艇艉驱动系统以及液压离合器的制作方法

本发明涉及船舶技术领域，特别涉及一种艇艉驱动系统以及液压离合器。

背景技术：

目前在艇艉驱动方面在国内尚属空白，基本上全部依靠进口。国外品牌中有美国水星，瑞典沃尔沃，日本雅马哈等品牌，其中美国水星占据市场的主要份额，雅马哈已经停产，瑞典沃尔沃太贵。而且目前的产品在结构上不适合长时间的使用，保养要求高，一种是齿轮箱换档装置采用机械装置，冲击大，齿轮容易损坏，这种方式中，离合器与艉机一体，安装于艇外部，维护不方便，并且制作成本高、价格昂贵﹔一种是采用液压换档的装置设计在一体，没有足够空间能做大，而且冷却不够造成温度高，工作变得不稳定，在中国国情下难以适应国民的需求。现在国内急需一款性价比高，稳定性好，保养使用方便的产品。

技术实现要素：

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是：提供了一种与艉机分离、方便安装维护、成本低廉的、可靠性高的艇艉驱动系统以及液压离合器。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种液压离合器，包括用于与艇艉驱动系统的发动机的输出端连接的连接部件、位于连接部件上远离发动机的一面且穿过该连接部件与发动机的动力输出轴连接的动力输入轴、设于动力输入轴上的前进档离合器、设于连接部件上远离发动机一面的倒档离合器、液压换档部件及输出轴；

所述前进档离合器包括向远离发动机方向依次设置的第一前进档齿轮、前进档离合腔、第二前进档齿轮，所述前进档离合腔的腔壁的两端分别与第一前进档齿轮和第二前进档齿轮相连；所述前进档离合器还包括设于第一前进档齿轮朝向第二前进档齿轮的一端的第一离合片、设于第二前进档齿轮朝向第一前进档离合器的端面的第二离合片、设于第一前进档齿轮与第一离合片之间的第一液压缸；所述输出轴设于所述第二前进档齿轮上远离发动机的端面，该输出轴用于与艇艉驱动系统的艉机相连；

所述倒档离合器包括向远离发动机方向依次设置的第一转轴、第一倒档齿轮、倒档离合腔、与第二前进档齿轮齿合的第二倒档齿轮，所述第一转轴的一端设于连接部分上且能够绕自身轴心转动，所述倒档离合腔的腔壁的两端分别与第一倒档齿轮和第二倒档齿轮相连；所述倒档离合器还包括设于第一倒档齿轮朝向第二倒档齿轮的一端的第三离合片、设于第二倒档齿轮朝向第一倒档齿轮的端面的第四离合片、设于第一倒档齿轮与第三离合片的第二液压缸；

液压换档部件包括设于连接部件上远离发动机一面的油泵驱动轴、与所述油泵驱动轴连接的油泵、设于油泵出口端的液压阀控制装置；油泵驱动轴用于驱动所述油泵运转，所述油泵的出口端通过所述液压阀控制装置与第一液压缸及第二液压缸均相连；在所述油泵驱动轴上设置有与第一前进档齿轮及第一倒档齿轮均齿合的换向惰轮；所述液压阀控制装置具有一换档臂，所述液压阀控制装置根据换档臂的状态来控制油泵输出的油液流向；当换档臂状态为前进档时，所述油泵的油液流向第一液压缸，第一液压缸推动第一离合片向第二离合片方向运动以与第二离合片配合，从而使所述第二前进档齿轮带动所述输出轴向第一个方向转动以实现艇的前进；当换档臂状态为倒档时，油泵的油液流向第二液压缸，第二液压缸推动第三离合片向第四离合片的方向运动以与第四离合片配合，使第二倒档齿轮带动第一前进档齿轮向与第一个方向相反的第二个方向转动，从而带动所述输出轴向与所述第二个方向转动，以实现艇的倒退；当换档臂状态为空档时，油泵的湍流均不流向第一液压泵和第二液压泵。

