(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環状のトップカバーとを有し、
ローターの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配置し、
ハウジングの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配置し、
ベーンとセグメントとによって上記油室用空間を複数の作動油室に区画し、
ローターの各ベーンに、トップカバーの裏面およびハウジングの内周面と内底面とにそれぞれ対向するように、その上下両端面と半径方向先端面とにそれぞれ上部および下部横スリットと縦スリットを形成し、
縦スリットに、ハウジングの内周面に摺接する縦シールを挿入し、
上部横スリットに、トップカバーの裏面に摺接する上部横シールを挿入し、
下部横スリットに、ハウジングの内底面に摺接する下部横シールを挿入し、
上記各シールを弾性材料で形成し、
上記各シールの背面に圧油をかけるようにしたロータリーベーン式舵取機におけるシール構造であって、
ベーンの上部および下部横シールはそれぞれ、一方の先端面から所定の深さまで背面側がほぼ半円形の凹断面をなす鞍部を有し、両鞍側部の先端部はほぼ半円形の凸断面をなし、シール面の反対の面である背面には、鞍部の部分を除き長手方向全長に亘って両側に、先端が側面から外側に僅かに張出したスカート部を有し、
ベーンの縦シールは、上端部と下端部とにそれぞれ、シール面である正面側から見て半円形断面をなす上部および下部嵌挿端を有し、シール面の反対の面である背面には、上部および下部嵌挿端の部分を除き長手方向全長に亘って両側に、先端が側面から外側に僅かに張出したスカート部を有し、
縦シールの長手方向全長が最終装着長さよりも所定量だけ長く製作されており、
上記上部および下部横シールと縦シールとのそれぞれの連接は、縦シールの上部嵌挿端を上部横シールの鞍部内に挿設するとともに縦シールの下部嵌挿端を下部横シールの鞍部内に挿設してなり、
縦シールの両スカート部間の空間と上部および下部横シールのそれぞれの両スカート部間の空間とが連通してなり、
縦シールの上部および下部嵌挿端を上部および下部横シールの各鞍部内へそれぞれ挿設し、上部および下部嵌挿端の各先端が各鞍部の奥端部に接触した組立前の初期状態において、上部および下部横シールの各鞍部と縦シールの上部および下部嵌挿端との間にそれぞれ第１の所定の空隙が形成されるとともに、各鞍部の鞍先端部と上部および下部横スリットとの間および各鞍部の鞍先端部と縦シールとの間にそれぞれ第２の所定の空隙が形成され、
舵取機の組立時、上部および下部横シールを縦シールと連接させてそれぞれのスリット内に収装した状態において、縦シールの長手方向全長が最終装着長さよりも長い分だけ、上部横シールの縦シールとの連接側の端部が浮き上がり、浮き上がっている上部横シールの端部がトップカバーの組み付けにより押し下げられて、縦シールの上部およ下部嵌挿端が上部および下部横シールの各鞍部を介してそれぞれ弾性変形し、第１および第２の所定の空隙が消失するように構成されてい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構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶の舵取機の一形態であるロータリーベーン式舵取機のシール構造に関する。
【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２３〜図２５に示すようなものであり、ハウジング１と、その内部に収納されて回転するローター２とを有している。ローター２は、半径方向には下部軸部２ａがハウジング１の底部に設けたボス部１ａでラジアル軸受４ａを介して支持され、上部軸部２ｂがハウジング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でラジアル軸受４ｂを介して支持され、また、軸方向には、ローター２の下端面がハウジング１の内底面でスラスト軸受４ｃを介して支持されている。
【０００３】
ローター２は舵軸（図示省略）を装入して緊合する内部貫通孔２ｃを有し、外周面の周方向に沿った等間隔の位置に複数のベーン２ｄを突設している。ハウジング１は内周面の周方向に沿った等間隔の位置に、上記ベーン２ｄと同数のセグメント１ｂを突設している。
【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】
また、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。尚、上記各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄはそれぞれ弾性材料によって形成されている。
【０００６】
ローター２はハウジング１内において、ベーン２ｄの上部および下部横シール２ｆ、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、また、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とによって複数の作動油室５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに区画される。
【０００７】
トップカバー３は、ローター２の上部端面の半径方向端部に対向する部位に形成した上部リングスリット３ａ内に、一体構造の環状の上部リングシール３ｂを保持している。また、ハウジング１は、ローター２の下部端面の半径方向端部に対向する部位に形成した下部リングスリット１ｅ内に、一体構造の環状の下部リングシール１ｆを保持している。上部および下部リングシール３ｂ、１ｆはそれぞれ弾性材料によって形成されている。
【０００８】
図２３，図２７に示すように、上記上部リングシール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部の面と接触するとともに、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２ｎ（図２３参照）とセグメント１ｂの縦シール１ｄの内周側上端縁１ｈ（図２３参照）とにそれぞれ接触している。
【０００９】
また、上記下部リングシール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部の面と接触するとともに、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２ｏ（図２３参照）とセグメント１ｂの縦シール１ｄの内周側下端縁１ｊ（図２３参照）とにそれぞれ接触している。
【００１０】
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およびローター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、或いは、ベーン２ｄの上部および下部横シール２ｆ、２ｈの上下の各内周端縁部２ｎ、２ｏ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隣接する低圧側となる作動油室に漏洩するのを防ぐとともに、大気に通ずるローター軸部２ａ、２ｂへ漏出するのを防いでいる。
【００１１】
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おり、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、一方、残りの作動油室５ｂ、５ｄ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２の回転が成立する。
【００１２】
上記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２６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２７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、各シールのそれぞれの背面２ｓ、２ｔ、２ｕ、１ｍ、１ｎ、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、この油圧によりシール面を相手面に押し付けるようにしている。
【００１３】
