(57)【要約】【課題】鉛直方向又は斜め下方に伸びた排気管の端部から落下する虞をなくすことができて、シール面となる球帯状シール体の部分凸球面状外面に変形等の不具合を生じることなくシール性の低下を防止し得ると共に組み付け作業性を向上させることのできる球帯状シール体を提供すること。【解決手段】球帯状シール体１は、円筒状内面２、部分凸球面状外面３、軸方向Ｘにおいて部分凸球面状外面３の大径側に連接された円筒状外面４並びに大径側及び小径側円環状端面５及び６により規定された球帯状基体７と、部分凸球面状外面３及び円筒状外面４に一体的に形成された外層８とを具備している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状内面、部分凸球面状外面、軸方向において部分凸球面状外面の大径側に連接された円筒状外面並びに大径側及び小径側円環状端面により規定された球帯状基体を備えていると共に排気管継手に用いられる球帯状シール体であって、円筒状内面には、円周方向に沿って互いに間隔をもって、かつ円筒状外面の軸方向長さの１．２倍の長さよりも短い軸方向長さをもって大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁から小径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に向かって軸方向に伸びた少なくとも三つの突条部が当該円筒状内面から軸心に向かって突出して一体的に形成されている球帯状シール体。
【請求項２】
大径側円環状端面は、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した円環状平坦端面を具備している請求項１に記載の球帯状シール体。
【請求項３】
大径側円環状端面は、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接した円環状平坦端面と、この円環状平坦端面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した円環状凹状端面とを具備している請求項１に記載の球帯状シール体。
【請求項４】
大径側円環状端面は、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接した円環状平坦端面と、この円環状平坦端面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した円環状のテーパ面とを具備している請求項１に記載の球帯状シール体。
【請求項５】
大径側円環状端面は、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接した外側円環状凹状端面と、この外側円環状凹状端面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接した円環状平坦端面と、この円環状平坦端面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した内側円環状凹状端面とを具備している請求項１に記載の球帯状シール体。
【請求項６】
大径側円環状端面は、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接した外側円環状テーパ面と、この外側円環状テーパ面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接した円環状平坦端面と、この円環状平坦端面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した内側円環状テーパ面とを具備している請求項１に記載の球帯状シール体。
【請求項７】
大径側円環状端面は、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接した外側円環状平面と、この外側円環状平面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接した外側円環状テーパ突出面と、この外側円環状テーパ突出面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接した円環状平坦面と、この円環状平坦面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接した内側円環状テーパ突出面と、この内側円環状テーパ突出面の円環状の小径端縁に連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した内側円環状平面とを具備している請求項１に記載の球帯状シール体。
【請求項８】
少なくとも三つの突条部は、円周方向において互いに等間隔をもって配されている請求項１から７のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項９】
少なくとも三つの突条部は、円筒状内面で規定された貫通孔への排気管の挿入において排気管によって圧縮変形され潰されるようになっている請求項１から８のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項１０】
円筒状内面は、挿入される排気管の円筒状外面との間に嵌め合い隙間以上の隙間が生じないような径を当該排気管の円筒状外面の径に対して有している請求項１から９のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項１１】
球帯状基体及び少なくとも三つの突条部は、金網からなる補強材と、この補強材の金網の網目を充填し、かつこの補強材と混在一体化されていると共に圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材とを具備している請求項１から１０のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項１２】
部分凸球面状外面及び円筒状外面に一体的に形成された外層を更に具備している請求項１から１１に記載の球帯状シール体。
【請求項１３】
外層は、相手材の凹球面シール座の凹球面の半径よりも小さな曲率半径を有するトロイダル凸曲面を有している請求項１２に記載の球帯状シール体。
【請求項１４】
外層は、膨張黒鉛を含む耐熱材と、少なくとも、六方晶窒化硼素及びアルミナ水和物を含む潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、金網からなる補強材とが圧縮されて補強材の金網の網目に固体潤滑剤及び耐熱材が充填されて当該固体潤滑剤及び耐熱材と補強材とが混在一体化されてなり、該外層の外表面は、固体潤滑剤からなる平滑な面又は補強材からなる面と固体潤滑剤からなる面とが混在した平滑な面に形成されている請求項１２又は１３に記載の球帯状シール体。
【請求項１５】
潤滑組成物には、四ふっ化エチレン樹脂が含有されてなる請求項１４に記載の球帯状シール体。
【請求項１６】
アルミナ水和物は、アルミナ一水和物、アルミナ三水和物及び擬ベーマイトから選択される請求項１４又は１５に記載の球帯状シール体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車排気管の球面管継手に使用される球帯状シール体に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンの排気ガスは、排気管を経て大気中に放出されるが、この排気管は、エンジンのロール挙動及び振動等により繰返し応力を受ける結果、排気管の疲労破壊を招く虞があり、またエンジンの振動が排気管を共振させ車室内の静粛性を悪化させる場合もある。このような問題を解決するために、排気管の所要箇所に排気管継手を配置して応力を吸収させる等の手段が講じられている。
【０００３】
排気管継手に用いられる球帯状シール体としては、例えば、金属細線を織ったり、編んだりして得られる金網と膨張黒鉛からなる耐熱シート材とを円筒状に複数回捲回し、これを軸線方向に圧縮成形して形成され、中央部に貫通孔としての円筒内面を備え、外面に部分凸球面状外面並びに部分凸球面状外面の大径側及び小径側円環状端面を備えた球帯状シール体（特許文献１参照）が、また、円筒内面、部分凸球面状外面並びに部分凸球面状外面の大径側及び小径側円環状端面により規定された球帯状基体とこの球帯状基体の部分凸球面状外面に一体的に形成された外層とを備えた球帯状シール体（特許文献２参照）が夫々提案されている。
【０００４】
特許文献１に記載された球帯状シール体は、耐熱性を有し、相手材とのなじみ性が良好であることからシール性に優れ、また衝撃強度も著しく改善されているという利点を有しており、特許文献２に記載された球帯状シール体は、上記利点に加えて相手材との摺動において、低摩擦性を発揮して異常摩擦音の発生を極力防止できるという利点を有している。
