JP7275534B2 - シールリング機構 - Google Patents

Description

本開示は、シールリング機構に関する。

特許文献１には、一対のリングが設けられたシールリング機構について開示がある。一対のリングは、当接面が径方向に対して傾斜するように形成されている。これにより、特許文献１に記載のシールリング機構は、圧力が加えられると、一方のリングが他方のリングに対して滑るようにして径方向に膨らむことでシールする。

特開２０１６－７０１１７号公報

しかしながら、上記のシールリング機構では、一方のリングが他方のリングから当接面に対して直交する方向の力を受ける。そのため、一方のリングは、シール面において、軸方向に不均一な面圧が発生するおそれがある。一方のリングは、軸方向に不均一な面圧が発生すると、面圧が高い部分が他の部分よりも摩耗しやすくなるといった問題があった。

本開示は、リングの摩耗を抑制することが可能なシールリング機構を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本開示のシールリング機構は、金属材で構成され、シール面側からシール面とは反対側の面側にかけて、軸方向中央に向かって傾斜した第１傾斜面が、軸方向の両面に形成された中央リングと、中央リングを挟んで軸方向の両側に配され、中央リングにおいて軸方向の両面に形成された第１傾斜面にそれぞれ当接する第２傾斜面を有する、金属材で構成された複数のサイドリングと、を備え、中央リングを挟んで配されるサイドリングの一方は、第２傾斜面に、径方向に沿って溝が形成される。
上記課題を解決するために、本開示のシールリング機構は、金属材で構成され、シール面側からシール面とは反対側の面側にかけて、軸方向中央に向かって傾斜した第１傾斜面が、軸方向の両面に形成された中央リングと、中央リングを挟んで軸方向の両側に配され、中央リングにおいて軸方向の両面に形成された第１傾斜面にそれぞれ当接する第２傾斜面を有する、金属材で構成された複数のサイドリングと、を備え、中央リングを挟んで配置されるサイドリングの一方は、中央リングにおけるシール面とは反対側の面に、軸方向に沿って溝が形成される。
上記課題を解決するために、本開示のシールリング機構は、金属材で構成され、シール面側からシール面とは反対側の面側にかけて、軸方向中央に向かって傾斜した第１傾斜面が、軸方向の両面に形成された中央リングと、中央リングを挟んで軸方向の両側に配され、中央リングにおいて軸方向の両面に形成された第１傾斜面にそれぞれ当接する第２傾斜面を有する、金属材で構成された複数のサイドリングと、を備え、中央リングは、シール面とは反対側の面に、軸方向に沿って溝が形成される。
上記課題を解決するために、本開示のシールリング機構は、金属材で構成され、シール面側からシール面とは反対側の面側にかけて、軸方向中央に向かって傾斜した第１傾斜面が、軸方向の両面に形成された中央リングと、中央リングを挟んで軸方向の両側に配され、中央リングにおいて軸方向の両面に形成された第１傾斜面にそれぞれ当接する第２傾斜面を有する、金属材で構成された複数のサイドリングと、を備え、中央リングは、サイドリングよりも弾性変形しやすい材料で構成される。

第１傾斜面は、軸方向と直交する平面に対する径方向の傾斜角度が同一であってもよい。

第２傾斜面は、中央リングの第１傾斜面の傾斜角度と同一の傾斜角度で形成されてもよい。

サイドリングは、軸方向において第２傾斜面とは反対側の面が、軸方向と直交する平面に沿って形成されてもよい。

シール面は、中央リングよりも硬度が高いコーティング材でコーティングされていてもよい。

本開示のシールリング機構によれば、リングの抑制を低減することができる。

ユニフロー掃気式２サイクルエンジンの全体構成を示す図である。 図１の一点鎖線部分を抽出した拡大図である。 図２ＡのＩＩＢ―ＩＩＢ線断面である。 ピストンロッドが連結穴に浅く進入した状態を示す図である。 ピストンロッドが連結穴に深く進入した状態を示す図である。 プランジャポンプ、スピル弁、および、駆動機構の配置を説明するための説明図である。 油圧調整機構の構成を説明するための説明図である。 第１油圧室から作動油を排出する際の圧縮比可変機構の動作を説明する図である。 第１油圧室内の作動油の排出を停止する際の圧縮比可変機構の動作を説明する図である。 第１油圧室に作動油を供給する際の圧縮比可変機構の動作を説明する図である。 第１油圧室への作動油の供給を停止する際の圧縮比可変機構の動作を説明する図である。 クランク角とプランジャポンプおよびスピル弁の動作タイミングを説明するための説明図である。 シールリング機構の構成を示す断面図である。 シールリング機構の構成を示す断面図である。

以下に添付図面を参照しながら、本開示の実施形態について詳細に説明する。実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本開示を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。また本開示に直接関係のない要素は図示を省略する。

以下の実施形態では、所謂デュアルフューエル型のエンジンについて説明する。デュアルフューエル型のエンジンは、ガス運転モードとディーゼル運転モードのいずれかの運転モードを選択的に実行することができる。ガス運転モードは、気体燃料である燃料ガスを主に燃焼させる。ディーゼル運転モードは、液体燃料である燃料油を燃焼させる。また、１周期が２サイクル（ストローク）であって、シリンダ内部をガスが一方向に流れるユニフロー掃気式である場合について説明する。しかし、エンジンの種類は、デュアルフューエル型、２サイクル型、ユニフロー掃気式、クロスヘッド型に限られず、レシプロエンジンであればよい。

図１は、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン（クロスヘッド型エンジン）１００の全体構成を示す図である。本実施形態のユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、例えば、船舶等に用いられる。具体的に、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、シリンダ１１０と、ピストン１１２と、クロスヘッド１１４と、連結棒１１６と、クランクシャフト１１８と、排気ポート１２０と、排気弁１２２と、掃気ポート１２４と、掃気溜１２６と、冷却器１２８と、掃気室１３０と、燃焼室１３２とを含んで構成される。

ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００では、ピストン１１２がシリンダ１１０内を往復移動する。ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００では、ピストン１１２の上昇行程および下降行程の２行程の間に、排気、吸気、圧縮、燃焼、膨張が行われる。ピストン１１２には、ピストンロッド１１２ａの一端が連結されている。ピストンロッド１１２ａの他端には、クロスヘッド１１４におけるクロスヘッドピン１１４ａが連結されている。クロスヘッド１１４は、ピストン１１２と一体的に往復移動する。クロスヘッド１１４は、クロスヘッドシュー１１４ｂによって、ピストン１１２のストローク方向に垂直な方向（図１中、左右方向）の移動が規制されている。

クロスヘッドピン１１４ａは、連結棒１１６の一端に設けられた孔に挿通されている。クロスヘッドピン１１４ａは、連結棒１１６の一端を支持する。また、連結棒１１６の他端は、クランクシャフト１１８に連結されている。クランクシャフト１１８は、連結棒１１６に対して回転する構造となっている。その結果、ピストン１１２の往復移動に伴いクロスヘッド１１４が往復移動する。また、クロスヘッド１１４の往復移動に伴いクランクシャフト１１８が回転する。

排気ポート１２０は、ピストン１１２の上死点より上方のシリンダヘッド１１０ａに設けられた開口部である。排気ポート１２０は、シリンダ１１０内で生じた燃焼後の排気ガスを排気するために開閉される。排気弁１２２は、不図示の排気弁駆動装置によって所定のタイミングで上下に摺動される。排気弁１２２は、上下に摺動されることで、排気ポート１２０を開閉する。排気ポート１２０を介して排気された排気ガスは、排気管１２０ａに流入する。排気管１２０ａに流入したガスは、過給機Ｃのタービン側に供給される。過給機Ｃのタービン側に供給されたガスは、外部に排気される。

