特許 6290204 ピストンを製造する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6290204

(24)【登録日】2018年2月16日

(45)【発行日】2018年3月7日

(54)【発明の名称】ピストンを製造する方法

(51)【国際特許分類】

   F02F 3/00 20060101AFI20180226BHJP

   F02F 3/18 20060101ALI20180226BHJP

   F01P 3/08 20060101ALI20180226BHJP

【ＦＩ】

   F02F3/00 G

   F02F3/18

   F01P3/08 Z

【請求項の数】7

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-521977(P2015-521977)

(86)(22)【出願日】2013年7月18日

(65)【公表番号】特表2015-522137(P2015-522137A)

(43)【公表日】2015年8月3日

(86)【国際出願番号】DE2013000404

(87)【国際公開番号】WO2014012531

(87)【国際公開日】20140123

【審査請求日】2016年6月13日

(31)【優先権主張番号】102012014194.7

(32)【優先日】2012年7月18日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】506292974

【氏名又は名称】マーレ インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＭＡＨＬＥ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ＧｍｂＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100114890

【弁理士】

【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト

(74)【代理人】

【識別番号】100099483

【弁理士】

【氏名又は名称】久野 琢也

(72)【発明者】

【氏名】ザシャ−オリヴァー ボチェク

(72)【発明者】

【氏名】ウルリヒ ビショフベアガー

(72)【発明者】

【氏名】ライナー シャープ

【審査官】 木村 麻乃

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０３６０９８４０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２００５−１２７３００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−００２６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５３０９８１８（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特公昭４３−２８３２３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特表２０１４−５２５５３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−６６１２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−９６７６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５０７６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５２９３５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｆ ３／００

Ｆ０１Ｐ ３／０８

Ｆ０２Ｆ ３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関用のピストン（１）を製造する方法において、以下の方法ステップ、
ピストン上側部分（２）とピストン下側部分（３）とを製作する第１のステップであって、ピストン上側部分（２）および／またはピストン下側部分（３）が少なくとも１つの凹部（４，４´）を有する第１のステップと、
室温では固形状またはペースト状でかつピストンの作動温度では液状となる、少なくとも２種の合金元素を有する熱伝達媒体（６）を、前記凹部（４，４´）のうちの少なくとも１つの凹部内に導入する第２のステップであって、熱伝達媒体（６）の前記少なくとも２種の合金元素を、ピストン下側部分（３）および／またはピストン上側部分（２）に設けられた前記少なくとも１つの凹部（４，４´）の、互いに連通された少なくとも２つの中空範囲に、互いに異なる組成で導入する第２のステップと、
前記少なくとも１つの凹部（４，４´）を閉鎖して、前記熱伝達媒体（６）を内蔵した、少なくとも１つの閉じられた中空室（５）を形成する第３のステップと、
ピストン上側部分（２）とピストン下側部分（３）とを結合する第４のステップであって、熱伝達媒体（６）の前記少なくとも２種の合金元素を１つの共通の閉じられた中空室（５）の内部に封入する第４のステップと、を有することを特徴とする、ピストンを製造する方法。

【請求項2】

前記少なくとも１つの凹部（４，４´）の閉鎖を、ピストン上側部分（２）とピストン下側部分（３）との摩擦溶接により行い、閉じられた前記中空室（５）が、ピストン上側部分（２）とピストン下側部分（３）との間に配置されている、請求項１記載の方法。

【請求項3】

少なくとも２種の合金元素は、ナトリウム（７）とカリウム（８）とである、請求項１又は２記載の方法。

【請求項4】

２種または２種以上のアルカリ金属（７，８）を有する冷却剤（６）を使用するか、または
ガリウムとインジウムとスズとを有するガリンスタン（登録商標）合金を使用するか、または
ビスマス合金を使用する、
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。

【請求項5】

ピストン（１）を、ピストン上側部分（２）とピストン下側部分（３）との結合後に仕上げ加工する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。

