(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒内面、部分凸球面状面並びに部分凸球面状面の大径側及び小径側の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面に一体的に形成された外層とを備えた、排気管継手に用いられる球帯状シール体であって、球帯状基体は、金網からなる球帯状基体用の補強材と、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球帯状基体用の耐熱材とを具備しており、該球帯状基体の円筒内面及び部分凸球面状面の大径側の環状端面は、球帯状基体用の耐熱材からなる面と、当該耐熱材からなる面と面一となっていると共に球帯状基体用の補強材からなる面とを含んでおり、球帯状基体用の耐熱材からなる面及び球帯状基体用の補強材からなる面は、該球帯状基体の円筒内面及び部分凸球面状面の大径側の環状端面において混在一体化されており、球帯状基体用の補強材からなる面は、該球帯状基体の円筒内面及び部分凸球面状面の大径側の環状端面において球帯状基体用の耐熱材からなる面に対して点在していることを特徴とする球帯状シール体。
【請求項２】
部分凸球面状面の大径側の環状端面において、球帯状基体用の補強材からなる前記面は、５〜４０％の面積割合をもって点在している請求項１に記載の球帯状シール体。
【請求項３】
円筒内面において、球帯状基体用の補強材からなる前記面は、５〜４０％の面積割合をもって点在している請求項１又は２に記載の球帯状シール体。
【請求項４】
外層は、膨張黒鉛を含む外層用の耐熱材と金網からなる外層用の補強材とが圧縮されて外層用の補強材の金網の網目に外層用の耐熱材が充填されて当該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、外層用の補強材からなる面と外層用の耐熱材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１から３のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項５】
外層は、膨張黒鉛を含む外層用の耐熱材と、固体潤滑剤と、金網からなる外層用の補強材とが圧縮されて外層用の補強材の金網の網目に固体潤滑剤及び外層用の耐熱材が充填されて当該固体潤滑剤及び耐熱材と外層用の補強材とが混在一体化されてなり、該外層の外表面は、外層用の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１から３のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項６】
固体潤滑剤は、六方晶窒化硼素２３〜５７質量％、アルミナ水和物５〜１５質量％及び四ふっ化樹脂３３〜６７質量％を含む潤滑組成物からなる請求項５に記載の球帯状シール体。
【請求項７】
球帯状基体用の耐熱材及び外層用の耐熱材は、燐酸塩を１．０〜１６．０質量％と膨張黒鉛とを含んでいる請求項１から６のいずれか一項に記載の球帯状シール体。
【請求項８】
球帯状基体用の耐熱材及び外層用の耐熱材は、更に燐酸を０．０５〜５．０質量％含んでいる請求項７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及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車用エンジンの排気ガスは、自動車エンジンの排気通路の一例を示す図３２において、エンジンの各気筒（図示せず）で発生した排気ガスは、排気マニホールド触媒コンバータ６００にまとめられ、排気管６０１及び排気管６０２を通じてサブマフラ６０３に送られ、このサブマフラ６０３を通過した排気ガスは、更に排気管６０４及び排気管６０５を介してマフラ（消音器）６０６へと送られ、このマフラ６０６を通じて大気中に放出される。
【０００３】
これら排気管６０１及び６０２並びに６０４及び６０５や、サブマフラ６０３及びマフラ６０６等の排気系部材にあっては、エンジンのロール挙動及び振動などにより繰返し応力を受ける。とくに高速回転で高出力エンジンの場合は、排気系部材に加わる応力はかなり大きなものとなる。したがって、排気系部材は疲労破壊を招く虞があり、またエンジン振動が排気系部材を共振させ、室内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、排気マニホールド触媒コンバータ６００と排気管６０１との連結部６０７及び排気管６０４と排気管６０５との連結部６０８を排気管球面継手又は蛇腹式継手等の振動吸収機構によって可動連結することにより、自動車エンジンのロール挙動及び振動などにより排気系部材に繰返し受ける応力が吸収され、当該排気系部材の疲労破壊等が防止されると共にエンジンの振動が排気系部材を共振させ車室内の静粛性を悪化させる問題も解決されるという利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５４−７６７５９号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
上記した振動吸収機構の一例として、特許文献１に記載された排気管継手及び該継手に使用されるシール体が挙げられる。特許文献１に記載されたシール体は、該シール体の凸球面状の外面で、下流側排気管の端部に固着されたフランジ部材の凹球面状の内面に摺動自在に接触するようにしてその円筒状の内面で上流側排気管の管端部の外周面に嵌装されて用いられ、フランジ部材の凹球面状の内面に対するシール体の凸球面状の外面の相対的な摺動で排気管継手に作用する応力を吸収するようにしている。
【０００６】
ところで、前輪駆動横置きエンジンでは、エンジンの後ろ側に排気マニホールドが設けられる場合があり、排気マニホールドに接続される排気管にはせん断方向（排気管の管軸方向と直交する方向）の力に加えて、とくに捩じり方向（排気管の管軸を中心とした回転方向）の力が加わり、この力が排気管継手にも入力されることになる。
【０００７】
上記排気管に生じるせん断力及び捩じり力に対処するべく、排気管継手においては、例えば、シール体と排気管を“しまりばめ”として該シール体を排気管の外周面に圧入し、該シール体の円筒内面での回転を防止させる技術、あるいはシール体の円筒内面を金網からなる補強材の露出面とすることにより、シール体の円筒内面と排気管の外面との間の摩擦を高め、シール体を排気管の外面に強固に固定するようにした技術（特許文献２参照）がある。
【０００８】
しかしながら、シール体と排気管を“しまりばめ”としてシール体を排気管の外周面に圧入する技術においては、シール体の使用過程に排気管内を流通する排気ガスの熱負荷が加わることにより応力緩和が発生し、“しまりばめ”による圧入力の低下を来たして両者間の強固な一体性が失われるという問題がある。また、特許文献２に記載された技術においては、シール体を排気管の外面に圧入する際には、作業員の力だけでは圧入することができず、別途作製された治具を必要とするなど、作業性に問題があるのと、前記と同様、排気ガスの熱負荷が加わることにより応力緩和が発生し、シール体と排気管の外面との強固な一体性が失われるという問題もある。
【０００９】
シール体の円筒内面と排気管の外面との一体性が失われた状態で、排気管継手にせん断方向及び捩じり方向の変位を生じさせる力が入力されると、シール体の円筒内面において排気管の管軸回りに回転を生じさせる力が生じると共に、シール体の大径側の環状端面にも回転を生じさせるような力が生じる。大径側の環状端面は、該環状端面と該環状端面が当接するフランジ部材との間からの排気ガスの漏洩を防止するという観点から膨張黒鉛を含む耐熱材の露出面としているため、大径側の端面とフランジ部材との摺動により該フランジ部材の表面に耐熱材の被膜が移着し、この移着した耐熱材の被膜と耐熱材が露出した大径側の環状端面との摺動に移行した場合には、耐熱材同志の摺動摩擦となり、耐熱材（膨張黒鉛）の静止摩擦係数と動摩擦係数との差が大きいこと、また耐熱材のすべり速度に対する摩擦抵抗が負性抵抗を示すことに起因して、往々にしてスティックスリップ現象を生じ、該スティックスリップ現象に起因する摩擦異常音を発生させる虞があり、この摩擦異常音が運転者等に不快感を与えるという問題を生じる虞がある。
【００１０】
本発明は前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マニホールドに接続された排気管に捩じり方向及びせん断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現象に起因する摩擦異常音を発生させることがなく、運転者等に不快感を与えることのない球帯状シール体及びその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】
【００１１】
本発明の球帯状シール体は、円筒内面、部分凸球面状面並びに部分凸球面状面の大径側及び小径側の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面に一体的に形成された外層とを備えた、排気管継手に用いられる球帯状シール体であって、球帯状基体は、金網からなる球帯状基体用の補強材と、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球帯状基体用の耐熱材とを具備しており、該球帯状基体の円筒内面及び部分凸球面状面の大径側の環状端面は、球帯状基体用の耐熱材からなる面と、当該耐熱材からなる面と面一となっていると共に球帯状基体用の補強材からなる面とを含んでおり、球帯状基体用の耐熱材からなる面及び球帯状基体用の補強材からなる面は、該球帯状基体の円筒内面及び部分凸球面状面の大径側の環状端面において混在一体化されており、球帯状基体用の補強材からなる面は、該球帯状基体の円筒内面及び部分凸球面状面の大径側の環状端面において球帯状基体用の耐熱材からなる面に対して点在している。