そして、各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄ、１ｆ、３ｂのそれぞれ背面２ｓ、２ｔ、２ｕ、１ｍ、１ｎ、３ｅに導いた圧油が各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄ、１ｆ、３ｂの側面とその各々のスリット２ｅ、２ｇ、２ｉ、１ｃ、１ｅ、３ａの側面との間の間隙を伝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は、それぞれの背面２ｓ、２ｔ、２ｕ、１ｍ、１ｎ、３ｅの側に、スカート部２ｖ、２ｗ、２ｘ、１ｏ、１ｐ、３ｆを有している。
【００１４】
これらスカート部２ｖ、２ｗ、２ｘ、１ｏ、１ｐ、３ｆは、初期装着状態においては、弾性力により、各シールの各スリット２ｅ、２ｇ、２ｉ、１ｃ、１ｅ、３ａの両側面に押し付けられており、そして、各シールの背面に圧油が導かれた状態においては、上記各スカート部２ｖ、２ｗ、２ｘ、１ｏ、１ｐ、３ｆが各スリット２ｅ、２ｇ、２ｉ、１ｃ、１ｅ、３ａの両側面に押し付けられる力が増強されて、上記各シール２ｆ、２ｈ、２ｊ、１ｄ、１ｆ、３ｂの側面と各スリット２ｅ、２ｇ、２ｉ、１ｃ、１ｅ、３ａの側面との間の間隙を伝って低圧側に漏洩するのがより強く防がれるようになっている。
【００１５】
尚、ローター２のベーン２ｄの縦シール２ｊ、ハウジング１のセグメント１ｂの縦シール１ｄ、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のそれぞれの背面２ｕ、１ｍ、１ｎ、３ｅ（図２６，図２７参照）に高圧側となる作動油室５ａ〜５ｄから圧油を導く手段は次のようなものである。
【００１６】
すなわち、図２８に示すように、各ベーン２ｄに対しては、油室連通孔２ｙを設け、油室連通孔２ｙに圧力バルブ６を装着している。圧力バルブ６は、バルブ本体６ａの両入口６ｂにそれぞれ弁座６ｄを螺合し、二つの弁座６ｄの間に２個のボール弁体６ｅを遊動せしめ、両ボール弁体６ｅの間にスプリング６ｆを介在せしめ、ボール弁体６ｅが弁座６ｄから開いた状態で圧力バルブ入口６ｂに通じるように出口孔６ｃを設けている。さらに、圧力バルブ６の出口孔６ｃからベーン２ｄの縦シール２ｊの背面２ｕに通じる作用孔２ｚを設けている。
【００１７】
これにより、例えば作動油室５ａが高圧側、作動油室５ｄが低圧側となった場合、高圧側の作動油室５ａの油圧が圧力バルブ６の一方のボール弁体６ｅを開くとともに、他方のボール弁体６ｅを弁座６ｄに押し付けて逆止作用を行うことにより、高圧側の作動油室５ａが低圧側の作動油室５ｄに連通するのを防ぎ、そして、高圧側の圧油が作用孔２ｚを通ってベーン２ｄの縦シール２ｊの背面２ｕに作用する。逆に、作動油室５ｄが高圧側、作動油室５ａが低圧側となった場合は、逆の動作により、作動油室５ｄの圧油がベーン２ｄの縦シール２ｊの背面２ｕに作用する。
【００１８】
ベーン２ｄの上部および下部横シール２ｆ、２ｈに対しては、上述のごとく、それぞれの背面２ｓ、２ｔが縦シール２ｊの背面２ｕと連通していることにより、縦シール２ｊの背面２ｕに作用する油圧が同時に上部および下部横シール２ｆ、２ｈの各背面２ｓ、２ｔにも作用する。
【００１９】
また、各セグメント１ｂに対しては、ベーン２ｄと同様に、図２３に示すように、油室連通孔２ｙを設け、油室連通孔２ｙに圧力バルブ６を設けることにより、各セグメント１ｂの縦シール１ｄの背面１ｍに圧油を導いている。また、上部および下部リングシール３ｂ、１ｆに対しては、セグメント１ｂの縦シール１ｄの背面１ｍの上端部から上部リングシール３ｂの背面３ｅ（図２７参照）に通じる油路３ｇがトップカバー３に穿孔され、また、上記縦シール１ｄの背面１ｍの下端部から下部リングシール１ｆの背面１ｎ（図２７参照）に通じる油路１ｑがハウジング１の底部に穿孔されており、これによって、高圧側となる作動油室５ａ〜５ｄからの圧油を上部および下部リングシール３ｂ、１ｆの各背面３ｅ、１ｎに作用させている。
【００２０】
また、上記ベーン２ｄの上部および下部横シール２ｆ、２ｈと縦シール２ｊの上部および下部端面２ｋ、２ｍとの連接部は図２９〜図３２に示すような構成となっている。尚、上記図２９〜図３２は上部横シール２ｆと縦シール２ｊの上部端面２ｋとの連接部を示したものであり、下部横シール２ｈと縦シール２ｊの下部端面２ｍとの連接部はこれと対称に構成されている。
【００２１】
上部横シール２ｆは、縦シール２ｊの上部端面２ｋとの連接部において、スカート部２ｖが欠けており、この欠けた部分に縦シール２ｊの上部端面２ｋが嵌め込まれる。これにより、ベーン２ｄの上部および下部横シール２ｆ、２ｈと縦シール２ｊをそれぞれスリット２ｅ、２ｇ、２ｉ内に装着した状態において、上部および下部横シール２ｆ、２ｈの背面２ｓ、２ｔの空間と縦シール２ｊの背面２ｕの空間とが連通し、縦シール２ｊの背面２ｕに導かれた作動油が上部および下部横シール２ｆ、２ｈの背面２ｓ、２ｔにも作用するようになっている。
【００２２】
而して、縦シール２ｊの上部および下部端面２ｋ、２ｍと上部および下部横シール２ｆ、２ｈとのそれぞれの連接面を通って作動油が高圧側から低圧側へ漏洩するのを防ぐために、また、上部および下部横シール２ｆ、２ｈの背面２ｓ、２ｔに油圧が存在しないときでも上部および下部横シール２ｆ、２ｈのそれぞれのシール面２ｐ、２ｑに必要な面圧を与えるために、次の手段が取られている。すなわち、縦シール２ｊを最終装着長さよりも若干長く（１％前後程度長く）製作しておく。そして、舵取機の組立時、これら各シール２ｆ、２ｈ、２ｊをそれぞれのスリット２ｅ、２ｇ、２ｉ内に装入した状態で、縦シール２ｊが最終装着長さより若干長く製作されている分だけ、上部横シール２ｆの縦シール２ｊとの連接側の端部（径方向外側端部）が上方へ突き出し、突き出している上部横シール２ｆの端部をトップカバー３のハウジング１への組み付けにより押し下げて、縦シール２ｊを縦スリット２ｉ内で弾性変形させる。これにより、縦シール２ｊの上部および下部端面２ｋ、２ｍと上部および下部横シール２ｆ、２ｈとの各連接面の密着に必要な面圧、ならびに、上部および下部横シール２ｆ、２ｈのそれぞれのシール面２ｐ、２ｑに必要な面圧を確保するようにしている。
【００２３】
また、セグメント１ｂの縦シール１ｄについても、縦シール１ｄの上下の各端面とトップカバー３の裏面およびハウジング１の内底面とのそれぞれの接触面を通って作動油が高圧側から低圧側へ漏洩するのを防ぐために、縦シール１ｄを最終装着長さよりも若干長く（１％程度長く）製作しておく。そして、舵取機の組立時、縦シール１ｄを縦スリット１ｃ内に装入した状態で、縦シール１ｄが最終装着長さより若干長く製作されている分だけ上方へ突き出し、突き出している縦シール１ｄをトップカバー３のハウジング１への組み付けにより押し下げて、縦シール１ｄを縦スリット１ｃ内で弾性変形させる。これにより、縦シール１ｄの上下の各端面とトップカバー３の裏面およびハウジング１の内底面とのそれぞれの密着を確保するようにしている。
【００２４】
尚、上記ベーン２ｄの縦シール２ｊおよびセグメント１ｂの縦シール１ｄの突き出した部分の押し下げをそれぞれの縦スリット２ｉ、１ｃ内で弾性変形により行わせるために、縦シール２ｊ、１ｄは、それぞれの縦スリット２ｉ、１ｃ内に遊着させ、弾性変形を許容させるようになっている。
【００２５】
また、ベーン２ｄの縦シール２ｊの背面２ｕと縦スリット２ｉとの間の空間、および、セグメント１ｂの縦シール１ｄの背面１ｍと縦スリット１ｃとの間の空間には、それぞれ波板ばね（図示省略）を装入している。これによると、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がそれぞれの縦スリット２ｉ、１ｃ内で弾性変形して、各縦シール２ｊ、１ｄのシール面２ｒ、１ｋが相手面と接触した際、上記波板ばねにより、各シール面２ｒ、１ｋの歪みを矯正することができる。
【００２６】
また、舵に発生するトルクの特性から、作動油室５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに油圧が発生しない局面があるが、その場合でも、上述のように、スリット内に遊着されているベーン２の縦シール２ｊおよびセグメント１ｂの縦シール１ｄについては、それぞれの背面２ｕ、１ｍに油圧が作用しなくても、上記波板ばねにより、それぞれのシール面２ｒ、１ｋが相手面と接触する状態を保つことができる。尚、波板ばねは、挿入し得る空間の関係上、ばね常数の比較的大きいものになっている。
【００２７】
上記のようにハウジング１とローター２とトップカバー３とを有し、ローター２に設けられたベーン２ｄに上部および下部横シール２ｆ、２ｈと縦シール２ｊとを取付け、ハウジング１に設けられたセグメント１ｂに縦シール１ｄを取付けたロータリーベーン式舵取機は、例えば下記特許文献１に記載されている。