进一步的，还包括设于所述连接部件上远离所述发动机一端的离合器箱体以及盖设于所述离合器箱体远离所述发动机一端的箱盖，所述输出轴与艇艉连接的一端穿出所述箱盖并在该穿出箱盖的部分设置有输出轴轴套。

进一步的，所述液压阀控制装置嵌设于箱盖上，该液压阀控制装置的换档臂外露于箱盖。

进一步的，所述液压阀控制装置还包括壳体、设于壳体内的换向阀、设于壳体上的顺车工作油外接口、倒车工作油外接口；所述换档臂外露于壳体的第一端，换档臂的里端与换向阀连接，所述换向阀的输入端与油泵的输出端连接，所述换向阀的第一输出端与顺车工作油外接口连通，第二输出端与倒车工作油外接口连通，所述顺车工作油外接口通过第一管路与第一液压缸相连，所述倒车工作油外接口通过第二管路与第二液压缸相连。

进一步的，所述液压阀控制装置还包括设于壳体内且由壳体的第一端向第二端方向依次设置的控制活塞、弹簧组件以及延时活塞；所述液压阀控制装置还包括一延时控制油道、以及在壳体的第二端相应于延时控制油道的位置处由上至下设置的节流螺栓、节流螺钉；所述延时控制油道的第一端与换向阀的第三输出端连接，第二端经过节流螺钉后与延时活塞的腔室连通，即所述节流螺钉位于延时控制油道中。

进一步的，还包括一循环冷却系统，所述循环冷却系统包括依次连通的第一冷却管、第二冷却管以及第三冷却管，所述第一冷却管及第二冷却管均围设于所述离合器箱体的外周围，所述第一冷却管的第一端与外部冷却液体连通，第二端与所述第二冷却管的第一端连通，所述第二冷却管位于所述离合器箱体内，第二冷却管的第二端与第三冷却管的第一端连通，所述第三冷却管的第二端为液体出口端。

进一步的，所述连接部件为法兰飞轮。

进一步的，所述前进档离合腔的腔壁的两端分别连接于第一前进档齿轮和第二前进档齿轮的边缘之间；和/或者

所述倒档离合腔的腔壁的两端分别连接于第一倒档齿轮和第二倒档齿轮的边缘之间。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种艇艉驱动系统，包括设于艇艉发动机机舱的发动机、与发动机的动力输出端连接的液压离合器以及与所述液压离合器的输出端相连的艉机，所述液压离合器为权利要求所述的液压离合器，所述液压离合器的动力输入轴与所述发动机的动力输出轴连接，所述液压离合器的输出轴与所述艉机的连接。

进一步的，还包括一艉机安装结构，所述艉机安装结构包括一中档、一艉机支架、能够使艉机左右转动的左右转动机构以及一万向节，所述中档具有一外框，所述中档通过外框固定于船艉板上，所述中档的输入端与液压离合器的输出端连接、中档输出端与万向节的一端配合、万向节的另一端与所述艉机的输入轴连接；所述艉机支架具有两连接臂以及用于安装艉机的安装部分，所述两连接臂通过连接销固定于所述外框的两侧边，该艉机支架能够绕该连接销的轴心转动以使得艉机能够上下方向摆动。

上述艇艉驱动系统以及液压离合器，主要解决了目前产品的耐用性，可靠性，易于维护保养，降低安装技术难度，打断了国外品牌垄断国内市场的局面。艉机、发动机和液压离合器进行了分离，而且换档采用液压结合，减少了机械撞击，提高了产品的稳定性。增设了离合器独立的水冷系统，降低了离合器油温，从而保障离合器工作可靠。离合器在机舱内，保养方便，艉机升降角度高，能脱离水面，不用吊船可以换油。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明液压离合器的结构示意图。

