一种船用控制手柄的制作方法

本实用新型涉及操舵装置技术领域，特别涉及一种船用控制手柄。

背景技术：

现有技术中，船舶为了调整前进或后退的速度，需要通过在驾驶室中操作控制手柄来调节主机的转速和转向。控制手柄一般有手动调节方式和电子调节两种方式。手动调节方式例如公开号为cn210011873u的实用新型专利《船用控制器》公开的通过控制转动手柄，继而带动软轴来控制变速箱，从而实现手动方式对船舶加速的装置。电子调节方式例如公开号为cn205176532u的实用新型专利《船用智能手柄》公开的将电位计信号转为数字信号从而进行控制的装置。

无论是手动调节还是电动调节，驾驶员在进行操作时，为了判断控制手柄是否调节到想要的角度，都需要反复低头观察；例如手动调节时需要观察刻度盘，电子调节的时候需要观察显示屏上的数值。这导致驾驶员无法将视线一直集中在水面上，如果水面上有突发情况，而驾驶员又低头观察时，容易造成危险，即使驾驶员抬头发现了危险，也缩短了驾驶员的处置时间，不利于保证航行的安全。

为此，需要一种便于检测驾驶员的调节角度并进行提醒的控制手柄。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种船用控制手柄，能够便于检测驾驶员的调节角度并进行提醒。

为了解决上述技术问题，本申请提供如下技术方案：

一种船用控制手柄，包括支架，还包括振动手柄组件、电位计传感组件和控制组件；

振动手柄组件包括手柄、主轴、俯仰齿轮和振动电机；主轴一端与支架转动连接，主轴另一端与手柄固定连接，俯仰齿轮与主轴固定连接；振动电机固定在手柄上；

电位计传感组包括第一固定架、第一电位计和第一传感齿轮；第一固定架与支架固定连接，第一电位计与第一固定架固定连接，第一电位计与第一传感齿轮连接，第一传感齿轮用于带动第一电位计转动；第一传感齿轮与俯仰齿轮啮合；

第一电位计和振动电机均与控制组件信号连接；第一电位计用于向控制组件发送电信号；控制组件用于在接收到第一电位计的电信号后控制振动电机执行第一振动模式。

基础方案原理及有益效果如下：

本方案中，通过俯仰齿轮与第一传感齿轮的配合，将手柄的转动实时的传递至第一电位计，使得第一电位计可以准确的计算手柄的转动角度。第一电位计将电信号发送至控制组件，控制组件再输出控制指令控制振动电机执行第一振动模式，对驾驶员进行提醒。驾驶员就可以通过手柄的振动感受调节的角度，可以有效减少驾驶员低头观察的次数，保证航行的安全。

进一步，所述振动手柄组件还包括回弹片，回弹片一端固定在手柄上，回弹片的另一端悬空。

当振动电机振动时，回弹片同时振动；可以达到放大振动的效果，使驾驶员的感受更为强烈，提醒效果更好。

进一步，所述振动手柄组件还包括高频振动极，高频振动极为杆状，高频振动极一端固定在振动电机上。

通过设置高频振动极，能进一步放大振动。

进一步，还包括手柄动作感知组件，手柄动作感知组件包括第二固定架、感知主轴、感知齿轮、零位感知轮和零位接触开关；

第二固定架与第一固定架固定连接；感知主轴与第二固定架转动连接；感知齿轮和零位感知轮均与感知主轴固定连接，感知主轴、感知齿轮和零位感知轮能同步转动；感知齿轮与第一传感齿轮啮合；零位接触开关用于在零位感知轮位于零位时与零位感知轮接触，零位接触开关与控制组件信号连接，控制组件用于在接收到零位接触开关的电信号后控制振动电机执行第二振动模式。

当手柄转动时，第一传感齿轮带动感知齿轮转动，零位感知轮同步转动，当手柄位于零位时，零位感知轮也位于零位，此时零位感知轮与零位接触开关接触，零位接触开关被触发，控制组件在接收到零位接触开关的电信号后控制振动电机执行第二振动模式，便能通过振动提醒驾驶员此时手柄已经转动到零位。

进一步，所述手柄动作感知组件还包括前感知轮、后感知轮、前接触开关和后接触开关；前感知轮和后感知轮均与感知主轴固定连接，前感知轮、后感知轮能与感知主轴同步转动；前接触开关用于在前感知轮向前转动到最大操作角度时与前感知轮接触；后接触开关用于在后感知轮向后转动到最大操作角度时与后感知轮接触；前接触开关和后接触开关均与控制组件连接信号连接；控制组件用于在接收到前接触开关或后接触开关的电信号后控制振动电机执行第三振动模式。

