电动挂机控制操纵方法与流程

本发明属于船舶的变档装置或推进装置技术领域，具体涉及一种电动挂机控制操纵方法。

背景技术：

舷外机的使用比较常见，有通过内燃机作为动力源的，也有通过电动机作为动力源的，即电动挂机，随着环境保护要求的提升，以电动机作为动力源的舷外机得到了相应的发展，如cn101353082a、cn205327382u、cn110182344a、cn107554737a等都公开了各自电动舷外机的结构特点，其中的cn101353082a还涉及了电机水冷的具体结构设计；其中的cn205327382u涉及的舷外机还可以变挡并提供了三挡换挡的具体结构设计，但类似cn205327382u涉及的连杆式变挡机构，其变档手柄、操舵手柄以及加速控制都位于船尾（操舵手柄通常兼具操舵和加速的功能，即霍尔把手，操舵手柄可沿自身轴线转动来控制发动机转速），人们在操纵时必

须在船尾实时控制，对应存在视野差，安全性差，功能性单一的问题，人们还是希望能在船的前部、朝前的姿态下进行操纵控制，即前操模式，所以在前述的cn110182344a、cn107554737a中也涉及到了电控和传动方面的改进，实现了操舵转向的前操实施；在目前使用的采用电动挂机的船体上，也有分别通过变档拉线（杆）传动连接档位系统用于控制档位变换，通过油门拉线（杆）传动连接油门执行器用于控制变速，实现了变档和控速的前操实施的。但是，前操的变档、加速、转向都是单独的操控件（如杆、踏板或盘），操作还比较复杂，未能功能集成，有待进一步改进，如果能将变档和加速集成在操纵推杆上进行控制，转向由转向盘单独控制，实为一种更简单和符合人机功效的设计选择。

日本专利jp4367621b2中涉及了舷外机通过操纵推杆进行进退档操纵的方法，可以使换档更容易、流畅，但还是未能考虑与控速的集成设计。

技术实现要素：

针对现有技术的上述不足，本发明要解决的技术问题是提供一种电动挂机控制操纵方法，避免前操时操纵比较复杂、未能功能集成的问题，取得将变档和加速的操纵动作集成、方便控制操作的效果。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

电动挂机控制操纵方法，将变档和加速两种控制操纵动作集成并借助于操纵推杆的摆动来完成；操纵推杆具有初始位置且该初始位置对应于空档位；当操纵推杆向一侧摆动的过程中，可借助操纵传动机构依次完成切换到前进档位和在该档位下加速的控制操纵；当操纵推杆向另一侧摆动的过程中，可借助操纵传动机构依次完成切换到后退档位和在该档位下加速的控制操纵。

进一步完善上述技术方案，操纵推杆与所述操纵传动机构相连，所述操纵传动机构包括集成驱动件，操纵推杆可沿第一回转轴摆动，操纵推杆驱动连接集成驱动件且集成驱动件随操纵推杆同步摆动，集成驱动件传动连接变档臂，变档臂连接变档拉杆以在摆动时通过变档臂带动变档拉杆往复运动从而实现变档；集成驱动件还传动连接油门臂，油门臂连接油门拉杆以摆动时通过油门臂带动油门拉杆运动从而实现加速。

进一步地，所述变档臂可沿第二回转轴摆动，所述变档臂具有随动部和变档摆臂，所述随动部为开设于变档臂上的凹陷部，所述集成驱动件上具有与所述凹陷部相配合的凸起部以便结合集成驱动件的摆动带动变档臂摆动；变档摆臂的自由端与变档拉杆相铰接以在摆动时带动变档拉杆；所述油门臂具有回转端和自由端并能以回转端沿第三回转轴摆动，油门臂的自由端与油门拉杆相铰接以在摆动时带动油门拉杆；集成驱动件通过连杆传动连接油门臂，连杆的一端铰接于油门臂的中部，所述集成驱动件上具有凹入的导动滑槽，所述导动滑槽的延伸路径呈u形并与集成驱动件摆动所在的面共面，连杆的另一端垂直凸起设有转销且所述转销可滑动落入在所述导动滑槽中；延伸路径呈u形的导动滑槽由两个端头段和中间的中间段相连构成，中间段为劣弧形并与所述第一回转轴同轴，两个端头段相向收拢以呈u形；操纵推杆位于初始位置时，所述凸起部的顶部正对所述凹陷部的底部，所述转销位于所述中间段的中间位置；当操纵推杆向任一侧摆动的过程中，转销先在中间段中滑动，同时集成驱动件通过凸起部带动变档臂摆动，完成变档；变档完成后，操纵推杆继续摆动，凸起部脱出凹陷部，转销进入对应的端头段且该端头段导动转销，集成驱动件通过连杆带动油门臂摆动，实现该档位下的加速。