【００１２】
本発明の球帯状シール体によれば、球帯状シール体の円筒内面と該球帯状シール体が配置される排気管の一端部の外面との間に一体性が失われた状態で、排気管に捩じり方向及びせん断方向の力が入力されて該球帯状シール体の円筒内面において排気管がその管軸回りで回転して、当該排気管に固着されたフランジ部材もそれに連れて回転して球帯状シール体の大径側の環状端面と当該環状端面が接触するフランジ部材との間に相対的な回転摺動を生じても、該大径側の環状端面には膨張黒鉛を含む球帯状基体用の耐熱材からなる面に加えて金網からなる球帯状基体用の補強材からなる面が点在して露出しているので、フランジ部材の表面への球帯状基体用の耐熱材の過度の移着は回避され、適正な球帯状基体用の耐熱材の被膜をフランジ部材の表面に形成できて、球帯状シール体の大径側の環状端面とフランジ部材との間の相対的な回転摺動は、適正にフランジの表面に移着されて形成された球帯状基体用の耐熱材の被膜を介しての回転摺動に移行するので、大径側の環状端面は、スティックスリップ現象を生じることはなく、該スティックスリップ現象に起因するフランジ部材の表面と大径側の環状端面との摺動面での摩擦異常音の発生もないので、運転者等に不快感を与えることもない上に、当該球帯状シール体の大径側の環状端面とフランジ部材との間の密封性を低下させることがない。
【００１３】
本発明の球帯状シール体における部分凸球面状面の大径側の環状端面において、球帯状基体用の補強材からなる面は、好ましくは、５〜４０％の面積割合をもって点在している。
【００１４】
大径側の環状端面において、球帯状基体用の補強材からなる面の面積割合が５％未満では、環状端面に露出する耐熱材からなる面の量が多くなり、フランジ部材の表面に移着する該耐熱材の量が多くなるので、該フランジ部材の表面に移着した耐熱材の被膜と環状端面との摺動回転に移行した際に、往々にしてスティックスリップ現象を発生し、該スティックスリップ現象に起因する摩擦異常音を発生させる虞があり、また、大径側の環状端面において、球帯状基体用の補強材からなる面の面積割合が４０％を超えると、環状端面に露出する補強材からなる面の割合が多くなりすぎ、該金網からなる補強材と金属からなるフランジ部材との金属同志の摺動回転となり、金属摺動異音を発生させるばかりか、球帯状基体の環状端面とフランジ部材の表面との間の密封性を損なう虞がある。
【００１５】
また、球帯状基体の円筒内面においても、球帯状基体用の補強材からなる面は、面５〜４０％の面積割合をもって点在して露出していることが好ましい。
【００１６】
本発明の球帯状シール体において、球帯状基体の部分凸球面状面に一体的に形成される外層は、膨張黒鉛を含む外層用の耐熱材と金網からなる外層用の補強材とが圧縮されて外層用の補強材の金網の網目に外層用の耐熱材が充填されて当該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、外層用の補強材からなる面と外層用の耐熱材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く、また球帯状基体の部分凸球面状面に一体的に形成される外層は、膨張黒鉛を含む外層用の耐熱材と、固体潤滑剤と、金網からなる外層用の補強材とが圧縮されて外層用の補強材の金網の網目に固体潤滑剤及び外層用の耐熱材が充填されて当該固体潤滑剤及び耐熱材と外層用の補強材とが混在一体化されてなり、該外層の外表面は、外層用の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。
【００１７】
固体潤滑剤としては、六方晶窒化硼素２３〜５７質量％、アルミナ水和物５〜１５質量％及び四ふっ化樹脂３３〜６７質量％を含む潤滑組成物からなるものを好ましい例として挙げることができる。
【００１８】
本発明の球帯状シール体において、球帯状基体用の耐熱材及び外層用の耐熱材は、酸化抑制剤としての燐酸塩を１．０〜１６．０質量％の割合で含有していてもよく、また酸化抑制剤として燐酸塩を１．０〜１６．０質量％及び燐酸を０．０５〜５．０質量％含有していてもよい。
【００１９】
酸化抑制剤としての燐酸塩又は燐酸塩及び燐酸と膨張黒鉛とを含有する耐熱材は、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より好ましい使用を可能とするものである。
【００２０】
円筒内面、部分凸球面状面並びに部分凸球面状面の大径側及び小径側の環状端面によって規定される球帯状基体と、この球帯状基体の部分凸球面状面に一体的に形成された外層とを備えている本発明による球帯状シール体の製造方法は、（ａ）密度αが０．３〜０．９Ｍｇ／ｍ３の膨張黒鉛シートからなる球帯状基体用の耐熱材を準備する工程と、（ｂ）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球帯状基体用の補強材の二つの層間に該球帯状基体用の耐熱材を挿入し、当該耐熱材を挿入した補強材を耐熱材の厚さ方向に加圧し、球帯状基体用の補強材の金網の網目に球帯状基体用の耐熱材を密に充填すると共に球帯状基体用の補強材の一部を露出させて耐熱材中に当該補強材を埋設するように互いに圧着して、球帯状基体用の耐熱材と球帯状基体用の補強材とが圧縮されていると共に球帯状基体用の耐熱材からなる面と球帯状基体用の補強材からなる面とが面一となっている表面と該補強材の両側において球帯状基体用の耐熱材が充填されていない部分とを有している扁平状の複合シート材を形成する工程と、（ｃ）扁平状の複合シート材を円筒状に数回捲回して筒状母材を形成する工程と、（ｄ）密度αが１．０〜１．５Ｍｇ／ｍ３の膨張黒鉛シートからなる外層用の耐熱材を準備する工程と、（ｅ）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二つの層を有した外層用の補強材を準備し、この補強材の二つの層間に外層用の耐熱材を挿入し、当該耐熱材を挿入した外層用補強材を当該耐熱材の厚さ方向に加圧し、外層用の補強材の金網の網目に外層用の耐熱材を充填して、表面に外層用の補強材からなる面と外層用の耐熱材からなる面とが混在して露出した扁平状の外層形成部材を形成する工程と、（ｆ）前記筒状母材の外周面に前記外層形成部材を捲回して予備円筒成形体を形成する工程と、（ｇ）該予備円筒成形体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予備円筒成形体をコア軸方向に圧縮成形する工程とを具備しており、球帯状基体は、金網からなる球帯状基体用の補強材と、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球帯状基体用の耐熱材とを具備しており、該球帯状基体の円筒内面及び部分凸球面状面の大径側の環状端面は、球帯状基体用の耐熱材からなる面と、当該耐熱材からなる面と面一となっていると共に球帯状基体用の補強材からなる面とを含んでおり、球帯状基体用の耐熱材からなる面及び球帯状基体用の補強材からなる面は、該球帯状基体の円筒内面及び部分凸球面状面の大径側の環状端面において混在一体化されており、球帯状基体用の補強材からなる面は、該球帯状基体の円筒内面及び部分凸球面状面の大径側の環状端面において球帯状基体用の耐熱材からなる面に対して点在しており、外層は、膨張黒鉛を含む外層用の耐熱材と金網からなる外層用の補強材とが圧縮されて外層用の補強材の金網の網目に外層用の耐熱材が充填されて当該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、外層用の補強材からなる面と外層用の耐熱材からなる面とが混在した平滑な面に形成されている。
【００２１】
本発明の球帯状シール体の製造方法によれば、円筒内面及び部分凸球面状面の大径側の環状端面に、球帯状基体用の膨張黒鉛を含む球帯状基体用の耐熱材からなる面と球帯状基体用の補強材からなる面とが面一となっていると共に互いに面一とされた補強材からなる面が耐熱材からなる面に対して点在して露出している球帯状シール体を製造できるので、特に相手材としてのフランジ部材の表面への球帯状基体用の耐熱材の過度の移着はなく、フランジ部材の表面とは、常時、補強材からなる面が耐熱材からなる面に対して点在して露出する大径側の環状端面において回転摺動するので、大径側の環状端面は、フランジ部材との間にスティックスリップ現象を生じることはなく、スティックスリップ現象に起因するフランジ部材の表面と大径側の環状端面との摺動面での摩擦異常音の発生のない球帯状シール体を得ることができる。
【００２２】
大径側の環状端面において、球帯状基体用の補強材からなる面の露出する面積割合は、５〜４０％であることが好ましく、この面積割合は、前記製造方法の（ｂ）工程の扁平状の複合シート材において、球帯状基体用の耐熱材が充填されない部分の幅を変更することによって調整することができる。図３１は、幅が４８±１．２ｍｍの扁平状の複合シート材の片側（耳部）に生じた球帯状基体用の耐熱材が充填されない部分の幅（ｍｍ）と球帯状基体の大径側の環状端面に補強材からなる面が点在して露出する面積割合の関係を、実験に基づき得たグラフである。
【００２３】
