一种用于舷外机的电动转向与制动装置

技术领域

本发明属于船舶的操舵转向技术领域，尤其涉及一种用于舷外机的电动转向与制动装置。

背景技术

在船舶行驶过程中，需要通过转向系统进行转向控制调整船舶的行驶方向。传统的舷外机基本上都是采用液压转向的方式，液压转向的方式因为使用液压油缸作为动力元件，存在油液泄露污染水域的风险，此外由于液压系统结构复杂，维护起来也十分不方便。

经检索，专利：一种电动舷外机(202010322248.5)，包括机体底座，机体底座上连接有电机，机体底座的下表面连接水上壳体，水上壳体下表面连接水下壳体；电机驱动连接竖向驱动轴，竖向驱动轴向下延伸穿过机体底座和水上壳体并在水下壳体内通过变挡执行机构传动连接输出轴；机体底座通过操舵支架连接起翘机构，操舵支架呈T形，包括作为回转轴的竖向的转动筒体，转动筒体的上端向前后分别延伸设有一支臂和二支臂，二支臂与机体底座固连，一支臂的自由端连接操舵手柄；起翘机构包括旋转托架，旋转托架具有一连接基筒；操舵支架的转动筒体可转动穿设于旋转托架的连接基筒内。本发明方便各组件和整体的装配安装，便于装拆；装配连接的结构强度也得到提高，可有效降低故障率。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于舷外机的电动转向与制动装。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于舷外机的电动转向与制动装置，包括船舶本体，所述船舶本体上连接有舷外机，所述船舶本体的尾部上连接有起翘尾板，于舷外机的起翘总成上的所述起翘尾板上连接有电动转向与制动装置，所述电动转向与制动装置的铰链连接件与舷外机的转轴相连；

所述电动转向与制动装置包括旋转托架壳体、直流力矩电机与旋转变压器组件、行星减速组件、滚珠丝杠与连接块组件、关节轴承滑动组件和铰接连接件，所述旋转托架壳体包括相连通的第一旋转托架壳体和第二旋转托架壳体，所述第二旋转托架壳体内活动连接有关节轴承滑动组件，所述关节轴承滑动组件上连接有与其同步活动的铰接连接件，所述第一旋转托架壳体的一侧连接有直流力矩电机与旋转变压器组件，所述直流力矩电机与旋转变压器组件与行星减速组件的一端相同步转动连接，所述行星减速组件的另一端与滚珠丝杠与连接块组件相转动连接，所述滚珠丝杠与连接块组件通过连接块与节轴承滑动组件相同步移动。

优选地，所述的一种用于舷外机的电动转向与制动装置，所述直流力矩电机与旋转变压器组件包括直流力矩电机定子、直流力矩电机转子、旋转变压器定子和旋转变压器转子，所述直流力矩电机定子连接在第一旋转托架壳体的腔体内，所述直流力矩电机转子与行星减速组件相转动连接，所述旋转变压器定子连接在第一旋转托架壳体的腔体内同时还位于直流力矩电机转子的侧边，所述旋转变压器转子与行星减速组件相转动连接。

优选地，所述的一种用于舷外机的电动转向与制动装置，所述行星减速组件包括左行星架、电机太阳轴、行星轮、行星轴、内齿圈和右行星架，所述电机太阳轴通过轴承连接在第一旋转托架壳体内，所述电机太阳轴的左侧与直流力矩电机转子相连，所述电机太阳轴的右侧连接有随电机太阳轴同步转动的行星轮，所述行星轮的左侧和右侧分别连接有左行星架和右行星架，左行星架和右行星架通过行星轴连接在行星轮上，所述行星轮的外侧与内齿圈相啮合，所述右行星架与滚珠丝杠与连接块组件相同步连接。

优选地，所述的一种用于舷外机的电动转向与制动装置，所述滚珠丝杠与连接块组件包括滚珠丝杠丝杆、滚珠丝杠螺母和连接块，所述滚珠丝杠丝杆通过轴承连接在第一旋转托架壳体内，所述滚珠丝杠丝杆与电机太阳轴在同一轴线，所述滚珠丝杠丝杆与右行星架相同步转动连接，所述滚珠丝杠丝杆上滑动套装有滚珠丝杠螺母，所述滚珠丝杠螺母上连接有与其同步滑动的连接块，所述连接块与关节轴承滑动组件相连。

