KR101679258B1 - 구띠형 시일체 - Google Patents

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Abstract

배기관 조인트에 이용되는 구띠형 시일체(35)는, 관통공(28)을 획정하고 있는 원통 내면(29), 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39) 및 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면(31, 32)에 의해 규정된 구띠형 베이스(33)를 구비하고 있다.

Description

구띠형 시일체{Spherical annular seal member}
본 발명은 자동차 배기관의 구면관 조인트에 사용되는 구띠형 시일체에 관한 것이다.
자동차용 엔진의 배기 가스는 배기관을 거쳐 대기 중으로 방출되는데, 이 배기관은 엔진의 롤 거동 및 진동 등에 의해 반복 응력을 받는 결과, 배기관의 피로 파괴를 초래할 우려가 있고, 또한 엔진의 진동이 배기관을 공진시켜 자동차 실내의 정숙성을 악화시키는 경우도 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해, 배기관의 필요 부분에 구면관 조인트를 배치하여 응력을 흡수시키는 등의 수단이 강구되고 있다.
예컨대, 특허 문헌 1에는, 중앙부에 관통공을 규정하는 원통 내면을 구비하고, 외면이 부분 볼록 구면형으로 형성되고, 이 외면의 대직경측 및 소직경측에 환상의 단면을 구비하고 있고, 원통 내면으로부터 부분 볼록 구면형의 외면에 걸친 그 내부는, 압축된 금속망 시트로 이루어진 보강재와, 이 보강재의 금속망 시트의 그물코를 충전하고, 또한 이 보강재의 금속망 시트와 혼재 일체화되어 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재를 구비한 구띠형 시일체가 제안되어 있다.
특허문헌 1 : 일본공개특허 평10－231934호 공보
그런데, 이러한 구띠형 시일체가 배기관 조인트로서 이용되는 경우에는, 배기관으로의 장착시에는, 구띠형 시일체의 관통공에 배기관이 압입됨과 아울러 장착 후의 사용 중에는 부분 볼록 구면형으로 형성된 외면이 상대재(相對材)에 대해 반복적으로 슬라이딩 이동하기 때문에, 압입시 및 슬라이딩 접촉시에, 원통형 보강재가 위치 어긋남을 일으키지 않을 정도로 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재에 대해 원통형 보강재가 결합되고 있는 것이 바람직하다. 또한, 배기관으로의 장착시에, 구띠형 시일체의 관통공에 대한 배기관의 압입 후, 구띠형 시일체의 관통공으로부터 배기관을 빼낼 필요가 발생하는 경우에도, 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재에 대해 원통형 보강재가 위치 어긋남을 일으키지 않을 정도로 원통형 보강재가 상기 내열재에 결합되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기 여러 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적은 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재에 금속망 시트로 이루어진 보강재가 견고하게 결합된 구띠형 시일체를 제공함에 있다.
배기관 조인트에 이용되는 본 발명의 구띠형 시일체는, 관통공을 획정하고 있는 원통 내면, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면 및 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면(環狀端面)에 의해 규정된 구띠형 베이스를 구비하고 있고, 구띠형 베이스는 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재와 권회되어 압축된 금속망 시트로 이루어진 보강재를 구비하고 있으며, 팽창 흑연을 포함하는 내열재는, 압축된 금속망 시트의 그물코를 충전하고, 또한 이 금속망 시트와 혼재 일체화되어 있고, 대직경측 및 소직경측 환상 단면 중 적어도 일방의 환상 단면을 따라 연장되며 또한 상기 일방의 환상 단면에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출된 금속망 시트는, 원통 내면을 따라 연장되는 최내주(最內周)의 금속망 시트의 절곡 연장부로 이루어진다.
본 발명의 구띠형 시일체에 의하면, 대직경측 및 소직경측의 환상 단면 중 적어도 일방의 환상 단면을 따라 연장되며 또한 상기 일방의 환상 단면에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출된 금속망 시트는 원통 내면을 따라 연장되는 최내주의 금속망 시트의 절곡 연장부로 이루어지기 때문에, 구띠형 시일체의 관통공으로의 배기관의 압입 및 구띠형 시일체의 관통공으로부터의 배기관의 빼냄시에, 상기 절곡 연장부가 원통 내면을 따라 연장되는 최내주의 금속망 시트의 팽창 흑연을 포함하는 내열재에 대한 미끄러짐에 저항하는 저지부로서 작용하여, 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재에 금속망 시트로 이루어진 보강재를 견고하게 결합할 수 있고, 그에 따라, 최내주의 금속망 시트와 그 최내주의 금속망 시트 주위의 팽창 흑연을 포함하는 내열재 사이의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.
본 발명의 구띠형 시일체에서는, 절곡 연장부는 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측의 원환상 에지의 앞까지 연장될 수도 있고, 또한, 그 대신에, 또는 그와 함께 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 소직경측의 원환상 에지의 앞까지 연장될 수도 있다.
　배기관 조인트에 이용되는 본 발명의 다른 구띠형 시일체는, 관통공을 획정하고 있는 원통 내면, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면 및 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면에 의해 규정된 구띠형 베이스를 구비하고 있고, 구띠형 베이스는, 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재와 권회되어 압축된 금속망 시트로 이루어진 보강재를 구비하고 있으며, 팽창 흑연을 포함하는 내열재는, 압축된 금속망 시트의 그물코를 충전하고, 또한 이 금속망 시트와 혼재 일체화되어 있고, 대직경측 및 소직경측의 환상 단면 중 적어도 일방의 환상 단면을 따라 연장되며 또한 상기 일방의 환상 단면에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출된 금속망 시트는, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면을 따라 연장되는 최외주(最外周)의 금속망 시트의 절곡 연장부로 이루어진다.
본 발명의 다른 구띠형 시일체에 의하면, 대직경측 및 소직경측의 환상 단면 중 적어도 일방의 환상 단면을 따라 연장되며 또한 상기 일방의 환상 단면에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출된 금속망 시트는, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면을 따라 연장되는 최외주의 금속망 시트의 절곡 연장부로 이루어지기 때문에, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 상대재에 대한 슬라이딩시에, 상기 절곡 연장부가 부분 볼록 구면형 슬라이딩면을 따라 연장되는 최외주의 금속망 시트의 팽창 흑연을 포함하는 내열재에 대한 미끄러짐에 저항하는 저지부로서 작용하여, 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재에 금속망 시트로 이루어진 보강재를 견고하게 결합할 수 있고, 그에 따라, 최외주의 금속망 시트와, 그 최외주의 금속망 시트 주위의 팽창 흑연을 포함하는 내열재 사이의 위치 어긋남을 방지할 수 있다.
본 발명의 다른 구띠형 시일체는, 절곡 연장부는, 대직경측 환상 단면에서 원통 내면의 축방향의 일단 테두리 앞까지 연장될 수도 있고, 또한, 그 대신에, 또는 그와 함께 소직경측 환상 단면에서 원통 내면의 축방향의 타단 테두리 앞까지 연장될 수도 있다.
