JP2005127391A - Spherical belt-like seal material, and exhaust pipe joint device using it - Google Patents
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Abstract
Description
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に関する。 The present invention relates to a ball-shaped seal body and an exhaust pipe joint device for an automobile using the same.
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)。 The exhaust gas of an automobile engine is led from an engine to an exhaust pipe disposed on a body frame or the like and discharged into the atmosphere. This exhaust pipe is subjected to bending stress due to torque reaction force and inertial force of the engine. . In particular, in the case of a front-wheel drive horizontal engine (FF vehicle), this bending stress is considerably larger than that of a vertical engine. Accordingly, there is a risk that engine vibrations are transmitted to the vehicle interior through the exhaust pipe suspension, or cause noise, as well as problems such as fatigue breakage of the exhaust pipe. In order to solve such a problem, conventionally, means such as disposing an exhaust pipe joint device having a spherical pipe joint (spherical seal body) at a predetermined position of the exhaust pipe to absorb stress is taken. (Patent Document 1).
斯かる球面管継手は、多くの場合、球帯状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球帯状シール体の凸球面状の外面の相対的な摺動で応力を吸収するようにしている。 In many cases, such a spherical pipe joint is slidably in contact with the concave spherical inner surface of the flange member fixed to the end of the downstream exhaust pipe at the convex spherical outer surface of the ball-shaped seal body. The inner surface thereof is fitted to the outer peripheral surface of the pipe end portion of the upstream side exhaust pipe, and the relative sliding of the outer surface of the convex spherical surface of the ball-shaped sealing body with respect to the inner surface of the concave spherical surface of the flange member is used. To absorb the stress.
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。 By the way, in a front-wheel drive horizontally mounted engine (FF vehicle), an exhaust pipe (manifold) is provided on the rear side of the engine in recent years. Therefore, the exhaust pipe connected to the manifold has a shear direction (perpendicular to the pipe axis direction of the exhaust pipe). In addition to the force in the direction of rotation), in particular, a force in the twisting direction (rotation direction around the pipe axis of the exhaust pipe) is greatly applied, and this force is also input to the exhaust pipe joint device.
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内周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。 When a large torsional force is applied to the exhaust pipe joint device, stick slip occurs between the inner peripheral surface of the spherical pipe joints fitted to each other and the pipe end of the upstream side exhaust pipe, resulting from the stick slip. An abnormal sound is generated, which causes discomfort to the driver and passenger of the car.
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、マニホールドに接続された排気管に捩り方向及び剪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を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described points, and the object of the present invention is due to stick slip or the like even when forces in the twisting direction and shearing direction are input to the exhaust pipe connected to the manifold. It is an object of the present invention to provide a ball-shaped seal body that does not generate an abnormal noise and does not give a driver unpleasant feeling and an automobile exhaust pipe joint device using the same.
本発明の第一の態様の球帯状シール体は、円筒内面、部分凸球面状の外面並びに部分凸球面状の外面の大径側及び小径側の環状端面を有したシール本体と、該シール本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ている。 A spherical belt-like seal body according to a first aspect of the present invention includes a seal body having a cylindrical inner surface, a partially convex spherical outer surface, and large and small diameter annular end surfaces of the partially convex spherical outer surface, and the seal body And a thermally expandable annular coating layer integrally formed on the inner surface of the cylinder.
