JP2016074423A - ロータリーベーン式舵取機のシール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】作動油圧の高圧化に対処できるように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】ロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター１において、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、およびハウジングセグメント１１ｂの縦シール１１ｄは、各シール面の両縁辺部がシーリング用リップ部をなすとともに、各シール面に各縁辺部から中央部に向かってアンダーカット部を有し、各シール面の中央部に相手面と平面的に接触する堤部を有し、堤部の長手方向中心線上に所定の間隔をもって穿孔されて各シールの背面と連通する微小孔を有し、各シール面に微小孔の各開口部を連通して長手方向に所定の長さに形成した油溝を有する。
【選択図】図１３

Description

本発明は、船舶の舵取機の一形式であるロータリーベーン式舵取機に係り、その試験装置およびシール構造に関する。

従来のロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター１は、例えば図１２〜図１４に示すようなものであり、ハウジング１１と、ハウジング１１の内部に収納されて回転するローター１２とを有している。

ハウジング１１は、据付台に取り付けるためのフランジ部ｌｌｎを外周底部に備えている。
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１１ａでラジアル軸受１４ａ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でラジアル軸受１４ｂを介して半径方向において支持されている。

また、ローター１２は、ローター１２の下端面がハウジング１１の内底面でスラスト軸受１４ｃを介して軸方向において支持されている。
ローター１２は、舵軸１７の軸頭１７ａを挿入して軸頭１７ａと緊密に嵌合する内部貫通孔１２ｃを有し、外周面に一つのベーン１２ｄを、あるいは外周面の周方向に沿った等間隔の位置にｎ数（ここではｎ＝２の場合について説明する。以下同じ）のベーン１２ｄを突設している。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ｌｌｂを突設している。

ローター１２の各ベーン１２ｄは、その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、ベーン１２ｄの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を保持しており、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。

また、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ｌｌｂの縦シール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おり、図１５に示す断面形状を有する直線シールである。

上記ローターベーン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ｌｌｂの縦シール１１ｄのシーリング作用は、各シール面１２ｐ、１２ｑ、１２ｒ、１１ｏの長手側の両端縁１２ｐｅ、１２ｑｅ、１２ｒｅ、１１ｏｅとそれぞれの相手面との所定の面圧の下での接触によって発揮される。

また、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ｌｌｂの縦シール１１ｄは、各シール面１２ｐ、１２ｑ、１２ｒ、１１ｏに、アンダーカット部１２ｐｕ、１２ｑｕ、１２ｒｕ、ｌｌｏｕを設けており、ローター１２の回転に伴う各シールの運動中に、このアンダーカット部１２ｐｕ、１２ｑｕ、１２ｒｕ、１１ｏｕに作動油が浸入して、シール面１２ｐ、１２ｑ、１２ｒ、１１ｏに潤滑を与えるものである。

ローター１２は、ハウジング１１内において、ベーン１２ｄの上部横シール１２ｆがトップカバー１３の裏面に摺接し、下部横シール１２ｈがハウジング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。

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、１５ｃｌ１５ｄに区画される。
トップカバー１３は、ローター１２の上部端面外周縁に対向する部位にトップカバー１３の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。また、ハウジング１１は、ローター１２の下部端面外周縁に対向する部位にハウジング１１の全周にわたって形成した下部リングスリット１１ｅ内に、環状の下部リングシール１１ｆを保持している。上部リングシール１３ｂおよび下部リングシール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おり、図１６に示す断面形状を有している。

図１３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の上部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ｌｌｈとにそれぞれ接触している。

また、上記下部リングシール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の下部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。

これらにより、各作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄのうちで高圧側となる作動油室の圧油が、低圧側となる隣接する作動油室に漏洩すること、つまり高圧側となる作動油室の圧油がローター１２の上部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のそれぞれの外周側面を通って、あるいは、ベーン１２の上部横シール１２ｆおよび下部横シール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を通って高圧側の作動油室から低圧側の作動油室に漏洩することを防ぐとともに、大気に通ずるローター軸部１２ａ、１２ｂへ漏出することを防いでいる。

ローター１２の回転軸心に対して対極の位置にある作動油室１５ａ、１５ｃ同士、および作動油室１５ｂ、１５ｄ同士はそれぞれ互いに連通しており、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、一方、同時に残りの作動油室１５ｂ、１５ｄから油が排出されて、その油が油圧ポンプ側に戻される。これにより、圧油によるローター１２の回転が成立する。

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構造をなす。

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の背面に導く手段は、図１３、図１４に示すように、各ベーン１２ｄを貫通する各油室連通孔１２ｎにそれぞれ圧力バルブ１６を装着してなるものであり、いずれか高圧側となった作動油室の圧油が、圧力バルブ１６を通って各ベーン１２ｄの各縦シール１２ｊ、および上部横シール１２ｆおよび下部横シール１２ｈの各背面に作用する。

また、各セグメント１１ｂの縦シールｌｌｄの背面に圧油を導く手段は、ベーン１２ｄと同様に、図１３、図１４に示すように、各セグメントｌｌｂを貫通する各油室連通孔１１ｋにそれぞれ圧力バルブ１６を装着してなるものであり、いずれか高圧側となった作動油室の圧油が圧力バルブ１６を通って各セグメントｌｌｂの縦シール１１ｄの背面に作用する。

また、上部リングシール１３ｂおよび下部リングシール１１ｆの背面に圧油を導く手段は、図１３に示すように、セグメントｌｌｂの縦シール１１ｄの背面の上端部から上部リングシール１３ｂの背面に通じる油路１３ｅをトップカバー１３に穿孔し、上記セグメント縦シール１１ｄの背面の下端部から下部リングシールｌ１ｆの背面に通じる油路ｌｌｍがハウジング１１の底部に穿孔してなるものであり、これによって、高圧側となる作動油室１５ａ〜１５ｄからの圧油が、セグメント１１ｂの縦シール１１ｄの背面を通して、上部および下部リングシール１３ｂ、１１ｆの各背面に作用する。

なお、ローター１２には、上部リングシール１３ｂの位置よりも内側の上部端面と下部リングシール１１ｆの位置よりも内側の下部端面とを連通するバランス孔１２ｏが設けられており、上下部端面への漏洩油圧をバランス孔１２ｏを介して上下で均圧化することにより、差圧による不均等な力がローター１２の軸方向へ作用することを防いでいる。

また、図１３に示すように、ローター１２の上部軸部１２ｂが貫通するトップカバー１３の所定の部位には、上部グランドシール１３ｆが設けられており、ローター１２の下部軸部１２ａが貫通するハウジング１１の底部の所定の部位には、下部グランドシール１１ｐが設けられている。

上部グランドシール１３ｆおよび下部グランドシールｌｌｐは、高圧作動油が外部に漏出するのを防ぐためのものである。すなわち、高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄの作動油が、上部リングシール１３ｂあるいは下部リングシール１１ｆを越えて、ローター１２の上部軸部１２ｂがトップカバー１３を貫通する部位に、あるいは、ローター１２の下部軸部１２ａがハウジング１１の底部を貫通する部位に侵入したとき、その高圧作動油が外部に漏出するのを防ぐためのものである。

この上部グランドシール１３ｆおよび下部グランドシールｌｌｐには、いろいろな形式のものがあり、本実施の形態で用いているものは、図１３に示すように、Ｏリングを二重に重ねて設けたものである。しかし、作動油の設計圧力が高くなると、Ｏリングの二重かさね構成ではシーリングが難しくなるため、リップ形のグランドシールを用いることが多い。すなわち、図１７に示すように、グランドシール１８は、弾性材料からなり、リング状の基部１８ａと、基部１８ａの内周側端部から軸方向に突出したリング状のグランドシーリングリップ部１８ｂと、基部１８ａの外周側端部から軸方向に突出したリング状の溝シーリングリップ部１８ｃとからなる。

グランドシール１８を円環状のグランドシール溝１９に収めた状態において、グランドシーリングリップ部１８ｂの内側先端環部１８ｂｔは、ローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）の外周面と、弾性により、所定の面圧をもって接触し、そして、溝シーリングリップ部１８ｃの外側先端環部１８ｃｔは、グランドシール溝１９の外周側面１９ａと、弾性により、所定の面圧をもって接触する。

かくして、ローター１２の上部軸部１２ｂがトップカバー１３を貫通する部位に、あるいは、下部軸部１２ａがハウジング１１の底部を貫通する部位に、高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄの作動油が侵入したとき、この作動油は、グランドシール１８のグランドシーリングリップ部１８ｂと溝シーリングリップ部１８ｃの間に入り、その油圧によってグランドシーリングリップ部１８ｂの内側先端環部１８ｂｔをローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）の外周面に押し付けて、作動油の漏出を防ぐ。また同時に、作動油は溝シーリングリップ部１８ｃの外側先端環部１８ｃｔをグランドシール溝１９の外周側面１９ａに押し付けて、作動油がグランドシール１８とグランドシール溝１９との間の隙間を通って漏出することを防ぐ。

このグランドシール１８は、その材料として比較的に柔軟性の高い高弾性材料が用いられることで、ローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）が僅かに偏心運動をする場合でも、それに追随できてシーリング機能を維持できる。

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１８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、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。

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方向切換弁２２によって行う。また、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からの吐出油を油タンク２６に戻す作用も行う。

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すなわち舵軸１７を固定する。

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。

なお、アクチュエーター１において隣接する作動油室１５ａ、１５ｄおよび１５ｂ、１５ｃ間をそれぞれ防衝弁２８ｐ、２８ｓが結んでおり、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。

なお、方向切換弁２２を作動させるための制御油圧は、油圧ポンプ２１の吐出圧を利用する上記の場合と、図１９に示すように、制御油圧を独立した制御油ポンプ２９から作り出す場合とがある。

上記した構成のロータリーべーン式舵取機は、作動油圧がほぼ８ＭＰａ（８０ｋｇ／ｃｍ２）であり、定格トルクがほぼ１００〜３０００ｋＮ・ｍ（１０〜３００ｔ・ｍ）の範囲で使用されている。また、ローター１２の回転速度はほぼ２．３２°／ｓｅｃである。

特開２００３−１６１３７１ 特開２００８−０３７１８７

上記した構成の従来のロータリーベーン式舵取機は、油圧技術として、極めて高いトルク、かつ低速の範疇に属するものである。従って、製造工場での試験において、舵取機に実際の舵トルクに匹敵するような大きな負荷をかける負荷運転を行うことは、実際問題として極めて困難であった。これは、ロータリーベーン式舵取機に限らず、他の形式の舵取機においても同様である。

