(57)【要約】【課題】  球帯状シール体を上流側排気管の管端部に確実に固定することができ、下流側排気管から球帯状シール体に捩り方向の力が入力された場合においても、互いに嵌合された円筒内面と上流側排気管の管端部との間でスティックスリップ等に起因する異常音を発生させることがなく、運転者に不快感を与えることのない球帯状シール体及びそれを用いた自動車の排気管継手装置並びに斯かる球帯状シール体を短時間で容易に作製することができる製造方法を提供すること。【解決手段】  球帯状シール体２８は円筒内面２３と部分凸球面状外面２４と部分凸球面状外面２４の大径側及び小径側の環状端面２５及び２６とにより規定された球帯状基体２７と、球帯状基体２７の円筒内面２３に一体的に形成された膨張可能な環状の被覆層２９とを具備しており、被覆層２９は酸処理黒鉛とワックスとの混合物からなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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の環状端面とにより規定された球帯状基体と、この球帯状基体の円筒内面に一体的に形成された膨張可能な環状の被覆層とを具備しており、該被覆層は酸処理黒鉛とワックスとの混合物からなることを特徴とする球帯状シール体。
【請求項２】
酸処理黒鉛とワックスとの混合物において、酸処理黒鉛とワックスとの配合割合は、酸処理黒鉛の重量に対しワックスの重量が０．２〜１．５倍である請求項１に記載の球帯状シール体。
【請求項３】
ワックスは、炭化水素系ワックスから選択される請求項１又は２に記載の球帯状シール体。
【請求項４】
炭化水素系ワックスは、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャー・トロプッシュワックス、ポリオレフィンワックスのうちの単独又は２種以上から選択される請求項３に記載の球帯状シール体。
【請求項５】
球帯状基体は、膨張黒鉛を含んだ耐熱材と、金網からなる補強材とを圧縮成形してなり、耐熱材が金網からなる補強材の隙間に充填されてなる請求項１から４のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項６】
上流側排気管と、この上流側排気管の端面と隙間を残して相対峙した端面を有した下流側排気管と、上流側排気管の管端部の外面に固着されたフランジと、下流側排気管の管端部に固着されていると共に部分凹球面状内面を有したシール座部材と、上流側排気管と下流側排気管とを相対角変位自在に互いに弾性的に連結する弾性連結手段と、請求項１から５のいずれか一項に記載の球帯状シール体とを具備しており、球帯状シール体は、環状の被覆層の内面で上流側排気管の管端部の外面に嵌合されていると共に球帯状基体の大径側の環状端面でフランジに接触され、かつ、球帯状基体の部分凸球面状外面でシール座部材の部分凹球面状内面に摺動自在に接触されている排気管継手装置。
【請求項７】
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の環状端面とにより規定された球帯状基体と、この球帯状基体の円筒内面に一体的に形成された熱膨張可能な環状の被覆層とを具備した、とくに排気管継手に用いられる球帯状シール体の製造方法であって、
（ａ）膨張黒鉛を含むシートからなる耐熱材を準備する工程と、
（ｂ）該耐熱材の一方の表面に、その端部から長さ方向の所定の長さにわたって膨張処理前の酸処理黒鉛粉末とワックス粉末との混合物を散布し、ついで該混合物を該ワックスの融点ないしそれ以上の温度に加熱して該ワックス粉末を溶融させたのち常温まで放置して該混合物を固化させる工程と、
（ｃ）固化した混合物を含む耐熱材をロール間に通して該混合物を耐熱材の表面に被覆形成層として圧着させる工程と、
（ｄ）金属細線を織ったり編んだりして得られる金網からなる補強材を準備する工程と、
（ｅ）前記被覆形成層が形成された耐熱材に該被覆形成層が形成された面とは反対側の面で金網からなる補強材を重ね合わせて重合体を形成したのち、被覆形成層を内側にしてうず巻き状であって耐熱材が１回多くなるように捲回して、内周側の全周にわたって被覆形成層が、外周側の全周にわたって耐熱材が夫々露出した筒状母材を形成する工程と、
（ｆ）該筒状母材を金型のコア外周面に挿入し、該コアを金型内に配置すると共に該金型内において筒状母材をコア軸方向に圧縮する工程と、
