KR101811422B1

KR101811422B1 - 유체 모터

Info

Publication number: KR101811422B1
Application number: KR1020160136182A
Authority: KR
Inventors: 박영선
Original assignee: 박영선
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2017-12-21
Also published as: CN109891088B; CN109891088A; WO2018074868A1

Abstract

본 발명은 예를 들어 가스, 공기, 오일과 같은 유체에 의해 작동하는 유체 모터에 관한 것이다. 본 발명에 따른 유체 모터는 외부로부터의 유체가 유입되는 유체 유입구와 유입된 유체가 외부로 배출되는 유체 배출구가 형성되어 있는 제1하우징 부분과 제2하우징 부분; 상기 제1하우징 부분과 제2하우징 부분 사이에 회전 가능하게 배치되어 있는 실린더 블록과 상기 실린더 블록 내에 배치되어 방사상으로 왕복 운동하는 복수의 피스톤;을 포함한다. 상기 피스톤의 후방으로는 압축 스프링이 마련되어 있다. 상기 피스톤의 방사상 외측면에는 가이드 롤러가 장착되어 있고, 상기 가이드 롤러에 대응되는 상기 실린더 블록의 외측으로는 상기 가이드 롤러가 움직이는 궤도로써의 홈이 형성되어 있는 편심 궤도부가 마련되어 있다. 상기 유체 유입구를 통해 유입된 유체의 순차적인 압력 공급에 의해 상기 피스톤이 방사상으로 운동함으로써 상기 실린더 블록이 회전하게 되는 것이다. 본 발명에 의한 유체 모터는 유체의 공급에 의존하여 연속적으로 회전하며, 실린더 블록 내에서 피스톤이 안정적으로 구동하는 장점이 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 출력 샤프트가 외력에 의해 동작에 장애가 있는 경우에도 유체의 소실 없이 유체가 피스톤의 후방 공간으로 직접 공급되어 보다 원활한 작동을 유지할 수 있는 장점이 있다.

Description

유체 모터 {Fluid Motor}

본 발명은 예를 들어 가스, 공기, 오일과 같은 유체에 의해 작동하는 유체 모터에 관한 것이다.

산업계에서 모터의 대부분은 전기에 의해 구동된다. 이와 같이 전기에 의해 구동되는 모터들은 이의 회전 구동축의 전단에 필요에 따른 기어가 구비된다. 이러한 기어는 각종의 기계장치에 동력이 직접 전달되게 하거나 벨트 등의 매개 수단에 의해 동력이 전달되게 한다.

전기에 의해 구동되는 모터 외에, 산업계에서는 에어 그라인더(air grinder)와 같이 에어(air)에 의해 구동되는 공구들이 존재한다. 이러한 에어그라인더와 같이 에어에 의해 작동되는 공구들은 에어컴푸레셔와 같은 에어 공급 수단에 의해 공급되는 에어의 힘에 의해 작동되는 구조를 채택하고 있다.

그러나, 에어와 같은 유체의 압력에 의해 특정 목적으로만 사용될 뿐 범용 모터로는 사용되고 있지 않다.

특허공개 제10-1996-0034758호 (1996.10.24. 공개, 발명의 명칭 "유체배력모터")

본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 제1목적은 유체에 의해 선택적인 방향으로 구동하는 유체 모터를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 제2목적은 소형화된 상태에서 안정적으로 구동할 수 있는 유체 모터를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 제3목적은 실린더 블록 내에서 방사상으로 슬라이딩하는 피스톤의 안정적인 운동을 통해 소형화된 상태에서도 고속으로 구동할 수 있는 유체 모터를 제공하는 데에 있다.

본 발명의 제4목적은 구동샤프트의 구동에 장애적 요소가 있어도 피스톤 후방으로 유체의 공급에 영향을 미치지 않거나 거의 미치지 않는 구조의 유체 모터를 제공하는 데에 있다.

