CN115571316A - 舵角反馈装置及全回转推进器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种舵角反馈装置及全回转推进器，属于船舶技术领域。该舵角反馈装置包括载体、连接轴、电位计；连接轴可转动地插接在载体；电位计包括内圈和外圈，内圈可转动地插接在外圈内，内圈套设在连接轴外，外圈与载体相连。本公开能够节省舵角反馈装置的成本，消除齿轮间隙，提升反馈精度。

Description

舵角反馈装置及全回转推进器

技术领域

本公开属于船舶技术领域，特别涉及一种舵角反馈装置及全回转推进器。

背景技术

舵角反馈装置为各型船舶上全回转推进器的主要组成部分。舵角反馈装置的作用是船舵角度信息的采集。

在相关技术中，舵角反馈装置主要包括连接轴和舵角检测器，连接轴的一端与舵角检测器相连，连接轴的另一端与全回转推进器的舵杆相连。舵角检测器一般为编码器和电位计。当舵角检测器为电位器时，连接轴具有主动齿轮，舵角检测器的输入端具有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮相啮合，主动齿轮随着连接轴转动地过程中，从动齿轮随之转动，使得舵角检测器能够检测到连接轴的转动角度，也即舵杆的转动角度。

然而，对于编码器来说，其造价较高，不利于控制舵角反馈装置的成本。对于电位计来说，由于存在齿轮间隙，所以导致反馈精度较低。

发明内容

本公开实施例提供了一种舵角反馈装置及全回转推进器，能够节省舵角反馈装置的成本，消除齿轮间隙，提升反馈精度。所述技术方案如下：

一方面，本公开实施例提供了一种舵角反馈装置，包括载体、连接轴、电位计；

所述连接轴可转动地插接在所述载体；

所述电位计包括内圈和外圈，所述内圈可转动地插接在所述外圈内，所述内圈套设在所述连接轴外，所述外圈与所述载体相连。

在本公开的一种实现方式中，所述连接轴包括轴体和连接键；

所述连接键插接在所述轴体的外周壁和所述内圈的内周壁之间，且所述连接键的长度方向与所述轴体的长度方向一致。

在本公开的另一种实现方式中，所述轴体包括第一轴段和第二轴段；

所述第一轴段和所述第二轴段同轴相连，且所述第一轴段的外径小于所述第二轴段的外径，所述第一轴段可转动地插接在所述载体内；

所述第二轴段位于所述载体的一侧，且所述第二轴段与所述第一轴段相连的一端，与所述载体相抵。

在本公开的又一种实现方式中，所述舵角反馈装置包括多个所述电位计；

多个所述电位计沿所述轴体的轴向间隔排布；

所述连接键插接在多个所述电位计的内圈。

在本公开的又一种实现方式中，所述舵角反馈装置还包括多个连接件；

多个所述连接件在所述电位计的周向上间隔排布，多个所述连接件与多个所述电位计一一对应，所述连接件的一端与对应的所述电位计的外圈相连，所述连接件的另一端与所述载体相连。

在本公开的又一种实现方式中，所述连接件包括依次相连的第一段连接件、第二段连接件和第三段连接件；

所述第一段连接件与所述电位计的外圈端面贴合，且相互连接；

所述第二段连接件的长度方向与所述连接轴的轴向一致；

所述第三段连接件与所述载体贴合，且相互连接。

在本公开的又一种实现方式中，所述载体包括第一盖板、第二盖板和围板；

所述第一盖板和所述第二盖板相对间隔，所述围板位于所述第一盖板和所述第二盖板之间，且分别与所述第一盖板和所述第二盖板相连；

所述连接轴可转动地插接在所述第一盖板内，所述电位计位于所述第一盖板、所述第二盖板和所述围板之间形成的空间内。

在本公开的又一种实现方式中，所述载体的第一盖板还包括轴承；

所述轴承包括内环和外环，所述内环套设在所述连接轴外，所述外环与所述载体的第一盖板相连。

在本公开的又一种实现方式中，所述载体的围板还包括填料函；

所述填料函插接在所述载体的围板，外部电源线和信号线穿过所述填料函与所述电位计连接。

另一方面，本公开实施例提供了一种全回转推进器，所述全回转推进器包括前文所述的舵角反馈装置。

本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过本公开实施例提供的舵角反馈装置对全回转推进器的舵杆的角度进行检测时，将连接轴与全回转推进器的舵杆同轴相连。随着舵杆地转动，连接轴一同旋转，从而带动套设在连接轴外的电位计的内圈旋转，使得电位计的内圈与电位计的外圈之间产生相对转动，从而电位计测得了连接轴的转动角度，进一步得到了舵杆的转动角度。

