JP2001132851A - 高分子材料のシールを採用したシールに背圧をかけないロータリーベーン式舵取機のシール構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 リングシール材の背面に圧油をかけることを
廃した、リングシール材の損傷を防止できる、信頼性の
高い高分子材料のシールを採用したロータリーベーン式
舵取機のシール構造を提供する。 【解決手段】 リングシール材１１を、リング状基部１
１ａと同基部から下方に２本に分岐して伸びたリング状
スカート部１１ｂとからなる一体構造に、弾性を有する
高分子材料で成形し、リングシール材１１のシール面１
１ｃにリング状の油溝１１ｄを設け、リング状基部１１
ａに、リング状スカート部１１ｂと環状スリット１０の
底面との間に形成する空間と、油溝１１ｄとを連通する
適当数の小さい連通孔１１ｅを設けたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、船舶の舵取機の技
術に係り、高分子材料のシールを採用したシールに背圧
をかけないロータリーベーン式舵取機のシール構造に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のロータリーベン式舵取機は、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、その内部に収納するローター２とを有し、ロータ
ー２は、その下部軸部２ａをハウジング１の底部に設け
たボス部１ａにて、またローター２の上部軸部２ｂをハ
ウジング１の上部開口に配置する環状のカバー３にて、
それぞれ支持されている。

【０００３】下部軸部２ａにはラジアル軸受部材４ａと
スラスト軸受部材４ｂを、また上部軸部２ｂにはラジア
ル軸受部材４ｃをそれぞれ介在せしめることにより、ロ
ーター２は、半径方向、軸方向に荷重のかかった状態
で、船体に固定されたハウジング１の内部で回動自在と
されている。舵軸（図示省略）を内部貫通孔２ｃに嵌合
固定したローター２は、外周面の周方向に沿った等間隔
の位置に複数のベーン５を突設している。他方、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
記ベーンと同数のセグメント６を突設している。

【０００４】ローターの上記ベーン５には、上下の端面
にそれぞれ横シール材５ａを、また、半径方向の先端の
縁部に縦シール材５ｂをそれぞれスリット５ｃ、５ｄ内
に保持せしめている。また、ハウジングの上記セグメン
ト６には、半径方向の先端の縁部に縦シール材６ａをス
リット６ｂ内に保持せしめている。ローター２がハウジ
ング１内で回転するとき、上下端面に横シール材５ａ、
および半径方向の縁部に縦シール材５ｂを装着したロー
ターのベーン５と、半径方向の縁部に縦シール材６ａを
装着したハウジングのセグメント６との間に油室７ａ、
７ｂ、７ｃ、７ｄが形成される。かつ、これら油室から
圧油が、ローター２の上部端面２ｄとカバー３との間の
微小な間隙、およびローター２の下部端面２ｅとハウジ
ング１との間の微小な間隙を通って、隣接する油室に、
および大気に通ずるローター軸部２ａ、２ｂにそれぞれ
漏洩するのを防ぐために、以下の構成を設けている。

【０００５】つまり、ローター２の上部端面２ｄに対向
するカバー３の部位には、環状の上部リングシール材８
ａを、その外側周縁部がローターのベーンの横シール材
５ａの内周側下端縁５ｅ、およびハウジングのセグメン
トの縦シール材６ａの内周側下端縁６ｃとそれぞれ接触
する位置に、スリット８ｂ内に保持せしめている。ま
た、ローターの下部端面２ｅに対向するハウジング１の
底部の部位には、環状の下部リングシール材８ｃを、そ
の外側周縁部がローターのベーンの横シール材５ａの端
部、およびハウジングのセグメントの縦シール材６ａの
端部と接触する位置に、スリット８ｄ内に保持せしめて
いる。

【０００６】ローター２の回転軸を介して対称の位置に
ある油室７ａと７ｃ、および油室７ｂと７ｄは、それぞ
れ連通しており、例えば油室７ａに油圧ポンプから圧油
が供給されると、対称の位置にある油室７ｃにも同時に
圧油が供給され、一方、他の油室７ｂおよび７ｄからは
同時に油が排出され、油圧ポンプ側に戻される。かく
て、圧油によるローター２の回転が成立する。

【０００７】形成される油室７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄに
おいて、油密を確保するために、接触摺動する箇所であ
るローターのベーン５の上下の横シール材５ａと半径方
向縁部の縦シール材５ｂ、およびハウジングのセグメン
ト６の半径方向縁部の縦シール材６ａ、および上下のリ
ングシール材８ａ、８ｃの各背面には、以下の構成を設
けている。

【０００８】つまり、横および縦シール材に関してはス
リット５ｃ、５ｄ、６ｂを油路として、また、上下部リ
ングシール材に関してはそれら油路に連通する油孔３
ａ、１ｂを穿孔して、スリット８ｂ、８ｄの背面に至る
油路となし、圧力側となっている油室から圧油を導き、
各シール材を摺動面に油圧で押し付け、油密を維持して
いる。

【０００９】これは、油室に作用する油圧が高くなるほ
ど、油室から漏洩する量が多くなろうとするが、他方、
シール材を背面から摺動面に押し付ける力も大きくなる
ので、漏洩量は多くならずに済むというものである。な
お、ローター２には、上部リングシール材８ａの位置よ
り内側のローター下面と下部リングシール材８ｃの位置
より内側のローター上面とを連通するバランス孔２ｆを
設けており、もし上下リングシール材８ａ、８ｃから圧
油が漏洩した場合、この漏洩油によるローター上下の面
に作用する圧力が上下方向にバランスするようになって
いる。これにより、ローター２に軸方向に差圧による不
均等な力が発生するのを防いでいる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来の構成に
おいては、上下リングシール材８ａ、８ｃは、それぞれ
背面に圧油が導かれ、シール面がそれぞれ対向する面
（ローターの上部端面および下部端面）に押し付けられ
て摺動するようになっており、その押し付け力は、作動
油圧が高くなるほど、それに比例して強くなる。

