JP2011514258A

JP2011514258A - マルチ式オービタル摩擦溶接法によって製造された内燃機関のピストン

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Publication number: JP2011514258A
Application number: JP2010547977A
Authority: JP
Inventors: アルバートヤンセンミヒャエル; ルーツゲアハルト; グニースマーフォルカー; シュトルクシュテフェン; ヴァイサートマーティン
Original assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Current assignee: KS Kolbenschmidt GmbH
Priority date: 2008-02-29
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2011-05-06
Also published as: EP2254723A1; US8789273B2; US20110119914A1; DE102008011922A1; WO2009106200A1

Abstract

本発明は、一体的な冷却通路型ピストンとして構成された、内燃機関のピストン（１）を製造するための方法に関する。ピストン（１）は、ピストン上部（２）とピストン下部（３）とを有しており、これらのピストン上部（２）とピストン下部（３）とは、共通の接合ゾーン（４）を形成する対応し合う接合ウエブ（１１，１２）を介して支持されている。ピストン上部（２）とピストン下部（３）との素材結合式の接合を得るために、接合ウエブ（１１，１２）が、回転対称的に又は回転非対称的に延在する接合ゾーン（４）の領域内でマルチ式オービタル摩擦接続法を用いて接合される。

Description

本発明は、請求項１及び請求項２の上位概念部に記載された、一体的な冷却通路型ピストンとして構成された、内燃機関のピストンを製造するための方法であって、前記ピストンがピストン上部とピストン下部とを有していて、これらのピストン上部とピストン下部とが、１つの共通の接合ゾーンを形成する対応し合う接合ウエブを介して支持され、かつ摩擦溶接によって素材結合式に結合されている１つの共通の接合ゾーンを形成する対応し合う接合ウエブを介して支持され、かつ摩擦溶接によって素材結合式に接合されている方法に関する。

摩擦溶接は、接合ゾーンの領域内において溶接しようとする面に必要な溶接エネルギを生ぜしめるために、相対的な運動及びそれと同時に圧力を加えることによって、２つの構成部分間の滑り摩擦が得られる原理に基づいている。公知の回転摩擦溶接機においては、全溶接サイクル中に運動学的なエネルギを供給するために、モータ駆動される緊締チャック並びに圧縮装置が使用される。摩擦溶接のために、２つのワークが圧力下で回転運動によって互いに駆動され、発生した摩擦熱によって可塑化される。有利には、駆動される緊締チャックに緊締された第１のワークが、圧縮装置内に定置に保持された第２のワークに対して回転せしめられる。溶接のために必要な温度が得られると直ちに、圧縮装置は、２つのワークを互いに押し合わせる。このような方法では、必要なエネルギを提供するために、２つの構成部分のうちの一方が高回転で回転する、という欠点がある。

ドイツ連邦共和国特許公開第１０２００４０６１７７８号明細書によれば、ピストン上部とピストン下部とから成っており、このピストン上部とピストン下部とは、それぞれ回転対称的に延在する、半径方向に間隔を保っている対応し合う接合ウエブを介して支持されている。接合ゾーンの領域を摩擦溶接することによって、内側の接合ウエブの素材結合（stoffschluessige Verbindung；材料同士の結合）が得られる。次いで、半径方向で外側の接合ウエブは、別個の溶接によって接合されるが、この場合、摩擦溶接は行われない。

米国特許第６１５５１５７号明細書は、互いに別個に製造可能な２つの構成部分を備えた冷却通路型ピストンについて開示されており、これら２つの構成部分は、一体的な冷却通路型ピストンを形成するために、公知の摩擦溶接法を介して素材結合式に接合されている。このような構造によって、比較的簡単なピストン製造が可能であり、この場合、公知のピストン構造は、幾何学的な自由度、特に接合ウエブの形状付与に関して著しく限定されている。

従来技術から出発して、本発明の課題は、ピストンの幾何学的な形状付与の可能性を最適な接合技術によって改善し、フレキシブルなピストン製造及び重量削減を得ることである。