からなり、球帯状基体は、膨張黒鉛を含んだ耐熱材と金網からなる補強材とが圧縮され、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、圧縮された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圧縮された膨張黒鉛を含んだ耐熱材とを有しており、円筒内面には、圧縮された膨張処理前の酸処理黒鉛とワックスとの混合物からなる熱膨張可能な環状の被覆層が貫通孔において外部に露出して形成されることを特徴とする球帯状シール体の製造方法。
【請求項８】
酸処理黒鉛とワックスとの混合物において、酸処理黒鉛粉末とワックス粉末の配合割合は、酸処理黒鉛粉末の重量に対しワックス粉末の重量が０．２〜１．５倍である請求項７に記載の球帯状シール体の製造方法。
【請求項９】
ワックスは、炭化水素系ワックスから選択される請求項７又は８に記載の球帯状シール体の製造方法。
【請求項１０】
炭化水素系ワックスは、パラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャー・トロプッシュワックス、ポリオレフィンワックスのうちの単独又は２種以上から選択される請求項９に記載の球帯状シール体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、球帯状シール体及びそれを用いた自動車の排気管継手装置ならびに球帯状シール体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特公昭５８−２１１４４号公報
【０００３】
自動車エンジンの排気ガスは、エンジンから車体フレームなどに配置された排気管に導かれて大気中に排出されるが、この排気管はエンジンのトルク反力及び慣性力などにより操り返し曲げ応力を受ける。とくに前輪駆動横置きエンジン（ＦＦ車）の場合は、縦置きエンジンの場合に比較して、この曲げ応力はかなり大きいものとなる。したがって、エンジンの振動が排気管つり架具を伝わって車室内にもたらされたり、あるいは騒音の原因にもなるばかりでなく排気管の疲労折損などの不具合を生じさせる危険もある。このような問題を解決するために、従来、排気管の所定箇所に球面管継手（球帯状シール体）を有した排気管継手装置を配置して応力を吸収させるなどの手段が講じられている（特許文献１）。
【０００４】
斯かる球面管継手は、多くの場合、その部分凸球面状外面で、下流側排気管の端部に固着されたフランジ部材の部分凹球面状内面に摺動自在に接触するようにして、その円筒内面で上流側排気管の管端部の外面に嵌装されて用いられ、フランジ部材の部分凹球面状内面に対する部分凸球面状外面の相対的な摺動で応力を吸収するようにしている。
【０００５】
ところで、前輪駆動横置きエンジン（ＦＦ車）では、近年、エンジンの後ろ側に排気管（マニホールド）が設けられるので、マニホールドに接続される排気管には剪断方向（排気管の管軸方向と直交する方向）の力に加えて、とくに捩り方向（排気管の管軸を中心とした回転方向）の力が大きく加わり、この力が排気管継手装置にも入力されることになる。
【０００６】
排気管継手装置に捩り方向の力が大きく加わると、互いに嵌合された球面管継手の円筒内面と上流側排気管の管端部との間でスティックスリップが生じ、当該スティックスリップに起因する異常音が発生して自動車の運転者、乗客に不快感を与えることになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
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、球帯状シール体を上流側排気管の管端部に確実に固定することができ、下流側排気管から球帯状シール体に捩り方向（回転方向）の力が入力された場合においても、互いに嵌合された円筒内面と上流側排気管の管端部との間でスティックスリップ等に起因する異常音を発生させることがなく、運転者に不快感を与えることのない球帯状シール体及びそれを用いた自動車の排気管継手装置並びに斯かる球帯状シール体を短時間で容易に作製することができる製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明による球帯状シール体は、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の環状端面とにより規定された球帯状基体と、この球帯状基体の円筒内面に一体的に形成された膨張可能な環状の被覆層とを具備しており、該被覆層は酸処理黒鉛とワックスとの混合物からなっている。