【０００５】
また、球帯状シール体の部分凸球面状外面の相手シール面となる排気管継手の凹球面シール座の凹球面を、図３１に示すように、中心Ｏをもった曲率半径Ｒの凹球面Ｃとし、球帯状シール体の部分凸球面状外面を、中心Ｏよりも凹球面Ｃに近い位置において中心Ｏを通る軸線Ｘ−Ｘに対して直交する平面内に軸線Ｘ−Ｘとの交点を中心として描いた小円の上に中心（図３１に示す縦断面図においては、Ｏ’及びＯ’の２点によって示される）を有する曲率半径ｒ（ｒ＜Ｒ）のトロイダル曲面とし、斯かる排気管継手の凹球面シール座の凹球面と球帯状シール体の部分凸球面状外面とを組み合わせると、両者をトロイダル曲面の腹部Ｍで面状に接触させることができる結果、両者の間のシール性を高めることができるという利点を有する（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５４−７６７５９号公報
【特許文献２】国際公開第２００９／０７２２９５号
【特許文献３】特開昭５７−１３４０９４号公報
【特許文献４】実公昭６３−９７２号公報
【特許文献５】特開２００４−３０１２６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、斯かる球帯状シール体を鉛直方向又は斜め下方に伸びた排気管の端部に配置する場合に、当該球帯状シール体の円筒内面と排気管の端部の外周面との間にクリアランス（嵌め合い隙間）が大きいと、取付作業において球帯状シール体が排気管から脱落して、落下する虞があり、組み付け作業が悪いという問題がある。
【０００８】
球帯状シール体の排気管への組み付け作業性を向上させるべく、例えば球帯状シール体の円筒内面に環状突起を形成し、この環状突起と排気管の外周面との接触部の接触面積を小さく設定して、面圧を上げることによって球帯状シール体を排気管の外周面に強固に固定し、当該接触部のシール性の向上を図った継手装置が提案されている（特許文献４参照）。
【０００９】
また、円筒内面と部分凸球面状外面と部分凸球面状外面の大径側及び小径側円環状端面とにより規定された球帯状基体と、この球帯状基体の部分凸球面状外面に一体的に形成された外層とを備えた球帯状シール体であって、当該円筒内面を、球帯状基体の金網からなる補強材が外部に露出した面からなると共に球帯状基体の小径側の端部から大径側の端部に向かう方向において所定の幅を有した小径円筒面と、該小径円筒面の端部から大径側の端部に向かうに連れて漸次拡径すると共に該小径円筒面の端部から大径側の端部に向かう方向において所定の幅を有した截頭円錐面と、該截頭円錐面の端部から大径側の端部に向かう方向において所定の幅を有した大径円筒面とをもって形成し、当該小径円筒内面と排気管の外周面との間の摩擦を高めて排気管の外周面に強固に固定するようにした球帯状シール体が提案されている（特許文献５参照）。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献４に記載された継手装置においては、円筒内面に形成された環状突起と排気管の外周面との接触部に生じる高面圧が球帯状シール体の部分凸球面状外面に作用して、当該部分凸球面状外面を変形させ、部分凸球面状外面とこの部分凸球面状外面の相手面となる排気管継手における凹球面シール座との間のシール性を損なう虞があり、また特許文献５に記載された球帯状シール体においては、小径円筒内面に金網からなる補強材が露出した球帯状シール体を排気管の外周面へ挿入して排気管の外周面に球帯状シール体を組付ける際、補強材と排気管との間の高摩擦に起因する円滑な挿入性を妨げる虞があるばかりでなく、排気管の外周面に球帯状シール体を組付けた後に、球帯状シール体の円筒内面の所定の幅の截頭円錐面と所定の幅の小径円筒面とに生じる強い圧縮圧力に起因する反力によって、部分凸球面状外面を変形させ、部分凸球面状外面とこの部分凸球面状外面の相手面となる排気管継手における凹球面シール座との間のシール性を損なう虞がある。
【００１１】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、鉛直方向又は斜め下方に伸びた排気管の端部から落下する虞をなくすことができて、シール面となる球帯状シール体の部分凸球面状外面に変形等の不具合を生じることなくシール性の低下を防止し得ると共に組み付け作業性を向上させることのできる球帯状シール体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
排気管継手に用いられる本発明の球帯状シール体は、円筒状内面、部分凸球面状外面、軸方向において部分凸球面状外面の大径側に連接された円筒状外面並びに大径側及び小径側円環状端面により規定された球帯状基体を備えており、円筒状内面には、円周方向に沿って互いに間隔をもって、かつ円筒状外面の軸方向長さの１．２倍の長さよりも短い軸方向長さをもって大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁から小径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に向かって軸方向に伸びた少なくとも三つの突条部が当該円筒状内面から軸心に向かって突出して一体的に形成されている。
【００１３】
本発明の球帯状シール体によれば、特に、球帯状基体の円筒状内面には、円周方向に沿って互いに間隔をもって、かつ円筒状外面の軸方向長さの１．２倍の長さよりも短い軸方向長さをもって大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁から小径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に向かって伸びた少なくとも三つの突条部が軸心に向かって突出して一体的に形成されているために、当該突条部を介して少なくとも大径側円環状端面側の円筒状内面で排気管の一端部の外周面に高い圧力をもって密に接触させることができるので、排気管から落下する虞をなくすことができて組み付け作業性を向上させることができる上に、排気管の一端部の外周面に生じる高い圧力が摺動面となる球帯状基体の部分凸球面状外面には及ばず、当該摺動面となる部分凸球面状外面に変形等を生じさせないので、相手面となる排気管継手における凹球面シール座との間のシール性を損なうことはない。
【００１４】
本発明の球帯状シール体では、大径側円環状端面は、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した円環状平坦端面を具備していても、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接した円環状平坦端面と、この円環状平坦端面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した円環状凹状端面とを具備していても、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接した円環状平坦端面と、この円環状平坦端面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した円環状のテーパ面とを具備していても、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接した外側円環状凹状端面と、この外側円環状凹状端面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接した円環状平坦端面と、この円環状平坦端面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した内側円環状凹状端面とを具備していても、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接した外側円環状テーパ面と、この外側円環状テーパ面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接した円環状平坦端面と、この円環状平坦端面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した内側円環状テーパ面とを具備していても、又は、円環状の大径端縁で大径側円環状端面側の円筒状外面の円環状端縁に連接した外側円環状平面と、この外側円環状平面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接した外側円環状テーパ突出面と、この外側円環状テーパ突出面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接した円環状平坦面と、この円環状平坦面の円環状の小径端縁に円環状の大径端縁で連接した内側円環状テーパ突出面と、この内側円環状テーパ突出面の円環状の小径端縁に連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面側の円筒状内面の円環状端縁に連接した内側円環状平面とを具備していてもよい。