掃気ポート１２４は、シリンダ１１０の下端側の内周面（シリンダライナ１１０ｂの内周面）から外周面まで貫通する孔である。掃気ポート１２４は、シリンダ１１０の全周囲に亘って、複数設けられている。掃気ポート１２４は、ピストン１１２の摺動動作に応じてシリンダ１１０内に活性ガスを吸入する。かかる活性ガスは、酸素、オゾン等の酸化剤、または、その混合気（例えば空気）を含む。

掃気溜１２６には、過給機Ｃのコンプレッサによって加圧された活性ガス（例えば空気）が封入されている。冷却器１２８は、加圧された活性ガスを冷却する。冷却された活性ガスは、掃気室１３０に圧入される。掃気室１３０は、シリンダジャケット１１０ｃ内に形成される。冷却された活性ガスは、掃気室１３０とシリンダ１１０内の差圧をもって掃気ポート１２４からシリンダ１１０内に吸入される。

また、シリンダヘッド１１０ａには、不図示のパイロット噴射弁が設けられる。ガス運転モードにおいては、エンジンサイクルにおける所定のタイミングで適量の燃料油がパイロット噴射弁から噴射される。かかる燃料油は、燃焼室１３２の熱で気化して燃料ガスとなる。燃焼室１３２は、シリンダヘッド１１０ａと、シリンダライナ１１０ｂと、ピストン１１２とに囲繞される。燃焼室１３２の熱で気化した燃料ガスは、自然着火し、僅かな時間で燃焼して、燃焼室１３２の温度を極めて高くする。シリンダ１１０に流入した燃料ガスは、所定のタイミングで確実に燃焼される。ピストン１１２は、主に燃料ガスの燃焼による膨張圧によって往復移動する。

ここで、燃料ガスは、例えば、ＬＮＧ（液化天然ガス）をガス化して生成されるものとする。また、燃料ガスは、ＬＮＧに限らず、例えば、ＬＰＧ（液化石油ガス）、軽油、重油等をガス化したものを適用することもできる。

一方、ディーゼル運転モードにおいては、ガス運転モードにおける燃料油の噴射量よりも多量の燃料油がパイロット噴射弁から噴射される。ピストン１１２は、燃料ガスではなく、燃料油の燃焼による膨張圧によって往復移動する。

このように、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、ガス運転モードとディーゼル運転モードのいずれかの運転モードを選択的に実行する。また、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００には、圧縮比可変機構Ｖが設けられている。圧縮比可変機構Ｖは、選択された運転モードに応じてピストン１１２の圧縮比を可変とする。以下、圧縮比可変機構Ｖについて詳述する。

図２Ａは、図１の一点鎖線部分を抽出した拡大図であり、図２Ｂは、図２ＡのＩＩＢ―ＩＩＢ線断面である。

図２Ａ、図２Ｂに示すように、クロスヘッドピン１１４ａには、ピストンロッド１１２ａの端部が挿入される。クロスヘッドピン１１４ａには、連結穴１６０が形成されている。連結穴１６０は、クロスヘッドピン１１４ａの軸方向（図２Ｂ中、左右方向）と垂直する方向に延在する。連結穴１６０には、ピストンロッド１１２ａの端部が挿入（進入）されている。連結穴１６０は、ピストンロッド１１２ａの端部が挿入されることで後述する油圧室を形成する。連結穴１６０にピストンロッド１１２ａの端部が挿入されることで、クロスヘッドピン１１４ａと、ピストンロッド１１２ａが連結される。

ピストンロッド１１２ａには、大径部１６２ａと、第１小径部１６２ｂと、第２小径部１６２ｃが形成されている。大径部１６２ａは、第１小径部１６２ｂおよび第２小径部１６２ｃよりも大きい外径を有する。第１小径部１６２ｂは、大径部１６２ａよりも他端側に位置する。第１小径部１６２ｂは、大径部１６２ａよりも小さい外径を有する。第２小径部１６２ｃは、大径部１６２ａよりも一端側に位置する。第２小径部１６２ｃは、大径部１６２ａよりも小さい外径を有する。第２小径部１６２ｃは、第１小径部１６２ｂよりも大きい外径を有する。

連結穴１６０は、大径穴部１６４ａと、小径穴部１６４ｂとを有している。大径穴部１６４ａは、連結穴１６０におけるピストン１１２側に位置する。小径穴部１６４ｂは、大径穴部１６４ａに対して連結棒１１６側に連続する。小径穴部１６４ｂは、大径穴部１６４ａよりも小さい内径を有する。

ピストンロッド１１２ａの第１小径部１６２ｂは、連結穴１６０の小径穴部１６４ｂに挿入可能な寸法となっている。ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａは、連結穴１６０の大径穴部１６４ａに挿入可能な寸法関係となっている。

小径穴部１６４ｂの内周面には、周方向に亘ってリング溝１４０が形成されている。リング溝１４０には、シールリング機構３００が配される。大径部１６２ａの外周面には、周方向に亘ってリング溝１４２およびリング溝１４４が形成されている。リング溝１４２は、大径部１６２ａにおける第２小径部１６２ｃ側に設けられる。リング溝１４２には、Ｏリングで構成されるシール部材Ｏが配される。リング溝１４４は、大径部１６２ａにおける第１小径部１６２ｂ側に設けられる。リング溝１４４には、シールリング機構３０２が配される。なお、シールリング機構３００、３０２の構成について、詳しくは後述する。

第２小径部１６２ｃには、固定蓋１６６が設けられている。固定蓋１６６は、連結穴１６０よりも大きい外径を有する。固定蓋１６６は、環状形状の部材である。固定蓋１６６には、ピストンロッド１１２ａの第２小径部１６２ｃが挿通されている。固定蓋１６６の内周面には、周方向に亘ってリング溝１４６が形成されている。リング溝１４６には、Ｏリングで構成されるシール部材Ｏが配される。

クロスヘッドピン１１４ａの外周面には、クロスヘッドピン１１４ａの径方向に窪んだ窪み１１４ｃが形成されている。固定蓋１６６は、窪み１１４ｃに当接する。

クロスヘッドピン１１４ａの内部には、第１油圧室（油圧室）１６８ａおよび第２油圧室１６８ｂが形成されている。第１油圧室１６８ａおよび第２油圧室１６８ｂは、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａとの連結部分に形成される。

第１油圧室１６８ａは、大径部１６２ａと第１小径部１６２ｂの外径差による段差面、大径穴部１６４ａの内周面、および、大径穴部１６４ａと小径穴部１６４ｂの内径差による段差面によって囲繞される。

ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａと第１小径部１６２ｂの外径差による段差面は、クロスヘッドピン１１４ａの大径穴部１６４ａと小径穴部１６４ｂの内径差による段差面と対向する。以下、ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａと第１小径部１６２ｂの外径差による段差面を、単にピストンロッド１１２ａの段差面という。また、クロスヘッドピン１１４ａの大径穴部１６４ａと小径穴部１６４ｂの内径差による段差面を、単にクロスヘッドピン１１４ａの段差面という。

第２油圧室１６８ｂは、大径部１６２ａにおける第２小径部１６２ｃ側の端面、大径穴部１６４ａの内周面、および、固定蓋１６６によって囲繞される。大径穴部１６４ａは、ピストンロッド１１２ａの大径部１６２ａによって、ピストンロッド１１２ａの一端側と他端側とに区画される。

つまり、大径部１６２ａよりも他端側に区画された大径穴部１６４ａによって第１油圧室１６８ａが形成される。また、大径部１６２ａよりも一端側に区画された大径穴部１６４ａによって第２油圧室１６８ｂが形成される。

