KR102141813B1 - 유체 모터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 유체 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기, 오일, 가스와 같은 유체를 이용하여 동력을 형성하되 내부에 방사상으로 배치된 다수 개의 피스톤이 유입된 유체의 이동 압력에 의해 동력블럭에서 출입하면서 동력블럭을 회전시키면서 회전력을 형성하는 유체 모터에 관한 것으로, 이를 위해 본 발명은, 저장공간이 형성되고, 상기 저장공간과 연통되며 유체가 유입되는 유입공과 유체가 배출되는 배출공이 각각 형성된 인풋바디; 상기 인풋바디에 대향되게 배치되며 수용공간이 형성된 아웃풋바디; 상기 인풋바디와 상기 아웃풋바디 사이에 배치되며 일측으로 편심된 동력궤도가 형성된 가이드블럭; 상기 유입공을 통해 유입된 유체의 이동 압력과 상기 배출공을 통해 배출되는 유체의 이동 압력에 의해 동작하면서 상기 동력궤도를 따라 이동하는 다수 개의 피스톤이 구비된 동력블럭; 일단이 상기 동력블럭에 결합하고 상기 아웃풋바디에 회전 가능하게 결합된 출력 샤프트; 상기 아웃풋바디의 수용공간에 배치되며 상기 동력블럭의 회전과 연동하여 회전하고, 상기 출력 샤프트와 맞물려 회전력을 출력 샤프트로 전달하는 스핀들 기어; 상기 인풋바디의 저장공간과 상기 아웃풋바디의 수용공간을 차단하는 플레이트; 상기 인풋바디의 저장공간에 배치되어 상기 유입공과 상기 배출공을 통해 유입 또는 배출되는 유체의 흐름을 제어하는 밸브; 및 상기 밸브의 위치를 제어하여 상기 동력블럭의 회전 방향을 조절하는 방향전환수단;을 포함한다.

Description

유체 모터{Fluid motor}

본 발명은 유체 모터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공기, 오일, 가스와 같은 유체를 이용하여 동력을 형성하되 내부에 방사상으로 배치된 다수 개의 피스톤이 유입된 유체의 이동 압력에 의해 동력블럭에서 출입하면서 동력블럭을 회전시키면서 회전력을 형성하는 유체 모터에 관한 것이다.

일반적으로 모터(motor)는 휘발유나 디젤 오일과 같은 연료를 에너지로 변환시켜 기계나 탈 것을 작동시키는 장치로서, 휘발유나 디젤 오일 이외에도 전기 에너지를 기계 회전 운동 에너지로 변환하는 것도 포함한다.

상기 모터 중 전기 에너지를 동력으로 사용하는 모터를 제외하고 휘발유나 디젤 오일, 공기, 가스 등과 같은 유체를 에너지로 사용하는 모터를 유체모터라 하며 이러한 유체모터는 유체가 흡입되고 흡입된 유체가 밖으로 토출되면서 회전축을 회전시키는 장치이다.

종래의 유체모터는 구조상 크게 왕복형과 회전형으로 분류되는데 왕복형은 실린더 내에서 유체와의 상호작용에 의해 피스폰이 직선이동하면서 회전축과 연동되는 구조이다. 회전형에는 미끄러져 움직이는 깃을 가진 베인형과 맞물리는 2개의 기어를 가진 기어형 등이 있고, 베인형은 출몰이 가능한 베인을 구비한 편심된 로터에 의해 작동하고, 기어형은 맞물려 회전하는 2개의 기어가 유체와 상호작용하며 작동한다.

회전형인 베인형과 기어형은 왕복형에 비해 비교적 구조가 간단하며 유체의 압력이 저압 또는 중압일 때 많이 사용되고 왕복형은 회전형에 비해 구조가 복잡하나 유체의 압력이 고압일 때 사용할 수 있어 고회전, 고출력이 요구되는 모터에 사용된다.

회전형으로서 베인형은 구조적으로 비교적 간단하고 쉽게 가변토출량형으로 제작할 수 있는 장점이 있어 많이 사용되고 있다. 그러나 베인은 로터로부터 출몰이 가능하도록 구성되어야만 했고, 회전축이 편심되어 있어 진동이 발생하기도 하고 회전샤프트에 불균형한 하중이 가해져 베어링이 쉽게 손상되는 등의 구조적 문제가 있었다. 기어형의 경우 구조적으로 베인형에 비해 상대적으로 간단하나 가변형으로 제작할 수 없다는 문제점이 있었다.

이러한 유체 모터의 공개된 기술 중 일 예로 대한민국 등록특허 제10-1766773호(2017.08.08. 등록.), 대한민국 공개특허 제10-2020-0025799호(2020.03.10. 공개.)가 있다.

상기 종래 기술 중 대한민국 등록특허 제10-1766773호는 회전형 중 베인형으로 구성된 유체 모터로서 다수 개의 피스톤이 방사상으로 배치되고 상기 피스톤이 유입 및 배출되는 유체의 이동 압력에 의해 이동하면서 실린더 블록을 회전시키면서 동력을 형성한다.

그러나 상기 종래 기술은 편심된 궤도를 따라 실린더 블록이 회전하는 과정에서 발생하는 소음과 진동을 해결할 수 없어 사용 중 소음과 진동이 발생하고, 특히 사용 중 발생하는 진동에 의해 내부에 배치된 구성품의 결속이 해제되거나 위치가 변위되는 문제점이 있고, 이러한 결속의 해제 또는 위치 변위는 모터의 출력에도 영향이 발생하여 효율이 저하되는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1766773호(2017.08.08. 등록.) 대한민국 공개특허 제10-2020-0025799호(2020.03.10. 공개.)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 공기, 오일, 가스와 같은 유체를 이용하여 동력을 형성하되 내부에 방사상으로 배치된 다수 개의 피스톤이 유입된 유체의 이동 압력에 의해 동력블럭에서 출입하면서 동력블럭을 회전시키면서 회전력을 형성하는 유체 모터를 제공하되 동작 중 발생하는 소음, 진동을 최소화한 유체 모터를 제공하는데 목적이 있다.

