球形环密封件及其制造方法

球形环密封件及其制造方法
【专利摘要】一种球形环密封件(40)包括：球形环基底件(38)，其由在中部限定通孔(33)的圆柱形内表面(34)、部分凸球形表面(35)、以及在部分凸球形表面(35)的大直径侧和小直径侧上的环状端面(36)和(37)限定；以及外层(39)，其一体地形成于球形环基底件(38)的部分凸球形表面(35)上。
【专利说明】球形环密封件及其制造方法

【技术领域】
[0001]本发明涉及在用于汽车排气管的球形接头中使用的球形环密封件和制造球形环密封件的方法。

【背景技术】
[0002]对于汽车发动机的废气来说，在示出汽车发动机的排气通道的一个示例的图21中，在发动机的相应的汽缸(未示出)中生成的废气被收集在排气歧管催化剂转化器600中并且通过排气管601和排气管602被送到辅助消音器603。穿过该辅助消音器603的废气通过排气管604和排气管605被进一步送到消音器606，并且通过该消音器606释放到大气。
[0003]诸如这些排气管601和602以及604和605、辅助消音器603、消音器606之类的排气系统构件会由于例如发动机的颠簸特性和振动而反复地经受应力。特别是在高速旋转和高输出发动机的情况中，施加到排气系统构件的应力变得相当大。因而，这种大应力可能会在排气系统构件中造成疲劳失效，并且发动机振动会使排气系统构件发生共振，从而在一些情况下增大车厢内的噪音。为了克服这些问题，排气歧管催化剂转化器600与排气管601之间的连接部分607和排气管604与排气管605之间的连接部分608通过诸如排气管球形接头或波纹管型接头之类的振动吸收机构可动地连接，由此提供的优点在于，吸收了由于诸如汽车发动机的颠簸特性和振动而使排气系统构件反复经受的应力，由此防止这些排气系统构件的疲劳失效等，并克服了发动机振动使排气系统构件共振并增大车厢内部噪音的问题。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献I JP-A-54-76759
[0007]专利文献2:W0 2009/078165


【发明内容】

[0008]本发明要解决的问题
[0009]作为上述振动吸收机构的一个示例，可以引用专利文献I中描述的排气管接头和在该接头中使用的排气密封件。在该专利文献I中描述的排气密封件的优点在于:它是耐热的，与匹配构件的亲和力优异，并且具有明显改善的冲击强度；然而，该排气密封件的缺点在于，当其在干摩擦条件下经受摩擦时常常生成异常的噪音。该排气密封件的缺点可想象地主要归因于在用于形成该排气密封件的耐热材料(例如，膨胀石墨)的静摩擦系数和动摩擦系数之间存在巨大差异的事实，以及由这种耐热材料构成的排气密封件的摩擦阻力相对于其滑动速度呈现出负阻力的事实。
[0010]作为用于克服上述排气密封件的缺点的球形环密封件，专利文献2中公开的一种是已知的。在该专利文献2中描述且在图22和23中示出的球形环密封件700由下列部分构成:球形环基底件705，其由圆柱形内表面701、部分凸球形表面702、以及在部分凸球形表面702的大直径侧和小直径侧上的环状端面703和704限定；以及外层706，其一体地形成于球形环基底件705上。球形环基底件705包括由金属丝网制成的加固件707和包含膨胀石墨的耐热材料708，耐热材料708被压缩以便填充加固件707的金属丝网的网眼并与加固件707以混合形式一体化，并且外层706由底层714和滑动层715构成，底层714包括由金属丝网制成且被压缩的加固件709和包含膨胀石墨的耐热材料713，耐热材料713被压缩以便填充加固件709的金属丝网的网眼并且被紧密地压力结合到加固件709并且具有表面712，表面712与加固件709的表面710齐平且与该表面710 —起形成外层中间表面711，底层714与部分凸球形表面702 —体地形成，滑动层715具有润滑组合物，该润滑组合物一体地粘附到且形成于在外层中间表面711处的底层714上。由外层706中的加固件709和耐热材料713形成的底层714的外层中间表面711以5至35%的面积比散布有加固件709的表面710，外层中间表面711的表面粗糙度以算术平均粗糙度Ra计为5至30 μ m，并且暴露于外部的外层706的表面716由滑动层715的平滑表面717构成。
[0011]在球形环密封件700中，底层714的外层中间表面711以5至35%的面积比散布有加固件709的表面710，润滑组合物的滑动层715通过涂布在该外层中间表面711上而一体地形成，并且暴露于外部的外层706的表面716由滑动层715的平滑表面717形成。因此，在与匹配构件的滑动摩擦中，可以避免加固件709在外层706处与匹配构件的表面的局部摩擦，结果导致可以尽可能可行地防止由于滑动摩擦导致的匹配构件表面的损坏和粗糙化，从而可以防止密封性能的降低。此外，由于借助于形成在匹配构件的表面上的过量润滑膜的刮除作用，匹配构件通过形成于匹配构件的表面上的合适的润滑膜发生滑动摩擦，所以能尽可能可行地防止生成异常的摩擦噪音。
[0012]专利文献2中描述的球形环密封件700具有上述优点。然而，在例如空转或等待交通灯期间所发生的非常小的摆动或过大的轴向载荷被长时间地连续施加到球形环密封件700的情况中，外层706的滑动层715会通过与匹配构件的滑动摩擦而丧失，并且滑动摩擦可以接着转变为与由加固件709的表面710和与该加固件709的表面710齐平的耐热材料713的表面712构成的外层中间表面711的摩擦，结果导致外层中间表面711的加固件709可能会变得被磨损。如果外层中间表面711的加固件709变得被磨损，则滑动摩擦转变为与外层中间表面711的耐热材料713的摩擦，在这种情况下，以与上述专利文献I中描述的排气密封件相同的方式，与匹配构件的滑动摩擦的表面仅由耐热材料713的暴露表面构成，因此存在生成异常摩擦噪音的可能，这是类似于上述专利文献I中描述的排气密封件的缺陷。
[0013]作为对上述情况进行大量研究的结果，通过专注于包括构成与匹配构件的滑动摩擦表面的外层的球形环密封件的部分凸球形表面，本发明获得以下发现:球形环密封件具有外层，该外层包括由金属丝网制成的加固件、由润滑组合物组成的固体润滑剂、以及包含膨胀石墨的耐热材料，并且其中耐热材料和固体润滑剂被压缩以便填充加固件的金属丝网的网眼，使得由加固件构成的表面在形成为平滑复合表面的外表面上的占用面积比为30至60%，在复合表面中，由加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，并且使得加固件在径向方向上被致密地覆盖在球形环基底件的部分凸球形表面上，所述球形环密封件在其与匹配构件的滑动摩擦中通过平滑的复合表面(其中耐热材料的表面和加固件的表面以混合形式恒定地暴露)经受滑动摩擦，使得施加到耐热材料和加固件中的每一个的载荷减小，结果导致即使非常小的摆动或过量的轴向载荷被连续地施加较长时间，也可以尽可能可行地防止异常摩擦噪音的生成，而不对匹配构件造成损坏。
[0014]本发明已鉴于上述发现而设想出，并且其目的是提供一种球形环密封件以及制造该密封件的方法，其能够在其与匹配构件的滑动摩擦中尽可能可行地防止异常摩擦噪音的生成。
[0015]用于克服问题的措施
[0016]一种根据本发明的用于在排气管接头中使用的球形环密封件包括:球形环基底件，其由圆柱形内表面、部分凸球形表面、以及在部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定；以及外层，其一体地形成于球形环基底件的部分凸球形表面上，其中，球形环基底件包括:用于球形环基底件的加固件和用于球形环基底件的耐热材料，所述加固件由压缩的编织金属丝网制成，所述金属丝网通过使用具有0.28至0.32mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长和3至5mm宽，所述耐热材料包含膨胀石墨并且被压缩以便填充加固件的编织金属丝网的网眼并且与加固件以混合形式一体地形成，并且其中，外层包括:用于外层的加固件，其由压缩的编织金属丝网制成，编织金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和0.5至2.5mm宽；固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及包含膨胀石墨的用于外层的耐热材料，用于外层的该耐热材料和固体润滑剂被压缩以便填充用于外层的加固件的编织金属丝网的网眼，加固件在径向方向上致密地覆盖在球形环基底件的部分凸球形表面上，外层的外表面形成为平滑的复合表面，在平滑的复合表面中，由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由外层的加固件构成的表面在外层的外表面上的占用面积比为30%至60%。
[0017]按照根据本发明的球形环密封件，充当与匹配构件的滑动摩擦的表面的外层包括:用于外层的加固件，其由压缩的编织金属丝网制成，编织金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和0.5至2.5mm宽；固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及包含膨胀石墨的用于外层的耐热材料，用于外层的耐热材料和固体润滑剂被压缩以便填充外层的加固件的编织金属丝网的网眼，用于外层的加固件在径向方向上致密地覆盖在球形环基底件的部分凸球形表面上，外层的外表面形成为平滑的复合表面，在平滑的复合表面中，由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由用于外层的加固件构成的表面在外层的外表面上的占用面积比为30%至60%。因此，在与匹配构件的滑动摩擦中，施加到用于外层的耐热材料和加固件中的每一个的载荷减小，结果导致即使有非常小的摆动或过量的轴向载荷被连续地施加较长时间，也可以尽可能可行地防止异常摩擦噪音的生成，而不对匹配构件造成损坏。
[0018]此外，即使外层的最外层中的加固件由于与匹配构件的滑动摩擦而被磨穿和丧失，与匹配构件的滑动摩擦也会转变为与复合表面的滑动摩擦，并且施加到外层的耐热材料和加固件中的每一个的载荷减小，在复合表面中，由位于其下层的加固件构成的表面和填充在该加固件的金属丝网的网眼中的耐热材料的表面以混合形式存在。结果，即使有非常小的摆动(振荡)运动或过量的轴向载荷被连续地施加较长时间，在匹配构件的表面上造成诸如滑动摩擦痕迹的损坏的可能性也极小，并且可以尽可能可行地防止配合材料表面由于损坏而粗糙化。因此，能尽可能可行地防止外层的部分凸球形表面和匹配构件之间的密封性能的降低，并且尽可能可行地防止异常摩擦噪音的生成。
[0019]在根据本发明的球形环密封件中，其圆柱形内表面可以是由用于球形环基底件的耐热材料的膨胀石墨构成的暴露表面、由用于球形环基底件的加固件的编织金属丝网构成的暴露表面、或它们在其中以混合形式存在的暴露表面。
