船用控制手柄的製作方法

2023-04-29 13:56:11 1

專利名稱：船用控制手柄的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及船舶的操縱系統，具體地指一種可以同時輸出三組線性變化的電
壓信號的船用控制手柄。
背景技術：
船用控制手柄作為船舶操縱系統的關鍵機構，廣泛的應用於控制臺、駕駛室以及其它操縱設備。隨著船舶操縱自動化技術的飛速發展，對船用控制手柄的整體性能、外觀質量、功能專業化等要求越來越高。 現有的船用控制手柄主要存在如下缺陷一是功能單一。現有的手柄均為單軸控制手柄，對於主機和舵機，只能分開操作，不能實現舵與機的一體化操作；二是設備笨重、體積大。傳統船用控制手柄基本上採用鑄造成型，體積大、不精緻，且可靠性及互換性差；三是壽命短。由於材料選擇的不合理，不能完全滿足船用防腐要求，不利於長期使用，且防護等級較低；四是外觀效果及操作手感差。部分國產控制手柄僅能滿足於功能的實現，產品外觀粗製濫造，與配套的控制設備不協調。

發明內容本實用新型的目的就是克服上述現有手柄存在的缺陷，設計一種結構精巧、穩定可靠的船用控制手柄，能夠同時輸出三組線性變化的電壓信號，實現雙軸聯動信號輸出。[0005] 為實現上述目的，本實用新型設計的一種船用控制手柄包括箱型框架結構的外殼、操作手柄、傳動裝置和控制機構，其中 所述外殼由面板、四塊固定在面板上的側板和與面板相對的底板構成；[0007] 所述操作手柄包括開設有用於容納電位器接線的通孔的手柄本體。手柄本體的下端為一手柄球。手柄球通過設置於所述面板背面的固定裝置與外殼轉動連接。手柄球的下端設有方向固定器。手柄本體的上端呈倒錐形，其上方固設有電位器套筒。電位器套筒內固設有電位器。手柄本體上方還設有可繞手柄本體中心軸旋轉的手柄外殼。所述電位器的轉動軸通過控制軸套與手柄外殼固連； 所述傳動裝置包括一套聯動機構。所述聯動機構包括呈垂直交錯布置的弧形上導向環和弧形下導向環。弧形上導向環和弧形下導向環的兩端分別與相對的兩側板通過轉軸轉動連接，且弧形上導向環和弧形下導向環的一端轉軸上固設有扇形齒輪。弧形上導向環和弧形下導向環的中部沿弧線設有開口槽。所述方向固定器從弧形上導向環和弧形下導向環的開口槽交匯處穿過； 所述控制機構有兩套，分別設置於連有所述扇形齒輪的兩塊側板上。每套控制機構包括一個固定在側板外側的電位器，所述電位器的轉動軸穿過側板並通過固定在該轉動軸上的小齒輪與所述扇形齒輪傳動配合。 進一步地，所述固定裝置可以是包括與手柄球的球面對應的上檔蓋和下檔蓋。所述上檔蓋與面板的背面過盈配合，所述下檔蓋通過螺柱與面板連接，所述螺柱的下端設有
4螺母。所述面板與下檔蓋之間的螺柱上套裝有上彈簧，所述下檔蓋與螺母之間的螺柱上套 裝有下彈簧。 所述電位器套筒上最好還固定有環狀的轉動限位器。轉動限位器上開設有半環 槽，所述控制軸套的一側設有穿過該半環槽的限位螺釘。 所述控制軸套的另一側還可設有變徑孔，變徑孔內設有壓縮的彈簧和鋼球。所述 轉動限位器的一邊設有能夠容納所述鋼球的溝槽。 更進一步地，所述弧形上導向環和弧形下導向環的另一端轉軸上還固設有扇形檔 位器。所述傳動裝置還包括兩套檔位裝置，兩套檔位裝置分別設置於連有所述扇形檔位器 的兩塊側板上。每套檔位裝置包括一個一端與所述側板鉸接的條形板，條形板的另一端與 固定在側板上的扭簧的一端相連。條形板中部設有可沿所述扇形檔位器的弧面滾動的軸 承。所述扇形檔位器的弧面正中位置設有與所述軸承配合的半圓形卡槽。 本實用新型的優點在於該裝置中，操作手柄內部電位器的設置、以及通過聯動機 構驅動的兩組控制機構的設置，實現了同時輸出三組線性變化的電壓信號和雙軸聯動信號 輸出的功能；固定裝置中上彈簧和下彈簧的設置，可以通過調節手柄球被兩個彈簧壓緊的 程度，調整手柄的操作手感，使得操縱控制手柄時手感均勻。

