一种船舶驱动系统及船舶的制作方法

阅读：评论：0

1.本技术涉及船舶技术领域，特别是涉及一种船舶驱动系统及船舶。

背景技术：

2.舷外机是指安装在船体(船舷)外侧的推进用发动机，通常悬挂于艉板的外侧，又称船外机。舷外机集成度高、安装选购简单，是个人休闲娱乐小艇的首选动力，也广泛应用于商业运营、政府执法等领域。
3.传统舷外机的转向是通过人手直接操作舷外机上的把手手柄来实现的，即通过人工实现转向，此种方式，在一定程度上增加了操纵者的劳动强度，且可靠性较低。

技术实现要素：

4.本技术主要解决的技术问题是提供一种船舶驱动系统及船舶，以解决现有技术中，舷外机是通过人工实现转向，在一定程度上增加了操纵者的劳动强度，且可靠性较低的技术问题。
5.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种船舶驱动系统，该船舶驱动系统包括：控制器、动力机构、变速组件和船舶推动组件，其中，控制器用于接收转向信号，并基于转向信号计算出转向参数；动力机构与控制器电连接，控制器还用于控制动力机构的输出端基于转向参数进行旋转；变速组件的输入端与动力机构的输出端连接；船舶推进组件包括机架、螺旋桨、驱动件和转向轴，驱动件以及螺旋桨设置于机架上，驱动件与螺旋桨连接，用于驱动螺旋桨转动，转向轴与机架连接，变速组件的输出端与转向轴连接，以带动转向轴转动，从而带动机架转动而使螺旋桨转向。
6.进一步地，变速组件包括：第一级减速机构，第一级减速机构的输入端与动力机构的输出端连接，第一级减速机构用于对动力机构进行第一级减速传动；第二级减速机构，第二级减速机构的输入端与第一级减速机构的输出端连接，用于对动力机构进行第二级减速传动。
7.进一步地，第二级减速机构包括循环球转向组件，循环球转向组件的输入端与第一级减速机构的输出端连接，循环球转向组件的输出端与转向轴连接。
8.进一步地，循环球转向组件包括：丝杆和与丝杆螺纹连接的螺母，第一级减速机构的输出端与丝杆连接，齿条和齿扇，齿条设置于螺母的外表面，齿条与齿扇啮合，齿扇的齿扇轴与转向轴连接。
9.进一步地，丝杆和螺母之间设置有滚珠。
10.进一步地，第一级减速机构包括：蜗轮和蜗杆，蜗轮和蜗杆啮合，蜗杆与动力机构的输出端连接，蜗轮与第二级减速机构的输入端连接。
11.进一步地，船舶驱动系统还包括操作手柄、扭杆和第一传感器，操作手柄和扭杆连接，操作手柄用于使扭杆产生扭矩，第一传感器用于采集扭杆的扭矩信息，以得到转向信号，并将转向信号发送给控制器。
12.进一步地，船舶驱动系统还包括第二传感器和方向盘，第二传感器与方向盘连接，第二传感器与控制器电连接，第二传感器用于采集方向盘的转向信号，并将转向信号发送给控制器。
13.进一步地，船舶推进组件还包括固定部，固定部设置于机架上，固定部用于将机架固定于船舶上，控制器、动力机构和变速组件设置于固定部的一侧。
14.进一步地，固定部包括：夹具基座和与夹具基座螺纹连接的调节柄，夹具基座固定于机架上，夹具基座与调节柄配合，用于将机架固定于船舶上。
15.进一步地，动力机构包括第一电机，第一电机设有输出端，输出端与变速组件的输入端连接，船舶驱动系统还包括与方向盘连接的第二电机，控制器与第二电机电连接，控制器还用于基于第一电机的电流控制第二电机的电流。
16.为解决上述技术问题，本技术采用的一个技术方案是：提供一种船舶，该船舶包括船体和上述任一实施例的船舶驱动系统，船舶驱动系统设置于船体上，船舶驱动系统用于对船体提供推进力。
17.本技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本技术的船舶驱动系统通过控制器接收转向信号，控制器再基于该转向信号控制动力机构工作，变速组件在动力机构的驱动下向转向轴输送转向力矩，从而带动转向轴转动，进而使与转向轴连接的机架带动螺旋桨摆动，从而实现船舶驱动系统的转向。本技术能够实现船舶驱动系统转向的电动控制，减轻操作者的负担；且本技术的船舶驱动系统通过变速组件能够提高船舶驱动系统转向的助力转矩，从而提升船舶驱动系统的可靠性。
