JPH0461238B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、とくに内燃機関の球面管継手に用い
られるシール体ならびにその製造方法にに関する
ものである。 〔従来の技術〕 従来より、内燃機関の球面管継手に用いられる
シール体としては、例えば特公昭58−221144号公
報に開示されているように、ワイヤ−メツシユと
膨張黒鉛もしくはマイカなどのシート状耐火材と
を重ね合わせ、これを円筒状に捲回して円筒体を
形成したのち、該円筒体の軸方向に圧縮成形して
形成されたもの、あるいは特開昭59−74326号公
報に開示されているように、比較的短い（２mm〜
８mm）繊維と黒鉛などの固体潤滑剤との混合物を
圧縮成形して形成されたもの、がある。 前者のシール体は耐火材がワイヤーメツシユの
目や隙間のすべてを充填し、かつ両者が互いに絡
み合つて構造的一体性を有するため、強度が高い
という利点を有するが、耐火材として用いられる
膨張黒鉛あるいはマイカは相手材との摺動におい
てて、往々にして異常音を発生するという欠点が
ある。 また、後者のシール体は前者のシール体と比較
した場合、相手材との摺動において異常音の発生
が少ないという利点を有するが、該シール体を構
成する材料およびシール体の製造上の問題から、
使用時、当該シール体に強度低下を来たし、部分
破壊、欠損を生じてシール体としての機能を激減
させるという欠点がある。 これを具体的に説明すると、シール体は内面に
貫通孔を備え、外面に凸球面部を備えた球帯状を
呈するため、とくに製造時、該シール体の内面貫
通孔の外面凸球面部の小径部（シール体先端部）
に材料充填の粗密部分を生じ、その後の圧縮成形
においても圧力が十分加わらず、当該部分に強度
不足部分を生じるということである。このことは
シール体の使用中において、当該部分に破壊、欠
損を生じ、排気ガスの漏れを惹起するという重大
な問題に発展する。 上記後者のシール体の欠点に鑑み、本出願人は
先に特願昭62−190155号（特公平２−26687号；
以下「先行技術」という。）において、内面に貫
通孔を備え、外面に凸球面部を備えた、とくに内
燃機関の球面管継手に用いられるシール体であつ
て、円筒状に捲回された金属メツシユからなるリ
ング状補強材と、黒鉛、二硫化モリブデンなどの
固体潤滑剤と直径10〜200μm、長さ100〜800μm
の金属繊維とフエノール樹脂結合材との混合物と
から成り、該混合物は該リング状補強材のメツシ
ユ目を充填しかつ該リング状補強材を覆つて充填
され、該リング状補強材と混合物とは圧縮成形さ
れて構造的一体化されてなるシール体を提案し
た。 上記先行技術のシール体は、内面貫通孔の外面
凸球面部の小径部（シール体先端部）に、あるい
は該小径部を含む貫通孔全長にわたつて一体に配
置されたリング状補強材で補強されているので、
当該部分に破壊、欠損を生じることがなく、当該
部分の破壊、欠損に起因するガス漏れ量が極めて
少なく、シール体の密封効果は長期間にわたつて
維持される、という作用効果を奏するもので、前
記シール体の欠点を解決するものであつた。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記先行技術からなるシール体
は、該シール体の端面（シール体凸球面部の大径
側端面）と排気管側フランジとの密な接触および
内面貫通孔と該シール体が配置される排気管外周
面との間の密な接触が得られ難く、当該部位から
のガス漏れが発生するという欠点、および該シー
ル体が装着される排気管に真円度の不良があつた
場合、シール体の内面貫通孔側は剛性が高められ
ているので、該排気管への嵌合装着時に欠損、破
壊等を生ずるという欠点が見出された。 本発明は上記先行技術の改良に係わるもので、
上述した欠点を解決した球面排気管用シール体な
らびにその製造方法を得ることを目的とするもの
である。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明は上述した目的を達成するべく、つぎの
技術的手段（構成）を採る。 すなわち、円筒状に捲回して形成された金属メ