便于提醒驾驶员手柄已经转动到最大操作角度。

进一步，所述振动手柄组件还包括限位器，限位器包括限位块和限位柱；限位块固定在手柄上，限位块上开有滑动槽，限位柱一端插入滑动槽内，限位柱的另一端与支架固定连接。

当手柄转动时，限位柱在滑动槽内相对滑动，当限位柱滑动到滑动槽的端部时，手柄无法再移动，达到了限制手柄向前或向后转动的目的。由于手柄动作感知组件只能提醒驾驶员已经达到最大操作角度，但是如果驾驶员继续暴力转动手柄，非但操作无效，还可能造成手柄的损坏，通过设置限位器，可以对手柄进行限位，避免驾驶员过度转动手柄。

进一步，所述支架上还固定有刻度盘，刻度盘上刻有角度标识，振动手柄组件还包括指针，指针固定在手柄上，指针用于指示刻度盘的角度标识。

便于驾驶员通过指针观察手柄当前的转动角度。

进一步，所述第一电位计为旋转角度电位计。

与伸缩式的电位计相比，旋转电位计不需要复杂的转换齿轮便能直接采集第一传感齿轮转动的数据。

进一步，所述零位感知轮、前感知轮和后感知轮均为凸轮。

便于在特定的转动角度上，按压零位接触开关、前接触开关和后接触开关。

进一步，所述前接触开关、后接触开关和零位接触开关均为按压开关。

便于与凸轮配合，按压触发。

附图说明

图1为实施例一船用控制手柄正视的纵剖图；

图2为实施例一船用控制手柄的左视图；

图3为实施例一船用控制手柄的俯视图；

图4为实施例一右侧振动手柄组件正视的纵剖图；

图5为实施例一右侧振动手柄组件左视的纵剖图；

图6为实施例一电位计传感器组件的俯视图；

图7为实施例一手柄动作感知组件的正视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的标记包括：支架100、振动手柄组件200、手柄201、指针202、主轴203、轴承204、俯仰齿轮205、限位器206、回弹片207、振动电机208、高频振动极209、电位计传感组件300、第一固定架301、第一电位计302、第一传感齿轮303、第二电位计304、第二传感齿轮305、手柄动作感知组件400、第二固定架407、隔离板401、隔离柱408、感知主轴402、感知齿轮403、前感知轮404、后感知轮406、零位感知轮405、前接触开关409、零位接触开关410、后接触开关411、控制组件500。

实施例一

如图1-3所示，本实施例的一种船用控制手柄，包括支架100，以及设置在支架100上的振动手柄组件200、电位计传感组件300、手柄动作感知组件400和控制组件500。

本实施例中，为了适应具有双发动机的船舶操作，振动手柄组件200、电位计传感组件300、手柄动作感知组件400的数量均为二，两组振动手柄组件200左右镜像对称、两组电位计传感组件300中心对称，两组手柄动作感知组件400左右镜像对称。由于各组件结构完全相同，本实施例中只介绍其中一组振动手柄组件200和手柄动作感知组件400。

如图4-5所示，右侧的振动手柄组件200，包括手柄201、指针202、主轴203、轴承204、俯仰齿轮205、限位器206、回弹片207、振动电机208和高频振动极209。

主轴203水平设置，主轴203一端通过轴承204转动连接在支架100上；手柄201与主轴203的另一端通过螺钉连接。俯仰齿轮205与主轴203通过平键连接；俯仰齿轮205与主轴203共轴线。

指针202、限位器206、回弹片207通过螺钉固定在手柄201内侧上。支架100上还固定有刻度盘，刻度盘上刻有角度标识，指针202用于指示刻度盘的角度标识。具体的，限位器206包括限位块和限位柱；限位块通过螺丝固定在手柄上，限位块上开有滑动槽，限位柱一端插入滑动槽内，限位柱的另一端与支架100焊接。限位器206用于限制手柄201向前或向后转动的角度；回弹片207为金属片，回弹片207的一端通过螺钉固定在手柄201上，回弹片207的另一端悬空；回弹片207用于放大振动。

振动电机208通过螺钉固定在手柄201内侧上，高频振动极209固定在振动电机208上；振动电机208与控制组件500通过线缆连接。高频振动极209具体为经过弯折的金属杆，高频振动极209一端与振动电机208焊接，高频振动极209用于进一步放大振动电机208的振动。

如图6所示，电位计传感组件300，包括第一固定架301、第一电位计302、第一传感齿轮303、第二电位计304、第二传感齿轮305。

第一固定架301通过螺钉与支架100连接；第一电位计302、第二电位计304通过螺母与第一固定架301连接；第一传感齿轮303与第一电位计302连接；第二传感齿轮305与第二电位计304连接。具体的，第一电位计302包括第一电位转轴，第二电位计304包括第二电位转轴，第一传感齿轮303与第一电位转轴通过平键连接，第二传感齿轮305与第二电位转轴通过平键连接；第一传感齿轮303与第一电位转轴能同步转动，第二传感齿轮305与第二电位转轴能同步转动。

第一传感齿轮303、第二传感齿轮303均与振动手柄组件200中的俯仰齿轮205啮合；第一电位计302、第二电位计304与控制组件500通过线缆连接。两组电位计传感组件300采用中心对称，而不是左右对称设计，能节约内部空间。

