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KR101703483B1 - 기어 변속기를 갖는 압축성 매체 드라이브용 로터리 모터 - Google Patents

기어 변속기를 갖는 압축성 매체 드라이브용 로터리 모터 Download PDF

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KR101703483B1
KR101703483B1 KR1020167004629A KR20167004629A KR101703483B1 KR 101703483 B1 KR101703483 B1 KR 101703483B1 KR 1020167004629 A KR1020167004629 A KR 1020167004629A KR 20167004629 A KR20167004629 A KR 20167004629A KR 101703483 B1 KR101703483 B1 KR 101703483B1
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rotary piston
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axis
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이리 드보락
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Abstract

기어 변속기를 갖는 압축성 매체 드라이브용 로터리 모터로서, 적어도 하나, 바람직하게는 2개의 삼각형 캐비티(12)가 마련된 스테이터(1)를 포함하고, 이 캐비티(12)는 주위 환경에 대해 밀봉되고, 둥근 정점부(121)를 구비하며, 이러한 둥근 정점부(121) 각각에는 압축성 매체의 유입 및 방출을 위한 적어도 하나의 커낼(41)이 안내되며, 각각의 캐비티(12) 내에는 타원형 단면을 갖는 회전 피스톤(2)이 끼워넣어지고, 회전 요소(7)의 축(oc)과 평행한 회전 피스톤(2)의 길이방향 축(op)은 편심(e) 값을 갖는 스테이터(1)의 내부 캐비티(12)의 길이방향 축(os)에 대해 변위되어, 즉 편심(e)의 반경을 갖는 원을 따르는 상기 회전 피스톤(2)의 길이방향 축(op)의 변위 동안에 회전 피스톤(2)의 유성 운동을 달성하며, 본 발명의 본질은, 회전 피스톤(2)과 구동 메커니즘(9)의 상호 결합이 스테이터(1)의 캐비티(12)의 외부로 회전 피스톤(2)의 종동 핀(21)의 인출에 의해 달성되며, 이러한 종동 핀(21)에는 구동 메커니즘(9)과 연결된 기어식 타원형 회전 요소(7)와 상호 결합되는 회전 톱니바퀴(6)가 마련된다는 점이다.

Description

기어 변속기를 갖는 압축성 매체 드라이브용 로터리 모터{ROTARY MOTOR WITH GEARED TRANSMISSION FOR USE OF COMPRESSIBLE MEDIA DRIVE}
본 발명은 기어 변속기(geared transmission)를 갖는 압축성 매체 드라이브용 로터리 모터, 특히 압축성 가스 또는 증기에 의해 구동되는 모터의 구조에 관한 것이다.
일반적으로 크랭크 메커니즘 및 가역 가동식 피스톤을 포함하는 전형적인 공기 또는 증기 모터의 구조가 현재 알려져 있으며, 그 단점은 피스톤의 방향 전환시의 에너지 손실이다. 또한 유사한 해결책으로서는, 크랭크 시스템이 경사 플레이트(skew plate)로 대체된 모터가 있다. 로터리 공압 모터의 다른 알려진 해결책은, 예를 들어 특허문헌 US 5174742, JP 11173101 또는 JP 7247949에 개시된 바와 같이, 로터(rotor)의 편심 장착 및 가동 밀봉 라멜라(movable seal lamella)을 이용하는 것이다. 이러한 해결책에서는, 에너지 전달을 위해 회전의 전체 경로가 사용되지 못하고, 이에 의해 전체 효율이 감소된다. 이들 모터는 압축성 매체의 높은 소모, 낮은 자이로스코픽 모멘트(gyroscopic moment) 및 밀봉 라멜라의 수명 주기를 갖는 고속 회전 영역에서 작동한다.
다음으로 알려진 해결책으로서는, 예를 들어 특허문헌 JP 6017601, CS 173441, CZ 296486 또는 US 4797077에 따른 구조와 같이, 회전 동안에 가변 유연성 작동 공간을 형성하는 2개 이상의 성형 로터(shaped rotor)를 갖는 로터리 공압 모터의 시스템이 있다. 이러한 해결책에 의해서도, 에너지 전달을 위해 회전의 전체 경로를 이용하는 것이 불가능하다. 또한, 단점으로서는, 밀봉될 필요가 있는 큰 영역들과, 또한 높은 제조상의 요구가 필요한 모터의 더 큰 전체 중량이다.