そのため、製造を完了した舵取機は、工場において、無負荷で試験運転して納入せざるを得ないという問題があった。また、新しい舵取機を開発し、設計・製造を行っても、その実際の負荷運転に対する性能を工場で試験して確認することができないという問題があった。

さらに、上記負荷運転に対して要求される性能の一つとして、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ある。これは次のようなものである。すなわち、舵を或る舵角に転舵するように舵取機に命令が出されて、舵取機アクチュエーター１がその舵角位置に達すると、操舵方向切換弁２２が中立の位置となり、アクチュエーター１の作動油室１５ａ〜１５ｄがパイロット逆止弁２４ｐ、２４ｓの作用によって遮断され、アクチュエーター１は、その舵角位置において舵を保持しなければならない。

しかしながら、作動油室１５ａ〜１５ｄの油密性が完全でないと、舵からの力により発生した高圧側の作動油室１５ａ、１５ｃ（あるいは作動油室１５ｂ、１５ｄ）の作動油が低圧側の作動油室１５ｂ、１５ｄ（あるいは作動油室１５ａ、１５ｃ）に漏洩するので、その位置に保持されるべき舵が漏洩分だけ回転してしまう現象、いわゆる舵のクリーピング現象が生じる。

そして、このクリーピング現象が生じると、舵取機アクチュエーター１は、再び作動して命令された舵角に舵を復帰させ、再び舵をその位置に保持する。しかし、再び高圧側の作動満室１５ａ、１５ｃ（あるいは作動油室１５ｂ、１５ｄ）から低圧側の作動油室１５ｂ、１５ｄ（あるいは作動油室１５ａ、１５ｃ）への作動油の漏洩により、クリーピング現象が生じる。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返すことにより、アクチュエーター１の不断の作動を招いてしまうことになる。

完成した舵取機が上述したクリーピング現象に対してどれだけの耐性を有するかということは、舵取機を実際に船に搭載して、上記の状態に遭遇してからでないと判明しないという問題があった。

また、上記した新しい舵取機の開発課題の一つとして、ロータリーベーン式舵取機の高圧化があり、これが斯界の命題とされている。そして、開発された高圧の舵取機は、その性能が試験装置で試験され、確認される必要がある。従って、試験装置は、高圧化した被試験機の試験にも対応できなければならない。

然るに、上記した従来のロータリーベーン式舵取機は、油圧技術としては極めて低い作動油圧（ほぼ８０ｋｇ／ｃｍ２）でしか使用できず、作動油圧を高めることが困難であるという問題があった。

その一つの理由は、作動油圧を高めると、図１５に示す直線シール１１ｄ、１２ｆ、１２ｈ、１２ｊのシール面１１ｏ、１２ｐ、１２ｑ、１２ｒにおいて、アンダーカット部１１ｏｕ、１２ｐｕ、１２ｑｕ、１２ｒｕが、それぞれシール背面に導かれた作動油の圧力によって押し潰されることで、アンダーカット部１１ｏｕ、１２ｐｕ、１２ｑｕ、１２ｒｕへの作動油の留保ができなくなって潤滑性が悪くなり、シール面１１ｏ、１２ｐ、１２ｑ、１２ｒが焼損しやすくなることにある。

また、上述したように、作動油圧を高めるとアンダーカット部１１ｏｕ、１２ｐｕ、１２ｑｕ、１２ｒｕが押し潰されると、これに伴ってシール面１１ｏ、１２ｐ、１２ｑ、１２ｒの長手側の両端縁ｌｌｏｅ、１２ｐｅ、１２ｑｅ、１２ｒｅがはみ出す。すなわち、セグメントｌｌｂの縦シール１１ｄにおいてはセグメント１１ｂの半径方向端面とローター１２の外周面との間の隙間に、またローターベーン１２ｄの上部横シール１２ｆにおいてはベーン１２ｄの上端面とトップカバー１３の裏面との間の隙間に、またローターベーン１２ｄの下部横シール１２ｈにおいてはベーン１２ｄの下端面とハウジング１１の内底面との間の隙間に、またローターベーン１２ｄの縦シール１２ｊにおいてはベーン１２ｄの半径方向端面とハウジング１１の内周面との間の隙間のそれぞれに、シール面１１ｏ、１２ｐ、１２ｑ、１２ｒの端縁ｌｌｏｅ、１２ｐｅ、１２ｑｅ、１２ｒｅがはみ出して損傷し、シーリング機能を発揮できなくなるという問題があった。

さらに、図１７において説明したように、ローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）に対するグランドシール１８は、ローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）が僅かに偏心運動をする場合でも、その偏心運動に追随してシーリング機能を維持できるように、比較的に柔軟性の高い高弾性材料が用いられている。

このため、高圧の作動油がグランドシール１８のグランドシーリングリップ部１８ｂと溝シーリングリップ部１８ｃの間に入り、その油圧によってグランドシーリングリップ部１８ｂの内側先端環部１８ｂｔがローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）の外周面に押し付けられるに際して作動油の油圧が高くなると、グランドシーリングリップ部１８ｂの内側先端環部１８ｂｔの変形が大きくなり、ローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）の外周面との接触面積が過大になり、その結果、摩擦抵抗が大きくなって摩耗が促進されるという問題があった。

本発明は、上記した課題を解決するものであり、ロータリーベーン式舵取機の作動油圧の高圧化の命題に対して、直線シールにおいては、その横断面を、シール背面に高圧化された作動油が導かれても潤滑に必要なアンダーカット部を確保できるようにするとともに、シール背面の作動油の微量を微小孔を通してシール面に導くことでシール面の潤滑性を高めるような形状にして作動油圧の高圧化に対処できるようにすることで、また、ローター軸部グランドシールにおいては、ローター軸部と接触するリップ部の柔軟性を確保しつつ、ローター軸部と接触する先端環部を、その変形を抑制するとともに摩擦抵抗を減らし得るようにすることで、作動油圧の高圧化に対処できるように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ことを目的とする。

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によって前記油室用空間を複数の油室に区画し、ローターの各ベーンの半径方向先端面および上下端面にそれぞれ形成するスリットが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にそれぞれ対向し、トップカバーの裏面に対向する前記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前記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前記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接触し、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き、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手段を備え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、ローターベーンの上部横シール、下部横シール、縦シール、およびハウジングセグメントの縦シールは、各シール面の両縁辺部がシーリング用リップ部をなすとともに、各シール面に各縁辺部から中央部に向かってアンダーカット部を有し、各シール面の中央部に相手面と平面的に接触する堤部を有し、堤部の長手方向中心線上に所定の間隔をもって穿孔されて各シールの背面と連通する微小孔を有し、各シール面に微小孔の各開口部を連通して長手方向に所定の長さに形成した油溝を有することを特徴とする。

本発明のロータリーベーン式舵取機のシール構造において、ローターベーンの上部横シール、下部横シール、縦シール、およびハウジングセグメントの縦シールは、シール面を含む冠部と、各シールの背面を含む基部とに分割し、冠部は硬度が高くて摩擦係数の小さい樹脂材で成型し、基部は弾性係数が大きいエラストマー材で成型し、冠部と基部とを接着剤にて接着するか、あるいは冠部と基部とを同時成型によって接合してなり、冠部は、シール面の両縁辺部がシーリング用リップ部をなすとともに、シール面に各縁辺部から中央部に向かってアンダーカット部を有し、シール面の中央部に相手面と平面的に接触する堤部を有し、堤部の長手方向中心線上に所定の間隔をもって穿孔された微小孔を有し、シール面に微小孔の各開口部を連通して長手方向に所定の長さに形成した油溝を有し、基部は、冠部の前記微小孔に接続するとともに、シールの背面と連通する微小孔を有することを特徴とする。

本発明の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によって前記油室用空間を複数の油室に区画し、トップカバー裏面においてローターの上部端面の外周縁に対向する部位に全周にわたって上部リングスリットを形成し、ハウジングの内底面においてローターの下部端面の外周縁に対向する部位に全周にわたって下部リングスリットを形成し、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、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、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、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手段を備え、ローター上部軸部の外周面に摺接するトップカバーの内周面に上部グランドシールを有し、ローター下部軸部の外周面に摺接するハウジングの内周面に下部グランドシールを有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、上部グランドシールは、リング状の基部と、基部の外周側端部から軸方向に突出して、その外周先端環部がグランドシール溝の外周側面に弾性反発力による所定の力をもって接触する溝シーリングリップ部と、基部の内周側端部から軸方向に突出して、その内周先端環部がローター上部軸部の外周面に弾性反発力による所定の力をもって押し付けられるグランドシーリングリップ部と、グランドシーリングリップ部においてローター上部軸部の外周面と接触する部位に接着剤によって、あるいは同時成型によって接合したシーリングリングとを備え、下部グランドシールは、リング状の基部と、基部の外周側端部から軸方向に突出して、その外周先端環部がグランドシール溝の外周側面に弾性反発力による所定の力をもって接触する溝シーリングリップ部と、基部の内周側端部から軸方向に突出して、その内周先端環部がローター下部軸部の外周面に弾性反発力による所定の力をもって押し付けられるグランドシーリングリップ部と、グランドシーリングリップ部においてローター下部軸部の外周面と接触する部位に接着剤によって、あるいは同時成型によって接合したシーリングリングとを備え、上部グランドシールおよび下部グランドシールは、シーリングリングを硬度が高くて摩擦係数の小さい弾性材料である樹脂で成型し、その他の部位を弾性係数の大きい弾性体で生成したことを特徴とする。

以上のように本発明によれば、直線シールにおいては、シール背面に高圧化された作動油が導かれても潤滑に必要なアンダーカット部を確保でき、シール面の潤滑性を高めて作動油圧の高圧化に対処でき、ローター軸部グランドシールにおいては、ローター軸部と接触するリップ部の柔軟性を確保しつつ、ローター軸部との接触部位において変形と摩擦抵抗を少なくして作動油圧の高圧化に対処できる。

