(57)【要約】  内燃機関のための重機ピストンは、封止された冷却空洞の１０〜９０Ｖｏｌ．％を占める熱伝導性組成物を備える。熱伝導性組成物は、ビスマスおよび／またはスズを含む。たとえば、熱伝導性組成物は、ビスマスおよびスズの単相の二成分混合物であり得る。熱伝導性組成物は、改良された熱特性、たとえば、融点１３９℃、熱伝導率２２Ｗ／ｍ・Ｋ、および熱拡散率１．４３Ｅ-5ｍ2／ｓを有する。熱伝導性組成物は、非反応性であり、有毒または法外に費用の掛かる金属を含まない。高温動作の間、ピストンがシリンダボアの中で往復するとき、熱伝導性組成物は冷却空洞にわたって流れて上部クラウンから熱を放散するため、エンジンの効率を向上させる。
2019501326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のためのピストンであって、
上部クラウンと、前記上部クラウンの少なくとも一部に沿って延在する冷却空洞とを含む本体部を備え、前記冷却空洞は封止されており、前記ピストンは、
前記封止された冷却空洞に配置される熱伝導性組成物を備え、
前記熱伝導性組成物は、ビスマスおよびスズのうちの少なくとも１つを含む、ピストン。
【請求項２】
前記熱伝導性組成物の総重量に基づき、前記ビスマスは、０〜９５ｗｔ．％より多いまたはこれと等しい量で存在し、前記スズは、５〜１００ｗｔ．％で存在する、請求項１に記載のピストン。
【請求項３】
前記熱伝導性組成物は、前記スズおよび／または前記ビスマスのみからなる、請求項１に記載のピストン。
【請求項４】
前記熱伝導性組成物は、二成分混合物である、請求項１に記載のピストン。
【請求項５】
前記熱伝導性組成物は、１３９〜２５０℃の融点、１６〜３１Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、および１．１３Ｅ-5ｍ2／ｓ〜１．８６Ｅ-5ｍ2／ｓの熱拡散率を有する、請求項１に記載のピストン。
【請求項６】
前記熱伝導性組成物は、単相からなり、非反応性である、請求項１に記載のピストン。
【請求項７】
前記熱伝導性組成物は、前記熱伝導性組成物の総重量に基づき、５２ｗｔ．％〜６２ｗｔ．％の量の前記ビスマスおよび３８ｗｔ．％〜４８ｗｔ．％の量の前記スズを含む、請求項１に記載のピストン。
【請求項８】
前記熱伝導性組成物は、前記熱伝導性組成物の総重量に基づき、５７ｗｔ．％の量の前記ビスマスおよび４３ｗｔ．％の量の前記スズを含み、前記熱伝導性組成物は１３９℃の融点を有し、前記熱伝導性組成物は２２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有し、前記熱伝導性組成物は１．４３Ｅ-5ｍ2／ｓの熱拡散率を有する、請求項１に記載のピストン。
【請求項９】
前記熱伝導性組成物は、前記冷却空洞の総体積に基づき、前記冷却空洞の１０〜９０Ｖｏｌ．％を占める、請求項１に記載のピストン。
【請求項１０】
前記本体部は、鋼鉄材料から形成され、
前記本体部は、中心軸の周りに周方向に、かつ、上端から下端まで前記中心軸に沿って長手方向に延在し、
前記上部クラウンは、外面と、対向して面する内面とを有し、前記冷却空洞は、前記上部クラウンの前記内面の少なくとも一部に沿って延在し、
前記上部クラウンの前記外面は、前記上端にボウル形状構造を有し、
前記上部クラウンは、前記中心軸の周りに周方向に、かつ、前記上端から前記下端に向かって長手方向に各々延在する第１の外側リブおよび第１の内側リブを含み、前記第１の内側リブは前記第１の外側リブと前記中心軸との間に配置され、
前記第１の外側リブの前記外面は、前記中心軸から離れて面し、かつ、ピストンリングを保持するために前記中心軸の周りに周方向に延在する複数のリング溝を有し、
前記本体部は、前記上部クラウンから前記下端まで延在する下部クラウンを含み、
前記下部クラウンは、外面と、対向して面する内面とを有し、前記冷却空洞は、前記下部クラウンの前記内面の少なくとも一部に沿って延在し、
