(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状滑り面を含んだ内周面を有していると共に内周面の軸方向の少なくとも一方の端縁側に環状端面を有しており、少なくとも耐熱材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るシール本体を有する球帯状シール体であって、内周面の少なくとも一方の端縁側の環状端面には全体的に耐熱材が露出しており、耐熱材は膨張黒鉛を含んでおり、内周面は、互いに中心角が異なる軸方向に二個連接された截頭円錐面である環状滑り面を含んでおり、全体的に耐熱材が露出している環状端面は、軸方向に二個連接された截頭円錐面のうちで中心角が大きい方の截頭円錐面の小径側に位置しており、外周面は、截頭円錐外面を含んでいる球帯状シール体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
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。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
自動車用排気管の球面管継手に使用される球帯状シール体は、例えば特開昭５４−７６７５９号公報、特開平６−１２３３６２号公報、特開平１０−９３９６号公報、特開平１０−９３９７号公報等により種々提案されている。
【０００３】
提案の球帯状シール体は、いずれも蛇腹式の継手と比較して製造コストの低減を図り得てしかも耐久性に優れているのであるが、これらはいずれも、膨張黒鉛等からなる耐熱材と金網からなる補強材とを圧縮して補強材の金網の網目に耐熱材を充填し、当該耐熱材と補強材とを混在一体化してなるために、耐熱材に対して補強材が占める割合により球帯状シール体自体を介する排気ガスの漏出の問題を本来的に具有し、例えば耐熱材に対して補強材が占める割合が大きすぎると、補強材の周りに生じる微小通路に対する耐熱材による封止の程度が減少して初期漏洩を惹起する上に、高温下における耐熱材の酸化消耗等により早期の排気ガスの漏出の虞がある。
【０００４】
そして斯かる球帯状シール体は、その部分凸球面で相手材に摺動自在に接触して、その大径側端面で排気管に固定されたフランジに着座して配されるために、部分凸球面でのシール性はさることながら大径側端面でも所望のシール性が要求されるのであるが、大径側端面側で耐熱材に対して補強材が占める割合が大きすぎたり大径側端面で耐熱材が部分的に露出していると、ここを介して排気ガスが漏出する虞があり、摺動性に加えて部分凸球面でのシール性を如何に向上させても全体のシール性が向上しないものとなる。
【０００５】
また球帯状シール体は、通常、その小径側端面で高温の排気ガスに直接晒されるように設置されるために、小径側端面側でも耐熱材に対して補強材が占める割合が大きすぎると、補強材の周りに生じる微小通路を介して高温の排気ガスが球帯状シール体の内部に侵入して、球帯状シール体の内部から耐熱材の酸化消耗が生じる虞もある。
【０００６】
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、球帯状シール体自体を介する排気ガスの漏出がなく、しかも、安定したシール特性を有した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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の球帯状シール体は、環状滑り面を含んだ外周面又は内周面を有していると共に外周面又は内周面の軸方向の少なくとも一方の端縁側に環状端面を有しており、少なくとも耐熱材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るシール本体を有しており、ここで、外周面又は内周面の少なくとも一方の端縁側の環状端面には全体的に耐熱材が露出している。
【０００８】
第一の態様の球帯状シール体によれば、外周面又は内周面の少なくとも一方の端縁側の環状端面には全体的に耐熱材が露出しているために、当該環状端面と接触するフランジ部材等の相手材との間で確実なシールを確保できる。
【０００９】
本発明では耐熱材は、好ましくはその第二の態様の球帯状シール体のように、好ましくは膨張黒鉛を含んでいるが、本発明は、これに限定されず、例えば膨張黒鉛に加えて又はこれに代えて、マイカ及びアスベストのうちの一種又は二種以上から選択されたものを具備していてもよい。
【００１０】
本発明の球帯状シール体において、外周面は、その第三の態様の球帯状シール体のように、部分凸球面である環状滑り面を含んでいてもよく、この場合、全体的に耐熱材が露出している環状端面は、部分凸球面の大径側に位置しているとよく、内周面は、その第四の態様の球帯状シール体のように、部分凹球面又は截頭円錐面である環状滑り面を含んでいてもよく、この場合、全体的に耐熱材が露出している環状端面は、部分凹球面又は截頭円錐面の小径側に位置しているとよい。
【００１１】
