专利名称：船用控制手柄的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及船舶的操纵系统，具体地指一种可以同时输出三组线性变化的电
压信号的船用控制手柄。
背景技术：
船用控制手柄作为船舶操纵系统的关键机构，广泛的应用于控制台、驾驶室以及其它操纵设备。随着船舶操纵自动化技术的飞速发展，对船用控制手柄的整体性能、外观质量、功能专业化等要求越来越高。 现有的船用控制手柄主要存在如下缺陷一是功能单一。现有的手柄均为单轴控制手柄，对于主机和舵机，只能分开操作，不能实现舵与机的一体化操作；二是设备笨重、体积大。传统船用控制手柄基本上采用铸造成型，体积大、不精致，且可靠性及互换性差；三是寿命短。由于材料选择的不合理，不能完全满足船用防腐要求，不利于长期使用，且防护等级较低；四是外观效果及操作手感差。部分国产控制手柄仅能满足于功能的实现，产品外观粗制滥造，与配套的控制设备不协调。
发明内容本实用新型的目的就是克服上述现有手柄存在的缺陷，设计一种结构精巧、稳定可靠的船用控制手柄，能够同时输出三组线性变化的电压信号，实现双轴联动信号输出。[0005] 为实现上述目的，本实用新型设计的一种船用控制手柄包括箱型框架结构的外壳、操作手柄、传动装置和控制机构，其中 所述外壳由面板、四块固定在面板上的侧板和与面板相对的底板构成；[0007] 所述操作手柄包括开设有用于容纳电位器接线的通孔的手柄本体。手柄本体的下端为一手柄球。手柄球通过设置于所述面板背面的固定装置与外壳转动连接。手柄球的下端设有方向固定器。手柄本体的上端呈倒锥形，其上方固设有电位器套筒。电位器套筒内固设有电位器。手柄本体上方还设有可绕手柄本体中心轴旋转的手柄外壳。所述电位器的转动轴通过控制轴套与手柄外壳固连； 所述传动装置包括一套联动机构。所述联动机构包括呈垂直交错布置的弧形上导向环和弧形下导向环。弧形上导向环和弧形下导向环的两端分别与相对的两侧板通过转轴转动连接，且弧形上导向环和弧形下导向环的一端转轴上固设有扇形齿轮。弧形上导向环和弧形下导向环的中部沿弧线设有开口槽。所述方向固定器从弧形上导向环和弧形下导向环的开口槽交汇处穿过； 所述控制机构有两套，分别设置于连有所述扇形齿轮的两块侧板上。每套控制机构包括一个固定在侧板外侧的电位器，所述电位器的转动轴穿过侧板并通过固定在该转动轴上的小齿轮与所述扇形齿轮传动配合。 进一步地，所述固定装置可以是包括与手柄球的球面对应的上档盖和下档盖。所述上档盖与面板的背面过盈配合，所述下档盖通过螺柱与面板连接，所述螺柱的下端设有
4螺母。所述面板与下档盖之间的螺柱上套装有上弹簧，所述下档盖与螺母之间的螺柱上套 装有下弹簧。 所述电位器套筒上最好还固定有环状的转动限位器。转动限位器上开设有半环 槽，所述控制轴套的一侧设有穿过该半环槽的限位螺钉。 所述控制轴套的另一侧还可设有变径孔，变径孔内设有压縮的弹簧和钢球。所述 转动限位器的一边设有能够容纳所述钢球的沟槽。 更进一步地，所述弧形上导向环和弧形下导向环的另一端转轴上还固设有扇形档 位器。所述传动装置还包括两套档位装置，两套档位装置分别设置于连有所述扇形档位器 的两块侧板上。每套档位装置包括一个一端与所述侧板铰接的条形板，条形板的另一端与 固定在侧板上的扭簧的一端相连。条形板中部设有可沿所述扇形档位器的弧面滚动的轴 承。所述扇形档位器的弧面正中位置设有与所述轴承配合的半圆形卡槽。 本实用新型的优点在于该装置中，操作手柄内部电位器的设置、以及通过联动机 构驱动的两组控制机构的设置，实现了同时输出三组线性变化的电压信号和双轴联动信号 输出的功能；固定装置中上弹簧和下弹簧的设置，可以通过调节手柄球被两个弹簧压紧的 程度，调整手柄的操作手感，使得操纵控制手柄时手感均匀。
