一種轉向裝置的製作方法

2023-10-11 09:20:24 4

本發明涉及一種船用操控裝置，具體是一種轉向裝置。

背景技術：

船舶通常兼具手動操舵與電動操舵功能，這兩種功能之間的切換一般通過人員直接手動操作切換手柄，利用切換手柄下端的齒輪離合器將手動或電動產生的轉向力傳遞至全液壓轉向器，實現行船轉向功能。這種轉向裝置的缺點是，必須通過手動操縱切換手柄進行手動操舵與電動操舵之間的切換，產品的自動化程度低，並且需要在操作檯面上開孔預留切換手柄的位置，不方便操作人員的操控和安裝。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是：針對現有技術的不足，提供一種可通過電控切換實現船舶手動操舵功能和電動操舵功能的切換的轉向裝置，簡化安裝流程，提高產品的自動化程度，便於操作人員進行轉向操作，確保操作人員的安全，避免出現誤操作。

本發明解決上述技術問題所採用的技術方案為：一種轉向裝置，包括機殼和主軸，所述的主軸的前端設置有第一內花鍵，所述的第一內花鍵固定在一連接法蘭的後端，所述的連接法蘭經第一深溝球軸承安裝在所述的主軸的前端，所述的連接法蘭的前端經手輪軸連接有手輪，所述的主軸的後側設置有第二內花鍵，所述的第二內花鍵的外側固定有從動鏈輪，所述的第二內花鍵的後端固定有花鍵法蘭，所述的花鍵法蘭經第二深溝球軸承安裝在所述的主軸的後側，所述的從動鏈輪經鏈條與一主動鏈輪相連，所述的主動鏈輪安裝在一無刷電機的輸出端，所述的無刷電機安裝在所述的機殼上，所述的主軸的後端與船用全液壓轉向器相連，所述的主軸上套設有可沿所述的主軸軸向滑動的外花鍵，所述的外花鍵的軸向滑動由一電動驅動機構驅動，所述的外花鍵設置在所述的第一內花鍵與所述的第二內花鍵之間，所述的第一內花鍵與所述的主軸之間具有第一環形間隙，所述的第一環形間隙的外徑與所述的外花鍵的外徑相適配，所述的第一內花鍵的花鍵齒與所述的外花鍵的花鍵齒相適配，所述的第二內花鍵與所述的主軸之間具有第二環形間隙，所述的第二環形間隙的外徑與所述的外花鍵的外徑相適配，所述的第二內花鍵的花鍵齒與所述的外花鍵的花鍵齒相適配，在所述的電動驅動機構的驅動下，所述的外花鍵與所述的第一內花鍵嚙合或者與所述的第二內花鍵嚙合，實現轉向力傳遞的手動驅動或者電動驅動。

本發明轉向裝置工作過程中，當電動驅動機構驅動外花鍵與第一內花鍵嚙合時，連接法蘭與主軸連接，此時，手動扳轉手輪，手輪軸旋轉，帶動主軸旋轉，實現轉向力向船用全液壓轉向器傳遞的手動驅動，進行船舶的手動操舵功能；當電動驅動機構驅動外花鍵與第一內花鍵分離並與第二內花鍵嚙合時，手輪軸不隨主軸轉動，此時，在無刷電機的驅動下，主動鏈輪帶動從動鏈輪旋轉，進而帶動主軸旋轉，即實現轉向力向船用全液壓轉向器傳遞的電動驅動，進行船舶的電動操舵功能。以上船舶手動操舵功能和電動操舵功能的切換，完全通過電控切換實現，能夠簡化轉向裝置的安裝流程，提高產品的自動化程度，便於操作人員進行轉向操作，此外，該轉向裝置具有手動操舵時主軸與無刷電機脫離、電動操舵時主軸與手輪軸脫離的優點，其手動操舵和電動操舵相互獨立操控，互不幹涉，可提高各零部件的壽命，保證轉向的可靠性和安全性，確保操作人員的安全，避免出現誤操作。

