舵机及具备该舵机的船舶的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种舵机及具备该舵机的船舶。本发明的舵机具备：舵轴齿轮(2)；固定轴齿轮(4)，设置成与舵轴(1)具有同一轴线，并且固定于在船体侧固定的固定轴(3)的端部；轮架(5)，设置成能够绕固定轴(3)进行旋转；驱动齿轮(6c)，使轮架(5)进行旋转；及驱动源(6a)，使驱动齿轮(6c)驱动，轮架(5)具有多个行星轴(30a、30b)，多个行星轴(30a、30b)分别将与固定轴齿轮(4)啮合的行星齿轮(10a、10b)及与舵轴齿轮(2)啮合的行星齿轮(20a、20b)支承为旋转自如，与行星齿轮(20a、20b)啮合的舵轴齿轮(2)的啮合节圆直径和与行星齿轮(10a、10b)啮合的固定轴齿轮(4)的啮合节圆直径不同。
【专利说明】舵机及具备该舵机的船舶
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种舵机及具备该舵机的船舶。
【背景技术】
[0002]一直以来，作为使船舶的舵工作的舵机，已知有雷勃逊滑动型的舵机等液压式的舵机。液压式的舵机虽然有能够对与舵连结的舵轴赋予较大的旋转力的优点，但由于利用电动马达等将电力转换为液压，因此有能量效率恶化的缺点。并且，液压式的舵机的工作油有可能泄漏至外部而引起海洋污染。
[0003]鉴于如上的液压式的舵机的问题点，提出了与液压式不同的其他方式的舵机。
[0004]例如，专利文献I中公开有使设置于与船舶的舵轴固定的转动轮上的齿轮经由安装于电动机的小齿轮进行旋转的舵机。
[0005]以往技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本专利公开2007-8189号公报
【发明内容】
[0008]发明要解决的技术课题
[0009]然而，专利文献I中公开的舵机例如存在如下问题。
[0010]为了对舵轴传递充分的转矩，需要使安装于电动机的小齿轮的转速相对于设置于转动轮的齿轮的转速之比(减速比)充分大。然而，为了加大减速比，需要将设置于转动轮的齿轮的齿数设为充分多于小齿轮的齿数。如此一来，设置于转动轮的齿轮大型化，其结果，存在舵机整体大型化的问题。
[0011]并且，专利文献I中公开的舵机利用电动机的小齿轮和设置于转动轮的齿轮进行I级减速，因此与进行多级减速的情况相比，较大的力(反作用力)施加于电动机的驱动轴。因此，需要充分加粗驱动轴，或者需要提高容纳电动机的外壳的强度等对策。另外，较大的力还施加于供电动机设置的座台，因此还需要加强座台。
[0012]本发明是鉴于这种情况而完成的，其目的在于提供一种小型且以较高的减速比驱动舵的舵机及具备该舵机的船舶。
[0013]用于解决技术课题的手段
[0014]为了实现上述目的，本发明采用以下手段。
[0015]本发明所涉及的舵机经由与船舶的舵连结的舵轴来驱动该舵，其中，所述舵机具备:舵轴齿轮，固定于所述舵轴的端部；固定轴齿轮，设置成与所述舵轴具有同一轴线，并且固定于在船体侧固定的固定轴的端部；轮架，设置成能够绕所述固定轴进行旋转，且外周设有轮架齿轮；驱动齿轮，向所述轮架齿轮传递驱动力以使该轮架绕所述固定轴进行旋转；及驱动源，使所述驱动齿轮驱动，所述轮架具有多个行星轴，所述多个行星轴分别将与所述固定轴齿轮啮合的第I行星齿轮及与所述舵轴齿轮啮合的第2行星齿轮支承为旋转自如，与所述第2行星齿轮啮合的所述舵轴齿轮的啮合节圆直径和与所述第I行星齿轮啮合的所述固定轴齿轮的啮合节圆直径不同。
[0016]本发明所涉及的舵机具备:舵轴齿轮，固定于舵轴的端部；固定轴齿轮，设置成与舵轴具有同一轴线，并且固定于在船体侧固定的固定轴的端部；轮架，设置成能够绕固定轴进行旋转，且外周设有轮架齿轮；驱动齿轮，向轮架齿轮传递驱动力以使该轮架绕固定轴进行旋转；及驱动源，使驱动齿轮驱动。并且，轮架具有多个行星轴，多个行星轴分别将与固定轴齿轮啮合的第I行星齿轮及与舵轴齿轮啮合的第2行星齿轮支承为旋转自如。另外，与第2行星齿轮啮合的舵轴齿轮的啮合节圆直径和与第I行星齿轮啮合的固定轴齿轮的啮合节圆直径不同。
[0017]根据本发明所涉及的舵机，驱动源的驱动力从驱动齿轮传递至轮架齿轮，且驱动力从由轮架所具有的多个行星轴支承的第2行星齿轮传递至舵轴齿轮。如此，通过设为将驱动源的驱动力通过2阶段传递至舵轴的结构，可以使各齿轮小型化。其结果，可以使舵机小型化。并且，由于与第2行星齿轮啮合的舵轴齿轮的啮合节圆直径和与第I行星齿轮啮合的固定轴齿轮的啮合节圆直径不同，因此随着轮架绕固定轴旋转，舵轴相对于固定轴进行相对旋转。如此，驱动源经由2阶段的齿轮向舵轴传递驱动力，并且舵轴相对于固定轴进行相对旋转，因此能够提供以较高的减速比驱动舵的舵机。