상기 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은,

외부로부터의 유체가 유입되는 유체 유입구와 유입된 유체가 외부로 배출되는 유체 배출구가 형성되어 있는 제1하우징 부분과 제2하우징 부분;

상기 제1하우징 부분과 제2하우징 부분 사이에 회전 가능하게 배치되어 있는 실린더 블록과 상기 실린더 블록 내에 배치되어 방사상으로 왕복 운동하는 복수의 피스톤;을 포함하여 이루어지되,

상기 피스톤의 후방으로는 압축 스프링이 마련되어 있으며,

상기 피스톤의 방사상 외측면에는 가이드 롤러가 장착되어 있고, 상기 가이드 롤러에 대응되는 상기 실린더 블록의 외측으로는 상기 가이드 롤러가 움직이는 궤도로써의 홈이 형성되어 있는 편심 궤도부가 마련되어 있고,

상기 유체 유입구를 통해 유입된 유체의 순차적인 압력 공급에 의해 상기 피스톤이 방사상으로 운동함으로써 상기 실린더 블록이 회전하게 되는 것을 특징으로 하는 유체 모터를 제공한다.

본 발명에 있어, 상기 제1하우징 부분과 상기 실린더 블록 사이에는, 한편으로는 상기 유체 유입구를 통해 유입된 유체가 상기 실린더 블록을 통해 상기 피스톤의 후방 공간으로 공급되게 하고, 다른 한편으로는 상기 피스톤의 후방 공간에 채워져 있는 유체가 상기 유체 배출구를 통해 배출되게 구성되어 있는 전환 밸브 유닛이 제공되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 전환 밸브 유닛은, 상기 제1하우징 부분에 대하여 회전 가능하게 제공되되, 축방향으로 유체 진입로가 형성되어 있고, 상기 유체 진입로가 형성되어 있는 부분의 끝단에는 상기 실린더 블록에 제공되어 있는 피스톤의 일부의 후방에만 유체적으로 연결되게 형성되어 있고, 피스톤의 나머지 일부의 후방은 개방된 홈에 의해 상기 유체 배출구와 유체적으로 연결되게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 전환 밸브 유닛의 일부는 상기 실린더 블록에 배치되어 있는 피스톤 중의 일부에 유체가 직접적으로 공급되게 구성되어 있고, 다른 일부는 상기 실린더 블록에 배치되어 있는 피스톤 중의 일부로부터의 유체가 직접적으로 배출되게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어, 상기 전환 밸브 유닛의 회전 조작에 의해 실린더 블록의 회전 방향이 전환되게 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의한 유체 모터는 유체의 공급에 의존하여 연속적으로 회전하며, 실린더 블록 내에서 피스톤이 안정적으로 구동하는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 출력 샤프트가 외력에 의해 동작에 장애가 있는 경우에도 유체의 소실 없이 유체가 피스톤의 후방 공간으로 직접 공급되어 보다 원활한 작동을 유지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 유체 모터를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 유체 모터의 분해 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 실린더 블록과 실린더 블록의 내부에 방사상으로 슬라이딩 가능하게 배치되는 피스톤 그리고 편심 궤도부를 분해하여 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 유체 모터의 구성품으로서의 전환 밸브 유닛의 분해 사시도이다.
도 5는 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 유체 모터의 유체 유입 및 배출 경로를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 유체 모터의 작동 원리를 보여주는 도면이다.

이하, 본 발명은 첨부된 예시 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명된다. 본 발명을 설명함에 있어서, 이미 공지된 기능 혹은 구성에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다. 또한, 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 도면부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1 내지 도 6은 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 유체 모터를 나타낸다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에 따른 유체 모터는 하우징(100)으로서의 제1하우징 부분(100A)과 제2하우징 부분(100B)을 포함한다. 제1하우징 부분(100A)에는 유체가 내부로 유입되는 통로로서의 역할을 하는 유체 유입구(102)와 내부의 유체가 배출되는 통로로서의 역할을 하는 유체 배출구(104)가 형성된다.

또한, 제2하우징 부분(100B)의 중앙으로는 출력단으로서의 샤프트(350)가 회전 가능하게 제공된다.