第一の態様の球帯状シール体によれば、シール本体の円筒内面には熱膨張可能な環状の被覆層を具備しているため、斯かるシール本体を具備した球帯状シール体を、そのシール本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の内周面で上流側排気管の管端部の外周面に嵌合し、そのシール本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、そのシール本体の部分凸球面状の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に摺動自在に接触させ、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、シール本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周面との一体化が図られ、而して、マニホールドに接続された上流側排気管に捩り方向(回転方向)の力が入力された場合においても、球帯状シール体を上流側排気管の回転と共に確実に回転させることができ、環状の被覆層の内周面と上流側排気管の外周面との間及びシール本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。 According to the ball-shaped seal body of the first aspect, since the cylindrical inner surface of the seal body is provided with the annular coating layer that can be thermally expanded, the ball-band seal body including the seal body is used as the seal. Fits to the outer peripheral surface of the pipe end of the upstream exhaust pipe with the inner peripheral surface of the thermally expandable annular coating layer integrally formed on the cylindrical inner surface of the main body, and the annular end surface on the large diameter side of the seal body In contact with the flange fixed to the upstream exhaust pipe, and slidably contact the partially concave spherical surface of the seal seat member fixed to the downstream exhaust pipe on the outer surface of the partially convex spherical surface of the seal body, and elastically connected When used in an exhaust pipe joint device in which the upstream exhaust pipe and the downstream exhaust pipe are elastically connected to each other so that they can be displaced relative to each other by means, the heat of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe is integrated with the cylindrical inner surface of the seal body. A thermally expandable annular coating layer The spherical end seal body and the outer peripheral surface of the pipe end portion of the upstream side exhaust pipe are integrated so as to tighten the pipe end portion of the side exhaust pipe, so that the upstream side connected to the manifold Even when a twisting direction (rotation direction) force is input to the exhaust pipe, the ball-shaped seal body can be reliably rotated together with the rotation of the upstream exhaust pipe, and the inner peripheral surface and the upstream side of the annular coating layer There is no sliding between the outer peripheral surface of the exhaust pipe and between the annular end surface on the large diameter side of the seal body and the flange, and there is no occurrence of abnormal friction noise due to stick-slip or the like here, It can be set as a ball-shaped seal body that does not give the driver unpleasant feeling.
本発明において、熱膨張可能な環状の被覆層は、好ましい例ではその第二の態様の球帯状シール体のように、酸処理黒鉛を含んでおり、より好ましい例ではその第三の態様の球帯状シール体のように、膨張処理前の酸処理黒鉛を含んでおり、更に好ましい例ではその第四の態様の球帯状シール体のように、圧縮された膨張処理前の酸処理黒鉛を含んでおり、更により好ましい例ではその第五の態様の球帯状シール体のように、膨張処理前の酸処理黒鉛粉末を圧縮してなる酸処理黒鉛を含んでいる。 In the present invention, the heat-expandable annular coating layer contains acid-treated graphite, as in the preferred embodiment, as in the ball-shaped seal body of the second embodiment, and in a more preferred example, the sphere of the third embodiment. It contains acid-treated graphite before expansion treatment like a band-shaped seal body, and in a more preferred example, it contains compressed acid-treated graphite before expansion treatment like the spherical band-shaped seal body of the fourth aspect. In an even more preferred example, acid-treated graphite formed by compressing the acid-treated graphite powder before the expansion treatment is contained, like the ball-shaped seal body of the fifth aspect.
本発明において、シール本体は、好ましい例ではその第六の態様の球帯状シール体のように、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、ここで、耐熱材が金網からなる補強材の隙間に充填されてなる。 In the present invention, the seal main body is formed by compression-molding a heat-resistant material containing expanded graphite and a reinforcing material made of a wire mesh, like the ball-shaped seal body of the sixth aspect in a preferred example, A heat-resistant material is filled in a gap between reinforcing members made of a wire mesh.
本発明の第一の態様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周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、第一から第六のいずれかの態様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、環状の被覆層の内周面で上流側排気管の管端部の外周面に嵌合されていると共にシール本体の大径側の環状端面でフランジに接触され、かつ、シール本体の部分凸球面状の外面でシール座部材の部分凹球面に摺動自在に接触されている。 An exhaust pipe joint device according to a first aspect of the present invention includes an upstream exhaust pipe, a downstream exhaust pipe having an end face opposed to the end face of the upstream exhaust pipe, leaving a gap, and an upstream exhaust pipe The flange fixed to the outer peripheral surface of the pipe end, the seal seat member fixed to the pipe end of the downstream exhaust pipe and having a partially concave spherical surface, the upstream exhaust pipe and the downstream exhaust pipe It comprises elastic coupling means that are elastically coupled to each other so as to be angularly displaceable, and a spherical belt-like sealing body according to any one of the first to sixth aspects, wherein the spherical belt-like sealing body is an annular coating layer Is fitted to the outer peripheral surface of the pipe end of the upstream exhaust pipe at the inner peripheral surface of the seal body, is in contact with the flange at the annular end surface on the large diameter side of the seal body, and is on the partially convex spherical outer surface of the seal body. The seal seat member is slidably contacted with the partially concave spherical surface.