[0020]在具有其中加固件的编织金属丝网暴露在圆柱形内表面上的暴露表面的球形环密封件中，其圆柱形内周表面可包括:圆柱形表面，其具有在从球形环基底件的小直径侧环状端部朝大直径侧环状端部的方向上的预定宽度，并且在端部之间具有相同的直径；截头圆锥形表面，其直径从圆柱形表面的端部朝球形环基底件的大直径侧环状端部逐渐增大并且具有在从圆柱形表面的端部朝球形环基底件的大直径侧环状端部的方向上的预定宽度；以及直径增大的圆柱形表面，其具有在从截头圆锥形表面的大直径侧环状端部朝球形环基底件的大直径侧环状端部的方向上的预定宽度，并且具有等于排气管的管端部分的外径的直径。在这种情况下，圆柱形表面可以在其一个端部处连续地连接到球形环基底件的小直径侧环状端部，截头圆锥形表面可以在其小直径侧环状端部处连续地连接到圆柱形表面的另一端部并且可以在其大直径侧环状端部处连续地连接到直径增大的圆柱形内表面的一个端部，并且直径增大的圆柱形内表面可以在其另一个端部处连续地连接到球形环基底件的大直径侧环状端部并可形成有在其两个端部之间相同的直径。
[0021]根据这样的球形环密封件，圆柱形内周表面包含具有预定宽度的圆柱形表面、具有预定宽度的截头圆锥形表面、以及具有预定宽度的直径增大的圆柱形表面，并且如果直径增大的圆柱形表面的直径等于排气管的外径，则球形环基底件被插入球形环密封件内的排气管紧紧地挤压和压缩在其具有预定宽度的截头圆锥形表面和其具有预定宽度的圆柱形表面处，从而在该圆柱形内周表面和排气管的外表面之间发生牢固的固定，结果导致球形环密封件被排气管的外表面牢固地固定。因此，球形环密封件围绕排气管的旋转被可靠地防止，并且不会发生可归因于在球形环密封件的球形环基底件的大直径侧环状端面与该环状端面所抵靠的形成于排气管的外周表面上的凸缘之间的滑动的异常摩擦噪音。
[0022]在根据本发明的球形环密封件中，球形环基底件的耐热材料和外层的耐热材料中的每一个还可包含充当氧化抑制剂的1.0至16.0质量％的磷酸盐，并且还可进一步包含
0.05至5.0质量％的硝酸。
[0023]包含均充当氧化抑制剂的磷酸盐或磷酸盐和硝酸的耐热材料能够改善球形环密封件自身的耐热性和氧化磨损特性，并且允许在高温区域中使用球形环密封件。
[0024]在根据本发明的球形环密封件中，润滑组合物优选地包含23至57质量％的六方氮化硼、5至15质量％的水合氧化铝、以及33至67质量％的聚四氟乙烯树脂。
[0025]根据这样的球形环密封件，由于外层的外表面形成为平滑的复合表面，在该复合表面中由用于外层的编织金属丝网构成的表面和由包含23至57质量％的六方氮化硼、5至15质量％的水合氧化铝和33至67质量％的聚四氟乙烯树脂的固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，可以防止固体润滑剂脱离外层的外表面，结果导致与匹配构件之间的滑动可通过其中用于外层的固体润滑剂和加固件以混合形式存在的平滑表面在延长的时间内发生，从而能尽可能可行地防止异常摩擦噪音的生成。
[0026]一种根据本发明的制造用于在排气管接头中使用的球形环密封件的方法，所述球形环密封件包括:球形环基底件，其由圆柱形内表面、部分凸球形表面、以及在部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定；以及外层，其一体地形成于球形环基底件的部分凸球形表面上，该方法包括以下步骤:(a)制备由膨胀石墨构成的膨胀石墨片材；
(b)制备带形编织金属丝网，该带形编织金属丝网通过使用具有0.28至0.32mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长和3至5mm宽；(c)在通过将膨胀石墨片材上叠置在带形编织金属丝网上而形成叠置组件之后，将叠置组件卷绕成中空的圆筒形形状，从而形成管状基底件；(d)制备另一个膨胀石墨片材，所述另一个膨胀石墨片材由膨胀石墨构成并且在另一个膨胀石墨片材的一个表面上形成固体润滑剂的涂层，从而形成多层片材；(e)将多层片材插入中空圆筒形编织金属丝网的两层之间，该编织金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和0.5至2.5mm宽，并且通过在多层片材的厚度方向上对在两层之间插入多层片材的中空圆筒形编织金属丝网加压而将中空圆筒形编织金属丝网形成为扁平的编织金属丝网，使得多层片材的另一个膨胀石墨片材的膨胀石墨和形成于膨胀石墨片材的一个表面上的涂层的固体润滑剂被填充到扁平的编织金属丝网的网眼中，从而形成外表面层形成构件，所述外表面层形成构件由所述另一个膨胀石墨片材的膨胀石墨、涂层的固体润滑剂、以及与膨胀石墨和固体润滑剂以混合形式一体化的扁平的编织金属丝网组成，由扁平的编织金属丝网构成的表面在外表面上的占用面积比为30至60%，在所述外表面中由扁平的编织金属丝网构成的表面和由形成于所述另一个膨胀石墨片材的所述一个表面上的涂层的固体润滑剂构成的表面以混合形式存在；(f)将外表面层形成构件围绕管状基底件的外周表面以如下状态卷绕而形成圆柱形预成型件，即，其中由外表面层形成构件的带形编织金属丝网构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式存在的外表面被置于外侧上；以及(g)制备阶梯状的芯部和模具，模具具有圆柱形内壁表面、与圆柱形内壁表面连续的部分凹球形壁表面、以及通孔，并且其中当阶梯状芯部被配合地插入通孔时，会有中空圆筒形部分和与该中空圆筒形部分连续的球形环中空部分形成于模具中，将圆柱形预成型件装配在阶梯状芯部的芯部外周表面上，将阶梯状芯部配合地插入模具的通孔中，并且使圆柱形预成型件在芯部的轴向方向上在模具中经受压缩成形，其中，球形环基底件包括:用于球形环基底件的加固件，其由压缩的编织金属丝网制成，压缩的编织金属丝网通过使用具有0.28至0.32mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长和3至5mm宽；以及用于球形环基底件的耐热材料，其包含膨胀石墨并且被压缩以便填充加固件的编织金属丝网的网眼并且与加固件以混合形式一体地形成，并且其中，外层包括:用于外层的加固件，其由压缩的编织金属丝网制成，编织金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和0.5至2.5mm宽；固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及包含膨胀石墨的用于外层的耐热材料，用于外层的该耐热材料和固体润滑剂被压缩以便填充外层的加固件的编织金属丝网的网眼，用于外层的加固件在径向方向上致密地覆盖在球形环基底件的部分凸球形表面上，外层的外表面形成为平滑的复合表面，在该平滑的复合表面中，由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由用于外层的加固件构成的表面在外层的外表面上的占用面积比为30%至60%。
[0027]根据制造根据本发明的球形环密封件的方法，具有形成于另一膨胀石墨片材的一个表面上的固体润滑剂的涂层的多层片材被插入中空圆筒形编织金属丝网的两层之间，该金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3mm长和0.5至2.5mm宽。通过在多层片材的厚度方向上对在两层之间插入有多层片材的中空圆筒形编织金属丝网加压而将中空圆筒形编织金属丝网形成为扁平的编织金属丝网，使得多层片材的另一个膨胀石墨片材的膨胀石墨和形成于膨胀石墨片材的一个表面上的涂层的固体润滑剂被填充到扁平的编织金属丝网的网眼中，从而形成外表面层形成构件，所述外表面层形成构件由所述另一个膨胀石墨片材的膨胀石墨、涂层的固体润滑剂、以及与膨胀石墨和固体润滑剂以混合形式一体化的扁平的编织金属丝网组成，由扁平的编织金属丝网构成的表面在外表面上的占用面积比为30至60%，在所述外表面中由扁平的编织金属丝网构成的表面和由形成于所述另一个膨胀石墨片材的所述一个表面上的涂层的固体润滑剂构成的表面以混合形式存在。
[0028]在由该外层形成构件形成于球形环基底件的部分凸球形表面上的外层中，用于外层的加固件在径向方向上致密地覆盖在球形环基底件的部分凸球形表面上；因此，利用根据本发明的制造方法的球形环密封件，即使外层的最外层中的加固件由于与匹配构件的滑动摩擦而被磨穿和丧失，与匹配构件的滑动摩擦也会转变为与复合表面的滑动摩擦，并且施加到外层的耐热材料和加固件中的每一个的载荷减小，在所述复合表面中，由位于丧失的最外层之后紧邻的下层中的加固件构成的表面和填充在该加固件的金属丝网的网眼中的耐热材料的表面以混合形式存在。结果，即使有非常小的摆动运动或过量的轴向载荷被连续地施加较长时间，在匹配构件的表面上造成诸如滑动摩擦痕迹的损坏的可能性也极小，并且能尽可能可行地防止配合材料表面由于损坏而粗糙化。因此，能尽可能可行地防止外层的部分凸球形表面和匹配构件之间的密封性能的降低并且尽可能可行地防止异常摩擦噪音的生成。
[0029]在根据本发明的制造球形环密封件的方法中，当设置在模具的中空圆筒形部分和球形环中空部分中的圆柱形预成型件在芯部轴线的方向上通过在I至3吨/厘米2的压力下的冲头经受压缩成形时，可以获得球形环密封件，其包括:球形环基底件，其具有在其中部的通孔并且由圆柱形内表面、部分凸球形表面、以及在部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定；以及外层，其一体地形成于球形环基底件的部分凸球形表面上。
[0030]根据本发明的制造球形环密封件的第二方法在上述第一制造方法的步骤(C)中包括以下步骤:在通过在膨胀石墨片材上叠置带形编织金属丝网而形成叠置组件之后，将叠置组件卷绕成中空的圆筒形形状，使得编织金属丝网暴露在内周侧上并且膨胀石墨片材暴露在外周侧上，从而形成管状基底件，并且也包括在类似于上述第一制造方法的方法中随后形成圆筒形预成型件的步骤。
[0031]此外，根据本发明的制造球形环密封件的第二方法还包括下列步骤:制备阶梯状的芯部，在阶梯状芯部的一个端部部分上，可拆卸地装配有帽盖，该帽盖为有底圆筒形，在其一个端部部分处设置有底部部分，并且在其另一端部部分处设有开口部分，并且在开口部分的一侧上在外周表面上具有截头圆锥形表面部分，该截头圆锥形表面部分的直径从所述另一端部部分起逐渐增大；制备模具，该模具具有圆柱形壁表面、与圆柱形壁表面连续的部分凹球形壁表面、以及通孔，并且其中当阶梯状芯部被配合地插入通孔时，会有中空圆筒形部分和与中空圆筒形部分连续的球形环中空部分形成于其中；将圆柱形预成型件装配在阶梯状芯部的帽盖的外周表面上；将阶梯状芯部配合地插入模具的通孔中；以及使圆柱形预成型件在芯部的轴向方向上在模具中经受压缩成形。
[0032]在第二制造方法中，当设置在模具的中空圆筒形部分和球形环中空部分中的圆柱形预成型件在芯部轴线的方向上通过在I至3吨/厘米2的压力下的冲头经受压缩成形时，可以获得球形环密封件，其包括:球形环基底件，其具有在其中部的通孔并且由圆柱形内表面、部分凸球形表面、以及在部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定，圆柱形内表面具有圆柱形表面、与圆柱形表面连续的截头圆锥形表面、以及与截头圆锥形表面连续的直径增大的圆柱形内表面；以及外层，其一体地形成于球形环基底件的部分凸球形表面上。