環状滑り面を含んだ外周面又は内周面を有していると共にこの外周面又は内周面の軸方向の少なくとも一方の端縁側に環状端面を有しており、少なくとも耐熱材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るシール本体を有する球帯状シール体を製造する本発明の第一の態様方法は、金網からなる幅Ｄの補強シート部材を準備する工程と、補強シート部材の幅Ｄに対して１．１×Ｄから２．１×Ｄの幅を有すると共に耐熱材を含んだ耐熱シート部材を準備する工程と、補強シート部材の幅方向の少なくとも一方の端縁から最大で０．１×Ｄから０．８×Ｄだけ耐熱シート部材が幅方向にはみ出すようにして補強シート部材と耐熱シート部材とを互いに重ね合わせた後、この重合体を円筒状に捲回して筒状母材を形成する工程と、少なくとも筒状母材を前記幅方向に圧縮して少なくともシール本体を有する球帯状シール体を成形する工程とを具備している。
【００１２】
補強シート部材と耐熱シート部材とを互いに重ね合わせた重合体を円筒状に捲回して筒状母材を形成し、この筒状母材を軸方向（シート部材の幅方向）に圧縮して球帯状シール体を製造する方法では、補強シート部材の幅Ｄに対して１．１×Ｄよりも短い幅を有した耐熱シート部材を用いると、得られる球帯状シール体において、大径側端面側及び小径側端面側での耐熱材に対して補強材が占める割合が必要以上に大きくなり、大径側端面側及び小径側端面側での補強材の周りに生じる微小通路に対する耐熱材による封止が確実に行われなくなり、ここからの排気ガスの漏出が生じ、またここでの耐熱材の酸化消耗が促進される一方、補強シート部材の幅Ｄに対して２．１×Ｄよりも長い幅を有した耐熱シート部材を用いると、大径側端面側及び小径側端面側で耐熱材が過量となって補強材による適度の補強が得られ難くなり、大径側端面側及び小径側端面側で所望の強度を得ることができず、割れ、欠け、剥離等が生じ易くなる。
【００１３】
したがって、本発明の第一の態様の製造方法のように、補強シート部材の幅Ｄに対して１．１×Ｄから２．１×Ｄの幅を有する耐熱シート部材を用いると、得られる球帯状シール体において、大径側端面側及び小径側端面側での補強材の周りに生じる微小通路に対する耐熱材による封止が確実に行われると共に、内部からの耐熱材の酸化消耗の虞もなく、しかも、大径側端面側及び小径側端面側で所望の強度を得ることができ、割れ、欠け、剥離等の虞もなく、而して、球帯状シール体自体を介する排気ガスの漏出がなく、しかも、安定したシール特性を有した球帯状シール体を得ることができる。
【００１４】
環状滑り面を含んだ外周面又は内周面を有していると共にこの外周面又は内周面の軸方向の少なくとも一方の端縁側に環状端面を有しており、少なくとも耐熱材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るシール本体を有する球帯状シール体を製造する本発明の第二の態様の方法は、金網からなる長さＬの補強シート部材を準備する工程と、補強シート部材の長さＬに対して１．３０×Ｌから２．７０×Ｌの長さを有すると共に耐熱材を含んだ耐熱シート部材を準備する工程と、補強シート部材の長さ方向の少なくとも一方の端縁から最大で０．３０×Ｌから１．７０×Ｌだけ耐熱シート部材が長さ方向にはみ出すようにして補強シート部材と耐熱シート部材とを互いに重ね合わせた後、この重合体を円筒状に捲回して内周側及び外周側のうちの少なくとも一方側に耐熱シート部材が露出した筒状母材を形成する工程と、少なくとも筒状母材を前記長さ方向に直交する方向に圧縮して少なくともシール本体を有する球帯状シール体を成形する工程とを具備している。
【００１５】
補強シート部材と耐熱シート部材とを互いに重ね合わせた重合体を円筒状に捲回して内周側及び外周側の両方に耐熱シート部材が露出した筒状母材を形成し、この筒状母材を軸方向（シート部材の幅方向）に圧縮して球帯状シール体を製造する方法では、補強シート部材の長さＬに対して１．３０×Ｌよりも短い耐熱シート部材を用いると、得られる球帯状シール体において補強材が占める割合が多くなり、補強材の周りに生じる微小通路に対する耐熱材による封止が確実に行われなくなって排気ガスの漏出が生じ易くなる一方、補強シート部材の長さＬに対して２．７０×Ｌよりも長い耐熱シート部材を用いると、得られる球帯状シール体において耐熱材が占める割合が多くなり、所望の強度を得ることができず、割れ、欠け、剥離等が生じ易くなる。
【００１６】
したがって、本発明の第二の態様の製造方法のように、補強シート部材の長さＬに対して１．３０×Ｌから２．７０×Ｌの長さを有する耐熱シート部材を用いると、得られる球帯状シール体において、補強材の周りに生じる微小通路に対する耐熱材による封止が確実に行われると共に所望の強度を得ることができて割れ、欠け、剥離等の虞もなく、而して、球帯状シール体自体を介する排気ガスの漏出がなく、しかも、安定したシール特性を有した球帯状シール体を得ることができる。
【００１７】
