TWM541520U - 雙進氣式氣動馬達 - Google Patents

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TWM541520U
TWM541520U TW106201055U TW106201055U TWM541520U TW M541520 U TWM541520 U TW M541520U TW 106201055 U TW106201055 U TW 106201055U TW 106201055 U TW106201055 U TW 106201055U TW M541520 U TWM541520 U TW M541520U
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Yu-Ren Wu
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Description

雙進氣式氣動馬達
本創作係關於一種氣動馬達，特別係一種雙進氣式氣動馬達。
氣動工具係指利用壓縮空氣驅動氣動馬達而對外輸出動能的一種工具，目前應用於氣動工具中之輪葉式氣動馬達，其主要係於一氣缸容室中樞設一轉子，該轉子本體外周設有複數可伸縮之葉片，當高壓氣體導入氣缸中便可推動該些伸出的葉片驅動轉子旋轉，進而提供外部工作所需的旋轉動力。
目前市面上產品以單進氣式氣動馬達為主，然使用時震動較大，因此業界有研發出雙進氣式的氣動馬達，企圖改善震動問題並提高輸出功率，如美國發明專利US 6250399即揭露一種雙進氣式氣動馬達，由第九圖可知，氣壓室（pressure chambers）19A,19B係位在轉子（rotor）50的二側且概呈彎月形，由於二個氣壓室19A,19B形狀設計的緣故，使得轉子50旋轉時，葉片（vanes）54會急速地由輻射狀凹槽（radially extending slots）52伸出、大約維持在最伸出狀態一段時間後又急速縮回，這樣的行程設計長時間使用下來，葉片54不僅會被輻射狀凹槽52的槽壁磨損，更因葉片54所受之摩擦力使得轉子50的轉速降低，而影響氣動馬達的輸出功率，甚至造成使用時的震動問題。雖然理論上雙進氣式氣動馬達的輸出功率應大於單進氣式氣動馬達，且震動應較小，但實際上差異似乎並不大，因此，如何改善雙進氣式氣動馬達的震動問題並提升輸出功率，便成了業界亟待努力的研發課題。
有鑑於上述之缺失，本創作之目的在於提供一種雙進氣式氣動馬達，可降低轉子旋轉時的摩擦力，提升氣動馬達的輸出功率，並可降低使用時的震動。
為達上述目的，本創作提供一種雙進氣式氣動馬達，其包含一氣缸以及一轉子，該氣缸包含一缸體、以及一呈橢圓柱形的容室位於該缸體內，該缸體設有連通該容室與外界之二進氣道、二排氣道、二排氣孔、以及一前軸孔，該轉子包含一轉體可旋轉地容設在該氣缸的容室中、複數個溝槽平行地設於該轉體、複數個葉片分別容設在每一溝槽中、以及一前心軸由該轉體延伸而出且穿過該前軸孔。
當高壓氣體導入該氣缸中，一方面可令該些葉片由各該溝槽中伸出，一方面可推動該些伸出的葉片驅動轉子旋轉，由於該缸體內之容室係呈橢圓柱形(即剖面呈橢圓形)，可減緩該些葉片急速伸出與急速縮回的狀況，不僅可有效降低該些葉片與該些溝槽間的摩擦力，並可降低使用時的震動，同時提升輸出功率。
請參考第1、2圖，係本創作第一較佳實施例提供的雙進氣式氣動馬達1(以下簡稱馬達1)，該馬達1包含一氣缸2以及一轉子3，該馬達1可運用在各種氣動工具上，例如氣動扳手、氣動研磨機、氣動螺絲起子等。本創作於以下說明當中，茲定義第1、2圖視角的右側為該馬達1的後方、左側為該馬達1的前方。