优选地，所述的一种用于舷外机的电动转向与制动装置，所述关节轴承滑动组件包括关节轴承座、关节轴承和滑套所述关节轴承座通过滑套滑动连接在第二旋转托架壳体内，所述关节轴承座通过连接块与滚珠丝杠螺母相连，所述关节轴承座内连接有关节轴承，所述关节轴承上连接有铰接连接件。

优选地，所述的一种用于舷外机的电动转向与制动装置，所述铰接连接件与转轴相接处设有渐开线齿形花键。

优选地，所述的一种用于舷外机的电动转向与制动装置，所述电机太阳轴上连接有电磁离合器。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

本发明采用直流电机作为动力来源，采用全电气化操作，具有体积小巧、结构简单、易于维护、安全可靠的优势，能给使用者更好的操作体验和感受。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的电动转向与制动装置的结构示意图；

图3是图2的剖视图；

图4是本发明的直流力矩电机与旋转变压器组件的结构示意图；

图5是本发明的行星减速组件的结构示意图；

图6是本发明的滚珠丝杠与连接块组件的结构示意图；

图7是本发明的关节轴承滑动组件的结构示意图；

图8是本发明的关节轴承滑动组件左侧限位位置的结构示意图；

图9是本发明的关节轴承滑动组件右侧限位位置的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例

如图1和图2所示，一种用于舷外机的电动转向与制动装置，包括船舶本体1，所述船舶本体1上连接有舷外机2，所述船舶本体1的尾部上连接有起翘尾板4，位于舷外机2的起翘总成上的所述起翘尾板4上连接有电动转向与制动装置3，所述电动转向与制动装置3的铰链连接件与舷外机2的转轴相连，转轴和舷外机径向连接。

如图3所示，本发明中所述电动转向与制动装置3包括旋转托架壳体31、直流力矩电机与旋转变压器组件32、行星减速组件33、滚珠丝杠与连接块组件34、关节轴承滑动组件35和铰接连接件36，所述旋转托架壳体31包括相连通的第一旋转托架壳体311和第二旋转托架壳体312，所述第二旋转托架壳体311内活动连接有关节轴承滑动组件35，所述关节轴承滑动组件35上连接有与其同步活动的铰接连接件36，所述第一旋转托架壳体311的一侧连接有直流力矩电机与旋转变压器组件32，所述直流力矩电机与旋转变压器组件32与行星减速组件33的一端相同步转动连接，所述行星减速组件33的另一端与滚珠丝杠与连接块组件34相转动连接，所述滚珠丝杠与连接块组件34通过连接块与节轴承滑动组件35相同步移动。

如图4所示，本发明中所述直流力矩电机与旋转变压器组件32包括直流力矩电机定子321、直流力矩电机转子322、旋转变压器定子323和旋转变压器转子324，所述直流力矩电机定子321连接在第一旋转托架壳体311的腔体内，所述直流力矩电机转子322与行星减速组件33相转动连接，所述旋转变压器定子323连接在第一旋转托架壳体311的腔体内同时还位于直流力矩电机转子322的侧边，所述旋转变压器转子324与行星减速组件33相转动连接。

直流力矩电机与旋转变压器组件，用于接收与反馈控制部分的信号，是整个装置的动力来源，直流力矩电机转子与电机太阳轴与通过紧固件固定连接，旋转变压器转子与电机太阳轴通过键槽连接且轴向固定；同时无框直流力矩电机作为动力来源，旋转变压器作为反馈原件。

如图5所示，所述行星减速组件33包括左行星架331、电机太阳轴332、行星轮333、行星轴334、内齿圈335和右行星架336，所述电机太阳轴332通过轴承连接在第一旋转托架壳体311内，所述电机太阳轴332的左侧与直流力矩电机转子322相连，所述电机太阳轴332的右侧连接有随电机太阳轴332同步转动的行星轮333，所述行星轮333的左侧和右侧分别连接有左行星架331和右行星架336，左行星架331和右行星架336通过行星轴334连接在行星轮333上，所述行星轮333的外侧与内齿圈335相啮合，所述右行星架336与滚珠丝杠与连接块组件34相同步连接。

其中，行星减速组件，可以降低电机发出转动的速度，按减速比增大扭矩，而转动的速度和扭矩可以通过实际需要进行设计后进行对应的安装，该转速和扭矩的安装均为本领域技术人员已知的技术。