附图说明
18.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。
19.图1是本技术提供的船舶驱动系统的一实施例的结构示意图；
20.图2是图1所示的船舶驱动系统中控制器、动力机构和变速组件的一实施的结构示意图；
21.图3是图2中第二级减速机构的一实施例的结构示意图；
22.图4是本技术提供的船舶驱动系统的另一实施例的结构示意图；
23.图5是本技术提供的船舶的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
24.下面结合附图和实施例，对本技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本技术，但不对本技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本技术的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本技术保护的范围。
25.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以
是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
26.在本技术实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
27.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
28.本技术提供了一种船舶驱动系统，该船舶驱动系统可以安装在船体外侧，可以看成是安装在船体外侧的推进用发动机。本技术提供的船舶驱动系统能够实现船体转向的电动控制，节约人力，提高自动化水平。
29.请参阅图1和图2所示，图1是本技术提供的船舶驱动系统的一实施例的结构示意图，图2是图1所示的船舶驱动系统中控制器、动力机构和变速组件的一实施的结构示意图，具体地，该船舶驱动系统10包括：控制器11、动力机构12、变速组件13和船舶推进组件14，其中，船舶推进组件14包括机架141、螺旋桨142、驱动件143和转向轴144。驱动件143以及螺旋桨142设置于机架141上，驱动件143与螺旋桨142连接，用于驱动螺旋桨142转动，转向轴144与机架141连接。
30.进一步地，控制器11用于接收转向信号，并基于转向信号计算出转向参数。动力机构12与控制器11电连接，控制器11还用于控制动力机构12的输出端12a基于转向参数进行工作，变速组件13的输入端与动力机构12的输出端12a(图2中所示)连接，变速组件13用于对动力机构12进行变速传动。变速组件13的输出端与转向轴144连接，以带动转向轴144转动，从而带动机架141转动而使螺旋桨142转向。也即，变速组件13用于在动力机构12的驱动下向转向轴144输送转向力矩。
31.在一些实施例中，控制器11可以接收船体21上的方向盘发出的转向信号，以实现对船舶驱动系统10的远程转向操控。进一步参阅图5所示，船舶驱动系统10还可以包括第二传感器102和方向盘(比如，图5中所示的方向盘101和方向盘102)，方向盘设置于船体21上，方向盘的设置位置和个数可以根据实际需求进行选择设置。第二传感器102与方向盘连接，第二传感器102与控制器11电连接，当操纵者通过船体21上的方向盘101或者方向盘102发出转向信号后，第二传感器102采集到转向信号，并将转向信号发送给控制器11，控制器11接收到该转向信号，并根据内置的控制策略，计算出对应的转向参数，其中，转向信号包括转矩信号、转角信号、速度信号和电流信号等，转向参数可以包括目标力矩或者动力机构12的转速等。控制器11控制动力机构12的输出端12a基于转向参数进行旋转。变速组件13对动
力机构12进行变速传动，以改变动力机构12输出端12a的转速，变速组件13的输出端带动转向轴144摆动，转向轴144带动机架141摆动，以使连接于机架141的螺旋桨142转向。