본 발명의 어떠한 구띠형 시일체도, 대직경측 환상 단면은, 원환상의 대직경 에지에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측의 원환상 에지에 연접되어 있음과 아울러 원환상의 소직경 에지에서 원통 내면의 축방향 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상 평탄 단면으로 이루어져 있어도 무방하며, 또한, 그 대신에, 또는 그와 함께 원환상의 대직경 에지에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측의 원환상 에지에 연접한 원환상 평탄 단면부와, 이 원환상 평탄 단면부의 원환상의 소직경 에지에 대직경 에지에서 연접되어 있음과 아울러 소직경 에지에서 원통 내면의 축방향 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상의 오목형상 단면부를 구비할 수도 있고, 또한, 그 대신에, 또는 그와 함께, 원환상의 소직경 에지에서 원통 내면의 축방향 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상 평탄 단면부와, 이 원환상 평탄 단면부의 원환상의 대직경 에지에 소직경 에지에서 연접되어 있음과 아울러 대직경 에지에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측의 원환상 에지에 연접한 원환상의 오목형상 단면부를 구비할 수도 있으며, 또한, 그 대신에, 또는 그와 함께, 대직경측 환상 단면은, 대직경 에지에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측의 원환상 에지에 연접한 원환상의 오목형상 단면부와, 이 오목형상 단면부의 소직경 에지에 대직경 에지에서 연접되어 있는 원환상 평탄 단면부와, 이 원환상 평탄 단면부의 원환상의 소직경 에지에 대직경 에지에서 연접되어 있음과 아울러 소직경 에지에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상의 오목형상 단면부를 구비할 수도 있다.
본 발명의 어떠한 구띠형 시일체라도, 구띠형 본체는, 구띠형 베이스 본체와, 이 구띠형 베이스 본체의 외주측에 형성된 외층을 구비할 수 있고, 이 경우, 외층은 팽창 흑연을 포함하는 내열재와, 적어도 육방정질화붕소 및 알루미나 수화물을 포함하는 윤활 조성물로 이루어지는 고체 윤활제와, 금속망 시트로 이루어진 보강재가 압축되어 보강재의 그물코에 고체 윤활제 및 내열재가 충전되어 상기 고체 윤활제 및 내열재와 보강재가 혼재 일체화되어 이루어지면 좋으며, 그 외층의 외표면은 상기 부분 볼록 구면형 슬라이딩면을 형성하고 있고, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면은 보강재로 이루어지는 면과 고체 윤활제로 이루어지는 면이 혼재된 평활한 면 또는 고체 윤활제로 이루어지는 평활한 면으로 형성될 수도 있다.
이러한 구띠형 시일체에 의하면, 고체 윤활제의 구띠형 베이스 본체의 외표면으로부터의 탈락을 회피할 수 있고, 결과적으로 상대재와는 고체 윤활제와 보강재가 혼재된 평활한 면인 부분 볼록 구면형 슬라이딩면에서 슬라이딩하므로, 마찰 이상음의 발생을 적극 방지할 수 있다.
고체 윤활제에 있어서, 육방정질화붕소는, 특히 고온 영역에서 뛰어난 윤활성을 발휘하고, 또한, 성분 중의 알루미나 수화물은, 그 자체는 어떠한 윤활성도 나타내지 않지만, 고체 윤활제의 내열재 표면에 대한 피착성을 개선하고, 견고한 피착층의 형성에 효과를 발휘함과 아울러 육방정질화붕소의 판상 결정의 층간 미끄러짐을 조장하여 육방정질화붕소의 윤활성을 끌어내는 역할을 한다.
윤활 조성물에는 4불화 에틸렌 수지가 함유될 수도 있고, 4불화 에틸렌 수지는, 그 자체가 저마찰성을 갖는 것으로, 윤활 조성물에 함유됨으로써, 윤활 조성물의 저마찰성을 향상시키고, 윤활 조성물로 이루어지는 고체 윤활제에 저마찰성을 부여하며, 상대재와의 마찰시에, 스틱 슬립(부착-미끄러짐)을 일으키지 않고 마찰 이상음의 발생을 적극 회피할 수 있고, 윤활 조성물에 압축 성형시의 윤활 조성물의 전연성을 높이는 작용을 부여하며, 결과적으로 얇은 피착층의 형성을 가능하게 한다.
알루미나 수화물은 조성식 Al2O3·nH2O(조성식 중, 0＜n＜3)로 나타나는 화합물이다. 본 조성식에 있어서, n은 통상 0을 초과하며 3 미만의 수, 바람직하게는 0.5~2, 더 바람직하게는 0.7~1.5 정도이다. 알루미나 수화물로는, 예컨대 베마이트(Al2O3·H2O)나 다이아스포어(Al2O3·H2O) 등의 알루미나 일수화물(수산화 산화 알루미늄), 깁사이트(Al2O3·3H2O)나 바이어라이트(Al2O3·3H2O) 등의 알루미나 삼수화물, 의사 베마이트 등을 들 수 있고, 이들 중 적어도 하나가 사용되는 것이 바람직하다.
본 발명의 구띠형 시일체에 있어서, 구띠형 베이스 본체 및 외층에는, 금속망 시트로 이루어진 보강재가 40~65 중량%, 팽창 흑연을 포함하는 내열재 및 고체 윤활제가 35~60 중량%의 비율로 함유되어 있으면 좋고, 구띠형 베이스 본체 및 외층에서의 내열재 및 고체 윤활제가 1.20~2.00Mg/m3의 밀도를 가지고 있는 것이 바람직하고, 또한, 외층에는, 금속망 시트로 이루어진 보강재가 60~75 중량%, 팽창 흑연을 포함하는 내열재 및 고체 윤활제가 25~40 중량%의 비율로 함유되어 있는 것이 바람직하다.
구띠형 베이스 본체 및 외층에, 보강재가 65 중량%보다 많고, 내열재가 35 중량%보다 적은 비율로 함유되어 있다면, 보강재 주위에 발생하는 다수의 미소 통로(간극)에 대한 내열재에 의한 봉지(충전)가 완전히 이루어지 않고, 그 결과, 배기 가스의 초기 누설을 야기하며, 설령 미소 통로에 대한 봉지가 구석까지 완전히 이루어졌다 하더라도, 고온하에서의 내열재의 산화 소모 등에 의해, 이러한 봉지가 조기에 소실되며, 그에 따라 배기 가스의 조기 누설이 발생하는 한편, 보강재가 40 중량%보다 적고, 내열재가 60 중량%보다 많이 함유되어 있으면, 외층 및 외층 근방에서 보강재가 매우 적어져 외층 및 외층 근방에서의 내열재에 대한 보강이 바람직하게 이루어지지 않게 되어, 내열재의 박리(탈락)가 현저히 발생할 뿐만 아니라, 보강재에 의한 보강 효과를 기대하기 어려워진다.
또한, 구띠형 베이스 본체 및 외층에서의 내열재 및 고체 윤활제는, 내열재의 밀도가 1.20Mg/m3보다 작다면, 장기간 사용시에 배기 가스의 누설을 야기하는 한편, 내열재의 밀도가 2.00Mg/m3보다 크다면, 상대재와의 마찰시에 종종 마찰 이상음을 발생하기 쉽다.
본 발명의 구띠형 시일체에 있어서, 외층은 보강재로 이루어지는 면과 고체 윤활제로 이루어지는 면이 혼재된 노출면에 의해 구성된 외표면으로 이루어지는 부분 볼록 구면형 슬라이딩면을 가지고 있으므로, 상기 부분 볼록 구면형 슬라이딩면과 접촉(슬라이딩)하는 상대재와의 매끄러운 슬라이딩을 더욱 확보할 수 있고, 또한 상기 부분 볼록 구면형 슬라이딩면에서의 고체 윤활제로 이루어지는 면을 보강재로 이루어지는 면으로도 홀딩할 수 있으며, 또한 상기 부분 볼록 구면형 슬라이딩면으로부터의 고체 윤활제의 상대재의 표면에의 옮겨붙음과 상대재의 표면에 옮겨붙은 과도한 고체 윤활제의 스크레이핑을 적절히 행할 수 있고, 그 결과, 장기간에 걸친 원활한 슬라이딩을 확보할 수 있어 상대재와의 슬라이딩에 대해 마찰 이상음의 발생을 방지할 수 있다.
본 발명의 구띠형 시일체에 있어서, 내열재는 산화 억제제로서의 5산화인 0.05~5.0 중량% 및 인산염 1.0~16.0 중량% 중 적어도 일방과 팽창 흑연을 포함할 수도 있다.