前記下部クラウンは、前記第１の外側リブに接続される第２の外側リブと、前記第１の内側リブと接続される第２の内側リブとを含み、前記第２のリブは、前記上端と前記下端との間に前記中心軸の周りに周方向に延在して前記上部クラウンの前記内面の一部に沿って前記内側リブと前記外側リブとの間に前記封止された冷却空洞を形成し、
前記第２のリブは、溶接部によって前記第１のリブと接続され、
前記下部クラウンの前記外面は、少なくとも１つのリング溝を有し、
前記上部クラウンおよび前記下部クラウンのうちの少なくとも１つは、前記熱伝導性組成物が前記冷却空洞の中へ供給されることを可能にするための前記冷却空洞の中へ延在する開口部を含み、
前記上部クラウンの前記内面および前記内側リブは、その間に冷却室を有し、前記冷却室は、前記上部クラウンの前記内面の一部に沿って径方向に、かつ、前記中心軸に沿って長手方向に延在し、前記下端に向かって開いてシリンダボアに曝されており、
前記本体部は、前記下部クラウンから垂下する１対のピンボスを含み、前記ピンボスは、前記中心軸に対して垂直に延在する１対の横方向に離間されたピンボアを含み、
前記本体部は、前記下部クラウンから垂下するスカートを含み、前記スカートは、前記ピンボスに対して横方向に結合され、前記ピンボスを互いに離間し、
前記スカートは、前記シリンダボアと協働するために凸状である外面を含み、
前記熱伝導性組成物は、前記冷却空洞の総体積に基づき、前記封止された冷却空洞の１０〜９０ｖｏｌ％を占め、
前記熱伝導性組成物は、前記ビスマスおよび前記スズからなり、前記熱伝導性組成物の総重量に基づき、前記ビスマスは、０〜９５ｗｔ．％より多いまたはこれと等しい量で存在し、前記スズは、５〜１００ｗｔ．％で存在し、
前記熱伝導性組成物は、媒体であり、前記媒体は、金属組成物であり、
前記熱伝導性組成物は、１３９〜２５０℃の融点を有し、
前記熱伝導性組成物は、単相から成り、非反応性であり、
前記熱伝導性組成物は、１６〜３１Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有し、
前記熱伝導性組成物は、１．１３Ｅ-5ｍ2／ｓ〜１．８６Ｅ-5ｍ2／ｓの熱拡散率を有し、
前記開口部の中へねじ締めされ、前記冷却空洞を封止する栓をさらに含む、請求項１に記載のピストン。
【請求項１１】
前記熱伝導性組成物は、前記熱伝導性組成物の総重量に基づき、５７ｗｔ．％の量の前記ビスマスおよび４３ｗｔ．％の量の前記スズを含み、前記熱伝導性組成物は１３９℃の融点を有し、前記熱伝導性組成物は２２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有し、前記熱伝導性組成物は１．４３Ｅ-5ｍ2／ｓの熱拡散率を有する、請求項１０に記載のピストン。
【請求項１２】
内燃機関のためのピストンを製造するための方法であって、
ピストンの上部クラウンの少なくとも一部に沿って延在する冷却空洞の中へ熱伝導性組成物を供給するステップを備え、前記熱伝導性組成物は、ビスマスおよびスズのうちの少なくとも１つを含み、前記方法は、
前記冷却空洞を封止するステップを備える、方法。
【請求項１３】
前記封止するステップは、不活性雰囲気なしで行なわれる、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記供給するステップは、前記熱伝導性組成物を液体の形態で前記冷却空洞の中へ注入することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
前記供給するステップは、前記熱伝導性組成物を固体粒子の形態で前記冷却空洞の中へ注入することを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１６】