进一步地，所述凹陷部为从口部至底部渐缩的形状，所述凸起部对应为从底部至顶部渐缩的形状，凸起部从底部至顶部渐缩的角度不大于凹陷部从口部至底部渐缩的角度。

进一步地，所述凸起部和导动滑槽分别设于集成驱动件的沿第一回转轴轴向的两个端面上，所述第三回转轴和第二回转轴共轴且平行于第一回转轴。

进一步地，还包括外壳体，第一回转轴和第二回转轴穿设于外壳体内，集成驱动件设于所述第一回转轴上并位于外壳体内，变档臂和油门臂设于所述第二回转轴上外壳体内，第一回转轴的一端穿出外壳体并连接所述操纵推杆；变档拉杆的一端与变档摆臂相铰接，另一端穿出外壳体并连接档位系统；油门拉杆的一端与油门臂相铰接，另一端穿出外壳体并连接油门执行器。

进一步地，第一回转轴上可转动套设有一支撑板，支撑板垂直于第一回转轴，支撑板上开设有贯穿的腰形槽，腰形槽的长度方向与第一回转轴的径向同向，所述转销穿过所述腰形槽后落入导向滑槽。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本发明的电动挂机控制操纵方法，操纵推杆同步摆动连接集成驱动件，可以通过集成驱动件来共同传动连接并最终驱动变档和加速控制动作的完成，实现了集成，可以简化驾驶操纵动作，方便操纵，减少事故率。

2、本发明的电动挂机控制操纵方法，先变档后加速，利于成功挂档，也避免损伤传动齿轮，设计合理，延长使用寿命。

附图说明

图1为具体实施例中的操纵传动机构的主要传动连接结构的示意图（空档）；

图2为图1的后视图；

图3为具体实施例中的集成驱动件的单独零件示意图；

图4为图3的后视图；

图5为具体实施例中的变档臂的单独零件示意图；

图6为具体实施例中的支撑板的单独零件示意图；

图7为具体实施例中的连杆的单独零件示意图；

图8为图1的俯视角度的示意图，主要示意轴向关系并增加了外壳体；

图9为图8的爆炸视图，显示了部分有传动关系的零件；

图10为具体实施例的操纵传动机构包含电气控制部分的效果图；

图11为以图1为基础的操纵传动机构的前进档操纵过程状态示意图（变档）；

图12为图11的后视图；

图13为以图1为基础的操纵传动机构的前进档操纵过程状态示意图（加油）；

图14为以图1为基础的操纵传动机构的后退档操纵过程状态示意图（变档）；

图15为图14的后视图；

图16为以图1为基础的操纵传动机构的后退档操纵过程状态示意图（加油）；

其中，操纵推杆1，第一回转轴2，集成驱动件3，凸起部31，导动滑槽32，端头段321，中间段322，变档臂4，凹陷部41，变档摆臂42，变档拉杆5，连杆6，转销61，油门臂7，油门拉杆8，第二回转轴9，外壳体10，支撑板11，腰形槽111，转动套12。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。

具体实施例的电动挂机控制操纵方法，是将变档和加速两种控制操纵动作集成并借助于操纵推杆1的摆动来完成；操纵推杆1具有初始位置且该初始位置对应于电动挂机的空档位；当操纵推杆1向一侧摆动的过程中，可借助操纵传动机构依次完成切换到前进档位和在该档位下加速的控制操纵；当操纵推杆1向另一侧摆动的过程中，可借助操纵传动机构依次完成切换到后退档位和在该档位下加速的控制操纵。