[0018]并且，本发明的第I形态的舵机，其中，所述舵轴齿轮、所述固定轴齿轮、所述第I行星齿轮及所述第2行星齿轮的模数相同，所述固定轴齿轮和所述第I行星齿轮的齿数之和与所述舵轴齿轮和所述第2行星齿轮的齿数之和相同。通过如此设定，当使用模数相同的齿轮时，能够通过同一行星轴更加适当地支承第I行星齿轮和第2行星齿轮。
[0019]并且，本发明的第2形态的舵机，其中，所述第I行星齿轮和所述第2行星齿轮的齿数相同，所述第I行星齿轮和所述第2行星齿轮的变位量不同。通过如此设定，能够使第I行星齿轮和第2行星齿轮的齿数相同，同时使固定轴齿轮和舵轴齿轮的齿数不同。
[0020]在本发明的第2形态的舵机中，也可以使所述第I行星齿轮和所述第2行星齿轮成型为一体。通过对成型为一体的齿轮实施使与固定轴齿轮啮合的部分和与舵轴齿轮啮合的部分的变位量不同的加工，能够作为第I行星齿轮和第2行星齿轮发挥作用。
[0021]并且，本发明的第3形态的舵机，其中，所述舵机具备多个驱动源，所述多个驱动源分别经由所述驱动齿轮向所述轮架齿轮传递驱动力。通过如此设定，可以增强传递至轮架的驱动力，并且即使在某一驱动源发生故障时，也能够使用其他驱动源向轮架传递驱动力。
[0022]并且，本发明的第4形态的舵机，其中，所述舵机具备轴瓦，所述轴瓦配置于所述舵轴齿轮与所述固定轴齿轮之间，且支承所述舵轴的轴向荷载。通过如此设定，可以适当地支承舵轴的轴向荷载，并且与通过其他结构来支承舵轴的轴向荷载的情况相比，能够使舵机小型化。
[0023]并且，本发明的第5形态的舵机，其中，所述舵机具备轴颈轴承，所述轴颈轴承配置于所述舵轴与所述固定轴之间，且将所述舵轴支承为能够旋转。通过如此设定，可以提供一种能够适当地支承沿与舵轴的轴向正交的半径方向施加的荷载的舵机。
[0024]并且，本发明的第6形态的舵机，其中，所述驱动源设置于供所述固定轴设置的座台上。通过如此设定，能够在供固定轴设置的座台上设置驱动源，并将驱动源的驱动力适当地传递至轮架。
[0025]并且，本发明的第7形态的舵机具备保护罩，所述保护罩从外部保护所述舵轴齿轮、所述固定轴齿轮、所述轮架，所述驱动源设置于所述保护罩的上部，并且使所述驱动齿轮驱动的驱动轴从该保护罩的上部朝向下方突出，所述轮架齿轮配置于所述轮架的上部，且与通过所述驱动轴驱动的所述驱动齿轮啮合。
[0026]通过如此设定，可以在从外部保护轮架的保护罩的上部设置驱动源，因此与将驱动源设置于供固定轴设置的座台上的情况相比，能够缩短固定轴的长度。
[0027]并且，本发明的第8形态的舵机，其中，所述轮架具有配置于所述舵轴齿轮的上方的凸缘部，所述舵机具备推力轴承，所述推力轴承配置于所述舵轴齿轮与所述凸缘部之间，且支承所述轮架的荷载。通过如此设定，能够利用配置于舵轴齿轮与凸缘部之间的推力轴承适当地支承轮架的荷载。
[0028]并且，本发明所涉及的船舶具备前述的舵机。
[0029]发明效果
[0030]根据本发明，能够提供一种小型且以较高的减速比驱动舵的舵机及具备该舵机的船舶。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是第I实施方式的舵机的局部纵剖视图。
[0032]图2是图1所示的舵机的A-A向视横剖视图。
[0033]图3是图1所示的舵机的B-B向视横剖视图。
[0034]图4是第I实施方式的舵轴齿轮和第2行星齿轮的局部放大图。
[0035]图5是第I实施方式的固定轴齿轮和第I行星齿轮的局部放大图。
[0036]图6是第2实施方式的舵机的局部纵剖视图。
[0037]图7是表示齿轮的变位量的图，图7 (a)表示负变位，图7 (b)表示正变位。
[0038]图8是第3实施方式的舵机的局部纵剖视图。
[0039]图9是第4实施方式的舵机的局部纵剖视图。
[0040]图10是第5实施方式的舵机的局部纵剖视图。
[0041]图11是第6实施方式的舵机的局部纵剖视图。
[0042]图12是表示第7实施方式的舵机的舵轴齿轮的俯视图。
[0043]图13是表示第8实施方式的舵机的舵轴齿轮的俯视图。
【具体实施方式】
[0044][第I实施方式]
