WO2013105181A1 - 排気管球面継手 - Google Patents

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WO2013105181A1
WO2013105181A1 PCT/JP2012/008068 JP2012008068W WO2013105181A1 WO 2013105181 A1 WO2013105181 A1 WO 2013105181A1 JP 2012008068 W JP2012008068 W JP 2012008068W WO 2013105181 A1 WO2013105181 A1 WO 2013105181A1
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spherical
exhaust pipe
less
reinforcing material
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黒瀬　講平
佐藤　栄治
嘉文 浅野
良太 鯉渕
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オイレス工業株式会社
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    • F01N2530/20—Plastics material, e.g. polyester resin reinforced with mineral or metallic fibres

Definitions

  • the present invention relates to an exhaust pipe spherical joint used for an automobile exhaust pipe.
  • FIG. 17 which shows an example of the exhaust passage of the automobile engine
  • the exhaust gas generated in each engine cylinder (not shown) is collected in the exhaust manifold catalytic converter 600, and the exhaust pipe 601 and
  • the exhaust gas that has been sent to the sub muffler 603 through the exhaust pipe 602 and passed through the sub muffler 603 is further sent to the muffler (silencer) 606 through the exhaust pipe 604 and the exhaust pipe 605, and is released into the atmosphere through this muffler 606. Is done.
  • exhaust pipes 601 and 602, 604 and 605, and the exhaust system members such as the sub muffler 603 and the muffler 606 are repeatedly subjected to stress due to the roll behavior and vibration of the engine.
  • the stress applied to the exhaust system member is considerably large. Therefore, the exhaust system member may cause fatigue failure, and engine vibration may cause the exhaust system member to resonate and deteriorate indoor silence.
  • the connecting portion 607 between the exhaust manifold catalytic converter 600 and the exhaust pipe 601 and the connecting portion 608 between the exhaust pipe 604 and the exhaust pipe 605 are made of an exhaust pipe spherical joint or a bellows type exhaust pipe joint.
  • Examples of the vibration absorbing mechanism described above include the exhaust pipe joint described in Patent Document 1 and a seal body used for the joint.
  • the spherical pipe joint described in Patent Document 1 has the advantage of being able to reduce the manufacturing cost as compared with the bellows type joint and having excellent durability, but the sealing body incorporated in this spherical pipe joint
  • the heat-resistant material is made by compressing a heat-resistant material made of expanded graphite and a reinforcing material made of wire mesh, filling the wire mesh of the reinforcing material with the heat-resistant material, and integrating the heat-resistant material and the reinforcing material together.
  • a stainless steel wire having heat resistance is used as a reinforcing material made of a wire mesh forming a sealing body, and the counterpart material is also formed from stainless steel having heat resistance.
  • stainless steels so-called “Tomogane” friction, often appears as a defect of generating abnormal frictional noise.
  • the surface of the sealing body is a discontinuous surface (uneven surface) where the reinforcing material made of wire mesh is exposed, and the surface of the mating material that rubs against the discontinuous surface
  • the bearing strength increases and damages such as dents occur on the surface of the mating material, and the wear of the surface of the mating material and the sealing body that rubs against the surface may be accelerated.
  • the present inventors have found that when the seal body and the counterpart material are a combination of specific stainless steels, the generation of abnormal frictional noise can be suppressed even in the friction between stainless steels, and the reinforcement is made of a wire mesh. Even in friction with the discontinuous surface where the material is exposed, damage to the mating material surface, such as dents, can be prevented as much as possible, and as a result, wear of the mating material surface and the seal body frictioning with the mating material surface can be prevented as much as possible. I found out.
  • the present invention has been made on the basis of the above knowledge, and the object of the present invention is to prevent the generation of abnormal frictional noise, damage to the mating material surface and wear of the sealing body as much as possible, and smooth the relative angular displacement generated in the exhaust pipe. It is an object of the present invention to provide an exhaust pipe spherical joint that can be performed.
  • the exhaust pipe spherical joint of the present invention includes a spherical inner surface defined by a cylindrical inner surface, a partially convex spherical surface, and large and small annular end surfaces of the partially convex spherical surface, and a partially convex spherical surface of the spherical belt substrate.
  • a ball-shaped seal body with an outer layer formed by mixing and integrating a lubricant, a heat-resistant material, and a reinforcing material is fitted and fixed to the outer peripheral surface of the upstream exhaust pipe connected to the engine side.
  • the outer surface of the outer surface of the ball-shaped seal body exposed by mixing the surface formed by the solid lubricant and the surface formed by the solid lubricant is arranged opposite to the upstream exhaust pipe and is connected to the muffler side.
  • the reinforcing material comprising a wire mesh exposed on the outer surface of the outer layer of the belt-shaped sealing body is an Fe—Cr—Ni system containing at least 16.00 to 18.00% by mass of Cr and 12.00 to 15.00% by mass of Ni.
  • the concave spherical surface portion formed of a stainless steel wire and in sliding contact with the outer surface is formed of an Fe—Cr series stainless steel containing at least 17.00 to 19.00 mass% of Cr. .
  • the reinforcing material made of a wire mesh exposed on the outer surface of the outer layer of the spherical belt-shaped sealing body is made of at least Cr of 16.00 to 18.00% by mass and Ni of 12.00 to 15.
  • Fe-Cr stainless steel formed from Fe-Cr-Ni stainless steel wire containing 00 mass% and containing at least 17.00 to 19.00 mass% Cr as a counterpart material that frictionally slides with the spherical belt-shaped seal body
  • By forming it from steel it is possible to suppress the occurrence of abnormal frictional noise even in sliding friction between stainless steels, and the discontinuous surface of the reinforcing material made of a wire mesh exposed on the outer surface of the outer layer of the ball-shaped seal body and the counterpart
  • damage such as dents on the surface of the counterpart material can be prevented as much as possible, and relative angular displacement occurring in the exhaust pipe can be allowed smoothly.
  • the reinforcing material made of a wire mesh exposed on the outer surface of the outer layer of the ball-shaped seal body further includes C of 0.030% by mass or less, Si of 1.00% by mass or less, and Mn of 2 It is preferable to contain 0.000 mass% or less, P 0.045 mass% or less, S 0.030 mass% or less, and Mo 2.00 to 3.00 mass%.
  • the concave spherical portion of the diameter-enlarged portion of the downstream exhaust pipe further has C of 0.030% by mass or less, Si of 1.00% by mass or less, and Mn of 1.00% by mass or less.
  • P is preferably 0.040% by mass or less
  • S is 0.030% by mass or less
  • Ti and Nb are preferably contained in an amount of 0.40 to 0.80% by mass. It is preferable to contain 0.75 to 1.50% by mass and 0.020% by mass or less of N.
  • the spherical belt-like base body forming the spherical belt-like sealing body incorporated in the exhaust pipe spherical joint is filled with a reinforcing material made of a wire mesh and a mesh of the wire mesh of the reinforcing material, and the reinforcing material And a heat-resistant material containing expanded graphite that is mixed and integrated and compressed.
  • Each of the heat-resistant material forming the ball-shaped substrate and the outer layer in the ball-shaped seal body may further contain 1.0 to 16.0% by mass of phosphate, and further 0.05 to 5.0% by mass of phosphoric acid. You may go out.
  • the operating temperature of the exhaust pipe spherical joint can be increased.
  • the solid lubricant exposed on the outer surface of the outer layer of the ball-shaped seal body is composed of 23 to 57% by mass of tetrafluoroethylene resin or hexagonal boron nitride and 5 to 15% by mass of alumina hydrate. And 33 to 67% by mass of a tetrafluoroethylene resin.
  • the solid lubricant exposed on the outer surface of the outer layer of the ball-shaped seal body can reduce the sliding frictional resistance with the counterpart material and can smoothly allow the relative angular displacement of the exhaust pipe.
  • the occurrence of abnormal frictional noise can be suppressed, and even in the sliding friction between the discontinuous surface of the reinforcing material made of a wire mesh exposed on the outer surface of the outer layer of the ball-shaped seal body and the counterpart material It is possible to provide an exhaust pipe spherical joint that can prevent damage such as dents and indentations on the material surface as much as possible, and can smoothly allow relative angular displacement generated in the exhaust pipe.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of the exhaust pipe spherical joint of the present invention, in which FIG. 1 (a) is a sectional explanatory view and FIG. 1 (b) is a right side explanatory view.
  • FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view of the ball-shaped seal body shown in FIG.
  • FIG. 3 is a partially enlarged explanatory view of the ball-shaped seal body shown in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective explanatory view of a reinforcing material forming method in the manufacturing process of the ball-shaped seal body.
  • FIG. 5 is a perspective explanatory view of the heat-resistant material in the manufacturing process of the ball-shaped seal body.
  • FIG. 6 is an explanatory plan view of a mesh of a reinforcing material mesh.
  • FIG. 7 is a perspective explanatory view of a polymer in the manufacturing process of the ball-shaped seal body.