如图6所示，所述滚珠丝杠与连接块组件34包括滚珠丝杠丝杆341、滚珠丝杠螺母342和连接块343，所述滚珠丝杠丝杆341通过轴承连接在第一旋转托架壳体311内，所述滚珠丝杠丝杆341与电机太阳轴332在同一轴线，所述滚珠丝杠丝杆341与右行星架336相同步转动连接，所述滚珠丝杠丝杆341上滑动套装有滚珠丝杠螺母342，所述滚珠丝杠螺母342上连接有与其同步滑动的连接块343，所述连接块343与关节轴承滑动组件35相连。

其中，滚珠丝杠与连接块组件是将行星架的旋转运动转化为直线运动。

如图7所示，所述关节轴承滑动组件35包括关节轴承座351、关节轴承352和滑套353，所述关节轴承座351通过滑套353滑动连接在第二旋转托架壳体312内，所述关节轴承座351通过连接块与滚珠丝杠螺母342相连，所述关节轴承座351内连接有关节轴承352，所述关节轴承352上连接有铰接连接件36。

其中，关节轴承滑动组件35将连接块的轴向直线运动传递到关节轴承座和关节轴承上，使关节轴承滑动组件可以在第二旋转托架壳体中轴向滑动。

本发明中所述铰接连接件36与转轴相接处设有渐开线齿形花键。

本发明中所述电机太阳轴332上连接有电磁离合器37，起到驻车制动的作用，包括电磁离合器花键转动件、电磁离合器主体、紧固件，电磁离合器为被动型电磁离合器，通电时松开，断电时抱紧，电磁离合器花键转动件与电机太阳轴固定连接，电磁离合器主体与旋转托架壳体31上的左端盖通过紧固件固定连接。

本发明中当电动转向与制动装置的关节轴承滑动组件位于中间位置时，舷外机主体与船舶主体保持平行。

如图8和如图9，本发明中电动转向与制动装置的关节轴承滑动组件可以在对称分布的左侧限位位置和右侧限位位置之间往复运动，进而带动舷外机在一定角度内转动，本发明中设计的舷外机角度是依据操作人员自行设定，不作任何的赘述。

本发明中采用无框直流力矩电机作为动力来源，电机定子与第一旋转托架壳体连接，电机转子输出扭矩。无框直流力矩电机具有结构中空、占用空间小、输出扭矩大等优点。

本发明中采用旋转变压器作为反馈，旋转变压器具有结构简单、可靠性高、反馈精度高的优点。

本发明中采用行星减速机构作为减速方式，具有减速比大、占用空间小的优点。

本发明中采用关节轴承，可以实现一定角度的偏摆。铰接连接件与转轴采用渐开线花键齿连接，可以用较小的尺寸实现大扭矩的传动。

本发明的工作原理如下：

具体工作时，当需要舷外机相对船舶转动一定角度时，船舶内的控制装置(主机)发出转动具体角度的信号，信号传递到直流力矩电机与旋转变压器组件后，首先电磁离合器得电与电机太阳轴松开，直流力矩电机转子开始转动，直流力矩电机转子通过固定连接的电机太阳轴将旋转运动和扭矩传递到行星减速组件，行星减速组件将扭矩放大后通过右侧的右行星架输出旋转运动和扭矩，右行星架通过固定连接的滚珠丝杠丝杆将旋转运动和扭矩传递到滚珠丝杠与连接块组件，通过滚珠丝杠将丝杠的旋转运动转化为螺母的轴向往复运动，然后通过连接块传递关节轴承滑动组件，关节轴承滑动组件在第二旋转托架壳体中往复运动并带动铰接连接件旋转，铰接连接件通过渐开线齿形花键带动与转轴固定连接的舷外机主体转动，从而实现舷外机主体相对船舶主体的转动，旋转变压器实时将转动的角度信息反馈给控制装置。

当转动到要求角度时，旋转变压器将对应信息反馈给控制装置，力矩电机停止转动，电磁离合器失电刹车抱紧电机太阳轴，将舷外机和船舶固定在指定的角度，直至控制装置发出下一个转动角度信号。

本发明中设计的角度为本领域技术人员自行的设定的角度，而操作时的角度在该设定角度的范围内。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或竖直，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“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，或一体地连接；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，可以是两个元件内部的连通。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中的具体含义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。