CN115352607A - 舷外机及船舶 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种舷外机及船舶。该舷外机包括：控制器，用于接收转向信号；第一电机，与控制器电连接，控制器用于基于转向信号控制第一电机工作；减速机构，包括蜗杆和蜗轮，蜗杆与第一电机的输出轴同轴固定，蜗轮与蜗杆啮合；转向轴，与蜗轮传动连接，用于接收蜗轮的转向力矩；机架，与转向轴连接，在转向轴的转向力矩作用下转向；螺旋桨，连接于机架，随机架转向摆动。通过这种方式，能够实现舷外机转向的电动控制及提高舷外机转向的助力转矩，提升舷外机的可靠性。

Description

舷外机及船舶

技术领域

本申请涉及船舶技术领域，特别是涉及一种舷外机及船舶。

背景技术

传统舷外机的转向是通过人手直接操作舷外机上的把手手柄来实现的，即通过人工实现转向，在一定程度上增加了操纵者的劳动强度，且操纵负担较沉重，可靠性较低。

发明内容

本申请提供一种舷外机及船舶，以能够实现舷外机转向的电动控制及提高舷外机转向的助力转矩，提升舷外机的可靠性。

本申请提出一种舷外机，舷外机包括：控制器，用于接收转向信号；第一电机，与控制器电连接，控制器用于基于转向信号控制第一电机工作；减速机构，包括蜗杆和蜗轮，蜗杆与第一电机的输出轴同轴固定，蜗轮与蜗杆啮合；转向轴，与蜗轮传动连接，用于接收蜗轮的转向力矩；机架，与转向轴连接，在转向轴的转向力矩作用下转向；螺旋桨，连接于机架，随机架转向摆动。

本申请提出一种船舶，船舶包括：船体；上述舷外机，舷外机还包括与机架连接的夹具，夹具与船体固定连接。

本申请的舷外机通过控制器接收转向信号，并利用该转向信号控制与控制器电连接的第一电机工作，以使得减速机构在第一电机的驱动下向转向轴输送转向力矩，从而带动转向轴转动，进而使与转向轴连接的机架带动螺旋桨摆动，从而实现舷外机的转向；因此，本申请能够实现舷外机转向的电动控制，无需人工操纵；且本申请的减速机构包括啮合设置的蜗轮与蜗杆，蜗杆与第一电机的输出轴同轴固定，蜗轮与转向轴传送连接，即通过蜗轮与蜗杆实现第一电机与转向轴之间的传动，因蜗轮与蜗杆具有高减速比能力，能够缩小传动机构的体积，使得在舷外机有限的体积内最大化助力转矩，因此，能够提高舷外机转向的助力转矩，提升舷外机的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：

图1是本申请舷外机一实施例的结构示意图；

图2是图1实施例舷外机的部分结构的结构示意图；

图3是本申请舷外机另一实施例的结构示意图；

图4是本申请舷外机另一实施例的结构示意图；

图5是本申请舷外机另一实施例的结构示意图；

图6是本申请舷外机另一实施例的结构示意图；

图7是本申请船舶一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本申请作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本申请，但不对本申请的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本申请的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请实施例中的具体含义。

在本申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

舷外机，又可以称之船外机，顾名思义是指安装在船体(船舷)外侧的推进用发动机。目前舷外机的转向是通过人工实现的，具体通过人手直接操作舷外机上的把手手柄来实现转向，在一定程度上增加了操纵者的劳动强度，且操纵负担较沉重，可靠性较低。

为解决上述问题，本申请为舷外机配置控制转向的控制器及驱动转向的电机、减速机构，实现舷外机转向的电动控制，提高自动化水平，实现由人工手动操纵到远程电控操作的转变。且本申请在舷外机有限的体积内，通过蜗轮和蜗杆作为减速机构，直接连接转向轴，借助于电机驱动蜗杆，再通过蜗轮带动转向轴，实现转向，能够充分发挥蜗轮和蜗杆的高减速比能力，最大化了减速机构的助力转矩，能够实现电动助力功能、简化系统、提供线控功能，提高舷外机的可靠性。

本申请的舷外机的结构简单、紧凑，且传动效率可高达90％。

具体地，本申请首先提出一种舷外机10，如图1及图2所示，图1是本申请舷外机一实施例的结构示意图，图2是图1实施例舷外机的部分结构的结构示意图，本实施例的舷外机10包括：控制器11、第一电机12、减速机构13、转向轴14、机架15及螺旋桨16；其中，控制器11用于接收转向信号；第一电机12与控制器11电连接，控制器11用于基于转向信号控制第一电机12工作；减速机构13包括蜗杆131和蜗轮132，蜗杆131与第一电机12的输出轴a同轴固定，蜗轮132与蜗杆131啮合；转向轴14与蜗轮132传动连接，用于接收蜗轮132的转向力矩；机架15与转向轴14连接，在转向轴14的转向力矩作用下转向；螺旋桨16连接于机架15，随机架15转向摆动。