图2是图1中去除离合器箱体及箱盖后的结构示意图。

图3及图4是液压阀控制装置的结构示意图。

图5是艇艉驱动系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参见图1至图4，本发明的液压离合器连接于发动机与艉机之间，包括用于与艇艉驱动系统的发动机的输出端连接的连接部件10、位于连接部件10上远离发动机的一面且穿过该连接部件10与发动机的动力输出轴连接的动力输入轴11、设于动力输入轴11上的前进档离合器12、设于连接部件10上远离发动机一面的倒档离合器13、液压换档部件及输出轴14；还包括离合器箱体15以及箱盖16，所述离合器箱体15设于所述连接部件10上远离发动机的一端面，所述箱盖16盖设于所述离合器箱体15上远离发动机的一端。所述动力输入轴11、前进档离合器12、倒档离合器13、液压换档部件均位于离合器箱体15内，所述输出轴14的一端与前进档离合器12相连，另一端穿出箱盖16与艉机相连。具体地：

所述连接部分为法兰飞轮。

所述前进档离合器12包括向远离发动机方向依次设置的第一前进档齿轮121、前进档离合腔122、第二前进档齿轮123，所述前进档离合腔122的腔壁的两端分别与第一前进档齿轮121和第二前进档齿轮123相连；所述前进档离合器12还包括设于第一前进档齿轮121朝向第二前进档齿轮123的一端的第一离合片（图未示出）、设于第二前进档齿轮123朝向第一前进档离合器12的端面的第二离合片（图未示出）、设于第一前进档齿轮121与第一离合片之间的第一液压缸（图未示出）；所述输出轴14设于所述第二前进档齿轮123上远离发动机的端面，该输出轴14用于与艇艉驱动系统的艉机相连。其中：

所述前进档离合腔122的腔壁的两端分别连接于第一前进档齿轮121和第二前进档齿轮123的边缘之间，如此可以增大前进档离合腔122的空间，使其内部的零部件具有更多的布置空间，散热效果更好。为了进一步提高它们的散热性能，所述前进档离合腔122的腔壁由若干相互间隔的第一腔块1221组成，若干第一腔块1221的上端与第二前进档齿轮123的边缘连接，若干第一腔块1221的下端与第一前进档齿轮121的边缘连接，每一第一腔块1221具有相应的弧度，所有第一腔块1221围合后形成与第一前进档齿轮121和第二前进档齿轮123相匹配的圆筒形腔壁。

所述倒档离合器13包括向远离发动机方向依次设置的第一转轴131、第一倒档齿轮132、倒档离合腔133、与第二前进档齿轮123齿合的第二倒档齿轮134，所述第一转轴131的一端设于连接部分上且能够绕自身轴心转动，所述倒档离合腔133的腔壁的两端分别与第一倒档齿轮132和第二倒档齿轮134相连；所述倒档离合器13还包括设于第一倒档齿轮132朝向第二倒档齿轮134的一端的第三离合片（图未示出）、设于第二倒档齿轮134朝向第一倒档齿轮132的端面的第四离合片（图未示出）、设于第一倒档齿轮132与第三离合片的第二液压缸（图未示出）。其中：

所述倒档离合腔133的腔壁的两端分别连接于第一倒档齿轮132和第二倒档齿轮134的边缘之间，如此可以增大倒档离合腔133的空间，使其内部的零部件具有更多的布置空间，散热效果更好。为了进一步提高它们的散热性能，所述倒档离合腔133的腔壁由若干相互间隔的第二腔块1331组成，若干第二腔块1331的上端与第二倒档齿轮134的边缘连接，若干第二腔块1331的下端与第一倒档齿轮132的边缘连接，每一第二腔块1331具有相应的弧度，所有第二腔块1331围合后形成与第一倒档齿轮132和第二倒档齿轮134相匹配的圆筒形腔壁。

本实施例中，所述倒档离合器13还包括设于第二倒档齿轮134远离第一倒档齿轮132的一端面的第二转轴135，所述第二转轴135与第一转轴131同轴心，所述第一转轴131设于法兰飞轮上远离发动机的一面并能够绕其轴心转动，第二转轴135设于箱盖16上并能够绕其轴心转动。