環状滑り面を含んだ外周面又は内周面を有していると共にこの外周面又は内周面の軸方向の少なくとも一方の端縁側に環状端面を有しており、少なくとも耐熱材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るシール本体を有する球帯状シール体を製造する本発明の第三の態様の方法は、金網からなる幅Ｄの補強シート部材を準備する工程と、補強シート部材の幅Ｄに対して１．１×Ｄから２．１×Ｄの幅を有し、且つ補強シート部材の長さＬに対して１．３０×Ｌから２．７０×Ｌの長さを有すると共に耐熱材を含んだ耐熱シート部材を準備する工程と、補強シート部材の幅方向の少なくとも一方の端縁から最大で０．１×Ｄから０．８×Ｄだけ耐熱シート部材が幅方向にはみ出すようにすると共に、補強シート部材の長さ方向の少なくとも一方の端縁から最大で０．３０×Ｌから１．７０×Ｌだけ耐熱シート部材が長さ方向にはみ出すようにして補強シート部材と耐熱シート部材とを互いに重ね合わせた後、この重合体を円筒状に捲回して内周側及び外周側のうちの少なくとも一方側に耐熱シート部材が露出した筒状母材を形成する工程と、少なくとも筒状母材を前記幅方向に圧縮して少なくともシール本体を有する球帯状シール体を成形する工程とを具備している。
【００１８】
第三の態様の方法によっても、上記の第一及び第二の態様の方法による球帯状シール体と同様であって、排気ガスの漏出のない、しかも、安定したシール特性を有した球帯状シール体を製造し得る。
【００１９】
第一又は第三の態様の方法での重ね合わせ工程においては、好ましくは本発明の第四の態様の方法のように、製造された球帯状シール体において外周面又は内周面の軸方向の少なくとも一方の端縁側の環状端面に全体的に耐熱材が露出するように、当該環状端面側となる補強シート部材の幅方向の一方の端縁からの耐熱シート部材の幅方向のはみ出し量が、補強シート部材の幅方向の他方の端縁からの耐熱シート部材の幅方向のはみ出し量よりも多くなるように、補強シート部材と耐熱シート部材とを互いに重ね合わせる。
【００２０】
第四の態様の方法のような耐熱シート部材のはみ出し量をもって重ね合わせることにより、帯状シール体の外周面又は内周面の軸方向の少なくとも一方の端縁側における耐熱材を比較的多く配置できる上に、当該端縁側の環状端面での補強材の露出を実質的になくすことができ、而して、当該端縁側の環状端面側からの排気ガスの漏出を好ましく防止できる球帯状シール体を製造できる。
【００２１】
第四の態様の方法において、製造された球帯状シール体において外周面は、本発明の第五の態様の方法のように、部分凸球面である環状滑り面を含んでおり、この場合、全体的に耐熱材が露出する環状端面は、部分凸球面の大径側に位置するようになっていてもよく、また、製造された球帯状シール体において内周面は、本発明の第六の態様の方法のように、部分凹球面又は截頭円錐面である環状滑り面を含んでおり、この場合、全体的に耐熱材が露出している環状端面は、部分凹球面又は截頭円錐面の小径側に位置するようになっていてもよい。
【００２２】
また第二又は第三の態様の方法の耐熱シート部材の準備工程においては、本発明の第七の態様の方法のように、筒状母材における耐熱シート部材の巻き回数が補強シート部材の巻き回数よりも多くなるように、補強シート部材の長さＬに対して１．３０×Ｌから２．７０×Ｌの長さを有した耐熱シート部材を準備する。
【００２３】
本発明では、上述のシール本体の外周面又は内周面に一体的に形成されていると共に少なくとも潤滑材からなる被覆層を更に有した球帯状シール体を製造するようにしてもよく、斯かる球帯状シール体を製造する場合には、本発明の第八の態様の方法のように、上述の第一から第七のいずれかの態様の方法において、シール本体を成形した後に、シール本体の外周面又は内周面に潤滑材からなる被覆層を形成する工程を具備していてもよい。
【００２４】
また本発明では、上述のシール本体の外周面に一体的に形成されていると共に少なくとも潤滑材及び耐熱材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潤滑材及び耐熱材が充填されて当該潤滑材及び耐熱材と補強材とが混在一体化されてなる被覆層を更に有しており、補強材からなる面と潤滑材からなる面とが混在した被覆層の露出面により環状滑り面が構成されている球帯状シール体を製造するようにしてもよく、斯かる球帯状シール体を製造する場合には、本発明の第九の態様の方法のように、上述の第一から第七のいずれかの態様の方法において、耐熱材を含んだ別の耐熱シート部材を準備し、この別の耐熱シート部材と当該別の耐熱シート部材の一方の表面に被着された潤滑材からなる潤滑層とこの潤滑層に配された金網からなる別の補強シート部材とからなる被覆層形成部材を形成する工程と、この被覆層形成部材を潤滑層の面を外側にして筒状母材の外周面に捲回して円筒成形体を形成する工程とを具備していてもよく、この場合、少なくともシール本体を有する球帯状シール体を成形する工程は、筒状母材を含む円筒成形体を圧縮してシール本体に加えて潤滑材からなる被覆層を有する球帯状シール体を成形するようになっていてもよく、また本発明の第十の態様の方法のように、上述の第一から第七のいずれかの態様の方法において、耐熱材を含んだ別の耐熱シート部材を準備し、この別の耐熱シート部材と当該別の耐熱シート部材の一方の表面に被着された潤滑材からなる潤滑層とこの潤滑層に配された金網からなる別の補強シート部材とからなる被覆層形成部材を形成する工程と、この被覆層形成部材を潤滑層の面を内側にして捲回して円筒成形体を形成する工程と、この円筒成形体の外周面に重合体を捲回して筒状母材を形成する工程とを具備していてもよく、この場合、少なくともシール本体を有する球帯状シール体を成形する工程は、筒状母材を含む円筒成形体を圧縮してシール本体に加えて潤滑材からなる被覆層を有する球帯状シール体を成形するようになっていてもよい。