由于舵角反馈装置通过电位计来检测舵杆的旋转角度，而电位计的造价较低，所以能够有效的降低舵角反馈装置的制造成本。又由于电位计的内圈直接套设在连接轴，所以连接轴与电位计之间不存在齿轮间隙，消除了齿轮间隙产生的误差，提高了舵角反馈装置的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本公开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公开的一些实施例，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。

图1是本公开实施例提供的舵角反馈装置的结构示意图；

图2是本公开实施例提供的舵角反馈装置的局部剖视图；

图3是本公开实施例提供的连接轴的结构示意图；

图4是本公开实施例提供的舵角反馈装置的结构示意图；

图5是本公开实施例提供的连接件的结构示意图。

图中各符号表示含义如下：

1、载体；

11、第一盖板；12、第二盖板；13、围板；14、轴承；141、内环；142、外环；15、填料函；

2、连接轴；

21、轴体；211、第一轴段；212、第二轴段；213、键槽；214、切面；22、连接键；

3、电位计；

31、内圈；32、外圈；

4、连接件；

41、第一段连接件；42、第二段连接件；43、第三段连接件。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。

舵角反馈装置为各型船舶上全回转推进器的主要组成部分。舵角反馈装置的作用是船舵角度信息的采集。

在相关技术中，舵角反馈装置主要包括连接轴和舵角检测器，连接轴的一端与舵角检测器相连，连接轴的另一端与全回转推进器的舵杆相连。舵角检测器一般为编码器和电位计。当舵角检测器为电位器时，连接轴具有主动齿轮，舵角检测器的输入端具有从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮相啮合，主动齿轮随着连接轴转动的过程中，从动齿轮随之转动，使得舵角检测器能够检测到连接轴的转动角度，也即舵杆的转动角度。然而，对于编码器来说，其造价较高，不利于控制舵角反馈装置的成本。对于电位计来说，由于存在齿轮间隙，所以导致反馈精度较低。

为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种舵角反馈装置，如图1，图1是本公开实施例提供的舵角反馈装置的结构示意图。

图2为舵角反馈装置的局部剖视图，参见图2，该舵角反馈装置包括载体1、连接轴2、电位计3。连接轴2可转动地插接在载体1，电位计3包括内圈31和外圈32，内圈31设有键槽213，内圈31可转动地插接在外圈32内，内圈31套设在连接轴2外，外圈32与载体1相连。

本公开实施例提供的舵角反馈装置对全回转推进器的舵杆的角度进行检测时，将连接轴2与全回转推进器的舵杆同轴相连。随着舵杆地转动，连接轴2一同转动，从而带动套设在连接轴2外的电位计3的内圈31转动，使得电位计3的内圈31与电位计3的外圈32之间产生相对转动，从而使得电位计3得到电位计3的内圈31转动角度结果。

由于舵角反馈装置通过电位计3来检测舵杆的转动角度，而电位计3的造价较低，所以能够有效地降低舵角反馈装置的制造成本。又由于电位计3的内圈31直接套设在连接轴2，所以连接轴2与电位计3之间不存在齿轮间隙，消除齿轮间隙产生的误差，从而提高了舵角反馈装置的检测精度。

图3为舵角反馈装置中连接轴2的结构示意图，如图3所示，连接轴2包括轴体21和连接键22。连接键22插接在轴体21的外周壁和所述内圈31的内周壁之间，连接键22的长度方向与轴体21的长度方向一致。