第一の態様の排気管継手装置によれば、球帯状シール体がシール本体の部分凸球面状の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、シール本体の部分凸球面状の外面とシール座部材の部分凹球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、シール本体の部分凸球面状の外面とシール座部材の部分凹球面との密な接触に加えて、環状の被覆層の内周面と上流側排気管の管端部の外周面との嵌合並びにシール本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。 According to the exhaust pipe joint device of the first aspect, the ball-shaped seal body slides on the partially concave spherical surface of the seal seat member fixed to the pipe end of the downstream side exhaust pipe on the partially convex spherical outer surface of the seal body. As a result of the free contact, the relative angular displacement generated between the upstream exhaust pipe and the downstream exhaust pipe is allowed by sliding between the partially convex spherical outer surface of the seal body and the partially concave spherical surface of the seal seat member. On the other hand, the seal between the upstream side exhaust pipe and the downstream side exhaust pipe is not only in close contact with the partially convex spherical outer surface of the seal body and the partially concave spherical surface of the seal seat member, but also within the annular coating layer. This is performed by fitting the peripheral surface with the outer peripheral surface of the pipe end portion of the upstream side exhaust pipe and contacting the annular end surface on the large diameter side of the seal body with the flange.
そして、第一の態様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、シール本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周面との一体化が図られる結果、マニホールドに接続された上流側排気管に捩り方向(回転方向)の力が入力された場合においても、球帯状シール体を上流側排気管の回転と共に確実に回転させることができ、環状の被覆層の円筒状の内周面と上流側排気管の管端部の外周面との間及びシール本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。 According to the exhaust pipe joint device of the first aspect, the heat-expandable annular coating layer integrally formed on the cylindrical inner surface of the seal body is heated upstream by the heat of the exhaust gas flowing in the exhaust pipe. The pipe end of the pipe expands so as to be tightened, and the spherical belt-like seal body and the outer peripheral surface of the pipe end of the upstream exhaust pipe are integrated. As a result, the upstream exhaust pipe connected to the manifold is twisted. Even when a force in the (rotational direction) is input, the ball-shaped seal body can be reliably rotated together with the rotation of the upstream exhaust pipe, and the cylindrical inner peripheral surface of the annular coating layer and the upstream exhaust pipe No sliding between the outer peripheral surface of the pipe end and the annular end surface on the large-diameter side of the seal body and the flange, and abnormal friction noise caused by stick-slip or the like here can be generated. No discomfort to the driver It may be a tracheal coupling device.
本発明に係る球帯状シール体の製造方法の例を説明する。まず、金属細線を編むことによって形成される筒状金網を用意し、この筒状金網を一対のローラ間に通して帯状金網としたのち、所定の長さに切断し、これを補強材として使用する。耐熱材として、所定の幅及び長さを有すると共に膨張黒鉛からなる膨張黒鉛シートを用意し、この膨張黒鉛シートの一方の端部の表面に、酸処理黒鉛粉末と接着剤、例えばポリビニールアルコール(PVA)とのペースト状混合物を所定の長さ分だけ被覆したのち乾燥して、該酸処理黒鉛粉末からなる被覆形成層を形成する。 The example of the manufacturing method of the spherical belt shaped sealing body which concerns on this invention is demonstrated. First, a cylindrical wire mesh formed by knitting a thin metal wire is prepared, and this cylindrical wire mesh is passed between a pair of rollers to form a belt-like wire mesh, which is then cut to a predetermined length and used as a reinforcing material. To do. As a heat-resistant material, an expanded graphite sheet having a predetermined width and length and made of expanded graphite is prepared, and an acid-treated graphite powder and an adhesive such as polyvinyl alcohol (on the surface of one end of the expanded graphite sheet ( A paste-like mixture with PVA) is coated for a predetermined length and then dried to form a coating forming layer made of the acid-treated graphite powder.
本発明において、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。 In the present invention, as the acid-treated graphite powder, one produced by the following production method is preferably used. While stirring concentrated sulfuric acid having a concentration of 98%, a predetermined amount of a 60% aqueous solution of hydrogen peroxide as an oxidizing agent was added to prepare a reaction solution, and a predetermined amount of scaly natural graphite powder was added to the reaction solution for a predetermined time. Perform the reaction. After the reaction, suction filtration is performed to separate the acid-treated graphite powder, and the washing operation of stirring the acid-treated graphite powder with water for a predetermined time and suction filtering is repeated to sufficiently remove the sulfuric acid content from the acid-treated graphite powder. Next, the acid-treated graphite powder from which the sulfuric acid content has been sufficiently removed is dried in a drying furnace to obtain an acid-treated graphite powder. The acid-treated graphite powder thus obtained has the property of expanding and expanding between graphite layers under the influence of heat.