【００２５】
上記の各態様の球帯状シール体において、耐熱材は、好ましくは本発明の第十一の態様の方法のように、膨張黒鉛を含んでいるが、本発明は、これに限定されず、例えば膨張黒鉛に加えて又はこれに代えてマイカ及びアスベストのうちの一種又は二種以上から選択されたものを含んでいてもよい。
【００２６】
以下、本発明及びその実施の形態を、図面に示す好ましい例に基づいて説明する。なお、本発明はこれらの例に何等限定されないのである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１において、本例の球帯状シール体１は、膨張黒鉛を含んでいる耐熱材２と金網からなる補強材３とが圧縮されて補強材３の金網の網目に耐熱材２が充填されて当該耐熱材２と補強材３とが混在一体化されてなるシール本体４を有しており、本例ではシール本体４自体が、貫通孔５を規定する円筒状の内周面６と、部分凸球面７と、部分凸球面７の大径側及び小径側に夫々環状の大径側端面８及び小径側端面９とを有している。即ち、球帯状シール体１は、環状滑り面である部分凸球面７を含んだ外周面１０を有していると共に外周面１０の軸方向の両端縁側に環状端面としての大径側端面８及び小径側端面９を有しており、膨張黒鉛を含んでいる耐熱材２と金網からなる補強材３とが圧縮されて補強材３の金網の網目に耐熱材２が充填されて当該耐熱材２と補強材３とが混在一体化されてなるシール本体４を有しており、外周面１０の少なくとも一方の端縁側の環状端面、本例では部分凸球面７の大径側に位置している大径側端面８には全体的に耐熱材２が露出している。
【００２８】
以下、球帯状シール体１の製造方法を説明すると、まず、図２に示すように金属細線を編んで形成された円筒状金網１２をローラ１３及び１４間に通して所定の幅Ｄの帯状金網１５を作製し、当該帯状金網１５を所定の長さＬに切断した補強シート部材１６（図４参照）又は金属細線を織ったり、編んだりすることによって形成される金網を所定の幅Ｄと長さＬとに切断した補強シート部材１６を準備する。
【００２９】
補強材３（図１参照）となる金網としては、鉄系としてオーステナイト系のＳＵＳ３０４若しくはＳＵＳ３１６又はフェライト系のＳＵＳ４３０等のステンレス鋼線又は鉄線（ＪＩＳ−Ｇ−３５３２）もしくは亜鉛メッキ鉄線（ＪＩＳ−Ｇ−３５４７）、また銅系として銅−ニッケル合金（白銅）、銅−ニッケル−亜鉛合金（洋白）、黄銅、ベリリウム銅からなる線径０．１０〜０．３２ｍｍ程度の細線材を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た網目３〜６ｍｍ程度のものを使用して好適であるが、厚さ０．３〜０．５ｍｍ程度のステンレス鋼薄板又はリン青銅薄板に切込みを入れると同時に該切込みを拡開して規則正しい３〜６ｍｍ程度の網目列が形成された、所謂エキスパンドメタルを金網として用いてもよい。
【００３０】
また図３に示すように、補強シート部材１６の幅Ｄに対して１．１×Ｄから２．１×Ｄの幅ｄ、具体的にはこれに限定されないが例えば補強シート部材１６の幅Ｄに対して５ｍｍから４０ｍｍ程度大きい幅ｄを有すると共に、補強シート部材１６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ていると共に耐熱材２（図１参照）としての膨張黒鉛からなる短冊状の耐熱シート部材１１を準備する。
【００３１】
耐熱材２（図１参照）となる耐熱シート部材１１は、膨張黒鉛粒子をシート状に成形した厚み０．２ｍｍから１．０ｍｍ程度、好ましくは０．４ｍｍ程度の膨張黒鉛シートからなり、膨張黒鉛シートの成形に際しては、膨張黒鉛粒子に加えて必要に応じて五酸化燐及び燐酸塩等のその他の酸化抑制剤等を含ませてもよい。
【００３２】
次に図４に示すように、補強シート部材１６の幅方向の少なくとも一方の端縁１８から最大で０．１×Ｄから０．８×Ｄだけ耐熱シート部材１１が幅方向にはみ出すように、本例では、製造された球帯状シール体１において外周面１０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端面８に全体的に耐熱材２が露出するように、大径側端面８側となる補強シート部材１６の幅方向の一方の端縁１８からの耐熱シート部材１１の幅方向のはみ出し量δ１が補強シート部材１６の幅方向の他方の端縁１９からの耐熱シート部材１１の幅方向のはみ出し量δ２よりも多くなるようにすると共に、補強シート部材１６の長さ方向の少なくとも一方の端縁２０から最大で０．３０×Ｌから１．７０×Ｌだけ耐熱シート部材１１が長さ方向にはみ出すように、本例では補強シート部材１６の長さ方向の他方の端縁２８と当該端縁２８に対応する耐熱シート部材１１の長さ方向の端縁２９とを実質的に一致させて補強シート部材１６の長さ方向の一方の端縁２０から０．３０×Ｌから１．７０×Ｌだけ耐熱シート部材１１が長さ方向にはみ出すようにして、補強シート部材１６と耐熱シート部材１１との幅方向及び長さ方向を合致させて互いに重ね合わせて、重合体３０を得るようにする。
