一种转向装置的制作方法

本发明涉及一种船用操控装置，具体是一种转向装置。

背景技术：

船舶通常兼具手动操舵与电动操舵功能，这两种功能之间的切换一般通过人员直接手动操作切换手柄，利用切换手柄下端的齿轮离合器将手动或电动产生的转向力传递至全液压转向器，实现行船转向功能。这种转向装置的缺点是，必须通过手动操纵切换手柄进行手动操舵与电动操舵之间的切换，产品的自动化程度低，并且需要在操作台面上开孔预留切换手柄的位置，不方便操作人员的操控和安装。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，提供一种可通过电控切换实现船舶手动操舵功能和电动操舵功能的切换的转向装置，简化安装流程，提高产品的自动化程度，便于操作人员进行转向操作，确保操作人员的安全，避免出现误操作。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种转向装置，包括机壳和主轴，所述的主轴的前端设置有第一内花键，所述的第一内花键固定在一连接法兰的后端，所述的连接法兰经第一深沟球轴承安装在所述的主轴的前端，所述的连接法兰的前端经手轮轴连接有手轮，所述的主轴的后侧设置有第二内花键，所述的第二内花键的外侧固定有从动链轮，所述的第二内花键的后端固定有花键法兰，所述的花键法兰经第二深沟球轴承安装在所述的主轴的后侧，所述的从动链轮经链条与一主动链轮相连，所述的主动链轮安装在一无刷电机的输出端，所述的无刷电机安装在所述的机壳上，所述的主轴的后端与船用全液压转向器相连，所述的主轴上套设有可沿所述的主轴轴向滑动的外花键，所述的外花键的轴向滑动由一电动驱动机构驱动，所述的外花键设置在所述的第一内花键与所述的第二内花键之间，所述的第一内花键与所述的主轴之间具有第一环形间隙，所述的第一环形间隙的外径与所述的外花键的外径相适配，所述的第一内花键的花键齿与所述的外花键的花键齿相适配，所述的第二内花键与所述的主轴之间具有第二环形间隙，所述的第二环形间隙的外径与所述的外花键的外径相适配，所述的第二内花键的花键齿与所述的外花键的花键齿相适配，在所述的电动驱动机构的驱动下，所述的外花键与所述的第一内花键啮合或者与所述的第二内花键啮合，实现转向力传递的手动驱动或者电动驱动。

本发明转向装置工作过程中，当电动驱动机构驱动外花键与第一内花键啮合时，连接法兰与主轴连接，此时，手动扳转手轮，手轮轴旋转，带动主轴旋转，实现转向力向船用全液压转向器传递的手动驱动，进行船舶的手动操舵功能；当电动驱动机构驱动外花键与第一内花键分离并与第二内花键啮合时，手轮轴不随主轴转动，此时，在无刷电机的驱动下，主动链轮带动从动链轮旋转，进而带动主轴旋转，即实现转向力向船用全液压转向器传递的电动驱动，进行船舶的电动操舵功能。以上船舶手动操舵功能和电动操舵功能的切换，完全通过电控切换实现，能够简化转向装置的安装流程，提高产品的自动化程度，便于操作人员进行转向操作，此外，该转向装置具有手动操舵时主轴与无刷电机脱离、电动操舵时主轴与手轮轴脱离的优点，其手动操舵和电动操舵相互独立操控，互不干涉，可提高各零部件的寿命，保证转向的可靠性和安全性，确保操作人员的安全，避免出现误操作。

