TWI416015B - 氣動馬達 - Google Patents

Description

氣動馬達

本發明係有關於一種氣動馬達，特別關係於氣動馬達之轉子。

氣動馬達係由壓縮氣體驅動，提供扭力輸出，再進一步帶動其他工具轉動，其中，習知之氣動馬達為了提高所輸出的動力，於氣動馬達設置有各式裝置或調整機構，例如TWI259865號專利案即揭示一種氣動馬達，設置有二組進氣孔與排氣孔，並設置有控制閥組，藉以控制各個進氣孔與排氣孔的開啟或關閉，進而延長壓縮氣體在氣動馬達中的動力行程，獲取較大的扭力輸出。

然而，習知之氣動馬達在動力輸出的穩定性上，仍有待進一步提升。請參考TWM388576號專利案所述之氣動馬達，中之轉子僅設置有三個葉片，當高壓氣體驅動轉子旋轉時，容易因高壓氣體的進入與釋放，而使轉子獲取的扭力高低震盪，而較為不穩定，使氣動馬達有容易產生振動的情形，因此，於氣動工具中的氣動馬達多設置為具有六個葉片，如TWI259865號專利案所述，藉以獲取較穩定及較大輸出扭矩。

當使用者將葉片的數量進一步增加時，轉子中的心軸則可能因需要裝設過多葉片，而開設過多凹槽，使心軸有結構強度較低的問題，使氣動馬達的葉片設置數量有所限制，無法藉由增加葉片獲取更為穩定的扭力輸出。

再者，於心軸中增設較多數量葉片，理論上雖可增加與高壓氣體之接觸，而獲得更大扭矩輸出效果，實際運用卻發現，葉片數量增加會造成葉片隨心軸轉動過程中與汽缸內壁周圓摩擦更明顯，導致扭矩效能非但沒顯著性提升，轉子rpm反倒降低至超出業界容許之10%工作範圍，進而影響氣動工具之工作效能。

整體而言，目前氣動工具之汽缸轉子結構設計，尚有待業界提出更臻完美之設計方案，期能設計出一種能大幅提昇氣動馬達之汽缸輸出扭矩，又能使汽缸轉子轉速不降低或轉速雖降低仍在10%工作範圍之新穎氣動馬達。

本發明目的之一在於提供一種扭矩明顯提昇且扭力輸出過程更穩定的氣動馬達。

本發明另一目的在於提供一種葉子數量增加仍保有轉子結構剛性之高輸出扭矩效能的氣動馬達。

為達成上述目的，本發明提供一種氣動馬達，包括有一汽缸、一轉子與一限位裝置。

該汽缸圍構有一容置槽、一進氣流道與一排氣流道，該進氣流道與該排氣流道分別與該容置槽相連通，該汽缸具有一內壁，該內壁位於該容置槽之周面。

該轉子包括有一心軸與複數主葉片，以該心軸界定一徑向方向與一軸向方向，該心軸偏離中心且可旋轉地設置於該容置槽中，該心軸具有一外周面，該心軸形成有複數個徑向地凹入之主滑槽，該些主滑槽環形地排列於該外周面，各該主葉片滑設於其中一主滑槽，各該主葉片可徑向地滑移，使各該主葉片可於該心軸旋轉時，隨該心軸轉動並抵頂於該內壁，該心軸與該些主葉片將該容置槽分隔為複數個氣室，供壓縮氣體經由該進氣流道進入該容置槽帶動該轉子轉動，並供壓縮氣體經由該排氣流道排出。

其中該轉子更進一步包括有複數副葉片，該心軸形成有複數個徑向地凹入之副滑槽，該些副滑槽環形地排列於該外周面，各該副滑槽之深度小於各該主滑槽之深度，該長度小於主葉片之各該副葉片，則滑設於其中一副滑槽並藉由一限位裝置防止其脫離副滑槽，各該副葉片於該心軸旋轉時隨該心軸轉動，各該副葉片可徑向地滑移，使各該副葉片可局部地凸出於該外周面之外，令該些副葉片近進氣流道這一部份的旋轉角度與汽缸內壁接觸，遠離該進氣流道之剩餘角度與內壁保持分離。

