回转控制机构、制动装置、吊舱推进器及船舶动力系统的制作方法

本发明涉及船舶动力技术领域，特别是一种回转控制机构、制动装置、吊舱推进器及船舶动力系统。

背景技术：

船舶动力装置主要包括：回转单元和动力单元两部分。其中，回转单元固定于船身，用于驱动动力单元回转；动力单元负责提供驱动力。

然而，在高载荷或高船速情况下，传统的船舶动力装置回转单元往往面临没有足够的扭矩来保持锁定动力单元的周向位置的情况。在转向过程中，对安装有吊舱式推进器的船只，尤其是港口的工程船来说，保持良好的转向性能、实现360°全周旋转，十分重要。

船舶航行过程中，遭遇复杂天气条件时，水流对动力装置的回转阻力矩的增大，仅依靠回转动力装置对动力单元进行制动，不能满足回转制动力矩的要求。回转半径、转动惯量较大时，会因回转动力装置制动力矩不足而导致作用在回转动力装置输出轴的瞬间冲击载荷增大，造成输出轴损伤。

目前，主要通过采用机械锁定或者增加辅助回转驱动装置以提供足够的扭矩来保持锁定动力单元的周向位置。然而，机械锁定的方式利用液压缸推动销轴将动力单元和回转单元锁定，不但限制吊舱推进器整体回转的自由性和随意性，而且只能在某一特定周向方位锁定，且对动力单元和回转单元的定位销孔重合度要求高，给操作人员带来了极大不方便。增加辅助回转驱动装置，将增加生产成本，同时占用较大的设备安装空间,设备功率更大。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例中提出了一种回转制动装置、吊舱推进器及船舶动力系统，以解决现有技术中船舶动力系统由于瞬间载荷过大造成回转动力装置输出轴损坏的技术问题。

依据本发明实施例的第一个方面，本发明实施例提供了一种回转控制机构，包括：

一个制动轴，包括连接端和驱动端；

一个静摩擦片组件，包括至少两片静摩擦片；

一个动摩擦片组件，包括至少一片动摩擦片，所述至少一片动摩擦片设置有连接所述连接端的第一连接部；其中，所述静摩擦片组件的至少两片静摩擦片和所述动摩擦片组件的至少一片动摩擦片交替设置；

一个活塞环，包括相对的第一端面和第二端面，所述第一端面与所述动摩擦片组件相抵靠；

一个弹簧，所述弹簧的一端抵靠于所述活塞环的第二端面；

其中，所述弹簧能够调节，所述活塞环依据所述弹簧向其施加的第一压力，施加第二压力于所述静摩擦片组件；所述静摩擦片组件与所述动摩擦片组件在所述第二压力作用下，向所述制动轴输出转动力矩。

在本发明实施例中，静摩擦片组件和动摩擦片组件的数量可以根据产品对摩擦制动性能的需求进一步调整，可以实现所述静摩擦片组件和动摩擦片组件的产品设计系列化。同时，所述静摩擦片组件中的静摩擦片与所述动摩擦片组件中的动摩擦片依次交替设置，便于进一步向所述转动轴输入转动力矩。

可以理解的是，所述弹簧可以采取板簧、碟簧等多种结构形式中的一种，在此并不限制。调节所述弹簧，所述弹簧形变产生施加于所述活塞环的第一压力，所述活塞环运动，施加第二压力于所述动摩擦片组件。

进一步地，所述回转控制机构，包括：

液压控制组件，其调节所述弹簧的压缩量。

在本发明实施例中，所述回转控制机构设置液压控制组件，用于调节所述弹簧的压缩量。所述活塞环在所述弹簧的第一压力与所述液压控制组件产生的作用力的作用下运动，施加第二压力于所述动摩擦片组件，进一步向所述转动轴输入转动力矩，使得所述转动轴输出力矩。其中，所述液压控制组件产生的作用力，可以通过调节所述液压控制组件中液压油的油压调节。