산화 억제제로서의 5산화인 및 인산염 중 적어도 일방과 팽창 흑연을 포함하는 내열재는 구띠형 시일체 자체의 내열성 및 내산화 소모성을 향상시킬 수 있어 구띠형 시일체의 고온 영역에서의 사용을 가능하게 하는 것이다.
본 발명에 의하면, 원통형 보강재가 구띠형 베이스 본체에 대해 견고하게 결합된 구띠형 시일체를 제공할 수 있다.
도 1의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 형태의 예를 나타내는 설명도이다.
도 2는 도 1에 도시한 구띠형 시일체의 일부 확대 설명도이다.
도 3은 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에서의 보강재 형성 방법의 설명도이다.
도 4는 보강재의 금속망 시트의 그물코를 나타내는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 내열재의 사시도이다.
도 6은 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 집합체의 사시도이다.
도 7은 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 통형상 모재의 평면도이다.
도 8은 도 7에 도시한 통형상 모재의 종단면도이다.
도 9는 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 내열재의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 고체 윤활제의 피복층을 구비한 내열재의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 외층 형성 부재의 제1 형성 방법의 설명도이다.
도 12는 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 외층 형성 부재의 제1 형성 방법의 설명도이다.
도 13은 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 제1 형성 방법으로 얻어진 외층 형성 부재의 종단면도이다.
도 14는 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 외층 형성 부재의 제2 형성 방법의 설명도이다.
도 15는 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 외층 형성 부재의 제2 형성 방법의 설명도이다.
도 16은 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 예비 원통 성형체의 평면도이다.
도 17은 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 금형 중에 예비 원통 성형체를 삽입한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 18은 본 발명의 구띠형 시일체를 장착한 배기관 구면 조인트의 종단면도이다.
도 19는 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 다른 통형상 모재의 평면도이다.
도 20은 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 또 다른 통형상 모재의 평면도이다.
도 21은 본 발명의 구띠형 시일체의 제조 공정에 있어서의 또 다른 통형상 모재의 평면도이다.
도 22의 (a) 및 (b)는 본 발명의 실시 형태의 다른 예를 나타내는 설명도이다.
이어서, 본 발명의 실시 형태를, 도면에 도시한 바람직한 예에 따라 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명은 이러한 예에 의해 어떠한 한정도 받지 않는다.
도 1 및 도 2에 있어서, 본 예의 배기관 조인트에 이용되는 구띠형 시일체(35)는 관통공(28)을 획정하고 있는 원통 내면(29), 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39) 및 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 대직경측 및 소직경측 환상 단면(31, 32)에 의해 규정된 구띠형 베이스(33)를 구비하고 있다.
권회되어 압축된 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)와 압축된 금속망 시트(4)의 그물코를 충전하고, 또한 금속망 시트(4)와 혼재 일체화됨과 아울러 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)를 구비한 구띠형 베이스(33)는, 원통형이며 외주측에 부분 볼록 구면형 면(30)을 가진 구띠형 베이스 본체(61)와, 구띠형 베이스 본체(61)의 부분 볼록 구면형 면(30)에 일체로 형성된 외층(34)을 구비하고 있다.
축심(O)을 가진 원통 내면(29)은 삽입된 상류측 배기관(100)의 관단부(101)(도 18 참조)의 원통 외면(46)과의 사이에 간극이 발생하지 않도록, 원통 외면(46)의 외경과 실질적으로 동일한 내경을 가지고 있다.
환상 단면(31)은 원환상의 대직경 에지(51)에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 대직경측의 원환상 에지(52)에 연접한 원환상 평탄 단면부(53)와, 원환상 평탄 단면부(53)의 원환상의 소직경 에지(54)에 대직경 에지(55)에서 연접되어 있음과 아울러 소직경 에지(56)에서 원통 내면(29)의 축방향(X)의 원환상 끝테두리(57)에 연접한 원환상의 오목형상 단면부(58)를 구비하고 있다.
환상 단면(31)을 따라 연장되며 또한 상기 환상 단면(31)에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출된 금속망 시트(4)는 원통 내면(29)을 따라 연장되는 최내주의 금속망 시트(4)의 절곡 연장부(62)로 이루어지고, 절곡 연장부(62)는 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 원환상 에지(52)의 앞까지 연장되어 있다.
이하, 구띠형 시일체(35)에 있어서의 구성 재료 및 구띠형 시일체(35)의 제조 방법에 대해 설명한다.
＜내열재용 내열 시트재 I에 대해＞
농도 98%의 농황산을 교반하면서, 산화제로서 과산화 수소 60% 수용액을 첨가하고, 이것을 반응액으로 한다. 이 반응액을 냉각하여 10℃의 온도로 유지하고, 이에 입도 30~80 메쉬의 인편상(鱗片狀) 천연 흑연 분말을 첨가하여 30분간 반응을 행한다. 반응 후, 흡인 여과한 산처리 흑연 분말을 분리하고, 이 산처리 흑연 분말을 물로 10분간 교반하여 흡인 여과하는 세정 작업을 2회 반복하여 산처리 흑연 분말로부터 황산분을 충분히 제거한다. 그 후, 황산분을 충분히 제거한 산처리 흑연 분말을 110℃의 온도로 유지한 건조로에서 3시간 건조하고, 이것을 산처리 흑연 분말로 한다.
이 산처리 흑연 분말에 950~1200℃의 온도로 1~10초간 가열(팽창) 처리를 실시하여 분해 가스를 발생시키고, 그 가스압에 의해 흑연층간을 확장하여 팽창시킨 팽창 흑연 입자(팽창 배율 240~300배)를 형성한다. 이 팽창 흑연 입자를 원하는 롤 간극으로 조정한 쌍 롤러 장치에 공급하여 롤 성형하여 원하는 두께의 팽창 흑연 시트를 제작하고, 이 팽창 흑연 시트를 내열 시트재 I로 한다.
＜내열재용 내열 시트재 II 및 III에 대해＞
상기 산처리 흑연 분말을 교반하면서, 이 산처리 흑연 분말에 인산으로서 농도 84%의 오르토 인산 수용액 및 인산염으로서 농도 50%의 제1 인산 알루미늄 수용액 중 적어도 일방을 메탄올로 희석한 용액을 분무상으로 배합하고, 균일하게 교반하여 습윤성을 갖는 혼합물을 제작한다. 이 습윤성을 갖는 혼합물을 120℃의 온도로 유지한 건조로에서 2시간 건조한다. 그 후, 이것을 950~1200℃의 온도로 1~10초간 가열(팽창) 처리하여 분해 가스를 발생시키고, 그 가스압에 의해 흑연층간을 확장하여 팽창시킨 팽창 흑연 입자(팽창 배율 240~300배)를 형성한다. 이 팽창 처리 공정에 있어서, 성분 중의 오르토 인산은 탈수 반응을 일으켜 5산화인을 생성하고, 제1 인산 알루미늄은 구조식 중의 물이 이탈한다. 이 팽창 흑연 입자를 원하는 롤 간극으로 조정한 쌍 롤러 장치에 공급하고 롤 성형하여 원하는 두께의 팽창 흑연 시트를 제작하고, 이 팽창 흑연 시트를 내열 시트재 II 및 III으로 한다.
이와 같이 제작된 내열 시트재 II에는 5산화인 혹은 제1 인산 알루미늄이 함유되어 있고, 내열 시트재 III에는 5산화인과 제1 인산 알루미늄이 함유되어 있다. 이 인산 및 인산염 중 적어도 하나를 함유한 팽창 흑연은 팽창 흑연 자체의 내열성이 향상됨과 아울러 산화 억제 작용이 부여되기 때문에, 예컨대 500℃ 내지 500℃를 넘는 고온 영역에서의 사용을 가능하게 한다.