또한 유입 및 배출되는 유체의 이동 압력을 동력블럭의 회전으로 전환하는 효율을 극대화하여 고효율의 회전이 가능한 유체 모터를 제공하는데 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

저장공간이 형성되고, 상기 저장공간과 연통되며 유체가 유입되는 유입공과 유체가 배출되는 배출공이 각각 형성된 인풋바디;

상기 인풋바디에 대향되게 배치되며 수용공간이 형성된 아웃풋바디;

상기 인풋바디와 상기 아웃풋바디 사이에 배치되며 일측으로 편심된 동력궤도가 형성된 가이드블럭;

상기 유입공을 통해 유입된 유체의 이동 압력과 상기 배출공을 통해 배출되는 유체의 이동 압력에 의해 동작하면서 상기 동력궤도를 따라 이동하는 다수 개의 피스톤이 구비된 동력블럭;

일단이 상기 동력블럭에 결합하고 상기 아웃풋바디에 회전 가능하게 결합된 출력 샤프트;

상기 아웃풋바디의 수용공간에 배치되며 상기 동력블럭의 회전과 연동하여 회전하고, 상기 출력 샤프트와 맞물려 회전력을 출력 샤프트로 전달하는 스핀들 기어;

상기 인풋바디의 저장공간과 상기 아웃풋바디의 수용공간을 차단하는 플레이트;

상기 인풋바디의 저장공간에 배치되어 상기 유입공과 상기 배출공을 통해 유입 또는 배출되는 유체의 흐름을 제어하는 밸브; 및

상기 밸브의 위치를 제어하여 상기 동력블럭의 회전 방향을 조절하는 방향전환수단;을 포함하되,

상기 동력블럭은,

상호 이격된 위치에 배치된 한 쌍의 원판과,

상기 한 쌍의 원판 사이에 구비되며 방사상으로 다수 개의 동력룸이 형성된 몸체와,

상기 동력룸에 이동 가능하게 배치되는 피스톤과,

상기 한 쌍의 원판 중 어느 하나에 형성되어 상기 유입공을 통해 유입된 유체가 진입하는 진입공과,

상기 진입공이 형성된 원판에 형성되어 상기 동력룸에 배치되는 피스톤의 이동 바향을 안내하는 슬릿과,

상기 한 쌍의 원판 중 다른 하나에 구비되며 외주면에 상기 스핀들 기어와 맞물리는 동력 전달용 나선이 형성된 동력전달체를 포함한다.

또한, 상기 피스톤은, 원통형으로 이루어진 상부체와, 상기 상부체와 연결 형성되되 하방을 향할수록 좁아지는 직경으로 형성되어 하단에 상기 유입공을 통해 유입된 유체가 맞닿는 가압면이 형성된 하부체와, 상기 상부체와 상기 하부체에 사이에 배치되는 기밀 유지용 실링과, 상기 상부체의 외면에 구비되어 상기 동력블럭의 슬릿에 이동 가능하게 삽입되는 안내돌기와, 상기 상부체의 상단부에 구비되어 상기 동력궤도에 맞닿는 구름롤러를 포함한다.

또한, 상기 플레이트는, 상기 동력전달체가 관통 삽입되는 관통공과, 일면에 형성되며 상기 스핀들 기어의 회전축 일단이 회전 가능하게 지지하는 제1지지홈과, 타면에 형성되며 상기 동력블럭의 일단이 회전 가능하게 결합하는 제2지지홈을 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 방향전환수단은, 길이 방향으로 연장 형성되며 일단이 상기 밸브와 이격된 위치에 배치된 변위구와, 상기 변위구의 일단에 형성되며 상기 밸브에 결합하는 한 쌍의 결합돌기와, 상기 변위구의 내측에 끼워지고 스프링에 의해 상기 밸브로부터 멀어지는 방향으로 탄성 지지되는 결합체와, 상기 변위구의 타단에 끼움 결합되는 캡과, 상기 캡에 관통 삽입되며 말단부가 상기 변위구에 맞닿아 이를 가압 고정하며 일부가 외부로 노출되어 사용자가 파지하는 방향전환봉을 포함한 것을 특징으로 한다.

나아가, 상기 아웃풋바디의 수용공간은 상기 아웃풋바디의 내주면 일측에 형성되고, 상기 플레이트는, 상기 수용공간의 테두리에 밀착하는 호형의 선단부와, 상기 선단부의 양끝단에서 연장 형성되되 상호 근접하도록 연장 형성된 측부와, 상기 측부를 연결하며 상기 수용공간의 테두리에 밀착하는 말단부로 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은, 공기, 오일, 가스와 같은 유체를 이용하여 동력을 형성하되 내부에 방사상으로 배치된 다수 개의 피스톤이 유입된 유체의 이동 압력에 의해 동력블럭에서 출입하면서 동력블럭을 회전시키면서 회전력을 형성하는 유체 모터를 제공하되 동작 중 발생하는 소음, 진동을 최소화하여 각 구성의 결합력을 유지하며 위치 변위를 차단하여 출력 효율을 유지할 수 있어 동작 안정성을 향상시킨 효과가 있다.

또한 피스톤과 피스톤이 배치된 동력블럭, 그리고 상기 피스톤을 동작시키는 구조를 개선하여 피스톤의 동작 효율을 극대화하면서도 파손의 염려가 없어 동작 신뢰도를 향상시킨 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 유체 모터를 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 유체 모터의 일부를 분해 도시한 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 유체 모터의 결합 상태의 단면을 도시한 단면도.
도 4는 본 발명을 구성하는 동력블럭을 확대 도시한 예시도.
도 5는 본 발명을 구성하는 플레이트를 확대 도시한 예시도.
도 6은 본 발명을 구성하는 밸브를 확대 도시한 예시도.
도 7은 본 발명을 구성하는 방향전환수단을 확대 도시한 예시도.
도 8은 본 발명을 구성하는 가이드블럭을 도시한 예시도.
도 9는 본 발명을 구성하는 피스톤을 도시한 예시도.
도 10은 본 발명을 구성하는 밸브의 동작 상태를 도시한 개략도.