また、前記製造方法の（ｅ）工程において、固体潤滑剤の被覆層を含む外層形成部材とすることができる。すなわち、外層用の補強材の金網からなる二つの層間に、一方の表面に固体潤滑剤の被覆層を具備した外層用の耐熱材を挿入し、以下（ｅ）工程を実施することにより、表面に外層用の補強材からなる面と固体潤滑剤の被覆層からなる面とが混在して露出した扁平状の外層形成部材を形成し、この外層形成部材を用いて（ｆ）工程及び（ｇ）工程を実施することにより、外層は、膨張黒鉛を含む外層用の耐熱材と固体潤滑剤と金網からなる外層用の補強材とが圧縮されて外層用の補強材の網目に固体潤滑剤及び外層用の耐熱材が充填されて当該固体潤滑剤及び外層用の耐熱材と外層用の補強材とが混在一体化されてなり、該外層の外表面は、外層用の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球帯状シール体を得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、球帯状シール体の円筒内面と該球帯状シール体が配置される排気管の一端部の外面との間に一体性が失われた状態で、排気管に捩じり方向及びせん断方向の力が入力されて該球帯状シール体の円筒内面において排気管がその管軸回りで回転して、当該排気管に固着されたフランジ部材もそれに連れて回転して球帯状シール体の大径側の環状端面と当該環状端面が接触するフランジ部材との間に相対的な回転摺動を生じても、該大径側の環状端面には膨張黒鉛を含む球帯状基体用の耐熱材からなる面に加えて金網からなる球帯状基体用の補強材からなる面が点在して露出しているので、フランジ部材の表面への球帯状基体用の耐熱材の過度の移着は回避され、適正な球帯状基体用の耐熱材の被膜をフランジ部材の表面に形成できて、球帯状シール体の大径側の環状端面とフランジ部材との間の相対的な回転摺動は、適正にフランジの表面に移着されて形成された球帯状基体用の耐熱材の被膜を介しての回転摺動に移行するので、大径側の環状端面は、スティックスリップ現象を生じることはなく、該スティックスリップ現象に起因するフランジ部材の表面と大径側の環状端面との摺動面での摩擦異常音の発生もないので、運転者等に不快感を与えることもない上に、当該球帯状シール体の大径側の環状端面とフランジ部材との間の密封性を低下させることのない球帯状シール体及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態の一例で製造された球帯状シール体の縦断面説明図である。
【図２】図２は、図１に示す球帯状シール体の部分拡大説明図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態の一例で製造された他の球帯状シール体の断面説明図である。
【図４】図４は、図３に示す球帯状シール体の部分拡大説明図である。
【図５】図５は、本発明の球帯状シール体の製造工程における球帯状基体用の耐熱材の斜視説明図である。
【図６】図６は、補強材の金網の網目の平面説明図である。
【図７】図７は、本発明の球帯状シール体の製造工程における複合シート材の製造工程の説明図である。
【図８】図８は、図７に示す複合シート材の製造工程における複数個の環状凹溝を有するローラの正面説明図である。
【図９】図９は、図７に示す複合シート材の製造工程における円筒状編組金網からなる球帯状基体用の補強材内に球帯状基体用の耐熱材を挿入し、該補強材を扁平状に変形させると共に扁平状に変形された補強材内に耐熱材が位置せしめられた状態の断面説明図である。
【図１０】図１０は、図７に示す複合シート材の製造工程における円筒状編組金網からなる球帯状基体用の補強材内に球帯状基体用の耐熱材を挿入し、該補強材を扁平状に変形させると共に扁平状に変形された補強材内に耐熱材が位置せしめられた状態の斜視説明図である。
【図１１】図１１は、図７に示す複合シート材の製造工程における扁平状に変形せしめられた補強材内に位置せしめられた耐熱材を複数個の環状凹溝を有するローラと円筒ローラとで加圧する状態の説明図である。
【図１２】図１２は、図７に示す複合シート材の製造工程における扁平状に変形せしめられた補強材内に位置せしめられた耐熱材を複数個の環状凹溝を有するローラと円筒ローラとで加圧している状態の説明図である。
【図１３】図１３は、図７に示す複合シート材の製造工程における扁平状に変形せしめられた補強材内に位置せしめられた耐熱材を複数個の環状凹溝を有するローラと円筒ローラとで加圧した後の状態の説明図である。
【図１４】図１４は、図７に示す複合シート材の製造工程における扁平状に変形せしめられた補強材内に位置せしめられた耐熱材を複数個の環状凹溝を有するローラと円筒ローラとで加圧した後、一対の円筒ローラで加圧している状態の説明図である。
【図１５】図１５は、図７に示す複合シート材の製造工程を経て製造された複合シート材の説明図である。
【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筒状母材の平面説明図である。
【図１７】図１７は、図１６に示す筒状母材の縦断面説明図である。
【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外層用の耐熱材の斜視説明図である。
【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扁平状の外層形成部材の製造工程の説明図である。
【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形成方法の説明図である。
【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図１８に示す外層用の耐熱材を使用した外層形成部材の形成方法の説明図である。
【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固体潤滑剤の被覆層を備えた外層用の耐熱材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図２２に示す外層用の耐熱材を使用した外層形成部材の形成方法の説明図である。
【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図２２に示す外層用の耐熱材を使用して形成された外層形成部材の説明図である。
【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帯状金網の説明図である。
【図２６】図２６は、本発明の球帯状シール体の製造工程における図１８に示す外層用の耐熱材を使用した外層形成部材の他の形成方法の説明図である。
【図２７】図２７は、本発明の球帯状シール体の製造工程における図１８に示す外層用の耐熱材を使用した外層形成部材の他の形成方法の説明図である。
【図２８】図２８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２９】図２９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配置した状態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、本発明の球帯状シール体を組込んだ他の排気管球面継手の断面説明図である。
【図３２】図３２は、自動車エンジンの排気系の説明図である。
【図３３】図３３は、球帯状基体の部分凸球面部の大径側の環状端面において、補強材からなる面が点在して露出する面積割合と複合シート材の耐熱材が充填されない部分の幅との関係を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に本発明を、図に示す好ましい実施の形態の例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されない。
【００２７】
本発明の球帯状シール体における構成材料及び球帯状シール体の製造方法について説明する。
【００２８】
＜耐熱材Ｉ及びその製造方法について＞
濃度９８％の濃硫酸を撹拌しながら、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、該反応液に粒度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、吸引濾過して酸処理黒鉛粉末を分離し、該酸処理黒鉛粉末を水で１０分間撹拌して吸引濾過するという洗浄作業を２回繰返し、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。
【００２９】
上記酸処理黒鉛粉末を、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を作製し、この膨張黒鉛シートを耐熱材Ｉとする。
【００３０】
＜耐熱材ＩＩ及びその製造方法＞
上記酸処理黒鉛粉末と同様の方法で得た酸処理黒鉛粉末を撹拌しながら、該酸処理黒鉛粉末に燐酸塩として、例えば濃度５０％の第一燐酸アルミニウム〔Ａｌ（Ｈ２ＰＯ４）３〕水溶液をメタノールで希釈した溶液を噴霧状に配合し、均一に撹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乾燥炉で乾燥する。ついで、乾燥した混合物を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、第一燐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を作製し、この膨張黒鉛シートを耐熱材ＩＩとする。
【００３１】
＜耐熱材ＩＩＩ及びその製造方法について＞