사용 가능한 인산으로는 오르토 인산 외에, 메타인산, 폴리인산, 폴리메타인산 등을 들 수 있고, 또한 인산염으로는 제1 인산 알루미늄 외에, 제1 인산 리튬, 제2 인산 리튬, 제1 인산 칼슘, 제2 인산 칼슘, 제2 인산 알루미늄 등을 들 수 있다.
구띠형 시일체(35)의 제조에 있어서, 내열 시트재로는 밀도가 1.0~1.15Mg/m3 정도이고, 두께가 0.3~0.6mm 정도인 시트재가 사용되는 것이 바람직하다.
＜보강재에 대해＞
보강재에는, 철계로서 오스테나이트계의 SUS304, SUS310S, SUS316, 페라이트계의 SUS430 등의 스텐레스 강선 혹은 철선(JISG3532) 혹은 아연 도금 철선(JISG3547), 또는 동계로서 동-니켈 합금(백동)선, 동-니켈-아연 합금(양은)선, 황동선, 베릴륨 동선으로 이루어진 금속 세선을 하나 또는 2개 이상 사용하여 짜거나 엮어서 형성된 금속망 시트가 사용된다.
금속망 시트를 형성하는 금속 세선에 있어서, 선경은 0.28~3.2mm 정도의 것이 사용되고, 이 선경의 금속 세선으로 형성된 구띠형 베이스의 금속망 시트의 그물코의 폭(편조 금속망 시트를 나타내는 도 4 참조)은 세로 4~6mm, 가로 3~5mm 정도의 것을 사용하는 것이 바람직하며, 외층용 금속망 시트의 그물코의 폭(도 4 참조)은 세로 2.5~3.5mm, 가로 1.5~5mm 정도의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
＜고체 윤활제에 대해＞
고체 윤활제는, 본 예에서는 육방정질화붕소(이하, 「h－BN」이라 약칭함) 70~85 중량%와, 산화 붕소 0.1~10 중량%와, 알루미나 수화물 5~20 중량%를 함유하거나, 또는 그 윤활 조성물 100 중량부에 대해, 4불화 에틸렌 수지(이하, 「PTFE」라 약칭함) 분말을 200 중량부 이하, 바람직하게는 50~150 중량부의 비율로 함유하고 있다.
이 고체 윤활제에는, h－BN에 함유되게 됨으로써, 상기 질화 붕소가 갖는 윤활성을 끌어내고, 특히 고온 영역에서의 마찰 저하에 기여하는 산화 붕소가 포함될 수도 있는데, 산화 붕소가 포함되지 않아도 무방하며, 이 경우에도, 고체 윤활제 구성 성분 중의 알루미나 수화물은, 고체 윤활제의 내열재 표면에의 피착성을 개선하고, 견고한 피착층의 형성에 효과를 발휘함과 아울러 h－BN의 판상 결정의 층간 미끄러짐을 조장하여 h－BN의 윤활성을 끌어내는 역할을 발휘한다.
　이 고체 윤활제는, 제조 과정에서는, 분산매로서의 산을 함유하는 물에 알루미나 수화물 입자를 분산 함유한 수소 이온 농도(pH)가 2~3을 나타내는 알루미나졸에, h－BN 분말 및 산화 붕소 분말을 분산 함유한 수성 디스퍼젼이며, h－BN 분말 70~85 중량%와 산화 붕소 0.1~10 중량% 및 알루미나 수화물 5~20 중량%를 포함하는 윤활 조성물을 고형분으로 하여 30~50 중량% 분산 함유한 수성 디스퍼젼의 형태로 사용된다. 또한, 이 수성 디스퍼젼은 h－BN 70~85 중량%, 산화 붕소 0.1~10 중량% 및 알루미나 수화물 5~20 중량%를 포함하는 윤활 조성물에, 그 윤활 조성물 100 중량부에 대해 200 중량부 이하, 바람직하게는 50~150 중량부의 비율로 PTFE를 분산 함유하는 윤활 조성물을 고형분으로 하여 30~50 중량% 분산 함유한 수성 디스퍼젼일 수도 있다. 수성 디스퍼젼을 형성하는 h－BN, 산화 붕소 및 PTFE는 가급적 미분말(微粉末)인 것이 바람직하고, 이것들은 평균 입경 10μm 이하, 더 바람직하게는 0.5μm 이하의 미분말이 사용되는 것이 바람직하다.
수성 디스퍼젼에 있어서의 알루미나졸의 분산매로서의 물에 함유되는 산은 알루미나졸을 안정화시키기 위한 해교제(peptizer)로서 작용하는 것이다. 그리고, 산으로는 염산, 질산, 황산, 아미드 황산 등의 무기산을 들 수 있는데, 특히 질산이 바람직하다.
수성 디스퍼젼에 있어서의 알루미나졸을 형성하는 알루미나 수화물은 조성식 Al2O3·nH2O(조성식 중, 0＜n＜3)로 나타나는 화합물이다. 이 조성식에 있어서, n은 통상 0(영)을 초과하며 3 미만의 수, 바람직하게는 0.5~2, 더 바람직하게는 0.7~1.5 정도이다. 알루미나 수화물로는, 예컨대 베마이트(Al2O3·H2O)나 다이아스포어(Al2O3·H2O) 등의 알루미나 일수화물(수산화 산화 알루미늄), 깁사이트(Al2O3·3H2O)나 바이어라이트(Al2O3·3H2O) 등의 알루미나 삼수화물, 의사 베마이트 등을 들 수 있다.
이어서, 상기 구성 재료로 이루어지는 구띠형 시일체(35)의 제조 방법에 대해 도면에 기초하여 설명한다.
(제1 공정)
도 3에 도시한 바와 같이, 선경 0.28~0.32mm의 금속 세선을 원통형으로 짜서 형성한 그물코의 폭 세로 4~6mm 및 가로 3~5mm 정도(도 4 참조)의 원통형 편조 금속망(1)을, 롤러(2, 3) 사이를 통과시켜 폭(D)을 갖는 띠모양 금속망 시트(4)를 제작하고, 금속망 시트(4)를 소정의 길이(L)로 절단한다.
(제2 공정)
도 5에 도시한 바와 같이, 금속망 시트(4)의 폭(D)과 동일 폭, 또는 폭(D)보다 약간 작고, 금속망 시트(4)의 길이(L)에 대해 1.30×L 내지 2.70×L의 길이(l)를 가지며, 밀도 1~1.15Mg/m3, 두께 0.3~0.6mm의 시트상 내열재(팽창 흑연 또는 인산 및 인산염 중 적어도 일방을 함유하는 팽창 흑연으로 이루어지는 내열재)(6)를 준비한다.
(제3 공정)
도 6에 도시한 바와 같이, 내열재(6)의 폭방향 일방의 가장자리(6a)로부터 보강재(5)의 폭방향 일방의 가장자리(7)까지의 길이가 δ1(돌출량(δ1))이 되도록 하여 보강재(5)를 폭방향으로 내열재(6)로부터 돌출시키고, 보강재(5)의 폭방향 타방의 가장자리(8)로부터 내열재(6)의 폭방향 타방의 가장자리(6b)까지의 길이가 δ2(돌출량δ2)가 되도록 하여 내열재(6)를 폭방향으로 보강재(5)로부터 돌출시키고, 또한 보강재(5)의 길이 방향의 타방의 가장자리(9)로부터 최대 0.3×L 내지 1.7×L 만큼 내열재(6)를 길이 방향으로 돌출시키고, 보강재(5)의 길이 방향의 타방의 가장자리(10)와 상기 가장자리(10)에 대응하는 내열재(6)의 길이 방향의 가장자리(11)를 합치시켜 상기 내열재(6)와 보강재(5)를 서로 중합시킨 중합체(12)를 얻는다.
