(57)【要約】      （修正有）【課題】作動油圧を高圧化することができるようにしたロータリーベーン舵取機のアクチュエーター内部シールの構造を提供する。【解決手段】ハウジング１１の各セグメント１１ｈは、セグメント縦スリット１１ｑとセグメント頂面横スリット５０を有すると共に、それぞれにセグメント縦シール及１１ｏ及びセグメント頂面横シール５１を保持し、セグメント頂面横シール５１は、セグメント縦シール１１ｏと同じ断面形状を有し、セグメント頂面横シール５１とセグメント縦シール１１ｏの上端との連接部において、セグメント縦シール１１ｏの背面の空間とセグメント頂面横シール５１の背面の空間とが連通し、セグメント縦シール１１ｏの背面に導かれた高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃまたは１５ｂ、１５ｄからの作動圧油がセグメント頂面横シール５１の背面に作用する。【選択図】図１
2014177155.tif 000002
【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し、周縁部を全周に亘ってハウジングの頂面周縁部にボルトで固着する環状のトップカバーとを備え、ローターが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、ハウジングが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によって前記油室用空間を複数の油室に区画し、
トップカバーは、裏面におけるローターの上部端面の外周縁に対向する部位に環状の上部リングスリットを有するとともに、上部リングスリット内にローターの上部端面と当接する上部リングシールを保持し、ハウジングは、内底面におけるローターの下部端面の外周縁に対向する部位に環状の下部リングスリットを有するとともに、下部リングスリット内にローターの下部端面と当接する下部リングシールを保持し、
ローターの各ベーンは、トップカバーの裏面に対向する上端面に半径方向に延びるスリットを有するとともに、上端面のスリット内にトップカバーの裏面と当接する上部横シールを保持し、ハウジングの内底面に対向する下端面に半径方向に延びるスリットを有するとともに、下端面のスリット内にハウジングの内底面と当接する下部横シールを保持し、ハウジングの内周面に対向する半径方向先端面にローターの軸心方向に延びるスリットを有するとともに、半径方向先端面のスリット内にハウジングの内周面と当接する縦シールを保持し、縦シールの上端面が上部横シールの裏面に当接し、縦シールの下端面が下部横シールの裏面に当接し、
各シールのそれぞれの背面に高圧側となる作動油室から圧油を導いて、この油圧によりそれぞれのシール面をそれぞれ相手面に押し付けるロータリーべーン式舵取機のアクチュエーターにおいて、
ハウジングの各セグメントは、ローターの外周面と対向する半径方向先端面にセグメント縦スリットを有するとともに、セグメント縦スリット内にローターの外周面と当接するセグメント縦シールを保持し、トップカバーの裏面に対向する上端面にセグメント縦スリットと連続し、半径方向に延びるセグメント頂面横スリットを有するとともに、セグメント頂面横スリットにトップカバーの裏面に当接するセグメント頂面横シールを保持し、セグメント縦シールの上端面がセグメント頂面横シールの裏面に当接し、セグメント縦シールの下端面がハウジングの内底面に当接し、
セグメント頂面横シールは、セグメント縦シールと同じ断面形状を有し、セグメント頂面横シールの内周側上端縁が上部リングシールのリングシール面の外周縁部と接触し、セグメント頂面横シールの外周側端面がハウジングの内周面と接触し、
セグメント頂面横シールとセグメント縦シールの上端との連接部において、セグメント縦シールの背面の空間とセグメント頂面横シールの背面の空間とが連通し、セグメント縦シールの背面に導かれた高圧側となる作動油室からの作動圧油がセグメント頂面横シールの背面にも作用することを特徴とするロータリーベーン舵取機のアクチュエーター内部シールの構造。
【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舵取機に関し、詳しくはアクチュエーター内部シールの構造に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のロータリーベーン舵取機のアクチュエーター１は、例えば図８〜図１０に示すようなものであり、ハウジング１１と、ハウジング１１の上部開口を塞ぐように配置した環状のトップカバー１３と、ハウジング１１の内部に収納されて回転するローター１２とを有している。
【０００３】
ハウジング１１は外周底部に備えたフランジ部１１ａにおいてボルトで据付台に取り付けられており、トップカバー１３はハウジング１１の環状の頂端面１１ｂにトップカバー取付ボルト１１ｃで取り付けられている。
【０００４】