【特許文献１】特開２００６−２１４４９６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２８】
上記した従来の構成においては、ローター２のベーン２ｄの縦シール２ｊの上部および下部端面２ｋ、２ｍと上部および下部横シール２ｆ、２ｈとのそれぞれの連接について、構成的に、また、性能的に改善が要請されている。
【００２９】
すなわち、上記縦シール２ｊの上部および下部端面２ｋ、２ｍと上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈとのそれぞれの連接部において作動油室５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ内の作動油が高圧側から低圧側へ漏洩するのを防ぐために、また、各シール２ｊ、２ｆ、２ｈのそれぞれ背面２ｕ、２ｓ、２ｔに導かれた圧油が同連接部を通って低圧側の作動油室に漏洩するのを防ぐために、さらには、シールの背面２ｓ、２ｔに油圧が存在しないときでも上部および下部横シール２ｆ、２ｈのそれぞれのシール面２ｐ、２ｑに必要な面圧を与えるために、上述したように、縦シール２ｊを最終装着長さよりも若干長く製作しておき、舵取機の組立時、これら各シール２ｊ、２ｆ、２ｈをそれぞれのスリット２ｉ、２ｅ、２ｇ内に装入した状態で、上部横シール２ｆの縦シール２ｊとの連接側端部が、縦シール２ｊが最終装着長さよりも若干長く製作されている分だけ浮き上がっているのを、トップカバー３のハウジング１への組み付けにより押し下げ、縦シール２ｊを縦スリット２ｉ内で弾性変形させ、その反発力により、縦シール２ｊの上部および下部端面２ｋ、２ｍとそれぞれ上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈとの接触面に面圧を発生せしめ、密着を確保するようにしているが、このような手段は、他方において次のような問題を惹起していた。
【００３０】
すなわち、上部および下部横シール２ｆ、２ｈは、各シール面２ｐ、２ｑの縦シール２ｊとの連接側端部（径方向外側端部）が縦シール２ｊの弾性変形の反発力によって相手面に常時強く押し付けられた状態で作動し、また、各シール面２ｐ、２ｑと各相手面との間の作動油による潤滑油膜が破壊された状態で作動するため、摩損が大きく、しかも、摩損の量は縦シール２ｊとの連接側（径方向外側）が大きく、傾斜的に摩損するという問題があった。
【００３１】
さらに、上記問題は、舵取機が作動状態に入り、作動油の温度が上昇してくると、いっそう大きくなるという問題があった。すなわち、作動油の温度が低い作動の初期において、縦シール２ｊの上部および下部端面２ｋ、２ｍと上部横シール２ｆおよび下部横シール２ｈとの接触面に生じる面圧が適切になるように、かつ、上部および下部横シール２ｆ、２ｈのそれぞれのシール面２ｐ、２ｑに発生する面圧が適切になるように縦シール２ｊの長手方向の弾性変形圧縮量を設定しても、作動により温度が上昇すると、これら面圧が過大になってしまうという問題があった。具体的には、シールがポリマー弾性材料である場合、作動により温度が約５０℃上昇したとすると、一般的に約１％線膨張するから、縦シール２ｊの長さが例えば５００ｍｍである場合、縦シール２ｊの線膨張は約５ｍｍになり、縦シール２ｊに与える上記の必要な長手方向の初期圧縮量が例えば３．５ｍｍである場合、上記熱膨張の結果、縦シール２ｊには約８．５ｍｍもの長手方向の圧縮に相当する過大な弾性変形が生じることになる。
【００３２】
また、縦シール２ｊにおいては、上述の初期突出の押し下げの結果、縦シール２ｊが縦スリット２ｉ内で湾曲変形せざるを得ないため、シール面２ｒが相手面（ハウジング１の内周面）と接触している接触部分の直線性を保つことが困難となり、シーリング性能の低下、シール面２ｒの偏摩耗などを生じるという問題があった。換言すれば、縦シール２ｊが湾曲変形することは、シーリング性能上、また、摩耗的に好ましくないにもかかわらず、縦シール２ｊの上部および下部端面２ｋ、２ｍと各上部および下部横シール２ｆ、２ｈとの間のシーリングに必要な密着性を確保するためには、縦シール２ｊの弾性湾曲変形による反発力に依存しなければならないという背反性を余儀なくされていた。尚、縦シール２ｊの背面に波板ばねを挿入していることにより、この湾曲変形はある程度矯正はされるものの、ばね常数を大きくせざるを得ないため、縦シール２ｊのシール面２ｒの摩耗に伴い急激にばね力が低下するという問題もあった。
【００３３】
さらに、縦シール２ｊの縦スリット２ｉ内での湾曲変形を許すために、縦スリット２ｉの断面積が縦シール２ｊの断面積に対して余裕があるように縦シール２ｊを縦スリット２ｉに遊着させる必要があるが、このことは、他方において、縦シール２ｊが縦スリット２ｉ内で転動し易くなり、作動が不安定になり易いという問題があった。
【００３４】
さらに、上述の縦シール２ｊの湾曲変形は必然的に上部および下部端面２ｋ、２ｍの傾斜を招き、そのため、これら端面２ｋ、２ｍと各上部および下部横シール２ｆ、２ｈとの連接部を偏密着させ、この箇所のシーリング性能を低下させ易くするほか、上部および下部横シール２ｆ、２ｈの各シール面２ｐ、２ｑが偏摩耗し易いという問題もあった。
【００３５】
本発明は、ローターベーンの縦シールと上部および下部との間の連接部のシーリング性能を確保しながらも、シール面に大きな磨耗または偏磨耗が発生するのを抑制し、シーリング性能を高めることが可能なロータリーベーン式舵取機のシール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】
【００３６】
上記目的を達成するために、本第１発明は、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有し、
ローターの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配置し、
ハウジングの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配置し、
ベーンとセグメントとによって上記油室用空間を複数の作動油室に区画し、
ローターの各ベーンに、トップカバーの裏面およびハウジングの内周面と内底面とにそれぞれ対向するように、その上下両端面と半径方向先端面とにそれぞれ上部および下部横スリットと縦スリットを形成し、
縦スリットに、ハウジングの内周面に摺接する縦シールを挿入し、
上部横スリットに、トップカバーの裏面に摺接する上部横シールを挿入し、
下部横スリットに、ハウジングの内底面に摺接する下部横シールを挿入し、
上記各シールを弾性材料で形成し、
上記各シールの背面に圧油をかけるようにしたロータリーベーン式舵取機におけるシール構造であって、
ベーンの上部および下部横シールはそれぞれ、一方の先端面から所定の深さまで背面側がほぼ半円形の凹断面をなす鞍部を有し、両鞍側部の先端部はほぼ半円形の凸断面をなし、シール面の反対の面である背面には、鞍部の部分を除き長手方向全長に亘って両側に、先端が側面から外側に僅かに張出したスカート部を有し、
ベーンの縦シールは、上端部と下端部とにそれぞれ、シール面である正面側から見て半円形断面をなす上部および下部嵌挿端を有し、シール面の反対の面である背面には、上部および下部嵌挿端の部分を除き長手方向全長に亘って両側に、先端が側面から外側に僅かに張出したスカート部を有し、
縦シールの長手方向全長が最終装着長さよりも所定量だけ長く製作されており、
上記上部および下部横シールと縦シールとのそれぞれの連接は、縦シールの上部嵌挿端を上部横シールの鞍部内に挿設するとともに縦シールの下部嵌挿端を下部横シールの鞍部内に挿設してなり、
縦シールの両スカート部間の空間と上部および下部横シールのそれぞれの両スカート部間の空間とが連通してなり、
縦シールの上部および下部嵌挿端を上部および下部横シールの各鞍部内へそれぞれ挿設し、上部および下部嵌挿端の各先端が各鞍部の奥端部に接触した組立前の初期状態において、上部および下部横シールの各鞍部と縦シールの上部および下部嵌挿端との間にそれぞれ第１の所定の空隙が形成されるとともに、各鞍部の鞍先端部と上部および下部横スリットとの間および各鞍部の鞍先端部と縦シールとの間にそれぞれ第２の所定の空隙が形成され、
舵取機の組立時、上部および下部横シールを縦シールと連接させてそれぞれのスリット内に収装した状態において、縦シールの長手方向全長が最終装着長さよりも長い分だけ、上部横シールの縦シールとの連接側の端部が浮き上がり、浮き上がっている上部横シールの端部がトップカバーの組み付けにより押し下げられて、縦シールの上部および下部嵌挿端が上部および下部横シールの各鞍部を介してそれぞれ弾性変形し、第１および第２の所定の空隙が消失するように構成されているものである。