(제4 공정)
중합체(12)를, 도 7에 도시한 바와 같이, 내열재(6)를 내측으로 하여 소용돌이 모양으로 내열재(6)가 1회 많아지도록 권회하여, 내주측 및 외주측의 모두에 내열재(6)가 노출된 통형상 모재(13)를 형성한다. 내열재(6)로서는, 통형상 모재(13)에 있어서의 내열재(6)의 권회수가 보강재(5)의 권회수보다 많아지도록, 보강재(5)의 길이(L)에 대해 1.30×L 내지 2.70×L의 길이(l)를 갖는 것이 미리 준비된다. 통형상 모재(13)에 있어서, 도 8에 도시한 바와 같이, 보강재(5)는 그 폭방향 일방의 가장자리(7)측에서 내열재(6)의 일방의 가장자리(6a)로부터 폭방향으로 δ1 만큼 돌출되어 있고, 한편, 내열재(6)는 그 폭방향의 타방의 가장자리(6b)측에서 보강재(5)의 타방의 가장자리(8)로부터 폭방향으로 δ2 만큼 돌출되어 있다.
(제５ 공정)
상기 내열재(6)과 마찬가지이나, 폭(D)을 가짐과 동시에 통형상 모재(13)를 1회 권회할 수 있는 정도의 길이(l＋α)를 갖는 도 9에 도시한 내열재(6)를 따로 준비한다.
(제6 공정)
해교제로서 작용하는 질산을 함유한 분산매로서의 물에 알루미나 수화물이 분산 함유된 수소 이온 농도(pH)가 2~3을 나타내는 알루미나졸에, h－BN 분말 및 산화 붕소 분말을 분산 함유한 수성 디스퍼젼으로서, h－BN 70~85 중량%, 산화 붕소 0.1~10 중량% 및 알루미나 수화물 5~20 중량%를 포함하는 윤활 조성물을 고형분으로 하여 30~50 중량% 분산 함유한 수성 디스퍼젼 또는 h－BN 70~85 중량%, 산화 붕소 0.1~10 중량% 및 알루미나 수화물 5~20 중량%를 포함하는 윤활 조성물에, 그 윤활 조성물 100 중량부에 대해 200 중량부 이하, 바람직하게는 50~150 중량부의 PTFE 분말을 함유한 윤활 조성물을 고형분으로 하여 30~50 중량% 분산 함유한 수성 디스퍼젼을 준비한다.
도 9에 도시한 내열재(6)의 일방의 표면에, h－BN 70~85 중량%, 산화 붕소 0.1~10 중량% 및 알루미나 수화물 5~20 중량%를 포함하는 윤활 조성물을 고형분으로 하여 30 중량% 분산 함유한 수성 디스퍼젼(h－BN 21~25.5 중량%, 산화 붕소 0.03~3 중량%, 알루미나 수화물 1.5~6 중량% 및 수분 70 중량%)을 브러시, 롤러, 스프레이 등의 수단으로 피복하고, 이를 건조시켜 도 10에 도시한 그 윤활 조성물로 이루어진 고체 윤활제 피복층(14)을 형성한다.
또는 도 9에 도시한 내열재(6)의 일방의 표면에, h－BN 70~85 중량%, 산화 붕소 0.1~10 중량% 및 알루미나 수화물 5~20 중량%를 포함하는 윤활 조성물에, 그 윤활 조성물 100 중량부에 대해 200 중량부 이하, 바람직하게는 50~150 중량부의 비율로 PTFE 분말을 분산 함유하는 윤활 조성물, 즉 h－BN 23.3~56.7 중량%, 산화 붕소 0.03~6.7 중량%, 알루미나 수화물 1.7~13.3 중량% 및 PTFE 33.3~66.7 중량%를 포함하는 윤활 조성물을 고형분으로 하여 30 중량% 분산 함유한 수성 디스퍼젼(h－BN 7~17 중량%, 산화 붕소 0.009~2 중량%, 알루미나 수화물 0.5~4 중량%, PTFE 10~20 중량%, 수분 70 중량%)를 브러시, 롤러, 스프레이 등의 수단으로 피복하고, 이를 건조시켜 도 10에 도시한 그 윤활 조성물로 이루어진 고체 윤활제 피복층(14)을 형성한다.
(제7 공정)
＜제1 방법＞
　도 11 내지 도 13에 도시한 바와 같이, 선경 0.28~0.32mm인 금속 세선을 편물 기계(미도시)로 연속적으로 짜서 얻어지는 원통형 편조 금속망(1) 내부에, 고체 윤활제 피복층(14)을 구비한 내열재(6)를 연속적으로 삽입(도 11 참조)하고, 내열재(6)를 삽입한 원통형 편조 금속망(1)을 그 삽입 개시단 측으로부터 평활한 원통형 외주면을 갖는 한 쌍의 원통 롤러(15, 16) 사이의 간극(Δ1)에 공급하고 내열재(6)의 두께 방향으로 가압(도 12 참조)하여 일체화시키고, 외층용 보강재(5)의 금속망 시트(4)의 그물코에 내열재(6)와 내열재(6)의 표면에 형성된 고체 윤활제 피복층(14)을 충전하고, 표면에 외층용 보강재(5)로 이루어지는 면(17)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(18)이 혼재되어 노출된 편평상 외층 형성 부재(19)를 제작한다(도 13 참조).
＜제2 방법＞
제1 공정에서 설명한 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)를 별도로 준비하고, 도 14에 도시한 바와 같이, 금속망 시트(4)로 이루어진 외층용 보강재(5) 내에 고체 윤활제 피복층(14)을 구비한 내열재(6)를 삽입함과 아울러 이것들을 도 15에 도시한 바와 같이, 원통 롤러(15, 16) 사이의 간극(Δ1)에 공급하고 내열재(6)의 두께 방향으로 가압하여 일체화시키고, 외층용 보강재(5)의 금속망 시트(4)의 그물코에 내열재(6)와 내열재(6)의 표면에 형성된 고체 윤활제 피복층(14)을 충전하고, 표면에 외층용 보강재(5)로 이루어지는 면(17)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(18)이 혼재되어 노출된 편평상 외층 형성 부재(19)를 제작한다.
＜제３ 방법＞
선경 0.28~0.32mm인 금속 세선을 짜서 형성되는 직조 금속망 시트로서 평직(平織)의 금속망 시트(4)를 준비하고, 이 평직의 금속망 시트(4)로 이루어진 외층용 보강재(5)를 소정의 길이와 폭으로 절단하여, 2장의 보강재(5)를 준비한다. 2장의 외층용 보강재(5) 사이에 고체 윤활제 피복층(14)을 구비한 내열재(6)를 삽입함과 아울러, 한 쌍의 원통 롤러(15, 16) 사이의 간극(Δ1)으로 공급하고 내열재(6)의 두께 방향으로 가압하여 일체화시키고, 외층용 보강재(5)의 금속망 시트(4)의 그물코에 내열재(6)와 내열재(6)의 표면에 형성된 고체 윤활제 피복층(14)을 충전하고, 표면에 외층용 보강재(5)로 이루어지는 면(17)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(18)이 혼재되어 노출된 편평상 외층 형성 부재(19)를 제작한다.
상기 제1, 제2 및 제３ 방법에 있어서, 한 쌍의 원통 롤러간의 간극(Δ1)은 0.4~0.6mm 정도가 적당하다.
(제8 공정)
이와 같이 하여 얻은 외층 형성 부재(19)를 피복층(14)을 외측으로 하여 통형상 모재(13)의 외주면에 감아붙여서, 도 16에 도시한 예비 원통 성형체(20)를 제작한다.