【００１１】而して、リングシール材８ａ、８ｃのシー
ル面の外周側は常に油（高圧あるいは大気圧に近い低
圧）に曝されているものの、内周側は、漏洩油が存在す
るときにのみ、油に曝されることになり、しかも大気圧
に近い低圧である。このような状態において、もしリン
グシール材８ａ、８ｃの外周側から内周側への油の漏洩
が全く無いか、あるいは、あっても極く微量である場合
は、シール面が圧油によって対向面に強く押し付けられ
て摺動することにより、内周側の接触面が潤滑切れとな
って、リングシール材を損傷する可能性があった。

【００１２】しかも、背面に圧油を導いているので、作
動油圧が高くなるほど、それに比例してシール面を強く
押し付けることになるので、潤滑切れをより生じ易いと
いう問題があった。また、ローターの下部端面２ｅとリ
ングシール材８ａ、８ｃのシール面との間に不必要な摩
擦損失を生ずるという問題があり、更に、背面に圧油が
かけられることでリングシール材８ａ、８ｃは変形を生
じ、その変形がローターベーンの横シール材５ａの内周
側下端縁５ｅ、およびハウジングのセグメントの縦シー
ル材６ａの内周側下端縁６ｃとの接触部に強い干渉を生
ぜしめ、その摩擦により、リングシール材８ａ、８ｃ、
横シール材５ａ、縦シール材６ａを破損に至らしめる可
能性があった。かかる作用により、リングシール材の内
部に不当な繰返し応力を生じ、遂には疲労破断に至る可
能性があった。リングシール材がこのように破断してし
まうと、リングシール材の背面に導かれていた油室の圧
油がリングシール材の破断部から抜けてしまうので、油
室そのものが機能を失い、舵取機が作動不能になる危険
性があった。

【００１３】また、上下リングシール材８ａ、８ｃの背
面に圧油を導くための油孔３ａ、１ｂの穿孔など、加工
コストが高くなるという問題があった。他方、ローター
２には、その自重のほか、舵軸および舵本体の重量が加
わった軸方向荷重が作用しているため、通常の作動状態
では、ローター２の下部端面２ｅはハウジング１の内面
底部（スラスト軸受部材４ｂ）に常に押し付けられてお
り、従って、下部リングシール材８ｃのシール面とロー
ター２の下部端面との間の接触は常に維持される。

【００１４】しかし、上部リングシール材８ａにおいて
は、そのシール面とローター２の上部端面との間の接触
が十分に確保されない可能性が存在する。そのために、
上部リングシール材８ａについては、十分な接触を確保
するために、好ましいことではないが、背面から圧油を
かけて押し付けることがどうしても必要となっている。

【００１５】また、ロータリーベーン式舵取機の構造
上、上部リングシール材８ａについては、ハウジングの
カバー３を上方に取り外すだけで、その点検および損傷
時の取替えが容易に行えるが、下部リングシール材８ｃ
については、それがローター２の下面に対向するので、
点検または交換は、舵取機を分解し、ローター２を取り
外して行うことが必要となり、従って、洋上での作業は
できず、船をドックに入れて行わねばならず、作業に多
大の時間と手数と費用がかかるという問題がある。

【００１６】本発明は、上記した諸問題に鑑み、少なく
とも下部リングシール材８ｃについては背面に圧油をか
ける構成にしなくても済むように、かつ、少なくとも船
の定期入渠まではそれを交換しなくても済むようにする
もので、リングシール材の損傷を防止した信頼性の高い
高分子材料のシールを採用したシールに背圧をかけない
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。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の高分子材料のシールを採用したシールに背
圧をかけないロータリーベーン式舵取機のシール構造
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する環状のカバーとを
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
ーンとセグメントによって前記油室用空間を複数の油室
に区画するロータリーベーン式舵取機において、ベーン
の上下の端面に形成した横スリットに、ハウジングの底
面およびカバーの下面に摺接する横シール材を配置し、
ベーンの先端の縁部に形成した縦スリットにハウジング
の内周面に摺接する縦シール材を配置し、セグメントの
先端の縁部に形成した縦スリットにローターの外周面に
摺接する縦シール材を配置し、ハウジングの底面および
カバーの下面に形成し、かつ、油圧源に連通するいかな
る油路もその底面に開口しない環状スリットにリングシ
ール材を配置するとともに、リングシール材を横シール
材およびセグメントの縦シール材に縁部を重ねて配置
し、リングシール材を、リング状基部と同基部から下方
に２本に分岐して伸びたリング状スカート部とからなる
一体構造に、弾性を有する高分子材料で成形し、リング
シール材のシール面にリング状の油溝を設け、リング状
基部に、リング状スカート部と環状スリットの底面との
間に形成する空間と、油溝とを連通する適当数の小さい
連通孔を設けたもの、あるいは、リングシール材を、リ
ング状基部と同基部から内周方向に向かって上下に２本
に分岐して伸びたリング状リップ部とからなる一体構造
に、弾性を有する高分子材料で成形し、リングシール材
のリング状基部により形成される副シール面とリング状
リップ部により形成される主シール面の境界部にリング
状の油溝を設けたものである。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。本実施の形態は先に図２３〜図２
５において説明したものと基本的に同様であり、同様の
作用を行なう部材については同一番号を付して説明を省
略する。 （実施例１）図１〜図４に示すように、ハウジング１の
ボス部１ａの表面に、断面形状が方形の環状スリット１
０を形成する。

【００１９】このスリットに配置する下部リングシール
材１１は、リング状基部１１ａと、同基部から下方に２
本に分岐して伸びたリング状スカート部１１ｂとからな
る一体構造であり、弾性を有する高分子材料で成形され
る。リング状基部１１ａの半径方向の幅Ａは、環状スリ
ット１０の幅（内周側側面と外周側側面との間の距離）
と同じにするが、リング状スカート部１１ｂは、その半
径方向の幅Ｂが、下端部において環状スリット１０の幅
よりも大きくなるように、即ち、リング状スカート部１
１ｂの内周側は内側に、また外周側は外側にそれぞれ角
度αで張り出すように傾斜して成形する。

