(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
舵軸に嵌合装着するローターと、ローターを収納してローターの周囲に油室用空間を形成するハウジングと、ハウジングの上部開口に配置するトップカバーとを有するロータリーベーン式舵取機において、
ローターの下部端面に対向するハウジングの内底面に円環状の下部リングスリットを有し、ローターの上部端面に対向するトップカバーの裏面に円環状の上部リングスリットを有し、下部リングスリットおよび上部リングスリット内の複数箇所のそれぞれに油密に固装した円弧状の隔溝金具を有し、各隔溝金具は頂面がハウジングの内底面またはトップカバーの裏面と同一レベルにあり、下部リングスリット内および上部リングスリット内の各隔溝金具で隔てられた複数のシール収納空間のそれぞれに挿入した複数の下部リングシール片および上部リングシール片を有し、
下部リングシール片および上部リングシール片は、シール収納空間と同じ水平面輪郭をなし、その製造公差において、円弧方向の両端面のそれぞれが隔溝金具と密着し、下部リングシール片の外周側の側面が下部リングスリットの外周側の側面と密着し、上部リングシール片の外周側の側面が上部リングスリットの外周側の側面と密着する状態を保障し、下部リングシール片がローターの下部端面の外周円環面に摺接するとともに、上部リングシール片がローターの上部端面の外周円環面に摺接することを特徴とするロータリーベーン式舵取機のシール装置。
【請求項２】
隔溝金具は、円弧方向の両端面が舵軸の軸心と隔溝金具の周方向中心とを通る鉛直面に対して所定角度に傾斜する鉛直面をなし、かつ頂面がハウジングの内底面またはトップカバーの裏面と同一レベルにあることを特徴とする請求項１に記載のロータリーベーン式舵取機のシール装置。
【請求項３】
下部リングシール片および上部リングシール片は、下部リングシール片を下部リングスリット内に装着し、上部リングシール片を上部リングスリット内に装着した自由状態において下部リングスリットおよび上部リングスリットから所定量だけ高さ方向へ突出し、かつローターおよびトップカバーを組み付けたときに所定量だけ圧縮される全高を有し、下部リングシール片および上部リングシール片は、シール面と反対側の背面における外周端と内周端とに、それぞれ外周側リップと内周側リップとを有し、外周側リップと内周側リップは、下部リングスリットおよび上部リングスリットの底面に対向して突出し、かつ自由状態において先端部が下部リングスリットおよび上部リングスリットの幅よりも少なくとも外周側へ所定量張り出したことを特徴とする請求項１に記載のロータリーベーン式舵取機のシール装置。
【請求項４】
下部リングシール片および上部リングシール片は各シール面の裏側となる背面に接着した圧縮受容体を円弧方向の全長に亘って有し、圧縮受容体は、その軸心と直角をなす横断面が山形をなして所定の弾性常数を有する弾性材よりなり、かつ内周側と外周側との間を貫通する油連通孔を有し、下部リングシール片および上部リングシール片が装着された状態において、圧縮受容体が上下方向に圧縮変形して、その反発力により下部リングシール片および上部リングシール片の各シール面に所定の初期シーリング面圧を与えることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のロータリーベーン式舵取機のシール装置。
【請求項５】
ローターは外周面の周方向に沿った等間隔の位置に複数のベーンを有し、ハウジングは内周面の周方向に沿った等間隔の位置に複数のセグメントを有し、ベーンとセグメントとによって前記油室用空間を複数の作動油室に区画し、
各ベーンはトップカバーの裏面に対向する上端面に形成した上部横スリットと、ハウジングの内底面に対向する下端面に形成した下部横スリットと、半径方向先端面に形成した縦スリットを有し、上部横スリットに挿入した上部横シールがトップカバーの裏面に摺接し、下部横スリットに挿入した下部横シールがハウジングの内底面に摺接し、縦スリットに挿入した縦シールがハウジングの内周面に摺接し、セグメントの半径方向先端面に設けた縦シールがローターの外周面に摺接し、下部リングシール片が外周縁部においてベーンの下部横シールとセグメントの縦シールの双方の内周側下端縁に接触し、上部リングシール片が外周縁部においてベーンの上部横シールとセグメントの縦シールの双方の内周側上端縁に接触し、
ハウジングの各セグメントは、その半径方向先端面に、ローターの外周面に対向するように左縦スリットおよび右縦スリットを有し、左縦スリットおよび右縦スリットのそれぞれにローターの外周面に摺接する左縦シールおよび右縦シールを挿入してなり、
左縦シールは、シール面の上端縁が隔溝金具との接触側の端部で上部リングシール片のシール面における外周側端縁の一方の端部と所定弦長にわたって弾性圧縮接触するとともに、シール面の下端縁が隔溝金具との接触側の端部で下部リングシール片のシール面における外周側端縁の一方の端部と所定弦長にわたって弾性圧縮接触し、
右縦シールは、シール面の上端縁が隔溝金具と上部リングシール片の他方の端部とにわたって弾性圧縮接触するとともに、シール面の下端縁が隔溝金具との接触側の端部において下部リングシール片の他方の端部と所定弦長にわたって弾性圧縮接触し、
各左右縦シールは、それぞれシール面と反対側の背面において、高圧側となる作動油室から導いた圧油を左右縦スリットの側面に対して油密に保持し得るリップを両側端部に有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のロータリーベーン式舵取機のシール装置。
【請求項６】
セグメントの左縦スリットは、セグメントの周方向中心側の側面に半径方向へ穿った左第一油溝を有し、底面に穿った左第二油溝を有し、セグメントの右縦スリットは、セグメントの周方向中心側の側面に半径方向に穿った右第一油溝を有し、底面に周方向へ穿った右第二油溝を有し、
左第一油溝および右第一油溝は、それぞれ左第二油溝もしくは右第二油溝に連通し、左第二油溝および右第二油溝は、それぞれ左縦シールもしくは右縦シールの両リップ間の空間に連通することを特徴とする請求項５に記載のロータリーベーン式舵取機のシール装置。
【請求項７】
左縦シールおよび右縦シールは、各シール面の裏側となる背面に接着した圧縮受容体を全長に亘って有し、圧縮受容体は、その軸心と直角をなす横断面が山形をなして所定の弾性常数を有する弾性材よりなり、左縦シールおよび右縦シールが装着された状態において、圧縮受容体が圧縮変形して、その反発力により左縦シールおよび右縦シールの各シール面に所定の初期シーリング面圧を与えることを特徴とする請求項５に記載のロータリーベーン式舵取機のシール装置。
【請求項８】
ローターは、ローターの下部端面に所定数の下部潤滑油溝をローター回転範囲に応じて穿つとともに、下部潤滑油溝のそれぞれを連通する半径方向の下部連通油溝を穿ち、下部潤滑油溝が下部リングシール片のシール面中心線に対向し、かつ周方向に所定の長さを有し、下部連通油溝がローター下部端面とハウジング内底面との間の間隙と連通し、
ローターの上部端面に所定数の上部潤滑油溝をローター回転範囲に応じて穿つとともに、上部潤滑油溝のそれぞれを連通する半径方向の上部連通油溝を穿ち、上部潤滑油溝が上部リングシール片のシール面中心線に対向し、かつ周方向に所定の長さを有し、上部連通油溝がローター上部端面とトップカバー裏面との間の間隙と連通することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のロータリーベーン式舵取機のシール装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はロータリーベーン式舵取機のシール装置に関し、シール材の技術に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のロータリーベーン式舵取機は、例えば図１１〜図１３に示すようなもので、ハウジング１の内部に、軸心廻りに回転するローター２を収納しており、ハウジング１の底部に設けたボス部１ａがラジアル軸受４ａを介してローター２の下部軸部２ａを半径方向で支持し、ハウジング１の上部開口を塞ぐように配置した環状のトップカバー３がラジアル軸受４ｂを介して上部軸部２ｂを半径方向で支持しており、ハウジング１の内底面がスラスト軸受４ｃを介してローター２の下端面を軸心方向で支持している。
【０００３】
ローター２は、舵軸７の軸頭７ａを装入して緊張状態に嵌合させる内部貫通孔２ｃを有し、外周面の周方向に沿った等間隔の位置に突設した複数（ここでは１〜ｎ、ｎ＝２の場合について説明する。以下同じ）のベーン２ｄを有している。ハウジング１にはベーン２ｄと同数のセグメント１ｂを内周面の周方向に沿った等間隔の位置に突設している。
【０００４】
ローター２の各ベーン２ｄは、上端面に形成した上部横スリット２ｅ内に、トップカバー３の下面に摺接する上部横シール２ｆを保持し、下端面に形成した下部横スリット２ｇ内に、ハウジング１の内底面に摺接する下部横シール２ｈを保持し、半径方向の先端の縁面に形成した縦スリット２ｉ内に、ハウジング１の内周面に摺接する縦シール２ｊを保持している。
【０００５】
ハウジング１のセグメント１ｂは、半径方向の先端の縁面に形成した縦スリット１ｃ内に、ローター２の外周面に摺接する縦シール１ｄを保持している。なお、上記各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄはそれぞれポリマー等の弾性材料によって形成されている。
【０００６】
ハウジング１内においてローター２は、ベーン２ｄの上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈがそれぞれトップカバー３の裏面およびハウジング１の内底面に摺接し、同縦シール２ｊがハウジング１の内周面に摺接し、ローター２の外周面がハウジング１のセグメント１ｂの縦シール１ｄに摺接する状態で回転する。これにより、ローター２の外側周囲に形成された油室用空間５がベーン２ｄとセグメント１ｂとによって作動油室５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに区画される。
【０００７】
トップカバー３は、ローター２の上部端面の外周円環面に対向する裏面部位に上部リングスリット３ａがトップカバー全周にわたって形成してあり、上部リングスリット３ａ内に環状の上部リングシール３ｂを保持している。
【０００８】
また、ハウジング１は、ローター２の下部端面の外周円環面に対向する内底面部位にハウジング全周にわたって形成した下部リングスリット１ｅを有し、下部リングスリット１ｅの内部に環状の下部リングシール１ｆを保持している。上部リングシール３ｂおよび下部リングシール１ｆはそれぞれポリマー等の弾性材料によって形成されている。
【０００９】
なお、上部リングシール３ｂおよび下部リングシール１ｆの製造公差は、上部リングシール３ｂおよび下部リングシール１ｆの内径寸法が上部リングスリット３ａおよび下部リングスリット１ｅの内径寸法よりも小さいか、あるいは等しくなるように規定されている。このため、上部リングシール３ｂおよび下部リングシール１ｆを上部リングスリット３ａおよび下部リングスリット１ｅの内部に装着すると、上部リングシール３ｂおよび下部リングシール１ｆは、その内周側面で上部リングスリット３ａおよび下部リングスリット１ｅの内周側面に当接して拡張された状態で初期装着される。
【００１０】