ローター１２は、下部軸部１２ａがハウジング１１の底部に設けたボス部１１ｄによりラジアル軸受１１ｅを介して半径方向において支持されており、上部軸部１２ｂが環状のトップカバー１３によりラジアル軸受１３ａを介して半径方向において支持されている。また、ローター１２は、ローター１２の下端面がハウジング１１の内底面１１ｆによりスラスト軸受１１ｇを介して軸方向において支持されている。
【０００５】
ローター１２は、内部貫通孔１２ｃを有し、内部貫通孔１２ｃに舵軸１４の軸頭１４ａを装入して軸頭１４ａと緊密に嵌合しており、外周面に一つのベーン１２ｄを、あるいは、外周面の周方向に沿った等間隔の位置に、ｎ数（ここではｎ＝２の場合について説明する。以下同じ）のベーン１２ｄを突設している。
【０００６】
ハウジング１１は、内周面の周方向に沿った等間隔の位置に、ベーン１２ａと同数のセグメント１１ｈを突設している。セグメント１１ｈは、底端面１１ｉがハウジング１１の内底面１１ｆに当接し、ハウジング１１の底部のボス部１１ｄを貫通するボルト１１ｊでハウジング１１の内底面１１ｆに固着されており、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋがトップカバー１３の裏面１３ｂに当接し、トップカバー１３を貫通するボルト１１ｍでトップカバー１３の裏面１３ｂに固着されている。
【０００７】
この構成により、ローター１２の外周周囲に形成された油室用空間１５が、ベーン１２ｄとセグメント１１ｈとによって、複数の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに区画される。なお、ローター１２の回転軸心に対して対極の位置にある作動油室１５ａ、１５ｃ同士、および、作動油室１５ｂ、１５ｄ同士は、それぞれ互いに連通している。例えば、作動油室１５ａに油圧ポンプから作動圧油が供給されると、対極の位置にある作動油室１５ｃにも同時に作動圧油が供給され、同時に残りの作動油室１５ｂ、１５ｄから油が排出されて、その油が油圧ポンプ側に戻される。かくて、作動圧油によるローター１２の回転が成立する。
【０００８】
上記作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄのそれぞれの油密を確保するために、以下に説明するシールを設けている。
ローター１２の各ベーン１２ｄは、運動体であるがゆえに、接触摺動部にシールを設けている。すなわち、ローター１２の各ベーン１２ｄには、その上端面１２ｅに形成した上部横スリット１２ｆ内にトップカバー１３の裏面１３ｂに摺接する上部横シール１２ｇが保持されており、ベーン１２ｄの下端面１２ｈに形成した下部横スリット１２ｉ内にハウジング１１の内底面１１ｆに摺接する下部横シール１２ｊが保持されており、ベーン１２ｄの半径方向の先端面１２ｋに形成した縦スリット１２ｍ内にハウジング１１の内周面１１ｎに摺接する縦シール１２ｎが保持されている。
【０００９】
また、ハウジング１１のセグメント１１ｈにおいては、セグメント１１ｈが固定体であるがゆえに、接触摺動部であるところにのみシールを設けている。すなわち、セグメント１１ｈの半径方向の先端面１１ｐに形成した縦スリット１１ｑ内にローター１２の外周面１２ｏに摺接するセグメント１１ｈの縦シール１１ｏが保持されており、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋと底端面１１ｉとは、それぞれ、トップカバー１３の裏面１３ｂおよびハウジング１１の内底面１１ｆに油密に固着されている。
【００１０】
また、各作動油室１５ａ、１５ｂ、１５Ｃ、１５ｄにおいては、ローター１２の下部端面の外周縁部がハウジング１１の内底面１１ｆと接触する部位の油密を確保している。すなわち、図９に示すように、ハウジング１１の内底面１１ｆにおいてローター１２の下部端面の外周縁に対向する部位に環状の下部リングスリット１１ｒが形成されており、下部リングスリット１１ｒ内にシール面１１ｓｂがローター１２の下部端面の外周縁に摺接する下部リングシール１１ｓが保持されるとともに、トップカバー１３の裏面１３ｂにおいてローター１２の上部端面の外周縁に対向する部位に環状の上部リングスリット１３ｃが形成されており、上部リングスリット１３ｃ内にシール面１３ｂがローター１２の上部端面の外周縁に摺接する上部リングシール１３ｄが保持されている。
【００１１】
なお、下部リングシール１１ｓのシール面１１ｓｂの外周縁部１１ｓｃは、各ベーン１２ｄの下部横シール１２ｊのシール面内周端縁１２ｊｄおよび各セグメント１１ｈの縦シール１１ｏのシール面下端縁１１ｏｄとそれぞれ接触している。また、上部リングシール１３ｄのシール面１３ｄｂの外周縁部１３ｄｃは、各ベーン１２ｄの上部横シール１２ｇのシール面内周端縁１２ｇｄおよび各セグメント１１ｈの縦シール１１ｏのシール面上端縁１１ｏｅとそれぞれ接触しており、それぞれの接触部位における作動圧油の漏洩を防いでいる。
【００１２】