  • FIG. 8 is a plan view of the cylindrical base material in the manufacturing process of the ball-shaped seal body.
  • FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the cylindrical base material shown in FIG.
  • FIG. 10 is a perspective explanatory view of the heat-resistant material in the manufacturing process of the ball-shaped seal body.
  • FIG. 11 is a cross-sectional explanatory view of a multilayer sheet provided with a coating layer in the manufacturing process of the ball-shaped seal body.
  • FIG. 12 is an explanatory diagram of a method for forming the outer layer forming member in the manufacturing process of the ball-shaped seal body.
  • FIG. 13 is an explanatory diagram of a method for forming the outer layer forming member in the manufacturing process of the ball-shaped seal body.
  • FIG. 14 is a longitudinal cross-sectional explanatory view of the outer layer forming member obtained by the forming method shown in FIG. 12 in the manufacturing process of the ball-shaped seal body.
  • FIG. 15 is an explanatory plan view of a pre-cylindrical molded body in the manufacturing process of the spherical belt-shaped sealing body.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing a state in which a preliminary cylindrical molded body is inserted into a mold in the manufacturing process of the ball-shaped seal body.
  • FIG. 17 is an explanatory diagram of an exhaust system of the engine.
  • the above-mentioned acid-treated graphite powder is heated (expanded) at a temperature of 960 to 1200 ° C. for 1 to 10 seconds to generate cracked gas, and expanded between the graphite layers by the gas pressure (expansion magnification). 240 to 300 times).
  • the expanded graphite particles are supplied to a twin roll apparatus adjusted to a desired roll gap and roll-formed to produce an expanded graphite sheet I having a desired thickness.
  • the acid-treated graphite powder While stirring the acid-treated graphite powder obtained by the same method as the above-mentioned acid-treated graphite powder, the acid-treated graphite powder has a phosphate concentration of, for example, 50% concentration of primary aluminum phosphate [Al (H 2 PO 4 ) 3 ].
  • a solution obtained by diluting an aqueous solution with methanol is blended in a spray form, and stirred uniformly to prepare a wettable mixture.
  • the wettable mixture is dried for a predetermined time in a drying oven. Next, the dried mixture was heated (expanded) at a temperature of 950 to 1200 ° C.
  • the acid-treated graphite powder While stirring the acid-treated graphite powder obtained in the same manner as the acid-treated graphite powder, the acid-treated graphite powder is mixed with the first aluminum phosphate aqueous solution having a concentration of, for example, 50% and phosphoric acid, for example, with a concentration of 84.
  • a solution obtained by diluting an aqueous solution of 1% orthophosphoric acid (H 3 PO 4 ) with methanol is sprayed and uniformly stirred to prepare a wettable mixture.
  • the wettable mixture is dried for a predetermined time in a drying oven. Next, the dried mixture was heated (expanded) at a temperature of 950 to 1200 ° C.
  • the expanded graphite sheet II thus produced preferably contains 1.0 to 16.0% by mass of primary aluminum phosphate, and the expanded graphite sheet III contains 1. It is preferable to contain 0 to 16.0% by mass and 0.05 to 5.0% by mass of phosphorus pentoxide.
  • the expanded graphite containing phosphate or phosphate and phosphorus pentoxide improves the heat resistance of the expanded graphite itself and imparts an oxidation inhibiting action. For example, it is used in a high temperature range exceeding 600 ° C. to 600 ° C. Is possible.
  • phosphate in addition to the above first aluminum phosphate, primary lithium phosphate (LiH 2 PO 4 ), secondary lithium phosphate (Li 2 H 2 PO 4 ), primary calcium phosphate [Ca (H 2 PO 4). 2 ], dicalcium phosphate (CaHPO 4 ), dibasic aluminum phosphate [Al 2 (HPO 4 ) 3 ] and the like.
  • primary lithium phosphate LiH 2 PO 4
  • secondary lithium phosphate Li 2 H 2 PO 4
  • primary calcium phosphate Ca (H 2 PO 4). 2
  • dicalcium phosphate (CaHPO 4 ) dibasic aluminum phosphate
  • Al 2 (HPO 4 ) 3 dibasic aluminum phosphate
  • polyphosphoric acid or the like can be used.
  • the density is 1.0 to 1.5 Mg / m 3 , preferably 1.0 to 1.2 Mg / m 3 , and the thickness is 0.3 to 0.6 mm is preferable.
  • the braided wire mesh for the sphere-shaped substrate in the sphere-shaped seal body is preferably an austenitic or ferritic stainless steel wire as Fe-based, Fe wire (JISG3532) or Zn-plated Fe wire (JISG3547), or Cu- It is formed by knitting one or more fine metal wires made of Ni alloy (white copper) wire, Cu-Ni-Zn alloy (white wire) wire, brass wire, beryllium copper wire.
  • the braided wire mesh for the outer layer in the spherical belt-shaped sealing body has C of 0.030% by mass or less, Si of 1.00% by mass or less, Mn of 2.00% by mass or less, and P of 0.045% by mass or less, Fe—Cr— containing 0.030% by mass or less of S, 16.00 to 18.00% by mass of Cr, 12.00 to 15.00% by mass of Ni, and 2.00 to 3.00% by mass of Mo. It is formed by knitting one or more Ni-based stainless steel wires.
  • a metal fine wire having a wire diameter of 0.28 to 0.32 mm and a stainless steel wire are preferably used, and the metal fine wire having the wire diameter and the stainless steel wire are used.
  • the mesh width shown in FIG. 6 of the braided wire mesh formed by each of the above is preferably about 3 to 6 mm in length and about 2 to 5 mm in width.
  • the solid lubricant is preferably 23 to 57% by mass of tetrafluoroethylene resin (hereinafter abbreviated as “PTFE”) or hexagonal boron nitride (hereinafter abbreviated as “h-BN”), alumina hydrate 5 to 15 mass% and PTFE 33-67 mass% are included.
  • PTFE tetrafluoroethylene resin
  • h-BN hexagonal boron nitride
  • the latter solid lubricant is prepared by adding h-BN to an alumina sol having alumina ion hydrate particles dispersed and contained in water containing an acid as a dispersion medium and having a hydrogen ion concentration (pH) of 2 to 3. And a dispersion containing an aqueous dispersion of PTFE, and a lubricating composition containing 23 to 57% by mass of h-BN, 33 to 67% by mass of PTFE, and 5 to 15% by mass of alumina hydrate as a solid content of 30 to 50% by mass % In the form of an aqueous dispersion containing a dispersion.
  • the h-BN powder and PTFE powder forming the aqueous dispersion are preferably as fine as possible, and fine powder having an average particle size of 10 ⁇ m or less, more preferably 0.5 ⁇ m or less is used. It is preferable.
  • the acid contained in water as a dispersion medium for alumina sol in the aqueous dispersion acts as a peptizer for stabilizing the alumina sol.
  • the acid include inorganic acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, and amidosulfuric acid, and nitric acid is particularly preferable.
  • the alumina hydrate forming the alumina sol in the aqueous dispersion is a compound represented by the composition formula Al 2 O 3 .nH 2 O (0 ⁇ n ⁇ 3 in the composition formula).
  • n is usually a number exceeding 0 (zero) and less than 3, preferably about 0.5 to 2, more preferably about 0.7 to 1.5.
  • the alumina hydrate for example, boehmite (Al 2 O 3 ⁇ nH 2 O) and diaspore (Al 2 O 3 ⁇ H 2 O) alumina monohydrate (aluminum hydroxide oxide) such as, gibbsite (Al 2 O 3 ⁇ 3H 2 O) and bayerite (Al 2 O 3 ⁇ 3H 2 O) alumina trihydrate, such as, such as pseudo-boehmite and the like.
  • boehmite Al 2 O 3 ⁇ nH 2 O
  • diaspore Al 2 O 3 ⁇ H 2 O
  • alumina monohydrate aluminum hydroxide oxide
  • gibbsite Al 2 O 3 ⁇ 3H 2 O
  • bayerite Al 2 O 3 ⁇ 3H 2 O
  • a cylindrical braided wire net 1 having a mesh width of about 3 to 6 mm in length and about 2 to 5 mm in width (see FIG. 6) formed by knitting metal thin wires made of Zn alloy wire, brass wire or beryllium copper wire in a cylindrical shape Is pressed between the rollers 2 and 3 to produce a belt-like metal mesh 4 having a predetermined width D, and a reinforcing member 5 for a spherical belt-like substrate obtained by cutting the belt-like metal mesh 4 into a predetermined length is prepared.
  • the width d of the reinforcing member 5 is 1.10 ⁇ D to 2.1 ⁇ D and the width d of the reinforcing member 5 is 1. It has a length l of 30 ⁇ L to 2.7 ⁇ L, a density of 1.0 to 1.5 Mg / m 3 , preferably 1.0 to 1.2 Mg / m 3 and a thickness of 0.30
  • a heat-resistant material 6 for a sphere-shaped substrate made of an expanded graphite sheet (consisting of one of expanded graphite sheet I, expanded graphite sheet II, and expanded graphite sheet III) of ⁇ 0.60 mm is prepared.
