CN114056535B - 一种船舶推进器的转向装置 - Google Patents

Abstract

一种船舶推进器的转向装置，该转向装置包括有壳体；转向主轴；卡扣装置；其特征在于：所述转向装置还包括有传动机构，包括有输入端、第一输出端和第二输出端，第一输出端与所述转向主轴相传动，第二输出端上设置有凸轮机构；当转向主轴自零位开始转动角度在设定阈值角度[α,β]内，卡扣装置锁紧状态；当转向主轴自零位开始转动角度在设定阈值角度[α,β]之外，卡扣装置解锁状态。本发明的优点在于：设定了转向主轴的转动角度阈值，既确保船舶在转向时的平稳(此时转向装置与船体固定连接)，又能够在前进过程中(此时转向装置与船体可翻转连接)有效减弱碰撞作用力，避免推进器的马达被正面大力撞击，延长马达和传动装置的使用寿命。

Description

一种船舶推进器的转向装置

技术领域

本发明涉及一种船舶方向控制装置，特别是一种用于船舶推进器的转向装置。

背景技术

船舶推进器是船舶推进装置中的能量变化器，它将发动机产生的动力转变成船舶行进的推力，以克服船舶在水中航行的阻力，推动船的行进。

船舶推进器种类很多，按照原理不同通常有螺旋桨、喷水推进器、特种推进器等，推进器给船舶前进提供动力，改变船舶前进的方向则由可与推进器联动的转向装置来实现控制。现有技术中，常用的转向装置包括电动转向控制和机械转向控制两种方式，如专利号为ZL201620106470.0实用新型《一种双动力推进器船只的转向系统》公开了一种采用电控方式实现推进器船只的转向系统，该转向系统包含：方向盘，设置在船体上方；角度传感器，与方向盘连接，用于测量方向盘的转动角度；控制单元，与角度传感器连接，同时还与左动力推进器和右动力推进器连接，根据角度传感器的输出信号对左动力推进器和右动力推进器进行控制；电动转向控制装置虽然比较省力方便，但是对于位于水下工作的推进器设备的密封性和安全性要求比较高，一旦损坏可能要整机报废，维修成本高。

目前，很多船舶上还是采用机械式转向装置，操作者通过方向盘将力经过机械传动装置(如齿轮传动系统)控制舵轴旋转，从而带动水下的马达和螺旋桨改变方向，以实现调转船头或者控制船舶实现航线偏移的操作；如专利号为ZL201822165917.3的实用新型《一种船用推进器的座台》公开了一种采用机械式转向结构的推进器，该专利在底座、转向盒、活动板、操作柄和连杆的基础上加以改进，即底座的两侧板上分别开有沿底座长度方向延伸的长孔，同时还包括有两端分别插入到对应侧侧板上的该长孔中的锁定杆，转向盒底部设有与该锁定杆的中部相配合的定位槽，锁定杆的两端还分别与对应侧的连杆的另一端相铰接，并与底座之间设置有使锁定杆背向连杆移动的弹性件，第三销轴上安装有第一扭簧，并在活动板朝向锁定杆的边沿上开有限位槽，当活动板处于直立状态下，锁定杆卡合在该限位槽中。

船舶在航行时底部可能会碰到礁石等障碍物，为了避免推进器和障碍物的直接碰撞，通常转向装置都是采用可转动固定于船体上，推进器则连接于转向装置的底部，但是，现有的机械式转向装置多采用卡扣式(如采用卡勾挂住横杆)结构固定于船体上，即在船舶的行进中转向装置连同推进器是不可翻转的，当推进器底部碰到障碍后，直到碰撞力将转向装置的卡扣脱开，才可使得推进器随着转向装置本体一起翻转(马达被从水下抬起)，以防止推进器的马达被障碍物撞坏，这种卡扣结构虽然能够在发生一定碰撞力时将卡扣脱开，但是这种脱开方式使得推进器需要受到足够的碰撞力后才能实现，若碰撞产生的力无法使得卡扣脱开，则马达就要承受直接的正面大力撞击，频繁撞击会缩短马达的使用寿命，特别是针对采用机械式传动结构的转向装置的影响和损害是很大的，进而会降低产品使用的可靠性和安全性。