【００３３】
この重ね合わせ後、重合体３０を図５に示すように耐熱シート部材１１を内側にしてうず巻き状であって耐熱シート部材１１が１回多くなるように捲回して、内周側及び外周側の両方に耐熱シート部材１１が露出した筒状母材１７を形成する。このように耐熱シート部材１１としては、筒状母材１７における耐熱シート部材１１の巻き回数が補強シート部材１６の巻き回数よりも多くなるように、補強シート部材１６の長さＬに対して１．３０×Ｌから２．７０×Ｌの長さを有したものが予め準備される。
【００３４】
更に、円筒内壁面２１と円筒内壁面２１に連なる部分凹球内壁面２２と部分凹球内壁面２２に連なる貫通孔２３とを備え、貫通孔２３に段付きコア２４を嵌挿することによって内部に中空円筒部２５と中空円筒部２５に連なる球帯状中空部２６とが形成された図６に示すような金型２７を準備し、金型２７の段付きコア２４に筒状母材１７を挿入する。金型２７の中空円筒部２５及び球帯状中空部２６に位置せしめられた筒状母材１７をコア軸方向、即ち前記幅方向、換言すれば前記長さ方向に直交する方向に所定の圧力で圧縮成形し、図１に示すような、環状滑り面としての部分凸球面７を有したシール本体４からなる球帯状シール体１を成形する。
【００３５】
斯かる球帯状シール体１は、例えば図７に示す排気管球面継手３１に組込まれて使用される。すなわち、エンジン側に連結された上流側排気管３２の外周面には、管端部３３を残してフランジ部材３４が固着されており、管端部３３には、球帯状シール体１が貫通孔５を規定する内周面６において嵌合されており、大径側端面８において球帯状シール体１がフランジ部材３４に当接されて着座せしめられており、上流側排気管３２と相対向してマフラー側に連結され、端部に凹球面部４１と凹球面部４１の開口部周縁にフランジ部４２とを備えた径拡大部４３が一体に形成された下流側排気管４４が凹球面部４１を球帯状シール体１の部分凸球面７に摺動自在に接触させて配置されている。
【００３６】
図７に示す排気管球面継手３１において、一端がフランジ部材３４に固定され、他端が径拡大部４３のフランジ部４２を挿通して配された一対のボルト５１とボルト５１の膨大頭部及びフランジ部４２の間に配された一対のコイルバネ５２とにより、下流側排気管４４には、常時、上流側排気管３２方向にバネ力が付勢されている。そして、排気管球面継手３１は、上、下流側排気管３２、４４に生じる相対角変位に対しては、球帯状シール体１の部分凸球面７と下流側排気管４４の端部に形成された径拡大部４３の凹球面部４１との摺動でこれを許容するように構成されている。
【００３７】
以上の球帯状シール体１によれば、大径側端面８には全体的に耐熱材２が露出しているために、当該大径側端面８と接触するフランジ部材３４との間で確実なシールを確保できる。
【００３８】
また排気管球面継手３１に好適な球帯状シール体１の前記の製造方法では、補強シート部材１６の幅Ｄに対して１．１×Ｄから２．１×Ｄの幅ｄを有すると共に補強シート部材１６の長さＬに対して１．３０×Ｌから２．７０×Ｌの長さｌを有する耐熱シート部材１１を用いるために、得られる球帯状シール体１において、大径側端面８側及び小径側端面９側での補強材３の周りに生じる微小通路に対する耐熱材２による封止が確実に行われると共に、内部からの耐熱材２の酸化消耗の虞もなく、しかも、大径側端面８側及び小径側端面９側では勿論のこと全体においても所望の強度を得ることができ、割れ、欠け、剥離等の虞もなく、而して、球帯状シール体１自体を介する排気ガスの漏出がなく、しかも、安定したシール特性を有した球帯状シール体１を得ることができる。
【００３９】
上記では、球帯状シール体１自体がシール本体４からなる球帯状シール体１の製造方法であるが、前述と同様にして形成されたシール本体４の外周面７（前述の部分凸球面７）に刷毛塗り、浸漬、スプレー等により潤滑材を１０〜３００μｍ程度の厚みになるように塗布して乾燥させた後に、図８に示すように露出面を研磨した滑らかな部分凸球面６２をもって被覆層６３を形成し、シール本体１と被覆層６３とを具備した球帯状シール体６１を製造してもよい。図８に示す球帯状シール体６１は、環状滑り面として部分凸球面６２を含んだ外周面６０を有しており、前述のシール本体４と、シール本体４の外周面７に一体的に形成されていると共に潤滑材からなる被覆層６３とを有し、被覆層６３の露出面により部分凸球面６２が構成されている。即ち、図８に示す球帯状シール体６１もまた、環状滑り面である部分凸球面６２を含んだ外周面６０を有していると共に外周面６０の軸方向の両端縁側に環状端面としての大径側端面８及び小径側端面９を有しており、膨張黒鉛を含んでいる耐熱材２と金網からなる補強材３とが圧縮されて補強材３の金網の網目に耐熱材２が充填されて当該耐熱材２と補強材３とが混在一体化されてなるシール本体４を有しており、外周面６０の少なくとも一方の端縁側の環状端面、本例では部分凸球面６２の大径側に位置している大径側端面８には全体的に耐熱材２が露出している。