  • the heat-resistant material 6 is entirely formed on the large-diameter-side annular end surface 32 and the small-diameter-side annular end surface 33 of the partially convex spherical surface 31.
  • the width of one end edge 7 in the width direction of the reinforcing member 5 which becomes the annular end surface 32 on the large diameter side of the partially convex spherical surface 31 is 0.1.
  • the polymer 12 is spirally wound around the cylindrical cored bar (not shown) with the heat-resistant material 6 inside, and the heat-resistant material 6 is increased once.
  • the cylindrical base material 13 is formed in which the heat-resistant material 6 is exposed on both the inner peripheral side and the outer peripheral side.
  • the heat-resistant material 6 1.3 ⁇ L to 2. with respect to the length L of the reinforcing material 5 so that the number of windings of the heat-resistant material 6 in the cylindrical base material 13 is larger than the number of windings of the reinforcing material 5.
  • Those having a length l of 7 ⁇ L are prepared in advance.
  • the cylindrical base material 13 as shown in FIG.
  • the heat-resistant material 6 protrudes from the one edge 7 of the reinforcing material 5 by ⁇ 1 in the width direction on one edge side in the width direction.
  • the other end edge 8 of the reinforcing member 5 protrudes from the other end edge 8 of the reinforcing member 5 by ⁇ 2 in the width direction.
  • h-BN and PTFE are added to an alumina sol having alumina ion hydrate particles dispersed in water as a dispersion medium containing nitric acid acting as a peptizer and having a hydrogen ion concentration (pH) of 2 to 3.
  • aqueous dispersion contained prepared by the aqueous dispersion contained.
  • a lubricating composition containing 23 to 57% by mass of h-BN, 33 to 67% by mass of PTFE, and 5 to 15% by mass of alumina hydrate was dispersed in a solid content of 30 to 50% by mass.
  • the aqueous dispersion is applied by means such as brushing, roller coating or spraying and dried to produce a multilayer sheet 15 (see FIG. 11) having a solid lubricant coating layer 14 made of a lubricating composition. .
  • the wire diameter is 0.28 to 0.32 mm, at least Cr is 16.00 to 18.00 mass%, and Ni is 12.00 to 15.
  • a solid lubricant In the inside of the outer layer reinforcing material 5 made of a cylindrical braided wire net obtained by continuously knitting Fe-Cr-Ni stainless steel wire containing 00 mass% with a knitting machine (not shown), a solid lubricant The multilayer sheet 15 provided with the coating layer 14 is continuously inserted (see FIG. 12), and the reinforcing material 5 into which the multilayer sheet 15 is inserted has a pair of smooth cylindrical outer peripheral surfaces from the insertion start end side.
  • the outer layer forming member 20 obtained in this way is wound around the outer peripheral surface of the cylindrical base material 13 with the coating layer 14 on the outside to produce a preliminary cylindrical molded body 21 as shown in FIG.
  • a cylindrical wall surface 22, a partially concave spherical wall surface 23 continuous to the cylindrical wall surface 22, and a through hole 24 continuous to the partially concave spherical wall surface 23 are provided on the inner surface, and the stepped core 25 is fitted into the through hole 24.
  • a mold 28 as shown in FIG. 16 in which a hollow cylindrical portion 26 and a spherical band-shaped hollow portion 27 continuous with the hollow cylindrical portion 26 are formed is prepared, and preliminary cylindrical molding is performed on the stepped core 25 of the mold 28. Insert body 21.
  • the pre-cylindrical molded body 21 disposed in the hollow cylindrical portion 26 and the spherical belt-shaped hollow portion 27 of the mold 28 is compression-molded at a pressure of 98 to 294 N / mm 2 (1 to 3 ton / cm 2 ) in the core axial direction.
  • the through hole 29 is provided at the center, and the cylindrical inner surface 30, the partially convex spherical surface 31, and the annular surfaces on the large diameter side and the small diameter side of the partially convex spherical surface 31 are provided.
  • a spherical belt-shaped sealing body 36 is produced that includes a spherical belt-shaped substrate 34 defined by the end surfaces 32 and 33 and an outer layer 35 integrally formed on the partially convex spherical surface 31 of the spherical belt-shaped substrate 34.
  • the ball-band shaped substrate 34 is structured such that the heat-resistant material 6 for the ball-band shaped substrate and the reinforcing material 5 for the ball-band shaped substrate are compressed and intertwined to have structural integrity.
  • the outer layer 35 is composed of a heat-resistant material 6 for the outer layer, a solid lubricant made of a lubricating composition, and a reinforcing material 5 for the outer layer made of a wire mesh, so that the wire mesh of the reinforcing material 5 for the outer layer is compressed.
  • the solid lubricant and the heat-resistant material 6 for the outer layer are filled in the mesh, and the solid lubricant, the heat-resistant material 6 and the reinforcing material 5 are mixed and integrated, and the outer surface 37 of the outer layer 35 is reinforced for the outer layer.
  • the surface 38 made of the material 5 and the surface 39 made of a solid lubricant are formed on the mixed surface 40.
  • the spherical belt-shaped sealing body 36 thus produced is used by being incorporated in the exhaust pipe spherical joint X shown in FIG.
  • a flange 43 is erected on the outer peripheral surface of the upstream exhaust pipe 41 connected to the engine side, leaving a pipe end 42.
  • the spherical belt-like seal body 36 is fitted and fixed on the cylindrical inner surface 30 that defines the through hole 29, and the spherical belt-like seal body 36 is seated against the flange 43 on the annular end surface 32 on the large diameter side.
  • the downstream exhaust pipe 44 disposed opposite to the upstream exhaust pipe 41 and connected to the muffler side is integrally provided with a concave spherical portion 45 and a flange portion 46 connected to the concave spherical portion 45.
  • An enlarged diameter portion 47 made of Fe-Cr stainless steel is fixed, and the inner surface 48 of the concave spherical surface portion 45 is made of the outer layer reinforcing material 5 on the outer surface 37 of the outer layer 35 of the ball-shaped seal body 36. From surface 38 and solid lubricant It is in sliding contact with the hybrid surface 40 and that surface 39 are mixed.
  • C is 0.030% by mass or less
  • Si is 1.00% by mass or less
  • Mn is 1.00% by mass or less
  • Steel or Fe—Cr stainless steel containing Mo in an amount of 0.75 to 1.50 mass% and N in an amount of 0.020 mass% or less is used.
  • ⁇ Spherical belt-like sealing body (A1) and spherical belt-like sealing body (A2) used in Examples> Using a single austenitic stainless steel wire with a wire diameter of 0.28 mm as a thin metal wire, a cylindrical braided wire mesh having a mesh width of about 4 mm in length and about 5 mm in width is prepared, and this is passed between a pair of rollers. A band-shaped wire mesh was used, and this was used as a reinforcing material for a spherical band-shaped substrate.
  • An expanded graphite sheet (expanded graphite sheet I) having a density of 1.12 Mg / m 3 and a thickness of 0.38 mm was used as a heat-resistant material for the spherical band-shaped substrate.
  • a reinforcing material for a ball-shaped base was placed inside the heat-resistant material, wound in a spiral shape, and a cylindrical base material in which the heat-resistant material was arranged on the outermost periphery was produced. .
  • both end portions in the width direction of the heat-resistant material protrude (extrude) in the width direction of the reinforcing material for the ball-shaped base.
  • an expanded graphite sheet having a density of 1.12 Mg / m 3 and a thickness of 0.38 mm similar to that of the expanded graphite sheet I is separately prepared, while a dispersion medium containing nitric acid that acts as a peptizer
  • alumina hydrate boehmite (alumina monohydrate: Al 2 O 3 .H 2 0) was dispersed and contained, and an alumina sol having a hydrogen ion concentration (pH) of 2 was prepared.
  • Dispersion (h-BN 22.5% by mass, PTFE 25.0% by mass and boehmite 2.5% by mass) is roller-coated on one surface of the heat-resistant material and dried.
  • a coating layer (h-BN 45.0% by mass, PTFE 50.0% by mass and boehmite 5.0% by mass) made of the lubricating composition is formed on one surface of the heat-resistant material by drying. And a multilayer sheet comprising a solid lubricant coating layer covering one surface of the heat-resistant material.
  • Wire diameter is 0.28 mm
  • C is 0.030 mass% or less
  • Si is 1.00 mass% or less
  • Mn is 2.00 mass% or less
  • P is 0.045 mass% or less
  • S is 0 Fe-Cr-Ni stainless steel wire containing 0.030 mass% or less, Cr 16.00 mass%, Ni 12.00 mass% and Mo 2.00 mass%, and (2) 0.030 mass% of C % Or less, Si is 1.00 mass% or less, Mn is 2.00 mass% or less, P is 0.045 mass% or less, S is 0.030 mass% or less, Cr is 18.00 mass%, Ni is 15 Using one each of Fe-Cr-Ni stainless steel wire containing 0.000% by mass and 3.00% by mass of Mo, for outer layer with mesh width of about 3.5mm and width of about 2.5mm
  • a cylindrical braided wire mesh is continuously knitted as a reinforcing material of the cylindrical braided wire mesh.