[0033]在根据本发明的制造球形环密封件的方法中，膨胀石墨片材中的每一个还可包含
1.0至16质量％的充当氧化抑制剂的磷酸盐,并且还可进一步包含0.5至5.0质量％的硝酸。
[0034]在充当外层的另一个膨胀石墨片材的一个表面上的涂层可通过借助于刷涂、辊涂、喷涂等在该一个表面上施加水分散体而形成，该水分散体是这样的一种:其中六方氮化硼和聚四氟乙烯树脂分散地包含在氧化铝溶胶中，在氧化铝溶胶中，水合氧化铝颗粒分散地包含在作为分散介质的含酸水中，并且氧化铝溶胶的氢离子浓度(pH)表现为2至3，水分散体分散地包含作为固体含量30至50质量％的润滑组合物，该润滑组合物包含23至57质量％的六方氮化硼、33至67质量％的聚四氟乙烯树脂、以及5至15质量％的水合氧化铝。
[0035]本发明的优点
[0036]根据本发明，外层形成为使得由压缩的编织金属丝网制成的用于外层的加固件(该编织金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0_长和0.5至2.5_宽)、由润滑组合物组成的固体润滑剂、以及包含膨胀石墨的外层的耐热材料被压缩以便填充用于外层的加固件的编织金属丝网的网眼，用于外层的加固件在径向方向上致密地覆盖在球形环基底件的部分凸球形表面上，外层的外表面形成为平滑的复合表面，在平滑的复合表面中，由外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由外层的加固件构成的表面在外层的外表面上的占用面积比为30%至60%。因此，在与匹配构件的滑动摩擦中，施加到外层的耐热材料和加固件中的每一个的载荷减小。因此，可以提供一种球形环密封件和制造其的方法，即使有非常小的摆动运动或过量的轴向载荷被连续地施加较长时间，也可以尽可能可行地防止异常摩擦噪音的生成，而不损坏匹配构件。

【专利附图】

【附图说明】
[0037]图1是根据本发明的球形环密封件的实施例的说明性剖视图；
[0038]图2是图1中示出的球形环密封件的局部放大的示意图；
[0039]图3是根据本发明的球形环密封件的另一个实施例的说明性示意性剖视图；
[0040]图4是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中的编织金属丝网的说明性透视图；
[0041]图5是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中的膨胀石墨片材的说明性透视图；
[0042]图6是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中的编织金属丝网的网眼的说明性平面图；
[0043]图7是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中的叠置组件的说明性透视图；
[0044]图8是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中的管状基底件的说明性平面图；
[0045]图9是图8中所示的管状基底件在箭头IX -1X的方向上截取的说明性剖视图；
[0046]图10是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中的具有涂层的多层片材的说明性剖视图；
[0047]图11是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中制备外层形成构件的过程的说明性图；
[0048]图12是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中制备外层形成构件的过程的说明性剖视图；
[0049]图13是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中的外层形成构件的说明性剖视图；
[0050]图14是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中的外层形成构件的照片形式的说明性平面图；
[0051]图15是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中的圆柱形预成型件的说明性平面图；
[0052]图16是图15中所示的圆柱形预成型件在箭头XV1- XVI的方向上截取的说明性首丨J视图;
[0053]图17是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中圆柱形预成型件设置在模具内部的状态的说明性剖视图；
[0054]图18是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中根据另一个实施例的模具的说明性剖视图；
[0055]图19是在根据本发明的制造球形环密封件的过程中圆柱形预成型件设置在图18中所示模具内部的状态的说明性剖视图；
[0056]图20是包含根据本发明的球形环密封件的排气管球形接头的说明性剖视图；
[0057]图21是汽车发动机的排气系统的说明性图；
[0058]图22是示出常规球形环密封件的说明性剖视图；以及
[0059]图23是图22中所示球形环密封件的局部放大的说明性剖视图。

【具体实施方式】
[0060]接下来，将在附图中示出的实施例的基础上提供本发明的更详细的描述。应当指出，本发明不限于这些实施例。
[0061]将提供根据本发明的球形环密封件的构成材料和制造球形环密封件的方法的描述。
[0062]<膨胀石墨片材I及其制造方法>
[0063]在搅拌浓度98%的浓硫酸的同时，将60%的过氧化氢水溶液作为氧化剂加入其中，并且将该溶液用作反应溶液。该反应溶液被冷却并保持在10°c的温度下，并且将具有30至80目的粒度的天然片状石墨粉末添加到反应溶液中以进行预定时间的反应。在反应之后，将经酸处理的石墨粉末通过抽吸过滤分离，并且将其中经酸处理的石墨粉末在水中被搅拌的操作重复两次，从而从经酸处理的石墨粉末中充分地去除硫酸含量。然后，将硫酸含量被充分去除的经酸处理的石墨粉末在干燥炉中干燥预定时间，并且被用作经酸处理的石墨粉末。
[0064]上述经酸处理的石墨粉末在960至1200°C的温度下经受I至10秒的加热(膨胀)处理，以产生裂解气。石墨层之间的间隙通过该气体压力膨胀以形成膨胀石墨颗粒(膨胀率:240至300倍)。这些膨胀石墨颗粒被进料到调整至所需辊隙的双辊设备并且经受辊压成形，从而制成具有所需厚度的膨胀石墨片材I。
[0065]<膨胀石墨片材II及其制造方法>
[0066]在与用于上述经酸处理的石墨粉末的方法类似的方法中获得的经酸处理的石墨粉末被搅拌的同时，将作为磷酸盐的浓度为50%的例如磷酸二氢铝的水溶液用甲醇稀释得到一种溶液，通过喷溅与经酸处理的石墨粉末混合，并且均匀地搅拌以制成具有润湿性的混合物。将具有润湿性的这种混合物在干燥炉中干燥预定时间。然后，将这种干燥的混合物在950至1200°C的温度下经受I至10秒的加热(膨胀)处理，以产生裂解气。石墨层之间的间隙通过该气体压力膨胀以形成膨胀石墨颗粒(膨胀率:240至300倍)。在该膨胀处理过程中，磷酸二氢铝的结构式中的水被消除。这些膨胀石墨颗粒被进料到调整至所需辊隙的双辊设备并且经受辊压成形，从而制成具有所需厚度的膨胀石墨片材II。
[0067]<膨胀石墨片材III及其制造方法>
[0068]在与用于上述经酸处理的石墨粉末的方法类似的方法中获得的经酸处理的石墨粉末被搅拌的同时，将作为磷酸盐的浓度为50%的例如磷酸二氢铝的水溶液和作为磷酸的浓度为84%的例如正磷酸(H3PO4)的水溶液用甲醇稀释得到一种溶液，通过喷溅与经酸处理的石墨粉末混合，并且均匀地搅拌以制成具有润湿性的混合物。将具有润湿性的这种混合物在干燥炉中干燥预定时间。然后，将这种干燥的混合物在950至1200°C的温度下经受I至10秒的加热(膨胀)处理，以产生裂解气。石墨层之间的间隙通过该气体压力膨胀以形成膨胀石墨颗粒(膨胀率:240至300倍)。在该膨胀处理过程中，磷酸二氢铝的结构式中的水被消除，并且正磷酸经受脱水反应以产生五氧化二磷。这些膨胀石墨颗粒被进料到调整至所需辊隙的双辊设备并且经受辊压成形，从而制成具有所需厚度的膨胀石墨片材III。
[0069]在由此制成的膨胀石墨片材II中，磷酸二氢铝优选地以1.0至16.0质量％的比率包含。在膨胀石墨片材III中，磷酸二氢铝和五氧化二磷优选地分别以1.0至16.0质量％的比率和0.05至5.0质量％的比率包含。包含磷酸盐或包含磷酸盐和五氧化二磷的这种膨胀石墨允许在例如600°C或超出600°C的高温范围使用，因为膨胀石墨自身的耐热性被改善并且赋予其氧化抑制作用。这里，除了上述磷酸二氢铝之外，可以使用磷酸二氢锂(LiH2PO4)、磷酸二氢二锂(Li2H2PO4)、磷酸二氢钙[Ca(H2PO4)2]、磷酸氢钙(CaHPO4)、磷酸氢二铝[Al2(HPO4)3]等作为磷酸盐。除了上述正磷酸之外，可以使用偏磷酸(HPO3)、多磷酸等作为磷酸。
[0070]在上述膨胀石墨片材1、II和III中，它们的密度为优选地1.0至1.5Mg/m3、更优选地1.0至1.2Mg/m3，并且它们的厚度为适当地0.30至0.60mm。
[0071]〈关于编织金属丝网>
[0072]通过编织一根或多根细金属丝而适当地形成编织金属丝网，细金属丝包括:作为铁基金属丝，由诸如奥氏体不锈钢SUS 304,SUS 310S和SUS316、诸如SUS 430的铁素体不锈钢制成的不锈钢丝、或铁丝(JIS G 3532)或镀锌钢丝(JIS G 3547);或者作为铜基金属丝，铜镍合金(镍铜)丝、铜镍锌合金(镍黄铜)丝、黄铜丝或铍铜丝。
[0073]作为球形环基底件的编织金属丝网，直径为0.28至0.32mm的细金属丝被适当地使用。图6中所示的由具有该直径的细金属丝形成的这种编织金属丝网的网眼尺寸优选地为4至6mm长和3至5mm宽或大约这样的尺寸。同时，作为外层的编织金属丝网，直径为0.10至0.20mm的细金属丝被适当地使用。图6中所示的由具有该直径的细金属丝形成的这种编织金属丝网的网眼尺寸优选地为1.0至3.0mm长和0.5至2.5mm宽或大约这样的尺寸。
[0074]<关于固体润滑剂>
[0075]作为固体润滑剂，可以作为优选示例示出润滑组合物，其包含23至57质量％的六方氮化硼(以下简称为“h-BN”)、5至15质量％的水合氧化铝、以及33至67质量％的聚四氟乙烯树脂(以下简称为“PTFE”)。
[0076]在制造过程中，该固体润滑剂以水分散体形式使用，在水分散体中，h-BN和PTFE分散地包含在氧化铝溶胶中，在氧化铝溶胶中，水合氧化铝颗粒分散地包含在作为分散介质的含酸水中，并且氧化铝溶胶的氢离子浓度(PH)表现为2至3，水分散体作为固体含量分散地包含30至50质量％的润滑组合物，该润滑组合物包含23至57质量％的h_BN、33至67质量％的PTFE、以及5至15质量％的水合氧化铝。用于形成水分散体的h_BN粉末和PTFE粉末优选地尽可能为细粉末，并且平均粒度为优选地10 μ m或以下、更优选地0.5 μ m或以下的细粉末被用作这些粉末。