圖1為本船用控制手柄的總體結構示意圖； 圖2為圖1的局部剖視結構示意圖； 圖3為圖1中操作手柄的結構示意圖； 圖4為圖3的剖視結構示意圖； 圖5為圖2中固定裝置的結構示意圖； 圖6為圖2中聯動機構的結構示意圖； 圖7為圖6的仰視結構示意圖； 圖8為圖2中檔位裝置的結構示意圖； 圖9為圖2中控制機構的結構示意圖； 圖中，操作手柄l(其中指示針1. 1、手柄蓋1. 2、手柄外殼1. 3、手柄球1. 4、方向 固定器1. 5、控制軸套1. 6、壓縮彈簧1. 7、鋼球1. 8、轉動限位器1. 9、電位器套筒1. 10、電位 器1. 11、限位螺釘1. 12)，面板2，側板3，固定裝置4(其中上檔蓋4. 1、螺柱4.2、上彈簧 4. 3、下檔蓋4. 4、下彈簧4. 5、螺母4. 6)，聯動機構5 (其中銅套5. 1、扇形齒輪5. 2、弧形下 導向環5. 3、扇形檔位器5. 4、弧形上導向環5. 5)，檔位裝置6 (其中螺釘6. 1及6. 3、扭簧
6. 2、條形板6. 4、定位滾輪軸6. 5、軸承6. 6、卡槽6. 7)，控制機構7 (其中，電位器7. 1、墊圈
7. 2、小齒輪7. 3、螺釘7. 4)，底板8。
具體實施方式
以下結合附圖和具體實施例對本實用新型的船用控制手柄作進一步的詳細描 述 如圖1和圖2所示，本實用新型的船用控制手柄包括箱型框架結構的外殼、操作手 柄1、傳動裝置和控制機構7。其中[0027] 外殼由不鏽鋼面板2、四塊通過八根長螺柱固定在面板2上的鋁合金側板3和與面板2相對的銅合金底板8構成； 如圖3、圖4和圖5所示，操作手柄1包括開設有用於容納電位器接線的通孔的鋁合金手柄本體，手柄本體的下端為一手柄球1. 4，手柄球1. 4通過固定裝置4與外殼轉動連接。該固定裝置4位於箱型外殼內部，它包括與手柄球1. 4的球面對應的上檔蓋4. 1和下檔蓋4. 4，上檔蓋4. 1與面板2的背面過盈配合，另有四根螺柱4. 2與面板2螺紋連接，下檔蓋4. 4上開設有四個圓孔，分別穿過四根螺柱4. 2，每根螺柱4. 2的下端分別設有螺母4. 6。在面板2與下檔蓋4. 4之間的螺柱4. 2上套裝有上彈簧4. 3，在下檔蓋4. 4與螺母4. 6之間的螺柱上套裝有下彈簧4. 5。使用中，可以通過旋動螺母4. 6，調節下檔蓋4. 4與手柄球1. 4之間的壓力，從而保證手柄球1. 4在任意轉動方向上摩擦力均勻，實現轉動手感的調節。手柄球1. 4的下端螺紋連接有帶凸緣的筒型方向固定器1. 5，用於驅動傳動裝置。手柄本體的上端呈倒錐形且設有內螺紋，用於固定電位器套筒1. 10，電位器套筒1. 10內固設有電位器1. ll，該電位器1. 11的接線從手柄本體的通孔中穿過。電位器1. 11的轉動軸通過控制軸套1. 6與設置於手柄本體上方、可繞手柄本體中心軸旋轉的聚四氟乙烯手柄外殼1. 3固連。本實施例中，在電位器套筒1. 10上固定有環狀的轉動限位器1. 9，轉動限位器1. 9與電位器套筒1. 10螺紋連接，同時使用膠水固定，以保證手柄外殼1. 3上下固定不動，水平可以旋轉。控制軸套1. 6 —側設有螺孔，用於安裝限位螺釘1. 12，另一側設有變徑孔，用於放置壓縮彈簧1. 