CN108343473B - 双进气式气动马达 - Google Patents

Abstract

一种双进气式气动马达，包含一气缸以及一转子，该气缸包含一缸体、以及一呈椭圆柱形的容室位于该缸体内，该缸体设有连通该容室与外界的二进气道、二排气道、二排气孔、以及一前轴孔，该转子包含一转体可旋转地容设在该气缸的容室中、多个沟槽平行地设于该转体、多个叶片分别容设在每一沟槽中、以及一前心轴由该转体延伸而出且穿过该前轴孔。藉此，该双进气式气动马达可降低转子旋转时的摩擦力，提升气动马达的输出功率，并可降低使用时的震动。

Description

双进气式气动马达

技术领域

本发明涉及一种气动马达，特别涉及一种双进气式气动马达。

背景技术

气动工具是指利用压缩空气驱动气动马达而对外输出动能的一种工具，目前应用于气动工具中的轮叶式气动马达，其主要是于一气缸容室中枢设一转子，该转子本体外周设有多个可伸缩的叶片，当高压气体导入气缸中便可推动该些伸出的叶片驱动转子旋转，进而提供外部工作所需的旋转动力。

目前市面上产品以单进气式气动马达为主，然使用时震动较大，因此业界有研发出双进气式的气动马达，企图改善震动问题并提高输出功率，如美国发明专利US 6250399即揭露一种双进气式气动马达，由图9可知，气压室(pressure chambers)19A,19B位在转子(rotor)50的二侧且概呈弯月形，由于二个气压室19A,19B形状设计的缘故，使得转子50旋转时，叶片(vanes)54会急速地由辐射状凹槽(radially extending slots)52伸出、大约维持在最伸出状态一段时间后又急速缩回，这样的行程设计长时间使用下来，叶片54不仅会被辐射状凹槽52的槽壁磨损，更因叶片54所受的摩擦力使得转子50的转速降低，而影响气动马达的输出功率，甚至造成使用时的震动问题。虽然理论上双进气式气动马达的输出功率应大于单进气式气动马达，且震动应较小，但实际上差异似乎并不大，因此，如何改善双进气式气动马达的震动问题并提升输出功率，便成了业界亟待努力的研发课题。

发明内容

有鉴于上述的缺失，本发明的目的在于提供一种双进气式气动马达，可降低转子旋转时的摩擦力，提升气动马达的输出功率，并可降低使用时的震动。

为达上述目的，本发明提供一种双进气式气动马达，其包含有：

一气缸，包含一缸体、以及一呈椭圆柱形的容室位于该缸体内，该缸体设有连通该容室与外界的二进气道、二排气道、二排气孔、以及一前轴孔；以及

一转子，包含一转体旋转地容设在该气缸的容室中、多个沟槽平行地设于该转体、多个叶片分别容设在每一沟槽中、以及一前心轴由该转体延伸而出且穿过该前轴孔。

上述的双进气式气动马达，其中该缸体包含一中管、一前盖设于该中管的前端、以及一后盖设于该中管的后端，该前轴孔设于该前盖，该二排气孔设于该中管，该转体贴抵于该前盖与该后盖，该后盖具有二进气口、二排气口、二后进气导槽设于该后盖前壁并分别与该二进气口相连、以及二后排气导槽设于该后盖前壁并分别与该二排气口相连，该中管的后端具有二后进气凹槽位置对应于该二进气口且连通该容室、以及二后排气凹槽位置对应于该二排气口且连通该容室，各该进气道分别由各该进气口、各该后进气导槽、以及各该后进气凹槽所组成，各该排气道分别由各该排气口、各该后排气导槽、以及各该后排气凹槽所组成。

上述的双进气式气动马达，其中该中管具有二进气流道沿该缸体的一轴向贯穿该中管且分别连接该二后进气凹槽、二排气流道沿该轴向贯穿该中管且分别连接该二后排气凹槽、二前进气凹槽设在该中管的前端且分别连接该二进气流道、以及二前排气凹槽设在该中管的前端且分别连接该二排气流道，该二前进气凹槽与该二前排气凹槽皆连通该容室，该前盖具有二前进气导槽设于该前盖后壁且连通于该进气流道、以及二前排气导槽设于该前盖后壁且连通于该排气流道，所述进气道更包含该进气流道、该前进气凹槽以及该前进气导槽，所述排气道更包含该排气流道、该前排气凹槽以及该前排气导槽。

