JPH08144701A

JPH08144701A - エアーモータ

Info

Publication number: JPH08144701A
Application number: JP30950694A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Yokota; 義明横田
Original assignee: URIYUU SEISAKU KK; Uryu Seisaku Ltd
Current assignee: URIYUU SEISAKU KK; Uryu Seisaku Ltd
Priority date: 1994-11-18
Filing date: 1994-11-18
Publication date: 1996-06-04

Abstract

(57)【要約】【目的】摩擦抵抗が小さく、エアーモータの構成材料
に制約のない、騒音の小さいエアーモータを提供するこ
と。【構成】エアーモータ１の回転子を円筒状の外側回転
子２と外側回転子２内に配設した内側回転子３とで構成
し、外側回転子２と内側回転子３とを回転自在に、かつ
両者の回転軸Ｏ1，Ｏ2を偏心させてエアーモータ躯体
５，６，７に配設するとともに、内側回転子３に出没自
在に配設し、羽根案内リング１５，１６により支持した
羽根のうち他の羽根４ｂより長く形成した羽根４ａの先
端を、外側回転子２の内周面に形成した羽根嵌合溝２ａ
に挿入して、外側回転子２と内側回転子３とが同じ回転
数で回転するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インパクトレンチ、エ
アーグラインダ等のエアーツールに用いられるエアーモ
ータに関し、さらに詳しくは、摩擦抵抗が小さくエネル
ギ効率のよいエアーモータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】インパクトレンチ、エアーグラインダ等
のエアーツールに用いられるエアーモータにおいては、
機器本体側に固定したシリンダ内に複数枚の羽根を出没
自在に配設したロータを回転自在に設け、給気孔から圧
縮空気を導入することによりロータを回転するようにし
ている。

【０００３】ところで、従来のエアーモータは、その駆
動時、ロータに出没自在に配設した複数枚の羽根が遠心
力によりシリンダの内周面に押し付けられ、高速度（通
常、２０〜３０ｍ／ｓｅｃ）で摺動することとなる。

【０００４】このため、従来のエアーモータは、以下の
問題点を有していた。 (1) シリンダの内周面と羽根との摩擦抵抗が大きく、こ
れによりロータの回転数が低下し、エネルギ効率が悪化
する。 (2) 摩擦により摩擦熱が発生し、摩擦係数が一層増大す
る。 (3) 摩擦によりシリンダの内周面と羽根が摩耗し（特
に、羽根の摩耗が著しい。）、機器の性能及び寿命の低
下を招く。 (4) 摩擦熱及び摩耗による影響をできるだけ小さくする
必要があることから、シリンダ、ロータ及び羽根の構成
材料に制約を受ける。 (5) 羽根が遠心力によりシリンダの内周面に押し付けら
れ、高速度で摺動する際、大きな騒音が発生する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
エアーモータの有する多くの問題点を一挙に解決し、摩
擦抵抗が小さく、エアーモータの構成材料に制約のな
い、騒音の小さいエアーモータを提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本第１発明のエアーモータは、エアーモータの回転
子を円筒状の外側回転子と外側回転子内に配設した内側
回転子とで構成し、外側回転子と内側回転子とを回転自
在に、かつ両者の回転軸を偏心させてエアーモータ躯体
に配設し、内側回転子に出没自在に配設した羽根の先端
を、外側回転子の内周面に形成した羽根嵌合溝に挿入し
て、外側回転子と内側回転子とが同じ回転数で回転する
ようにしたことを要旨とする。

【０００７】また、本第２発明のエアーモータは、本第
１発明のエアーモータにおいて、外側回転子に形成した
羽根嵌合溝に挿入される羽根を他の羽根より長く形成す
るとともに、羽根の基端を支持して羽根の突出量を規制
する羽根案内リングを上蓋又は下蓋のいずれか一方又は
両方に設けたことを要旨とする。