[0045]以下，使用图1及图2，对第I实施方式的舵机100进行说明。图1是第I实施方式的舵机100的局部纵剖视图。并且，图2是图1所示的舵机100的A-A向视横剖视图。
[0046]如图1所示，本实施方式所涉及的舵机100为经由与船舶的舵(未图示)连结的舵轴I驱动舵的装置。舵机100具备舵轴1、舵轴齿轮2、固定轴3、固定轴齿轮4、轮架5及驱动装置6。并且，本实施方式所涉及的船舶通过由内燃机(未图示)驱动的螺杆得到推进力来进行推进。而且，在本实施方式所涉及的船舶中，舵机100固定于船体，通过舵机100对舵进行操作，由此能够任意地控制船舶的行驶方向。
[0047]舵轴I为沿着铅垂方向的中心轴C配置的圆筒状的部件，在下端部连结有舵。并且，在舵轴I的上端部固定有舵轴齿轮2。舵轴齿轮2例如通过螺栓等与舵轴I紧固，若舵轴齿轮2进行旋转，则固定于舵轴齿轮2的舵轴I也进行旋转。因此，通过舵轴齿轮2的旋转，与舵轴I连结的舵以中心轴C为中心进行旋转。在舵轴I上设有直径大于舵轴I的直径的凸缘部la，其与舵轴I成为一体而进行旋转。
[0048]接着，对支承舵轴I的自重的舵轴支承机构18进行说明。舵轴支承机构18具备舵轴承15、支承轴16及座台17。
[0049]支承轴16为设置成与舵轴I具有同一轴线的筒状的部件，下端部通过螺栓等紧固部件固定于船体侧即座台17上。并且，在支承轴16的上表面与凸缘部Ia的下表面之间配置有支承舵轴I的轴向荷载的舵轴承15。舵轴承15固定于支承轴16的上表面的外周端部，并与凸缘部Ia的下表面接触。舵轴I的荷载经由舵轴承15传递至固定于船体侧的座台上的支承轴16。
[0050]固定轴3为设置成与舵轴I具有同一轴线的筒状的部件，下端部通过螺栓等紧固部件固定于船体侧即座台7上。并且，在固定轴3的上端部，通过螺栓等紧固部件固定有固定轴齿轮4。固定轴3的内周的直径大于舵轴I的外周的直径。
[0051]在固定轴3的外表面，以压入状态嵌合有支承轮架5的荷载的轮架轴承8的内圈内表面。并且，在固定轴3的外表面，以压入状态嵌合有环状部件9的内表面，环状部件9配置于轮架轴承8的下方。环状部件9的下端由座台7支承，环状部件9的上端与轮架轴承8的内圈下表面接触。
[0052]轮架轴承8的外圈外表面以压入状态嵌合于设置在轮架5的高低差部5a。轮架轴承8为滚动轴承，如上所述，内圈内表面以压入状态嵌合于固定轴3的外表面。因此，轮架5设置成能够绕固定轴3进行旋转。
[0053]在轮架轴承8的外圈上表面，经由高低差部5a施加有轮架5的荷载。施加于轮架轴承8的外圈上表面的轮架5的荷载经由轮架轴承8的内圈下表面传递至环状部件9。如此，轮架轴承8具备支承轮架5的荷载，并且将轮架5设置成能够绕固定轴3旋转的功能。
[0054]轮架5为中心轴C方向的截面形状为圆形的部件，且设置成能够绕固定轴3进行旋转。轮架5的轮架齿轮5b设置于高低差部5a的半径方向外方的外周面。轮架齿轮5b通过对轮架5的外周面进行加工而被设置。
[0055]在轮架齿轮5b上嵌合有经由驱动轴6b与驱动源6a连结的驱动齿轮6c。驱动源6a由电动马达和减速机构成，经由驱动轴6b使驱动齿轮6c旋转。驱动齿轮6c向轮架齿轮5b传递驱动力以使轮架5绕固定轴3进行旋转。驱动源6a使驱动齿轮6c驱动而向轮架齿轮5b传递驱动力。驱动源6a设置于供固定轴3设置的座台7上。
[0056]轮架5具有4根行星轴30&、3013、30(3(未图示)、30(1(未图示)。图1是舵机100的局部纵剖视图，因此示有行星轴30a和行星轴30b。行星轴30a为上端和下端分别固定于轮架5的轴状部件。在行星轴30a上设有内圈以压入状态嵌合的2个滚动轴承(未图示)，行星齿轮1a及行星齿轮20a以压入状态嵌合于2个滚动轴承的外圈。如此一来，行星轴30a将与固定轴齿轮4啮合的行星齿轮1a(第I行星齿轮)、及与舵轴齿轮2啮合的行星齿轮20a (第2行星齿轮)支承为旋转自如。
[0057]同样地，行星轴30b将行星齿轮1b和行星齿轮20b支承为旋转自如。同样地，行星轴30c将行星齿轮1c (未图示)和行星齿轮20c (未图示)支承为旋转自如。同样地，行星轴30d将行星齿轮1d(未图示)和行星齿轮20d(未图示)支承为旋转自如。行星齿轮1a?1d(第I行星齿轮)与固定轴齿轮4啮合，行星齿轮20a?20d(第2行星齿轮)与舵轴齿轮2啮合。
[0058]图2是图1所示的舵机100的A-A向视横剖视图。如图2所示，行星齿轮20a?20d分别各隔开90°的间隔，以与舵轴齿轮2啮合的方式配置于舵轴齿轮2的圆周方向的4个部位。随着轮架5绕固定轴3旋转，行星齿轮20 (行星齿轮20a?20d的统称)以分别各维持90°的间隔的状态相对于固定轴3进行旋转。