도 2를 참조하면, 제1하우징 부분(100A)과 제2하우징 부분(100B) 사이에는 실린더 블록(300)이 제1하우징 부분(100A)과 제2하우징 부분(100B)에 대하여 회전 가능하게 배치되어 있다.

상기 실린더 블록(300)은 그 안에 배치되는 피스톤(400)과 이에 부속하는 부품들의 조립을 용이하게 하기 위해 제1실린더 블록 부분(300A)과 제2실린더 블록 부분(300B)으로 구분되어 구성된다. 실린더 블록의 외측으로는 편심 궤도부(600)가 배치되며, 상기 편심 궤도부(600)는 고무 재질의 탄성 고정 수단에 의해 제1하우징 부분(100A) 또는 제2하우징 부분(100B)에 대하여 회전 없이 견고하게 고정된다.

실린더 블록(300)의 보다 원활한 회전을 위해 본 발명에서는 회전 부위에 베어링이 마련된다. 실린더 블록(300)의 회전축 전단으로는 전환 밸브 유닛(500)이 제공된다. 이에 대한 상세한 설명은 후술된다.

도 3을 참조하면, 실린더 블록(300)의 내부에는 복수의 피스톤(400)이 방사상으로 슬라이딩 가능하게 배치된다. 이들 피스톤(400)은 제1하우징 부분(100A)에 형성된 유체 유입구(102)를 통해 유입되는 유체의 압력 공급 및 유체 배출구(104)를 통해 배출되는 유체의 압력 해제에 따라 방사상으로 팽창 및 수축되게 구성된다.

각각의 피스톤(400)의 전방에는 가이드 롤러(410)가 장착된다. 상기 피스톤측 가이드 롤러(410)에 대응되는 상기 편심 궤도부(600)에는 상기 가이드 롤러(410)가 구속되어 움직이는 편심된 궤도로써의 홈(602)이 형성된다. 이러한 홈 구조의 편심된 궤도(602)의 구조는 도 6에 보다 잘 도시되어 있다. 본 발명에서는 이와 같은 편심 궤도(602)의 도움으로 피스톤(400)의 팽창 및 수축 거리가 조정되어 실린더 블록(300)이 회전하게 된다.

또한, 각각의 피스톤(400)의 후방에는 압축 스프링(420)이 각각 배치된다. 이러한 압축 스프링(420)은 피스톤(400)이 압축 공기의 공급이 없는 상태에서도 방사상으로 팽창되게 하여 피스톤(400)의 전방에 장착된 가이드 롤러(410)가 편심 궤도부(600)의 편심 궤도(602)에 항상 안착되게 하는 역할을 한다.

도 3과 함께 도 5및 도 6을 참조하면, 실린더 블록(300)의 내측 중앙, 특히 도면상 제1실린더 블록 부분(300A)의 내측 중앙에는 제1하우징 부분(100A)의 유체 유입구(102)와 유체 배출구(104)와 유체적으로 연결되게 구성되어 있는 유체 통로(302)가 형성되어 있다. 이러한 유체 통로(302)는 특히 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이 개별적으로 피스톤(400)의 후방 공간과 유체적으로 연결되게 구성된다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 하나의 바람직한 실시 형태에서는, 상기 제1하우징 부분(100A)과 상기 실린더 블록(300) 사이에, 한편으로는 상기 유체 유입구(102)를 통해 유입된 유체가 상기 실린더 블록(300)을 통해 상기 피스톤(400)의 후방 공간으로 공급되게 하고, 다른 한편으로는 상기 피스톤(400)의 후방 공간에 채워져 있는 유체가 상기 유체 배출구(104)를 통해 배출되게 구성되어 있는 전환 밸브 유닛(500)이 제공된다.

