CN102767396A - 气动马达 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种气动马达，包括一汽缸，它围构有容置槽、进气流道与排气流道，该进气流道与排气流道分别与容置槽相连通，该汽缸具有一内壁，位于该容置槽周面；以及一转子，包含一个心轴、多个主叶片及较短的多个副叶片，其中该心轴偏离中心且可旋转地设置于容置槽中，在其外周面上环形排列地设有多个在心轴径向方向上凹入的主滑槽及副滑槽，各主叶片可径向滑移地滑设于主滑槽，各副叶片可径向滑移地滑设于副滑槽，各主叶片在该心轴旋转时随该心轴转动并抵顶于所述内壁，一部分旋转角度上的副叶片在心轴旋转时与汽缸内壁接触。本发明可在转子转速维持在容许工作转速范围前提下，能大幅提升汽缸输出扭矩。

Description

气动马达

技术领域

本发明有关于一种气动马达，特别是有关于气动马达的转子。

背景技术

气动马达的工作原理是由压缩气体驱动，提供扭力输出，再进一步带动其它工具转动。其中，现有的气动马达为了提高所输出的动力，在气动马达上设置有各式装置或调整机构。例如中国台湾I259865号专利即揭示一种气动马达，设置有二组进气孔与排气孔，并设置有控制阀组，以控制各个进气孔与排气孔的开启或关闭，进而延长压缩气体在气动马达中的动力行程，获取较大的扭力输出。

然而，现有的气动马达在动力输出的稳定性上，仍有待进一步提升。请参考中国台湾M388576号专利所述的气动马达，其中的转子仅设置有三个叶片，当高压气体驱动转子旋转时，容易因高压气体的进入与释放，而使转子获取的扭力高低震荡，而较为不稳定，使气动马达有容易产生振动的情形。因此，在气动工具中的气动马达多设置为具有六个叶片，如中国台湾I259865号专利所述，从而获取较稳定及较大输出扭矩。

当使用者将叶片的数量进一步增加时，转子中的心轴则可能因需要装设过多叶片，而开设过多凹槽，使心轴有结构强度较低的问题，而使气动马达的叶片设置数量有所限制，无法通过增加叶片获取更为稳定的扭力输出。

并且，在心轴中增设较多数量叶片，理论上虽可增加与高压气体的接触，而获得更大扭矩输出效果，实际运用却发现，叶片数量增加会造成叶片随心轴转动过程中与汽缸内壁周圆摩擦更明显，导致扭矩效能非但没显著性提升，转子rpm反倒降低至超出业界容许的10%工作范围，进而影响气动工具的工作效能。

整体而言，目前气动工具的汽缸转子结构设计，尚有待业界提出更臻完美的设计方案，以期能设计出一种能大幅提升气动马达的汽缸输出扭矩，又能使汽缸转子转速不降低或转速虽降低仍在10%工作范围的新型气动马达。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种扭矩明显提升且扭力输出过程更稳定的气动马达。

本发明的另一目的在于提供一种叶片数量增加仍保有转子结构刚性的高输出扭矩效能的气动马达。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种气动马达，主要包括：

汽缸，它围构有容置槽、进气流道与排气流道，该进气流道与该排气流道分别与该容置槽相连通，该汽缸具有一内壁，该内壁位于该容置槽的周面；以及

转子，它包含一个心轴、多个主叶片及较主叶片短的多个副叶片，其中该心轴偏离中心且可旋转地设置于所述容置槽中，该心轴具有一个外周面，该心轴设有多个在心轴的径向方向上凹入的主滑槽及副滑槽，所述的各主、副滑槽环形地排列于该外周面，所述各主叶片以可径向滑移方式滑设于主滑槽，各副叶片以可径向滑移方式滑设于副滑槽，所述各主叶片可在该心轴旋转时随该心轴转动并抵顶于所述内壁，各副叶片在心轴旋转时，处在一部分旋转角度时与汽缸内壁接触。

如上所述的气动马达，其中，它还包含有用于在所述心轴转动时，使所述各副叶片仅能相对各副滑槽径向滑移而凸出于心轴外周面，却无法与副滑槽分离的限位装置，且所述副叶片处在靠近进气流道的部分旋转角度时与汽缸内壁接触。

如上所述的气动马达，其中，所述心轴与所述多个主叶片将所述容置槽分隔为多个气室，所述各副滑槽的深度小于各主滑槽的深度，副滑槽的数量与主滑槽的数量相对应，所述各副滑槽与各主滑槽彼此间隔地排列。