请参见图1-10，本实施例介绍一种可辅助实现上述方法的操纵传动机构，为纯机械的传动方式，实施时，也可以通过电控的机构来实现上述方法。本方法使用的操纵传动机构包括集成驱动件3；常规传动连接中一般是操纵推杆1传动连接变档臂4，变档臂4连接（常规铰接）变档拉杆5，变档拉杆5连接档位系统（图中未示出），操纵推杆1可沿第一回转轴2摆动以在摆动时可通过变档臂4带动变档拉杆5往复运动从而实现变档操作；本实施例中，操纵推杆1通过集成驱动件3传动连接变档臂4，集成驱动件3随操纵推杆1沿第一回转轴2同步摆动，沿第一回转轴2摆动即以第一回转轴2为回转中心转动的动作，因为实现目的动作不需要转动整圈，所以称为摆动，操纵推杆1通过所述集成驱动件3还同时传动连接油门臂7，油门臂7连接（常规铰接）油门拉杆8，油门拉杆8连接油门执行器（图中未示出），以在集成驱动件3随操纵推杆1摆动时可通过油门臂7带动油门拉杆8运动从而实现加速操作。

操纵推杆1同步摆动连接集成驱动件3，通过集成驱动件3来共同传动连接并最终驱动变档和加速控制动作的完成，实现了集成，可以简化驾驶操纵动作，方便操纵，减少事故率。

需要说明的是，作为现有技术，操纵推杆1通常具有一个初始位置，通常是竖向，对应的档位为空档，操纵推杆1前推（向前摆）可挂前进档，操纵推杆1后倒（向后摆）可挂倒档（后退档），结合本方法使用的操纵传动机构后，操纵推杆1前推可挂前进档并可加速，退回竖向初始位置为空档不加速，操纵推杆1后倒可挂倒档并可加速。因为挂档的同时加速不利于成功挂档，也可能损伤到传动齿轮，所以本方法还是希望对应的机构动作为操纵推杆1前推一定角度可挂前进档，继续前推可加速，操纵推杆1退回竖向初始位置为空档不加速，操纵推杆1后倒一定角度可挂倒档，继续后倒可加速；本实施例后续通过进一步具体设计实现。

还需要说明的是，因为三个档位的设置，对应的，变档臂4需要主动带动变档拉杆5作“往复”运动，而对于油门臂7来说，其通常只需要作为主动件带动油门拉杆8作朝向加速方向的运动，操纵推杆1退回空档时，油门拉杆8会回弹（不再加速），回弹通常是由作用于油门拉杆8上的另设的回弹单元来实现的，类似于汽车上踩油门踏板即实现加油，不踩即回弹的动作。所以，本实施例的前述文字记载上也是采用了对应的准确的文字表述。

关于“（第一）回转轴”，其可以是单独设置的“轴”体，也可以是一个零件的侧面伸出的可与相邻零件连接的连接部，比如操纵推杆1的下端侧面垂直凸起设置一六方柱体，通过该六方柱体与集成驱动件3上对应开设的内六方孔连接，即可实现同步摆动，六方柱体的轴线位置也就确定了所述的第一回转轴2。

实施时，集成驱动件3可以通过两个功能单元去分别驱动连接变档臂4和油门臂7，两个功能单元的方位按需设置，结合实际船体上档位系统、油门执行器的位置而具体设计确定，可以是在集成驱动件3的同一端面上、不同的周向位置上，也可以是不同端面上分别设置，或者其它，具体不作限制，对应的，变档臂4和油门臂7所在方位以及其回转轴的位置也是按需设置的，两个功能单元如果是在集成驱动件3的同一端面不同的周向位置上，则变档臂4和油门臂7需要采用不同的轴；本实施例中，结合实际情况，也为了简化结构，变档臂4和油门臂7需要采用共轴的形式，即第二回转轴9。