图1为本船用控制手柄的总体结构示意图； 图2为图1的局部剖视结构示意图； 图3为图1中操作手柄的结构示意图； 图4为图3的剖视结构示意图； 图5为图2中固定装置的结构示意图； 图6为图2中联动机构的结构示意图； 图7为图6的仰视结构示意图； 图8为图2中档位装置的结构示意图； 图9为图2中控制机构的结构示意图； 图中，操作手柄l(其中指示针1. 1、手柄盖1. 2、手柄外壳1. 3、手柄球1. 4、方向 固定器1. 5、控制轴套1. 6、压縮弹簧1. 7、钢球1. 8、转动限位器1. 9、电位器套筒1. 10、电位 器1. 11、限位螺钉1. 12)，面板2，侧板3，固定装置4(其中上档盖4. 1、螺柱4.2、上弹簧 4. 3、下档盖4. 4、下弹簧4. 5、螺母4. 6)，联动机构5 (其中铜套5. 1、扇形齿轮5. 2、弧形下 导向环5. 3、扇形档位器5. 4、弧形上导向环5. 5)，档位装置6 (其中螺钉6. 1及6. 3、扭簧
6. 2、条形板6. 4、定位滚轮轴6. 5、轴承6. 6、卡槽6. 7)，控制机构7 (其中，电位器7. 1、垫圈
7. 2、小齿轮7. 3、螺钉7. 4)，底板8。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型的船用控制手柄作进一步的详细描 述 如图1和图2所示，本实用新型的船用控制手柄包括箱型框架结构的外壳、操作手 柄1、传动装置和控制机构7。其中[0027] 外壳由不锈钢面板2、四块通过八根长螺柱固定在面板2上的铝合金侧板3和与面板2相对的铜合金底板8构成； 如图3、图4和图5所示，操作手柄1包括开设有用于容纳电位器接线的通孔的铝合金手柄本体，手柄本体的下端为一手柄球1. 4，手柄球1. 4通过固定装置4与外壳转动连接。该固定装置4位于箱型外壳内部，它包括与手柄球1. 4的球面对应的上档盖4. 1和下档盖4. 4，上档盖4. 1与面板2的背面过盈配合，另有四根螺柱4. 2与面板2螺纹连接，下档盖4. 4上开设有四个圆孔，分别穿过四根螺柱4. 2，每根螺柱4. 2的下端分别设有螺母4. 6。在面板2与下档盖4. 4之间的螺柱4. 2上套装有上弹簧4. 3，在下档盖4. 4与螺母4. 6之间的螺柱上套装有下弹簧4. 5。使用中，可以通过旋动螺母4. 6，调节下档盖4. 4与手柄球1. 4之间的压力，从而保证手柄球1. 4在任意转动方向上摩擦力均匀，实现转动手感的调节。手柄球1. 4的下端螺纹连接有带凸缘的筒型方向固定器1. 5，用于驱动传动装置。手柄本体的上端呈倒锥形且设有内螺纹，用于固定电位器套筒1. 10，电位器套筒1. 10内固设有电位器1. ll，该电位器1. 11的接线从手柄本体的通孔中穿过。电位器1. 11的转动轴通过控制轴套1. 6与设置于手柄本体上方、可绕手柄本体中心轴旋转的聚四氟乙烯手柄外壳1. 3固连。本实施例中，在电位器套筒1. 10上固定有环状的转动限位器1. 9，转动限位器1. 9与电位器套筒1. 10螺纹连接，同时使用胶水固定，以保证手柄外壳1. 3上下固定不动，水平可以旋转。控制轴套1. 6 —侧设有螺孔，用于安装限位螺钉1. 12，另一侧设有变径孔，用于放置压縮弹簧1. 7和钢球1. 