液压换档部件包括设于连接部件10上远离发动机一面的油泵驱动轴17、与所述油泵驱动轴17连接的油泵18、设于油泵18出口端的液压阀控制装置19；油泵驱动轴17用于驱动所述油泵18运转，所述油泵18的出口端通过所述液压阀控制装置19与第一液压缸及第二液压缸均相连；在所述油泵驱动轴17上设置有与第一前进档齿轮121及第一倒档齿轮132均齿合的换向惰轮171；所述液压阀控制装置19具有一换档臂191，所述液压阀控制装置19根据换档臂191的状态来控制油泵18输出的油液流向；当换档臂191状态为前进档时，所述油泵18的油液流向第一液压缸，第一液压缸推动第一离合片向第二离合片方向运动以与第二离合片配合，从而使所述第二前进档齿轮123带动所述输出轴14向第一个方向转动以实现艇的前进；当换档臂191状态为倒档时，油泵18的油液流向第二液压缸，第二液压缸推动第三离合片向第四离合片的方向运动以与第四离合片配合，使第二倒档齿轮134带动第一前进档齿轮向与第一个方向相反的第二个方向转动，从而带动所述输出轴14向与所述第二个方向转动，以实现艇的倒退；当换档臂191状态为空档时，油泵18的湍流均不流向第一液压泵和第二液压泵。

本实施例中，所述输出轴14与艇艉连接的一端穿出所述箱盖16并在该穿出箱盖16的部分设置有输出轴轴套141。所述液压阀控制装置19嵌设于箱盖16上，该液压阀控制装置19的换档臂191外露于箱盖16。

本实施例中，所述液压阀控制装置19能有效地控制齿轮箱“顺”“停”“倒”三种工况，并且具有调节离合器接合速度的装置。本部件在换向过程中能自动改变工作油压力(在停位和接合初始时为低压，接合过程中自动延时递升至高压)，还能根据需要调整离合器接合时间，从而保证了离合器结合柔和平稳。工作油压由柱塞式压力阀控制，在离合器箱体15输入转速变化范围较大的工况下，离合器接合时亦能保持工作油压稳定，从而使齿轮箱可靠地工作。本控制部件附有多个压力油输出接口，可供用户联接“顺”“停”“倒”各工位的压力传感器或外接控制系统，以及辅助压力表等，出厂时己用嫘塞密封，备接口位置见图3及图4。

所述液压阀控制装置19还包括壳体192、设于壳体192内的换向阀193、设于壳体192上的顺车工作油外接口194（即前进档油路接口）、倒车工作油外接口195（即倒档油路接口）；所述换档臂191外露于壳体192的第一端，换档臂191的里端与换向阀193连接，所述换向阀193的输入端与油泵18的输出端连接，所述换向阀193的第一输出端与顺车工作油外接口194连通，第二输出端与倒车工作油外接口195连通，所述顺车工作油外接口194通过第一管路与第一液压缸相连，所述倒车工作油外接口195通过第二管路与第二液压缸相连。

所述液压阀控制装置19还包括设于壳体192内、由壳体192的第一端向第二端方向依次设置的控制活塞196、弹簧组件197以及延时活塞198，所述液压阀控制装置19还包括一延时控制油道、以及在壳体192的第二端相应于延时控制油道的位置处由上至下设置的节流螺栓199、节流螺钉190；所述延时控制油道的第一端与换向阀193的第三输出端连接，第二端经过节流螺钉190后与延时活塞198的腔室连通，即所述节流螺钉190位于延时控制油道中。

作为优选的，在所述壳体192上还设置有各种备用接口。

作为优选的，所述液压阀控制装置19不包括液压显示仪表。

液压阀控制装置19的控制原理：当换档臂191带动换向阀193向顺车方向转动45°时，工作油一路进入顺车油道，即流经顺车工作油外接口194、第一管路后流向第一液压缸，使第一液压缸的工作活塞移动，使第一离合片向第二离合片方向压紧，前进档离合器12接合。另一路油液进入延时控制油道，经节流螺钉190的节流缝隙缓慢地进入延时活塞198的第二端（图示为右端）油膛，推动活塞第二端移动（图示为向左移动），压缩控制弹簧使工作油压递升至额定值，由于压力延时递升的作用，使离合器接合平稳、柔和。