【請求項6】

請求項１から５までのいずれか１項記載の方法により製造されたピストン（１）において、前記中空室（５）の５〜３３％が、熱伝達媒体（６）で充填されていることを特徴とする、ピストン。

【請求項7】

請求項６記載の少なくとも１つのピストン（１）を備えた内燃機関。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前提部に記載の、内燃機関用のピストンを製造する方法に関する。本発明はさらに、このような方法により製造されたピストンならびに少なくとも１つのこのようなピストンを備えた内燃機関に関する。

【0002】

最近の内燃機関は、そのピストンに関して高度に負荷されているので、このような内燃機関は通常、アクティブに冷却されなければならない。表面温度を減少させるためのこのようなアクティブな冷却は、特にクーリングチャンネル内に連続的に導入されるエンジンオイルによって達成され得る。このエンジンオイルは、オイル循環路への戻り流の際に熱を導出する。特にディーゼルエンジンにおいては、しばしば鋼ピストンが使用される。この場合、燃焼室内の高い温度に基づき、冷却オイルの最大に耐え得る温度が超過される恐れがあり、その場合、冷却オイルの早期の変性もしくはコークス化が生じる。その結果、クーリングチャンネルの周面にオイルカーボンが形成され、このようなオイルカーボンの形成は、ピストンに対する良く知られている作用、たとえば断熱層の形成や、ピストンの温度の一層の増大を招く。しかし、オイルの高い温度は早期のオイル老化の原因となり、ひいては比較的短いオイル交換インターバルの原因となる。

【0003】

公知の鋼ピストンは通常、ピストン上側部分と、このピストン上側部分に、たとえば摩擦溶接結合を介して結合されたピストン下側部分とから製作される。ピストン上側部分とピストン下側部分とは、互いに接合された状態において、環状に延びる１つのクーリングチャンネルを取り囲んでおり、このクーリングチャンネルの、ピストン頂面とは反対の側の下側は、ピストンから熱を導出するエンジンオイル用の吹きかけ・流出開口を有している。

【0004】

エンジンオイルが耐えられる温度よりも高い温度において熱導出を可能にするためには、完全に閉じられた中空室内にナトリウムカリウム合金を含んでいるピストンが提供されている。ナトリウムカリウム合金は作動中に対流によってピストン頂面から離れる方向に熱を運搬する。第２の段において、熱は、たとえばピストン頂面から大きく遠ざけられた、もはやそれほど高温ではないピストン範囲にエンジンオイルを吹きかけることによって公知の手段でオイル循環路内に導出される。

【0005】

閉じられた中空室内に前記合金を装入するためには、あとから装入開口が提供されなければならない。しかし、この装入開口は引き続き再び閉じられ、そして、高反応性の金属の流出を阻止するために、あとでシール性に関しても検査されなければならない。その結果、たとえば装入開口の穿孔加工のような付加的な加工ステップや、付加的な部分、たとえば外部の閉鎖栓体が生ぜしめられ、このことは両者ともに、このようなピストンにかかる製造コストを高めることに寄与する。さらに、この場合に特に重要となるのは、ピストンが充填時に特に注意深い取扱いを必要とすることである。なぜならば、ピストンは既に仕上げ加工済みであり、したがって極端に損傷を受け易いからである。

【0006】

したがって、本発明は、ピストンを製造するための冒頭で述べた方法のために、ピストンの特に単純化され、しかもそれと同時に合理的な製作を可能にするような改善された構成を提供するという問題を扱っている。