[0077]包含在充当水分散体中的氧化铝溶胶的分散介质的水中的酸充当用于稳定氧化铝溶胶的抗絮凝剂。作为酸，可以引用诸如盐酸、硝酸、硫酸和氨基磺酸的无机酸，但特别地硝酸为优选的。
[0078]用于在水分散体中形成氧化铝溶胶的水合氧化铝是由以下组成式表达的化合物:Al2O3.ηΗ20(在该组成式中，0〈n〈3)。在该化合物中，η通常为大于0(零)且小于3、优选地0.5至2、更优选地0.7至1.5或左右的数。作为水合氧化铝，可以引用例如诸如勃姆石(Al2O3.ηΗ20)和水招石(Al2O3.H2O)的一水合氧化招(氢氧化招氧化物)、诸如水招矿(Al2O3.3Η20)和三羟铝石(Al2O3.3Η20)的三水合氧化铝、假勃姆石等。
[0079]接下来，参看附图，将描述制造由上述组分材料构成的球形环密封件的方法。
[0080]<第一制造方法>
[0081](第一过程)如图4所示，用具有0.28至0.32mm的直径的细金属丝编织成圆筒形，使其网眼尺寸为4至6mm长和3至5mm宽或左右，从而形成中空圆筒形编织金属丝网I (参见图6)，将该金属丝网I穿过辊轮2与3之间，以便对其加压，从而制造出具有预定宽度D的带形编织金属丝网4。然后，通过将编织金属丝网4切割成预定长度L来制备球形环基底件的编织金属丝网5。
[0082](第二过程)如图5所示，制备膨胀石墨片材6(由膨胀石墨片材1、膨胀石墨片材II和膨胀石墨片材III中的一种构成)，其具有相对于编织金属丝网5的宽度D从1.1OXD至2.1XD的宽度d、相对于编织金属丝网5的长度L从1.30XL至2.7XL的长度1、优选地1.0至1.5Mg/m3、更优选地1.0至1.2Mg/m3的密度、以及优选地0.30至0.60mm的厚度。
[0083](第三过程)如下制备重叠组件12，在重叠组件12中，膨胀石墨板6和编织金属丝网5彼此叠置。为了确保膨胀石墨片材6的膨胀石墨在制得的球形环密封件40(参见图1)中完全地暴露在部分凸球形表面35的大直径侧的环状端面36上和其小直径侧的环状端面37上，如图7所示，将膨胀石墨片材6制造成在宽度方向上从编织金属丝网5的一个宽度方向端部7伸出0.1 XD至0.3XD，该宽度方向端部7充当部分凸球形表面35的大直径侧上的环状端面36。另外，膨胀石墨片材6从端部7的宽度方向伸出量δ I被制造成大于其从编织金属丝网5的另一个端部8的宽度方向伸出量δ 2，该另一宽度方向端部8充当部分凸球形表面35的小直径侧上的环状端面37。此外，膨胀石墨片材6被制造成在纵向方向上从编织金属丝网5的一个纵向端部9伸出1.3XL至2.7XL，同时编织金属丝网5的另一个纵向端部10和与该端部10相对应的膨胀石墨片材6的纵向端部11相匹配。
[0084](第四过程)如图8所示，叠置组件12被卷绕在中空圆筒形芯部(未示出)周围，其中编织金属丝网5置于内侧上并且使得膨胀石墨片材6被多卷绕一圈，从而形成管状基底件13，在基底件13中，编织金属丝网5暴露在内周侧上，并且膨胀石墨片材6暴露在外周侧上。作为膨胀石墨片材6，提前制备其长度I相对于编织金属丝网5的长度L从1.3XL至2.7 X L的膨胀石墨片材6，使得管状基底件13中的膨胀石墨片材6的卷绕圈数大于编织金属丝网5的卷绕圈数。在管状基底件13中，如图9所示，在其一个宽度方向端部侧上的膨胀石墨片材6在宽度方向上从编织金属丝网5的一个端部7伸出δ 1，并且在其另一个宽度方向端部侧上的膨胀石墨片材6在宽度方向上从编织金属丝网5的另一个端部8伸出δ 2。
[0085](第五过程)
[0086]<外层形成构件及其制造方法>
[0087]制备水分散体，其中h-BN和PTFE分散地包含在氧化铝溶胶中，在氧化铝溶胶中，水合氧化铝颗粒分散地包含在用作包含充当抗絮凝剂的硝酸的分散介质的水中，并且氧化铝溶胶的氢离子浓度(PH)表现为2至3，该水分散体作为固体含量分散地包含30至50质量％的润滑组合物，该润滑组合物包含23至57质量％的h-BN、33至67质量％的PTFE、以及5至15质量％的水合氧化铝。
[0088]单独地制备类似于上述膨胀石墨片材6的膨胀石墨片材6，并且作为固体含量分散地包含30至50质量％的润滑组合物的水分散体借助于刷涂、辊涂、喷涂等被施加到膨胀石墨片材6的一个表面14，并且被干燥，从而制成上面已形成由润滑组合物组成的固体润滑剂的涂层15的多层片材16 (参见图10)，其中润滑组合物包含23至57质量％的h_BN、33至67质量％的PTFE、以及5至15质量％的水合氧化铝。
[0089](第六过程)在用于外层的中空圆筒形编织金属丝网17的两层之间(即内部)连续地插入具有固体润滑剂的涂层15且形成为长度(宽度)小于编织金属丝网17的直径(内径)的长度的多层片材16 (参见图11)中空圆筒，该用于外层的编织金属丝网17通过由编织机(未示出)连续地编织具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝而获得并且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和0.5至2.5mm宽(参见图6)。将其中插入多层片材16的编织金属丝网17从其插入起始端开始进料到均具有平滑的外周表面的圆柱形辊18和19之间的辊隙Al中，以便在多层片材16的厚度方向上加压(参见图11、12和13)，从而形成其中多层片材16和编织金属丝网20被一体化的扁平的编织金属丝网20。多层片材16和编织金属丝网20由此被压力结合到彼此，使得多层片材16的膨胀石墨片材6的膨胀石墨和涂覆膨胀石墨片材6的表面14的涂层15的固体润滑剂被填充在编织金属丝网20的网眼中，并且编织金属丝网20的一部分与由涂层15的固体润滑剂构成的表面22 —起暴露在外表面21上，同时编织金属丝网20的另一部分嵌入涂层15的固体润滑剂和膨胀石墨片材6的膨胀石墨中。因此，外层形成构件24(参见图13)被制成，其中由编织金属丝网20构成的表面23在外表面21上的占用面积比为30至60%，并且由编织金属丝网20构成的表面23和由固体润滑剂构成的表面22以混合形式暴露在外表面21上。
[0090]这里，由编织金属丝网20构成的表面23在外表面21上的占用面积比可确定如下。参看示出外层形成构件24的平表面的图14(平面图)，在测量范围的面积(长度LX宽度D = SO)中细金属丝部分的面积SI由下式计算:(在周向方向上中空圆筒形编织金属丝网20的网眼数的一半的数目)X (编织金属丝网20的具有纵向网眼尺寸L’的网眼的数目，这些网眼存在于外层形成构件24的测量范围(长度L和宽度D)内)X(形成具有该网眼尺寸L’的一个网眼的编织金属丝网20的细金属丝网的长度)X (该细金属丝的直径)。细金属丝部分的面积SI在测量范围的面积(长度LX宽度D = SO)中占据的比率(S1/S0X100)被设定为表面22的占用面积比。例如，如果假设在周向方向上的编织金属丝网20的网眼的数目为56、外层形成构件24的测量范围的长度L为20mm、外层形成构件24的测量范围的宽度D为39mm、编织金属丝网20的一个网眼的纵向网眼尺寸L’为2.01mm、形成该一个网眼的细金属丝的长度为6.43mm、并且该细金属丝的直径为0.15mm，那么测量范围的面积SO为780mm2 ( = 20mmX 39mm)，并且在测量范围中的细金属丝部分的面积为56/2 X (20/2.01) X 6.43X0.15 = 28X9.95X6.43X0.15 = 268.7mm2，从而这些金属丝网部分的面积在单位面积中的比率为268.7/780X100 = 34.4%。因此，在该外层形成构件24中，由编织金属丝网20构成的表面23在外表面21中的占用面积比为34.4%。应当指出，相对于外表面21的多个测量范围，外层形成构件24中的编织金属丝网20的纵向网眼尺寸L’和形成具有网眼尺寸L’的一个网眼的细金属丝的长度可分别用显微镜测量，并且可从由从测量值计算获得的相应的测量范围的占用面积比的算术平均值确定占用面积比。
[0091]在外层形成构件24中由编织金属丝网20构成的表面23在外表面21上的占用面积比被设定为30至60%、优选为30至45%的事实产生以下效果:虽然由于与匹配构件的滑动摩擦而在由外表面21上的暴露的编织金属丝网20构成的表面23上发生磨损，并且由编织金属丝网20构成的表面23的占用面积比根据磨损量而逐渐增加，但如果暴露在外表面21上的由编织金属丝网20构成的表面23的占用面积比为30至60%，在与匹配构件的滑动摩擦中施加到膨胀石墨片材6和编织金属丝网20中的每一个的载荷会减小，结果导致产生以下效应:即使非常小的摆动或过量的轴向载荷被连续地施加较长时间，也可以尽可能可行地防止异常摩擦噪音的生成，而不损坏匹配构件。
[0092]在第六过程中在圆柱形辊18和19之间的辊隙Λ I优选地设定在0.35至0.60mm的范围内。
[0093](第七过程)由此获得的外层形成构件24在其中暴露固体润滑剂的表面22被置于外侧上的状态下卷绕在上述管状基底件13的外周表面周围，从而制成圆柱形预成型件25(参见图15)。
[0094](第八过程)制备诸如图17中所示模具的模具32，该模具具有圆柱形内壁表面26、与圆柱形内壁表面26连续的部分凹球形壁表面27、以及由与部分凹球形壁表面27连续的小直径圆柱形内壁表面28a限定的通孔28，并且在模具中，当阶梯状的芯部29配合地插入通孔28中时，中空圆筒形部分30和与中空圆筒形部分30连续的球形环中空部分31形成于模具内部。然后，将圆柱形预成型件25装配在阶梯状的芯部29上。
[0095]设置在模具32的中空圆筒形部分30和球形环中空部分31中的圆柱形预成型件25在98至294N/mm2(l至3吨/厘米2)的压力下在芯部轴线的方向上经受压缩成形。因此，制成了球形环密封件40，其包括:球形环基底件38，其由在中部限定通孔33的圆柱形内表面34、部分凸球形表面35、以及在部分凸球形表面35的大直径侧和小直径侧上的环状端面36和37限定；以及外层39，其一体地形成于球形环基底件38的部分凸球形表面35上，如图1和2所示。
[0096]在球形环密封件40中，如图1和2所示，球形环基底件38包括:用于球形环基底件的加固件，其由压缩的编织金属丝网5制成，该编织金属丝网通过使用具有0.28至0.32mm的直径的细金属丝编织而成并且其网眼尺寸为4至6mm长和3至4mm宽或左右；以及包含膨胀石墨片材6的膨胀石墨的耐热材料，其被压缩以便填充该加固件的编织金属丝网5的网眼并且与该加固件的编织金属丝网5以混合形式一体地形成。外层39包括:用于外层的加固件，其由压缩的编织金属丝网17制成，编织金属丝网17通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成并且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和0.5至2.5mm宽或左右；固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及用于外层的耐热材料，其由包含膨胀石墨的膨胀石墨片材6构成。用于外层的固体润滑剂和耐热材料的膨胀石墨片材6的膨胀石墨被压缩以便填充用于外层的加固件的压缩的编织金属丝网17的网眼，并且用于外层的压缩的加固件在径向方向上致密地覆盖在球形环基底件38的部分凸球形表面35上。外层39的外表面41形成为平滑的复合表面42，其中由外层的加固件的编织金属丝网17构成的表面23和由固体润滑剂构成的表面22以混合形式暴露。在外层39的外表面41上，由外层的加固件的编织金属丝网17构成的表面23的占用面积比为30至60%。