【００３７】
これによると、上部および下部横シールとの連接部の密着性を与える縦シールの弾性変形は、弾性変形し易い部分であるところの縦シールの上下両端部における上部および下部嵌挿端のみの弾性変形が主体となり、かつ、連接部が半円形状の当接となるため、縦シールからの弾性反発力は上部および下部横シールに対して放射状に分散して作用する。このため、上部および下部横シールのシール面に過大な面圧、すなわち大きな摩耗を生じることはなく、また、縦シールのシール面が湾曲変形することは減少するので、縦シールのシーリング性能を高め且つシール面の偏摩耗を防ぐことができる。
【００３８】
さらに、縦シールとの連接部における、上部および下部横シールと上部および下部横スリットとの間の作動油の漏洩防止に対しては、上部および下部横シールの鞍側部の先端部の半円形の凸断面部分の弾性変形反発力により、上部および下部横シールの鞍部と上部および下部横スリットの底面との間の密着性を十分に確保することができる。
【００３９】
また、上記のように縦シールからの弾性反発力が上部および下部横シールに対して放射状に分散して作用することにより、上部および下部横シールの鞍部と上部および下部横スリットの側面との間の密着性を十分に確保することができ、且つ、上部および下部横シールを上部および下部横スリット内へ安定して装着することができる。
【発明の効果】
【００４５】
以上のように本第１発明によると、上部および下部横シールのシール面に過大な面圧、すなわち大きな摩耗を生じることはなく、また、縦シールのシール面が湾曲変形することは減少するので、縦シールのシーリング性能を高め且つシール面の偏摩耗を防ぐことができる。また、上部および下部横シールの鞍部と上部および下部横スリットの底面との間の密着性を十分に確保することができる。さらに、上部および下部横シールの鞍部と上部および下部横スリットの側面との間の密着性を十分に確保することができ、且つ、上部および下部横シールを上部および下部横スリット内へ安定して装着することができ、また、縦シールを縦スリット内へ安定して装着することができ、これによって、シーリング性能が高まる。
【００４６】
また、本第２発明によると、縦シールのシール面が湾曲変形してハウジング内周面に摺接することが減少するので、シーリング性能が高まり、かつ、シール面の偏摩耗が減少する。また、上部横シールは、システムの作動油の油圧および背面のコイルばねにより、シール面が均一にトップカバーの裏面に摺接し、従って、シーリング性能が高まり、また、シール面の偏摩耗が減少する。さらに、上部横シールのシール面のシーリング面圧は、縦シールの長手方向の圧縮による弾性変形からの影響を受けることがなく、従って、上記面圧が過大かつ偏発生することがなくなるとともに、作動時の温度上昇に影響されることがなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
以下、本発明の第一の実施の形態を図１〜図１５に基づいて説明する。
なお、先に図２３〜図３２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、同一番号を付して説明を省略する。
【００４８】
図１に示すように、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１１内に、トップカバー３の下面（裏面）に摺接する上部横シール１２を保持し、下端面に形成した下部横スリット１３内に、ハウジング１の内底面に摺接する下部横シール１４を保持し、半径方向先端の縁面に形成した縦スリット１５内に、ハウジング１の内周面に摺接する縦シール１６を保持している。上記各シール１２，１４，１６はそれぞれ、硬さが９０ショアＡ、引張強さが最低１７ＭＰａ、弾性係数が４２ＭＰａ程度の弾性材料（ポリマー或いはゴム等）によって形成されている。
【００４９】
上記ベーン２ｄの上部および下部横シール１２、１４は図６〜図９に示すような構成であり、縦シール１６は図１０〜図１２に示すような構成である。また、上部および下部横シール１２、１４と縦シール１６の上下の端部との連接部は、図１〜図５で示すような構成である。尚、上部横シール１２と下部横シール１４とは、また、これら横シール１２，１４と縦シール１６の上端および下端との連接部はそれぞれ上下対称に構成されているので、以下、上部横シール１２についてのみ、および、上部横シール１２と縦シール１６の上端との連接部についてのみ説明する。そして、下部横シール１４については上部横シール１２と同じであるため説明を省略し、また、下部横シール１４と縦シール１６の下端との連接部については上部横シール１２と縦シール１６の上端との連接部と同じであるため説明を省略する。
【００５０】
上部横シール１２は、上面が相手面（トップカバー３の裏面）と摺接するシール面１２ａであり、半径方向（長手方向）の先端面１２ｂが相手面（ハウジング１の上端の内周面）と摺接する面であり、また、半径方向（長手方向）の他端である内周側上端縁１２ｃが上部リングシール３ｂの外周縁部３ｄと摺接する。
【００５１】
上部横シール１２には、径方向における外側の先端面１２ｂから所定の深さ（ほぼ縦シール１６のシール面１６ａから背面１６ｄまでの長さに相当）まで、背面側がほぼ半円形の凹断面をなす鞍部１２ｄを形成している。また、シール面１２ａの反対面である背面１２ｅには、鞍部１２ｄを除き長手方向全長にわたって、両側にスカート部１２ｆを設けている。
【００５２】
それぞれのスカート部１２ｆの先端は、上部横シール１２の側面１２ｇから外側に僅かに張出（突出）しており、図９に示すように、上部横シール１２を上部横スリット１１内に装着した状態で、スカート部１２ｆは上部横スリット１１の側面に弾性復元力で以って押し付けられる。図８に示すように、鞍部１２ｄの左右の鞍側部１２ｈはそれぞれ、先端にほぼ半円形の凸断面をなす鞍先端部１２ｉを形成し、そして、自由状態においては、鞍先端部１２ｉの先端はスカート部１２ｆの先端レベルより所定量だけ若干突出している。
【００５３】
尚、下部横シール１４は上記上部横シール１２と同じ構成を有しており、下部横シール１４の各部分１４ａ〜１４ｉは上部横シール１２の各部分１２ａ〜１２ｉに対応している。
【００５４】
縦シール１６は、正面が相手面（ハウジング１の内周面）と摺接するシール面１６ａであり、上端と下端とにそれぞれ、正面側から見てそれぞれ半円形断面をなすような上部嵌挿端１６ｂおよび下部嵌挿端１６ｃを有している。また、シール面１６ａの反対面である背面１６ｄには、上部嵌挿端１６ｂおよび下部嵌挿端１６ｃの部分を除き長手方向全長にわたって、両側にスカート部１６ｅを設けている。それぞれのスカート部１６ｅの先端は、縦シール１６の側面１６ｆからそれぞれ外側に僅かに張出（突出）しており、縦シール１６を縦スリット１５内に装着した状態で、スカート部１６ｅは縦スリット１５の側面に弾性復元力で以て押し付けられる。而して、縦シール１６は、その長手方向全長を最終装着長さ（縦シール１６を装着して舵取機を組立てた後の縦シール１６の長さ）よりも所定量だけ長く製作してある。
【００５５】
また、図１２に示すように、縦シール１６の両スカート部１６ｅの間の長手方向にわたって、シール背面１６ｄと縦スリット１５の底面との間の空隙に波板ばね１６ｇを挿設している。
【００５６】
上部横シール１２と縦シール１６の上端部との連接は、図１〜図５に示すように、縦シール１６の上部嵌挿端１６ｂを上部横シール１２の鞍部１２ｄ内に挿嵌することによってなされる。この挿嵌を行った状態においては、縦シール１６の背面１６ｄの両スカート部１６ｅ間の空間は、上部横シール１２の背面１２ｅの両スカート部１２ｆ間の空間と下部横シール１４の背面１４ｅの両スカート部１４ｆ間の空間とに連通する。尚、図３に示すように、縦スリット１５の底面には、作動油室５ａ〜５ｄのうち高圧側となる油室に通じる油孔１５ａが設けられている。
【００５７】
図１３に示すように、縦シール１６の上部嵌挿端１６ｂに上部横シール１２の鞍部１２ｄを挿設し、上部嵌挿端１６ｂの先端が上部横シール１２の鞍部１２ｄ内の上奥端部（天井面）に接触した組立て初期状態において、上部横シール１２の鞍部１２ｄの断面と縦シール１６の上部嵌挿端１６ｂの断面との間に第１の所定の空隙ｓ１が形成される。
【００５８】
また、上記初期状態においては、上部横シール１２の鞍部１２ｄの鞍先端部１２ｉの先端が上部横スリット１１の底面に接触し、上記鞍先端部１２ｉの断面と上部横スリット１１の断面との間および上記鞍先端部１２ｉの断面と縦シール１６の断面との間にそれぞれ第２の所定の空隙ｓ２が形成される。