(제9 공정)
내면에 원통 벽면(21)과, 원통 벽면(21)으로 이어지는 부분 오목 구면형 벽면(22)과, 부분 오목 구면형 벽면(22)으로 이어지는 관통공(23)을 구비하고, 관통공(23)에 단(段)붙이 코어(24)를 삽입함으로써, 내부에 중공 원통부(25)와 중공 원통부(25)로 이어지는 구띠형 중공부(26)가 형성된 도 17에 도시한 금형(27)을 준비하고, 예비 원통 성형체(20)의 보강재(5)에 대해 내열재(6) 폭방향의 일방의 가장자리(6a)로부터 돌출량(δ1)을 가지고 축방향(X)으로 돌출되어 있는 금속망 시트(4) 부분을, 도 17에 도시한 바와 같이, 직경 방향 외측으로 절곡한 예비 원통 성형체(20)를 금형(27)의 단붙이 코어(24)에 삽입한다.
금형(27)의 중공 원통부(25) 및 구띠형 중공부(26)에 배치된 예비 원통 성형체(20)를 코어축방향으로 98~294 N/mm2(1~3톤/cm2)의 압력으로 압축 성형하고, 도 1 및 도 2에 도시한 관통공(28)을 획정하고 있는 원통 내면(29), 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39) 및 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 대직경측 및 소직경측 환상 단면(31, 32)에 의해 규정되어 있고, 구띠형 베이스 본체(61)와, 구띠형 베이스 본체(61)의 부분 볼록 구면형 면(30)에 일체 형성된 외층(34)을 구비한 구띠형 베이스(33)를 구비한 구띠형 시일체(35)를 제작한다.
이 압축 성형에 의해, 구띠형 베이스(33)는, 원통형이며 또한 외주측에 부분 볼록 구면형 면(30)을 가진 구띠형 베이스 본체(61)와, 구띠형 베이스 본체(61)의 부분 볼록 구면형 면(30)에 일체 형성된 외층(34)을 구비하고 있고, 또한, 구띠형 베이스(33)는, 권회되어 압축된 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)와, 압축된 금속망 시트(4)의 그물코를 충전하고, 또한 금속망 시트(4)와 혼재 일체화됨과 아울러 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)를 구비하고 있고, 구띠형 베이스 본체(61)는, 내열재(6)와 보강재(5)의 금속망 시트(4)가 서로 압축되고 서로 얽혀 구조적 일체성을 가지도록 구성되어 있으며, 외층(34)은 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)와, h－BN 및 알루미나 수화물 또는 이것들에 PTFE를 더 포함하는 윤활 조성물로 이루어진 고체 윤활제와, 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)가 압축되어 보강재(5)의 금속망 시트(4)의 그물코에 고체 윤활제 및 내열재(6)가 충전되어 상기 고체 윤활제 및 내열재(6)와 보강재(5)가 혼재 일체화되어 이루어지고, 외층(34)의 외표면(36)은 보강재(5)로 이루어지는 면(37)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(38)이 혼재된 평활한 면으로서의 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)을 형성하고 있고, 환상 단면(31)을 따라 연장되며 또한 상기 환상 단면(31)에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출된 금속망 시트(4)는, 원통 내면(29)을 따라 연장되는 최내주의 금속망 시트(4)가 절곡 연장부(62)로 이루어지고, 통형상 모재(13)에 대해 내열재(6)의 폭방향 일방의 가장자리(6a)로부터 돌출량(δ1)을 가지고 축방향(X)으로 돌출되어 있는 최내주 금속망 시트(4)의 부분으로서, 예비 원통 성형체(20) 금형(27)의 단붙이 코어(24)에 대한 삽입시에 절곡한 부분에 대응되는 절곡 연장부(62)는 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 원환상 에지(52)의 앞까지 연장되어 있다.
제작된 구띠형 시일체(35)의 구띠형 베이스 본체(61) 및 외층(34)은, 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)가 40~65 중량%의 비율로 함유됨과 아울러 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6) 및 고체 윤활제가 35~60 중량%의 비율로 함유되어 있고, 구띠형 베이스 본체(61) 및 외층(34)에서의 내열재(6) 및 고체 윤활제가 1.20~2.00Mg/m3의 밀도를 가지고 있다.
또한 외층(34)만 보면, 외층(34)은 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)가 60~75 중량%, 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6) 및 고체 윤활제가 25~40 중량%의 비율로 함유되어 있다.
구띠형 시일체(35)가 장착되어 사용된, 예컨대 도 18에 도시한 배기관 구면 조인트에 있어서, 엔진측에 연결된 상류측 배기관(100)의 외주면에는 관단부(101)를 남겨 플랜지(200)가 세워져 설치되어 있고, 관단부(101)에는 구띠형 시일체(35)가 관통공(28)을 획정하고 있는 원통 내면(29)에 대해 압입, 끼워맞춤되어 있고, 대직경측 환상 단면(31)에서 구띠형 시일체(35)가 플랜지(200)에 접촉하여 자리잡고 있고, 상류측 배기관(100)과 축방향(X)에서 대치하여 배치됨과 아울러 머플러측에 연결된 하류측 배기관(300)에는, 오목 구면부(302)와, 오목 구면부(302)에 연접된 플랜지부(303)를 일체로 구비한 직경 확대부(301)가 고착되어 있고, 오목 구면부(302)의 내면(304)이 구띠형 시일체(35)의 외층(34)의 외표면(36)에서의 보강재(5)로 이루어지는 면(37)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(38)이 혼재된 평활한 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)에 슬라이딩 가능하게 접촉되어 있고, 일단이 플랜지(200)에 고정되어 있는 한편, 타단이 직경 확대부(301)의 플랜지부(303)를 삽입 통과하여 배치된 한 쌍의 볼트(400)와, 볼트(400)의 팽대 머리부 및 플랜지부(303) 사이에 배치된 한 쌍의 코일 스프링(500)에 의해, 하류측 배기관(300)에는 상시(常時) 상류측 배기관(100) 방향으로 스프링력이 가해지고 있다.
도 18에 도시한 배기관 구면 조인트는 상, 하류측 배기관(100, 300)에 발생하는 상대각 변위에 대해서는, 구띠형 시일체(35)의 외층(34)의 미끄럼면으로서의 평활한 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)과 하류측 배기관(300)의 단부에 형성된 직경 확대부(301)의 오목 구면부(302)의 내면(304)과의 슬라이딩 접촉에 의해 이를 허용하도록 되어 있다.
본 예의 구띠형 시일체(35)는, 관통공(28)을 획정하고 있는 원통 내면(29), 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39) 및 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면(31, 32)에 의해 규정된 구띠형 베이스(33)를 구비하고 있고, 구띠형 베이스(33)는, 권회되어 압축된 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)와 압축된 금속망 시트(4)의 그물코를 충전하고, 또한 금속망 시트(4)와 혼재 일체화됨과 아울러 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)를 구비하고 있고, 환상 단면(31)을 따라 연장되며 또한 상기 환상 단면(31)에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출된 금속망 시트(4)는, 원통 내면(29)을 따라 연장되는 최내주의 금속망 시트(4)가 절곡 연장부(62)로 이루어지고, 절곡 연장부(62)는 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 원환상 에지(52)의 앞까지 연장되어 있으므로, 구띠형 시일체(35)의 관통공(28)에 대한 상류측 배기관(100)의 관단부(101)의 압입시에, 상기 절곡 연장부(62)가 원통 내면(29)을 따라 연장되는 최내주의 금속망 시트(4)의 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)에 대한 미끄러짐에 저항하는 저지부로서 작용하여, 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)에 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)를 견고하게 결합할 수 있으며, 그에 따라 최내주의 금속망 시트(4)와 상기 최내주의 금속망 시트(4) 주위의 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6) 사이의 위치 어긋남을 방지할 수 있고, 구띠형 시일체(35)를 배기관 구면 조인트에 바람직하게 장착할 수 있다.