[0097]<第二制造方法>
[0098]第一至第七过程与上文所述过程相同。
[0099](第八过程)制备阶梯状的芯部29，在其一个端部部分上可拆卸地装配有帽盖29d，帽盖29d为有底圆筒形，在其一个端部部分处设置有底部部分29a，并且在其另一端部部分处设有开口部分2%，并且在开口部分29b侧的外周表面上具有截头圆锥形表面部分29c，该截头圆锥形表面部分29c的直径从所述另一端部部分起逐渐增大。制备诸如图18中所示模具的模具32a，该模具具有圆柱形内壁表面26、与圆柱形内壁表面26连续的部分凹球形壁表面27、以及由与部分凹球形壁表面27连续的小直径圆柱形内壁表面28a限定的通孔28，并且在模具32a中，当上述阶梯状的芯部29配合地插入通孔28中时，中空圆筒形部分30和与中空圆筒形部分30连续的球形环中空部分31形成于模具内部。然后，将圆筒形预成型件25装配在阶梯状的芯部29的帽盖29d的外周表面上，如图19所示。
[0100]设置在模具32a的中空圆筒形部分30和球形环中空部分31中的圆筒形预成型件25在98至294N/mm2(l至3吨/厘米2)的压力下通过冲头P在芯部轴线的方向上经受压缩成形。因此，制成了球形环密封件40a，其包括:球形环基底件38，其具有在其中部的通孔33，并且由圆柱形内表面34、部分凸球形表面35、以及在部分凸球形表面35的大直径侧和小直径侧上的环状端面36和37限定，圆柱形内表面34具有圆柱形表面34a、与圆柱形表面34a连续的截头圆锥形表面34b、以及与截头圆锥形表面34b连续的直径增大的圆柱形内表面34c ;以及外层39，其一体地形成于球形环基底件38的部分凸球形表面35上，如图3所
/Jn ο
[0101]在球形环密封件40a中，如图2和3所示，球形环基底件38包括:用于球形环基底件的加固件，其由压缩的编织金属丝网5制成，该编织金属丝网通过使用具有0.28至0.32mm的直径的细金属丝编织而成并且其网眼尺寸为4至6mm长和3至4mm宽或左右；以及包含膨胀石墨片材6的膨胀石墨的耐热材料，其被压缩以便填充该加固件的编织金属丝网5的网眼并且与该加固件的编织金属丝网5以混合形式一体地形成。外层39包括:用于外层的加固件，其由压缩的编织金属丝网17制成，编织金属丝网17通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成并且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和0.5至2.5mm宽或左右；固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及用于外层的耐热材料，其由包含膨胀石墨的膨胀石墨片材6构成。用于外层的固体润滑剂和耐热材料的膨胀石墨片材6的膨胀石墨被压缩以便填充用于外层的加固件的压缩的编织金属丝网17的网眼，并且用于外层的加固件在径向方向上致密地覆盖在球形环基底件38的部分凸球形表面35上。外层39的外表面41形成为复合表面42，其中由外层的加固件的编织金属丝网17构成的表面23和由固体润滑剂构成的表面22以混合形式暴露。在外层39的外表面41上，由外层的加固件的编织金属丝网17构成的表面23的占用面积比为30至60%。限定通孔33的圆柱形内表面34包括:圆柱形表面34a，其在从球形环基底件38的小直径侧环状端面37朝大直径侧环状端面36的方向上具有预定宽度；截头圆锥形表面34b，其直径从圆柱形表面34a的端部朝球形环基底件38的大直径侧环状端面36逐渐增加，并且其在从圆柱形表面34a的端部朝大直径侧环状端面36的方向上具有预定宽度；以及直径增大的圆柱形内表面34c，其在从截头圆锥形表面34的端部朝大直径侧环状端面36的方向上具有预定宽度，并且具有等于排气管100的管端部分101 (参见图20)的外径的直径，圆柱形内表面34具有使其中由球形环基底件38的压缩金属丝网制成的加固件暴露于外部的表面。圆柱形表面34a形成有在其两个端部之间相同的直径，并且连续地连接到球形环基底件38的小直径侧环状端面37 ；截头圆锥形表面34b在其小直径侧端部处连续地连接到圆柱形表面34a的另一端部，并且在其大直径侧端部处连续地连接到直径增大的圆柱形内表面34c的一个端部；并且直径增大的圆柱形内表面34c在其另一个端部处连续地连接到球形环基底件38的大直径侧环状端面36，并形成有在其两个端部之间相同的直径。在环状端面36和37上，由膨胀石墨片材6的膨胀石墨构成的耐热材料暴露到外部,该耐热材料通过在宽度方向上对从编织金属丝网5伸出的膨胀石墨片材6的那些部分(δ 2和δ I的部分)进行压缩、弯绕和铺展而形成。
[0102]球形环密封件40和40a均通过内装入图20中所示排气管球形接头中而使用。即，在图20中所示排气管球形接头中，在连接到发动机侧的上游侧排气管100的外周表面上直立地设有凸缘200，其包括通过留出管端部分101而一体地形成于上游侧排气管100上的凸缘部分102。球形环密封件40在限定通孔33的圆柱形内表面34处装配在管端部分101上，并且座置成使得其大直径侧环状端面36抵靠凸缘200的凸缘部分102。张开部分301一体地具有凹型球形表面部分302和与凹型球形表面部分302连续的凸缘部分303，该张开部分203固定到设置成与上游侧排气管100相对的下游侧排气管300并且连接到消音器侦U。凹型球形表面部分302的内表面304与平滑的复合表面42可滑动地接触，在平滑的复合表面42中，由加固件的编织金属丝网17构成的表面23和由固体润滑剂构成的表面22以混合形式存在于球形环密封件40的外层39的外表面41中。
[0103]在图20中所示排气管球形接头中，下游侧排气管300借助于一对螺栓40并借助于一对卷簧500恒定地有回弹力地朝上游侧排气管100推压，一对螺栓400各自具有固定到凸缘200的一个端部和通过插入张开部分301的凸缘部分303来布置的另一个端部，一对卷簧500各自布置在螺栓400的加大的头部和凸缘部分303之间。此外，排气管球形接头布置成:通过在充当球形环密封件40的外层39的滑动表面的平滑的复合表面42与形成于下游侧排气管300的端部处的张开部分301的凹型球形表面部分302的内表面304之间的滑动接触，允许在上游侧排气管100和下游侧排气管300中发生相对的角位移。
[0104]示例
[0105]示例 I
[0106]使用一根具有0.28mm的直径的奥氏体不锈钢丝(SUS 304)作为细金属丝，制成其网眼尺寸为5mm长和4mm宽的中空圆筒形编织金属丝网并将其穿过一对辊之间，从而制备充当球形环基底件的加固件的带形编织金属丝网。将该带形金属丝网和具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度的膨胀石墨片材I彼此叠置以形成叠置组件。然后，在将带形编织金属丝网置于内侧上的情况下，卷绕叠置组件，使得带形编织金属丝网被卷绕五圈，而膨胀石墨片材I被卷绕六圈，由此制备其中膨胀石墨片材I被置于最外周上的管状基底件。在该管状基底件中，膨胀石墨片材I的宽度方向上相对的端部部分分别在带形编织金属丝网的宽度方向上从带形编织金属丝网伸出。
[0107]单独地制备膨胀石墨片材I，其类似于上述膨胀石墨片材I且具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度，并且制备氧化铝溶胶，其中，勃姆石(一水氧化铝=Al2O3.H2O)作为水合氧化铝分散地包含在用作分散介质的水中，在水中包含充当抗絮凝剂的硝酸，并且氧化铝溶胶的氢离子浓度(pH)表现为2。将水分散体(22.5质量％的h-BN、25.0质量％的PTFE和2.5质量％的勃姆石)辊涂在膨胀石墨片材I的一个表面上，并且干燥以在膨胀石墨片材I的一个表面上形成由润滑组合物组成的固体润滑剂(45.0质量％的h-BN、50.0质量％的PTFE和5.0质量％的勃姆石)的涂层，从而制成由膨胀石墨片材I和涂覆在该膨胀石墨片材I的一个表面上的固体润滑剂的涂层构成的多层片材，在所述水分散体中，h-BN和PTFE分散地包含在该氧化铝溶胶中，并且其分散地包含50质量％的作为固体含量的润滑组合物，该润滑组合物包含45.0质量％的h-BN、50.0质量％的PTFE和5.0质量％的勃姆石。
[0108]使用一根具有0.15mm的直径的奥氏体不锈钢丝(SUS 304)作为细金属丝，连续地编织其网眼尺寸为2.0lmm长和0.70mm宽(由显微镜测量)的充当外层的加固件的中空圆筒形编织金属丝网，并且将上述多层片材连续地插入该中空圆筒形编织金属丝网内部的两层之间。将两层之间插入有多层片材的该中空圆筒形编织金属丝网从多层片材的插入起始端开始进料到一对圆柱形辊之间的辊隙中，以便在多层片材的厚度方向上加压，从而使中空圆筒形编织金属丝网变形成扁平的编织金属丝网。多层片材和扁平的编织金属丝网由此通过压力结合到彼此而一体化，使得多层片材的膨胀石墨片材I的膨胀石墨被填充在该编织金属丝网的网眼中，并且编织金属丝网和多层片材的涂层的固体润滑剂的一部分均暴露在外表面上，同时编织金属丝网的另一部分被嵌入多层片材的涂层和膨胀石墨片材中。因此，制成了外层形成构件，其中由编织金属丝网构成的表面在外表面上的占用面积比为34.5%，并且在其外表面上，由编织金属丝网构成的表面和由涂层的固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。
[0109]将外层形成构件在其暴露固体润滑剂的表面置于外侧上的状态下卷绕在上述管状基底件的外周表面周围，从而制成圆筒形预成型件。
[0110]将该圆柱形预成型件装配在图17中所示模具的阶梯状的芯部上，并且设置在模具内部的中空部分中。
[0111]设置在模具的中空圆筒形部分中的圆柱形预成型件在294N/mm2(3吨/厘米2)的压力下在芯部轴线的方向上经受压缩成形。因此，制成球形环密封件，其包括:球形环基底件，其由圆柱形内表面、部分凸球形表面、以及在部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定，圆柱形内表面限定了在中部的通孔并且由一个暴露表面构成，充当球形环基底件的加固件的带形编织金属丝网暴露在该暴露表面；以及外层，其一体地形成于部分凸球形表面上。