이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유체 모터의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.

먼저 본 발명에 따른 유체 모터(1)는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이,

저장공간(13)이 형성되고, 상기 저장공간(13)과 연통되며 유체가 유입되는 유입공(11)과 유체가 배출되는 배출공(12)이 각각 형성된 인풋바디(10)와,

상기 인풋바디(10)에 대향되게 배치되며 수용공간(22)이 형성된 아웃풋바디(20)와,

상기 인풋바디(10)와 상기 아웃풋바디(20) 사이에 배치되며 일측으로 편심된 동력궤도(31)가 형성된 가이드블럭(30)과,

상기 유입공(11)을 통해 유입된 유체의 이동 압력과 상기 배출공(12)을 통해 배출되는 유체의 이동 압력에 의해 동작하면서 상기 동력궤도(31)를 따라 이동하는 다수 개의 피스톤(43)이 구비된 동력블럭(40)과,

일단이 상기 동력블럭(40)에 결합하고 상기 아웃풋바디(20)에 회전 가능하게 결합된 출력 샤프트(50)와,

상기 아웃풋바디(20)의 수용공간(22)에 배치되며 상기 동력블럭(40)의 회전과 연동하여 회전하고, 상기 출력 샤프트(50)와 맞물려 회전력을 출력 샤프트(50)로 전달하는 스핀들 기어(60)와,

상기 인풋바디(10)의 저장공간(13)과 상기 아웃풋바디(20)의 수용공간(22)을 차단하는 플레이트(70)와

상기 인풋바디(10)의 저장공간(13)에 배치되어 상기 유입공(11)과 상기 배출공(12)을 통해 유입 또는 배출되는 유체의 흐름을 제어하는 밸브(80) 및

상기 밸브(80)의 위치를 제어하여 상기 동력블럭(40)의 회전 방향을 조절하는 방향전환수단(90)을 포함한 것으로,

상기 다수 개의 피스톤(43)이 상기 출력 샤프트(50)의 축으로부터 일측으로 편심되게 형성된 동력궤도(31)를 따라 회전함과 동시에 동력블럭(40)에서 출입하면서 동력을 형성하고, 형성된 동력을 상기 출력 샤프트(50)에 제공하도록 이루어지고, 이때 상기 스핀들 기어(60)를 통해 출력 샤프트(50)의 유동, 위치 변위를 방지할 수 있어 출력 안정성을 높일 수 있는 효과가 있고, 상기 동력블럭(40)과 피스톤(43)의 구조를 개선하여 동작 과정에서 피스톤(43)의 동작 안정성을 높이고 동작 중 소음, 진동 발생을 최소화하여 마찰에 의한 내구도 저하를 방지할 수 있어 유지 보수 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

이를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 살펴보면, 먼저 상기 인풋바디(10)는 일측이 개구되고 상기 개구된 일측과 연통된 저장공간(13)이 형성되고, 상기 저장공간(13)과 연통되며 외부로부터 가스, 오일, 기체등의 유체가 유입되는 유입공(11)과 상기 유체가 배출되는 배출공(12)이 형성된다.

이러한 인풋바디(10)의 형태 및 비율은 출력율 및 사용하는 용도에 따라 다양한 형태 및 비율로 변경 가능한 것으로 도면 중 도시된 원형의 형태에 한정되지 않음은 물론이다.

그리고 상기 인풋바디(10)에는 상기 저장공간(13)과 연통되는 일측단에 후술하는 방향전환수단(90)을 구성하는 결합체(93) 및 방향전환봉(94)이 배치되는 방향전환공(14)이 형성된다.

상기 아웃풋바디(20)는 상기 인풋바디(10)와 대향하는 위치에 배치되며 일측이 개구되고 개구된 일측과 연통된 수용공간(22)이 형성되고, 후술하는 출력 샤프트(50)가 관통 삽입되는 출력공(21)이 형성된다.

여기서 상기 아웃풋바디(20)는 상기 인풋바디(10)에 대응하는 형태로 형성되며 결합용 볼트 및 너트를 통해 인풋바디(10)와 일체로 결합한다.

이때 상기 아웃풋바디(20) 및 상기 인풋바디(10)에는 기밀성을 유지하기 위한 패킹(P)이 결합부위에 하나 이상 배치된다.

또한 상기 인풋바디(10)와 상기 아웃풋바디(20)의 재질은 부식의 염려가 적고 열전도성이 낮은 금속을 소재로 하여 형성되는 것이 바람직하며 일 예로 알루미늄합금으로 이루어질 수 있으나 이에 한정되지 않음은 물론이다.

상기 가이드블럭(30)은 상기 인풋바디(10)와 상기 아웃풋바디(20) 사이에 배치되는 원판형으로 이루어지고 중앙으로부터 일측으로 편심된 위치에 중심축을 갖는 동력궤도(31)가 관통 형성된다.

상기 가이드블럭(30)은 도 2 및 도 8에 도시된 바와 같이 양면이 편평한 원판 형태로 이루어져 인풋바디(10)와 아웃풋바디(20) 사이에 배치된 후 결합볼트와 너트를 통해 일체로 결합되고 맞닿는 인풋바디(10)와 아웃풋바디(20)와의 사이에 틈새가 형성되는 것을 방지하기 위한 패킹(P)이 하나 이상 배치되어 상기 저장공간(13)과 수용공간(22)에서 이동하는 유체가 외부로 유출되는 것을 차단한다.

상기 동력궤도(31)는 상기 가이드블럭(30)의 중심에서부터 일측으로 편심된 위치에 중심축을 갖도록 형성된 것으로 후술하는 동력블럭(40)에 배치된 피스톤(43)이 동력궤도(31)를 따라 이동한다.