前記熱伝導性組成物が前記冷却空洞に配置される前記供給するステップの後に、前記ピストンを６００℃よりも高い温度で熱処理するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１７】
前記供給するステップの前に、前記上部クラウンを下部クラウンに溶接して前記冷却空洞を形成するステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
前記熱伝導性組成物は、錫およびビスマスからなり、前記熱伝導性組成物の総重量に基づき、前記ビスマスは、０〜９５ｗｔ．％より多いまたはこれと等しい量で存在し、前記スズは、５〜１００ｗｔ．％で存在する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
前記熱伝導性組成物は、前記熱伝導性組成物の総重量に基づき、５７ｗｔ．％の量の前記ビスマスおよび４３ｗｔ．％の量の前記スズを含み、前記熱伝導性組成物は１３９℃の融点を有し、前記熱伝導性組成物は２２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率を有し、前記熱伝導性組成物は１．４３Ｅ-5ｍ2／ｓの熱拡散率を有する、請求項１２に記載の方法。
【請求項２０】
前記供給するステップは、前記冷却空洞の総体積に基づき、前記冷却空洞の１０〜９０Ｖｏｌ．％を満たすステップを含む、請求項１２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この米国特許出願は、２０１５年１２月３日に提出された米国仮特許出願第６２／２６２７０４号、および２０１６年１１月３０日に提出された米国特許出願第１５／３６４，６１６号の優先権を主張し、参照によりその内容全体がここに組み込まれる。
【０００２】
本発明の背景
１．本発明の分野
この発明は、概して、内燃機関のためのピストン、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
２．関連技術
重機ディーゼルピストンなどの内燃機関に用いられるピストンは、特にピストンの上部クラウンに沿って、動作中非常に高い温度に曝される。したがって、適温にするために、ピストンはしばしば上部クラウンの下に冷却空洞を有して設計され、ピストンがエンジンのシリンダボアに沿って往復するとき、冷却オイルが冷却空洞の中へ噴射される。オイルは、上部クラウンの内面に沿って流れ、上部クラウンから熱を放散させる。動作中、ピストンの温度を制御するために、高流量のオイルが一定に維持されなければならない。しかしながら、オイルはエンジンが高温であるために時間とともに減少するため、オイルはエンジン寿命を維持するために定期的に交換されなければならない。加えて、法令および消費者は、重機ディーゼルエンジンの改良された効率性のためにより意欲的な目標を掲げている。たとえば、５５％のブレーキ熱効率および６０ｋＷ／リットルを達成するモノスチール（Monosteel）（商標登録）ピストンが望まれる。
【０００４】
エンジン効率をさらに向上するのに用いられる１つの方法は、米国特許第９，１２７，６１９号に開示されており、シリコンオイルおよび銅粒子の二相組成物でピストンの封止された冷却空洞を部分的に満たすことを含む。動作中、二相組成物は、封止された冷却空洞の壁に沿って流れ、ピストン本体にわたって上部クラウンから燃焼熱を再分配する。ピストン温度プロファイルの変化は、コーキングを低減させる。ピストンの下のオイル噴射冷却の必要性も低減または省略され、これは寄生損失を低減する。
【０００５】
しかしながら、計量および送出、ならびに酸化分解を防ぐための封止された冷却空洞の不活性ガスとしてのアルゴンの必要性など、米国特許第９，１２７，６１９号の二相組成物に関しては、いくつかの製造上の制限がある。加えて、より高い熱伝導率およびより高い熱拡散率など、改良された熱伝導特性が依然として望まれる。
【０００６】
