(57)【要約】      （修正有）【課題】作動油室の間を油密に保つロータリーベーン舵取機アクチュエーターの内部油圧室シーリングシステムを提供する。【解決手段】セグメント１１ｂの頂端面にセグメント頂端面横シールを保持し、このシール面をトップカバー裏面に当接させ、トップカバー裏面に上部リングシール５３を保持してシール面をローター上部端面の外周縁に当接せしめ、シール面の外周側端縁部をセグメント頂端面横シールのシール面内周側端縁およびベーン上部横シール１２ｇのシール面内周側端縁に当接させ、トップカバー裏面に上部外周側リングシール５５を保持してシール面をハウジング頂端面内周円環部に当接せしめ、シール面の内周側端縁部をセグメント頂端面横シールのシール面外周側端縁およびベーン上部横シール１２ｇのシール面外周側端縁に当接させ、上部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き、相手面および相手縁に押し付ける。【選択図】図１
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【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、前記油室用空間内にベーンとセグメントによって区画する複数の油室を有し、
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部端面に半径方向に延びるベーン上部横スリットを有するとともに、ベーン上部横スリット内にトップカバーの裏面と当接するベーン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部端面に半径方向に延びるベーン下部横スリットを有するとともに、ベーン下部横スリット内にハウジングの内底面と当接するベーン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ベーン縦スリットを有するとともに、ベーン縦スリット内にハウジングの内周面と当接するベーン縦シールを保持し、ベーン縦シールの上端面がベーン上部横シールの裏面に当接し、ベーン縦シールの下端面がベーン下部横シールの裏面に当接し、
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軸心方向に延びる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、セグメント縦シールの上端面をトップカバーの裏面に圧接させるとともに、その下端面をハウジングの内底面に圧接させ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において、
ハウジングの各セグメントのトップカバーの裏面に対向する頂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端面横スリットを有するとともに、セグメント頂端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端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端面横シールの裏面に当接し、
セグメント頂端面横シールは、セグメント縦シールと同じ断面形状を有し、セグメント頂端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端面横シールの背面の空間とが連通し、
トップカバーは、裏面におけるハウジングの頂端面の内周縁に対向する部位に、前記上部リングスリットと同心の外周側に、環状の上部外周側リングスリットを有するとともに、上部外周側リングスリット内に、ハウジングの頂端面と当接する上部外周側リングシールを保持し、セグメント頂端面横シールのシール面の内周側端縁が前記上部リングシールのリングシール面の外周側端縁部と接触し、
セグメント頂端面横シールのシール面の外周側端縁が上部外周側リングシールのリングシール面の内周側端縁部と接触し、上部外周側リングシールのリングシール面の内周側端縁部は、同時にベーン上部横シールのシール面の外周側端縁にも当接し、
前記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およびシール面の縁部をそれぞれ相手面および相手縁に押し付けることを特徴とするロータリーベーン舵取機アクチュエーターの内部油圧室シーリングシステム。
【請求項２】
ハウジングの各セグメントは、ハウジングの内底面に対向する底端面に、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底端面横スリットを有するとともに、セグメント底端面横スリットにセグメント底端面横シールを保持し、
セグメント底端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、
セグメント底端面横シールとセグメント縦シールの下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底端面横シールの背面の空間とが連通し、
セグメント底端面横シールのシール面がハウジングの内底面に当接し、
セグメント底端面横シールの裏面がセグメント縦シールの下端面に当接し、
セグメント底端面横シールのシール面の内周側端縁が下部リングシールのリングシール面の外周側端縁部と接触し、
セグメント底端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、
セグメント底端面横シールの背面に高圧側となる作動油室から作動圧油を導いて、この油圧により、セグメント底端面横シールのシール面およびシール面の内周側端縁をそれぞれ相手面および相手縁に押し付け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舵取機アクチュエーターの内部油圧室シーリングシステム。
【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に関し、詳しくはアクチュエーターの内部油圧室シーリングシステムに係るものである。
【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１４〜図２２に示すようなものであり、ハウジング１１と、そ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が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にラジアル軸受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の下端面がハウジング１１の内底面１１ｆにスラスト軸受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、軸方向に貫通する内部貫通孔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と緊密に嵌合する。また、外周面の周方向に沿った等間隔の位置に、複数（１〜ｎ）のベーン１２ｄが突設してある。ここではｎ＝２の場合について説明する。
【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１２ｄと同数のセグメント１１ｈが突設してある。セグメント１１ｈは、その底端面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に固着されている。また、セグメント１１ｈは、その頂端面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に固着されている。
【０００７】
図１４〜図１６に示すように、運動体であるローター１２の各ベーン１２ｄは、接触摺動部であるハウジング１１の内周面１１ｎに摺接する部位にベーン縦シール１２ｎが設けてあり、同じく接触摺動部であるトップカバー１３の裏面１３ｂに摺接する部位にベーン上部横シール１２ｇが設けてあり、同じく接触摺動部であるハウジング１１の内底面１１ｆに摺接する部位にベーン下部横シール１２ｊが設けてある。