  • the multi-layer sheet is continuously inserted into the multi-layer sheet, and a cylindrical braided wire mesh in which the multi-layer sheet is inserted from the insertion start end of the multi-layer sheet is supplied to a gap between a pair of cylindrical rollers. Pressing in the thickness direction of the layer sheet, the cylindrical braided wire mesh is made into a flat braided wire mesh, the multilayer sheet and the flat braided wire mesh are integrated, and the multilayered mesh is formed on the wire mesh of the reinforcing material for the outer layer
  • the heat-resistant material of the sheet and the coating layer of the solid lubricant formed on the surface of the heat-resistant material are filled, and the surface made of the reinforcing material for the outer layer and the surface made of the solid lubricant are mixedly exposed on the surface.
  • a flat outer layer forming member was produced.
  • the outer layer forming member was wound on the outer peripheral surface of the cylindrical base material with the surface on which the solid lubricant was exposed facing outward to produce a preliminary cylindrical molded body.
  • the preliminary cylindrical molded body was inserted into a stepped core of a mold shown in FIG. 16, and the preliminary cylindrical molded body was placed in a hollow portion of the mold.
  • a pre-cylindrical molded body placed in the hollow part of the mold is compression-molded with a pressure of 294 N / mm 2 (3 ton / cm 2 ) in the core axial direction, and has a through-hole in the central part and a cylindrical inner surface and a partially convex spherical shape.
  • a spherical belt-shaped sealing body was prepared, which was provided with a spherical belt-shaped substrate defined by an annular end surface on the large-diameter side and small-diameter side of the surface, and an outer layer formed integrally with the partially convex spherical surface of the spherical belt-shaped substrate.
  • the spherical belt-shaped substrate has a mesh width of 5 mm in length and a horizontal width of a mesh knitted using an austenitic stainless steel wire having a wire diameter of 0.28 mm.
  • a reinforcing material for a sphere-like base made of a braided wire mesh of about 4 mm, and a heat-resistant material made of an expanded graphite sheet I filled with the reinforcing material and meshed together and compressed.
  • the ball-shaped seal body (A1) has a wire diameter of 0.28 mm, C of 0.030% by mass or less, Si of 1.00% by mass or less, and Mn of 2.00% by mass.
  • a reinforcing material made of a braided wire mesh having a width of about 3.5 mm and a width of about 2.5 mm, a solid lubricant made of a lubricating composition, and a heat-resistant material containing expanded graphite are compressed to form a solid mesh on the wire mesh of the reinforcing material.
  • the outer layer is filled with a lubricant and a heat-resistant material, and has an outer layer formed on a mixed surface in which a surface made of the reinforcing material and a surface made of a solid lubricant are exposed and mixed, and has a spherical band shape
  • the sealing body (A2) has C of 0.030% by mass or less, Si of 1.00% by mass or less, Mn of 2.00% by mass or less, P of 0.045% by mass or less, and S of 0.030% by mass.
  • the mesh width knitted using a Fe—Cr—Ni stainless steel wire containing 18.00% by mass of Cr, 15.00% by mass of Ni and 3.00% by mass of Mo has a longitudinal length of 3.
  • Reinforcing material comprising a braided wire mesh of 5 mm and a width of about 2.5 mm, and a lubricating composition
  • the solid lubricant and the heat-resistant material containing expanded graphite are compressed and the mesh of the reinforcing material is filled with the solid lubricant and the heat-resistant material, and the outer surface is made of the reinforcing material and the solid lubricant.
  • Wire diameter is 0.28 mm
  • C is 0.080 mass% or less
  • Si is 1.50 mass% or less
  • Mn is 2.00 mass% or less
  • P is 0.045 mass% or less
  • S is 0 Fe-Cr-Ni stainless steel wire containing 0.030% by mass or less
  • the multilayer sheet is continuously inserted into the cylindrical braided wire mesh, and the multilayer sheet A cylindrical braided wire mesh with the multilayer sheet inserted into it from the insertion start end is supplied to the gap between a pair of cylindrical rollers and pressed in the thickness direction of the multilayer sheet to flatten the cylindrical braided wire mesh.
  • a multi-layer sheet and a solid lubricant formed on the surface of the heat-resistant material.
  • the outer layer forming member is wound on the outer peripheral surface of the cylindrical base material, and the surface on which the solid lubricant is exposed is wound outward to produce a preliminary cylindrical molded body.
  • a spherical belt-shaped sealing body comprising a spherical belt-shaped substrate defined by the large-diameter and small-diameter annular end surfaces of the partially convex spherical surface, and an outer layer integrally formed on the partially convex spherical surface of the spherical belt-shaped substrate. was made.
  • the spherical belt-shaped substrate has a mesh width of 5 mm in length and a horizontal width of a mesh knitted using an austenitic stainless steel wire having a wire diameter of 0.28 mm.
  • a reinforcing material for a sphere-like base made of a braided wire mesh of about 4 mm, and a heat-resistant material made of an expanded graphite sheet I filled with the reinforcing material and meshed together and compressed.
  • the ball-shaped sealing body (B1) has a wire diameter of 0.28 mm, C of 0.080% by mass or less, Si of 1.50% by mass or less, and Mn of 2.00% by mass or less.
  • An outer layer having an outer surface formed on a hybrid surface in which a surface made of a reinforcing material and a surface made of a solid lubricant are exposed and mixed is provided, and the spherical belt-shaped sealing body (B2) has a C of 0.080.
  • Mass% or less Si 1.50 mass% or less, Mn 2.00 mass% or less, P 0.045 mass% or less, S 0.030 mass% or less, Cr 26.00 mass%, Ni
  • a reinforcing material composed of a braided wire mesh having a mesh width of about 3.5 mm in length and about 2.5 mm in width woven using Fe-Cr-Ni stainless steel wire containing 22.00% by mass; and a lubricating composition
  • Solid lubricant and heat-resistant material containing expanded graphite are compressed and reinforced
  • the outer mesh layer is filled with a solid lubricant and a heat-resistant material, and the outer surface is formed as a hybrid surface where the surface made of a reinforcing material and the surface made of a solid lubricant are exposed and mixed. ing.
  • C is 0.030 mass% or less
  • Si is 1.00 mass% or less
  • Mn is 1.00 mass% or less
  • P is 0.040 mass% or less
  • S is 0.030 mass% or less
  • Cr is 18 Fe-Cr stainless steel containing 0.000% by mass and 0.40% by mass of Ti and Nb
  • C is 0.025% by mass or less
  • Si is 0.60% by mass or less
  • Mn is 0.50% by mass or less
  • P is 0.040 mass% or less
  • S is 0.020 mass% or less
  • Cr is 18.00 mass%
  • Ti and Nb are 0.40 mass%
  • Mo is 0.75 mass%
  • N is 0.020 mass%.
  • Fe-Cr stainless steel ⁇ C is 0.020 mass% or less, Si is 0.80 mass% or less, Mn is 0.50 mass% or less, P is 0.040 mass% or less, S 0.010 mass% or less, Cr 14.00 mass%, Nb 0.50 mass Fe-Cr stainless steel containing
  • ⁇ Test method> The upstream exhaust pipe in the exhaust pipe spherical joint shown in FIG. 1 is fixed, the downstream exhaust pipe is vibrated under the above test conditions, and the surface roughness of the mating material surface after the test (after the number of vibrations of 3740,000) ( ⁇ m) is measured.
  • Table 1 shows the test results.
  • the mark * in Table 1 indicates that the reinforcing material made of a wire mesh exposed on the outer surface of the outer layer of the ball-shaped seal body (A1) and the ball-shaped seal body (A2) is significantly worn, and the ball-shaped seal body (A1) and the ball
  • Each combination of the belt-like seal body (A2) and the counterpart material ⁇ is not good, and indicates that the surface roughness of the counterpart material was not measured.
  • ⁇ Test method and evaluation method> The outer surface temperature of the concave spherical surface portion 45 of the exhaust pipe spherical joint shown in FIG. 1 is increased to room temperature (25 ° C.), 200 ° C., 300 ° C., and 400 ° C., and after the increase, 400 ° C., 300 ° C., and 200 ° C.
  • vibration is performed at a swing angle of ⁇ 0.25 to ⁇ 2.5 °, and the presence or absence of occurrence of abnormal frictional noise is measured.
  • the evaluation of the presence or absence of abnormal frictional noise was performed at the following judgment level.