この課題は、請求項１及び請求項２に記載した特徴によって解決される。

請求項１の特徴部に記載した本発明によれば、マルチ式オービタル摩擦溶接法によって接合ウエブの領域が素材結合式に接合される、ピストン下部及びピストン上部の、回転対称的に又は回転非対称的に延在する接合ウエブを備えたピストンのための製造法が提供される。

マルチ式オービタル摩擦溶接は、個別のピストン構成部分の、接合ゾーンに隣接する両側が、いわゆる摩擦溶ヘッドに堅固に緊締され、この際に、接合ウエブが摩擦溶接ヘッドによって振動される前に、個別のピストン構成部分が互いに押し付けられる、ことを特徴としている。接合パートナー（接合相手）は、摩擦熱を生ぜしめるために、有利には１８０゜の位相オフセット（位相のずれ）において同回転方向の、最小の円形オービタル運動（オービタルサンダ運動に類似する）で運動し、この際に特に逆位相的に振動する。このような運動ガイドによって、摩擦エネルギが複数の位置の領域において同時に導入され、それによって摩擦溶接の従来のシステム限界が広げられる。マルチ式オービタル摩擦溶接法においては、接続しようとする構成部分がすべての接合ゾーンにおいて互いに摩擦され、これによって、全溶接面を均一にかつ迅速に加熱することができる。その結果、ピストン接合ウエブによって形成された接合ゾーンの各ポイントにおいて最適で均一なエネルギ導入が調節される。このようなエネルギ導入は、公知の摩擦溶接法における接合パートナーのもっぱら回転運動だけによるエネルギ導入とは異なっている。公知の摩擦溶接法においては、内部速度が不足していることに基づいて、接合ゾーンに対して非均一なエネルギ導入が行われる。また、本発明によって用いられた摩擦溶接法によれば、溶接時間は有利な形式で短縮され、プロセス回数も減少される。しかも、得られる強度値が接合パートナーの材料特性にほぼ近い最良の接続品質が得られる。本発明による方法はさらに、ワークの形状、材料の質量、及び溶接面若しくは接合ゾーンの左右対称性とは無関係である。何故ならば、面に関連した特殊な溶接圧力は常に一定だからである。マルチ式オービタル摩擦溶接法においては、材料は可塑性状態で結合されるので、温度レベルは、従来の摩擦溶接法の溶融温度よりも著しく低い。接合温度が得られると、機械システムは、両材料を圧力下において正確な最終寸法で接合するために停止する。

本発明に従ってマルチ式オービタル摩擦溶接法を使用すれば、接合ウエブ及び接合ウエブによって形成された接合ゾーンの位置、整列並びに壁厚に基づいて、ピストンの製造が簡略化される。接合しようとするピストン構成部分の変位は、摩擦時に約０．３ｍｍ乃至１．２ｍｍと小さいので、薄壁状の接合ウエブを溶接することもできる。マルチ式オービタル摩擦溶接法を使用することによって、臨機応変に、製品に適した最適な製造時間で、ひいては安価なコストで、ピストンを製造することができる。本発明によれば有利な形式で、プロセス時間を短縮することによってピストン製造の経済性が著しく高められる。

また本発明による製造法によって、ピストン構成部分の設計の改善が可能である。何故ならば、各構成部分は、素材結合による接合技術を考慮することなしに、ピストンの幾何学形状を考慮して最適な耐疲労性が得られるように設計することができるからである。有利な形式で、接合ウエブは、もっぱら最適な強度若しくは形状安定性並びに最適な重量を有するピストンに関連して設計することができる。さらにまた、溶接法によって、従来では摩擦溶接時における接合ゾーンの必要な回転対称的な幾何学形状に基づいて得られなかった形状特性を実現することができる。また本発明の解決策によれば、ピストンの熱的かつ機械的な負荷に関連して常に高まる要求、並びに、内燃機関において回転運動かつ振動運動を行う構成部分の数を減少させたいという要求を満たすことができる。