作為優選，所述的電動驅動機構包括步進電機、絲槓及與所述的絲槓相適配的絲槓螺母，所述的步進電機安裝在所述的機殼上，所述的絲槓經聯軸器與所述的步進電機的輸出端相連，所述的絲槓螺母安裝在一安裝塊內，所述的安裝塊與一軸承座經一連接銷相連，所述的軸承座套設在所述的外花鍵的外側，所述的軸承座上安裝有滾動軸承，所述的滾動軸承的外圈通過第一壓蓋固定於所述的軸承座，所述的外花鍵通過第二壓蓋固定於所述的滾動軸承的內圈。進一步地，所述的外花鍵上連接有緊急切換機構，所述的緊急切換機構包括中心滑塊、連接塊、鋼絲繩和拉板，所述的主軸內設置有第一中心孔，所述的連接法蘭內設置有與所述的第一中心孔相通的第二中心孔，所述的中心滑塊設置在所述的第一中心孔內，所述的中心滑塊與所述的外花鍵通過多根螺栓連接，每根所述的螺栓上螺紋連接有一個螺帽，所述的中心滑塊由多個所述的螺帽壓緊，所述的主軸上開設有與多個所述的螺帽位置相應的滑槽，多個所述的螺帽設置在所述的滑槽內，所述的連接塊固定在所述的中心滑塊上，所述的手輪軸固定在所述的連接法蘭的軸端，所述的手輪固定在所述的手輪軸的軸端，所述的手輪的前端由一壓緊螺母壓緊，所述的拉板經轉銷安裝在所述的壓緊螺母的前端，所述的鋼絲繩的一端固定在所述的連接塊上，所述的鋼絲繩的另一端穿過所述的第二中心孔固定在所述的拉板上。再進一步，每根所述的螺栓的一端與所述的中心滑塊螺紋連接，另一端先後穿過一個所述的螺帽和所述的外花鍵與所述的軸承座螺紋連接。

作為優選，所述的外花鍵上連接有緊急切換機構，所述的緊急切換機構包括中心滑塊、連接塊、鋼絲繩和拉板，所述的主軸內設置有第一中心孔，所述的連接法蘭內設置有與所述的第一中心孔相通的第二中心孔，所述的中心滑塊設置在所述的第一中心孔內，所述的中心滑塊與所述的外花鍵通過多根螺栓連接，每根所述的螺栓上螺紋連接有一個螺帽，所述的中心滑塊由多個所述的螺帽壓緊，所述的主軸上開設有與多個所述的螺帽位置相應的滑槽，多個所述的螺帽設置在所述的滑槽內，所述的連接塊固定在所述的中心滑塊上，所述的手輪軸固定在所述的連接法蘭的軸端，所述的手輪固定在所述的手輪軸的軸端，所述的手輪的前端由一壓緊螺母壓緊，所述的拉板經轉銷安裝在所述的壓緊螺母的前端，所述的鋼絲繩的一端固定在所述的連接塊上，所述的鋼絲繩的另一端穿過所述的第二中心孔固定在所述的拉板上。

緊急切換機構可進一步提高轉向裝置的安全性。在船舶進行電動操舵過程中，當出現斷電或電氣故障時，可緊急拉起拉板，通過鋼絲繩向前拉動連接塊，帶動外花鍵前移，使外花鍵與第二內花鍵分離並與第一內花鍵嚙合，緊急切換至手動操舵模式，保證船舶的轉向功能不受影響，避免發生安全事故，確保人員安全。

與現有技術相比，本發明的優點在於：

（1）本發明公開的轉向裝置，可通過電控切換實現船舶手動操舵功能和電動操舵功能的切換，能夠簡化轉向裝置的安裝流程，提高產品的自動化程度，便於操作人員進行轉向操作；

（2）本發明公開的轉向裝置具有手動操舵時主軸與無刷電機脫離、電動操舵時主軸與手輪軸脫離的優點，其手動操舵和電動操舵相互獨立操控，互不幹涉，可提高各零部件的壽命，保證轉向的可靠性和安全性，確保操作人員的安全，避免出現誤操作；