8。限位螺钉1. 12穿过转动限位器1. 9上设置的半圆环槽，用于限制手柄外壳1. 3的旋转范围。压縮弹簧1. 7压紧钢球1. 8，使钢球1. 8在转动限位器1. 9上滚动。转动限位器1. 9上设有三角形沟槽，当钢球1. 8正好位于三角形沟槽上时，形成零位档位功能。手柄外壳1. 3的上端设有手柄盖1. 2，手柄盖1. 2上方开设有一方形槽，其内镶嵌有指示针1. l，可用于指示零档位。 如图6、图7和图8所示，传动装置由一套联动机构5和两套档位装置6构成。所述联动机构5包括呈垂直交错布置的弧形上导向环5. 5和弧形下导向环5. 3。弧形上导向环5. 5和弧形下导向环5. 3的一端转轴上固设有扇形齿轮5. 2、另一端转轴上固设有扇形档位器5. 4，扇形齿轮5. 2和扇形档位器5. 4的另一侧套上铜套5. l，铜套5. 1固定在四块侧板3上，使得弧形上导向环5. 5和弧形下导向环5. 3可以分别在铜套5. 1内轴向转动。弧形上导向环5. 5和弧形下导向环5. 3的中部分别沿弧线设有开口槽，上述方向固定器1. 5从弧形上导向环5. 5和弧形下导向环5. 3的开口槽交汇处穿过，通过方向固定器1. 5的运动，可驱动弧形上导向环5. 5和弧形下导向环5. 3转动。两套档位装置6设置于连有扇形档位器5. 4的两块侧板3上并分别与两个扇形档位器5. 4配合。根据侧板3上的螺纹孔位置以及螺纹孔的大小，将扭簧6. 2固定在侧板3上，扭簧6. 2的一端卡在固定于侧板3的螺钉6. 1上，另一端卡在条形板6. 4 —端的螺钉6. 3上。条形板6. 4的另一端套在固定于侧板3的定位滚轮轴6. 5上。条形板6. 4中间用螺钉固定有一个轴承6. 6。在扭簧6. 2的弹力作用下，轴承6. 6紧贴扇形档位器5. 4的圆弧面，并可沿其表面滚动。当操作手柄1转动到正中位置时，轴承6. 6正好卡在设置于扇形档位器5. 4下端正中的半圆形卡槽6. 7内，同时发出金属撞击的声音，显示为零位档位。 如图8所示，控制机构7有两套，分别设置于连有扇形齿轮5. 2的两块侧板3上。每套控制机构7包括一个电位器7. 1。电位器7. 1通过两个垫圈7. 2固定在侧板3外侧，小齿轮7. 3用螺钉7. 4固定在电位器7. 1的转动轴上，以保证小齿轮7. 3和电位器7. 1的转 动轴同步转动。松动螺钉7.4，调节电位器7. 1的转动轴，可以实现零位输出调节的功能。 小齿轮7. 3与扇形齿轮5. 2传动配合，带动电位器7. 1的转动轴旋转，用于输出线性变化的 电压信号。 本实用新型的工作原理如下 通过转动手柄外壳1. 3，带动控制轴套1. 6旋转，进而带动固定在控制轴套1. 6上 的限位螺钉1. 12及电位器1. 11的转动轴转动，限位螺钉1. 12只能在转动限位器1. 9的半 圆槽内转动，从而实现限位功能。电位器1. 11转动轴的转动可以实现电位器1. 11的电压 输出。同时，电位器套筒l. IO可以限制电位器I. ll本体的偏移，使电位器l. 11的输出更 准确。 转动操作手柄1，能够使手柄球1. 4在固定装置4中任意转动。可以通过螺母4. 6 调整固定装置4中的下档盖4.4，使操作手柄1的转动更均匀，从而调节操作手柄1的操纵 手感。安装在操作手柄1下方的方向固定器1. 5位于联动机构5的弧形上导向环5. 5和弧 形下导向环5. 3中，在操作手柄1转动的过程中，方向固定器1. 5可以在联动机构5的弧形 上导向环5. 5和弧形下导向环5. 3中任意转动，带动其运动。弧形上导向环5. 