ツシユからなるリング状補強材と、黒鉛、二硫化
モリブデンなどの固体潤滑剤と直径10〜200μm、
長さ100〜800μmの金属繊維とフエノール樹脂結
合材と弐の混合物とから成り、該混合物は該リン
グ状補強材のメツシユ目を充填しかつ該補強材を
覆つて充填され、該リング状補強材と混合物とは
圧縮成形されて構造的一体化されている、内面に
貫通孔を、外面に凸球面部を備えた、とくに内燃
機関の球面管継手に用いられるシール体におい
て、該内面貫通孔および該貫通孔に連なる外面凸
球面部の大径側端面には、膨張黒鉛からなる密封
層が一体に形成されてなる球面管継手用シール体
である。 上述した構成からなるシール体において、リン
グ状補強材はシール体の内面貫通孔の外面凸球面
部の小径部近傍、あるいはシール体の内面貫通孔
側にその全長にわたつて配置されている。 また、該シール体の製造方法においては、コ
アの外周面に膨張黒鉛シートを捲回し、該膨張黒
鉛シートの外周面に該膨張黒鉛シートより丈高を
低くして金属メツシユからなるリング状補強材を
配置する工程と、外周面に膨張黒鉛シートおよ
びリング状補強材を保持したコアを球帯状中空部
を備えた金型の貫通孔に挿入し、該膨張黒鉛シー
トおよびリング状補強材を該金型の球帯状中空部
に位置させる工程と、該金型の球帯状中空部内
に、黒鉛、二硫化モリブデンなどの固体潤滑剤と
直径10〜200μm、長さ100〜800μmの金属繊維と
フエノール樹脂結合材とを一様に混合して形成し
た混合物を、該リング状補強材のメツシユ目を満
たしかつ該補強材を覆つて充填する工程と、コ
アの軸線方向から圧縮成形し、該混合物を該補強
材のメツシユ目に充填せしめかつ該補強材を覆つ
て該補強材と一体化せしめると共に該膨張黒鉛シ
ートを内面貫通孔および外面凸球面部の大径側端
面に一体に造形せしめる工程と、圧縮成形後、
該金型から成形物を取出し、該成形物を加熱炉内
に置いて該フエノール樹脂結合材を加熱硬化せし
める工程と、からなる。 上述した製造方法において、リング状補強材
は、コアの外周面に捲回された膨張黒鉛シートの
外周面に金属メツシユを１回乃至数回捲回して配
置されるか、または予め金属メツシユを１回乃至
数回円筒状に捲回しこれを円筒軸方向に圧縮成形
したものをコアの外周面に捲回された膨張黒鉛シ
ートの外周面に配置される。 リング状補強材に使用される金属メツシユとし
ては、ステンレス鋼あるいは鉄の細線を織つた
り、編んだりして形成した編組もしくは織組金属
メツシユ、あるいは金属薄板に連続した網目を備
えた、所謂エキスパンドメタルが使用される。 該金属メツシユとして、編組もしくは織組金属
メツシユを使用する場合は、細線の線径は0.02〜
0.32mmのものが使用される。 そして、金属メツシユの網目（メツシユ目）は
いずれも３〜６mmのものが使用される。 金属繊維は、ビビリ切削法あるいはワイヤー素
線から削ぎ出して形成されるウール状繊維を切断
したものが使用される。 とくに繊維の直径が10〜200μm、繊維の長さが
100〜800μmのものは、固体潤滑剤と均一な混合
物を形成すること、シール体の製造時に金型内に
均一な充填を可能とすると共にリング状補強材の
網目への充填を可能とし、該補強材と混合物との
強固な構造的一体化を可能とする。 さらに、金属繊維と固体潤滑剤との均一な混合
物は、シール体の摺動面、すなわち外面凸球面部
を形成するため、相手材との摺動において異常音
の発生は防止される。 上述した金属繊維と固体潤滑剤とは、一定量の
フエノール樹脂結合材とともに混合され、金属繊
維と固体潤滑剤およびフエノール樹脂結合材から
なる混合物に形成される。 そして、これらの配合割合は金属繊維50〜70重
量％、固体潤滑剤15〜30重量％、フエノール樹脂
結合材５〜20重量％が好ましい範囲である。 膨張黒鉛シートはそれ自体可撓性を有し、かつ
造形性に優れるもので、シール体の内面貫通孔お
よび貫通孔に連なる外面凸球面部の大径部側端面
に一体に造形されて、そこに該シール体が装着さ
れる排気管外周面および排気管に形成されたフラ
ンジ端面との間の密な接触を行なわせる密封層を
形成する。また、この膨張黒鉛からなる密封層
は、該シール体が装着される排気管に真円度の不