여기서 동력궤도(31)가 가이드블럭(30)의 중심에서 편심되게 형성되어 상기 동력블럭(40)에 형성된 동력룸(421)에서 출입하는 피스톤(43)의 이동거리가 조절되어 동력블럭(40)의 원활한 회전이 이루어진다.

상기 동력블럭(40)은 상기 인풋바디(10)와 아웃풋바디(20)의 결합에 의해 형성된 공간에 배치되며 상기 유입공(11)을 통해 유입된 유체의 이동 압력과 상기 배출공(12)을 통해 배출되는 유체의 이동 압력에 의해 동작하면서 상기 동력궤도(31)를 따라 이동하는 다수 개의 피스톤(43)이 배치된다.

이를 좀 더 상세히 살펴보면 상기 동력블럭(40)은 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상호 이격된 위치에 배치된 한 쌍의 원판(41)과, 상기 한 쌍의 원판(41) 사이에 구비되며 방사상으로 다수 개의 동력룸(421)이 형성된 몸체(42)와, 상기 동력룸(421)에 이동 가능하게 배치되는 피스톤(43)과, 상기 한 쌍의 원판(41) 중 어느 하나에 형성되어 상기 유입공(11)을 통해 유입된 유체가 진입하는 진입공(44)과, 상기 진입공(44)이 형성된 원판(41)에 형성되어 상기 동력룸(421)에 배치되는 피스톤(43)의 이동 방향을 안내하는 슬릿(45)과, 상기 한 쌍의 원판(41) 중 다른 하나에 구비되며 외주면에 상기 스핀들 기어(60)와 맞물리는 동력 전달용 나선이 형성된 동력전달체(46)를 포함한다.

상기 원판(41)은 도면 중 도시된 바와 같이 서로 다른 직경을 가지도록 형성될 수 있고 다른 실시예로서 한 쌍의 원판(41)이 동일한 직경으로 형성될 수 있는데, 한 쌍의 원판(41)이 동일한 직경으로 형성되는 경우 후술하는 슬릿(45)이 한 쌍의 원판(41)에서 서로 대응하는 위치에 각각 형성된다.

상기 몸체(42)는 한 쌍의 원판(41) 사이에 배치되며 다수 개의 동력룸(421)이 방사상으로 배치된다. 여기서 상기 동력룸(421)은 상기 몸체(42)의 외주면에서 내측으로 요입된 형태로 이루어지고 내측 말단부를 향할수록 점진적으로 좁아지는 직경을 가지도록 형성되고, 그 단부에 상기 유입공(11)으로부터 유입된 유체가 이동하여 동력룸(421)에 배치된 피스톤(43)을 이동시키는 유체 압력을 제공하는 제어공(422)이 형성된다.

상기 피스톤(43)은 상기 몸체(42)의 동력룸(421)에 이동 가능하게 배치된 것으로, 상기 동력룸(421)에 형성된 제어공(422)을 통해 제공되는 유체의 이동 압력에 의해 동력룸(421)에서 출입한다.

이러한 피스톤(43)의 구성을 도 9를 참조하여 좀 더 상세히 살펴보면, 상기 피스톤(43)은 원통형으로 이루어진 상부체(431)와, 상기 상부체(431)의 말단부에서 연장 형성되되 하방을 향할수록 좁아지는 직경을 가지도록 형성되고 하단에 상기 유입공(11)을 통해 유입되고 상기 제어공(422)을 통해 전달된 유체의 이동 압력이 맞닿는 가압면(432a)이 형성된 하부체(432)와, 상기 상부체(431)와 상기 하부체(432)에 사이에 배치되는 기밀 유지용 실링(433)과, 상기 상부체(431)의 외면에 구비되어 상기 동력블럭(40)의 슬릿(45)에 이동 가능하게 삽입되는 안내돌기(434)와, 상기 상부체(431)의 상단부에 구비되어 상기 동력궤도(31)에 맞닿는 구름롤러(435)를 포함한다.

상기 상부체(431)는 길이 방향으로 연장된 원통형으로 이루어지는데, 이러한 상부체는 상기 동력룸(421)의 형태에 상응하는 형태로 이루어진다. 그리고 상기 상부체(431)의 상단부는 상기 동력궤도(31)의 곡률에 상응하는 곡선을 가지도록 형성되어 피스톤(43)이 동력궤도(31)를 따라 이동하는 과정에서 피스톤(43)의 상단부가 동력궤도(31)와 맞닿는 것을 방지한다.

상기 하부체(432)는 상기 상부체(431)의 말단부에서 연장 형성되며 하방을 향할수록 좁아지는 직경을 가지고, 하단에 상기 동력룸(421)에 형성된 제어공(422)과 상응하는 크기를 갖는 가압면(432a)이 형성되어 제어공(422)을 통해 전달되는 유체의 이동 압력이 상기 가압면(432a)에 집중될 수 있도록 한다.

즉, 상기 제어공(422)을 통해 전달되는 유체의 이동 압력이 넓은 범위로 전달되는 경우 압력의 집중도가 낮아지기 때문에 피스톤의 동작 반응도가 낮아지고 이는 동력을 형성하는 효율도 낮아지는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명에서는 이러한 피스톤의 동작 반응도를 높이기 위하여 상기 제어공(422)을 통해 전달되는 유체의 이동 압력이 집중될 수 있도록 상기 하부체(432)의 하단에 가압면(432a)이 형성된 것이다.

한편 상기 제어공(422)은 각각의 동력룸(421)에 형성되되 모든 제어공(422)이 하나의 통로(423)에 의해 연통되도록 구성되고, 상기 통로(423)의 단부는 후술하는 진입공(44)과 연통된다.

여기서 상기 상부체(431)와 하부체(432)는 하나의 몸체로 이루어지는 것이 바람직하나 각각이 서로 다른 분체로 이루어져 이들을 상호 결합하는 형태로 이루어질 수 있다.