因此，现有的船舶转向装置还有待完善，特别是针对在船舶行进中如何更好地减少和降低撞击力产生的损害，还需要作出进一步的改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供一种可有效降低碰撞损伤且结构简单的船舶推进器的转向装置。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种船舶推进器的转向装置，该转向装置包括有

壳体，可翻转地连接于船体上；

转向主轴，容置于壳体内，该转向主轴可连接与其一起翻转的推进器；

卡扣装置，包括有设置于壳体上的卡勾以及设置于船体上的卡轴，卡勾与卡轴之间为可脱卸式连接；

其特征在于：所述转向装置还包括有传动机构，设置于所述壳体内，该传动机构包括有可与调整推进器方向的转向盘相连的输入端，还包括有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述转向主轴相传动并可驱动该转向主轴转动，所述第二输出端上设置有可驱动所述卡勾与卡轴锁紧或脱开的凸轮机构；设定转向主轴控制推进器朝向正前方的方位为零位，当转向主轴自零位开始转动角度在设定阈值角度[α,β]内时，所述凸轮机构使得所述卡扣装置的卡勾和卡轴始终保持锁紧状态，所述壳体相对于船体固定不动；当转向主轴自零位开始转动角度在设定阈值角度[α,β]之外时，所述凸轮机构使得所述卡扣装置的卡勾和卡轴始终保持解锁状态，所述壳体相对于船体可自由翻转；其中，0°≤α＜β≤360°。

作为优选，所述的传动机构可以采用现有技术中的各种传动装置实现，考虑到安装空间和结构紧凑性，简单地，传动机构可以为多级齿轮传动机构，该多级齿轮传动机构的输入端设置有可与转动盘相连的输入转轴；该多级齿轮传动机构的第一输出端设置有蜗杆，相应地，所述转向主轴在与该第一输出端相传动的位置设置有可与该蜗杆配合转动的蜗轮；该多级齿轮传动机构的第二输出端设置有输出转轴，该输出转轴上设置有所述的凸轮机构。

作为优选，所述转向主轴的转动角度可以为自零位开始按顺时针方向或按逆时针方向转动。

作为进一步优选，所述阈值角度[α,β]中的α和β的取值范围分别为：50°≤α≤70°，290°≤β≤310°。阈值角度中的α为卡勾和卡轴锁紧状态的起点，β则为卡勾和卡轴锁紧状态的终点，即转向主轴转动在[α,β]的角度区间内，此时卡扣装置的卡勾和卡轴始终保持锁紧状态。

为了能够实现卡勾和卡轴之间的间歇性锁紧或解锁，作为优选，所述凸轮机构包括有

凸轮，可随传动机构的第二输出端转动；

从动板，其顶面与所述凸轮的外轮廓相抵触，在所述凸轮的驱动下，该从动板驱使所述卡扣装置的卡勾锁紧或脱开卡轴；

弹簧，一端固定于所述壳体上，另一端与所述从动板相连，该弹簧使得所述从动板始终与凸轮的外轮廓相贴紧的趋势。

为了使得凸轮始终能与从动板贴紧，作为优选，所述的壳体内固定设置有一与从动板位于同一侧的立板，所述弹簧的一端固定在该立板上。

为了方便操作卡勾的动作，实现从动板和卡勾的联动，作为进一步优选，所述从动板上固定设置有一摆轴，所述卡勾固定于该摆轴上并可随该摆轴一起摆动。

为了方便制造以及装配，作为优选，所述凸轮的外轮廓线包括有依次相连的第一圆弧、第一直线、第二圆弧和第二直线，并且，所述第一直线和第二直线相对于由第一圆弧和第二圆弧的中点相连的中心线对称设置，所述第一圆弧的半径大于第二圆弧的半径；当所述凸轮的第一圆弧和从动板的顶面相抵，所述卡扣装置的卡勾和卡轴始终保持锁紧状态；当所述凸轮的第二圆弧和从动板的顶面相抵，所述卡扣装置的卡勾和卡轴始终保持解锁状态。

为了进一步提高壳体的连接可靠性和方便性，作为优选，所述的壳体通过一底座连接于船体上，所述底座固定于船体上，该底座上设置有两侧板，两侧板之间固定有枢轴，所述壳体可转动地设置于该枢轴上。