[0059]图3是图1所示的舵机100的B-B向视横剖视图。如图3所示，行星齿轮1a?1d分别各隔开90°的间隔，以与固定轴齿轮4啮合的方式配置于固定轴齿轮4的圆周方向的4个部位。随着轮架5绕固定轴3旋转，行星齿轮10 (行星齿轮1a?1d的统称)以分别各维持90°的间隔的状态相对于固定轴3进行旋转。
[0060]在此，对在本实施方式中从驱动齿轮6c传递至舵轴齿轮2的驱动力的速度比(减速比)进行说明。在以下说明中，设为固定轴齿轮4与行星齿轮10啮合时的固定轴齿轮4的模数和行星齿轮10的模数相同。并且，设为舵轴齿轮2与行星齿轮20啮合时的舵轴齿轮2的模数和行星齿轮20的模数相同。在此，模数是指节圆直径除以齿数的值。
[0061]本实施方式所涉及的舵机100满足以下的条件式。
[0062]i0= (Zb.Zd)/ (Za.Zd) (I)
[0063]I1= (1-1 0)/i0 (2)
[0064]i2= Zf/Ze(3)
[0065]i3= I1^i2(4)
[0066]Za+Zb = Zc+Zd(5)
[0067]Za 乒 Zd(6)
[0068]Zb 乒 Zc(7)
[0069]其中，Za:固定轴齿轮4的齿数，Zb:行星齿轮10的齿数，Zc:行星齿轮20的齿数，Zd:舵轴齿轮2的齿数，Ze:驱动齿轮6c的齿数，Zf:轮架齿轮5b的齿数，i1:轮架5与舵轴I的速度比(减速比)，i2:驱动齿轮6c与轮架5的速度比(减速比)，i 3:驱动齿轮6c与舵轴I的速度比(减速比)。
[0070]由以上的条件式明确可知，驱动齿轮6c与舵轴I的减速比由固定轴齿轮4的齿数Za、行星齿轮10的齿数Zb、行星齿轮20的齿数Zc、舵轴齿轮2的齿数Zd、驱动齿轮6c的齿数Ze及轮架齿轮5b的齿数Zf决定。
[0071]另外，行星齿轮10的齿数分别相同，Zb是指该相同的齿数。并且，行星齿轮20的齿数分别相同，Zc是指该相同的齿数。
[0072]条件式(5)为能够使舵轴I和固定轴3设置成具有同一轴线且使行星齿轮10和行星齿轮20支承于行星轴30 (行星轴30a?30d的统称)的条件。通过满足这种条件，能够使舵轴I与行星轴30的轴间距离和固定轴3与行星轴30的轴间距离相同。
[0073]条件式(6)及(7)为用于随着轮架5绕固定轴3旋转而使舵轴I相对于固定轴3进行相对旋转的条件。当同时不满足条件式(6)及(7)时，固定轴齿轮4的齿数Za和舵轴齿轮2的齿数Zd相同，且行星齿轮10的齿数Zb和行星齿轮20的齿数Zc相同。此时，行星齿轮20绕舵轴齿轮2沿周向旋转，但舵轴齿轮2保持静止状态，而不是相对于固定轴齿轮4进行相对旋转。通过满足条件式(6)及(7)，能够随着轮架5绕固定轴3旋转而使舵轴I相对于固定轴3进行相对旋转。
[0074]以上，设为固定轴齿轮4与行星齿轮10啮合时的固定轴齿轮4的模数和行星齿轮10的模数相同来进行了说明。并且，设为舵轴齿轮2与行星齿轮20啮合时的舵轴齿轮2的模数和行星齿轮20的模数相同来进行了说明。然而，即使这些模数不同，也能够适用本实施方式。此时的舵机100满足以下的条件式⑶?(10)来代替前述的条件式(5)?(7)。
[0075]Γ!+Γ2= r 3+r4(8)
[0076]r 3(9)
[0077]r 4(10)
[0078]其中，如图4及图5所示，r1:舵轴齿轮2的中心O連啮合点P郝距离，r2:行星齿轮20 (行星齿轮20a)的中心02至啮合点距离，r3:固定轴齿轮4的中心O3至啮合点己的距离，r 4:行星齿轮10 (行星齿轮1a)的中心O 4至啮合点P 2的距离。
[0079]1^的2倍的距离即2r i为舵轴齿轮2的啮合节圆直径，r3的2倍的距离即2r 3为固定轴齿轮4的啮合节圆直径。并且，r2的2倍的距离即2r2为行星齿轮20的啮合节圆直径，1"4的2倍的距离即2r 4为行星齿轮10的啮合节圆直径。
[0080]条件式(8)为能够使舵轴I和固定轴3设置成具有同一轴线且使行星齿轮10和行星齿轮20支承于行星轴30的条件。通过满足这种条件，能够使舵轴I与行星轴30的轴间距离和固定轴3与行星轴30的轴间距离相同。
[0081]条件式(9)为表示与行星齿轮20啮合的舵轴齿轮2的啮合节圆直径1和与行星齿轮10啮合的固定轴齿轮4的啮合节圆直径21"3不同的条件式。并且，条件式(10)为与舵轴齿轮2啮合的行星齿轮20的啮合节圆直径21*2和与固定轴齿轮4啮合的行星齿轮10的啮合节圆直径21*4不同的条件式。
