(57)【要約】      （修正有）【課題】副グランドパッキングの潤滑を確保し、過剰摺動面圧、焼損あるいは破損を防ぐとともに、その破損を外部から検知できるロータリーベーン式舵取機を提供する。【解決手段】上部グランドシール装置１３ｉが上部主グランドパッキング１３ｊと上部副グランドパッキング１３ｋとで構成され、下部グランドシール装置１１ｎが下部主グランドパッキング１１ｏと下部副グランドパッキング１１ｐとで構成され、上部グランドシール装置１３ｉの上部主グランドパッキング１３ｊと上部副グランドパッキング１３ｋとの間の空間１３ｐ、および下部グランドシール装置１１ｎの下部主グランドパッキング１１ｏと下部副グランドパッキング１１ｐとの間の空間にそれぞれグランドシーリング油ライン５３、５８を接続し、グランドシーリング油ライン５３、５８に検流計５５、６０を設けた。【選択図】図１
2015013572.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作動油室に区画し、ローターの回転軸心に対して対極にある作動油室が相互に連通するロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターにおいて、
トップカバーは、ローターの上部軸部が遊嵌する貫通孔を有し、この貫通孔の内周面に上部グランドシール装置を有し、上部グランドシール装置がローターの上部軸部の外周面に摺接する弾性材料よりなる上部主グランドパッキングと上部副グランドパッキングとで構成され、
ハウジングは、底部のボス部にローターの下部軸部が遊嵌する貫通孔を有し、この貫通孔の内周面に下部グランドシール装置を有し、下部グランドシール装置がローターの下部軸部の外周面に摺接する弾性材料よりなる下部主グランドパッキングと下部副グランドパッキングとで構成され、
上部グランドシール装置の上部主グランドパッキングと上部副グランドパッキングとの間の空間、および下部グランドシール装置の下部主グランドパッキングと下部副グランドパッキングとの間の空間にそれぞれグランドシーリング油ラインを接続し、前記グランドシーリング油ラインに検流計を設けたことを特徴とするロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置。
【請求項２】
グランドシーリング油ラインには、ロータリーベーン式舵取機を作動させるための油圧回路における作動油リターンラインから作動油を導く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アクチュエーターのグランドシール装置。
【請求項３】
トップカバーは、その裏面に、ローターの上部端面の外周縁に対向する部位に輪状の上部リングスリットを有し、この上部リングスリット内に弾性材料よりなる上部リングシールを保持し、ハウジングは、その内底面に、ローターの下部端面の外周縁に対向する部位に輪状の下部リングスリットを有し、この下部リングスリット内に弾性材料よりな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ローターの半径方向に延びるスリットを有するとともに、このスリット内に弾性材料よりな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ローターの半径方向に延びるスリットを有するとともに、このスリット内に弾性材料よりな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、このスリット内に弾性材料よりなる縦シールを保持し、縦シールの上端面と下端面がそれぞれ上部横シールと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スリットを有し、このスリット内に弾性材料よりな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がトップカバーの裏面に当接し、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、
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ことを特徴とする請求項１または２に記載のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置。
【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に関し、詳しくはアクチュエーターのグランドシール装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター１０は、例えば図４〜図６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】
ローター１２は、半径方向においては、下部軸部１２ａがハウジング１１の底部に設けたボス部１１ａでラジアル軸受１４ａを介して支持され、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でラジアル軸受１４ｂを介して支持されている。また、軸方向においては、ローター１２の下端面がハウジング１１の内底面でスラスト軸受１４ｃを介して支持されている。
【０００４】
ローター１２は、舵軸１７の軸頭１７ａを装入して緊合させる内部貫通孔１２ｃを有しており、外周面の周方向に沿った等間隔の位置にｎ個（ｎは１以上の数、ここではｎ＝２）のべーン１２ｄを突設している。
【０００５】