上記酸処理黒鉛粉末と同様の方法で得た酸処理黒鉛粉末を撹拌しながら、該酸処理黒鉛粉末に燐酸塩として、例えば濃度５０％の第一燐酸アルミニウム水溶液と燐酸として、例えば濃度８４％のオルト燐酸（Ｈ３ＰＯ４）水溶液をメタノールで希釈した溶液を噴霧状に配合し、均一に撹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乾燥炉で乾燥する。ついで、乾燥した混合物を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、第一燐酸アルミニウムは構造式中の水が脱離し、オルト燐酸は脱水反応を生じて五酸化燐を生成する。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を作製し、この膨張黒鉛シートを耐熱材ＩＩＩとする。
【００３２】
このようにして作製された耐熱材ＩＩには、第一燐酸アルミニウムが１．０〜１６．０質量％含有されているのが好ましく、耐熱材ＩＩＩには、第一燐酸アルミニウムが１．０〜１６．０質量％及び五酸化燐が０．０５〜５．０質量％含有されているのが好ましい。この燐酸塩又は燐酸塩及び五酸化燐を含有した膨張黒鉛は、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６００℃ないし６００℃を超える高温領域での使用を可能とする。ここで、燐酸塩としては、上記第一燐酸アルミニウムの他に、第一燐酸リチウム（ＬｉＨ２ＰＯ４）、第二燐酸リチウム（Ｌｉ２Ｈ２ＰＯ４）、第一燐酸カルシウム〔Ｃａ（Ｈ２ＰＯ４）２〕、第二燐酸カルシウム（ＣａＨＰＯ４）、第二燐酸アルミニウム〔Ａｌ２（ＨＰＯ４）３〕などを使用することができ、燐酸としては、上記オルト燐酸の他に、メタ燐酸（ＨＰＯ３）、ポリ燐酸などを使用することができる。
【００３３】
上記耐熱材Ｉ、耐熱材ＩＩ及び耐熱材ＩＩＩにおいて、外層用に使用される耐熱材Ｉ、耐熱材ＩＩ及び耐熱材ＩＩＩの密度αは、１．０〜１．５Ｍｇ／ｍ３、好ましくは１．０〜１．２Ｍｇ／ｍ３で、厚さが０．３０〜０．４０ｍｍの耐熱材が使用されて好適であり、球帯状基体用に使用される耐熱材Ｉ、耐熱材ＩＩ及び耐熱材ＩＩＩは、球帯状シール体の製造時において密度が外層用に使用される耐熱材の密度の０．３〜０．６倍の密度、すなわち０．３〜０．９Ｍｇ／ｍ３、好ましくは０．３〜０．６Ｍｇ／ｍ３の密度で、厚さが１．０〜１．５ｍｍを有する耐熱材が使用されて好適である。
【００３４】
＜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、ＳＵＳ３１０Ｓ、ＳＵＳ３１６、フェライト系のＳＵＳ４３０などのステンレス鋼線、鉄線（ＪＩＳＧ３５３２）もしくは亜鉛メッキ鋼線（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一本又は２本以上を使用して織ったり編んだりして形成される織組金網又は編組金網が使用されて好適である。
【００３５】
金網を形成する金属細線において、線径は、０．２８〜０．３２ｍｍ程度のものが使用され、該線径の金属細線で形成された球帯状基体用の金網の目幅（編組金網を示す図６参照）は、縦４〜６ｍｍ、横３〜５ｍｍ程度のものが使用されて好適であり、該線径の金属細線で形成された外層用の金網の網目の目幅は、縦２．５〜３．５ｍｍ、横１．５〜２．５ｍｍ程度のものが使用されて好適である。
【００３６】
＜固体潤滑剤について＞
固体潤滑剤は、摺動性の向上のために球帯状シール体の外層に使用されて好適であって、固体潤滑剤は、六方晶窒化硼素（以下「ｈ−ＢＮ」と略称する。）２３〜５７質量％、アルミナ水和物５〜１５質量％及び四ふっ化エチレン樹脂（以下「ＰＴＦＥ」と略称する。）３３〜６７質量％を含む潤滑組成物を好ましい例として例示し得る。
【００３７】
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ＰＴＦＥ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２３〜５７質量％とＰＴＦＥ粉末３３〜６７質量％及びアルミナ水和物５〜１５質量％とを含む潤滑組成物を固形分３０〜５０質量％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とよい。水性ディスパージョンを形成するｈ−ＢＮ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。
【００３８】
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、特には硝酸が好ましい。
【００３９】
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は、組成式Ａｌ２Ｏ３・ｎＨ２Ｏ（組成式中、０＜ｎ＜３）で表わ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）など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）などのアルミナ三水和物、擬ベーマイトなどが挙げられる。
【００４０】
次に、上記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。
【００４１】
（第一工程）密度が０．３〜０．９Ｍｇ／ｍ３、好ましくは０．３〜０．６Ｍｇ／ｍ３を有する膨張黒鉛シートからなる球帯状基体用の耐熱材１を準備する（図５参照）。
【００４２】
（第二工程）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網目の目幅が縦４〜６ｍｍ、横３〜５ｍｍ（図６参照）の円筒状編組金網からなる球帯状基体用の補強材２の二つの層間としての内部に、該円筒状編組金網（図２５参照）の直径（内径）の長さより小さい長さ（幅）に形成した球帯状基体用の耐熱材１を連続的に挿入し、耐熱材１を挿入した補強材２をその挿入開始端から平滑な円筒状の外周面を有する円筒ローラ３と軸方向に沿って複数個の環状凹溝４をもった円筒状の外周面を有したローラ５（図７及び図８参照）との間の隙間Δ１に供給して耐熱材１の厚さ方向に加圧（図７、図９、図１０、図１１、図１２及び図１３参照）し、さらに別の平滑な円筒状の外周面を有する一対の円筒ローラ６及び７間の隙間Δ２に供給して加圧（図７及び図１４参照）し、球帯状基体用の補強材２の金網の網目に球帯状基体用の耐熱材１を密に充填すると共に球帯状基体用の補強材２の一部が耐熱材１からなる面８と共に露出し、その他の部分が耐熱材１に埋設するように互いに圧着して、球帯状基体用の耐熱材１からなる面８と球帯状基体用の補強材２からなる面９とを面一に形成して、耐熱材１からなる面８と補強材２からなる面９とが面一となって露出した両表面と補強材２の幅方向の両側に耐熱材１が充填されない部分１０及び１０とを有する扁平状の複合シート材１１（図１５参照）を形成する。
【００４３】
円筒ローラ３と軸方向に沿って複数個の環状凹溝４をもった円筒状の外周面を有したローラ５との間の隙間Δ１は、０．３５〜０．６０ｍｍの範囲に設定されるのが好ましく、また一対の円筒ローラ６及び７間の隙間Δ２は、０．４５〜０．６５ｍｍの範囲に設定されるのが好ましい。
【００４４】
上記第二工程で得られた扁平状の複合シート材１１の一方の表面１２において、球帯状基体用の耐熱材１からなる面８と共に露出する球帯状基体用の補強材２からなる面９の面積割合は、複合シート材１１の一方の表面１２の面積の５〜４０％であることが好ましい。
【００４５】
（第三工程）扁平状の複合シート材１１を円筒状に数回捲回して筒状母材１３を形成する（図１６及び図１７参照）。この筒状母材１３において、円筒状の上、下部側に球帯状基体用の耐熱材１が充填されていない部分１０及び１０が位置する。
【００４６】
（第四工程）密度αが１．０〜１．５Ｍｇ／ｍ３、好ましくは１．０〜１．２Ｍｇ／ｍ３、厚さを有する膨張黒鉛シートからなる外層用の耐熱材１４（図１８）を準備し、この耐熱材１４を筒状母材１３の外周面を一回巻きできる程度の長さに切断する。
【００４７】
（第五工程）
＜外層形成部材Ｉ及びその製造方法＞
線径が０．２８〜０．３２ｍｍの金属細線を円筒状に編んで形成した網目の目幅が縦２．５〜３．５ｍｍ、横１．５〜１．５ｍｍ程度（図６参照）の円筒状編組金網（図２５参照）からなる外層用の補強材１５の二つの層間としての内部に、該円筒状編組金網の直径（内径）の長さよりも小さい長さ（幅）に形成した外層用の耐熱材１４を連続的に挿入し、耐熱材１４を挿入した補強材１５をその挿入開始端から平滑な外周面を有する一対の円筒ローラ１６及び１７間の隙間Δ３に供給して耐熱材１４の厚さ方向に加圧（図１９及び図２０参照）し、外層用の補強材１５の金網の網目に外層用の耐熱材１４を密に充填すると共に補強材１５の一部１８が耐熱材１４からなる面１９と共に露出し、その他の部分が耐熱材１４に埋設するように互いに圧着して、表面に外層用の補強材１５からなる面と外層用の耐熱材１４からなる面とが混在して露出した扁平状の外層形成部材２０（図２１参照）を形成する。
【００４８】
＜外層形成部材ＩＩ及びその製造方法＞
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粒子を分散含有した水素イオン濃度が２〜３を呈するアルミナゾルに、ｈ−ＢＮ粉末及びＰＴＦＥ粉末を分散含有した水性ディスパージョンであって、ｈ−ＢＮ２３〜５７質量％とＰＴＦＥ３３〜６７質量％及びアルミナ水和物５〜１５質量％とを含む潤滑組成物を固形分として３０〜５０質量％分散含有した水性ディスパージョンを準備する。
【００４９】
外層用の耐熱材１４を別途準備し、耐熱材１４の一方の表面２１に、ｈ−ＢＮ２３〜５７質量％とＰＴＦＥ３３〜６７質量％及びアルミナ水和物５〜１５質量％とを含む潤滑組成物を固形分として３０〜５０質量％分散含有した水性ディスパージョンを刷毛塗り、ローラ塗りあるいはスプレー等の手段で適用し、これを乾燥させて潤滑組成物からなる被覆層２２を形成する（図２２参照）。