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の試験装置を示す縦断面図 本発明の実施の形態において、被試験用舵取機のアクチュエーターに与えられるべき模擬舵トルクの特性曲線についての説明図 同、舵トルクの特性曲線に対応する被試験用舵取機のアクチュエーターの作動油室の作動についての説明図 同、被試験用舵取機のアクチュエーターと試験用舵取機のアクチュエーターとを連結した装置において、図３に説明した被試験用舵取機のアクチュエーターの作動を与えるために試験用舵取機のアクチュエーターに必要とされる作動についての説明図 同、図４に説明した試験用舵取機のアクチュエーターの作動を行わせるために必要な制御装置についての第一実施例を示す説明図 同、図４に説明した試験用舵取機のアクチュエーターの作動を行わせるために必要な制御装置についての第二実施例を示す説明図 同、第二実施例の作用についての説明図 同、第二実施例の作用についての説明図 同、被試験用舵取機のアクチュエーターの作動油圧の高圧化に対応した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図面であり、図９（ａ）は図９（ｂ）におけるａ−ａ断面図、図９（ｂ）は上面図 同、被試験用舵取機のアクチュエーターの作動油圧の高圧化に対応した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他の実施例における構成を示す拡大図面であり、図１０（ａ）は図１０（ｂ）におけるｂ−ｂ断面図、図１０（ｂ）は上面図 同、被試験用舵取機のアクチュエーターの作動油圧の高圧化に対応したローター軸部グランドシールの構成を示す拡大図面 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 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正面図であり、図１４におけるｃ−ｃ矢視断面 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 同、ロータリーベーン式舵取機の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横断面図 同、ロータリーベーン式舵取機の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 同、ロータリーベーン式舵取機のアクチュエーターのローター上部軸部に対するグランドシールを示す拡大断面図 同、ロータリーベーン式舵取機の油圧系統図 同、ロータリーベーン式舵取機の油圧系統図

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１２〜図１９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。

図１に示すように、架台５は上部架台５１と下部架台５２とからなり、下部架台５２の内側空間に、試験装置として、ロータリーベーン式舵取機（以下、「試験用舵取機」と称する）のアクチュエーター６を配設している。アクチュエーター６は、その本来の姿勢と逆になるように、かつその軸心が上下方向になるように配設し、ハウジングフランジ部６２を全周にわたってボルト６２ａで上部架台５１の床板５１ａの裏面に懸吊してある。

また、被試験用舵取機であるロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター１は、ハウジングフランジ部１１ｎを全周にわたってボルト５３ａで舵取機台５３の上面に固着して舵取機台５３と一体の構成物とし、その構成物を試験用舵取機のアクチュエーター６と同心に配置し、上部架台５１の上面に載置する。

試験用舵取機のアクチュエーター６のローター６１と被試験用舵取機のアクチュエーター１のローター１２は連結軸７により連結固定される。
すなわち、試験用舵取機のアクチュエーター６のローター６１の内部貫通孔６１ａに連結軸７の底端部７１を挿嵌し、油圧締付け手段により固定する。次に、被試験用舵取機のアクチュエーター１のローター１２を吊り降ろし、その内部貫通孔１２ｃに連結軸７の頂端部７２を挿嵌して、油圧締付け手段により固定する。被試験用舵取機のアクチュエーター１の最終的な位置が決定したあと、舵取機台５３のベースプレート５３ｂを上部架台５１の上面に固着する。

被試験用舵取機のアクチュエーター１とそれを駆動する油圧装置２の構成は背景技術の項で説明したものと同様である。また、試験用舵取機のアクチュエーター６の構成も背景技術の項で説明したものと同様である。

試験用舵取機のアクチュエーター６の駆動を制御する制御装置８は、実際の舵トルクを模擬した出力トルクを被試験用舵取機のアクチュエーター１に与えるように、試験用舵取機のアクチュエーター６を制御する。

以下に、試験用舵取機のアクチュエーター６の制御装置８の具備する機能と構成について説明する。
試験用舵取機のアクチュエーター６は、実際に舵から舵取機に与えられる負荷条件を模擬した条件を被試験用舵取機のアクチュエーター１に対して与える。以下、その内容を説明する。

実際の舵の創り出す舵トルク特性は、例えば面舵方向に転舵するときは、図２に示すごときである。取舵転舵のときは、縦座標軸に対してこれと対称である。ここで、舵トルクを（＋）として示した範囲（遷移点Ｔ→面舵一杯の点Ａ）では、舵を転舵するのに、舵取機アクチュエーター１に、舵トルクに対抗する力が必要であることを意味し、舵トルクを(−)として示した範囲（舵中立位置Ｏ→遷移点Ｔ）では、舵を転舵するのに、逆に、舵が舵取機アクチュエーター１を動かそうとする力が働き、従って、舵取機は、この力を支えながら舵を動かしてやる必要があることを意味する。つまり、遷移点Ｔを境として舵トルクは（＋）と(−)に分かれる。

このような舵トルク特性に対応する、ロータリーベーン式舵取機のアクチュエーター１における作動油圧特性は、図３に示す通りである。舵を、中立位置から、例えば、面舵方向に転舵するときは、アクチュエーター１の作動油圧は実線で示すものになる。また、舵を、面舵方向に取ったあと、中立位置方向に戻すように転舵するときは、アクチュエーター１の作動油圧は点線で示すものになる。（なお、取舵方向への転舵、および、取舵転舵から舵中立位置方向に戻す転舵の場合は、縦座標軸に対してこれと対称になる。）面舵転舵と取舵転舵とは対称であるので、以下、面舵転舵の場合について説明する。

ここで、舵中立位置Ｏから遷移点Ｔまでの転舵を第一転舵モードＭ−１、遷移点Ｔから面舵一杯の点Ａまでの転舵を第二転舵モードＭ−２、舵を面舵一杯の点Ａに取ったあと、遷移点Ｔまで戻す転舵を第三転舵モードＭ−３、舵を遷移点Ｔから中立位置Ｏまで戻す転舵を第四転舵モードＭ−４とする。

舵を面舵方向に転舵するときは、舵取機アクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは次の状態になる。すなわち、第一転舵モードＭ−１（舵中立位置Ｏから遷移点Ｔまでの転舵）においては、舵取機アクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄには、図３に示すような回転、トルク、作動油圧が作用する。

すなわち、舵取機アクチュエーター１のローター１２の回転方向（面舵方向）と舵トルクの方向とが同じであるので、舵取機アクチュエーター１は、舵からの力で押されるのを支えながら回転することになり、舵取機アクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｃには、舵の(−)トルクを支えるための作動油圧が発生する。図３においては、この支えるために発生する油圧を(−)で示している。そして、この(−)の作動油圧は、図１８、図１９に示す取舵側パイロット逆止弁２４ｐで支えることになる。

第二転舵モードＭ−２（遷移点Ｔから面舵一杯の点Ａまでの転舵）においては、舵取機アクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄには、図３に示すような回転、トルク、作動油圧が作用する。すなわち、舵取機アクチュエーター１のローター１２の回転方向（面舵方向）に対して舵トルクの方向が反対であるので、舵取機アクチュエーター１の作動油室１５ｂ、１５ｄには、舵の（＋）トルクに対抗するための作動油圧が発生する。図３においては、この対抗するために発生する油圧を（＋）で示している。そして、この（＋）の作動油圧は、図１８、図１９に示す油圧ポンプ２１が支えることになる。

舵を面舵方向に転舵したあと、舵中立位置方向に戻す転舵を行うときは、舵取機アクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは次の状態になる。
すなわち、第三転舵モードＭ−３（面舵一杯の点Ａから遷移点Ｔまでの転舵）においては、舵取機アクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄには、図３に示すような回転、トルク、作動油圧が作用する。すなわち、舵取機アクチュエーター１のローター１２の回転方向（取舵方向）と舵トルクの方向とが同じであるので、舵取機アクチュエーター１は、舵からの力で押されるのを支えながら回転することになり、舵取機アクチュエーター１の作動油室１５ｂ、１５ｄには、舵の(−)トルクを支えるための作動油圧が発生する。図３においては、この、支えるために発生する油圧を(−)で示している。
そして、この(−)の作動油圧は、図１８、図１９に示す面舵側パイロット逆止弁２４ｓで支えることになる。

第四転舵モードＭ−４（遷移点Ｔから舵中立位置Ｏまでの転舵）においては、舵取機アクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄには、図３に示すような回転、トルク、作動油圧が作用する。すなわち、舵取機アクチュエーター１のローター１２の回転方向（取舵方向）に対して舵トルクの方向が反対であるので、舵取機アクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｃには、舵の（＋）トルクに対抗するための作動油圧が発生する。図３においては、この対抗するために発生する油圧を（＋）で示している。そして、この（＋）の作動油圧は、図１８、図１９に示す油圧ポンプ２１が支えることになる。

図１に示すように、試験装置としてのロータリーベーン式舵取機（試験用舵取機）のアクチュエーター６と被試験用舵取機としてのロータリーベーン式舵取機（被試験用舵取機）のアクチュエーター１とを連結軸７により直結した装置において、試験用舵取機のアクチュエーター６は、被試験用舵取機のアクチュエーター１に対して、上記したような実際の舵の負荷条件を模擬したトルクを与えられるようにする必要がある。その必要なトルクと作動油圧は、図４（ａ）〜（ｄ）に示す通りである。

なお、取舵転舵およびそれから戻す転舵の場合は、図４（ａ）〜（ｄ）における回転方向、トルクの方向、油圧の方向がそれぞれ反対になるだけである。
図４（ａ）〜（ｄ）において、被試験用舵取機のアクチュエーター１は、転舵命令に従った回転方向となるように、油圧装置２１から送油される。これにより、試験用舵取機のアクチュエーター６は、被試験用舵取機のアクチュエーター１と同じ方向に回される。そして、試験用舵取機の制御装置８は、この回転方向の下で、試験用舵取機のアクチュエーター６が実際の舵トルクを模擬したトルクを被試験用舵取機のアクチュエーター１に対して与えられるように、試験用舵取機のアクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄに対して作動油圧を作用せしめる。

而して、試験用舵取機のアクチュエーター６が出力する模擬トルクの大きさは、図２に示す実際の舵トルク特性に対応するものであり、従って、試験用舵取機の制御装置８は、試験用舵取機のアクチュエーター６に対して、その大きさの模擬出力舵トルクを創出できる高さの作動油圧を与えられるように制御する。

この機能を達成するための試験用舵取機アクチュエーター６の制御装置８の実施例について以下に説明する。
試験用舵取機アクチュエーター６の制御装置８の第一実施例を以下に説明する。

図５に示すように、制御装置８１は、試験用舵取機アクチュエーター６から被試験用舵取機アクチュエーター１に、連結軸７を介して、実際の舵トルクの大きさと方向とを模擬したトルク、および、クリーピング現象を生ぜしめる模擬トルクを与えられるように制御することができる構成のものである。