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、上記ベーン１２ｄと同数のセグメント１１ｂを突設している。
図５、図６に示すように、ローター１２の各ベーン１２ｄは、上端面に形成した上部横スリット１２ｅ内に、トップカバー１３の裏面に摺接する上部横シール１２ｆを保持し、下端面に形成した下部横スリット１２ｇ内に、ハウジング１１の内底面に摺接する下部横シール１２ｈを保持し、半径方向の先端面に形成した縦スリット１２ｉ内にハウジング１１の内周面に摺接する縦シール１２ｊを保持している。
【０００６】
また、図５、図６に示すように、ハウジング１１のセグメント１１ｂは、半径方向の先端面に形成した縦スリット１１ｃ内に、ローター１２の外周面に摺接する縦シール１１ｄを保持している。なお、上記各シール１２ｆ、１２ｈ、１２ｊ、１１ｄ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。
【０００７】
なお、直線シールであるローターベーン１２ｄの上部横シール１２ｆ、下部横シール１２ｈ、縦シール１２ｊ、およびセグメント１１ｂの縦シール１１ｄの断面形状は、図１１に示すようなものである。
【０００８】
ローター１２は、ハウジング１１内において、ベーン１２ｄの上部および下部横シール１２ｆ、１２ｈがそれぞれトップカバー１３の裏面およびハウジング１１の内底面に摺接し、縦シール１２ｊがハウジング１１の内周面に摺接し、ローター１２の外周面がハウジング１１のセグメント１１ｂの縦シール１１ｄに摺接する状態で回転する。
【０００９】
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１１ｂとによって、作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄに区画される。
図５、図６、図８に示すように、トップカバー１３は、ローター１２の上端面の外周円環面に対向する部位に全周にわたって形成した上部リングスリット１３ａ内に、環状の上部リングシール１３ｂを保持している。図５、図６、図９に示すように、ハウジング１１は、ローター１２の下端面の外周円環面に対向する部位に全周にわたって形成した下部リングスリット１１ｅに、環状の下部リングシール１１ｆを保持している。上部および下部リングシール１３ｂ、１１ｆ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。なお、上部および下部リングシール１３ｂ、１１ｆの断面形状は、図１２に示すようなものである。
【００１０】
図８に示すように、上部リングシール１３ｂは、リングシール面１３ｃがローター１２の上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１３ｃの外周縁部１３ｄがベーン１２ｄの上部横シール１２ｆの内周側上端縁１２ｋとセグメント１１ｂの縦シール１１ｄの内周側上端縁１１ｈとにそれぞれ接触している。
【００１１】
図９に示すように、下部リングシール１１ｆは、上部リングシール１３ｂと同様に、リングシール面１１ｇがローター１２の下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１１ｇの外周縁部１１ｉがベーン１２ｄの下部横シール１２ｈの内周側下端縁１２ｍと、セグメント１１ｂの縦シール１１ｄの内周側下端縁１１ｊとにそれぞれ接触している。
【００１２】
これらにより、各作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの圧油が漏洩することを防いでいる。すなわち、ローター１２の上端面とトップカバー１３の裏面との間の微小な間隙を通って、また、上部リングスリット１３ａおよび下部リングスリット１１ｅのそれぞれ外周側面を通って、あるいは、ベーン１２ｄの上部および下部横シール１２ｆ、１２ｈの上下の各内周端縁部１２ｋ、１２ｍ、およびセグメント１１ｂの縦シール１１ｄの上下の各内周端縁部１１ｈ、１１ｊを通って、高圧側となる作動油室から隣接する低圧側の作動油室に圧油が漏洩することを防いでいる。
【００１３】
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同士はそれぞれ連通している。このため、例えば作動油室１５ａ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１５ｃにも同時に圧油が供給される一方で、残りの作動油室１５ｂ、１５ｄからは同時に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１２の回転が成立する。
【００１４】
上記のローター１２のベーン１２ｄの上部横シール１２ｆ、下部横シール１２ｈ、縦シール１２ｊ、ハウジング１１のセグメント１１ｂの縦シール１１ｄ、ハウジング１１の下部リングシール１１ｆおよびトップカバー１３の上部リングシール１３ｂは、それぞれが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１２ｆ、１２ｈ、１２ｊ、１１ｄ、１１ｆ、１３ｂのそれぞれの背面に、高圧側となる作動油室（１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄ）から圧油が導かれており、そ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ようにしている。
【００１５】