구띠형 시일체(35)에 의하면, 구띠형 베이스 본체(61)의 외주측에 형성된 외층(34)을 구비하고 있고, 외층(34)은 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)와, 적어도 h－BN 및 알루미나 수화물을 포함하는 윤활 조성물로 이루어진 고체 윤활제와, 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)가 압축되어 보강재(5)의 그물코에 고체 윤활제 및 내열재(6)가 충전되어 상기 고체 윤활제 및 내열재(6)와 보강재(5)가 혼재 일체화되어 이루어지고, 외층(34)의 외표면(36)은, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)을 형성하고 있으며, 상기 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)은 보강재(5)로 이루어지는 면(37)과 고체 윤활제로 이루어지는 면(38)이 혼재된 평활한 면으로 형성되어 있으므로, 고체 윤활제의 탈락을 회피할 수 있고, 결과적으로 상대재와는 고체 윤활제와 보강재(5)의 혼재된 평활한 면인 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)에서 슬라이딩하기 때문에, 마찰 이상음의 발생을 적극 방지할 수 있다.
구띠형 시일체(35)에서는 원통 내면(29)을 따라 연장되는 최내주의 금속망 시트(4)가 절곡 연장부(62)로 이루어진 금속망 시트(4)를, 환상 단면(31)을 따라 연장시키고 또한 상기 환상 단면(31)에서 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)와 혼재시켜 부분적이고 이산적으로 상기 내열재(6)와 함께 외부에 노출시켰지만, 그 대신에, 또는 그와 함께, 예컨대 도 19에 도시한 바와 같이, 폭방향 일방의 가장자리(7)측에서 내열재(6)의 일방의 가장자리(6a)로부터 폭방향으로 δ1 만큼 돌출됨과 아울러 폭방향의 타방의 가장자리(8)측에서 내열재(6)의 타방의 가장자리(6b)로부터 폭방향으로 δ3 만큼 돌출되어 있는 보강재(5)를 가진 통형상 모재(13)를 형성하고, 이러한 도 19에 도시한 통형상 모재(13)로부터 형성된 예비 원통 성형체(20)를, 상기와 마찬가지로, 보강재(5)에 있어서 내열재(6)의 폭방향의 일방의 가장자리(6a) 및 타방의 가장자리(6b)로부터 돌출량 δ1 및 δ3을 가지고 축방향(X)에 각각 돌출되어 있는 금속망 시트(4) 부분을 직경 방향의 외측으로 절곡하여 금형(27)의 단붙이 코어(24)에 삽입하여 압축 성형하고, 이에 의해, 구띠형 시일체(35)를 형성하여 원통 내면(29)을 따라 연장되는 최내주의 금속망 시트(4)의 가장자리(8)측의 절곡 연장부로 이루어진 금속망 시트(4)를, 환상 단면(32)을 따라 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 소직경측의 원환상 에지(65)의 앞까지 연장시키고, 또한 상기 환상 단면(32)에서 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)와 혼재시켜 부분적이고 이산적으로 상기 내열재(6)와 함께 외부에 노출시킬 수도 있으며, 이러한 예의 경우, 재조정에서의 구띠형 시일체(35)의 관통공(28)으로부터의 상류측 배기관(100)의 관단부(101)의 빼냄시에, 상기 절곡 연장부가 원통 내면(29)을 따라 연장되는 최내주의 금속망 시트(4)의 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)에 대한 미끄러짐에 저항하는 저지부로서 작용하여, 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)에 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)를 견고하게 결합할 수 있으며, 그에 따라 최내주의 금속망 시트(4)와 상기 최내주의 금속망 시트(4) 주위의 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6) 사이의 위치 어긋남을 방지할 수 있어, 재조정에서 구띠형 시일체(35)를 배기관 구면 조인트에 바람직하게 장착할 수 있다.
상기 구띠형 시일체(35)에서는 원통 내면(29)을 따라 연장되는 최내주 금속망 시트(4)의 절곡 연장부(62)로 이루어진 금속망 시트(4)를, 환상 단면(31) 및 환상 단면(32) 중 적어도 일방을 따라 연장시키고 또한 상기 환상 단면(31) 및 환상 단면(32) 중 적어도 일방에서 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)와 혼재시켜 부분적이고 이산적으로 상기 내열재(6)와 함께 외부에 노출시켰지만, 그 대신에, 또는 그와 함께, 예컨대, 도 20에 도시한 바와 같이, 폭방향 양단에 있어서 내열재(6)의 각 에지로부터 폭방향으로 δ4 및 δ5 만큼 돌출되어 있는 보강재(5)를 가진 외면층 형성 부재(19)를 구비한 예비 원통 성형체(20)를, 상기와 마찬가지로, 보강재(5)에 있어서 돌출량 δ4 및 δ5를 가지고 축방향(X)으로 각각 돌출되어 있는 금속망 시트(4) 부분을 직경 방향의 내측으로 절곡하여 절곡 연장부를 형성하고 금형(27)의 단붙이 코어(24)에 삽입하여 압축 성형하고, 이에 의해, 구띠형 시일체(35)를 형성하고, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(30)을 따라 연장되는 최외주의 금속망 시트(4)가 절곡 연장부로 이루어진 금속망 시트(4)를, 대직경측 및 소직경측 환상 단면(31, 32)을 따라 대직경측 및 소직경측 환상 단면(31, 32)에서 원통 내면(29)의 축방향 끝테두리(57, 59)의 앞까지 연장되고 또한 환상 단면(31, 32)의 각각에서 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)와 혼재시켜 부분적이고 이산적으로 상기 내열재(6)와 함께 외부에 노출시켜도 되고, 이와 같은 예의 경우, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 상대재에 대한 슬라이딩시에, 상기 절곡 연장부가 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(30)을 따라 연장되는 최외주 금속망 시트(4)의 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)에 대한 미끄러짐에 저항하는 저지부로서 작용하여, 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6)에 금속망 시트(4)로 이루어진 보강재(5)를 견고하게 결합할 수 있고, 그에 따라 최외주의 금속망 시트(4)와 그 최외주 금속망 시트(4) 주위의 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6) 사이의 위치 어긋남을 방지할 수 있어 구띠형 시일체(35)를 배기관 구면 조인트에 바람직하게 장착할 수 있다.
도 20에 도시한 예비 원통 성형체(20)를 이용한 경우, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(30)을 따라 연장되는 최외주 금속망 시트(4)의 축방향의 양측 절곡 연장부 각각이, 대응하는 대직경측 및 소직경측 환상 단면(31, 32)의 각각을 따라 연장되며 또한 상기 환상 단면(31, 32)의 각각에 부분적이고 이산적으로 외부에 노출되어 있지만, 내열재(6)의 일방의 에지로부터만 폭방향으로 δ4 또는 δ5 만큼 돌출되어 있는 보강재(5)를 가진 외층 형성 부재(19)를 구비한 예비 원통 성형체(20)를 이용할 수도 있고, 이 경우, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(30)을 따라 연장되는 최외주 금속망 시트(4)의 돌출량 δ4 또는 δ5에 대응되는 절곡 연장부가, 대응하는 대직경측 및 소직경측 환상 단면(31 또는 32)을 따라 연장되고 또한 상기 환상 단면(31 또는 32)에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출되게 된다.