別の技術は、ＷＯ２０１４／０３２６４４およびＤＥ１０２０１２０１４２００に記載されるように、ピストン冷却空洞の低融点金属の合金の使用を含む。しかしながら、カリウム、カドミウム、ナトリウム、鉛、ガリウム、およびインジウムなど、このような合金は、反応性の高い、有毒な、または法外な費用のかかる金属であるため、典型的には好ましくない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の概要
本発明の１つの局面は、二相組成物または低融点金属の合金に関連する欠点なく、改良されたエンジン効率を提供する熱伝導性組成物を含む封止された冷却空洞を有する内燃機関のためのピストンを提供する。ピストンは、上部クラウンと、上部クラウンの少なくとも一部に沿って延在する封止された冷却空洞とを含む本体部を備える。封止された冷却空洞に含まれる熱伝導性組成物は、ビスマスおよびスズのうちの少なくとも１つを含む。
【０００８】
本発明の別の局面は、内燃機関のためのピストンを製造する方法を提供する。当該方法は、ビスマスおよびスズのうちの少なくとも１つを含む熱伝導性組成物をピストンの上部クラウンの少なくとも一部に沿って延在する冷却空洞の中へ供給することを含む。当該方法は、冷却空洞を封止することをさらに含む。
【０００９】
高温動作中、熱伝導性組成物は封止された冷却空洞にわたって流れて上部クラウンから熱を除去し、ピストンを通してかつ周囲の環境へ熱を再分配する。熱伝導性組成物は、米国特許第９，１２７，６１９号に開示される二相組成物よりも良好な熱特性を有し、ＷＯ２０１４／０３２６４４Ａ２およびＤＥ１０２０１２０１４２００に開示されるものなどの、反応性の高い、有毒な、および法外に費用のかかる金属の使用も回避する。熱伝導性組成物は、反応性は高くないため、不活性雰囲気を必要とする米国特許第９，１２７，６１９号とは異なり、不活性雰囲気の有無にかかわらず、冷却空洞に封止されることができる。加えて、組成物は約１３９℃以上で単相の液体金属混合物であるため、熱伝導性組成物の計量および投与は簡単にされる。別の方法では、熱伝導性組成物は、ピストンの製造の間、粉、粒子、または顆粒として冷却空洞の中へ分配される。たとえば、熱伝導性組成物は、溶接後であるが熱処理前に、冷却空洞の中へ供給されてもよい。ビスマスおよび／またはスズは、約３６５℃に低下するため熱処理後の冷却空洞の中へ供給されなければならない二相組成物のシリコンオイルとは異なり、典型的には約６５０℃である溶接後の熱処理温度に容易に耐え得るであろう。
【００１０】
本発明の他の利点は、添付の図面と結び付けて考慮されたとき、以下の詳細な説明を参照することによってよりよく理解されることができるため、容易に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の１つの例示の実施形態に従うピストンの側面断面図である。
【図２】シリコンオイルの推定される等温分解時間を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
例示の実施形態の詳細な説明
図１を参照すると、いくつかの図にわたって同様の符号が対応する部分を示し、内燃機関のための例示のピストン２０が概して示される。ピストン２０は、ピストン２０の上部クラウン３２から熱を効率的に除去するために、ビスマスおよびスズのうちの少なくとも１つ、好ましくはビスマスおよびスズからなる二成分混合物を含む熱伝導性組成物２４で部分的に満たされる封止された冷却空洞２２を含む。
【００１３】
図１の例示のピストン２０は、重機ディーゼルピストンであり、内燃機関のシリンダボアに配置される。しかしながら、任意の他のタイプのピストンが冷却空洞２２の熱伝導性組成物２４とともに用いられてもよい。図１に示されるように、ピストン２０は、中心軸Ａの周りに周方向に、かつ、上端２８から下端３０まで中心軸Ａに沿って長手方向に延在する本体部２６を含む。本体部２６は、金属材料、典型的には鋼鉄から形成されるが、別の方法では、アルミニウム、アルミニウム合金、または別の金属から形成されてもよい。例示の実施形態では、本体部２６は、上部クラウン３２と、下部クラウン３４と、一対のピンボス３６と、スカート３８とを含む。