当换档臂191带动换向阀193向倒车方向转动45°时，工作油一路进入倒车油道，即流经倒车工作油外接口195、第二管路后流向第二液压缸，使第二液压缸的工作活塞移动，使第三离合片向第四离合片方向压紧，倒档离合器13接合。另一路油液进入延时控制油道，经节流螺钉190的节流缝隙缓慢地进入延时活塞198的第二端（图示为右端）油膛，推动活塞第二端移动（图示为向左移动），压缩控制弹簧使工作油压递升至额定值，由于压力延时递升的作用，使离合器接合平稳、柔和。

换向输入转速一般控制在500～800 转/分，转动换档臂191至顺车(或倒车），在正常工作油温压力表递升至额定值约3~6秒。若需调整延时时间，可将节流螺栓199拧下，井拧松螺母，旋转节流螺钉190即可，旋入为加快接合，旋出为减慢接合，调整结束拧紧螺母防松。

需注意事的是： 在正常工况下，将换档臂191转至顺或倒车后，需待工作压力表递升至额定值后柴油机再升速。

本发明实施方式，所述液压离合器还包括一循环冷却系统，所述循环冷却系统包括依次连通的第一冷却管、第二冷却管以及第三冷却管，所述第一冷却管及第二冷却管均围设于所述离合器箱体15的外周围，所述第一冷却管的第一端与外部冷却液体连通，第二端与所述第二冷却管的第一端连通，所述第二冷却管位于所述离合器箱体15内，第二冷却管的第二端与第三冷却管的第一端连通，所述第三冷却管的第二端为液体出口端。

离合器箱体15正常安装时，冷却液通过冷却管系输送至离合器箱体15的底部，对润滑油进行冷却，同时冷却管系的相应冷却水道裸露，进一步增加散热能力。有效对离合器润滑油进行冷却，保障离合器工作的可靠性。

离合器齿轮箱安装于船艉舷内（具体可位于发动机舱内），所述输出轴14通过中档及万向节延伸至舷外与艉机输入轴连接，舷内安装状态保证离合器齿轮箱维护保养更加方便快捷。

本发明的液压离合器的工作原理如下：

液压离合器通过其法兰飞轮与发动机的输出端面连接，从而使液压离合器的动力输入轴11与发动机的动力输出轴连接，发动机启动之后，发动机的动力输出轴带动所述动力输入轴11转动，第一前进档齿轮121随之转动，因为换向惰轮171与第一前进档齿轮121和第一倒档齿轮132均齿合，因此第一前进档齿轮121带动换向惰轮171及第一倒档齿轮132均转动。

当用户将换档臂191挂为前进档时，换档臂191通过换向阀193将油泵18的液压油输送至前进档离合器12中，油液推动前进档离合腔122内的第一液压缸，第一液压缸内的柱塞向上推动第一离合片，使第一离合片和第二离合片抱紧，以使第一前进档齿轮121带动第二前进档齿轮123朝第一个方向转卖，最终使所述输出轴14随第二前进档齿轮123朝第一个方向转动，从而驱动艉机内的螺旋桨作相应动作以驱动艇前进。

当用户将换档臂191挂为后退档时，换档臂191通过换向阀193将油泵18的液压油输送至倒档离合器13中，油液推动倒档离合腔133内的第二液压缸，第二液压缸使第三离合片和第四离合片抱紧，以使第二倒档齿轮134随第一倒档齿轮132转动，第二倒档齿轮134带动第一前进档齿轮121朝与第一个方向相反的第二个方向转动，从而驱动艉机内的螺旋将作相应的动作以驱动艇倒退。

当用户将换档臂191挂为空档时，液压油均不流向第一液压缸及第二液压缸。空档时，惰向齿轮、第一前进档齿轮121及第一倒档齿轮132均在作相应的转动，而第二前进档齿轮123及第二倒档齿轮134均未转动。