作为优选，所述的电动驱动机构包括步进电机、丝杠及与所述的丝杠相适配的丝杠螺母，所述的步进电机安装在所述的机壳上，所述的丝杠经联轴器与所述的步进电机的输出端相连，所述的丝杠螺母安装在一安装块内，所述的安装块与一轴承座经一连接销相连，所述的轴承座套设在所述的外花键的外侧，所述的轴承座上安装有滚动轴承，所述的滚动轴承的外圈通过第一压盖固定于所述的轴承座，所述的外花键通过第二压盖固定于所述的滚动轴承的内圈。进一步地，所述的外花键上连接有紧急切换机构，所述的紧急切换机构包括中心滑块、连接块、钢丝绳和拉板，所述的主轴内设置有第一中心孔，所述的连接法兰内设置有与所述的第一中心孔相通的第二中心孔，所述的中心滑块设置在所述的第一中心孔内，所述的中心滑块与所述的外花键通过多根螺栓连接，每根所述的螺栓上螺纹连接有一个螺帽，所述的中心滑块由多个所述的螺帽压紧，所述的主轴上开设有与多个所述的螺帽位置相应的滑槽，多个所述的螺帽设置在所述的滑槽内，所述的连接块固定在所述的中心滑块上，所述的手轮轴固定在所述的连接法兰的轴端，所述的手轮固定在所述的手轮轴的轴端，所述的手轮的前端由一压紧螺母压紧，所述的拉板经转销安装在所述的压紧螺母的前端，所述的钢丝绳的一端固定在所述的连接块上，所述的钢丝绳的另一端穿过所述的第二中心孔固定在所述的拉板上。再进一步，每根所述的螺栓的一端与所述的中心滑块螺纹连接，另一端先后穿过一个所述的螺帽和所述的外花键与所述的轴承座螺纹连接。

作为优选，所述的外花键上连接有紧急切换机构，所述的紧急切换机构包括中心滑块、连接块、钢丝绳和拉板，所述的主轴内设置有第一中心孔，所述的连接法兰内设置有与所述的第一中心孔相通的第二中心孔，所述的中心滑块设置在所述的第一中心孔内，所述的中心滑块与所述的外花键通过多根螺栓连接，每根所述的螺栓上螺纹连接有一个螺帽，所述的中心滑块由多个所述的螺帽压紧，所述的主轴上开设有与多个所述的螺帽位置相应的滑槽，多个所述的螺帽设置在所述的滑槽内，所述的连接块固定在所述的中心滑块上，所述的手轮轴固定在所述的连接法兰的轴端，所述的手轮固定在所述的手轮轴的轴端，所述的手轮的前端由一压紧螺母压紧，所述的拉板经转销安装在所述的压紧螺母的前端，所述的钢丝绳的一端固定在所述的连接块上，所述的钢丝绳的另一端穿过所述的第二中心孔固定在所述的拉板上。

紧急切换机构可进一步提高转向装置的安全性。在船舶进行电动操舵过程中，当出现断电或电气故障时，可紧急拉起拉板，通过钢丝绳向前拉动连接块，带动外花键前移，使外花键与第二内花键分离并与第一内花键啮合，紧急切换至手动操舵模式，保证船舶的转向功能不受影响，避免发生安全事故，确保人员安全。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

（1）本发明公开的转向装置，可通过电控切换实现船舶手动操舵功能和电动操舵功能的切换，能够简化转向装置的安装流程，提高产品的自动化程度，便于操作人员进行转向操作；

（2）本发明公开的转向装置具有手动操舵时主轴与无刷电机脱离、电动操舵时主轴与手轮轴脱离的优点，其手动操舵和电动操舵相互独立操控，互不干涉，可提高各零部件的寿命，保证转向的可靠性和安全性，确保操作人员的安全，避免出现误操作；