【００１４】
ピストン２０の上部クラウン３２は、外面４０と、対向して面する内面４２とを含む。上部クラウン３２の外面４０は、動作中にシリンダボアの熱い燃焼ガスに直接曝される上端２８に、ボウル形状構成を有する。冷却空洞２２は、ボウル形状構成の反対側に、上部クラウン３２の内面４２の少なくとも一部に沿って延在するため、その中に収容される熱伝導性組成物２４は動作中熱いボウル形状構成から熱を放散し得る。例示の実施形態では、封止された冷却空洞２２は、上部クラウン３２のボウルリム７０の下に、中心軸Ａの周りに周方向に延在する。
【００１５】
図１に示されるように、上部クラウン３２は、中心軸Ａの周りに周方向に、かつ、上端２８から下端３０まで長手方向に各々延在する、第１の外側リブ４４および第１の内側リブ４６を含む。第１のリブ４４，４６は、互いから離間されており、第１の内側リブ４６は第１の外側リブ４４と中心軸Ａとの間に配置される。第１の外側リブ４４の外面４０は、中心軸Ａから離れて面し、かつ、ピストンリング５４を保持するために中心軸Ａの周りに周方向に延在する複数のリング溝５２を有する。熱伝導性組成物２４が冷却空洞２２を封止する前に冷却空洞２２の中へ供給されることを可能にするために、開口部５６が下部クラウン３４を通って冷却空洞２２まで延在する。たとえば、開口部５６は、ピストン２０の非スラスト面に沿って、下部クラウン３４の第２の内側リブ５０の中に、または、第２の内側リブ５０に隣接して形成されてもよい。しかしながら、別の方法では、開口部５６は、上部クラウン３２または下部クラウン３４の他の場所に形成されてもよい。典型的には栓５８が開口部５６の中へねじ締めされ、その後高温エポキシ組成物などの接着剤で封止される。しかしながら、別の方法では、開口部５６は、タングステン不活性ガス（tungsten inert gas；ＴＩＧ）溶接、摩擦溶接、レーザ溶接、または開口部５６に栓５８を蝋付けすることなど、他の方法を用いて封止されてもよい。別の封止技術は、開口部５６へ栓５８を圧入することを含み、これはねじ締めまたは溶接技術と比較して製造時間がかからない。
【００１６】
ピストン２０の本体部２６は、上部クラウン３２から下端３０に向かって延在する下部クラウン３４も含む。下部クラウン３４は、ピストンリング５４を保持するための少なくとも１つのリング溝５２を含む外面４０を有する。下部クラウン３４は、外面４０の反対側に面する内面４２も含む。下部クラウン３４は、上部クラウン３２の第１の外側リブ４４と位置合わせされ接続される第２の外側リブ４８と、上部クラウン３２の第１の内側リブ４６と位置合わせされ接続される第２の内側リブ５０とを含む。第２のリブ４８，５０は、上端２８と下端３０との間に中心軸Ａの周りに周方向に延在し、下部クラウン３４の内面４２によって互いから離間される。したがって、図１に示されるように、上部クラウン３２および下部クラウン３４の内側リブ４６，５０および外側リブ４４，４８は、その間に封止された冷却空洞２２を形成する。第２のリブ４８，５０は、典型的には、摩擦溶接部６０によって第１のリブ４４，４６と接続されるが、別のタイプの溶接または接続部によって接続されてもよい。
【００１７】
図１に示されるように、上部クラウン３２の内面４２および第１の内側リブは、その間に冷却室６２を有する。冷却室６２は、上部クラウン３２の内面４２の一部に沿って径方向に、かつ、中心軸Ａに沿って長手方向に延在し、下端３０に向かって開いている。動作中、冷却室６２はシリンダボアに曝されており、オイルは冷却室６２の中へ噴射されてピストン２０の温度を下げ得る。
【００１８】