[0082]条件式(9)及(10)为用于随着轮架5绕固定轴3旋转而使舵轴I相对于固定轴3进行相对旋转的条件。当同时不满足条件式(9)及(10)时，舵轴齿轮2的中心O1至啮合点P1的距离r i和固定轴齿轮4的中心O 3至啮合点P 2的距离r 3相同，且行星齿轮20的中心02至啮合点P i的距离r2和行星齿轮1a的中心O 4至啮合点P 2的距离r 4相同。此时，行星齿轮20绕舵轴齿轮2沿周向进行旋转，但舵轴齿轮2保持静止状态，而不是相对于固定轴齿轮4进行相对旋转。通过满足条件式(9)及(10)，能够随着轮架5绕固定轴3旋转而使舵轴I相对于固定轴3进行相对旋转。
[0083]如此，根据本实施方式所涉及的舵机100，驱动源6a所产生的驱动力从驱动齿轮6c传递至轮架齿轮5b，驱动力从由轮架5所具有的多个行星轴30支承的行星齿轮20进一步传递至舵轴齿轮2。如此，通过设为将驱动源6a的驱动力通过2阶段传递至舵轴I的结构，可以使各齿轮小型化。其结果，可以使舵机100小型化。并且，由于与行星齿轮20啮合的舵轴齿轮2的啮合节圆直径2Γι和与行星齿轮10啮合的固定轴齿轮4的啮合节圆直径2r3不同，因此随着轮架5绕固定轴3旋转，舵轴I相对于固定轴3进行相对旋转。如此，驱动源6a经由2阶段的齿轮将驱动力传递至舵轴1，并且舵轴I相对于固定轴3进行相对旋转，因此能够提供一种以较高的减速比驱动舵的舵机100。
[0084]并且，在本实施方式的舵机100中，舵轴齿轮2、固定轴齿轮4、行星齿轮10及行星齿轮20的模数相同，固定轴齿轮4和行星齿轮10的齿数之和与舵轴齿轮2和行星齿轮20的齿数之和相同。通过如此设定，当使用模数相同的齿轮时，能够通过同一行星轴30更加适当地支承行星齿轮10和行星齿轮20。
[0085]并且，本实施方式的舵机100具备配置于舵轴齿轮2与固定轴齿轮4之间且支承舵轴I的轴向荷载的轴瓦40。通过如此设定，可以适当地支承舵轴I的轴向荷载，并且与通过其他结构来支承舵轴I的轴向荷载的情况相比，能够使舵机100小型化。
[0086]并且，本实施方式的舵机100在供固定轴3设置的座台7上设有驱动源6a。通过如此设定，能够在供固定轴3设置的座台7上设置驱动源6a，并将驱动源6a的驱动力适当地传递至轮架5。
[0087][第2实施方式]
[0088]接着，使用图6，对第2实施方式的舵机200进行说明。图6是第2实施方式的舵机200的局部纵剖视图。
[0089]第I实施方式中，将行星齿轮10和行星齿轮20设为分别独立的齿轮。相对于此，第2实施方式中，配置与行星轴30成型为一体的单一的行星齿轮，并使行星齿轮的轴向上的齿轮的变位量不同。
[0090]另外，第2实施方式为第I实施方式的变形例，以下特别说明的情况除外，其他结构与第I实施方式相同，因此以下省略说明。并且，在图6中未示出第I实施方式的舵轴支承机构18，但设为具备与第I实施方式相同的舵轴支承机构18。
[0091]如图6所示，由行星轴30a、30b支承的行星齿轮lla、llb为成型为一体的单一部件，为一定齿数的齿轮。另一方面，与第I实施方式相同，舵轴齿轮2和固定轴齿轮4的齿数不同。
[0092]由于具有同一轴线的舵轴齿轮2和固定轴齿轮4的齿数不同，因此若与各个齿轮啮合的对象为标准的齿轮，则与配置于行星轴30a、30b的行星齿轮IlaUlb的啮合不成立。因此，在本实施方式中，进行成型时，使用与舵轴齿轮2啮合的位置的变位量和与固定轴齿轮4嗤合的位置的变位量不同的行星齿轮I la、I lb。
[0093]在此，使用图7，对变位量进行说明。变位是指与标准齿轮相比使齿轮的齿厚和齿形进一步变形。图7(a)所示的负变位是指使齿轮的齿厚比标准齿轮薄且使齿面向齿轮的中心方向后退。并且，图7(b)所示的正变位是指使齿轮的齿厚比标准齿轮厚且使齿面向从齿轮的中心方向远离的方向前进。
[0094]例如，当固定轴齿轮4的齿数多于舵轴齿轮2的齿数时，将与舵轴齿轮2啮合的位置的行星齿轮Ila、IIb设为正变位的行星齿轮(第2行星齿轮)，将与固定轴齿轮4啮合的位置的行星齿轮IlaUlb设为负变位的行星齿轮(第I行星齿轮)。此时，负变位的位置的行星齿轮IlaUlb和正变位的位置的行星齿轮IlaUlb的齿数相同，负变位的位置的行星齿轮IlaUlb和正变位的位置的行星齿轮lla、llb相对于标准齿轮的变位量不同。