（3）本发明公开的转向装置可紧急切换至手动操舵模式，避免因意外情况下的断电或电气故障而造成安全事故，确保人员安全。

附图说明

图1为实施例中转向装置的外观图；

图2为实施例中转向装置的结构示意俯视图；

图3为实施例中电动驱动机构与轴承座的连接示意图；

图4为对应于图3的俯视图；

图5为放大后的图4中a-a剖视图；

图6为图5中b处放大图；

图7为图5中c-c剖视图；

图8为实施例中轴承座与安装块的连接示意图；

图9为图8中d-d剖视图；

图10为实施例中手轮轴与压紧螺母及拉板的结构连接示意图。

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例一的转向装置，如图所示，包括机壳1和主轴2，主轴2的前端设置有第一内花键31，第一内花键31通过螺钉固定在一连接法兰32的后端，连接法兰32经第一深沟球轴承33安装在主轴2的前端，连接法兰32的前端经手轮轴34连接有手轮（因尺寸较大，图中未示出），主轴2的后侧设置有第二内花键24，第二内花键24的外侧焊接有从动链轮36，第二内花键24的后端通过螺钉固定有花键法兰37，花键法兰37经第二深沟球轴承38安装在主轴2的后侧，从动链轮36经链条（图中未示出）与一主动链轮41相连，主动链轮41安装在一无刷电机4的输出端，无刷电机4安装在机壳1上，主轴2的后端与船用全液压转向器（图中未示出）相连，主轴2上套设有可沿主轴2轴向滑动的外花键5，外花键5的轴向滑动由一电动驱动机构驱动，外花键5设置在第一内花键31与第二内花键24之间，第一内花键31与主轴2之间具有第一环形间隙21，第一环形间隙21的外径与外花键5的外径相适配，第一内花键31的花键齿与外花键5的花键齿相适配，第二内花键24与主轴2之间具有第二环形间隙22，第二环形间隙22的外径与外花键5的外径相适配，第二内花键24的花键齿与外花键5的花键齿相适配，在电动驱动机构的驱动下，外花键5与第一内花键31啮合或者与第二内花键24啮合，实现转向力传递的手动驱动或者电动驱动。

实施例二的转向装置，如图所示，包括机壳1和主轴2，主轴2的前端设置有第一内花键31，第一内花键31通过螺钉固定在一连接法兰32的后端，连接法兰32经第一深沟球轴承33安装在主轴2的前端，连接法兰32的前端经手轮轴34连接有手轮（因尺寸较大，图中未示出），主轴2的后侧设置有第二内花键24，第二内花键24的外侧焊接有从动链轮36，第二内花键24的后端通过螺钉固定有花键法兰37，花键法兰37经第二深沟球轴承38安装在主轴2的后侧，从动链轮36经链条（图中未示出）与一主动链轮41相连，主动链轮41安装在一无刷电机4的输出端，无刷电机4安装在机壳1上，主轴2的后端与船用全液压转向器（图中未示出）相连，主轴2上套设有可沿主轴2轴向滑动的外花键5，外花键5的轴向滑动由一电动驱动机构驱动，外花键5设置在第一内花键31与第二内花键24之间，第一内花键31与主轴2之间具有第一环形间隙21，第一环形间隙21的外径与外花键5的外径相适配，第一内花键31的花键齿与外花键5的花键齿相适配，第二内花键24与主轴2之间具有第二环形间隙22，第二环形间隙22的外径与外花键5的外径相适配，第二内花键24的花键齿与外花键5的花键齿相适配，在电动驱动机构的驱动下，外花键5与第一内花键31啮合或者与第二内花键24啮合，实现转向力传递的手动驱动或者电动驱动。

实施例二中，电动驱动机构包括步进电机6、丝杠61及与丝杠61相适配的丝杠螺母62，步进电机6安装在机壳1上，丝杠61经联轴器63与步进电机6的输出端相连，丝杠螺母62安装在一安装块64内，安装块64与一轴承座65经一连接销66相连，轴承座65套设在外花键5的外侧，轴承座65上安装有滚动轴承67，滚动轴承67的外圈通过第一压盖68固定于轴承座65，外花键5通过第二压盖69固定于滚动轴承67的内圈。