図１２、図１５に示すように、上部リングシール３ｂは、リングシール面３ｃがローター２の上部端面の半径方向端縁部と全周にわたって接触するとともに、リングシール面３ｃの外周縁部３ｄがベーン２ｄの上部横シール２ｆの内周側上端縁２ｋ（図１２参照）とセグメント１ｂの縦シール１ｄの内周側上端縁１ｈ（図１２参照）とにそれぞれ接触している。
【００１１】
また、下部リングシール１ｆは、上部リングシール３ｂと同様に、リングシール面１ｇがローター２の下部端面の半径方向端縁部と全周にわたって接触するとともに、リングシール面１ｇの外周縁部１ｉがベーン２ｄの下部横シール２ｈの内周側下端縁２ｍ（図１０参照）とセグメント１ｂの縦シール１ｄの内周側下端縁１ｊ（図１０参照）とにそれぞれ接触している。
【００１２】
これらにより、各作動油室５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄの圧油が、ローター２の上部端面とトップカバー３との間の微小な間隙を通って、また、上部リングスリット３ａおよび下部リングスリット１ｅのそれぞれ外周側面を通って、あるいは、ベーン２の上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈの上下の各内周端縁部２ｋ、２ｍ、およびセグメント１ｂの縦シール１ｄの上下の各内周端縁部１ｈ、１ｊを通って、高圧側となる作動油室から低圧側となる隣接する作動油室に漏洩することを防ぐとともに、大気に通ずるローター軸部２ａ、２ｂへ漏出することを防いでいる。
【００１３】
ローター２の回転軸心に対して対極の位置にある作動油室５ａ、５ｃ同士、および作動油室５ｂ、５ｄ同士はそれぞれ連通している。例えば作動油室５ａに油圧ポンプから圧油が供給されると、対極の位置にある作動油室５ｃにも同時に圧油が供給されるとともに、残りの作動油室５ｂ、５ｄからは油が排出されて油圧ポンプ側に戻される。これにより、圧油によるローター２の回転が成立する。
【００１４】
なお、ローター２には上部リングシール３ｂの位置よりも内側の上部端面と下部リングシール１ｆの位置よりも内側の下部端面とを連通するバランス孔２ｘが設けられており、バランス孔２ｘを介して上部端面への漏洩油圧と下部端面への漏洩油圧とを均圧化することにより、差圧による不均等な力がローター２に軸心方向へ作用することを防いでいる。
【００１５】
上記の各シールの断面形状については、ローター２のベーン２ｄの上部横シール２ｆ、下部横シール２ｈ、縦シール２ｊ、およびハウジング１のセグメント１ｂの縦シール１ｄは図１４に示すようなものであり、ハウジング１の下部リングシール１ｆおよびトップカバー３の上部リングシール３ｂは図１５に示すようなものである。いずれも、接触摺動する相手面との間のシーリング効果を高めるために、各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄ、１ｆ、３ｂのそれぞれの背面２ｎ、２ｏ、２ｐ、１ｋ、１ｍ、３ｅに、高圧側となる作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）から圧油を導いて、この油圧によりそれぞれのシール面２ｑ、２ｒ、２ｓ、１ｎ、１ｇ、３ｃをそれぞれ相手面に押し付けるようにしている。
【００１６】
そして、これら各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄ、１ｆ、３ｂの背面２ｎ、２ｏ、２ｐ、１ｋ、１ｍ、３ｅに導いた圧油が各スリット２ｅ、２ｇ、２ｉ、１ｃ、１ｅ、３ａの側面を通って低圧側に漏洩しないようにするために、各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄ、１ｆ、３ｂのそれぞれの背面２ｎ、２ｏ、２ｐ、１ｋ、１ｍ、３ｅの側に、リップ部２ｔ、２ｕ、２ｖ、１ｐ、１ｑ、３ｆを有している。
【００１７】
高圧側となる作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）から圧油を各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄ、１ｆ、３ｂの背面２ｎ、２ｏ、２ｐ、１ｋ、１ｍ、３ｅに導く手段として以下の構成を有している。
【００１８】
各ベーン２ｄの縦シール２ｊ、および上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈに対しては以下のものを有している。図１２に示すように、各ベーン２ｄを貫通する各油室連通孔２ｗにそれぞれ圧力バルブ６が装着してあり、いずれか高圧側となった作動油室の圧油が圧力バルブ６を通って各ベーン２ｄの各縦シール２ｊの背面２ｐに通じる。そして、縦シール２ｊの背面２ｐの両リップ部２ｖの間の空間が上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈの各背面２ｎ、２ｏにおける各両リップ部２ｔ、２ｕの間の空間と連通していることにより、上記圧油が縦シール２ｊの背面２ｐを通って、上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈの各背面２ｎ、２ｏにも作用する。
【００１９】
各セグメント１ｂの縦シール１ｄに対しては、以下のものを有している。図１２に示すように、ベーン２ｄと同様に、各セグメント１ｂを貫通する各油室連通孔１ｒにそれぞれ圧力バルブ６が装着されており、いずれか高圧側となった作動油室の圧油が圧力バルブ６を通って各セグメント１ｂの縦シール１ｄの背面１ｋに導かれている。
【００２０】
上部および下部リングシール３ｂ、１ｆに対しては、以下のものを有している。図１２に示すように、セグメント１ｂの縦シール１ｄの背面１ｋの上端部から上部リングシール３ｂの背面３ｅ（図１５参照）に通じる油路３ｇがトップカバー３に穿孔されている。また、上記セグメント縦シール１ｄの背面１ｋの下端部から下部リングシール１ｆの背面１ｍ（図１５参照）に通じる油路１ｓがハウジング１の底部に穿孔されている。これによって、高圧側となる作動油室５ａ〜５ｄからの圧油を、セグメント１ｂの縦シール１ｄの背面１ｋを通して、上部および下部リングシール３ｂ、ｉｆの各背面３ｅ、１ｍに作用させている。
【００２１】
なお、作動油室５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄ、１ｆ、３ｂの背面２ｎ、２ｏ、２ｐ、１ｋ、１ｍ、３ｅに導かれる圧油の圧力が低いときにも、各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄ、１ｆ、３ｂのシール面２ｑ、２ｒ、２ｓ、１ｎ、１ｇ、３ｃにおけるシーリング面圧を確保する手段として以下の構成を有している。
【００２２】
ベーン２ｄの縦シール２ｊおよびセグメント１ｂの縦シール１ｄに対しては、以下のものを有している。縦シール２ｊの背面２ｐとベーン２ｄの縦スリット２ｉの底面との間に波板ばね（図示省略）を装着し、縦シール１ｄの背面１ｋとセグメント１ｂの縦スリット１ｃの底面との間に波板ばね（図示省略）を装着することによって、ベーン２ｄの縦シール２ｊおよびセグメント１ｂの縦シール１ｄの各シール面２ｓ、１ｎに必要なシーリング面圧を与えるようにしている。
【００２３】
各ベーン２ｄの上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈに対しては、以下のものを有している。ベーン２ｄの縦シール２ｊを長手方向に若干圧縮して装着することにより、その弾性反発力を、ベーン２ｄの縦シール２ｊの上下端における上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈとの接合部を通して、上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈに与え、これにより、上部および下部横シール２ｆ、２ｈの各シール面２ｑ、２ｒに必要なシーリング面圧を与えるようにしている。
【００２４】
上部および下部リングシール３ｂ、１ｆに対しては、以下のものを有している。各リングシール３ｂ、１ｆの自由高さを、各リングスリット３ａ、１ｅの深さよりも若干大きいものにしておき、組み立てた状態で、上部リングシール３ｂおよび下部リングシール１ｆの各リップ部３ｆ，１ｑが若干圧縮されることにより、その弾性反発力で上部リングシール３ｂおよび下部リングシール１ｆの各シール面３ｃ、１ｇに必要なシーリング面圧を与えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００９−７３４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
上記した従来の構成において、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂは、従来、概して支障を来すことなく作動しているものである。しかしながら、若干数においては、破損あるいは破断して舵取機が作動不能に陥るという事故が発生していた。一旦かかる事故が発生すれば操船が不能となって安全上の問題があるばかりでなく、もしその事故が下部リングシール１ｆに発生するならば、その補修あるいは取替えのために船の稼働を中止して船を入渠させねばならず、甚大な損害が発生し得るという問題があった。
【００２７】
かかる破損あるいは破断したリングシールを点検すると以下のことが認められる。下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂは、本来、それぞれ下部リングスリット１ｅおよび上部リングスリット３ａ内に不動に着装された状態で、それぞれシール面１ｇ、３ｃにおいてローター２の下部端面および上部端面と摺接しているべきである。
【００２８】
しかしながら、下部リングシール１ｆあるいは上部リングシール３ｂが下部リングスリット１ｅあるいは上部リングスリット３ａ内で周方向に摺動して回った痕跡が共通して認められる。
【００２９】
舵取機の運転中、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂをそれぞれ下部リングスリット１ｅおよび上部リングスリット３ａ内で周方向に摺動移動させる力が発生する要因としては以下のことが考えられる。
【００３０】
下部リングシール１ｆのシール面１ｇとローター２の下部端面との間の摺動摩擦力や上部リングシール３ｂのシール面３ｃとローター２の上部端面との間の摺動摩擦力が、何らかの原因によって、下部リングシール１ｆと下部リングスリット１ｅとの間の静止摩擦力や上部リングシール３ｂと上部リングスリット３ａとの間の静止摩擦力よりも大きくなったからであると考えられる。
【００３１】
しかも、この現象は、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂの全周において一様に発生するものでなく、先に背景技術の項において説明した下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂに作用する外力の性質に鑑みて、局所的に発生すると考えられる。
【００３２】
下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂに作用する作用力には以下のものがある。一つの作用力は、作動油室５ａ〜５ｄのうち高圧側となった作動油室（５ａと５ｃ、あるいは５ｂと５ｄ）に面する下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂのそれぞれのシール面１ｇ、３ｃの外周縁部１ｉ、３ｄに作用する油圧力である。