ピストン２０の本体部２６は、下部クラウン３４から垂下し、かつ、中心軸Ａに垂直に延在する１対の横方向に離間されたピンボア６４を有する１対のピンボス３６も含む。本体部２６は、下部クラウン３４から垂下するスカート３８も含む。スカート３８は、ピンボス３６に対して横方向に接合され、互いにピンボス３６を離間する。スカート３８の外面４０は、シリンダボアと協働するために凸状である。図１に示されるピストン２０は単一片構造であるが、別の方法では、ピストン２０は他の設計を備えてもよい。
【００１９】
熱伝導性組成物２４は、典型的には、冷却空洞２２の総体積に基づき、冷却空洞２２の１０〜９０体積パーセント（Ｖｏｌ．％）を占める。熱伝導性組成物２４は、内燃機関の典型的な動作温度では液体である。したがって、動作中、ピストン２０がシリンダボアの中で往復するとき、熱伝導性組成物２４は冷却空洞２２にわたって流れ、ピストン２０を通して上部クラウン３２から、かつ、周囲の環境へ熱を放散する。
【００２０】
熱伝導性組成物２４は、ビスマスおよびスズのうちの少なくとも１つを含む。１つの実施形態によれば、熱伝導性組成物２４は、ビスマスではなく、スズを含むまたはスズからなる。第２の実施形態によれば、熱伝導性組成物２４は、スズではなく、ビスマスを含むまたはビスマスからなる。第３の実施形態によれば、熱伝導性組成物２４は、スズおよびビスマスを含むまたはスズおよびビスマスからなる。
【００２１】
例示の実施形態によれば、熱伝導性組成物２４は、熱伝導性組成物２４の総重量に基づき、０〜９５重量パーセント（ｗｔ．％）より多いまたはこれと等しい量のビスマスおよび５〜１００ｗｔ．％の量のスズを含む。典型的には、熱伝導性組成物２４は、スズおよびビスマスのみからなり、ビスマスは０ｗｔ．％よりも大きい量で存在する。例示の実施形態では、熱伝導性組成物２４は、熱伝導性組成物２４の総重量に基づき、３８〜４８ｗｔ．％のスズおよび５２〜６２ｗｔ．％のビスマスを含む。１つの好ましい実施形態では、熱伝導性組成物２４は熱伝導性媒体であり、熱伝導性媒体はスズおよびビスマスのみからなる金属組成物である。たとえば、熱伝導性組成物２４は、熱伝導性組成物２４の総重量に基づき、５７ｗｔ．％の量のビスマスおよび４３ｗｔ．％の量のスズを含んでもよい。熱伝導性組成物２４はまた、単相からなり、非反応性である。
【００２２】
例示の熱伝導性組成物２４は、典型的には、１３９〜２５０℃の融点、１６〜３１Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、および１．１３Ｅ-5ｍ2／ｓ〜１．８６Ｅ-5ｍ2／ｓの熱拡散率を有する。たとえば、熱伝導性組成物２４が５７ｗｔ．％のビスマスおよび４３ｗｔ．％スズからなる金属組成物であるとき、熱伝導性組成物２４は１３９℃の融点、２２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率、および１．４３Ｅ-5ｍ2／ｓの熱拡散率を有する。
【００２３】
熱伝導性組成物２４は、温度に応じて、固定または液体のいずれかの単相で存在する。融点より低い温度では、熱伝導性組成物２４は固体の形態である。エンジン動作中は、冷却空洞２２の温度は典型的には約２５０〜３３０℃であり、これは熱伝導性組成物２４の融点よりも高い。したがって、熱伝導性組成物２４は、エンジン動作中は液体の形態である。ピストン２０がシリンダボアの中で往復するとき、熱伝導性組成物２４は、カクテルシェーカ効果（cocktail-shaker effect）を示して冷却空洞２２にまたがる上部クラウン３２から、かつ、下部クラウン３４またはピストン２０の他の点へ熱を移す。
【００２４】