【００４０】
被覆層６３の形成材料としての潤滑材は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂又はポリテトラフルオロエチレン樹脂を主成分とし、これに必要に応じて窒化ホウ素を含有させたもの等であって、これの水性ディスパージョンを塗布して被覆層６３を形成するとよい。
【００４１】
図８に示す球帯状シール体６１は、潤滑材からなる被覆層６３をシール本体４の外周面７に具備して、被覆層６３の露出面により構成された部分凸球面６２を有しているために、排気管球面継手３１への適用に際しては、斯かる部分凸球面６２で接触する径拡大部４３の凹球面部４１との更なる滑らかな摺動を確保でき、しかも、球帯状シール体１と同様に、球帯状シール体６１自体を介する排気ガスの漏出をなくし得、しかも、安定したシール特性を発揮することができる。
【００４２】
本発明によって製造される球帯状シール体は、図１及び図８に示す球帯状シール体１及び６１に代えて図９及び図１０に示すような球帯状シール体７１であってもよい。図９及び図１０に示す球帯状シール体７１は、部分凸球面７２を有しており、シール本体４と、シール本体４の外周面７３（前述の部分凸球面７に相当するが凹凸を有したものとなる）に一体的に形成されていると共に潤滑材７４及び耐熱材７５と金網からなる補強材７６とが圧縮されて補強材７６の金網の網目に潤滑材７４及び耐熱材７５が充填されて当該潤滑材７４及び耐熱材７５と補強材７６とが混在一体化されてなる被覆層７７とを有し、補強材７６からなる面７８と潤滑材７４からなる面７９とが混在した被覆層７７の露出面により部分凸球面７２が構成されている。即ち、図９及び図１０に示す球帯状シール体７１は、環状滑り面である部分凸球面７２を含んだ外周面７０を有していると共に外周面７０の軸方向の両端縁側に環状端面としての大径側端面８及び小径側端面９を有しており、膨張黒鉛を含んでいる耐熱材２と金網からなる補強材３とが圧縮されて補強材３の金網の網目に耐熱材２が充填されて当該耐熱材２と補強材３とが混在一体化されてなるシール本体４を有しており、外周面７０の少なくとも一方の端縁側の環状端面、本例では部分凸球面６２の大径側に位置している大径側端面８には全体的に耐熱材３が露出している。
【００４３】
図９及び図１０に示す球帯状シール体７１の製造方法を次に説明すると、まず、球帯状シール体１と同様にして図５に示すような筒状母材１７を準備する。次に、図３に示すような耐熱シート部材１１と同様であるが、幅Ｄよりも小さい幅ｄを有すると共に筒状母材１７を一回巻きできる程度の長さｌを有した耐熱シート部材９１を別に用意し、この別の耐熱シート部材９１の一方の表面に、潤滑材７４としてのポリテトラフルオロエチレン樹脂が含有された水性ディスパージョンを刷毛塗り、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１１に示すような潤滑層８０を形成し、更に図２に示すような帯状金網１５からなる補強シート部材８１を別に用意し、図１２に示すように、補強シート部材８１内に、潤滑層８０を備えた耐熱シート部材９１を挿入するとともに、これらを図１３に示すように、ローラ８２及び８３間に通して一体化させ、別の耐熱シート部材９１と当該別の耐熱シート部材９１の一方の表面に被着された潤滑材７４を含んだ潤滑層８０と潤滑層８０に配された金網からなる別の補強シート部材８１とからなる被覆層形成部材８４を形成し、このようにして得た被覆層形成部材８４を潤滑層８０を外側にして筒状母材１７の外周面に捲回し、図１４に示すような円筒成形体８５を作製する。この円筒成形体８５を前記と同様に金型２７に配置して圧縮成形することにより球帯状シール体７１を得る。
【００４４】
球帯状シール体７１は、ポリテトラフルオロエチレン樹脂を含む潤滑材７４及び膨張黒鉛を含む耐熱材７５と金網からなる補強材７６とが混在一体化されてなる被覆層７７をシール本体４の外周面７３に具備して、補強材７６からなる面７８と潤滑材７４からなる面７９とが混在一体となった被覆層７７の露出面により構成された部分凸球面７２を有しているために、球帯状シール体６１と同様に、部分凸球面７２と接触する相手材である凹球面部４１との更なる滑らかな摺動を確保できる上に、露出面における潤滑材７４からなる面７９を補強材７６からなる面７８でもって保持し得る上に、部分凸球面７２からの潤滑材７４の凹球面部４１への移着と凹球面部４１へ移着した潤滑材７４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、しかも、球帯状シール体１と同様に、球帯状シール体７１自体を介する排気ガスの漏出をなくし得、しかも、安定したシール特性を有することになる。
【００４５】