【００２０】かつ、最初にリングシール材１１をスリッ
ト１０に装着したあと、ローター２をその上に乗せたと
きに、リングシール材１１が主としてスカート部１１ｂ
の形状変化と弾性圧縮とによってスリット１０内に圧縮
収容され、シール面１１ｃがローター下部端面２ｅと適
切な面圧をもって接することになるように、リングシー
ル材１１の高さＨを定める。

【００２１】かつ、リングシール材のシール面１１ｃに
は、リング状の油溝１１ｄを設ける。これにより、油室
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから漏洩した油がこの油溝１１
ｄに蓄積されることになり、以ってシール面１１ｃの内
周側の面にも油が適当に波及して潤滑が確保される。な
お、リングシール材１１がスリット１０に圧縮収容され
ることに伴って、２本のリング状スカート部１１ｂとス
リット１０との間に密閉空間が形成されるのを防ぐため
に、スカート部１１ｂの基部とシール面１１ｃの油溝１
１ｄとの間に適当数の小さい連通孔１１ｅを設ける。シ
ール面１１ｃにおいて、もし高圧の油洩れがあったとき
は、油溝１１ｄの油圧の上昇は、連通孔１１ｅを通し
て、２本のスカート部１１ｂの間の空間の油の圧力を高
めるので、リングシール材のシール面１１ｃとローター
下部端面２ｅとの接触圧が高められ、漏洩を抑制する。

【００２２】弾性を有するリングシール材の両スカート
部１１ｂを中央側に寄せつつ、リングシール材１１を、
ハウジング１（ボス部１ａ）の環状スリット１０内に、
スカート部１１ｂの端部がスリット１０の底に達するま
で押し入れる。その状態においては、リングシール材の
シール面１１ｃは、ハウジング１（ボス部１ａ）の表面
よりも、（より正確に言えば、スラスト軸受部材４ｂの
表面よりも）僅かに突出した位置にある。

【００２３】この初期装着状態において、ローター２を
スラスト軸受部材４ｂの上に乗せると、僅かに突出して
いたリングシール材シール面１１ｃは、ローターの下部
端面２ｅによって、リングシール材１１の主としてスカ
ート部１１ｂが圧縮変形されることにより、下方に押し
下げられる。リングシール材１１の上方向の圧縮変形反
発力によって、リングシール材のシール面１１ｃは、ロ
ーターの下部端面２ｅに対向して、適度の接触圧をもっ
て摺動し得る状態になる。また、この圧縮変形は同時
に、リングシール材１１の基部１１ａおよび両スカート
部１１ｂの外表面と環状スリット１０の表面との接触を
緊密にするので、油室７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ内の圧油
が環状スリット１０の溝部を通って外部に漏洩するのが
防止される。

【００２４】この下部リングシール材１１は、図４に示
すように、油室７ａ、７ｂ、７ｃあるいは７ｄ内の圧油
がローター２の下部端面２ｅを通って軸側に抜けないよ
うにシール性を保つ機能を持つ以外にも、次のシール機
能を発揮する。即ち、先ず、高圧側の油室、例えば７ａ
と７ｃから圧油が、ハウジング１のセグメント６の縦シ
ール材６ａの内周側下端縁６ｃを通って低圧側の油室７
ｂと７ｄに漏洩することに対しては、図１に示すよう
に、下部リングシール材１１のシール面１１ｃの外周側
の縁１１ｆが縦シール材６ａの内周側下端縁６ｃと接触
していることによって漏洩が防止される。

【００２５】この際、縦シール材６ａには、その背面に
油室７ａ、７ｃから導かれた圧油がかけられているの
で、作動油圧が高くなるほど、つまり、油室７ａ、７ｃ
から油室７ｂ、７ｄに圧油が漏洩し易くなるほど、縦シ
ール材６ａ内周側下端縁６ｃとリングシール材１１シー
ル面１１ｃ外周側縁１１ｆとの接触がより緊密になっ
て、漏洩防止する機能がより強くなる。

【００２６】次に、高圧側の油室、例えば７ａと７ｃか
ら圧油が、ローターのベーン５の横シール材５ａの内周
側下端縁５ｅを通って低圧側の油室７ｂと７ｄに漏洩す
ることに対しては、図３に示すように、下部リングシー
ル材１１のシール面１１ｃの外周側の縁１１ｆが横シー
ル材５ａの内周側下端縁５ｅと接触していることによっ
て漏洩が防止される。この際、横シール材５ａには、そ
の背面に油室７ａ、７ｃから導かれた圧油がかけられて
いるので、作動油圧が高くなるほど、つまり、油室７
ａ、７ｃから油室７ｂ、７ｄに圧油が漏洩し易くなるほ
ど、横シール材５ａ内周側下端縁５ｅとリングシール材
１１シール面１１ｃ外周側縁１１ｆとの接触がより緊密
になって、漏洩防止する機能がより強くなる。

【００２７】なお、以上述べた実施例１の下部リングシ
ール材１１の構成は、上部リングシール材にも、条件を
適切に設定することにより、適用が可能であり、従来の
上部リングシール材８ａの、背面に圧油をかける構成を
廃することができる。即ち、上部リングシール材の構成
を下部リングシール材１１の構成と同様にするが、ただ
し、スラスト軸受部材４ｂの摩耗によるローター２の上
部端面２ｄの下降量を予め推定して、ガハー３を装着す
る前の上部リングシール材のシール面の初期突出量を適
切に選定することにより、スラスト軸受部材４ｂが摩耗
しても、上部リングシール材のシール面とローター２の
上部端面２ｄとの接触圧力が許容される範囲内に収まる
ようにする。 （実施例２）図５〜図８に示すように、ハウジング１の
ボス部１ａの表面に、ほぼ逆台形状の環状スリット２０
を形成する。環状スリット２０の断面形状において、両
側面は、表面から適当な深さの点までの部分ｍは等間隔
であるが、それ以下の部分ｎは、下方になるほど間隔が
狭くなるように、中心側に角度βだけ傾斜した面となっ
ている。

