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舵桨

阅读：403发布：2020-05-13

IPRDB可以提供舵桨专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明涉及一种舵桨，其包括驱动轴(1)以及可由所述驱动轴通过角传动装置(2)和行星齿轮系(3)加以驱动的螺旋桨轴(a)，其中，所述行星齿轮系布置在所述螺旋桨轴上且包括通过联轴器与所述角传动装置连接的太阳轮(30)、固定的内齿圈(35)以及在所述太阳轮和所述内齿圈之间运行并固定在行星架(33)上的行星轮(31)，所述行星架与所述螺旋桨轴抗扭连接，其中，所述角传动装置和所述太阳轮之间的联轴器实施为具有双万向作用的扭力刚性补偿联轴器(5，6)，从而使得所述太阳轮相对于所述角传动装置的径向位移和角位移能够被补偿。，下面是舵桨专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种舵桨，其包括驱动轴(1)以及可由所述驱动轴(1)通过角传动装置(2)和行星齿轮系(3)加以驱动的螺旋桨轴(4)，其中，所述行星齿轮系(3)布置在所述螺旋桨轴(4)上且包括通过联轴器与所述角传动装置(2)连接的太阳轮(30)、固定的内齿圈(35)以及在所述太阳轮(30)和所述内齿圈(35)之间运行并固定在行星架(33)上的行星轮(31)，所述行星架(33)与所述螺旋桨轴(4)抗扭连接，其特征在于，所述角传动装置(2)和所述太阳轮(30)之间的联轴器实施为具有双万向作用的扭力刚性补偿联轴器(5，6)，从而使得所述太阳轮(30)相对于所述角传动装置(2)的径向位移和角位移能够被补偿。

2.根据权利要求1所述的舵桨，其特征在于，设置弧齿联轴器(5)作为扭力刚性补偿联轴器。

3.根据权利要求1所述的舵桨，其特征在于，设置膜片联轴器(6)作为扭力刚性补偿联轴器。

4.根据权利要求1至3中任一项权利要求所述的舵桨，其特征在于，所述内齿圈(35)借助可弹性变形的弯销(36)固定在壳体(37，37a)中，从而使得作用于所述内齿圈(35)的径向力和切向力能被所述弯销(36)吸收。

5.根据权利要求4所述的舵桨，其特征在于，所述弯销(36)在纵向延伸方向上采用修身设计，其直径自末端(36a，36b)朝中间纵向段(36c)增大，并且所述弯销插在所述内齿圈(35)的轴向通孔(350)中，其中，所述末端(36a，36b)突出于所述内齿圈(35)之外并嵌入所述壳体(37，37a)。

6.根据权利要求4或5中任一项权利要求所述的舵桨，其特征在于，所述弯销(36)无隙安装在所述内齿圈(35)和所述壳体(37，37a)中。

说明书全文

舵桨

技术领域

[0001] 本发明涉及一种舵桨，其包括驱动轴以及可由所述驱动轴通过角传动装置和行星齿轮系加以驱动的螺旋桨轴，其中，所述行星齿轮系布置在所述螺旋桨轴上且包括通过联轴器与所述角传动装置连接的太阳轮、固定的内齿圈以及在所述太阳轮和所述内齿圈之间运行并固定在行星架上的行星轮，所述行星架与所述螺旋桨轴抗扭连接。

背景技术

[0002] 上述类型的舵桨例如公开自DE2843459A1。舵桨用于驱动和控制船舶，其中，通常布置在船舶内部的驱动电动机的电动机转矩由竖直延伸的驱动轴和角传动装置(其后设有行星齿轮系)传递到载有螺旋桨的水平延伸的螺旋桨轴上。角传动装置和行星齿轮系安置在共用壳体中，该壳体布置在船体外部且可绕竖轴旋转以控制船舶。业界力图将这个壳体设计得尽可能有利于流动，也就是采用较小的外形尺寸，这会使螺旋桨轴的轴承尺寸和壳体内部的其他部件受到限制。另一方面，行星齿轮系在舵桨运行时会承受极大的负荷，例如螺旋桨施加在螺旋桨轴上的轴向压力以及螺旋桨自重在螺旋桨轴上形成的弯曲线所引发的负荷。为了在产生上述力的情况下仍能使负荷尽可能均匀地分布到行星齿轮系的行星轮上，已有人提出在太阳轮和角传动装置之间设置联轴器，例如与设置在角传动装置上的内齿系啮合的齿式联轴器。由此实现齿系导引下的太阳轮悬置，这赋予了太阳轮在一定程度上径向补偿所产生的力的能力。然而，这种太阳轮悬置无法克服太阳轮与角传动装置之间的角度偏差，因此现有技术中的这种已知联轴器不但复杂，且依然易受到磨损，留有改进余地。