【００５９】
尚、下部横シール１４と縦シール１６の下端部との連接は、上記上部横シール１２と縦シール１６の上端部との連接と同じ構成を有しており、同様に、第１および第２の所定の空隙ｓ１、ｓ２が形成されている。
【００６０】
上記第１の所定の空隙ｓ１の量と形状は、次のようにして定められる。すなわち、舵取機の組立時、その最終状態が図１に示されるように、ベーン２ｄの下部横シール１４を下部横スリット１３内に装入した状態のローター２をハウジング１内に装入し、縦シール１６を上から、下部嵌挿端１６ｃが下部横シール１４の下部の鞍部１４ｄに挿入されるように縦スリット１５内に装入する。そして、上部横シール１２を、縦シール１６の上部嵌挿端１６ｂに上部横シール１２の鞍部１２ｄが挿入されるように、上部横スリット１１内に装入する。この状態において、図１３に示すように、縦シール１６が最終装着長さよりも所定量長く製作されている分だけ、上部横シール１２の縦シール１６との連接側が浮き上がる。その後、トップカバー３をハウジング１に組み付けることによって、上記上部横シール１２の浮き上がった部分が押し下げられ、縦シール１６において断面積が小さい部分であるところの上部嵌挿端１６ｂと下部嵌挿端１６ｃとがそれぞれ、上部横シール１２の鞍部１２ｄと下部横シール１４の鞍部１４ｄとの中で弾性的に押し潰され、上部横シール１２の鞍部１２ｄの断面と縦シール１６の上部嵌挿端１６ｂの断面との間の第１の所定の空隙ｓ１および下部横シール１４の鞍部１４ｄの断面と縦シール１６の下部嵌挿端１６ｃの断面との間の第１の所定の空隙ｓ１が無くなる（消失する）ように、上部横シール１２の鞍部１２ｄの断面形状と縦シール１６の上部嵌挿端１６ｂの断面形状との間の相関および下部横シール１４の下部の鞍部１４ｄの断面形状と縦シール１６の下部嵌挿端１６ｃの断面形状との間の相関が定められる。
【００６１】
上記第２の所定の空隙ｓ２の量と形状についても、同様に、上部横シール１２の上記浮き上がり部分がトップカバー３の組み付けにより押し下げられたとき、上部横シール１２の鞍部１２ｄにおいて断面積が小さい部分であるところの鞍先端部１２ｉが弾性的に押し潰されて、鞍部１２ｄの鞍先端部１２ｉと上部横スリット１１との間および鞍部１２ｄの鞍先端部１２ｉと縦シール１６との間の第２の所定の空隙ｓ２がなくなる（消失する）ように定められているとともに、下部横シール１４の鞍部１４ｄにおいて断面積が小さい部分であるところの鞍先端部１４ｉが弾性的に押し潰されて、鞍部１４ｄの鞍先端部１４ｉと下部横スリット１３との間および鞍部１４ｄの鞍先端部１４ｉと縦シール１６との間の第２の所定の空隙ｓ２がなくなる（消失する）ように定められている。
【００６２】
以下、上記した構成における作用を説明する。
上述したごとく、舵取機の組立時、ローター２のベーン２ｄの下部横シール１４を下部横スリット１３内に装入した状態のローター２をハウジング１内に装入し、縦シール１６を上から縦スリット１５内に装入し、そして、上部横シール１２を上部横スリット１１内に装入すると、図１３に示すように、上部横シール１２の縦シール１６との連接側は、縦シール１６が最終装着長さよりも所定量長く製作されている分だけ浮き上がった状態になる。
【００６３】
この状態において、トップカバー３をハウジング１に組み付けると、上部横シール１２の上記浮き上がり部分はトップカバー３によって押し下げられるが、このとき、縦シール１６において断面積が小さい部分である上部嵌挿端１６ｂと下部嵌挿端１６ｃとがそれぞれ、上部横シール１２の鞍部１２ｄと下部横シール１４の鞍部１４ｄとの中で弾性的に押し潰されて、図１に示すように、上部横シール１２の鞍部１２ｄの断面と縦シール１６の上部嵌挿端１６ｂの断面との間の第１の所定の空隙ｓ１および下部横シール１４の鞍部１４ｄの断面と縦シール１６の下部嵌挿端１６ｃの断面との間の第１の所定の空隙ｓ１がそれぞれ無くなる（消失する）。
【００６４】
この上部および下部嵌挿端１６ｂ、１６ｃの弾性変形の反発力により、縦シール１６の上部および下部における上部横シール１２および下部横シール１４とのそれぞれの接触は十分な余裕を持った密着性が与えられ、高圧側の作動油がこの部分を通って低圧側に漏洩するのが防がれる。
【００６５】
同時に、上部横シール１２の鞍部１２ｄにおいて断面積が小さい部分である鞍先端部１２ｉが弾性的に押し潰されて、図１に示すように、鞍部１２ｄの断面と上部横スリット１１および縦シール１６の各断面との両側の間の第２の所定の空隙ｓ２が無くなり（消失し）、この鞍先端部１２ｉの弾性変形の反発力により、上部横シール１２のシール面１２ａが摺動相手面に押し付けられる面圧が補強されるとともに、上部横シール１２の鞍部１２ｄの先端面と上部横スリット１１の底面との間に密着性が与えられ、高圧側の作動油がこの部分を通って低圧側に漏洩するのが防がれる。
【００６６】
同様に、下部横シール１４の鞍部１４ｄにおいて断面積が小さい部分である鞍先端部１４ｉが弾性的に押し潰されて、図１に示すように、鞍部１４ｄの断面と下部横スリット１３および縦シール１６の各断面との両側の間の第２の所定の空隙ｓ２が無くなり（消失し）、この鞍先端部１４ｉの弾性変形の反発力により、下部横シール１４のシール面１４ａが摺動相手面に押し付けられる面圧が補強されるとともに、下部横シール１４の鞍部１４ｄの先端面と下部横スリット１３の底面との間に密着性が与えられ、高圧側の作動油がこの部分を通って低圧側に漏洩するのが防がれる。
【００６７】
而して、このとき、縦シール１６は、トップカバー３の組み付けに伴う縦シール１６の弾性変形のほとんどを、断面積が小さくて弾性変形し易い上部嵌挿端１６ｂと下部嵌挿端１６ｃとで受け持つことになり、縦シール１６の上端部および下端部を除く部分には変形が波及しないことになる。従って、図２９に示した従来の縦シール２ｊの場合には不可避であったところの、縦シール２ｊ全体が湾曲変形することで従来のシール面２ｒの直線接触性が損なわれ、シーリング機能が低下するだけでなく、偏摩耗を生じるという問題が解消される。
【００６８】
さらに、上部および下部横シール１２、１４と縦シール１６の上端部および下端部とのそれぞれの接触の密着性は縦シール１６の縦スリット１５内での湾曲変形からの反発力に依存しないので、縦シール１６は縦スリット１５内に遊着させる必要がなく、必要最小限の隙間でもって装着できる。従って、縦シール１６の湾曲変形が無くなることと相俟って、作動中、縦シール１６が縦スリット１５内で転動してシーリングが不安定になり摩耗も促進されるようなことは無く、安定したシーリング効果を発揮できる。
【００６９】
さらに、上部および下部横シール１２、１４と縦シール１６の上端部および下端部とのそれぞれの接触は、図２９に示した従来の場合のような平面２ｋ、２ｍではなく、図１に示すように、半円形の面となる。このため、従来、縦シール２ｊ全体の湾曲変形からの弾性反発力が全て上部および下部横シール２ｆ、２ｈの各シール面２ｐ、２ｑの面圧に転化されていたのに対して、また、従来、縦シール２ｊの上部および下部端面２ｋ、２ｍが傾斜して上部および下部横シール２ｆ、２ｈに連接されると、上部および下部横シール２ｆ、２ｈの各シール面２ｐ、２ｑにかかる力が偏倚して不均等になるのに対して、本第一の実施の形態においては、縦シール１６の上部および下部嵌挿端１６ｂ、１６ｃの弾性変形による反発力は、上部および下部横シール１２、１４のそれぞれの鞍部１２ｄ、１４ｄに対してほぼ放射状に分散して作用することになる。したがって、縦シール１６の上部および下部嵌挿端１６ｂ、１６ｃの弾性変形からの反発力が上部および下部横シール１２、１４のそれぞれのシール面１２ａ、１４ａを過度の力でもって相手面に押し付けることは無く、さらに、上部および下部横シール１２、１４の同接触部における上部および下部横スリット１１、１３の各側面との密着性を高め、この部分のシーリング効果を高めることにも寄与する。
【００７０】
尚、上記の構成において、縦スリット１５の底面に、油孔１５ａ（図３参照）を通って、高圧側となる作動油室５ａ〜５ｄから圧油が導かれると、この圧油は、図１２に示すように、縦シール１６の背面１６ｄに作用してシール面１６ａを相手面（ハウジング１の内周面）に強く押し付けてシーリング性を確保するとともに、各スカート部１６ｅを縦スリット１５の各側面に押し付ける。これにより、この圧油が縦シール１６の各側面１６ｆと縦スリット１５の各側面との間の間隙を通って低圧側に漏洩するのを防ぐことができる。
【００７１】
また、図３に示すように、縦シール１６の背面１６ｄの空間と上部および下部横シール１２、１４のそれぞれの背面１２ｅ、１４ｅの空間とが連通していることにより、縦シール１６の背面１６ｄに導かれた圧油は同時に上部および下部横シール１２、１４の各背面１２ｅ、１４ｅにも導かれ、縦シール１６の場合と同様の作用を行う。