【００２８】このスリットに配置する下部リングシール
材２１は、断面が方形のリング状基部２１ａと、同基部
から下方に２本に分岐して伸びたリング状スカート部２
１ｂとからなる一体構造であり、弾性を有する高分子材
料で成形される。リング状基部２１ａの半径方向の幅ａ
は、環状スリット２０の部分ｍの幅（内周側の側面と外
周側の側面との間の距離）と同じであり、両リング状ス
カート部２１ｂの外側の面は、環状スリット２０の部分
ｎの面の傾斜βよりも僅かに少ない傾斜γをもつように
成形する。

【００２９】かつ、最初にリングシール材２１をスリッ
ト２０に装着したあと、ローター２をその上に乗せたと
きに、リングシール材２１が主としてスカート部２１ｂ
の形状変化と弾性圧縮とによってスリット２０内に圧縮
収容され、シール面２１ｃがローター下部端面２ｅと適
切な面圧をもって接することになるように、リングシー
ル材２１の高さｈを定める。

【００３０】かつ、リングシール材２１のシール面２１
ｃには、リング状の油溝２１ｄを設ける。これにより、
油室７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄから漏洩した油がこの油溝
２１ｄに蓄積されることになり、以ってシール面２１ｃ
の内周側の面にも油が適当に波及して潤滑が確保され
る。なお、リングシール材２１がスリット２０に圧縮収
容されることに伴って、２本のリング状スカート部２１
ｂとスリット２０との間に密閉空間が形成されるのを防
ぐために、スカート部２１ｂの基部とシール面２１ｃの
油溝２１ｄとの間に適当数の小さい連通孔２１ｅを設け
る。シール面２１ｃにおいて、もし高圧の油洩れがあっ
たときは、油溝２１ｄの油圧の上昇は、連通孔２１ｅを
通して、２本のスカート部２１ｂの間の空間の圧力を高
めるので、リングシール材のシール面２１ｃとローター
下部端面２ｅとの接触圧が高められ、漏洩を抑制する。

【００３１】弾性を有するリングシール材２１をハウジ
ング１（ボス部１ａ）の環状スリット２０内に、リング
シール材２１のスカート部２１ｂの下端部がスリット２
０の底に達するまで押し入れる。その際、リングシール
材２１の両スカート部２１ｂは、それが下方に進むにつ
れて、環状スリット２０の部分ｎの傾斜βの面に沿って
内側に寄せられるように弾性変形しつつ、下降する。リ
ングシール材２１がハウジング１（ボス部１ａ）の環状
スリット２０内に押し入れられた初期装着状態において
は、リングシール材のシール面２１ｃは、ハウジング１
（ボス部１ａ）の表面よりも、（より正確に言えば、ス
ラスト軸受部材４ｂの表面よりも）僅かに突出した位置
にある。

【００３２】この初期装着状態において、ローター２を
スラスト軸受部材４ｂの上に乗せると、僅かに突出して
いたリングシール材のシール面２１ｃは、ローター下部
端面２ｅによって、下方に押し下げられる。この押し下
げは、主としてリングシール材２１の両スカート部２１
ｂが圧縮変形されることによって受容される。リングシ
ール材２１の上向きの圧縮変形反発力によって、リング
シール材のシール面２１ｃは、ローター下部端面２ｅに
対向して、適度の接触圧をもって摺動し得る状態にな
る。なお、本実施例２においては、環状スリット２０の
部分ｎが傾斜面となっているため、リングシール材２１
の圧縮変形反発力の上方向のベクトルが容易に得られ
る。また、この圧縮変形は同時に、リングシール材２１
の基部２１ａおよびスカート部２１ｂの外表面と環状ス
リット２０の表面との接触を緊密にするので、油室７
ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ内の圧油が環状スリット２０の溝
を通って外部に漏洩するのが防止される。

【００３３】この下部リングシール材２１は、図８に示
すように、油室７ａ、７ｂ、７ｃあるいは７ｄ内の圧油
がローター２の下部端面２ｅを通って軸側に抜けないよ
うにシール性を保つ機能を持つ以外にも、次のシール機
能を発揮する。即ち、先ず、高圧側の油室、例えば７ａ
と７ｃから圧油が、ハウジング１のセグメント６の縦シ
ール材６ａの内周側下端縁６ｃを通って低圧側の油室７
ｂと７ｄに漏洩することに対しては、図５に示すよう
に、下部リングシール材２１のシール面２１ｃの外周側
の縁２１ｆが縦シール材６ａの内周側下端縁６ｃと接触
していることによって漏洩が防止される。この際、縦シ
ール材６ａには、その背面に油室７ａ、７ｃから導かれ
た圧油がかけられているので、作動油圧が高くなるほ
ど、つまり、油室７ａ、７ｃから油室７ｂ、７ｄに圧油
が漏洩し易くなるほど、縦シール材６ａ内周側下端縁６
ｃとリングシール材２１シール面２１ｃ外周側縁２１ｆ
との接触がより緊密になって、漏洩防止する機能がより
強くなる。

【００３４】次に、高圧側の油室、例えば７ａと７ｃか
ら圧油が、ローターのベーン５の横シール材５ａの内周
側下端縁５ｅを通って低圧側の油室７ｂと７ｄに漏洩す
ることに対しては、図７に示すように、下部リングシー
ル材２１のシール面２１ｃの外周側の縁２１ｆが横シー
ル材５ａの内周側下端縁５ｅと接触していることによっ
て漏洩が防止される。この際、横シール材５ａには、そ
の背面に油室７ａ、７ｃから導かれた圧油がかけられて
いるので、作動油圧が高くなるほど、つまり、油室７
ａ、７ｃから油室７ｂ、７ｄに圧油が漏洩し易くなるほ
ど、横シール材５ａ内周側下端縁５ｅとリングシール材
２１シール面２１ｃ外周側縁２１ｆとの接触がより緊密
になって、漏洩防止する機能がより強くなる。

【００３５】なお、以上述べた本実施例２の下部リング
シール材２１の構成は、上部リングシール材にも、条件
を適切に設定することにより、適用が可能であり、従来
の上部リングシール材８ａの、背面に圧油をかける構成
を廃することができる。即ち、上部リングシール材の構
成を下部リングシール材２１の構成と同様にするが、た
だし、スラスト軸受部材４ｂの摩耗によるローター２の
上部端面２ｄの下降量を予め推定して、カバー３を装着
する前の上部リングシール材のシール面の初期突出量を
適切に選定することにより、スラスト軸受部材４ｂが摩
耗しても、上部リングシール材のシール面とローター２
の上部端面２ｄとの接触圧力が許容される範囲内に収ま
るようにする。