【０００８】
ベーン上部横シール１２ｇは各ベーン１２ｄの上端面１２ｅに半径方向に延びて形成したベーン上部横スリット１２ｆ内に保持されており、ベーン下部横シール１２ｊは各ベーン１２ｄの下端面１２ｈに半径方向に延びて形成したベーン下部横スリット１２ｉ内に保持されており、縦シール１２ｎはベーン１２ｄの半径方向の先端面１２ｋに軸心方向に延びて形成した縦スリット１２ｍ内に保持されている。
【０００９】
また、図１４〜図１６に示すように、固定体であるハウジング１１のセグメント１１ｈには、接触摺動部であるローター１２の外周面１２ｏに摺接する部位にのみ、セグメント縦シール１１ｏが設けてあり、縦シール１１ｏはセグメント１１ｈの半径方向の先端面１１ｐに形成した縦スリット１１ｑ内に保持されている。なお、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋはトップカバー１３の裏面１３ｂに、底端面１１ｉはハウジング１１の内底面１１ｆに油密に固着されている。
【００１０】
ハウジング１１内において、ローター１２は、ベーン１２ｄのベーン上部横シール１２ｇのシール面１２ｇａがトップカバー１３の裏面１３ｂに摺接し、ベーン下部横シール１２ｊのシール面１２ｊａがハウジング１１の内底面１１ｆに摺接し、同縦シール１２ｎのシール面１２ｎａがハウジング１１の内周面１１ｎに摺接し、ローター１２の外周面１２ｏがハウジング１１のセグメント１１ｈの縦シール１１ｏのシール面１１ｏａに摺接する状態で回転する。
【００１１】
これにより、ローター１２の外側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、作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに区画される。なお、ローター１２の回転軸心を隔てた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。例えば油圧ポンプから作動油室１５ａに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る。同時に残りの作動油室１５ｂ、１５ｄからは油が排出されて、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。
【００１２】
図１５、図１７〜図１９に示すように、ハウジング１１の内底面１１ｆには、ローター１２の下部端面の外周円環部に対向する部位に、その全周にわたって環状の下部リングスリット１１ｒが形成してあり、下部リングスリット１１ｒに下部リングシール１１ｓを保持している。下部リングシール１１ｓのシール面１１ｓｂがローター１２の下部端面の外周円環面と摺接する。この構成により、各作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにおいて、ローター１２の下部端面の外周円環部とハウジング１１の内底面１１ｆとの油密を確保する。
【００１３】
また、トップカバー１３の裏面１３ｂには、ローター１２の上部端面の外周円環部に対向する部位に、その全周にわたって環状の上部リングスリット１３ｃが形成してあり、上部リングスリット１３ｃの内部に上部リングシール１３ｄを保持している。上部リングシール１３ｄのシール面１３ｄｂがローター１２の上部端面の外周円環部と摺接する。
【００１４】
なお、下部リングシール１１ｓのシール面１１ｓｂの外周側端縁部１１ｓｃは、図１８、図１９に示すように、各セグメント１１ｈの縦シール１１ｏのシール面１１ｏａのシール面下端縁１１ｏｄおよび各ベーン１２ｄのベーン下部横シール１２ｊのシール面１２ｊａのシール面内周側端縁１２ｊｂとそれぞれ接触し、接触部位における作動圧油の漏洩を防止する。
【００１５】
また、上部リングシール１３ｄのシール面１３ｄｂの外周側端縁部１３ｄｃは、図１５、図１７に示すように、各セグメント１１ｈの縦シール１１ｏのシール面１１ｏａのシール面上端縁１１ｏｅ、各ベーン１２ｄのベーン上部横シール１２ｇのシール面１２ｇａのシール面内周側端縁１２ｇｂとそれぞれ接触し、接触部位における作動圧油の漏洩を防止する。
【００１６】
なお、ローターベーン１２ｄのベーン上部横シール１２ｇ、ベーン下部横シール１２ｊ、縦シール１２ｎ、およびセグメント１１ｈの縦シール１１ｏ、また、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２０、図２１に示す断面形状を有する。
【００１７】
ローター１２のベーン１２ｄのベーン上部横シール１２ｇ、ベーン下部横シール１２ｊ、縦シール１２ｎ、ハウジング１１のセグメント１１ｈの縦シール１１ｏ、ハウジング１１の下部リングシール１１ｓおよびトップカバー１３の上部リングシール１３ｄは、それぞれ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、油圧を受けてそれぞれのシール面がそれぞれ相手面に押し付けられるものであり、このため、各シール１２ｇ、１２ｊ、１２ｎ、１１ｏ、１１ｓ、１３ｄのそれぞれの背面には、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）から圧油が導かれる。
【００１８】
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１２ｇ、１２ｊ、１２ｎ、１１ｏ、１１ｓ、１３ｄの背面に導く手段には、いろいろな方式があるが、本発明の背景技術となる方式について以下に説明する。
【００１９】
図２２に示すように、対極にあって連通し合う作動油室１５ａと１５ｃ同士、および１５ｂと１５ｄ同士にそれぞれ連通する油圧ライン１６ａをアクチュエーター１の機外に設け、その各油圧ライン１６ａのそれぞれに圧力バルブ１６を設けており、いずれか高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）の作動圧油が圧力バルブ１６を通して抽出される。
【００２０】
抽出された作動圧油は、図１５、図１７に示すように、トップカバー１３を貫通する油路１３ｅを通ってローター１２の上端面に設けたリング状のローター上面油溝１２ｐに通じるとともに、トップカバー１３を貫通する前記油路１３ｅから分岐する油路１３ｆを通って、ハウジングセグメント１１ｈの縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに通じる。
【００２１】
図１７に示すように、ローター１２の上端面に設けたローター上面油溝１２ｐは、トップカバー１３の上部リングスリット１３ｃの内周側側面に設けた油溝１３ｇを経由して上部リングシール１３ｄの背面１３ｄａに連通する。
【００２２】
図１８に示すように、ローター１２の下端面に設けたリング状のローター下面油溝１２ｑは、ローター１２を上端面から下端面まで上下に貫通するバランス孔１２ｒでローター上面油溝１２ｐと連通する。ローター１２の下面油溝１２ｑは、ハウジング１１の下部リングスリット１１ｒの内周側側面に設けた油溝１１ｔを経由して下部リングシール１１ｓの背面１１ｓａに連通する。また、図１５、図１９に示すように、ローター上面油溝１２ｐからローターベーン１２ｄの縦シール１２ｎの背面１２ｎｂに連通する油路１２ｓを設ける。
【００２３】
なお、ローターベーン１２ｄの縦シール１２ｎとベーン上部横シール１２ｇ、ベーン下部横シール１２ｊとを組み付けた状態において、縦シール１２ｎの背面１２ｎｂは、ベーン上部横シール１２ｇの背面１２ｇｃおよびベーン下部横シール１２ｊの背面１２ｊｃとにそれぞれ連通する構成であるので、縦シール１２ｎの背面１２ｎｂに導かれた作動圧油は、同時にベーン上部横シール１２ｇの背面１２ｇｃとベーン下部横シール１２ｊの背面１２ｊｃとに導かれる。
【００２４】