ビスマスおよびスズの熱伝導性組成物２４は、いくつかの理由でピストンの冷却空洞に用いられることが知られる他の組成物の中でしばしば好まれる。たとえば、熱伝導性組成物２４は、反応性の高い、有毒な、または法外な費用のかかる化学物質を含まない。加えて、熱伝導性組成物２４は、約２２Ｗ／ｍ・Ｋの熱伝導率および約１．４３Ｅ-5ｍ2／ｓの熱拡散率を有し、これは米国特許第９，１２７，６１９号の二相組成物よりもそれぞれ約２２４および２９０倍大きい。したがって、熱伝導性組成物２４は内燃機関の効率を大幅に向上させることができる。
【００２５】
本発明の別の局面は、封止された冷却空洞２２に熱伝導性組成物２４を含むピストン２０を製造する方法を提供する。当該方法は、概して、熱伝導性組成物２４を冷却空洞２２の中へ供給することと、冷却空洞２２を封止することとを含む。上述されたように、熱伝導性組成物２４は、封止するステップの間不活性環境を必要とすることはなく、単相であるため、計量および送出が簡単にされる。
【００２６】
様々な異なる方法が冷却空洞２２を有するピストン２０を形成するのに用いられ得る。しかしながら、１つの例示の実施形態によれば、当該方法は、上部クラウン３２および下部クラウン３４を形成することと、上部クラウン３２および下部クラウン３４の内側リブ４６，５０および外側リブ４４，４８を位置合わせすることと、図１に示されるように、上部クラウン３２および下部クラウン３４のリブ４４，４６，４８，５０を溶接してその間に冷却室６２および冷却空洞２２を形成することとを含む。例示の方法は、開口部５６を冷却空洞２２へ形成することをさらに含む。このステップは、下部クラウン３４に穴を開けることを含んでもよい。別の好ましい実施形態では、当該方法は、上部クラウン３２に開口部５６を開けることを含む。
【００２７】
当該方法は、熱伝導性組成物２４を、開口部５６を通して、かつ不活性雰囲気下で冷却空洞２２の中へ供給することを含む。しかしながら、所望であれば、不活性の乾燥した雰囲気、典型的には窒素またはアルゴンが用いられてもよい。供給するステップは、典型的には、冷却空洞２２の１０〜９０ｖｏｌ．％を熱伝導性組成物２４で満たすことを含む。供給するステップの間、熱伝導性組成物２４は、液体の形態、または別の方法では粉末または顆粒など固体粒子の形態であり得る。したがって、熱伝導性組成物２４は、上部クラウン３２または下部クラウン３４の開口部５６の中へ注入され得る。また、熱伝導性組成物２４は、ピストン２０の熱処理の前または後で、冷却空洞２２の中へ供給されてもよい。たとえば、供給するステップは、溶接の後、熱処理の前に起こってもよい。熱伝導性組成物２４のビスマスおよびスズは、約３６５℃に低下するため熱処理後に冷却空洞の中へ供給されなければならない二相組成物のシリコンオイルとは異なり、約６５０℃など、典型的には６００℃よりも高い溶接後の熱処理温度に容易に耐えるであろう。図２は、シリコンオイルの推定される等温分解時間を示すグラフである。
【００２８】
当該方法は、典型的には熱伝導性組成物２４を冷却空洞２２の中へ供給した直後かつ熱処理の前に、冷却空洞２２を封止することも含む。封止するステップは、典型的には、高温エポキシ組成物などの栓５８に施された接着剤で、開口部５６に栓５８をねじ締めし、きつく締めることを含む。別の実施形態では、開口部５６は、開口部５６に栓５８を圧入することによって封止されてもよく、これは製造時間を減らす。さらに別の実施形態では、別の方法で、栓５８は不活性雰囲気中でピストン２０を維持し、その後栓５８を上部クラウン３２または下部クラウン３４へタングステン不活性ガス（ＴＩＧ）溶接またはレーザ溶接することによって封止されてもよい。蝋付けすること、ならびに締り嵌めされた栓および摩擦溶接された栓が考えられる別の方法である。
【００２９】
明らかに、本発明の多くの修正および変形が上記の教示に照らして可能であり、添付された請求項の範囲内で特定的に説明された以外の方法で実施されてもよい。
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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