【０００９】
本発明の球帯状シール体は、球帯状基体の円筒内面に一体的に形成されていると共に熱膨張可能な酸処理黒鉛とワックスとの混合物からなる環状の被覆層を具備しているため、斯かる球帯状シール体をその被覆層の環状の内面で上流側排気管の管端部の外面に嵌合し、その球帯状基体の大径側の環状端面で上流側排気管に固着されたフランジに接触させ、その球帯状基体の部分凸球面状外面で下流側排気管に固着されたシール座部材の部分凹球面状内面に摺動自在に接触させるようにして、弾性連結手段により上流側排気管と下流側排気管とを相対角変位自在に互いに弾性的に連結した排気管継手装置に用いると、排気管内を流動する排気ガスの熱により、球帯状基体の円筒内面に一体的に形成された熱膨張可能な環状の被覆層が上流側排気管の管端部を締め付けるように膨張して該球帯状シール体と上流側排気管の管端部の外面との一体化が図られ、而して、球帯状シール体を上流側排気管の管端部に確実に固定することができ、下流側排気管から球帯状シール体に捩り方向（回転方向）の力が入力された場合においても、環状の被覆層の内面と上流側排気管の管端部の外面との間及び球帯状基体の大径側の環状端面とフランジとの間に摺動を生じることがなく、ここでのスティックスリップ等に起因する異常摩擦音を発生させることがなく、運転者に不快感を与えることのない球帯状シール体とし得る。
【００１０】
本発明の球帯状シール体においては、球帯状基体としては、膨張黒鉛を含んだ耐熱材と金網からなる補強材とを圧縮成形し、耐熱材が金網からなる補強材の隙間に充填されてなるものが好ましい。
【００１１】
本発明の排気管継手装置は、上流側排気管と、この上流側排気管の端面と隙間を残して相対峙した端面を有した下流側排気管と、上流側排気管の管端部の外面に固着されたフランジと、下流側排気管の管端部に固着されていると共に部分凹球面状内面を有したシール座部材と、上流側排気管と下流側排気管とを相対角変位自在に互いに弾性的に連結する弾性連結手段と、上記のいずれかの球帯状シール体とを具備しており、ここで、球帯状シール体は、環状の被覆層の内面で上流側排気管の管端部の外面に嵌合されていると共に球帯状基体の大径側の環状端面でフランジに接触され、かつ、球帯状基体の部分凸球面状外面でシール座部材の部分凹球面状内面に摺動自在に接触されている。
【００１２】
本発明の排気管継手装置によれば、球帯状シール体が球帯状基体の部分凸球面状外面で下流側排気管の管端部に固着されたシール座部材の部分凹球面状内面に摺動自在に接触されている結果、上流側排気管及び下流側排気管間に生じる相対角変位は、球帯状基体の部分凸球面状外面とシール座部材の部分凹球面状内面との間の摺動で許容される一方、上流側排気管及び下流側排気管間におけるシールは、球帯状基体の部分凸球面状外面とシール座部材の部分凹球面状内面との密な接触に加えて、球帯状基体の大径側の環状端面とフランジとの接触により行われることになる。
【００１３】
そして、本発明の排気管継手装置によれば、排気管内を流動する排気ガスの熱により、球帯状基体の円筒内面に一体的に形成された熱膨張可能な環状の被覆層が上流側排気管の管端部を締め付けるように膨張し、該球帯状シール体と上流側排気管の管端部の外面との一体化が図られる結果、球帯状シール体を上流側排気管の管端部に確実に固定することができ、下流側排気管から球帯状シール体に捩り方向（回転方向）の力が入力された場合においても、環状の被覆層の内面と上流側排気管の管端部の外面との間及び球帯状基体の大径側の環状端面とフランジとの間に摺動を生じることがなく、ここでのスティックスリップ等に起因する異常摩擦音を発生させることがなく、運転者に不快感を与えることのない排気管継手装置とし得る。
【００１４】