【0007】

この問題は、本発明によれば、独立項形式の各請求項の対象により解決される。有利な実施態様は、従属項形式の各請求項の対象である。

【0008】

本発明は、熱伝達媒体を、ピストンの対流式の冷却のために、既にピストン上側部分とピストン下側部分との本来の結合の前に、固形の状態で、両ピストン部分のうちの少なくともいずれか一方の部分に設けられた少なくとも１つの凹部内に導入する、という一般的な思想に基づいている。引き続き、熱伝達媒体は、少なくとも１つの閉じられた中空室内に封入される。この中空室は、両ピストン部分が互いに結合される前または間に、ピストン下側部分および／またはピストン上側部分に形成される。有利な実施態様では、閉じられた中空室が、両ピストン部分の間に配置されており、この場合、中空室の閉鎖は、ピストン上側部分とピストン下側部分との結合の過程自体により行われる。これにより、中空室をあとから穿孔加工し、液状の熱伝達媒体を装入し、かつ中空室を閉鎖する、という一連の過程が不要となり得る。したがって、内燃機関用のピストンを製造する本発明による方法では、第１の製作ステップにおいてピストン上側部分とピストン下側部分とが製造され、この場合、両ピストン部分のそれぞれが、あるいは両ピストン部分の少なくともいずれか一方が、好ましくはピストン下側部分が、閉じられた中空室を形成するための凹部を有している。引き続き、室温では固形状またはペースト状でかつピストンの作動温度では液状となる熱伝達媒体、特に金属合金の、ピストン下側部分および／またはピストン上側部分に設けられた凹部内への導入が行われ、この場合、熱伝達媒体は、あとでピストンの作動状態においてはじめて、つまり著しく高められた温度においてはじめて、液化し、かつ対流によって特にピストン頂面から別の範囲へ熱を導出する。この別の範囲において、熱は、当業者に知られているピストン冷却方法、たとえばピストンへのエンジンオイルの直接的な吹きかけまたは連続的にエンジンオイルを供給される開いたクーリングチャンネルによってオイル循環路内へ導出され得る。室温では固形状またはペースト状である熱伝達媒体をピストン下側部分もしくはピストン上側部分に形成された凹部内に導入した後に、前記少なくとも１つの閉じられた中空室を形成するための、熱伝達媒体を内蔵した凹部の閉鎖およびピストン上側部分とピストン下側部分との結合が行われる。

【0009】

閉鎖のステップは、固有のステップとして、たとえばまだピストン上側部分とピストン下側部分とを結合するステップの前に、閉じられた中空室を分離するために、凹部内に分離エレメント、たとえば分離金属薄板を挿入することにより行われ得る。分離金属薄板は、曲げプリロードをかけられて、凹部の壁に密に接触して、有利には突出部に支持され得る。これにより、分離金属薄板は、加速作用を受けて確実に保持されて、熱伝達媒体を確実に封入することができる。択一的または付加的に、分離金属薄板は前記壁に溶接、ろう接または接着されていてよい。別の有利な実施態様では、閉じられた中空室が、ピストン上側部分とピストン下側部分との結合の過程ではじめて両ピストン部分の間に、たとえば２つの環状の同心的な摩擦溶接シームの間の中間室として形成され得る。

【0010】

たとえば摩擦溶接結合による両ピストン部分の結合の後では、室温では固形状またはペースト状である熱伝達媒体が、全ての側で閉じられた中空室内に封入されている。この場合、熱伝達媒体の液化、ひいては中空室内での熱伝達媒体の往復スロッシング（揺動）によるピストンの冷却可能性も、内燃機関の作動中にはじめて行われるか、またはたとえばピストンの早期の加熱によっても行われる。たとえば内燃機関の遮断後の、ピストンの冷却の後では、熱伝達媒体は、再び固形の状態を取ることができるが、しかし液状の状態のままにもなり得る。これにより、ピストンの製作時ではさしあたり固形状であった熱伝達媒体は、熱導入によって液状となり、引き続き少なくともほぼ温度とは無関係に液状のままとなる。