ところで、前記では環状滑り面である部分凸球面７、６２又は７２を含んだ外周面１０、６０又は７０を具備した球帯状シール体１、６１又は７１の例であるが、これに代えて、本発明では、図１５に示すように、環状滑り面である截頭円錐面１０２を含んだ内周面１００を具備した球帯状シール体１０１であってもよい。図１５に示す球帯状シール体１０１は、截頭円錐面１０２に加えて截頭円錐面１０２に連接された円筒内面１０３を含んだ内周面１００と、截頭円錐面１０２に対応する截頭円錐外面１０４及び截頭円錐外面１０４に連接された円筒外面１０５を含んだ外周面１０６と、截頭円錐面１０２の大径側及び小径側に夫々環状の端面１０８及び１０９とを有しており、球帯状シール体１、６１又は７１と同様に構成されている。即ち、球帯状シール体１０１は、環状滑り面である截頭円錐面１０２を含んだ内周面１００を有していると共に内周面１００の軸方向の両端縁側に環状端面としての端面１０８及び１０９を有しており、膨張黒鉛を含んでいる耐熱材２と金網からなる補強材３とが圧縮されて補強材３の金網の網目に耐熱材２が充填されて当該耐熱材２と補強材３とが混在一体化されてなるシール本体４を有しており、内周面１００の少なくとも一方の端縁側の環状端面、本例では截頭円錐面１０２の小径側に位置している端面１０９には全体的に耐熱材３が露出している。
【００４６】
環状滑り面として截頭円錐面１０２を含んだ内周面１００を具備した図１５に示す球帯状シール体１０１は、例えば図１６に示す排気管球面継手１３１に組込まれて使用される。すなわち、エンジン側に連結された上流側排気管３２の外周面には、フランジ部材１３２が溶接等により固着されており、フランジ部材１３２の截頭円錐部１３３の環状面１３４、截頭円錐面１３５及び円筒面１３６からなる内周面１３７には、外周面１０６の端面１０９、截頭円錐外面１０４及び円筒外面１０５が夫々ぴったりと当接されて当該外周面１０６で球帯状シール体１０１が嵌合されており、上流側排気管３２と相対向してマフラー側に連結されていると共に、凸球面部１３８とフランジ部１３９とを一体的に有した相手材としての凸球面部材１４０が溶接等により固着された下流側排気管４４が凸球面部１３８を球帯状シール体１０１の截頭円錐面１０２に摺動自在に接触させて配置されている。
【００４７】
図１５に示す排気管球面継手１３１においては、一端がフランジ部１３９に固定され、他端がフランジ部材１３２のフランジ部１４１を十分な隙間をもって貫通して配された一対のボルト５１とボルト５１の膨大頭部及びフランジ部１４１の間に配された一対のコイルバネ５２とにより、下流側排気管４４には、常時、上流側排気管３２方向にバネ力が付勢されている。そして、排気管球面継手１３１は、上、下流側排気管３２、４４に生じる相対角変位に対しては、球帯状シール体１０１の截頭円錐面１０２と下流側排気管４４の端部に溶接等により固着された凸球面部材１４０の凸球面部１３８との摺動でこれを許容するように構成されている。
【００４８】
斯かる排気管球面継手１３１に適用された球帯状シール体１０１は、球帯状シール体１、６１又は７１と同様に構成されているので、上記球帯状シール体１、６１又は７１と同様な効果を生じさせる。
【００４９】
球帯状シール体１又は６１に相当する図１５に示す球帯状シール体１０１を製造するには、製造された球帯状シール体１０１において内周面１００の軸方向の少なくとも一方の端縁側の環状端面である端面１０９に全体的に耐熱材２が露出するように、端面１０９側となる補強シート部材１６の幅方向の一方の端縁１８からの耐熱シート部材１１の幅方向のはみ出し量δ１が補強シート部材１６の幅方向の他方の端縁１９からの耐熱シート部材１１の幅方向のはみ出し量δ２よりも多くなるようにして前述の図４に示すような重合体３０を作製し、斯かる重合体３０から図５に示すような筒状母材１７を形成する。更に、円筒内壁面１４５と円筒内壁面１４５に連なる截頭円錐面１４６と段部１４７を介して截頭円錐面１４６に連なる円孔１４８とを備え、円孔１４８に段付きコア１４９を嵌挿することによって内部に中空円筒部１５１と中空円筒部１５１に連なる截頭円錐状中空部１５２とが形成された図１７に示すような金型１５３を準備し、金型１５３の段付きコア１４９の外周面であって中空円筒部１５１に筒状母材１７を挿入して円筒内壁面１４５に装着する。筒状母材１７の円筒内壁面１４５への装着後、図１７に示すような截頭円錐面１６１を先端部に有した円筒状の押圧部材１６２を金型１５３の中空円筒部１５１に挿入して、押圧部材１６２により図１８に示すように筒状母材１７をコア軸方向に所定の圧力で圧縮成形してシール本体を形成し、このシール本体をそのまま用いることにより球帯状シール体１に相当する図１５に示すような球帯状シール体１０１となり、筒状母材１７の押圧部材１６２による圧縮成形後に得られたシール本体の内周面に刷毛塗り、浸漬、スプレー等により潤滑材を塗布して乾燥させた後にこの塗布層の露出面を滑らかにして斯かる滑らかな露出面からなる截頭円錐面１０２をもって被覆層を形成することにより球帯状シール体６１に相当する図１５に示す球帯状シール体１０１を得ることができる。
【００５０】