上述的双进气式气动马达，其中该前盖与该中管为一体成形。

上述的双进气式气动马达，其中该后盖与该中管为一体成形。

上述的双进气式气动马达，其中该转子具有一后心轴由该转体延伸而出，该后盖具有一后轴孔供该后心轴伸入。

当高压气体导入该气缸中，一方面可令该些叶片由各该沟槽中伸出，一方面可推动该些伸出的叶片驱动转子旋转，由于该缸体内的容室是呈椭圆柱形(即剖面呈椭圆形)，可减缓该些叶片急速伸出与急速缩回的状况，不仅可有效降低该些叶片与该些沟槽间的摩擦力，并可降低使用时的震动，同时提升输出功率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1本发明第一较佳实施例的双进气式气动马达的立体图；

图2本发明第一较佳实施例的双进气式气动马达的分解图；

图3本发明第一较佳实施例的后盖的立体图；

图4至图5本发明第一较佳实施例的中管与转子的结合立体图；

图6本发明第一较佳实施例的中管的正视图；

图7本发明第一较佳实施例的前盖的立体图；

图8至图10本发明第一较佳实施例的转子旋转示意图。

其中，附图标记

1双进气式气动马达 40b后端

2气缸 41进气流道

20缸体 42后进气凹槽

22容室 43排气流道

24进气道 44后排气凹槽

26排气道 46前进气凹槽

28排气孔 48前排气凹槽

29前轴孔 50前盖

3转子 56前进气导槽

30转体 58前排气导槽

32沟槽 60后盖

34叶片 62进气口

34a叶片 64排气口

34b叶片 66后进气导槽

34c叶片 68后排气导槽

36前心轴 69后轴孔

38后心轴 X轴向

40中管 C1腔室

40a前端 C2腔室

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述：

请参考图1、图2，本发明第一较佳实施例提供的双进气式气动马达1(以下简称马达1)，该马达1包含一气缸2以及一转子3，该马达1可运用在各种气动工具上，例如气动扳手、气动研磨机、气动螺丝起子等。本发明于以下说明当中，兹定义第1、2图视角的右侧为该马达1的后方、左侧为该马达1的前方。

该气缸2包含一缸体20、以及一呈椭圆柱形的容室22位于该缸体内20，即该容室22的横剖面呈椭圆形(可先参考图6)，该缸体20设有连通该容室22与外界的二进气道24、二排气道26、四排气孔28、以及一前轴孔29，所述外界是指该马达1以外之处，更详细地说，该缸体20包含一中管40、一前盖50设于该中管40的前端40a、以及一后盖60设于该中管40的后端40b，该前轴孔29是设于该前盖50，该四排气孔28是分别设于该中管40的上、下侧，于其他可能的实施例中，该排气孔28的数量只要为二个以上即可。

请参考图3，该后盖60具有二进气口62相隔180°、二排气口64相隔180°、二后进气导槽66设于该后盖60前壁并分别与该二进气口62相连、二后排气导槽68设于该后盖60前壁并分别与该二排气口64相连、以及一后轴孔69。于其他可能的实施例中，该后盖60可与该中管40一体成形。

请参考图4、图5，该中管40的后端40b具有二后进气凹槽42位置对应于该二进气口62且连通该容室22、以及二后排气凹槽44位置对应于该二排气口64且连通该容室22，该中管40更具有二进气流道41沿该缸体20的一轴向X贯穿该中管40且分别连接该二后进气凹槽42、二排气流道43沿该轴向X贯穿该中管40且分别连接该二后排气凹槽44、二前进气凹槽46设在该中管40的前端40a且分别连接该二进气流道41、以及二前排气凹槽48设在该中管40的前端40a且分别连接该二排气流道43，该二前进气凹槽46与该二前排气凹槽48皆连通该容室22。