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１２ｆ、１２ｈ、１２ｊ、１１ｄ、１１ｆ、１３ｂ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。
【００１６】
図１５に示すように、連通する作動油室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１０の機外に設け、その各油圧ライン１６ａにそれぞれ圧力バルブ１６を設けることにより、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。
【００１７】
抽出された作動圧油は、図８、図９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１２ｎに連通するとともに、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１１ｂの縦シール１１ｄの背面に連通する。
【００１８】
ローター１２の上端面に設けた前記ローター上面油溝１２ｎは、トップカバー１３の上部リングスリット１３ａ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１３ｂの背面に連通する。
【００１９】
ローター１２の下端面に、リング状のローター下面油溝１２ｏを設けて、これとローター上面油溝１２ｎとを、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１２ｐで連通せしめる。ローター１２の下面油溝１２ｏは、下部リングスリット１１ｅの内周側側面に設けた油溝１１ｋを経由して下部リングシール１１ｆの背面に連通する。また、図１０に示すように、前記ローター上面油溝１２ｎからローターベーン１２ｄの縦シール１２ｊの背面に連通する油路１２ｑを設ける。
【００２０】
以上の構成において、前記上部リングスリット１３ａ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１３ｂのシール面１３ｃを越えて漏洩した作動圧油が、ローター１２の上部軸部１２ｂに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のを防ぐ手段として、図６に示すように、上部グランドシール装置１３が設けられる。
【００２１】
また、下部についても同様に、前記下部リングスリット１１ｅの内周側側面の油溝１１ｋに導かれた作動圧油、および、下部リングシール１１ｆのシール面１１ｇ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に遊嵌するハウジング１１の底部のボス部１１ａの貫通孔１１ｍを通って外部に漏出するのを防ぐ手段として、図６に示すように、下部グランドシール装置１１ｎが設けられる。
【００２２】
この上部グランドシール装置１３ｉおよび下部グランドシール装置１１ｎには、いろいろな形式のものが用いられている。例えば、“０”リングとして、主リングと、主リングから漏洩があった場合に備えての副リングとを二重に重ねて設けたものがある。しかし、作動油の設計圧力が高くなると、“０”リングの二重かさね構成ではシーリングが難しくなる。
【００２３】
このため、従来技術のグランドシール装置においては、図１３、図１４に示すように、リップ形のグランドパッキングを主と副の二重に設けており、主グランドパッキングで主としてシーリング作用を行わせている。そして、主グランドパッキングから漏洩があったり、あるいは、主グランドパッキングが破損したときに副グランドパッキングが二次的にシーリング作用を行うように、両者を直列にして用いている。
【００２４】
これを図１３、図１４に基づいて以下に説明する。図１３に示すように、上部グランドシール装置１３ｉは、ローター１２の上部軸部１２ｂの外周面上に、それぞれ弾性材料よりなる上部主グランドパッキング１３ｊと上部副グランドパッキング１３ｋとをローター１２の軸方向において直列に配設した構成をなす。上部主グランドパッキング１３ｊは、トップカバー１３の貫通孔１３ｈの内周面に設けた上部主グランドパッキング溝１３ｍ内に保持し、上部副グランドパッキング１３ｋは、上部主グランドパッキング１３ｊに対する上部グランドパッキング押え１３ｎの内周面に設けた上部副グランドパッキング溝１３ｏ内に保持する。
【００２５】
上部主グランドパッキング１３ｊは、リング状の基部１３ｊａと、基部１３ｊａの外周側端部から下方に突出したリング状の外側リップ１３ｊｂと、基部１３ｊａの内周側端部から下方に突出したリング状の内側リップ１３ｊｃとからなる。自由状態においては、外側リップ１３ｊｂの先端部は、基部１３ｊａの外周面より外側に所定量張り出し、内側リップ１３ｊｃの先端部は、基部１３ｊａの内周面より内側に所定量張り出している。
【００２６】
上部主グランドパッキング１３ｊを上部主グランドパッキング溝１３ｏ内に装着した状態において、外側リップ１３ｊｂの先端部は内周方向に変位して、上部主グランドパッキング溝１３ｍの外周側壁面との間に所定の接触面圧が発生し、内側リップ１３ｊｃの先端部は、外周方向に変位して、ローター１２の上部軸部１２ｂの外周面との間に所定の接触面圧が発生する。
【００２７】
上部副グランドパッキング１３ｋは、上部主グランドパッキング１３ｊと同様の断面形状を有し、上部副グランドパッキング１３ｋを装着した状態において、その外側リップ１３ｋａの先端部には、上部副グランドパッキング溝１３ｏの外周側壁面との間に所定の接触面圧が発生し、内側リップ１３ｋｂの先端部には、ローター１２の上部軸部１２ｂの外周面との間に所定の接触面圧が発生する。