【００１５】
テーパ面及び内側テーパ面は、円筒状内面によって規定された貫通孔への排気管の一端部の大径側円環状端面側からの挿入において、排気管の一端部に対する球帯状シール体の位置決め案内部となり、当該排気管の一端部の貫通孔への挿入作業性を向上させる。
【００１６】
また、軸方向に突出するようになる円環状平坦端面は、排気管継手におけるフランジ部と密な接触を可能とし、当該接触部位からの排気ガスの漏洩を極力防止できる。
【００１７】
少なくとも三つの突条部は、円筒状外面の軸方向長さの１．２倍の長さよりも短い軸方向長さをもっていればよいが、好ましくは、円筒状外面の軸方向長さと同一の軸方向長さをもっており、また、少なくとも三つの突条部は、好ましくは、円筒状内面で規定された貫通孔への排気管の挿入において排気管によって圧縮変形されて潰されるようになっており、更にまた、少なくとも三つの突条部は、円周方向において互いに等間隔をもって配されていてもよく、更にまた、少なくとも三つの突条部は、軸方向に直交する断面において、好ましくは、丸みをもった三角形、台形又は半円形の形状、より好ましくは、半円形の形状をもっており、軸方向に直交する方向、即ち、軸心方向において、好ましい例では、１ｍｍ以下、より好ましい例では、０．５ｍｍ以下の高さを有している。
【００１８】
円筒状内面は、挿入された排気管の円筒状外面との間に嵌め合い隙間以上の隙間が生じないような径を当該排気管の円筒状外面の径に対して有していてもよい。
【００１９】
好ましい例では、球帯状基体及び少なくとも三つの突条部は、金網からなる補強材と、この補強材の金網の網目を充填し、かつこの補強材と混在一体化されていると共に圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材とを具備している。
【００２０】
更に、本発明の球帯状シール体は、部分凸球面状外面及び円筒状外面に一体的に形成された外層を更に具備していてもよい。
【００２１】
本発明の球帯状シール体では、部分凸球面状外面及び円筒状外面に一体的に形成された外層は、相手材の凹球面シール座の凹球面の半径よりも小さな曲率半径を有するトロイダル凸曲面に有していてもよい。
【００２２】
このように外層をトロイダル曲面に形成することにより、相手材である排気管継手の凹球面シール座とは面状に接触するため、当該接触部位でのシール性が高められる。
【００２３】
本発明の球帯状シール体では、外層は、好ましい例では、膨張黒鉛を含む耐熱材と、少なくとも、六方晶窒化硼素及びアルミナ水和物を含む潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、金網からなる補強材とが圧縮されて補強材の金網の網目に固体潤滑剤及び耐熱材が充填されて当該固体潤滑剤及び耐熱材と補強材とが混在一体化されてなり、外層の外表面は、固体潤滑剤からなる平滑な面又は補強材からなる面と固体潤滑剤からなる面とが混在した平滑な面に形成されていてもよい。
【００２４】
斯かる球帯状シール体によれば、固体潤滑剤の外表面からの脱落を回避し得、結果として相手材とは固体潤滑剤と補強材との混在した平滑な面又は固体潤滑剤からなる平滑な面で摺動するので、摩擦異常音の発生を極力防止することができ、特に、固体潤滑剤と補強材との混在した平滑な面に形成されていると、相手材に移着した固体潤滑剤及び耐熱材を補強材で適宜掻き取ることができるために、より効果的に摩擦異常音の発生を防止できる。上記固体潤滑剤において、六方晶窒化硼素は、特に高温領域において優れた潤滑性を発揮するものである。また、成分中のアルミナ水和物はそれ自体何らの潤滑性を示すものではないが、固体潤滑剤の耐熱材表面への被着性を改善し、強固な被着層の形成に効果を発揮すると共に六方晶窒化硼素の板状結晶の層間の滑りを助長して六方晶窒化硼素の潤滑性を引出す役割を発揮する。
【００２５】
上述の潤滑組成物には、四ふっ化エチレン樹脂が含有されていてもよい。四ふっ化エチレン樹脂は、それ自身低摩擦性を有するものであり、潤滑組成物に含有されることにより、潤滑組成物の低摩擦性を向上させ、潤滑組成物からなる固体潤滑剤に低摩擦性を付与し、相手材との摩擦において、スティックスリップ（付着−すべり）を生じることなく摩擦異常音の発生を極力回避し得る。また、潤滑組成物に圧縮成形時の展延性を高める作用を付与し、結果として薄い被着層の形成を可能とする。
【００２６】
アルミナ水和物は、組成式Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ（組成式中、０＜ｎ＜３）で表される化合物である。該組成式において、ｎは、通常、０（零）を超えて３未満の数、好ましくは０．５〜２、さらに好ましくは０．７〜１．５程度である。アルミナ水和物としては、例えばベーマイト（Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）やダイアスポア（Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）等のアルミナ一水和物（水酸化酸化アルミニウム）、ギブサイト（Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）やバイヤライト（Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）等のアルミナ三水和物、擬ベーマイト等が挙げられ、これらの少なくとも一つが使用されて好適である。
【００２７】
本発明の球帯状シール体において、外層には、好ましくは、金網からなる補強材が４０〜６５重量％、膨張黒鉛を含む耐熱材及び固体潤滑剤が３５〜６０重量％の割合で含有されており、球帯状基体、少なくとも三つの突条部及び外層における耐熱材及び固体潤滑剤が１．２０〜２．００Ｍｇ／ｍ３の密度を有しているのが好ましく、また外層には、金網からなる補強材が６０〜７５重量％、膨張黒鉛を含む耐熱材及び固体潤滑剤が２５〜４０重量％の割合で含有されているのが好ましい。
【００２８】
球帯状基体、少なくとも三つの突条部及び外層に、補強材が６５重量％よりも多く、耐熱材が３５重量％よりも少ない割合で含有されていると、補強材の周りに生じる多数の微小通路（隙間）に対する耐熱材による封止（充填）が完全になされなくなる結果、排気ガスの初期漏洩を惹起し、仮に、微小通路に対する封止が偶々完全になされていたとしても、高温下における耐熱材の酸化消耗等により、斯かる封止が早期に消失して、而して、早期の排気ガスの漏洩が生じる一方、補強材が４０重量％よりも少なく、耐熱材が６０重量％よりも多く含有されていると、外層及び外層の近傍において補強材が極めて少なくなり、外層及び外層の近傍における耐熱材に対する補強が好ましくなされなくなり、耐熱材の剥離（脱落）が顕著に生じる上に、補強材による補強効果が期待し難くなる。
【００２９】
また、球帯状基体、少なくとも三つの突条部及び外層における耐熱材及び固体潤滑剤では、耐熱材が１．２０Ｍｇ／ｍ３よりも小さい密度であると、長期の使用において排気ガスの漏洩を惹起する一方、耐熱材が２．００Ｍｇ／ｍ３よりも大きい密度であると、相手材との摩擦において、往々にして摩擦異常音を発生し易くなる。
【００３０】
本発明の球帯状シール体において、外層は、補強材からなる面と固体潤滑剤からなる面とが混在した露出面により構成された外表面を有していると、外層の外表面と接触（摺動）する相手材との更なる滑らかな摺動を確保でき、また、外表面における固体潤滑剤からなる面を補強材からなる面でもって保持し得る上に、外層の外表面からの固体潤滑剤の相手材の表面への移着と相手材の表面へ移着した過度の固体潤滑剤の掻き取りとを適宜に行い得る結果、長期に亘る滑らかな摺動を確保でき、相手材との摺動において摩擦異常音の発生のないものとなる。
【００３１】
本発明の球帯状シール体において、耐熱材は、酸化抑制剤としての五酸化リン０．０５〜５．０重量％及びリン酸塩１．０〜１６．０重量％のうちの少なくとも一方と、膨張黒鉛とを含んでいてもよい。
【００３２】
酸化抑制剤としての五酸化リン及びリン酸塩の少なくとも一方と膨張黒鉛とを含む耐熱材は、球帯状シール体自体の耐熱性及び耐酸化消耗性を向上させることができ、球帯状シール体の高温領域での使用を可能とするものである。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、鉛直方向又は斜め下方に伸びた排気管の端部から落下する虞をなくすことができて、シール面となる球帯状シール体の部分凸球面状外面に変形等の不具合を生じることなくシール性の低下を防止し得ると共に組み付け作業性を向上させることのできる球帯状シール体を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１（ａ）は、本発明の実施の形態の例の図１（ｂ）のＩａ−Ｉａ線矢視断面説明図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）示す例の左側面説明図である。