请参考图7，该前盖50具有二前进气导槽56设于该前盖50后壁且连通于该进气流道41、以及二前排气导槽58设于该前盖50后壁且连通于该排气流道43，每一该进气道24是由一该进气口62、一该后进气导槽66、一该后进气凹槽42、一该进气流道41、一该前进气凹槽46、以及一该前进气导槽56所组成，而每一该排气道26是由一该排气口64、一该后排气导槽68、一该后排气凹槽44、一该排气流道43、一该前排气凹槽48、以及一该前排气导槽58所组成。于其他可能的实施例中，该前盖50可与该中管40一体成形。

该转子3包含一转体30可旋转地容设在该气缸2的容室22中、八沟槽32平行地设于该转体30、八叶片34分别容设在每一沟槽32中、一前心轴36由该转体30向前延伸而出且穿过该前轴孔29、以及一后心轴38由该转体30向后延伸而出且伸入该后轴孔69，该转体30是贴抵于该前盖50与该后盖60。于其他实施例中，该沟槽32的数量可视需求改变，该叶片34的数量也同样地可相应于该些沟槽32而改变；该后轴孔69可不贯穿该后盖60，该后心轴38伸入该后轴孔69的目的是为了令该转体30与该后盖60可更稳固地连接在一起，事实上该后心轴38也可省略不设，在此状况下，该后轴孔69亦可省略不设。

使用具有该马达1的气动工具如气动扳手(图未示)时，使用者可设定该气动马达为正转或逆转，当高压气体(大于1大气压)导入该气缸2中，气体会经由该二进气道24进入该容室22中，更详细地说，气体先通过该二进气口62后，接着兵分三路，一部分气体经由该二后进气凹槽42流进该容室22(以下统称流向A)、一部分气体进入该二后进气导槽66后再流进该容室22(以下统称流向B)、剩下一部分气体则进入该二进气流道41(以下统称流向C)，当流向C的气体通过该二进气流道41后紧接着又兵分二路，一部分气体经由该二前进气凹槽46流进该容室22(以下统称流向D)、剩下一部分气体则进入该二前进气导槽56后再流进该容室22(以下统称流向E)；其中，流向B与流向E的气体进入该容室22后会吹动该些叶片34，使该些叶片34可由该些沟槽32中向外移动并贴抵该容室22的内壁，此时流向A与流向D的气体则推动该些伸出的叶片34，进而带动该转子3于该容室22中旋转。

以图8所示的正转为例，兹定义其中一叶片34a与相邻叶片34b之间所夹的容室22为腔室C1，该叶片34b与相邻叶片34c之间所夹的容室22为腔室C2，当高压气体经由该二进气道24进入该容室22中，该叶片34a首先会被流向B的气体由该沟槽32中朝外推出并贴抵于该容室22的内壁，同时该叶片34a被流经该后进气凹槽42(即流向A)的气体吹动而使得该转子3开始朝顺时针方向旋转，此时该叶片34b尚未通过该排气孔28，该叶片34c亦未到达该后排气凹槽44；请参考图9、图10，随着该转子3的转动，当该叶片34b通过该排气孔28后，腔室C1内的气体便可经由该排气孔28排出进行第一次排气，此时该叶片34c甫到达该后排气凹槽44，腔室C2内的气体便可经由该后排气凹槽44排出进行第二次排气，且该叶片34c内缩时可将气体由该沟槽32中挤入该后排气导槽68，换言之气体便可经由该二排气道26离开该容室22，其中，该转子3每旋转一圈，上述进气与排气的步骤皆循环二次。

事实上，气体经由该二排气道26离开该容室22的详细流程如下，首先部分气体先通过该些排气孔28进行第一次排气，接着一部分气体直接进入该后排气凹槽44由该排气口64排出、一部分气体进入该后排气导槽68由该排气口64排出、其他部分气体则会藉由该前排气凹槽48以及该前排气导槽58进入该排气流道43再由该排气口64排出，而完成所述第二次排气。

需特别说明的是，当使用者设定该气动工具为反转时，气体可由外界经该二排气道26进入该容室22中，并可由该容室22经该二进气道24排到外界，也就是说，该二进气道24与该二排气道26的功能可视使用者需求而互换。