如图7所示，手柄动作感知组件400，包括第二固定架407、隔离板401、隔离柱408、感知主轴402、感知齿轮403、前感知轮404、后感知轮406、零位感知轮405、前接触开关409、后接触开关411和零位接触开关410。

第二固定架407通过螺钉与电位计传感组件300的第一固定架301连接。隔离板401、隔离柱408通过螺钉与第二固定架407连接。感知主轴402与第二固定架407、隔离板401通过轴承204连接；感知主轴402能相对第二固定架407和隔离板401转动。

感知齿轮403通过螺钉与感知主轴402连接；前感知轮404、后感知轮406、零位感知轮405与感知主轴402通过螺钉连接。感知齿轮403、前感知轮404、后感知轮406、零位感知轮405能同轴且同步转动。感知齿轮403与电位计传感组件300的传感齿轮303啮合。本实施例中，前感知轮404、后感知轮406、零位感知轮405均为凸轮；前接触开关409、后接触开关411和零位接触开关410均为按压开关。

前接触开关409位于前感知轮404下方；后接触开关411位于后感知轮406下方；零位接触开关410位于零位感知轮405下方。第二固定架407还通过螺钉连接有固定杆，固定杆水平设置，前接触开关409、后接触开关411和零位接触开关410均通过螺钉固定在固定杆上。

前接触开关409用于在前感知轮404向前转动到最大操作角度时与前感知轮404接触；后接触开关411用于在后感知轮406向后转动到最大操作角度时与后感知轮406接触；零位接触开关410用于在零位感知轮405位于零位时与零位感知轮405接触。本实施例中，零位指手柄201垂直于地面时的位置。前接触开关409、后接触开关411和零位接触开关410均通过线缆与控制组件500连接。

第一电位计302用于向控制组件500发送电信号。控制组件500用于在接收到第一电位计302的电信号后控制振动电机208执行第一振动模式；在接收到零位接触开关410的电信号后控制振动电机208执行第二振动模式；在接收到前接触开关409或后接触开关411的电信号后控制振动电机208执行第三振动模式。

具体的，控制组件500根据第一电位计302电信号中阻值的变化计算手柄201的角度，并且每间隔预设角度，控制振动电机208启动第一振动模式；本实施例中，第一振动模式为振动电机208单次振动。振动电机208带动高频振动极209振动，将振动传递到手柄201，驾驶员可以感知振动的频率，从而估算当前档位度数。本实施例中，控制组件500采用船用控制器。

公开号为cn103076752a的中国专利文献一种舵机控制器中已经公开了转速控制模块分别与电机以及电位器(也就是本实施例中的电位计)相连，根据外部输入的pwm信号计算出目标角度，并接收电位器的反馈值来确定当前角度(也就是本实施例中电位计的电信号转为数字信号计算手柄的转动角度)，然后根据目标角度和反馈值这两个数值计算出误差信号，再根据误差信号产生电机的驱动信号。可见现有技术中能实现复杂的角度误差计算以及基于误差信号驱动电机。本实施例中，控制组件500把电位计的电信号转为数字信号计算手柄的转动角度；以及每间隔预设角度，控制振动电机208执行振动，也都是现有控制程序能实现的。

在其他实施例中，控制组件500还可以根据手柄201转动角度的增大，控制振动电机208振动强度增大。也就是当驾驶员往前或往后操作手柄201时，随着档位的加大，振动电机208振动频率越来越高。

本实施例中，第二振动模式为连续振动两次，第三振动模式为持续振动。在其他实施例中，第二振动模式也可以选用其他的振动方式，例如连续振动三次等，只要是区别于持续振动，以及手柄201在零位与最大角度之间的单次振动即可；目的是为了通过振动让驾驶员感受到操作手柄201已放回到零位或者已转到最大转动角度。

使用时，当驾驶员往前或往后操作手柄201时，带动俯仰齿轮205转动，俯仰齿轮205带动第一传感齿轮303转动，第一电位计302的第一电位转轴转动，第一电位计302阻值发生变化。包含阻值变化的电信号通过线缆传递至控制组件500。控制组件500计算手柄201的角度，并且每间隔预设角度，控制振动电机208启动，执行第一振动模式。

当达到最大操作角度时，前接触开关409或后接触开关411触发，前接触开关409或后接触开关411向控制组件500发送电信号。控制组件500还用于在接收到前接触开关409或后接触开关411的电信号后，控制振动电机208持续振动。通过持续振动，可以提醒驾驶员当前已转动到最大角度，避免过度转动，可以对设备起到保护的作用。

当驾驶员将操作手柄201放回到零位时，零位接触开关410触发，零位接触开关410向控制组件500发送电信号，控制组件500还用于接收到零位接触开关410的电信号后，控制振动电机208连续振动两次。

实施例二

本实施例和实施例一的区别在于，本实施例中为了适应单发动机的船舶操作，振动手柄组件200、电位计传感组件300、手柄动作感知组件400的数量均为一个。

以上的仅是本实用新型的实施例，该实用新型不限于此实施案例涉及的领域，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前实用新型所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

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