８１ａは、(−)負荷用油圧ポンプであり、容量は、被試験用舵取機アクチュエーター１の回転角速度によって規定される試験用舵取機アクチュエーター６の回転角速度に対応する作動油室６３ａ、６３ｃ（あるいは作動油室６３ｂ、６３ｄ）における作動油の作動油量よりも所定量大きいものである。

(−)負荷用油圧ポンプ８１ａの吐出油をアクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃ（あるいは作動油室６３ｂ、６３ｄ）に作用させるための装置は、(−)負荷用油圧ポンプ８１ａからの吐出油を試験用舵取機アクチュエーター６の取舵側の作動油室６３ａ、６３ｃに送油する方向と面舵側の作動油室６３ｂ、６３ｄに送油する方向とを切換える操舵方向切換弁８１ｂ、操舵方向切換弁８１ｂを作動させる電磁弁８１ｃ、操舵方向切換弁８１ｂの制御油圧を供給する制御油圧ポンプ８１ｄ、取舵側パイロット逆止弁８１ｆｐおよび面舵側パイロット逆止弁８１ｆｓからなり、取舵側パイロット逆止弁８１ｆｐおよび面舵側パイロット逆止弁８１ｆｓは、試験用舵取機アクチュエーター６の作動時において(−)負荷用油圧ポンプ８１ａからの吐出油に油圧が発生したときに、その油圧によって取舵側の主油圧ライン８１ｅｐおよび面舵側の主油圧ラィシ８１ｅｓをそれぞれ開き、また、試験用舵取機アクチュエーター６の非作動時においては作動油を作動油室６３ａ〜６３ｄに閉じ込めるためのものである。

なお、試験用舵取機アクチュエーター６の運動を滑らかにするために、アクチュエーター６のそれぞれの作動油流出口に取舵側流量調整弁８１ｇｐおよび面舵側流量調整弁８１ｇｓを設ける。また、(−)負荷用油圧ポンプ８１ａの吐出ラインには、作動油圧が過大になるのを防止する逃し弁８１ｈを設け、アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃおよび作動油室６３ｂ、６３ｄには、それぞれ、過大油圧の発生を防止する逃し弁８１ｉｐ、８１ｉｓを設ける。

また、試験用舵取機アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃあるいは作動油室６３ｂ、６３ｄに、所定の大きさの模擬トルクに相当する大きさの作動油圧を発生せしめるために、比例電磁式リリーフ弁８１ｊを設ける。これは、ここを通ってリリーフする作動油に絞り抵抗を与えることによって、比例電磁式リリーフ弁８１ｊの流入側の作動油に所定の油圧を発生せしめるものであり、作動油に発生させるべき油圧の大きさは、絞りの量を制御することによって与えられる。

また、チャージ油圧ポンプ８１ｋは、(−)負荷用油圧ポンプ８１ａおよびその油圧回路を作動させないとき（即ち、正トルクの模擬負荷を与えるとき）に、被試験用舵取機アクチュエーター１による試験用舵取機アクチュエーター６の回転によって作動油を吸引する条件となった試験用舵取機アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃあるいは作動油室６３ｂ、６３ｄに作動油をチャージするためのものである。

なお、作動油室６３ａ、６３ｃあるいは作動油室６３ｂ、６３ｄへの油タンクからの作動油の吸引が自然に行えるような条件であるときは、このチャージ油圧ポンプ８１ｋを設ける必要は無い。

以下、上記した構成における作用を説明する。
被試験用舵取機アクチュエーター１を正トルクの状態で試験する場合、すなわち、第二転舵モードＭ−２（図３における遷移点Ｔから面舵一杯の点Ａまでの転舵）、および第四転舵モードＭ−４（図３における遷移点Ｔから舵中立位置Ｏまで戻す転舵）に対して試験を行う場合の作用は次の通りである。

第二転舵モードＭ−２の場合、被試験用舵取機アクチュエーター１に例えば面舵命令が発せられると、アクチュエーター１は油圧装置２によって面舵方向に回転させられる。この回転は、連結軸７を介して試験用舵取機アクチュエーター６を同一方向に同一角速度で回転させる。

このとき、(−)負荷用油圧ポンプ８１ａは運転されない。従って、アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃ内の作動油は、逆止弁を通って比例電磁式リリーフ弁８１ｊに入り、ここで舵角の大きさに応じた舵トルク（図２参照）に相当する大きさの油圧が発生するように制御された絞り抵抗を受ける。これにより、比例電磁式リリーフ弁８１ｊの流入側の作動油、すなわち、アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃには、所定の油圧が発生する。この油圧の大きさは、実際の舵トルクを模擬したトルクを発生させるのに相当するものである。

他方、アクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄ内は作動油の吸込み側となるが、これに対しては、チャージ油圧ポンプ８１ｋから作動油が送入される（あるいは、油タンクから作動油が自然に吸引される）。

次に、第四転舵モードＭ−４の場合、被試験用舵取機アクチュエーター１には取舵方向に回転する命令が発せられ、アクチュエーター１は油圧装置２によって取舵方向に回転させられる。この回転は、連結軸７を介して試験用舵取機アクチュエーター６を同一方向に同一角速度で回転させる。

このとき、(−)負荷用油圧ポンプ８１ａは運転されない。従って、アクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄ内の作動油は、逆止弁を通って比例電磁式リリーフ弁８１ｊに入り、ここで、舵角の大きさに応じた舵トルク（図２参照）に相当する大きさの油圧が発生するように制御された絞り抵抗を受ける。これにより、比例電磁式リリーフ弁８１ｊの流入側の作動油、すなわち、アクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄには、所定の油圧が発生する。この油圧の大きさは、実際の舵トルクを模擬したトルクを発生させるのに相当するものである。

他方、アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃ内は作動油の吸込み側となるが、これに対しては、チャージ油圧ポンプ８１ｋから作動油が送入される（あるいは、油タンクから作動油が自然に吸引される）。

次に、被試験用舵取機アクチュエーター１を負トルクの状態で試験する場合、すなわち、第一転舵モードＭ−１（図３における舵中立位置から遷移点Ｔまでの転舵）、および第三転舵モードＭ−３（図３における面舵一杯の点Ａから遷移点Ｔまで戻す転舵）に対して試験を行う場合の作用は次の通りである。

第一転舵モードＭ−１の場合、被試験用舵取機アクチュエーター１に例えば面舵命令が発せられると、アクチュエーター１は油圧装置２によって面舵方向に回転させられる。この回転は、連結軸７を介して試験用舵取機アクチュエーター６を同一方向に同一角速度で回転させる。

この状態において、同時に、(−)負荷用油圧ポンプ８１ａが作動させられ、操舵方向切換弁８１ｂは、(−)負荷用油圧ポンプ８１ａからの吐出油をアクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄに送入せしめるとともに、作動満室６３ａ、６３ｃの作動油を油タンクに戻らせる（図５において矢印で示した作動油の流れを参照）。なお、このモードにおいては、チャージ油圧ポンプ８１ｋは作動させない。

(−)負荷用油圧ポンプ８１ａの吐出量は、アクチュエーター６の回転により必要とされる作動油室６３ｂ、６３ｄの作動油量を超えたものであるから、その超えた量は、比例電磁式リリーフ弁８１ｊに入り、ここで、所定の絞り抵抗を受けて、油タンクに戻る。

これにより、比例電磁式リリーフ弁８１ｊの流入側の作動油、すなわち、アクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄには、比例電磁式リリーフ弁８１ｊによって規定される油圧が発生する。

この油圧は、アクチュエーター６をして、被試験用舵取機アクチュエーター１に対して、実際の舵トルクを模擬した負のトルク、すなわち、舵からの力によって舵取機が回されようとするトルクを与えせしめる。

而して、アクチュエーター６に、舵角の大きさに応じた舵トルク（図２参照）に相当する大きさの油圧を発生せしめるのは、比例電磁式リリーフ弁８１ｊの絞り量を制御することによってなされる。

次に、第三転舵モードＭ−３の場合、被試験用舵取機アクチュエーター１に取舵方向へ戻す転舵命令が発せられると、アクチュエーター１は油圧装置２によって取舵方向に回転させられる。この回転は、連結軸７を介して試験用舵取機アクチュエーター６を同一方向に同一角速度で回転させる。

この状態において、同時に、(−)負荷用油圧ポンプ８１ａが作動させられ、操舵方向切換弁８１ｂは、(−)負荷用油圧ポンプ８１ａからの吐出油をアクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃに送入せしめるとともに、作動油室６３ｂ、６３ｄの作動油を油タンクに戻らせる。なお、このモードにおいては、チャージ油圧ポンプ８１ｋは作動させない。

(−)負荷用油圧ポンプ８１ａの吐出量は、アクチュエーター６の回転により必要とされる作動油室６３ａ、６３ｃの作動油量を超えたものであるから、その超えた量は、比例電磁式リリーフ弁８１ｊに入り、ここで、所定の絞り抵抗を受けて、油タンクに戻る。

これにより、比例電磁式リリーフ弁８１ｊの流入側の作動油、すなわち、アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃには、比例電磁式リリーフ弁８１ｊによって規定される油圧が発生する。

この油圧は、アクチュエーター６をして、被試験用舵取機アクチュエーター１に対して、実際の舵トルクを模擬した負のトルク、すなわち、舵からの力によって舵取機が回されようとするトルクを与えせしめる。

而して、アクチュエーター６に、舵角の大きさに応じた舵トルク（図２参照）に相当する大きさの油圧を発生せしめるのは、比例電磁式リリーフ弁８１ｊの絞り量を制御することによってなされる。

次に、発明が解決しようとする課題として述べた舵取機のクリーピングに対する耐性を試験する方法について説明する。
舵取機がクリーピング現象を生じる状態は、次の通りである。すなわち、アクチュエータ１が或る舵角に命令され、そして、その命令舵角位置に達して、作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが、パイロット逆止弁２４ｐ、２４ｓによって遮断された状態で、舵に外力が作用すると、その舵からの力で作動油室１５ａ、１５ｃあるいは作動油室１５ｂ、１５ｄに油圧が発生する。

しかし、作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄの油密性が完全でないと、高圧側の作動油室１５ａ、１５ｃ（または作動油室１５ｂ、１５ｄ）の作動油が低圧側の作動油室１５ｂ、１５ｄ（または作動油室１５ａ、１５ｃ）に漏洩するので、その分、ローター１２、すなわち、舵がクリーピングする現象が生じるというものである。