第１油圧室１６８ａには、第１油圧室供給油路１７０ａおよび第１油圧室排出油路１７０ｂが連通している。第１油圧室供給油路１７０ａは、一端が大径穴部１６４ａの内周面（第１油圧室１６８ａ）に開口し、他端が後述するプランジャポンプを介して油圧ポンプに連通している。第１油圧室排出油路１７０ｂは、一端が大径穴部１６４ａの内周面に開口し、他端が後述するスピル弁を介してタンクに連通している。

第２油圧室１６８ｂには、固定蓋１６６の壁面に開口する補助油路１７０ｃが連通している。補助油路１７０ｃは、固定蓋１６６とクロスヘッドピン１１４ａとの当接部分を介してクロスヘッドピン１１４ａの内部を通り、油圧ポンプに連通している。

図３Ａは、ピストンロッド１１２ａが連結穴１６０に浅く進入した状態を示す図である。図３Ｂは、ピストンロッド１１２ａが連結穴１６０に深く進入した状態を示す図である。

第１油圧室１６８ａは、ピストン１１２のストローク方向の長さが可変となっている。第１油圧室１６８ａには、第１油圧室供給油路１７０ａを介して作動油が供給可能である。

第１油圧室１６８ａに作動油が供給されると、図３Ａに示すように、第１油圧室１６８ａのピストン１１２のストローク方向の長さが長くなる。一方、第２油圧室１６８ｂは、ピストン１１２のストローク方向の長さが短くなる。作動油は、非圧縮性である。そのため、第１油圧室１６８ａに作動油を供給した状態で第１油圧室１６８ａを密閉すると、図３Ａの状態を維持することができる。

また、第１油圧室１６８ａは、第１油圧室排出油路１７０ｂを介して作動油を排出可能である。第１油圧室１６８ａから作動油が排出されると、図３Ｂに示すように、第１油圧室１６８ａのピストン１１２のストローク方向の長さが短くなる。一方、第２油圧室１６８ｂは、ピストン１１２のストローク方向の長さが長くなる。

このように、ピストンロッド１１２ａおよびクロスヘッドピン１１４ａは、ストローク方向の全長を可変とする。ピストンロッド１１２ａおよびクロスヘッドピン１１４ａを含むピストン１１２のストローク方向の全長は、ピストンロッド１１２ａの段差面およびクロスヘッドピン１１４ａの段差面のストローク方向の離隔距離に応じて変化する。

第１油圧室１６８ａおよび第２油圧室１６８ｂのピストン１１２のストローク方向の長さが変更された分、ピストンロッド１１２ａがクロスヘッドピン１１４ａの連結穴（油圧室）１６０に進入する進入位置（進入深さ）が変化する。このように、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置を変化させることで、ピストン１１２の上死点および下死点の位置を可変としている。

ピストンロッド１１２ａは、クロスヘッドピン１１４ａに連結されている。しかし、図３Ｂに示す状態では、ピストンロッド１１２ａは、第２油圧室１６８ｂの分だけ遊びが生じている。

図３Ｂに示す状態でピストン１１２が上死点に到達したとき、ピストンロッド１１２ａには、ピストン１１２側に慣性力が加わる。ピストンロッド１１２ａは、慣性力により、ピストン１１２側に移動してしまう場合がある。上死点位置のずれが生じないように、第２油圧室１６８ｂには、補助油路１７０ｃを介して油圧ポンプからの油圧が供給されている。第２油圧室１６８ｂに油圧が供給されることで、ピストンロッド１１２ａのピストン１１２側への移動が抑えられる。

ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００は、比較的低速の回転数で用いられる。そのため、ピストンロッド１１２ａに加わる慣性力も比較的小さいものとなる。したがって、第２油圧室１６８ｂに供給する油圧が低くても、ピストン１１２の上死点位置のずれを抑えることができる。

ピストンロッド１１２ａには、ピストンロッド１１２ａの外周側面から径方向内側に向かう流路穴１７２が設けられている。クロスヘッドピン１１４ａには、クロスヘッドピン１１４ａの外周面側から連結穴１６０まで貫通する貫通孔１７４が設けられている。貫通孔１７４は、油圧ポンプと連通している。

また、流路穴１７２と貫通孔１７４は、ピストンロッド１１２ａの径方向に対向しており、流路穴１７２と貫通孔１７４が連通している。流路穴１７２の外周面側の端部は、流路穴１７２の他の部位よりも、ピストン１１２のストローク方向（図３中、上下方向）の流路幅が広く形成されている。したがって、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置が変わっても、流路穴１７２と貫通孔１７４の連通状態が維持される。

大径部１６２ａは、流路穴１７２の分だけ、大径穴部１６４ａの内周面に対向する面積が小さくなり、大径穴部１６４ａに対して傾き易くなる。ここでは、第１小径部１６２ｂが小径穴部１６４ｂにガイドされることで、ピストンロッド１１２ａのストローク方向に対する傾きが抑えられている。

そして、ピストンロッド１１２ａの内部には、ピストン１１２のストローク方向に延在し、ピストン１１２およびピストンロッド１１２ａを冷却する冷却油が流通する油路１７６が形成されている。油路１７６は、内部に冷却管１７８が配されており、冷却管１７８によってピストンロッド１１２ａの径方向外側の往路１７６ａと、内側の復路１７６ｂとに分けられている。流路穴１７２は、油路１７６のうちの往路１７６ａに開口している。

油圧ポンプから供給された冷却油は、貫通孔１７４、流路穴１７２を介して油路１７６の往路１７６ａに流入する。往路１７６ａと復路１７６ｂは、ピストン１１２の内部で連通している。往路１７６ａを流れた冷却油は、ピストン１１２の内壁に到達すると復路１７６ｂを通って、第１小径部１６２ｂ側に戻る。油路１７６の内壁およびピストン１１２の内壁に冷却油が接触することで、ピストン１１２が冷却される。

クロスヘッドピン１１４ａには、クロスヘッドピン１１４ａの軸方向に延在する出口孔１８０が形成されている。小径穴部１６４ｂは、出口孔１８０に連通している。冷却油は、ピストン１１２を冷却した後に、油路１７６から小径穴部１６４ｂに流入する。小径穴部１６４ｂに流入した冷却油は、出口孔１８０を通って、クロスヘッドピン１１４ａ外に排出され、タンクに還流する。

第１油圧室１６８ａおよび第２油圧室１６８ｂに供給される作動油、および、油路１７６に供給される冷却油は、いずれも同じタンクに還流して同じ油圧ポンプで昇圧される。そのため、油圧を作用させる作動油の供給、および、冷却用の冷却油の供給を、１つの油圧ポンプで行うことができ、コストを低減することが可能となる。

ピストン１１２の圧縮比を可変とする圧縮比可変機構Ｖは、第１油圧室１６８ａの油圧を調整する油圧調整機構１９６を含んで構成される。続いて、油圧調整機構１９６について詳述する。油圧調整機構１９６は、プランジャポンプ１８２と、スピル弁１８４と、駆動機構Ｄとを含んで構成される。

図４は、プランジャポンプ１８２、スピル弁１８４、および、駆動機構Ｄの配置を説明するための説明図である。図４は、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００のうち、クロスヘッド１１４近傍の外観および部分断面を示す。プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４は、それぞれ、図４にクロスハッチングで示すクロスヘッドピン１１４ａに取り付けられている。

プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４それぞれの下方には、機関架橋１８６ａが配されている。機関架橋１８６ａは、クロスヘッド１１４の往復移動をガイドする２つのガイド板１８６ｂに両端が取り付けられ、両ガイド板１８６ｂを支持する。