控制器11可以接收船舶70上转向盘73(如图7所示)发出的转向信号，在船外机10上实现远程转向操控。具体地，当船舶70的方向盘73发出转向信号，控制器11接收该转向信号根据内置的控制策略，计算出理想的目标力矩，基于该目标力矩控制第一电机12，第一电机12的输出轴a带动蜗杆131转动，蜗杆131带动蜗轮132转动，蜗轮132带动转向轴14摆动，转向轴14带动机架15摆动，以使连接于机架15的螺旋桨16随机架15摆动，实现转向。

控制器11可以控制第一电机12的输出轴a正转及反转，以实现机架15及螺旋桨16可以沿两个相反的方向摆动，实现船舶70的正反转向。

其中，转向信号可以包括：转矩信号、转角信号、车速信号和电流信号中的一种或者多种。

本实施例的舷外机10通过控制器11、第一电机12工作、减速机构13能够实现转向轴14摆动的电动控制，从而实现机架15及螺旋桨16转向的电动控制，进而实现舷外机10转向的电动控制，无需人工操纵；且本实施例的减速机构13包括啮合设置的蜗轮132与蜗杆131，通过蜗轮132与蜗杆131实现第一电机12与转向轴14之间的传动，因蜗轮132与蜗杆131具有高减速比能力，能够缩小传动机构的体积，使得在舷外机10有限的体积内最大化助力转矩，因此，能够提高舷外机10转向的助力转矩，提升舷外机10的可靠性。

进一步地，因蜗轮132和蜗杆131组成的减速机构13具有自锁性能，当蜗杆131的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，减速机构13具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆131带动蜗轮132，而不能由蜗轮132带动蜗杆131，能够进一步提高舷外机10的可靠性。

本实施例的舷外机10还包括第二电机18，与控制器11及螺旋桨16连接，控制器11控制第二电机18驱动螺旋桨16旋转，实现舷外机10的推进。

可选地，舷外机10还包括竖杆19及外壳20，竖杆19的一端与机架15连接，竖杆19的另一端与外壳20连接，第二电机18设置在外壳20内。本实施例的第二电机18下置，能够利用水流进行散热，提高螺旋桨16的可靠性。

当然，在其它实施例中，第二电机还可以中置或者上置。

可选地，舷外机10还包括夹具21，夹具21与机架15连接，用于与船体71(如图7所示)固定连接。

可选地，转向轴14的周侧设有扇形齿轮141，扇形齿轮141与蜗轮132啮合。

可选地，第一电机12内设有冷却机构121，如喷淋机构，用于对第一电机12进行散热。

本申请进一步提出另一实施例的舷外机10，如图3所示，图3是本申请舷外机另一实施例的结构示意图，本实施例舷外机10与上述实施例舷外机10的区别在于，减速机构13进一步包括：齿条133，与蜗轮132啮合设置，转向轴14的周侧设有扇形齿轮141，扇形齿轮141与齿条133啮合。

控制器11接收转向信号，并根据内置的控制策略，计算出理想的对应的目标力矩，该目标力矩包括力矩大小及方向，控制器11基于目标力矩控制第一电机12工作，使第一电机12的输出轴a以该力矩大小沿该方向转动，第一电机12的输出轴a带动蜗杆131转动，蜗杆131带动蜗轮132转动，蜗轮132带动齿条133移动，齿条133带动转向轴14摆动，转向轴14带动机架15摆动，以使连接于机架15的螺旋桨16随机架15摆动，实现转向。

控制器11可以控制第一电机12的输出轴a正转及反转，以实现机架15及螺旋桨16可以沿两个相反的方向摆动，实现船舶70的正反转向。

本实施例在上述实施例的基础上，进一步利用齿条133实现蜗轮132与转向轴14之前的传动，因齿条133在传动过程中做直线运动，从而便于带动转向轴14转动，不易造成传动失效，能够通过减速机构13传动运动的稳定性。

可选地，本实施例的蜗轮132及转向轴14分别位于齿条133相背设置的两侧，能够缩小齿条133的长度，从而缩小减速机构13的体积及重量。

本实施例的齿条133对应设置一个蜗轮132。

在另一实施例中，如图4所示，图4是本申请舷外机另一实施例的结构示意图，本实施例舷外机10与图3实施例舷外机10的区别在于：本实施例舷外机10包括多个第一电机12、多个蜗杆131、多个蜗轮132，多个第一电机12、多个蜗杆131、多个蜗轮132一一对应设置，齿条133设有多段齿部b，多个蜗轮132与齿条133的不同段齿部b啮合设置。