該氣缸2包含一缸體20、以及一呈橢圓柱形的容室22位於該缸體內20，即該容室22的橫剖面係呈橢圓形(可先參考第6圖)，該缸體20設有連通該容室22與外界之二進氣道24、二排氣道26、四排氣孔28、以及一前軸孔29，所述外界係指該馬達1以外之處，更詳細地說，該缸體20包含一中管40、一前蓋50設於該中管40之前端40a、以及一後蓋60設於該中管40之後端40b，該前軸孔29係設於該前蓋50，該四排氣孔28係分別設於該中管40的上、下側，於其他可能的實施例中，該排氣孔28的數量只要為二個以上即可。
請參考第3圖，該後蓋60具有二進氣口62相隔180∘、二排氣口64相隔180∘、二後進氣導槽66設於該後蓋60前壁並分別與該二進氣口62相連、二後排氣導槽68設於該後蓋60前壁並分別與該二排氣口64相連、以及一後軸孔69。於其他可能的實施例中，該後蓋60可與該中管40一體成形。
請參考第4、5圖，該中管40之後端40b具有二後進氣凹槽42位置對應於該二進氣口62且連通該容室22、以及二後排氣凹槽44位置對應於該二排氣口64且連通該容室22，該中管40更具有二進氣流道41沿該缸體20之一軸向X貫穿該中管40且分別連接該二後進氣凹槽42、二排氣流道43沿該軸向X貫穿該中管40且分別連接該二後排氣凹槽44、二前進氣凹槽46設在該中管40之前端40a且分別連接該二進氣流道41、以及二前排氣凹槽48設在該中管40之前端40a且分別連接該二排氣流道43，該二前進氣凹槽46與該二前排氣凹槽48皆連通該容室22。
請參考第7圖，該前蓋50具有二前進氣導槽56設於該前蓋50後壁且連通於該進氣流道41、以及二前排氣導槽58設於該前蓋50後壁且連通於該排氣流道43，每一該進氣道24係由一該進氣口62、一該後進氣導槽66、一該後進氣凹槽42、一該進氣流道41、一該前進氣凹槽46、以及一該前進氣導槽56所組成，而每一該排氣道26係由一該排氣口64、一該後排氣導槽68、一該後排氣凹槽44、一該排氣流道43、一該前排氣凹槽48、以及一該前排氣導槽58所組成。於其他可能的實施例中，該前蓋50可與該中管40一體成形。
該轉子3包含一轉體30可旋轉地容設在該氣缸2的容室22中、八溝槽32平行地設於該轉體30、八葉片34分別容設在每一溝槽32中、一前心軸36由該轉體30向前延伸而出且穿過該前軸孔29、以及一後心軸38由該轉體30向後延伸而出且伸入該後軸孔69，該轉體30係貼抵於該前蓋50與該後蓋60。於其他實施例中，該溝槽32的數量可視需求改變，該葉片34的數量也同樣地可相應於該些溝槽32而改變；該後軸孔69可不貫穿該後蓋60，該後心軸38伸入該後軸孔69的目的係為了令該轉體30與該後蓋60可更穩固地連接在一起，事實上該後心軸38也可省略不設，在此狀況下，該後軸孔69亦可省略不設。
使用具有該馬達1的氣動工具如氣動扳手(圖未示)時，使用者可設定該氣動馬達為正轉或逆轉，當高壓氣體(大於1大氣壓)導入該氣缸2中，氣體會經由該二進氣道24進入該容室22中，更詳細地說，氣體先通過該二進氣口62後，接著兵分三路，一部分氣體經由該二後進氣凹槽42流進該容室22(以下統稱流向A)、一部分氣體進入該二後進氣導槽66後再流進該容室22(以下統稱流向B)、剩下一部分氣體則進入該二進氣流道41(以下統稱流向C)，當流向C的氣體通過該二進氣流道41後緊接著又兵分二路，一部分氣體經由該二前進氣凹槽46流進該容室22(以下統稱流向D)、剩下一部分氣體則進入該二前進氣導槽56後再流進該容室22(以下統稱流向E)；其中，流向B與流向E的氣體進入該容室22後會吹動該些葉片34，使該些葉片34可由該些溝槽32中向外移動並貼抵該容室22的內壁，此時流向A與流向D的氣體則推動該些伸出的葉片34，進而帶動該轉子3於該容室22中旋轉。