[0112]在由此获得的球形环密封件中，球形环基底件包括:由压缩的编织金属丝网制成的球形环基底件的加固件，该编织金属丝网通过使用具有0.28mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为5mm长和4mm宽；以及耐热材料，其包含膨胀石墨并且被压缩以便填充该加固件的编织金属丝网的网眼，并且与该加固件的编织金属丝网以混合形式一体地形成。外层包括:由压缩的编织金属丝网制成的用于外层的加固件，该编织金属丝网使用具有
0.15mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为2.0lmm长和0.70mm宽；固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及外层的耐热材料，其包含膨胀石墨。用于外层的固体润滑剂和耐热材料被压缩以便填充加固件的编织金属丝网的网眼，并且用于外层的加固件在径向方向上致密地覆盖在球形环基底件的部分凸球形表面上。外层的外表面形成为平滑的复合表面，其中由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。在外层的外表面上，由用于外层的加固件构成的表面的占用面积比为34.5%。
[0113]示例2
[0114]以与上述示例I中相同的方式制成管状基底件。在该管状基底件中，膨胀石墨片材I的宽度方向上相对的端部部分分别在充当球形环基底件的加固件的带形编织金属丝网的宽度方向上从带形编织金属丝网伸出。
[0115]将类似于上述示例I的水分散体辊涂在膨胀石墨片材I的一个表面上，并且干燥以在膨胀石墨片材I的一个表面上形成由润滑组合物组成的固体润滑剂(45.0质量％的h-BN、50.0质量％的PTFE和5.0质量％的勃姆石)的涂层，从而制成由膨胀石墨片材I和涂覆在该膨胀石墨片材I的一个表面上的固体润滑剂的涂层构成的多层片材。
[0116]通过使用类似于上述示例I的细金属丝、且具有0.15mm的直径的一根奥氏体不锈钢丝作为细金属丝，连续地编织其网眼尺寸为1.24mm长和0.64mm宽(由显微镜测量)的充当外层的加固件的中空圆筒形编织金属丝网，并且将上述多层片材连续地插入该中空圆筒形编织金属丝网内部的两层之间。将插入有多层片材的该中空圆筒形编织金属丝网从多层片材的插入起始端开始进料到一对圆柱形辊之间的辊隙中，以便在多层片材的厚度方向上加压，从而使中空圆筒形编织金属丝网变形成扁平的编织金属丝网。多层片材和编织金属丝网由此通过压力结合到彼此而一体化，使得多层片材的膨胀石墨片材I的膨胀石墨被填充在该编织金属丝网的网眼中，并且编织金属丝网和多层片材的膨胀石墨片材I的膨胀石墨的一部分均暴露在外表面上，同时编织金属丝网的另一部分被嵌入多层片材的涂层和膨胀石墨片材I中。因此，制成了外层形成构件，其中由编织金属丝网构成的表面在外表面上的占用面积比为42.1%，并且在其外表面上，由编织金属丝网构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。
[0117]将外层形成构件在其暴露固体润滑剂的表面置于外侧上的状态下卷绕在上述管状基底件的外周表面周围，从而制成圆柱形预成型件。然后，在类似于示例I之方法的方法中，制成球形环密封件，其包括:球形环基底件，其由圆柱形内表面、部分凸球形表面、以及在部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定，圆柱形内表面限定了在中部的通孔并且由一个暴露表面构成，充当球形环基底件的加固件的带形编织金属丝网暴露在暴露表面；以及外层，其一体地形成于球形环基底件的部分凸球形表面上。
[0118]在由此获得的球形环密封件中，球形环基底件包括:由压缩的编织金属丝网制成的球形环基底件的加固件，该编织金属丝网通过使用具有0.28mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为5mm长和4mm宽；以及耐热材料，其包含膨胀石墨并且被压缩以便填充该加固件的编织金属丝网的网眼，并且与该加固件的编织金属丝网以混合形式一体地形成。外层包括:由压缩的编织金属丝网制成的用于外层的加固件，该编织金属丝网通过使用具有0.15mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.24mm长和0.64mm宽；固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及外层的耐热材料，其包含膨胀石墨。用于外层的固体润滑剂和耐热材料被压缩以便填充加固件的编织金属丝网的网眼，并且用于外层的加固件被在径向方向上致密地覆盖在球形环基底件的部分凸球形表面上。外层的外表面形成为平滑的复合表面，其中由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。在外层的外表面上，由用于外层的加固件构成的表面的占用面积比为42.1 %。
[0119]示例3
[0120]通过使用类似于上述示例2的部件材料和类似于上述示例I的方法制成球形环密封件，所不同的是，使用膨胀石墨片材III作为上述示例2中的每种耐热材料的膨胀石墨片材，其包含1.0质量％的五氧化二磷、4.0质量％的磷酸二氢铝和膨胀石墨，并且具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度。
[0121]在由此获得的球形环密封件中，球形环基底件包括:由压缩的编织金属丝网制成的球形环基底件的加固件，该编织金属丝网通过使用具有0.28mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为5mm长和4mm宽；以及耐热材料，其包含4.0质量％的磷酸二氢铝、1.0质量％的五氧化二磷和膨胀石墨，并且被压缩以便填充该加固件的编织金属丝网的网眼并且与该加固件的编织金属丝网以混合形式一体地形成。外层包括:由压缩的编织金属丝网制成的外层的加固件，该编织金属丝网通过使用具有0.15mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.24mm长和0.64mm宽；固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及用于外层的耐热材料，其包含4.0质量％的磷酸二氢铝、1.0质量％的五氧化二磷和膨胀石墨。用于外层的固体润滑剂和耐热材料被压缩以便填充加固件的编织金属丝网的网眼，并且用于外层的加固件在径向方向上致密地覆盖在球形环基底件的部分凸球形表面上。外层的外表面形成为平滑的复合表面，其中由用于外层的加固件构成的表面和由固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露。在外层的外表面上，由用于外层的加固件构成的表面的占用面积比为42.1%。
[0122]比较例I (对应于专利文献I中的示例3)
[0123]通过使用一根具有0.28mm的直径的奥氏体不锈钢丝(SUS 304)作为细金属丝，制成其网眼尺寸为5mm长和4mm宽的中空圆筒形编织金属丝网，并将其穿过一对辊之间以形成带形编织金属丝网，该金属丝网被用作球形环基底件的加固件。作为充当球形环基底件的耐热材料的膨胀石墨片材，使用具有1.12Mg/m3的密度和0.38mm的厚度的膨胀石墨片材I，并且该膨胀石墨片材I和带形编织金属丝网彼此叠置以形成叠置组件。然后，在将带形编织金属丝网置于内侧的情况下，卷绕该叠置组件，并且使得带形编织金属丝网被卷绕五圈，而膨胀石墨片材I被卷绕六圈，由此制成其中膨胀石墨片材I被置于最外周上的管状基底件。在该管状基底件中，膨胀石墨片材I的宽度方向上相对的端部部分分别在充当球形环基底件的加固件的带形编织金属丝网的宽度方向上从带形编织金属丝网伸出。
[0124]作为外层的耐热材料，使用具有0.3Mg/m3的密度和1.35mm的厚度的膨胀石墨片材I。作为外层的加固件，使用中空圆筒形编织金属丝网，其通过使用一根具有0.15_的直径的奥氏体不锈钢丝(SUS 304)连续地编织而成且其网眼尺寸为3.5mm长和2.5mm宽，并且将充当外层的耐热材料的膨胀石墨片材I连续地插入该中空圆筒形编织金属丝网的内部。将其中插入有该膨胀石墨片材I的中空圆筒形编织金属丝网从膨胀石墨片材I的插入起始端开始进料到圆柱形辊和在其外周表面上具有沿轴向方向的多个环状凹槽的辊之间的棍隙(棍隙Δ I被设定至0.5mm)中，以便在膨胀石墨片材I的厚度方向上加压，并且进一步进料到另一对圆柱形辊之间的辊隙(该辊隙Λ 2被设定至0.45mm)中以加压。因此，制成外层的复合片材，其中膨胀石墨片材和编织金属丝网被压力结合到彼此，使得膨胀石墨片材I的膨胀石墨被紧密地填充在通过加压变得扁平的编织金属丝网的网眼中，并且编织金属丝网被嵌入膨胀石墨片材I中，由此使膨胀石墨片材I的表面与由编织金属丝网构成的表面变得彼此齐平，并且使由编织金属丝网构成的表面和由膨胀石墨片材I的膨胀石墨构成的表面以点状方式暴露在外表面上。
[0125]作为润滑组合物，使用类似于上述示例I的水分散体(分散地包含作为固体含量的50质量％的润滑组合物的水分散体，该润滑组合物包含45.0质量％的h-BN、50.0质量％的PTFE和5.0质量％的勃姆石)。将该水分散体辊涂在该复合片材的由具有环状凹槽的所述辊加压的那一侧的表面上，然后干燥，从而制成用于外层的多层片材，其中由润滑组合物组成的固体润滑剂(45.0质量％的h-BN、50.0质量％的PTFE和5.0质量％的勃姆石)的涂层形成于该复合片材的一个表面上。
[0126]将其涂层面向外侧的、用于外层的多层片材卷绕在上述管状基底件的外周表面周围，从而制成圆柱形预成型件。然后，通过类似于上述示例I的方法制成球形环密封件，其包括:球形环基底件，其由限定了在中部的通孔的圆柱形内表面、部分凸球形表面、部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定；以及外层，其一体地形成于球形环基底件的部分凸球形表面上。
[0127]在由此获得的球形环密封件中，球形环基底件包括:包含压缩的膨胀石墨的用于球形环基底件的耐热材料和由压缩的编织金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件，该编织金属丝网通过使用具有0.28mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为5mm长和4_宽，用于球形环基底件的加固件通过与用于球形环基底件的耐热材料的压缩的膨胀石墨片材I交织而具有结构完整性。外层包括:由压缩的编织金属丝网制成的用于外层的加固件，该编织金属丝网通过使用具有0.15mm的直径的细金属丝编织而成并且其网眼尺寸为3.5mm长和2.5mm宽；由膨胀石墨片材I制成的耐热材料，其被压缩以便填充该加固件的编织金属丝网的网眼；以及涂层的固体润滑剂，平滑的外层由涂层的固体润滑剂构成(参见图22和23)。
[0128]比较例2 (对应于专利文献2中的示例11)
[0129]使用类似于上述比较例I的带形编织金属丝网作为用于球形环基底件的加固件。使用膨胀石墨片材III作为充当球形环基底件的耐热材料的膨胀石墨片材，其包含1.0质量％的五氧化二磷、4.0质量％的磷酸二氢铝和膨胀石墨，并且具有1.12Mg/m3的密度和