帯状金網からなる補強材と膨張黒鉛シートとを重ね合わせると共に該酸処理黒鉛粉末からなる被覆形成層を内側にし、かつ最外周に膨張黒鉛シートが位置するように円筒状に捲回し、筒状母材を作製する。つぎに、内面に円筒壁面と円筒壁面に連なる部分凹球壁面と部分凹球壁面に連なる貫通孔を備え、貫通孔に段付きコアを嵌挿することによって内部に中空円筒部と中空円筒部に連なる球帯状中空部とからなる中空部が形成された金型を用意し、金型の段付きコアに挿入して金型の中空部に位置せしめられた筒状母材を、パンチによりコア軸方向に1〜3トン/cm2の圧力で圧縮成形し、これにより、膨張黒鉛からなる耐熱材と金網からなる補強材とが圧縮されて、耐熱材が金網からなる補強材の網目に充填されてなる球帯状シール体を作製する。斯かる球帯状シール体は、円筒内面、部分凸球面状の外面並びに部分凸球面状の小径側及び大径側の環状端面によって画成されているシール本体と、シール本体の円筒内面に一体的に形成されていると共に圧縮された膨張処理前の酸処理黒鉛粉末からなる熱膨張可能な環状の被覆層とを具備している。 A reinforcing material made of a belt-shaped wire mesh and an expanded graphite sheet are overlapped, and the coating forming layer made of the acid-treated graphite powder is turned inside, and the expanded graphite sheet is positioned on the outermost periphery, and is wound into a cylindrical shape. Make the material. Next, a cylindrical wall surface, a partially concave spherical wall surface continuous to the cylindrical wall surface and a through hole continuous to the partial concave spherical wall surface are provided on the inner surface, and a hollow core portion and a hollow cylindrical portion are formed inside by inserting a stepped core into the through hole. Prepare a mold with a hollow part composed of a series of spherical belt-shaped hollow parts, insert the cylindrical base material positioned in the hollow part of the mold by inserting it into the stepped core of the mold, and punch the core shaft Compressive molding is performed at a pressure of 1 to 3 ton / cm 2 in the direction, whereby the heat-resistant material made of expanded graphite and the reinforcing material made of wire mesh are compressed, and the heat-resistant material is filled in the mesh of the reinforcing material made of wire mesh. A spherical belt-like seal body is produced. Such a spherical belt-shaped seal body is integrally formed with a cylindrical inner surface, a partially convex spherical outer surface, a partially convex spherical surface of a small-diameter side and a large-diameter annular end surface, and a cylindrical inner surface of the seal body. And a thermally expandable annular coating layer made of an acid-treated graphite powder before being expanded and compressed.
本発明によれば、マニホールドに接続された排気管に捩り方向及び剪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。 According to the present invention, even when a force in the torsional direction and shearing direction is input to the exhaust pipe connected to the manifold, an abnormal noise caused by stick-slip or the like is not generated, which is inconvenient for the driver and passenger. It is possible to provide a ball-shaped seal body that does not give a pleasant feeling and an exhaust pipe joint device for an automobile using the same.
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。 Next, the present invention and its embodiments will be described in more detail with reference to the examples shown in the drawings. The present invention is not limited to this example.
<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。
<About acid-treated graphite powder>
While stirring 300 parts by weight of concentrated sulfuric acid having a concentration of 98%, 5 parts by weight of a 60% aqueous solution of hydrogen peroxide is added as an oxidizing agent, and this is used as a reaction solution. The reaction solution is cooled and maintained at a temperature of 10 ° C., 100 parts by weight of scaly natural graphite powder having a particle size of 30 to 80 mesh is added, and the reaction is performed for 30 minutes. After the reaction, the acid-treated graphite powder is separated by suction filtration, and the washing operation of stirring the acid-treated graphite powder with 300 parts by weight of water for 10 minutes and suction-filtering is repeated twice. Is removed sufficiently. Next, the acid-treated graphite powder from which sulfuric acid has been sufficiently removed is dried in a drying furnace maintained at a temperature of 110 ° C. for 3 hours to obtain an acid-treated graphite powder.