如上所述的气动马达，其中，所述限位装置包含多个凸肋与多个限位槽，所述各凸肋分别自所述各副叶片的两侧凸出成型，所述各限位槽分别自所述各副滑槽两侧凹入成型，所述各凸肋滑设于所述各限位槽，使所述凸肋及副叶片无法与限位槽及副滑槽分离。

如上所述的气动马达，其中，所述凸肋、所述副叶片、所述限位槽和所述副滑槽在心轴的轴向方向上的长度相同。

如上所述的气动马达，其中，所述限位装置包含多个卡抵槽、多个卡榫与多个定位槽，所述各卡抵槽分别自所述各副滑槽两侧凹入，所述各卡榫分别插设于其中两个卡抵槽，使各个卡榫固定地容设于其中一个副滑槽，所述定位槽凹设于所述副叶片，所述各卡榫可滑动地容设于所述各定位槽，以供所述各副叶片卡抵于各卡榫。

如上所述的气动马达，其中，所述卡榫的数量为所述副叶片的数量的两倍，每两个卡榫位于其中一个副叶片的两端。

如上所述的气动马达，其中，所述副叶片处在进气流道左右各45度角的旋转角度时与汽缸内壁接触。

本发明的有益效果在于：

本发明的汽缸除了通过既有的主叶片，获得扭矩输出效能外，增设在主叶片间的副叶片，在仅有接近进气流道一小部分角度上的副叶片与汽缸内壁接触情况下，仍可让进气流道处的副叶片顺利被导入的高压气体驱动，以提升汽缸整体输出扭矩效能，且本发明更通过在远离进气流道的大部分角度上的副叶片与汽缸壁分离的设计，将转子与汽缸内壁摩擦情况减至最低，令本发明的汽缸输出扭矩效能提升之外，转子转速仍维持在容许的工作转速范围。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的立体分解图。

图3为本发明的平面示意图。

图4为本发明心轴转动后的平面示意图。

图5为本发明另一实施例的立体分解图。

图6为本发明另一实施例的平面示意图。

主要组件符号说明

1：汽缸　　　　　　　　　　　　213：副滑槽

11：容置槽　　　　　　　　　　 22、22’：主叶片

12、12’：进气流道　　　　　　　23：副叶片

13：排气流道　　　　　　　　　 31：凸肋

2：转子　　　　　　　　　　　　32：限位槽

21：心轴　　　　　　　　　　　 41：卡抵槽

211：外周面　　　　　　　　　　42：卡榫

212：主滑槽　　　　　　　　　　43：定位槽。

具体实施方式

以下仅以实施例说明本发明可能的实施方式，并非用以限制本发明所欲保护的范畴。

请参考图1与图2，本发明提供一种气动马达，供装设于各式气动工具中，并供高压气体驱动，进一步带动气动工具进行工作。本发明所提供的气动马达包括有一汽缸1、一转子2与一限位装置。

该汽缸1围构有一容置槽11、一进气流道12与一排气流道13，该进气流道12与该排气流道13分别与该容置槽11相连通。该汽缸1具有一内壁，该内壁位于该容置槽11的周面，通过该结构设计，可供高压气体自外部经由进气流道12进入容置槽，再进一步经由排气流道13排出，其中，该汽缸1也可进一步设置有多组的进气流道12’或排气流道，并供其它阀体控制高压气体进出的路径，以控制本发明气动马达的运转方向。

该转子2包括有一心轴21与多个主叶片22。该心轴21偏离中心且可旋转地设置于该容置槽11中，也就是说，该心轴21的中心与该容置槽11的中心相互分离。该心轴21具有一外周面211，该心轴21设有多个在心轴的径向方向上凹入的主滑槽212，各主滑槽212环形地排列于该外周面211。各主叶片22分别滑设于其中一个主滑槽212，各主叶片22可在心轴的径向方向上滑移，使各主叶片22可在该心轴21旋转时随该心轴21转动，并在心轴的径向方向上抵顶于该内壁，以使该心轴21及该些主叶片22将该容置槽11分隔为多个气室，供压缩气体经由该进气流道12进入该容置槽11，带动该转子2转动，并供压缩气体经由该排气流道13排出。