상기 기밀 유지용 실링(433)은 상기 상부체(431)와 하부체(432)사이에 배치되어 상기 하부체(432)로 전달되는 유체의 이동 압력이 동력룸(421)을 통해 외부로 배출되는 것을 차단하기 위한 것이다.

이러한 기밀 유지용 실링(433)의 위치 및 개수는 상부체(431)와 하부체(432)의 길이, 직경에 따라 변경 가능한 것으로 도시된 형태에 한정되지 않음은 물론이다.

상기 안내돌기(434)는 상기 상부체(431)의 외주면에서 외측으로 돌출 형성된 것으로 상기 한 쌍의 원판(41) 중 어느 하나에 형성된 슬릿(45)에 이동 가능하게 삽입되어 상부체(431)의 이동 방향을 안내한다.

상기 구름롤러(435)는 상기 상부체(431)의 상단면에 구름 가능하게 배치된 것으로 일부가 상부체(431)의 상단면에서 외측으로 노출되도록 배치된다.

상기와 같이 이루어진 피스톤(43)은 동력룸(421)에 형성된 제어공(422)을 통해 전달되는 유체의 이동 압력에 의해 동력룸(421)에서 출입하도록 배치되고, 상단부에 구비된 구름롤러(435)가 동력궤도(31)를 따라 이동한다. 즉 피스톤(43)이 동력궤도(31)를 따라 이동 즉 회전하고 이러한 회전에 필요한 운동력은 피스톤(43)의 출입에 의해 발생하는 이동력에 의해 형성된다.

여기서 본 발명은 종래 유체 모터를 구성하는 피스톤에 비해 복귀용 스프링의 구성을 제외함으로써 스프링의 압축, 복원시 발생하는 소음, 진동이 없고, 스프링의 압축, 복원시 동력룸과의 마찰에 의한 손상에 따른 동력룸의 파손을 방지할 수 있어 사용 수명을 연장할 수 있는 것이다.

물론 종래 유체 모터에 배치된 스프링이 압축 또는 복원되는 과정을 통해 피스톤의 이동성을 조절할 수 있으나, 스프링이 압축 또는 복원되는 과정에서 직선성이 유지되지 못하는 경우 외부로 노출되는 피스톤의 방향성이 뒤틀리기 때문에 출력 효율이 저하되는 문제점은 물론 마찰에 의한 부품의 파손, 훼손 등 다양한 문제점이 있는 것이다.

상기 동력블럭(40)을 구성하는 진입공(44)은 상기 한 쌍의 원판(41) 중 어느 하나에 구비되어 상기 인풋바디(10)에 구비된 유입공(11)을 통해 유입된 유체가 진입하고 상기 다수 개의 동력룸(421)에 형성된 제어공(422)과 각각 연통된다.

상기 진입공(44)은 상기 원판(41)의 중심축에서 다수 개가 방사상으로 형성되며 각각의 진입공(44)이 상기 제어공(422)과 일대일로 대응하도록 이루어진다.

그리고 상기 진입공(44) 중 일부는 후술하는 밸브(80)에 형성된 입구(83)와 연통되어 유입된 유체가 진입하고, 상기 진입공(44) 중 나머지는 상기 밸브(80)에 형성된 출구(84)와 연통된다.

따라서 상기 진입공(44) 중 입구(83)와 연통된 일부는 유입된 유체에 의한 이동 압력이 전달되면서 동력룸(421)에 배치된 피스톤(43)을 동력룸의 외측으로 밀어내고, 진입공(44) 중 출구(84)와 연통된 일부는 상기 동력블럭(40)에 형성된 통로(423)를 통해 유체 압력이 이동하면서 동력룸(421)에 배치된 피스톤(43)을 동력룸(421)측으로 당기게 된다.

상기 슬릿(45)은 상기 동력블럭(40)을 구성하는 한 쌍의 원판(41) 중 어느 하나에 형성되어 상기 동력룸(421)에 이동 가능하게 배치되는 피스톤(43)의 이동 방향을 안내하는 것이다.

이러한 슬릿(45)은 상기 한 쌍의 원판(41)에 따라 한 쌍 중 어느 하나 또는 둘 모두에 형성될 수 있는 것으로, 각각의 슬릿(45)은 상기 몸체(42)에 형성된 동력룸(421)측에 형성되어 동력룸(421)에 배치되어 이동하는 피스톤(43)의 이동 방향을 안내한다.

상기 동력전달체(46)는 상기 한 쌍의 원판(41) 중 다른 하나에 배치되어 후술하는 스핀들 기어(60)와 맞물리는 동력전달용 나선이 외주면에 형성된 것이다.

여기서 상기 동력전달체(46)는 한 쌍의 원판(41) 중 상기 진입공(44)이 형성되지 않은 다른 하나의 원판(41)에 구비되되 길이 방향으로 연장 형성된 원형의 봉 형태로 이루어지고, 외주면에 상기 스핀들 기어(60)와 맞물리는 동력전달용 나선이 형성되어 동력블럭(40)의 회전력을 스핀들 기어(60)로 전달하여 스핀들 기어(60)를 회전시키는 것이다.

상기 출력 샤프트(50)는 상기 동력블럭(40)에 결합하고 상기 스핀들 기어(60)에 맞물려 스핀들 기어(60)로부터 동력을 전달 받아 회전하면서 동력블럭(40)에서 형성된 회전력을 외부로 출력하는 것이다.

상기 출력 샤프트(50)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 동력블럭(40)을 구성하는 동력전달체(46)의 일단이 회전 가능하게 결합하는 지지부(51)와, 상기 스핀들 기어(60)와 맞물려 동력을 전달 받는 동력전달부(52)와, 상기 동력전달부(52)로부터 길이 방향으로 연장 형성되어 상기 아웃풋바디(20)의 외측으로 노출되는 출력부(53)를 포함한다.

즉 본 발명에 따른 출력 샤프트(50)는 상기 동력블럭(40)으로부터 직접적으로 동력을 전달 받지 않고 스핀들 기어(60)를 통해 동력을 전달 받아 회전한다.