마지막으로, 알려진 해결책으로서는, 예를 들어 특허문헌 US 3 221 664, US 1 700 038 또는 WO 91/14081에 개시된 바와 같이, 톱니(cog)에 의해 그 운동이 제어되는 2개 이상의 편심 페그(peg)와 연결된 회전 피스톤을 갖는 시스템이 있다. 이들 시스템은 회전의 전체 경로를 사용하지만, 보다 큰 구조적 복잡성 및 제조상의 요구를 희생하게 된다. 마찬가지로, 특허문헌 CZ 302294에서 파생된 특허문헌 WO 2010012245에 따른 알려진 해결책이 있으며, 상기 특허문헌은 상호 결합되고 평행 배치된 2개의 베어링 플레이트 사이에 장착된 스테이터(stator) 및 로터를 포함하는 압축성 매체용 로터리 모터를 개시하고, 상기 베어링 플레이트는 밀봉 덮개(sealing lid)가 마련된 스테이터 챔버 내에 장착된 회전 피스톤이 장착되는 로터 양측에 형성된 크랭크에 장착하도록 변경되어 있다. 이러한 모터의 회전 피스톤은 타원형 단면을 가지며, 둥근 정점부가 마련된 대칭 형상의 삼각형 챔버 내에 장착되며, 이러한 정점부 각각에는 압축성 매체의 유입 및 배출을 위한 적어도 하나의 커낼(canal)이 구비되는 반면, 베어링 플레이트 중 하나에는 구동 샤프트 상에 중앙 톱니가 장착되고, 이러한 중앙 톱니의 둘레에는 3개의 유성 톱니(satellite cog)가 균등하게 배치되고, 이들 유성 톱니는 페그 축에 대해 편심을 갖고서 스테이터에 고정된 종동 핀(following pin)의 도움으로 스테이터와 결합되고 베어링 플레이트에 회전 장착되는 페그 상에 견고하게 배치된다. 이러한 디자인의 단점은 편심 종동 핀을 갖는 유성 톱니 및 베어링을 포함하는 베어링 몸체와 같은 많은 구조 부품을 포함하는 모터의 상당히 복잡한 구조이며, 또한 상호 맞물림 부품의 설계 정밀도가 상당히 요구되며 제조 복잡성이 증가한다는 것이다.
본 발명의 목적은 높은 작업 효율과 신뢰성을 가지면서 제조가 용이한 최소 수량의 가동 구성요소를 갖는 로터리 모터의 완전히 새롭고 간단한 디자인을 도입하는 것으로서, 특허문헌 CZ 302294에 따른 모터의 해결책을 제시하고 기본적으로 작동 시험 동안에 발견된 모든 결점을 제거하는 것을 포함한다.
지정된 목적은 압축성 매체용의 기어 변속기를 갖는 로터리 모터인 발명에 의해 달성되며, 이러한 로터리 모터는 적어도 하나, 바람직하게는 2개의 삼각형 캐비티(cavity)가 마련된 스테이터를 포함하고, 이 캐비티는 주위 환경에 대해 밀봉되고, 둥근 정점부를 구비하며, 이러한 둥근 정점부 각각에는 압축성 매체의 유입 및 방출을 위한 적어도 하나의 커낼(canal)이 안내되며, 각각의 캐비티 내에는 타원형 단면을 갖는 회전 피스톤이 끼워넣어지고, 따라서 회전 요소의 축과 평행한 회전 피스톤의 길이방향 축은 편심 값을 갖는 스테이터의 내부 캐비티의 길이방향 축에 대해 변위되어, 즉 편심의 반경을 갖는 원을 따르는 회전 피스톤의 길이방향 축의 변위 동안에 회전 피스톤의 유성 운동(planetary movement)을 달성한다. 본 발명의 본질은, 회전 피스톤과 구동 메커니즘(driven mechanism)의 상호 결합이 스테이터의 캐비티의 외부로 회전 피스톤의 종동 핀의 인출에 의해 달성되며, 그 후 종동 핀은 구동 메커니즘과 연결된 기어식 타원형 회전 요소와 상호 결합된다는 것이다.