5和弧形下 导向环5. 3的转动，带动了固定在弧形上导向环5. 5和弧形下导向环5. 3 —端的扇形档位 器5. 4和扇形齿轮5. 2转动，在该转动过程中，扇形档位器5. 4上的半圆形卡槽6. 7拨动档 位装置6，可实现零位档位功能。两个扇形齿轮5. 2与两套控制装置7连接，实现两个电位 器7. 1的电压输出。 综上所述，通过旋动手柄外壳1. 3和转动操作手柄l，可以由控制手柄1内的一个 电位器l. 11和固定在侧板3上的两个电位器7. l输出共三组线性变化的电压信号；通过一 套联动机构5实现了手柄的双轴联动信号输出；另一方面，整个手柄结构精巧、体积小、外 形美观，且所有零部件均采用了防腐蚀材料制作，如不锈钢面板2、铝合金侧板3、铜合金底 板8、聚四氟乙烯手柄外壳1.3、不锈钢紧固件等，具有良好的耐腐蚀性，很好地满足了船舶 的使用环境要求；最后，可以通过调节手柄球1. 4被固定装置4中的上弹簧4. 3和下弹簧 4. 5的压紧程度，调整手柄的操作手感，使得操纵控制手柄1时手感均匀。
权利要求一种船用控制手柄，包括箱型框架结构的外壳、操作手柄(1)、传动装置和控制机构(7)，其特征在于所述外壳由面板(2)、四块固定在面板(2)上的侧板(3)和与面板(2)相对的底板(8)构成；所述操作手柄(1)包括开设有用于容纳电位器接线的通孔的手柄本体，手柄本体的下端为一手柄球(1.4)，手柄球(1.4)通过设置于所述面板(2)背面的固定装置(4)与外壳转动连接，手柄球(1.4)的下端设有方向固定器(1.5)，手柄本体的上端呈倒锥形，其上方固设有电位器套筒(1.10)，电位器套筒(1.10)内固设有电位器(1.11)，手柄本体上方还设有可绕手柄本体中心轴旋转的手柄外壳(1.3)，所述电位器(1.11)的转动轴通过控制轴套(1.6)与手柄外壳(1.3)固连；所述传动装置包括一套联动机构(5)，所述联动机构(5)包括呈垂直交错布置的弧形上导向环(5.5)和弧形下导向环(5.3)，弧形上导向环(5.5)和弧形下导向环(5.3)的两端分别与相对的两侧板(3)通过转轴转动连接，且弧形上导向环(5.5)和弧形下导向环(5.3)的一端转轴上固设有扇形齿轮(5.2)，弧形上导向环(5.5)和弧形下导向环(5.3)的中部沿弧线设有开口槽，所述方向固定器(1.5)从弧形上导向环(5.5)和弧形下导向环(5.3)的开口槽交汇处穿过；所述控制机构(7)有两套，分别设置于连有所述扇形齿轮(5.2)的两块侧板(3)上，每套控制机构(7)包括一个固定在侧板(3)外侧的电位器(7.1)，所述电位器(7.1)的转动轴穿过侧板(3)并通过固定在该转动轴上的小齿轮(7.3)与所述扇形齿轮(5.2)传动配合。
2. 根据权利要求1所述的船用控制手柄，其特征在于所述固定装置(4)包括与手柄球(1. 4)的球面对应的上档盖(4. 1)和下档盖(4. 4)，所述上档盖(4. 1)与面板(2)的背面过盈配合，所述下档盖(4. 4)通过螺柱(4. 2)与面板(2)连接，所述螺柱(4. 2)的下端设有螺母(4. 6)，所述面板(2)与下档盖(4. 4)之间的螺柱(4. 2)上套装有上弹簧(4. 3)，所述下档盖(4. 4)与螺母(4. 6)之间的螺柱(4. 2)上套装有下弹簧(4. 5)。
3. 根据权利要求1或2所述的船用控制手柄，其特征在于所述电位器套筒(1.10)上还固定有环状的转动限位器(1.9)，转动限位器(1.9)上开设有半环槽，所述控制轴套(1.6)的一侧设有穿过该半环槽的限位螺钉(1. 12)。