상기 지지부(51)는 출력 샤프트(50)의 일측에 요입 형성되며 상기 동력전달체(46)를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 배치된다.

상기 동력전달부(52)는 원판형으로 이루어지고 외주면이 상기 스핀들 기어(60)와 맞물려 스핀들 기어(60)로부터 동력을 전달 받는다.

그리고 상기 출력부(53)는 상기 동력전달부(52)로부터 외측으로 연장 형성되고 상기 아웃풋바디(20)에 형성된 출력공(21)에 관통 삽입되어 일측단이 아웃풋바디(20)의 외측으로 노출된다.

이때 상기 출력부(53)를 회전 가능하게 지지하는 베어링이 더 배치되어 출력 샤프트(50)의 회전을 지지하며 여기서 베어링은 출력부(53)의 길이 방향을 따라 다수 개가 이격된 위치에 배치될 수 있다.

상기와 같이 이루어진 출력 샤프트(50)는 스핀들 기어(60)로부터 동력을 전달 받아 회전하고 아웃풋바디(20)의 외측으로 노출된 출력부(53)가 동력을 전달 받는 다른 구성이 결합하여 동력을 전달 받는다.

상술한 바와 같이 출력 샤프트(50)는 동력블럭(40)으로부터 직접 동력을 전달 받지 않고 스핀들 기어(60)를 통해 동력을 전달 받는 것으로, 고속으로 회전하는 동력블럭(40)에서 발생하는 진동, 충격이 출력 샤프트(50)로 직접 전달되는 것을 최소화하여 출력측 즉 출력 샤프트(50)에 연결된 다른 구성으로 진동, 충격이 전달되지 않도록 하여 구성간의 결합이 해제되는 것을 방지한다.

상기 스핀들 기어(60)는 상기 아웃풋바디(20)의 수용공간(22)에 배치되며 길이 방향 양단 중 일단은 상기 아웃풋바디(20)의 일단에 회전 가능하게 지지되고 타단은 상기 수용공간(22)에 배치되는 플레이트(70)에 회전 가능하게 지지된다.

상기 스핀들 기어(60)는 외주면에 상호 이격된 위치에 다수 개의 동력전달용 나선이 형성되며 어느 하나의 동력전달용 나선은 동력블럭(40)에 구비된 동력전달체(46)에 맞물려 동력을 전달 받고, 다른 하나의 동력전달용 나선은 상기 출력 샤프트(50)에 맞물려 동력을 전달하여 출력 샤프트(50)를 회전시킨다.

상기 플레이트(70)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상기 인풋바디(10)에 형성된 저장공간(13)과 상기 아웃풋바디(20)에 형성된 수용공간(22) 사이에 배치되어 양 공간 사이를 차단하고, 상술한 스핀들 기어(60)의 일측단이 회전 가능하게 지지되고, 상기 동력전달체(46)가 관통 삽입하는 관통공(71)이 형성된다.

이를 위해 상기 플레이트(70)의 일면에는 상기 스핀들 기어(60)의 일측단이 회전 가능하게 지지되도록 베어링이 배치되는 제1지지홈(72)과, 상기 플레이트(70)의 타면에는 상기 동력블럭(40)의 일단이 회전 가능하게 결합하는 베어링이 배치되는 제2지지홈(73)이 형성된다.

여기서 상기 제2지지홈(73)의 중앙에는 상기 동력전달체(46)가 관통 삽입되는 관통공(71)이 형성된 것으로 상기 제2지지홈(73)은 플레이트의 타면에서 내측으로 요입된 단턱 형태로 이루어진다.

한편 상기 플레이트(70)는 도 5에 도시된 바와 같이 상기 수용공간(22)의 테두리에 밀착하는 호형의 선단부(74)와, 상기 선단부(74)의 양끝단에서 연장 형성되되 상호 근접하도록 연장 형성된 측부(75)와, 상기 측부(75)를 연결하며 상기 수용공간(22)의 테두리에 밀착하는 말단부(76)로 이루어진 것으로, 상기 아웃풋바디(20)의 수용공간(22)의 일부를 차단하도록 배치된다.

상기와 같이 플레이트(70)에서 측부(75)를 사선으로 형성함으로써 상기 수용공간(22)이 인풋바디(10)의 저장공간(13)과 연통되도록 함으로써 인풋바디(10)와 아웃풋바디(20)의 공간 일부를 연통시켜 공기의 순환이 이루어지도록 하고, 이를 통해 동작 중 상승하는 온도를 공기의 순환에 의해 일부 낮추는 효과를 기대할 수 있다.

상기 밸브(80)는 상기 인풋바디(10)의 저장공간(13)에 배치되어 상기 유입공(11)과 상기 배출공(12)을 통해 유입 또는 배출되는 유체의 흐름을 제어하는 것으로, 이러한 밸브(80)는 후술하는 방향전환수단(90)에 의해 방향이 전환되면서 상기 유입공(11)을 통해 유입되는 유체의 이동 방향을 전환하여 동력블럭(40)의 회전 방향을 전환한다.

이를 위해 상기 밸브(80)는 도 6에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 연장된 원통형으로 이루어지되, 길이 방향 일측면에 결합홈(81)이 형성되고, 길이 방향 타면에는 격벽(821)에 의해 구획되어 유체가 이동하는 한 쌍의 유체 이동공(82)과, 상기 유입공(11)을 통해 유입된 유체를 상기 한 쌍의 유체 이동공(82) 중 어느 하나로 전달하기 위하여 일측면으로부터 상기 유체 이동공(82)까지 연통 형성된 입구(83)와, 상기 한 쌍의 유체 이동공(82)중 다른 하나로 연통되어 유체 이동공(82)을 통해 전달된 유체가 배출되는 출구(84)를 포함한다.