また、上記ベーン１２ｄの上部横シール１２ｇ、下部横シール１２ｊ、縦シール１２ｎ、および、セグメント１１ｈの縦シール１１ｏ、下部および上部リングシール１１ｓ、１３ｄは、それぞれポリマー等の弾性材料によって形成されており、図１１、図１２に示す断面形状を有するシールである。
【００１３】
そのうち、直線シールである、ベーン１２ｄの上部横シール１２ｇ、下部横シール１２ｊ、縦シール１２ｎ、および、セグメント１１ｈの縦シール１１ｏのシーリング作用は、各シール面１２ｇａ、１２ｊａ、１２ｎａ、１１ｏａの長手側の両端縁１２ｇｂ、１２ｊｂ、１２ｎｂ、１１ｏｂとそれぞれの相手面との所定の面圧の下での接触によって発揮される。
【００１４】
この面圧を与えるために、各シール１２ｇ、１２ｊ、１２ｎ、１１ｏのそれぞれの背面１２ｇｃ、１２ｊｃ、１２ｎｃ、１１ｏｃに、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから圧油を導いて、この油圧により、それぞれのシール面１２ｇａ、１２ｊａ、１２ｎａ、１１ｏａをそれぞれ相手側に押し付けるようにしている。
【００１５】
このために、上記ベーン１２ｄの上部横シール１２ｇ、下部横シール１２ｊについては、縦シール１２ｎの背面１２ｎｃに導かれた上記圧油がそのまま上部横シール１２ｇの背面１２ｇｃ、および、下部横シール１２ｊの背面１２ｊｃにも導通するように構成されている。
【００１６】
高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから圧油を各シールの背面１２ｇｃ、１２ｊｃ、１２ｎｃ、１１ｏｃに導く手段は、次の通りである。
すなわち、図９に示すように、ベーン１２ｄの各シール１２ｇ、１２ｊ、１２ｎに対しては、各ベーン１２ｄを周方向に貫通する各油室連通孔１２ｐにそれぞれ圧力バルブ１６を装着してなるものであり、いずれか高圧側となった作動油室の圧油が、圧力バルブ１６を通って各ベーン１２ｄの各縦シール１２ｎの背面１２ｎｃに作用する。そして、この圧油はさらに、縦シール１２ｎの背面１２ｎｃと連通する上部横シール１２ｇの背面１２ｇｃと下部横シール１２ｊの背面１２ｊｃとにも同時に作用する。
【００１７】
また、ハウジング１１の各セグメント１１ｈの縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから圧油を導く手段は、ベーン１２ｄにおけると同様に、図９、図１３に示すように、各セグメント１１ｈを周方向に貫通する各油室連通孔１１ｔにそれぞれ圧力バルブ１６を装着してなるものであり、いずれか高圧側となった作動油室の圧油が、圧力バルブ１６を通って各セグメント１１ｈの各縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに作用する。
【００１８】
また、上部リングシール１３ｄおよび下部リングシール１１ｓの各背面１３ｄａ、１１ｓａに高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから圧油を導く手段は、図９、図１１、図１２に示すように、各セグメント１１ｈの縦シール１１ｏの背面１１ｏｃの上端部から上部リングシール１３ｄの背面１３ｄａに通じる油路１３ｅをトップカバー１３に穿孔し、上記セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃの下端部から下部リングシール１１ｓの背面１１ｓｃに通じる油路１１ｕをハウジング１１の底部に穿孔してなるものである。
【００１９】
これによって、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃまたは１５ｂ、１５ｄからの圧油が、セグメント１１ｈの縦シール１１ｏの背面１１ｏｃを通して、上部リングシール１３ｄおよび下部リングシール１１ｓの各背面１３ｄａ、１１ｓａに作用する。
【００２０】
なお、各直線シール１２ｇ，１２ｊ，１２ｎ，１１ｏおよび各リングシール１３ｄ、１１ｓのそれぞれの背面１２ｇｃ、１２ｊｃ、１２ｎｃ、１１ｏｃおよび１３ｄａ、１１ｓａに導かれた作動圧油が、それぞれのスリット１２ｆ、１２ｉ、１２ｍ、１１ｑおよび１３ｃ、１１ｒの側壁を通って低圧側に漏洩するのを防ぐために、図１１、図１２に示すように、各直線シールの背面１２ｇｃ、１２ｊｃ、１２ｎｃ、１１ｏｃにはリップ１７ｓが両側に設けられ、各リングシールの背面１３ｄａ、１１ｓａにはリップ１７ｒが両側に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】特許４５１４６１７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
上記した構成のロータリーベーン舵取機のアクチュエーター１においては、作動油室１５ａ〜１５ｄのそれぞれの油密を確保するためのシールが必要である。すなわち、ローター１２のベーン１２ｄにおいては、ローター１２のベーン１２ｄが運動体であるがゆえに、ハウジング１１の内周面１１ｎに摺接する部位に縦シール１１ｏ、トップカバー１３の裏面１３ｂに摺接する部位に上部横シール１２ｇ、ハウジング１１の内底面１１ｆに摺接する部位に下部横シール１２ｊをそれぞれ設ける必要がある。