そのとき、油圧装置２は、アクチュエーター１を、クリーピングにより回転した分を元の命令舵角に戻すように作動せしめ、そして、アクチュエーター１がその位置に戻って、作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが遮断されると、再びクリーピングを起こす。
かくて、アクチュエーター１の不断の作動を招いてしまうというものである。

本発明の舵取機試験装置においては、このクリーピング現象に対する耐性を次の通り試験することができる。被試験用舵取機アクチュエーター１の油圧装置２において、操舵方向切換弁２２を中立位置にすると、アクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、パイロット逆止弁２４ｐ、２４ｓによって密封された状態となる。この状態は、連結軸７を介して、試験用舵取機アクチュエーター６を固定した状態にならしめる。

試験用舵取機アクチュエーター６の制御装置８１における(−)負荷用油圧ポンプ８１ａからの吐出作動油を、操舵方向切換弁８１ｂによって、作動油室６３ａ、６３ｃ（または作動油室６３ｂ、６３ｄ）に送油する。アクチュエーター６は固定した状態にあるので、(−)負荷用油圧ポンプ８１ａからの吐出作動油の全量が比例電磁式リリーフ弁８１ｊを通って油タンクにリリーフする。

そして、作動油室６３ａ、６３ｃ（または作動油室６３ｂ、６３ｄ）には、比例電磁式リリーフ弁８１ｊの絞り抵抗に相当する油圧が発生する。この油圧は、トルクとして、連結軸７を介して被試験用舵取機アクチュエーター１に与えられる。

かくて、作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが密閉された状態にある被試験用舵取機アクチュエーター１にトルクが与えられ、その結果、被試験用舵取機アクチュエーター１にクリーピングが生じれば、それは、連結軸７の微小回転として表れるから、その計量によって、クリーピング現象に対する耐性を試験することができる。

なお、被試験用舵取機アクチュエーター１に与えられるトルクの大きさは、比例電磁式リリーフ弁８１ｊの絞り抵抗を調節することによって変えることができる。
次に、試験用舵取機アクチュエーター６の制御装置８の第二実施例について以下に説明する。

図６に示すように、試験用舵取機アクチュエーター６の制御装置８の第二の実施例として、制御装置８２は、操舵方向切換弁８２ａ、遷移点切換弁８２ｂ、ブースター油圧ポンプ８２ｃ、圧力制御弁８２ｄ、制御弁コントローラー８２ｅ、演算装置８２ｆ、逆止弁８２ｇにより構成される。

操舵方向切換弁８２ａは、面舵方向への転舵と取舵方向への転舵とを切換えるもので、被試験用舵取機のアクチュエーター１の油圧装置２の操舵方向切換弁２２と連動する。
遷移点切換弁８２ｂは、舵のトルク特性曲線（図２）に従った、アクチュエーター１の作動油圧特性（図３）における遷移点Ｔの角度を基に、舵角がそれよりも大きい状態であるか、あるいは小さい状態であるかによって、油路を切換えるものである。

ブースター油圧ポンプ８２ｃは、試験用舵取機のアクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄに対して、被試験用舵取機のアクチュエーター１に与えるべきトルクに相当する必要な作動油圧を発生せしめるものである。

ブースター油圧ポンプ８２ｃの容量は、被試験用舵取機アクチュエーター１の回転角速度によって規定される試験用舵取機アクチュエーター６の回転角速度に対応する作動油室６３ａ、６３ｃ（あるいは作動油室６３ｂ、６３ｄ）における作動油の作動油量よりも所定量大きいものである。

圧力制御弁８２ｄは、被試験用舵取機のアクチュエーター１に対して舵のトルク特性曲線（図２）に従った大きさのトルクを与えるべく、それに対応する大きさの作動油圧を試験用舵取機のアクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄに発生せしめるように油圧を制御するものである。而して、その制御は、圧力制御弁８２ｄの絞りの度合いを制御弁コントローラー８２ｅによって制御することによって行われる。

制御弁コントローラー８２ｅに対する制御信号は、演算装置８２ｆにおいて、第一〜第四転舵モード（Ｍ−１からＭ−４）の情報、舵角情報、舵角に相当するアクチュエーター作動油圧情報を総合して演算することによって与えられる。

ブースター油圧ポンプ８２ｃの吐出ラインに設けた逆止弁８２ｇは、ブースター油圧ポンプ８２ｃの停止時、アクチュエーター一６の作動油室６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄに発生した油圧によりブースター油圧ポンプ８２ｃが回されないようにするためのものである。

以下、上記した構成における作用を説明する。
図７(ａ)は、第一転舵モードＭ−１（舵中立位置Ｏ→遷移点Ｔまでの転舵）における試験用舵取機のアクチュエーター６の作動を説明したものである。

被試験用舵取機のアクチュエーター１に対して、第一転舵モードＭ−１の作動命令が発せられると、被試験用舵取機のアクチュエーター１は、油圧装置２により、面舵方向に回転させられる。その回転は、連結軸７を介して、試験用舵取機のアクチュエーター６を、同一方向に、同一角速度で、回転せしめる。

第一転舵モードＭ−１においては、試験用舵取機のアクチュエーター６の制御装置８２における操舵方向切換弁８２ａ、遷移点切換弁８２ｂの作動油通路は、図７（ａ）の位置にある。

アクチュエーター６の上記回転に対して、アクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄにはブースター油圧ポンプ８２ｃからの吐出油が送入される。而して、ブースター油圧ポンプ８２ｃからの吐出油量のうち、アクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄに送入される油量を超える油量は圧力制御弁８２ｄに入り、そこで、演算装置８２ｆおよび制御弁コントローラー８２ｅによって与えられる所定の絞りを受ける。

それによって、アクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄには、舵のトルク特性曲線（図２）に対応したトルクを発生せしめるような作動油圧が発生する。
そして、この作動油圧によるトルクが、舵の模擬トルク（(−)のトルク）として、連結軸７を介して、被試験用舵取機のアクチュエーター１に与えられる。而して、そのトルクの大きさは、図２に示す舵のトルク特性曲線に従った大きさである。

図７（ｂ）は、第二転舵モードＭ−２（遷移点Ｔ→面舵一杯の点Ａまでの輯舵）における試験用舵取機のアクチュエーター６の作動を説明したものである。
被試験用舵取機のアクチュエーター１に対して、第二転舵モードＭ−２の作動命令が発せられると、被試験用舵取機のアクチュエーター１は、油圧装置２により、面舵方向に回転させられる。その回転は、連結軸７を介して、試験用舵取機のアクチュエーター６を、同一方向に、同一角速度で、回転せしめる。

第二転舵モードＭ−２においては、試験用舵取機のアクチュエーター６の制御装置８２における操舵方向切換弁８２ａ、遷移点切換弁８２ｂの作動油通路は、図７（ｂ）の位置にある。ブースター油圧ポンプ８２ｃは停止している。

アクチュエーター６の上記回転により、アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃの作動油は、操舵方向切換弁８２ａ、遷移点切換弁８２ｂを経て圧力制御弁８２ｄに入り、そこで、演算装置８２ｆおよび制御弁コントローラー８２ｅによって与えられる所定の絞りを受ける。

それによって、アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃには、舵のトルク特性曲線（図２）に対応したトルクを発生せしめるような作動油圧が発生する。
そして、この作動油圧によるトルクが、舵の模擬トルク（（＋）のトルク）として、連結軸７を介して、被試験用舵取機のアクチュエーター１に与えられる。而して、そのトルクの大きさは、図２に示す舵のトルク特性曲線に従った大きさである。

図８(ａ)は、第三転舵モードＭ−３（面舵一杯の点Ａ→遷移点Ｔまで戻す転舵）における試験用舵取機のアクチュエーター６の作動を説明したものである。
被試験用舵取機のアクチュエーター１に対して、第三転舵モードＭ−３の作動命令が発せられると、被試験用舵取機のアクチュエーター１は、油圧装置２により、取舵方向に回転させられる。その回転は、連結軸７を介して、試験用舵取機のアクチュエーター６を、同一方向に、同一角速度で、回転せしめる。

第三転舵モードＭ−３においては、試験用舵取機のアクチュエーター６の制御装置８２における操舵方向切換弁８２ａ、遷移点切換弁８２ｂの作動油通路は、図８（ａ）の位置にある。

アクチュエーター６の上記回転に対して、アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃにはブースター油圧ポンプ８２ｃからの吐出油が送入される。而して、ブースター油圧ポンプ８２ｃからの吐出油量のうち、アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃに送入される油量を超える油量は圧力制御弁８２ｄに入り、そこで、演算装置８２ｆおよび制御弁コントローラー８２ｅによって与えられる所定の絞りを受ける。

それによって、アクチュエーター６の作動油室６３ａ、６３ｃには、舵のトルク特性曲線（図２）に対応したトルクを発生せしめるような作動油圧が発生する。
そして、この作動油圧によるトルクが、舵の模擬トルク（(−)のトルク）として、連結軸７を介して、被試験用舵取機のアクチュエーター１に与えられる。而して、そのトルクの大きさは、図２に示す舵のトルク特性曲線に従った大きさである。

図８(ｂ)は、第四転舵モードＭ−４（遷移点Ｔ→舵中立位置Ｏまで戻す転舵）における試験用舵取機のアクチュエーター６の作動を説明したものである。
被試験用舵取機のアクチュエーター１に対して、第四転舵モードＭ−４の作動命令が発せられると、被試験用舵取機のアクチュエーター１は、油圧装置２により、取舵方向に回転させられる。そして、その回転は、連結軸７を介して、試験用舵取機のアクチュエーター６を、同一方向に、同一角速度で、回転せしめる。
第四転舵モードＭ−４においては、試験用舵取機のアクチュエーター６の制御装置８２における操舵方向切換弁８２ａ、遷移点切換弁８２ｂの作動油通路は、図８（ｂ）の位置にある。ブースター油圧ポンプ８２ｃは停止している。

アクチュエーター６の上記回転により、アクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄの作動油は、操舵方向切換弁８２ａ、遷移点切換弁８２ｂを経て圧力制御弁８２ｄに入り、そこで、演算装置８２ｆおよび制御弁コントローラー８２ｅによって与えられる所定の絞りを受ける。