以上の構成において、上部リングスリット１３ｃの内周側側面に設けた油溝１３ｇに導かれた作動圧油、および高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）から上部リングシール１３ｄのシール面１３ｄｂを越えて漏洩した作動圧油が、ローター１２の上部軸部１２ｂを遊嵌するトップカバー１３の貫通孔１３ｈを通って外部に漏出することを防ぐ手段として、図１５に示すように、上部グランドシール装置１３ｉが設けられており、下部についても同様に、下部リングスリット１１ｒの内周側側面の油溝１１ｔに導かれた作動圧油、および下部リングシール１１ｓのシール面１１ｓｂを越えて漏洩した、高圧側の作動圧油が、ローター１２の下部軸部１２ａを遊嵌するハウジング１１の底部のボス部１１ｄの貫通孔１１ｕを通って外部に漏出することを防ぐ手段として、図１５に示すように、下部グランドシール装置１１ｖが設けられている。
【００２５】
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、１２ｎｂ、１１ｏｃ、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、１３ｃ、１１ｒの側壁を通って低圧側に漏洩することを防ぐために、図２０、図２１に示すように、各直線シールの背面１２ｇｃ、１２ｊｃ、１２ｎｂ、１１ｏｃにはリップ１７ｓを、また、各リングシールの背面１３ｄａ、１１ｓａにはリップ１７ｒをそれぞれの両側に設けている。
【００２６】
上記のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター１を作動させる油圧装置２の回路は、例えば図２２に示すようなものである。この油圧回路を構成する主要要素は、油圧ポンプ２１、操舵方向切換弁２２と、それを駆動する電磁弁２３、取舵側および面舵側パイロット逆止弁２４ｐ、２４ｓ、取舵側および面舵側流量調整弁２５ｐ、２５ｓ、油タンク２６、操舵方向切換弁２２の出口とアクチュエーター１とを結ぶ取舵側主油圧ライン２７ｐおよび面舵側主油圧ライン２７ｓである。なお、操舵方向切換弁２２を作動させるための制御油圧は独立した制御油ポンプ２９から作り出す方式を採用している。
【００２７】
油圧ポンプ２１は一方向一定吐出量型であり、油圧ポンプ２１からの吐出油によりアクチュエーター１を取舵側に回転させる場合と面舵側に回転させる場合との流路の切換えを操舵方向切換弁２２によって行う。アクチュエーター１を作動させたあとの作動油は、操舵方向切換弁２２を通って、リターンライン３０から、リターンフィルター３１を経て油タンク２６に戻る。また、操舵方向切換弁２２は、アクチュエーター１を作動させないとき、油圧ポンプ２１からの吐出油を操舵方向切換弁２２を通って油タンク２６に戻す作用も行う。
【００２８】
取舵側および面舵側パイロット逆止弁２４ｐ、２４ｓは、アクチュエーター１を作動させるとき、すなわち、油圧ポンプ２１からの吐出油に油圧が発生するときに、主油圧ライン２７ｐ、２７ｓを開き、アクチュエーター１を作動させないときには、逆止作用を行って、作動油をアクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ内に閉じ込め、ローター１２を固定する、すなわち舵軸１４の軸頭１４ａを固定する。
【００２９】
而して、取舵側および面舵側流量調整弁２５ｐ、２５ｓは、作動油のアクチュエーター１からの流出側、すなわち、油タンク２６への戻り側の主油圧ライン２７ｐあるいは２７ｓに抵抗を与えることによって、アクチュエーター１の運動を滑らかにするものである。
【００３０】
なお、アクチュエーター１の隣接する作動油室１５ａ、１５ｄおよび１５ｂ、１５ｃ間をそれぞれ防衝弁２８ｐ、２８ｓによって結んでおり、作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄがパイロット逆止弁２４ｐ、２４ｓによってロックされているとき、舵に異常に大きい力が作用すると、防衝弁２８ｐあるいは２８ｓが作用して、高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄの作動油を低圧側の作動油室１５ｂ、１５ｄあるいは１５ａ、１５ｃに逃がすようになっている。
【００３１】
なお、アクチュエーター１の各シールの背面に、いずれか高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）の作動圧油を導くために機外に設けた圧力バルブ１６への油圧ライン１６ａは、防衝弁２８ｐ、２８ｓのそれぞれの入口に連通するように設けている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３２】
【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】
【００３３】
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、作動油室１５ａ〜１５ｄのそれぞれの油密を確保するために、運動体であるローター１２のベーン１２ｄには、ハウジング１１の内周面１１ｎに摺接する接触摺動部に縦シール１２ｎを、トップカバー１３の裏面ｌ３ｂに摺接する接触摺動部にベーン上部横シール１２ｇを、ハウジング１１の内底面１１ｆに摺接する接触摺動部にベーン下部横シール１２ｊをそれぞれ設ける必要がある。
【００３４】
これに対して、固定体であるハウジング１１のセグメント１１ｈには、ローター１２の外周面１２ｏに摺接する接触摺動部に縦シール１１ｏ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、それぞれトップカバー１３の裏面１３ｂおよびハウジング１１の内底面ｌ１ｆに油密に固着されており、その方法は以下のものである。
【００３５】
セグメント１１ｈ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。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は、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、該当接面の油密を確保するという方法に依っていた。
【００３６】
その理由は、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ことにある。そのうえトップカバー１３の裏面１３ｂに当接するハウジング１１の上部の形状が複雑で、面積が大きいために、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋと、これ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法が一般的にとられていないからである。
【００３７】
また、トップカバー１３は、ローター１２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。そのため、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部を支点とする環状の片持梁となる。
【００３８】
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部を支点として、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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。なお、トップカバー１３の裏面１３ｂとローター１２の上部端面およびローターベーン１２ｄの上端面１２ｅとの間にもクリアランスが発生するが、上部リングシール１３ｄとベーン上部横シール１２ｇがこのクリアランスに追従することにより、漏洩は防止される。
【００４１】
このクリアランスの量は、油圧が高くなるほど大きくなる。このため、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、漏洩により油圧がそれ以上に立たなくなるケースもあるという問題があった。
【００４２】
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、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋをトップカバー１３の裏面１３ｂに固着しているボルト１１ｍの直径と数とを増加させるとかの対策が考えられてきたが、いずれも重構造になり過ぎて、実用のためには限定される。