进一步地，所述回转控制机构，包括：

辅助电磁电路组件，其调节所述弹簧的压缩量。

在本发明实施例中，所述回转控制机构设置辅助电磁电路组件，用于调节所述弹簧的压缩量。所述活塞环在所述弹簧的第一压力与所述辅助电磁电路组件产生的作用力的作用下运动，施加第二压力于所述动摩擦片组件，进一步向所述转动轴输入转动力矩，使得所述转动轴输出力矩。其中，所述辅助电磁电路组件产生的作用力，可以通过调节所述辅助电磁电路组件中的电流、电压等相关技术参数调节。

进一步地，所述第一连接部与所述制动轴的连接端之间为花键连接。

在本发明实施例中，所述动摩擦片组件中至少一片动摩擦片的第一连接部与所述制动轴的连接端之间采用花键连接。可以理解的是，所述第一连接部与所述连接端可以通过外渐开线花键槽与内渐开线花键槽的配合连接，也可以通过内渐开线花键槽与外渐开线花键槽的配合连接，具体连接形式，在此并不进行限制，

进一步地，所述回转控制机构还包括：一个第一缸体和一个第二缸体；

其中，所述第二缸体设置有与所述静摩擦片连接的第二连接部；所述制动轴、静摩擦片组件、动摩擦片组件、活塞环、弹簧依次设置于所述第一缸体和所述第二缸体组成的腔体内。

在本发明实施例中，所述回转控制机构设置有一个第一缸体和一个第二缸体，便于所述回转控制机构中制动轴、静摩擦片组件、动摩擦片组件、活塞环及弹簧的设置。同时，所述第一缸体和第二缸体也进一步为液压控制组件或辅助电磁电路组件的设置提供了便利。

进一步地，所述第二缸体的第二连接部与所述静摩擦片之间为花键连接。

同样地，在本发明实施例中，所述第二缸体的第二连接部与所述静摩擦片可以通过外渐开线花键槽与内渐开线花键槽的配合连接，也可以通过内渐开线花键槽与外渐开线花键槽的配合连接，具体连接形式，在此并不进行限制，

依据本发明实施例的第二个方面，本发明实施例提供了一种回转制动装置，包括第一个方面任一项所述的回转控制机构，以及，一个制动轴外齿轮。其中，所述制动轴外齿轮与所述制动轴的驱动端连接。

在本发明实施例中，所述回转制动装置通过所述制动轴驱动所述制动轴外齿轮，便于实现所述回转制动装置输出力矩的输出。

依据本发明实施例的第三个方面，本发明实施例提供了一种吊舱推进器，包括：一个支柱、一个螺旋桨、一个电机壳、一个回转单元及至少一个回转动力装置，所述吊舱推进器还包括一个第二个方面所述的回转制动装置。

在本发明实施例中，所述吊舱推进器中，通过调节回转制动装置，控制制动轴的输出力矩，能够避免船舶动力装置中由于回转动力装置的制动力矩不足而造成回转动力装置输出轴的瞬间冲击，减小回转动力装置中输出轴的冲击损伤。

进一步地，所述回转制动装置的制动轴外齿轮与所述回转单元的回转轴承齿圈连接。

进一步地，所述至少一个回转动力装置与所述回转单元的回转轴承齿圈连接。

在本发明实施例中，回转制动装置的制动轴外齿轮与回转单元的回转轴承齿圈啮合链接。在回转过程中，回转制动装置保持一定的制动力矩，使得回转动力装置的齿轮轮齿与的回转轴承齿圈压紧，避免载荷变化时产生的轮齿与轮齿间的频繁碰撞。

依据本发明实施例的第四个方面，本发明实施例提供了一种船舶动力系统，所述船舶动力系统包括如所述你第一次方面任意一项所述的回转控制机构；或，包括如第二方面所述的回转制动装置；或，包括如第三方面任意一项所述的吊舱推进器。