유리한 디자인에 있어서, 스테이터의 캐비티의 형상은 둥근 정점부가 120°로 상호 이격되고 외접원의 반경(Rv) 상에 형성된 3개의 대칭 부분으로 구성되어 형성되며, 상기 반경(Rv)은 하기의 값을 가지며,
Rv = a + e
여기서, a는 회전 피스톤의 타원(ellipse)의 장반축(big half axis)의 길이이고, e는 스테이터의 캐비티의 축과 회전 피스톤의 회전축의 변위에 의해 주어지는 편심이며, 한편 캐비티의 정점부의 라운딩부(rounding)는 회전 피스톤의 라운딩부와 대응할 뿐만 아니라, 정점부에 대향하는 캐비티의 벽은 내접원의 반경(Rs) 상에 형성되며, 상기 반경(Rs)은 하기의 값을 가지며,
Rs = b + e
여기서, b는 회전 피스톤의 타원의 단반축(small half axis)의 길이이고, e는 편심이며, 또한 정점부와 벽 사이에 있는 캐비티의 표면의 전이 부분은 가동식 회전 피스톤의 포락 곡선(envelope curve)으로 형성된다.
마찬가지로, 회전 톱니바퀴 및 타원형 회전 요소는 톱니바퀴의 피치 원(spacing circle)의 반경(kr)이 균등한 양의 톱니를 갖는 선택된 기어 모듈에 대해 변경된 값(Rs)과 일치하는 크기를 갖도록 치수 형성되며, 타원형 회전 요소는 톱니바퀴와 동일한 양의 톱니(teeth)를 가지며, 피치 타원의 장반축(ar), 피치 타원의 단반축(br) 및 편심(e) 사이에 하기의 관계가 있도록 하는 방식으로 형성되며,
ar = br + 2e
한편, 피치 타원의 장반축(ar)의 크기는 피치 원의 선택된 반경(kr) 및 편심(e)에 의해 하기의 관계식으로 정의되고,
ar = kr + e
스테이터의 캐비티의 길이방향 축으로부터 회전 요소의 회전축의 거리(t)는
t = kr + ar - e
의 값을 갖는 것이 유리하다.
마지막으로, 회전 톱니바퀴 및 타원형 회전 요소의 기어(gearing) 배치는, 기어식 회전 요소의 장반축(ar) 및 단반축(br)을 캐비티의 축의 연결선(so)과 평행한 위치에 위치시킬 때에, 회전 피스톤의 장반축(a)이 45°로 상호 회전되도록 하는 방식으로 실행되는 것이 유리하다.
상기 모터의 새로운 해결책에 따르면, 2개의 상호 회전되는 회전 피스톤의 운동의 최대 사용, 및 회전 피스톤의 1 회전 동안에 상호 중첩하는 압축성 매체의 6회의 인커밍 임펄스(incoming impulse)를 이루는 자이로스코픽 모멘트의 직접적인 전달을 위한 구동 기어식 타원형 회전 요소와 회전 피스톤의 연결이 달성된다. 여기서는, 또한 회전 피스톤의 운동의 동적 밸런스, 및 마찬가지로 구동 기어식 회전 요소의 1 회전 동안에 12회의 임펄스가 발생할 때 압축성 매체의 특정 유입 임펄스의 완전한 중첩이 달성된다. 여기서는, 회전 피스톤의 작동 트랙이 완전히 이용되고 역진 또는 데드 운동(reversing or dead motions)을 완벽하게 줄인다.
하나의 이점은 시동기 또는 클러치를 필요로 하지 않는 작동 매체의 유입시에 바로 즉각적인 자이로스코픽 모멘트에 있다. 최대 자이로스코픽 모멘트가 작은 회전으로 이미 달성되고, 여기서는 최소량의 마찰 결합에 의해 작동 매체의 소모가 적고 기계 부품의 수명이 길어진다.