以第8圖所示的正轉為例，茲定義其中一葉片34a與相鄰葉片34b之間所夾的容室22為腔室C1，該葉片34b與相鄰葉片34c之間所夾的容室22為腔室C2，當高壓氣體經由該二進氣道24進入該容室22中，該葉片34a首先會被流向B的氣體由該溝槽32中朝外推出並貼抵於該容室22的內壁，同時該葉片34a被流經該後進氣凹槽42(即流向A)的氣體吹動而使得該轉子3開始朝順時針方向旋轉，此時該葉片34b尚未通過該排氣孔28，該葉片34c亦未到達該後排氣凹槽44；請參考第9、10圖，隨著該轉子3的轉動，當該葉片34b通過該排氣孔28後，腔室C1內的氣體便可經由該排氣孔28排出進行第一次排氣，此時該葉片34c甫到達該後排氣凹槽44，腔室C2內的氣體便可經由該後排氣凹槽44排出進行第二次排氣，且該葉片34c內縮時可將氣體由該溝槽32中擠入該後排氣導槽68，換言之氣體便可經由該二排氣道26離開該容室22，其中，該轉子3每旋轉一圈，上述進氣與排氣的步驟皆循環二次。
事實上，氣體經由該二排氣道26離開該容室22的詳細流程如下，首先部分氣體先通過該些排氣孔28進行第一次排氣，接著一部分氣體直接進入該後排氣凹槽44由該排氣口64排出、一部分氣體進入該後排氣導槽68由該排氣口64排出、其他部分氣體則會藉由該前排氣凹槽48以及該前排氣導槽58進入該排氣流道43再由該排氣口64排出，而完成所述第二次排氣。
需特別說明的是，當使用者設定該氣動工具為反轉時，氣體可由外界經該二排氣道26進入該容室22中，並可由該容室22經該二進氣道24排到外界，也就是說，該二進氣道24與該二排氣道26的功能可視使用者需求而互換。
由於該容室22係呈橢圓柱形(即剖面呈橢圓形)，因此當該些葉片34由該溝槽32伸出或縮回時，係速度相對均勻地伸出、到達頂點時再速度相對均勻地縮回，該些葉片34的伸縮行程較為平順，往返速度較為均一，與習知結構中葉片先急速伸出、再急停並大約維持在頂點一段時間、再急速縮回溝槽中的行程不同，習知結構中的葉片34相對有急加速、急減速的狀況，換言之，本創作藉由改變容室的形狀設計，調整了葉片伸縮時行程特性或往返移動時的速度-時間曲線，不僅使得該葉片34本身的運動較為順暢，並可降低該葉片34與該溝槽32壁面間的摩擦力，進一步使該轉子3的轉動摩擦降低，以提升該馬達1的輸出功率，同時各元件間順暢的互動亦減少了馬達運作時的震動，從而達成本創作之目的。除此之外，由於馬達1效率的提升，業者可以製作出與習知結構相同體積重量但輸出扭力更大的氣動馬達，或者具有與習知結構相同的扭力輸出但體積更小、重量更輕的氣動馬達，極具市場潛力。
於其他可能的實施例中，該二進氣道24與二排氣道26的設計可以變化，舉例來說，可將該二進氣道24、該二排氣道26設在該中管40的周壁，而不必經過該前蓋50或該後蓋60，只要能將高壓氣體導入該容室22中推動該轉子3旋轉，並將推動葉片34後的氣體由容室22中排出即可。又如每一該進氣道24可僅由一該進氣口62、一該後進氣導槽66、以及一該後進氣凹槽42所組成，而不包含該進氣流道41、該前進氣凹槽46、以及該前進氣導槽56，如此亦可達成驅動氣動馬達旋轉之目的。或者，每一該排氣道26可僅由一該排氣口64、一該後排氣導槽68、以及一該後排氣凹槽44所組成，而不包含該排氣流道43、該前排氣凹槽48、以及該前排氣導槽58。
上述僅為本創作實施例的說明，不可用來限制本創作的專利範圍，舉凡未超脫本創作精神所作的簡易結構潤飾或變化，仍應屬於本創作申請專利範圍涵蓋的範疇。
1‧‧‧雙進氣式氣動馬達
40b‧‧‧後端
2‧‧‧氣缸
41‧‧‧進氣流道
20‧‧‧缸體
42‧‧‧後進氣凹槽
22‧‧‧容室
43‧‧‧排氣流道
24‧‧‧進氣道
44‧‧‧後排氣凹槽