由于该容室22是呈椭圆柱形(即剖面呈椭圆形)，因此当该些叶片34由该沟槽32伸出或缩回时，是速度相对均匀地伸出、到达顶点时再速度相对均匀地缩回，该些叶片34的伸缩行程较为平顺，往返速度较为均一，与现有结构中叶片先急速伸出、再急停并大约维持在顶点一段时间、再急速缩回沟槽中的行程不同，现有结构中的叶片34相对有急加速、急减速的状况，换言之，本发明藉由改变容室的形状设计，调整了叶片伸缩时行程特性或往返移动时的速度-时间曲线，不仅使得该叶片34本身的运动较为顺畅，并可降低该叶片34与该沟槽32壁面间的摩擦力，进一步使该转子3的转动摩擦降低，以提升该马达1的输出功率，同时各元件间顺畅的互动亦减少了马达运作时的震动，从而达成本发明的目的。除此之外，由于马达1效率的提升，业者可以制作出与现有结构相同体积重量但输出扭力更大的气动马达，或者具有与现有结构相同的扭力输出但体积更小、重量更轻的气动马达，极具市场潜力。

于其他可能的实施例中，该二进气道24与二排气道26的设计可以变化，举例来说，可将该二进气道24、该二排气道26设在该中管40的周壁，而不必经过该前盖50或该后盖60，只要能将高压气体导入该容室22中推动该转子3旋转，并将推动叶片34后的气体由容室22中排出即可。又如每一该进气道24可仅由一该进气口62、一该后进气导槽66、以及一该后进气凹槽42所组成，而不包含该进气流道41、该前进气凹槽46、以及该前进气导槽56，如此亦可达成驱动气动马达旋转的目的。或者，每一该排气道26可仅由一该排气口64、一该后排气导槽68、以及一该后排气凹槽44所组成，而不包含该排气流道43、该前排气凹槽48、以及该前排气导槽58。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (5)

1.一种双进气式气动马达，其特征在于，包含有：

一气缸，包含一缸体、以及一呈椭圆柱形的容室位于该缸体内，该缸体设有连通该容室与外界的二进气道、二排气道、二排气孔、以及一前轴孔；以及

一转子，包含一转体旋转地容设在该气缸的容室中、多个沟槽平行地设于该转体、多个叶片分别容设在每一沟槽中、以及一前心轴由该转体延伸而出且穿过该前轴孔；

其中，该缸体包含一中管、一前盖设于该中管的前端、以及一后盖设于该中管的后端，该前轴孔设于该前盖，该二排气孔设于该中管，该转体贴抵于该前盖与该后盖，该后盖具有二进气口、二排气口、二后进气导槽设于该后盖前壁并分别与该二进气口相连、以及二后排气导槽设于该后盖前壁并分别与该二排气口相连，该中管的后端具有二后进气凹槽位置对应于该二进气口且连通该容室、以及二后排气凹槽位置对应于该二排气口且连通该容室，各该进气道分别由各该进气口、各该后进气导槽、以及各该后进气凹槽所组成，各该排气道分别由各该排气口、各该后排气导槽、以及各该后排气凹槽所组成。

2.根据权利要求1所述的双进气式气动马达，其特征在于，该中管具有二进气流道沿该缸体的一轴向贯穿该中管且分别连接该二后进气凹槽、二排气流道沿该轴向贯穿该中管且分别连接该二后排气凹槽、二前进气凹槽设在该中管的前端且分别连接该二进气流道、以及二前排气凹槽设在该中管的前端且分别连接该二排气流道，该二前进气凹槽与该二前排气凹槽皆连通该容室，该前盖具有二前进气导槽设于该前盖后壁且连通于该进气流道、以及二前排气导槽设于该前盖后壁且连通于该排气流道，所述进气道更包含该进气流道、该前进气凹槽以及该前进气导槽，所述排气道更包含该排气流道、该前排气凹槽以及该前排气导槽。

3.根据权利要求1或2所述的双进气式气动马达，其特征在于，该前盖与该中管为一体成形。

4.根据权利要求1或2所述的双进气式气动马达，其特征在于，该后盖与该中管为一体成形。

5.根据权利要求1所述的双进气式气动马达，其特征在于，该转子具有一后心轴由该转体延伸而出，该后盖具有一后轴孔供该后心轴伸入。