发明内容

[0003] 因此，本发明的目的是提供一种前述类型的舵桨，该舵桨通过简单的结构措施实现尽可能无磨损的太阳轮悬置，借此来补偿行星齿轮系所受到的负荷。

[0004] 符合权利要求1所述特征的舵桨方案为本发明用以达成上述目的的解决方案。

[0005] 从属权利要求涉及的是本发明的有益技术方案和改进方案。

[0006] 本发明建议将角传动装置和太阳轮之间的联轴器实施为具有双万向作用的扭力刚性补偿联轴器，从而使得太阳轮相对于角传动装置的径向位移和角位移能够被补偿。利用这样的设计，太阳轮可以实现几乎无磨损的双万向悬置，这能有效补偿舵桨工作时所产生的负荷(尤其是螺旋桨作用于螺旋桨轴的压力以及螺旋桨轴的弯曲)且仅占用较少空间。

[0007] 本发明建议设置弧齿联轴器作为扭力刚性补偿联轴器。利用弧齿原理能够在角位移和径向位移时避免齿系中形成边缘压力，因此弧齿联轴器工作时几乎无磨损。

[0008] 根据本发明的替代性技术方案，也可以设置膜片联轴器作为扭力刚性补偿联轴器，该膜片联轴器采用复式结构，即配设两个通过中心件而彼此相连的膜片部件，以实现双万向悬置。利用这种造价低廉的膜片联轴器也能在结构尺寸较小的情况下如愿实现太阳轮的双万向悬置。

[0009] 为了进一步改善本发明舵桨所使用的行星齿轮系的负荷补偿和力吸收能力，还可以借助可弹性变形的弯销将内齿圈固定在壳体中，从而使得作用于内齿圈的径向力和切向力能被这些弯销吸收。

[0010] 根据本发明的技术方案，所述弯销可沿纵向延伸方向采用修身设计，其中，所述弯销自末端朝其中间的纵向段直径增大。弯销插在内齿圈的轴向通孔中，其中，弯销的各末端分别突出于内齿圈之外，并且这些突出末端嵌入壳体上的相应槽隙内。

[0011] 其中，这些弯销尽可能低隙(即理想情况下无隙)安装在内齿圈和壳体中。

[0012] 所述内齿圈仅在弯销作用下防扭转地固定在壳体中，但其轴向运动不受阻碍。

[0013] 上述弯销的使用使内齿圈得以进行径向位移，这能改善行星齿轮系的各齿啮合结构之间的负荷补偿。弯销易于制造，造价低廉，这能从整体上大幅改善舵桨的磨损性能，代价仅仅是轻微增加了结构复杂度。

附图说明

[0014] 下面参照附图及其所示的实施例对本发明的其他技术方案和技术细节进行详细说明。其中：

[0015] 图1为本发明舵桨中的驱动装置的示意图，其中，该视图同时示出了两种替代性技术方案；

[0016] 图2为图1所示行星齿轮系的内齿圈的轴承的其他技术细节。

具体实施方式

[0017] 图1为采用已知实施方式的舵桨的驱动装置的示意图，该视图仅示出整机中的部分部件。基本的驱动原理例如公开自DE2843459A1，相关内容请参阅此文献。

[0018] 参考符号1标示的是竖直延伸且自船体向下伸出的驱动轴1，该驱动轴在附图未详细示出的驱动电动机驱动下发生旋转。该驱动轴利用枢轴承10进行安装并且在其末端具有小齿轮11，这个小齿轮是下述角传动装置2的组成部分。

[0019] 参考符号4标示的是螺旋桨轴，该螺旋桨轴与驱动轴1成直角延伸并且在其如图1所示的左侧末端以附图未详细示出的方式载有用于驱动船舶的螺旋桨。

[0020] 驱动轴11在未图示驱动电动机的驱动下发生旋转，进而以下述方式驱动螺旋桨轴4，其中，驱动轴1的转速减慢。

[0021] 首先，驱动轴1通过其作为角传动装置2的组成部分的小齿轮11驱动锥齿轮20，该锥齿轮在空心轴200上借助轴承21可自由旋转地安装在螺旋桨轴4上。锥齿轮20在其远离驱动轴1的末端22具有内齿系，该内齿系通过下文还将详细说明的联轴器与行星齿轮系3的太阳轮30处于作用性连接，其目的是驱动该行星齿轮系。太阳轮30同样包括空心轴300，该空心轴在其靠近小齿轮20的末端22的末端301具有内齿系，下文还将详细说明的扭力刚性补偿联轴器与该内齿系啮合。