【００２８】
下部グランドシール装置１１ｎは、図１４に示すように、ローター１２の下部軸部１２ａの外周面上に、それぞれ弾性材料よりなる下部主グランドパッキング１１ｏと下部副グランドパッキング１１ｐとを、ローター１２の軸方向において直列に配設した構成をなす。
【００２９】
下部主グランドパッキング１１ｏは、ハウジング１１の底部のボス部１１ａの内周面に設けた下部主グランドパッキング溝１１ｑ内に保持し、また、下部副グランドパッキング１１ｐは、下部主グランドパッキング１１ｏに対する下部グランドパッキング押え１１ｒの内周面に設けた下部副グランドパッキング溝１１ｓ内に保持する。
【００３０】
下部主グランドパッキング１１ｏは、上部主グランドパッキング１３ｊと同じ断面形状を有し、下部副グランドパッキング１１ｐは、上部副グランドパッキング１３ｋと同じ断面形状を有する。下部主グランドパッキング１１ｏは上部主グランドパッキング１３ｊと上下方向で対称に配設し、下部副グランドパッキング１１ｐは上部副グランドパッキング１３ｋと上下方向で対称に配設する。
【００３１】
下部主グランドパッキング１１ｏを装着した状態において、外側リップ１１ｏａの先端部と下部主グランドパッキング溝１１ｑの外周側壁面との間に所定の接触面圧が発生し、内側リップ１１ｏｂの先端部とローター１２の下部軸部１２ａの外周面との間に所定の接触面圧が発生する。
【００３２】
下部副グランドパッキング１１ｐを装着した状態において、外側リップ１１ｐａの先端部と下部副グランドパッキング溝１１ｓの外周側壁面との間に所定の接触面圧が発生し、内側リップ１１ｐｂの先端部とローター１２の下部軸部１２ａの外周面との間に所定の接触面圧が発生する。
【００３３】
上記のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター１０を作動させる油圧装置２０の回路は、例えば図１５に示すようなものである。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および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、および方向切換弁２２の出口とアクチュエーター１０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。
【００３４】
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１０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１０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。この操舵方向切換弁２２は、アクチュエーター１０を作動させないときは、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。
【００３５】
取舵側パイロット逆止弁２４ｐおよび面舵側パイロット逆止弁２４ｓは、アクチュエーター１０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１０を作動させないときは、逆止作用を行って作動油をアクチュエーター１０の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ内に閉じ込め、ローター１２すなわち舵軸１７の軸頭１７ａを固定する。
【００３６】
而して、取舵側流量調整弁２５ｐおよび面舵側流量調整弁２５ｓは、作動油のアクチュエーター１０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１０の運動を滑らかにするものである。
【００３７】
なお、アクチュエーター１０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。
【００３８】
なお、トップカバー１３の貫通油路１３ｅを介してアクチュエーター１０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、アクチュエーター１０の機外の圧力バルブ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】
【００３９】
【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】
【００４０】
上記した構成のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター１０の上部グランドシール装置１３ｉおよび下部グランドシール装置１１ｎは、それぞれ主グランドパッキング１３ｊ、１１ｏおよび副グランドパッキング１３ｋ、１１ｐとから構成されている。
【００４１】
背景技術の項において説明したように、高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは１５ｂ、１５ｄ）から上部リングスリット１３ａの内周側側面の油溝１３ｇに導かれた作動圧油、および上部リングシール１３ｂのシール面１３ｃを越えて漏洩した作動油が、ローター１２の上部軸部１２ｂと、それに遊嵌するトップカバー１３の貫通孔１３ｈとの間の隙間を通って、上部主グランドパッキング１３ｊの外側リップ１３ｊｂと内側リップ１３ｊｃとの間に入る。
【００４２】
そして、その油圧により、外側リップ１３ｊｂを上部主グランドパッキング溝１３ｍの外周側壁面に押し付けて、この部分からの作動油の漏出を防ぐとともに、内側リップ１３ｊｃを、回転するローター１２の上部軸部１２ｂの外周面に押し付けてシーリング作用を行う。