0.38mm的厚度。将该膨胀石墨片材III和带形编织金属丝网的叠置组件卷绕，使得膨胀石墨片材III被置于最外周上，从而制成管状基底件。在该管状基底件中，膨胀石墨片材III的宽度方向上相对的端部部分分别在充当球形环基底件的加固件的带形金属丝网的宽度方向上从带形金属丝网伸出。
[0130]使用膨胀石墨片材III作为用于外层的耐热材料,其包含1.0质量％的五氧化二磷、4.0质量％的磷酸二氢铝和膨胀石墨，并且具有0.3Mg/m3的密度和1.35mm的厚度。使用中空圆筒形编织金属丝网作为用于外层的加固件，其通过使用类似于上述比较例1、且具有0.15mm的直径的奥氏体不锈钢丝(SUS 304)连续地编织而成，并且其网眼尺寸为3.5mm长和2.5_宽。将充当外层的耐热材料的膨胀石墨片材III连续地插入该中空圆筒形编织金属丝网的内部。然后，在类似于示例I的方法中，制成用于外层的复合片材，其中充当用于外层的耐热材料的膨胀石墨片材III且由1.0质量％的五氧化二磷、磷酸二氢铝和膨胀石墨构成的表面与由1.0质量％的五氧化二磷、磷酸二氢铝和膨胀石墨构成的膨胀石墨片材III的表面以点状方式暴露。
[0131]以与上述比较例I相同的方式，制成外层的多层片材，其中固体润滑剂(45.0质量％的h-BN、50.0质量％的PTFE和5.0质量％的勃姆石)的涂层形成于外层的复合片材的一个表面上。
[0132]将其涂层面向外部的用于外层的多层片材卷绕在上述管状基底件的外周表面周围，从而制成圆柱形预成型件。然后，以类似于上述示例I的方式制成球形环密封件，其包括:球形环基底件，其由限定了在中部的通孔的圆柱形内表面、部分凸球形表面、部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定；以及外层，其一体地形成于球形环基底件的部分凸球形表面上。
[0133]在由此获得的球形环密封件中，球形环基底件包括:由压缩的膨胀石墨片材III构成的耐热材料，其包含1.0质量％的五氧化二磷、4.0质量％的磷酸二氢铝和膨胀石墨；以及由编织金属丝网制成的用于球形环基底件的加固件，该编织金属丝网通过使用具有
0.28mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为5mm长和4mm宽，用于球形环基底件的加固件通过与压缩的膨胀石墨片材III交织而具有结构完整性。外层包括:由压缩的编织金属丝网制成的用于外层的加固件，该编织金属丝网通过使用具有0.15mm的直径的细金属丝编织而成并且其网眼尺寸为3.5mm长和2.5mm宽；由膨胀石墨片材III制成的耐热材料，其被压缩以便填充该加固件的编织金属丝网的网眼；以及涂层的固体润滑剂，形成为平滑的外层的外表面由涂层的固体润滑剂构成。
[0134]接下来，将提供通过将在上述示例I至3和比较例I和2中获得的球形环密封件安装到图20中所示排气管球形接头中，对异常摩擦噪音的发生的存在与否、气体泄漏量(I/min)和磨损量进行的测试的结果的描述。
[0135]<对异常摩擦噪音的发生的存在与否的测试条件>
[0136]使用卷簧的挤压力(弹簧设定力):1177N
[0137]摆动角度:±3°
[0138]激励频率:12Hz
[0139]温度(图20中所示凹型球形表面部分302的外表面温度):
[0140]从室温(25°C)至 500°C
[0141]测试摆动的次数:8个循环(2，000, 000次摆动)
[0142]匹配构件(图20中所示张开部分301的材料):
[0143]SUS 304
[0144]〈测试方法和测量方法〉
[0145]将在12Hz的激励频率下的±3°的摆动设定为一个摆动单位，在室温(25°C )下进行45，000次摆动之后，环境温度升高至500°C，同时继续摆动(在温度升高期间摆动的次数为45，000次)。当环境温度达到500°C的温度时，进行115，000次摆动，并且随后允许环境温度下降至室温，同时继续摆动(在温度下降期间的摆动的次数为45，000次)。将250，000次摆动的总数设为一个循环，并且进行8个循环(2，000, 000次摆动)。
[0146]异常摩擦噪音的发生的存在与否的评价通过使用以下判断水平在上述时点进行，即，(I)在500，000次摆动之后，(2)在I, 000，000次摆动之后，(3)在I, 500，000次摆动，以及(4)在2，000，000次摆动之后。
[0147]〈异常摩擦噪音的判断标准〉
[0148]编号O:不生成异常摩擦噪音。
[0149]编号0.5:异常摩擦噪音的生成可通过声音收集管确认。
[0150]编号1:异常摩擦噪音的生成可在离排气管球形接头的滑动部分大约0.2m的位置处确认。
[0151]编号1.5:异常摩擦噪音的生成可在离排气管球形接头的滑动部分大约0.5m的位置处确认。
[0152]编号2:异常摩擦噪音的生成可在离排气管球形接头的滑动部分大约Im的位置处确认。
[0153]编号2.5:异常摩擦噪音的生成可在离排气管球形接头的滑动部分大约2m的位置处确认。
[0154]编号3:异常摩擦噪音的生成可在离排气管球形接头的滑动部分大约3m的位置处确认。
[0155]编号3.5:异常摩擦噪音的生成可在离排气管球形接头的滑动部分大约5m的位置处确认。
[0156]编号4:异常摩擦噪音的生成可在离排气管球形接头的滑动部分大约IOm的位置处确认。
[0157]编号4.5:异常摩擦噪音的生成可在离排气管球形接头的滑动部分大约15m的位置处确认。
[0158]编号5:异常摩擦噪音的生成可在离排气管球形接头的滑动部分大约20m的位置处确认。
[0159]在上述判断水平的总体评估中，就编号O至2.5而言，做出不生成异常摩擦噪音的判断(接受)，而就编号3至5而言，做出生成异常摩擦噪音的判断(拒绝)。
[0160]此外，在上述测试条件下完成2，000, 000次测试摆动之后，根据示例I至3和比较例I和2进行球形环密封件的外层的磨损量的测量。
[0161]<气体泄漏量的测试条件>
[0162]使用卷簧的挤压力(弹簧设定力):588N
[0163]激励角度:±3°
[0164]激励频率(摆动速度):1.6Hz
[0165]温度(图20中所示凹型球形表面部分302的外表面温度):
[0166]从室温(25°C)至 500°C
[0167]摆动的次数:2，000, 000次
[0168]匹配构件(图20中所示张开部分301的材料):
[0169]SUS 304
[0170]〈测试方法〉
[0171]温度升高至500°C，同时继续在室温下以1.6Hz的激励频率在±3°下摆动。在保持该温度的状态下，继续摆动，并且在摆动的次数达到1，000，000次和2，000，000次的时点测量气体泄漏量。
[0172]<气体泄漏量的测量方法>
[0173]关闭图20中所示排气管球形接头的上游侧排气管100的开口部分，并且允许干燥空气在49kPa(0.5kgf/cm2)的压力下从下游侧排气管300侧流过。(I)在测试早期(开始之前)，(2)在1，000，000次摆动之后，并且(3)在2，000，000次摆动之后，在静止的中性状态下和在激励状态下，借助于流量计测量从接头部分(在球形环密封件40的外表面41和张开部分301的内表面304之间的滑动接触部分、在球形环密封件40的圆柱形内表面34和上游侧排气管100的管端部分101之间的配装部分、以及在球形环密封件40的球形环基底件38的大直径侧环状端面36和直立地设置在上游侧排气管100上的凸缘部分102之间的邻接部分)的气体泄漏量。
[0174]表I示出了上述测试的结果。
[0175]表I
[0176]

【权利要求】
1.一种用于在排气管接头中使用的球形环密封件，包括:球形环基底件，其由圆柱形内表面、部分凸球形表面、以及在所述部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定；以及外层，其一体地形成于所述球形环基底件的所述部分凸球形表面上， 其中，所述球形环基底件包括:用于所述球形环基底件的加固件和用于所述球形环基底件的耐热材料，所述加固件由压缩的编织金属丝网制成，所述金属丝网通过使用具有0.28至0.32mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长和3至5mm宽,所述耐热材料包含膨胀石墨并且被压缩以便填充所述加固件的所述编织金属丝网的网眼并且与所述加固件以混合形式一体地形成，并且 其中，所述外层包括:用于所述外层的加固件，其由压缩的编织金属丝网制成，所述金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和0.5至2.5mm宽；固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及包含膨胀石墨的用于所述外层的耐热材料，用于所述外层的所述耐热材料和所述固体润滑剂被压缩以便填充用于所述外层的所述加固件的所述编织金属丝网的网眼，用于所述外层的所述加固件在径向方向上致密地覆盖在所述球形环基底件的所述部分凸球形表面上，所述外层的外表面形成为平滑的复合表面，在所述平滑的复合表面中，由用于所述外层的所述加固件构成的表面和由所述固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由用于所述外层的所述加固件构成的所述表面在所述外层的所述外表面上的占用面积比为30%至60%。
2.根据权利要求1所述的球形环密封件，其特征在于，所述圆柱形内表面由用于所述球形环基底件的所述耐 热材料的所述膨胀石墨的暴露表面构成。
3.根据权利要求1或2所述的球形环密封件，其特征在于，所述圆柱形内表面由用于所述球形环基底件的所述加固件的所述编织金属丝网的暴露表面构成。
4.根据权利要求3所述的球形环密封件，其特征在于，所述圆柱形内表面包括:圆柱形表面，其具有在从所述球形环基底件的小直径侧环状端部朝大直径侧环状端部的方向上的预定宽度并且在端部之间具有相同直径；截头圆锥形表面，其直径从所述圆柱形表面的端部朝所述球形环基底件的所述大直径侧环状端部逐渐增大，并且其具有在从所述圆柱形表面的所述端部朝所述球形环基底件的所述大直径侧环状端部的方向上预定的宽度；以及直径增大的圆柱形表面，其具有在从所述截头圆锥形表面的大直径侧环状端部朝所述球形环基底件的所述大直径侧环状端部的方向上的预定宽度，并且具有对应于排气管的管端部分的外径的直径，其中，所述圆柱形表面在其一个端部处连续地连接到所述球形环基底件的所述小直径侧环状端部，所述截头圆锥形表面在其小直径侧环状端部处连续地连接到所述圆柱形表面的另一端部并且在其大直径侧环状端部处连续地连接到所述直径增大的圆柱形内表面的一个端部，并且所述直径增大的圆柱形内表面在其另一个端部处连续地连接到所述球形环基底件的所述大直径侧环状端部且形成有在其两个端部之间相同的直径。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的球形环密封件，其特征在于，所述润滑组合物包含23至57质量％的六方氮化硼、5至15质量％的水合氧化铝、以及33至67质量％的聚四氟乙烯树脂。