본 해결책의 다른 이점은, 회전의 역진 또는 엔진의 성능의 최적화를 위해 밸브 타이밍이 변경 가능하므로, 압축성 매체의 기계적 또는 전자기적 유입 및 배출 밸브의 제어에 회전 피스톤의 샤프트의 운동이 사용 가능하다는 것이다. 특히 증기 드라이브에 대한 이점은 또한 작업 공간의 완전 외부에서 톱니바퀴 및 베어링을 위치시킨다는 것이다. 엔진의 전반적인 해결책은, 이러한 모터의 특정 구성요소의 제조에 현대 기술 및 재료를 사용 가능하며, 제조가 매우 간단하고 용이하다는 것이다.
제시된 해결책은 심지어 가스 물질의 압축을 위한 압축기로서 작동할 수도 있는 반면, 환경 보호 관점에서, 이러한 해결책의 다른 이점은 모터 작동 소음이 비교적 작고, 작동 동안에 유해한 공기 오염물질이 생성되지 않는다는 것이다. 적합한 재료가 사용되는 경우에는, 윤활제가 전혀 필요하지 않다.
본 발명에 따른 모터 디자인의 특정 예가 첨부 도면에 개략적으로 도시되어 있다:
도 1은 기어 변속기측에서의 모터의 기본 디자인의 정면도이고,
도 2는 분해된 형태의 도 1의 모터의 입체도이고,
도 3 및 도 4는 메인 반축의 45°회전을 갖는 회전 피스톤 및 회전 요소의 타원의 양쪽 단부 위치의 설정을 도시하는 모터의 기하학적 도면이고,
도 5는 기본적인 기능 요소를 도시하는 스테이터의 하나의 캐비티의 기하학적 도면의 상세도이고,
도 6 및 도 7은 캐비티의 정점부에서의 커낼의 결합의 대안적인 해결책과 함께 모터 동작의 특정 위상을 도시하는 모터의 개략적인 정면도이고,
도 8은 모터의 대안적인 디자인의 분해된 형태의 입체도로서, 그 스테이터가 2개의 독립 몸체로 형성되어 있는 도면이고,
도 9는 스테이터의 베이스 플레이트의 베어링 페그의 장착의 대안적인 해결책을 도시하는, 회전 요소의 측면으로부터 본 도 8의 모터의 입체도이며,
도 10은 구동 메커니즘의 샤프트 상에 회전 요소를 장착하는 모터의 대안적인 해결책의 입체도이다.
도 1 및 도 2에 따른 기본 디자인에 있어서, 모터는 2개의 삼각형 캐비티(12)가 마련된 성형 몸체(11)로 형성된 스테이터(1)로 구성되며, 이들 캐비티 각각에는, 그 회전축(op)에 종동 핀(21)이 마련되는, 타원형 단면을 갖는 회전 피스톤(2)이 끼워넣어진다. 캐비티(12)의 중심축(os)간 거리의 중간에는, 회전 피스톤(2)의 종동 핀(21)과 평행하게 위치된 베어링 핀(3)이 몸체(11)에 마련되어 있다. 스테이터(1)의 캐비티(12)는 양측이 배면 덮개(4) 및 정면 덮개(5)로 폐쇄되고 밀폐되며, 이들 덮개는 성형 몸체(11)의 표면에 착탈가능한 방식으로 고정되고, 바람직하게는 나사 체결된다. 배면 덮개(4)에는 작동 매체의 유동을 위한 6개의 커낼(41)이 마련되고, 이들 커낼(41)은 캐비티(12)의 정점부로 안내된다. 정면 덮개(5)에는, 종동 핀(21)의 자유 통과를 가능하게 하는 2개의 중심 개구부(51)뿐만 아니라, 베어링 핀(3)의 통과를 위한 하나의 중앙 개구부(52)가 마련되어 있다.