请进一步参见图2、图4、图5、图9，所述变档臂4可沿第二回转轴9摆动，所述变档臂4具有与集成驱动件3配合的随动部和用于连接变档拉杆5的变档摆臂42，所述随动部为开设于变档臂4上的凹陷部41，所述集成驱动件3上具有与所述凹陷部41相传动配合的凸起部31且所述凸起部31伸入所述凹陷部41以便结合集成驱动件3的摆动带动变档臂4摆动；变档摆臂42的自由端与变档拉杆5相铰接以在摆动时带动变档拉杆5。具体地，凸起部31伸入所述凹陷部41且凸起部31的顶部正对凹陷部41的底部时，对应的其实就是空档位置，集成驱动件3正反向摆动时，对应的，变档臂4也就正反向摆动，变档摆臂42也就带动变档拉杆5实现往复动作。在变档的过程中，凸起部31不一定是一直落入或部分落入在凹陷部41内的状态，后续结合控制操纵方法过程继续说明。

其中，所述凹陷部41为从口部至底部渐缩的形状，所述凸起部31对应为从底部至顶部渐缩的形状，凸起部31从底部至顶部渐缩的角度不大于凹陷部41从口部至底部渐缩的角度。

这样，可以使集成驱动件3带动变档臂4的过程灵活流畅，不会楔紧。在往复摆动的动作过程中，还可以实现前述的依次完成变档和在该档位下加速的控制操纵，后续结合控制操纵方法过程继续说明。实施时，渐缩的形状，可以是圆锥、棱锥形式，本实施例的变档臂4拟采用板件，对应采用的就是更为简单但仍能保证机构动作实现的60°三角形缺口（凹陷部41）和三角形凸起（凸起部31）的形式。

其中，所述变档臂4为板状且垂直于第二回转轴9，第二回转轴9平行于第一回转轴2，所述凹陷部41开设于板状的变档臂4的边沿上且朝向集成驱动件3，所述变档摆臂42由板状的变档臂4的部分边沿沿第二回转轴9的径向外延而成。

这样，零件结构简单，也能有效保证机构动作的实现，可控制成本。

请进一步参见图1、图3、图7-9，其中，所述油门臂7具有回转端和自由端并能以回转端沿第二回转轴9摆动，油门臂7的自由端与油门拉杆8相铰接以在摆动时带动油门拉杆8；集成驱动件3通过连杆6传动连接油门臂7，连杆6的一端铰接于油门臂7的中部，所述集成驱动件3上具有凹入的导动滑槽32，所述导动滑槽32在集成驱动件3上的延伸路径呈u形并与集成驱动件3摆动所在的面共面，即槽深方向平行于第一回转轴2，连杆6的另一端垂直凸起设有转销61且所述转销61可沿导动滑槽32滑动落入在所述导动滑槽32中；转销61也是垂直插入在导动滑槽32中，延伸路径呈u形的导动滑槽32由两个端头段321和中间的中间段322相连构成，相连处圆弧过渡，导动滑槽32为等宽槽体以便导动转销61，中间段322为劣弧形并与所述第一回转轴2同轴，中间段322的两端继续延伸形成为两个端头段321，但两个端头段321要相向收拢以呈u形。实施时，两个端头段321的弧度可以与中间段322是相同的，相互连接为半径更小的圆弧过渡，以使两个端头段321朝向第一回转轴2内收。操纵推杆1位于竖向的初始位置时，所述凸起部31的顶部正对所述凹陷部41的底部，所述转销61位于所述中间段322的中间位置；当操纵推杆1向任一侧摆动的过程中，转销61先在中间段322中滑动，同时集成驱动件3通过凸起部31带动变档臂4摆动，完成变档；变档完成后，操纵推杆1继续沿该侧摆动，凸起部31脱出凹陷部41，对应的端头段321导动转销61，集成驱动件3通过连杆6带动油门臂7摆动，实现该档位下的加速。

具体设计时，因为中间段322与第一回转轴2是同轴度的，结合实际行程，将中间段322的弧长与凸起部31、凹陷部41的配合深度以及第一、第二回转轴间距相适配设计，就可以使操纵推杆1在前推一定角度时实现挂前进档，再继续前推才通过端头段321导动转销61，连杆6拉动油门臂7，油门臂7带动油门拉杆8，实现加速；回到空档位置时，通过另设的回弹单元使油门拉杆8回位，反向带动油门臂7和连杆6，转销61可回到中间段322的中间位置处；倒档时动作类似。