[0095]如此一来，与正变位的位置的行星齿轮I la、I Ib (第2行星齿轮)啮合的舵轴齿轮2的啮合节圆直径2rjP与负变位的位置的行星齿轮11a、Ilb(第I行星齿轮)啮合的固定轴齿轮4的啮合节圆直径2r3不同，因此随着轮架5绕固定轴3旋转，舵轴I相对于固定轴3进行相对旋转。
[0096]在以上说明中，将与舵轴齿轮2啮合的位置的行星齿轮IlaUlb设为正变位的行星齿轮(第2行星齿轮)并将与固定轴齿轮4啮合的位置的行星齿轮IlaUlb设为负变位的行星齿轮(第I行星齿轮)，但也可以为其他形态。
[0097]例如，若满足第I实施方式的条件式⑶?(10)，则也可以根据舵轴齿轮2和固定轴齿轮4的形状来采用各种变位量的行星齿轮lla、llb。变位量并不限于将一方设为正变位并将另一方设为负变位，也可以将双方设为正变位或负变位。当将双方设为正变位或负变位时，只要使与舵轴齿轮2啮合的位置的行星齿轮IlaUlb和与固定轴齿轮4啮合的位置的行星齿轮IlaUlb的变位量不同即可。
[0098]如此，根据本实施方式所涉及的舵机200，行星齿轮的齿数相同，且在行星齿轮中存在变位量不同的部分(第I行星齿轮与第2行星齿轮)。通过如此设定，能够使具备变位量不同的部分的行星齿轮的齿数相同，并且使固定轴齿轮和舵轴齿轮的齿数不同。
[0099]并且，通过将配置于行星轴30的行星齿轮设为单一部件，能够将轴向的高度抑制得较低而使舵机200小型化。并且，在第2实施方式中，与第I实施方式不同，将轮架齿轮5b设置于轮架5的外周面，因此与将驱动源设置于轮架5的下方的第I实施方式相比，能够将轴向的高度抑制得较低而使舵机200小型化。
[0100][第3实施方式]
[0101]接着，使用图8，对第3实施方式的舵机300进行说明。图8是第3实施方式的舵机300的局部纵剖视图。
[0102]第I实施方式中，设置单一的驱动装置来作为向轮架齿轮5b传递驱动力的驱动装置。相对于此，第2实施方式中，设置多个驱动装置来作为向轮架齿轮5b传递驱动力的驱动装置。
[0103]另外，第3实施方式为第I实施方式的变形例，以下特别说明的情况除外，其他结构与第I实施方式相同，因此以下省略说明。
[0104]如图8所示，在轮架齿轮5b上啮合有经由驱动轴6b与驱动源6a连结的驱动齿轮6c。驱动源6a由电动马达和减速机构成，经由驱动轴6b使驱动齿轮6c进行旋转。驱动齿轮6c向轮架齿轮5b传递驱动力以使轮架5绕固定轴3进行旋转。驱动源6a使驱动齿轮6c驱动而向轮架齿轮5b传递驱动力。驱动源6a设置于供固定轴3设置的座台7上。
[0105]同样地，在轮架齿轮5b上啮合有经由驱动轴60b与驱动源60a连结的驱动齿轮60c。驱动源60a由电动马达和减速机构成，经由驱动轴60b使驱动齿轮60c进行旋转。驱动齿轮60c向轮架齿轮5b传递驱动力以使轮架5绕固定轴3进行旋转。驱动源60a使驱动齿轮60c驱动而向轮架齿轮5b传递驱动力。驱动源60a设置于供固定轴3设置的座台7上。
[0106]如此，本实施方式所涉及的舵机300具备多个驱动源，多个驱动源6a、60a分别经由驱动齿轮6c、60c向轮架齿轮5b传递驱动力。通过如此设定，可以增强传递至轮架5的驱动力，并且即使在某一驱动源发生故障时，也能够通过其他驱动源向轮架5传递驱动力。
[0107][第4实施方式]
[0108]接着，使用图9，对第4实施方式的舵机400进行说明。图9是第4实施方式的舵机400的局部纵剖视图。
[0109]第3实施方式的舵机300具备支承舵轴I的自重的舵轴支承机构18。相对于此，第4实施方式的舵机400具备用于支承舵轴I的自重的轴瓦40。
[0110]另外，第4实施方式为第3实施方式的变形例，以下特别说明的情况除外，其他结构与第3实施方式相同，因此以下省略说明。
[0111]第4实施方式的舵机400不具备用于支承舵轴I的自重的第3实施方式的舵轴支承机构18。代替此，具备用于支承舵轴I的自重的轴瓦40。轴瓦40支承舵轴I的轴向荷载，且配置于舵轴齿轮2与固定轴齿轮4之间。轴瓦40固定于固定轴齿轮4的外周端部的上表面，并与舵轴齿轮2的外周端部的下表面接触。
[0112]如此，第4实施方式的舵机400通过在舵轴齿轮2与固定轴齿轮4之间配置轴瓦40，如第3实施方式，即使不设置舵轴支承机构18，也能够适当地支承舵轴I的自重。
[0113][第5实施方式]
[0114]接着，使用图10，对第5实施方式的舵机500进行说明。图10是第5实施方式的舵机500的局部纵剖视图。
[0115]第5实施方式为第4实施方式的变形例，不同点在于在舵轴I与固定轴3之间设有将舵轴I支承为能够旋转的轴颈轴承50。