도 4와 함께 도 5 및 도 6을 참조하면, 전환 밸브 유닛(500)에는 상기 제1하우징 부분(100A)에 형성된 유체 유입구(102)와 유체적으로 연결되는 유체 진입로(502)가 형성된다. 전환 밸브 유닛(500)의 내부에는 상기 유체 진입로(502)와 유체적으로 연결되어 있는 중공형의 유체 이동로(504)로 형성되어 있다. 유체 이동로(504)로 끝단에는 외주면측으로 유체가 빠져나오는 유체 공급로(506)가 마련되어 있고 유체 공급로(506)가 마련되어 있는 부분에는 적어도 하나 이상의 피스톤(400)의 후방에 유체가 공급되게 하는 공압 입력실(510)이 마련되고, 공압 입력실(510)의 반대편 외주면에는 유입된 유체가 배출되는 공압 배출실(520)이 마련된다. 공압 배출실(520)에는 유입된 유체가 제1하우징 부분(100A)의 유체 배출구(104)를 통해 배출될 수 있게 측면으로 종방향의 길다란 홈(522)과 상기 홈(522)의 끝단에 원주 방향으로 배출홈(524)이 형성된다. 이러한 배출홈(524)은 도 5에 도시된 바와 같이 제1하우징 부분(100A)에 형성된 유체 배출구(104)를 통해 유체가 배출되게 하는 역할을 한다. 또한, 바람직하게, 공압 입력실(510)과 공압 배출실(520) 사이에는 특히 도 6에 도시된 바와 같이 실린더 블록측 유체 통로(302) 중의 적어도 2개의 유체 통로(302)가 순간적으로 차단되게 하는 폭을 갖는다.

이와 같이 전환 밸브 유닛(500)을 경유하여 피스톤(400)의 후방 공간으로 직접 유체가 공급되는 구조를 가짐으로써 출력 샤프트(350)가 외부의 요인에 의해 작동이 방해되는 상황에서도 유체의 공급이 직접적으로 이루어지므로 더욱 더 강한 출력을 발생시킬 수 있게 된다.

전환 밸브 유닛(500)의 전단에는 외부로 돌출되게 형성된 방향 전환 조작부(501)가 장착되어 이의 회전 조작에 따라 본 발명에 따른 유체 모터의 회전 방향이 전환되게 한다.

도 5 및 도 6을 참조하면, 제1하우징 부분(100A)에 형성된 유체 유입구(102)를 통해 공기와 같은 유체가 도 5에 표기된 A 및 화살표로 도시된 바와 같이 유입되면 전환 밸브 유닛(500)의 유체 진입로(502), 유체 이동로(504) 및 유체 공급로(506)를 통해 공압 입력실(510)로 유입된다.

공압 입력실(510)로 유입된 유체는 이어서 연속적으로 공압 입력실(510)과 유체적으로 연결되어 있는 실린더 블록측 유체 통로(302)를 통해 피스톤(400)의 후방으로 공급된다. 이때, 도 6의 도면부호 410으로 표기된 가이드 롤러는 제1하우징 부분(100A) 또는 제2하우징 부분(100B)에 고정되어 있는 편심 궤도부(600)의 편심 궤도(602)에 구속되어 있어 유입되는 유체의 양과 힘이 각각 달라 실린더 블록(300)이 선택된 방향으로 회전하게 된다.

반대로, 공압 배출실(520)과 유체적으로 연결되어 있는 피스톤(400)의 후방에 채워져 있는 유체는 도 5에 표기된 B 및 화살표로 도시된 바와 같이 공압 배출실(520)로 배출되고, 공압 배출실(520)로 배출된 유체는 도 5에 도시된 바와 같이 길이방향으로 형성되어 있는 홈(522)과 이에 연속하여 형성된 유체 배출홈(524)을 통해 배출된다. 이러한 공정은 연속적으로 수행된다. 이와 같은 연속적은 유체 흐름에 의해 실린더 블록(300)은 사용자의 설정된 회전 방향으로 회전하게 되고, 그 회전은 실린더 블록(300)의 중심축에 연결되어 있는 출력 샤프트(350)를 통해 동력 전달된다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 구체예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

100 : 하우징
100A : 제1하우징 부분
100B : 제2하우징 부분
300 : 실린더 블록
302 : 실린더 블록측 유체 통로
350 : 출력 사프트
400 : 피스톤
410 : 가이드 롤러
420 : 압축 스프링
500 : 전환 밸브 유닛
501 : 방향전환 조작바
502 : 전환 밸브 유닛측 유체 진입로
504 : 유체 이동로
506 : 유체 공급로
510 : 공압 입력실
520 : 공압 배출실
522 : 길이방향 홈
524 : 유체 배출홈