【００５０】
外層形成部材Ｉと同様にして、線径が０．２８〜０．３２ｍｍの金属細線を円筒状に編んで形成した網目の目幅が縦２．５〜３．５ｍｍ、横１．５〜１．５ｍｍ程度（図６参照）の円筒状編組金網（図２５参照）からなる外層用の補強材１５の二つの層間としての内部に、該円筒状編組金網の直径（内径）の長さよりも小さい長さ（幅）に形成した固体潤滑剤の被覆層２２を備えた外層用の耐熱材１４を連続的に挿入し、耐熱材１４を挿入した補強材１５をその挿入開始端から平滑な外周面を有する一対の円筒ローラ１６及び１７間の隙間Δ３に供給して耐熱材１４の厚さ方向に加圧（図１９及び図２３参照）して一体化させ、外層用の補強材１５の金網の網目に外層用の耐熱材１４と該耐熱材１４の表面２１に形成された固体潤滑剤の被覆層２２とを充填して、表面に外層用の補強材１５からなる面２３と固体潤滑剤からなる面２４とが混在して露出した扁平状の外層形成部材２０ａを形成する（図２４参照）。
【００５１】
上記外層形成部材ＩＩを図２５及び図２７に示すように他の方法で形成してもよい。即ち、線径が０．２８〜０．３２ｍｍの金属細線を円筒状に編んで形成した網目の目幅が縦２．５〜３．５ｍｍ、横１．５〜２．５ｍｍ程度の円筒状編組金網を一対のローラ２５及び２６間に通して所定の幅の帯状金網２７を作製し、帯状金網２７を所定の長さに切断した外層用の補強材１５を準備する（図２５参照）。この帯状金網２７からなる外層用の補強材１５の二つの層間としての内部に、一方の表面２１に固体潤滑剤の被覆層２２を備えた外層用の耐熱材１４を挿入すると共にこれらを一対のローラ２８及び２９間の隙間に供給し、耐熱材１４の厚さ方向に加圧して一体化させ、外層用の補強材１５の金網の網目に耐熱材１４と該耐熱材１４の表面に形成された固体潤滑剤の被覆層２２とを充填して、表面に外層用の補強材１５からなる面２３と固体潤滑剤からなる面２４とが混在して露出した扁平状の外層形成部材２０ａ（図２４参照）を形成してもよい。
【００５２】
（第六工程）このようにして得た外層形成部材２０を、筒状母材１３の外周面に巻付け、図２８に示すような予備円筒成形体３０を作製するか、外層形成部材２０ａを、固体潤滑剤の被覆層２２を外側にして筒状母材１３の外周面に巻付け、予備円筒成形体３０ａを作製する。
【００５３】
（第七工程）内面に円筒壁面３１と円筒壁面３１に連なる部分凹球面状壁面３２と部分凹球面状壁面３２に連なる貫通孔３３とを備え、貫通孔３３に段付きコア３４を嵌挿することによって内部に中空円筒部３５と中空円筒部３５に連なる球帯状中空部３６とが形成された図２９に示すような金型３７を準備し、金型３７の段付きコア３４に予備円筒成形体３０又は３０ａを挿入する。
【００５４】
金型３７の中空円筒部３５及び球帯状中空部３６に配された予備円筒成形体３０又は３０ａをコア軸方向に９８〜２９４Ｎ／ｍｍ２（１〜３トン／ｃｍ２）の圧力で圧縮成形し、図１ないし図４に示すような、中央部に貫通孔３８を有すると共に円筒内面３９と部分凸球面状面４０と部分凸球面状面４０の大径側及び小径側の環状端面４１及び４２とにより規定された球帯状基体４３と、球帯状基体４３の部分凸球面状面４０に一体的に形成された外層４４とを備えた球帯状シール体４５又は４５ａを作製する。
【００５５】
予備円筒成形体３０を使用して作製された球帯状シール体４５においては、図１及び図２に示すように、金網からなる球帯状基体用の補強材２と補強材２の金網の網目を充填し、かつこの補強材２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球帯状基体用の耐熱材１とを具備している球帯状基体４３は、球帯状基体用の耐熱材１と球帯状基体用の補強材２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いると共に、露出した球帯状基体４３の円筒内面３９及び大径側の環状端面４１は、球帯状基体用の耐熱材１からなる面４６と、面４６と面一となっていると共に球帯状基体用の補強材２からなる面４７とを含んでおり、面４６と面４７とは、円筒内面３９及び環状端面４１において混在一体化されており、面４７は、円筒内面３９及び環状端面４１において面４６に対して点在しており、外層４４は、膨張黒鉛を含む外層用の耐熱材１４と金網からなる外層用の補強材１５とが圧縮されて補強材１５の金網の網目にに耐熱材１４が充填されて当該耐熱材１４と補強材１５とが混在一体化されてなり、外層４４の外表面４８は、外層用の補強材１５からなる面４９と外層用の耐熱材１４からなる面５０とが混在した平滑な面５１に形成されている。
【００５６】
また、予備円筒成形体３０ａを使用して作製された球帯状シール体４５ａにおいては、図３及び図４に示すように、金網からなる球帯状基体用の補強材２と補強材２の金網の網目を充填し、かつこの補強材２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球帯状基体用の耐熱材１とを具備している球帯状基体４３は、球帯状基体用の耐熱材１と球帯状基体用の補強材２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いると共に、露出した球帯状基体４３の円筒内面３９及び大径側の環状端面４１は、球帯状基体用の耐熱材１からなる面４６と、面４６と面一となっていると共に球帯状基体用の補強材２からなる面４７とを含んでおり、面４６と面４７とは、円筒内面３９及び環状端面４１において混在一体化されており、面４７は、円筒内面３９及び環状端面４１において面４６に対して点在しており、外層４４は、膨張黒鉛を含む外層用の耐熱材１４と、被覆層２２の潤滑組成物からなる固体潤滑剤５２と、金網からなる外層用の補強材１５とが圧縮されて補強材１５の金網の網目に固体潤滑剤５２及び耐熱材１４が充填されて当該固体潤滑剤５２及び耐熱材１４と補強材１５とが混在一体化されてなり、該外層４４の外表面４８は、外層用の補強材１５からなる面４９と固体潤滑剤５２からなる面５３とが混在した平滑な面５４に形成されている。
【００５７】
球帯状シール体４５及び４５ａにおいて、球帯状基体４３の円筒内面３９での球帯状基体用の補強材２からなる面４７の面積割合は、複合シート材１１の一方の表面１２において、球帯状基体用の補強材２からなる面９が露出する面積割合である５〜４０％となり、また部分凸球面状面４０の大径側の環状端面４１での球帯状基体用の補強材２からなる面４７の面積割合は、複合シート材１１を形成する球帯状基体用の金網からなる補強材２の両側に形成される球帯状基体用の耐熱材１が充填されない部分１０の幅を調整することによって、５〜４０％に適宜調整することが可能となる。
【００５８】
球帯状シール体４５又は４５ａは、図３０又は図３１に示す排気管球面継手に組込まれて使用される。すなわち、図３０に示す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１００の外周面には、管端部１０１を残して鋳物製のフランジ２００が立設されており、管端部１０１には、球帯状シール体４５又は４５aが貫通孔３８を規定する円筒内面３９において嵌合されており、大径側の環状端面４１において球帯状シール体４５又は４５ａがフランジ２００に当接されて着座せしめられており、上流側排気管１００と対峙して配されていると共にマフラ側に連結された下流側排気管３００には、凹球面部３０２と凹球面部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、凹球面部３０２の内面３０４が球帯状シール体４５又は４５ａの外層４４の外表面４８における補強材１５からなる面４９と外層用の耐熱材１４からなる面５０とが混在した平滑な面５１に、あるいは補強材１５からなる面４９と固体潤滑剤５２からなる面５３とが混在した平滑な面５４に摺動自在に接している。
【００５９】
図３１は、図３０に示す排気管球面継手において、上流側排気管１００の外周面に、管端部を残して立設された鋳物製のフランジ２００に代えて、上流排気管１００にバルジ加工を施して形成した板金製のフランジ２００と該フランジ２００に当接して上流側排気管１００の外周面と直交して配されたフランジ２００aとからなるフランジを備えた排気管球面継手を示すもので、他の構成は図３０に示す排気管球面継手と同様である。
【００６０】
図３０又は図３１に示す排気管球面継手において、一端がフランジ２００又は２００ａ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１００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、下流側排気管１００、３００に生じる相対角変位に対しては、球帯状シール体４５又は４５ａの外表面の平滑な面５１又は５４と下流側排気管３００の端部に形成された径拡大部３０１の凹球面部３０２の内面３０４との摺接でこれを許容するように構成されている。
【実施例】
【００６１】
実施例１
球帯状基体用の耐熱材として、密度０．３Ｍｇ／ｍ３、厚さ１．３５ｍｍを有する膨張黒鉛シート（耐熱材Ｉ）を準備した。
【００６２】