それによって、アクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄには、舵のトルク特性曲線（図２）に対応したトルクを発生せしめるような作動油圧が発生する。
そして、この作動油注によるトルクが、舵の模擬トルク（（＋）のトルク）として、連結軸７を介して、被試験用舵取機のアクチュエーター１に与えられる。而して、そのトルクの大きさは、図２に示す舵のトルク特性曲線に従った大きさである。

かくして、被試験用舵取機のアクチュエーター１に対して、第一転舵モードＭ−１〜第四転舵モードＭ−４の作動命令が発せられると、被試験用舵取機のアクチュエーター１は、油圧装置２により、それぞれの方向に回転させられ、その被試験用舵融機のアクチュエーター１のそれぞれの回転に対して、実際の舵トルクを模擬した負荷トルクが、試験用舵取機のアクチュエーター６から、連結軸７を介して、被試験用舵取機のアクチュエーター１に与えられることになる。

次に、発明が解決しようとする課題として述べた舵取機のクリーピングに対する耐性を、試験用舵取機アクチュエーター６の制御装置８の第二の実施例としての制御装置８２で試験する方法について説明する。

被試験用舵取機アクチュエーター１の油圧装置２において、操舵方向切換弁２２を中立位置にすると、アクチュエーター１の作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄは、パイロット逆止弁２４ｐ、２４ｓによって密封された状態となる。この状態は、連結軸７を介して、試験用舵取機アクチュエーター６を固定した状態にならしめる。

試験用舵取機アクチュエーター６の制御装置８２の操舵方向切換弁８２ａと遷移点切換弁８２ｂとを、図７（ａ）あるいは図７（ｂ）に示す位置にし、ブースター油圧ポンプ８２ｃを作動させる。

アクチュエーター６は固定した状態にあるので、ブースター油圧ポンプ８２ｃからの吐出作動油の全量が圧力制御弁８２ｄを通って油タンクにリリーフする。
そして、アクチュエーター６の作動油室６３ｂ、６３ｄあるいは作動油室６３ａ、６３ｃには、圧力制御弁８２ｄの絞り抵抗に相当する油圧が発生する。この油圧は、トルクとして、連結軸７を介して、被試験用舵取機アクチュエーター１に与えられる。その大きさは、圧力制御弁８２ｄの絞り抵抗を調節することによって変えることができる。

かくて、作動油室１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄが密閉された状態にある被試験用舵取機アクチュエーター１にトルクが与えられ、そして、その結果、被試験用舵取機アクチュエーター１にクリーピングが生じれば、それは、連結軸７の微小回転として表れるから、その計量によって、クリーピング現象に対する耐性を試験することができる。

次に、ロータリーベーン式舵取機の作動油圧の高圧化の命題に対応するものとして、被試験用舵取機のアクチュエーター１の直線シール（従来のローター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、および、ハウジング１１のセグメントｌｌｂの縦シールｌｌｄ）についての新しいシール構造の実施例について説明する。

なお、この実施例は、試験用舵取機のアクチュエーター６の上記各シールにも適用できるものである。
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、ローター１２のベーン１２ｄの上部横シール１０１、下部横シール１０２、縦シール１０３、および、ハウジング１１のセグメント１１ｂの縦シール１０４は、その各シール面１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａにおいて、シールの運動方向と直角である両縁辺部がシーリング用リップ部１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂを形成するように、縁辺から中央部に向かうアンダーカット部１０１ｃ、１０２ｃ、１０３ｃ、１０４ｃを設ける。

また、シール面１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａの中央部は、それぞれの相手面１０１ｄ、１０２ｄ、１０３ｄ、１０４ｄと平面的に接触する堤部１０１ｅ、１０２ｅ、１０３ｅ、１０４ｅを形成する。

各シール１０１、１０２、１０３、１０４の堤部１０１ｅ、１０２ｅ、１０３ｅ、１０４ｅの長手方向中心線上に、シール面１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａと背面ｌ０ｌｆ、１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆとを連通する微小孔１０１ｇ、１０２ｇ、１０３ｇ、１０４ｇを所定の間隔をもって穿孔する。そして、微小孔１０１ｇ、１０２ｇ、１０３ｇ、１０４ｇのシール面１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａへの各開口部を連通して、長手方向に所定の長さの油溝１０１ｈ、１０２ｈ、１０３ｈ、１０４ｈを設ける。

なお、各シール１０１、１０２、１０３、１０４の各背面ｌ０ｌｆ、１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆに高圧側の作動油室から導かれた作動油が各シール・スリット１２ｅ、１２ｇ、１２ｉ、１１ｃの各側面を通って低圧側の作動油室に漏洩しないように、各シール１０１、１０２、１０３、１０４の各背面ｌ０ｌｆ、１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆには、各シール・スリット１２ｅ、１２ｇ、１２ｉ、１１ｃの各側面と弾性反発力をもって接触するリップ部ｌ０ｌｉ、１０２ｉ、１０３ｉ、１０４ｉを設ける。

以下、上記した構成における作用を説明する。
図９（ａ）、（ｂ）に示すように、各シール１０１、１０２、１０３、１０４の各背面ｌ０ｌｆ、１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆに高圧側の作動油室からの作動油が作用するとき、その力は、各シール面１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａをそれぞれの相手面１０１ｄ、１０２ｄ、１０３ｄ、１０４ｄに押し付ける。そして、それが面積の大きい各堤部１０１ｅ、１０２ｅ、１０３ｅ、１０４ｅを介してなされるために、各シール背面ｌ０ｌｆ、１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆに作用する油圧が高いときでも、各シール面１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａにおける、シーリング作用を司るアンダーカット部１０１ｃ、１０２ｃ、１０３ｃ、１０４ｃ（すなわち、シーリング用リップ部１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂ）が潰されることが少なく、シーリング作用を維持できる。

また、シーリング用リップ部１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂが潰されるのが少ないことに伴い、各シーリング用リップ部１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂが、ベーン上部横シール１０１においてはベーン１２ｄの上端面とトップカバー１３の裏面との間の隙間に、また、ベーン下部横シール１０２においてはベーン１２ｄの下端面とハウジング１１の内底面との間の隙間に、また、ベーン縦シール１０３においてはベーン１２ｄの半径方向端面とハウジング１１の内周面との間の隙間に、また、セグメント縦シール１０４においてはセグメント１１ｂの半径方向端面とローター１２の外周面との間の隙間に、それぞれ、はみ出すことがなく、従って、シーリング用リップ部１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂが損傷することなく、シーリング作用を維持できる。

また、各シール面１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａにおいて、各相手面１０１ｄ、１０２ｄ、１０３ｄ、１０４ｄとの間で強い接触となる各堤部１０１ｅ、１０２ｅ、１０３ｅ、１０４ｅには、各シール背面１０１ｆ、１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆから微量の作動油が微小孔１０１ｇ、１０２ｇ、１０３ｇ、１０４ｇを通って各油溝１０１ｈ、１０２ｈ、１０３ｈ、１０４ｈに供給されるため、各堤部１０１ｅ、１０２ｅ、１０３ｅ、１０４ｅの潤滑が維持され、焼損が防止される。また、摩耗も最小限に抑えられる。

なお、上記した構成のローター１２のベーン１２ｄの上部横シール１０１、下部横シール１０２、縦シール１０３、およびハウジング１１のセグメントｌｌｂの縦シール１０４において、各シール背面ｌ０ｌｆ、１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆに高圧の作動油が導かれるとき、各シール面１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａの部分は、この作動油の圧力によって押し潰されることができるだけ少ないこと、すなわち、各シーリング用リップ部１０１ｂ、１０２ｂ、１０３ｂ、１０４ｂとそれぞれの相手面２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇとの接触面積が大きくなるのをできるだけ避けられることが望ましく、また、接触面積の増大に対しても摩擦抵抗が少ないことが望まれる。すなわち、材料は、硬度が高く、摩擦係数の低い弾性体であることが望ましい。

他方、各シール背面ｌ０ｌｆ、１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆに高圧の作動油が導かれるとき、この高圧の作動油が各シール１０１、１０２、１０３、１０４と各シール・スリット１２ｅ、１２ｇ、１２ｉ、１１ｃとの間を通って低圧側にできるだけ漏洩しないようにするためには、各シール１０１、１０２、１０３、１０４の各背面ｌ０ｌｆ、１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆのリップ部ｌ０ｌｉ、１０２ｉ、１０３ｉ、１０４ｉの部分は、弾力係数の大きい弾性体であることが望ましい。すなわち、各シール面１０１ａ、１０２ａ、１０３ａ、１０４ａに要求される性質と、各背面ｌ０ｌｆ、１０２ｆ、１０３ｆ、１０４ｆのリップ部１０１ｉ、１０２ｉ、１０３ｉ、１０４ｉに要求される性質とは、相反するものである。

従って、上記実施例においては、このような相反する要求に対して、互いの要求を多少犠牲にした、妥協的な材料を選択することになる。
以下に説明する、他の実施例は、上記した相反する要求を同時に満たすことができるように構成したものである。

図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、ローター１２のベーン１２ｄの上部横シール２０１、下部横シール２０２、縦シール２０３、および、ハウジング１１のセグメント１１ｂの縦シール２０４は、それぞれ、シール面を含む冠部と背面側のリップ部を含む基部とにより構成する。すなわち、ローターベーン１２ｄの上部横シール２０１は、冠部２０１ａと基部２０１ｂとからなり、同下部横シール２０２は、冠部２０２ａと基部２０２ｂとからなり、同縦シール２０３は、冠部２０３ａと基部２０３ｂとからなり、ハウジング・セグメント１１ｂの縦シール２０４は、冠部２０４ａと基部２０４ｂとからなる。

冠部２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａは、材料が樹脂であり、その上面は、シール面２０１ｃ、２０２ｃ、２０３ｃ、２０４ｃを形成し、下面は、基部２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂとの接合面２０１ｄ、２０２ｄ、２０３ｄ、２０４ｄを形成する。

シール面２０１ｃ、２０２ｃ、２０３ｃ、２０４ｃには、シールの運動方向と直角である両縁辺部がシーリング用リップ部２０１ｅ、２０２ｅ、２０３ｅ、２０４ｅを形成するように、縁辺から中央部に向かうアンダーカット部２０１ｆ、２０２ｆ、２０３ｆ、２０４ｆを設ける。