从上述方案中可以看出，本发明实施例中，回转控制机构包括：一个制动轴、一静摩擦片组件、一动摩擦片组件、一个活塞环、一个弹簧。调节所述弹簧的压缩量，所述活塞环在所述弹簧的第一压力与所述液压控制组件产生的作用力的作用下运动，施加第二压力于所述静摩擦片组件，进一步向所述转动轴输入转动力矩，使得所述转动轴输出力矩随之调节。本发明实施例还提供了一种回转制动装置及吊舱推进器。本发明实施例结构紧凑、成本低廉，能够减小船舶动力装置中回转动力装置驱动轴受到的冲击，避免由于瞬间载荷过大造成的损坏。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1是本发明一个实施例中的一种回转控制机构的结构示意图；

图2是本发明一个实施例中的一种回转制动装置的结构示意图；

图3是本发明一个实施例中的回转制动装置应用的示意图；

图4是本发明一个实施例中的一种回转制动装置的应用的机械驱动示意图；

图5是本发明一个实施例中的一种回转制动装置的静摩擦片结构示意图；

图6是本发明一个实施例中的一种回转制动装置的动摩擦片结构示意图；

图7是本发明一个实施例中的一种吊舱推进器的结构示意图；

图8是本发明一个实施例中的一种吊舱推进器安装示意图。

其中，附图标记如下：

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

本发明的说明书和权利要求书中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本发明的实施例提供一种回转制动装置、吊舱推进器及船舶动力系统，解决现有技术中船舶动力系统由于瞬间载荷过大造成回转动力装置输出轴损坏的技术问题。

在本发明的一个实施例中，参见图1，图1示出本发明一个实施例中的一种回转控制机构的结构示意图，包括：一个制动轴15(图中未示出，关于制动轴的具体结构请参照图2)、一个静摩擦片组件17、一个动摩擦片组件18、一个活塞环19和一个弹簧20。

其中，制动轴15，包括连接端151和驱动端152；静摩擦片组件17，包括至少两片静摩擦片171、静摩擦片172；动摩擦片组件18包括至少一片动摩擦片181。所述至少一片动摩擦片181设置有连接所述连接端151的第一连接部1811。其中，所述静摩擦片组件17的至少两片静摩擦片171、静摩擦片172和所述动摩擦片组件18的至少一片动摩擦片181依次交替设置。

活塞环19，包括相对的第一端面191和第二端面192。其中，第一端面191与静摩擦片组件17相抵靠。弹簧20的一端抵靠于活塞环19的第二端面192，弹簧20的另一端抵靠于第一缸体13的内壁。其中，弹簧20能够调节，活塞环19依据弹簧20向其施加的第一压力，施加第二压力于静摩擦片组件17；静摩擦片组件17与动摩擦片组件18在所述第二压力作用下，向制动轴15输出力矩。

本发明实施例中，静摩擦片组件17和动摩擦片组件18中的静摩擦片和动摩擦片的数量可以调节，具体数量可以根据回转控制机构对摩擦制动性能的需求进一步调整，在此并不做具体限制。例如，设置两片静摩擦片171、静摩擦片172和一片动摩擦片181，活塞环19的第一端面191与静摩擦片组件17的静摩擦片171相抵靠，依次设置静摩擦片171、动摩擦片181及静摩擦片172后，形成静摩擦片组件17中的静摩擦片与动摩擦片组件18中的动摩擦片依次交替设置的结构，便于述第二压力转化为输出力矩。

当然，静摩擦片组件17包括静摩擦片171、静摩擦片172、静摩擦片173等三个及三个以上的静摩擦片、动摩擦片组件18包括动摩擦片181、动摩擦片182等两个及以上的动摩擦片时，在保证静摩擦片171与活塞环19的第一端面191相抵靠后，依次设置静摩擦片171、动摩擦片181、静摩擦片172、动摩擦片182及静摩擦片173。最终，形成由静摩擦片分属两端、静摩擦片组件17中的静摩擦片与动摩擦片组件18中的动摩擦片依次交替设置的结构，便于述第二压力转化为输出力矩。