【００３６】また、高分子材料である下部リングシール
材１１（あるいは２１）の長年の使用により、経年弾性
劣化あるいはシール面１１ｃ（あるいは２１ｃ）の摩耗
によって、初期に与えられたリングシール材の圧縮反発
力と形状変化復元反発力のみによってはシール面１１ｃ
（あるいは２１ｃ）とローター下部端面２ｅとの間の必
要な接触圧力が失われるような場合が予想されるとき、
以下に説明する接触圧力増強装置を設けることができ
る。これは本実施例１、実施例２とも共通して適用でき
るので、実施例１に適用した場合について、図９に基づ
いて説明する。即ち、下部リングシール材用の環状スリ
ット１０の底面にリング状リテイナー３０を置く。環状
スリット１０の深さは、実施例１の場合よりもリング状
リテイナー３０の厚さ分だけ深くしてあるので、下部リ
ングシール材１１の環状スリット１０内の初期装着状態
およびローター２を乗せたときの最終装着状態は実施例
１の場合と同じである。ハウジング１のボス部１ａの、
リング状リテイナー３０の環状中心線上の等間隔の数点
に相当する位置に、ねじ孔をあけ、これにハウジング１
のボス部１ａの下面から調節スクリュー３１を螺合せし
め、この調節スクリューの先端がリング状リテイナー３
０の裏面に接触するようにする。もし、リングシール材
１１の長年の使用による経年弾性劣化あるいはシール面
１１ｃの摩耗によって、シール面１１ｃとローター下部
端面２ｅとの間の接触圧力の不足を来した場合は、ハウ
ジング１の下外面に突出する調節スクリュー３１のスク
リューヘッドを回転させることにより、リング状リテイ
ナー３０、すなわちリングシール材１１は上方に押し上
げられ、シール面１１ｃとローター下部端面２ｅとの間
の必要な接触圧力を回復させることができる。

【００３７】この構成は、上部リングシール材に実施例
１（あるいは実施例２）の構成を適用した場合にも適用
可能であり、図１０にそれを示す。その構成と作用は、
図９に示す下部リングシール材にリング状リテイナーを
装着した場合と同様であり、対応する符号にダッシュを
付して示す。さらに、他の接触圧力増強装置として、図
９、図１０における調節スクリュー３１の代わりに、リ
ング状リテイナー３０の裏面と環状スリット１０あるい
は１０′の底面との間に、適当数のバネ板を等間隔に介
在せしめることにより、もしリングシール材１１あるい
は１１′の長年の使用による経年弾性劣化あるいはシー
ル面１１ｃあるいは１１ｃ′の摩耗が生じても、バネ板
の作用によって、シール面１１ｃあるいは１１ｃ′とロ
ーター下部端面２ｅあるいはローター上部端面２ｄとの
間の接触圧力が維持されるようにすることができる。

【００３８】また、製作誤差等の関係で、リングシール
材の初期装着状態におけるシール面の突出量が所定通り
にならない場合に容易にそれを調節できるようにするた
めに、環状スリット１０（または２０）の底面に薄板の
リング状シム材を重ねて挿入することもできる。特に、
本実施例１（または２）の構成を上部リングシール材に
も適用した場合、上部の環状スリットの底面に薄板のリ
ング状シム材を挿入することは、スラスト軸受部材４ｂ
の摩耗によるローター２の下降により上部リングシール
シール面とローター上部端面２ｄとの間の接触圧力が減
じてシール効果が減少することに対する調整を容易にす
るという効果を発揮する。

【００３９】（実施例３）図１１−図１４、および図１
５−１８に示すように、下部リングシール材の半径方向
断面を直角三角形状にすることにより、リングシール材
圧縮装着後の弾性反発力の上方向ベクトルを大きくし、
シール面をローター下部端面に押し付ける接触圧力がよ
り容易に得られるようにしたものである。

【００４０】図１１−図１４に示すものは、リングシー
ル材の半径方向断面形状において、内周側の側面を垂直
に、外周側の側面を斜面にした直角三角形状のものであ
り、また、図１５−図１８に示すものは、外周側の側面
を垂直に、内周側の側面を斜面にした直角三角形状のも
のである。前者の場合、図１１−図１４に示すように、
ハウジング１のボス部１ａの表面に、半径方向断面が直
角三角形状の環状スリット４０を形成する。すなわち、
環状スリット４０の、内周側（ローター軸心側）の側面
４０ａは垂直の面、外周側の側面４０ｂは傾斜した面を
なしている。

【００４１】後者の場合、図１５−図１８に示すよう
に、ハウジング１のボス部１ａの表面に、半径方向断面
が直角三角形状の環状スリット４０′を形成するが、こ
のスリットの内周側（ローター軸心側）の側面４０ａ′
が傾斜した面、外周側の側面４０ｂ′が垂直の面をなし
ている。（以下、前者の場合と後者の場合とは共通事項
が多いため、以降の実施例３の説明においては、後者の
場合に符号にダッシュを付けることによって説明を簡略
化する。） このスリットに配置する下部リングシール材４１または
４１′は、断面が台形のリング状基部４１ａまたは４１
ａ′と、同基部から下方に向かって２本に分岐して伸び
たリング状スカート部４１ｂまたは４１ｂ′とからなる
一体構造であり、弾性を有する高分子材料で成形され
る。下部リングシール材４１または４１′のリング状基
部４１ａまたは４１ａ′の断面寸法は、それが収容され
る環状スリット４０または４０′の部位の断面に沿って
僅かに大きい寸法とされ、両リング状スカート部４１ｂ
または４１ｂ′については、その各外側面がリング状基
部４１ａまたは４１ａ′の各外側面から若干の角度δを
もってそれぞれ外側に張り出すように成形される。