[0116]通过设置轴颈轴承50，能够适当地支承沿与舵轴I的轴向正交的半径方向施加的荷载。
[0117][第6实施方式]
[0118]接着，使用图11，对第6实施方式的舵机600进行说明。图11是第6实施方式的舵机600的局部纵剖视图。
[0119]第3实施方式中，将多个驱动源设置于座台来驱动轮架齿轮。相对于此，第6实施方式中，设置从外部保护轮架5的保护罩，并在保护罩的上部设置多个驱动源。
[0120]另外，第6实施方式为第3实施方式的变形例，以下特别说明的情况除外，其他结构与第3实施方式及第I实施方式相同，因此以下省略说明。
[0121]如图11所示，第6实施方式的舵机600具备从外部保护轮架5的保护罩70。并且，包含驱动源6a的驱动装置6设置于保护罩70的上部，并且使驱动齿轮6c驱动的驱动轴6b从保护罩70的上部朝向下方突出。同样地，包含驱动源60a的驱动装置60设置于保护罩70的上部，并且使驱动齿轮60c驱动的驱动轴60b从保护罩70的上部朝向下方突出。在本实施方式的轮架5中，轮架齿轮5b配置于轮架5的上部，且与通过驱动轴6b、60b驱动的驱动齿轮6c、60c啮合。
[0122]如此，本实施方式所涉及的舵机600具备从外部保护舵轴齿轮2、固定轴齿轮4、轮架5的保护罩70，驱动源设置于保护罩70的上部，并且使驱动齿轮驱动的驱动轴从保护罩70的上部朝向下方突出，轮架齿轮5b配置于轮架5的上部，且与通过驱动轴6b，60b驱动的驱动齿轮6c、60c啮合。
[0123]通过如此设定，由于在从外部保护轮架5的保护罩70的上部设置驱动源6a、60a，因此与将驱动源6a、60a设置于供固定轴3设置的座台7的情况相比，能够缩短固定轴3的长度。
[0124][第7实施方式]
[0125]接着，使用图12，对第7实施方式的舵机700进行说明。图12是第7实施方式的舵机700的局部纵剖视图。
[0126]第7实施方式为第6实施方式的变形例，不同点在于在轮架5的上部设有凸缘部5c且在舵轴齿轮2与凸缘部5c之间配置有推力轴承80。
[0127]另外，第7实施方式为第6实施方式的变形例，以下特别说明的情况除外，其他结构与第6实施方式及第I实施方式相同，因此以下省略说明。
[0128]如图12所示，在第7实施方式的舵机700中，在舵轴齿轮2的上方配置有轮架5中所包含的凸缘部5c。并且，舵机700具备配置于舵轴齿轮2与凸缘部5c之间且支承轮架5的荷载的推力轴承80。通过如此设定，能够利用配置于舵轴齿轮2与凸缘部5c之间的推力轴承80适当地支承轮架5的荷载。
[0129][第8实施方式]
[0130]接着，使用图13，对第8实施方式的舵机的舵轴齿轮进行说明。
[0131]第8实施方式为第I实施方式的变形例，其特征在于在舵轴齿轮上具备外力施加于舵时的安全机构。
[0132]如图13所示，第8实施方式的舵轴齿轮2由以下构成:舵轴齿轮部2a，从中心轴C设置于径向外侧；圆板状的舵轴连结部2b，设置于径向内侧；及多个连结销2c，连结舵轴齿轮部2a和舵轴连结部2b。
[0133]舵轴连结部2b为与舵轴I连结的部件，为碰撞海底或暗礁时等的外力施加于与舵轴I连结的舵时，经由舵轴I被传递外力的部件。而且，当外力传递至舵轴连结部2b时，只要是预先规定的容许范围的外力，则连结舵轴齿轮部2a和舵轴连结部2b的多个连结销2c保持连结的状态。另一方面，当超过预先规定的容许范围的外力施加于舵时，多个连结销2c断裂，舵轴齿轮部2a与舵轴连结部2b的连结被切断。通过如此设定，当超过预先规定的容许范围的外力施加于舵时，虽然舵轴齿轮2受损，但能够使舵机的其他部分不受损伤。即，当超过预先规定的容许范围的外力施加于舵时，能够防止舵体整体因该外力所产生的冲击而受损。
[0134]另外，舵轴连结部2b的半径长于固定轴齿轮的内周的半径L。通过如此设定，即使在舵轴齿轮部2a与舵轴连结部2b的连结被切断时，由于舵轴连结部2b残留在固定轴齿轮4的上部，因此也能够防止舵轴I向下方掉落。
[0135][其他实施方式]
[0136]在以上说明的实施方式中，也可以将驱动源设为电动马达，并设置检测电动马达的转速的传感器。此时，可以还设置被输入传感器的检测值的控制部，使控制部基于所输入的传感器的检测值来控制舵角。通过如此设定，能够高精度地执行舵角的控制。
[0137]并且，如第5实施方式及第6实施方式所示，当在舵机上设置保护轮架的保护罩时，也可以在保护罩内部填充润滑油。此时，润滑油的填充能够采用将润滑脂涂布于齿轮的方法、浸渍齿轮整体的方法、从供油泵等直接供油的方法等各种方法。