【図２】図２は、図１に示す例の一部拡大断面説明図である。
【図３】図３は、図１に示す例の使用状態の断面説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態の他の例の断面説明図である。
【図５】図５（ａ）は、本発明の実施の形態の更に他の例の図５（ｂ）のＶａ−Ｖａ線矢視断面説明図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す例の左側面説明図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の更に他の例の断面説明図である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の実施の形態の更に他の例の図７（ｂ）のＶＩＩａ−ＶＩＩａ線矢視断面説明図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示す例の左側面説明図である。
【図８】図８は、本発明の球帯状シール体の製造工程における補強材の形成方法の斜視説明図である。
【図９】図９は、本発明の球帯状シール体の製造工程における耐熱材の斜視説明図である。
【図１０】図１０は、補強材の金網の網目の平面説明図である。
【図１１】図１１は、本発明の球帯状シール体の製造工程における重合体の斜視説明図である。
【図１２】図１２は、本発明の球帯状シール体の製造工程における筒状母材の平面説明図である。
【図１３】図１３は、図１２に示す筒状母材の断面説明図である。
【図１４】図１４は、本発明の球帯状シール体の製造工程における耐熱材の斜視説明図である。
【図１５】図１５は、本発明の球帯状シール体の製造工程における固体潤滑剤の被複層を備えた耐熱材の断面説明図である。
【図１６】図１６は、本発明の球帯状シール体の製造工程における外層形成部材の形成方法の断面説明図である。
【図１７】図１７は、本発明の球帯状シール体の製造工程における外層形成部材の形成方法の断面説明図である。
【図１８】図１８は、本発明の球帯状シール体の製造工程における形成方法で得られた外層形成部材の断面説明図である。
【図１９】図１９は、本発明の球帯状シール体の製造工程における外層形成部材の他の形成方法の斜視説明図である。
【図２０】図２０は、本発明の球帯状シール体の製造工程における外層形成部材の他の形成方法の断面説明図である。
【図２１】図２１は、本発明の球帯状シール体の製造工程における予備円筒成形体の平面説明図である。
【図２２】図２２は、本発明の球帯状シール体の製造工程における金型の断面説明図である。
【図２３】図２３は、本発明の球帯状シール体の製造工程における金型の中子の平面説明図である。
【図２４】図２４は、本発明の球帯状シール体の製造工程における金型中に予備円筒成形体を挿入した状態（圧縮成形前）を示す断面説明図である。
【図２５】図２５は、本発明の球帯状シール体の製造工程における金型中で予備円筒成形体を圧縮成形した後を示す断面説明図である。
【図２６】図２６は、本発明の実施の形態の他の例の製造工程における金型のパンチの断面説明図である。
【図２７】図２７は、本発明の実施の形態の更に他の例の製造工程における金型のパンチの断面説明図である。
【図２８】図２８は、本発明の実施の形態の更に他の例の製造工程における金型のパンチの断面説明図である。
【図２９】図２９は、本発明の実施の形態の更に他の例の製造工程における金型のパンチの断面説明図である。
【図３０】図３０は、本発明の球帯状シール体を組込んだ排気管球面継手の断面説明図である。
【図３１】図３１は、球帯状シール体の部分凸球面状外面のトロイダル曲面と凹球面シール座との間における接触状態を示す模式説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【００３６】
図１及び図２において、本例の排気管継手に用いられる球帯状シール体１は、円筒状内面２、部分凸球面状外面３、軸方向Ｘにおいて部分凸球面状外面３の大径側に連接された円筒状外面４並びに大径側及び小径側円環状端面５及び６により規定された球帯状基体７と、部分凸球面状外面３及び円筒状外面４に一体的に形成された外層８とを具備している。
【００３７】
球帯状基体７は、金網１１からなる補強材１２と、補強材１２の金網１１の網目を充填し、かつ補強材１２と混在一体化されていると共に圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材１３とを具備しており、外層８は、膨張黒鉛を含む耐熱材１５と、六方晶窒化硼素及びアルミナ水和物を含む潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、金網１６からなる補強材１７とが圧縮されて補強材１７の金網１６の網目に固体潤滑剤及び耐熱材１５が充填されて当該固体潤滑剤及び耐熱材１５と補強材１７とが混在一体化されてなり、外層８の外表面１８は、補強材１７からなる面１９と固体潤滑剤からなる面２０とが混在した平滑な面２１に形成されている。
【００３８】
補強材１２からなる面と圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材１３からなる面とが混在してなる円筒状内面２は、図３に示すように、当該円筒状内面２により規定される貫通孔２５に挿入される上流側排気管２００の管端部２０１の円筒状外面２０２（図３０参照）との間に嵌め合い隙間以上の隙間が生じないような径を当該管端部２０１の円筒状外面２０２の径に対して有している。
【００３９】
上流側排気管２００が貫通孔２５に挿入される前の円筒状内面２には、円周方向Ｒに互いに等間隔をもって、かつ円筒状外面４の軸方向長さＥの１．２倍の長さよりも短い軸方向長さｅをもって大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６から小径側円環状端面６側の円筒状内面２の円環状端縁２７に向かって軸方向Ｘに伸びた断面半円形の三つの突条部３１、３２及び３３が当該円筒状内面２から軸心方向に突出して一体的に形成されており、三つの突条部３１、３２及び３３は、球帯状基体７から夫々延設された金網１１からなる補強材１２と、補強材１２の金網１１の網目を充填し、かつ補強材１２と混在一体化されていると共に圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材１３とを具備している。
【００４０】
突条部３１及び３２の突出端３４と軸心Ｏとを結ぶ線で形成される中心角θ、突条部３２及び３３の突出端３４と軸心Ｏとを結ぶ線で形成される中心角θ及び突条部３３及び３１の突出端３４と軸心Ｏとを結ぶ線で形成される中心角θは、夫々互いに等しい角度である。
【００４１】
突出端３４を含む突条部３１、３２及び３３の夫々は、球帯状シール体１の上流側排気管２００の管端部２０１への装着において貫通孔２５に上流側排気管２００の管端部２０１が挿入される際に、上流側排気管２００の管端部２０１によって圧縮変形、具体的には、塑性変形及び弾性変形の少なくとも一方の圧縮変形をもって潰されることになり、この結果、球帯状シール体１は、突条部３１、３２及び３３において上流側排気管２００の管端部２０１の円筒状外面２０２に特に密に接触するので、球帯状シール体１が上流側排気管２００の管端部２０１から落下する虞をなくすことができ、而して、組み付け作業性を向上させることができる。
【００４２】
大径側円環状端面５は、円環状の大径端縁４１で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接した円環状平坦端面４３と、円環状平坦端面４３の円環状の小径端縁４４に円環状の大径端縁４５で連接していると共に円環状の小径端縁４６で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した円環状凹状端面４７とを具備しており、大径側円環状端面５、特に、円環状平坦端面４３は、補強材１２からなる面と圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材１３からなる面とが混在した面からなっている。
【００４３】