6.根据权利要求1至5中的任一项所述的球形环密封件，其特征在于，用于所述球形环基底件的所述耐热材料和用于所述外层的所述耐热材料中的每一个还包含1.0至16.0质量％的磷酸盐。
7.根据权利要求6所述的球形环密封件，其特征在于，用于所述球形环基底件的用于所述耐热材料和所述外层的所述耐热材料中的每一个还包含0.05至5.0质量％的硝酸。
8.—种制造用于在排气管接头中使用的球形环密封件的方法，所述球形环密封件包括:球形环基底件，其由圆柱形内表面、部分凸球形表面、以及在所述部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定；以及外层，其一体地形成于所述球形环基底件的所述部分凸球形表面上，所述方法包括以下步骤: (a)制备由膨胀石墨构成的膨胀石墨片材； (b)制备带形编织金属丝网，所述带形编织金属丝网通过使用具有0.28至0.32mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长和3至5mm宽； (c)在通过将所述膨胀石墨片材上叠置在所述带形编织金属丝网上而形成叠置组件之后，将所述叠置组件卷绕成中空的圆筒形形状，从而形成管状基底件； (d)制备另一个膨胀石墨片材，所述另一个膨胀石墨片材由膨胀石墨构成，并且在所述另一个膨胀石墨片材的一个表面上形成固体润滑剂的涂层，从而形成多层片材； (e)将所述多层片材插入中空圆筒形编织金属丝网的两层之间，所述编织金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和.0.5至2.5mm宽，并且通过在所述多层片材的厚度方向上对在两层之间插入有所述多层片材的所述中空圆筒形编织金属丝网加压而将所述中空圆筒形编织金属丝网形成为扁平的编织金属丝网，使得所述多层片材的所述另一个膨胀石墨片材的所述膨胀石墨和形成于所述膨胀石墨片材的所述一个表面上的所述涂层的所述固体润滑剂被填充到所述扁平的编织金属丝网的网眼中 ，从而形成外表面层形成构件，所述外表面层形成构件由所述另一个膨胀石墨片材的所述膨胀石墨、所述涂层的所述固体润滑剂、以及与所述膨胀石墨和所述固体润滑剂以混合形式一体化的所述扁平的编织金属丝网组成，由所述扁平的编织金属丝网构成的表面在外表面上的占用面积比为30至60%，在所述外表面中，由所述扁平的编织金属丝网构成的所述表面和由形成于所述另一个膨胀石墨片材的所述一个表面上的所述涂层的所述固体润滑剂构成的表面以混合形式存在； (f)将所述外表面层形成构件围绕所述管状基底件的外周表面以如下状态卷绕而形成圆柱形预成型件，即，其中由所述外表面层形成构件的所述带形编织金属丝网构成的所述表面和由所述固体润滑剂构成的所述表面以混合形式存在的所述外表面被置于外侧上；以及 (g)制备阶梯状的芯部和模具，所述模具具有圆柱形内壁表面、与所述圆柱形内壁表面连续的部分凹球形壁表面、以及通孔，并且其中当所述阶梯状芯部被配合地插入所述通孔时，会有中空圆筒形部分和与所述中空圆筒形部分连续的球形环中空部分形成于所述模具中，将所述圆柱形预成型件装配在所述阶梯状芯部的芯部外周表面上，将所述阶梯状芯部配合地插入所述模具的所述通孔中，并且使所述圆柱形预成型件在所述芯部的轴向方向上在所述模具中经受压缩成形， 其中，所述球形环基底件包括:用于所述球形环基底件的加固件，其由压缩的编织金属丝网制成，所述压缩的编织金属丝网通过使用具有0.28至0.32mm的直径的所述细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6_长和3至5_宽；以及用于所述球形环基底件的耐热材料，其包含所述膨胀石墨并且被压缩以便填充所述加固件的所述编织金属丝网的所述网眼并且与所述加固件以混合形式一体地形成，并且 其中，所述外层包括:用于所述外层的加固件，其由压缩的编织金属丝网制成，所述金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的所述细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和0.5至2.5_宽；所述固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及包含膨胀石墨的用于所述外层的耐热材料，用于所述外层的所述耐热材料和所述固体润滑剂被压缩以便填充用于所述外层的所述加固件的所述编织金属丝网的所述网眼，用于所述外层的所述加固件在径向方向上致密地覆盖在所述球形环基底件的所述部分凸球形表面上，所述外层的外表面形成为平滑的复合表面，在所述平滑的复合表面中，由用于所述外层的所述加固件构成的表面和由所述固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由用于所述外层的所述加固件构成的所述表面在所述外层的所述外表面上的所述占用面积比为30%至60%。
9.一种制造用于在排气管接头中使用的球形环密封件的方法，所述球形环密封件包括:球形环基底件，其由圆柱形内表面、部分凸球形表面、以及在所述部分凸球形表面的大直径侧和小直径侧上的环状端面限定；以及外层，其一体地形成于所述球形环基底件的所述部分凸球形表面上，所述方法包括以下步骤: (a)制备由膨胀石墨构成的膨胀石墨片材； (b)制备带形编织金属丝网，所述带形编织金属丝网通过使用具有0.28至0.32mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长和3至5mm宽； (c)在通过将所述膨胀石墨片材上叠置在所述带形编织金属丝网上而形成叠置组件之后，将所述叠置组件卷绕成中空的圆筒形形状，使得所述编织金属丝网暴露在内周侧上并且所述膨胀石墨片材暴露在外周侧上，从而形成管状基底件； (d)制备另一个膨胀石墨片材，所述另一个膨胀石墨片材由膨胀石墨构成，并且在另一个膨胀石墨片材的一个表面上形成固体润滑剂的涂层，从而形成多层片材； (e)将所述多层片材插入中空圆筒形编织金属丝网的两层之间，所述编织金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和.0.5至2.5mm宽，并且通过在所述多层片材的厚度方向上对在两层之间插入有所述多层片材的所述中空圆筒形编织金属丝网加压而将所述中空圆筒形编织金属丝网形成为扁平的编织金属丝网，使得所述多层片材的所述另一个膨胀石墨片材的所述膨胀石墨和形成于所述膨胀石墨片材的所述一个表面上的所述涂层的所述固体润滑剂被填充到所述扁平的编织金属丝网的网眼中，从而形成外表面层形成构件，所述外表面层形成构件由所述另一个膨胀石墨片材的所述膨胀石墨、所述涂层的所述固体润滑剂、以及与所述膨胀石墨和所述固体润滑剂以混合形式一体化的所述扁平的编织金属丝网组成，由所述扁平的编织金属丝网构成的表面在外表面上的占用面积比为30至60%，在所述外表面中，由所述扁平的编织金属丝网构成的所述表面和由形成于所述另一个膨胀石墨片材的所述一个表面上的所述涂层的所述固体润滑剂构成的表面以混合形式存在； (f)将所述外表面层形成构件围绕所述管状基底件的外周表面以如下状态卷绕而形成圆柱形预成型件，即，其中由所述外表面层形成构件的所述带形编织金属丝网构成的所述表面和由所述固体润滑剂构成的所述表面以混合形式存在的所述外表面被置于外侧上；以及 (g)制备阶梯状的芯部和模具两者，在阶梯状芯部的一个端部部分上，可拆卸地装配有帽盖，所述帽盖为有底圆筒形，在其一个端部部分处设置有底部部分，并且在其另一端部部分处设有开口部分，并且在所述开口部分的一侧上在外周表面上具有截头圆锥形表面部分，所述截头圆锥形表面部分的直径从所述另一端部部分起逐渐增大，所述模具具有圆柱形壁表面、与所述圆柱形壁表面连续的部分凹球形壁表面、以及通孔，并且其中当所述阶梯状芯部被配合地插入所述通孔时，会有中空圆筒形部分和与所述中空圆筒形部分连续的球形环中空部分形成于其中，将所述圆柱形预成型件装配在所述阶梯状芯部的所述帽盖的外周表面上，将所述阶梯状芯部配合地插入所述模具的所述通孔中，并且使所述圆柱形预成型件在所述芯部的轴向方向上在所述模具中经受压缩成形， 其中，所述球形环基底件具有在其中部的通孔并且由所述圆柱形内表面、所述部分凸球形表面、以及在所述部分凸球形表面的所述大直径侧和小直径侧上的环状端面限定，所述圆柱形内表面具有圆柱形表面、与所述圆柱形表面连续的截头圆锥形表面和与所述截头圆锥形表面连续的直径增 大的圆柱形内表面，所述球形环基底件包括:用于所述球形环基底件的加固件，其由压缩的编织金属丝网制成所述压缩的金属丝网通过使用具有0.28至.0.32mm的直径的所述细金属丝编织而成且其网眼尺寸为4至6mm长和3至5mm宽；以及用于所述球形环基底件的耐热材料，所述耐热材料包含所述膨胀石墨并且被压缩以便填充所述加固件的所述编织金属丝网的所述网眼并且与所述加固件以混合形式一体地形成，并且 其中，所述外层包括:用于所述外层的加固件，其由压缩的编织金属丝网制成，所述金属丝网通过使用具有0.10至0.20mm的直径的所述细金属丝编织而成且其网眼尺寸为1.0至3.0mm长和0.5至2.5mm宽；所述固体润滑剂，其由润滑组合物组成；以及包含所述膨胀石墨的用于所述外层的耐热材料，用于所述外层的所述耐热材料和所述固体润滑剂被压缩以便填充用于所述外层的所述加固件的所述编织金属丝网的所述网眼，用于所述外层的所述加固件在径向方向上致密地覆盖在所述球形环基底件的所述部分凸球形表面上，所述外层的外表面形成为平滑的复合表面，在所述平滑的复合表面中，由用于所述外层的所述加固件构成的表面和由所述固体润滑剂构成的表面以混合形式暴露，由用于所述外层的所述加固件构成的所述表面在所述外层的所述外表面上的所述占用面积比为30%至60%。
10.根据权利要求8或9所述的制造球形环密封件的方法，其特征在于，水分散体被施加到所述另一个膨胀石墨片材的所述一个表面以形成所述固体润滑剂的所述涂层，以便形成所述多层片材，在所述水分散体中，六方氮化硼粉末和聚四氟乙烯树脂粉末分散地包含在氧化铝溶胶中，在所述氧化铝溶胶中，水合氧化铝颗粒分散地包含在作为分散介质的含酸水中，并且所述氧化铝溶胶的氢离子浓度(pH)表现为2至3，所述水分散体分散地包含作为固体含量的30至50质量％的所述润滑组合物，所述润滑组合物包含23至57质量％的所述六方氮化硼粉末、33至67质量％的所述聚四氟乙烯树脂粉末、以及5至15质量％的水合氧化铝。
11.根据权利要求8至10中的任一项所述的制造球形环密封件的方法，其特征在于，所述膨胀石墨片材中的每一个除了所述膨胀石墨之外包含1.0至16.0质量％的磷酸盐。
12.根据权利要求11所述的制造球形环密封件的方法，其特征在于，所述膨胀石墨片材中的每一个还包含0.05至5.0质量％的磷酸。
【文档编号】F16J15/10GK104081104SQ201280068745
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2012年12月3日 优先权日:2011年12月9日
【发明者】宫下磨, 佐藤荣治, 石田晃一, 高砂俊和, 松永聪 申请人:奥依列斯工业株式会社