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の環状端面とにより規定された球帯状基体と、この球帯状基体の円筒内面に熱膨張可能な環状の被覆層とを具備した、とくに排気管継手に用いられる本発明の球帯状シール体の製造方法は、膨張黒鉛を含むシートからなる耐熱材を準備する工程と、該耐熱材の一方の表面に、その端部から長さ方向の所定の長さにわたって膨張処理前の酸処理黒鉛粉末とワックス粉末との混合物を散布し、ついで該混合物を該ワックスの融点ないしそれ以上の温度に加熱して該ワックス粉末を溶融させたのち常温まで放置して該混合物を固化させる工程と、固化した混合物を含む耐熱材をロール間に通して該混合物を耐熱材の表面に被覆形成層として圧着させる工程と、金属細線を織ったり編んだりして得られる金網からなる補強材を準備する工程と、前記被覆形成層が形成された耐熱材に該被覆形成層が形成された面とは反対側の面で金網からなる補強材を重ね合わせて重合体を形成したのち、被覆形成層を内側にしてうず巻き状であって耐熱材が１回多くなるように捲回して、内周側の全周にわたって被覆形成層が、外周側の全周にわたって耐熱材が夫々露出した筒状母材を形成する工程と、該筒状母材を金型のコア外周面に挿入し、該コアを金型内に配置すると共に該金型内において筒状母材をコア軸方向に圧縮する工程とからなり、ここで、球帯状基体は、膨張黒鉛を含んだ耐熱材と金網からなる補強材とが圧縮され、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、圧縮された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圧縮された膨張黒鉛を含んだ耐熱材とを有しており、円筒内面には、圧縮された膨張処理前の酸処理黒鉛とワックスとの混合物からなる熱膨張可能な環状の被覆層が貫通孔において外部に露出して形成されることを特徴とする。
【００１５】
本発明の製造方法において、酸処理黒鉛粉末は、つぎの製造方法で作製されたものが好適に使用される。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％水溶液の所定量を加えて反応液を作製し、この反応液に鱗片状天然黒鉛粉末を所定量添加し、所定時間反応を行う。反応後、吸引濾過して酸処理黒鉛粉末を分離し、該酸処理黒鉛粉末を水で所定時間攪拌して吸引濾過するという洗浄作業を繰り返し、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乾燥炉で乾燥し、これを酸処理黒鉛粉末とする。このようにして得た酸処理黒鉛粉末は、熱の影響により黒鉛層間を拡張して膨張する性質を具有している。
【００１６】
本発明の製造方法によれば、膨張黒鉛を含むシートからなる耐熱材の一方の表面にその端部から長さ方向の所定の長さにわたって熱膨張可能な被覆層を形成するにあたり、酸処理黒鉛とワックスとは粉末の形態で混合物とされるので、膨張黒鉛を含むシートからなる耐熱材の表面に散布することにより行われ、その散布量の調整が容易となるなど作業性が極めて良好となる。また、ワックスはその融点が５０〜１５０℃と比較的低い温度であるため、最終の被覆層の作製を短時間で行うことができる。
【００１７】
本発明において、被覆層中の酸処理黒鉛とワックスとの混合割合は、酸処理黒鉛の重量に対しワックスの重量が０．２〜１．５倍の範囲であることが好ましい。ワックスは混合物からなる被覆層を膨張黒鉛を含むシートからなる耐熱材の表面に圧着させる際の接着剤の役割を果たすものであるが、このワックスの接着力は球帯状シール体が排気管継手に組み込まれるまでの間に該被覆層が脱落しない程度の接着力で充分である。
【００１８】
本発明において、環状の被覆層を形成するワックスには、融点が５０〜１５０℃を示す炭化水素系ワックスが使用されて好適であり、炭化水素系ワックスとしては、石油の潤滑油成分から抽出されたパラフィンワックス（炭素数２０〜４０の直鎖炭化水素を主成分とする）若しくは石油の重質潤滑油留分から抽出されたマイクロクリスタリンワックス（炭素数３０〜６０の非直鎖炭化水素を主成分とする）などの石油ワックス又はフィッシャー・トロプッシュワックス（炭素数１７〜７８の炭化水素を主成分とする）若しくはポリエチレンワックス、ポリプロピレンワックス等のポリオレフィンワックスなどの合成系ワックスなどが挙げられ、これらのうちの単独又は２種以上を混合して用いることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、球帯状シール体を上流側排気管の管端部に確実に固定することができ、下流側排気管から球帯状シール体に捩り方向（回転方向）の力が入力された場合においても、スティックスリップ等に起因する異常音を発生させることがなく、運転者、乗客に不快感を与えることのない球帯状シール体及びそれを用いた自動車の排気管継手装置を提供することができる。また、本発明の製造方法によれば、球帯状基体の円筒内面に熱膨張可能な環状の被覆層を備えた球帯状シール体を短時間で容易に作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