【００４２】かつ、最初に下部リングシール材４１また
は４１′を環状スリット４０または４０′に装着したあ
と、ローター２をその上に乗せたときに、リングシール
材４１または４１′が、主として両リング状スカート部
４１ｂまたは４１ｂ′の形状変化と弾性圧縮とによっ
て、環状スリット４０または４０′内に圧縮収容され、
シール面４１ｃまたは４１ｃ′がローター下部端面２ｅ
と適切な面圧をもって接することになるような下部リン
グシール材の諸元とする。

【００４３】かつ、リングシール材のシール面４１ｃま
たは４１ｃ′にはリング状の油溝４１ｄまたは４１ｄ′
を設ける。これにより、油室７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄか
ら漏洩した油がこの油溝４１ｄまたは４１ｄ′に蓄積さ
れることになり、以ってシール面４１ｃまたは４１ｃ′
の内周側の面にも油が適当に波及して潤滑が確保され
る。

【００４４】なお、両リング状スカート部４１ｂまたは
４１ｂ′の基部とシール面４１ｃまたは４１ｃ′のリン
グ状の油溝４１ｄまたは４１ｄ′の間を連通するための
小さい連通孔４１ｅまたは４１ｅ′を適当数設ける。シ
ール面４１ｃまたは４１ｃ′において、もし高圧の油漏
洩があったときは、油溝４１ｄまたは４１ｄ′の油圧の
上昇は、連通孔４１ｅまたは４１ｅ′を通して２本のリ
ング状スカート部４１ｂまたは４１ｂ′の間の空間の油
の圧力を高めるので、リングシール材のシール面４１ｃ
または４１ｃ′とローター下部端面２ｅとの接触圧が強
められ、漏洩を抑制する。

【００４５】弾性を有する下部リングシール材４１また
は４１′を環状スリット４０または４０′の中に最初に
押し入れる初期装着状態においては、シール面４１ｃま
たは４１ｃ′は、ハウジング１（ボス部１ａ）の表面よ
りも、（より正確に言えば、スラスト軸受部材４ｂの表
面よりも）僅かに突出した位置にある。この初期装着状
態において、ローター２をスラスト軸受部材４ｂの上に
乗せると、僅かに突出していたリングシール材のシール
面４１ｃまたは４１ｃ′は、ローター下部端面２ｅによ
って、リングシール材４１または４１′の主としてスカ
ート部４１ｂまたは４１ｂ′が圧縮変形されることによ
り、下方に押し下げられる。この最終装着状態におい
て、リングシール材のシール面４１ｃまたは４１ｃ′
は、その上方向の圧縮変形反発力によって、ローター下
部端面２ｅと適度の接触圧をもって摺動し得る状態にな
る。この場合、環状スリット４０の傾斜した外周側の側
面４０ｂ、または環状スリット４０′の傾斜した内周側
の側面４０ｂ′により、リングシール材４１または４
１′の圧縮変形反発力の上向きのベクトルが大きくな
り、シール面４１ｃまたは４１ｃ′の接触圧を維持する
のが容易になる。また、リングシール材４１または４
１′の圧縮変形は同時に、リングシール材のリング状基
部４１ａまたは４１ａ′および両リング状スカート部４
１ｂまたは４１ｂ′の外表面と環状スリット４０または
４０′の表面との接触を密にするので、油室７ａ、７
ｂ、７ｃ、７ｄ内の圧油が環状スリット４０または４
０′の溝部を通って外部に漏洩するのが防止される。

【００４６】なお、リングシール材４１または４１′の
単独の弾性圧縮変形反発力を補完するために、環状スリ
ット４０の内周側の垂直面４０ａに、または環状スリッ
ト４０′の内周側に傾斜した側面４０ａ′に、円周等間
隔に適当数のスプリングリセスを設け、この中にスプリ
ングを配して、リングシール材４１または４１′を半径
方向外周側に押し付けるようにすることもできる。

【００４７】また、下部リングシール材４１または４
１′の最終装着状態においては、その外周側の上端縁４
１ｆまたは４１ｆ′は、実施例１および実施例２におい
て説明したのと同様に、ハウジングセグメント６の縦シ
ール材６ａの内周側下端縁６ｃおよびローターベーン５
の横シール材５ａの内周側下端縁５ｅとそれぞれ接触し
ており、しかも、作動油圧が高くなるほどその接触がよ
り緊密になるので、高圧側の油室、例えば７ａと７ｃの
中の圧油が、これら接触部を通じて低圧側の油室７ｂと
７ｄに漏洩することが防止される。

【００４８】なお、以上述べた実施例３の下部リングシ
ール材４１または４１′の構成は、実施例１および実施
例２において説明したのと同様に、上部リングシール材
にも、条件を適切に設定することにより、適用が可能で
あり、従来の上部リングシール材８ａの、背面に圧油を
かける構成を廃することができる。 （実施例４）図１９−図２２に示すように、ハウジング
１のボス部１ａの表面に、断面形状が方形の環状スリッ
ト５０を形成する。このスリットに配置する下部リング
シール材５１は、リング状基部５１ａと、同基部から内
周方向に向かって上下に２本に分岐して伸びたリング状
リップ部５１ｂとからなる一体構造であり、弾性を有す
る高分子材料に成形される。

【００４９】リング状基部５１ａの軸方向の自由長さＬ
は、環状スリット５０の底面とローター２の下部端面２
ｅとの間の長さＬ₀より僅かに大きい寸法に成形し、２
本のリング状リップ部５１ｂの軸方向の自由全長Ｍは、
上記長さＬ₀よりも大きくなるように、即ち、２本のリ
ング状リップ部５１ｂがリング状基部５１ａから上下に
それぞれ角度εで張り出すように傾斜して成形する。上
記の両リング状リップ部５１ｂの諸元は、下部リングシ
ール材５１を環状スリット５０内に自由装着したあとロ
ーター２をその上に乗せたときに、２本のリング状リッ
プ部５１ｂの形状変化と弾性圧縮とによって、上側のリ
ング状リップ部５１ｂの上表面が主シール面５１ｃとな
って、ローター２の下部端面２ｅと適切な面圧をもって
接触することになるように定める。また、上記のリング
状基部５１ａの諸元は、同じく下部リングシール材５１
を環状スリット５０内に自由装着したあとローター２を
その上に乗せたときに、僅かに弾性圧縮され、リング状
基部５１ａの上面が副シール面５１ｄとなって、ロータ
ー下部端面２ｅと適切な面圧をもって接触するととも
に、リング状基部５１ａの外周側の上端縁５１ｅがハウ
ジングセグメント６の縦シール材６ａの内周側下端縁６
ｃおよびローターベーン５の横シール材５ａの内周側下
端縁５ｅとそれぞれ適切な面圧をもって接触することに
なるように、かつ、油室７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ内の作
動油に曝されるリング状基部５１ａの外周側の上端縁５
１ｅの突出円弧部分に圧力油が作用したときリング状基
部５１ａが大きな形状変化を生ずることのないような圧
縮強度を持つように定める。

