推进单元(20)；以及第三轴(141)，所述第三轴(141)可旋转地连接至制动装置(200)，

当由所述推进单元(20)上的外力所产生的扭矩低于临界值时，所述第三轴(141)锁定旋转，从而功率仅从所述转向电动机(60)分配至所述推进单元(20)的旋转或者从所述推进单元(20)的旋转分配至所述转向电动机(60)，以及

当由所述推进单元(20)上的外力所产生的扭矩超过临界值时，允许所述第三轴(141)开始旋转，从而功率从所述转向电动机(60)分配至所述推进单元(20)的旋转和所述制动装置(200)或者从所述推进单元(20)的旋转分配至所述转向电动机(60)和所述制动装置(200)。

2.根据权利要求1所述的推进单元，其特征在于，齿轮(40)连接至所述推进单元(20)，从而所述力传递装置(50)布置在所述齿轮(40)和所述转向电动机(60)之间。

3.根据权利要求1或2所述的推进单元，其特征在于，所述第一轴(111)在所述差速器(100)内连接至环形齿轮(120)，所述第二轴(131)在所述差速器(100)内连接至第一侧齿轮(130)，以及所述第三轴(141)在所述差速器(100)内连接至第二侧齿轮(140)。

4.根据权利要求3所述的推进单元，其特征在于，所述制动装置(200)可操作地连接至所述差速器(100)的所述第二轴(131)或者所述第三轴(141)。

5.根据权利要求4所述的推进单元，其特征在于，所述齿轮(40)可操作地连接至所述第一轴(111)或者连接至所述第二轴(131)和所述第三轴(141)中的没有连接至所述制动装置(200)的一者。

6.根据权利要求5所述的推进单元，其特征在于，所述转向电动机(60)可操作地连接至三个轴(111、131、141)中剩余的一者。

7.根据权利要求3至6中的任一项所述的推进单元，其特征在于，所述第一轴(111)在所述差速器(100)内连接至小齿轮(110)并且所述小齿轮(110)在所述差速器(100)内连接至所述环形齿轮(120)。

8.根据权利要求3至7中的任一项所述的推进单元，其特征在于，至少一个行星齿轮(150、160)与所述侧齿轮(130、140)啮合，所述至少一个行星齿轮(150、160)可旋转地连接至支撑架(171、172)，所述支撑架(171、172)可固定地附接至所述环形齿轮(120)，从而所述至少一个行星齿轮(150、160)可以自由地与所述环形齿轮(120)一起旋转以及围绕其自身的旋转轴线旋转。

9.根据权利要求2至8中的任一项所述的推进单元，其特征在于，在所述齿轮(40)和所述转向电动机(60)之间的所述力传递装置(50)包括：主小齿轮(51)，所述主小齿轮(51)连接至齿轮(40)；所述差速器(100)；以及行星齿轮(52)，所述行星齿轮(52)连接至所述转向电动机(60)。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的推进单元，其特征在于，所述制动装置(200)基于至少一个制动垫(211、212)，所述至少一个制动垫(211、212)作用在可操作地连接至所述差速器(100)的所述轴(131、141)的制动表面(210)上，所述差速器(100)的所述轴(131、141)可操作地连接至所述制动装置(200)，从而设定与所述制动表面(210)中的一定的摩擦力相对应的预定的制动力，使得当在所述推进单元(20)上的外力所产生的临界扭矩下所述摩擦力被超过时，所述制动表面(210)开始相对于所述至少一个制动垫(211、212)滑动而产生一定的反扭矩。

11.根据权利要求1至9中的任一项所述的推进单元，其特征在于，所述制动装置(200)基于至少一个制动垫(211、212)，所述至少一个制动垫(211、212)作用在可操作地连接至所述差速器(100)的所述轴(131、141)的制动表面(210)上，所述差速器(100)的所述轴(131、141)可操作地连接至所述制动装置(200)，从而设定与所述制动盘(210)中的一定的摩擦力相对应的预定的制动力，使得当在所述推进单元(20)上的外力所产生的临界扭矩下所述摩擦力被超过时，所述制动盘(210)被释放为相对于所述至少一个制动垫(211、212)自由地旋转。

12.根据权利要求1至9中的任一项所述的推进单元，其特征在于，所述制动装置(200)基于液压马达(220)，所述液压马达(220)可操作地连接至所述差速器(100)的可操作地连接至所述制动装置(200)的所述轴(131、141)，从而在连接至所述液压马达(220)的减压阀(221)中设定预定的压力，使得当在所述推进单元(20)上的外力所产生的临界扭矩下所述预定的压力被超过时，所述液压马达(220)开始旋转而产生由所述液压马达(220)和所述减压阀(221)之间的液压回路中的液压流体的流动的剩余约束引起的一定的反扭矩。

13.根据权利要求1至9中的任一项所述的推进单元，其特征在于，所述制动装置(200)基于液压马达(220)，所述液压马达(220)可操作地连接至所述差速器(100)的可操作地连接至所述制动装置(200)的所述轴(131、141)，从而在连接至所述液压马达(220)的减压阀(221)中设定预定的压力，使得当在所述推进单元(20)上的外力所产生的临界扭矩下所述预定的压力被超过时，所述液压马达(220)释放以自由地旋转。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的推进单元，其特征在于，所述推进单元(20)包括：空心支柱(21)，所述空心支柱(21)具有上部(22)和下部(23)，所述上部(22)可操作地连接至所述齿轮(40)并且形成用于所述下部(23)的支撑臂，所述下部(23)形成有纵向隔舱；螺旋桨轴(31)，所述螺旋桨轴(31)可旋转地支撑在隔舱内；至少一个螺旋桨(35)，所述螺旋桨(35)附接至在所述下部(23)外侧的所述螺旋桨轴(31)的至少一个外端部。

15.一种船舶，所述船舶包括根据权利要求14所述的推进单元。