【００４３】
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に、上記クリアランスの量がより大きくなる。従って、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。
【００４４】
さらに、上記クリアランスの発生は、舵取機の作動におけるクリーピング現象に対する耐性を弱める原因になるという問題があった。すなわち、転舵命令によって舵が命令された角度に達すると操舵方向切換弁２２が中立位置になり、アクチュエーター１の各作動油室１５ａ〜１５ｄは、パイロット逆止弁２４ｐ、２４ｓの作用によりロックされて、舵はその角度位置に保持されねばならない。しかし、このとき大なり小なりの上記クリアランスを通って、高圧側の作動油室の作動油が低圧側の作動油室に漏洩するので、舵はその漏洩分だけ移動する。これがいわゆるクリーピング現象である。
【００４５】
そして、クリーピングが発生すると、舵取機は、それを検知して、舵を再び元の命令舵角に復帰させるように作動する。しかし、舵が元の舵角位置に戻って、作動油室１５ａ〜１５ｄがロックされると、再び、上記クリアランスを通っての作動油の漏洩により、クリーピングが発生し、舵取機は復帰の作動を行う。
【００４６】
このクリーピング現象と舵取機アクチュエーター１の復帰の作動とが繰り返すことにより、アクチュエーター１は不断の作動を強いられ、耐久性を損じるという問題があった。
上記の諸問題があるために、ロータリーベーン舵取機の作動油圧は、一般に、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、上記の諸問題を解決することが必要である。
【００４７】
また、ロータリーベーン舵取機アクチュエータの更なる高圧化を図るためには、更なる問題があった。すなわち、ハウジング１１のセグメント１１ｈは、上述のごとく、その頂端面１１ｋをボルト１１ｍによりトツプカバー１３の裏面１３ｂに固着せしめるとともに、その底端面１１ｉをボルト１１ｊによりハシジング１１の内底面１１ｆに固着せしめているが、上述のように、作働油室１５ａ〜１５ｄに油圧が発生して、トップカパー１３が周縁部のボルト１１ｃ部を支点とする環状の片持梁として、持ち上げられるように変位するとき、セグメント１１ｈも、その頂端面１１ｋにおける上記ボルト１１ｍを介して、かつ、その底端面１１ｉにおける上記ボルト１１ｊの引張力に抗して、上方に引き上げられるように変位する傾向となる。
【００４８】
そして、油圧力の大きさによっては、セグメント１１ｈの底端面１１ｉとハウジング１１の内底面１１ｆとの間に有害なクリアランスが発生し、このクリアランスを通って、高圧側の作動油室から低圧側の作動油室に作動曲が漏洩し得るという問題があった。
【００４９】
そのために、上記のセグメント１１ｈの頂端面１１ｋにおけるクリアランスの発生に伴う諸問題と同様の問題を惹起する可能性があった。
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のクリアランスが発生するにもかかわらず、また、作動油圧の大きさによっては、ハウジング１１のセグメント１１ｈの底端面１１ｉとハウジング１１の内底面１１ｆとの間に有害なクリアランスが発生しても、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ロータリーベーン舵取機アクチュエーターの内部油圧室シーリングシステム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】
【００５０】
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アクチュエーターの内部油圧室シーリングシステムは、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、前記油室用空間内にベーンとセグメントによって区画する複数の油室を有し、
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部端面に半径方向に延びるベーン上部横スリットを有するとともに、ベーン上部横スリット内にトップカバーの裏面と当接するベーン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部端面に半径方向に延びるベーン下部横スリットを有するとともに、ベーン下部横スリット内にハウジングの内底面と当接するベーン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ベーン縦スリットを有するとともに、ベーン縦スリット内にハウジングの内周面と当接するベーン縦シールを保持し、ベーン縦シールの上端面がベーン上部横シールの裏面に当接し、ベーン縦シールの下端面がベーン下部横シールの裏面に当接し、
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軸心方向に延びる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、セグメント縦シールの上端面をトップカバーの裏面に圧接させるとともに、その下端面をハウジングの内底面に圧接させ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において、
ハウジングの各セグメントのトップカバーの裏面に対向する頂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端面横スリットを有するとともに、セグメント頂端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端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端面横シールの裏面に当接し、
セグメント頂端面横シールは、セグメント縦シールと同じ断面形状を有し、セグメント頂端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端面横シールの背面の空間とが連通し、
トップカバーは、裏面におけるハウジングの頂端面の内周縁に対向する部位に、前記上部リングスリットと同心の外周側に、環状の上部外周側リングスリットを有するとともに、上部外周側リングスリット内に、ハウジングの頂端面と当接する上部外周側リングシールを保持し、セグメント頂端面横シールのシール面の内周側端縁が前記上部リングシールのリングシール面の外周側端縁部と接触し、
セグメント頂端面横シールのシール面の外周側端縁が上部外周側リングシールのリングシール面の内周側端縁部と接触し、上部外周側リングシールのリングシール面の内周側端縁部は、同時にベーン上部横シールのシール面の外周側端縁にも当接し、
前記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およびシール面の縁部をそれぞれ相手面および相手縁に押し付けることを特徴とする。
【００５１】
また、本発明のロータリーベーン舵取機アクチュエーターの内部油圧室シーリングシステムは、さらに、以下の構成が追加されたものである。
すなわち、ハウジングの各セグメントは、ハウジングの内底面に対向する底端面に、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底端面横スリットを有するとともに、セグメント底端面横スリットにセグメント底端面横シールを保持し、
セグメント底端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、
セグメント底端面横シールとセグメント縦シールの下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底端面横シールの背面の空間とが連通し、
セグメント底端面横シールのシール面がハウジングの内底面に当接し、
セグメント底端面横シールの裏面がセグメント縦シールの下端面に当接し、
セグメント底端面横シールのシール面の内周側端縁が下部リングシールのリングシール面の外周側端縁部と接触し、