정면 덮개(5) 뒤에서, 종동 핀(21) 상에는 회전 톱니바퀴(6)가 장착되고, 예를 들어 밀착되며, 이들 회전 톱니바퀴(6)는 베어링 핀(3) 상에 배치된 베어링(8) 상에 끼워넣어지는 기어식 타원형 회전 요소(7)와 상호 결합된다. 도 5에 개략적으로 도시된 스테이터(1)의 캐비티(12)의 형상은 120°로 상호 이격된 둥근 정점부(121)가 외접원의 반경(Rv) 상에 형성된 3개의 대칭 부분으로 구성되어 형성되며, 상기 반경은 하기의 값을 가지며,
Rv = a + e
여기서, a는 회전 피스톤(2)의 타원의 장반축(big half axis)의 길이이고, e는 스테이터(1)의 캐비티(12)의 축(os)과 회전 피스톤(2)의 회전축(op)의 운동에 의해 정의되는 편심(eccentricity)이다. 그리고, 캐비티(12)의 정점부(121)의 라운딩부는 회전 피스톤(2)의 라운딩부와 대응한다. 정점부(121)에 대향하는 캐비티(12)의 벽(122)은 내접원의 반경(Rs) 상에 형성되며, 상기 반경은 하기의 값을 가지며,
Rs = b + e
여기서, b는 회전 피스톤(2)의 타원의 단반축(small half axis)의 길이이고, e는 전술한 편심이다. 정점부(121)와 벽(122) 사이에 있는 캐비티(12)의 표면의 전이 부분(123)은 가동식 회전 피스톤(2)의 포락 곡선(envelope curve)으로 형성된다. 상기로부터, 스테이터(1)의 삼각형 캐비티(12)가 회전 피스톤(2)의 타원의 정점부의 포락 곡선에 의해 형성되어, 유성 운동을 수행하며, 도 3 내지 도 5로부터 명확한 바와 같이 이러한 유성 운동 동안에, 타원의 중심, 즉 축(op)이 편심(e)의 반경을 갖는 원 주위를 특히 각도(α)로 이동하고, 동시에 타원의 축(a), 즉 회전 피스톤(2)이 절반 각도(α/2)로 반대방향으로 회전한다는 결과가 나온다.
회전 피스톤(2)의 타원 형상 및 스테이터(1)의 삼각형 캐비티(12)의 형상의 형성 동안에 로터리 모터의 크기를 결정하기 위한 주요 파라미터는 선택적 편심(e)의 값, 즉 회전 피스톤(2)의 축(op)에 대한 스테이터(1)의 삼각형 캐비티(12)의 축(os)의 변위이다. 회전 피스톤(2)의 단면 선택에 있어서의 최적의 경우에서, 타원의 장반축(a)의 길이는 편심 값(e)보다 6배 크고, 그리고 단반축(b)은 회전 피스톤(2)의 90° 회전시에 스테이터(1)의 삼각형 캐비티(12)의 벽과 접촉하여야 하며, 따라서 도 5로부터 명백한 바와 같이 편심(e)의 값보다 2배 작다. 여기서는, 전술한 바와 같이, 스테이터(1)의 캐비티(12)의 외접원의 반경(Rv)이 또한 주어진다.
회전 피스톤(2)의 지시되지 않은 폭, 및 여기서는 또한 스테이터(1)의 삼각형 캐비티(12)의 깊이는 작동 공간(124)의 최대 요구 용량에 따른 선택 값이다. 최적값은 타원(a)의 장반축의 크기와 일치하여야 한다.
회전 톱니바퀴(6) 및 타원형 회전 요소(7)는 톱니바퀴(6)의 피치 원의 반경(kr)이 균등한 양의 톱니를 갖는 선택된 기어 모듈에 대해 변경된 값(Rs)과 일치하는 크기를 갖도록 치수 형성된다. 타원형 회전 요소(7)는 톱니바퀴(6)와 동일한 양의 톱니를 가지며, 피치 타원의 장반축(ar), 피치 타원의 단반축(br) 및 편심(e) 사이에 하기의 관계가 있도록 하는 방식으로 형성되며,
ar = br + 2e
한편, 피치 타원의 장반축(ar)의 크기는 피치 원의 선택된 반경(kr) 및 편심(e)에 의해 하기의 관계식으로 주어진다.
ar = kr + e
스테이터(1)의 캐비티(12)의 길이방향 축(os)으로부터 베어링 핀(8)의 축(oc)과 동일한 회전 요소(7)의 회전축(oc)의 거리(t)는 도 3 및 도 4로부터 명백한 바와 같이 하기의 값을 갖는다.