良があつた場合でも、その可撓性により当該不良
を吸収するので、該シール体の排気管への嵌合装
着時における該シール体の欠損、破壊等の発生を
防止する作用をなす。 つぎに、上述した構成からなるシール体の製造
方法について説明する。 第一の製造方法は、つぎのとおりである。 金属メツシユを一回乃至数回円筒状に捲回した
のち、これを円筒軸方向に圧縮成形し、予め金属
メツシユからなるリング状補強材１を形成する
（第１図）。 一方、固体潤滑剤と金属繊維およびフエノール
樹脂結合材とをミキサー中に投入し、撹拌混合し
てこれらの均一な混合物２を作成する。 ついで、コア３の外周面に膨張黒鉛シート７を
一回乃至数回捲回したのち、該膨張黒鉛シート７
の外周面に前記リング状補強材１を挿入する。こ
のとき、膨張黒鉛シート７の丈高さは該リング状
補強材１の丈高さよりも高くする。 貫通孔４および球帯状中空部５を備えた金型６
を用意し、前記膨張黒鉛シート７およびリング状
補強材１を外周面に保持したコア３を該金型６の
貫通孔４に挿入して、該膨張黒鉛シート７および
リング状補強材１を金型６の球帯状中空部５内に
位置させると共に該リング状補強材１を金型６の
球帯状中空部５小型部側に位置せしめる（第２
図）。 そして、金型６のの球帯状中空部５内にに前記
混合物２を充填し、成形圧力１〜4ton／cm²で圧縮
成形したのち、成形物を金型６から取り出し、こ
の成形物を加熱炉内に置き、該樹脂結合材を加熱
硬化させる。 ついで、加熱炉から取り出し、内面に貫通孔１
１を備え、外面に凸球面部１２を備えると共に該
貫通孔１１および該貫通孔に連なる外面凸球面部
１２の大径部側端面に膨張黒鉛からなる密封層１
３が造形され、かつ外面凸球面部の小径部近傍に
リング状補強材１を一体に備えたシール体１０を
得る。 このようにして得たシール体１０の縦断面図を
第３図に示す。 第二の製造方法は、つぎのとおりである。 コア３の外周面に膨張黒鉛シート７を一回乃至
数回捲回したのち、該膨張黒鉛シート７の外周面
に金属メツシユを一回乃至数回捲回してリング状
補強材１′を形成し保持せしめる。このとき、膨
張黒鉛シート７の丈高さは該リング状補強材１′
丈高さよも高くする。 外周面に該膨張黒鉛シート７およびリング状補
強材１′を保持したコア３を金型６の貫通孔４に
挿入し、該膨張黒鉛シート７およびリング状補強
材１′を金型６の球帯状中空部５に位置せしめる
（第４図）。 以下、前記第一の製造方法と同様の方法にて、
内面に貫通孔１１を備え、外面に凸球面部１２を
備えると共に貫通孔１１側にその全長にわたつて
リング状補強材１′を一体に備え、かつ該貫通孔
１１および該貫通孔に連なる外面凸球面部１２の
大径部側端面に膨張黒鉛からなる密封層１３が造
形されたシール体１０を得る。このようにして得
たシール体１０の縦断面図を第５図に示す。 〔実施例〕 以下、本発明をその実施例に基づき詳細に説明
する。 ＜実施例：＞ 線径0.3mmのステンレス鋼線を使用し、メツシ
ユ目が５mmの袋状編組メツシユを作成した。この
袋状編組メツシユをローラー掛けしてシール状に
し、これを円筒状に捲回したのち、円筒軸方向に
圧縮して編組メツシユからなるリング状補強材を
予め作成した。 コアの外周面に膨張黒鉛シートを一回捲回した
のち、該シートの外周面に前記リング状補強材を
挿入し、該コアの外周面に該膨張黒鉛シートおよ
びリング状補強材を保持せしめた。このとき、リ
ング状補強材の丈高さは該膨張黒鉛シートの丈高
さより低く配置せしめた。 一方、固体潤滑剤として黒鉛を使用し、該黒鉛
と線径100μm、長さ500μmのステンレス鋼からな
る繊維とフエノール樹脂結合材とをミキサー中に
投入し、撹拌混合して該黒鉛とステンレス鋼繊維
とフエノール樹脂結合材との均一な混合物を作成
した（混合割合は、黒鉛18重量％、ステンレス鋼
繊維73重量％、フエノール樹脂結合材９重量％）。 ついで、貫通孔および球帯状中空部を備えた金
型を用意し、前記膨張黒鉛シートおよびリング状
補強材を保持したコアを該金型の貫通孔に挿入し
て該膨張黒鉛シートおよびリング状補強材を金型
の球帯状中空部に位置せしめるとともに該リング