  • ⁇ Determination level of frictional noise> Symbol: 0 Abnormal friction noise is not generated. Symbol: 0.5 The occurrence of abnormal frictional noise can be confirmed with the sound collecting pipe. Symbol: The occurrence of abnormal frictional noise can be confirmed at a position about 0.2 m away from the sliding portion of the exhaust pipe spherical joint. Symbol: 1.5 Generation of abnormal frictional noise can be confirmed at a position about 0.5 m away from the sliding portion of the exhaust pipe spherical joint. Symbol: 2 Generation of abnormal frictional noise can be confirmed at a position about 1 m away from the sliding portion of the exhaust pipe spherical joint.
  • the combination of the ball-shaped seal body (A1) and the ball-band seal body (A2) with the mating material ⁇ or mating material ⁇ can prevent damage to the mating material as much as possible.
  • the combination of the ball-shaped seal body (B1) and the ball-band seal body (B2) and the counterpart materials ⁇ , ⁇ and ⁇ is extremely preferable combination with a pass determination level of 2 or less.
  • the counterpart material is severely damaged, and it is a combination that should be avoided as much as possible, such as recording failure level 3 when abnormal frictional noise is generated.
  • the exhaust pipe spherical joint of the present invention it is possible to suppress the occurrence of abnormal frictional noise, and the discontinuous surface of the reinforcing material made of a wire mesh exposed on the outer surface of the outer layer of the ball-shaped seal body; Even in sliding friction with the mating material, the surface of the mating material can be prevented from being dented and damaged, such as indentations, and the relative angular displacement generated in the exhaust pipe can be allowed smoothly.

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Abstract

【解決手段】排気管球面継手Ｘにおいて、管端部４２には、球帯状シール体３６が嵌合固定されており、球帯状シール体３６がフランジ４３に当接されて着座せしめられており、下流側排気管４４には、Ｃｒを１７．００～１９．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼から形成された径拡大部４７が固着されており、凹球面部４５の内面４８が球帯状シール体３６の外層３５の外表面３７における補強材５からなる面３８と固体潤滑剤からなる面３９とが混在した混成面４０に摺接されている。　

Description

排気管球面継手
　本発明は、自動車排気管に使用される排気管球面継手に関する。
　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１７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。
　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排気管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という問題も解決されるという利点を有する。
特開昭５４－７６７５９号公報 特開昭５８－３４２３０号公報 特開平６－１２３３６２号公報
　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を挙げることができる。特許文献１に記載された球面管継手は、蛇腹式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という利点を有するが、この球面管継手に組み込まれるシール体は、膨張黒鉛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の占める割合、耐熱材及び補強材の圧縮の程度等によりシール体自体を介する排気ガスの漏出の問題に加えて、相手材の表面と摺動自在に接触する部分凸球面状面とでの耐熱材の存在による摩擦異常音の発生の問題を具有しており、例えば耐熱材に対して補強材が占める割合が大きく、耐熱材に対する加圧の程度が低いと補強材の周りに生じる微小通路(隙間)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。また、部分凸球面状面での補強材に対する耐熱材の露出割合が極めて大きいと、スティックスリップ現象を惹起して当該スティックスリップ現象に起因する摩擦異常音の発生の原因となる虞がある。
　上記排気シールの欠点を解決するものとして、特許文献２及び特許文献３に記載されたシール体を挙げることができる。これらのシール体は、金網からなる補強材を、その上に層状に配置された耐熱性を有する固体潤滑剤と共に捲回し、これを圧縮成形して得られた成形体の平滑な表面に、変形して絡み合った金網からなる補強材と、補強材の金網の網目及び細線間に充填保持された固体潤滑剤とを混在させてなるものである。
　これらのシール体は、特許文献１に記載されたシール体と比較すると、相手材と摺接する摺動面に、金網からなる補強材と固体潤滑剤とが混在して露出しているので、摺動時に形成される相手材表面への固体潤滑剤被膜の被膜形成能に優れており、また固体潤滑剤被膜が相手材表面に過度に形成された場合には、金網からなる補強材が掻き取る役割を果たし、上記特許文献１のシール体における黒鉛被膜との直接的な接触が回避されることから、球面管継手に組込まれて使用された場合においても異常摩擦音の発生を極力防止できるという利点を有する。
　しかしながら、上記利点を有するシール体を組込んだ球面管継手においても、該シール体と相手材との摩擦の増加に伴い、相手材の表面に形成された固体潤滑剤被膜が摩耗粉として摩擦面に介在、とくに３００℃を超える高温領域においては、この摩耗粉は酸化物となって摩擦面間に介在し、相手材表面の固体潤滑剤被膜が掻き落とされ、相手材とシール体の金網からなる補強材との金属同士の摩擦に移行する虞がある。
　通常、シール体を形成する金網からなる補強材には、耐熱性を有するステンレス鋼線が使用され、また、相手材もまた、耐熱性を有するステンレス鋼から形成されていることから上記金属同士の摩擦においてはステンレス鋼同士、所謂「ともがね」の摩擦となり、往々にして異常摩擦音を発生させるという欠点として現れる。また、シール体と相手材との摩擦において、シール体の表面は金網からなる補強材が露出した不連続な面（凹凸面）となっており、この不連続な面と摩擦する相手材の表面は支圧強度が高くなり、相手材表面に凹みなどの損傷を生じさせ、相手材の表面及び該表面と摩擦するシール体の摩耗を促進させる虞がある。
　本発明者は上記諸点に鑑み鋭意検討を行った結果、シール体及び相手材が特定のステンレス鋼の組合せにおいては、ステンレス鋼同士の摩擦においても異常摩擦音の発生を抑制し得、金網からなる補強材が露出した不連続な面との摩擦においても、相手材表面に凹みなどの損傷を極力防止し得、結果として相手材表面及び該相手材表面と摩擦するシール体の摩耗を極力防止し得ることを見出した。
　本発明は上記知見に基づきなされたもので、その目的とするところは、異常摩擦音の発生、相手材表面の損傷及びシール体の摩耗を極力防止し得、排気管に生じる相対角変位を円滑に行わせることができる排気管球面継手を提供することにある。
　本発明の排気管球面継手は、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ていると共に膨張黒鉛を含む耐熱材、固体潤滑剤及び金網からなる補強材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補強材とが混在一体化されてなる外層とを備えた球帯状シール体がエンジン側に連結された上流側排気管の外周面に嵌合固定されており、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球帯状シール体の外層における外表面は、上流側排気管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の径拡大部の凹球面部の内面に摺接しており、該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、該外層の外表面と該凹球面部の内面との摺接で許容されるようになっている排気管球面継手において、球帯状シール体の外層で外表面に露出した金網からなる補強材は、少なくともＣｒを１６．００～１８．００質量％及びＮｉを１２．００～１５．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線から形成されており、該外表面と摺接する凹球面部は、少なくともＣｒを１７．００～１９．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼から形成されていることを特徴とする。
　本発明の排気管球面継手によれば、球帯状シール体の外層の外表面に露出した金網からなる補強材を少なくともＣｒを１６．００～１８．００質量％及びＮｉを１２．００～１５．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線から形成し、該球帯状シール体と摩擦摺動する相手材を少なくともＣｒを１７．００～１９．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼から形成することにより、ステンレス鋼同士の摺動摩擦においても異常摩擦音の発生を抑制することができ、球帯状シール体の外層の外表面に露出した金網からなる補強材の不連続な面と相手材との摺動摩擦においても、相手材表面に凹みなどの損傷を極力防止することができ、排気管に生じる相対角変位を円滑に許容することができる。
　この球帯状シール体の外層の外表面に露出した金網からなる補強材と相手材とに、特定のステンレス鋼の組合せを採ることにより上記効果が得られた理由は、詳らかではないが、外層の補強材及び相手材の夫々を形成するステンレス鋼中に含有されるＣｒ含有量の多寡の組合せにより、相手材の摩耗、損傷度合いが大きく変動していることから、Ｃｒ含有量がほぼ同じ領域にあるＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼とＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼との組合せによるものと推察する。