【００２３】
これに対して、ハウジング１１のセグメント１１ｈにおいては、セグメント１１ｈが固定体であるがゆえに、ローター１２の外周面１２ｏに摺接する部位に縦シール１２ｎを設けるだけでよく、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋと底端面１１ｉは、それぞれがトップカバー１３の裏面１３ｂおよびハウジング１１の内底面１１ｆに油密に固着されている。
【００２４】
その方法として、セグメント１１の底端面１１ｉは、ハウジング１１の内底面１１ｆに接着剤で油密に固着されるが、これに対して、トップカバー１３の裏面１３ｂに当接するセグメント１１ｈの頂端面１１ｋについては、トップカバー１３を着脱できるようにするために接着剤での固着ができない。さらに、トップカバー１３の裏面１３ｂと当接するハウジング１１の上部の形状が複雑なために、また、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋの面積が大きいために、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋに当接するトップカバー１３の裏面１３ｂとの間にパッキングを挿入する方式は一般にとられていない。その代わりに、上記当接面の仕上げ精度を上げて接触密度を高めることにより、上記当接面の油密を確保するという方法に依っていた。
【００２５】
また、トップカバー１３は、ローター２の上部軸部１２ｂを中心部に遊嵌せしめて、ハウジング１１の上部開口を塞ぐように配置した環状の板であって、その周縁部をハウジング１１の頂端面１１ｂにボルト１１ｃで取り付ける構成である。このため、作動油室１５ａ〜１５ｄの油圧がトップカバー１３の裏面１３ｂに作用すると、周縁部のボルト１１ｃを支点とする環状の片持梁となる。
【００２６】
従って、作動油室１５ａ〜１５ｄに油圧が発生すると、トップカバー１３は、周縁部のボルト１１ｃを支点として、内周部が持ち上げられるように変位する。この変位は、材料のヤング率が無限大でない限り、大なり小なり発生することを避けられない。
【００２７】
これにより、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋとトップカバー１３の裏面１３ｂとの間に大なり小なりクリアランスが発生して、この部分を通って、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから低圧側となる作動油室１５ｂ、１５ｄあるいは１５ａ、１５ｃに圧油が漏洩することを避けられない。
【００２８】
このため、この圧油の漏洩分を加味して、予め油圧ポンプの吐出量を、その分だけ多くしていた。
しかし、このクリアランスの量は、実験により、油圧の大きさに比例して大きくなることが経験されており（図７参照）、作動油圧を高めようとすると、クリアランスが大きくなり過ぎて、油圧ポンプの吐出量をその分大きくするだけでは対応できず、漏洩に因り、作動油室１５ａ〜１５ｄの油密が成り立たなくなる（換言すれば、油圧が立たなくなる）という問題があった。
【００２９】
このクリアランスの量を抑制するためには、トップカバー１３の肉厚さを大きくするとか、多数のリブを入れるとか、または、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋをトップカバー１３の裏面１３ｂに固着するためにトップカバー１３を貫通して配置したボルト１１ｍの直径と数とを増加させるとかの対策が考えられるが、いずれも重構造になり過ぎて、実用的ではない。
【００３０】
さらに、トップカバー１３の材料として、ヤング率の小さい材料を使用すると、強度は十分であっても歪みが大きくなるため、上記クリアランスの量がより大きくなる。したがって、ヤング率の大きい材料しか使えないという問題があった。
【００３１】
上記の問題のため、ロータリーベーン舵取機の作動油圧は、最大８０ｋｇ／ｃｍ２とされており、それ以上の作動油圧の使用はできないとされてきた。作動油圧を８０ｋｇ／ｃｍ２以上とするためには、上記の問題を解決することが必要である。
【００３２】
本発明は、上記した課題を解決するものであり、ロータリーベーン舵取機のアクチュエーター１の作動油室１５ａ〜１５ｄに発生する油圧により、トップカバー１３の裏面１３ｂとハウジングのセグメント１１ｈの頂端面１１ｋとの間に不可避的に大なり小なりクリアランスが発生するにもかかわらず、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄと低圧側となる作動油室１５ｂ、１５ｄあるいは１５ａ、１５ｃとの間を油密に保つことができるように、ハウジングのセグメント１１ｈの頂端面１１ｋに、トップカバー１３の裏面１３ｂと当接するセグメント頂面横シールを設け、かつ、その背面に、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから圧油を導くようにして、作動油圧を高圧化することができるようにしたロータリーベーン舵取機のアクチュエーター内部シールの構造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】