機関架橋１８６ａには、駆動機構Ｄが載置されている。駆動機構Ｄは、第１カム板１８８と、第２カム板１９０と、第１アクチュエータ１９２と、第２アクチュエータ１９４とを含んで構成される。第１カム板１８８および第２カム板１９０は、それぞれ、第１アクチュエータ１９２および第２アクチュエータ１９４によって、機関架橋１８６ａ上を図４中、左右の向きに可動する。

プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４は、ピストン１１２のストローク方向にクロスヘッドピン１１４ａと一体に往復移動する。一方、第１カム板１８８および第２カム板１９０は、機関架橋１８６ａ上にあって、機関架橋１８６ａに対してピストン１１２のストローク方向には移動しない。

図５は、油圧調整機構１９６の構成を説明するための説明図である。図５に示すように、油圧調整機構１９６は、プランジャポンプ１８２と、スピル弁１８４と、第１カム板１８８と、第２カム板１９０と、第１アクチュエータ１９２と、第２アクチュエータ１９４と、第１切換弁１９８と、第２切換弁２００と、位置センサ２０２と、油圧制御部２０４とを含んで構成される。

プランジャポンプ１８２は、ポンプシリンダ１８２ａと、プランジャ１８２ｂとを含んで構成される。ポンプシリンダ１８２ａは、油圧ポンプＰに連通する供給油路を介して、内部に作動油が導かれる。プランジャ１８２ｂは、ポンプシリンダ１８２ａ内をストローク方向に移動するとともに一端がポンプシリンダ１８２ａから突出する。

第１カム板１８８は、ピストン１１２のストローク方向に対して傾斜する傾斜面１８８ａを有する。第１カム板１８８は、プランジャポンプ１８２のストローク方向の下方に配置されている。そして、プランジャポンプ１８２がストローク方向に移動すると、下死点に近いクランク角において、ポンプシリンダ１８２ａから突出したプランジャ１８２ｂの一端が、第１カム板１８８の傾斜面１８８ａに接触する。

そして、プランジャ１８２ｂは、第１カム板１８８の傾斜面１８８ａから、クロスヘッド１１４の往復移動の力に対向する反力を受けて、ポンプシリンダ１８２ａ内に押し込まれる。このとき、プランジャポンプ１８２は、ポンプシリンダ１８２ａ内の作動油を第１油圧室１６８ａに供給（圧入）する。

第１アクチュエータ１９２は、第１切換弁１９８を介して供給される作動油の油圧によって作動する。第１アクチュエータ１９２は、第１カム板１８８をストローク方向と交差する方向（ここでは、ストローク方向に垂直な方向）に移動させる。すなわち、第１アクチュエータ１９２は、第１カム板１８８を可動し、第１カム板１８８のプランジャ１８２ｂに対する相対位置を変化させる。

このように、第１カム板１８８がストローク方向に垂直な方向に移動すると、プランジャ１８２ｂと第１カム板１８８とのストローク方向における接触位置が相対変化する。例えば、図５中、左側に第１カム板１８８が移動すると、接触位置はストローク方向の上方に変位する。図５中、右側に第１カム板１８８が移動すると、接触位置はストローク方向の下方に変位する。プランジャ１８２ｂは、第１カム板１８８との接触位置によってポンプシリンダ１８２ａに対する最大押し込み量が設定される。

スピル弁１８４は、本体１８４ａと、弁体１８４ｂと、ロッド１８４ｃとを含んで構成される。スピル弁１８４の本体１８４ａの内部には、第１油圧室１６８ａから排出された作動油が流通する内部流路が形成されている。弁体１８４ｂは、本体１８４ａ内の内部流路に配される。ロッド１８４ｃは、一端が本体１８４ａ内の弁体１８４ｂに対向し、他端が本体１８４ａから突出している。

第２カム板１９０は、ストローク方向に対して傾斜する傾斜面１９０ａを有する。第２カム板１９０は、ロッド１８４ｃのストローク方向の下方に配置されている。そして、スピル弁１８４がストローク方向に移動すると、下死点に近いクランク角において、スピル弁１８４の本体１８４ａから突出したロッド１８４ｃの一端が、第２カム板１９０の傾斜面１９０ａに接触する。

そして、ロッド１８４ｃは、第２カム板１９０の傾斜面１９０ａから、クロスヘッド１１４の往復移動の力に対向する反力を受けて、本体１８４ａ内に押し込まれる。スピル弁１８４は、ロッド１８４ｃが本体１８４ａ内に所定量以上押し込まれることで弁体１８４ｂが移動する。スピル弁１８４は、弁体１８４ｂが移動すると、内部流路を作動油が流通可能となって、第１油圧室１６８ａからタンクＴに向かって作動油が排出される。

第２アクチュエータ１９４は、第２切換弁２００を介して供給される作動油の油圧によって作動する。第２アクチュエータ１９４は、第２カム板１９０をストローク方向と交差する方向（ここでは、ストローク方向に垂直な方向）に移動させる。すなわち、第２アクチュエータ１９４は、第２カム板１９０を可動し、第２カム板１９０のロッド１８４ｃに対する相対位置を変化させる。

第２カム板１９０の相対位置に応じて、ロッド１８４ｃと第２カム板１９０とのストローク方向における接触位置が変化する。例えば、図５中、左側に第２カム板１９０が移動すると、接触位置はストローク方向の上方に変位する。図５中、右側に第２カム板１９０が移動すると、接触位置はストローク方向の下方に変位する。ロッド１８４ｃは、第２カム板１９０との接触位置によって本体１８４ａに対する最大押し込み量が設定される。

位置センサ２０２は、ピストンロッド１１２ａのストローク方向の位置を検知して、ストローク方向の位置を示す信号を出力する。

油圧制御部２０４は、位置センサ２０２からの信号を取得し、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置を特定する。油圧制御部２０４は、第１アクチュエータ１９２および第２アクチュエータ１９４を駆動させて、第１油圧室１６８ａ内の油圧（作動油の油量）を調整する。油圧制御部２０４は、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置が設定位置となるように、第１油圧室１６８ａ内の油圧（作動油の油量）を調整する。

図６Ａは、第１油圧室１６８ａから作動油を排出する際の圧縮比可変機構Ｖの動作を説明する図である。図６Ｂは、第１油圧室１６８ａ内の作動油の排出を停止する際の圧縮比可変機構Ｖの動作を説明する図である。図６Ｃは、第１油圧室１６８ａに作動油を供給する際の圧縮比可変機構Ｖの動作を説明する図である。図６Ｄは、第１油圧室１６８ａへの作動油の供給を停止する際の圧縮比可変機構Ｖの動作を説明する図である。

図６Ａでは、ロッド１８４ｃと第２カム板１９０の接触位置が比較的高い位置となるように、第２カム板１９０の相対位置が調整されている。そのため、下死点に近いクランク角において、スピル弁１８４の本体１８４ａにロッド１８４ｃが深くまで押し込まれる。ロッド１８４ｃが弁体１８４ｂを移動させると、第１油圧室１６８ａから作動油が排出される。このとき、第２油圧室１６８ｂには油圧ポンプＰの油圧が作用していることから、ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置が安定して保持されている。

この状態において、ピストン１１２の上死点は低くなっている（クロスヘッドピン１１４ａ側に近くなっている）。すなわち、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００の圧縮比は小さくなっている。