球帯状基体用の補強材として、線径０．２８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）を一本使用して網目の目幅が縦４ｍｍ、横５ｍｍの円筒状編組金網を連続的に編むと共に該円筒状編組金網の二つの層間としての内面に前記球帯状基体用の耐熱材を連続的に挿入し、該耐熱材の挿入開始端から該耐熱材を挿入した補強材を、円筒ローラと外周面に軸方向に沿って複数個の環状凹溝を有するローラとの隙間（隙間Δ１は０．５０ｍｍとした。）に供給して該耐熱材の厚さ方向に加圧し、さらに別の一対の円筒ローラ間の隙間（隙間Δ２は０．４５ｍｍとした。）に供給し、加圧して球帯状基体用の補強材の金網の網目に球帯状基体用の耐熱材を密に充填すると共に該球帯状基体用の耐熱材中に球帯状基体用の補強材の一部が該耐熱材の表面に露出し、その他の部分が埋設するように互いに圧着して、球帯状基体用の耐熱材からなる面と球帯状基体用の補強材からなる面とを面一に形成すると共に耐熱材からなる面と補強材からなる面とが点在して露出した扁平状の複合シート材を作製した。この複合シート材において、複合シート材の一方の表面で耐熱材の表面と共に露出する補強材からなる面の面積割合をキーエンス社製の画像測定カメラＣＶ−５０００を用いて画像測定したところ、当該面積割合は２６．４％であった。また、複合シート材を形成する補強材の幅（４６．８ｍｍ）方向の両側に耐熱材が充填されない部分が生じ、耐熱材が充填されない部分の片側の幅は１．９ｍｍであった。
【００６３】
該扁平状の複合シート材を、球帯状基体用の耐熱材からなる面と補強材からなる面とが面一となっていると共に耐熱材からなる面と補強材からなる面とが露出した表面を重ね合わせるように円筒状に数回捲回して筒状母材を形成した。
【００６４】
金属細線として前記球帯状基体用の補強材と同様の線径０．２８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）を一本使用して網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍの円筒状編組金網を連続的に編むと共に該円筒状編組金網の二つの層間としての内面に、密度１．１２Ｍｇ／ｍ３、厚さ０．３８ｍｍの膨張黒鉛シート（耐熱材Ｉ）からなる外層用の耐熱材を連続的に挿入し、該耐熱材の挿入開始端から該耐熱材を挿入した補強材を、平滑な外周面を有する一対の円筒ローラ間の隙間（隙間Δ３は０．６ｍｍとした。）に供給して該耐熱材の厚さ方向に加圧し、外層用の補強材の金網の網目に外層用の耐熱材を充填すると共に該補強材の一部が該耐熱材からなる表面と共に露出した扁平状の外層形成部材を形成した。
【００６５】
前記筒状母材の外周面に前記外層形成部材を捲回し、予備円筒成形体を作製した。この予備円筒成形体を図２８に示す金型の段付きコアに挿入し、該予備円筒成形体を金型の中空部に位置させた。
【００６６】
金型の中空部に配した予備円筒成形体をコア軸方向に２９４Ｎ／ｍｍ２（３トン／ｃｍ２）の圧力で圧縮成形し、中央部に貫通孔を有すると共に円筒内面と部分凸球面状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、球帯状基体の部分凸球面状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を得た。
【００６７】
得られた球帯状シール体において、球帯状基体は、球帯状基体用の耐熱材と球帯状基体用の補強材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いると共に、該球帯状基体の円筒内面及び大径側の環状端面は、球帯状基体用の耐熱材からなる面と球帯状基体用の耐熱材からなる面と面一となっていると共に球帯状基体用の補強材からなる面とを含んでおり、当該耐熱材からなる面と補強材からなる面とは、球帯状基体の円筒内面及び大径側の環状端面において混在一体化されており、補強材からなる面は、球帯状基体の円筒内面及び大径側の環状端面において耐熱材からなる面に対して点在しており、外層は、外層用の耐熱材と外層用の補強材とが圧縮されて補強材の金網の網目に耐熱材が充填されて当該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、外層用の補強材からなる面と外層用の耐熱材からなる面とが混在した平滑な面に形成されている。
【００６８】
球帯状基体の部分凸球面状面の大径側の環状端面において、耐熱材からなる面と共に露出する補強材からなる面の面積割合をキーエンス社製の画像測定カメラＣＶ−５０００を用いて画像測定したところ、２３．２％であった。また、球帯状基体の円筒内面において、補強材からなる面の面積割合は、補強材からなる面が複合シート材の一方の表面で耐熱材からなる面と共に露出する面積割合（２６．４％）となっていることを確認した。
【００６９】
実施例２
球帯状基体用の耐熱材として、密度０．５Ｍｇ／ｍ３、厚さ１．３５ｍｍを有する膨張黒鉛シート（耐熱材Ｉ）を準備した。
【００７０】
球帯状基体用の補強材として、線径０．２８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）を一本使用して網目の目幅が縦４ｍｍ、横５ｍｍの円筒状編組金網を連続的に編むと共に該円筒状編組金網の二つの層間としての内面に前記球帯状基体用の耐熱材を連続的に挿入し、該耐熱材の挿入開始端から該耐熱材を挿入した補強材を、円筒ローラと外周面に軸方向に沿って複数個の環状凹溝を有するローラとの隙間（隙間Δ１は０．５０ｍｍとした。）に供給して該耐熱材の厚さ方向に加圧し、さらに別の一対の円筒ローラ間の隙間（隙間Δ２は０．４５ｍｍとした。）に供給し、加圧して球帯状基体用の補強材の金網の網目に球帯状基体用の耐熱材を密に充填すると共に該球帯状基体用の耐熱材中に球帯状基体用の補強材の一部が該耐熱材の表面に露出し、その他の部分が埋設するように互いに圧着して、球帯状基体用の耐熱材からなる面と球帯状基体用の補強材からなる面とを面一に形成すると共に耐熱材からなる面と補強材からなる面とが点在して露出した扁平状の複合シート材を作製した。この複合シート材において、複合シート材の一方の表面で耐熱材の表面と共に露出する補強材からなる面の面積割合をキーエンス社製の画像測定カメラＣＶ−５０００を用いて画像測定したところ、当該面積割合は２５．７％であった。また、複合シート材を形成する補強材の幅（４７ｍｍ）方向の両側に耐熱材が充填されない部分を生じ、耐熱材が充填されない部分の片側の幅は片側１．７ｍｍであった。
【００７１】
以下、前記実施例１と同様の方法で球帯状シール体を作製した。作製した球帯状シール体において、球帯状基体は、球帯状基体用の耐熱材と球帯状基体用の補強材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いると共に、該球帯状基体の円筒内面及び大径側の環状端面は、球帯状基体用の耐熱材からなる面と球帯状基体用の耐熱材からなる面と面一となっていると共に球帯状基体用の補強材からなる面とを含んでおり、当該耐熱材からなる面と補強材からなる面とは、球帯状基体の円筒内面及び大径側の環状端面において混在一体化されており、外層は、外層用の耐熱材と外層用の補強材とが圧縮されて補強材の金網の網目に耐熱材が充填されて当該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、外層用の補強材からなる面と外層用の耐熱材からなる面とが混在した平滑な面に形成されている。
【００７２】
球帯状基体の部分凸球面状面の大径側の環状端面において、耐熱材からなる面と共に露出する補強材からなる面の面積割合をキーエンス社製の画像測定カメラＣＶ−５０００を用いて画像測定したところ、２０．３％であった。また、球帯状基体の円筒内面において、補強材からなる面の面積割合は、補強材からなる面が複合シート材の一方の表面で耐熱材からなる面と共に露出する面積割合（２５．７％）となっていることを確認した。
【００７３】
実施例３
球帯状基体用の耐熱材として、密度０．５Ｍｇ／ｍ３、厚さ１．３５ｍｍを有し、燐酸塩として第一燐酸アルミニウムを４質量％含有する膨張黒鉛シート（耐熱材ＩＩ）を準備した。
【００７４】
球帯状基体用の補強材として、線径０．２８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）を一本使用して網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍの円筒状編組金網を連続的に編むと共に該円筒状編組金網の二つの層間としての内面に前記球帯状基体用の耐熱材を連続的に挿入し、該耐熱材の挿入開始端から該耐熱材を挿入した補強材を、円筒ローラと外周面に軸方向に沿って複数個の環状凹溝を有するローラとの隙間（隙間Δ１は０．５０ｍｍとした。）に供給して該耐熱材の厚さ方向に加圧し、さらに別の一対の円筒ローラ間の隙間（隙間Δ２は０．４５ｍｍとした。）に供給し、加圧して球帯状基体用の補強材の金網の網目に球帯状基体用の耐熱材を密に充填すると共に該球帯状基体用の耐熱材中に球帯状基体用の補強材の一部が該耐熱材の表面に露出し、その他の部分が埋設するように互いに圧着して、球帯状基体用の耐熱材からなる面と球帯状基体用の補強材からなる面とを面一に形成すると共に耐熱材からなる面と補強材からなる面とが点在して露出した扁平状の複合シート材を作製した。この複合シート材において、複合シート材の一方の表面で耐熱材の表面と共に露出する補強材からなる面の面積割合をキーエンス社製の画像測定カメラＣＶ−５０００を用いて画像測定したところ、当該面積割合は２６．７％であった。また、複合シート材を形成する補強材の幅（４８．３ｍｍ）方向の両側に耐熱材が充填されない部分を生じ、耐熱材が充填されない部分の片側の幅は片側２．８ｍｍであった。
【００７５】
該扁平状の複合シート材を、球帯状基体用の耐熱材からなる面と補強材からなる面とが面一となっていると共に耐熱材からなる面と補強材からなる面とが露出した表面を重ね合わせるように円筒状に数回捲回して筒状母材を形成した。
【００７６】