【００３３】
上記課題を解決するために、本発明のロータリーベーン舵取機のアクチュエーター内部シールの構造は、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し、周縁部を全周に亘ってハウジングの頂面周縁部にボルトで固着する環状のトップカバーとを備え、ローターが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、ハウジングが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によって前記油室用空間を複数の油室に区画し、
トップカバーは、裏面におけるローターの上部端面の外周縁に対向する部位に環状の上部リングスリットを有するとともに、上部リングスリット内にローターの上部端面と当接する上部リングシールを保持し、ハウジングは、内底面におけるローターの下部端面の外周縁に対向する部位に環状の下部リングスリットを有するとともに、下部リングスリット内にローターの下部端面と当接する下部リングシールを保持し、
ローターの各ベーンは、トップカバーの裏面に対向する上端面に半径方向に延びるスリットを有するとともに、上端面のスリット内にトップカバーの裏面と当接する上部横シールを保持し、ハウジングの内底面に対向する下端面に半径方向に延びるスリットを有するとともに、下端面のスリット内にハウジングの内底面と当接する下部横シールを保持し、ハウジングの内周面に対向する半径方向先端面にローターの軸心方向に延びるスリットを有するとともに、半径方向先端面のスリット内にハウジングの内周面と当接する縦シールを保持し、縦シールの上端面が上部横シールの裏面に当接し、縦シールの下端面が下部横シールの裏面に当接し、
各シールのそれぞれの背面に高圧側となる作動油室から圧油を導いて、この油圧によりそれぞれのシール面をそれぞれ相手面に押し付けるロータリーべーン式舵取機のアクチュエーターにおいて、
ハウジングの各セグメントは、ローターの外周面と対向する半径方向先端面にセグメント縦スリットを有するとともに、セグメント縦スリット内にローターの外周面と当接するセグメント縦シールを保持し、トップカバーの裏面に対向する上端面にセグメント縦スリットと連続し、半径方向に延びるセグメント頂面横スリットを有するとともに、セグメント頂面横スリットにトップカバーの裏面に当接するセグメント頂面横シールを保持し、セグメント縦シールの上端面がセグメント頂面横シールの裏面に当接し、セグメント縦シールの下端面がハウジングの内底面に当接し、
セグメント頂面横シールは、セグメント縦シールと同じ断面形状を有し、セグメント頂面横シールの内周側上端縁が上部リングシールのリングシール面の外周縁部と接触し、セグメント頂面横シールの外周側端面がハウジングの内周面と接触し、
セグメント頂面横シールとセグメント縦シールの上端との連接部において、セグメント縦シールの背面の空間とセグメント頂面横シールの背面の空間とが連通し、セグメント縦シールの背面に導かれた高圧側となる作動油室からの作動圧油がセグメント頂面横シールの背面にも作用することを特徴とする。
【発明の効果】
【００３４】
以上のように本発明によれば、作動油室の油圧によって、大なり小なりハウジングのセグメントの頂端面とトップカバーの裏面との間にクリアランスが発生するにもかかわらず、セグメント頂面横シールの作用によって、作動油室間の油密を確保することができ、その結果、ロータリーベーン舵取機の作動油圧を高めることができる。
【００３５】
従来のロータリーベーン舵取機においては、作動油圧が最大８０ｋｇ／ｃｍ２であったのに対して、本発明におけるロータリーベーン舵取機においては、作動油圧を１５０ｋｇ／ｃｍ２に高めることが可能であり、更には、それに適応する油圧システムを採用することで、作動油圧を２００ｋｇ／ｃｍ２にも高めることも可能である。
【００３６】
また、上記クリアランスの発生量の大小の影響がなくなるので、トップカバーの構造は、歪みが少なくなるようにリブを多数設けるなどの複雑なものにする必要がなくなり、また、トップカバーの材料として、鋼板溶接構造など、ヤング率の低い材料を使用することが可能になる。
【００３７】