实施例三的转向装置，如图所示，包括机壳1和主轴2，主轴2的前端设置有第一内花键31，第一内花键31通过螺钉固定在一连接法兰32的后端，连接法兰32经第一深沟球轴承33安装在主轴2的前端，连接法兰32的前端经手轮轴34连接有手轮（因尺寸较大，图中未示出），主轴2的后侧设置有第二内花键24，第二内花键24的外侧焊接有从动链轮36，第二内花键24的后端通过螺钉固定有花键法兰37，花键法兰37经第二深沟球轴承38安装在主轴2的后侧，从动链轮36经链条（图中未示出）与一主动链轮41相连，主动链轮41安装在一无刷电机4的输出端，无刷电机4安装在机壳1上，主轴2的后端与船用全液压转向器（图中未示出）相连，主轴2上套设有可沿主轴2轴向滑动的外花键5，外花键5的轴向滑动由一电动驱动机构驱动，外花键5设置在第一内花键31与第二内花键24之间，第一内花键31与主轴2之间具有第一环形间隙21，第一环形间隙21的外径与外花键5的外径相适配，第一内花键31的花键齿与外花键5的花键齿相适配，第二内花键24与主轴2之间具有第二环形间隙22，第二环形间隙22的外径与外花键5的外径相适配，第二内花键24的花键齿与外花键5的花键齿相适配，在电动驱动机构的驱动下，外花键5与第一内花键31啮合或者与第二内花键24啮合，实现转向力传递的手动驱动或者电动驱动。

实施例三中，电动驱动机构包括步进电机6、丝杠61及与丝杠61相适配的丝杠螺母62，步进电机6安装在机壳1上，丝杠61经联轴器63与步进电机6的输出端相连，丝杠螺母62安装在一安装块64内，安装块64与一轴承座65经一连接销66相连，轴承座65套设在外花键5的外侧，轴承座65上安装有滚动轴承67，滚动轴承67的外圈通过第一压盖68固定于轴承座65，外花键5通过第二压盖69固定于滚动轴承67的内圈。

实施例三中，外花键5上连接有紧急切换机构，紧急切换机构包括中心滑块71、连接块72、钢丝绳（图中未示出）和拉板73，主轴2内设置有第一中心孔23，连接法兰32内设置有与第一中心孔23相通的第二中心孔39，中心滑块71设置在第一中心孔23内，中心滑块71与外花键5通过多根螺栓74连接，每根螺栓74上螺纹连接有一个螺帽75，中心滑块71由多个螺帽75压紧，主轴2上开设有与多个螺帽75位置相应的滑槽76，多个螺帽75设置在滑槽76内，连接块72固定在中心滑块71上，手轮轴34焊接在连接法兰32的轴端，手轮固定在手轮轴34的轴端，手轮的前端由一压紧螺母35压紧，拉板73经转销77安装在压紧螺母35的前端，钢丝绳的一端固定在连接块72上，钢丝绳的另一端穿过第二中心孔39固定在拉板73上。

实施例四的转向装置，如图所示，包括机壳1和主轴2，主轴2的前端设置有第一内花键31，第一内花键31通过螺钉固定在一连接法兰32的后端，连接法兰32经第一深沟球轴承33安装在主轴2的前端，连接法兰32的前端经手轮轴34连接有手轮（因尺寸较大，图中未示出），主轴2的后侧设置有第二内花键24，第二内花键24的外侧焊接有从动链轮36，第二内花键24的后端通过螺钉固定有花键法兰37，花键法兰37经第二深沟球轴承38安装在主轴2的后侧，从动链轮36经链条（图中未示出）与一主动链轮41相连，主动链轮41安装在一无刷电机4的输出端，无刷电机4安装在机壳1上，主轴2的后端与船用全液压转向器（图中未示出）相连，主轴2上套设有可沿主轴2轴向滑动的外花键5，外花键5的轴向滑动由一电动驱动机构驱动，外花键5设置在第一内花键31与第二内花键24之间，第一内花键31与主轴2之间具有第一环形间隙21，第一环形间隙21的外径与外花键5的外径相适配，第一内花键31的花键齿与外花键5的花键齿相适配，第二内花键24与主轴2之间具有第二环形间隙22，第二环形间隙22的外径与外花键5的外径相适配，第二内花键24的花键齿与外花键5的花键齿相适配，在电动驱动机构的驱动下，外花键5与第一内花键31啮合或者与第二内花键24啮合，实现转向力传递的手动驱动或者电动驱动。