[0022] 行星齿轮系3的其他组成部分还包括以附图未详细示出的方式抗扭转固定在壳体中的内齿圈35以及多个固定在行星架33(该行星架包括多个突出于该行星架之外的行星轮轴34)上的行星轮31，这些行星轮借助行星轴承32可旋转地安装在行星轮轴34上并且以已知方式在太阳轮30与内齿圈35之间环行。行星架33例如以热套方式与螺旋桨轴4抗扭连接。由此可见，角传动装置2和行星齿轮系3将驱动轴1的旋转减慢并传递至螺旋桨轴4。

[0023] 但这种舵桨运行时的问题是，螺旋桨轴4的纵轴L不是呈理想的直线延伸，而是会由于螺旋桨施加于螺旋桨轴4的压力P以及螺旋桨轴4所受到的较大的螺旋桨自重而像弯曲线BL那样延伸，为清楚起见，图1对此进行了夸大图示。为了在存在这条弯曲线BL的情况下仍能确保行星齿轮系3实现令人满意的齿啮合，在角传动装置2和太阳轮30之间设有上文已提到过的扭力刚性补偿联轴器，其中，图1同时示出该扭力刚性补偿联轴器的两种替代性技术方案，即中心轴L上方的弧齿联轴器5和中心轴L下方的膜片联轴器6，二者可相互替代使用。

[0024] 在使用弧齿联轴器5作为扭力刚性补偿联轴器的情况下，这个从横截面看略呈U形的套筒在它两个设有相应弧齿的边脚末端分别与小齿轮20的末端22上的内齿系以及太阳轮30的末端301上的内齿系啮合，其中，存在于这种弧齿联轴器5的弧齿原理中的双万向工作方式既能补偿太阳轮30相对于角传动装置2的锥齿轮20的径向位移，又能补偿太阳轮相对于锥齿轮的角位移。这在所述中心轴呈上述弯曲线BL延伸的情况下仍能显著均匀化行星齿轮系3内部的齿啮合，从而使得行星齿轮系3和弧齿联轴器5工作时几乎无磨损。

[0025] 附图显示在中心线L下方的替代性实施方式将采用复式结构的膜片联轴器6用作扭力刚性补偿联轴器，其同样具有双万向作用且能补偿太阳轮30相对于锥齿轮20的径向位移和角位移。在此情况下，锥齿轮20和太阳轮30的末端22、301不具有内齿系，而是分别设有用合适材料制成的膜片部件60、61，其中，膜片部件60、61借助中心件62彼此相连，利用存在于膜片部件60、61中的柔性既能补偿径向位移和角位移，又能补偿轴向力，从而使得行星齿轮系3的运行极其均匀且无磨损。

[0026] 通过以图2所示的特殊方式将固定的内齿圈35固定于壳体内部，可进一步提高负荷公差。

[0027] 该壳体在图2中用参考符号37表示，37a标示的是可拧入壳体的壳体罩，在附图所示的组装状态下，该壳体罩同样成为固定的壳体37的组成部分。

[0028] 内齿圈35在其外圆周附近具有轴向(即平行于行星轮轴34和螺旋桨轴4延伸的)通孔350，其中容置有弯销36，其作用是防止内齿圈35扭转。

[0029] 弯销36不具有圆柱形外径，而是采用轻微的修身设计，即自其两末端36a、36b分别朝中间的纵向延伸段36c直径增大。因此，最大直径出现于中间纵向段36c区域。在这种最大直径出现于中间纵向段区域36c的情况下，弯销36尽可能无隙容置在内齿圈35中的通孔350内，且其所具有的长度使得末端36a、36b突出于内齿圈35的周边之外并于此处同样无隙容置在壳体37或对应壳体罩37a的相应容置孔内。内齿圈35的外径并非精确配合地容置在壳体37中，而是采用活动固定，但在弯销36作用下无法扭转。借此将内齿圈轴向固定，但作用于内齿圈的径向力和切向力都能被可弹性变形的弯销36通过简单的方式加以吸收。这就是通过比较简单的结构设计，使得行星齿轮系内部的齿面啮合即使在螺旋桨轴4引发负荷和变形的情况下也能得到进一步改进。

[0030] 因此，借助上述发明可以获得一种舵桨，其结构尺寸更小，设计成本更低，但能在高负荷下近乎无磨损地持续工作。

标题	发布/更新时间	阅读量
船舵-专利编号CN105209338B	2020-05-11	594
舵机-专利编号CN106231845A	2020-05-12	354
船舵-专利编号CN105209338A	2020-05-11	913
船舵-专利编号CN104627347A	2020-05-12	327
舵杆-专利编号CN101857083B	2020-05-13	892
曲向导流悬挂舵-专利编号CN105438430A	2020-05-11	254
舵桨-专利编号CN103402868A	2020-05-13	403
翼舵-专利编号CN101559828B	2020-05-13	905
舵杆与舵叶锥孔的装配方法-专利编号CN108838637A	2020-05-11	702
蜗杆舵机-专利编号CN208651542U	2020-05-12	647

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