球帯状シール体１の大径側円環状端面５は、上述の円環状平坦端面４３及び円環状凹状端面４７を具備した円環状端面に代えて、円環状の大径端縁で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接していると共に円環状の小径端縁で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した円環状平坦端面のみを具備していても、また、例えば、図４に示すように、円環状の大径端縁４１で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接した円環状平坦端面４３と、円環状平坦端面４３の円環状の小径端縁４４に円環状の大径端縁５１で連接していると共に円環状の小径端縁５２で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した円環状のテーパ面５３とを具備していてもよく、大径側円環状端面５、特に、円環状平坦端面４３もまた、補強材１２からなる面と圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材１３からなる面とが混在した面からなっている。
【００４４】
また、球帯状シール体１の大径側円環状端面５は、上述に代えて、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、円環状の大径端縁５５で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接した外側円環状凹状端面５６と、外側円環状凹状端面５６の円環状の小径端縁５７に円環状の大径端縁５８で連接した円環状平坦端面５９と、円環状平坦端面５９の円環状の小径端縁６０に円環状の大径端縁６１で連接していると共に円環状の小径端縁６２で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した内側円環状凹状端面６３とを具備していてもよく、また、図６に示すように、円環状の大径端縁６５で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接した外側円環状テーパ面６６と、外側円環状テーパ面６６の円環状の小径端縁６７に円環状の大径端縁６８で連接した円環状平坦端面６９と、円環状平坦端面６９の円環状の小径端縁７０に円環状の大径端縁７１で連接していると共に円環状の小径端縁７２で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した内側円環状テーパ面７３とを具備していてもよく、更には、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、円環状の大径端縁７５で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接した外側円環状平面７６と、外側円環状平面７６の円環状の小径端縁７７に円環状の大径端縁７８で連接した外側円環状テーパ突出面７９と、外側円環状テーパ突出面７９の円環状の小径端縁８０に円環状の大径端縁８１で連接した円環状平坦端面８２と、円環状平坦端面８２の円環状の小径端縁８３に円環状の大径端縁８４で連接した内側円環状テーパ突出面８５と、内側円環状テーパ突出面８５の円環状の小径端縁８６に連接していると共に円環状の小径端縁８７で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した内側円環状平面８８とを具備していてもよく、上記と同様に、特に、これら円環状平坦端面５９、６９及び８２もまた、補強材１２からなる面と圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材１３からなる面とが混在した面からなっている。
【００４５】
特に、図５（ａ）、図６及び図７（ａ）に示すような、円環状平坦端面５９、６９又は８２を具備した球帯状シール体１では、当該円環状平坦端面５９、６９又は８２が軸方向Ｘに突出すると共に後述の製造方法を用いると円環状平坦端面５９、６９又は８２付近の球帯状基体７の部分では膨張黒鉛からなる耐熱材１３の含有量が多くなる結果、円環状平坦端面５９、６９又は８２と排気管継手におけるフランジ部２０３（図３０参照）との間に密な接触が行われて、当該接触面におけるシール性が高められる。
【００４６】
球帯状シール体１は、本例では三つの突条部３１、３２及び３３を有しているが、これらに代えて、円周方向Ｒにおいて互いに等間隔をもって配された三つ以上の突条部を有していてもよい。
【００４７】
以下、球帯状シール体１における構成材料及び球帯状シール体１の製造方法の好ましい一例について説明する。
【００４８】
＜耐熱シート材Ｉについて＞
濃度９８％の濃硫酸を攪拌しながら、酸化剤として過酸化水素の６０％水溶液を加え、これを反応液とする。この反応液を冷却して１０℃の温度に保持し、これに粒度３０〜８０メッシュの鱗片状天然黒鉛粉末を添加して３０分間反応を行う。反応後、吸引濾過した酸処理黒鉛粉末を分離し、当該酸処理黒鉛粉末を水で１０分間攪拌して吸引濾過するという洗浄作業を２回繰り返し、酸処理黒鉛粉末から硫酸分を充分除去する。ついで、硫酸分を充分除去した酸処理黒鉛粉末を１１０℃の温度に保持した乾燥炉で３時間乾燥し、これを酸処理黒鉛粉末とする。
【００４９】
上記酸処理黒鉛粉末に、９５０〜１２００℃の温度で１〜１０秒間加熱（膨張）処理を施して分解ガスを発生せしめ、そのガス圧により黒鉛層間を拡張して膨張させた膨張黒鉛粒子（膨張倍率２４０〜３００倍）を形成する。この膨張黒鉛粒子を所望のロール隙間に調整した双ローラ装置に供給してロール成形し、所望の厚さの膨張黒鉛シート材を作製し、この膨張黒鉛シート材を耐熱シート材Ｉとする。
【００５０】
＜耐熱シート材ＩＩ及びＩＩＩについて＞
上記酸処理黒鉛粉末を攪拌しながら、当該酸処理黒鉛粉末にリン酸として濃度８４％のオルトリン酸水溶液及びリン酸塩として濃度５０％の第一リン酸アルミニウム水溶液のうちの少なくとも一方をメタノールで希釈した溶液を噴霧状に配合し、均一に攪拌して湿潤性を有する混合物を作製する。この湿潤性を有する混合物を、１２０℃の温度に保持した乾燥炉で２時間乾燥する。ついで、これを９５０〜１２００℃の温度で１〜１０秒間加熱（膨張）処理して分解ガスを発生せしめ、そのガス圧により黒鉛層間を拡張して膨張させた膨張黒鉛粒子（膨張倍率２４０〜３００倍）を形成する。この膨張処理工程において、成分中のオルトリン酸は脱水反応を生じて五酸化リンを生成し、第一リン酸アルミニウムは構造式中の水が脱離する。この膨張黒鉛粒子を所望のロール隙間に調整した双ローラ装置に供給してロール成形し、所望の厚さの膨張黒鉛シート材を作製する。
【００５１】
このようにして作製された膨張黒鉛シート材において、五酸化リン若しくは第一リン酸アルミニウムが含有されている膨張黒鉛シート材を耐熱シート材ＩＩとし、五酸化リンと第一リン酸アルミニウムとが含有されている膨張黒鉛シート材を耐熱シート材ＩＩＩとする。リン酸及びリン酸塩のうちの少なくとも一つを含有した耐熱シート材ＩＩ及びＩＩＩは、膨張黒鉛自体の耐熱性が向上されると共に酸化抑制作用が付与されるため、例えば５００℃ないし５００℃を超える高温領域での使用を可能とする。
【００５２】
使用可能なリン酸としては、オルトリン酸のほかにメタリン酸、ポリリン酸、ポリメタリン酸等を挙げることができ、またリン酸塩としては、第一リン酸アルミニウムのほかに第一リン酸リチウム、第二リン酸リチウム、第一リン酸カルシウム、第二リン酸カルシウム、第二リン酸アルミニウム等を挙げることができる。
【００５３】
耐熱シート材ＩＩ及びＩＩＩは、好適には、１．０〜１．１５Ｍｇ／ｍ３程度の密度を有し、０．３〜０．６ｍｍ程度の厚さを有している。
【００５４】
＜補強材１２及び１７について＞
補強材１２及び１７には、鉄系としてオーステナイト系のＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、フェライト系のＳＵＳ４３０等のステンレス鋼線若しくは鉄線（ＪＩＳＧ３５３２）若しくは亜鉛メッキ鉄線（ＪＩＳＧ３５４７）又は銅系として銅−ニッケル合金（白銅）線、銅−ニッケル−亜鉛合金（洋白）線、黄銅線、ベリリウム銅線からなる金属細線を１本又は２本以上を使用して織ったり、編んだりして形成された金網１１及び１６が使用される。
【００５５】
金網１１及び１６を形成する金属細線は、０．２８〜０．３２ｍｍ程度の線径を有しているとよく、当該線径の金属細線で形成された球帯状基体７用の補強材１２の金網１１は、縦目幅Ｐが４〜６ｍｍ、横目幅Ｑが３〜５ｍｍ程度の目幅（図１０参照）の網目を有しているとよく、外層８用の補強材１７の金網１６は、縦幅Ｐが２．５〜３．５ｍｍ、横幅Ｑが１．５〜５ｍｍ程度の目幅（図１０参照）の網目を有しているとよい。
【００５６】
＜固体潤滑剤について＞
固体潤滑剤は、本例では、六方晶窒化硼素（以下「ｈ−ＢＮ」と略称する。）７０〜８５重量％と酸化硼素０．１〜１０重量％とアルミナ水和物５〜２０重量％とを含む潤滑組成物又は当該潤滑組成物１００重量部に対して、四ふっ化エチレン樹脂（以下「ＰＴＦＥ」と略称する。）粉末を２００重量部以下、好ましくは５０〜１５０重量部の割合で含有する潤滑組成物からなる。