[0138]并且，在未设置保护罩的实施方式中，当驱动源发生故障等时为了能够让操作人员亲自操作来对舵进行操作，优选在轮架5的外部设置杠杆。通过如此设定，即使驱动源发生故障等，也能够对舵进行操作。
[0139]并且，当预先规定的容许范围的外力施加于舵时，可以以使驱动装置所具备的驱动轴或驱动轴和驱动齿轮的连结部分断裂的方式设定这些部分的强度。通过如此设定，当预先规定的容许范围的外力施加于舵时，能够适当地防止驱动源和驱动源所具备的减速机受损。
[0140]符号说明
[0141]1-舵轴，Ia-凸缘部，2-舵轴齿轮，3-固定轴，4-固定轴齿轮，5_轮架，5b_轮架齿轮，6、60-驱动装置，6a、60a-驱动源，6b、60b_驱动轴，6c、60c_驱动齿轮，7-座台，10a、10b、1cUOd-行星齿轮(第I行星齿轮)，15-舵轴承，16-支承轴，17-座台，18-舵轴支承机构，20a、20b、20c、20d-行星齿轮(第2行星齿轮)，30a、30b、30c、30d_行星轴，40-轴瓦，50-轴颈轴承，70-保护罩，80-推力轴承，100、200、300、400、500、600、700-舵机。
【权利要求】
1.一种舵机，经由与船舶的舵连结的舵轴来驱动该舵，其特征在于，具备: 舵轴齿轮，固定于所述舵轴的端部； 固定轴齿轮，设置成与所述舵轴具有同一轴线，并且固定于在船体侧固定的固定轴的端部； 轮架，设置成能够绕所述固定轴进行旋转，且外周设有轮架齿轮； 驱动齿轮，向所述轮架齿轮传递驱动力以使该轮架绕所述固定轴进行旋转；及 驱动源，使所述驱动齿轮驱动， 所述轮架具有多个行星轴， 所述多个行星轴分别将与所述固定轴齿轮啮合的第I行星齿轮及与所述舵轴齿轮啮合的第2行星齿轮支承为旋转自如， 与所述第2行星齿轮啮合的所述舵轴齿轮的啮合节圆直径和与所述第I行星齿轮啮合的所述固定轴齿轮的啮合节圆直径不同。
2.根据权利要求1所述的舵机，其特征在于， 所述舵轴齿轮、所述固定轴齿轮、所述第I行星齿轮及所述第2行星齿轮的模数相同，所述固定轴齿轮和所述第I行星齿轮的齿数之和与所述舵轴齿轮和所述第2行星齿轮的齿数之和相同。
3.根据权利要求1或2所述的舵机，其特征在于， 所述第I行星齿轮和所述第2行星齿轮的齿数相同， 所述第I行星齿轮和所述第2行星齿轮的变位量不同。
4.根据权利要求3所述的舵机，其特征在于， 所述第I行星齿轮和所述第2行星齿轮成型为一体。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的舵机，其特征在于， 所述舵机具备多个所述驱动源， 所述多个驱动源分别经由所述驱动齿轮向所述轮架齿轮传递驱动力。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的舵机，其特征在于， 所述舵机具备轴瓦，所述轴瓦配置于所述舵轴齿轮与所述固定轴齿轮之间，且支承所述舵轴的轴向荷载。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的舵机，其特征在于， 所述舵机具备轴颈轴承，所述轴颈轴承配置于所述舵轴与所述固定轴之间，且将所述舵轴支承为能够旋转。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的舵机，其特征在于， 所述驱动源设置于供所述固定轴设置的座台上。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的舵机，其特征在于， 所述舵机具备保护罩，所述保护罩从外部保护所述舵轴齿轮、所述固定轴齿轮、所述轮架， 所述驱动源设置于所述保护罩的上部，并且使所述驱动齿轮驱动的驱动轴从该保护罩的上部朝向下方突出， 所述轮架齿轮配置于所述轮架的上部，且与通过所述驱动轴驱动的所述驱动齿轮啮入口 ο
10.根据权利要求9所述的舵机，其特征在于， 所述轮架具有配置于所述舵轴齿轮的上方的凸缘部， 所述舵机具备推力轴承，所述推力轴承配置于所述舵轴齿轮与所述凸缘部之间，且支承所述轮架的荷载。
11.一种船舶，其特征在于， 所述船舶具备权利要求1至10中任一项所述的舵机。
【文档编号】B63H25/26GK104520182SQ201380041444
【公开日】2015年4月15日 申请日期:2013年10月18日 优先权日:2012年10月18日
【发明者】秋山阳, 键本良实, 土桥修司 申请人:三菱重工业株式会社