为了便于传动装置的动力输入和输出，作为优选，所述底座上开设有可安装传动机构的输入端的轴孔，并且，所述转向主轴连接推进器的一端向下延伸并外露于所述壳体之外。

与现有技术相比，本发明的优点在于：设定了转向主轴的转动角度阈值，使得卡扣装置的卡勾和卡轴能够在设定的角度范围内保持始终锁紧的状态，而在其他角度范围时则处于解锁状态，既确保船舶在转向时的平稳(此时转向装置与船体固定连接)，又能够在前进过程中(此时转向装置与船体可翻转连接)有效减弱碰撞作用力，即在发生碰撞时，可及时将推进器整体翻转抬起，避免推进器的马达被正面大力撞击，延长马达和传动装置的使用寿命，提高船舶的行驶可靠性和安全性，降低维护成本。本申请可以实现卡扣装置的自动锁紧和解锁控制，无需人工手动操作，控制更为便捷和准确，整体设备运行更加稳定安全。

附图说明

图1为本发明实施例的转向装置示意图之一(锁紧状态)。

图2为图1所示转向装置的内部传动结构示意图。

图3为本发明实施例的转向装置示意图之二(解锁状态)。

图4为图3所示转向装置的内部传动结构示意图。

图5为本发明实施例的凸轮机构在卡扣锁紧状态下的装配结构示意图。

图6为本发明实施例的凸轮机构在卡扣解锁状态下的装配结构示意图。

图7为本发明实施例的凸轮部件结构示意图。

图8为本发明实施例的凸轮机构在壳体内的装配结构局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

本实施例公开了一种船舶推进器的转向装置，该转向装置可控制推进器的转动方向，进入控制船舶的前进方向。

如图1～图8所示，本实施例的转向装置包括有壳体1、转向主轴2、卡扣装置和传动装置，壳体1可以直接连接于船体上，也可以通过底座3连接于船体上，为了方便安装，底座3为一平板且固定于船体上，底座3上设置有两侧板31，两侧板31之间固定有枢轴32，壳体1可转动地设置于该枢轴32上，使得壳体1相对于船体可翻转，参见图3。

转向主轴2容置于壳体1内，该转向主轴2的一端连接有可与其一起翻转的推进器，转向主轴2连接推进器的一端向下延伸并外露于壳体1之外。

卡扣装置包括有设置于壳体1上的卡勾41以及设置于底座3上的卡轴42(如果壳体1直接连接船体，则卡轴42直接设置于船体上)，卡勾41与卡轴42之间为可脱卸式连接。

壳体1内设置有传动机构，传动机构包括有可与调整推进器方向的转向盘相连的输入端，还包括有第一输出端和第二输出端，第一输出端与转向主轴2相传动并可驱动该转向主轴2转动，第二输出端上设置有可驱动卡勾41与卡轴42锁紧或脱开的凸轮机构；

具体地，传动机构可以采用现有技术中的各种传动结构或装置实现，考虑到壳体1内的安装空间，为了使得结构更为紧凑，本实施例的传动机构采用多级齿轮传动机构5，参见图2、图4，多级齿轮传动机构5为现有技术，具体的各级齿轮啮合结构不再赘述；该多级齿轮传动机构5的输入端设置有可与转动盘相连的输入转轴51，相应地，底座3上开设有可供该输入转轴51穿过安装的轴孔；该多级齿轮传动机构5的第一输出端设置有蜗杆52，相应地，转向主轴2在与该第一输出端相传动的位置设置有可与该蜗杆52配合转动的蜗轮21；该多级齿轮传动机构5的第二输出端设置有输出转轴53，该输出转轴53上设置有凸轮机构。

凸轮机构包括有凸轮61、从动板62和弹簧63，其中，凸轮61可随传动机构的第二输出端转动，如图7所示，本实施例的凸轮61外轮廓线包括有依次相连的第一圆弧611、第一直线612、第二圆弧613和第二直线614，第一直线612和第二直线614相对于由第一圆弧611和第二圆弧613的中点相连的中心线对称设置，并且，第一圆弧611的半径大于第二圆弧613的半径；当凸轮61的第一圆弧611和从动板62的顶面相抵，参见图6，卡扣装置的卡勾41和卡轴42始终保解锁紧状态；当凸轮61的第一直线612和从动板62的顶面相抵，参见图5，卡扣装置的卡勾41和卡轴42始终保持锁紧状态；并且，当凸轮61由第一圆弧611转到第一直线612或第二直线614时，卡扣装置的卡勾41和卡轴42由解锁状态转到锁紧状态；当凸轮61由第一直线612或第二直线614或第二圆弧613分别与从动板62的顶面相抵时，卡扣装置的卡勾41和卡轴42始终保持锁紧状态。