【００４３】
これにより、上部主グランドパッキング１３ｊの摺動部分である内側リップ１３ｊｃは、常に作動油に接触するので、摺動部分に対する潤滑の問題がない。しかし、上部主グランドパッキング１３ｊによるシーリング作用が完全であればあるほど、作動圧油が上部主グランドパッキング１３ｊによって遮断されてしまう。
【００４４】
このため、上部副グランドパッキング１３ｋの内側リップ１３ｋｂとローター上部軸部１２ｂの外周面との摺動部には作動油が及ばないという現象が生じる。従って、該摺動部は、無潤滑での摺動となり、上部副グランドパッキング１３ｋが焼損、あるいは破損してしまうという問題があった。これは、下部副グランドパッキング１１ｐについても同様である。
【００４５】
あるいは、逆に、上部主グランドパッキング１３ｊ（あるいは下部主グランドパッキング１１ｏ）から漏洩した作動圧油が上部副グランドパッキング１３ｋ（あるいは下部副グランドパッキング１１ｐ）の内側リップ１３ｋｂ（あるいは１１ｐｂ）と外側リップ１３ｋａ（あるいは１１ｐａ）との間の空間に入ることが繰り返されると、該空間において蓄圧現象が生じる。
【００４６】
これによって、上部副グランドパッキング１３ｋ（あるいは下部副グランドパッキング１１ｐ）の内側リップ１３ｋｂ（あるいは１１ｐｂ）とローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）との間の摺動接触面圧が過大になり、該内側リップ１３ｋｂ（あるいは１１ｐｂ）を焼損あるいは破損させるという問題があった。
【００４７】
この問題を解決するために、上部副グランドパッキング１３ｋの外側リップ１３ｋａと内側リップ１３ｋｂとの間の空間にグリースを充填し、下部副グランドパッキング１１ｐの外側リップ１１ｐａと内側リップ１１ｐｂとの間の空間にグリースを充填して潤滑を行う方法をとっている。
【００４８】
しかし、この方法では、長年の使用の間に、初期充填したグリースが減ってきて、潤滑作用が劣化するという問題があり、また、グリースを過剰充填したために、内部の装置をしばしば破損してしまうという問題があった。さらに、上記した各現象を外部において感知して、監視するということが困難であるという問題があった。
【００４９】
本発明は、上記した課題を解決するものであり、上部および下部主グランドパッキング１３ｊ、１１ｏの作用の如何にかかわらず、上部および下部副グランドパッキング１３ｋ、１１ｐに対する潤滑を確保し、また蓄圧による過剰摺動面圧の発生を防いで、上部および下部副グランドパッキング１３ｋ、１１ｐの焼損あるいは破損を防ぐとともに、万一、主あるいは副グランドパッキング１３ｊ、１１ｏ、１３ｋ、１１ｐが破損した場合には、その現象を外部から検知することができるようにしたロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランド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】
【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式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置は、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作動油室に区画し、ローターの回転軸心に対して対極にある作動油室が相互に連通するロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターにおいて、トップカバーは、ローターの上部軸部が遊嵌する貫通孔を有し、この貫通孔の内周面に上部グランドシール装置を有し、上部グランドシール装置がローターの上部軸部の外周面に摺接する弾性材料よりなる上部主グランドパッキングと上部副グランドパッキングとで構成され、ハウジングは、底部のボス部にローターの下部軸部が遊嵌する貫通孔を有し、この貫通孔の内周面に下部グランドシール装置を有し、下部グランドシール装置がローターの下部軸部の外周面に摺接する弾性材料よりなる下部主グランドパッキングと下部副グランドパッキングとで構成され、上部グランドシール装置の上部主グランドパッキングと上部副グランドパッキングとの間の空間、および下部グランドシール装置の下部主グランドパッキングと下部副グランドパッキングとの間の空間にそれぞれグランドシーリング油ラインを接続し、前記グランドシーリング油ラインに検流計を設けたことを特徴とする。
【００５１】
本発明のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置において、グランドシーリング油ラインには、ロータリーベーン式舵取機を作動させるための油圧回路における作動油リターンラインから作動油を導くことを特徴とする。
【００５２】