【００３３】
他の一つの作用力は、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂのそれぞれの背面１ｍ、３ｅと両側のリップ部１ｑ、３ｆとの間の全周にわたる空間に、高圧側となる作動油室（５ａと５ｃ、あるいは５ｂと５ｄ）から導入された高圧作動油が及ぼす力である。
【００３４】
すなわち、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂの各シール面１ｇ、３ｃをそれぞれローター２の下部端面および上部端面に全周にわたって押し付ける力と、それぞれの両側のリップ部１ｑ、３ｆを下部リングスリット１ｅおよび上部リングスリット３ａの内周側および外周側の両側面に全周にわたって押し付ける力である。
【００３５】
他の一つの作用力は、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂを下部リングスリット１ｅおよび上部リングスリット３ａ内へ装着するのに際して、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂが、その内周側面で下部リングスリット１ｅおよび上部リングスリット３ａの内周側面と接触して拡張された状態で初期装着されることに起因して、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂの内周側面に作用する均等でない引張力である。
【００３６】
他の一つの作用力は、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂをそれぞれ下部リングスリット１ｅおよび上部リングスリット３ａ内に上下方向に圧縮して装着することによる全周にわたる弾性反発力である。
【００３７】
これらの作用力は下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂに対して周方向に均等な内部応力が生じることを阻害する。そのために下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂは、その周方向において変化する応力分布を伴って下部リングスリット１ｅおよび上部リングスリット３ａ内に収まり、不安定な状態で作動するという事態を避けられなかった。
【００３８】
そして、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂは、上記のそれぞれの作用力が作用する部位において、それぞれ接触する相手部位との間に静的摩擦力あるいは動的摩擦力を発生している。
【００３９】
しかも、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂは高分子材料であることから、金属材料に比べて製造公差が大きく、また作動温度の上昇による熱膨張が大きいものであり、これらの因子も下部リングシール１ｆと上部リングシール３ｂの内部応力およびその分布に大きい影響を与え、また下部リングシール１ｆと下部リングスリット１ｅの間の周方向の摩擦力、および上部リングシール３ｂと上部リングスリット３ａの間の周方向の摩擦力に大きい影響を与える。
【００４０】
このため、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂを、一様な摩擦力および内部応力をもって下部リングスリット１ｅおよび上部リングスリット３ａ内に収めて作動させるということは極めて困難である。
【００４１】
上記したような諸要因によって、下部リングシール１ｆと下部リングスリット１ｅの間、および上部リングシール３ｂと上部リングスリット３ａの間には、局所的に大きな摩擦力が発生する部位と小さな摩擦力が発生する部位とが混在して現出すると考えられる。
【００４２】
そして、ローター２が作動するのに際して、下部リングシール１ｆもしくは上部リングシール３ｂに作用するこれらの摩擦力の総計よりも、下部リングシール１ｆのシール面１ｇとローター２の下部端面との間の摺動摩擦力もしくは上部リングシール３ｂの各シール面３ｃとローター２の上部端面との間の摺動摩擦力のほうが大きくなるような条件が発生したときは、下部リングシール１ｆがそのシール面１ｇでローター２の下部端面にくっ付いた状態で下部リングスリット１ｅ内で相対的に摺動移動し、あるいは上部リングシール３ｂがそのシール面３ｃでローター２の上部端面にくっ付いた状態で上部リングスリット３ａ内で相対的に摺動移動することになる。
【００４３】
このような下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂの摺動移動は、摩擦力の大きい部位において局所的に摩擦熱を発生して、高分子材料である下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂに熱性劣化をもたらす。さらに、上記の摺動移動は、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂにおいて、強く抵抗する部位と抵抗の弱い部位との間に局所的に引張あるいは圧縮を生み出す。そして、局所的な引張あるいは圧縮を繰り返すことにより、熱性劣化とも相俟って、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂが破損あるいは破断に至るものと考えられる。
【００４４】
下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂの設計に当っては、上記したような様々な因子が考慮される。しかしながら、金属材料の場合とは違って、高分子材料である場合にはいずれの因子も非常に複雑な内容を含んでおり、特に、これらの因子が複合的に作用するときの影響については解明が非常に困難である。そのため、偶発的に悪条件が重なったときに限り、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂの破損あるいは破断が発生すると考えられる。
【００４５】
さらに、ローター２のベーン２ｄの縦シール２ｊ、上部横シール２ｆ、下部横シール２ｈおよびハウジング１のセグメント１ｂの縦シール１ｄ等のような直線シールの場合は、それぞれのシール面２ｓ、２ｆ、２ｈ、１ｎが縁部で作動油に接触した状態で作動油の中に突入するように絶対運動あるいは相対運動するので、各シール面２ｓ、２ｆ、２ｈ、１ｎには作動油が進入して潤滑作用が行なわれる。
【００４６】
これに対して、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂのそれぞれのシール面１ｇ、３ｃにおいては、その縁部が作動油の中に突入するような運動がないので、シール面１ｇ、３ｃに作動油が進入しにくく、潤滑油膜を形成し難く、結果として摺動摩擦力が大きくなり易い。
【００４７】
このことが、下部リングシール１ｆが下部リングスリット１ｅ内で相対的に摺動移動すること、および上部リングシール３ｂが上部リングスリット３ａ内で相対的に摺動移動することを促進するという問題があった。また、それぞれのシール面１ｇ、３ｃにおける摺動摩擦熱の発生を大きくさせて、シール面１ｇ、３ｃにおける材料劣化と摩擦を引き起こし易くなるという問題があった。
【００４８】
さらに、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂは、上下方向に若干圧縮変形させた状態で舵取機に組み入れることで、弾性反発力をシール面１ｇ、３ｃに与えるようにしており、作動油室５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂの背面１ｍ、３ｅに導入された作動油の圧力が低い時にも、各シール面１ｇ、３ｃに必要なシーリング面圧を与えることができる。
【００４９】
しかし、下部リングシール１ｆおよび上部リングシール３ｂの上下方向の圧縮は、その最も変形しやすい各リップ部１ｑ、３ｆで変形に因るしわを生ぜしめることになるので、リップ部１ｑ、３ｆのシーリング機能が若干犠牲になる恐れがあるという問題があった。
【００５０】
また、セグメント１ｂの縦シール１ｄは、背面１ｋと縦スリット１ｃの底面との問に波板ばねを装着することで、背面１ｋに作用する作動油の油圧が低い時でも、シール面１ｎに必要なシーリング面圧を与えることができる。
【００５１】
しかし、縦シール１ｄの背面１ｋと縦スリット１ｃの底面との間のギャップが小さいために、必然的にばね常数の大きい波板ばねを使用しなければならず、従って、シール面１ｎの摩耗に対するばね力の低下の影響が大きいという問題があった。
【００５２】
本発明は上記した課題を解決するものであり、材料劣化を促進する摩擦熱を発生することがなく、破断あるいは破損の原因となる引張応力は生じず、シール面の摩耗によるシーリング面圧の低下の影響が小さくなるロータリーベーン式舵取機のシール装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００５３】
上記目的を達成するために、本発明のロータリーベーン式舵取機のシール装置は、舵軸に嵌合装着するローターと、ローターを収納してローターの周囲に油室用空間を形成するハウジングと、ハウジングの上部開口に配置するトップカバーとを有するロータリーベーン式舵取機において、ローターの下部端面に対向するハウジングの内底面に円環状の下部リングスリットを有し、ローターの上部端面に対向するトップカバーの裏面に円環状の上部リングスリットを有し、下部リングスリットおよび上部リングスリット内の複数箇所のそれぞれに油密に固装した円弧状の隔溝金具を有し、各隔溝金具は頂面がハウジングの内底面またはトップカバーの裏面と同一レベルにあり、下部リングスリット内および上部リングスリット内の各隔溝金具で隔てられた複数のシール収納空間のそれぞれに挿入した複数の下部リングシール片および上部リングシール片を有し、下部リングシール片および上部リングシール片は、シール収納空間と同じ水平面輪郭をなし、その製造公差において、円弧方向の両端面のそれぞれが隔溝金具と密着し、下部リングシール片の外周側の側面が下部リングスリットの外周側の側面と密着し、上部リングシール片の外周側の側面が上部リングスリットの外周側の側面と密着する状態を保障し、下部リングシール片がローターの下部端面の外周円環面に摺接するとともに、上部リングシール片がローターの上部端面の外周円環面に摺接することを特徴とする。
【００５４】
上記した構成により、下部リングシール片および上部リングシール片に、その如何なる部位に如何なる外力が作用しようとも、その強さが変化しようとも、下部リングシール片および上部リングシール片が下部リングスリット内もしくは上部リングスリット内で周方向に揺動して移動させられることがない。
【００５５】
すなわち、ローターの下部端面および上部端面の回転によってシール面に生じる摺動摩擦力、高圧側となった作動油室から下部リングシール片および上部リングシール片にそれぞれ導かれた圧油が下部リングシール片および上部リングシール片の各シール面および各リップ部に及ぼす力、下部リングシール片および上部リングシール片の各外周側縁部において高圧側となった作動油室に対向する縁部に作用する作動油室の油圧力、下部リングシール片および上部リングシール片のそれぞれを下部リングスリットもしくは上部リングスリットへ初期弾性圧縮装着する際の反発力などが作用しても、下部リングシール片および上部リングシール片が下部リングスリット内もしくは上部リングスリット内で周方向に揺動して移動させられることがない。