从动板62设置于凸轮61的下方，该从动板62的顶面与凸轮61的外轮廓相抵触，在凸轮61的驱动下，该从动板62驱使卡扣装置的卡勾41锁紧或脱开卡轴42；从动板62上还固定设置有一与该从动板62垂直的摆轴621，卡勾41固定于该摆轴621上并可随该摆轴621一起摆动。

壳体1内固定设置有一与从动板62位于同一侧的立板11，参见图8，弹簧63的一端631固定在该立板11上，弹簧63的另一端632固定于从动板62上，该弹簧63使得从动板62具有始终与凸轮61的外轮廓相贴紧的趋势。

本实施例中，设定转向主轴2控制推进器的头部朝向正前方的方位为零位，此时，卡勾和卡轴是解锁状态，转向主轴2自零位开始转动(即带动推进器一起转动)，当转动角度在设定阈值角度[α,β]区间内时(即转向主轴自转过α角度开始，直到转到β角度结束)，凸轮机构使得卡扣装置的卡勾41和卡轴42始终保持锁紧状态，壳体1相对于船体固定不动；当转向主轴2自零位开始转动，转动角度在设定阈值角度[α,β]之外时，即转动角度在[0,α]区间以及[β,360-β]区间，凸轮机构使得卡扣装置的卡勾41和卡轴42始终保持解锁状态，壳体1相对于船体可自由翻转；其中，0°≤α＜β≤360°。

本实施例中转向主轴2的转动角度可为自零位开始按顺时针转动，也可以为自零位开始逆时针方向转动。

阈值角度[α,β]中的α和β的取值范围分别为：50°≤α≤70°，290°≤β≤310°，如本实施例中，如取值α＝60°，β＝300°，即转动主轴转动角度范围在[0°，60°]、[300°，360°]这两个区间内时，卡扣装置的卡勾41和卡轴42始终保持解锁状态；当转动主轴的转动角度在[60°，300°]区间内时，卡扣装置的卡勾41和卡轴42始终保持锁紧状态。

通常，转向主轴2转动在设定的阈值角度[α,β]区间内时，即推进器跟着一起转向掉头时有反向推进力，卡扣装置的卡勾41和卡轴42保持锁紧状态可以保证船体的平衡，即使在此过程中发生撞击，由于卡勾41与卡轴42之间本身为可脱卸式连接，在碰撞后可以实现卡勾41和卡轴42的自动脱开，使得推进器可以跟着转向装置一起翻转，随后受到重力作用，推进器和转向装置又可以自动回落，卡勾41与卡轴42可重新锁紧；而转向主轴2转动在设定的阈值角度[α,β]区间之外时，此时推进器基本处于正常的前进方向，无需考虑转向掉头时的反向推进力，卡扣装置的卡勾41和卡轴42保持解锁状态，行进过程中若遇到障碍物碰撞，转向装置和推进器可以轻松翻转抬起，然后通过重力自动回落，避免较大冲击力的撞击，延长推进器马达和转向装置中传动机构的使用寿命，提高船舶设备的安全可靠性。

Claims (8)

1.一种船舶推进器的转向装置，该转向装置包括有

壳体(1)，可翻转地连接于船体上；

转向主轴(2)，容置于壳体(1)内，该转向主轴(2)可连接与其一起翻转的推进器；

卡扣装置，包括有设置于壳体(1)上的卡勾(41)以及设置于船体上的卡轴(42)，卡勾(41)与卡轴(42)之间为可脱卸式连接；

其特征在于：所述转向装置还包括有

传动机构，设置于所述壳体(1)内，该传动机构包括有可与调整推进器方向的转向盘相连的输入端，还包括有第一输出端和第二输出端，所述第一输出端与所述转向主轴(2)相传动并可驱动该转向主轴(2)转动，所述第二输出端上设置有可驱动所述卡勾(41)与卡轴(42)锁紧或脱开的凸轮机构；