本発明のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのグランドシール装置において、トップカバーは、その裏面に、ローターの上部端面の外周縁に対向する部位に輪状の上部リングスリットを有し、この上部リングスリット内に弾性材料よりなる上部リングシールを保持し、ハウジングは、その内底面に、ローターの下部端面の外周縁に対向する部位に輪状の下部リングスリットを有し、この下部リングスリット内に弾性材料よりな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ローターの半径方向に延びるスリットを有するとともに、このスリット内に弾性材料よりな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ローターの半径方向に延びるスリットを有するとともに、このスリット内に弾性材料よりな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、このスリット内に弾性材料よりなる縦シールを保持し、縦シールの上端面と下端面がそれぞれ上部横シールと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スリットを有し、このスリット内に弾性材料よりな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がトップカバーの裏面に当接し、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、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ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００５３】
以上のように本発明によれば、ローターの上部軸部の周面上における上部主グランドパッキングと上部副グランドパッキングとの間の空間に、また、ローターの下部軸部の周面上における下部主グランドパッキングと下部副グランドパッキングとの間の空間に、それぞれ上部および下部グランドシーリング油ラインを設けて、舵取機を作動させる油圧回路の作動油リターンラインから作動油を導くようにし、かつ、上部および下部グランドシーリング油ラインのそれぞれに検流計を設けることによって、上部および下部主グランドパッキングの作用の如何にかかわらず、作動油によって上部および下部副グランドパッキングに対する潤滑を確保できる。
【００５４】
この結果、以下の従来の問題がなくなる。
・従来のグリース充填による潤滑方式の場合の、潤滑作用の経年劣化の問題
・グリースの過剰充填による内部装置の破損の可能性の問題
・高圧の作用油が、上部（あるいは下部）主グランドパッキングから、上部（あるいは下部）主グランドパッキングと上部（あるいは下部）副グランドパッキングとの間の空間に漏洩して、この空間に蓄圧現象を生じ、それにより、上部（あるいは下部）副グランドパッキングに過大な摺動接触面圧を生じて、パッキングを破損する問題
さらに、従来においては、上部（あるいは下部）主グランドパッキングの作動不良を外部において感知して監視することができなかったが、本発明によれば、上部（あるいは下部）グランドシーリング油ラインに油の流れが生じたことを上部（あるいは下部）グランドシーリング油検流計によって検知することをもって、上部（あるいは下部）主グランドパッキングの作動不良を外部において感知、監視することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【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アクチュエーターのグランドシール装置への作動油の供給システムを示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図
【図２】同、図１における“Ａ”部の拡大詳細図
【図３】同、図１における“Ｂ”部の拡大詳細図
【図４】同、グランドシール装置への作動油の供給の機能を持つようにした、ロータリーベーン式舵取機作動のための油圧系統図
【図５】背景技術におけるロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターを示す部分断面斜視図
【図６】同、ロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターを示し、図７におけるａ−ａ矢視断面
【図７】同、ロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターを示す横断面図
【図８】同、図６における“Ｃ”部の拡大詳細図
【図９】同、図６における“Ｄ”部の拡大詳細図
【図１０】同、図６における“Ｅ”部の拡大詳細図
【図１１】同、ロータリーベーン式舵取機アクチュエーターのローターベーンの上部下部横シールおよび縦シール、ハウジングセグメントの縦シールの構成を示す拡大断面図
【図１２】同、ロータリーベーン式舵取機アクチュエーターの上部下部リングシールを示す拡大断面図
【図１３】同、ロータリーベーン式舵取機アクチュエーターの上部グランドシール装置を示し、図６における“Ｆ”部の拡大詳細図
【図１４】同、ロータリーベーン式舵取機アクチュエーターの下部グランドシール装置を示し、図６における“Ｇ”部の拡大詳細図
【図１５】同、ロータリーベーン式舵取機作動のための油圧系統図
【発明を実施するための形態】
【００５６】
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５〜図１５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、同一番号を付して説明を省略する。
【００５７】
図１、図２に示すように、上部グランドシール装置１３ｉでは、上部グランドパッキング押え１３ｎの円環部１３ｎａに連通孔５１が穿孔してある。この連通孔５１は、円環部１３ｎａの外周面と円環部１３ｎａの内周面との間に形成してあり、ローター１２の上部軸部１２ｂの外周面上における上部主グランドパッキング１３ｊと上部副グランドパッキング１３ｋとの間の空間１３ｐに導通している。