【００５０】下部リングシール材５１の上表面の、リン
グ状基部５１ａとリング状リップ部５１ｂの境界部にリ
ング状の油溝５１ｆを設ける。これにより、油室７ａ、
７ｂ、７ｃ、７ｄから副シール面５１ｄを通って減圧漏
洩した油がこの油溝５１ｆに蓄積されることになり、以
って主シール面５１ｃにも油が適当に波及して潤滑が確
保される。

【００５１】かくて、油室７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ内の
圧油がローター２の下部端面２ｅを通って軸側に抜ける
ことに対しては、下部リングシール材５１の副シール面
５１ｄと主シール面５１ｃの二段のシール面によって漏
洩が防止され、また、高圧側の油室、例えば７ａと７ｃ
の中の圧油が、ハウジングセグメント６の縦シール材６
ａの内周側下端縁６ｃおよびローターベーン５の横シー
ル材５ａの内周側下端縁５ｅのそれぞれを通って低圧側
の油室７ｂと７ｄに漏洩することは、上記各下端縁６ｃ
および５ｅと下部リングシール材５１の外周側の上端縁
５１ｅとの接触によって阻止される。かつ、摺動面であ
る副シール面５１ｄと主シール面５１ｃの潤滑は、油室
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄからの減圧漏洩油およびそれが
リング状の油溝５１ｆに蓄積されることにより確保され
る。

【００５２】なお、下部リングシール材５１を環状スリ
ット５０内に装着するに際して、２本のリング状リップ
部５１ｂの間の空間に、該リング状リップ部を上下に拡
張する方向に、ばねを円周方向等間隔に適当数、介在せ
しめることができる。このばねは、長年の使用による下
部リングシール材５１のリング状リップ部５１ｂの経年
弾性劣化、あるいはシール面５１ｃの摩耗が生じても、
シール面５１ｃとローター下部端面２ｅとの間の接触圧
力を維持させることができる。

【００５３】なお、この実施例４の構成は、上部リング
シール材にも、スラスト軸受部材４ｂの摩耗によるロー
ター２の上部端面２ｄの下降量を予め推定して、リング
状基部５１ａとリング状リップ部５１ｂの諸元を定める
など、条件を適切に設定することにより、適用が可能で
あり、従来の、上部リングシール材８ａの背面に圧油を
かける構成を廃することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、従
来、問題の多かった、リングシール材の背面に圧油をか
ける構成を廃することができ、弾性を有する高分子材料
でなるリングシール材の圧縮弾性反発力と形状変化復元
反発力によってリングシール材のシール面とローター端
面との間に適切なシール効果を発揮し得る接触圧力を与
えるようにしたので、また、シール面に油室からの漏洩
油を蓄えられるリング状の油溝を設け、リングシール材
のシール面の内周側の潤滑も確保できるようにすると共
に、リングシール材の両スカート部の間の密閉空間と該
油溝との間を連通する連通孔を設けて、シール面におい
て高圧の油洩れがあったときは、油溝の油圧の上昇によ
って、連通孔を通して２本のスカート部の間の空間の圧
力が高まり、リングシール材のシール面とローター端面
との接触圧が高められ、漏洩を抑制できるようにしたの
で、あるいは、リングシール材をリング状基部と横方向
のリング状リップ部で構成して、リング状基部の圧縮弾
性反発力による副シール面とリング状リップ部の形状変
化復元反発力による主シール面の二段のシール面にして
漏洩防止効果を高めるようにするとともに、両シール面
の間にリング状の油溝を設け、これに蓄積された減圧漏
洩油でシール面の潤滑を確保できるようにしたので、リ
ングシール材の損傷あるいは破断の危険のない、寿命の
長い、信頼性の極めて高い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ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における実施例１の下部リ
ングシール材の装着状態を示す図であり、ハウジングの
セグメントを含む半径方向縦断面である。

【図２】同実施例１の下部リングシール材の半径方向縦
断面である。

【図３】同実施例１の下部リングシール材の装着状態を
示す図であり、ローターのベーンを含む半径方向縦断面
である。

【図４】同実施例１の下部リングシール材の装着状態を
示す図であり、油室を含む半径方向縦断面である。

【図５】本発明の実施の形態における実施例２の下部リ
ングシール材の装着状態を示す図であり、ハウジングの
セグメントを含む半径方向縦断面である。

【図６】同実施例２の下部リングシール材の半径方向縦
断面である。

【図７】同実施例２の下部リングシール材の装着状態を
示す図であり、ローターのベーンを含む半径方向縦断面
である。

【図８】同実施例２の下部リングシール材の装着状態を
示す図であり、油室を含む半径方向縦断面である。

【図９】同実施例１の下部リングシール材にリング状リ
テイナーを装着した状態を示す図であり、ハウジングの
セグメントを含む半径方向縦断面である。

【図１０】同実施例１のリングシール材の構成を上部リ
ングシール材に適用し、かつ、リング状リテイナーも装
着した状態を示す図であり、ローターのベーンを含む半
径方向縦断面である。

【図１１】本発明の実施の形態における実施例３のう
ち、下部リングシール材の直角三角形状断面の内周側側
面を垂直面とした場合の下部リングシール材の装着状態
を示す図であり、ハウジングのセグメントを含む半径方
向縦断面である。