【0011】

後者の事例、つまりピストンの製作時ではさしあたり固形状であった熱伝達媒体は、熱導入によって液状となり、引き続き少なくともほぼ温度とは無関係に液状のままとなる事例は、有利な実施態様において、熱伝達媒体が、２種またはそれ以上の元素、たとえばアルカリ金属、好ましくはナトリウムおよびカリウムを含有していて、これらのアルカリ金属が、完全にまたは部分的に混合分離されて１つまたは複数の凹部内に導入され、そして加工温度もしくは室温では固形状またはペースト状の状態で存在することにより達成され得る。その後ではじめて、前記凹部は閉じられて、１つまたは複数の閉じられた中空室を形成し、ピストンの上側部分とピストン下側部分とが、たとえば摩擦溶接により結合される。

【0012】

本発明による方法を用いると、特に従来必要であった高価な別の加工ステップ、たとえば閉じられた中空室をあとから穿孔加工し、穿孔された装入開口を通じて中空室内へ熱伝達媒体を装入し、かつ前記装入開口を閉鎖し、そしてこの閉鎖部のシール性をあとから検査する、という一連のステップが不要となる。したがって、本発明による方法を用いると、ピストンが著しく単純化されてかつ特に一層合理的かつ経済的に製造され得る。なぜならば、上で挙げた作業ステップが不要にされ得るだけでなく、これまで必要であった閉鎖エレメントまでも、もはや必要とされなくなるからである。

【0013】

本発明による解決手段の有利な改良形では、唯一種の適当な化学的元素、好ましくはアルカリ金属、特にナトリウムしか有しない熱伝達媒体が使用される。ナトリウムは、たとえば約９８℃の融点を有するので、固形状の形から液状の形への移行は、約９８℃においてはじめて行われる。この温度よりも下では、ナトリウムは固形状であるので、ナトリウムは、たとえば内燃機関の比較的長い停止時間においては、再び固形の状態を取る。内燃機関の作動時に、ピストンは、作動時間が増大するにつれて加熱され、この場合、中空室内に封入されたナトリウムは、約９８℃の温度が超えられると液状となり、ピストンが過度に高温になる前に、ピストン頂面からの有効な熱導出を実施することができる。

【0014】

本発明による解決手段の有利な改良形では、少なくとも２種の合金元素、特にナトリウムとカリウムとを有する熱伝達媒体が使用される。これら両合金元素は、さしあたり完全にまたは部分的に混合分離もしくは互いに隔離された状態で、すなわち元素の形で、または互いに異なる組成の、それぞれ室温では固体状となる合金の形で、空間的に分離されてピストン下側部分もしくはピストン上側部分に形成された冷却チャンネルの凹部内に導入され、その後にはじめて、凹部の閉鎖による閉じられた中空室の形成ならびにピストン上側部分とピストン下側部分との結合が行われる。カリウムは６３℃の溶融温度を有し、それに対してナトリウムは約９８℃の溶融温度を有する。したがって、約６０℃までは、両元素は分離された状態で固形状である。それに対して、ナトリウムカリウム合金（ＮａＫ）の融点ならびに一般に別の金属の合金の融点も、単独元素の融点よりも低くなり、共融混合物における最小値に達し、本例ではＮａＫの場合にＮａ２２％で−１２.６℃に達する。一般にＮａＫ合金は、混合比の広い範囲において、すなわちたとえばＮａ約１０〜６０％を有する混合比において、２０℃で液状となり、それに対して、別の混合比および両純粋な元素は固形状で存在する。有利な実施態様では、合金の融点が、作動中に、さしあたり空間的に分離された２種の物質を混合することによって室温よりも下に降下され得る。