【００５８】
また、上部グランドシーリング油孔５２がトップカバー１３の肉部内とハウジング１１の周壁肉部内とを貫通して穿孔してある。上部グランドシーリング油孔５２の一方端は、連通孔５１の外周側の開口に連通し、他方端は、ハウジング１１の外周面における上下方向ほぼ中央部に出口５２ａとして開口する。
【００５９】
図１、図２に示すように、アクチュエーター１０の機外には上部グランドシーリング油ライン５３を設けており、その一方端は、上部グランドシーリング油孔５２の出口５２ａに接続し、他方端はリターンライン３０に接続する。リターンライン３０はアクチュエーター１０を作動させる油圧装置２において作動油を油タンク２６へ戻すラインである。
【００６０】
なお、初期状態においてリターンライン３０からの作動油を前記空間１３ｐに充油するための構成として、空間１３ｐを外気に連通させる上部グランド空気抜き孔６１が上部グランドパッキング押え１３ｎを貫通して設けてあり、上部グランド空気抜き孔６１の外気への出口に上部グランドベント弁６１ａを設けている。
【００６１】
上部グランドシーリング油ライン５３には、ハウジング１１の周壁の側に設けた上部グランドストップバルブ５４を介して、上部グランドシーリング油検流計５５を設ける。
また、図１、図３に示すように、下部グランドシール装置１１ｎでは、下部グランドパッキング押え１１ｒの円環部１１ｒａに連通孔５６が穿孔してある。この連通孔５６は、円環部１１ｒａの外周面と円環部１１ｒａの内周面との間に形成してあり、ローター１２の下部軸部１２ａの外周面上における下部主グランドパッキング１１ｏと下部副グランドパッキング１１ｐとの間の空間１１ｔに導通している。
【００６２】
下部グランドシーリング油孔５７がハウジング１１の周壁肉部内と底部内とを貫通して穿孔してあり、下部グランドシーリング油孔５７は一方端が上記連通孔５６の外周側の開口に連通し、他方端がハウジング１１の外周面に出口５７ａとして開口し、下部グランドシーリング油孔５７の出口５７ａと上部グランドシーリング油孔５２の出口５２ａとが横並びに開口している。
【００６３】
図１、図４に示すように、アクチュエーター１０の機外には下部グランドシーリング油ライン５８を設けており、下部グランドシーリング油ライン５８は一方端が下部グランドシーリング油孔５７の出口５７ａに接続し、他方端がリターンライン３０に接続する。
【００６４】
なお、初期状態においてリターンライン３０からの作動油を前記空間１１ｔに充油するための構成として、空間１１ｔを外気に連通させる下部グランド空気抜き孔６２が下部グランドパッキング押え１１ｒを貫通して設けてあり、下部グランド空気抜き孔６２の外気への出口に下部グランドベント弁６２ａを設けている。
【００６５】
下部グランドシーリング油ライン５８には、ハウジング１１の周壁の側に設けた下部グランドストップバルブ５９を介して、下部グランドシーリング油検流計６０を設ける。
以下、上記した構成における作用を説明する。本実施の形態において、上部グランドシール装置１３ｉと下部グランドシール装置１１ｎは、同じ作用を行うので、以下においては、上部グランドシール装置１３ｉに対してのみ説明する。
【００６６】
図１、図２において、先ず、アクチュエーター１０の正常な運転状態において、上部主グランドパッキング１３ｊの外側リップ１３ｊｂと内側リップ１３ｊｃとの間には、作動油圧ｐ１を持つアクチュエーター１０の作動油が作用しており、上部副グランドパッキング１３ｋの外側リップ１３ｋａと内側リップ１３ｋｂとの間には、アクチュエーター１０を作動させる油圧回路２におけるリターンライン３０の作動油圧ｐ２が作用している。
【００６７】
このリターンライン３０における作動油圧ｐ２は、リターンフィルター３１の抵抗によって決まるものである。この作動油圧ｐ２は、リターンフィルター３１のメッシュの詰まり具合によって変動するが、最低１ｋｇ／ｃｍ２程度の値となる。
【００６８】
この状態においては、上部主グランドパッキング１３ｊの内側リップ１３ｊｃが、ローター１２の上部軸部１２ｂに対して作動油圧（Ｐ１−ｐ２）で押し付けられることで、ローター１２の上部軸部１２ｂとトップカバー１３の貫通孔１３ｈとの間のシーリング作用を行う。このとき、内側リップ１３ｊｃは作動油に接触しているので、摺動部分に対する潤滑も与えられている。
【００６９】
また、上部副グランドパッキング１３ｋにおいては、内側リップ１３ｋｂが、外側リップ１３ｋａと内側リップ１３ｋｂとの間に導かれた油圧ｐ２を持つ作動油によって、ローター１２の上部軸部１２ｂに対して押し付けられた状態で摺動し、作動油がローター１２の上部軸部１２ｂとトップカバー１３の貫通孔１３ｈとの間を通って機外に漏出することを防止する。
【００７０】
その間、摺動部分である内側リップ１３ｋｂの先端部は作動油に接触しているので、摺動部分に対する潤滑も確保される。
なお、上記の正常な運転状態において、上部グランドシール装置１３ｉでは、油圧装置２のリターンライン３０に接続する上部グランドシーリング油ライン５３に、作動油の流れは無いので、このことを上部グランドシーリング油検流計５５で検知することができる。
【００７１】
次に、万一、上部主グランドパッキング１３ｊのシーリング機能に不備が生じたときは、上部主グランドパッキング１３ｊにおいてシーリングされていた高圧の作動油は、上部副グランドパッキング１３ｋの外側リップ１３ｋａと内側リップ１３ｋｂとの間の空間に、連続的に、あるいは、間欠的に侵入する。しかし、上部副グランドパッキング１３ｋの内側リップ１３ｋｂは、ローター１２の上部軸部１２ｂに押し付けられており、これにより、上部副グランドパッキング１３ｋに侵入した作動油が、ローター１２の上部軸部１２ｂとトップカバー１３の貫通孔１３ｈとの間を通って機外に漏出することが防止できる。