セグメント底端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、
セグメント底端面横シールの背面に高圧側となる作動油室から作動圧油を導いて、この油圧により、セグメント底端面横シールのシール面およびシール面の内周側端縁をそれぞれ相手面および相手縁に押し付けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００５２】
本発明によれば、作動油室の油圧によって、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、セグメント頂端面横シール、上部リングシール、上部外周側リングシールの作用によって、前記クリアランス部を通っての作動油の漏洩を防止でき、作動油室間の油密を確保することができるので、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。さらに、舵取機の作動におけるクリーピング現象に対する耐性が高まることにより、舵取機の耐久性を高めることができる。
【００５３】
従来のロータリーベーン舵取機において、２−セグメント方式、３−セグメント方式では、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１６０ｋｇ／ｃｍ２以上に高めることも可能である。
【００５４】
また、上記クリアランスの発生量の多寡の影響がなくなるので、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による構成を使用することが可能になる。
また、従来のロータリーベーン舵取機では、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、本発明のロータリーベーン舵取機においては、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、このクリアランスを通って作動油が漏洩することがなくなるので、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。
【００５５】
さらに、作動油圧の大きさによっては、ハウジングのセグメントの底端面とハウジングの内底面との間に有害なクリアランスが発生しでも、このクリアランスを通っての、作動油室間の作動油の漏洩を防止できることにより、ハウジングのセグメントの頂端面におけるクリアランスの発生への対処による効果と同様の効果を発揮できる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【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部の拡大図
【図３】図１におけるＢ部を示す斜視図
【図４】本発明の実施の形態におけるセグメントを示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は側面図
【図５】図１におけるＡ部を示す縦断面図であり、図３におけるａ−ａ矢視断面
【図６】図５におけるｂ−ｂ矢視断面
【図７】図５におけるｃ−ｃ矢視断面
【図８】各型式、各出力トルクのロータリーベーン舵取機の実機について、アクチュエーターのトップカバーに対する、負荷時の軸方向歪みの計測データを示す図
【図９】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実機について、作動油圧の変化に対するアクチュエーター内部の漏洩量の変化を、転舵所要時間の変化として捉えて計測したデータを示す図
【図１０】本発明の他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１１】図１０におけるＣ部を示す拡大縦断面図
【図１２】図１１におけるｄ−ｄ矢視断面
【図１３】図１１におけるｅ−ｅ矢視断面
【図１４】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１５】同、ロータリーベーン舵取機のアクチュエーターを示し、図１６におけるｆ−ｆ矢視断面図
【図１６】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１７】同、図１５におけるＣ部の拡大図
【図１８】同、図１５におけるＤ部の拡大図
【図１９】同、図１５におけるＥ部の拡大図
【図２０】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２１】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２２】同、ロータリーベーン舵取機の油圧システム図
【発明を実施するための形態】
【００５７】
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１４〜図２２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。
【００５８】
図１〜図７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端面横スリット５０が半径方向に形成してあり、セグメント頂端面横スリット５０内に、セグメント頂端面横シール５１を保持している。このセグメント頂端面横シール５１のシール面５１ａがトップカバー１３の裏面１３ｂと当接する。
【００５９】
セグメント頂端面横シール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。
かくて、セグメント１１ｈを介して両隣にある作動油室１５ａと１５ｂとの間（あるいは１５ｃと１５ｄとの間）において、セグメント１１ｈの頂端面１１ｋを通って作動油が漏洩することは、セグメント頂端面横シール５１のシール面５１ａがトップカバー１３の裏面１３ｂに当接することで防止できる。
【００６０】
セグメント頂端面横シール５１とセグメント縦シール１１ｏの上端との連接部は、図３〜図７に示すようなものである。すなわち、セグメント頂端面横シール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。
【００６１】
これにより、セグメント縦シール１１ｏとセグメント頂端面横シール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端面横スリット５０内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端面横シール５１の背面５１ｃの空間とが連通する。
【００６２】
セグメント頂端面横シール５１のシール面５１ａにおける内周側端縁５１ｄおよび外周側端縁５１ｅのそれぞれの部位における油密を確保するために、内周側端縁５１ｄおよび外周側端縁５１ｅのそれぞれと接触する上部リングシール５３および上部外周側リングシール５５を設ける。すなわち、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部に対向する部位に環状の上部リングスリット５２を形成し、このリングスリット５２内に弾性材料よりなる上部リングシール５３を保持する。
【００６３】
上部リングシール５３は、先に述べた上部リングシール１３ｄと同様の構成および作用を有する。すなわち、上部リングシール５３は、ローター１２の上部端面の外周縁部に対向し、そのリングシール面５３ａがローター１２の上部端面に摺接する。更に、リングシール面５３ａの外周側端縁部５３ｂが、各ベーン１２ｄのベーン上部横シール１２ｇのシール面内周側端縁１２ｇｂと接触し、上部リングシール５３のリングシール面５３ａの外周側端縁部５３ｂがセグメント頂端面横シール５１のシール面５１ａの内周側端縁５１ｄに当接する。
【００６４】
また、トップカバー１３の裏面１３ｂにおいてハウジング１１の頂端面１１ｂの内周縁部に対向する部位に環状の上部外周側リングスリット５４が形成してあり、このリングスリット５４内に弾性材料よりなる上部外周側リングシール５５を保持している。而して、上部外周側リングシール５５のリングシール面５５ａは、ハウジング１１の頂端面１１ｂの内周縁部に当接して、この部位から高圧作動油が機外へ漏出することを防止する。また、セグメント頂端面横シール５１のシール面５１ａは外周側端縁５１ｅが上部外周側リングシール５５のリングシール面５５ａの内周側端縁部５５ｂに当接して、この部分における油密を確保する。