【００５６】
さらに、下部リングシール片および上部リングシール片が高分子材料であることで製造寸法公差が大きくなることにより、下部リングシール片および上部リングシール片を下部リングスリット内もしくは上部リングスリット内へ装着するのに伴って発生する諸力のばらつき、また、熱膨張係数が大きいことで作動中の温度上昇に起因して下部リングシール片と下部リングスリットの間、および上部リングシール片と下部リングスリットの間に発生する諸力の大きさの変化、などの要因が発生しても、下部リングシール片および上部リングシール片が下部リングスリット内もしくは上部リングスリット内で周方向に揺動して移動させられることがない。
【００５７】
従って、摺動移動摩擦力とその摩擦力の局所的存在によって発生する下部リングシール片および上部リングシール片の過度の温度上昇、および引張と圧縮に因る内部応力の繰返し発生がなくなり、これらに起因する下部リングシール片および上部リングシール片の破損あるいは破断が皆無になる。
【００５８】
さらに、下部リングシール片および上部リングシール片のそれぞれ内周側の側面には、高圧側となった作動油室から導かれた圧油が作用するので、下部リングシール片および上部リングシール片はそれぞれの外周側の側面が下部リングスリットもしくは上部リングスリットの外周側の側面に押し付けられる。
【００５９】
従って、高圧側の作動油室の圧油が下部リングスリットと下部リングシール片との間、および上部リングスリットと上部リングシール片との間を通って低圧側の作動油室に漏洩することを確実に防ぐことができる。
【００６０】
本発明のロータリーベーン式舵取機のシール装置において、隔溝金具は、円弧方向の両端面が舵軸の軸心と隔溝金具の周方向中心とを通る鉛直面に対して所定角度に傾斜する鉛直面をなし、かつ頂面がハウジングの内底面またはトップカバーの裏面と同一レベルにあることを特徴とする。
【００６１】
上記した構成により、下部リングシール片の内周側の側面に作用する高圧作動油室からの圧油による力、および上部リングシール片の内周側の側面に作用する高圧作動油室からの圧油による力は、下部リングシール片および上部リングシール片の両端部が傾斜した端面で隔溝金具と接触することで、下部リングシール片および上部リングシール片の各端面を隔溝金具の面に向けて押し付ける方向に分力を発生させる。
【００６２】
従って、下部リングシール片および上部リングシール片の両端部と各隔溝金具との間の接触が密となって、この部分を通って高圧作動油が低圧作動油室へ漏洩することを十分に防止できる。
【００６３】
本発明のロータリーベーン式舵取機のシール装置において、下部リングシール片および上部リングシール片は、下部リングシール片を下部リングスリット内に装着し、上部リングシール片を上部リングスリット内に装着した自由状態において下部リングスリットおよび上部リングスリットから所定量だけ高さ方向へ突出し、かつローターおよびトップカバーを組み付けたときに所定量だけ圧縮される全高を有し、下部リングシール片および上部リングシール片は、シール面と反対側の背面における外周端と内周端とに、それぞれ外周側リップと内周側リップとを有し、外周側リップと内周側リップは、下部リングスリットおよび上部リングスリットの底面に対向して突出し、かつ自由状態において先端部が下部リングスリットおよび上部リングスリットの幅よりも少なくとも外周側へ所定量張り出したことを特徴とする。
【００６４】
上記した構成により、下部リングシール片および上部リングシール片には、各リップの圧縮変形からの反発力により、下部リングシール片および上部リングシール片の各背面に作用する作動油の油圧が低いときでも、各シール面とそれぞれローターの下部端面および上部端面との間の必要最低限のシーリング面圧を与えることができる。
【００６５】
また、下部リングシール片および上部リングシール片の各背面に導かれた作動油が下部リングシール片の外周側面と下部リングスリットの外周側面との間の間隙を通って、また、上部リングシール片の外周側面と上部リングスリットの外周側面との間の間隙を通って低圧側の作動油室に漏洩することが防がれる。
【００６６】
本発明のロータリーベーン式舵取機のシール装置において、下部リングシール片および上部リングシール片は各シール面の裏側となる背面に接着した圧縮受容体を円弧方向の全長に亘って有し、圧縮受容体は、その軸心と直角をなす横断面が山形をなして所定の弾性常数を有する弾性材よりなり、かつ内周側と外周側との間を貫通する油連通孔を有し、下部リングシール片および上部リングシール片が装着された状態において、圧縮受容体が上下方向に圧縮変形して、その反発力により下部リングシール片および上部リングシール片の各シール面に所定の初期シーリング面圧を与えることを特徴とする。
【００６７】
上記した構成により、舵取機の組立において、下部リングシール片および上部リングシール片をそれぞれ下部リングスリットおよび上部リングスリットに挿入し、下部リングシール片および上部リングシール片のそれぞれの圧縮受容体が先端で下部リングスリットおよび上部リングスリットの各底面に接触した状態で、下部リングシール片および上部リングシール片の各シール面をローターの下部端面および上部端面により押し付ける。このように、下部リングシール片および上部リングシール片は、それぞれの圧縮受容体を圧縮変形させた状態で、下部リングスリット内もしくは上部リングスリット内に装着される。
【００６８】
この圧縮受容体の圧縮変形による反発力が、下部リングシール片および上部リングシール片の背面に作用する作動油の油圧が低いときでも、下部リングシール片および上部リングシール片の各シール面とそれぞれローターの下部端面および上部端面との問の必要最低限のシーリング面圧を与える。
【００６９】
而して、圧縮受容体の圧縮歪み対反発力特性を、歪み変化に対して反発力変化が小さいものにすることによって、下部リングシール片および上部リングシール片の各シール面の摩耗によっても、下部リングシール片および上部リングシール片の各シール面とそれぞれローターの下部端面および上部端面との間のシーリング面圧の低下の割合を小さくすることができる。
【００７０】
下部リングシール片および上部リングシール片の各リップは先端が下部リングスリットおよび上部リングスリットの各底面に達せず、従って、各リップは圧縮変形を受けないので、変形によるリップのシーリング性能の低下を防ぐことができる。
【００７１】
本発明のロータリーベーン式舵取機のシール装置において、ローターは外周面の周方向に沿った等間隔の位置に複数のベーンを有し、ハウジングは内周面の周方向に沿った等間隔の位置に複数のセグメントを有し、ベーンとセグメントとによって前記油室用空間を複数の作動油室に区画し、各ベーンはトップカバーの裏面に対向する上端面に形成した上部横スリットと、ハウジングの内底面に対向する下端面に形成した下部横スリットと、半径方向先端面に形成した縦スリットを有し、上部横スリットに挿入した上部横シールがトップカバーの裏面に摺接し、下部横スリットに挿入した下部横シールがハウジングの内底面に摺接し、縦スリットに挿入した縦シールがハウジングの内周面に摺接し、セグメントの半径方向先端面に設けた縦シールがローターの外周面に摺接し、下部リングシール片が外周縁部においてベーンの下部横シールとセグメントの縦シールの双方の内周側下端縁に接触し、上部リングシール片が外周縁部においてベーンの上部横シールとセグメントの縦シールの双方の内周側上端縁に接触し、ハウジングの各セグメントは、その半径方向先端面に、ローターの外周面に対向するように左縦スリットおよび右縦スリットを有し、左縦スリットおよび右縦スリットのそれぞれにローターの外周面に摺接する左縦シールおよび右縦シールを挿入してなり、左縦シールは、シール面の上端縁が隔溝金具との接触側の端部で上部リングシール片のシール面における外周側端縁の一方の端部と所定弦長にわたって弾性圧縮接触するとともに、シール面の下端縁が隔溝金具との接触側の端部で下部リングシール片のシール面における外周側端縁の一方の端部と所定弦長にわたって弾性圧縮接触し、右縦シールは、シール面の上端縁が隔溝金具と上部リングシール片の他方の端部とにわたって弾性圧縮接触するとともに、シール面の下端縁が隔溝金具との接触側の端部において下部リングシール片の他方の端部と所定弦長にわたって弾性圧縮接触し、各左右縦シールは、それぞれシール面と反対側の背面において、高圧側となる作動油室から導いた圧油を左右縦スリットの側面に対して油密に保持し得るリップを両側端部に有することを特徴とする。
【００７２】
上記した構成により、一方のロータリーベーンと一方のセグメントとによって区画される作動油室において、一方のロータリーベーンの上部横シール、下部横シールおよび縦シールと、一方のセグメントの左縦シールと、一方の下部リングシール片と、一方の上部リングシール片とによって、その作動油室は油密が確保される。
【００７３】
また、一方のセグメントと他方のロータリーベーンとによって区画される作動油室において、他方のロータリーベーンの上部横シール、下部横シールおよび縦シールと、一方のセグメントの右縦シールと、他方の下部リングシール片と、他方の上部リングシール片とによって、その作動油室は油密が確保される。他の二つの作動油室においても同様に油密が確保される。
【００７４】
本発明のロータリーベーン式舵取機のシール装置において、セグメントの左縦スリットは、セグメントの周方向中心側の側面に半径方向へ穿った左第一油溝を有し、底面に穿った左第二油溝を有し、セグメントの右縦スリットは、セグメントの周方向中心側の側面に半径方向に穿った右第一油溝を有し、底面に周方向へ穿った右第二油溝を有し、左第一油溝および右第一油溝は、それぞれ左第二油溝もしくは右第二油溝に連通し、左第二油溝および右第二油溝は、それぞれ左縦シールもしくは右縦シールの両リップ間の空間に連通することを特徴とする。
【００７５】
上記した構成により、セグメントの左縦スリットの内側側面の左第一油溝に入った圧油は左縦シールの外側側面を左縦スリットの外側側面に押し付ける力として作用し、また、セグメントの右縦スリットの内側側面の右第一油溝に入った圧油は右縦シールの外側側面を右縦スリットの外側側面に押し付ける力として作用する。よって、高圧側の作動油室の圧油、および、高圧側の作動油室から左縦シールおよび右縦シールの各背面に導かれた圧油が、左縦スリットおよび右縦スリットの各外側面を通って隣接する低圧側の作動油室に漏洩することを防ぐことができる。
【００７６】
この場合、下部リングシール片および上部リングシール片の内周側の側面に高圧側となる作動油室から導かれた圧油は、下部リングシール片に対しては隔溝金具の上面の隙間を通って、あるいは上部リングシール片に対しては隔溝金具の下面の隙間を通って、それぞれ油溝を経由して、セグメントの左縦シールおよび右縦シールの背面に入る。
【００７７】
そして、この圧油は、左縦シールおよび右縦シールをそれぞれローターの外周面に摺接させる力を増強させるとともに、各シール面の下端縁においては下部リングシール片の外周側上端縁との接触の力、および各シール面の上端縁においては上部リングシール片の外周側下端縁とのそれぞれの接触の力を増強させる。
【００７８】