つぎに本発明及びその実施の形態を、図に示す例を参照して更に詳細に説明する。なお、本発明はこの例に何等限定されないのである。
【実施例】
【００２１】
＜酸処理黒鉛粉末について＞
濃度９８％の濃硫酸３００重量部を攪拌しながら、酸化剤として過酸化水素の６０％水溶液５重量部を加え、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、粒度３０〜８０メッシュの鱗片状天然黒鉛粉末１００重量部を添加し、３０分間反応を行う。反応後、吸引濾過して酸処理黒鉛粉末を分離し、該酸処理黒鉛粉末を３００重量部の水で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。
【００２２】
＜耐熱材について＞
上記酸処理黒鉛粉末を別途作製し、該膨張処理前の酸処理黒鉛粉末を、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黒鉛粒子（膨張倍率２００〜３００倍）を形成する。この膨張黒鉛粒子を双ローラー装置にてロール成形し、所望の厚さの膨張黒鉛シートを作製し、この膨張黒鉛シートを耐熱材とする。
【００２３】
＜補強材について＞
補強材は、鉄系としてオーステナイト系のＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、フェライト系のＳＵＳ４３０などのステンレス鋼線若しくは鉄線（ＪＩＳ-Ｇ-３５３２）若しくは亜鉛メッキ鉄線（ＪＩＳ-Ｇ-３５４７）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本以上使用して織ったり、編んだりして形成される金網が使用される。金網を形成する金属細線の線径は０．１０〜０．３２ｍｍ程度のものが使用され、金網の網目は３〜６ｍｍ程度のものが使用されて好適である。
【００２４】
つぎに、上述した構成材料からなる球帯状シール体の製造方法について図面に基づき説明する。
【００２５】
（第一工程）図２に示すように、金属細線を円筒状に編んで形成した筒状金網１をローラ２及び３間に通して所定の幅Ｄの帯状金網４を作製し、帯状金網４を所定の長さＬに切断した補強材５を準備する。
【００２６】
（第二工程）図３に示すように、補強材５の幅Ｄに対して１．１０×Ｄから２．１０×Ｄの幅ｄを有すると共に、補強材５の長さＬに対して１．３０×Ｌから２．７０×Ｌの長さｌを有するように切断された耐熱材（膨張黒鉛からなるシート）６を準備する。
【００２７】
（第三工程）酸処理黒鉛粉末とワックス粉末を準備し、酸処理黒鉛粉末の重量に対して０．２〜１．５倍の重量のワックス粉末を計量し、両者を均一に混合して混合物（混合粉末）を作製する。ワックス粉末としては、炭化水素系ワックス、具体的にはパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、フィッシャー・トロプッシュワックス、ポリオレフィンワックスのうちの単独又は２種以上を混合して用いる。
【００２８】
（第四工程）図４に示すように、耐熱材６の一方の端部の表面に、酸処理黒鉛粉末とワックス粉末との混合物を所定の長さ分だけ散布したのち、ワックスの融点又は融点以上の温度に加熱して混合物中のワックスを溶融させ、ついで常温（２０〜２５℃）まで放置し、固化して該耐熱材６の表面に該混合物の固形物層を形成する。ついで、固形物層を含む耐熱材６を一対のローラ（図示せず）間に通して圧延し、耐熱材６の表面に圧着して該混合物の被覆形成層７を形成する。因みに、被覆形成層７が形成された厚み０．６０ないし０．７０ｍｍの耐熱材６（耐熱材６の厚み０．４０ｍｍ）のみを３５０℃に加熱したところ８．５０ｍｍの厚みとなった。
【００２９】