（3）本發明公開的轉向裝置可緊急切換至手動操舵模式，避免因意外情況下的斷電或電氣故障而造成安全事故，確保人員安全。

附圖說明

圖1為實施例中轉向裝置的外觀圖；

圖2為實施例中轉向裝置的結構示意俯視圖；

圖3為實施例中電動驅動機構與軸承座的連接示意圖；

圖4為對應於圖3的俯視圖；

圖5為放大後的圖4中a-a剖視圖；

圖6為圖5中b處放大圖；

圖7為圖5中c-c剖視圖；

圖8為實施例中軸承座與安裝塊的連接示意圖；

圖9為圖8中d-d剖視圖；

圖10為實施例中手輪軸與壓緊螺母及拉板的結構連接示意圖。

具體實施方式

以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。

實施例一的轉向裝置，如圖所示，包括機殼1和主軸2，主軸2的前端設置有第一內花鍵31，第一內花鍵31通過螺釘固定在一連接法蘭32的後端，連接法蘭32經第一深溝球軸承33安裝在主軸2的前端，連接法蘭32的前端經手輪軸34連接有手輪（因尺寸較大，圖中未示出），主軸2的後側設置有第二內花鍵24，第二內花鍵24的外側焊接有從動鏈輪36，第二內花鍵24的後端通過螺釘固定有花鍵法蘭37，花鍵法蘭37經第二深溝球軸承38安裝在主軸2的後側，從動鏈輪36經鏈條（圖中未示出）與一主動鏈輪41相連，主動鏈輪41安裝在一無刷電機4的輸出端，無刷電機4安裝在機殼1上，主軸2的後端與船用全液壓轉向器（圖中未示出）相連，主軸2上套設有可沿主軸2軸向滑動的外花鍵5，外花鍵5的軸向滑動由一電動驅動機構驅動，外花鍵5設置在第一內花鍵31與第二內花鍵24之間，第一內花鍵31與主軸2之間具有第一環形間隙21，第一環形間隙21的外徑與外花鍵5的外徑相適配，第一內花鍵31的花鍵齒與外花鍵5的花鍵齒相適配，第二內花鍵24與主軸2之間具有第二環形間隙22，第二環形間隙22的外徑與外花鍵5的外徑相適配，第二內花鍵24的花鍵齒與外花鍵5的花鍵齒相適配，在電動驅動機構的驅動下，外花鍵5與第一內花鍵31嚙合或者與第二內花鍵24嚙合，實現轉向力傳遞的手動驅動或者電動驅動。

實施例二的轉向裝置，如圖所示，包括機殼1和主軸2，主軸2的前端設置有第一內花鍵31，第一內花鍵31通過螺釘固定在一連接法蘭32的後端，連接法蘭32經第一深溝球軸承33安裝在主軸2的前端，連接法蘭32的前端經手輪軸34連接有手輪（因尺寸較大，圖中未示出），主軸2的後側設置有第二內花鍵24，第二內花鍵24的外側焊接有從動鏈輪36，第二內花鍵24的後端通過螺釘固定有花鍵法蘭37，花鍵法蘭37經第二深溝球軸承38安裝在主軸2的後側，從動鏈輪36經鏈條（圖中未示出）與一主動鏈輪41相連，主動鏈輪41安裝在一無刷電機4的輸出端，無刷電機4安裝在機殼1上，主軸2的後端與船用全液壓轉向器（圖中未示出）相連，主軸2上套設有可沿主軸2軸向滑動的外花鍵5，外花鍵5的軸向滑動由一電動驅動機構驅動，外花鍵5設置在第一內花鍵31與第二內花鍵24之間，第一內花鍵31與主軸2之間具有第一環形間隙21，第一環形間隙21的外徑與外花鍵5的外徑相適配，第一內花鍵31的花鍵齒與外花鍵5的花鍵齒相適配，第二內花鍵24與主軸2之間具有第二環形間隙22，第二環形間隙22的外徑與外花鍵5的外徑相適配，第二內花鍵24的花鍵齒與外花鍵5的花鍵齒相適配，在電動驅動機構的驅動下，外花鍵5與第一內花鍵31嚙合或者與第二內花鍵24嚙合，實現轉向力傳遞的手動驅動或者電動驅動。

實施例二中，電動驅動機構包括步進電機6、絲槓61及與絲槓61相適配的絲槓螺母62，步進電機6安裝在機殼1上，絲槓61經聯軸器63與步進電機6的輸出端相連，絲槓螺母62安裝在一安裝塊64內，安裝塊64與一軸承座65經一連接銷66相連，軸承座65套設在外花鍵5的外側，軸承座65上安裝有滾動軸承67，滾動軸承67的外圈通過第一壓蓋68固定於軸承座65，外花鍵5通過第二壓蓋69固定於滾動軸承67的內圈。