Claims

외부로부터의 유체가 유입되는 유체 유입구(102)와 유입된 유체가 외부로 배출되는 유체 배출구(104)가 형성되어 있는 제1하우징 부분(100A)과 제2하우징 부분(100B); 및 상기 제1하우징 부분(100A)과 제2하우징 부분(100B) 사이에 회전 가능하게 배치되어 있는 실린더 블록(300)과 상기 실린더 블록(300) 내에 배치되어 방사상으로 왕복 운동하는 복수의 피스톤(400);을 포함하며,
상기 피스톤(400)의 후방으로는 압축 스프링(410)이 마련되어 있고, 상기 피스톤(400)의 방사상 외측면에는 가이드 롤러(410)가 장착되어 있으며, 상기 가이드 롤러(410)에 대응되는 상기 실린더 블록(300)의 외측으로는 상기 가이드 롤러(410)가 움직이는 궤도로써의 홈(602)이 형성되어 있는 편심 궤도부(600)가 마련되어 있고, 상기 유체 유입구(102)를 통해 유입된 유체의 순차적인 압력 공급에 의해 상기 피스톤(400)이 방사상으로 운동함으로써 상기 실린더 블록(300)이 회전하게 되는 유체 모터로서,
상기 제1하우징 부분(100A)과 상기 실린더 블록(300) 사이에는, 한편으로는 상기 유체 유입구(102)를 통해 유입된 유체가 상기 실린더 블록(300)을 통해 상기 피스톤(400)의 후방 공간으로 공급되게 하고, 다른 한편으로는 상기 피스톤(400)의 후방 공간에 채워져 있는 유체가 상기 유체 배출구(104)를 통해 배출되게 구성되어 있는 전환 밸브 유닛(500)이 제공되며,
상기 전환 밸브 유닛(500)은,
상기 제1하우징 부분(100A)에 대하여 회전 가능하게 제공되되, 축방향으로 유체 진입로(502)가 형성되어 있고, 상기 유체 진입로(502)가 형성되어 있는 부분의 끝단에는 상기 실린더 블록(300)에 제공되어 있는 피스톤(400)의 일부의 후방에만 유체적으로 연결되게 형성되어 있고, 피스톤(400)의 나머지 일부의 후방은 개방된 홈에 의해 상기 유체 배출구(104)와 유체적으로 연결되게 구성되어 있으며,
상기 전환 밸브 유닛(500)의 내부에는 상기 유체 진입로(502)와 유체적으로 연결되어 있는 중공형의 유체 이동로(504)로 형성되어 있고, 상기 유체 이동로(504)의 끝단에는 외주면측으로 유체가 빠져나오는 유체 공급로(506)가 마련되어 있으며, 상기 유체 공급로(506)가 마련되어 있는 부분에는 적어도 하나 이상의 피스톤(400)의 후방에 유체가 공급되게 하는 공압 입력실(510)이 마련되고, 상기 공압 입력실(510)의 반대편 외주면에는 유입된 유체가 배출되는 공압 배출실(520)이 마련되며, 상기 공압 배출실(520)에는 유입된 유체가 제1하우징 부분(100A)의 유체 배출구(104)를 통해 배출될 수 있게 측면으로 종방향의 길다란 홈(522)과 상기 홈(522)의 끝단에 원주 방향으로 배출홈(524)이 형성되며, 상기 공압 입력실(510)과 공압 배출실(520) 사이에는 상기 실린더 블록측 유체 통로(302) 중의 적어도 2개의 유체 통로(302)가 순간적으로 차단되게 하는 폭을 갖도록 구성된 것을 특징으로 하는 유체 모터.
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제 1항에 있어서,
상기 전환 밸브 유닛(500)의 회전 조작에 의해 실린더 블록(300)의 회전 방향이 전환되게 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 유체 모터.