また、シール面２０１ｃ、２０２ｃ、２０３ｃ、２０４ｃの中央部には、それぞれの相手面２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇと平面的に接触する堤部２０１ｈ、２０２ｈ、２０３ｈ、２０４ｈを形成する。基部２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂは、材料が弾性係数の大きいエラストマーであり、その上面は、冠部２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａとの接合面２０１ｉ、２０２ｉ、２０３ｉ、２０４ｉを形成する。また、スリット１２ｅ、１２ｇ、１２ｉ、１１ｃの各側面と弾性反発力をもって接触するリップ部２０１ｋ、２０２ｋ、２０３ｋ、２０４ｋを形成し、基部の各背面２０１ｊ、２０２ｊ、２０３ｊ、２０４ｊに高圧側の作動油室から導かれた作動油が各シールのスリット１２ｅ、１２ｇ、１２ｉ、１１ｃの各側面を通って低圧側の作動油室に漏洩しないようにする。

冠部２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａと基部２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂとの間の接合は、図１０（ａ）に示すように、冠部２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａが基部２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂから離脱しないように、逆楔形状での接合である。冠部２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａと基部２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂとの間の接合は、接着剤による接着でもよく、あるいは、同時成型によることもできる。

また、各冠部２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａの各堤部２０１ｈ、２０２ｈ、２０３ｈ、２０４ｈには、長手方向中心線上に、シール面２０１ｃ、２０２ｃ、２０３ｃ、２０４ｃと基部２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂの背面２０１ｊ、２０２ｊ、２０３ｊ、２０４ｊとを連通する微小孔２０１ｎ、２０２ｎ、２０３ｎ、２０４ｎを、所定の間隔をもって穿孔する。そして、微小孔２０１ｎ、２０２ｎ、２０３ｎ、２０４ｎのシール面２０１ｃ、２０２ｃ、２０３ｃ、２０４ｃへの各開口部を連通して、長手方向に所定の長さの油溝２０１ｍ、２０２ｍ、２０３ｍ、２０４ｍを設ける。

上記の構成においては、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、各シール２０１、２０２、２０３、２０４の基部２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂの背面２０１ｊ、２０２ｊ、２０３ｊ、２０４ｊに高圧側の作動油室からの作動油が作用するとき、その力は、基部２０１ｂ、２０２ｂ、２０３ｂ、２０４ｂの各リップ部２０１ｋ、２０２ｋ、２０３ｋ、２０４ｋを各スリット１２ｅ、１２ｇ、１２ｉ、１１ｃの各側面に押し付けるとともに、冠部２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａのシール面２０１ｃ、２０２ｃ、２０３ｃ、２０４ｃをそれぞれ相手面２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇに押し付ける。このとき、リップ部２０１ｋ、２０２ｋ、２０３ｋ、２０４ｋは弾力係数の大きい材料であるから、リップ部２０１ｋ、２０２ｋ、２０３ｋ、２０４ｋとそれぞれのスリット１２ｅ、１２ｇ、１２ｉ、１１ｃとの間の密着はより強くなり、この部分を通って高圧の作動油が漏洩することは防がれる。

また、冠部２０１ａ、２０２ａ、２０３ａ、２０４ａは、硬度の大きい、摩擦係数の小さい材料であるから、基部の各背面２０１ｊ、２０２ｊ、２０３ｊ、２０４ｊからの高い油圧によってシール面２０１ｃ、２０２ｃ、２０３ｃ、２０４ｃが相手面２０１ｇ、２０２ｇ、２０３ｇ、２０４ｇに押し付けられるにもかかわらず、変形が小さいために、アンダーカット部２０１ｆ、２０２ｆ、２０３ｆ、２０４ｆを維持することができ、従って、シーリング機能を発揮できる。また、摩擦抵抗が小さいため、摩耗が少ない。

次に、ロータリーベーン式舵取機の作動油圧の高圧化の命題に対応するものとして、被試験用舵取機のアクチュエーター１のローター１２の上部軸部１２ｂおよび下部軸部１２ａに対するグランドシール（従来のグランドシール１８）についての新しいシール構造の実施例について説明する。

先に、図１７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。なお、この実施例は、試験用舵取機のアクチュエーター６のグランドシールにも適用できるものである。

図１１に示すように、ローター１２の上部軸部１２ｂがトップカバー１３を貫通する部位、つまり上部軸部１２ｂの外周面に摺接するトップカバー１３の内周面、およびローター１２の下部軸部１２ａがハウジング１１の底部を貫通する部位に、つまり下部軸部１２ａの外周面に摺接するハウジング１１の内周面に、それぞれグランドシール２０５を設ける。

グランドシール２０５は、リング状の基部２０５ａと、基部２０５ａの内周側端部から軸方向に突出したリング状のグランドシーリングリップ部２０５ｂと、基部２０５ａの外周側端部から軸方向に突出したリング状の溝シーリングリップ部２０５ｃとからなる。

グランドシーリングリップ部２０５ｂの、ローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）の外周面と接触する部位には、シーリングリング２０５ｄを接合する。
グランドシール２０５の構成部品の材料は、基部２０５ａ、グランドシーリングリップ部２０５ｂ、溝シーリングリップ部２０５ｃが弾性体（エラストマー）であり、シーリングリング２０５ｄが、硬度が高く、摩擦係数の小さい弾性材料である樹脂である。グランドシーリングリップ部２０５ｂへのシーリングリング２０５ｄの接合は、接着剤による接着でもよく、あるいは、同時成型によることもできる。

上記の構成においては、グランドシール２０５を円環状のグランドシール溝１９に収めた状態において、グランドシーリングリップ部２０５ｂの先端部に接合したシーリングリング２０５ｄの内側先端環部２０５ｄｔは、ローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）の外周面と接触し、そして、溝シーリングリップ部２０５ｃの外側先端環部２０５ｃｔは、グランドシール溝１９の外周側面１９ａと接触する。

而して、シーリングリング２０５ｄの内側先端環部２０５ｄｔがローター上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）の外周面へ接触する際に、および、溝シーリングリップ部２０５ｃの外側先端環部２０５ｃｔがグランドシール溝１９の外周側面１９ａに接触する際に、グランドシール２０５のグランドシーリングリップ部２０５ｂおよび溝シーリングリップ部２０５ｃの弾性反発力によって所定の接触面圧が与えられる。

グランドシール２０５のグランドシーリングリップ部２０５ｂおよび溝シーリングリップ部２０５ｃは弾性係数の大きい弾性体であるから、ローター１２の僅かの偏心運動があっても、シーリングリング２０５ｄの内側先端環部２０５ｄｔがローター上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）の外周面と接触することが維持でき、シーリング機能を発揮できる。溝シーリングリップ部２０５ｃの外側先端環部２０５ｃｔのグランドシール溝１９の外周側面１９ａとの接触も維持できる。

ローター１２の上部軸部１２ｂがトップカバー１３を貫通する部位に、あるいは、下部軸部１２ａがハウジング１１の底部を貫通する部位に、高圧側となった作動油室１５ａ、１５ｃあるいは１５ｂ、１５ｄの作動油が侵入したとき、この作動油は、グランドシール２０５のグランドシーリングリップ部２０５ｂと溝シーリングリップ部２０５ｃの間に入り、その油圧により、グランドシーリングリップ部２０５ｂの端部に接合したシーリングリング２０５ｄの内側先端環部２０５ｄｔはローター１２の上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）の外周面に強く押し付けられる。

しかし、シーリングリング２０５ｄは、硬度の高い、かつ、摩擦係数の小さい物性をもつため、シーリングリング２０５ｄが高い油圧により押し潰されることが少なく、その内側先端環部２０５ｄｔのローター上部軸部１２ｂ（あるいは下部軸部１２ａ）との接触面積が大きくなるのが避けられる。従って、本来摩擦係数が小さいことと相俟って、摩擦抵抗が少なくしてシーリング機能を発揮できる。かつ、この場合、ローター１２の偏心運動があっても、それはグランドシーリングリップ部２０５ｂの高い弾性により吸収されるから、シーリング機能に影響を及ぼすことが無い。