請求項２に記載した本発明は、マルチ式オービタル摩擦溶接法によって接合された、半径方向で互いに間隔を保って配置された少なくとも２つの接合ゾーンを有するピストンのための製造法に関するものである。すべての接合パートナーの最小の円形運動に基づいて、複数の接合ウエブが互いに比較的小さい間隔を保って近くに配置されていても、複数の接合ウエブを有利には時間的に同期的に接続することができる。例えばマルチ式オービタル摩擦溶接法は、冷却通路型ピストン（ピストン下部とピストン上部との間に延在している冷却通路の両側が接合ウエブによって仕切られている）を製造するためにコスト的に最適に用いることができる。

本発明に従ってピストン製造のためにマルチ式オービタル摩擦溶接法を用いたことによって、各ピストン領域の製造前提に適した接合ウエブの寸法設計が可能である。この方法は、回転対称的な形状を必要としないので、接合ウエブは周方向で、可変な横断面を形成するために一体の又は変動する壁厚を有している。これによって、接合ウエブの寸法設計は有利な形式で、個別のピストン領域において調節された、互いに変化する熱的、かつ機械的な負荷に適合させることができ、ひいては重量に関する利点を得ることができる。

マルチ式オービタル摩擦溶接法によれば、２つの接合ゾーンを上下方向にオフセットさせる（ずらす）ことができる。これによって、摩擦溶接法は例えば所定の幾何学的又は特殊な構造的なピストン設計に適合させることができる。設計の多様性が得られたことによって、互いに半径方向で間隔を保って２つの接合ゾーンを有するピストンにおいて、これらの接合ゾーンを、各接合ゾーンが、回転非対称的な異なる構造も、また上下方向のオフセットも有するように、互いに配置することができる。

摩擦溶接法は、閉じた構成を有する接合ゾーンを必要とするのではなく、例えば２つの冷却通路間の冷却媒体溢流部として用いられる、貫通孔とも称呼される、接合ゾーンの局所的な切欠を可能にする。この切欠は、運転状態において調節される負荷に接合ウエブを適合させることができ、それによって同時にピストン重量を削減することができる。他方では、ピストンの局所的な強度要求を満たすために、溶接法は、接合ウエブが部分的に、半径方向で内方かつ／または半径方向で外方に向けられた、接合ゾーンの領域内まで延在し、かつ素材結合的に結合される補強リブを備えることを可能にする。

有利な形式で、回転対称的に、回転非対称的に又は部分的にピストン軸線に対してほぼ平行に延在する接合ゾーンは、これらの接合ゾーンがピストン縦軸線に対して垂直に整列されるように、配置されている。また選択的に、本発明によれば、接合ゾーン又は互いにずらされた接合ゾーンの、マルチ式オービタル摩擦溶接において生じた垂直な圧力方向からずれた位置若しくは配置が提供される。このような構成によって、得られた圧縮軸線は、摩擦溶接において互いに直交するように整列されているか又は互いに直交する位置からずれた位置又は方向に互いに整列される。

マルチ式オービタル摩擦溶接法は、有利な形式で、溶接終了後に接合ゾーンに残存するか、又は場合によって後加工によって取り除かれる溶接隆起部が有利には残存しないか、若しくは僅かな溶接隆起部しか残存しない。

本発明の有利な実施態様によれば、摩擦溶接プロセス中に冷却通路は閉じられている。次いで、例えば冷却媒体が冷却通路内に浸入できるように、機械的な加工によって、場合によっては少なくとも１つの局所的な開口が接合ウエブに形成される。接合ウエブによって分離された複数の冷却通路の組合せを有するピストンにおいて、接合ウエブに、溢流開口とも称呼される少なくとも１つの貫通孔を設けることができる。この貫通孔によって冷却通路間の冷却媒体交換が確実に行われる。

本発明の別の実施態様によれば、ピストン外側輪郭の領域内に設けられた環状ギャップを、補助エレメント若しくはカバーエレメントによって閉鎖するようになっている。例えば貫通孔又は溢流開口を有するカバーエレメントは、ピストン下部又はピストン上部に形状結合式及び／又は摩擦結合式に固定されるか、又は同士にマルチ式オービタル摩擦溶接によって素材結合式に固定される。