そして、油圧制御部２０４は、ＥＣＵ（Engine Control Unit）などの上位の制御部からユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００の圧縮比を大きくする指示を受けると、図６Ｂに示すように、第２カム板１９０を図６Ｂ中、右側に移動させる。その結果、ロッド１８４ｃと第２カム板１９０の接触位置が低くなる。ロッド１８４ｃは、下死点に近いクランク角において、本体１８４ａ内に押し込まれなくなる。スピル弁１８４は、ピストン１１２のストローク位置に拘わらず、弁体１８４ｂが閉じた状態に維持される。すなわち、第１油圧室１６８ａ内の作動油が排出されなくなる。

油圧制御部２０４は、図６Ｃに示すように、第１カム板１８８を図６Ｃ中、左側に移動させる。その結果、プランジャ１８２ｂと第１カム板１８８の接触位置が高くなる。プランジャ１８２ｂは、下死点に近いクランク角において、第１カム板１８８からの反力によってポンプシリンダ１８２ａ内に押し込まれる。このとき、ポンプシリンダ１８２ａ内の作動油は、第１油圧室１６８ａに圧入される。

ピストンロッド１１２ａは、図６Ｃに示すように、油圧によって押し上げられる。ピストンロッド１１２ａは、図６Ｃに示すように、クロスヘッドピン１１４ａとの相対的な位置が変位し、ピストン１１２の上死点が高くなる（クロスヘッドピン１１４ａ側から遠くなる）。すなわち、ユニフロー掃気式２サイクルエンジン１００の圧縮比は大きくなる。

プランジャポンプ１８２は、ピストン１１２の１ストローク毎に、プランジャポンプ１８２内に蓄えられた作動油を、第１油圧室１６８ａに圧入する。ここでは、プランジャポンプ１８２内の最大容積に対して、第１油圧室１６８ａの最大容積が数倍あるとする。そのため、油圧制御部２０４は、プランジャポンプ１８２がピストン１１２のストローク何回分、動作をするかによって、第１油圧室１６８ａに圧入される作動油の量を調整する。油圧制御部２０４は、第１油圧室１６８ａに圧入される作動油の量を調整することで、ピストンロッド１１２ａの押し上げ量を調整する。

ピストンロッド１１２ａとクロスヘッドピン１１４ａの相対的な位置が所望の位置となると、油圧制御部２０４は、第１カム板１８８を図６Ｄ中、右側に移動させる。その結果、プランジャ１８２ｂと第１カム板１８８の接触位置が低くなる。こうして、プランジャ１８２ｂは、下死点に近いクランク角において、ポンプシリンダ１８２ａ内に押し込まれることがなくなる。このとき、プランジャポンプ１８２は、作動を停止し、第１油圧室１６８ａへの作動油の圧入が停止される。

こうして、油圧調整機構１９６は、第１油圧室１６８ａに対するストローク方向のピストンロッド１１２ａの進入位置を調整する。圧縮比可変機構Ｖは、油圧調整機構１９６によって第１油圧室１６８ａの油圧を調整し、ピストンロッド１１２ａおよびクロスヘッド１１４のストローク方向の相対的な位置を変更する。これにより、圧縮比可変機構Ｖは、ピストン１１２の上死点および下死点の位置を可変とする。

図７は、クランク角とプランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４の動作タイミングを説明するための説明図である。図７においては、説明の便宜上、第１カム板１８８の傾斜面１８８ａとの接触位置が異なる２つのプランジャポンプ１８２を並べて示す。しかし、実際には、プランジャポンプ１８２は、１つであって、第１カム板１８８が移動することで、プランジャポンプ１８２との接触位置が変位する。また、スピル弁１８４および第２カム板１９０は図示を省略する。

図７に示すように、下死点手前から下死点までのクランク角の範囲を角ａとし、下死点から角ａと同じ大きさの位相角分のクランク角の範囲を角ｂとする。また、上死点手前から上死点までのクランク角の範囲を角ｃとし、上死点から角ｃと同じ大きさの位相角分のクランク角の範囲を角ｄとする。

プランジャポンプ１８２と第１カム板１８８の相対位置が、図７中、右側に示すプランジャポンプ１８２で示される状態であるとき、プランジャ１８２ｂは、第１カム板１８８の傾斜面１８８ａと、クランク角が角ａの開始位置で接触を開始する。そして、プランジャ１８２ｂは、傾斜面１８８ａと、クランク角が下死点を超えて角ｂの終了位置で接触が解除される。図７中、プランジャポンプ１８２のストローク幅を幅ｓで示す。

また、プランジャポンプ１８２と第１カム板１８８の相対位置が、図７中、左側に示すプランジャポンプ１８２で示される状態であるとき、プランジャポンプ１８２のプランジャ１８２ｂは、クランク角が下死点で接触する。しかし、プランジャ１８２ｂはポンプシリンダ１８２ａに押し込まれることなく、すぐに離隔する。

このように、プランジャポンプ１８２は、クランク角が角ａおよび角ｂの範囲にあるとき動作する。具体的には、クランク角が角ａの範囲にあるとき、プランジャポンプ１８２は、作動油を第１油圧室１６８ａに圧入する。また、クランク角が角ｂの範囲にあるとき、プランジャポンプ１８２は、作動油を吸入する。

また、スピル弁１８４は、クランク角が角ａおよび角ｂの範囲にあるとき動作する。具体的には、クランク角が角ａの開始位置から角ｂの終了位置までの間、スピル弁１８４は、作動油を第１油圧室１６８ａから排出する。

ここでは、プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４は、クランク角が角ａおよび角ｂの範囲にあるとき動作する場合について説明した。しかし、プランジャポンプ１８２およびスピル弁１８４は、クランク角が角ｃおよび角ｄの範囲にあるとき動作してもよい。この場合、クランク角が角ｃの範囲にあるとき、プランジャポンプ１８２は、作動油を第１油圧室１６８ａに圧入する。また、クランク角が角ｄの範囲にあるとき、プランジャポンプ１８２は、作動油を吸入する。また、クランク角が角ｃの開始位置から角ｄの終了位置までの間、スピル弁１８４は、作動油を第１油圧室１６８ａから排出する。

なお、上死点や下死点以外のストローク範囲でプランジャポンプ１８２やスピル弁１８４を動作させることも可能である。その場合、駆動機構Ｄを、プランジャポンプ１８２やスピル弁１８４の往復移動に同期させて移動させなければならない。しかし、本実施形態のように、上死点や下死点付近で、プランジャポンプ１８２やスピル弁１８４を動作させることで、このような同期機構を設けずともよく、コストを低減することが可能となる。

また、シリンダ１１０内の圧力は、クランク角が上死点を挟んだ角度範囲（角ｃ、角ｄ）よりも下死点を挟んだ角度範囲（角ａ、角ｂ）の方が低い。このことから、プランジャポンプ１８２から第１油圧室１６８ａへの作動油の圧入は、クランク角が上死点を挟んだ角度範囲よりも下死点を挟んだ角度範囲の方が容易になる。

また、スピル弁１８４から排出される作動油の油圧は、上死点を挟んだ角度範囲（角ｃ、角ｄ）よりも下死点を挟んだ角度範囲（角ａ、角ｂ）の方が低い。このことから、第１油圧室１６８ａの作動油の排出は、クランク角が上死点を挟んだ角度範囲よりも下死点を挟んだ角度範囲の方が、キャビテーションの発生を抑え、スピル弁１８４を作動させる荷重を低く抑えることが可能となる。

図８は、シールリング機構３００の構成を示す断面図である。図９は、シールリング機構３０２の構成を示す断面図である。上記したように、第１油圧室１６８ａには、作動油が圧入される。第１油圧室１６８ａは、シールリング機構３００、３０２によって、第１小径部１６２ｂと小径穴部１６４ｂの隙間がシールされている。より具体的には、シールリング機構３００は、第１小径部１６２ｂと小径穴部１６４ｂの隙間をシールする。シールリング機構３０２は、大径部１６２ａと大径穴部１６４ａの隙間をシールする。シールリング機構３００、３０２には、約１０００ｂａｒの高圧な油圧を長期にわたってシールすることができる耐久性およびシール性が要求される。