7和鋼球1. 8。限位螺釘1. 12穿過轉動限位器1. 9上設置的半圓環槽，用於限制手柄外殼1. 3的旋轉範圍。壓縮彈簧1. 7壓緊鋼球1. 8，使鋼球1. 8在轉動限位器1. 9上滾動。轉動限位器1. 9上設有三角形溝槽，當鋼球1. 8正好位於三角形溝槽上時，形成零位檔位功能。手柄外殼1. 3的上端設有手柄蓋1. 2，手柄蓋1. 2上方開設有一方形槽，其內鑲嵌有指示針1. l，可用於指示零檔位。 如圖6、圖7和圖8所示，傳動裝置由一套聯動機構5和兩套檔位裝置6構成。所述聯動機構5包括呈垂直交錯布置的弧形上導向環5. 5和弧形下導向環5. 3。弧形上導向環5. 5和弧形下導向環5. 3的一端轉軸上固設有扇形齒輪5. 2、另一端轉軸上固設有扇形檔位器5. 4，扇形齒輪5. 2和扇形檔位器5. 4的另一側套上銅套5. l，銅套5. 1固定在四塊側板3上，使得弧形上導向環5. 5和弧形下導向環5. 3可以分別在銅套5. 1內軸向轉動。弧形上導向環5. 5和弧形下導向環5. 3的中部分別沿弧線設有開口槽，上述方向固定器1. 5從弧形上導向環5. 5和弧形下導向環5. 3的開口槽交匯處穿過，通過方向固定器1. 5的運動，可驅動弧形上導向環5. 5和弧形下導向環5. 3轉動。兩套檔位裝置6設置於連有扇形檔位器5. 4的兩塊側板3上並分別與兩個扇形檔位器5. 4配合。根據側板3上的螺紋孔位置以及螺紋孔的大小，將扭簧6. 2固定在側板3上，扭簧6. 2的一端卡在固定於側板3的螺釘6. 1上，另一端卡在條形板6. 4 —端的螺釘6. 3上。條形板6. 4的另一端套在固定於側板3的定位滾輪軸6. 5上。條形板6. 4中間用螺釘固定有一個軸承6. 6。在扭簧6. 2的彈力作用下，軸承6. 6緊貼扇形檔位器5. 4的圓弧面，並可沿其表面滾動。當操作手柄1轉動到正中位置時，軸承6. 6正好卡在設置於扇形檔位器5. 4下端正中的半圓形卡槽6. 7內，同時發出金屬撞擊的聲音，顯示為零位檔位。 如圖8所示，控制機構7有兩套，分別設置於連有扇形齒輪5. 2的兩塊側板3上。每套控制機構7包括一個電位器7. 1。電位器7. 1通過兩個墊圈7. 2固定在側板3外側，小齒輪7. 3用螺釘7. 4固定在電位器7. 1的轉動軸上，以保證小齒輪7. 3和電位器7. 1的轉 動軸同步轉動。鬆動螺釘7.4，調節電位器7. 1的轉動軸，可以實現零位輸出調節的功能。 小齒輪7. 3與扇形齒輪5. 2傳動配合，帶動電位器7. 1的轉動軸旋轉，用於輸出線性變化的 電壓信號。 本實用新型的工作原理如下 通過轉動手柄外殼1. 3，帶動控制軸套1. 6旋轉，進而帶動固定在控制軸套1. 6上 的限位螺釘1. 12及電位器1. 11的轉動軸轉動，限位螺釘1. 12隻能在轉動限位器1. 9的半 圓槽內轉動，從而實現限位功能。電位器1. 11轉動軸的轉動可以實現電位器1. 11的電壓 輸出。同時，電位器套筒l. IO可以限制電位器I. ll本體的偏移，使電位器l. 11的輸出更 準確。 轉動操作手柄1，能夠使手柄球1. 4在固定裝置4中任意轉動。可以通過螺母4. 6 調整固定裝置4中的下檔蓋4.4，使操作手柄1的轉動更均勻，從而調節操作手柄1的操縱 手感。安裝在操作手柄1下方的方向固定器1. 5位於聯動機構5的弧形上導向環5. 5和弧 形下導向環5. 3中，在操作手柄1轉動的過程中，方向固定器1. 5可以在聯動機構5的弧形 上導向環5. 5和弧形下導向環5. 3中任意轉動，帶動其運動。