（第五工程）後述する球帯状シール体２８において部分凸球面状外面２４の軸方向の少なくとも一方の端縁側の環状端面である大径側の端面２５に全体的に耐熱材６が露出するようにすべく、図５に示すように、部分凸球面状外面２４の大径側の端面２５となる補強材５の幅方向の一方の端縁８から０．１×Ｄから０．８×Ｄだけ耐熱材６が幅方向にはみ出すと共に、端縁８からの耐熱材６の幅方向のはみ出し量δ１が部分凸球面状外面の外面の小径端面側となる補強材５の幅方向の他方の端縁９からのはみ出し量δ２よりも多くなるようにすると共に、補強材５の長さ方向の一方の端縁１０から０．３０×Ｌから１．７０×Ｌだけ耐熱材６が長さ方向にはみ出すと共に、補強材５の長さ方向の他方の端縁１１と当該端縁１１に対応する耐熱材６の長さ方向の端縁１２とを実質的に一致させ、しかも、補強材５と耐熱材６との幅方向及び長さ方向を合致させるようにして、被覆形成層７が形成された面とは反対の耐熱材６の裏面に補強材５を重ね合わせて重合体１３を得る。
【００３０】
（第六工程）重合体１３を図６に示すように被覆形成層７を内側にしてうず巻き状であって耐熱材６が１回多くなるように捲回して、内周側の全周に亘って被覆形成層７が、外周側の全周に亘って耐熱材６が夫々露出した筒状母材１４を形成する。耐熱材６としては、筒状母材１４における耐熱材６の巻き回数が補強材５の巻き回数よりも多くなるように、補強材５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。筒状母材１４においては、図７に示すように、耐熱材６は、幅方向の一方の端縁側において補強材５の一方の端縁８から幅方向にδ１だけはみ出しており、また耐熱材６の幅方向の他方の端縁側において補強材５の他方の端縁９から幅方向にδ２だけはみ出している。
【００３１】
（第七工程）内面に円筒壁面１５と円筒壁面１５に連なる部分凹球面状壁面１６と部分凹球面状壁面１６に連なる貫通孔１７とを備え、貫通孔１７に段付きコア１８を嵌挿することによって内部に中空円筒部１９と該中空円筒部１９に連なる球帯状中空部２０とからなる中空部が形成された図８に示すような金型２１を準備し、該金型２１の段付きコア１８に筒状母材１４を挿入する。
【００３２】
金型２１の中空円筒部１９及び球帯状中空部２０からなる中空部に位置せしめられた筒状母材１４をコア軸方向に１〜３トン／ｃｍ２の圧力で圧縮成形し、図１に示すような、円筒内面２３、部分凸球面状外面２４並びに部分凸球面状外面２４の大径側及び小径側の環状端面２５及び２６を有した球帯状基体２７と、該球帯状基体２７の円筒内面２３に一体的に形成された酸処理黒鉛とワックスとの混合物からなる熱膨張可能な環状の被覆層２９とを備え、被覆層２９の内面によって中央部の貫通孔２２が規定されている球帯状シール体２８を作製する。
【００３３】
この圧縮成形により作製された球帯状シール体２８は、円筒内面２３と部分凸球面状外面２４と部分凸球面状外面２４の大径側及び小径側の環状端面２５及び２６とにより規定された球帯状基体２７と、球帯状基体２７の円筒内面２３に一体的に形成された熱膨張可能な環状の被覆層２９とを具備しており、球帯状基体２７は、耐熱材６と金網からなる補強材５とが圧縮され、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、圧縮された金網からなる補強材５とこの補強材５の金網の網目を充填しかつこの補強材５と混在一体化されて圧縮された膨張黒鉛からなる耐熱材６とを有しており、円筒内面２３には、圧縮された膨張処理前の酸処理黒鉛とワックスとの混合物からなる熱膨張可能な環状の被覆層２９が貫通孔２２において外部に露出して形成されている。
【００３４】
上述した方法によって作製された図１に示す球帯状シール体２８において、耐熱材６は、内部構造を形成する金網からなる補強材５と絡み合って一体となっており、部分凸球面状外面２４は、膨張黒鉛からなる耐熱材６の平滑な面に形成されていると共に、部分凸球面状外面２４の大径側の環状端面２５及び小径側の環状端面２６は、補強材５から幅方向にδ１及びδ２はみ出した耐熱材６が部分凸球面状外面２４の大径側の環状端面２５及び小径側の環状端面２６に曲折されかつ展延されることによって膨張黒鉛からなる耐熱材６で覆われている。
【００３５】
斯かる球帯状シール体２８は、図９に示すような排気管継手装置３０に用いられる。排気管継手装置３０は、エンジン側に連結された上流側排気管３１と、上流側排気管３１の端面３２と隙間３３を残して相対峙した端面３４を有した大気側に連結された下流側排気管３５と、上流側排気管３１の管端部３６の外面に溶接等により固着されたフランジ３７と、下流側排気管３５の管端部３８の外面に溶接等により固着されていると共に部分凹球面状内面３９を有したシール座部材４０と、上流側排気管３１と下流側排気管３５とを相対角変位自在に互いに弾性的に連結する弾性連結手段４１と、球帯状シール体２８とを具備している。