１ 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
１１ａ ボス部
ｌｌｂ セグメント
ｌｌｃ 縦スリット
ｌｌｄ 縦シール
ｌｌｅ 下部リングスリット
ｌｌｆ 下部リングシール
１１ｇ リングシール面（下部リングシール１１ｆの）
１１ｈ 内周側上端縁（セグメント縦シール１１ｄの）
１１ｉ 外周縁部（リングシール面１１ｇの）
１１ｊ 内周側下端縁（セグメント縦シールｌｌｄの）
１１ｋ 油室連通孔（セグメント１１ｂの）
ｌｌｍ 油路
ｌｌｎ フランジ部（ハウジング１１の）
１１ｏ シール面（縦シールｌｌｄの）
１１ｏｕ アンダーカット部（縦シール１１ｄのシール面１１ｏの）
ｌｌｏｅ 長手側端縁（縦シール１１ｄのシール面１１ｏの）
ｌｌｐ 下部グランドシール（ローター下部軸部１２ａの）
１２ ローター
１２ａ 下部軸部
１２ｂ 上部軸部
１２ｃ 内部貫通孔
１２ｄ ベーン
１２ｅ 上部横スリット
１２ｆ 上部横シール
１２ｇ 下部横スリット
１２ｈ 下部横シール
１２ｉ 縦スリット
１２ｊ 縦シール
１２ｋ 内周側上端縁（上部横シール１２ｆの）
１２ｍ 内周側下端縁（下部横シール１２ｈの）
１２ｎ 油室達通孔（ベーン１２ｄの）
１２ｏ バランス孔
１２ｐ シール面（上部横シール１２ｆの）
１２ｐｕ アンダーカット部（上部横シール１２ｆのシール面１２ｐの）
１２ｐｅ 長手側端縁（上部横シール１２ｆのシール面１２ｐの）
１２ｑ シール面（下部横シール１２ｈの）
１２ｑｕ アンダーカット部（下部横シール１２ｈのシール面１２ｑの）
１２ｑｅ 長手側端縁（下部横シール１２ｈのシール面１２ｑの）
１２ｒ シール面（縦シール１２ｊの）
１２ｒｕ アンダーカット部（縦シール１２ｊのシール面１２ｒの）
１２ｒｅ 長手側端縁（縦シール１２ｊのシール面１２ｒの）
１３ トップカバー
１３ａ 上部リングスリット
１３ｂ 上部リングシール
１３ｃ リングシール面（上部リングシール１３ｂの）
１３ｄ 外周縁部（リングシール面の）
１３ｅ 油路
１３ｆ 上部グランドシール（ローター上部軸部１２ｂの）
１４ａ、１４ｂ ラジアル軸受
１４ｃ スラスト軸受
１５ 油室用空間
１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄ 作動油室
１６ 圧力バルブ
１７ 舵軸
１７ａ 軸頭
１８ グランドシール
１８ａ 基部
１８ｂ グランドシーリングリップ部
１８ｂｔ 内側先端環部
１８ｃ 溝シーリングリップ部
１８ｃｔ 外側先端環部
１９ グランドシール溝
１９ａ 外側側面
２ 油圧装置
２１ 油圧ポンプ
２２ 操舵方向切換弁
２３ 電磁弁
２４ｐ パイロット逆止弁（取舵側）
２４ｓ パイロット逆止弁（面舵側）
２５ｐ 流量調整弁（取舵側）
２５ｓ 流量調整弁（面舵側）
２６ 油タンク
２７ｐ 主油圧ライン（取舵側）
２７ｓ 主油圧ライン（面舵側）
２８ｐ 防衝弁
２８ｓ 防衝弁
２９ 制御油ポンプ
５ 架台
５１ 上部架台
５１ａ 床板
５２ 下部架台
５３ 舵取機台
５３ａ ボルト
５３ｂ ベースプレート
６ 試験用舵取機のアクチュエーター
６１ ローター
６１ａ 内部貫通孔
６２ ハウジングフランジ部
６２ａ ボルト
６３ａ、６３ｂ、６３ｃ、６３ｄ 作動油室
７ 連結軸
７１ 底端部
７２ 頂端部
８ 試験用舵取機の制御装置
８１ 試験用舵取機の第一実施例の制御装置
８１ａ (−)負荷用油圧ポンプ
８１ｂ 操舵方向切換弁
８１ｃ 電磁弁
８１ｄ 制御油圧ポンプ
８１ｅｐ 主油圧ライン（取舵側）
８１ｅｓ 主油圧ライン（面舵側）
８１ｆｐ パイロット逆止弁（取舵側）
８１ｆｓ パイロット逆止弁（面舵側）
８１ｇｐ 流量調整弁（取舵側）
８１ｇｓ 流量調整弁（面舵側）
８１ｈ 逃し弁（ポンプ用）
８ｌｉｐ 逃し弁（作動油室用）
８１ｉｓ 逃し弁（作動油室用）
８１ｊ 比例電磁式リリーフ弁
８１ｋ チャージ油圧ポンプ
８２ 試験用舵取機の第二実施例の制御装置
８２ａ 操舵方向切換弁
８２ｂ 遷移点切換弁
８２ｃ ブースター油圧ポンプ
８２ｄ 圧力制御弁
８２ｅ 制御弁コントローラー
８２ｆ 演算装置
８２ｇ 逆止弁
Ｔ 舵トルク遷移点
Ａ 面舵一杯の点
Ｏ 舵中立位置
Ｍ−１ 第一転舵モード
Ｍ−２ 第二転舵モード
Ｍ−３ 第三転舵モード
Ｍ−４ 第四転舵モード
１０１ 上部横シール（ローターベーン１２ｄの）
１０１ａ シール面
１０１ｂ シーリング用リップ部
１０１ｃ アンダーカット部
１０１ｄ 相手面
１０１ｅ 堤部
ｌ０ｌｆ 背面
１０１ｇ 微小孔
１０１ｈ 油溝
１０１ｉ リップ部
１０２ 下部横シール（ローターベーン１２ｄの）
１０２ａ シール面
１０２ｂ シーリング用リップ部
１０２ｃ アンダーカット部
１０２ｄ 相手面
１０２ｅ 堤部
１０２ｆ 背面
１０２ｇ 微小孔
１０２ｈ 油溝
１０２ｉ リップ部
１０３ 縦シール（ローターベーン１２ｄの）
１０３ａ シール面
１０３ｂ シーリング用リップ部
１０３ｃ アンダーカット部
１０３ｄ 相手面
１０３ｅ 堤部
１０３ｆ 背面
１０３ｇ 微小孔
１０３ｈ 油溝
１０３ｉ リップ部
１０４ 縦シール（ハウジングセグメント１１ｂの）
１０４ａ シール面
１０４ｂ シーリング用リップ部
１０４ｃ アンダーカット部
１０４ｄ 相手面
１０４ｅ 堤部
１０４ｆ 背面
１０４ｇ 微小孔
１０４ｈ 油溝
１０４ｉリップ部
２０１ 上部横シール（ローターベーン１２ｄの）
２０１ａ 冠部
２０１ｂ 基部
２０１ｃ シール面
２０１ｄ 接合面（冠部２０１ａの）
２０１ｅ シーリング用リップ部
２０１ｆ アンダーカット部
２０１ｇ 相手面
２０１ｈ 堤部
２０１ｉ 接合面（基部２０１ｂの）
２０１ｊ 背面（基部２０１ｂの）
２０１ｋ リップ部
２０１ｍ 油溝
２０１ｎ 微小孔
２０２ 下部横シール（ローターベーン１２ｄの）
２０２ａ 冠部
２０２ｂ 基部
２０２ｃ シール面
２０２ｄ 接合面（冠部２０２ａの）
２０２ｅ シーリング用リップ部
２０２ｆ アンダーカット部
２０２ｇ 相手面
２０２ｈ 堤部
２０２ｉ 接合面（基部２０２ｂの）
２０２ｊ 背面（基部２０２ｂの）
２０２ｋ リップ部
２０２ｍ 油溝
２０２ｎ 微小孔
２０３ 縦シール（ローターベーン１２ｄの）
２０３ａ 冠部
２０３ｂ 基部
２０３ｃ シール面
２０３ｄ 接合面（冠部２０３ａの）
２０３ｅ シーリング用リップ部
２０３ｆ アンダーカット部
２０３ｇ 相手面
２０３ｈ 堤部
２０３ｉ 接合面（基部２０３ｂの）
２０３ｊ 背面（基部２０３ｂの）
２０３ｋ リップ部
２０３ｍ 油溝
２０３ｎ 微小孔
２０４ 縦シール（ハウジングセグメント１１ｄの）
２０４ａ 冠部
２０４ｂ 基部
２０４ｃ シール面
２０４ｄ 接合面（冠部２０４ａの）
２０４ｅ シーリング用リップ部
２０４ｆ アンダーカット部
２０４ｇ 相手面
２０４ｈ 堤部
２０４ｉ 接合面（基部２０４ｂの）
２０４ｊ 背面（基部２０４ｂの）
２０４ｋ リップ部
２０４ｍ 油溝
２０４ｎ 微小孔
２０５ ローター軸部グランドシール
２０５ａ 基部
２０５ｂ グランドシーリングリップ部
２０５ｃ 溝シーリングリップ部
２０５ｃｔ 外側先端環部
２０５ｄ シーリングリング
２０５ｄｔ 内側先端環部

Claims (3)

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によって前記油室用空間を複数の油室に区画し、
   ローターの各ベーンの半径方向先端面および上下端面にそれぞれ形成するスリットが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にそれぞれ対向し、トップカバーの裏面に対向する前記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前記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前記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接触し、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き、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手段を備え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、
   ローターベーンの上部横シール、下部横シール、縦シール、およびハウジングセグメントの縦シールは、各シール面の両縁辺部がシーリング用リップ部をなすとともに、各シール面に各縁辺部から中央部に向かってアンダーカット部を有し、各シール面の中央部に相手面と平面的に接触する堤部を有し、堤部の長手方向中心線上に所定の間隔をもって穿孔されて各シールの背面と連通する微小孔を有し、各シール面に微小孔の各開口部を連通して長手方向に所定の長さに形成した油溝を有す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。
2. ローターベーンの上部横シール、下部横シール、縦シール、およびハウジングセグメントの縦シールは、シール面を含む冠部と、各シールの背面を含む基部とに分割し、冠部は硬度が高くて摩擦係数の小さい樹脂材で成型し、基部は弾性係数が大きいエラストマー材で成型し、冠部と基部とを接着剤にて接着するか、あるいは冠部と基部とを同時成型によって接合してなり、
   冠部は、シール面の両縁辺部がシーリング用リップ部をなすとともに、シール面に各縁辺部から中央部に向かってアンダーカット部を有し、シール面の中央部に相手面と平面的に接触する堤部を有し、堤部の長手方向中心線上に所定の間隔をもって穿孔された微小孔を有し、シール面に微小孔の各開口部を連通して長手方向に所定の長さに形成した油溝を有し、
   基部は、冠部の前記微小孔に接続するとともに、シールの背面と連通する微笑孔を有す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式舵取機のシール構造。
3. 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によって前記油室用空間を複数の油室に区画し、
   トップカバー裏面においてローターの上部端面の外周縁に対向する部位に全周にわたって上部リングスリットを形成し、ハウジングの内底面においてローターの下部端面の外周縁に対向する部位に全周にわたって下部リングスリットを形成し、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、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、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、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手段を備え、ローター上部軸部の外周面に摺接するトップカバーの内周面に上部グランドシールを有し、ローター下部軸部の外周面に摺接するハウジングの内周面に下部グランドシールを有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、
   上部グランドシールは、リング状の基部と、基部の外周側端部から軸方向に突出して、その外周先端環部がグランドシール溝の外周側面に弾性反発力による所定の力をもって接触する溝シーリングリップ部と、基部の内周側端部から軸方向に突出して、その内周先端環部がローター上部軸部の外周面に弾性反発力による所定の力をもって押し付けられるグランドシーリングリップ部と、グランドシーリングリップ部においてローター上部軸部の外周面と接触する部位に接着剤によって、あるいは同時成型によって接合したシーリングリングとを備え、
   下部グランドシールは、リング状の基部と、基部の外周側端部から軸方向に突出して、その外周先端環部がグランドシール溝の外周側面に弾性反発力による所定の力をもって接触する溝シーリングリップ部と、基部の内周側端部から軸方向に突出して、その内周先端環部がローター下部軸部の外周面に弾性反発力による所定の力をもって押し付けられるグランドシーリングリップ部と、グランドシーリングリップ部においてローター下部軸部の外周面と接触する部位に接着剤によって、あるいは同時成型によって接合したシーリングリングとを備え、
   上部グランドシールおよび下部グランドシールは、シーリングリングを硬度が高くて摩擦係数の小さい弾性材料である樹脂で成型し、その他の部位を弾性係数の大きい弾性体で生成した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。

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