在本发明实施例中，静摩擦片组件17中的静摩擦片与动摩擦片组件18中的动摩擦片的数量的可调节性设计，便于进一步实现回转控制机构产品设计的系列化。

回转控制机构还可以设置一个液压控制组件21和一个液压辅助组件22，液压辅助组件22配合液压控制组件21，调节弹簧20的压缩量。其中，液压辅助组件22与活塞环19构建液压控制组件21输出控制油液的工作腔，以驱动活塞环19的运动。液压辅助组件22的具体结构形式，在此并不进行限制。

同时，活塞环19在弹簧20的第一压力与液压控制组件21产生的作用力的作用下运动，施加第二压力于静摩擦片组件17。进一步地，静摩擦片组件17与动摩擦片组件18在所述第二压力的作用下，向转动轴15输入转动力矩，使得转动轴15向外输出制动力矩。其中，液压控制组件21产生的作用力，可以通过调节液压控制组件21中液压油的压力等相关参数调节。

本领域技术人员可以理解，回转控制机构调节弹簧20的压缩量，亦可通过设置一个辅助电磁电路组件21a进行，辅助电磁电路组件21a取代液压控制组件21和液压辅助组件22，调节活塞环19的施加于静摩擦片组件17及动摩擦片组件18的第一压力，以进一步调节制动轴15的输出力矩。其中，具体辅助电磁电路组件21a调节弹簧20压缩量的过程与液压控制组件21调节弹簧20的压缩量的方式类似，在此不再一一赘述。

此外，本发明实施例中，所述回转控制机构可以设置一个第一缸体13和一个第二缸体14。通过设置第一缸体13和第二缸体14，形成用于所述回转控制机构中制动轴15、静摩擦片组件17、动摩擦片组件18、活塞环19及弹簧20设置的壳体。同时，第一缸体13和第二缸体14也进一步为液压控制组件21或辅助电磁电路组件21a的设置提供了便利。

图2为本发明一个实施例中的一种回转制动装置的结构示意图，如图2所示，回转制动装置包括：一个回转控制机构91及一个制动轴外齿轮10。

其中，制动轴外齿轮10通过转动轴15的驱动端152驱动，实现回转制动装置9的输出力矩的输出。在回转控制机构中，以液压控制组件为例，弹簧20由于受压缩而产生的第一压力与液压控制组件产生的作用力共同作用，推动活塞环19运动。活塞环19施加第二压力于静摩擦片组件17。静摩擦片组件17与东摩擦片组件18相配合，输出制动力矩给制动轴15。当静摩擦片组件17和动摩擦片组件18摩擦片之间的正压力较小时，回转制动装置9的制动力矩相对较低。

如图3至图4所示，图3为本发明一个实施例中的回转制动装置应用的示意图，图4本发明一个实施例中的一种回转制动装置的应用的机械驱动示意图。

其中，回转动力装置8、回转制动装置9分别安装在动力单元7上，回转动力装置8的驱动轴外齿轮11与回转轴承齿圈12啮合连接，以驱动动力单元7实现旋转；同样地，回转制动装置9的制动轴15连接的制动轴外齿轮10与回转轴承齿圈12啮合连接，回转制动装置9通过制动轴外齿轮10与回转轴承齿圈12间的齿轮啮合提供给动力单元7用于减速制动或者锁车的扭矩。回转制动装置9承担了原本属于回转动力装置8承担的制动力矩，减轻了回转动力装置8的驱动轴承受的载荷。

此时，回转动力装置8通过齿轮传动驱动动力单元7回转，回转动力装置8的驱动齿轮贴紧回转支承轴承齿圈12的被驱动齿轮，避免载荷变化时由于齿轮间存在间隙造成的轮齿与轮齿发生频繁碰撞。