弧形上導向環5. 5和弧形下 導向環5. 3的轉動，帶動了固定在弧形上導向環5. 5和弧形下導向環5. 3 —端的扇形檔位 器5. 4和扇形齒輪5. 2轉動，在該轉動過程中，扇形檔位器5. 4上的半圓形卡槽6. 7撥動檔 位裝置6，可實現零位檔位功能。兩個扇形齒輪5. 2與兩套控制裝置7連接，實現兩個電位 器7. 1的電壓輸出。 綜上所述，通過旋動手柄外殼1. 3和轉動操作手柄l，可以由控制手柄1內的一個 電位器l. 11和固定在側板3上的兩個電位器7. l輸出共三組線性變化的電壓信號；通過一 套聯動機構5實現了手柄的雙軸聯動信號輸出；另一方面，整個手柄結構精巧、體積小、外 形美觀，且所有零部件均採用了防腐蝕材料製作，如不鏽鋼面板2、鋁合金側板3、銅合金底 板8、聚四氟乙烯手柄外殼1.3、不鏽鋼緊固件等，具有良好的耐腐蝕性，很好地滿足了船舶 的使用環境要求；最後，可以通過調節手柄球1. 4被固定裝置4中的上彈簧4. 3和下彈簧 4. 5的壓緊程度，調整手柄的操作手感，使得操縱控制手柄1時手感均勻。
權利要求一種船用控制手柄，包括箱型框架結構的外殼、操作手柄(1)、傳動裝置和控制機構(7)，其特徵在於所述外殼由面板(2)、四塊固定在面板(2)上的側板(3)和與面板(2)相對的底板(8)構成；所述操作手柄(1)包括開設有用於容納電位器接線的通孔的手柄本體，手柄本體的下端為一手柄球(1.4)，手柄球(1.4)通過設置於所述面板(2)背面的固定裝置(4)與外殼轉動連接，手柄球(1.4)的下端設有方向固定器(1.5)，手柄本體的上端呈倒錐形，其上方固設有電位器套筒(1.10)，電位器套筒(1.10)內固設有電位器(1.11)，手柄本體上方還設有可繞手柄本體中心軸旋轉的手柄外殼(1.3)，所述電位器(1.11)的轉動軸通過控制軸套(1.6)與手柄外殼(1.3)固連；所述傳動裝置包括一套聯動機構(5)，所述聯動機構(5)包括呈垂直交錯布置的弧形上導向環(5.5)和弧形下導向環(5.3)，弧形上導向環(5.5)和弧形下導向環(5.3)的兩端分別與相對的兩側板(3)通過轉軸轉動連接，且弧形上導向環(5.5)和弧形下導向環(5.3)的一端轉軸上固設有扇形齒輪(5.2)，弧形上導向環(5.5)和弧形下導向環(5.3)的中部沿弧線設有開口槽，所述方向固定器(1.5)從弧形上導向環(5.5)和弧形下導向環(5.3)的開口槽交匯處穿過；所述控制機構(7)有兩套，分別設置於連有所述扇形齒輪(5.2)的兩塊側板(3)上，每套控制機構(7)包括一個固定在側板(3)外側的電位器(7.1)，所述電位器(7.1)的轉動軸穿過側板(3)並通過固定在該轉動軸上的小齒輪(7.3)與所述扇形齒輪(5.2)傳動配合。
2. 根據權利要求1所述的船用控制手柄，其特徵在於所述固定裝置(4)包括與手柄球(1. 4)的球面對應的上檔蓋(4. 1)和下檔蓋(4. 4)，所述上檔蓋(4. 1)與面板(2)的背面過盈配合，所述下檔蓋(4. 4)通過螺柱(4. 2)與面板(2)連接，所述螺柱(4. 2)的下端設有螺母(4. 6)，所述面板(2)與下檔蓋(4. 4)之間的螺柱(4. 2)上套裝有上彈簧(4. 3)，所述下檔蓋(4. 4)與螺母(4. 6)之間的螺柱(4. 2)上套裝有下彈簧(4. 5)。
3. 根據權利要求1或2所述的船用控制手柄，其特徵在於所述電位器套筒(1.10)上還固定有環狀的轉動限位器(1.9)，轉動限位器(1.9)上開設有半環槽，所述控制軸套(1.6)的一側設有穿過該半環槽的限位螺釘(1. 12)。