【０００８】

【作用】上記のように構成したエアーモータは、その駆
動時、内側回転子が高速回転することにより生じる遠心
力により、内側回転子に出没自在に配設した羽根の先端
が、外側回転子の内周面に形成した羽根嵌合溝に挿入さ
れる。これにより、エアーモータ躯体に回転自在に配設
されている外側回転子と内側回転子とが同じ回転数で円
滑に高速回転する。外側回転子と内側回転子とが同じ回
転数で円滑に高速回転するため、従来のエアーモータの
ように羽根がシリンダの内周面を摺動する際の摩擦によ
るエネルギ損失がないため、エネルギ効率が向上する。
また、摩擦による摩擦熱の発生や、外側回転子の内周面
及び羽根の摩耗がないため、機器の性能及び寿命が向上
する。また、エアーモータの駆動時の騒音が低減する。
さらに、内側回転子に出没自在に配設した羽根の先端
が、外側回転子の内周面に形成した羽根嵌合溝に挿入さ
れながら、すなわち、外側回転子と内側回転子とがあた
かも一体となった状態で、同じ回転数で高速回転してい
るため、エアーモータに急に負荷がかかった場合でも、
外側回転子がはずみ車の作用をして外側回転子の有する
回転エネルギを羽根を介して内側回転子側に放出するこ
とにより、エアーモータの回転数が急激に低下すること
を防止することができ、エアーモータの回転数の変動を
小さくすることができる。

【０００９】また、外側回転子に形成した羽根嵌合溝に
挿入される羽根を他の羽根より長く形成するとともに、
羽根の基端を支持して羽根の突出量を規制する羽根案内
リングを上蓋又は下蓋のいずれか一方又は両方に設ける
ことにより、内側回転子に出没自在に配設した羽根の先
端が、外側回転子の内周面に形成した羽根嵌合溝に常に
挿入された状態に保持することができ、これにより、エ
アーモータを円滑に始動することが可能となるととも
に、羽根の摺動を円滑にすることができ、エアーモータ
の性能を向上することができる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を図示の実施例に基づいて説明
する。図示の実施例は、本発明を油圧式インパクトレン
チに適用した例を示す。

【００１１】油圧式インパクトレンチは、本体ケース２
０に高圧空気を導入する高圧空気供給口２１と、高圧空
気の供給及び停止を行う吸気バルブ２２と、吸気バルブ
２２からの高圧空気をエアーモータ１に対して給気側と
排気側を切り換えて供給する切換バルブ２３と、高圧空
気により正逆両方向に回転可能なエアーモータ１と、エ
アーモータ１の内側回転子３によって回転され、打撃ト
ルクを発生する油圧式打撃トルク発生装置２４とからな
り、エアーモータ１を除き、油圧式インパクトレンチと
しては公知の基本構造を有するものである。

【００１２】エアーモータ１は、回転子を円筒状の外側
回転子２と外側回転子２内に配設した内側回転子３とで
構成し、外側回転子２と内側回転子３とを回転自在に、
かつ外側回転子２の回転軸Ｏ1と内側回転子３の回転軸
Ｏ2を偏心させてエアーモータ躯体を構成する上蓋５及
び下蓋６並びに内ケース７に配設し、外側回転子２と内
側回転子３とが同じ回転数で回転するように構成したも
のである。

【００１３】内側回転子３は、ころがり軸受９を介して
上蓋５及び下蓋６に回転軸Ｏ2を軸心として回転自在に
支持され、その外周面に複数の羽根嵌挿溝３ａを略等間
隔に形成し、この羽根嵌挿溝３ａ内に羽根４ａ，４ｂを
出没自在に嵌挿する。

【００１４】内側回転子３に配設した羽根４ａ，４ｂ
は、その基端を上蓋５及び下蓋６に設けた羽根案内リン
グ１５，１６により支持され、その突出量が規制され
る。羽根案内リング１５，１６は、円環形状をしたもの
で、その中心軸を外側回転子２の回転軸Ｏ1と一致する
ように上蓋５及び下蓋６に設ける。

【００１５】外側回転子２は、エアーモータ１の駆動
時、内側回転子３が高速回転することにより生じる遠心
力と外側回転子２内に供給される高圧空気の作用により
外周側に向けて付勢される内側回転子３に配設した羽根
４ａ，４ｂによって支持されるとともに、外側回転子２
内に供給され、各部材の間を流通する高圧空気の作用に
よって、外側回転子２と上蓋５及び下蓋６との微小な間
隙並びに外側回転子２とケース７との間に設けた間隙８
が空気軸受としての機能を有することとなり、これによ
って、外側回転子２は、回転軸Ｏ1を軸心として回転自
在に支持される。また、外側回転子２の回転軸Ｏ1と内
側回転子３の回転軸Ｏ2とは、偏心して設けるようにす
る。この場合において、外側回転子２とケース７との間
に設けた間隙８に別に設けた通路から高圧空気を導入す
ることにより、間隙８の空気軸受としての機能を高める
ことができる。