【図１２】同実施例３の同上の場合の下部リングシール
材の半径方向縦断面である。

【図１３】同実施例３の同上の場合の下部リングシール
材の装着状態を示す図であり、ローターのベーンを含む
半径方向縦断面である。

【図１４】同実施例３の同上の場合の下部リングシール
材の装着状態を示す図であり、油室を含む半径方向縦断
面である。

【図１５】本発明の実施の形態における実施例３のう
ち、下部リングシール材の直角三角形状断面の外周側側
面を垂直面とした場合の下部リングシール材の装着状態
を示す図であり、ハウジングのセグメントを含む半径方
向縦断面である。

【図１６】同実施例３の同上の場合の下部リングシール
材の半径方向縦断面を示す図である。

【図１７】同実施例３の同上の場合の下部リングシール
材の装着状態を示す図であり、ローターのベーンを含む
半径方向縦断面である。

【図１８】同実施例３の同上の場合の下部リングシール
材の装着状態を示す図であり、油室を含む半径方向縦断
面である。

【図１９】本発明の実施の形態における実施例４の下部
リングシール材の装着状態を示す図であり、ハウジング
のセグメントを含む半径方向縦断面である。

【図２０】同実施例４の下部リングシール材の半径方向
縦断面である。

【図２１】同実施例４の下部リングシール材の装着状態
を示す図であり、ローターのベーンを含む半径方向縦断
面である。

【図２２】同実施例４の下部リングシール材の装着状態
を示す図であり、油室を含む半径方向縦断面である。

【図２３】従来のロータリーベーン式舵取機の構成を示
す縦断面図である。

【図２４】同ロータリーベーン式舵取機の鳥瞰図（部分
破断面）である。

【図２５】同ロータリーベーン式舵取機の水平断面図で
ある。

【符号の説明】

１ ハウジング １ａ ボス部 １ｂ 油孔 ２ ローター ２ａ 下部軸部 ２ｂ 上部軸部 ２ｃ 内部貫通孔 ２ｄ 上部端面 ２ｅ 下部端面 ２ｆ バランス孔 ３ カバー ３ａ 上部リングシール用油孔 ４ａ ラジルア軸受部材 ４ｂ スラスト軸受部材 ５ ベーン ５ａ 横シール材 ５ｂ 縦シール材 ５ｃ 横スリット ５ｄ 縦スリット ５ｅ 横シール材内周側下端縁 ６ セグメント ６ａ 縦シール材 ６ｂ 縦スリット ６ｃ 縦シール材内周側下端縁 ７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 油室 ８ａ 上部リングシール材 ８ｂ 上部リングシール材用スリット ８ｃ 下部リングシール材 ８ｄ 下部リングシール材用スリット １０ 環状スリット １１ 下部リングシール材 １１ａ リング状基部 １１ｂ リング状スカート部 １１ｃ シール面 １１ｄ 油溝 １１ｅ 連通孔 １１ｆ シール面外周側縁 ２０ 環状スリット ２１ 下部リングシール材 ２１ａ リング状基部 ２１ｂ リング状スカート部 ２１ｃ シール面 ２１ｄ 油溝 ２１ｅ 連通孔 ２１ｆ シール面外周側縁 ３０ リング状リテイナー ３１ 調節スクリュー １１′ 上部リングシール材 １１ａ′リング状基部 １１ｂ′リング状スカート部 １１ｃ′シール面 １１ｄ′油溝 １１ｅ′連通孔 ３０′ リング状リテイナー ３１′ 調節スクリュー ４０、４０′ 環状スリット ４０ａ、４０ａ′ 環状スリット内周側側面 ４０ｂ、４０ｂ′ 環状スリット外周側側面 ４１、４１′ 下部リングシール材 ４１ａ、４１ａ′ リング状基部 ４１ｂ、４１ｂ′ リング状スカート部 ４１ｃ、４１ｃ′ シール面 ４１ｄ、４１ｄ′ リング状油溝 ４１ｅ、４１ｅ′ 連通孔 ４１ｆ、４１ｆ′ 外周側の上端縁 ５０ 環状スリット ５１ 下部リングシール材 ５１ａ リング状基部 ５１ｂ リング状リップ部 ５１ｃ 主シール面 ５１ｄ 副シール面 ５１ｅ 外周側の上端縁 ５１ｆ リング状油溝

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【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によって前記油室用空間を複
   数の油室に区画するロータリーベーン式舵取機におい
   て、 ベーンの上下の端面に形成した横スリットに、ハウジン
   グの底面およびカバーの下面に摺接する横シール材を配
   置し、ベーンの先端の縁部に形成した縦スリットにハウ
   ジングの内周面に摺接する縦シール材を配置し、セグメ
   ントの先端の縁部に形成した縦スリットにローターの外
   周面に摺接する縦シール材を配置し、ハウジングの底面
   およびカバーの下面に形成し、かつ、油圧源に連通する
   いかなる油路もその底面に開口しない環状スリットにリ
   ングシール材を配置するとともに、リングシール材を横
   シール材およびセグメントの縦シール材に縁部を重ねて
   配置し、 リングシール材を、リング状基部と同基部から下方に２
   本に分岐して伸びたリング状スカート部とからなる一体
   構造に、弾性を有する高分子材料で成形し、リングシー
   ル材のシール面にリング状の油溝を設け、リング状基部
   に、リング状スカート部と環状スリットの底面との間に
   形成する空間と、油溝とを連通する適当数の小さい連通
   孔を設けたことを特徴とする高分子材料のシールを採用
   したシールに背圧をかけないロータリーベーン式舵取機
   のシール構造。
2. 【請求項２】 リングシール材を、リング状基部と同基
   部から内周方向に向かって上下に２本に分岐して伸びた
   リング状リップ部とからなる一体構造に、弾性を有する
   高分子材料で成形し、リングシール材のリング状基部に
   より形成される副シール面とリング状リップ部により形
   成される主シール面の境界部にリング状の油溝を設けた
   ことを特徴とする、請求項１に記載の高分子材料のシー
   ルを採用したシールに背圧をかけないロータリーベーン
   式舵取機のシール構造。