t = kr + ar - e
도 6 및 도 7에 따른 모터의 동작은 스테이터(1)의 캐비티(12)의 정점부(121) 중 하나에 그 하나의 라운딩부가 있는 회전 피스톤(2)의 시작 위치로부터 결정하는 것이 가능하며, 이러한 위치에서는, 압축성 매체의 유입에 적절한 배면 덮개(4)의 커낼(41)을 밀폐하는 한편, 회전 피스톤(2)의 전방 양측면이 양 덮개(4, 5)의 양측 벽과 대칭적으로 접촉한다. 도 6에 도시된 바와 같이 회전 피스톤(2)의 회전 후에, 캐비티(12)의 양측 벽과의 접촉 지점은 멀어지기 시작하고, 캐비티(12) 내에 작동 공간(124)이 생기며, 이러한 작동 공간 내로, 도시되지 않은 밸브를 거쳐서 인접한 커낼(41)을 통해 작동 매체가 유입되기 시작하며, 그러한 작동 매체의 흐름에 의해 회전 피스톤(2)은 이 회전 피스톤(2)의 90°회전 후인 가능한 최대 용량까지 회전한다. 동시에, 회전 피스톤(2)의 반대측 부분에서는, 제2 정점부(121)에 의한 작동 공간(124)의 이전 작동 사이클이 종료되고, 적절한 커낼(41) 및 도시되지 않은 밸브를 통해 비워진다. 회전 피스톤(2)을 비운 후에, 이러한 정점부(121)로 이동하여 시작 위치로 복귀하고, 그러한 프로세스가 전술한 방식으로 반복된다. 그러므로, 스테이터(1)의 캐비티(12)의 삼각형 형상과 관련하여, 회전 피스톤(2)의 회전, 말하자면 60°회전 후에 항상, 즉 1회전마다 6번의 방향에 대항하여 압축성 매체의 유입이 이루어진다. 작동하는 피스톤은 90°회전 후에 최대 작동 공간(124)에 이르지만, 60°회전 후에 인접하는 정점부(121)에 의한 다음 작동 사이클이 이미 시작되기 때문에, 적절한 정점부(121)의 작동 공간(124)에서 이루어지는 특정 작동 사이클이 서로 중첩된다는 것이 자명하다.
회전 피스톤(2)의 타원형 회전 요소(7)의 회전 운동으로의 유성 운동의 전동을 위해서, 회전 피스톤(2)의 장반축(a)의 90°의 상호 회전 및 동일한 방향으로의 운동시에, 캐비티(12)의 중심축(os)의 연결선(so)에서 회전 톱니바퀴(6)의 둘레부의 대칭적인 접근 및 후퇴가 편심(e)의 값의 2배에 이른다. 톱니바퀴(6)의 회전 운동으로의 유성 운동의 전동은 캐비티(12)의 중심축(os)의 연결선(so)의 중간에 배치된 타원형 회전 요소(7)의 타원형 단면으로 인해 얻어진다.
회전 톱니바퀴(6) 및 타원형 회전 요소(7)의 기어 배치는, 도 3 및 도 4에서 명백한 바와 같이, 기어식 회전 요소(7)의 장반축(ar) 및 또한 단반축(br)이 중심축(os)의 연결선(so)과 평행한 위치로 회전한 후에, 회전 피스톤(2)의 장반축(a)이 45°로 상호 회전되도록 하는 방식으로 실행되어야 한다.
여기서는, 회전 요소(7)의 회전 운동에의 톱니바퀴(6)의 유성 운동의 전동뿐만 아니라, 회전 피스톤(2) 및 톱니바퀴(6)의 유성 운동의 동적 밸런스, 또한 그 후에 작동 매체의 특정 임펄스의 완전 중첩이 이루어진다.