本発明のロータリーベーン式舵取機のシール装置において、左縦シールおよび右縦シールは、各シール面の裏側となる背面に接着した圧縮受容体を全長に亘って有し、圧縮受容体は、その軸心と直角をなす横断面が山形をなして所定の弾性常数を有する弾性材よりなり、左縦シールおよび右縦シールが装着された状態において、圧縮受容体が圧縮変形して、その反発力により左縦シールおよび右縦シールの各シール面に所定の初期シーリング面圧を与えることを特徴とする。
【００７９】
上記した構成により、圧縮受容体の弾性反発力が、左および右縦シールの各シール面とローターの周面との間の必要最低限のシーリング面圧を与えることになる。
而して、従来は、セグメントの縦シールのシール面に必要最低限のシーリング面圧を与えるために縦シールの背面に挿入する板ばねを必要とし、縦シール背面と縦スリット底面との間のギャップが小さいことにより、板ばねにばね常数の大きいものを使用せざるを得ず、縦シールのシール面の摩耗に対するばね力の低下の度合が大きいものであるが、本発明では、圧縮受容体の圧縮歪み対反発力特性を、歪み変化に対して反発力変化が小さいものにすることによって、セグメント縦シールのシール面の摩耗によっても、縦シールのシール面とローター周面との間のシーリング面圧の低下を緩やかなものにすることができる。
【００８０】
本発明のロータリーベーン式舵取機のシール装置において、ローターは、ローターの下部端面に所定数の下部潤滑油溝をローター回転範囲に応じて穿つとともに、下部潤滑油溝のそれぞれを連通する半径方向の下部連通油溝を穿ち、下部潤滑油溝が下部リングシール片のシール面中心線に対向し、かつ周方向に所定の長さを有し、下部連通油溝がローター下部端面とハウジング内底面との間の間隙と連通し、ローターの上部端面に所定数の上部潤滑油溝をローター回転範囲に応じて穿つとともに、上部潤滑油溝のそれぞれを連通する半径方向の上部連通油溝を穿ち、上部潤滑油溝が上部リングシール片のシール面中心線に対向し、かつ周方向に所定の長さを有し、上部連通油溝がローター上部端面とトップカバー裏面との間の間隙と連通することを特徴とする。
【００８１】
上記した構成により、下部リングシール片のシール面には下部潤滑油溝を通じて、上部リングシール片のシール面には上部潤滑油溝を通じてそれぞれ作動油が導入されることによって、下部リングシール片のシール面および上部リングシール片のシール面の潤滑を確保することができる。
【発明の効果】
【００８２】
以上のように本発明によると、下部リングシール片および上部リングシール片が各隔溝金具で仕切られた下部リングスリットもしくは上部リングスリットの空間内に挿着され、各隔溝金具はその周方向両端面において下部リングシール片および上部リングシール片を受け止めることで、下部リングシール片および上部リングシール片がそれぞれ下部リングスリットもしくは上部リングスリットに対して周方向へ相対運動することを抑制する。
【００８３】
さらに、隔溝金具は内周側の弧が外周側の弧よりも小さくて、かつ円弧方向の両端面が傾斜した鉛直面をなし、その両端面において下部リングシール片および上部リングシール片に当接すること、下部リングシール片および上部リングシール片は、製造公差を含む外径寸法として下部リングスリットもしくは上部リングスリットの外径に対して正となる寸法を有すること、下部リングシール片および上部リングシール片の内側周面には作動油室からの油圧が掛かるようにしたことにより、下部リングシール片および上部リングシール片に如何なる外力が作用しても、あるいは熱膨張に起因する力が下部リングシール片および上部リングシール片に作用しても、下部リングシール片および上部リングシール片がそれぞれ下部リングスリットもしくは上部リングスリットに対して周方向へ相対運動することがない。
【００８４】
従って、摩擦熱を発生することがないので材料劣化の進行を避けることができ、その結果、下部リングシール片の外側周面と下部リングスリットの外側壁面との間の油密、上部リングシール片の外側周面と上部リングスリットの外側壁面との間の油密が保たれ、下部リングシール片および上部リングシール片の内周側面を押す作動油の油圧力が下部リングシール片および上部リングシール片の端面を各隔溝金具の端面に押し付ける分力を発生することによりリングシール片の両端面と隔溝金具との間の油密が常に保たれる。さらに、下部リングシール片および上部リングシール片は、如何なる作動状態においても、引張応力が生じず、常に、許容限度内の圧縮応力のみが作用するので、破断あるいは破損することがない。
【００８５】
また、下部リングシール片、上部リングシール片、および縦シールは、それぞれのシール面に必要な初期シーリング面圧を与える手段として、それぞれの背面に所定の弾性常数を有する圧縮受容体を接着するようにしたことにより、シーリング機能を犠牲にするかも知れないような圧縮変形をリップに与える必要がなくなり、また、シール面の摩耗により初期シーリング面圧が急激に低下する波板ばねの構成に比べて初期シーリング面圧が急激に低下することがない。
【００８６】
また、下部リングシール片および上部リングシール片のそれぞれのシール面は、作動油による潤滑が行なわれるようにして摺動摩擦力を減少させたことにより、摺動摩擦熱による材料劣化を生じることがなく、摩擦が減少することで摺動摩擦力による下部リングシール片および上部リングシール片の不均等な内部応力の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機のリングシールのシール溝を示し、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は横断面
【図２】同実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機のリングシール片を示し、（ａ）は全体構成図、（ｂ）は横断面
【図３】同実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機の下部リングシール片とセグメント縦シールとの接続部を示し、図４におけるｃ−ｃ矢視断面図
【図４】同実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機の下部リングシール片とセグメント縦シールとの接続部を示し、図３におけるａ−ａ矢視断面図
【図５】同実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機の下部および上部リングシール片とセグメント縦シールとの接続部を示し、図３におけるｂ−ｂ矢視断面図
【図６】同実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機のシールに対するシーリング用作動油の抽出経路を示す説明図
【図７】同本発明の他の実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機のリングシール片の横断面を示す図
【図８】同本発明の他の実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機のセグメント縦シールの横断面を示す図
【図９】同本発明の他の実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機の下部リングシール片および上部リングシール片のシール面に対する潤滑油供給構造を示す縦断面図
【図１０】同本発明の他の実施の形態におけるロータリーベーン式舵取機の下部リングシール片のシール面に対する潤滑油供給構造を示し、図９におけるｄ−ｄ矢視断面図
【図１１】従来のロータリーベーン式舵取機を示す一部切欠斜視図
【図１２】同従来のロータリーベーン式舵取機を示し、図１３におけるｅ−ｅ矢視断面図
【図１３】同従来のロータリーベーン式舵取機を示す横断面図
【図１４】同従来のロータリーベーン式舵取機のベーンシールおよびセグメント縦シールの横断面
【図１５】同従来のロータリーベーン式舵取機のリングシールの横断面
【発明を実施するための形態】
【００８８】
以下、本発明の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。なお、先に図１１〜図１５において説明した従来のものと基本的に同様の作用を行う部材については、同一番号を付してその説明を省略する。
【００８９】
図５に示すように、ハウジング１はローター２の下部端面の外周円環面に対向する部位に下部リングスリット１ｅが形成されており、トップカバー３はローター２の上部端面の外周円環面に対向する部位に上部リングスリット３ａが形成されている。
【００９０】
図１に示すように、下部リングスリット１ｅ内には、複数（１〜ｎ、ｎはベーン２ｄの数であり、本実施の形態においてはｎ＝２の場合について説明する。以下同じ）の円弧状の隔溝金具１１、１２が取り付けてある。
【００９１】
図３〜図４に示すように、各隔溝金具１１、１２は、それぞれの円弧方向中心がセグメント１ｂの周方向中心と一致する位置に、かつ下部リングスリット１ｅと接触する底面および内外周面において油密に配置し、リーマーボルト１１ａ、１２ａなどを用いて固装している。また、上部リングスリット３ａ内には、複数（ここでは２個）の隔溝金具１３、１４が取り付けてあり、各隔溝金具１３、１４は下部リングスリット１ｅの隔溝金具１１、１２と同様にして油密に固装しており、下部リングスリット１ｅの隔溝金具１１、１２と上部リングスリット３ａの隔溝金具１３、１４とを上下対称位置に設けている。
【００９２】
かくて、図１に示すように、下部リングスリット１ｅは隔溝金具１１、１２によって２個の下部リングスリット隔空間１５ａ、１５ｂに区分されており、上部リングスリット３ａは隔溝金具１３、１４によって２個の上部リングスリット隔空間１８ａ、１８ｂに区分されている。
【００９３】
隔溝金具１１、１２、１３、１４の構成は全く同じであり、以下においては代表的に隔溝金具１１のみについて説明するが、他の隔溝金具１２、１３、１４においても同様の構成である。
【００９４】
図３〜図４に示すように、下部リングスリット１ｅの隔溝金具１１は、その円弧方向の両端面１１ｂ、１１ｃがそれぞれ鉛直面をなし、かつ舵軸７の軸心と隔溝金具１１の周方向中心を通る鉛直面に対して所定角度傾斜している。
【００９５】
図１に示すように、隔溝金具１１、１２で隔てられた下部リングスリット１ｅの２個の下部リングスリット隔空間１５ａ、１５ｂには、下部リングスリット隔空間１５ａ、１５ｂと同じ水平面輪郭を有する下部リングシール片１６、１７（図２参照）をそれぞれ挿入している。同様に、上部リングスリット３ａにおいても、二つの隔溝金具１３、１４で隔てられた二つの上部リングスリット隔空間１８ａ、１８ｂに、上部リングスリット隔空間１８ａ、１８ｂと同じ水平面輪郭を有する上部リングシール片１９、２０をそれぞれ挿入している。
【００９６】
図５に示すように、上部リングスリット３ａはその各上部リングスリット隔空間１８ａ、１８ｂに対応する内周側の側面３ｈの所定位置に適当数の垂直油溝３ｉを設けており、垂直油溝３ｉにそれぞれ連通する水平油溝３ｊを各上部リングスリット隔空間１８ａ、１８ｂの底面に、その半径方向ほぼ中央に至るまで設けている。下部リングスリット１ｅにおいても同様に、下部リングスリット隔空間１５ａ、１５ｂの各部位には、その内周側の側面１ｔに適当数の垂直油溝１ｕを設けており、垂直油溝１ｕにそれぞれ連通する水平油溝１ｖを各下部リングスリット隔空間１５ａ、１５ｂの底面に、その半径方向ほぼ中央に至るまで設けている。
【００９７】
各下部リングシール片および上部リングシール片１６、１７、１９、２０は、半円弧状をなして同一の形状、寸法であり、以下においては代表的に下部リングシール片１６の横断面の形状について説明するが、他のものにおいても同様の構成である。