【0015】

本発明により製造されたピストンが内燃機関において作動させられると、ピストンの温度は上昇する。この場合、冷却媒体の混合分離された個別成分の融点よりも上では、このカリウムが液状となり、これによりその他の成分と不可逆的に混合する。このときに生じる、ナトリウムとカリウムとから成る混合物は、最初に導入された固形物の形よりも低い融点を有するので、一度混合された熱伝達媒体は、内燃機関の遮断後でも室温で常時液状のままとなる。このようなナトリウムカリウム含有の熱伝達媒体は、高い熱伝達能力を有し、たとえばカリウム４０〜９０質量％と残りのナトリウムとから成り、特にナトリウム２２％とカリウム７８％とから成る。当然ながら、室温で固形状であり、作動温度で溶融しかつ完全な混合後には好ましくは室温でも液状のままとなるような多数の元素またはその合金が種々の混合比で使用され得る。ナトリウムとカリウムとには、たとえばさらにセシウムが添加され得る。この場合に生じるＮａ−Ｋ−Ｃｓ合金は、−７８℃までの一層低い融点を有する。

【0016】

本発明の解決手段のさらに別の有利な実施態様では、冷却剤として、さしあたり分離された合金元素ガリウム、インジウムおよびスズを有するガリンスタン合金（登録商標）が使用される。このようなガリンスタン合金は通常、室温で液状であり、たとえばガリウム６５質量％〜９５質量％、インジウム５質量％〜２６質量％およびスズ０質量％〜１６質量％から成っている。有利な合金は、たとえばガリウム６８質量％〜６９質量％、インジウム２１質量％〜２２質量％およびスズ９．５質量％〜１０．５質量％を有する合金である。このような合金は、たとえば−１９℃の溶融温度を有する。択一的には、ガリウム６２質量％、インジウム２２質量％およびスズ１６質量％を有するガリンスタン合金も考えられる。その場合、このガリンスタン合金は、１０．７℃の溶融温度を有する。同じく、ガリウム５９．６質量％、インジウム２６質量％およびスズ１４．４質量％を有する合金、すなわち１１℃の溶融温度を有する三元系の共晶合金も考えられる。

【0017】

同じく、たとえば低融点を有するビスマス合金も使用される。低融点を有するビスマス合金には、たとえばＬＢＥ（１２４℃の融点を有する鉛ビスマス共晶合金）が属している。低融点を有するビスマス合金には、さらに以下のものが属している：ビスマス５０質量％、鉛２８質量％およびスズ２２質量％を有しかつ９８℃の溶融温度を有するローズメタル（Roses Metall）、ビスマス４２質量％、鉛４２質量％およびスズ１６質量％を有しかつ１０８℃の溶融温度を有するオリオンメタル（Orionmetall）、ビスマス５２質量％、鉛３２質量％およびスズ１６質量％を有しかつ９６℃の融点を有するクイックはんだ（Schnelllot）、ビスマス５０質量％、鉛２５質量％およびスズ２５質量％を有するダルセメタル（d'Arcets-Metall）、ビスマス５０質量％、鉛２５質量％およびスズ１２．５質量％、カドミウム１２．５質量％を有しかつ７１℃の溶融温度を有するウッドメタル（Woodsches Metall）、ビスマス５０質量％、鉛２７質量％およびスズ１３質量％、カドミウム１０質量％を有しかつ７０℃の溶融温度を有するリポヴィッツメタル（Lipowitzmetall）、ビスマス４４質量％、鉛２５質量％およびスズ２５質量％、カドミウム６質量％を有しかつ７５℃の溶融温度を有するハーパースメタル（Harpers Metall）、ビスマス４４．７質量％、鉛２２．６質量％、インジウム１９．１質量％、スズ８．３質量％およびカドミウム５．３質量％を有しかつ４７℃の融点を有するセロロー（Cerrolow）１１７、ビスマス５７質量％、インジウム２６質量％、スズ１７質量％を有しかつ７８．９℃の融点を有するセロロー（Cerrolow）１７４、ビスマス３２質量％、インジウム５１質量％、スズ１７質量％を有しかつ６２℃の融点を有するフィールドメタル（Fields Metall）ならびにビスマス４５質量％、鉛２８質量％、スズ２２質量％、アンチモン５質量％を有するウォーカ合金（Walkerlegierung）。