개시된 구조적인 디자인은 본 발명에 따른 로터리 모터의 가능한 유일한 디자인이 아니며, 그 크기 및 요구 성능에 따라 모터의 스테이터(1)가 도 9 및 도 10에 제시된 바와 같이 하나의 베이스 플레이트(13) 상에 장착되는 2개의 독립 몸체(11)로 형성될 수 있거나 배면 덮개(4)가 스테이터(1)의 몸체(11)의 배면 벽의 일체형 솔리드 부품(solid part)일 수 있다. 베어링 핀(3)은 스테이터(1)의 몸체(11) 내에 장착될 필요가 없고, 도 8에 도시된 바와 같이 정면 덮개(5)에 있을 수 있으며, 스테이터(1)의 캐비티(12)의 각 정점부 내로 안내되는 하나 이상, 바람직하게는 2개의 커낼(41)은 회전 피스톤(2)의 회전축(op)과 평행한 배면 덮개(4)를 통해 지향될 필요는 없고, 도 6 및 도 7로부터 명백한 바와 같이 상기 회전축(op)에 수직인 방향으로 스테이터(1)의 몸체(11)의 측벽을 통해 지향될 수 있다. 회전 피스톤(2)의 종동 핀(21)은 또한 모터의 밸브의 제어에 사용하는 배면 덮개(4)를 관통하여 인출되는, 회전 피스톤(2)의 중심을 통과하는 관통 샤프트로서 설계될 수도 있다. 결국, 타원형 회전 요소(7)는, 베어링 핀(3) 대신에, 도 10에 도시된 바와 같이 공통 베이스 플레이트(13) 상에 배치된 구동 메커니즘(9), 예를 들어 교류발전기(alternator), 변속기 등의 표시되지 않은 샤프트 상에 장착될 수 있다. 베어링 핀(3)은 도 2에 따른 스테이터(1)의 몸체(11) 상에 형성될 필요가 없고, 도 8로부터 명확한 바와 같이 정면 덮개(5) 상에 형성될 수 있거나, 도 9에 도시된 바와 같이 베이스 플레이트(13) 상에 장착될 수 있다. 모터의 기능적 관점에서, 도 2에 따른 해결책의 경우에 베어링 핀(3)이 타원형 회전 요소(7)에 그리고 베어링(8)이 몸체(11)에 마련되는 것도 무관하다. 해결책의 본질에 대한 영향없이, 모터의 용도에 따라서, 모터가 배치되어야 하는 형성 영역의 크기에 따라 스테이터(1)의 윤곽 디자인을 변경하는 것이 가능하다는 것이 자명하다.
상기로부터, 로터리 모터의 일반적인 설명은 단지 보편적으로 실행되며, 본 해결책의 본질에 영향을 미치지 않는, 예를 들어 밸브의 제어 및 공급, 윤활, 냉각, 플라이휠, 기어 프로파일의 구체화 등과 같은 그 밖의 도시되지 않은 관련 구조적 과제를 해결하지는 않는다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명에 따른 로터리 모터는 기계, 차량 및 다른 장치의 생태학적으로 명확한 구동 유닛으로서 상이한 산업 및 운송 분야에 사용하는 것이 가능하다.
1: 스테이터
11: 몸체
12: 캐비티
121: 정점부
122: 벽
123: 표면의 전이 부분
124: 작동 공간
2: 회전 피스톤
21: 종동 핀(following pin)
3: 베어링 핀
4: 배면 덮개
41: 커낼(canal)
5: 정면 덮개
51: 중심 개구부
52: 중앙 개구부
6: 회전 톱니바퀴
7: 타원형 회전 요소
8: 베어링
9: 구동 메커니즘
Rv: 외접원의 반경
Rs: 내접원의 반경
a: 회전 피스톤의 장반축
b: 회전 피스톤의 단반축
e: 편심
op: 회전 피스톤의 회전축
os: 캐비티의 축
kr: 피치 원의 반경
ar: 피치 타원의 장반축
br: 피치 타원의 단반축
oc: 회전 요소의 회전축
so: 캐비티의 축의 연결선

Claims (5)