俾利，本發明之汽缸除透過既有之主葉片，獲得扭矩輸出效能外，增設於主葉片間之副葉片，其僅進氣流道一小部份角度與汽缸內壁接觸情況下，仍可讓進氣流道處之副葉片順利被導入之高壓氣體驅動，以提昇汽缸整體輸出扭矩效能，且該副葉片更藉由遠離進氣流道之大部分角度與汽缸壁分離設計，而有將轉子與汽缸內壁摩擦情況減至最低，令本發明之汽缸輸出扭矩效能提昇之虞，轉子轉速仍維持在容許之工作轉速範圍。

以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。

請參考圖1與圖2，本發明提供一種氣動馬達，係供裝設於各式氣動工具中，並供高壓氣體驅動，進一步帶動氣動工具進行工作。本創作所提供之氣動馬達包括有一汽缸1、一轉子2與一限位裝置。

該汽缸1圍構有一容置槽11、一進氣流道12與一排氣流道13，該進氣流道12與該排氣流道13分別與該容置槽11相連通，該汽缸1具有一內壁，該內壁位於該容置槽11之周面，藉此，可供高壓氣體自外部經由進氣流道12進入容置槽，再進一步經由排氣流道13排出，其中，該汽缸1亦可進一步設置有多組之進氣流道12’或排氣流道，並供其他閥體控制高壓氣體進出的路徑，藉以控制本發明氣動馬達的運轉方向。

該轉子2包括有一心軸21與複數主葉片22。以該心軸21界定一徑向方向與一軸向方向，該心軸21係偏離中心且可旋轉地設置於該容置槽11中，亦即，該心軸21之中心與該容置槽11之中心相互分離。該心軸21具有一外周面211，該心軸21形成有複數個徑向地凹入之主滑槽212，該些主滑槽212環形地排列於該外周面211。各該主葉片22滑設於其中一主滑槽212，各該主葉片22可徑向地滑移，使各該主葉片22可於該心軸21旋轉時隨該心軸21轉動，並徑向地抵頂於該內壁，以該心軸21及該些主葉片22將該容置槽11分隔為複數個氣室，供壓縮氣體經由該進氣流道12進入該容置槽11，帶動該轉子2轉動，並供壓縮氣體經由該排氣流道13排出。

該轉子2並進一步包括有複數個長度較主葉片短之副葉片23。該心軸21另外形成有複數個徑向凹入之副滑槽213，該些副滑槽213環形地排列於該外周面211，且各該副滑槽213之深度小於各該主滑槽212之深度，其中較佳者，該些副滑槽213之數量與該些主滑槽212之數量相對應，且該些副滑槽213與該些主滑槽212彼此間隔地排列，亦即，可令各該副滑槽213位於每兩相鄰的主滑槽212之間。各該副葉片23滑設於其中一個副滑槽213，使副葉片23具有小於主葉片22之徑向長度，各該副葉片23可徑向地滑移，使各該副葉片23可局部地凸出於該外周面211之外，使該些副葉片23隨心軸21圓周旋轉，並徑向地向外凸出於該外周面211之外。

該限位裝置係用以於該心軸21轉動時，令各該副葉片23與各該副滑槽213無法分離，並使該些副葉片23相對副滑槽213徑向自由位移時，進氣流道12處部份角度之副葉片23會與汽缸內壁緊密接觸(圖3、圖4)，而遠離進氣流道12該部份角度之副葉片，則與汽缸內壁相互分離，而有效減少轉子與氣缸壁間之磨擦阻力，以維持降低之轉子轉速(rpm)仍在工作容許範圍之目的。

更進一步而言，該限位裝置可包括有複數個凸肋31與複數個限位槽32，該些凸肋31分別自該副葉片23之兩側凸出成型，該些限位槽32分別自該些副滑槽213兩側凹入成型，且該些凸肋31滑設於該些限位槽32，使該些凸肋31及該些副葉片23被卡抵於該些限位槽32及該些副滑槽213中，而無法與該些限位槽32及該些副滑槽213分離，其中較佳者，該些凸肋31、副葉片23、限位槽32與副滑槽213之軸向長度相同。