また、従来のロータリーベーン舵取機においては、上記クリアランスの部分を通って作動圧油が漏洩する分を見込んで、油圧ポンプの吐出量を大きくすることが必要であったのに対して、本発明におけるロータリーベーン舵取機においては、大なり小なりハウジングのセグメントの頂端面とトップカバーの裏面との間にクリアランスが発生するにもかかわらず、セグメント頂面横シールの作用により、上記クリアランスを通っての作動油の漏洩がなくなるので、油圧ポンプに漏洩を見込んだ余分の容量を与える必要もなくなる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態におけるロータリーベーン舵取機のアクチュエーターを示す縦断面図
【図２】図１におけるＡ部を示す斜視図
【図３】本発明の実施の形態におけるセグメントを示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）  は側面図
【図４】図１におけるＡ部を示す縦断面図であり、図２におけるａ−ａ矢視断面
【図５】図４におけるｂ−ｂ矢視断面
【図６】図４におけるｃ−ｃ矢視断面
【図７】本発明の実施の形態において、作動油圧の高さを変数として、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋとトップカバー１３の裏面１３ｂとの間に発生するクリアランスの量の変化を実測するとともに、このクリアランスの部分を通って、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから低圧側となる作動油室１５ｂ、１５ｄあるいは１５ａ、１５ｃに圧油が漏洩する量の変化を、ローター１２の回転速度の変化を実測することにより求めた実験結果を表わした図表
【図８】従来のロータリーベーン舵取機のアクチュエーターを示す部分断面斜視図
【図９】同、ロータリーベーン舵取機のアクチュエーターを示す正面図であり、図１０におけるｄ−ｄ矢視断面
【図１０】同、ロータリーベーン舵取機のアクチュエーターを示す横断面図
【図１１】同、ロータリーベーン舵取機のアクチュエーターにおける直線シールの横断面図
【図１２】同、ロータリーベーン舵取機のアクチュエーターにおけるリングシールの横断面図
【図１３】同、ロータリーベーン舵取機のアクチュエーターのセグメントにおける圧力バルブの説明図
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。先に、図８〜図１３において説明した背景技術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。
【００４０】
図１〜図６に示すように、ロータリーベーン舵取機のアクチュエーター１のハウジング１１の各セグメント１１ｈには、その頂端面１１ｋに、セグメント縦スリット１１ｑと連続するセグメント頂面横スリット５０を半径方向に形成する。
【００４１】
セグメント頂面横スリット５０内にセグメント頂面横シール５１を保持しており、セグメント頂面横シール５１のシール面５１ａがトップカバー１３の裏面１３ｂと当接する。セグメント頂面横シール５１は、ポリマー等の弾性材料によって形成されており、図５、図６に示すように、セグメント縦シール１１ｏと同じ断面形状を有している。
【００４２】
セグメント頂面横シール５１とセグメント縦シール１１ｏの上端との連接部は、図２〜図６に示すようなものである。すなわち、セグメント頂面横シール５１は、セグメント縦シール１１ｏの上端との連接部において、リップ部５１ｂが欠けており、この欠けた部分にセグメント縦シール１１ｏの頂端面１１ｏｆが嵌め込まれている。
【００４３】
これにより、セグメント縦シール１１ｏとセグメント頂面横シール５１とをそれぞれセグメント縦スリット１１ｑおよびセグメント頂面横スリット５０に装着した状態において、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃの空間とセグメント頂面横シール５１の背面５１ｃの空間とが連通する。
【００４４】
また、各セグメント１１ｈを周方向に貫通して設けた圧力バルブ１６を通して、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに導かれた高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄからの圧油が、セグメント頂面横シール５１の背面５１ｃにも作用する。
【００４５】
セグメント頂面横シール５１のシール面５１ａの内周側上端縁５１ｄは、上部リングシール１３ｄのリングシール面１３ｄｂの外周縁部１３ｄｃと接触しており、この部分を通って作動油室の作動油が高圧側の作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから低圧側の作動油室１５ｂ、１５ｄあるいは１５ａ、１５ｃに漏洩することが防止される。
【００４６】
また、セグメント頂面横シール５１の外周側端面５１ｅはハウジング１１の内周面１１ｎに圧着接触しており、セグメント頂面横シール５１の内周側端面５１ｆは、ローター１２の外周面１２ｏに圧着接触している。これにより、これらの部分における油密を確保しつつ、セグメント頂端面１１ｋとトップカバー１３の裏面１３ｂとの間にクリアランスが発生するのに応じて、セグメント頂面横シール５１の上下方向の移動を許すことができる。