4. 根据权利要求3所述的船用控制手柄，其特征在于所述控制轴套(1.6)的另一侧设有变径孔，变径孔内设有压縮弹簧(1.7)和钢球(1.8)，所述转动限位器(1.9)的一边设有能够容纳所述钢球(1.8)的沟槽。
5. 根据权利要求1或2所述的船用控制手柄，其特征在于所述弧形上导向环(5. 5)和弧形下导向环(5.3)的另一端转轴上还固设有扇形档位器(5.4)，所述传动装置还包括两套档位装置(6)，两套档位装置(6)分别设置于连有所述扇形档位器(5.4)的两块侧板(3)上，每套档位装置(6)包括一个一端与所述侧板(3)铰接的条形板(6.4)，条形板(6.4)的另一端与固定在侧板(3)上的扭簧(6.2)的一端相连，条形板(6.4)中部设有可沿所述扇形档位器(5. 4)的弧面滚动的轴承(6. 6)，所述扇形档位器(5. 4)的弧面正中位置设有与所述轴承(6. 6)配合的半圆形卡槽(6. 7)。
6. 根据权利要求3所述的船用控制手柄，其特征在于所述弧形上导向环(5.5)和弧形下导向环(5.3)的另一端转轴上还固设有扇形档位器(5.4)，所述传动装置还包括两套档位装置(6)，两套档位装置(6)分别设置于连有所述扇形档位器(5.4)的两块侧板(3) 上，每套档位装置(6)包括一个一端与所述侧板(3)铰接的条形板(6.4)，条形板(6.4)的 另一端与固定在侧板(3)上的扭簧(6.2)的一端相连，条形板(6.4)中部设有可沿所述扇 形档位器(5. 4)的弧面滚动的轴承(6. 6)，所述扇形档位器(5. 4)的弧面正中位置设有与所 述轴承(6. 6)配合的半圆形卡槽(6. 7)。
7.根据权利要求4所述的船用控制手柄，其特征在于所述弧形上导向环(5.5)和弧 形下导向环(5.3)的另一端转轴上还固设有扇形档位器(5.4)，所述传动装置还包括两套 档位装置(6)，两套档位装置(6)分别设置于连有所述扇形档位器(5.4)的两块侧板(3) 上，每套档位装置(6)包括一个一端与所述侧板(3)铰接的条形板(6.4)，条形板(6.4)的 另一端与固定在侧板(3)上的扭簧(6.2)的一端相连，条形板(6.4)中部设有可沿所述扇 形档位器(5. 4)的弧面滚动的轴承(6. 6)，所述扇形档位器(5. 4)的弧面正中位置设有与所 述轴承(6. 6)配合的半圆形卡槽(6. 7)。
专利摘要本实用新型具体地指一种可以同时输出三组线性变化的电压信号的船用控制手柄，它包括箱型框架结构的外壳、操作手柄、传动装置和控制机构。其中外壳由面板、四块固定在面板上的侧板和与面板相对的底板构成；操作手柄包括开设通孔的手柄本体，其下端为手柄球。手柄球通过设置于面板背面的固定装置与外壳转动连接；传动装置包括一套联动机构，它包括呈垂直交错布置的弧形上导向环和弧形下导向环，两导向环的两端分别与相对的两侧板通过转轴转动连接，其中一端转轴上固设有扇形齿轮。两导向环的中部沿弧线设有开口槽，手柄球下端的方向固定器从两导向环的开口槽交汇处穿过；控制机构有两套，分别设置于连有所述扇形齿轮的两块侧板上。
文档编号B63H25/52GK201545189SQ20092022973
公开日2010年8月11日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者刘丰, 刘思强, 吴永成, 孔繁军, 张浩立, 曾钕钋, 朱刚, 杨诚, 潘婧, 罗友高, 范卫卫, 谢寅兵, 邓智勇, 陈俞, 陈典, 高剑 申请人:武汉海王机电工程技术公司