【0018】

前記中空室は約５％〜約３３％、好ましくは１０％〜１５％だけが、熱伝達媒体で充填されていることが好適である。また、中空室内に収容された熱伝達媒体の容積が、多くとも中空室の容積の１０％であることも考えられる。このことは、熱伝達媒体がエンジン作動中にシェーカ効果を受けるという大きな利点を提供する。この場合、熱伝達媒体は、中空室内でピストンの行程方向とは逆向きに運動させられる。したがって、ピストンの下降行程時では、熱伝達媒体は、ピストン頂面の方向に運動させられて、熱を吸収することができ、それに対してピストンの上昇行程時では、熱伝達媒体はピストンスカートの方向に運動させられ、これにより吸収された熱をピストンスカートの方向に導出することができ、このことは冷却作用を改善する。

【0019】

本発明の別の重要な特徴および利点は、従属形式の各請求項、図面および対応する図面の説明から明らかである。

【0020】

もちろん、前で挙げた特徴および以下に説明する特徴は、それぞれ記載された組合せの形でのみ使用可能であるわけではなく、本発明の枠を逸脱することなしに別の組合せの形または単独の形でも使用可能である。

【0021】

以下に、本発明の有利な実施形態を図面につき詳しく説明する。図面中、同一の構成部分または類似の構成部分または同一機能の構成部分は同じ符号で示されている。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】ピストンを製造する本発明による方法のシーケンスを示す概略図である。

【図2】本発明により製造されたピストンの互いに異なる断面図である。

【0023】

図１に示したように、ピストン１（図２参照）を製造する本発明による方法は、少なくとも３つの方法ステップＡ，Ｂ，Ｃを有する。方法ステップＡでは、まず、それぞれ１つの凹部４，４´を備えたピストン上側部分２とピストン下側部分３とが接合され、これにより両凹部４，４´の間に位置する共通の閉じられた中空室５が形成される。この閉じられた中空室５は、ピストン軸線に対して同心に環状に延びる、凹部４，４´から形成された１つの環状チャンネルを有する。この環状チャンネルは、エンジンオイルを供給される公知のクーリングチャンネルに類似しているが、しかし流入開口または流出開口を有しない。

【0024】

当然ながら、この場合、ピストン上側部分２にのみ、またはピストン下側部分３にのみ、凹部４，４´が設けられることも考えられる。方法ステップＢでは、引き続き、室温では固形状またはペースト状である熱伝達媒体６、特に金属合金が、ピストン下側部分３に設けられた凹部４´内に、かつ／またはピストン上側部分２に設けられた凹部４内に導入され、この場合、熱伝達媒体６の導入は通常、ピストン下側部分３の凹部４´内へのみ行われる。熱伝達媒体６はこの場合、ピストン１の作動状態においてはじめて、すなわち室温に対して著しく高められた温度においてはじめて、液化し、これによりピストン１を冷却するシェーカ作用を発揮するように形成されている。方法ステップＣでは、引き続き、ピストン上側部分２がピストン下側部分３に固く結合され、これにより閉じられた環状チャンネルもしくは中空室５が形成される。ピストン上側部分２とピストン下側部分３との結合は、たとえば摩擦溶接または接着またはろう接によって行われ得る。凹部４´が比較的浅いと、既にピストン上側部分２とピストン下側部分３との溶接の際に、熱伝達媒体６の望ましくない液化が行われる恐れがある。

【0025】

図２を見ると、両凹部４，４´が一緒になって環状の環状チャンネルを形成していることが判る。この場合、凹部４´は引き続き、軸方向でピストン下側部分３内に延びる複数の縦長の切欠き９を有している。この切欠き９は環状チャンネルを起点としてテーブル脚状に延びていて、これによって部分的に比較的深く形成されている。室温では固形状またはペースト状である熱伝達媒体６が、このような「テーブル脚」状の切欠き９内に装入されると、ピストン上側部分２とピストン下側部分３との溶接時に生じる熱は通常、熱伝達媒体６を液化するためには不十分となる。ピストン上側部分２とピストン下側部分３との結合の後に、ピストン１の仕上げ加工が行われる。ピストン１は通常、鋼から形成されている。