所述凸轮机构包括有

凸轮(61)，可随传动机构的第二输出端转动；

从动板(62)，其顶面与所述凸轮(61)的外轮廓相抵触，在所述凸轮(61)的驱动下，该从动板(62)驱使所述卡扣装置的卡勾(41)锁紧或脱开卡轴(42)；

弹簧(63)，一端固定于所述壳体(1)上，另一端与所述从动板(62)相连，该弹簧(63)使得所述从动板(62)始终与凸轮(61)的外轮廓相贴紧的趋势；

所述凸轮(61)的外轮廓线包括有依次相连的第一圆弧(611)、第一直线(612)、第二圆弧(613)和第二直线(614)，并且，所述第一直线(612)和第二直线(614)相对于由第一圆弧(611)和第二圆弧(613)的中点相连的中心线对称设置，所述第一圆弧(611)的半径大于第二圆弧(613)的半径；当所述凸轮(61)的第一圆弧(611)和从动板(62)的顶面相抵，所述卡扣装置的卡勾(41)和卡轴(42)始终保持锁紧状态；当所述凸轮(61)的第二圆弧(613)和从动板(62)的顶面相抵，所述卡扣装置的卡勾(41)和卡轴(42)始终保持解锁状态；

设定转向主轴(2)控制推进器朝向正前方的方位为零位，当转向主轴(2)自零位开始转动角度在设定阈值角度[α,β]内时，推进器跟着船舶一起转向掉头，所述凸轮机构使得所述卡扣装置的卡勾(41)和卡轴(42)始终保持锁紧状态，所述壳体(1)相对于船体固定不动，卡扣装置的卡勾(41)和卡轴(42)保持锁紧状态可保证船体的平衡；当转向主轴(2)自零位开始转动角度在设定阈值角度[α,β]之外时，推进器处于正常的前进方向，所述凸轮机构使得所述卡扣装置的卡勾(41)和卡轴(42)始终保持解锁状态，所述壳体(1)相对于船体可自由翻转，卡扣装置的卡勾(41)和卡轴(42)保持解锁状态可保证推进器和转向装置一起翻转抬起；其中，0°≤α＜β≤360°。

2.根据权利要求1所述的船舶推进器的转向装置，其特征在于：所述的传动机构为多级齿轮传动机构(5)，该多级齿轮传动机构(5)的输入端设置有可与转动盘相连的输入转轴(51)；该多级齿轮传动机构(5)的第一输出端设置有蜗杆(52)，相应地，所述转向主轴(2)在与该第一输出端相传动的位置设置有可与该蜗杆(52)配合转动的蜗轮(21)；该多级齿轮传动机构(5)的第二输出端设置有输出转轴(53)，该输出转轴(53)上设置有所述的凸轮机构。

3.根据权利要求1所述的船舶推进器的转向装置，其特征在于：所述转向主轴(2)的转动角度为自零位开始按顺时针或逆时针方向转动。

4.根据权利要求1所述的船舶推进器的转向装置，其特征在于：所述阈值角度[α,β]中的α和β的取值范围分别为：50°≤α≤70°，290°≤β≤310°。

5.根据权利要求1所述的船舶推进器的转向装置，其特征在于：所述的壳体(1)内固定设置有一与从动板(62)位于同一侧的立板(11)，所述弹簧(63)的一端固定在该立板(11)上。

6.根据权利要求1所述的船舶推进器的转向装置，其特征在于：所述从动板(62)上固定设置有摆轴(621)，所述卡勾(41)固定于该摆轴(621)上并可随该摆轴(621)一起摆动。

7.根据权利要求1所述的船舶推进器的转向装置，其特征在于：所述的壳体(1)通过一底座(3)连接于船体上，所述底座(3)固定于船体上，该底座(3)上设置有两侧板(31)，两侧板(31)之间固定有枢轴(32)，所述壳体(1)可转动地设置于该枢轴(32)上。

8.根据权利要求7所述的船舶推进器的转向装置，其特征在于：所述底座(3)上开设有可安装传动机构的输入端的轴孔，并且，所述转向主轴(2)连接推进器的一端向下延伸并外露于所述壳体(1)之外。