同样地，以液压控制组件21调节弹簧20的压缩量为例，当动力单元7进行减速或锁定周向位置时，液压控制组件21中的油压调低，弹簧20压缩产生的第一压力被液压控制组件21中的压力抵消较少，从而作用在活塞环19上压力较大；活塞环19向下运动施加第二压力于动摩擦片组件18。由于静摩擦片组件17和动摩擦片组件18中摩擦片之间的正压力增加，回转制动装置9的输出力矩通过制动轴外齿轮10传递到动力单元7上。回转制动装置9承担一部分原本属于回转电机承担的制动扭矩，进一步减轻了回转电机轴所受载荷，保护了回转电机轴。

本领域技术人员可以理解的是，对于通过辅助电磁电路21a调节弹簧20压缩量的过程与上述液压控制组件21的调节过程类似，在此不再一一赘述。

进一步地，如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种回转制动装置的静摩擦片结构示意图。

其中，静摩擦片组件17中静摩擦片171加工有外渐开线花键槽，第二缸体14的内腔加工有内渐开线花键槽，所述外渐开线花键槽与内渐开线花键槽配合，完成力矩的传递。当然，本领域技术人员可以理解的是，关于静摩擦片组件17与第二缸体14的连接也可以采用其他结构形式，在此并不进行限制。

本发明实施例中，静摩擦片组件17与下缸体14采用花键连接，便于活塞环19施加的第二压力通过制动轴15输出力矩。

进一步地，如图6所示，图6为本发明实施例提供的一种回转制动装置的动摩擦片结构示意图。

其中，动摩擦片组件18的第一连接部1811为内渐开线花键槽，制动轴15的连接端151加工有外渐开线花键槽。当然，本领域技术人员可以理解的是，关于动摩擦片组件18与制动轴的连接也可以采用其他结构形式，在此并不进行限制。

本发明实施例中，动摩擦片组件18与制动轴15的连接端151采用花键连接，以便于动摩擦片组件18将活塞环19的输出的第二压力通过制动轴15输出，进一步驱动制动轴外齿轮。

在本发明的又一个实施例中，如图7和图8所示，图7为本发明一个实施例中的一种吊舱推进器的结构示意图，图8为本发明实施例提供的一种吊舱推进器安装示意图。

其中，吊舱推进器2，包括：一个支柱3、一个螺旋桨4、一个电机壳6、两个回转动力装置8、一个回转单元7，以及一个回转制动装置9。

在本发明实施例中，吊舱推进器2安装在船体1的外部，为船体1提供推力。其中，吊舱推进器2包括由支柱3、螺旋桨4、电机壳6组成的动力单元，为船舶航行提供动力；而回转单元7固定在船身上，能够通过回转动力装置驱动动力单元周向回转。其中，动力单元通过支柱端部5与回转单元连接。

通过调节回转制动装置9中弹簧20的压缩量，进一步控制制动轴15的输出力矩的大小，能够避免船舶动力装置中由于回转动力装置8的制动力矩不足而造成回转动力装置输出轴的瞬间冲击，减小回转动力装置8中输出轴的冲击损伤。

可以理解的是，本发明实施例中，回转动力装置8的数量不限于两个，回转制动装置9的数量也可以根据需要进一步调整，在此并不进行限制。

进一步地，回转制动装置9的制动轴外齿轮10与回转单元7的回转轴承齿圈12连接；一个回转动力装置8与回转单元7的回转轴承齿圈12连接。

在本发明实施例中，回转制动装置9的制动轴外齿轮10与回转单元7的回转轴承齿圈12啮合。回转制动装置9在回转过程中，保持一定的制动力矩，使得回转动力装置8的齿轮轮齿与的回转轴承齿圈12压紧，进一步避免载荷变化时产生的轮齿与轮齿间的频繁碰撞。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。