【００７２】
而して、上部主グランドパッキング１３ｊから上部副グランドパッキング１３ｋに向けて漏洩した作動油は、上部グランドシーリング油孔５２から上部グランドシーリング油ライン５３を通って、上部グランドストップバルブ５４、上部グランドシーリング油検流計５５を経て油圧装置２のリターンライン３０に逃げる。
【００７３】
従って、上部主グランドパッキング１３ｊから漏洩した作動油が上部主グランドパッキング１３ｊと上部副グランドパッキング１３ｋとの間の空間に蓄圧されることはなく、蓄圧によって上部副グランドパッキング１３ｋの内側リップ１３ｋｂとローター１２の上部軸部１２ｂとの間の摺動接触面圧が過大となることを防止し、摺動接触面圧の過大に因る上部副グランドパッキング１３ｋの焼損あるいは破損を防止できる。
【００７４】
また、その際、上部主グランドパッキング１３ｊおよび上部副グランドパッキング１３ｋの各内側リップ１３ｊｃ、１３ｋｂの摺動部は、作動油に接触したままであるので、潤滑が確保される。
【００７５】
上部主グランドパッキング１３ｊからの作動油の漏洩があったときは、上部グランドシーリング油孔５２から上部グランドストップバルブ５４、上部グランドシーリング油検流計５５を経て、油圧装置２のリターンライン３０に接続した上部グランドシーリング油ライン５３に作動油の流れを生じるから、その現象を、上部グランドシーリング油検流計５５を目視することで確認することができる。
【００７６】
そして、上述した上部主グランドパッキング１３ｊの損傷が上部グランドシーリング油検流計５５における作動油の流れとして顕れ、その事象が検知された場合には、上部グランドストップバルブ５４を閉にすることにより、それまで上部主グランドパッキング１３ｊが受け持っていたシーリング作用が上部副グランドパッキング１３ｋに移行して、上部副グランドパッキング１３ｋにより、シーリング作用が継続されることになる。従って、舵取機の運転を維持することができる。
【００７７】
なお、上記した、上部主グランドパッキング１３ｊの機能喪失に因って上部グランドストップバルブ５４を閉とする場合でも、上部副グランドパッキング１３ｋにおける摺動部である内側リップ１３ｋｂには、作動油が接触しているので、内側リップ１３ｋｂに対する潤滑は確保される。
【符号の説明】
【００７８】
１０      ロータリーベーン式舵取機アクチュエーター
１１      ハウジング
１１ｎ    下部グランドシール装置
１１ｏ    下部主グランドパッキング
１１ｏａ  外側リップ
１１ｏｂ  内側リップ
１１ｐ    下部副グランドパッキング
１１ｐａ  外側リップ
１１ｐｂ  内側リップ
１１ｑ    下部主グランドパッキング溝
１１ｒ    下部グランドパッキング押え
１１ｒａ  円環部
１１ｓ    下部副グランドパッキング溝
１１ｔ    ローター下部軸部１２ａの外周面と下部主グランドパッキング１１ｏと下部副グランドパッキング１１ｐとの間に形成される空間
１２      ローター
１２ａ    下部軸部
１２ｂ    上部軸部
１３ｉ    上部グランドシール装置
１３ｊ    上部主グランドパッキング
１３ｊａ  上部主グランドパッキングの基部
１３ｊｂ  上部主グランドパッキングの外側リップ
１３ｊｃ  上部主グランドパッキングの内側リップ
１３ｋ    上部副グランドパッキング
１３ｋａ  上部副グランドパッキングの外側リップ
１３ｋｂ  上部副グランドパッキングの内側リップ
１３ｍ    上部主グランドパッキング溝
１３ｎ    上部グランドパッキング押え
１３ｎａ  円環部
１３ｏ    上部副グランドパッキング溝
１３ｐ    ローター上部軸部１２ｂの外周面と上部主グランドパッキング１３ｊと上部副グランドパッキング１３ｋとの間に形成される空間
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（圧力バルブ１６用の）
１７      舵軸
２０      油圧装置
３０      リターンライン
５１      連通孔
５２      上部グランドシーリング油孔
５２ａ    出口
５３      上部グランドシーリング油ライン
５４      上部グランドストップバルブ
５５      上部グランドシーリング油検流計
５６      連通孔
５７      下部グランドシーリング油孔
５７ａ    出口
５８      下部グランドシーリング油ライン
５９      下部グランドストップバルブ
６０      下部グランドシーリング油検流計
６１      上部グランド空気抜き孔
６１ａ    上部グランドベント弁
６２      下部グランド空気抜き孔
６２ａ    下部グランドベント弁
【図１】
2015013572.tif 000003
【図２】
2015013572.tif 000004
【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】
2015013572.tif 000012
【図１１】
2015013572.tif 000013
【図１２】
2015013572.tif 000014
【図１３】
2015013572.tif 000015
【図１４】
2015013572.tif 000016
【図１５】
2015013572.tif 000017