4. 根據權利要求3所述的船用控制手柄，其特徵在於所述控制軸套(1.6)的另一側設有變徑孔，變徑孔內設有壓縮彈簧(1.7)和鋼球(1.8)，所述轉動限位器(1.9)的一邊設有能夠容納所述鋼球(1.8)的溝槽。
5. 根據權利要求1或2所述的船用控制手柄，其特徵在於所述弧形上導向環(5. 5)和弧形下導向環(5.3)的另一端轉軸上還固設有扇形檔位器(5.4)，所述傳動裝置還包括兩套檔位裝置(6)，兩套檔位裝置(6)分別設置於連有所述扇形檔位器(5.4)的兩塊側板(3)上，每套檔位裝置(6)包括一個一端與所述側板(3)鉸接的條形板(6.4)，條形板(6.4)的另一端與固定在側板(3)上的扭簧(6.2)的一端相連，條形板(6.4)中部設有可沿所述扇形檔位器(5. 4)的弧面滾動的軸承(6. 6)，所述扇形檔位器(5. 4)的弧面正中位置設有與所述軸承(6. 6)配合的半圓形卡槽(6. 7)。
6. 根據權利要求3所述的船用控制手柄，其特徵在於所述弧形上導向環(5.5)和弧形下導向環(5.3)的另一端轉軸上還固設有扇形檔位器(5.4)，所述傳動裝置還包括兩套檔位裝置(6)，兩套檔位裝置(6)分別設置於連有所述扇形檔位器(5.4)的兩塊側板(3) 上，每套檔位裝置(6)包括一個一端與所述側板(3)鉸接的條形板(6.4)，條形板(6.4)的 另一端與固定在側板(3)上的扭簧(6.2)的一端相連，條形板(6.4)中部設有可沿所述扇 形檔位器(5. 4)的弧面滾動的軸承(6. 6)，所述扇形檔位器(5. 4)的弧面正中位置設有與所 述軸承(6. 6)配合的半圓形卡槽(6. 7)。
7.根據權利要求4所述的船用控制手柄，其特徵在於所述弧形上導向環(5.5)和弧 形下導向環(5.3)的另一端轉軸上還固設有扇形檔位器(5.4)，所述傳動裝置還包括兩套 檔位裝置(6)，兩套檔位裝置(6)分別設置於連有所述扇形檔位器(5.4)的兩塊側板(3) 上，每套檔位裝置(6)包括一個一端與所述側板(3)鉸接的條形板(6.4)，條形板(6.4)的 另一端與固定在側板(3)上的扭簧(6.2)的一端相連，條形板(6.4)中部設有可沿所述扇 形檔位器(5. 4)的弧面滾動的軸承(6. 6)，所述扇形檔位器(5. 4)的弧面正中位置設有與所 述軸承(6. 6)配合的半圓形卡槽(6. 7)。
專利摘要本實用新型具體地指一種可以同時輸出三組線性變化的電壓信號的船用控制手柄，它包括箱型框架結構的外殼、操作手柄、傳動裝置和控制機構。其中外殼由面板、四塊固定在面板上的側板和與面板相對的底板構成；操作手柄包括開設通孔的手柄本體，其下端為手柄球。手柄球通過設置於面板背面的固定裝置與外殼轉動連接；傳動裝置包括一套聯動機構，它包括呈垂直交錯布置的弧形上導向環和弧形下導向環，兩導向環的兩端分別與相對的兩側板通過轉軸轉動連接，其中一端轉軸上固設有扇形齒輪。兩導向環的中部沿弧線設有開口槽，手柄球下端的方向固定器從兩導向環的開口槽交匯處穿過；控制機構有兩套，分別設置於連有所述扇形齒輪的兩塊側板上。
文檔編號B63H25/52GK201545189SQ20092022973
公開日2010年8月11日 申請日期2009年11月10日 優先權日2009年11月10日
發明者劉豐, 劉思強, 吳永成, 孔繁軍, 張浩立, 曾釹釙, 朱剛, 楊誠, 潘婧, 羅友高, 範衛衛, 謝寅兵, 鄧智勇, 陳俞, 陳典, 高劍 申請人:武漢海王機電工程技術公司