连接键22保证了连接轴2与电位计3的内圈31之间的连接，使连接轴2与内圈31之间连接的更稳固。在连接轴2带动内圈31转动时，连接键22在转动过程中传递转矩，使得转动过程可靠性提高，也使得电位计3测量连接轴2的转动角度的精度更高。

轴体21与电位计3的内圈31均设有键槽213，且键槽213的长度方向与轴体21的长度方向一致。使得连接键22的一侧插接在轴体21的键槽213，连接键22的另一侧插接在内圈31的键槽213。

轴体21的键槽213与电位计3的内圈31的键槽213均用于与连接键22插接，使轴体21与内圈31之间的连接关系更加稳固，连接强度更高。

示例性的，连接键22宽度为8mm。在连接轴2带动内圈31转动时，连接键22在转动过程中传递转矩，宽度为8mm的连接键22在传递转矩过程中可靠性更高，连接强度更高。。

可选的，连接轴2与连接键22的连接方式为焊接，连接键22的一侧平面与轴体21焊接，连接键22的另一侧平面与电位计3的内圈31的内周壁插接。如此设计，不仅保证了连接轴2与电位计3的内圈31之间的连接，还提升了连接键22的连接强度，使得连接键22与轴体21的连接结构刚度大、整体性好。

可选的，如图3所示，连接键22的数量为一个。当然，在其他实施例中，连接键22的数量也不限于一个，还可以是2个、3个等，本公开对此不作限制。

举例来说，当连接键22的数量为两个时，两个连接键22分别插接在轴体21的外周壁和电位计3的内圈31的内周壁之间，且两个连接键22关于轴体21的轴线对称布置。

如此布置两个连接键22，使连接键22可传递的转矩更大，轴体21的外周壁和电位计3的内圈31的内周壁之间连接的稳定性更高。

继续参见图3，在本实施例中，轴体21包括第一轴段211和第二轴段212，第一轴段211和第二轴段212同轴相连，且第一轴段211的外径小于第二轴段212的外径，第一轴段211可转动地插接在载体1内，第二轴段212位于载体1的一侧，且第二轴段212与第一轴段211相连的一端，与载体1相抵。

由于第二轴段212的端部与载体1相抵，所以使得第二轴段212与载体1的接触面积增大，进而使得连接轴2在相对于载体1转动时更加的平稳，可靠性得到提升。

第一轴段211可转动地插接在载体1内，随着舵杆的转动，第一轴段211一同转动，从而带动与第一轴段211一端相连的第二轴段212转动，使得套设在第二轴段212外的电位计3的内圈31转动，电位计3的内圈31与电位计3的外圈32之间产生相对转动，进而使得电位计3检测到舵杆的转动角度。

轴体21的键槽213位于第二轴段212，键槽213使连接键22插接在第二轴段212，进而使连接键22与第二轴段212之间的连接强度更高，连接更加稳固。

可选的，第一轴段211设有切面214。

通过联轴器的一端与切面214套设，使得第一轴段211与联轴器相连，联轴器另一端与全回转推进器的舵杆套设。当舵杆转动时，切面214传递联轴器与第一轴段211之间的扭矩。

图4为舵角反馈装置的结构示意图，展示连接轴2和电位计3之间的装配关系。

舵角反馈装置包括多个电位计3，多个电位计3沿轴体21轴向间隔排布，并且连接键22插接在多个电位计3的内圈31，将多个电位计3的内圈31与连接轴2的第二轴段212连接。

由前文可知，连接键22与多个电位计3的内圈31插接，保证了多个电位计3的内圈31与连接轴2同步且同向地转动，多个电位计3沿轴体21的轴向间隔排布，使得在同步且同向转动过程中，多个电位计3之间互不干扰，保证了多个电位计3的独立性。同时，也使得连接轴2和多个电位计3的内圈31同步转动时无齿轮间隙，不易损坏，反馈数值准，提高电位计3的测量精度。