實施例三的轉向裝置，如圖所示，包括機殼1和主軸2，主軸2的前端設置有第一內花鍵31，第一內花鍵31通過螺釘固定在一連接法蘭32的後端，連接法蘭32經第一深溝球軸承33安裝在主軸2的前端，連接法蘭32的前端經手輪軸34連接有手輪（因尺寸較大，圖中未示出），主軸2的後側設置有第二內花鍵24，第二內花鍵24的外側焊接有從動鏈輪36，第二內花鍵24的後端通過螺釘固定有花鍵法蘭37，花鍵法蘭37經第二深溝球軸承38安裝在主軸2的後側，從動鏈輪36經鏈條（圖中未示出）與一主動鏈輪41相連，主動鏈輪41安裝在一無刷電機4的輸出端，無刷電機4安裝在機殼1上，主軸2的後端與船用全液壓轉向器（圖中未示出）相連，主軸2上套設有可沿主軸2軸向滑動的外花鍵5，外花鍵5的軸向滑動由一電動驅動機構驅動，外花鍵5設置在第一內花鍵31與第二內花鍵24之間，第一內花鍵31與主軸2之間具有第一環形間隙21，第一環形間隙21的外徑與外花鍵5的外徑相適配，第一內花鍵31的花鍵齒與外花鍵5的花鍵齒相適配，第二內花鍵24與主軸2之間具有第二環形間隙22，第二環形間隙22的外徑與外花鍵5的外徑相適配，第二內花鍵24的花鍵齒與外花鍵5的花鍵齒相適配，在電動驅動機構的驅動下，外花鍵5與第一內花鍵31嚙合或者與第二內花鍵24嚙合，實現轉向力傳遞的手動驅動或者電動驅動。

實施例三中，電動驅動機構包括步進電機6、絲槓61及與絲槓61相適配的絲槓螺母62，步進電機6安裝在機殼1上，絲槓61經聯軸器63與步進電機6的輸出端相連，絲槓螺母62安裝在一安裝塊64內，安裝塊64與一軸承座65經一連接銷66相連，軸承座65套設在外花鍵5的外側，軸承座65上安裝有滾動軸承67，滾動軸承67的外圈通過第一壓蓋68固定於軸承座65，外花鍵5通過第二壓蓋69固定於滾動軸承67的內圈。

實施例三中，外花鍵5上連接有緊急切換機構，緊急切換機構包括中心滑塊71、連接塊72、鋼絲繩（圖中未示出）和拉板73，主軸2內設置有第一中心孔23，連接法蘭32內設置有與第一中心孔23相通的第二中心孔39，中心滑塊71設置在第一中心孔23內，中心滑塊71與外花鍵5通過多根螺栓74連接，每根螺栓74上螺紋連接有一個螺帽75，中心滑塊71由多個螺帽75壓緊，主軸2上開設有與多個螺帽75位置相應的滑槽76，多個螺帽75設置在滑槽76內，連接塊72固定在中心滑塊71上，手輪軸34焊接在連接法蘭32的軸端，手輪固定在手輪軸34的軸端，手輪的前端由一壓緊螺母35壓緊，拉板73經轉銷77安裝在壓緊螺母35的前端，鋼絲繩的一端固定在連接塊72上，鋼絲繩的另一端穿過第二中心孔39固定在拉板73上。

實施例四的轉向裝置，如圖所示，包括機殼1和主軸2，主軸2的前端設置有第一內花鍵31，第一內花鍵31通過螺釘固定在一連接法蘭32的後端，連接法蘭32經第一深溝球軸承33安裝在主軸2的前端，連接法蘭32的前端經手輪軸34連接有手輪（因尺寸較大，圖中未示出），主軸2的後側設置有第二內花鍵24，第二內花鍵24的外側焊接有從動鏈輪36，第二內花鍵24的後端通過螺釘固定有花鍵法蘭37，花鍵法蘭37經第二深溝球軸承38安裝在主軸2的後側，從動鏈輪36經鏈條（圖中未示出）與一主動鏈輪41相連，主動鏈輪41安裝在一無刷電機4的輸出端，無刷電機4安裝在機殼1上，主軸2的後端與船用全液壓轉向器（圖中未示出）相連，主軸2上套設有可沿主軸2軸向滑動的外花鍵5，外花鍵5的軸向滑動由一電動驅動機構驅動，外花鍵5設置在第一內花鍵31與第二內花鍵24之間，第一內花鍵31與主軸2之間具有第一環形間隙21，第一環形間隙21的外徑與外花鍵5的外徑相適配，第一內花鍵31的花鍵齒與外花鍵5的花鍵齒相適配，第二內花鍵24與主軸2之間具有第二環形間隙22，第二環形間隙22的外徑與外花鍵5的外徑相適配，第二內花鍵24的花鍵齒與外花鍵5的花鍵齒相適配，在電動驅動機構的驅動下，外花鍵5與第一內花鍵31嚙合或者與第二內花鍵24嚙合，實現轉向力傳遞的手動驅動或者電動驅動。