  1. 기어 변속기를 갖는 압축성 매체 드라이브용 로터리 모터로서, 적어도 하나 의 삼각형 캐비티(12)가 마련된 스테이터(1)를 포함하고, 상기 캐비티(12)는 주위 환경에 대해 밀봉되고, 둥근 정점부(121)를 구비하며, 상기 둥근 정점부(121) 각각에는 압축성 매체의 유입 및 방출을 위한 적어도 하나의 커낼(41)이 안내되며, 각각의 캐비티(12) 내에는 타원형 단면을 갖는 회전 피스톤(2)이 끼워넣어지고, 회전 요소(7)의 축(oc)과 평행한 상기 회전 피스톤(2)의 길이방향 축(op)은 편심(e) 값을 갖는 상기 스테이터(1)의 내부 캐비티(12)의 길이방향 축(os)에 대해 변위되어, 즉 편심(e)의 반경을 갖는 원을 따르는 상기 회전 피스톤(2)의 길이방향 축(op)의 변위 동안에 상기 회전 피스톤(2)의 유성 운동을 달성하는, 로터리 모터에 있어서, 상기 회전 피스톤(2)과 구동 메커니즘(9)의 상호 결합은 상기 스테이터(1)의 캐비티(12)의 외부로 상기 회전 피스톤(2)의 종동 핀(21)의 인출에 의해 달성되며, 상기 종동 핀(21)에는 상기 구동 메커니즘(9)과 연결된 기어식 타원형 회전 요소(7)와 상호 결합되는 회전 톱니바퀴(6)가 마련되는, 로터리 모터.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스테이터(1)의 캐비티(12)의 형상은 상기 둥근 정점부(121)가 120°로 상호 이격되고 외접원의 반경(Rv) 상에 형성되는 3개의 대칭 부분으로 구성되어 형성되며, 상기 반경(Rv)은 하기의 값을 가지며,
    Rv = a + e
    여기서, a는 상기 회전 피스톤(2)의 타원의 장반축의 길이이고, e는 상기 스테이터(1)의 캐비티(12)의 축(os)과 상기 회전 피스톤(2)의 회전축(op)의 변위에 의해 주어지는 편심이며, 한편 상기 캐비티(12)의 정점부(121)의 라운딩부는 상기 회전 피스톤(2)의 라운딩부와 대응할 뿐만 아니라, 상기 정점부(121)에 대향하는 상기 캐비티(12)의 벽(122)은 내접원의 반경(Rs) 상에 형성되며, 상기 반경(Rs)은 하기의 값을 가지며,
    Rs = b + e
    여기서, b는 상기 회전 피스톤(2)의 타원의 단반축의 길이이고, e는 편심이며, 또한 상기 정점부(121)와 벽(122) 사이에 있는 상기 캐비티(12)의 표면의 전이 부분(123)은 가동식 회전 피스톤(2)의 포락 곡선(envelope curve)으로 형성되는, 로터리 모터.
  3. 제1항에 있어서, 상기 회전 톱니바퀴(6) 및 타원형 회전 요소(7)는 상기 톱니바퀴(6)의 피치 원의 반경(kr)이 균등한 양의 톱니를 갖는 선택된 기어 모듈에 대해 변경된 값(Rs)과 일치하는 크기를 갖도록 치수 형성되며, 상기 타원형 회전 요소(7)는 상기 톱니바퀴(6)와 동일한 양의 톱니를 가지며, 피치 타원의 장반축(ar), 피치 타원의 단반축(br) 및 편심(e) 사이에 하기의 관계가 있도록 하는 방식으로 형성되며,
    ar = br + 2e
    한편, 피치 타원의 장반축(ar)의 크기는 피치 원의 선택된 반경(kr) 및 편심(e)에 의해 하기의 관계식으로 정의되고,
    ar = kr + e
    상기 스테이터(1)의 캐비티(12)의 길이방향 축(os)으로부터 상기 회전 요소(7)의 회전축(oc)의 거리(t)는
    t = kr + ar - e
    의 값을 갖는, 로터리 모터.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 회전 톱니바퀴(6) 및 타원형 회전 요소(7)의 기어 배치는, 기어식 회전 요소(7)의 장반축(ar) 및 단반축(br)을 상기 캐비티(12)의 축(os)의 연결선(so)과 평행한 위치에 위치시킨 후에, 회전 피스톤(2)의 장반축(a)이 45°로 상호 회전되도록 하는 방식으로 실행되는, 로터리 모터.
  5. 제1항에 있어서, 스테이터(1)는 2개의 삼각형 캐비티(12)가 마련되는 것을 특징으로 하는, 로터리 모터.
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