多个电位计3同时对其内圈31的转动角度进行测量，可同时获得多组数据，并取平均值，进而使得数据得到优化，提高测量数据的精准度。

示例性的，多个电位计3的外圈32设有M3螺孔，外圈32的M3螺孔分布在外圈32的一侧端面，外圈32的M3螺孔与的螺栓一一对应，通过外圈32的M3螺孔和螺栓连接，使得电位计3的外圈32与载体1固定，使得外圈32与载体1之间连接的更加稳固。

舵角反馈装置还包括多个连接件4，多个连接件4在电位计3的周向上间隔排布，多个连接件4与多个电位计3一一对应，连接件4的一端与对应的电位计3的外圈32相连，连接件4的另一端与载体1相连。

多个连接件4的两端分别与多个电位计3的外圈32和载体1相连，使得多个电位计3的外圈32与载体1固定。由前文可知，随着舵杆地转动，连接轴2同步且同向转动，从而带动套设在连接轴2外的多个电位计3的内圈31转动，多个连接件4将多个电位计3的外圈32和载体1固定，使得多个电位计3的内圈31与多个电位计3的外圈32之间产生相对转动，从而电位计3测得了连接轴2的转动角度，进一步得到了舵杆的转动角度。多个电位计3通过与多个连接件4一一对应连接，进而实现与载体1连接，同时，使得多个电位计3之间互不干涉，各自独立。

参见图5，图5是连接件的结构示意图。结合图5，示例性地，连接件4包括依次相连的第一段连接件41、第二段连接件42和第三段连接件43。第一段连接件41与电位计3的外圈32端面贴合，第一段连接件41的长度方向与连接轴2的周向垂直。第二段连接件42两端分别连接第一段连接件41和第三段连接件43，且第二段连接件42与第一段连接件41和第三段连接件43分别垂直，第二段连接件42的长度方向与连接轴2的轴向一致，第三段连接件43与载体1贴合。

连接件4分为三段，第一段连接件41与电位计3的外圈32连接，第三段连接件43与载体1连接，第二段连接件42连接第一段连接件41和第三段连接件43，使得外圈32与载体1固定，进而使得电位计3在舵角反馈装置中更加稳固。

第一段连接件41设有M3螺孔，其M3螺孔与螺栓一一对应。第一段连接件41的M3螺孔与上述电位计3的外圈32的M3螺孔一一对应。通过第一段连接件41的M3螺孔和螺栓，使得电位计3的外圈32与第一段连接件41固定。第三段连接件43设有M3螺孔，通过第三段连接件43的M3的螺孔与M3螺钉，使得第三段连接件43与载体1固定。由前文可知，多个电位计3的内圈31与多个电位计3的外圈32之间产生相对转动，从而电位计3测得了连接轴2的转动角度，进而得到了舵杆的转动角度。同时，使外圈32与第一段连接件41之间连接的更加稳固，也使得第三段连接件43与载体1之间连接的更加稳固，可靠性得到提高。

示例性的，第一段连接件41和第三段连接件43设有M3螺孔。第一段连接件41的M3螺孔与螺栓一一对应，通过第一段连接件41的M3螺孔和螺栓，使得电位计3的外圈32与连接件4固定。第三段连接件43的M3螺孔与M3螺钉一一对应，使得载体1与连接件4通过螺钉实现了螺钉连接。

再次参见图4，载体1包括第一盖板11、第二盖板12和围板13，第一盖板11和第二盖板12相对间隔，围板13位于第一盖板11和第二盖板12之间，且分别与第一盖板11和第二盖板12相连，第一盖板11、第二盖板12和围板13分别通过螺栓连接固定。连接轴2可转动地插接在第一盖板11内，电位计3位于第一盖板11、第二盖板12和围板13之间形成的空间内。

通过第一盖板11、第二盖板12和围板13使得舵角反馈装置中的电位计3和连接轴2等得到了保护，在一定程度的不同环境中也能正常使用。并且使得载体1拆卸更加方便，维修更加便捷。

第一盖板11和多个电位计3的外圈32间通过第三段连接件43和螺钉实现螺钉连接，连接轴2可转动地插接在第一盖板11内。当舵杆转动时，连接杆2带动多个电位计3的内圈31同步且同向转动，多个电位计3的外圈32对载体1静止，使得多个电位计3的内圈31与多个电位计3的外圈32之间产生相对转动，从而电位计3测得了连接轴2的转动角度，进一步得到了舵杆的转动角度。