【００６５】
上記のセグメント頂端面横シール５１、およびトップカバー１３の裏面１３ｂに設けた上部リングシール５３と上部外周側リングシール５５は、それぞれ相手面との当接によるシーリング効果を高めるために、および相手面の縁部との当接によるシーリング効果を高めるために、各シール５１、５３、５５のそれぞれの背面５１ｃ、５３ｃ、５５ｃに、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）から作動圧油を導き、この油圧によりそれぞれのシール面５１ａ、リングシール面５３ａ、５５ａ、およびリングシール面端縁部５３ｂ、５５ｂをそれぞれ相手面および相手面の縁部に押し付けている。
【００６６】
高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）から作動圧油を上記セグメント頂端面横シール５１、上部リングシール５３、上部外周側リングシール５５の各背面５１ｃ、５３ｃ、５５ｃに導くのは次の手段による。
【００６７】
すなわち、上部リングシール５３の背面５３ｃに高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）からの作動圧油を導く手段は、先に述べた上部リングシール１３ｄの背面１３ｄａに作動圧油を導いている手段と同じである。
【００６８】
つまり、図１、図２に示すように、高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）から抽出した作動圧油は、トップカバー１３を貫通する油路１３ｅを経てローター上面油溝１２ｐに導かれ、さらに上部リングスリット５２の内周側面から底面に至る油溝１３ｇを通って上部リングシール５３の背面５３ｃに導かれる。
【００６９】
上部外周側リングシール５５の背面５５ｃに高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）からの作動圧油を導く手段は、図１、図２に示すように、上部リングスリット５２の底面から上部外周側リングスリット５４の底面に至る油路５６をトップカバー１３の肉内に設けたものである。
【００７０】
セグメント頂端面横シール５１に対しては、図１に示すように、ハウジング１１の底部のボス部１１ｄ内に、下部リングシール１１ｓの背面１１ｓａとセグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃの下端部１１ｏｂとを連通する油路１１ｗを設け、下部リングシール１１ｓの背面１１ｓａに導かれた、高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｅ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）からの作動圧油を同時に、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃおよびセグメント頂端面横シール５１の背面５１ｃにも作用させる。
【００７１】
以下、上記した構成における作用および効果を説明する。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、その油圧力を受けるトップカバー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。これにより、ハウジングセグメント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。
【００７２】
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、図１に示すように、トップカバー１３を貫通する油路１３ｅを通って、ローター１２の上部端面におけるローター上面油溝１２ｐに入り、さらに、ローター１２のバランス孔１２ｒを通ってローター１２の下部端面におけるローター下面油溝１２ｑに入る。
【００７３】
而して、ローター下面油溝１２ｑに導かれた作動圧油は、油溝１１ｔを通って下部リングシール１１ｓの内周側側面と背面１１ｓａとに作用し、さらに、油路１１ｗ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。
【００７４】
それと同時に、この油圧は、各セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃの下端部１１ｏｂを通って、各セグメント頂端面横シール５１の背面５１ｃに作用し、セグメント頂端面横シール５１を、上述したハウジングセグメント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に押し付ける。
【００７５】
一方、ローター上面油溝１２ｐに入った作動圧油は、図２に示すように、上部リングスリット５２の内周側面の油溝１３ｇに作用し、そして、上部リングシール５３の外周側面を上部リングスリット５２の外周側面に押し付ける。これにより、高圧側の作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）の作動油がこの側面を通って低圧側の作動油室１５ｂ、１５ｄ（あるいは１５ａ、１５ｃ）に漏洩することを防止する。
【００７６】
上部リングスリット５２の内周側面の油溝１３ｇに入った高圧の作動油は、さらに、上部リングシール５３の背面５３ｅにも作用して、リングシール面５３ａをローター１２の上部端面の外周縁部に押し付けるとともに、上部リングシール５３のリングシール面５３ａの外周側端縁部５３ｂを、図２、図５に示すように、それぞれベーン上部横シール１２ｇのシール面１２ｇａの内周側端縁１２ｇｂおよびセグメント頂端面横シール５１のシール面５１ａの内周側端縁５１ｄに押し付ける。これにより、高圧側の作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）の作動油が、このリングシール面５３ａを通って、また、各端縁部５３ｂ、１２ｇｂおよび５３ｂ、５１ｄを通って低圧側の作動油室１５ｂ、１５ｄ（あるいは１５ａ、１５ｃ）に漏洩することを防止する。
【００７７】
この高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）からの作動圧油は、図２に示すように、上部リングシール５３の背面５３ｃから、トップカバー１３の肉内に設けた油路５６を通って、上部外周側リングシール５５の背面５５ｃに作用する。これにより、上部外周側リングシール５５のリングシール面５５ａをハウジング頂端面１１ｂの内周縁部に押し付けて、この部位を通って高圧作動油が機外へ漏出することを防ぐとともに、上部外周側リングシール５５の背面５５ｃに導かれた作動圧油は、上部外周側リングシール５５のリングシール面５５ａの内周側端縁部５５ｂを、図２、図５に示すように、それぞれベーン上部横シール１２ｇのシール面１２ｇａの外周側端縁１２ｇｄ、および、セグメント頂端面横シール５１のシール面５１ａの外周側端縁５１ｅに押し付ける。これにより、高圧側の作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）の作動圧油が、この各端縁部５５ｂ、１２ｇｄおよび５５ｂ、５１ｅを通って、低圧側の作動油室１５ｂ、１５ｄ（あるいは１５ａ、１５ｃ）に漏洩することを防止する。
【００７８】
上述したこれらシールの各当接は、上記クリアランスの発生にもかかわらず、シール背面の作動油圧力を受けて、上記クリアランスに追従して確保されるので、油密を確保することができる。
【００７９】
而して、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、それと同時に、セグメント頂端面横シール５１、上部リングシール５３、および上部外周側リングシール５５の各シール面５１ａ、５３ａ、５５ａを相手面および相手縁に押し付ける力も強くなり、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、油密も強められる。