<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。
<About heat-resistant materials>
The acid-treated graphite powder is prepared separately, and the acid-treated graphite powder before the expansion treatment is heated (expanded) at a temperature of 950 to 1200 ° C. for 1 to 10 seconds to generate a decomposition gas, The graphite layer is expanded to form expanded graphite particles (expansion magnification: 200 to 300 times). The expanded graphite particles are roll-formed with a twin roller apparatus to produce an expanded graphite sheet having a desired thickness, and the expanded graphite sheet is used as a heat-resistant material.
<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。
<About reinforcing material>
The reinforcing material is austenitic SUS304, SUS316, ferritic SUS430 or the like, iron-based (JIS-G-3532) or galvanized iron wire (JIS-G-3547), or copper-copper-nickel. A wire mesh formed by weaving or knitting one or more fine metal wires made of alloy (white copper) wire, copper-nickel-zinc alloy (yoh white) wire, brass wire or beryllium copper wire. used. The wire diameter of the fine metal wire forming the wire mesh is preferably about 0.10 to 0.32 mm, and the wire mesh of about 3 to 6 mm is preferably used.
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。 Next, a method for manufacturing a spherical belt-shaped seal body made of the above-described constituent materials will be described with reference to the drawings.
(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。
(First Step) As shown in FIG. 2, a strip metal mesh 4 having a predetermined width D is produced by passing a cylindrical metal mesh 1 formed by knitting a thin metal wire into a cylindrical shape between
(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(膨張黒鉛シート)6を準備する。
(Second Step) As shown in FIG. 3, the width d of the reinforcing
(第三工程)接着剤としてポリビニールアルコール(PVA)を使用し、該接着剤と酸処理黒鉛粉末とを混合して、ペースト状の混合物を作製する。 (Third step) Using polyvinyl alcohol (PVA) as an adhesive, the adhesive and acid-treated graphite powder are mixed to prepare a paste-like mixture.
(第四工程)図4に示すように、前記耐熱材6の一方の端部の表面に、ペースト状の混合物をヘラを用いて所定の長さ分だけ被覆したのち乾燥して該混合物の被覆形成層7を形成する。
(Fourth Step) As shown in FIG. 4, the surface of one end of the heat-
(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の外面24の軸方向の少なくとも一方の端縁側の環状の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、部分凸球面状の外面24の大径側の端面25となる補強材5の幅方向の少なくとも一方の端縁8から最大で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から最大で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。
(Fifth step) The heat-
(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。
(Sixth Step) The
(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壁面16と部分凹球面壁面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。
(Seventh step) A
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、部分凸球面状の外面24並びに部分凸球面状の外面24の大径側及び小径側の環状の端面25及び26を有したシール本体27と、該シール本体27の円筒内面23に一体的に形成された酸処理黒鉛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の内周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。
A
この圧縮成形により、球帯状シール体28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る。
By this compression molding, the ball-shaped
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、部分凸球面状の外面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、部分凸球面状の外面24の大径側の環状の端面25及び小径側の端面26は、補強材5から幅方向にはみ出した耐熱材6が部分凸球面状の外面24の大径側の環状の端面25及び小径側の端面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。
In the spherical belt-shaped sealing
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の外周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の外周面に溶接等により固着されていると共に部分凹球面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。
Such a ball-shaped
球帯状シール体28は、酸処理黒鉛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の外周面に嵌合されていると共にシール本体27の大径側の環状の端面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、シール本体27の部分凸球面状の外面24でシール座部材40の部分凹球面39に摺動自在に接触されている。
The spherical belt-
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の外周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。
The elastic connecting
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の部分凸球面状の外面24とシール座部材40の部分凹球面39との間の摺動で許容される。
In the exhaust pipe
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の外面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の部分凸球面状の外面24とシール座部材40の部分凹球面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、シール本体27の部分凸球面状の外面24とシール座部材40の部分凹球面39との密な接触に加えて、シール本体27の円筒内面23に一体的に形成された環状の被覆層29と上流側排気管31の管端部36との嵌合及びシール本体27の大径側の環状の端面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。
According to the exhaust pipe
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周面を締め付けるように膨張する結果、マニホールドに接続された上流側排気管31に捩り方向(回転方向)の力が入力された場合においても、球帯状シール体28を上流側排気管31の回転と共に確実に回転させることができ、被覆層29の円筒内面と上流側排気管31の管端部36の外周面との間及びシール本体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。
According to the exhaust pipe
5 補強材
6 耐熱材
7 被覆形成層
14 筒状母材
21 金型
27 シール本体
28 球帯状シール体
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