实施例四中，电动驱动机构包括步进电机6、丝杠61及与丝杠61相适配的丝杠螺母62，步进电机6安装在机壳1上，丝杠61经联轴器63与步进电机6的输出端相连，丝杠螺母62安装在一安装块64内，安装块64与一轴承座65经一连接销66相连，轴承座65套设在外花键5的外侧，轴承座65上安装有滚动轴承67，滚动轴承67的外圈通过第一压盖68固定于轴承座65，外花键5通过第二压盖69固定于滚动轴承67的内圈。

实施例四中，外花键5上连接有紧急切换机构，紧急切换机构包括中心滑块71、连接块72、钢丝绳和拉板73，主轴2内设置有第一中心孔23，连接法兰32内设置有与第一中心孔23相通的第二中心孔39，中心滑块71设置在第一中心孔23内，中心滑块71与外花键5通过多根螺栓74连接，每根螺栓74上螺纹连接有一个螺帽75，每根螺栓74的一端与中心滑块71螺纹连接，另一端先后穿过一个螺帽75和外花键5与轴承座65螺纹连接，中心滑块71由多个螺帽75压紧，主轴2上开设有与多个螺帽75位置相应的滑槽76，多个螺帽75设置在滑槽76内，连接块72固定在中心滑块71上，手轮轴34焊接在连接法兰32的轴端，手轮固定在手轮轴34的轴端，手轮的前端由一压紧螺母35压紧，拉板73经转销77安装在压紧螺母35的前端，钢丝绳的一端固定在连接块72上，钢丝绳的另一端穿过第二中心孔39固定在拉板73上。

上述转向装置工作过程中，步进电机6带动丝杠61旋转，将步进电机6的旋转运动转换为丝杠螺母62的直线运动，进而带动轴承座65前后移动，使外花键5与第一内花键31啮合或者与第二内花键24啮合，实现转向力传递的手动驱动或者电动驱动。

当电动驱动机构驱动外花键5与第一内花键31啮合时，外花键5的前端位于第一环形间隙21内、后端脱离第二环形间隙22，连接法兰32与主轴2连接，此时，手动扳转手轮，手轮轴34旋转，带动主轴2旋转，实现转向力向船用全液压转向器传递的手动驱动，进行船舶的手动操舵功能；当电动驱动机构驱动外花键5与第一内花键31分离并与第二内花键24啮合时，外花键5的后端位于第二环形间隙22内、前端与第一环形间隙21脱离，手轮轴34不随主轴2转动，此时，在无刷电机4的驱动下，主动链轮41带动从动链轮36旋转，进而带动主轴2旋转，即实现转向力向船用全液压转向器传递的电动驱动，进行船舶的电动操舵功能。以上船舶手动操舵功能和电动操舵功能的切换，完全通过电控切换实现，能够简化转向装置的安装流程，提高产品的自动化程度，便于操作人员进行转向操作，此外，该转向装置具有手动操舵时主轴2与无刷电机4脱离、电动操舵时主轴2与手轮轴34脱离的优点，其手动操舵和电动操舵相互独立操控，互不干涉，可提高各零部件的寿命，保证转向的可靠性和安全性，确保操作人员的安全，避免出现误操作。

紧急切换机构可进一步提高转向装置的安全性。在船舶进行电动操舵过程中，当出现断电或电气故障时，可紧急拉起拉板73，通过钢丝绳向前拉动连接块72，带动外花键5前移，使外花键5与第二内花键24分离并与第一内花键31啮合，紧急切换至手动操舵模式，保证船舶的转向功能不受影响，避免发生安全事故，确保人员安全。