【００７２】
本発明の第一の実施の形態においては、上部および下部横シール１２、１４と縦シール１６とのそれぞれの連接において、上述したごとく、上部および下部横シール１２、１４の各シール面１２ａ、１４ａが縦シール１６から過度の力でもって、また、偏倚をもって相手面に押し付けられることがないため、従来の技術の場合に比べて摩耗が少なくなるが、摩耗しても、それに応じて、縦シール１６の上部および下部嵌挿端１６ｂ、１６ｃの弾性変形反発力、ならびに、上部および下部横シール１２、１４の各鞍部１２ｄ、１４ｄの鞍先端部１２ｉ、１４ｉの弾性変形反発力が作用して、上部および下部横シール１２、１４の各シール面１２ａ、１４ａを相手面に押し付ける状態を維持できる。
【００７３】
また、上部および下部横シール１２、１４の各シール面１２ａ、１４ａが摩耗しても、上部および下部横シール１２、１４のそれぞれの鞍部１２ｄ、１４ｄと縦シール１６の上部および下部嵌挿端１６ｂ、１６ｃとの連接部、ならびに、上部および下部横シール１２、１４のそれぞれの鞍部１２ｄ、１４ｄの先端部と上部および下部横スリット１１、１３の各底面との間の接触部においては、上記の各弾性変形反発力が作用を維持できることにより、密着の強さは上部および下部横シール１２、１４の各シール面１２ａ、１４ａの摩耗に伴い減少はするものの、密着状態は維持できるから、この部分を通じての作動油の高圧側から低圧側への漏洩の防止が維持できる。
【００７４】
次に、本発明の第二の実施の形態として、ロータリーベーン式舵取機の各ベーンシールの横断面形状を、上部および下部横シールについては図１４に示すようなものに、また、縦シールについては図１５に示すようなものにすることができる。
【００７５】
すなわち、図１４において、上部および下部横シール１２’、１４’は、両スカート部１２ｆ’、１４ｆ’の間の長手方向全長にわたって、背面１２ｅ’、１４ｅ’の中央部に所定の深さの溝１７を設ける。
【００７６】
これにより、上部横シール１２’については、背面１２ｅ’にシステム油の油圧が作用するとき、この油圧は、シール面１２ａ’をトップカバー３の裏面に押し付け、また、スカート部１２ｆ’を上部横スリット１１の両側面に押し付けてこの部分におけるシステム油の漏洩を防ぐとともに、溝１７にも作用して、上部横シール１２’の側面を上部横スリット１１の両側面に押し付けるため、作動中、上部横シール１２’が上部横スリット１１内で転動することがなく安定した作動ができる。
【００７７】
また、溝１７に作用する油圧による上部横シール１２’の側面の上部横スリット１１の側面への押し付けは摩擦力を生み出すので、上部横シール１２’の背面１２ｅ’に作用する油圧によりシール面１２ａ’がトップカバー３の裏面を押し付ける力はこの摩擦力により若干相殺されて、シール面１２ａ’の面圧が過大にならずにすむという効果もある。
【００７８】
尚、下部横シール１４’については、上に説明した上部横シール１２’の場合と同様であるので、説明を省略する。
また、図１５において、縦シール１６’は、両スカート部１６ｅ’の間の長手方向全長にわたって、背面１６ｄ’の中央部に所定の深さの溝１８を設ける。なお、溝１８は、波板ばね１６ｇの存在にもかかわらず両スカート部１６ｅ’の間の空間と連通する。
【００７９】
これにより、縦シール１６’の背面１６ｄ’にシステム油の油圧が作用するとき、この油圧は、シール面１６ａ’をハウジング１の内周面に押し付け、また、スカート部１６ｅ’を縦スリット１５の両側面に押し付けてこの部分におけるシステム油の漏洩を防ぐとともに、溝１８にも作用して、縦シール１６’の側面を縦スリット１５の両側面に押し付けるため、作動中、縦シール１６’が縦スリット１５内で転動することがなく安定した作動ができる。
【００８０】
また、溝１８に作用する油圧による縦シール１６’の側面の縦スリット１５の側面への押し付けは摩擦力を生み出すので、縦シール１６’の背面１６ｄ’に作用する油圧によりシール面１６ａ’がハウジング１の内周面を押し付ける力はこの摩擦力により若干相殺されて、シール面１６ａ’の面圧が過大にならずにすむという効果もある。
【００８１】
次に、本発明の第三の実施の形態を図１６〜図２０に基づいて説明する。
尚、上記第一の実施の形態において説明したものと基本的に同様の作用を行う部材については、同一番号を付して説明を省略する。
【００８２】
さらに、この第三の実施の形態において、上部横シール２０と下部横シール（図示省略）とは上下に対称の同様の構成であり、また、縦シール２２の上端部と上部横シール２０との間の連結部、および、縦シール２２の下端部と下部横シール（図示省略）との間の連結部も上下に対称の同様の構成であるので、以下、上部横シール２０、および、上部横シール２０と縦シール２２の上端部との間の連結部についてのみ説明を行う。
【００８３】
図１６〜図１８に示すように、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１９内に、トップカバー３の下面に摺接する上部横シール２０を保持し、下端面に形成した下部横スリット（図示省略）内に、ハウジング１の内底面に摺接する下部横シール（図示省略）を保持し、半径方向先端の縁面に形成した縦スリット２１内に、ハウジング１の内周面に摺接する縦シール２２を保持している。
【００８４】
縦シール２２の上端部平面２２ａはトップカバー３の裏面と摺接し、縦シール２２の下端部平面（図示省略）はハウジング１の内底面に摺接する。また、縦シール２２のシール面２２ｂの反対の面である背面２２ｃの両側に設けてあるスカート部２２ｄは、上部横シール２０との連接部において、上部横シール２０の高さに相当する分だけ切り欠かれている。縦シール２２のスカート部２２ｄのある部分の横断面は図１９に示すようなものである。また、縦シール２２の背面２２ｃと縦スリット２１の底面との間には、システム作動油に油圧が存在しない時にも最低限のシーリング面圧を確保する手段としての波板ばね１６ｇが設けられている。
【００８５】
図２０に示すように、上部横シール２０は全長にわたって縦シール２２の横断面と同形状の横断面であり、シール面２０ｂがトップカバー３の裏面と摺接する。上部横シール２０の半径方向先端面２０ａは縦シール２２の背面２２ｃの上端部に当接する。
【００８６】
上部横シール２０には、シール面２０ｂの反対の面である背面２０ｃと上部横スリット１９の底面との間の空間に、上部横スリット１９の底面に凹状のコイルばね座１９ａを設けて所定数のコイルばね２３を装着している。これらのコイルばね２３は、上部横シール２０をトップカバー３側へ押圧しており、システム作動油に油圧が存在しない時にも最低限のシーリング面圧を確保するための手段である。
【００８７】
縦シール２２と上部横シール２０とを連接した状態において、縦シール２２の両スカート部２２ｄ間の空間と上部横シール２０の両スカート部２０ｄ間の空間とが連通する。
縦シール２２の長手方向全長を最終装着長さ（縦シール２２を装着して舵取機を組立てた後の縦シール２２の長さ）よりも所定量だけ長く製作しておき、また、上部横シール２０と下部横シール（図示省略）とのそれぞれの長手方向全長を最終装着長さよりも所定量だけ長く製作してある。
【００８８】
そして、舵取機の組立時において、先ず、縦シール２２を縦スリット２１内に収装し、下部横シール（図示省略）を、最終装着長さよりも所定量だけ長く製作してある分だけ圧縮弾性変形させて下部横スリット（図示省略）内に収装する。この状態においてローター２をハウジング１内に装入し、そして、上部横シール２０を、最終装着長さよりも所定量だけ長く製作してある分だけ圧縮弾性変形させて上部横スリット１９内に収装する。この際、縦シール２２が最終装着長さよりも所定量だけ長く製作されている分だけ、縦シール２２の上端面平面２２ａがベーン２ｄの上端面から上方へ突出する。その後、トップカバー３をハウジング１に組み付けることによって、縦シール２２の上端面平面２２ａが押し下げられ、縦シール２２が縦スリット２１内で圧縮弾性変形される。
【００８９】
以下、上記した構成における作用を説明する。
尚、下部横シール（図示省略）は上部横シール２０と同様に構成され、さらに、縦シール２２の下端部と下部横シール（図示省略）との間の連結部は上端部と上部横シール２０との間の連結部と同様に構成されているので、作用の説明は省略する。
【００９０】
ベーン２ｄの上部横シール２０と縦シール２２の上端側との連接部における連接面の密着性は、上部横シール２０の長手方向の圧縮による弾性変形からの反発力を適切な値に設定することによって得られる。