상기와 같이 이루어진 밸브(80)의 동작 상태를 도 10을 참조하여 살펴보면, 먼저 인풋바디(10)에 형성된 유입공(11)을 통해 유입된 유체는 상기 입구(83)를 통해 이송된 후 입구(83)와 연통된 유체 이동공(82)를 통해 동력블럭(40)의 진입공(44) 중 일부로 전달되어 동력블럭(40)을 회전시킨다.

이후 동력블럭(40)을 순환한 유체는 상기 진입공(44) 중 다른 일부를 통해 배출되고 이에 연결된 밸브(80)의 출구(84)를 이동한 후 인풋바디(10)의 배출공(12)을 통해 외부로 배출된다.

이때 상기 밸브(80)의 입구(83)와 연통된 유체 이동공(82)의 위치는 고정된 위치이기 때문에 동일한 위치로 유체의 이동 압력을 전달함으로써 동력블럭(40)을 회전시킨다.

이후, 후술하는 방향전환수단(90)을 통해 밸브(80)의 위치를 조절하여 상기 입구(83)와 연통된 유체 이동공(82)의 위치를 변위하면 상기 동력블럭(40)으로 전달되는 유체의 이동 압력의 위치가 바뀌기 때문에 동력블럭(40)이 회전하는 방향을 조절할 수 있는 것이다.

즉, 도 10의 (a)와 (b)는 동력블럭(40)을 서로 다른 방향으로 회전하는 것을 도시한 개략도로서 상기 밸브(80)의 입구(83)와 연통된 유체 이동공(82)의 위치가 도 10의 (a)와 (b)에서 서로 대향하는 방향에 위치하는 것을 확인할 수 있다.

상기 방향전환수단(90)은 상기 밸브(80)의 위치를 제어하여 상기 동력블럭(40)의 회전 방향을 조절하는 것으로, 도 2, 도 3 및 도 7에 도시된 바와 같이 길이 방향으로 연장 형성되며 일단이 상기 밸브(80)와 이격된 위치에 배치된 변위구(91)와, 상기 변위구(91)의 일단에 형성되며 상기 밸브(80)에 결합하는 한 쌍의 결합돌기(92)와, 상기 변위구(91)의 내측에 끼워지고 스프링(95)에 의해 상기 밸브(80)로부터 멀어지는 방향으로 탄성 지지되는 결합체(93)와, 상기 변위구(91)의 타단에 끼움 결합되는 캡(96)과, 상기 캡(96)에 관통 삽입되며 말단부가 상기 변위구(91)에 맞닿아 이를 가압 고정하며 일부가 외부로 노출되어 사용자가 파지하는 방향전환봉(94)을 포함한다.

상기 변위구(91)는 밸브(80)의 일측에 배치되고 상기 밸브(80)의 일면에 형성된 결합홈(81)에 끼움 결합되는 결합돌기(92)가 형성되되, 상기 결합돌기(92)는 유체의 이동을 방해하지 않도록 상호 이격된 위치에서 한 쌍이 마주보도록 배치되어 한 쌍의 결합돌기(92) 사이의 공간을 통해 유체가 이동하도록 한다.

상기 결합체(93)는 상기 변위구(91)의 내측에 끼워지고 일단은 상기 결합체(93)의 단부에 맞닿고 타단은 상기 밸브(80)에 맞닿아 상기 결합체(93)를 밸브(80)로부터 멀어지는 방향으로 탄성 지지하는 스프링(95)에 의해 지지된다.

상기와 같이 배치된 결합체(93)는 상기 변위구(91)에 끼워진 상태에서 사용자의 조절에 따라 상기 스프링(95)을 압축하거나 해제하는 방향으로 이동하면서 상기 변위구(91)의 위치를 밸브(80)에 밀착시키거나 이격시키는 것으로, 상기 변위구(91)의 위치를 고정하거나 변위구(91)의 위치를 변경할 때 사용자가 드라이버와 같은 공구를 이용하여 결합체(93)를 조이거나 풀어주어 위치를 변위시킨다.

상기 캡(96)은 상기 변위구(91)의 타단에 결합되며 드라이버와 같은 공구의 일부가 출입 가능한 구멍이 형성되고, 상기 방향전환봉(94)이 삽입되는 관통공이 형성된다.

상기 방향전환봉(94)은 길이 방향으로 연장 형성되어 일단이 외부로 노출되어 사용자가 이를 파지하고, 타단은 상기 결합체(93)의 표면에 맞닿아 이를 가압하도록 배치된다.

상기와 같이 이루어진 본 발명은 상기 인풋바디(10)에 형성된 유입공(11)을 통해 유입된 유체가 밸브(80)를 통해 동력블럭(40)의 일측으로 이송된 후 동력블럭(40)에 구비된 피스톤(43)을 이동시켜 동력블럭(40)을 회전시키며, 상기 동력블럭(40)에 의해 형성된 회전력은 스핀들 기어(60)로 전달 된 이후 출력 샤프트(50)를 통해 출력된다.

이때 상기 밸브(80)의 방향을 전환하여 동력블럭(40)의 회전 방향을 전환함으로써 출력 샤프트(50)의 회전 방향을 변화시킬 수 있고, 상기 동력블럭(40)에 배치된 피스톤(43)이 유체의 이동 압력에 의해서만 이동하도록 구성되어 피스톤의 동작 과정에서 소음 및 진동 발생을 최소화하고 구조를 개선하여 구성의 내구도를 향상시켜 유지 보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있다.