図８に示すように、シールリング機構３００は、中央リング３１０と、高圧側サイドリング（サイドリング）３１２と、低圧側サイドリング（サイドリング）３１４とを含んで構成される。中央リング３１０、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４は、金属材で構成され、環状形状（リング形状）に形成されている。中央リング３１０、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４には、ピストンロッド１１２ａの第１小径部１６２ｂが挿通される。中央リング３１０は、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４よりも弾性変形しやすい（軟らかい）金属材が用いられている。なお、中央リング３１０は、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４と同一の金属材であってもよいし、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４よりも弾性変形しにくい（硬い）金属材であってもよい。

中央リング３１０、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４は、合口が設けられていない。なお、中央リング３１０、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４は、合口が設けられていてもよい。

中央リング３１０は、高圧側サイドリング３１２と低圧側サイドリング３１４の間に配される。高圧側サイドリング３１２は、中央リング３１０より大径部１６２ａ側に配される。低圧側サイドリング３１４は、中央リング３１０を挟んで高圧側サイドリング３１２とは軸方向の反対側に配される。つまり、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４は、中央リング３１０を挟んで軸方向の両側に配される。

中央リング３１０の内径は、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４の内径よりも小さい。中央リング３１０は、シール面３１０ａ、第１傾斜面３１０ｂ、３１０ｃおよび外周面３１０ｄを有する。シール面３１０ａは、中央リング３１０の内周面であり、中央リング３１０の軸方向に沿って形成されている。シール面３１０ａには、中央リング３１０よりも硬度が高いコーティング材でコーティング加工が施されており、耐久性が向上している。

第１傾斜面３１０ｂ、３１０ｃ（軸方向の両面）は、シール面３１０ａ側から、シール面３１０ａとは反対側の外周面３１０ｄ側にかけて、中央リング３１０の軸方向中央に向かって傾斜するように形成されている。換言すると、第１傾斜面３１０ｂ、３１０ｃは、径方向内側から径方向外側に向かうに連れて、軸方向中央に傾斜するように形成されている。また、第１傾斜面３１０ｂ、３１０ｃは、軸方向と直交する平面に対する径方向の傾斜角度が同一である。つまり、中央リング３１０は、軸方向の中央を基準として、軸方向に対称に形成されている。ここで、同一とは、完全な同一だけでなく、製造工程における寸法誤差等による略同一を含むものである。また、以下の説明でも、同一は、完全な同一、および、略同一を含む。

外周面３１０ｄは、第１傾斜面３１０ｂ、３１０ｃに連続し、中央リング３１０の軸方向に沿って形成されている。したがって、中央リング３１０の断面は、シール面３１０ａを底辺とした台形形状に形成されている。

外周面３１０ｄには、周方向において所定間隔ごとに、軸方向に沿って油溝３１０ｅが形成されている。なお、油溝３１０ｅの数は、いくつであってもよい。

高圧側サイドリング３１２は、内周面３１２ａ、第２傾斜面３１２ｂ、水平面３１２ｃおよび外周面３１２ｄを有する。第２傾斜面３１２ｂは、中央リング３１０の第１傾斜面３１０ｂに対向（当接）する。第２傾斜面３１２ｂは、内周面３１２ａ側から外周面３１２ｄ側にかけて（径方向外側に向かうに連れて）、中央リング３１０側に向かうように傾斜している。第２傾斜面３１２ｂは、軸方向と直交する平面に対する径方向の傾斜角度が、第１傾斜面３１０ｂの傾斜角度と同一となるように形成されている。水平面３１２ｃは、軸方向と直交する平面に沿って形成されている。

外周面３１２ｄには、周方向において所定間隔ごとに、軸方向に沿って油溝３１２ｅが形成されている。なお、油溝３１２ｅの数は、いくつであってもよい。第２傾斜面３１２ｂには、周方向において所定間隔ごとに、径方向に沿って油溝３１２ｆが形成されている。なお、油溝３１２ｆの数は、いくつであってもよい。また、油溝３１２ｆは、油溝３１２ｅと連続していてもよいし、連続していなくてもよい。

低圧側サイドリング３１４は、内周面３１４ａ、第２傾斜面３１４ｂ、水平面３１４ｃおよび外周面３１４ｄを有する。第２傾斜面３１４ｂは、中央リング３１０の第１傾斜面３１０ｃに対向（当接）する。第２傾斜面３１４ｂは、内周面３１４ａ側から外周面３１４ｄ側にかけて（径方向外側に向かうに連れて）、中央リング３１０側に向かうように傾斜している。第２傾斜面３１４ｂは、軸方向と直交する平面に対する径方向の傾斜角度が、第１傾斜面３１０ｃの傾斜角度と同一となるように形成されている。水平面３１４ｃは、軸方向と直交する平面に沿って形成されている。

第１油圧室１６８ａに作動油が圧入されると、リング溝１４０に作動油が流入する。リング溝１４０に流入した作動油は、リング溝１４０内において高圧側サイドリング３１２の外周面３１２ｄ、中央リング３１０の外周面３１０ｄ、および、低圧側サイドリング３１４の外周面３１４ｄ側に移動する。このとき、外周面３１２ｄに油溝３１２ｅが形成されているため、リング溝１４０に流入した作動油が、中央リング３１０の外周面３１０ｄ側に流入しやすくなっている。また、外周面３１０ｄに油溝３１０ｅが形成されているため、リング溝１４０に流入した作動油が、低圧側サイドリング３１４の外周面３１４ｄ側に流入しやすくなっている。これにより、作動油は、第１小径部１６２ｂと、高圧側サイドリング３１２の内周面３１２ａ、中央リング３１０のシール面３１０ａ、および、低圧側サイドリング３１４の内周面３１４ａとの隙間を通過し難い。したがって、シールリング機構３００は、作動油の漏洩を抑制することができる。

そして、リング溝１４０に流入した作動油（図８中、矢印線で示す）は、高圧側サイドリング３１２の水平面３１２ｃを軸方向に加圧する。また、リング溝１４０に流入した作動油は、高圧側サイドリング３１２の外周面３１２ｄ、中央リング３１０の外周面３１０ｄ、および、低圧側サイドリング３１４の外周面３１４ｄを径方向内側に加圧する。作動油に加圧された高圧側サイドリング３１２は、第２傾斜面３１２ｂに垂直な方向に中央リング３１０を加圧する。また、作動油に加圧された低圧側サイドリング３１４は、第２傾斜面３１４ｂに垂直な方向に中央リング３１０を加圧する。

これにより、中央リング３１０は、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４から径方向内側に向かう力が均等に加えられることになる。そして、中央リング３１０は、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４から加えられた力によって径方向内側に縮み、シール面３１０ａが第１小径部１６２ｂに当接する。これにより、シールリング機構３００は、第１小径部１６２ｂと小径穴部１６４ｂの隙間をシールすることができる。なお、低圧側サイドリング３１４の水平面３１４ｃとリング溝１４０との隙間、および、中央リング３１０の第１傾斜面３１０ｃと低圧側サイドリング３１４の第２傾斜面３１４ｂとの隙間も、リング溝１４０に流入した作動油による油圧でシールされる。