【００９８】
図５に示すように、下部リングシール片１６はシール面１６ａと反対側の背面１６ｂにおいてその外周端１６ｃと内周端１６ｄとに、それぞれ外周側リップ１６ｅと内周側リップ１６ｆを設けており、外周側リップ１６ｅと内周側リップ１６ｆはそれぞれ下部リングスリット１ｅの底面に対向して突出している。
【００９９】
外周側リップ１６ｅはその自由状態において外周側先端部１６ｇが半径方向外周側に下部リングスリット１ｅの幅よりも所定量張り出しており、内周側リップ１６ｆはその自由状態において内周側先端部１６ｈが半径方向内周側に下部リングスリット１ｅの幅よりも所定量張り出している。
【０１００】
そして、下部リングシール片１６は下部リングスリット１ｅ内に装着した状態で外周側リップ１６ｅの先端部１６ｇと内周側リップ１６ｆの先端部１６ｈがそれぞれ下部リングスリット１ｅの両側面に自身の弾性力によって押し付けられる。
【０１０１】
下部リングシール片１６の自由状態における全高は、ローター２およびトップカバー３を組み付けたときに、下部リングシール片１６が高さ方向に所定量だけ圧縮されるようなものとする。下部リングシール片１６は、下部リングスリット１ｅの下部リングスリット隔空間１５ａに挿入した状態で、外周側の側面１６ｊが下部リングスリット１ｅの外周側の側面と密着し、図３および図４に示すように、円弧方向の両端面１６ｋ、１６ｍが隔溝金具１１の円弧方向の両端面１１ｂ、１１ｃとそれぞれ密着するものであり、この密着を保障する正の製造公差を有している。
【０１０２】
図５に示すように、外周側リップ１６ｅと内周側リップ１６ｆとの間の空間１６ｏ、および、下部リングシール片１６の内周側の側面１６ｉには、高圧側となった作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）からの作動油を垂直油溝３ｉおよび水平油溝３ｊを通して導く。そのための一実施例を次に説明する。
【０１０３】
図６に示すように、防衝弁８は、いずれか高圧側となった作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）の油圧が衝撃などにより異常に高くなったときに、高圧側の作動油室の作動油を低圧側の作動油室に逃がすために設けられており、この防衝弁８のラインに圧力バルブ２５を付加する。この圧力バルブ２５によって、いずれか高圧側となった作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）の油圧（作動油）を取り出す。
【０１０４】
図６に示すように、その取出口２５ａはトップカバー３に穿孔した油路３ｋに接続しており、図５に示すように、この油路３ｋはローター２の上部端面の、バランス孔２ｘの上部開口に連通する上部リング溝２ｙに開口する。上部リング溝２ｙは、ローター２の上部端面とトップカバー３の裏面との間の間隙Ｓ１を通って、上部リングスリット３ａの垂直油溝３ｉ、ひいては水平油溝３ｊに連通する。ローター２の下部端面にはバランス孔２ｘに連通する下部リング溝２ｚを設けており、下部リング溝２ｚは下部リングスリット１ｅの垂直油溝１ｕ、ひいては水平油溝１ｖに連通する。
【０１０５】
図３〜図５に示すように、ハウジング１の各セグメント１ｂは、その半径方向の先端面に左縦スリット２１および右縦スリット２２を有しており、左縦スリット２１および右縦スリット２２はローター２の外周面に対向し、かつセグメント１ｂの縦中心に対して対称の位置に形成している。
【０１０６】
左縦スリット２１にはローター２の外周面に摺接する左縦シール２３を挿入し、右縦スリット２２にはローター２の外周面に摺接する右縦シール２４を挿入している。この構成は、二つのセグメント１ｂに対して全く同様に設ける。
【０１０７】
図５に示すように、左縦シール２３は、そのシール面２３ａの下端縁２３ｂが、隔溝金具１１の一方の周方向端面１１ｂとの接触側であるところの、一方の下部リングシール片１６のシール面１６ａの外周側端縁１６ｎと所定の弦長をもって弾性圧縮接触している。
【０１０８】
また、左縦シール２３は、そのシール面２３ａの上端縁２３ｃが、隔溝金具１３の一方の周方向端面１３ｂとの接触側であるところの、一方の上部リングシール片１９のシール面１９ａの外周側端縁１９ｎと所定の弦長をもって弾性圧縮接触している。
【０１０９】
図３に示すように、左縦スリット２１は、セグメント１ｂの長手中心側の側面に半径方向に穿孔した半径方向油溝２１ｂを有し、底面２２ａに周方向油溝２１ｃを有している。  図３、図５に示すように、半径方向油溝２１ｂは上端部において上部リングスリット３ａの隔溝金具１３（１４）の頂面を通じて間隙Ｓ１に連通し、下端部において下部リングスリット１ｅの隔溝金具１１（１２）の頂面を通じて間隙Ｓ２に連通している。周方向油溝２１ｃは半径方向油溝２１ｂに連通し、左縦スリット２１の幅方向中心にまで至る形状をなす。また、右縦スリット２２および右縦シール２４は、セグメント１ｂの周方向中心線に対して左縦スリット２１および左縦シール２３と対称をなして全く同じ構成を有し、左縦スリット２１および左縦シール２３の場合と同様に、半径方向油溝２２ｂおよび周方向油溝２２ｃを設けており、その詳しい説明を省略する。以下においては、左縦シール２３についてのみ説明する。
【０１１０】
図３〜図５に示すように、左縦シール２３はシール面２３ａと反対側の背面２３ｄの両側に長手方向に沿ってリップ２３ｅ、２３ｆを設けており、リップ２３ｅ、２３ｆはそれぞれ左縦スリット２１の底面２１ａに対向して突出している。リップ２３ｅ、２３ｆは、その自由状態において先端部２３ｇ、２３ｈがそれぞれ外側へ左縦スリット２１の幅よりも所定量張り出しており、左縦シール２３を左縦スリット２１内に装着した状態で、リップ先端部２３ｇ、２３ｈがそれぞれ左縦スリット２１の両側面に自身の弾性力によって押し付けられる。
【０１１１】
左縦シール２３は、その自由状態における長手方向の長さが左縦スリット２１の長さよりも所定量だけ長いように製作されており、左縦シール２３を左縦スリット２１内に装着してトップカバー３をハウジング１に組み付けた状態で、左縦シール２３の自由状態における前記所定量分が弾性圧縮されて、左縦シール２３の下端面２３ｉがハウジング１の内底面に油密に密着し、上端面２３ｊがトップカバー３の裏面に油密に密着する。
【０１１２】
なお、図示は省略するが、左シール２３および右縦シール２４の各背面２３ｄ、２４ｄと、左縦スリット２１および右縦スリット２２の各底面２１ａ、２２ａとの間にはそれぞれ波板ばねを装着しており、波板ばねは作動油室５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄに油圧が存在しない時にも各シール面２３ａ、２４ａとローター２の周面との間に必要なシーリング面圧を与え得るものである。
【０１１３】
以下、上記した構成における作用を説明する。図３〜図５に示すように、下部リングスリット１ｅにおいて、各隔溝金具１１、１２をそれぞれ所定の位置にリーマーボルト１１ａ、１２ａ等の手段により固着せしめ、かつ各隔溝金具１１、１２と下部リングスリットおよび上部リングスリット１ｅ、３ａとの間の接触部を接着剤などにより油密の状態にする。また、上部リングスリット３ａにおいては、各隔溝金具１３、１４を同じようにして固着する。
【０１１４】
下部リングシール片１６、１７をそれぞれ下部リングスリット隔空間１５ａ、１５ｂ内に挿入し、各上部リングシール片１９、２０をそれぞれ上部リングスリット隔空間１８ａ、１８ｂ内に挿入する。各下部リングシール片１６、１７および各上部リングシール片１９、２０は同じ態様で装着されるので、以下においては下部リングシール片１６についてのみ説明を行う。
【０１１５】
下部リングスリット隔空間１５ａ内へ装着する下部リングシール片１６の設計上の数値および製造公差は、下部リングシール片１６の外周側の側面１６ｊが下部リングスリット１ｅの外周側の側面と少なくとも接触するか、あるいは、リングシール片１６の円弧方向の弾性圧縮に起因する半径方向の反発力によりリングシール片１６の外周側の側面１６ｊが下部リングスリット１ｅの外周側の側面と密着することを保障するものである。
【０１１６】
また、図１〜図４に示すように、下部リングシール片１６は、一方の円弧方向端面１６ｋと隔溝金具１１の一方の円弧方向端面１１ｂとが、また他方の円弧方向端面１６ｍと隔溝金具１２の一方の円弧方向端面１２ｂとが少なくとも接触するか、あるいは下部リングシール片１６の円弧方向の弾性圧縮による半径方向の反発力により密着するように形成する。
【０１１７】
同様にして、他方の下部リングシール片１７も他方の下部リングスリット隔空間１５ｂ内に装着し、上部リングスリット隔空間１８ａ、１８ｂ内にも、それぞれ上部リングシール片１９、２０を装着する。
【０１１８】
次に、図３〜図５に示すように、ハウジング１にローター２を組み付けた状態で、下部リングシール片１６、１７は、ローター２の下部端面がスラスト軸受４ｃに接するまで、ローター２の下部端面によって弾性圧縮されて押し下げられる。この弾性圧縮による反発力により、下部リングシール片１６、１７の各シール面１６ａ、１７ａとローター２の下部端面との間に初期シーリング面圧が与えられる。
【０１１９】
次に、ハウジング１の各セグメント１ｂの左縦スリット２１に左縦シール２３を挿入し、右縦スリット２２に右縦シール２４を挿入し、かつそれぞれの波板ばねを挿入する。これにより、左縦シール２３および右縦シール２４の各シール面２３ａ、２４ａとローター２の外周面との間に初期シーリング面圧が与えられる。
【０１２０】
しかる後に、各上部リングシール片１９、２０をトップカバー３の上部リングスリット３ａ内に装着し、このトップカバー３をハウジング１に組み付ける。この状態で、図５に示すように、上部リングシール片１９、２０は、トップカバー３の裏面がセグメント１ｂ（ハウジング１）の頂面に接するまで、ローター２の上部端面によって押し下げられて弾性圧縮される。この弾性圧縮による反発力により、上部リングシール片１９、２０の各シール面１９ａ、２０ａとローター２の上部端面との間に初期シーリング面圧が与えられる。
【０１２１】
さらに、ハウジング１の各セグメント１ｂの左縦シール２３および右縦シール２４の上端部が各セグメント１ｂの頂面より突出している分量、すなわち自由状態において左縦スリット２１および右縦スリット２２の長さよりも所定量長く製作されていることから生じている分量が、トップカバー３のハウジング１への組み付けにより、トップカバー３の裏面によって押し下げられて、弾性圧縮される。この弾性圧縮による反発力により、左縦シール２３および右縦シール２４の下端面２３ｉ、２４ｉとハウジング１の内底面との間の油密が確保される。同様にして、左縦シール２３および右縦シール２４の上端面においても、弾性圧縮によりトップカバー３の裏面との間の油密が確保される。
【０１２２】
さらに、左縦シール２３および右縦シール２４の弾性圧縮による反発力は、図３および図５に示すように、左縦シール２３および右縦シール２４の各シール面２３ａ、２４ａの下端縁２３ｂ、２４ｂと、下部リングシール片１６、１７のそれぞれシール面１６ａ、１７ａの外周側端縁１６ｎ、１７ｎとの間の接触を初期的に密にする。また、上記反発力は左縦シール２３および右縦シール２４の上端部においても、左縦シール２３および右縦シール２４の各シール面２３ａ、２４ａの上端縁と、上部リングシール片１９、２０のそれぞれシール面１９ａ、２０ａの外周側端縁との間の接触を初期的に密にする。その結果、これら接触部を通って作動油室５ａ、５ｃと作動油室５ｂ、５ｄとの間で作動油が連通することを防ぐ。