该转子2还进一步包括有多个长度较主叶片短的副叶片23。该心轴21另外设有多个在心轴的径向方向上凹入的副滑槽213，各副滑槽213环形地排列于该外周面211，且各副滑槽213的深度小于各主滑槽212的深度，其中较佳地，所述副滑槽213的数量与主滑槽212的数量相对应，且各副滑槽213与主滑槽212彼此间隔地排列，也就是说，可令各副滑槽213位于每两相邻的主滑槽212之间。各副叶片23分别滑设于其中一个副滑槽213，使副叶片23具有小于主叶片22的径向长度，各副叶片23可在心轴的径向方向上滑移，使各副叶片23可局部地凸出于该外周面211之外，以使各副叶片23随心轴21圆周旋转，并在心轴的径向方向上向外凸出于该外周面211之外。

所述限位装置的作用在于在该心轴21转动时，令各副叶片23与各副滑槽213无法分离，并使各副叶片23相对副滑槽213在心轴的径向方向上自由位移时，进气流道12处的部分角度的副叶片23会与汽缸内壁紧密接触，如图3、图4所示，而远离进气流道12的部分角度的副叶片，则与汽缸内壁相互分离，而有效减少转子与气缸壁间的磨擦阻力，以维持降低的转子转速(rpm)仍在工作容许范围的目的。

更进一步而言，该限位装置可包括有多个凸肋31与多个限位槽32，所述凸肋31分别自该副叶片23的两侧凸出成型，所述限位槽32分别自各副滑槽213两侧凹入成型，且所述各凸肋31滑设于各限位槽32，使各凸肋31及所述各副叶片23被卡抵于各限位槽32及副滑槽213中，而无法与限位槽32及副滑槽213分离，其中较佳地，所述各凸肋31、副叶片23、限位槽32与副滑槽213在心轴的轴向方向上的长度相同。

由上述装置，请参考图3与图4，当高压气体经由进气流道12进入容置槽而欲驱动转子转动时，高压气体先填充于主叶片22、22’之间的气室中，此时，副叶片23受心轴21旋转影响，而凸出于心轴21的外周面而向外抵顶于汽缸1的内壁，使副叶片23将气室分隔为两个较小的副气室，供高压气体依序填充于各个副气室中，待心轴21转动一定角度后，心轴21与内壁之间的径向距离增加，副叶片23由受到限位装置的限制，使副叶片23与内壁分离，副气室即又合并为原本的气室，通过这种设计，本发明可在高压气体向气室中填充时，将容置槽分隔为较多的空间，即副气室，可使高压气体填充、驱动心轴21转动的动作较为连续，使本发明气动马达可较平稳的动力，使动力输出的表现较佳。

再者，本发明特别在转子上增设较主叶片短的副叶片23，其目中在于让副叶片在旋转至接近进气流道12一小部分旋转角度时与汽缸内壁抵靠，以利于副叶片得以顺利被进气流道导入的高压气体驱动，而提升汽缸的输出扭矩效能，优选地，该一小部分旋转角度为进气流道左右各45度角的范围内。再利用副叶片处在远离进气流道的大部分角度时与汽缸内壁相互分离，而有效减少转子与汽缸内壁的摩擦，使转子损失的转速维持在10%工作转速范围前提下，却能大幅提升汽缸输出扭矩效能。

其次，本发明的发明人更将本发明应用装设于海峰机械工业股份有限公司所生产的气动工具上，以进一步进行效能测试，请参考以下表列数据为实际进行测试的工具种类以及测试数据：

 

 

以上表列结果为本发明应用在海峰机械工业股份有限公司所生产型号为HY-2360的冲击式气动扳手（Air Impact Wrench）以及型号为HY-1742的研磨工具（Grinder）的实际测试数据，由上列测试数据可以发现，本发明与现有的气动马达相较，转速虽略有损失，却仍在气动工具工作转速容许范围10%内，但转速略微降低情况下却能获得较大的扭矩或马力输出表现，乃无庸置疑。其中转速的降低可推测应为转子整体的质量或转动惯量增加所造成的，对此，进一步降低转子中各部件的质量，或降低转子的转动惯量应可以进一步提高本发明气动马达的转速。因此，由实际测试即可发现，本发明确实可以提供较大的动力输出。

在本发明中，为避免副滑槽213与主滑槽212的开设，使心轴21表面的滑槽过多，或使主滑槽212与副滑槽213的底部过于接近，而可能影响心轴21的整体结构强度，使心轴21在主滑槽212与副滑槽213底部有崩裂的可能性，本发明特别将副滑槽213设置为深度较小的滑槽，主滑槽212则可保持其原有的深度，可避免主滑槽212与副滑槽213同时向心轴21的中心延伸，而使主滑槽212与副滑槽213的底部过于接近，可令心轴21保持有一定的结构强度。