このように、シールリング機構３００は、中央リング３１０に第１傾斜面３１０ｂ、３１０ｃが形成され、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４に、第１傾斜面３１０ｂ、３１０ｃにそれぞれ当接する第２傾斜面３１２ｂ、３１４ｂが形成されるようにした。これにより、中央リング３１０は、第１油圧室１６８ａに作動油が圧入された際に、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４から径方向内側に同等の力が加えられることになる。したがって、中央リング３１０のシール面３１０ａは、第１小径部１６２ｂに当接する際に、軸方向において均一な面圧となる。そうすると、シールリング機構３００は、シール面３１０ａの一部にのみ偏った力が加えられることにより、その一部が摩耗しやすくなるといった事態を抑制することができる。つまり、シールリング機構３００は、中央リング３１０（シール面３１０ａ）の摩耗を抑制することができる。

このとき、高圧側サイドリング３１２の第２傾斜面３１２ｂに油溝３１２ｆが形成されていることにより、高圧側サイドリング３１２の第２傾斜面３１２ｂと、中央リング３１０の第１傾斜面３１０ｂとの間に作動油が浸入しやすくなる。そして、高圧側サイドリング３１２の第２傾斜面３１２ｂと、中央リング３１０の第１傾斜面３１０ｂとの間に作動油が浸入することで、中央リング３１０が高圧側サイドリング３１２に対して滑りやすくなる。これにより、シールリング機構３００は、中央リング３１０と高圧側サイドリング３１２との摩擦力によるシール面３１０ａの面圧の低下を抑制することができる。つまり、シールリング機構３００は、シール性能の低下を抑制することができる。

また、中央リング３１０は、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４よりも弾性変形しやすい金属材で構成される。そのため、中央リング３１０は、加えられた力により径方向内側に縮みやすく、シール性を向上することができる。

図９に示すように、シールリング機構３０２は、中央リング３２０と、低圧側サイドリング３２２と、高圧側サイドリング３２４とを含んで構成される。中央リング３２０、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４は、金属材で構成され、環状形状（リング形状）に形成されている。中央リング３２０、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４は、リング溝１４２に挿入される。中央リング３２０は、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４よりも弾性変形しやすい金属材が用いられている。なお、中央リング３２０は、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４と同一の金属材であってもよいし、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４よりも弾性変形しにくい（硬い）金属材であってもよい。

また、中央リング３２０、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４は、合口が設けられていない。なお、中央リング３２０、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４は、合口が設けられていてもよい。

中央リング３２０は、低圧側サイドリング３２２と高圧側サイドリング３２４の間に配される。低圧側サイドリング３２２は、中央リング３２０より第２小径部１６２ｃ側に配される。高圧側サイドリング３２４は、中央リング３２０を挟んで低圧側サイドリング３２２とは軸方向の反対側に配される。つまり、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４は、中央リング３２０を挟んで軸方向の両側に配される。

中央リング３２０の外径は、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４の外径よりも大きい。中央リング３２０は、シール面３２０ａ、第１傾斜面３２０ｂ、３２０ｃおよび内周面３２０ｄを有する。シール面３２０ａは、中央リング３２０の外周面であり、中央リング３２０の軸方向に沿って形成されている。シール面３２０ａには、中央リング３２０よりも硬度が高い材質のコーティング材でコーティング加工が施されており、耐久性が向上している。

第１傾斜面３２０ｂ、３２０ｃ（軸方向の両面）は、シール面３２０ａ側から、シール面３２０ａとは反対側の内周面３２０ｄ側にかけて、中央リング３２０の軸方向中央に向かって傾斜するように形成されている。換言すると、第１傾斜面３２０ｂ、３２０ｃは、径方向外側から径方向内側に向かうに連れて、軸方向中央に傾斜するように形成されている。また、第１傾斜面３２０ｂ、３２０ｃは、軸方向と直交する平面に対する径方向の傾斜角度が同一である。つまり、中央リング３２０は、軸方向の中央を基準として、軸方向に対称に形成されている。

内周面３２０ｄは、第１傾斜面３２０ｂ、３２０ｃに連続し、中央リング３２０の軸方向に沿って形成されている。したがって、中央リング３２０の断面は、シール面３２０ａを底辺とした台形形状に形成されている。

内周面３２０ｄには、周方向において所定間隔ごとに、軸方向に沿って油溝３２０ｅが形成されている。なお、油溝３２０ｅの数は、いくつであってもよい。

低圧側サイドリング３２２は、外周面３２２ａ、第２傾斜面３２２ｂ、水平面３２２ｃおよび内周面３２２ｄを有する。第２傾斜面３２２ｂは、中央リング３２０の第１傾斜面３２０ｂに対向（当接）する。第２傾斜面３２２ｂは、外周面３２２ａ側から内周面３２２ｄ側にかけて（径方向内側に向かうに連れて）、中央リング３２０側に向かうように傾斜している。第２傾斜面３２２ｂは、軸方向と直交する平面に対する径方向の傾斜角度が、第１傾斜面３２０ｂの傾斜角度と同一となるように形成されている。水平面３２２ｃは、軸方向と直交する平面に沿って形成されている。

高圧側サイドリング３２４は、外周面３２４ａ、第２傾斜面３２４ｂ、水平面３２４ｃおよび内周面３２４ｄを有する。第２傾斜面３２４ｂは、中央リング３２０の第１傾斜面３２０ｃに対向（当接）する。第２傾斜面３２４ｂは、外周面３２４ａ側から内周面３２４ｄ側にかけて（径方向内側に向かうに連れて）、中央リング３２０側に向かうように傾斜している。第２傾斜面３２４ｂは、軸方向と直交する平面に対する径方向の傾斜角度が、第１傾斜面３２０ｃの傾斜角度と同一となるように形成されている。水平面３２４ｃは、軸方向と直交する平面に沿って形成されている。

内周面３２４ｄには、周方向において所定間隔ごとに、軸方向に沿って油溝３２４ｅが形成されている。なお、油溝３２４ｅの数は、いくつであってもよい。第２傾斜面３２４ｂには、周方向において所定間隔ごとに、径方向に沿って油溝３２４ｆが形成されている。なお、油溝３２４ｆの数は、いくつであってもよい。また、油溝３２４ｆは、油溝３２４ｅと連続していてもよいし、連続していなくてもよい。

第１油圧室１６８ａに作動油が圧入されると、リング溝１４２に作動油が流入する。リング溝１４２に流入した作動油は、リング溝１４２内において高圧側サイドリング３２４の内周面３２４ｄ、中央リング３２０の内周面３２０ｄ、および、低圧側サイドリング３２２の内周面３２２ｄ側に移動する。このとき、内周面３２４ｄに油溝３２４ｅが形成されているため、リング溝１４２に流入した作動油が、中央リング３２０の内周面３２０ｄ側に流入しやすくなっている。また、内周面３２０ｄに油溝３２０ｅが形成されているため、リング溝１４２に流入した作動油が、低圧側サイドリング３２２の内周面３２２ｄ側に流入しやすくなっている。これにより、作動油は、大径穴部１６４ａと、高圧側サイドリング３２４の内周面３２４ｄ、中央リング３２０の内周面３２０ｄ、および、低圧側サイドリング３２２の内周面３２２ｄとの隙間を通過し難い。したがって、シールリング機構３０２は、作動油の漏洩を抑制することができる。

そして、リング溝１４２に流入した作動油（図９中、矢印線で示す）は、高圧側サイドリング３２４の水平面３２４ｃを軸方向に加圧する。また、リング溝１４２に流入した作動油は、高圧側サイドリング３２４の内周面３２４ｄ、中央リング３２０の内周面３２０ｄ、および、低圧側サイドリング３２２の内周面３２２ｄを径方向外側に加圧する。作動油に加圧された高圧側サイドリング３２４は、第２傾斜面３２４ｂに垂直な方向に中央リング３２０を加圧する。また、作動油に加圧された低圧側サイドリング３２２は、第２傾斜面３２２ｂに垂直な方向に中央リング３２０を加圧する。