状補強材を球帯状中空部の小径部側に位置せしめ
た。 そして、金型の球帯状中空部内に前記混合物を
充填し、成形圧力3ton／cm²で圧縮成形したのち、
成形物を金型から取り出し、この成形物を80℃の
温度に設定した加熱炉内に30分間置いて予備加熱
したのち、180℃の温度で２時間、該樹脂結合材
を加熱硬化させた。 ついで、成形物を炉から取り出し、内面に貫通
孔を備え、外面に凸球面部を備えると共に外面凸
球面部の小径部側近傍にリング状補強材を一体備
え、かつ該貫通孔および該貫通孔に連なる外面凸
球面部の大径側端面に膨張黒鉛からなる密封層が
形成されたシール体を得た。 ＜実施例：＞ コアの外周面に膨張黒鉛シートを一回捲回した
のち、前記実施例と同様の編組金属メツシユを
該膨張黒鉛シートの外周面に２回捲回してリング
状補強材を形成すると共にこれらを該コアの外周
面に保持させた。このとき、該リング状補強材の
丈高さは該膨張黒鉛シートの丈高さより低く配置
させた。 外周面に膨張黒鉛シートおよびリング状補強材
を保持したコアを金型の貫通孔に挿入し、該膨張
黒鉛シートおよびリング状補強材を金型の球帯状
中空部に位置せしめた。そして、金型の球帯状中
空部内に前記実施例と同様の混合物を充填し、
成形圧力3ton／cm²で圧縮成形したのち、成形物を
金型から取り出し、この成形物を80℃の温度に設
定した加熱炉内に30分間帯置いて予備加熱したの
ち、180℃温度で２時間、該樹脂脂結合材を加熱
硬化させた。 ついで、成形物を炉から取り出し、内面に貫通
孔を備え、外面に凸球面部を備えると共に該貫通
孔側にその全長にわたつてリング状補強材を一体
に備え、かつ該貫通孔および該貫通孔に連なる外
面凸球面部の大径側端面に膨張黒鉛からなる密封
層が形成されたシール体を得た。 ＜比較例：＞ 固体潤滑剤として黒鉛を使用し、この黒鉛と線
径200μm、長さ３mmのステンレス鋼からなる繊維
とフエノール樹脂結合材とをミキサーに投入し、
撹拌混合して黒鉛とステンレス鋼繊維と樹脂結合
材との混合物（混合割合は、黒鉛18重量％、ステ
ンレス鋼繊維：73重量％、フエノール樹脂結合
材：９重量％）を得た。 ついで、この混合物を前記実施例と同様の金
型型に充填し、成形圧力3ton／cm²で圧縮成形した
のち、成形物を金型から取り出し、この成形物80
℃の温度に設定した加熱炉内に30分間置いて予備
加熱したのち、180℃の温度で２時間、該樹脂結
合材を加熱硬化させた。 ついで、成形物を炉から取り出し、内面に貫通
孔を備え、外面に凸球面部を備えたシール体を得
た。 ＜比較例：＞ 実施例と同様のリング状補強材を使用し、補
強材を外周面に保持したコアを金型の貫通孔に挿
入し、該リング状補強材を金型の球帯状中空部の
小径部側近傍に位置せしめた。 そして、金型の球帯状中空部内に前記比較例
と同様の混合物を充填し、成形圧力3ton／cm²で圧
縮成形したのち、成形物を金型から取り出し、こ
の成形物を80℃の温度に設定した加熱炉内に30分
間置いて予備加熱したのち、180℃の温度で２時
間、樹脂結合材を加熱硬化させた。 ついで、成形物を炉から取り出し、内面に貫通
孔を備え、外面に凸球面部を備えると共に該貫通
孔の外面凸球面部の小径部側近傍にリング状補強
材を一体に備えたシール体を得た。 ＜比較例：＞ この比較例は先行技術からなるシール体であ
る。 線径0.3mmのステンレス鋼線を使用し、メツシ
ユ目が５mmの袋状編組メツシユを作成した。この
袋状編組メツシユをローラー掛けしてシート状に
し、これを円筒状に捲回したのち、円筒軸方向に
圧縮して編組メツシユからなるリング状補強材を
予め作成した。 コアの外周面に前記リング状補強材を挿入し、
該コアの外周面に該補強材を保持せしめた。 混合物としては前記実施例と同様の混合物を
使用し、以下実施例Ｉと同様の方法でシール体を
得た。 下表は、上記実施例および実施例と比較例
乃至比較例とをそれぞれシール体の軸方向に
圧縮荷重を作用させ、該シール体の欠損に至る荷
重を実験した結果を示すものである。

〔効果〕

本発明は上述した構成からなるもので、以下の
特有の効果を有する。 内面貫通孔および該貫通孔に連なる外面凸球
面部の大径側端面には、膨張黒鉛からなる密封