【０１２３】
舵取機の作動において、一方の作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）の作動油が高圧になると、図６および図５に示すように、この高圧側となった作動油圧が圧力バルブ２５によって取り出され、取出口２５ａからトップカバー３の油路３ｋを通じて、ローター２の上部端面の上部リング溝２ｙに入り、ローター２の上部端面とトップカバー３の裏面との間の間隙Ｓ１を経て上部リングスリット３ａの垂直油溝３ｉに通じる。
【０１２４】
これにより、上部リングシール片１９、２０には、内周側の側面１９ｉ、２０ｉを半径方向で外周側に押す力が生じ、外周側の側面１９ｊ、２０ｊと上部リングスリット３ａの外周側の側面３ｍとの間の密着を増強する。作動油の油圧が高くなれば漏洩しやすくなるが、上記構成では油圧の上昇と共に前記密着性が高まる。この結果、高圧側となる作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）から低圧側となる作動油室（５ｂ、５ｄあるいは５ａ、５ｃ）への作動油の漏洩を確実に防ぐことができる。
【０１２５】
なお、下部リングシール片１６、１７および上部リングシール片１９、２０の各円弧方向両端部において、各円弧方向端面と隔溝金具１１、１２、１３、１４の各円弧方向端面とのそれぞれの接触が傾斜面となっていることの作用は、各接触部において同様であるので、これを下部リングシール片１６の一方の円弧方向端面１６ｋについてのみ説明する。
【０１２６】
図３および図５に示すように、下部リングシール片１６の内周側の側面１６ｉを半径方向の外周側に押す油圧力は、下部リングシール片１６の円弧方向端面１６ｋを隔溝金具１１の円弧方向端面１１ｂに押し付ける分力を発生する。
【０１２７】
従って、この円弧方向端面部位の接触の密着性がより高くなり、作動油が高圧になっても、下部リングシール片１６の背面１６ｂに導かれた高圧の作動油がこの接触面を通って低圧側に漏洩することを十分に防止できる。
【０１２８】
さらに、高圧の作動油は、図５に示すように、上部リングスリット３ａの垂直油溝３ｉから水平油溝３ｊを通って、上部リングシール片１９、２０の背面１９ｂ、２０ｂに作用する。この油圧力によって上部リングシール片１９、２０のシール面１９ａ、２０ａとローター２の上部端面との間のシーリング面圧が高められると同時に、上部リングシール片１９、２０の外周側リップ１９ｅ、２０ｅと上部リングスリット３ａの外周側の側面３ｍとの接触が増強される。このため、上部リングシール片１９、２０の背面１９ｂ、２０ｂに導かれた高圧の作動油がこの部分を通って低圧側に漏洩することを十分に防止できる。
【０１２９】
さらに、上述した上部リングシール片１９、２０の内周側の側面１９ｉ、２０ｉを半径方向の外周側に押す油圧力、および上部リングシール片１９、２０の背面１９ｂ、２０ｂをシール面１９ａ、２０ａに向かって押す油圧力は、上部リングシール片１９、２０のシール面１９ａ、２０ａの外周側端縁１９ｎ、２０ｎをセグメント１ｂの左および右縦シール２３、２４の各シール面２３ａ、２４ａの上端縁２３ｃ、２４ｃに押し付けて接触力を増強し、また、同外周側端縁１９ｎ、２０ｎをベーン２ｄの上部横シール２ｆの内周側端縁２ｋに押し付けて接触力を増強する。
【０１３０】
従って、これらの部位を通って高圧側の作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）の作動油が低圧側の作動油室（５ｂ、５ｄあるいは５ａ、５ｃ）に漏洩することが十分に防止できる。いずれの場合も、作動油室の油圧が高くなれば漏洩しやすくなるにもかかわらず、上記構成では、反面において、油圧の上昇と共にこれらの部位の接触の密着性が高まることにより、作動油室の油圧が高くなっても上述した部位における作動油の漏洩は防がれる。
【０１３１】
図５および図６に示すように、高圧側となった作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）から取り出してローター２の上部端面の上部リング溝２ｙに入った作動油は、ローター２のバランス孔２ｘを通って、ローター２の下部端面の下部リング溝２ｚに入り、ローター２の下部端面とハウジング１の内底面との間の間隙Ｓ２を経て、下部リングスリット１ｅの垂直油溝１ｕに通じる。
【０１３２】
これにより、下部リングシール片１６、１７には、内周側の側面１６ｉ、１７ｉを半径方向の外側に押す力が生じ、外周側の側面１６ｊ、１７ｊと下部リングスリット１ｅの外周側の側面１ｗとの間の密着を増強し、この部分を通して高圧側の作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）から低圧側の作動油室（５ｂ、５ｄあるいは５ａ、５ｃ）へ作動油が漏洩することを十分に防止できる。
【０１３３】
さらに、上記高圧の作動油は、図５に示すように、下部リングスリット１ｅの垂直油溝１ｕから水平油溝１ｖを通って、下部リングシール片１６、１７の背面１６ｂ、１７ｂに作用する。この油圧力によって、下部リングシール片１６、１７のシール面１６ａ、１７ａとローター２の下部端面との間のシーリング面圧が強められると同時に、下部リングシール片１６、１７の外周側リップ１６ｅ、１７ｅと下部リングスリット１ｅの外周側の側面１ｗとの接触が増強されるので、下部リングシール片１６、１７の背面１６ｂ、１７ｂに導かれた高圧の作動油が低圧側に漏洩することを十分に防止できる。
【０１３４】
さらに、上述した下部リングシール片１６、１７の内周側の側面１６ｉ、１７ｉを半径方向の外周側に押す油圧力、および下部リングシール片１６、１７の背面１６ｂ、１７ｂをシール面１６ａ、１７ａに向かって押す油圧力は、下部リングシール片１６、１７のシール面１６ａ、１７ａの外周側端縁１６ｎ、１７ｎをセグメント１ｂの左および右縦シール２３、２４の各シール面２３ａ、２４ａの下端縁２３ｂ、２４ｂに押し付けて接触力を増強し、また、同外周側端縁１６ｎ、１７ｎをベーン２ｄの下部横シール２ｈの内周側端縁２ｍに押し付けて接触力を増強する。従って、これらの部位を通って高圧側の作動油室（５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄ）の作動油が低圧側の作動油室（５ｂ、５ｄあるいは５ａ、５ｃ）に漏洩することを十分に防止できる。
【０１３５】
上部リングシール片１９、２０におけるものと同様にして、下部リングシール片１６、１７においても、下部リングシール片１６、１７に導かれる作動油の油圧が高くなれば、油圧の上昇と共に各部位の接触の密着性が高まることにより、油圧が高くなっても各部位における作動油の漏洩は防がれる。
【０１３６】
図３〜図５に示すように、高圧側となった作動油室からトップカバー３の油路３ｋを通じてローター２の上部端面の上部リング溝２ｙに導かれ、更にローター２のバランス孔２ｘを経てローター２の下部端面の下部リング溝２ｚに導かれた作動油は、トップカバー３の裏面とローター２の上部端面との間の間隙Ｓ１、およびハウジング１の底面とローター２の下部端面との間の間隙Ｓ２から、上部リングスリット３ａおよび下部リングスリット１ｅの隔溝金具１１（１２）、１３（１４）のそれぞれ頂面を通って、更に上部リングスリット３ａおよび下部リングスリット１ｅの半径方向油溝２１ｂ、２２ｂおよび周方向油溝２１ｃ、２２ｃを通って、セグメント１ｂの左縦シール２３および右縦シール２４のそれぞれの背面２３ｄ、２４ｄに作用する。
【０１３７】
そして、この油圧により、左縦シール２３および右縦シール２４のシール面２３ａ、２４ａとローター２の周面との間のシーリング面圧が強められる。同時に、左縦シール２３においては、背面２３ｄのリップ２３ｅ、２３ｆと左縦スリット２１の両側面との接触が増強されて、左縦シール２３の背面２３ｄに導かれた高圧の作動油がこの部分を通って低圧側に漏洩することが十分に防止できる。この作用は、右縦シール２４においても同じである。
【０１３８】
更に、上記の左縦シール２３の背面２３ｄに作用する油圧力は、図３および図５に示すように、左縦シール２３のシール面２３ａの下端と下部リングシール片１６の外周側端縁１６ｎとの接触、および左縦シール２３のシール面２３ａの上端と上部リングシール片１９の外周側端縁１９ｎとの接触を増強させる。
【０１３９】
従って、高圧側となった作動油室から下部リングシール片および上部リングシール片１６、１９のそれぞれ内周側に導かれた作動油が、隔溝金具１１（１２）、１３（１４）のそれぞれ頂面を通り、下部リングシール片および上部リングシール片１６、１９のそれぞれ外周側端縁１６ｎ、１９ｎとセグメント１ｂの左縦シール２３のシール面２３ａの下端および上端との接触面を通って、低圧側となった作動油室に漏洩することが十分に防止できる。この作用は、右縦シール２４についても同様である。
【０１４０】
舵取機の作動において、下部リングシール片および上部リングシール片１６、１７、１９、２０には、上記したような各作用に由来する力がかかるとともに、下部リングシール片および上部リングシール片１６、１７、１９、２０のシール面１６ａ、１７ａ、１９ａ、２０ａには、ローター２の回転により生じるローター２の下部端面と下部リングシール片１６、１７のシール面１６ａ、１７ａとの間の摺動、およびローター２の上部端面と上部リングシール片１９、２０のシール面１９ａ、２０ａとの間の摺動により摺動摩擦力が発生する。
【０１４１】
今仮に、下部リングシール片および上部リングシール片１６、１７、１９、２０に対する各作用力に由来する摩擦力よりも、各シール面１６ａ、１７ａ、１９ａ、２０ａにおける上記摺動摩擦力が大きくなると、その結果、下部リングシール片および上部リングシール片１６、１７、１９、２０がローター２の回転に伴って回転しようとする状態になる。
【０１４２】
しかしながら、下部リングシール片および上部リングシール片１６、１７、１９、２０は、例えば図３に示す下部リングシール片１６の場合で説明すると、下部リングシール片１６の一方の円弧方向端面（例えば１６ｋ）が隔溝金具１１の一方の円弧方向端面（１１ｂ）と接触していることにより、円弧方向の弾性圧縮は生じるものの、下部リングシール片１６がローター２の回転に伴って回転することはない。従って、回転に起因する摩擦熱の発生もなく、高分子材料である下部リングシール片１６の温度上昇による物性劣化も避けられる。また、下部リングシール片１６は、圧縮力を受けるのみで、引張力は受けることがないので、破損あるいは破断することがない。
【０１４３】
また、高分子材料である下部リングシール片１６が物性的に経年変化により収縮する場合は、円弧方向端面１６ｋと隔溝金具１１の円弧方向端面１１ｂとの間にギャップを生じる懸念がある。しかしながら、例えギャップを生じたとしても、図３に示すように、下部リングシール片１６の背面１６ｂと隔溝金具１１の頂面とが、同じ高圧側の作動油室からの作動油で連通するに過ぎないので問題は無い。また、下部リングシール片１６のシール面１６ａの外周側端縁１６ｎとセグメント１ｂの左縦シール２３のシール面２３ａの下端縁２３ｂとの接触の位置が、上記ギャップの発生により多少ずれるだけであり、密なる接触は保たれたままであるので、この部分を通って高圧の作動油が低圧側作動油室に漏洩することは防がれる。以上のことは、他方の下部リングシール片１７、および上部リングシール片１９、２０においても同様である。