これにより、中央リング３２０は、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４から径方向外側に向かう力が均等に加えられることになる。そして、中央リング３２０は、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４から加えられた力によって径方向外側に膨らみ、シール面３２０ａが大径穴部１６４ａに当接する。これにより、シールリング機構３０２は、大径部１６２ａと大径穴部１６４ａの隙間をシールすることができる。なお、低圧側サイドリング３２２の水平面３２２ｃとリング溝１４２との隙間、および、中央リング３２０の第１傾斜面３２０ｂと低圧側サイドリング３２２の第２傾斜面３２２ｂとの隙間も、リング溝１４２に流入した作動油による油圧でシールされる。

このように、シールリング機構３０２は、中央リング３２０に第１傾斜面３２０ｂ、３２０ｃが形成され、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４に、第１傾斜面３２０ｂ、３２０ｃにそれぞれ当接する第２傾斜面３２２ｂ、３２４ｂが形成されるようにした。これにより、中央リング３２０は、第１油圧室１６８ａに作動油が圧入された際に、低圧側サイドリング３２２および高圧側サイドリング３２４から径方向外側に同等の力が加えられることになる。したがって、中央リング３２０のシール面３２０ａは、大径穴部１６４ａに当接する際に、軸方向において均一な面圧となる。そうすると、シールリング機構３０２は、シール面３２０ａの一部にのみ偏った力が加えられることにより、その一部が摩耗しやすくなるといった事態を抑制することができる。つまり、シールリング機構３０２は、中央リング３２０（シール面３２０ａ）の摩耗を抑制することができる。

このとき、高圧側サイドリング３２４の第２傾斜面３２４ｂに油溝３２４ｆが形成されていることにより、高圧側サイドリング３２４の第２傾斜面３２４ｂと、中央リング３２０の第１傾斜面３２０ｃとの間に作動油が浸入しやすくなる。そして、高圧側サイドリング３２４の第２傾斜面３２４ｂと、中央リング３２０の第１傾斜面３２０ｃとの間に作動油が浸入することで、中央リング３２０が高圧側サイドリング３２４に対して滑りやすくなる。これにより、シールリング機構３０２は、中央リング３２０と高圧側サイドリング３２４との摩擦力によるシール面３２０ａの面圧の低下を抑制することができる。つまり、シールリング機構３０２は、シール性能の低下を抑制することができる。

また、中央リング３２０は、高圧側サイドリング３２４および低圧側サイドリング３２２よりも弾性変形しやすい金属材で構成される。そのため、中央リング３２０は、加えられた力により径方向外側に膨らみやすく、シール性を向上することができる。

以上、添付図面を参照しながら本開示の実施形態について説明したが、本開示はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。

上記実施形態では、シールリング機構３００は、中央リング３１０、高圧側サイドリング３１２および低圧側サイドリング３１４の３つのリングを含んで構成される場合について説明した。しかしながら、シールリング機構は、３つ以上の奇数のリングを含んで構成されていればよく、例えば、５つのリングを含んで構成されてもよい。この場合、シールリング機構は、高圧側サイドリング３１２、中央リング３１０、中央サイドリング、中央リング３１０および低圧側サイドリング３１４の順に並んで配されればよい。中央サイドリングは、軸方向の両面に、対向する第１傾斜面３１０ｂまたは第１傾斜面３１０ｃと同一の傾斜角度で第２傾斜面が形成されていればよい。なお、シールリング機構３０２についても同様に、３つ以上の奇数のリングを含んで構成されていればよい。

また、高圧側サイドリング３１２は、油溝３１２ｅ、３１２ｆが設けられる場合について説明した。しかしながら、高圧側サイドリング３１２は、油溝３１２ｅ、３１２ｆの一方または双方が設けられていなくてもよい。なお、高圧側サイドリング３２４についても同様に、油溝３２４ｅ、３２４ｆの一方または双方が設けられていなくてもよい。

また、中央リング３１０は、油溝３１０ｅが設けられる場合について説明した。しかしながら、中央リング３１０は、油溝３１０ｅが設けられていなくてもよい。なお、中央リング３２０についても同様に、油溝３２０ｅが設けられていなくてもよい。

本開示は、シールリング機構に利用することができる。

３００ シールリング機構
３０２ シールリング機構
３１０ 中央リング
３１２ 高圧側サイドリング（サイドリング）
３１４ 低圧側サイドリング（サイドリング）
３２０ 中央リング
３２２ 低圧側サイドリング（サイドリング）
３２４ 高圧側サイドリング（サイドリング）

Claims (8)

1. 金属材で構成され、シール面側から前記シール面とは反対側の面側にかけて、軸方向中央に向かって傾斜した第１傾斜面が、前記軸方向の両面に形成された中央リングと、
   前記中央リングを挟んで前記軸方向の両側に配され、前記中央リングにおいて前記軸方向の両面に形成された前記第１傾斜面にそれぞれ当接する第２傾斜面を有する、金属材で構成された複数のサイドリングと、
   を備え、
   前記中央リングを挟んで配される前記サイドリングの一方は、前記第２傾斜面に、径方向に沿って溝が形成されるシールリング機構。
2. 金属材で構成され、シール面側から前記シール面とは反対側の面側にかけて、軸方向中央に向かって傾斜した第１傾斜面が、前記軸方向の両面に形成された中央リングと、
   前記中央リングを挟んで前記軸方向の両側に配され、前記中央リングにおいて前記軸方向の両面に形成された前記第１傾斜面にそれぞれ当接する第２傾斜面を有する、金属材で構成された複数のサイドリングと、
   を備え、
   前記中央リングを挟んで配される前記サイドリングの一方は、前記中央リングにおける前記シール面とは反対側の面に、前記軸方向に沿って溝が形成されるシールリング機構。
3. 金属材で構成され、シール面側から前記シール面とは反対側の面側にかけて、軸方向中央に向かって傾斜した第１傾斜面が、前記軸方向の両面に形成された中央リングと、
   前記中央リングを挟んで前記軸方向の両側に配され、前記中央リングにおいて前記軸方向の両面に形成された前記第１傾斜面にそれぞれ当接する第２傾斜面を有する、金属材で構成された複数のサイドリングと、
   を備え、
   前記中央リングは、前記シール面とは反対側の面に、前記軸方向に沿って溝が形成されるシールリング機構。
4. 金属材で構成され、シール面側から前記シール面とは反対側の面側にかけて、軸方向中央に向かって傾斜した第１傾斜面が、前記軸方向の両面に形成された中央リングと、
   前記中央リングを挟んで前記軸方向の両側に配され、前記中央リングにおいて前記軸方向の両面に形成された前記第１傾斜面にそれぞれ当接する第２傾斜面を有する、金属材で構成された複数のサイドリングと、
   を備え、
   前記中央リングは、
   前記サイドリングよりも弾性変形しやすい材料で構成されるシールリング機構。
5. 前記第１傾斜面は、
   前記軸方向と直交する平面に対する径方向の傾斜角度が同一である請求項１から４のいずれか１項に記載のシールリング機構。
6. 前記第２傾斜面は、
   前記中央リングの前記第１傾斜面の傾斜角度と同一の傾斜角度で形成される請求項１から５のいずれか１項に記載のシールリング機構。
7. 前記サイドリングは、
   前記軸方向において前記第２傾斜面とは反対側の面が、前記軸方向と直交する平面に沿って形成される請求項１から６のいずれか１項に記載のシールリング機構。
8. 前記シール面は、
   前記中央リングよりも硬度が高いコーティング材でコーティングされている請求項１から７のいずれか１項に記載のシールリング機構。

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