層が形成されているので、球帯状シール体が装
着される排気管外周面との間および該排気管に
形成されたフランジとの間に密な接触が得ら
れ、当該部位でのガス漏れに対する密封作用が
長期間にわたつて維持される。 内面貫通孔に形成された膨張黒鉛からなる密
封層は可撓性を有するので、該シール体が装着
される排気管に真円度の不良があつた場合で
も、当該不良は密封層の可撓性により吸収さ
れ、シール体に排気管への嵌合装着時の破壊、
欠損を生じることはない。

【図面の簡単な説明】

第１図はリング状補強材を示す斜視図、第２図
は第１の実施例からなるシール体の製造工程を示
す断面図、第３図は第１の実施例からなるシール
体の縦断面図、第４図は第２の実施例からなるシ
ール体の製造工程を示す断面図、第５図は第２の
実施例からなるシール体の縦断面図、第６図はシ
ール体を球面排気管継手に装着した状態を示す縦
断面図、第７図はシール体のガス漏れ量を試験し
た結果を示すグラフである。 １，１′…リング状補強材、１０…シール体、
１１…内面貫通孔、１２…外面凸球面部、１３…
密封層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状に捲回して形成された金属メツシユか
   らなるリング状補強材と、黒鉛、二硫化モリブデ
   ンなどの固体潤滑剤と直径10〜200μm、長さ100
   〜800μmの金属繊維とフエノール樹脂結合材との
   混合物とから成り、該混合物は該リング状補強材
   のメツシユ目を充填しかつ該補強材を覆つて充填
   され、該リング状補強材と混合物とは圧縮成形さ
   れて構造的一体化されている、内面に貫通孔を、
   外面に凸球面部を備えた、とくに内燃機関の球面
   管継手に用いられるシール体において、該内面貫
   通孔および該貫通孔に連なる外面凸球面部の大径
   側端面には、膨張黒鉛からなる密封層が一体に形
   成されていることを特徴とする球面管継手用シー
   ル体。 ２ リング状補強材はシール体の内面貫通孔の外
   面凸球面部の小径部近傍に配置されている特許請
   求の範囲第１項に記載の球面管継手用シール体。 ３ リング状補強材はシール体の内面貫通孔側に
   その全長にわたつて配置されている特許請求の範
   囲第１項に記載の球面管継手用シール体。 ４ コアの外周面に膨張黒鉛シートを捲回
   し、該膨張黒鉛シートの外周面に該膨張黒鉛シ
   ートより丈高を低くして金属メツシユからなる
   リング状補強材を配置する工程と、 外周面に膨張黒鉛シートおよびリング状補強
   材を保持したコアを球帯状中空部を備えた全型
   の貫通孔に挿入し、該膨張黒鉛シートおよびリ
   ング状補強材を該金型の球帯状中空部に位置さ
   せる工程と、 該金型の球帯状中空部内に、黒鉛、二硫化モ
   リブデンなどの固体潤滑剤と直径10〜200μm、
   長さ100〜800μmの金属繊維とフエノール樹脂
   結合材とを一様に混合して形成した混合物を、
   該リング状補強材のメツシユ目を満たしかつ該
   補強材を覆つて充填する工程と、 コアの軸線方向から圧縮成形し、該混合物を
   該補強材のメツシユ目を充填せしめ、かつ該補
   強材を覆つて該補強材と一体化せしめると共に
   該膨張黒鉛シートを内面貫通孔および外面凸球
   面部の大径側端面に一体に造形せしめる工程
   と、 圧縮成形後、該金型から成形物を取出し、該
   成形物を加熱炉内に置いて該フエノール樹脂結
   合材を加熱硬化せしめる工程と、 以上乃至の工程からなることを特徴とする
   球面管継手用シール体の製造方法。 ５ リング状補強材は、コアの外周面に捲回され
   た膨張黒鉛シートの外周面に金属メツシユを１回
   乃至数回捲回して配置される特許請求の範囲第４
   項に記載の球面管継手用シール体の製造方法。 ６ リング状補強材は、予め金属メツシユを１回
   乃至数回円筒状に捲回しこれを円筒軸方向に圧縮
   して形成し、コアの外周面に捲回された膨張黒鉛
   シートの外周面に配置される特許請求の範囲第４
   項に記載の球面管継手用シール体の製造方法。