【００１６】外側回転子２の内周面に、内側回転子３に
配設した羽根４ａ，４ｂのうち他の羽根４ｂより長く形
成した羽根４ａの先端が挿入される羽根嵌合溝２ａを形
成する。羽根嵌合溝２ａは、エアーモータ１の駆動時、
外側回転子２の回転軸Ｏ1と内側回転子３の回転軸Ｏ2と
が偏心して設けられていることにより生じる外側回転子
２の内周面に対する羽根４ａの先端の相対的な摺動を吸
収するための所定の幅Ｗを有する。これにより、内側回
転子３に出没自在に配設した羽根４ａの先端が、外側回
転子２に形成した羽根嵌合溝２ａに常に挿入された状態
に保持することができる。なお、本実施例においては、
外側回転子２の内周面に形成する羽根嵌合溝２ａの数
（他の羽根４ｂより長く形成する羽根４ａの数）を回転
軸Ｏ1を点対称として２個としたが、その数はこれに限
定されず、１個又は３個以上とすることもできる。

【００１７】なお、本実施例においては、外側回転子２
に形成した羽根嵌合溝２ａに挿入される羽根を他の羽根
４ｂより長く形成するとともに、羽根４ａ，４ｂの基端
を支持して羽根４ａ，４ｂの突出量を規制する羽根案内
リング１５，１６を上蓋５及び下蓋６に設けることによ
り、内側回転子２に出没自在に配設した羽根４ａの先端
が、外側回転子２の内周面に形成した羽根嵌合溝２ａに
常に挿入された状態に保持されるように構成している
が、すべての羽根を短い長さのものとし、羽根案内リン
グを省略することも可能である。この場合、エアーモー
タは、その駆動時、内側回転子が高速回転することによ
り生じる遠心力と外側回転子２内に供給される高圧空気
の作用により、内側回転子に出没自在に配設した羽根
は、外周側に向けて付勢され、複数の羽根のいずれかの
羽根の先端が外側回転子の内周面に形成した羽根嵌合溝
に挿入されることになり、本実施例のものとほぼ同様の
作用効果を得ることができることとなる。

【００１８】また、本実施例においては、外側回転子２
の軸受には空気軸受を、内側回転子３の軸受にはころが
り軸受をそれぞれ用いているが、軸受として、すべり軸
受その他の軸受を使用することができる。

【００１９】また、エアーモータ１を構成する外側回転
子２、内側回転子３及び羽根４は、後述のとおり、摩擦
熱及び摩耗による影響を受けないため、これらの部材を
構成する材料に制約がなく、外側回転子２と、内側回転
子３と、羽根４をそれぞれ同じ材料、例えば、アルミニ
ウム等の金属又は合成樹脂で形成することができる。こ
れにより、機器の軽量化を図れるとともに、製造コスト
を低廉にでき、さらに、摩擦熱及び摩耗に対処するため
外側回転子２及び内側回転子３を金属製材料で、羽根４
をベークライトで構成した従来のエアーモータのよう
に、摩擦熱及び機器の使用環境による熱膨張を考慮して
クリアランスを大きく取って機器を設計する必要がなく
なり、機器の精度を高め、性能を向上することができ
る。

【００２０】上蓋５及び下蓋６には、従来のエアーモー
タと同様、切換バルブ２３を切り換えることによって選
択的に高圧空気が供給される給排気孔１０ａ，１０ｂ，
１１ａ，１１ｂをそれぞれ形成するとともに、給排気孔
１０ａと給排気孔１０ｂの中間位置及び給排気孔１１ａ
と給排気孔１１ｂの中間位置に中間排気孔１３，１４を
それぞれ形成する。なお、本実施例においては、給排気
孔及び中間排気孔を上蓋５及び下蓋６の両方に設けてい
るが、給排気孔及び中間排気孔は、上蓋５又は下蓋６の
いずれか一方のみに設けるように構成することができ
る。