【００８０】
本発明の実施の形態による効果を検証するために、実機を使用して試験を行った。その結果を以下に説明する。
図８は、各型式、各出力トルクのロータリーベーン舵取機の実機において油圧を与えた時に、アクチュエーター１のトップカバー１３の半径方向各部位において生じる軸方向の歪み（トップカバー１３の裏面１３ｂと、それぞれセグメント１１ｈの頂端面１１ｋ、ローター１２の上部端面、および、ハウジング１１の頂端面１１ｂとの間に発生するクリアランスの量）を計測した結果を示す。
【００８１】
例えば、最も軸方向歪みが大きくなったケースとしてＮ−１０５型（３−ベーン）において、試験油圧１５ＭＰａを与えた場合、トップカバー１３の貫通孔１３ｈの部位で０．８８ｍｍの歪み（クリアランス）を生じた。また、より小型のＮ−３０型（２ーベーン）の場合、試験油圧１５ＭＰａにおいて、上記と同じ部位における歪み（クリアランス）は０．４７ｍｍであった。
【００８２】
図９は、上記のＮ−３０型（２−ベーン）ロータリーベーン舵取機において、舵取機が６５°転舵するのに所要する時間を、各作動油圧に対して、計測した結果を示す。
比較のために、標準型（従来技術）、改造１（本発明の実施の形態において、上部外周側リングシール５５を除外したもの）、および、改造２（改造１において、上部外周側リングシール５５も設けたもの）の３種について、試験を行った。
【００８３】
その結果、図９に示すように、標準型においては、作動油圧が高くなるにつれて、６５°転舵（ローター１２の６５°回転）の所要時間が増加し、特に、ほぼ１１ＭＰａ以上では、急激な増加となり、遂には、作動油圧が約１１．５ＭＰａにおいて１１８ｓｅｃに達し、そして、ローター１２はそれ以上には回転せずストール状態になった。
【００８４】
すなわち、約１１．５ＭＰａの作動油圧においては、高圧側の作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）に送られた油圧ポンプ２１からの作動油は、その全量が低圧側の作動油室１５ｂ、１５ｄ（あるいは１５ａ、１５ｃ）に漏洩していることを意味する。
【００８５】
改造１においては、作動油圧が約１１Ｍｐａまでは、６５°転舵（ローター１２の６５°回転）の所要時間は、船級協会の規定値である２８秒以下であるが、作動油圧がそれ以上になると、６５°転舵（ローター１２の６５°回転）の所要時間は急激に増加する。すなわち、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）への作動油の漏洩が大きくなり、作動油圧が発生しにくくなる状況になった。
【００８６】
これに対して、改造２においては、６５°転舵（ローター１２の６５°回転）の所要時間は作動油圧の大きさには殆ど影響されず、作動油圧が１７ＭＰａになってようやく、船級協会の規定値である２８秒に達した。すなわち、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）への作動油の漏洩量は、作動油圧が高くなっても、無負荷時と殆ど変わらないという結果が得られ、本発明の実施の形態の有効性が確認された。
【００８７】
上述したことにより、従来のロータリーベーン舵取機においては、作動油圧を最大８０ｋｇ／ｃｍ２程度に抑えざるを得ず、かつ、油圧ポンプの吐出量を、該クリアランスの部分を通っ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１６０ｋｇ／ｃｍ２以上に高めることも可能であり、かつ、油圧ポンプの吐出量を、該クリアランスの部分を通っ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。
【００８８】
また、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。また、舵取機の作動におけるクリーピング現象に対する耐性が高まることにより、舵取機の耐久性が高められる。
【００８９】
次に、ロータリーベーン舵取機アクチュエーター１の作動油圧の更なる高圧化に対処するための本発明の他の実施の形態を図１０〜図１３に基づいて説明する。この実施の形態は、先に説明した実施の形態をそのまま適用するとともに、それに加えるものであるので、その付加部分、および、それに伴って必要となる変更部分についてのみ説明する。
【００９０】
図１０〜図１３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、その底端面１１ｉに、セグメント縦スリット１１ｑと連続するセグメント底端面横スリット５７が半径方向に形成してあり、セグメント底端面横スリット５７内に、セグメント底端面横シール５８を保持している。このセグメント底端面横シール５８のシール面５８ａがハウジング１１の内底面１１ｆと当接する。
【００９１】
セグメント底端面横シール５８は、ポリマー等の弾性材料によって形成されており、図１２、図１３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。かくて、セグメント１１ｈを介して両隣にある作動油室１５ａと１５ｂとの間（あるいは１５ｃと１５ｄとの間）において、セグメント１１ｈの底端面１１ｉを通って作動油が漏洩することは、セグメント底端面横シール５８のシール面５８ａがハウジング１１の内底面１１ｆに当接することで防止できる。
【００９２】
セグメント底端面横シール５８とセグメント縦シール１１ｏの下端との連接部は、セグメント頂端面横シール５１とセグメント縦シール１１ｏの上端との連接部と同様の構成である。
【００９３】
すなわち、図１１に示すように、セグメント底端面横シール５８は、セグメント縦シール１１ｏの下端との連接部において、リップ部５８ｂが欠けており、この欠けた部分にセグメント縦シール１１ｏの底端面１１ｏｇが嵌め込まれている。
【００９４】
これにより、セグメント縦シール１１ｏとセグメント底端面横シール５８とをそれぞれセグメント縦スリット１１ｑおよびセグメント底端面横スリット５７内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底端面横シール５８の背面５８ｃの空間とが連通する。
【００９５】
セグメント底端面横シール５８のシール面５８ａにおける内周側端縁５８ｄは、下部リングシール１１ｓのシール面１１ｓｂの外周側端縁部１１ｓｃと接触しており、これにより、セグメント底端面横シール５８のシール面５８ａにおける内周側端縁５８ｄの部位における油密を確保する。
【００９６】
また、同シール面５８ａにおける外周側端縁５８ｅの部位については、セグメント底端面横シール５８の外周側端面５８ｆがハウジング１１の内周面１１ｎに当接することにより、油密を確保できる。
【００９７】
セグメント底端面横シール５８のシール面５８ａの、当接する相手面であるハウジング１１の内底面１１ｆとの、また、該シール面５８ａにおける内周側端縁５８ｄの、当接する相手縁である下部リングシール１１ｓのシール面１１ｓｂの外周側端縁部１１ｓｃとの、それぞれの間のシールリング効果を高めるために、セグメント底端面横シール５８の背面５８ｃに、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）から作動圧油を導き、この油圧により、シール面５８ａおよび内周側端縁５８ｄをそれぞれ相手面および相手縁部に押し付けている。
【００９８】
上記の、高圧の作動圧油をセグメント底端面横シール５８の背面５８ｃに導くのは次の手段による。
すなわち、高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）から抽出した作動圧油は、前述の実施の形態において説明したように、トップカバー１３を貫通する油路１３ｅに導かれるが、図１０に示すように、油路１３ｅから分岐する油路５９を設け、そして、この油路５９を、セグメント１１ｈの肉内を通って、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに開口せしめる。
【００９９】