金属細線として前記球帯状基体用の補強材と同様の線径０．２８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）を一本使用して網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍの円筒状編組金網を連続的に編むと共に該円筒状編組金網の二つの層間としての内面に、密度１．１２Ｍｇ／ｍ３、厚さ０．３８ｍｍを有し、球帯状基体用の耐熱材と同様の膨張黒鉛シート（耐熱材ＩＩ）からなる外層用の耐熱材を連続的に挿入し、該耐熱材の挿入開始端から該耐熱材を挿入した補強材を、平滑な外周面を有する一対の円筒ローラ間の隙間（隙間Δ３は０．６ｍｍとした。）に供給して該耐熱材の厚さ方向に加圧し、外層用の補強材の金網の網目に外層用の耐熱材を充填すると共に該補強材の一部が該耐熱材からなる面と共に露出した扁平状の外層形成部材を形成した。
【００７７】
前記筒状母材の外周面に前記外層形成部材を捲回し、予備円筒成形体を作製した。この予備円筒成形体を図２８に示す金型の段付きコアに挿入し、該予備円筒成形体を金型の中空部に位置させた。
【００７８】
以下、前記実施例１と同様の方法で球帯状シール体を作製した。作製した球帯状シール体において、球帯状基体は、球帯状基体用の耐熱材と球帯状基体用の補強材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いると共に、該球帯状基体の円筒内面及び大径側の環状端面は、該球帯状基体用の耐熱材からなる面と球帯状基体用の耐熱材からなる面と面一となっていると共に球帯状基体用の補強材からなる面とを含んでおり、当該耐熱材からなる面と補強材からなる面とは、球帯状基体の円筒内面及び大径側の環状端面において混在一体化されており、外層は、外層用の耐熱材と外層用の補強材とが圧縮されて補強材の金網の網目に耐熱材が充填されて当該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、外層用の補強材からなる面と外層用の耐熱材からなる面とが混在した平滑な面に形成されている。
【００７９】
球帯状基体の部分凸球面状面の大径側の環状端面において、耐熱材からなる面と共に露出する補強材からなる面の面積割合をキーエンス社製の画像測定カメラＣＶ−５０００を用いて画像測定したところ、３５．９％であった。また、球帯状基体の円筒内面において、補強材からなる面の面積割合は、補強材からなる面が複合シート材の一方の表面で耐熱材からなる面と共に露出する面積割合（２６．７％）となっていることを確認した。
【００８０】
実施例４
球帯状基体用の耐熱材として、密度０．５Ｍｇ／ｍ３、厚さ１．４０ｍｍを有し、燐酸塩として第一燐酸アルミニウムを４質量％及び五酸化燐を１質量％含有する膨張黒鉛シート（耐熱材ＩＩＩ）を準備した。
【００８１】
球帯状基体用の補強材として、線径０．２８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）を一本使用して網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍの円筒状編組金網を連続的に編むと共に該円筒状編組金網の二つの層間としての内面に前記球帯状基体用の耐熱材を連続的に挿入し、該耐熱材の挿入開始端から該耐熱材を挿入した補強材を、円筒ローラと外周面に軸方向に沿って複数個の環状凹溝を有するローラとの隙間（隙間Δ１は０．５０ｍｍとした。）に供給して該耐熱材の厚さ方向に加圧し、さらに別の一対の円筒ローラ間の隙間（隙間Δ２は０．４５ｍｍとした。）に供給し、加圧して球帯状基体用の補強材の金網の網目に球帯状基体用の耐熱材を密に充填すると共に該球帯状基体用の耐熱材中に球帯状基体用の補強材の一部が該耐熱材の表面に露出し、その他の部分が埋設するように互いに圧着して、球帯状基体用の耐熱材からなる面と球帯状基体用の補強材からなる面とを面一に形成すると共に耐熱材からなる面と補強材からなる面とが点在して露出した扁平状の複合シート材を作製した。この複合シート材において、複合シート材の一方の表面で耐熱材の表面と共に露出する補強材からなる面の面積割合をキーエンス社製の画像測定カメラＣＶ−５０００を用いて画像測定したところ、当該面積割合は２６．６％であった。また、複合シート材を形成する補強材の幅（４８ｍｍ）方向の両側に耐熱材が充填されない部分を生じ、耐熱材が充填されない部分の片側の幅は片側１．２ｍｍであった。
【００８２】
該扁平状の複合シート材を、球帯状基体用の耐熱材からなる面と補強材からなる面とが面一となっていると共に耐熱材からなる面と補強材からなる面とが露出した表面を重ね合わせるように円筒状に数回捲回して筒状母材を形成した。
【００８３】
金属細線として前記球帯状基体用の補強材と同様の線径０．２８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）を一本使用して網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍの円筒状編組金網を作製し、これを一対のローラ間に通して帯状金網とし、これを外層用の補強材とした。外層用の耐熱材として、密度１．１２Ｍｇ／ｍ３、厚さ０．３８ｍｍを有し、球帯状基体用の耐熱材と同様の膨張黒鉛シート（耐熱材ＩＩＩ）を用意した。
【００８４】
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としてベーマイト（アルミナ一水和物：Ａｌ２Ｏ３・Ｈ２Ｏ）を分散含有した水素イオン濃度（ｐＨ）が２を呈するアルミナゾルを準備し、このアルミナゾルにｈ−ＢＮ粉末及びＰＴＦＥ粉末を分散含有した水性ディスパージョンであって、ｈ−ＢＮ４１．５質量％とＰＴＦＥ５０．０質量％及びベーマイト８．５質量％を含む潤滑組成物を固形分として５０質量％分散含有した水性ディスパージョン（ｈ−ＢＮ２０．７質量％とＰＴＦＥ２５．０質量％及びベーマイト４．３質量％）を前記外層用の耐熱材の一方の表面にローラ塗りし、乾燥して該潤滑組成物からなる固体潤滑剤の被覆層（ｈ−ＢＮ４１．５質量％とＰＴＦＥ５０．０質量％及びベーマイト８．５質量％）を形成した。
【００８５】
固体潤滑剤の被覆層を具備した耐熱材を、外層用の補強材である帯状金網の二つの層間としての内部に挿入すると共にこれらを一対のローラ間に通して一体化し、補強材に金網の網目に耐熱材と該耐熱材の表面に形成された固体潤滑剤の被覆層とを充填して、表面に補強材からなる面と固体潤滑剤からなる面とが混在して露出した扁平状の外層形成部材を作製した。
【００８６】
前記筒状母材の外周面に前記外層形成部材を、被覆層を外側にして捲回し、予備円筒成形体を作製した。以下、実施例１と同様の方法で球帯状シール体を作製した。
【００８７】
作製した球帯状シール体において、球帯状基体は、球帯状基体用の耐熱材と球帯状基体用の補強材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いると共に、該球帯状基体の円筒内面及び大径側の環状端面は、該球帯状基体用の耐熱材からなる面と球帯状基体用の耐熱材からなる面と面一となっていると共に補強材からなる面とを含んでおり、当該耐熱材からなる面と補強材からなる面とは、球帯状基体の円筒内面及び大径側の環状端面において混在一体化されており、外層は、外層用の耐熱材と、ｈ−ＢＮ４１．５質量％とＰＴＦＥ５０．０質量％及びベーマイト８．５質量％を含む潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、外層用の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が混在一体化されてなり、該外層の外表面は、外層用の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。
【００８８】
球帯状基体の部分凸球面状面の大径側の環状端面において、耐熱材からなる面と共に露出する補強材からなる面の面積割合をキーエンス社製の画像測定カメラＣＶ−５０００を用いて画像測定したところ、９．５％であった。また、球帯状基体の円筒内面において、補強材からなる面の面積割合は、補強材からなる面が複合シート材の一方の表面で耐熱材からなる面と共に露出する面積割合（２６．６％）となっていることを確認した。
【００８９】
比較例
金属細線として線径０．２８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼線（ＳＵＳ３０４）を一本使用して網目の目幅が縦４ｍｍ、横５ｍｍの円筒状編組金網を作製し、これを一対のローラ間に通して帯状金網とし、これを球帯状基体用の補強材とした。耐熱材として、密度１．１２Ｍｇ／ｍ３、厚さ０．３８ｍｍの膨張黒鉛シートを使用した。耐熱材をうず巻き状に一周分捲回したのち、耐熱材の内側に球帯状基体用の補強材を重ね合わせ、うず巻き状に捲回して最外周に耐熱材を配して筒状母材を作製した。この筒状母材においては、耐熱材の幅方向の両端部はそれぞれ球帯状基体用の補強材の幅方向に突出（はみ出し）している。
【００９０】
上記球帯状基体用の補強材と同様の金属細線を一本使用して、網目の目幅が３．５ｍｍ、横１．５ｍｍの円筒状編組金網を作製し、これを一対のローラ間に通して帯状金網とし、これを外層用の補強材とした。
【００９１】
上記球帯状基体用の耐熱材と同様の耐熱材を使用し、上記外層用の補強材の帯状金網の幅よりも小さい幅を有する耐熱材を別途準備し、これを外層用の耐熱材とした。
【００９２】
外層用の耐熱材を外層用の補強材である帯状金網内に挿入すると共にこれらを一対のローラ間に通して一体化し、補強材の金網の網目に耐熱材を充填して、表面に補強材からなる面と耐熱材からなる面とが混在して露出した扁平状の外層形成部材を作製した。