　本発明の排気管球面継手において、球帯状シール体の外層の外表面に露出した金網からなる補強材は、更にＣを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下及びＭｏを２．００～３．００質量％含有していることが好ましい。
　本発明の排気管球面継手において、下流側排気管の径拡大部の凹球面部は、更にＣを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを１．００質量％以下、Ｐを０．０４０質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下並びにＴｉ及びＮｂ（Ｔｉ及びＮｂの合計）を０．４０～０．８０質量％含有していることが好ましく、更にＭｏを０．７５～１．５０質量％及びＮを０．０２０質量％以下含有していることが好ましい。
　本発明の排気管球面継手において、排気管球面継手に組み込まれる球帯状シール体を形成する球帯状基体は、金網からなる補強材と、この補強材の金網の網目を充填し、かつこの補強材と混在一体化されていると共に圧縮された膨張黒鉛を含む耐熱材とを具備している。
　球帯状シール体における球帯状基体及び外層を形成する耐熱材の夫々は、燐酸塩１．０～１６．０質量％を更に含んでいてもよく、更に燐酸０．０５～５．０質量％含んでいてもよい。
　膨張黒鉛に加えて燐酸塩又は燐酸塩及び燐酸を含んだ耐熱材を使用することにより、排気管球面継手の使用温度を高めることができる。
　本発明の排気管球面継手において、球帯状シール体の外層の外表面に露出した固体潤滑剤は、四ふっ化エチレン樹脂又は六方晶窒化硼素２３～５７質量％、アルミナ水和物５～１５質量％及び四ふっ化エチレン樹脂３３～６７質量％を含んでいてもよい。
　球帯状シール体の外層の外表面に露出した固体潤滑剤は、相手材との摺動摩擦抵抗を低下させ、排気管の相対角変位を円滑に許容することができる。
　本発明によれば、異常摩擦音の発生を抑制することができ、球帯状シール体の外層の外表面に露出した金網からなる補強材の不連続な面と相手材との摺動摩擦においても、相手材表面に凹み、圧痕などの損傷を極力防止することができ、排気管に生じる相対角変位を円滑に許容することができる排気管球面継手を提供することができる。
図１は、本発明の好ましい排気管球面継手の実施の形態を示し、図１において（ａ）は断面説明図、（ｂ）は右側面説明図である。 図２は、図１に示す球帯状シール体の断面説明図である。 図３は、図１に示す球帯状シール体の一部拡大説明図である。 図４は、球帯状シール体の製造工程における補強材の形成方法の斜視説明図である。 図５は、球帯状シール体の製造工程における耐熱材の斜視説明図である。 図６は、補強材の金網の網目の平面説明図である。 図７は、球帯状シール体の製造工程における重合体の斜視説明図である。 図８は、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９は、図８に示す筒状母材の縦断面説明図である。 図１０は、球帯状シール体の製造工程における耐熱材の斜視説明図である。 図１１は、球帯状シール体の製造工程における被覆層を備えた複層シートの断面説明図である。 図１２は、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１３は、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１４は、球帯状シール体の製造工程における図１２に示す形成方法で得られた外層形成部材の縦断面説明図である。 図１５は、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１６は、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挿入した状態を示す断面図である。 図１７は、エンジンの排気系の説明図である。
　次に、本発明及びその実施の形態を、図に示す好ましい実施例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何等限定されないのである。
　排気管球面継手に組み込まれる球帯状シール体について、その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。
　＜膨張黒鉛シートＩ及びその製造方法＞
　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撹拌して吸引濾過するという作業を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乾燥炉で所定時間乾燥し、これを酸処理黒鉛粉末とする。
　上記酸処理黒鉛粉末を、９６０～１２００℃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ル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Ｉを作製する。
　＜膨張黒鉛シート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所定時間乾燥する。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ル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ＩＩを作製する。
　＜膨張黒鉛シートＩＩＩ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）水溶液と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所定時間乾燥する。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ル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ＩＩＩを作製する。
　このようにして作製された膨張黒鉛シート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、膨張黒鉛シート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。
　上記膨張黒鉛シートＩ、膨張黒鉛シートＩＩ及び膨張黒鉛シートＩＩＩにおいて、その密度は、１．０～１．５Ｍｇ／ｍ３、好ましくは１．０～１．２Ｍｇ／ｍ３で、その厚さは、０．３～０．６ｍｍであることが好適である。
　＜編組金網について＞
　球帯状シール体における球帯状基体用の編組金網は、好適には、Ｆｅ系としてオーステナイト系若しくはフェライト系のステンレス鋼線、Ｆｅ線（ＪＩＳＧ３５３２）もしくはＺｎメッキＦｅ線（ＪＩＳＧ３５４７）又はＣｕ系としてＣｕ－Ｎｉ合金（白銅）線、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｚｎ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二本以上を使用して編んで形成される。
　また、球帯状シール体における外層用の編組金網は、Ｃを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを１６．００～１８．００質量％、Ｎｉを１２．００～１５．００質量％、Ｍｏを２．００～３．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線を一本又は二本以上を使用して編んで形成される。
　球帯状基体用及び外層用の編組金網の夫々には、線径が０．２８～０．３２ｍｍの金属細線及びステンレス鋼線の夫々が好適に使用され、該線径の金属細線及びステンレス鋼線の夫々で形成された編組金網の網目の図６に示す目幅は、好適には、縦３～６ｍｍ、横２～５ｍｍ程度である。
　＜固体潤滑剤について＞
　固体潤滑剤は、好ましくは、四ふっ化エチレン樹脂（以下「ＰＴＦＥ」と略称する）又は六方晶窒化硼素（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ＰＴＦＥ３３～６７質量％を含んでいる。
　上記後者の固体潤滑剤は、製造工程においては、分散媒としての酸を含有する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（ｐＨ）が２～３を呈するアルミナゾルに、ｈ－ＢＮ及びＰＴＦＥ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の形態ものを使用する。水性ディスパージョンを形成するｈ－ＢＮ粉末及びＰＴＦＥ粉末は、可及的に微粉末であることが好ましく、これらには、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。
　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、特に硝酸が好ましい。
　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。該化合物において、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・ｎＨ２Ｏ）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。
　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。
　（第一工程）図４に示すように、線径０．２８～０．３２ｍｍの前記オーステナイト系若しくはフェライト系のステンレス鋼線、Ｆｅ線もしくはＺｎメッキＦｅ線又はＣｕ－Ｎｉ合金線、Ｃｕ－Ｎｉ－Ｚｎ合金線、黄銅線、ベリリウム銅線からなる金属細線を円筒状に編んで形成した網目の目幅が縦３～６ｍｍ、横２～５ｍｍ程度（図６参照）の円筒状の編組金網１をローラ２及び３間に通して加圧し、所定の幅Ｄの帯状金網４を作製し、帯状金網４を所定の長さに切断した球帯状基体用の補強材５を準備する。
　（第二工程）図５に示すように、補強材５の幅Ｄに対して１．１０×Ｄから２．１×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２．７×Ｌの長さｌを有し、密度が１．０～１．５Ｍｇ／ｍ３、好ましくは１．０～１．２Ｍｇ／ｍ３で、厚さが０．３０～０．６０ｍｍの膨張黒鉛シート（膨張黒鉛シートＩ、膨張黒鉛シートＩＩ及び膨張黒鉛シートＩＩＩのうちの一つからなる）からなる球帯状基体用の耐熱材６を準備する。
　（第三工程）後述する球帯状シール体３６（図１及び図２参照）において、部分凸球面状面３１の大径側の環状端面３２及び小径側の環状端面３３に全体的に耐熱材６の膨張黒鉛が露出するようにすべく、図７に示すように、部分凸球面状面３１の大径側の環状端面３２となる補強材５の幅方向の一方の端縁７から０．１×Ｄから０．３×Ｄだけ耐熱材６が幅方向にはみ出すと共に端縁７から耐熱材６の幅方向のはみ出し量δ１が部分凸球面状面３１の小径側の環状端面３３となる補強材５の幅方向の他方の端縁８からのはみ出し量δ２よりも多くなるようにし、また補強材５の長さ方向の一方の端縁９から１．３×Ｌから２．７×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１０と当該端縁１０に対応する耐熱材６の長さ方向の端縁１１を合致させて耐熱材６と補強材５とを互いに重ね合わせた重合体１２を得る。
　（第四工程）重合体１２を、図８に示すように、円筒状の芯金（図示せず）の回りに耐熱材６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、内周側及び外周側の両方に耐熱材６が露出した筒状母材１３を形成する。耐熱材６としては、筒状母材１３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１．３×Ｌから２．７×Ｌの長さｌを有したものが予め準備される。筒状母材１３において、図９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７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８から幅方向にδ２だけはみ出している。
　（第五工程）球帯状基体用の耐熱材６と同様であるが、補強材５の幅Ｄよりも小さい幅ｄを有すると共に筒状母材１３を一回巻きできる程度の長さｌを有した図１０に示すような外層用の耐熱材６を別途用意する。