载体1的第一盖板11与第三段连接件43固定。有前文可知，第一段连接件41与电位计3的外圈32通过螺栓实现了螺栓连接，使得电位计3的外圈32与载体1的第一盖板11固定，进而在转动轴2转动时，多个电位计3的内圈31与多个电位计3的外圈32之间产生相对转动。第一轴段211可转动地插接在载体1的第一盖板11中心开孔处，使得连接轴2随着舵杆的转动，一同转动，从而带动套设在连接轴2的第二轴段212外的电位计3的内圈31转动，电位计3的内圈31与电位计3的外圈32之间产生相对转动，进而电位计3得到电位计3的内圈31转动角度结果。

通过螺栓连接，使得第一段连接件41与电位计3的外圈32之间更加稳固。

第一盖板11、第二盖板12和围板13之间形成的空间起到固定连接和保护电位计3的作用，使得舵角反馈装置能够在各种环境下正常运行。

第一盖板11设有M3螺孔，第一盖板11的M3螺孔与第三段连接件43的M3螺孔一一对应，通过第一盖板11的M3的螺孔与M3螺钉，使得载体1的第一盖板11与第三段连接件43固定。载体1的第一盖板11中心开孔，第一轴段211可转动地插接在载体1的第一盖板11中心开孔处，第二轴段212位于载体1的第一盖板11中心开孔一侧，且第二轴段212与第一轴段211相连的一端，与载体1的第一盖板11相抵，载体1的围板13侧面开孔。

通过螺钉连接，第一盖板11与第三段连接件43固定，使得第一盖板11与连接件4之间更加稳固。

再次参见图4，图4是舵角反馈装置的主视图，在本实施例中，载体1的第一盖板11还设有轴承14。

轴承14包括内环141和外环142，内环141套设在轴体21的第一轴段211外，外环142与载体1的第一盖板11的中心开孔处套设，使得连接轴2随着舵杆地转动，一同转动，从而带动套设在连接轴2的第二轴段22外的电位计3的内圈31转动。

轴承14连接载体1的第一盖板11和轴体21的第一轴段211，使得连接轴2可以套设在第一盖板11上转动，电位计3的内圈31与电位计3的外圈32之间产生相对转动，进而电位计3得到电位计3的内圈31转动角度结果。

可选地，轴承14可使用滚动轴承，但不限于一种滚动轴承，内环141与连接轴2的第一轴段211过度配合，且随连接轴2的第一轴段211一起旋转。轴承14的外环142作用是与载体1的第一盖板11相配合，起支承作用。滚动轴承是将运转的连接轴2的第一轴段211与载体1的第一盖板11之间的滑动摩擦转变为滚动摩擦，从而达到减少摩擦损失的目的。

再次参见图4，图4是舵角反馈装置的主视图，在本实施例中，载体1的围板13还设有填料函15。

填料函15插接在载体1的围板13的侧面开孔处，外部电源线和信号线穿过填料函15与电位计3连接。

由于填料函15插接在载体1的围板13的侧面开孔处，外部电源线及信号线可通过填料函15与电位计3对接，既达到了封闭壳体的目的，也不影响电位计3连接电源和输出信号。

可选的，在载体1的围板13的侧面开孔处可插接金属制线孔盖，外部电源线及信号线可通过金属制线孔盖与电位计3对接，结构强度高，耐腐蚀能力强，也不影响电位计3连接电源和输出信号。

由前文可知，当舵杆转动，连接轴2的第一轴段211一同转动，第一轴段211和所述第二轴段212同轴相连，从而带动套设在第二轴段212外的电位计3的内圈31转动，使得电位计3的内圈31与电位计3的外圈32之间产生相对转动，最终电位计3能得到电位计3的内圈31转动角度结果。电位计3输入电源为直流DC24V，输出信号为4～20mA，电位计3的内圈31旋转角度为220±5°，可满足舵角±45°的使用需求，使得电位计3能精准测量舵杆转动角度。电位计3将所测转动角度数值转换为电信号，从而使得通过填料函15的信号线将电信号输出，反馈到全回转推进器。