在图3实施例的基础上，本实施例设置多个第一电机12及多个蜗杆131、多个蜗轮132，能够增加转向轴14的转向力矩；且本实施例通过齿条133实现多个蜗轮132与转动轴14之间的传动，通过同一个齿条133将多个蜗轮132的力矩聚合于同一个转动轴14，能够使得减速机构13的结构更紧凑，缩小减速机构13的体积。

具体地，舷外机10包括两个第一电机12、两个蜗杆131及两个蜗轮132。其中，控制器11控制两个第一电机12的输出轴a在不同的时间段内沿相反的方向转动，以实现转向轴14带动机架15在不同的时间段内沿相反方向摆动。

在其它实施例中，可以不限定第一电机、蜗杆及蜗轮的数量，可以大于2。

本申请进一步提出另一实施例的舷外机10，如图5所示，图5是本申请舷外机另一实施例的结构示意图，本实施例舷外机10与图3实施例的舷外机10的区别在于，本实施例的舷外机10还包括壳体17，壳体17设有收容腔，控制器11、第一电机12、蜗轮132、蜗杆131收容于收容腔内；减速机构13还包括弹性件134，弹性件134收容于收容腔内，弹性件134的一端与壳体17抵接，弹性件134的另一端与齿条133背离蜗轮132的一侧抵接，用于提供齿条133抵持蜗轮132的弹性力。

弹性件134与齿条133抵接的另一端可以相对于齿条133滑动，避免齿条133运动时，带动弹性件134的另一端，从而限制齿条133的运动。

弹性件134可以是弹簧等。壳体17抵接弹簧处与齿条133背离蜗轮132的一侧之间的距离小于弹簧的自然长度，以使得弹簧处于压缩状态，向齿条133提供抵持蜗轮132的弹性力。

在图3实施例的基础上，本实施例通过弹性件134实现齿条133与蜗轮132之间的抵接，能够消除齿条133与蜗轮132之间因磨损等出现的间隙，可以提高转向减速机构13的刚度，还可以防止齿条133与蜗轮132传动时产生的冲击和噪声。

还可以对上述其它实施例做类似改进。

可选地，本实施例的壳体17设有开口，转向轴14的一端从壳体17上的开口延伸至壳体17内，与蜗轮132传动连接。

本申请进一步提出另一实施例的舷外机10，如图6所示，图6是本申请舷外机另一实施例的结构示意图，本实施例舷外机10与图5实施例的舷外机10的区别在于，本实施例的弹性件134的一端与蜗轮132连接，弹性件134的另一端与齿条133连接，且蜗轮132与齿条133之间的距离大于弹性件134的自然长度，以使得弹性件134处于拉伸状态，向齿条133提供抵持蜗轮132的弹性力。

弹性件134的另一端可以与齿条133滑动连接，避免齿条133运动时，带动弹性件134的另一端，从而限制齿条133的运动；弹性件134的一端与蜗轮132的轴c连接，避免蜗轮132转动时带动弹性件134的一端，从而限制蜗轮132的转动。

还可以对上述其它实施例做类似改进。

本申请进一步提出一种船舶，如图7所示，图7是本申请船舶一实施例的结构示意图，本实施例的船舶70包括：船体71及舷外机10，舷外机10通过夹具21与船体71固定连接。

关于舷外机10的具体结构及工作原理可以参阅上述实施例，这里不赘述。

可选地，本实施例船舶70还包括：第一传感器72，与控制器11连接，用于获取转向信号，并将转向信号发送给控制器11。

可选地，本实施例船舶70还包括：方向盘73，与第一传感器72连接，用于输出转向角度，第一传感器72感应转向角度，并将转向角度转换为转向信号。

当船舶70上的方向盘73发生转向，第一传感器72感应方向盘73的转向角度，生成转向信号，然后将转向信号传递给控制器11，控制器11接收该转向信号根据内置的控制策略，计算出理想的目标力矩，基于该目标力矩控制第一电机12，第一电机12的输出轴a带动蜗杆131转动，蜗杆131带动蜗轮132转动，蜗轮132带动转向轴14摆动，转向轴14带动机架15摆动，以使连接于机架15的螺旋桨16随机架15摆动，实现转向。

在其它实施例中，转向信号可以包括：转矩信号、转角信号、车速信号和电流信号中的一种或者多种。第一传感器可以包括转矩传感器、转角传感器、车速传感器和电流传感器中的一种或者多种，第一这些信号转换为转向信号。