请参考图5与图6，在本发明另一实施例中，该限位装置也可改设为其它形式，从而将副叶片23保持滑设于副滑槽213，而可防止副叶片23任意脱离。更明确地说，请参考图5，该限位装置可包括有多个卡抵槽41、多个卡榫42与多个定位槽43，所述各卡抵槽41分别自各副滑槽213两侧凹入，各卡榫42分别插设于其中两个卡抵槽41，使各卡榫42固定地容设于其中一个副滑槽213，较佳地，每一个副滑槽213的两端各设有两个卡抵槽41与一个卡榫42，使卡榫42的数量为副叶片23数量的两倍，且每一副叶片23的两端各有一个卡榫42。所述各定位槽43凹设于副叶片23，各卡榫42可滑动地容设于各定位槽43，使所述各副叶片23可卡抵于各卡榫42，避免副叶片23自副滑槽213任意分离。

总结以上实施方式，本发明的气动马达装置，通过在转子上设置长、短的主、副叶片，可将气动马达中的容置槽分隔为多个副气室，供高压气体连续地充入，从而较均匀地带动心轴转动，使本发明可具有较均匀、平稳的驱动能力。同时，通过增设在主叶片间的较短副叶片，使得副叶片仅在旋转至靠近进气流道的一部分角度时与汽缸内壁接触，故接收高压气体情况下能够大幅提升转子的输出扭矩，且副叶片处在远离进气流道的大部分角度时与内壁分离，故可降低转子与汽缸的摩擦，让转子损耗维持在容许工作转速范围等进步性功效。 

Claims (8)

1. 一种气动马达，主要包括：

汽缸，它围构有容置槽、进气流道与排气流道，该进气流道与该排气流道分别与该容置槽相连通，该汽缸具有一内壁，该内壁位于该容置槽的周面；以及

转子，它包含一个心轴、多个主叶片及较主叶片短的多个副叶片，其中该心轴偏离中心且可旋转地设置于所述容置槽中，该心轴具有一个外周面，该心轴设有多个在心轴的径向方向上凹入的主滑槽及副滑槽，所述的各主、副滑槽环形地排列于该外周面，所述各主叶片以可径向滑移方式滑设于主滑槽，各副叶片以可径向滑移方式滑设于副滑槽，所述各主叶片在该心轴旋转时随该心轴转动并抵顶于所述内壁，所述各副叶片在心轴旋转时，处在一部份旋转角度时与汽缸内壁接触。

2. 如权利要求1所述的气动马达，其特征在于，它还包含有用于在所述心轴转动时，使所述各副叶片仅能相对各副滑槽径向滑移而凸出于心轴外周面，却无法与副滑槽分离的限位装置，且所述副叶片处在靠近进气流道的部分旋转角度时与汽缸内壁接触。

3. 如权利要求1或2所述的气动马达，其特征在于，所述心轴与所述多个主叶片将所述容置槽分隔为多个气室，所述各副滑槽的深度小于各主滑槽的深度，副滑槽的数量与主滑槽的数量相对应，所述各副滑槽与各主滑槽彼此间隔地排列。

4. 如权利要求2所述的气动马达，其特征在于，所述限位装置包含多个凸肋与多个限位槽，所述各凸肋分别自所述各副叶片的两侧凸出成型，所述各限位槽分别自所述各副滑槽两侧凹入成型，所述各凸肋滑设于所述各限位槽，使所述凸肋及副叶片无法与所述限位槽及副滑槽分离。

5. 如权利要求4所述的气动马达，其特征在于，所述凸肋、所述副叶片、所述限位槽和所述副滑槽在心轴的轴向方向上的长度相同。

6. 如权利要求2所述的气动马达，其特征在于，所述限位装置包含多个卡抵槽、多个卡榫与多个定位槽，所述各卡抵槽分别自所述各副滑槽两侧凹入，所述各卡榫分别插设于其中两个卡抵槽，使各个卡榫固定地容设于其中一个副滑槽，所述定位槽凹设于所述副叶片，所述各卡榫可滑动地容设于所述各定位槽，以供所述各副叶片卡抵于各卡榫。

7. 如权利要求6所述的气动马达，其特征在于，所述卡榫的数量为所述副叶片的数量的两倍，每两个卡榫位于其中一个副叶片的两端。

8. 如权利要求2所述的气动马达，其特征在于，所述副叶片处在进气流道左右各45度角内的旋转角度时与汽缸内壁接触。

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