【００９３】
前記筒状母材の外周面に前記外層形成部材を捲回し、予備円筒成形体を作製した。この予備円筒成形体を金型の段付きコアに挿入し、該予備円筒成形体を金型の中空部に配置した。
【００９４】
金型の中空部に配置した予備円筒成形体をコア軸方向に２９４Ｎ／ｍｍ２の圧力で圧縮成形し、中央部に貫通孔を規定すると共に円筒内面と部分凸球面状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、該球帯状基体の部分凸球面状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を得た。
【００９５】
得られた球帯状シール体において、球帯状基体は、球帯状基体用の耐熱材と球帯状基体用の補強材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いると共に、該球帯状基体の円筒内面及び大径側の環状端面は、球帯状基体用の耐熱材が露出しており、外層は、外層用の耐熱材と金網からなる外層用の補強材とが圧縮されて補強材の金網の網目に耐熱材が充填されて当該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、補強材からなる面と耐熱材からなる面とが混在した平滑な面に形成されている。
【００９６】
次に、上記した実施例１乃至実施例４及び比較例で得た球帯状シール体を図３０及び３１に示す排気管球面継手に組み込み、摩擦異音の発生の有無及びガス漏れ量について試験した結果を説明する。
【００９７】
＜摩擦異音の発生の有無について＞
試験条件
コイルバネによる押圧力（スプリングセットフォース）７６０Ｎ
回転角  ±０．０５°  ±０．１°  ±０．２°  ±０．３°  ±０．５°
加振周波数  ２０Ｈｚ
温度（図３０及び図３１に示す凹球面部３０２の外表面温度）  室温（２５℃）、２００℃〜５００℃までは１００℃ごとに上昇
試験時間  ８時間を１サイクルとして３サイクル実施
フランジ材質  (1)鋳物製フランジ（図３０に示す排気管球面継手のフランジ２００）
(2)板金製フランジ（図３１に示す排気管球面継手のフランジ２００）
相手材（図３０及び図３１に示す径拡大部３０１の材質）  ＳＵＳ４０９
【００９８】
＜試験方法＞
図３０又は図３１に示す排気管球面継手において、上流側排気管１００を固定すると共に、球帯状シール体４５又は４５ａの外層４４の平滑な面５１又は５４と該面５１又は５４が摺動自在に接触する径拡大部の凹球面部３０２とを固定し、下流側排気管２００を管軸回りに揺動回転させることにより、球帯状シール体４５又は４５ａの部分凸球面状面４０の大径側の環状端面４１と上流側排気管１００に立設されたフランジ２００との間でのみ揺動回転させ、当該間の摺動部位での摩擦異常音の発生の有無を確認する。摩擦異常音の発生の有無の確認は、室温、２００℃、３００℃、４００℃及び５００℃の５回行った。
【００９９】
＜摩擦異常音の判定レベル＞
記号：０      摩擦異常音の発生なし。
記号：０．５  集音パイプで摩擦異常音の発生を確認できる。
記号：１      排気管球面継手の摺動部位から約０．２ｍ離れた位置で摩擦異常音の発
生を確認できる。
記号：１．５  排気管球面継手の摺動部位から約０．５ｍ離れた位置で摩擦異常音の発
生を確認できる。
記号：２      排気管球面継手の摺動部位から約１ｍ離れた位置で摩擦異常音の発生を
確認できる。
記号：２．５  排気管球面継手の摺動部位から約２ｍ離れた位置で摩擦異常音の発生を
確認できる。
記号：３      排気管球面継手の摺動部位から約３ｍ離れた位置で摩擦異常音の発生を
確認できる。
記号：３．５  排気管球面継手の摺動部位から約５ｍ離れた位置で摩擦異常音の発生を
確認できる。
記号：４      排気管球面継手の摺動部位から約１０ｍ離れた位置で摩擦異常音の発生
を確認できる。
記号：４．５  排気管球面継手の摺動部位から約１５ｍ離れた位置で摩擦異常音の発生
を確認できる。
記号：５      排気管球面継手の摺動部位から約２０ｍ離れた位置で摩擦異常音の発生
を確認できる。
以上の判定レベルの総合判定において、記号：０から記号：２．５までを摩擦異常音の発生なしと判定し、記号３から記号５までを摩擦異常音の発生ありと判定した。
【０１００】
＜ガス漏れ量の試験条件及び試験方法＞
＜試験条件＞
コイルばねによる押圧力（スプリングセットフォース）：７６０Ｎ
加振角度：±３°
加振周波数（揺動速度）：１２Ｈｚ
温度（図２９及び図３０に示す凹球面部３０２の外表面温度）：室温（２５℃）〜５００℃
試験時間  ８時間を１サイクルとして３サイクル実施
相手材（図３０及び図３１に示す径拡大部３０１の材質）  ＳＵＳ４０９
【０１０１】
＜試験方法＞
室温（２５℃）において１２Ｈｚの加振周波数で±３°の揺動運動を継続しながら温度を５００℃まで昇温し、３サイクル（２４時間後）経過した時点でのガス漏れ量（ｌ（リットル）／３０ｓｅｃ）と試験前のガス漏れ量とを測定した。
【０１０２】
＜ガス漏れ量の測定方法＞
図３０又は図３１に示す排気管球面継手の一方の上流側排気管１００の開口部を閉塞し、他方の下流側排気管２００側から、１０ｋＰａ（０．１ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で乾燥空気を流入し、環状端面４１と上流側排気管１００に立設されたフランジ２００との接触部からのガス漏れ量を流量計にて、（１）試験初期（試験開始前）及び試験後の２回測定した。
【０１０３】
試験結果を表１ないし表３に示す。
【０１０４】
【表１】
0005724315.tif 000002
表中の「露出面積率」は、球帯状シール体の部分凸球面状面の大径側の環状端面において、補強材からなる面の面積割合であり、回転角のａは、板金製のフランジ、ｂは鋳物製のフランジであり、以下の表２乃至表５においても同様である。
【０１０５】
【表２】
0005724315.tif 000003
【０１０６】
【表３】
0005724315.tif 000004
【０１０７】
【表４】
0005724315.tif 000005
【０１０８】
【表５】
0005724315.tif 000006
【０１０９】
表１乃至表５に示す試験結果から、実施例１乃至実施例４からなる球帯状シール体は、部分凸球面状面の大径側の環状端面と排気管球面継手の上流側排気管に立設されたフランジ（鋳物製及び板金製）との間の回転摺動において、鋳物製及び板金製のフランジの相違による性能の差はほとんどなく、いずれも試験時間を通して摩擦異常音の発生はなく（判定レベル記号２以下）、ガス漏れ量においても優れていることが確認された。一方、比較例からなる球帯状シール体においては、部分凸球面状面の大径側の環状端面と排気管球面継手の上流側排気管に立設されたフランジ（鋳物製及び板金製）との間の回転摺動において、試験時間を通して判定レベル記号３以上を示し、摩擦異常音の発生が確認された。また、ガス漏れ量においても、試験後の漏洩量が大幅に増大していることが確認された。
【０１１０】
なお、実施例３において、第一燐酸アルミニウム（燐酸塩）を含有した耐熱材を使用した球帯状シール体の耐熱性及び耐酸化抑制作用による効果、また実施例４において、第一燐酸アルミニウム（燐酸塩）及び五酸化燐を含有した耐熱材を使用し、外層に固体潤滑剤の被覆層を備えた球帯状シール体の耐熱性及び耐酸化抑制作用による効果並びに外層での摺動性の向上については、上記試験では直接的には関係してないが、実際の製品としての球帯状シール体としては重要な要素となるものである。
【０１１１】
以上説明したように、本発明の球帯状シール体は、部分凸球面状の大径側の環状端面に、補強材からなる面が点在して露出しているので、該球帯状シール体の円筒内面と球帯状シール体が配置される排気管の外面との間の一体性が失われた状態で捩じり方向及びせん断方向の力が入力されて球帯状シール体の円筒内面において排気管の管軸回りの回転が生じても、部分凸球面状の大径側の環状端面において耐熱材からなる面と共に露出して当該耐熱材からなる面と面一とされて点在した補強材からなる面が当該環状端面においてフランジと常に摺接するので、フランジとの間にスティックスリップ現象を生じることなく、当該スティックスリップ現象に起因する摩擦異常音を発生させることがない。
【０１１２】
また、製造工程の扁平状の複合シート材において、円筒状に編まれた編組金網を径方向に圧縮することによって形成される球帯状基体用の補強材である帯状金網の幅方向の両側（耳部）での球帯状基体用の耐熱材である膨張黒鉛が充填されない部分の幅を調整することによって、部分凸球面状の大径側の環状端面において露出した補強材からなる面の面積割合の多少を調整することができる。
【符号の説明】
【０１１３】
１  球帯状基体用の耐熱材
２  球帯状基体用の補強材
１１  複合シート材
１３  筒状母材
１４  外層用の耐熱材
１５  外層用の補強材
２０  外層形成部材
３０  予備円筒成形体
３７  金型
３８  貫通孔
３９  円筒内面
４０  部分凸球面状面
４１  大径側の環状端面
４２  小径側の環状端面
４３  球帯状基体
４４  外層
４５、４５ａ  球帯状シール体
【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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【図３２】
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【図３３】
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