由上述裝置，請參考圖3與圖4，當高壓氣體經由進氣流道12進入容置槽而欲驅動轉子轉動時，高壓氣體係先填充於主葉片22、22’之間的氣室中，此時，副葉片23受心軸21旋轉影響，而凸出於心軸21之外周面而向外抵頂於汽缸1之內壁，使副葉片23將氣室分隔為兩個較小之副氣室，供高壓氣體依序填充於各個副氣室中，待心軸21轉動一定角度後，心軸21與內壁之間的徑向距離增加，副葉片23由受到限位裝置的限制，使副葉片23與內壁分離，副氣室即又合併為原本的氣室，藉此，本發明可於高壓氣體向氣室中填充時，將容置槽分隔為較多的空間，即副氣室，可使高壓氣體填充，驅動心軸21轉動的動作較為連續，使本發明氣動馬達可較平穩的動力，使動力輸出的表現較佳。

再者，本發明特別於轉子上增設較主葉片短之副葉片23，其目中在於讓副葉片近進氣流道12一小部分旋轉角度與汽缸內壁抵靠，以利副葉片得順利被進氣流道導入之高壓氣體驅動，而提昇汽缸之輸出扭矩效能，再利用副葉片遠離進氣流道之大部分角度與汽缸內壁相互分離，而有效減少轉子與汽缸內壁之摩擦，使轉子損失之轉速維持在10%工作轉速範圍前提下，卻能大幅提升汽缸輸出扭矩效能。

其次，本案發明人更將本發明應用裝設於海峰機械工業股份有限公司所生產之氣動工具上，以進一步進行效能測試，請參考以下表列數據為實際進行測試之工具種類以及測試數據：

以上表列結果為本發明應用在海峰機械工業股份有限公司所生產型號為HY-2360之衝擊式氣動扳手(Air Impact Wrench)以及型號為HY-1742之研磨工具(Grinder)的實際測試數據，由上列測試數據可以發現，本發明與習用之氣動馬達相較，轉速雖略損失6%，卻仍在氣動工具工作轉速容許範圍10%內，但轉速略微降低情況下卻能獲得較大的扭矩或馬力輸出表現，乃無庸置疑。其中轉速的降低可推測應為轉子整體的質量或轉動慣量增加所造成的，對此，進一步降低轉子中各部件的質量，或降低轉子的轉動慣量應可以進一步提高本發明氣動馬達的轉速。因此，由實際測試即可發現，本發明確實可以提供較大的動力輸出。

於本發明中，為避免副滑槽213與主滑槽212的開設，使心軸21表面的滑槽過多，或使主滑槽212與副滑槽213的底部過於接近，而可能影響心軸21的整體結構強度，使心軸21在主滑槽212與副滑槽213底部有崩裂的可能性，本發明特別將副滑槽213設置為深度較小的滑槽，主滑槽212則可保持其原有的深度，可避免主滑槽212與副滑槽213同時向心軸21的中心延伸，而使主滑槽212與副滑槽213的底部過於接近，可令心軸21保持有一定的結構強度。

請參考圖5與圖6，於本創作另一實施例中，該限位裝置亦可改設為其他形式，藉以將副葉片23保持滑設於副滑槽213，而可防止副葉片23任意脫離。更明確地說，請參考圖5，該限位裝置可包括有複數個卡抵槽41、複數個卡榫42與複數個定位槽43，該些卡抵槽41分別自該些副滑槽213兩側凹入，該些卡榫42分別插設於其中二卡抵槽41，使各該卡榫42固定地容設於其中一個副滑槽213，較佳者，每一個副滑槽213的兩端各設有二卡抵槽41與一卡榫42，使該些卡榫42的數量為副葉片23數量的兩倍，且每一副葉片23的兩端各有一個卡榫42。該些定位槽43凹設於該些副葉片23，各該卡榫42可滑動地容設於各該定位槽43，使該些副葉片23可卡抵於該些卡榫42，避免副葉片23自副滑槽213任意分離。