【００４７】
以下、上記した構成における作用と効果を説明する。ロータリーベーン舵取機のアクチュエーター１の作動油室１５ａ〜１５ｄにおいて、いずれかの作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄに油圧が発生すると、その油圧力によって、トップカバー１３は、その周縁部をハウジング１１の頂端面１１ｂに固着しているボルト１１ｃの部分を支点とする環状の片持梁となって、その内周側が、油圧の大小に応じて必然的に上方に変位する。
【００４８】
これにより、ハウジング１１のセグメント１１ｈの頂端面１１ｋとトップカバー１３の裏面１３ｂとの間にクリアランスが生じる。他方において、作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄに発生した油圧は、各セグメント１１ｈを周方向に貫通して設けた圧力バルブ１６を通って各セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに作用し、セグメント縦シール１１ｏのシール面１１ｏａをローター１２の外周面１２ｏに押し付けて、その部分のシーリング作用を行う。
【００４９】
それとともに、この油圧は、各セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃの上端部を通って、各セグメント頂面横シール５１の背面５１ｃに作用し、セグメント頂面横シール５１を、上述したハウジング１１のセグメント１１ｈの頂端面１１ｋとトップカバー１３の裏面１３ｂとの間に発生するクリアランスの分だけ上方に押し上げ、そのシール面５１ａをトップカバー１３の裏面１３ｂに押し付けて、上記クリアランスの発生にもかかわらず、隣接する作動油室１５ａと１５ｂとの間、および１５ｃと１５ｄとの間を遮断して、各作動油室１５ａ〜１５ｄの油密を確保することができる。
【００５０】
そして、作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄに発生した油圧が高くなるほど、上記クリアランスの量は大きくなるが、それとともに、セグメント頂面横シール５１を上方に押し上げる力も強くなり、上記クリアランスの発生に追従することができるのみならず、シール面５１ａをトップカバー１３の裏面１３ｂに押し付ける力も大きくなり、作動油室１５ａと１５ｂとの間、および１５ｃと１５ｄとの間の油密も強められる。
【００５１】
以上説明した本発明の実施の形態におけるロータリーべーン舵取機のアクチュエーター内部シールの構造について実験を行った結果を図７に示す。この実験は、本発明の実施の形態のアクチュエーター内部シールの構造を適用したときの、作動油圧の変化に対する圧油が漏洩する量の変化、すなわち、ローター１２の回転速度の変化を調べたものである。
【００５２】
図７では、作動油圧の高さを変数として、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋとトップカバー１３の裏面１３ｂとの間に発生するクリアランスの量（歪）と、このクリアランスの部分を通って、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから低圧側となる作動油室１５ｂ、１５ｄあるいは１５ａ、１５ｃに圧油が漏洩する量の変化を計測した結果で表わしており、圧油が漏洩する量の変化はローター１２の回転速度の変化を表わすことと同等であるので、回転速度の変化を計測することにより、漏洩量の変化を求めたものである。
【００５３】
これによると、図中の曲線（ａ）に示すように、作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄの作動油の圧力が上昇するにつれて、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋとトップカバー１３の裏面１３ｂとの間にクリアランスが出現し、しかも、このクリアランスの量は、油圧の大きさに比例して大きくなっていることが判る。
【００５４】
そのため、図中の曲線（ｂ）に示すように、従来のロータリーベーン舵取機のアクチュエーター１の場合は、作動油圧が高くなるにつれて、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから低圧側となる作動油室１５ｂ、１５ｄあるいは１５ａ、１５ｃに圧油が漏洩する量がべき乗的に大きくなって、作動油圧を高圧化することはできないことが判った。
【００５５】
これに対して、図中の曲線（ｃ）に示すように、本発明の実施の形態におけるロータリーベーン舵取機のアクチュエータ内部シールの場合は、上記クリアランスの量の増大にもかかわらず、ロー夕ー１２の回転速度にはほとんど変化が無いことが確認された。