【００９１】
縦シール２２については、ハウジング１の内周面に摺接するシール面２２ｂのシーリング面圧は、背面２２ｃに作用するシステム作動油の油圧力および波板ばね１６ｇの力によって得られ、かつ、トップカバー３の裏面に摺接する上端部平面２２ａのシーリング面圧は、縦スリット２１内での縦シール２２の長手方向の圧縮による弾性変形からの反発力によって、必要最低限の値として得られる。いずれも、他から影響を受けることなく、独立して適切な値に設定することが出来る。
【００９２】
尚、従来においては、図３０に示すように、上部横シール２ｆのシール面２ｐのシーリング面圧は、背面２ｓに作用するシステム作動油の油圧力、および、システム作動油に油圧が存在しない時にも最低限のシーリング面圧を確保する手段として、縦シール２ｊの長手方向の圧縮による弾性変形からの反発力に依存していた。
【００９３】
これに対して、本第三の実施の形態において、上部横シール２０の、トップカバー３の裏面に摺接するシール面２０ｂのシーリング面圧は、上部横シール２０の背面２０ｃに作用するシステム作動油の油圧力およびコイルばね２３の力によって、適切な値として得られる。
【００９４】
従って、上部横シール２０と縦シール２２の上端側との連接部において、その密着性が、従来では、図３０に示すように、縦シール２ｊの長手方向の圧縮による弾性変形からの反発力に依存していたために、密着性を高めようとすれば上部横シール２ｆのシール面２ｐのシーリング面圧が過大になり、偏摩耗を促進してしまうという背反性があったのに対して、本第三の実施の形態においては、かかる背反性は生じない。すなわち、本第三の実施の形態では、上部横シール２０のシール面２０ｂのシーリング面圧は、上部横シール２０と縦シール２２の上端側との連接部における密着性を高める手段から独立して、適切な値に定めることができる。
【００９５】
上記のごとく、上部横シール２０は、トップカバー３の裏面に摺接するシール面２０ｂのシーリング面圧が縦シール２２の長手方向の圧縮弾性変形の影響を受けることがなくなり、さらに、上部横シール２０は、長手方向において、上部横シール２０の半径方向先端面２０ａを縦シール２２に必要最低限の密着性をもって当接させるのに必要なだけの圧縮弾性変形を与えれば済み、かつ、システムの作動油の油圧および背面２０ｃのコイルばね２３とにより、上部横シール２０のシール面２０ｂが均一にトップカバー３の裏面に摺接することになる。これにより、上部横シール２０は、シーリング性能が高まり、また、シール面２０ｂの偏摩耗がなくなる。
【００９６】
また、上記のごとく、縦シール２２の長手方向の圧縮弾性変形は、縦シール２２の上端部平面２２ａをトップカバー３の裏面に必要最低限の面圧でもって摺接できるだけのもので済むことになり、従って、縦シール２２のシール面２２ｂがハウジング１の内周面に湾曲変形して摺接することが減少するから、シーリング性能が高まり、かつ、シール面２２ｂの偏摩耗が減少する。
【００９７】
さらに、作動中の温度上昇によるシールの熱膨張の影響が少なくなる。すなわち、上部横シール２０の熱膨張が縦シール２２のシール面２２ｂの上端部においてシーリング面圧を高めるように作用するが、上部横シール２０の長さは縦シール２２の長さに比べて数分の一程度であり、従って、熱膨張の絶対値が小さいため、従来の縦シール２ｊの熱膨張が上部横シール２ｆのシール面２ｐに大きなシーリング面圧を及ぼしていたのに比べれば、本第三の実施の形態では、熱膨張の影響は極めて小さい。
【００９８】
次に、縦シール２２の熱膨張については、従来では、図３０に示すように、上部横シール２ｆと縦シール２ｊとの連接部の密着性を確保するために、元々、縦シール２ｊに長手方向の大きな圧縮弾性変形を与えており、これに熱膨張が加わって、上部横シール２ｆのシール面２ｐに過大なシーリング面圧を及ぼしていた。これに対して、本第三の実施の形態においては、図１６に示すように、縦シール２２の長手方向の圧縮弾性変形は、単に、トップカバー３の裏面に摺接する縦シール２２の上端部平面２２ａに適切なシーリング面圧を与えるだけのものであって、元々、圧縮弾性変形の量が小さいため、熱膨張が縦シール２２の上端部平面２２ａのシーリング面圧を高めるとはいえ、その影響は比較的小さい。また、上部横シール２０の熱膨張からの影響は縦シール２２の上端と下端の小さい範囲に限られるから、縦シール２２の全体の長さに対して、影響はごく小さい。
【００９９】
尚、下部横シール（図示省略）について、および、縦シール２２の下端部と下部横シール（図示省略）との間の連結部についても、上記と同様の作用および効果を得ることができる。
【０１００】
次に、本発明の第四の実施の形態として、ロータリーベーン式舵取機の各ベーンシールの横断面形状を、上部および下部横シールについては図２１に示すようなものに、また、縦シールについては図２２に示すようなものにすることができる。
【０１０１】
上部および下部横シールについては、上下に対称の同じ構成であるので、上部横シールについてのみ説明を行う。すなわち、図２１に示すように、上部横シール２０’は、両スカート部２０ｄ’の間の長手方向全長にわたって、背面２０ｃ’の中央部に所定の深さの溝２４を設ける。
【０１０２】
これによると、上部横シール２０’において背面２０ｃ’にシステム油の油圧が作用するとき、この油圧は、シール面２０ｂ’をトップカバー３の裏面に押し付け、また、スカート部２０ｄ’を上部横スリット１９の両側面に押し付けてこの部分におけるシステム油の漏洩を防ぐとともに、溝２４にも作用して、上部横シール２０’の側面を上部横スリット１９の両側面に押し付けるから、作動中、上部横シール２０’が上部横スリット１９内で転動することがなく安定した作動ができる。
【０１０３】
また、溝２４に作用する油圧により、上部横シール２０’の側面が上部横スリット１９の側面へ押し付けられて摩擦力が発生するので、上部横シール２０’の背面２０ｃ’に作用する油圧によりシール面２０ｂ’がトップカバー３の裏面を押し付ける力は上記摩擦力により若干相殺されて、シール面２０ｂ’の面圧が過大にならずにすむという効果もある。
【０１０４】
次に、図２２に示すように、縦シール２２’は、両スカート部２２ｄ’の間の長手方向全長にわたって、背面２２ｃ’の中央部に所定の深さの溝２５を設ける。尚、溝２５は、波板ばね１６ｇの存在にもかかわらず両スカート部２２ｄ’の間の空間と連通する。
【０１０５】
これによると、縦シール２２’の背面２２ｃ’にシステム油の油圧が作用するとき、この油圧は、シール面２２ｂ’をハウジング１の内周面に押し付け、また、スカート部２２ｄ’を縦スリット２１の両側面に押し付けてこの部分におけるシステム油の漏洩を防ぐとともに、溝２５にも作用して、縦シール２２’の側面を縦スリット２１の両側面に押し付けるから、作動中、縦シール２２’が縦スリット２１内で転動することがなく安定した作動ができる。
【０１０６】
また、溝２５に作用する油圧により、縦シール２２’の側面が縦スリット２１の側面へ押し付けられて摩擦力が発生するので、縦シール２２’の背面２２ｃ’に作用する油圧によりシール面２２ｂ’がハウジング１の内周面を押し付ける力は上記摩擦力により若干相殺されて、シール面２２ｂ’の面圧が過大にならずにすむという効果もある。
【０１０７】
尚、下部横シール（図示省略）について、および、縦シール２２’の下端部と下部横シール（図示省略）との間の連結部についても、上記と同様の作用および効果を得ることができる。
【０１０８】
上記第三および第四の実施の形態では、下部横シール（図示省略）を、上部横シール２０、２０’と同様な構成にしているが、異なった構成にしてもよい。例えば、下部横シール（図示省略）の構成を先述した第一および第二の実施の形態のものにしてもよい。
【０１０９】
また、上記第三および第四の実施の形態では、縦シール２２の下端部と下部横シール（図示省略）との間の連結部を、縦シール２２の上端部と上部横シール２０との間の連結部と同様な構成にしているが、異なった構成にしてもよい。例えば、縦シール２２の下端部と下部横シール（図示省略）との間の連結部の構成を先述した第一および第二の実施の形態のものにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の第一の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構造の全体構成を示す斜視図である。
【図２】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の上部横シールと縦シールとの連接を示す図で、図３におけるｂ−ｂ矢視断面図である。