總結以上實施方式，本發明之氣動馬達裝置，藉由轉子設置長、短之主、副葉片，而可將氣動馬達中的容置槽分隔為多個副氣室，供高壓氣體連續地充入，較均勻地帶動心軸轉動，使本創作可具有較均勻、平穩的驅動能力，同時，藉增設在主葉片間之較短副葉片，僅進氣流道一部份角度與汽缸內壁接觸，故接收高壓氣體情況下得大幅提昇轉子之輸出扭矩，且副葉片遠離進氣流道大部份角度與內壁分離，故可降低轉子與汽缸之摩擦，讓轉子損耗維持在容許工作轉速範圍等進步性功效，符合本國專利法規定之專利要件，爰依法提起發明專利申請，鑑請　鈞局亦能肯定本發明並早日賜准專利，實感德便。

1．．．汽缸

11．．．容置槽

12、12’．．．進氣流道

13．．．排氣流道

2．．．轉子

21．．．心軸

211．．．外周面

212．．．主滑槽

213．．．副滑槽

22、22’．．．主葉片

23．．．副葉片

31．．．凸肋

32．．．限位槽

41．．．卡抵槽

42．．．卡榫

43．．．定位槽

圖1為本發明之立體圖。

圖2為本發明之立體分解圖。

圖3為本發明之平面示意圖。

圖4為本發明心軸轉動後之平面示意圖。

圖5為本發明另一實施例之立體分解圖。

圖6為本發明另一實施例之平面示意圖。

1．．．汽缸

11．．．容置槽

12、12’．．．進氣流道

13．．．排氣流道

21．．．心軸

211．．．外周面

212．．．主滑槽

213．．．副滑槽

22．．．主葉片

23．．．副葉片

31．．．凸肋

32．．．限位槽

Claims (7)

1. 一種氣動馬達，主要包括：一汽缸，圍構有一容置槽、一進氣流道與一排氣流道，該進氣流道與該排氣流道分別與該容置槽相連通，該汽缸具有一內壁，該內壁位於該容置槽之周面：以及一轉子，包含一心軸、複數主葉片及較主葉片短之複數副葉片，其中該心軸界定一徑向方向與一軸向方向，該心軸偏離中心且可旋轉地設置於該容置槽中，該心軸具有一外周面，該心軸形成有複數個徑向地凹入之主滑槽及副滑槽，該些主、副滑槽環形地排列於該外周面，各該主葉片以可徑向滑移方式滑設於主滑槽，各該副滑槽以可徑向滑移方式滑設於副滑槽，各該主葉片可於該心軸旋轉時隨該心軸轉動並抵頂於該內壁，各該副葉片則可於心軸旋轉時一部份旋轉角度與汽缸內壁接觸者。
2. 如請求項1所述之氣動馬達，進一步包含一限位裝置，用以於該心軸轉動時，使各該副葉片僅能相對各副滑槽徑向滑移，而凸出於心軸外周面，卻無法與副滑槽分離，且該副葉片靠近進氣流道該部份旋轉角度係與汽缸內壁接觸。
3. 如請項1或2所述之氣動馬達，其中該心軸與該些主葉片將該容置槽分隔為複數個氣室，各該副滑槽之深度小於各該主滑槽之深度，該些副滑槽之數量與該些主滑槽之數量相對應，該些副滑槽與該些主滑槽彼此間隔地排列。
4. 如請求項2所述之氣動馬達，其中該限位裝置包含複數凸肋與複數限位槽，該些凸肋分別自該些副葉片之兩側凸出成型，該些限位槽分別自該些副滑槽兩側凹入成型，該些凸肋滑設於該些限位槽，使該些凸肋及該些副葉片無法與該些限位槽及該些副滑槽分離。
5. 如請求項4所述之氣動馬達，其中該些凸肋、該些副葉片、該些限位槽與該些副滑槽之軸向長度相同。
6. 如請求項2所述之氣動馬達，其中該限位裝置包含複數卡抵槽、複數卡榫與複數定位槽，該些卡抵槽分別自該些副滑槽兩側凹入，該些卡榫分別插設於其中二卡抵槽，使各該卡榫固定地容設於其中一副滑槽，該些定位槽凹設於該些副葉片，各該卡榫可滑動地容設於各該定位槽，以供該些副葉片卡抵於該些卡榫。
7. 如請求項6所述之氣動馬達，其中該些卡榫之數量為該些副葉片之數量的兩倍，每二卡榫位於其中一副葉片的兩端。