本公开实施例提供了一种全回转推进器，该全回转推进器包括图1-5所示的舵角反馈装置。

由于该全回转推进器包括图1-5所示的舵角反馈装置，所以该全回转推进器具备图1-5所示的舵角反馈装置的全部有益效果，在此不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可，对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种舵角反馈装置，其特征在于，包括载体(1)、连接轴(2)、电位计(3)；

所述连接轴(2)可转动地插接在所述载体(1)；

所述电位计(3)包括内圈(31)和外圈(32)，所述内圈(31)可转动地插接在所述外圈(32)内，所述内圈(31)套设在所述连接轴(2)外，所述外圈(32)与所述载体(1)相连。

2.根据权利要求1所述的舵角反馈装置，其特征在于，所述连接轴(2)包括轴体(21)和连接键(22)；

所述连接键(22)插接在所述轴体(21)的外周壁和所述内圈(31)的内周壁之间，且所述连接键(22)的长度方向与所述轴体(21)的长度方向一致。

3.根据权利要求2所述的舵角反馈装置，其特征在于，所述轴体(21)包括第一轴段(211)和第二轴段(212)；

所述第一轴段(211)和所述第二轴段(212)同轴相连，且所述第一轴段(211)的外径小于所述第二轴段(212)的外径，所述第一轴段(211)可转动地插接在所述载体(1)内；

所述第二轴段(212)位于所述载体(1)的一侧，且所述第二轴段(212)与所述第一轴段(211)相连的一端，与所述载体(1)相抵。

4.根据权利要求2所述的舵角反馈装置，其特征在于，所述舵角反馈装置包括多个所述电位计(3)；

多个所述电位计(3)沿所述轴体(21)的轴向间隔排布；

所述连接键(22)插接在多个所述电位计(3)的内圈(31)。

5.根据权利要求4所述的舵角反馈装置，其特征在于，所述舵角反馈装置还包括多个连接件(4)；

多个所述连接件(4)在所述电位计(3)的周向上间隔排布，多个所述连接件(4)与多个所述电位计(3)一一对应，所述连接件(4)的一端与对应的所述电位计(3)的外圈(32)相连，所述连接件(4)的另一端与所述载体(1)相连。

6.根据权利要求5所述的舵角反馈装置，其特征在于，所述连接件(4)包括依次相连的第一段连接件(41)、第二段连接件(42)和第三段连接件(43)；

所述第一段连接件(41)与所述电位计(3)的外圈(32)端面贴合，且相互连接；

所述第二段连接件(42)的长度方向与所述连接轴(2)的轴向一致；

所述第三段连接件(43)与所述载体(1)贴合，且相互连接。

7.根据权利要求1-6任一项所述的舵角反馈装置，其特征在于，所述载体(1)包括第一盖板(11)、第二盖板(12)和围板(13)；

所述第一盖板(11)和所述第二盖板(12)相对间隔，所述围板(13)位于所述第一盖板(11)和所述第二盖板(12)之间，且分别与所述第一盖板(11)和所述第二盖板(12)相连；

所述连接轴(2)可转动地插接在所述第一盖板(11)内，所述电位计(3)位于所述第一盖板(11)、所述第二盖板(12)和所述围板(13)之间形成的空间内。

8.根据权利要求1-6任一项所述的舵角反馈装置，其特征在于，所述载体(1)还包括轴承(14)；

所述轴承(14)包括内环(141)和外环(142)，所述内环(141)套设在所述连接轴(2)外，所述外环(142)与所述载体(1)的第一盖板(11)相连。

9.根据权利要求1-6任一项所述的舵角反馈装置，其特征在于，所述载体(1)还包括填料函(15)；

所述填料函(15)插接在所述载体(1)的围板(13)，外部电源线和信号线穿过所述填料函(15)与所述电位计(3)连接。

10.一种全回转推进器，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的舵角反馈装置。

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