實施例四中，電動驅動機構包括步進電機6、絲槓61及與絲槓61相適配的絲槓螺母62，步進電機6安裝在機殼1上，絲槓61經聯軸器63與步進電機6的輸出端相連，絲槓螺母62安裝在一安裝塊64內，安裝塊64與一軸承座65經一連接銷66相連，軸承座65套設在外花鍵5的外側，軸承座65上安裝有滾動軸承67，滾動軸承67的外圈通過第一壓蓋68固定於軸承座65，外花鍵5通過第二壓蓋69固定於滾動軸承67的內圈。

實施例四中，外花鍵5上連接有緊急切換機構，緊急切換機構包括中心滑塊71、連接塊72、鋼絲繩和拉板73，主軸2內設置有第一中心孔23，連接法蘭32內設置有與第一中心孔23相通的第二中心孔39，中心滑塊71設置在第一中心孔23內，中心滑塊71與外花鍵5通過多根螺栓74連接，每根螺栓74上螺紋連接有一個螺帽75，每根螺栓74的一端與中心滑塊71螺紋連接，另一端先後穿過一個螺帽75和外花鍵5與軸承座65螺紋連接，中心滑塊71由多個螺帽75壓緊，主軸2上開設有與多個螺帽75位置相應的滑槽76，多個螺帽75設置在滑槽76內，連接塊72固定在中心滑塊71上，手輪軸34焊接在連接法蘭32的軸端，手輪固定在手輪軸34的軸端，手輪的前端由一壓緊螺母35壓緊，拉板73經轉銷77安裝在壓緊螺母35的前端，鋼絲繩的一端固定在連接塊72上，鋼絲繩的另一端穿過第二中心孔39固定在拉板73上。

上述轉向裝置工作過程中，步進電機6帶動絲槓61旋轉，將步進電機6的旋轉運動轉換為絲槓螺母62的直線運動，進而帶動軸承座65前後移動，使外花鍵5與第一內花鍵31嚙合或者與第二內花鍵24嚙合，實現轉向力傳遞的手動驅動或者電動驅動。

當電動驅動機構驅動外花鍵5與第一內花鍵31嚙合時，外花鍵5的前端位於第一環形間隙21內、後端脫離第二環形間隙22，連接法蘭32與主軸2連接，此時，手動扳轉手輪，手輪軸34旋轉，帶動主軸2旋轉，實現轉向力向船用全液壓轉向器傳遞的手動驅動，進行船舶的手動操舵功能；當電動驅動機構驅動外花鍵5與第一內花鍵31分離並與第二內花鍵24嚙合時，外花鍵5的後端位於第二環形間隙22內、前端與第一環形間隙21脫離，手輪軸34不隨主軸2轉動，此時，在無刷電機4的驅動下，主動鏈輪41帶動從動鏈輪36旋轉，進而帶動主軸2旋轉，即實現轉向力向船用全液壓轉向器傳遞的電動驅動，進行船舶的電動操舵功能。以上船舶手動操舵功能和電動操舵功能的切換，完全通過電控切換實現，能夠簡化轉向裝置的安裝流程，提高產品的自動化程度，便於操作人員進行轉向操作，此外，該轉向裝置具有手動操舵時主軸2與無刷電機4脫離、電動操舵時主軸2與手輪軸34脫離的優點，其手動操舵和電動操舵相互獨立操控，互不幹涉，可提高各零部件的壽命，保證轉向的可靠性和安全性，確保操作人員的安全，避免出現誤操作。

緊急切換機構可進一步提高轉向裝置的安全性。在船舶進行電動操舵過程中，當出現斷電或電氣故障時，可緊急拉起拉板73，通過鋼絲繩向前拉動連接塊72，帶動外花鍵5前移，使外花鍵5與第二內花鍵24分離並與第一內花鍵31嚙合，緊急切換至手動操舵模式，保證船舶的轉向功能不受影響，避免發生安全事故，確保人員安全。