【００２１】上蓋５及び下蓋６には、内側回転子３に配
設した羽根４ａ，４ｂの基端を支持する羽根案内リング
１５，１６をそれぞれ設ける。羽根案内リング１５，１
６は、円環形状をしたもので、上蓋５及び下蓋６と別体
に形成したものを上蓋５及び下蓋６に形成したリング状
の溝５ａ，５ｂに嵌合して構成したり（図５、図６参
照）、上蓋５及び下蓋６と一体に形成して構成する（図
７、図８）ことができる。なお、本実施例においては、
羽根案内リングを上蓋５及び下蓋６の両方に設けている
が、羽根案内リングは、上蓋５又は下蓋６のいずれか一
方のみに設けるように構成することができる。

【００２２】次に、このように構成したエアーモータ１
の動作について説明する。エアーモータ１の駆動は、本
体ケース２０に設けた給気バルブ２２及び切換バルブ２
３を操作することにより、高圧空気供給口２１から高圧
空気を導入し、上蓋５及び下蓋６に設けた給排気孔１０
ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂに高圧空気を選択的に供給
することにより行う。

【００２３】圧縮空気が上蓋５及び下蓋６に設けた給排
気孔１０ａ，１０ｂ，１１ａ，１１ｂのいずれかから外
側回転子２内に導入されると、軸受９を介して上蓋５及
び下蓋６に回転軸Ｏ2を軸心として回転自在に支持され
ている内側回転子３が高速回転する。

【００２４】一方、外側回転子２は、上蓋５及び下蓋６
並びに内ケース７に対して回転軸Ｏ1を軸心として回転
自在に支持されるとともに、外側回転子２に形成した羽
根嵌合溝２ａに、上蓋５及び下蓋６に設けた羽根案内リ
ング１５，１６により基端を支持され、内側回転子３に
出没自在に配設した羽根４ａの先端が常に挿入された状
態で保持されているため、内側回転子３と共に同じ回転
数で円滑に高速回転する。この場合において、外側回転
子２の回転軸Ｏ1と内側回転子３の回転軸Ｏ2とが偏心し
て設けられていることにより生じる外側回転子２の内周
面に対する羽根４ａの先端の相対的な摺動は、羽根嵌合
溝２ａの幅Ｗにより吸収され、外側回転子２と内側回転
子３とが同じ回転数で円滑に高速回転することができ
る。

【００２５】ところで、エアーモータ１の駆動時、外側
回転子２と内側回転子３とが同じ回転数で回転されるた
め、羽根４は外側回転子２の内周面のほぼ定位置に接触
した状態に保持されることとなり、従来のエアーモータ
のように羽根がシリンダの内周面を摺動することがな
い。このため、羽根がシリンダの内周面を摺動する際の
摩擦によるエネルギ損失がなく、この現象に起因する従
来のエアーモータの有する多くの問題点を一挙に解決す
ることができる。ちなみに、従来のエアーモータにおい
て、羽根がシリンダの内周面を摺動する際の摩擦係数
（μ）は０．１以上であり、この値は、本発明の外側回
転子２と内側回転子３とを同じ回転数で回転させた場合
の２０〜１００倍に匹敵するものと推定できる。

【００２６】また、外側回転子２と内側回転子３とが一
体となった状態で、同じ回転数で高速回転してするた
め、エアーモータ１に急に負荷がかかった場合でも、外
側回転子２がはずみ車の作用をして外側回転子２の有す
る回転エネルギを羽根４ａを介して内側回転子３側に放
出することにより、エアーモータ１の回転数が急激に低
下することがない。

【００２７】また、内側回転子３に出没自在に配設した
羽根４ａの先端が、外側回転子２に形成した羽根嵌合溝
２ａに常に挿入された状態に保持されているので、エア
ーモータ１の始動が円滑となる。この場合、羽根４ａ，
４ｂの基端を羽根案内リング１５，１６により支持して
羽根４ａ，４ｂの突出量を規制することにより、羽根嵌
挿溝３ａ内での羽根４ａ，４ｂの摺動が円滑となるほ
か、羽根案内リング１５，１６は、羽根４ａ，４ｂを介
して外側回転子２の異常な心振れを防止する機能を有す
る。なお、エアーモータ１の駆動時は、内側回転子３が
高速回転することにより生じる遠心力と外側回転子２内
に供給される高圧空気の作用により、内側回転子３に配
設した羽根４ａ，４ｂは外周側に向けて付勢される。こ
のため、羽根４ａ，４ｂの基端は羽根案内リング１５，
１６に接触せず、摩擦によるエネルギ損失や摩耗はな
い。