【０１４４】
図７は本発明の他の実施例を示すものである。図７に示すように、下部リングシール片および上部リングシール片１６、１７、１９、２０の各シール面１６ａ、１７ａ、１９ａ、２０ａの背面１６ｂ、１７ｂ、１９ｂ、２０ｂにおいて、半径方向中心線の円弧の全長に亘って圧縮受容体２６を接着する。圧縮受容体２６はその円弧長さ方向中心線と直角をなす横断面が山形をなし、所定の弾性常数を有する弾性材よりなる。
【０１４５】
圧縮受容体２６と下部リングシール片および上部リングシール片１６、１７、１９、２０との複合体は、その自由状態における横断面寸法を次のように定める。即ち、該複合体を下部リングスリットおよび上部リングスリット１５ａ、１５ｂ、１８ａ、１８ｂ内に挿入し、ローター２およびトップカバー３をハウジング１に装着した状態において、圧縮受容体２６が上下方向に量Ａだけ圧縮されて弾性反発力を生じ、この弾性反発力によって各シール面１６ａ、１７ａ、１９ａ、２０ａと相手面との間に、作動油室５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから各背面１６ｂ、１７ｂ、１９ｂ、２０ｂに導かれた作動油の油圧が低い時でも、必要な最低限のシーリング面圧を与える。
【０１４６】
而して、下部リングシール片および上部リングシール片１６、１７、１９、２０は少なくとも各外周側リップ１６ｅ、１７ｅ、１９ｅ、２０ｅが下部リングスリット１ｅおよび上部リングスリット３ａの底面に達せず、上下方向に圧縮変形を受けない。従って、少なくとも各外周側リップ１６ｅ、１７ｅ、１９ｅ、２０ｅは圧縮変形によるしわを生じることがなく、リップのシーリング性能を損なうことがない。
【０１４７】
なお、圧縮受容体２６には、半径方向に所定数の油連通孔２７を設け、下部リングシール片および上部リングシール片１６、１７、１９、２０の背面１６ｂ、１７ｂ、１９ｂ、２０ｂに導かれた作動油室からの作動油が、圧縮受容体２６によって内周側と外周側との間で遮断されないようにする。
【０１４８】
図８は本発明の更に他の実施例を示すものである。図８に示すように、セグメント１ｂの左縦シール２３および右縦シール２４の各背面２３ｄ、２４ｄにおいて、長手方向中心線の上下の全長に亘って圧縮受容体２８を接着する。圧縮受容体２８は、長手方向中心線と直角の横断面が山形をなし、所定の弾性常数を有する弾性材よりなる。
【０１４９】
圧縮受容体２８と左縦シール２３および右縦シール２４との複合体は、その自由状態における横断面寸法を次のように定める。即ち、該複合体をセグメント１ｂの左および右縦スリット２１、２２内に装着した状態において、圧縮受容体２８が半径方向に量Ｂだけ圧縮されて弾性反発力を生じ、この弾性反発力によって各シール面２３ａ、２４ａとローター２の周面との間に、作動油室５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄから各背面２３ｄ、２４ｄに導かれた作動油の油圧が低い時でも、必要な最低限のシーリング面圧を与える。
【０１５０】
而して、圧縮受容体２８の圧縮歪み対反発力特性を、歪み変化に対して反発力変化が小さいものにする。これによって、セグメント１ｂの左縦シール２３および右縦シール２４のシール面２３ａ、２４ａの摩耗が生じても、各シール面２３ａ、２４ａとローター２の周面との間のシーリング面圧の低下を緩やかなものにすることができる。
【０１５１】
なお、圧縮受容体２８には、周方向に所定数の油連通孔２９を設け、左縦シール２３および右縦シール２４の背面２３ｄ、２４ｄに導かれた作動油室からの作動油が圧縮受容体２８によって左右に遮断されないようにする。
【０１５２】
図９、図１０は本発明の更に他の実施例を示すものである。これは、下部リングシール片１６、１７の各シール面１６ａ、１７ａおよび上部リングシール片１９、２０の各シール面１９ａ、２０ａに対して潤滑の作動油を供給するためにローター２およびハウジング１に設ける構成である。
【０１５３】
このローター２に係る構成は、下部リングシール片１６に対する構成と下部リングシール片１７に対する構成とが図上の左右で対極的に対称であり、上部リングシール片１９に対する構成と上部リングシール片２０に対する構成とが図上の左右で対極的に対称である。また、下部リングシール片１６、１７に対する構成と上部リングシール片１９、２０に対する構成とが図上の上下で対極的に対称である。従って、以下においては下部リングシール片１６に対する構成についてのみ説明を行う。
【０１５４】
図９、図１０に示すように、ローター２の下部端面には所定数の下部潤滑油溝３０をローター２の回転範囲に応じて穿つとともに、各下部潤滑油溝３０とを連通する半径方向の下部連通油溝３１を穿っている。下部潤滑油溝３０はローター２の回転範囲に応じて下部リングシール片１６のシール面１６ａの円弧方向中心線に対向し、周方向に所定の長さを有し、下部連通油溝３１はローター２の下部端面とハウジング１の内底面との間の間隙Ｓ２に連通している。
【０１５５】
なお、下部潤滑油溝３０の円弧方向長さは以下のものである。すなわち、下部潤滑油溝３０に高圧の作動油が導入されたとき、その作動油がシール面１６ａの下部潤滑油溝３０の部位において低圧側となった作動油室５ｂ、５ｄあるいは５ａ、５ｃに多量に漏洩しないような小寸法のものである。
【０１５６】
図６、図５に示すように、高圧側となった作動油室５ａ、５ｃあるいは５ｂ、５ｄから、トップカバー３の油路３ｋ、ローター２のバランス孔２ｘ、ローター２の下部リング溝２ｚを通ってローター２の下部端面とハウジング１の内底面との間の間隙Ｓ２に入った作動油は、下部連通油溝３１を通って下部潤滑油溝３０に入り、下部リングシール片１６のシール面１６ａの摺動に対して潤滑作用を行なう。
【符号の説明】
【０１５７】
１  ハウジング
１ａ  ボス部
１ｂ  セグメント
１ｃ  縦スリット
１ｄ  縦シール
１ｅ  下部リングスリット
１ｆ  下部リングシール
１ｇ  リングシール面（下部リングシール１ｆの）
１ｈ  内周側上端縁（縦シール１ｄの）
１ｉ  外周縁部（リングシール面１ｇの）
１ｊ  内周側下端縁（縦シール１ｄの）
１ｋ  背面（縦シール１ｄの）
１ｍ  背面（下部リングシール１ｆの）
１ｎ  シール面（縦シール１ｄの）
１ｐ  リップ部（縦シール１ｄの）
１ｑ  リップ部（下部リングシール１ｆの）
１ｒ  油室連通孔（セグメント１ｂの）
１ｓ  油路
１ｔ  内周側側面（下部リングスリット１ｅの）
１ｕ  垂直油溝（下部リングスリット１ｅの）
１ｖ  水平油溝（下部リングスリット１ｅの）
１ｗ  外周側側面（下部リングスリット１ｅの）
２  ローター
２ａ  下部軸部
２ｂ  上部軸部
２ｃ  内部貫通孔
２ｄ  ベーン
２ｅ  上部横スリット
２ｆ  上部横シール
２ｇ  下部横スリット
２ｈ  下部横シール
２ｉ  縦スリット
２ｊ  縦シール
２ｋ  内周側上端縁（上部横シール２ｆのシール面２ｑの）
２ｍ  内周側下端縁（下部横シール２ｈのシール面２ｒの）
２ｎ  背面（上部横シール２ｆの）
２ｏ  背面（下部横シール２ｈの）
２ｐ  背面（縦シール２ｊの）
２ｑ  シール面（上部横シール２ｆの）
２ｒ  シール面（下部横シール２ｈの）
２ｓ  シール面（縦シール２ｊの）
２ｔ  リップ部（上部横シール２ｆの）
２ｕ  リップ部（下部横シール２ｈの）
２ｖ  リップ部（縦シール２ｊの）
２ｗ  油室連通孔（ベーン２ｄの）
２ｘ  バランス孔（ローター２の上下部端面間の）
２ｙ  上部リング溝（ローター２の上部端面の）
２ｚ  下部リング溝（ローター２の下部端面の）
３  トップカバー
３ａ  上部リングスリット
３ｂ  上部リングシール
３ｃ  リングシール面（上部リングシール３ｂの）
３ｄ  外周縁部（リングシール面３ｃの）
３ｅ  背面（上部リングシール３ｂの）
３ｆ  リップ部（上部リングシール３ｂの）
３ｇ  油路
３ｈ  内周側側面（上部リングスリット３ａの）
３ｉ  垂直油溝（上部リングスリット３ａの）
３ｊ  水平油溝（上部リングスリット３ａの）
３ｋ  油路（シーリング油用）
３ｍ  外周側側面（上部リングスリット３ａの）
４ａ、４ｂ  ラジアル軸受
４ｃ  スラスト軸受
５  油室用空間
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  作動油室
６  圧力バルブ
７  舵軸
７ａ  軸頭
８  防衝弁
１１、１２  隔溝金具（下部リングスリット１ｅの）
１１ａ  リーマーボルト
１１ｂ、１１ｃ  円弧方向端面
１２ａ  リーマーボルト
１２ｂ  円弧方向端面
１３、１４  隔溝金具（上部リングスリット３ａの）
１３ａ  リーマーボルト
１３ｂ  円弧方向端面
１５ａ、１５ｂ  下部リングスリット隔空間
１６、１７  下部リングシール片
１６ａ  シール面
１６ｂ  背面
１６ｃ  外周端
１６ｄ  内周端
１６ｅ  外周側リップ
１６ｆ  内周側リップ
１６ｇ  外周側リップ先端部
１６ｈ  内周側リップ先端部
１６ｉ  内周側の側面
１６ｊ  外周側の側面
１６ｋ、１６ｍ  円弧方向端面
１６ｎ  外周側端縁（下部リングシール片１６のシール面１６ａの）
１６ｏ  空間（外・内周側リップ１６ｅ、１６ｆ間の）
１７ａ  シール面
１７ｂ  背面
１７ｅ  外周側リップ
１７ｉ  内周側の側面
１７ｊ  外周側の側面
１７ｎ  外周側端縁（下部リングシール片１７のシール面１７ａの）
１８ａ、１８ｂ  上部リングスリット隔空間
１９、２０  上部リングシール片
１９ａ  シール面
１９ｂ  背面
１９ｅ  外周側リップ
１９ｉ  内周側の側面
１９ｊ  外周側の側面
１９ｎ  外周側端縁（上部リングシール片１９のシール面１９ａの）
２０ａ  シール面
２０ｂ  背面
２０ｅ  外周側リップ
２０ｉ  内周側の側面
２０ｊ  外周側の側面
２０ｎ  外周側端縁（上部リングシール片２０のシール面２０ａの）
２１  左縦スリット（セグメント１ｂの）
２１ａ  底面（左縦スリット２１の）
２１ｂ  半径方向油溝（左縦スリット２１の）
２１ｃ  周方向油溝（左縦スリット２１の）
２２  右縦スリット（セグメント１ｂの）
２２ａ  底面（右縦スリット２２の）
２２ｂ  半径方向油溝（右縦スリット２２の）
２２ｃ  周方向油溝（右縦スリット２２の）
２３  左縦シール（セグメント１ｂの）
２３ａ  シール面
２３ｂ  下端縁
２３ｃ  上端縁
２３ｄ  背面
２３ｅ、２３ｆ  リップ
２３ｇ、２３ｈ  リップ先端部
２３ｉ  下端面
２３ｊ  上端面
２４  右縦シール（セグメント１ｂの）
２４ａ  シール面
２４ｂ  下端縁
２４ｃ  上端縁
２４ｄ  背面
２４ｉ  下端面
２５  圧力バルブ（シーリング油用）
２５ａ  取出し口
２６  圧縮受容体（下部および上部リングシール片１６、１７、１９、２０の）
２７  油連通孔（圧縮受容体２６の）
２８  圧縮受容体（セグメント１ｂの左および右縦シール２３、２４の）
２９  油連通孔（圧縮受容体２８の）
３０  下部潤滑油溝
３１  下部連通油溝
Ｓ１  間隙（ローター２の上部端面とトップカバー３の裏面との間の）
Ｓ２  間隙（ローター２の下部端面とハウジング１の内底面との間の）
Ａ  圧縮量（圧縮受容体２６の）
Ｂ  圧縮量（圧縮受容体２８の）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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