　（第六工程）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（ｐＨ）が２～３を呈するアルミナゾルに、ｈ－ＢＮ及びＰＴＦＥ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。
　耐熱材６の一方の表面に、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、ローラ塗り又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固体潤滑剤の被覆層１４を形成した複層シート１５（図１１参照）を作製する。
　（第七工程）図１２ないし図１４に示すように、線径が０．２８～０．３２ｍｍであって、少なくともＣｒを１６．００～１８．００質量％及びＮｉを１２．００～１５．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線を編み機（図示せず）で連続的に編んで得られる円筒状の編組金網からなる外層用の補強材５の内部に、固体潤滑剤の被覆層１４を備えた複層シート１５を連続的に挿入(図１２参照)し、複層シート１５を挿入した補強材５をその挿入開始端側から平滑な円筒状の外周面を有する一対の円筒ローラ１６及び１７間の隙間Δ1（０．４～０．６ｍｍ程度）に供給し複層シート１５の厚さ方向に加圧(図１３参照)して一体化させ、外層用の補強材５の金網の網目に複層シート１５の耐熱材６と複層シート１５の固体潤滑剤の被覆層１４とを充填して、表面に外層用の補強材５からなる面１８と固体潤滑剤からなる面１９とが混在して露出した扁平状の外層形成部材２０を作製する(図１４参照)。
　（第八工程）このようにして得た外層形成部材２０を、被覆層１４を外側にして筒状母材１３の外周面に巻き付け、図１５に示すような予備円筒成形体２１を作製する。
　（第九工程）内面に円筒壁面２２と円筒壁面２２に連なる部分凹球面状壁面２３と部分凹球面状壁面２３に連なる貫通孔２４とを備え、貫通孔２４に段付きコア２５を嵌挿することによって内部に中空円筒部２６と中空円筒部２６に連なる球帯状中空部２７とが形成された図１６に示すような金型２８を準備し、金型２８の段付きコア２５に予備円筒成形体２１挿入する。
　金型２８の中空円筒部２６及び球帯状中空部２７に配された予備円筒成形体２１をコア軸方向に９８～２９４Ｎ／ｍｍ２（１～３トン／ｃｍ２）の圧力で圧縮成形し、この圧縮成形により、図１及び図２に示すような、中央部に貫通孔２９を有すると共に円筒内面３０と部分凸球面状面３１と部分凸球面状面３１の大径側及び小径側の環状端面３２及び３３とにより規定された球帯状基体３４と、球帯状基体３４の部分凸球面状面３１に一体に形成された外層３５とを備えた球帯状シール体３６を作製する。
　作製された球帯状シール体３６において、球帯状基体３４は、球帯状基体用の耐熱材６と球帯状基体用の補強材５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おり、外層３５は、外層用の耐熱材６と、潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、金網からなる外層用の補強材５とが圧縮されて当該外層用の補強材５の金網の網目に固体潤滑剤及び外層用の耐熱材６が充填されて当該固体潤滑剤及び耐熱材６と補強材５とが混在一体化されてなり、外層３５の外表面３７は、外層用の補強材５からなる面３８と固体潤滑剤からなる面３９とが混在した混成面４０に形成されている。 
　このようにして作製された球帯状シール体３６は、図１に示す排気管球面継手Ｘに組み込まれて使用される。図１に示す排気管球面継手Ｘにおいて、エンジン側に連結された上流側排気管４１の外周面には、管端部４２を残してフランジ４３が立設されており、管端部４２には、球帯状シール体３６が貫通孔２９を規定する円筒内面３０において嵌合固定されており、大径側の環状端面３２において球帯状シール体３６がフランジ４３に当接されて着座せしめられており、上流側排気管４１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４４には、凹球面部４５と凹球面部４５に連接されたフランジ部４６とを一体に備えたＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼から形成された径拡大部４７が固着されており、凹球面部４５の内面４８が球帯状シール体３６の外層３５の外表面３７における外層用の補強材５からなる面３８と固体潤滑剤からなる面３９とが混在した混成面４０に摺接されている。 
　図１に示す排気管球面継手Ｘにおいて、一端がフランジ４３に固定され、他端が径拡大部４７のフランジ部４６を挿通して配された一対のボルト４９とボルト４９の膨大頭部及びフランジ部４６の間に配された一対のコイルバネ５０とにより、下流側排気管４４には、常時、上流側排気管４１方向にバネ力が付勢されている。そして、排気管球面継手Ｘは、上側排気管４１及び下流側排気管４４間に生じる相対角変位は、球帯状シール体３６の外層３５のすべり面としての外層用の補強材５からなる面３８と固体潤滑剤からなる面３９とが混在した混成面４０と下流側排気管４４の端部に形成された径拡大部４７の凹球面部４５の内面４８との摺接で許容されるようになっている。
　凹球面部４５を備えた径拡大部４７を形成するＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼には、Ｃを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを１．００質量％以下、Ｐを０．０４０質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを１７．００～１９．００質量％、Ｔｉ及びＮｂを０．４０～０．８０質量％含有するＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼、又は上記成分組成に更にＭｏを０．７５～１．５０質量％及びＮを０．０２０質量％以下含有するＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼が使用される。
　＜実施例に用いられる球帯状シール体（Ａ１）及び球帯状シール体（Ａ２）＞
　金属細線として線径０．２８ｍｍのオーステナイト系のステンレス鋼線を一本使用して網目の目幅が縦４ｍｍ、横５ｍｍ程度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。球帯状基体用の耐熱材として、密度１．１２Ｍｇ／ｍ３、厚さ０．３８ｍｍの膨張黒鉛シート（膨張黒鉛シートＩ）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置した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。
　外層用の耐熱材として、前記膨張黒鉛シートＩと同様の密度１．１２Ｍｇ／ｍ３、厚さ０．３８ｍｍの膨張黒鉛シートを別途準備する一方、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・Ｈ２０）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及びＰＴＦＥを分散含有した水性ディスパージョンであって、ｈ－ＢＮ４５．０質量％とＰＴＦＥ５０．０質量％及びベーマイト５．０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－ＢＮ２２．５質量％、ＰＴＦＥ２５．０質量％及びベーマイト２．５質量％）を、該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－ＢＮ４５．０質量％、ＰＴＦＥ５０．０質量％及びベーマイト５．０質量％）を耐熱材の一方の表面に形成し、耐熱材とこの耐熱材の一方の表面を被覆した固体潤滑剤の被覆層とからなる複層シートを作製した。
　線径が０．２８ｍｍで、（１）Ｃを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを１６．００質量％、Ｎｉを１２．００質量％及びＭｏを２．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線及び（２）Ｃを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを１８．００質量％、Ｎｉを１５．００質量％及びＭｏを３．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線の夫々を一本使用して、網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍ程度の外層用の補強材としての円筒状の編組金網を連続的に編むと共に該円筒状の編組金網の内部に該複層シートを連続的に挿入し、該複層シートの挿入開始端から該複層シートを内部に挿入した円筒状の編組金網を、一対の円筒ローラ間の隙間に供給して該複層シートの厚さ方向に加圧して円筒状の編組金網を扁平状の編組金網にし、複層シートと当該扁平状の編組金網とを一体化し、外層用の補強材の金網の網目に複層シートの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て露出した扁平状の外層形成部材を作製した。
　前記筒状母材の外周面に該外層形成部材を、その固体潤滑剤が露出した側の面を外側にして捲回し、予備円筒成形体を作製した。
　この予備円筒成形体を図１６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配置した。
　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作製した。
　得られた球帯状シール体（Ａ１）及び（Ａ２）の夫々において、球帯状基体は、線径が０．２８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼線を用いて編まれた網目の目幅が縦５ｍｍ、横４ｍｍ程度の編組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シートＩからなる耐熱材とを具備しており、球帯状シール体シール体（Ａ１）は、線径が０．２８ｍｍで、Ｃを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを１６．００質量％、Ｎｉを１２．００質量％及びＭｏを２．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線を用いて編まれた網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍ程度の編組金網からなる補強材と、潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、膨張黒鉛を含む耐熱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いると共に外表面が当該補強材からなる面と固体潤滑剤からなる面とが露出して混在した混成面に形成されている外層を具備しており、球帯状シール体（Ａ２）は、Ｃを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを１８．００質量％、Ｎｉを１５．００質量％及びＭｏを３．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線を用いて編まれた網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍ程度の編組金網からなる補強材と、潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、膨張黒鉛を含む耐熱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いると共に外表面が当該補強材からなる面と固体潤滑剤からなる面とが露出して混在した混成面に形成されている外層を具備している。
　＜比較例に用いられる球帯状シール体（Ｂ１）及び球帯状シール体（Ｂ２）＞
　前記実施例と同様に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。
　前記実施例と同様にして、耐熱材の一方の表面に固体潤滑剤の被覆層（ｈ－ＢＮ４５．０質量％、ＰＴＦＥ５０．０質量％及びベーマイト５．０質量％）を形成した複層シート材を作製した。