【図３】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の上部横シールと縦シールとの連接を示す図で、図２におけるａ−ａ矢視断面図である。
【図４】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の上部横シールと縦シールとの連接を示す図で、図３におけるｃ−ｃ矢視断面図である。
【図５】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の上部横シールと縦シールとの連接を示す図で、図３におけるｄ−ｄ矢視断面図である。
【図６】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の横シールを示す図で、図７におけるｅ−ｅ矢視断面図である。
【図７】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の横シールを示す背面図である。
【図８】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の横シールを示す図で、図６におけるｆ−ｆ矢視断面図である。
【図９】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の横シールを示す図で、図３におけるｇ−ｇ矢視断面図である。
【図１０】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の縦シールを示す正面図である。
【図１１】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の縦シールを示す側面図である。
【図１２】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の縦シールを示す図で、図３におけるｈ−ｈ矢視断面図である。
【図１３】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の上部横シールと縦シールとの連接の初期状態を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第二の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構造の上部および下部横シールの横断面である。
【図１５】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の縦シールの横断面である。
【図１６】本発明の第三の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構造の上部横シールと縦シールとの連接を示す図で、図１７におけるｉ−ｉ矢視断面図である。
【図１７】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の上部横シールと縦シールとの連接を示す図で、図１６におけるｊ−ｊ矢視図である。
【図１８】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の上部横シールと縦シールとの連接を示す図で、図１６におけるｋ−ｋ矢視図である。
【図１９】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の縦シールを示す図で、図１６におけるｍ−ｍ矢視断面図である。
【図２０】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の横シールを示す図で、図１６におけるｎ−ｎ矢視断面図である。
【図２１】本発明の第四の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構造の上部および下部横シールの横断面である。
【図２２】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造の縦シールの横断面である。
【図２３】従来のロータリーベーン式舵取機を示す全体縦断面図であり、図２５におけるｐ−ｐ矢視縦断面である。
【図２４】同、ロータリーベーン式舵取機を示す一部切欠き斜視図である。
【図２５】同、ロータリーベーン式舵取機の全体水平断面図である。
【図２６】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造に用いられるローターベーン用の横シールと縦シールおよびハウジングセグメント用の縦シールの横断面図である。
【図２７】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造に用いられるリングシールの横断面図である。
【図２８】同、ロータリーベーン式舵取機の縦シールに対する圧力バルブの装着状態を示す水平断面図である。
【図２９】同、ロータリーベーン式舵取機のシール構造のローターベーンにおける上部横シールと縦シールとの連接部を示す斜視図である。
【図３０】同、図２９におけるｑ−ｑ矢視断面図である。
【図３１】同、図３０におけるｒ−ｒ矢視断面図である。
【図３２】同、図３０におけるｓ−ｓ矢視断面図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１        ハウジング
１ｂ      セグメント
２        ローター
２ｄ      ベーン
３        トップカバー
５        油室用空間
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ  作動油室
１１      上部横スリット
１２      上部横シール
１２ａ    シール面
１２ｄ    鞍部
１２ｅ    背面
１２ｆ    スカート部
１２ｇ    側面
１２ｈ    鞍側部
１２ｉ    鞍先端部
１２’    上部横シール
１２ａ’  シール面
１２ｅ’  背面
１２ｆ’  スカート部
１３      下部横スリット
１４      下部横シール
１４ａ    シール面
１４ｄ    鞍部
１４ｅ    背面
１４ｆ    スカート部
１４ｇ    側面
１４ｈ    鞍側部
１４ｉ    鞍先端部
１４’    下部横シール
１４ａ’  シール面
１４ｅ’  背面
１４ｆ’  スカート部
１５      縦スリット
１６      縦シール
１６ａ    シール面
１６ｂ    上部嵌挿端
１６ｃ    下部嵌挿端
１６ｄ    背面
１６ｅ    スカート部
１６’    縦シール
１６ａ’  シール面
１６ｄ’  背面
１６ｅ’  スカート部
１９      上部横スリット
２０      上部横シール
２０ａ    半径方向先端面
２０ｂ    シール面
２０ｃ    背面
２０ｄ    スカート部
２０’    上部横シール
２０ｂ’  シール面
２０ｃ’  背面
２０ｄ’  スカート部
２１      縦スリット
２２      縦シール
２２ａ    上端部平面
２２ｂ    シール面
２２ｃ    背面
２２ｄ    スカート部
２２’    縦シール
２２ｂ’  シール面
２２ｃ’  背面
２２ｄ’  スカート部
２３      コイルばね
ｓ１      第１の所定の空隙
ｓ２      第２の所定の空隙
【図１】
0005153278.tif 000002
【図２】
0005153278.tif 000003
【図３】
0005153278.tif 000004
【図４】
0005153278.tif 000005
【図５】
0005153278.tif 000006
【図６】
0005153278.tif 000007
【図７】
0005153278.tif 000008
【図８】
0005153278.tif 000009
【図９】
0005153278.tif 000010
【図１０】
0005153278.tif 000011
【図１１】
0005153278.tif 000012
【図１２】
0005153278.tif 000013
【図１３】
0005153278.tif 000014
【図１４】
0005153278.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0005153278.tif 000019
【図１９】
0005153278.tif 000020
【図２０】
0005153278.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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