【００５７】
固体潤滑剤には、ｈ−ＢＮに含有されることにより該窒化硼素の具有する潤滑性を引出し、特に高温領域での摩擦の低下に寄与する酸化硼素が含まれていてもよいが、当該固体潤滑剤には、酸化硼素が含まれてなくてもよく、斯かる場合においても、成分中のアルミナ水和物は、固体潤滑剤の耐熱材表面への被着性を改善し、強固な被着層の形成に効果を発揮すると共にｈ−ＢＮの板状結晶の層間の滑りを助長してｈ−ＢＮの潤滑性を引出す役割を発揮する。
【００５８】
固体潤滑剤は、製造過程においては、分散媒としての酸を含有する水にアルミナ水和物粒子を分散含有した水素イオン濃度（ｐＨ）が２〜３を呈するアルミナゾルに、ｈ−ＢＮ粉末及び酸化硼素粉末を分散含有した水性ディスパージョンであって、ｈ−ＢＮ粉末７０〜８５重量％と酸化硼素０．１〜１０重量％及びアルミナ水和物５〜２０重量％とを含む潤滑組成物を固形分として３０〜５０重量％分散含有した水性ディスパージョンの形態で使用される。また、水性ディスパージョンは、ｈ−ＢＮ７０〜８５重量％、酸化硼素０．１〜１０重量％及びアルミナ水和物５〜２０重量％を含む潤滑組成物に、当該潤滑組成物１００重量部に対し２００重量部以下、好ましくは５０〜１５０重量部の割合でＰＴＦＥを分散含有する潤滑組成物を固形分として３０〜５０重量％分散含有した水性ディスパージョンであってもよい。水性ディスパージョンを形成するｈ−ＢＮ、酸化硼素及びＰＴＦＥは、可及的に微粉末であることが好ましく、これらは平均粒径１０μｍ以下、さらに好ましくは０．５μｍ以下の微粉末が使用されて好適である。
【００５９】
水性ディスパージョンにおけるアルミナゾルの分散媒としての水に含有される酸は、アルミナゾルを安定化させるための解膠剤として作用するものである。そして、酸としては、塩酸、硝酸、硫酸、アミド硫酸等の無機酸が挙げられるが、特に硝酸が好ましい。
【００６０】
水性ディスパージョンにおけるアルミナゾルを形成するアルミナ水和物としては、組成式Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ（組成式中、０＜ｎ＜３）で表される化合物である。組成式において、ｎは、通常、０（零）を超えて３未満の数、好ましくは０．５〜２、さらに好ましくは０．７〜１．５程度である。アルミナ水和物としては、例えばベーマイト（Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）やダイアスポア（Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）等のアルミナ一水和物（水酸化酸化アルミニウム）、ギブサイト（Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）やバイヤライト（Ａｌ２Ｏ３・３Ｈ２Ｏ）等のアルミナ三水和物、擬ベーマイト等が挙げられる。
【００６１】
次に、上記した構成材料からなる球帯状シール体１の製造方法について、図面に基づき説明する。
【００６２】
（第一工程）図８に示すように、線径０．２８〜０．３２ｍｍの金属細線を円筒状に編んで形成した縦目幅Ｐが４〜６ｍｍ、横目幅Ｑが３〜５ｍｍ程度（図１０参照）の目幅の網目をもった円筒状編組金網を扁平状にして略幅Ｄの扁平状の金網１１ａを作製し、帯状の金網１１ａを所定の長さｌに切断した金網１１からなる帯状の金網シート材９１を準備する。
【００６３】
（第二工程）図９に示すように、金網シート材９１の幅Ｄと同程度又は若干狭い幅ｄを有すると共に金網シート材９１の長さｌに対して１．３０×ｌから２．７０×ｌの長さＬを有し、密度が１〜１．１５Ｍｇ／ｍ３で、厚さが０．３〜０．６ｍｍの耐熱材からなる耐熱シート材（膨張黒鉛又はリン酸及びリン酸塩のうちの少なくとも一方を含有する膨張黒鉛シート材（耐熱シート材Ｉ又は耐熱シート材ＩＩ若しくはＩＩＩ））９２を準備する。
【００６４】
（第三工程）球帯状基体７の円筒状内面２、大径側及び小径側円環状端面５及び６に離散的に金網１１が露出するようにすべく、図１１に示すように、帯状の金網シート材９１内に耐熱シート材９２を挿入すると共に金網シート材９１の長さ方向の一方の端縁９５から最大で０．３×ｌから１．７×ｌだけ耐熱シート材９２を金網シート材９１から長さ方向にはみ出させる一方、金網シート材９１の長さ方向の他方の端縁９６と当該端縁９６に対応する耐熱シート材９２の長さ方向の端縁９７とを合致させて当該金網シート材９１内に耐熱シート材９２を挿入して重ね合わせた重合体９８を得る。
【００６５】
（第四工程）重合体９８を、図１２及び図１３に示すように、金網シート材９１と耐熱シート材９２との重合部を内側にしてうず巻き状であって耐熱シート材９２が１回多くなるように重合体９８を捲回して、内周側に金網シート材９１が、外周側に耐熱シート材９２が夫々露出した筒状母材９９を形成する。耐熱シート材９２としては、筒状母材９９における耐熱シート材９２の巻き回数が金網シート材９１と耐熱シート材９２との重合部の巻き回数よりも多くなるように、金網シート材９１の長さｌに対して１．３０×ｌから２．７０×ｌの長さＬを有したものが予め準備される。
【００６６】
（第五工程）耐熱シート材９２と同様に金網シート材９１の幅Ｄと同程度又は若干狭い幅ｄを有するが、筒状母材９９を１回巻きできる程度の長さＬＸを有すると共に耐熱シート材９２と同様の図１４に示すような耐熱シート材（耐熱シート材Ｉ又は耐熱シート材ＩＩ若しくはＩＩＩ）１００を別途用意する。
【００６７】
（第六工程）解膠剤として作用する硝酸を含有した分散媒としての水にアルミナ水和物が分散含有された水素イオン濃度（ｐＨ）が２〜３を呈するアルミナゾルに、ｈ−ＢＮ粉末及び酸化硼素粉末を分散含有した水性ディスパージョンであって、ｈ−ＢＮ７０〜８５重量％、酸化硼素０．１〜１０重量％及びアルミナ水和物５〜２０重量％を含む潤滑組成物を固形分として３０〜５０重量％分散含有した水性ディスパージョン又はｈ−ＢＮ７０〜８５重量％、酸化硼素０．１〜１０重量％及びアルミナ水和物５〜２０重量％を含む潤滑組成物に、当該潤滑組成物１００重量部に対し２００重量部以下、好ましくは５０〜１５０重量部のＰＴＦＥ粉末を含有した潤滑組成物を固形分として３０〜５０重量％分散含有した水性ディスパージョンを準備する。
【００６８】
図１４に示す耐熱シート材１００の一方の表面に、ｈ−ＢＮ７０〜８５重量％、酸化硼素０．１〜１０重量％及びアルミナ水和物５〜２０重量％を含む潤滑組成物を固形分として３０重量％分散含有した水性ディスパージョン（ｈ−ＢＮ２１〜２５．５重量％、酸化硼素０．０３〜３重量％、アルミナ水和物１．５〜６重量％及び水分７０重量％）を刷毛塗り、ローラ塗り、スプレー等の手段で被覆し、これを乾燥させて図１５に示すような該潤滑組成物からなる固体潤滑剤の被覆層１０１を形成する。
【００６９】
又は、耐熱シート材１００の一方の表面に、ｈ−ＢＮ７０〜８５重量％、酸化硼素０．１〜１０重量％及びアルミナ水和物５〜２０重量％を含む潤滑組成物に、この潤滑組成物１００重量部に対し２００重量部以下、好ましくは５０〜１５０重量部の割合でＰＴＦＥ粉末を分散含有する潤滑組成物、すなわちｈ−ＢＮ２３．３〜５６．７重量％、酸化硼素０．０３〜６．７重量％、アルミナ水和物１．７〜１３．３重量％及びＰＴＦＥ３３．３〜６６．７重量％を含む潤滑組成物を固形分として３０重量％分散含有した水性ディスパージョン（ｈ−ＢＮ７〜１７重量％、酸化硼素０．００９〜２重量％、アルミナ水和物０．５〜４重量％、ＰＴＦＥ１０〜２０重量％、水分７０重量％）を刷毛塗り、ローラ塗り、スプレー等の手段で被覆し、これを乾燥させて当該潤滑組成物からなる固体潤滑剤の被覆層１０１を形成する。
【００７０】
（第七工程）
＜第一の方法＞  図１６ないし図１８に示すように、線径が０．２８〜０．３２ｍｍの金属細線を編み機（図示せず）で連続的に編んで得られる円筒状編組金網１６ａの内部に、固体潤滑剤の被覆層１０１を備えた耐熱シート材１００を連続的に挿入（図１６参照）し、耐熱シート材１００を挿入した円筒状編組金網１６ａをその挿入開始端側から平滑な円筒状の外周面を有する一対の円筒ローラ１０５間の隙間Δ１に供給し耐熱シート材１００の厚さ方向に加圧（図１７参照）して一体化させ、外層用の補強材１７となる円筒状編組金網１６ａの金網１６の網目に外層用の耐熱材１５及び固体潤滑剤となる耐熱シート材１００の耐熱材と耐熱シート材１００の表面に形成された被覆層１０１の固体潤滑剤とを充填して、表面に金網１６からなる面１０２と固体潤滑剤からなる面１０３とが混在して露出した扁平状の外層形成部材１０４（図１８参照）を作製する。
【００７１】