32.在另一些实施例中，如图1所示，控制器11可以接收船舶推进组件14上操作手柄16发出的转向信号，以实现对船舶驱动系统10的转向操控。具体地，舶驱动系统10还可以包括操作手柄16、扭杆17和第一传感器18，操作手柄16和扭杆17连接，操作手柄16用于使扭杆17产生扭矩，第一传感器18用于采集扭杆17的扭矩信息，以得到转向信号，并将转向信号发送给控制器11，从而使控制器11接收到操作手柄16发出的转向信号。可以理解的是，也可以将操作手柄16替换成方向盘，转动方向盘后，使扭杆发生变形，从而产生扭矩，通过第一传感器18采集扭矩信息，以得到转向信号，并将将信号传输至控制器11。
33.举例说明，如图5所示，可以在船体21上设置两个方向盘，分别为方向盘101和方向盘102，上述两个方向盘位于船体21的不同位置处，比如，方向盘101位于船体21的驾驶室内，方向盘102设置于船体21的甲板处等。因此，本实施例中，可以通过两个方向盘中的任意一个或者通过操作手柄16来船舶20的转向进行操控。优选地，如图5所示，可以第一优先控制方向盘102；第二优先控制方向盘101；操作手柄16为紧急情况下使用。通过此种方式，能够提高船舶转向的便捷性以及可靠性。
34.控制器11可以控制动力机构12的输出端12a正转及反转，以实现机架141及螺旋桨142可以沿两个相反的方向摆动，实现船舶推进组件的14的左转或右转，改变船舶20的航向。
35.变速组件13可以对动力机构12进行减速传动或者增速传动。其中，变速组件13的减速传动和增速传动只要改变变速组件13中各对啮合齿轮齿数之比即可实现。变速组件13的减速传动和增速传动为本领域技术人员能够理解的范畴，在此不做详细阐述。本技术主要以变速组件13进行减速传动为例进行介绍。
36.上述实施例的船舶驱动系统10通过控制器11、动力机构12和变速组件13来实现对转向轴144摆动的控制，从而实现机架141和螺旋桨142的转向的电动控制，减轻操纵员的操纵负担。
37.可选地，动力机构12可以包括第一电机，第一电机的输出端连接变速组件13的输入端。控制器11接收到转向信号后，并基于转向信号计算出第一电机的转速，然后控制器11控制第一电机以该转速进行旋转。在其他实施例中，动力机构12还可以包括旋转气缸等。
38.进一步地，变速组件13可以为两级减速。可以理解的是，变速组件13还可以为一级减速、三级减速或者四级减速等。下面变速组件13为两级减速为例进行详细介绍。
39.如图2所示，变速组件13包括第一级减速机构131和第二级减速机构132。第一级减速机构131的输入端与动力机构12的输出端连接，用于对动力机构12进行第一级减速传动。第二级减速机构132与第一级减速机构131的输出端连接，用于对动力机构12进行第二级减速传动。
40.进一步地，如图2所示，第一级减速机构131可以包括：蜗轮1311和蜗杆1312，蜗轮1311和蜗杆1312啮合，蜗杆1312与动力机构12的输出端12a连接，蜗轮1311与第二级减速机构132的输入端连接。因蜗轮蜗杆减速机构结构紧凑、传速比大且体积较小，使得变速组件13在有限的体积内最大化助力转矩。
41.上述实施例中，第一级减速机构131为蜗轮蜗杆减速机构。在其他实施例中，第一
级减速机构131还可以为行星齿轮减速机构或者普通齿轮减速机构等。
42.进一步地，如图2和图3所示，第二级减速机构132可以包括循环球转向组件103，循环球转向组件103的输入端与第一级减速机构131的输出端连接，循环球转向组件103的输出端与转向轴144连接。循环球转向组件103可以用于对动力机构12进行第二级减速传动。
43.具体地，如图3所示，循环球转向组件103包括：丝杆1321、与丝杆1321螺纹连接的螺母1322、齿条1323和齿扇1324。第一级减速机构131的输出端与丝杆1321连接。齿条1323设置于螺母1322的外表面，齿条1323与齿扇1324啮合，齿扇1324的齿扇轴与转向轴144连接。