【００５６】
このことは、セグメント頂面横シール５１が効果的に作用して、上記クリアランスの発生量の如何にかかわらず、上記クリアランスの部分を通っての油漏れ、すなわち高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄから低圧側となる作動油室１５ｂ、１５ａあるいは１５ａ、１５ｃへの作動圧油の漏洩が無くなること、そして、ロータリーべーン舵取機の高圧化の命題に対処できることを示すものである。
【００５７】
このことにより、従来のロータリーベーン舵取機においては、作動油圧が最大８０ｋｇ／ｃｍ２であり、かつ、油圧ポンプの吐出量を、上記クリアランスの部分を通しての作動圧油の漏洩分を見込んで大きくする必要があったのに対して、本発明の実施の形態におけるロータリーベーン舵取機においては、作動油圧を１５０ｋｇ／ｃｍ２に高めることが可能であり、更には、それに適応する油圧システムを採用することにより作動油圧を２００ｋｇ／ｃｍ２にも高めることも可能であり、かつ、油圧ポンプの吐出量を、上記クリアランスの部分を通しての作動圧油の漏洩分を見込んで大きくすることが不必要になる。
【００５８】
なお、セグメント頂面横シール５１の背面５１ｃに、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃを通して、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１１５ｄから作動圧油を導く手段としては、セグメント１１ｈを周方向に貫通する各油室連通孔１１ｔに圧力バルブ１６を装着する方法の代わりに、例えば特許４５１４６１７号（特願２００５−２７１２０）に記載するように、集中的なシーリング油圧方式を用いることもできる。
【００５９】
すなわち、圧力バルブ１６をアクチュエーター１の機外に設け、各作動油室１５ａ、１５ｃおよび１５ｂ、１５ｄから、そのそれぞれのための圧力バルブ１６に作動油を導くようにし、そして、各圧力バルブ１６の出口を各セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに連通させるものである。
【００６０】
これによると、圧力バルブ１６がアクチュエーター１の機外にあって、保守点検が容易になることのほか、高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄからの作動圧油１４が各セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに導かれる過程において、作動油圧が、ローター１２のラジアル軸受１３ａ、１１ｅの空間に作用するため、軸受潤滑を改善することが可能になる。
【００６１】
このように、本発明の実施の形態におけるロータリーベーン舵取機のアクチュエーター内部シールの構造においては、作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄの油圧によって、大なり小なり、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋとトップカバー１３の裏面１３ｂとの間にクリアランスが発生するにもかかわらず、セグメント頂面横シール５１の作用によって作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの油密を確保することができる。そのため、ロータリーベーン舵取機の作動油圧を高めることができ、また、油圧ポンプに漏洩を見込んだ余分の容量を与える必要もなくなる。さらに、上記クリアランスの影響がなくなるので、トップカバー１３の構造は、その歪みが少なくなるようにリブを多数設けるなどの複雑なものにする必要がなくなり、また、トップカバー１３の材料として、鋼板溶接構造など、ヤング率の低い材料を使用することが可能になる。
【符号の説明】
【００６２】
１  ロータリーベーン舵取機のアクチュエーター
１１  ハウジング
１１ｈ  セグメント
１１ｋ  頂端面
１１ｎ  内周面
１１ｏ  セグメント縦シール
１１ｏｃ  背面
１１ｑ  セグメント縦スリット
１２  ローター
１２ｏ  外周面
１３  トップカバー
１３ｂ  裏面
１３ｄ  上部リングシール
１３ｄｂ  リングシール面
１３ｄｃ  外周縁部
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  作動油室
１６  圧力バルブ
５０  セグメント頂面横スリット
５１  セグメント頂面横シール
５１ａ  シール面
５１ｂ  リップ部
５１ｃ  背面
５１ｄ  内周側上端縁
５１ｅ  外周側端面
５１ｆ  内周側端面
【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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