　線径が０．２８ｍｍで、（１）Ｃを０．０８０質量％以下、Ｓｉを１．５０質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを２４．００質量％、Ｎｉを１９．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線及び（２）Ｃを０．０８０質量％以下、Ｓｉを１．５０質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを２６．００質量％、Ｎｉを２２．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線の夫々を一本使用して、網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍ程度の外層用の補強材としての円筒状の編組金網を連続的に編むと共に該円筒状の編組金網の内部に該複層シートを連続的に挿入し、該複層シートの挿入開始端から該複層シートを内部に挿入した円筒状の編組金網を、一対の円筒ローラ間の隙間に供給して該複層シートの厚さ方向に加圧して円筒状の編組金網を扁平状の編組金網にし、複層シートと当該扁平状の編組金網とを一体化し、外層用の補強材の金網の網目に複層シートの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て露出した扁平状の外層形成部材を作製した。
　前記筒状母材の外周面に該外層形成部材を、固体潤滑剤が露出した側の面を外側にして捲回して予備円筒成形体を作製し、以下実施例と同様の方法で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作製した。
　得られた球帯状シール体（Ｂ１）及び（Ｂ２）の夫々において、球帯状基体は、線径が０．２８ｍｍのオーステナイト系ステンレス鋼線を用いて編まれた網目の目幅が縦５ｍｍ、横４ｍｍ程度の編組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シートＩからなる耐熱材とを具備しており、球帯状シール体（Ｂ１）は、線径が０．２８ｍｍで、Ｃを０．０８０質量％以下、Ｓｉを１．５０質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを２４．００質量％、Ｎｉを１９．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線を用いて編まれた網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍ程度の編組金網からなる補強材と、潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、膨張黒鉛を含む耐熱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いると共に補強材からなる面と固体潤滑剤からなる面とが露出して混在した混成面に外表面が形成されている外層を具備しており、球帯状シール体（Ｂ２）は、Ｃを０．０８０質量％以下、Ｓｉを１．５０質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを２６．００質量％、Ｎｉを２２．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線を用いて編まれた網目の目幅が縦３．５ｍｍ、横２．５ｍｍ程度の編組金網からなる補強材と、潤滑組成物からなる固体潤滑剤と、膨張黒鉛を含む耐熱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いると共に外表面が補強材からなる面と固体潤滑剤からなる面とが露出して混在した混成面に形成されている外層を具備している。
　次に、上記した球帯状シール体（Ａ１）及び（Ａ２）並びに球帯状シール体（Ｂ１）及び（Ｂ２）を夫々図１に示す排気管球面継手に組み込み、相手材表面の表面粗さ、ガス漏れ量及び異常摩擦音の発生の有無について試験した結果を説明する。
　＜表面粗さの試験条件＞
　コイルバネによる押圧力（スプリングセットフォース）：５９０Ｎ
　加振振幅:±２°
　加振周波数：２５Ｈｚ
　温度（図１に示す凹球面部４５の外表面温度）：３００℃
　加振時間：４２Ｈｒ
　加振回数：３７４万回
　相手材（図１に示す凹球面部４５の材質）
　　　α：Ｃを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを１．００質量％以下、Ｐを０．０４０質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下、Ｃｒを１８．００質量％及びＴｉ及びＮｂを０．４０質量％含有するＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼
　　　β：Ｃを０．０２５質量％以下、Ｓｉを０．６０質量％以下、Ｍｎを０．５０質量％以下、Ｐを０．０４０質量％以下、Ｓを０．０２０質量％以下、Ｃｒを１８．００質量％、Ｔｉ及びＮｂを０．４０質量％、Ｍｏを０．７５質量％及びＮを０．０２０質量％以下含有するＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼
　　　γ：Ｃを０．０２０質量％以下、Ｓｉを０．８０質量％以下、Ｍｎを０．５０質量％以下、Ｐを０．０４０質量％以下、Ｓを０．０１０質量％以下、Ｃｒを１４．００質量％、Ｎｂを０．５０質量％含有するＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼
　＜試験方法＞
　図１に示す排気管球面継手における上流側排気管を固定し、下流側排気管を上記試験条件で加振し、試験後（加振回数３７４万回終了後）の相手材表面の表面粗さ（μｍ）を測定する。
　＜ガス漏れ量の測定方法＞
　上記表面粗さ試験の終了後において、図１に示す排気管球面継手の一方の排気管の開口部を閉塞し、他方の排気管側から、０．０４９ＭＰａ（０．５ｋｇｆ／ｃｍ２）の圧力で乾燥空気を流入し、継手部分（球帯状シール体の外表面と径拡大部の凹球面部の内面との摺接部、球帯状シール体の円筒内面と排気管の管端部との嵌合部及び環状端面と排気管に立設されたフランジとの当接部）からのガス漏れ量（リットル／分（ｌ／ｍｉｎ））を流量計にて測定した。
　　表１は上記試験結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 表１中の＊印は、球帯状シール体（Ａ１）及び球帯状シール体（Ａ２）の外層の外表面に露出した金網からなる補強材の摩滅が著しく、球帯状シール体（Ａ１）及び球帯状シール体（Ａ２）と相手材γとの夫々の組合せとしては良くなく、相手材の表面粗さの測定を行わなかったことを示す。
　次に、上記試験後の球帯状シール体と相手材との組合せにおいて、異常摩擦音の発生の有無を試験した。
　＜摩擦異常音発生の有無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（スプリングセット荷重：面圧）：５９０Ｎ
　揺動角度：±０．２５～２．５ｍｍ
　加振周波数：２２Ｈｚ
　温度（図１に示す排気管球面継手の凹球面部４５の外表面温度）：室温（２５℃）～４００℃
　＜試験方法及び評価方法＞
　図１に示す排気管球面継手の凹球面部４５の外表面温度を、室温（２５℃）、２００℃、３００℃、４００℃と夫々上昇させ、また上昇後、４００℃、３００℃、２００℃、室温までと夫々降下させた時の各温度で±０．２５から±２．５°の揺動角度で加振し、その時の異常摩擦音の発生の有無を測定する。摩擦異常音の発生の有無の評価は、次の判定レベルにて行った。
　＜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（合格）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（不合格）とした。
　表２から表８は上記試験結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　表１から表８に示す試験結果から、球帯状シール体（Ａ１）及び球帯状シール体（Ａ２）と相手材α又は相手材βの組合せにおいては、相手材の損傷を極力防止し得、試験後の異常摩擦音の発生においても、合格の判定レベル２以下と極めて好ましい組合せであるのに対し、球帯状シール体（Ｂ１）及び球帯状シール体（Ｂ２）と相手材α、β及びγの組合せ、とくに相手材γとの組合せにおいては、相手材の損傷が激しく、異常摩擦音の発生においては不合格の判定レベル３を記録するなど、極力避ける必要がある組合せであることがわかる。
　以上説明したように、本発明の排気管球面継手においては、異常摩擦音の発生を抑制することができ、球帯状シール体の外層の外表面に露出した金網からなる補強材の不連続な面と相手材との摺動摩擦においても、相手材表面に凹み、圧痕などの損傷を極力防止することができ、排気管に生じる相対角変位を円滑に許容することができる。
　１　編組金網
　４　帯状金網
　５　補強材
　６　耐熱材
　３４　球帯状基体
　３５　外層
　３６　球帯状シール体
　３７　外表面
　４０　混成面
　

Claims (8)

  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ていると共に膨張黒鉛を含む耐熱材、固体潤滑剤及び金網からなる補強材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補強材とが混在一体化されてなる外層とを備えた球帯状シール体がエンジン側に連結された上流側排気管の外周面に嵌合固定されており、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該球帯状シール体の外層における外表面は、上流側排気管と対峙して配されていると共にマフラー側に連結された下流側排気管の径拡大部の凹球面部の内面に摺接しており、該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、該外層の外表面と該凹球面部の内面との摺接で許容されるようになっている排気管球面継手において、球帯状シール体の外層の外表面に露出した金網からなる補強材は、少なくともＣｒを１６．００～１８．００質量％及びＮｉを１２．００～１５．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ－Ｎｉ系ステンレス鋼線から形成されており、該外表面と摺接する凹球面部は、少なくともＣｒを１７．００～１９．００質量％含有するＦｅ－Ｃｒ系ステンレス鋼から形成されていることを特徴とする排気管球面継手。
  2. 　球帯状シール体の外層の外表面に露出した金網からなる補強材は、更にＣを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを２．００質量％以下、Ｐを０．０４５質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下及びＭｏを２．００～３．００質量％含有する請求項１に記載の排気管球面継手。
  3. 　下流側排気管の径拡大部の凹球面部は、更にＣを０．０３０質量％以下、Ｓｉを１．００質量％以下、Ｍｎを１．００質量％以下、Ｐを０．０４０質量％以下、Ｓを０．０３０質量％以下並びにＴｉ及びＮｂを０．４０～０．８０質量％含有する請求項１に記載の排気管球面継手。
  4. 　下流側排気管の径拡大部の凹球面部は、更にＭｏを０．７５～１．５０質量％及びＮを０．０２０質量％以下含有する請求項３に記載の排気管球面継手。
  5. 　球帯状シール体の外層の外表面に露出した固体潤滑剤は、六方晶窒化硼素２３～５７質量％、アルミナ水和物５～１５質量％及び四ふっ化エチレン樹脂３３～６７質量％を含んでいる請求項１から４のいずれか一項に記載の排気管球面継手。
  6. 　球帯状基体は、金網からなる補強材と、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耐熱材とを具備している請求項１から５のいずれか一項に記載の排気管球面継手。
  7. 　球帯状基体及び外層の耐熱材の夫々は、燐酸塩１．０～１６．０質量％を更に含んでいる請求項６に記載の排気管球面継手。
  8. 　球帯状基体及び外層の耐熱材の夫々は、更に燐酸０．０５～５．０質量％含んでいる請求項７に記載の排気管球面継手。
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