球帯状シール体７１に相当する図１５に示す球帯状シール体１０１を製造するには、前述の図１３に示すような被覆層形成部材８４を潤滑層８０の面を内側にして捲回して円筒成形体を形成し、この円筒成形体の外周に、製造された球帯状シール体１０１において内周面１００の軸方向の少なくとも一方の端縁側の環状端面である端面１０９に全体的に耐熱材２が露出するように、端面１０９側となる補強シート部材１６の幅方向の一方の端縁１８からの耐熱シート部材１１の幅方向のはみ出し量δ１が補強シート部材１６の幅方向の他方の端縁１９からの耐熱シート部材１１の幅方向のはみ出し量δ２よりも多くなるようにして前述の図４に示すような重合体３０を巻回して筒状母材１７と同様の筒状母材を形成し、、斯かる円筒成形体とこの円筒成形体の外周に形成された筒状母材との組み合わせ体を前述の筒状母材１７と同様に図１７に示す金型１５３の段付きコア１４９の外周面であって中空円筒部１５１内に挿入して円筒内壁面１４５に装着し、押圧部材１６２により図１８に示すように組み合わせ体を金型１５３内においてコア軸方向に所定の圧力で圧縮成形することにより球帯状シール体１０１を得る。
【００５１】
ところで、球帯状シール体１０１では、内周面１００の環状滑り面を截頭円錐面１０２でもって構成して、截頭円錐面１０２の一個所の一部分に凸球面部１３８を摺動自在に接触させるようにしたが、これに代えて、図１９に示すように内周面１００の環状滑り面を部分凹球面１７１で構成して、部分凹球面１７１のほぼ全域に凸球面部１３８を摺動自在に接触させるようにしてもよく、また図２０に示すように内周面１００の環状滑り面を二個の連接する截頭円錐面１７２及び１７３で構成し、截頭円錐面１７２及び１７３の二個所で部分的に凸球面部１３８を摺動自在に接触させるようにしてもよい。
【００５２】
図１９及び図２０に示す球帯状シール体１０１でも、球帯状シール体１、６１又は７１と同様に構成されているので、上記球帯状シール体１、６１又は７１と同様な効果を生じさせることができる。
【００５３】
【発明の効果】
本発明によれば、球帯状シール体自体を介する排気ガスの漏出がなく、しかも、安定したシール特性を有した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】
【図１】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図である。
【図２】図１の例の製造工程における金網からなる補強シート部材の形成方法の説明図である。
【図３】図１の例の製造工程における耐熱シート部材の斜視図である。
【図４】図１の例の製造工程における重合体の斜視図である。
【図５】図１の例の製造工程における筒状母材の平面図である。
【図６】図１の例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７】図１の例の球帯状シール体を組込んだ排気管球面継手の縦断面図である。
【図８】本発明の実施の形態の他の例で製造された球帯状シール体の縦断面図である。
【図９】本発明の実施の形態の更に他の例で製造された球帯状シール体の縦断面図である。
【図１０】図９に示す例の球帯状シール体の一部拡大断面図である。
【図１１】図９に示す例の製造工程における潤滑層を形成した耐熱シート部材の縦断面図である。
【図１２】図９に示す例の製造工程における被覆層形成部材の形成方法の説明図である。
【図１３】図９に示す例の製造工程における被覆層形成部材の形成方法の説明図である。
【図１４】図９に示す例の製造工程における円筒成形体の平面図である。
【図１５】本発明の球帯状シール体の実施の形態の更に他の例を示す縦断面図である。
【図１６】図１５の例を組込んだ排気管球面継手の縦断面図である。
【図１７】図１５の例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１８】図１５の例の製造工程における圧縮成形の状態を示す縦断面図である。
【図１９】本発明の球帯状シール体の実施の形態の更に他の例を組込んだ排気管球面継手の縦断面図である。
【図２０】本発明の球帯状シール体の実施の形態の更に他の例を組込んだ排気管球面継手の縦断面図である。
【符号の説明】
１  球帯状シール体
２  耐熱材
３  補強材
４  シール本体
７  部分凸球面
【図１】
0005114821.tif 000002
【図２】
0005114821.tif 000003
【図３】
0005114821.tif 000004
【図４】
0005114821.tif 000005
【図５】
0005114821.tif 000006
【図６】
0005114821.tif 000007
【図７】
0005114821.tif 000008
【図８】
0005114821.tif 000009
【図９】
0005114821.tif 000010
【図１０】
0005114821.tif 000011
【図１１】
0005114821.tif 000012
【図１２】
0005114821.tif 000013
【図１３】
0005114821.tif 000014
【図１４】
0005114821.tif 000015
【図１５】
0005114821.tif 000016
【図１６】
0005114821.tif 000017
【図１７】
0005114821.tif 000018
【図１８】
0005114821.tif 000019
【図１９】
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【図２０】
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