26‧‧‧排氣道
46‧‧‧前進氣凹槽
28‧‧‧排氣孔
48‧‧‧前排氣凹槽
29‧‧‧前軸孔
50‧‧‧前蓋
3‧‧‧轉子
56‧‧‧前進氣導槽
30‧‧‧轉體
58‧‧‧前排氣導槽
32‧‧‧溝槽
60‧‧‧後蓋
34‧‧‧葉片
62‧‧‧進氣口
34a‧‧‧葉片
64‧‧‧排氣口
34b‧‧‧葉片
66‧‧‧後進氣導槽
34c‧‧‧葉片
68‧‧‧後排氣導槽
36‧‧‧前心軸
69‧‧‧後軸孔
38‧‧‧後心軸
X‧‧‧軸向
40‧‧‧中管
C1‧‧‧腔室
40a‧‧‧前端
C2‧‧‧腔室
第1圖係本創作第一較佳實施例之雙進氣式氣動馬達的立體圖； 第2圖係本創作第一較佳實施例之雙進氣式氣動馬達的分解圖； 第3圖係本創作第一較佳實施例之後蓋的立體圖； 第4至5圖係本創作第一較佳實施例之中管與轉子的結合立體圖； 第6圖係本創作第一較佳實施例之中管的正視圖； 第7圖係本創作第一較佳實施例之前蓋的立體圖； 第8至10圖係本創作第一較佳實施例之轉子旋轉示意圖。
1‧‧‧雙進氣式氣動馬達
2‧‧‧氣缸
22‧‧‧容室
28‧‧‧排氣孔
29‧‧‧前軸孔
3‧‧‧轉子
30‧‧‧轉體
40a‧‧‧前端
40b‧‧‧後端
42‧‧‧後進氣凹槽
44‧‧‧後排氣凹槽
50‧‧‧前蓋
56‧‧‧前進氣導槽
58‧‧‧前排氣導槽
32‧‧‧溝槽
34‧‧‧葉片
36‧‧‧前心軸
38‧‧‧後心軸
40‧‧‧中管
60‧‧‧後蓋
62‧‧‧進氣口
64‧‧‧排氣口
X‧‧‧軸向

Claims (6)

  1. 一種雙進氣式氣動馬達，包含有： 一氣缸，包含一缸體、以及一呈橢圓柱形的容室位於該缸體內，該缸體設有連通該容室與外界之二進氣道、二排氣道、二排氣孔、以及一前軸孔；以及 一轉子，包含一轉體可旋轉地容設在該氣缸的容室中、複數個溝槽平行地設於該轉體、複數個葉片分別容設在每一溝槽中、以及一前心軸由該轉體延伸而出且穿過該前軸孔。
  2. 如請求項1所述的雙進氣式氣動馬達，其中該缸體包含一中管、一前蓋設於該中管之前端、以及一後蓋設於該中管之後端，該前軸孔係設於該前蓋，該二排氣孔係設於該中管，該轉體係貼抵於該前蓋與該後蓋，該後蓋具有二進氣口、二排氣口、二後進氣導槽設於該後蓋前壁並分別與該二進氣口相連、以及二後排氣導槽設於該後蓋前壁並分別與該二排氣口相連，該中管之後端具有二後進氣凹槽位置對應於該二進氣口且連通該容室、以及二後排氣凹槽位置對應於該二排氣口且連通該容室，各該進氣道係分別由各該進氣口、各該後進氣導槽、以及各該後進氣凹槽所組成，各該排氣道係分別由各該排氣口、各該後排氣導槽、以及各該後排氣凹槽所組成。
  3. 如請求項2所述的雙進氣式氣動馬達，其中該中管具有二進氣流道沿該缸體之一軸向貫穿該中管且分別連接該二後進氣凹槽、二排氣流道沿該軸向貫穿該中管且分別連接該二後排氣凹槽、二前進氣凹槽設在該中管之前端且分別連接該二進氣流道、以及二前排氣凹槽設在該中管之前端且分別連接該二排氣流道，該二前進氣凹槽與該二前排氣凹槽皆連通該容室，該前蓋具有二前進氣導槽設於該前蓋後壁且連通於該進氣流道、以及二前排氣導槽設於該前蓋後壁且連通於該排氣流道，所述進氣道更包含該進氣流道、該前進氣凹槽以及該前進氣導槽，所述排氣道更包含該排氣流道、該前排氣凹槽以及該前排氣導槽。
  4. 如請求項2或3所述的雙進氣式氣動馬達，其中該前蓋與該中管係一體成形。
  5. 如請求項2或3所述的雙進氣式氣動馬達，其中該後蓋與該中管係一體成形。
  6. 如請求項1所述的雙進氣式氣動馬達，其中該轉子具有一後心軸由該轉體延伸而出，該後蓋具有一後軸孔供該後心軸伸入。
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