44.进一步地，丝杆1321和螺母1322之间设置有滚珠1325。滚珠1325起到将丝杆1321和螺母1322之间的滑动摩擦转变为阻力较小的滚动摩擦的作用。当第一级减速机构131的输出端带动丝杆1321转动起来后，丝杆1321推动螺母1322做直线运动，螺母1322在通过齿条1323和齿扇1324来驱动转向轴144往复摇动从而实现转向。
45.循环球转向组件103由于更多的依靠滚动摩擦，所以具有较高的传动效率，操纵起来比较轻便舒适，机械部件的磨损较小，使船舶驱动系统10的寿命相对较长。
46.进一步地，如图1和图4所示，船舶推进组件14还包括固定部145，固定部145设置于机架141上，固定部145用于将机架141固定于船体21上，控制器11、动力机构12和变速组件13设置于固定部145的一侧。
47.进一步地，固定部145可以包括：夹具基座1451和与夹具基座1451螺纹连接的调节柄1452，夹具基座1451固定于机架141上，夹具基座1451与调节柄1452配合，用于将机架141固定于船体21上。比如，船体21的尾板卡入夹具基座1451内后，通过旋转调节柄1452夹持船体21的尾板，使船舶驱动系统10能够固定在船体21上。
48.具体地，如图4所示，夹具基座1451包括依次连接的第一夹持部1453、第二夹持部1454和第三夹持部1455。第一夹持部1453固定于机架141上，调节柄1452与第三夹持部1455螺纹连接，第一夹持部1453、第二夹持部1454和第三夹持部1455之间连接并形成夹持槽(图中未标示)，其中，第一夹持部1453、第二夹持部1454和第三夹持部1455可以呈u型设置。在固定船舶驱动系统10时，将船体21的尾板卡设于夹持槽内，通过旋转调节柄1452夹持船体21的尾板，使船舶驱动系统10能够固定在船体21上。通过旋转调节柄1452可以调整调节柄1452与第一夹持部之间的距离，可以适配不同厚度的船尾板，使得本技术的船舶驱动系统10能够适用于多种船舶。
49.可选地，上述实施例的船舶驱动系统10还可以实现船舶20的路感反馈，以提高船舶20的操纵性。
50.具体地，如图5所示，船舶驱动系统10可以还包括：与方向盘101连接的第二电机15，第二电机15与控制器11电连接，控制器11还用于基于第一电机的电流控制第二电机15的电流。可以理解的是，其他方向盘处，比如方向盘102处的连接结构与方向盘101相同，在此以方向盘101为例进行介绍。
51.路感反馈是指船尾出现阻力过大，反馈为第一电机的电流增大，为了反馈路感，方向盘101下端的第二电机15电流按照一定比例进行增大，以为方向盘101提供阻尼，从而避免方向盘101的转动幅度过大。具体地，一般船舶正常行驶的过程中，方向盘101扭矩范围为较小扭矩(一般为5n.m以下)；当船舶遇到障碍物，导致船舶推进组件14的转向回正，此时第
一电机电流过大，出现保护，需要反馈到方向盘101上最大扭矩，以避免方向盘101打得太过，保证航行的安全。
52.本技术的技术方案可以适用于大功率的船舶驱动系统10，为船舶20提供更稳定、更安全的转向操作安全性能，同时可以有效减轻驾驶员的操作疲劳强度，增加机器使用的舒适性。另外，本技术能够充分发挥循环球转向组件103的高减速比能力，最大化系统助力转矩，实现电动助力功能，提高人船闭环系统的主动安全性能。
53.本技术还提供一种船舶，请参阅图5所示，该船舶20包括船体21和设于船体21上的船舶驱动系统10，船舶驱动系统10用于对船体21提供推进力。
54.关于船舶驱动系统10的具体结构请参阅上述任一实施例的介绍，在此不再赘述。
55.在本技术中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
56.本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本技术的限制。
57.在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
58.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。