かくて、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに導かれた作動圧油は、前述した、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃの空間とセグメント底端面横シール５８の背面５８ｃの空間との連通により、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに作用するとともに、セグメント底端面横シール５８の背面５８ｃにも作用する。
【０１００】
なお、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに導かれた作動圧油は、先の実施の形態において説明したように、セグメント頂端面横シール５１の背面５１ｃにも作用する。
以下、上記した構成における作用および効果を説明する。
【０１０１】
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、その油圧力を受けるトップカバー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、その内周面が油圧の大小に応じて必然的に上方に変位する。
【０１０２】
これにより生じるハウジングのセグメント１１ｈの頂端面Ｉ１ｋとトップカバー１３の裏面１３ｂとの間に生じるクリアランスを通っての、高圧側となる作動油室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）への作動圧油の漏洩は、先の実施の形態において説明したように、セグメント頂端面横シール５１、上部リングシール５３、上部外周側リングシール５５の作用によって防止される。
【０１０３】
他方において、作動油室１５ａ〜１５ｄに発生した油圧により、トップカバー１３が環状の片持梁となって、その内周面が上方に変位させられるとき、ハウジングのセグメント１１ｈも、その頂端面１１ｋにおけるボルト１１ｍを介して、かつ、セグメント１１ｈの底端面１１ｉにおけるボルト１１ｊの引張力に抗して、上方に引き上げられるように変位する傾向となるが、油圧力が更に大きくなると、セグメント１１ｈの底端面１１ｉとハウジング１１の内底面１１ｆとの間に、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）ヘの作動圧油の漏洩にとって有害なクリアランスが発生する。
【０１０４】
一方において、高圧側となる作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）における作動圧油は、図１０に示すように、トップカバー１３を貫通する油路１３ｅから分岐する油路５９を通って、セグメント縦シール１１ｏに作用する。
【０１０５】
それと同時に、この作動圧油は、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃの空間と連通する、セグメント底端面横シール５８の背面５８ｃの空間に導かれる。
そして、その油圧力は、セグメント底端面横シール５８を、セグメント１１ｈの底端面１１ｉとハウジング１１の内底面１１ｆとの間に発生するクリアランスの分だけ下方に押し下げ、そのシール面５８ａをハウジング１１の内底面１１ｆに押し付けるとともに、シール面５８ａの内周側端縁５８ｄを下部リングシール１１ｓのシール面１１ｓｂの外周側端縁部１１ｓｃに押し付ける。
【０１０６】
かくて、作動油室１５ａ〜１５ｄに発生した油圧が大きくて、これにより、セグメント１１ｈの底端面１１ｉとハウジング１１の内底面１１ｆとの間に有害なクリアランスが発生しても、セグメント底端面横シール５８は、シール背面５８ｃに作用する作動油圧力を受けて、このクリアランスに追従することができる。これにより、高圧側の作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）の作動油が、セグメント１１ｈの底端面１１ｉの部位を通って、低圧側の作動油室１５ｂ、１５ｄ（あるいは１５ａ、１５ｃ）に漏洩することを防止する。
【０１０７】
而して、作動油室１５ａ〜１５ｄにおける作動油圧が高くなるほど、前記クリアランスの量は大きくなるが、それと同時に、セグメント底端面横シール５８のシール面５８a、および、シール面５８ａの内周側端縁５８ｄにおける面圧も強くなり、セグメント１１ｈの底端面１１ｉにおける油密が強められ、作動油圧のより高圧化に対処することができる。
【符号の説明】
【０１０８】
１    ロータリーベーン舵取機アクチュエーター
１１    ハウジング
１１ａ  フランジ部
１１ｂ  頂端面
１１ｃ  トップカバー取付用周縁ボルト
１１ｈ  セグメント
１１ｉ  セグメント底端面
１１ｋ  セグメント頂端面
１１ｎ  内周面（ハウジング１１の）
１１ｏ  セグメント縦シール
１１ｏａ  シール面
１１ｏｂ  下端部
１１ｏｃ  背面
１１ｏｄ  シール面下端縁
１１ｏｅ  シール面上端縁
１１ｏｆ  頂端面
１１ｏｇ  底端面（セグメント縦シール１１ｏの）
１１ｑ  セグメント縦スリット
１１ｒ  下部リングスリット
１１ｓ  下部リングシール
１１ｓａ  背面
１１ｓｂ  シール面
１１ｓｃ  シール面外周側端縁部
１１ｔ  油溝（下部リングスリット内周側面の）
１１ｕ  貫通孔
１１ｖ  下部グランドシール装置
１１ｗ  油路（下部リングシール背面とセグメント縦シール背面とを連通する）
１２    ローター
１２ｄ  ローターベーン
１２ｅ  ベーン上端面
１２ｆ  ベーン上部横スリット
１２ｇ  ベーン上部横シール
１２ｇａ  シール面
１２ｇｂ  シール面内周側端縁
１２ｇｃ  背面
１２ｇｄ  シール面外周側端縁
１２ｈ    ベーン下端面
１２ｉ    ベーン下部横スリット
１２ｊ    ベーン下部横シール
１２ｊａ  シール面
１２ｊｂ  シール面内周側端縁
１２ｊｃ  背面
１２ｍ    ベーン縦スリット
１２ｎ    ベーン縦シール
１２ｎａ  シール面
１２ｎｂ  背面
１２ｏ    外周面（ローター１２の）
１２ｐ    ローター上面油溝
１２ｑ    ローター下面油溝
１２ｒ    バランス孔
１２ｓ    油路（ローター上面油溝からベーン縦シール背面への）
１３      トップカバー
１３ｂ    トップカバー裏面
１３ｃ    上部リングスリット
１３ｄ    上部リングシール
１３ｄａ  背面
１３ｄｂ  シール面
１３ｄｃ  シール面外周側端縁部
１３ｅ  油路（トップカバーを貫通する）
１３ｆ  油路（油路１３ｅから分岐する）
１３ｇ  油溝（上部リングスリットの内周側面の）
１３ｈ  貫通孔
１３ｉ  上部グランドシール装置
１４    舵軸
１５    油室用空間
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ  作動油室
１６    圧力バルブ
１６ａ  油圧ライン（防衝弁から圧力バルブへの）
１７ｓ  リップ（直線シールの）
１７ｒ  リップ（リングシールの）
５０    セグメント頂端面横スリット
５１    セグメント頂端面横シール
５１ａ  シール面
５１ｂ  リップ部
５１ｃ  背面
５１ｄ  シール面内周側端縁
５１ｅ  シール面外周側端縁
５２    上部リングスリット
５３    上部リングシール
５３ａ  リングシール面
５３ｂ  リングシール面外周側端縁部
５３ｃ  背面
５４    上部外周側リングスリット
５５    上部外周側リングシール
５５ａ  リングシール面
５５ｂ  リングシール面内周側端縁部
５５ｃ  背面
５６    油路（上部リングスリット底面と上部外周側リングスリット底面とを結ぶ）
５７    セグメント底端面横スリット
５８    セグメント底端面横シール
５８ａ  シール面
５８ｂ  リップ部
５８ｃ  背面
５８ｄ  シール面の内周側端縁
５８ｅ  シール面の外周側端縁
５８ｆ  外周側端面
５９    油路（油路１３ｅから分岐、セグメント縦シール１１ｏの背面１１ｏｃに開口）
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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