第一传感器72可以设置在方向盘73上。

可选地，本实施例船舶70还包括：第三电机74，与方向盘73连接，且与控制器11电连接，控制器11还用于基于第一电机12的电流控制第三电机74的电流。

本实施例能够实现船舶70的路感反馈，提高船舶70的操纵性。

路感反馈是指船尾出现阻力过大，反馈为第一电机12电流增大，为了反馈路感，方向盘73下端的第三电机74电流按照一定比例进行增大，以为方向盘73提供阻尼。

船外机10设置在安装在船体71的船尾处上。船外机10的结构及工作原理可以参阅上述实施例。

本申请的上述技术方案可以适用于大功率舷外机10，为船舶70提供更稳定、更安全的转向操作安全性能。同时可以有效减轻操纵者的操作疲劳强度问题，可以增加船舶70使用的舒适性；本申请采用蜗杆131和蜗轮132作为减速机构13，给船舶70转向特性的设计带来相当大的空间，从而提高人船闭环系统的主动安全性能。

本实施例的舷外机10通过控制器11、第一电机12工作、减速机构13能够实现转向轴14摆动的电动控制，从而实现机架15及螺旋桨16转向的电动控制，进而实现舷外机10转向的电动控制，无需人工操纵；且本实施例的减速机构13包括啮合设置的蜗轮132与蜗杆131，通过蜗轮132与蜗杆131实现第一电机12与转向轴14之间的传动，因蜗轮132与蜗杆131具有高减速比能力，能够缩小传动机构的体积，使得在舷外机10有限的体积内最大化助力转矩，因此，能够提高舷外机10转向的助力转矩，提升舷外机10的可靠性。

进一步地，因蜗轮132和蜗杆131组成的减速机构13具有自锁性能，当蜗杆131的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，减速机构13具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆131带动蜗轮132，而不能由蜗轮132带动蜗杆131，能够进一步提高舷外机10的可靠性。

以上所述仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (11)

1.一种舷外机，其特征在于，包括：

控制器，用于接收转向信号；

第一电机，与所述控制器电连接，所述控制器用于基于所述转向信号控制所述第一电机工作；

减速机构，包括蜗杆和蜗轮，所述蜗杆与所述第一电机的输出轴同轴固定，所述蜗轮与所述蜗杆啮合；

转向轴，与所述蜗轮传动连接，用于接收所述蜗轮的转向力矩；

机架，与所述转向轴连接，在所述转向轴的转向力矩作用下转向；

螺旋桨，连接于所述机架，随所述机架转向摆动。

2.根据权利要求1所述的舷外机，其特征在于，所述减速机构还包括：

齿条，与所述蜗轮啮合设置，所述转向轴的周侧设有扇形齿轮，所述扇形齿轮与所述齿条啮合。

3.根据权利要求2所述的舷外机，其特征在于，所述蜗轮及所述转向轴分别位于所述齿条相背设置的两侧。

4.根据权利要求2所述的舷外机，其特征在于，所述舷外机包括多个所述第一电机、多个所述蜗杆、多个所述蜗轮，多个所述第一电机、多个所述蜗杆、多个所述蜗轮一一对应设置，所述齿条设有多段齿部，多个所述蜗轮与所述齿条的不同段齿部啮合设置。

5.根据权利要求2所述的舷外机，其特征在于，所述舷外机还包括壳体，所述壳体设有收容腔，所述控制器、所述第一电机、所述蜗轮、所述蜗杆收容于所述收容腔内；

所述减速机构还包括弹性件，所述弹性件收容于所述收容腔内，所述弹性件的一端与所述壳体抵接，所述弹性件的另一端与所述齿条背离所述蜗轮的一侧抵接，用于提供所述齿条抵持所述蜗轮的弹性力。

6.根据权利要求2所述的舷外机，其特征在于，所述舷外机还包括弹性件，所述弹性件的一端与所述蜗轮连接，另一端与所述齿条连接，且所述蜗轮与所述齿条之间的距离大于所述弹性件的自然长度。

7.根据权利要求1至6任一项所述的舷外机，其特征在于，还包括：

第二电机，与所述控制器及所述螺旋桨连接，所述控制器控制所述第二电机驱动所述螺旋桨旋转。

8.一种船舶，其特征在于，包括：

船体；

权利要求1至7任一项所述的舷外机，所述舷外机还包括与所述机架连接的夹具，所述夹具与所述船体固定连接。

9.根据权利要求8所述的船舶，其特征在于，还包括：

第一传感器，与所述控制器连接，用于获取所述转向信号，并将所述转向信号发送给所述控制器。

10.根据权利要求9所述的船舶，其特征在于，还包括：

方向盘，与所述第一传感器连接，用于输出转向角度，所述第一传感器感应所述转向角度，并将所述转向角度转换为所述转向信号。

11.根据权利要求10所述的船舶，其特征在于，还包括：

方向盘；

第三电机，与所述方向盘连接，且与所述控制器电连接，所述控制器还用于基于所述第一电机的电流控制所述第三电机的电流。

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