【0026】

一般に、熱伝達媒体６は唯一種の元素、たとえばナトリウム７しか有しなくてよい。この場合、ナトリウム７はピストン１の作動時に溶融温度が超過された後でしか液状にならない。択一的には、熱伝達媒体６が少なくとも２種の合金元素、たとえばナトリウム７およびカリウム８を有することも考えられる。この場合、両合金元素７，８はピストン下側部分３に設けられた互いに異なる切欠き９内に装入される。しかし、択一的には、両合金元素７，８を、同じ切欠き９内に、または両凹部４，４´から形成された環状チャンネルの範囲に、空間的に別個に、たとえば上下に配置することもできる。ピストン１の作動時に、ピストン１の温度は上昇し、この場合、カリウム８の溶融温度が超過されると、すなわち６３℃が超過されると、カリウム８は液化し、次いでナトリウム７と混合し、これによりナトリウムカリウム合金が形成される。このナトリウムカリウム合金は、適当な混合比において、室温よりも下の溶融温度、たとえば−１１℃の溶融温度を有するので、この合金混合物はピストン１の冷却後でも、もはや凝固しない。ナトリウム２２％とカリウム７８％とを有する共晶ナトリウムカリウム合金が製造される場合、融点はそれどころか−１２.６℃にまで低下する。当然ながら、別の混合比および／または別の合金元素、たとえばセシウムを、ピストン下側部分３の各凹部４´もしくはピストン上側部分２の所属の凹部４内に、室温では固形状またはペースト状の形で導入することもできる。この場合、ナトリウム１２質量％とカリウム４７質量％とセシウム４１質量％とを有するナトリウムカリウムセシウム合金は、−７８℃の融点を有する。

【0027】

別の好ましい合金は、たとえばさしあたり別個に装入される合金元素ガリウム、インジウムおよびスズを有するガリンスタン（Galinstan；登録商標）合金ならびに低融点を有するビスマス合金である。

【0028】

閉じられた中空室５内に収容された熱伝達媒体６の量は、その熱伝導能力および所望の温度制御の度合いに関連する。好ましくは、中空室５内に収容された熱伝達媒体６の容積は、中空室５の容積の最大１０％もしくは１０〜１５％であり、このことは、熱伝達媒体６がエンジン作動中に「シェーカ効果」を受ける、という大きな利点を提供する。この場合、熱伝達媒体６は中空室５内でピストン１の行程方向とは逆向きに運動させられる。ピストン１の下降行程の間、熱伝達媒体６はピストン頂面の方向に運動させられて、熱を吸収することができる。それに対して、ピストン１の上昇行程の際には、熱伝達媒体６はピストンスカートの方向に運動させられ、これにより、吸収された熱をピストンスカートの方向に導出することができる。

【0029】

ピストン１の単純化された経済的な製造のための本発明による方法を用いると、少なくとも以下に挙げる利点を得ることができる。まず第１に、中空室５をあとから穿孔加工し、熱伝達媒体６を装入し、かつ引き続き中空室５を閉じる、という一連の過程を不要にすることができる。これにより、かなりの数の別個の加工ステップが回避され得るだけではなく、熱伝達媒体６を内蔵した中空室５のシール性も長期間保証され得るようになる。なぜならば、装入開口における閉鎖部の望ましくない開放がもはや生じないからである。同じく、装入開口を閉鎖する部分、たとえば閉鎖栓体も不要にされ得る。これにより、製作コストおよび保管・ロジスティックコストも低減され得る。さらに、中空室５を熱伝達媒体６で充填する際のピストン１の注意深い取扱いを配慮する必要もなくなる。なぜならば、ピストン１の仕上げ加工は、熱伝達媒体６の装入後にしか行われず、従来の場合のように装入前には行われないからである。

【図1】

【図2】