또한, 이상의 예에서는 내열재(6)의 가장자리로부터 폭방향으로 돌출되어 있는 보강재(5)를 이용하였지만, 그 대신에 내열재(6)의 가장자리로부터 폭방향으로 돌출되지 않고, 한편 내열재(6)의 폭방향의 폭과 동일한 폭의 보강재(5)를 이용하여 금형(27)에 의한 예비 원통 성형체(20)의 압축 성형에 의해, 대직경측 및 소직경측 환상 단면(31, 32) 중 적어도 일방의 환상 단면을 따라 연장되며 또한 상기 일방의 환상 단면에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출된 금속망 시트(4)를, 원통 내면(29)을 따라 연장되는 최내주의 금속망 시트(4)의 절곡 연장부 및 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)을 따라 연장되는 최외주의 금속망 시트(4)의 절곡 연장부 중 적어도 일방의 절곡 연장부가 되도록 할 수도 있다.
또한, 구띠형 시일체(35)는 원환상 평탄 단면부(53) 및 오목형상 단면부(58)를 구비한 환상 단면(31)을 대신하여, 예컨대, 원환상의 대직경 에지(51)에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 대직경측의 원환상 에지(52)에 연접되어 있음과 아울러 원환상의 소직경 에지(54)에서 원통 내면(29)의 축방향(X) 원환상 끝테두리(57)에 연접한 원환상 평탄 단면으로 이루어져 있어도 무방하며, 또한 구띠형 시일체(35)는 상술한 구성 대신에, 또는 부가적으로, 도 22의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 소직경 에지(71)에서 대직경 에지(51)에 연접되어 있음과 아울러 대직경 에지(72)에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면(39)의 원환상 단면(52)에 연접한 원환상의 오목형상 단면부(73)을 구비할 수도 있고, 이 경우, 원환상 평탄 단면부(53)의 소직경 에지(54)는 원통 내면(29)의 끝테두리(57)에 오목형상 단면부(58)를 통해, 또는 직접 연접되게 되어 있을 수도 있다.
또한, 구띠형 시일체(35)는, 팽창 흑연을 포함하는 내열재(6) 및 고체 윤활제 중 적어도 일방과 보강재(5)를 구비하는 구띠형 베이스 본체(61)로서 보강재(5)의 금속망 시트(4)가 표면에 노출되어 있는 것, 또는 금속망 시트(4)가 매설되어 있는 것을 구비할 수도 있다.
28　 관통공
29 　원통 내면
30 　부분 볼록 구면형 면
31, 32 환상 단면
33 　구띠형 베이스
34 　외층
35 　구띠형 시일체
39 　부분 볼록 구면형 슬라이딩면
62 　절곡 연장부

Claims (13)

  1. 관통공을 획정하고 있는 원통 내면, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면 및 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면(環狀端面)에 의해 규정된 구띠형 베이스를 구비함과 아울러 배기관 조인트에 이용되는 구띠형 시일체로서, 구띠형 베이스는, 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재와 권회되어 압축된 금속망 시트로 이루어진 보강재를 구비하고 있고, 팽창 흑연을 포함하는 내열재는, 압축된 금속망 시트의 그물코를 충전하며, 또한 이 금속망 시트와 혼재 일체화되어 있고, 대직경측 및 소직경측의 환상 단면 중 적어도 일방의 환상 단면을 따라 연장되며 또한 상기 일방의 환상 단면에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출된 금속망 시트는, 원통 내면을 따라 연장되는 최내주(最內周)의 금속망 시트의 절곡 연장부로 이루어진 구띠형 시일체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    절곡 연장부는 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측의 원환상 에지의 앞까지 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  3. 청구항 1 또는 2에 있어서,
    절곡 연장부는 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 소직경측의 원환상 에지의 앞까지 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  4. 관통공을 획정하고 있는 원통 내면, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면 및 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측 및 소직경측의 환상 단면에 의해 규정된 구띠형 베이스를 구비함과 아울러 배기관 조인트에 이용되는 구띠형 시일체로서, 구띠형 베이스는, 압축된 팽창 흑연을 포함하는 내열재와 권회되어 압축된 금속망 시트로 이루어진 보강재를 구비하고 있고, 팽창 흑연을 포함하는 내열재는, 압축된 금속망 시트의 그물코를 충전하며, 또한 이 금속망 시트와 혼재 일체화되어 있고, 대직경측 및 소직경측의 환상 단면 중 적어도 일방의 환상 단면을 따라 연장되며 또한 상기 일방의 환상 단면에서 부분적이고 이산적으로 외부에 노출된 금속망 시트는, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면을 따라 연장되는 최외주(最外周)의 금속망 시트의 절곡 연장부로 이루어지는 구띠형 시일체.
  5. 청구항 4에 있어서,
    절곡 연장부는 대직경측의 환상 단면에 있어서 원통 내면의 축방향의 일단 테두리의 앞까지 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  6. 청구항 4 또는 5에 있어서,
    절곡 연장부는 소직경측의 환상 단면에 있어서 원통 내면의 축방향의 타단 테두리의 앞까지 연장되어 있는 구띠형 시일체.
  7. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    대직경측의 환상 단면은 원환상의 대직경 에지에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측의 원환상 에지에 연접되어 있음과 아울러 원환상의 소직경 에지에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상 평탄 단면으로 이루어지는 구띠형 시일체.
  8. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    대직경측의 환상 단면은 원환상의 대직경 에지에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측의 원환상 에지에 연접한 원환상 평탄 단면부와, 이 원환상 평탄 단면부의 원환상의 소직경 에지에 대직경 에지에서 연접되어 있음과 아울러 소직경 에지에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상의 오목형상 단면부를 구비하고 있는 구띠형 시일체.
  9. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    대직경측의 환상 단면은 원환상의 소직경 에지에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상 평탄 단면부와, 이 원환상 평탄 단면부의 원환상의 대직경 에지에 소직경 에지에서 연접되어 있음과 아울러 대직경 에지에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측의 원환상 에지에 연접한 원환상의 오목형상 단면부를 구비하고 있는 구띠형 시일체.
  10. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    대직경측의 환상 단면은, 대직경 에지에서 부분 볼록 구면형 슬라이딩면의 대직경측의 원환상 에지에 연접한 원환상의 오목형상 단면부와, 이 오목형상 단면부의 소직경 에지에 대직경 에지에서 연접하고 있는 원환상 평탄 단면부와, 이 원환상 평탄 단면부의 원환상의 소직경 에지에 대직경 에지에서 연접되어 있음과 아울러 소직경 에지에서 원통 내면의 축방향의 원환상의 일단 테두리에 연접한 원환상의 오목형상 단면부를 구비하고 있는 구띠형 시일체.
  11. 청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 또는 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서,
    구띠형 본체는, 구띠형 베이스 본체와, 이 구띠형 베이스 본체의 외주측에 형성된 외층을 구비하고 있고, 외층은, 팽창 흑연을 포함하는 내열재와, 적어도, 육방정질화붕소 및 알루미나 수화물을 포함하는 윤활 조성물로 이루어진 고체 윤활제와, 금속망 시트로 이루어진 보강재가 압축되고 보강재의 그물코에 고체 윤활제 및 내열재가 충전되어 상기 고체 윤활제 및 내열재와 보강재가 혼재 일체화되어 이루어지며, 그 외층의 외표면은, 상기 부분 볼록 구면형 슬라이딩면을 형성하고 있고, 부분 볼록 구면형 슬라이딩면은, 보강재로 이루어지는 면과 고체 윤활제로 이루어지는 면이 혼재된 평활한 면 또는 고체 윤활제로 이루어진 평활한 면으로 형성되어 있는 구띠형 시일체.
  12. 청구항 11에 있어서,
    윤활 조성물에는 4불화 에틸렌 수지가 함유되어 이루어진 구띠형 시일체.
  13. 청구항 11에 있어서,
    알루미나 수화물은, 알루미나 일수화물, 알루미나 삼수화물 및 의사 베마이트로부터 선택되는 구띠형 시일체.
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