本发明实施方式，通过离合器的形式来解决换向，在两个齿轮之间设置液压缸、两离合片，通过控制油泵18的油路流向来进行换向，其结构简单、操作方便、成本低廉，解决现有技术中通过机械撞击换档而造成的零部件易损坏、更换成本高、制造成本高等问题；本发明实施方式，离合片磨损后更换方便，便于相关人员维修。与传统的技术相比，传统技术中未独立设置离合器，而是发动机直接与艉机通过联接轴相连，传统的进行换向齿轮是装在艉机的最上端位置处，因此，需要维护时，则需要采用相关设备将艉机吊装起来，然后再对其进行维护，而本发明实施方式，由于采用了分离式的液压离合器，其通过法兰飞轮与发动机的动力输出轴相连，液压离合器的输出轴14再通过中档与艉机相连，它与发动机以及艉机均是独立的部件，可进行分离，并且，本实施例中，所述液压离合器设置在艇内部的发动机机舱内，因此，在维护时，不需要像传统技术那样需要先将其吊装后才能进行更换维护，只需要打开发动机机舱盖即可。

本发明实施方式，液压离合器共三个档位：前进档、空档、倒档。换档通过换档臂191驱动换档泵控制倒档离合器13和前进档离合器12的接合和脱开，从而实现三个档位的切换。此结构实现驱动装置采用液压驱动同时和换档装置进行分离，减小机械冲击，提高产品稳定性，提升齿轮箱使用寿命。

请参见图5，本发明还公开了一种艇艉驱动系统，包括设于艇艉发动机机舱的发动机2、与发动机2的动力输出端连接的液压离合器1以及与所述液压离合器1的输出端相连的艉机3，所述液压离合器1为上述液压离合器1，所述液压离合器1的动力输入轴11与所述发动机2的动力输出轴连接，所述液压离合器1的输出轴14与所述艉机3的连接。所述液压离合器1设置于艇艉板内，具体设于发动机机舱内。

本实施例中，所述艇艉驱动系统还包括一艉机安装结构，所述艉机安装结构包括一中档41、一艉机支架42、能够使艉机3左右转动的左右转动机构43以及一万向节，所述中档41具有一外框411，所述中档41通过外框411固定于船艉板上，所述中档41的输入端与液压离合器1的输出端连接、中档41输出端与万向节的一端配合、万向节的另一端与所述艉机3的输入轴连接；所述艉机支架42具有两连接臂421以及用于安装艉机3的安装部分，所述两连接臂421通过连接销422固定于所述外框411的两侧边，该艉机支架42能够绕该连接销422的轴心转动以使得艉机能够上下方向摆动。

本发明实施方式的艇艉驱动系统，通过法办飞盘与发动机2的输出端连接，可以根据不同品牌型号的柴油主机连接，液压离合器1和艉机3可以完全分离。压离合器接受发动机2的动力输出，设置有三个档位：前进档、空档、倒档，离合器上设有齿轮高压油泵，内部有金属离合片，齿轮油泵加压给离合片后带动输出齿轮然后传递动力给艉机3。液压离合器1可以实现正反转，而且结合时没有齿轮撞击，可以实现高速结合与分离，与机械换档有本质的区别。液压离合器1设有水却交换系统，箱内液压油可以通过热交换器来冷却，保证油质的粘性。

艉机3通过链接盘（中档41）与液压离合器1链接，链接处有万向节，保证链接角度不受震动和变位的影响，提高使用的稳定性，耐久性，艉机3通过两付锥度齿轮将动力传递到螺旋桨然后作用于水面，从而将船推动。

艉机3主要由艉板升降支架、转向支架、上齿轮箱体、下齿轮箱体、螺旋桨几部分构成，艉机3的特点在于，艉机3能上下蹊跷升降，方便船的通过和艉机3的保养维修，最大限度可以翘离水面，艉机3可以像鱼尾巴一样左右摆动，从而实现船的转弯，单边摆动角度大于等于35°，有利的减小了船体的转弯半径。

以上仅为本发明的实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。