实施时，油门臂7为板状，连杆6也为板状件以便与板状的油门臂7相铰接，也方便垂直连接所述转销61；集成驱动件3具体外形不限，主要是要具有两个功能单元，也即本实施例中的凸起部31和导动滑槽32，本实施例中，集成驱动件3也是一个简单的板状形式，垂直于第一回转轴2，所述凸起部31和导动滑槽32分别设于集成驱动件3的沿第一回转轴2轴向的两个端面上，这样，结合具体设计，变档臂4和油门臂7也可实现共轴，即使用同一回转轴，变档臂4和油门臂7均可摆动连接于第二回转轴9上。

请进一步参见图8-10、作为一个便于制造、销售配套的整体，本方法中的操纵传动机构，还包括外壳体10，第一回转轴2和第二回转轴9穿设于外壳体10内，集成驱动件3设于所述第一回转轴2上并位于外壳体10内，变档臂4和油门臂7设于所述第二回转轴9上外壳体10内，连杆6也位于外壳体10内，第一回转轴2的一端穿出外壳体10并连接所述操纵推杆1；变档拉杆5的一端与变档摆臂42相铰接，另一端穿出外壳体10并连接档位系统；油门拉杆8的一端与油门臂7相铰接，另一端穿出外壳体10并连接油门执行器，外壳体10内通常还可以布置电气控制相关部分，如启动钥匙插孔，开关，挂在身上并随身体脱离船体就可以拉脱熄火的保险卡子等等。

请进一步参见图1、图6、图8、图9，其中，第一回转轴2上可转动套12设有一支撑板11，也是位于外壳体10内的，支撑板11垂直于第一回转轴2，支撑板11上开设有贯穿的腰形槽111，腰形槽111的长度方向与第一回转轴2的径向同向，所述转销61穿过所述腰形槽111后落入导向滑槽。转销61的直径、腰形槽111的宽度和导向滑槽的宽度是对应的，实施时，因为转销61的自由端端头一直落入在导向滑槽中并滑动作用，当然，如果转销61相对连杆6可转动的那么其在导向滑槽中就是滚动作用，都存在磨损，属于易损件，可以在转销61的自由端端头套设一硬质的转动套12来与导向滑槽接触一提高使用寿命。支撑板11的作用是可以使导向滑槽作用转销61的导动过程更加稳定，保障使用效果。另外，通过在第一回转轴2与支撑板11之间，或者外壳与支撑板11之间设置一弹性件，弹性作用于支撑板11上，用于保持腰形槽111也位于中间段322的中间位置（空档状态），那么从前进档或倒档回到空档时，腰形槽111就可以驱动转销61回到中间段322的中间位置，从而可以辅助前述的回弹单元的作用，甚至在弹性力足够的情况下还可以替代回弹单元，简化船体上其它位置的结构布置。

为便于理解本控制操纵方法的过程和效果，进一步结合图例介绍如下：

请见图1、图2，为空档状态；

请见图11、图12，前推操纵推杆1，摆动18-22°，集成驱动件3带动变档臂4，可挂上前进挡，转销61在中间段322内滑动，油门臂7不动作，未加速；

请见图13，继续前推操纵推杆1，凸起部31脱出凹陷部41，变档臂4不动作，端头段321导动转销61，集成驱动件3带动油门臂7，实现加速；

回到空档过程中，动作反向进行，也是先停止加速，即油门臂7回位，然后凸起部31再进入凹陷部41，集成驱动件3带动变档臂4回到空档；

请见图14、图15，后拉（后倒）操纵推杆1，摆动18-22°，集成驱动件3带动变档臂4，可挂上倒挡，转销61在中间段322内滑动，油门臂7不动作，未加速；

请见图16，继续前推操纵推杆1，凸起部31脱出凹陷部41，变档臂4不动作，端头段321导动转销61，集成驱动件3带动油门臂7，实现加速；

回到空档过程同上。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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