【００２８】以上のエアーモータ１の動作を併せ考える
と、このエアーモータ１は、エアーモータ１の外側回転
子２が軸受の外輪に、羽根案内リング１５，１６が軸受
の内輪に、内側回転子３に出没自在に配設した羽根４
ａ，４ｂが軸受のころに、それぞれ相当すると考えるこ
とができ、これらが一体不可分となって軸受装置と同様
の構造を構成しているともみなし得るものである。

【００２９】なお、上記実施例は、エアーモータの給気
側と排気側を切り換えることにより正逆両方向に回転可
能なエアーモータに構成し、これを油圧式インパクトレ
ンチに適用した場合について説明したが、エアーモータ
の給気側と排気側を切り換えない一方向のみに回転する
エアーモータに構成し、これをエアーグラインダに適用
することもできる。そして、本発明のエアーモータは、
油圧式インパクトレンチ以外のエアーグラインダ、その
他のエアーツールに広く適用することができる。

【００３０】

【発明の効果】本第１発明によれば、エアーモータの駆
動時、エアーモータ躯体に回転自在に配設されている外
側回転子と内側回転子とは、外側回転子と内側回転子と
が同じ回転数で円滑に高速回転するため、従来のエアー
モータのように羽根がシリンダの内周面を摺動する際の
摩擦によるエネルギ損失がないため、エネルギ効率を向
上することができる。また、摩擦による摩擦熱の発生
や、外側回転子の内周面及び羽根の摩耗がないため、機
器の性能及び寿命を向上することができる。また、エア
ーモータの駆動時の騒音を低減することができる。さら
に、外側回転子と内側回転子とが一体となった状態で、
同じ回転数で高速回転しているため、エアーモータに急
に負荷がかかった場合でも、外側回転子がはずみ車の作
用をして外側回転子の有する回転エネルギを羽根を介し
て内側回転子側に放出することにより、エアーモータの
回転数が急激に低下することを防止することができ、エ
アーモータの回転数の変動を小さくすることができる。

【００３１】また、本第２発明によれば、内側回転子に
出没自在に配設した羽根の先端が、外側回転子の内周面
に形成した羽根嵌合溝に常に挿入された状態に保持する
ことができ、これにより、エアーモータを円滑に始動す
ることが可能となるとともに、羽根の摺動を円滑にする
ことができ、エアーモータの性能を向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のエアーモータの一実施例を示す図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ線の断面図である。

【図３】本発明のエアーモータの外側回転子を示す図で
ある。

【図４】本発明のエアーモータの内側回転子を示す図で
ある。

【図５】本発明のエアーモータの上蓋を示す図である。

【図６】本発明のエアーモータの下蓋を示す図である。

【図７】本発明のエアーモータの上蓋を示す図である。

【図８】本発明のエアーモータの下蓋を示す図である。

【図９】本発明のエアーモータを油圧式インパクトレン
チに適用した一実施例を示す図である。

【符号の説明】

１エアーモータ２外側回転子３内側回転子４ａ羽根４ｂ羽根５上蓋６下蓋７内ケース８外側回転子の軸受９内側回転子の軸受１５羽根案内リング１６羽根案内リングＯ1 外側回転子の回転軸Ｏ2 内側回転子の回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エアーモータの回転子を円筒状の外側回
転子と外側回転子内に配設した内側回転子とで構成し、
外側回転子と内側回転子とを回転自在に、かつ両者の回
転軸を偏心させてエアーモータ躯体に配設し、内側回転
子に出没自在に配設した羽根の先端を、外側回転子の内
周面に形成した羽根嵌合溝に挿入して、外側回転子と内
側回転子とが同じ回転数で回転するようにしたことを特
徴とするエアーモータ。
【請求項２】外側回転子に形成した羽根嵌合溝に挿入
される羽根を他の羽根より長く形成するとともに、羽根
の基端を支持して羽根の突出量を規制する羽根案内リン
グを上蓋又は下蓋のいずれか一方又は両方に設けたこと
を特徴とする請求項１記載のエアーモータ。