【００３６】
球帯状シール体２８は、酸処理黒鉛とワックスとの混合物からなる熱膨張可能な環状の被覆層２９で上流側排気管３１の管端部３６の外面に嵌合されていると共に球帯状基体２７の大径側の環状端面２５でフランジ３７の軸方向Ｘに実質的に直交した側面５１に接触しており、球帯状基体２７の部分凸球面状外面２４でシール座部材４０の部分凹球面状内面３９に摺動自在に接触されている。
【００３７】
弾性連結手段４１は、一端がフランジ３７に固定され、他端がシール座部材４０から一体的に延設されたフランジ部４２を貫通して配された一対のボルト４３と、ボルト４３の外面を囲繞してボルト４３の頭部とフランジ部４２との間に配された一対のコイルばね４４とを具備しており、上流側排気管３１と下流側排気管３５とは斯かる弾性連結手段４１により互いに弾性的に連結されており、下流側排気管３５には常時、上流側排気管３１の方向に一対のコイルばね４４のばね力が付勢されている。
【００３８】
排気管継手装置３０では、上流側排気管３１と下流側排気管３５との間に生じる相対角変位は、球帯状シール体２８の部分凸球面状外面２４とシール座部材４０の部分凹球面状内面３９との間の摺動で許容される。
【００３９】
以上の排気管継手装置３０によれば、球帯状シール体２８がその部分凸球面状外面２４で下流側排気管３５の管端部３８に固着されたシール座部材４０の部分凹球面状内面３９に摺動自在に接触している結果、上流側排気管３１及び下流側排気管３５間に生じる相対角変位は、球帯状シール体２８の部分凸球面状外面２４とシール座部材４０の部分凹球面状内面３９との間の摺動で許容される一方、上流側排気管３１及び下流側排気管３５間における外部に対するシールは、球帯状基体２７の部分凸球面状外面２４とシール座部材４０の部分凹球面状内面３９との密な接触に加えて、球帯状基体２７の大径側の環状端面２５とフランジ３７の側面５１との接触により行われることになる。
【００４０】
そして、排気管継手装置３０によれば、球帯状シール体２８において、円筒内面２３に一体的に形成された熱膨張可能な環状の被覆層２９は、排気管内を流動する排気ガスの熱により排気管の外面を締め付けるように膨張する結果、球帯状シール体２８と上流側排気管３１の管端部３６の外面との一体化が図られ、而して、球帯状シール体２８を上流側排気管３１の管端部３６に確実に固定することができ、下流側排気管３５から球帯状シール体２８に捩り方向（回転方向）の力が入力された場合においても、被覆層２９の環状の内面と上流側排気管３１の管端部３６の外面との間及び球帯状基体２７の大径側の環状端面２５とフランジ３７との間に摺動を生じさせることがなく、ここでのスティックスリップ等に起因する異常摩擦音を発生させることがなく、運転者に不快感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の球帯状シール体を示す縦断面図である。
【図２】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説明図である。
【図３】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図である。
【図４】本発明の球帯状シール体の製造工程における耐熱材と被覆形成層との斜視図である。
【図５】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図である。
【図６】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図である。
【図７】図６に示す筒状母材の縦断面図である。
【図８】本発明の球帯状シール体の製造工程における金型中に筒状母材を挿入した状態を示す縦断面図である。
【図９】本発明の球帯状シール体を組込んだ排気管継手装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
５  補強材
６  耐熱材
７  被覆形成層
１４  筒状母材
２１  金型
２３  円筒内面
２４  部分凸球面状外面
２５、２６  環状端面
２７  球帯状基体
２８  球帯状シール体
２９  被覆層
【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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