＜第二の方法＞  外層用の金網１６からなる補強材１７として前記第一工程で説明した帯状の金網１１ａを別途用意し、図１９に示すように、帯状の金網１１ａ内に、固体潤滑剤の被覆層１０１を備えた耐熱シート材１００を挿入すると共にこれらを図２０に示すように、円筒ローラ１０５及び１０６間の隙間Δ１に供給し耐熱シート材１００の厚さ方向に加圧して一体化させ、金網１１ａの網目に耐熱シート材１００の耐熱材と耐熱シート材１００の表面に形成された被覆層１０１の固体潤滑剤とを充填して、図１８に示すような、表面に金網１６からなる面１０２と固体潤滑剤からなる面１０３とが混在して露出した扁平状の外層形成部材１０４を作製する。
【００７２】
＜第三の方法＞  外層用の金網１６からなる補強材１７として、線径が０．２８〜０．３２ｍｍの金属細線を織って形成される織組金網として平織金網シートを用意し、この平織金網シートを所定の長さと幅に切断して、短冊状の平織金網シートを２枚用意する。図２０に示す方法と同様にして、２枚の平織金網シート間に固体潤滑剤の被覆層１０１を備えた耐熱シート材１００を挿入すると共に一対の円筒ローラ１０５間の隙間Δ１に供給し耐熱シート材１００の厚さ方向に加圧して一体化させ、平織金網シートの金網の網目に耐熱シート材１００の耐熱材と耐熱シート材１００の表面に形成された被覆層１０１の固体潤滑剤とを充填して、図１８に示すような、表面に金網１６からなる面１０２と固体潤滑剤からなる面１０３とが混在して露出した扁平状の外層形成部材１０４を作製する。
【００７３】
上記第一、第二及び第三の方法において、一対の円筒ローラ１０５間の隙間Δ１は、０．４〜０．６ｍｍ程度が適当である。
【００７４】
（第八工程）このようにして得た外層形成部材１０４を、被覆層１０１を外側にして筒状母材９９の外周面に巻付け、図２１に示すような予備円筒状成形体１０６を作製する。
【００７５】
（第九工程）図２２に示すように、内面に円筒状壁面１２１と円筒状壁面１２１に連なる部分凹球面状壁面１２２と部分凹球面状壁面１２２に連なる貫通孔１２３とを備え、貫通孔１２３に突条部３１、３２及び３３に対応した凹溝部１２４が設けられた段付きコアからなる中子１２５（図２３参照）を嵌挿することによって内部に中空円筒状部１２６と中空円筒状部１２６に連なる球帯状中空部１２７とが形成された金型１２８を準備する。
【００７６】
部分凹球面状壁面１２２は、排気管継手の凹球面シール座３０２の凹球面３０４（図３０参照）の中心Ｏ１から距離δだけ貫通孔１２３側に離れた中心Ｏ１を通る軸線Ｘ−Ｘ上の点を中心として当該軸線Ｘ−Ｘに対して直交する平面内において描かれた小円の上に中心Ｏ２及びＯ３を有し、かつ凹球面シール座３０２の凹球面３０４の半径よりも小さな曲率半径ｒを有する曲面によって形成されたトロイダル曲面に形成されている。
【００７７】
金型１２８の中子１２５の円筒状外面１３０に予備円筒状成形体１０６を挿入する一方、円筒状壁面１２１に接触する円筒状外面１３１と中子１２５の円筒状外面１３０に接触すると共に円孔１３２を規定する円筒状内面１３３と凸状外面１３４及び円孔１３２の一方の開口端で円筒状内面１３３に連接する円筒状内面１３５を有した円環状突起部１３６が形成された円環状端面１３７とを備えた円環状の押圧パンチ１３８を準備し、押圧パンチ１３８の円環状突起部１３６を下向きにして、円筒状外面１３１を金型１２８の円筒状壁面１２１に、円筒状内面１３３を中子１２５の円筒状外面１３０に夫々接触させて押圧パンチ１３８を金型１２８に嵌合する（図２４参照）。
【００７８】
金型１２８の中空円筒状部１２６及び球帯状中空部１２７に配された予備円筒状成形体１０６を押圧パンチ１３８でコア軸方向に９８〜２９４Ｎ／ｍｍ２（１〜３トン／ｃｍ２）の圧力で圧縮成形（図２５参照）し、図１及び図２に示すような、中央部の貫通孔２５を規定する円筒状内面２と部分凸球面状外面３と円筒状外面４と大径側及び小径側円環状端面５及び６とにより規定された球帯状基体７と、部分凸球面状外面３及び円筒状外面４に一体的に形成された外層８とを備えていると共に、円筒状内面２に、円周方向Ｒに沿って互いに間隔をもって、かつ円筒状外面４の軸方向長Ｅの１．２倍の長さよりも短い軸方向長さｅをもって大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６から小径側円環状端面６側の円筒状内面２の円環状端縁２７に向かって軸方向Ｘに伸びた突条部３１、３２及び３３が当該円筒状内面２から軸心Ｏに向かって突出して一体的に形成されてなる球帯状シール体１を作製する。球帯状シール体１の大径側円環状端面５は、円環状の大径端縁４１で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接した円環状平坦端面４３と、円環状平坦端面４３の円環状の小径端縁４４に円環状の大径端縁４５で連接していると共に円環状の小径端縁４６で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した円環状凹状端面４７とを具備している。
【００７９】
この圧縮成形により、球帯状基体７並びに中子１２５の凹溝部１２４によって形成された突条部３１、３２及び３３は、耐熱シート材９２からなる耐熱材１３と金網シート材９１の金網１１からなる補強材１２とが互いに圧縮され、互いに絡み合って構造的一体性を有するように構成されており、外層８は、耐熱シート材１００からなる耐熱材１５と、被覆層１０１の潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、金網１６からなる補強材１７とが圧縮されて補強材１７の金網１６の網目に固体潤滑剤及び耐熱材１５が充填されて当該固体潤滑剤及び耐熱材１５と補強材１７とが混在一体化されてなり、外層８の外表面１８は、補強材１７からなる面１９と固体潤滑剤からなる面２０とが混在した平滑な面２１に形成されている。
【００８０】
突条部３１、３２及び３３は、軸方向Ｘに対して直交する断面において半円状の形状を有し、突条部３１及び３２の突出端３４と軸心Ｏとを結ぶ線で形成される中心角θ、突条部３２及び３３の突出端３４と軸心Ｏとを結ぶ線で形成される中心角θ及び突条部３３及び３１の突出端３４と軸心Ｏとを結ぶ線で形成される中心角θは、夫々互いに等しい角度である。
【００８１】
また、球帯状基体７の部分凸球面状外面３及び円筒状外面４に一体的に形成された外層の外表面１８は、金型１２８の部分凹球面状壁面１２２に形成されたトロイダル曲面が転写されたトロイダル凸曲面に形成されている。
【００８２】
作製された球帯状シール体１の球帯状基体７、突条部３１、３２及び３３並びに外層８は、金網からなる補強材１２及び１６が４０〜６５重量％の割合で含有されていると共に膨張黒鉛を含む耐熱材１３及び１５並びに固体潤滑剤が３５〜６０重量％の割合で含有されており、球帯状基体７、突条部３１、３２及び３３並びに外層８における耐熱材１３及び１５並びに固体潤滑剤が１．２０〜２．００Ｍｇ／ｍ３の密度を有している。
【００８３】
また、外層８のみに着目すると、外層８は、金網１６からなる補強材１７が６０〜７５重量％、膨張黒鉛を含む耐熱材１５及び固体潤滑剤が２５〜４０重量％の割合で含有されている。
【００８４】
図２６に示す他の形態の円環状の押圧パンチ１３８は、金型１２８の円筒状壁面１２１に接触する円筒状外面１３１と、中子１２５の円筒状外面１３０に接触すると共に円孔１３２を規定する円筒状内面１３３と、軸方向Ｘに対して傾斜した円環状テーパ面１４１及び円孔１３２の一方の開口端で円筒状内面１３３に連接する円筒状内面１４２を有した円環状突起部１４３が形成された円環状端面１３７とを備えている。
【００８５】
図２６に示す押圧パンチ１３８を用いた圧縮成形により作製された球帯状シール体１の球帯状基体７の大径側円環状端面５は、図４に示すように、円環状の大径端縁４１で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接した円環状平坦端面４３と、円環状平坦端面４３の円環状の小径端縁４４に円環状の大径端縁５１で連接していると共に円環状の小径端縁５２で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した円環状のテーパ面５３とを具備している。
【００８６】
図２７に示す更に他の形態の円環状の押圧パンチ１３８は、金型１２８の円筒状壁面１２１に嵌合する円筒状外面１３１と、中子１２５の円筒状外面１３０に嵌合する円孔１３２を規定する円筒状内面１３３と、凸曲面１４５及び円筒状外面１３１に連接する円筒状外面１４６を有した外側円環状突起部１４７並びに凸曲面１４８及び円孔１３２の一方の開口端で円筒状内面１３３に連接する円筒状内面１４９を有すると共に外側円環状突起部１４７と協働して円環状凹部１５１を規定する内側円環状突起部１５２が形成された円環状端面１３７とを備えている。
【００８７】