또한, 상기와 같이 이루어진 본 발명은 밸브의 입구와 출구가 각각 유체 이동공에 독립적으로 연통되게 형성하여 밸브의 전환에 따른 동력블럭의 회전 방향을 제어하는 과정의 편의성을 향상시키고 이때 유체의 이동 압력이 손실되는 것을 최소화한 것이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

1 : 유체 모터
10 : 인풋바디
11 : 유입공 12 : 배출공
13 : 저장공간 14 : 방향전환공
20 : 아웃풋바디
21 : 출력공 22 : 수용공간
30 : 가이드블럭
31 : 동력궤도
40 : 동력블럭
41 : 원판 42 : 몸체
43 : 피스톤 44 : 진입공
45 : 슬릿 46 : 동력전달체
50 : 출력 샤프트
51 : 지지부 52 : 동력전달부
53 : 출력부
60 : 스핀들 기어
70 : 플레이트
71 : 관통공 72 : 제1지지홈
73 : 제2지지홈
80 : 밸브
81 : 결합홈 82 : 유체 이동공
83 : 입구 84 : 출구
90 : 방향전환수단
91 : 변위구 92 : 결합돌기
93 : 결합체 94 : 방향전환봉
95 : 스프링 96 : 캡

Claims (5)

1. 저장공간(13)이 형성되고, 상기 저장공간(13)과 연통되며 유체가 유입되는 유입공(11)과 유체가 배출되는 배출공(12)이 각각 형성된 인풋바디(10);
   상기 인풋바디(10)에 대향되게 배치되며 수용공간(22)이 형성된 아웃풋바디(20);
   상기 인풋바디(10)와 상기 아웃풋바디(20) 사이에 배치되며 일측으로 편심된 동력궤도(31)가 형성된 가이드블럭(30);
   상기 유입공(11)을 통해 유입된 유체의 이동 압력과 상기 배출공(12)을 통해 배출되는 유체의 이동 압력에 의해 동작하면서 상기 동력궤도(31)를 따라 이동하는 다수 개의 피스톤(43)이 구비된 동력블럭(40);
   일단이 상기 동력블럭(40)에 결합하고 상기 아웃풋바디(20)에 회전 가능하게 결합된 출력 샤프트(50);
   상기 아웃풋바디(20)의 수용공간(22)에 배치되며 상기 동력블럭(40)의 회전과 연동하여 회전하고, 상기 출력 샤프트(50)와 맞물려 회전력을 출력 샤프트(50)로 전달하는 스핀들 기어(60);
   상기 인풋바디(10)의 저장공간(13)과 상기 아웃풋바디(20)의 수용공간(22)을 차단하는 플레이트(70);
   상기 인풋바디(10)의 저장공간(13)에 배치되어 상기 유입공(11)과 상기 배출공(12)을 통해 유입 또는 배출되는 유체의 흐름을 제어하는 밸브(80); 및
   상기 밸브(80)의 위치를 제어하여 상기 동력블럭(40)의 회전 방향을 조절하는 방향전환수단(90);을 포함하되,
   상기 동력블럭(40)은,
   상호 이격된 위치에 배치된 한 쌍의 원판(41)과,
   상기 한 쌍의 원판(41) 사이에 구비되며 방사상으로 다수 개의 동력룸(421)이 형성된 몸체(42)와,
   상기 동력룸(421)에 이동 가능하게 배치되는 피스톤(43)과,
   상기 한 쌍의 원판(41) 중 어느 하나에 형성되어 상기 유입공(11)을 통해 유입된 유체가 진입하는 진입공(44)과,
   상기 진입공(44)이 형성된 원판(41)에 형성되어 상기 동력룸(421)에 배치되는 피스톤(43)의 이동 방향을 안내하는 슬릿(45)과,
   상기 한 쌍의 원판(41) 중 다른 하나에 구비되며 외주면에 상기 스핀들 기어(60)와 맞물리는 동력 전달용 나선이 형성된 동력전달체(46)를 포함한 유체 모터.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 피스톤(43)은,
   원통형으로 이루어진 상부체(431)와,
   상기 상부체(431)와 연결 형성되되 하방을 향할수록 좁아지는 직경으로 형성되어 하단에 상기 유입공(11)을 통해 유입된 유체가 맞닿는 가압면(432a)이 형성된 하부체(432)와,
   상기 상부체(431)와 상기 하부체(432)에 사이에 배치되는 기밀 유지용 실링(433)과,
   상기 상부체(431)의 외면에 구비되어 상기 동력블럭(40)의 슬릿(45)에 이동 가능하게 삽입되는 안내돌기(434)와,
   상기 상부체(431)의 상단부에 구비되어 상기 동력궤도(31)에 맞닿는 구름롤러(435)를 포함한 것을 특징으로 하는 유체 모터.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 플레이트(70)는,
   상기 동력전달체(46)가 관통 삽입되는 관통공(71)과,
   일면에 형성되며 상기 스핀들 기어(60)의 회전축 일단이 회전 가능하게 지지하는 제1지지홈(72)과,
   타면에 형성되며 상기 동력블럭(40)의 일단이 회전 가능하게 결합하는 제2지지홈(73)을 포함한 것을 특징으로 하는 유체 모터.
4. 청구항 1에 있어서, 상기 방향전환수단(90)은,
   길이 방향으로 연장 형성되며 일단이 상기 밸브(80)와 이격된 위치에 배치된 변위구(91)와,
   상기 변위구(91)의 일단에 형성되며 상기 밸브(80)에 결합하는 한 쌍의 결합돌기(92)와,
   상기 변위구(91)의 내측에 끼워지고 스프링(95)에 의해 상기 밸브(80)로부터 멀어지는 방향으로 탄성 지지되는 결합체(93)와,
   상기 변위구(91)의 타단에 끼움 결합되는 캡(96)과,
   상기 캡(96)에 관통 삽입되며 말단부가 상기 변위구(91)에 맞닿아 이를 가압 고정하며 일부가 외부로 노출되어 사용자가 파지하는 방향전환봉(94)을 포함한 것을 특징으로 하는 유체 모터.
5. 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 아웃풋바디(20)의 수용공간(22)은 상기 아웃풋바디(20)의 내주면 일측에 형성되고,
   상기 플레이트(70)는, 상기 수용공간(22)의 테두리에 밀착하는 호형의 선단부(74)와, 상기 선단부(74)의 양끝단에서 연장 형성되되 상호 근접하도록 연장 형성된 측부(75)와, 상기 측부(75)를 연결하며 상기 수용공간(22)의 테두리에 밀착하는 말단부(76)로 이루어진 것을 특징으로 하는 유체 모터.
   

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