技术特征：

1.一种船舶驱动系统，其特征在于，所述船舶驱动系统包括：控制器，所述控制器用于接收转向信号，并基于所述转向信号计算出转向参数；动力机构，所述动力机构与所述控制器电连接，所述控制器还用于控制所述动力机构的输出端基于所述转向参数进行旋转；变速组件，所述变速组件的输入端与所述动力机构的输出端连接；船舶推进组件，包括机架、螺旋桨、驱动件和转向轴，所述驱动件以及所述螺旋桨设置于所述机架上，所述驱动件与所述螺旋桨连接，用于驱动所述螺旋桨转动，所述转向轴与所述机架连接，所述变速组件的输出端与所述转向轴连接，以带动所述转向轴转动，从而带动所述机架转动而使所述螺旋桨转向。2.根据权利要求1所述的船舶驱动系统，其特征在于，所述变速组件包括：第一级减速机构，所述第一级减速机构的输入端与所述动力机构的输出端连接，所述第一级减速机构用于对所述动力机构进行第一级减速传动；第二级减速机构，所述第二级减速机构的输入端与所述第一级减速机构的输出端连接，用于对所述动力机构进行第二级减速传动。3.根据权利要求2所述的船舶驱动系统，其特征在于，所述第二级减速机构包括循环球转向组件，所述循环球转向组件的输入端与所述第一级减速机构的输出端连接，所述循环球转向组件的输出端与所述转向轴连接。4.根据权利要求3所述的船舶驱动系统，其特征在于，所述循环球转向组件包括：丝杆和与所述丝杆螺纹连接的螺母，所述第一级减速机构的输出端与所述丝杆连接，齿条和齿扇，所述齿条设置于所述螺母的外表面，所述齿条与所述齿扇啮合，所述齿扇的齿扇轴与所述转向轴连接。5.根据权利要求4所述的船舶驱动系统，其特征在于，所述丝杆和所述螺母之间设置有滚珠。6.根据权利要求2所述的船舶驱动系统，其特征在于，所述第一级减速机构包括：蜗轮和蜗杆，所述蜗轮和所述蜗杆啮合，所述蜗杆与所述动力机构的输出端连接，所述蜗轮与所述第二级减速机构的输入端连接。7.根据权利要求1所述的船舶驱动系统，其特征在于，所述船舶驱动系统还包括操作手柄、扭杆和第一传感器，所述操作手柄和所述扭杆连接，所述操作手柄用于使所述扭杆产生扭矩，所述第一传感器用于采集所述扭杆的扭矩信息，以得到所述转向信号，并将所述转向信号发送给所述控制器。8.根据权利要求1所述的船舶驱动系统，其特征在于，所述船舶驱动系统还包括第二传感器和方向盘，所述第二传感器与所述方向盘连接，所述第二传感器与所述控制器电连接，所述第二传感器用于采集所述方向盘的所述转向信号，并将所述转向信号发送给所述控制器。9.根据权利要求1所述的船舶驱动系统，其特征在于，所述船舶推进组件还包括固定部，所述固定部设置于所述机架上，所述固定部用于将所述机架固定于船舶上，所述控制器、所述动力机构和所述变速组件设置于所述固定部的一侧。10.根据权利要求9所述的船舶驱动系统，其特征在于，所述固定部包括：夹具基座和与所述夹具基座螺纹连接的调节柄，所述夹具基座固定于所述机架上，所
述夹具基座与所述调节柄配合，用于将所述机架固定于船舶上。11.根据权利要求8所述的船舶驱动系统，其特征在于，所述动力机构包括第一电机，所述第一电机设有输出端，所述输出端与所述变速组件的输入端连接，所述船舶驱动系统还包括与所述方向盘连接的第二电机，所述控制器与所述第二电机电连接，所述控制器还用于基于所述第一电机的电流控制所述第二电机的电流。12.一种船舶，其特征在于，所述船舶包括船体和权利要求1-11任一项所述的船舶驱动系统，所述船舶驱动系统设置于所述船体上，所述船舶驱动系统用于对所述船体提供推进力。

技术总结

本申请公开了一种船舶驱动系统及船舶。该船舶驱动系统包括：控制器、动力机构、变速组件和船舶推进组件。控制器用于接收转向信号，并基于转向信号计算出转向参数；动力机构与控制器电连接，控制器还用于控制动力机构的输出端基于转向参数进行旋转；变速组件的输入端与动力机构的输出端连接；船舶推进组件包括机架、螺旋桨、驱动件和转向轴，驱动件以及螺旋桨设置于机架上，驱动件与螺旋桨连接，用于驱动螺旋桨转动，转向轴与机架连接，变速组件的输出端与转向轴连接，以带动转向轴转动，从而带动机架转动而使螺旋桨转向。通过这种方式，能够实现船舶驱动系统转向的电动控制及提高船舶驱动系统转向的助力转矩，从而提升船舶驱动系统的可靠性。统的可靠性。统的可靠性。