図２７に示す押圧パンチ１３８を用いた圧縮成形により作製された球帯状シール体１の球帯状基体７の大径側円環状端面５は、図５（ａ）及び（ｂ）に示すように、円環状の大径端縁５５で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接した外側円環状凹状端面５６と、外側円環状凹状端面５６の円環状の小径端縁５７に円環状の大径端縁５８で連接した円環状平坦端面５９と、円環状平坦端面５９の円環状の小径端縁６０に円環状の大径端縁６１で連接していると共に円環状の小径端縁６２で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した内側円環状凹状端面６３とを具備している。
【００８８】
図２８に示す更に他の形態の円環状の押圧パンチ１３８は、金型１２８の円筒状壁面１２１に嵌合する円筒状外面１３１と、中子１２５の円筒状外面１３０に嵌合する円孔１３２を規定する円筒状内面１３３と、軸方向Ｘに対して傾斜した円環状テーパ面１５３及び円筒状外面１３１に連接する円筒状外面１５４を有した外側円環状突起部１５５並びに軸方向Ｘに対して傾斜した円環状テーパ面１５６及び円孔１３２の一方の開口端で円筒状内面１３３に連接する円筒状内面１５７を有すると共に外側円環状突起部１５５と協働して円環状凹部１５８を規定する内側円環状突起部１５９が形成された円環状端面１３７とを備えている。
【００８９】
図２８に示す押圧パンチ１３８を用いて圧縮成形により作製された球帯状シール体１の球帯状基体７の大径側円環状端面５は、図６に示すように、円環状の大径端縁６５で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接した外側円環状テーパ面６６と、外側円環状テーパ面６６の円環状の小径端縁６７に円環状の大径端縁６８で連接した円環状平坦端面６９と、円環状平坦端面６９の円環状の小径端縁７０に円環状の大径端縁７１で連接していると共に円環状の小径端縁７２で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した内側円環状テーパ面７３とを具備している。
【００９０】
図２９に示す更に他の形態の円環状の押圧パンチ１３８は、金型１２８の円筒状壁面１２１に嵌合する円筒状外面１３１と、中子１２５の円筒状外面１３０に嵌合する円孔１３２を規定する円筒状内面１３３と、軸方向Ｘに対して傾斜した外側円環状テーパ面１６１、円筒状外面１３１に連接する円筒状外面１６２及び円筒状外面１６２に軸方向Ｘに対して直交して且つ径方向内方に連接した外側円環状端面１６３を有した外側円環状突起部１６４並びに軸方向Ｘに対して傾斜した内側円環状テーパ面１６５、円筒状内面１３３に連接する円筒状内面１６６及び円筒状内面１６６に軸方向Ｘに対して直交して且つ径方向外方に連接した内側円環状端面部１６７を有していると共に外側円環状突起部１６４と協働して円環状凹部１６８を規定する内側円環状突起部１６９が形成された円環状端面１３７とを備えている。
【００９１】
図２９に示す押圧パンチ１３８を用いて圧縮成形により作製された球帯状シール体１の球帯状基体７の大径側円環状端面５は、図７（ａ）及び（ｂ）に示すように、円環状の大径端縁７５で大径側円環状端面５側の円筒状外面４の円環状端縁４２に連接した外側円環状平面７６と、外側円環状平面７６の円環状の小径端縁７７に円環状の大径端縁７８で連接した外側円環状テーパ突出面７９と、外側円環状テーパ突出面７９の円環状の小径端縁８０に円環状の大径端縁８１で連接した円環状平坦面８２と、円環状平坦面８２の円環状の小径端縁８３に円環状の大径端縁８４で連接した内側円環状テーパ突出面８５と、内側円環状テーパ突出面８５の円環状の小径端縁８６に連接していると共に円環状の小径端縁８７で大径側円環状端面５側の円筒状内面２の円環状端縁２６に連接した内側円環状平面８８とを具備している。
【００９２】
図３０に示すように、球帯状シール体１が組み込まれた排気管球面継手において、エンジン側に連結された上流側排気管２００の円筒状外面２０２には、管端部２０１を残してフランジ部２０３が立設されており、管端部２０１には、球帯状シール体１が貫通孔２５を規定する円筒状内面２において嵌合されており、大径側円環状端面５において球帯状シール体１がフランジ部２０３に接触されて着座せしめられており、上流側排気管２００と対峙して配されていると共にマフラー側に連結された下流側排気管３００には、凹球面シール座３０２と凹球面シール座３０２に連接されたフランジ部３０３とを一体に備えた径拡大部３０１が固着されており、凹球面シール座３０２の凹球面３０４が球帯状シール体１の外層８の外表面１８における補強材１７からなる面１９と固体潤滑剤からなる面２０とが混在した平滑な面２１に摺動自在に接触されている。トロイダル凸曲面として形成された球帯状シール体１の外層８の外表面１８が凹球面シール座３０２の凹球面３０４と面状に接触するので、当該接触部位のシール性が高められる。
【００９３】
図３０に示す排気管球面継手において、一端がフランジ２０３に固定され、他端が径拡大部３０１のフランジ部３０３を挿通して配された一対のボルト４００とボルト４００の膨大頭部及びフランジ部３０３の間に配された一対のコイルバネ５００とにより、下流側排気管３００には、常時、上流側排気管２００方向にバネ力が付勢されている。そして、排気管球面継手は、上流側排気管２００及び下流側排気管３００に生じる相対角変位に対しては、球帯状シール体１の外層８のすべり面としての平滑な面２１と下流側排気管３００の端部に形成された径拡大部３０１の凹球面シール座３０２の凹球面３０４との摺接でこれを許容するようになっている。
【００９４】
本例の球帯状シール体１によれば、上流側排気管２００の管端部２０１への組み付け作業性時における上流側排気管２００の管端部２０１の貫通孔２５への挿入で変形されて潰された突条部３１、３２及び３３を上流側排気管２００の管端部２０１の円筒状外面２０２に密に接触させることができ、これにより、上流側排気管２００から落下する虞をなくすことができ、組み付け作業性を向上させることができる。
【００９５】
球帯状シール体１によれば、球帯状基体７は、金網からなる補強材１２と、補強材１２の金網の網目を充填し、かつ補強材１２と混在一体化されていると共に圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材１３とを具備しており、外層８は、膨張黒鉛を含む耐熱材１５と、少なくとも、ｈ−ＢＮ及びアルミナ水和物を含む潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、金網１６からなる補強材１７とが圧縮されて補強材１７の網目に固体潤滑剤及び耐熱材１５が充填されて当該固体潤滑剤及び耐熱材１５と補強材１７とが混在一体化されてなり、外層８の外表面１８は、補強材１７からなる面１９と固体潤滑剤からなる面２０とが混在した平滑な面２１に形成されているために、固体潤滑剤の外表面１８からの脱落を回避し得、結果として相手材とは固体潤滑剤と補強材１７との混在した平滑な面２１で摺動するので、摩擦異常音の発生を極力防止することができる。固体潤滑剤において、ｈ−ＢＮは、特に高温領域において優れた潤滑性を発揮する。また、成分中のアルミナ水和物はそれ自体は何らの潤滑性を示すものではないが、固体潤滑剤の耐熱材表面への被着性を改善し、強固な被着層の形成に効果を発揮すると共にｈ−ＢＮの板状結晶の層間の滑りを助長してｈ−ＢＮの潤滑性を引出す役割を発揮する。
【００９６】
上記の製造方法では、補強材１７からなる面１９と固体潤滑剤からなる面２０とが混在した平滑な面２１に形成された外表面１８をもって外層８が形成されるが、固体潤滑剤かのみらなる平滑な面に形成された外表面１８をもって外層８を形成する場合には、例えば、製造方法の第一工程で得られた帯状の金網１１ａを所定の長さに切断した金網シート材９１の一方の表面上に、一方の面に固体潤滑剤の被覆層１０１を備えた耐熱シート材１００の他方の面を重ね合わせ、これを一対の円筒ローラ１０５間の隙間に供給し耐熱シート材１００の厚さ方向に加圧して一体化させ、裏面において金網シート材９１の金網１６の網目に耐熱シート材１００の耐熱材を充填して、表面に固体潤滑剤の被覆層１０１からなる面１８を有する一方、裏面に補強材１２と耐熱材１３とが混在して露出した扁平状の外層形成部材１０４を作製し、このようにして得た外層形成部材１０４を、被覆層１０１を外側にして筒状母材９９の外周面に巻付け、予備円筒状成形体１０６を作製するとよい。
【符号の説明】
【００９７】
１  球帯状シール体
２  円筒状内面
３  部分凸球面状外面
４  円筒状外面
５  大径側円環状端面
６  小径側円環状端面
７  球帯状基体
２６、２７  円環状端縁
３１、３２、３３  突条部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【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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