有利な形式で本発明によれば、互いに適合し合う材料又は種々異なる材料より成るピストン構成部分は、マルチ式オービタル摩擦溶接法によって素材結合式に結合することができる。従って例えば、主要な合金エレメントとしてのアルミニウムを有する軽量構造材料より製造されたピストン構造部が、鋼又は鉄材料例えばねずみ鋳鉄（Grauguss）より成る別のピストン構造部に接合される。また、ピストン上部とピストン下部とを同じ方法又は異なる方法、例えば鍛造、プレス、鋳造、押出し成形（Fliesspress）等で製造してもよい。

次に図１〜図７に示した本発明の幾つかの実施例について説明する。本発明の図示の実施例のみに限定されるものではない。

本発明の第１実施例による冷却通路型ピストンの縦断面図である。図１に示したピストンのII−II線に沿った断面図である。図１に対して９０°ずらした位置における、図１に示したピストンの縦断面図である。図３に示したピストンのIV−IV線に沿った断面図である。図１のピストンに対して、ピストンの接合ゾーンが上下にずらされている実施例の縦断面図である。本発明の第２実施例による冷却通路型ピストンの縦断面図である。図６に対して９０°旋回させた位置における、図６に示したピストンの縦断面図である。

図１は、一体型のピストン１の縦断面図を示しており、この一体型のピストン１において、ピストン上部（ピストンクラウン）２とピストン下部（ピストンスカート）３とが、接合面とも称呼される接合ゾーン４を介して素材結合（材料同士による結合）式に接合され、１つの構造ユニットを形成している。ピストン上部２のピストン頂部５は燃焼室凹部６を包囲しており、この燃焼室凹部６は周縁側が火炎ウエブ７に移行していて、該火炎ウエブ７に続いて、図１には示されていないピストンリングを収容するためのピストンリング領域８が設けられている。ピストン下部３はピストンスカートを形成しており、該ピストンスカートに、直径方向で互いに向き合うピストンピン穴９が設けられている。前記接合ゾーン４の領域において、この接合ゾーン４に対応して配置された接合ウエブ１１，１２が支持されており、これらの接合ウエブ１１，１２は、ピストン上部２若しくはピストン下部３に配設されている。素材結合を得るために、マルチ式オービタル摩擦溶接法（Multi-Orbitale Reibschweissung）が用いられる。この溶接法においては、接合ウエブ１１，１２と、これらの接合ウエブ１１，１２に接続された構成部分（ピストン上部２、ピストン下部３）が、有利な形式で１８０°位相をずらした最小の円形オービタル運動で同じ回転方向に回転する。このような運動によって、接合ゾーン４の各ポイントに均質なエネルギが供給される。このような小さい溶接隆起部１３ａ，１３ｂを形成する特別な摩擦溶接は、ピストン軸線１０を中心とした、接合ゾーン４の回転対称的な配置若しくは幾何学形状を必要とすることはない。接合ウエブ１１，１２は、ピストン１内に組み込まれた冷却通路１４の内側を仕切っていて、ピストンリング領域８が冷却通路１４の外側を仕切っている。ピストンリング領域８とピストン下部３との間に形成されたピストンリングギャップ１５は、別個の補助エレメント１６によって閉じられており、該補助エレメント１６は、溶接によって、又は選択的に摩擦結合式にかつ／又は形状結合式にピストン下部３に位置固定されている。

図２は、ピストン１の、図１のII−II線に沿った断面図で示しており、この図２には、特に接合ウエブ１１の位置が示されており、この接合ウエブ１１は同時に、接合ゾーン４の面若しくは横断面を規定している。接合ウエブ１１の延在形状は、例えばピストン１の軸線ｙに対してほぼ平行に、一定の範囲に亘って延びる区分ａ及びｂを示しており、これらの区分ａ，ｂに、ピストン中心点に対して同心的に配置された区分ｃ及びｄが続いている。形状の多様性は、前記各区分ａ，ｂ，ｃ，ｄにおける接合ウエブ１１の壁厚を、運転状態においてそれぞれ調節されたピストン負荷に合わせて、種々異なる寸法に設計することによって得られる。この場合、接合ウエブ１１の前記区分ａ及びｂの壁厚が、同じ寸法又は異なった寸法に設計され、接合ウエブ１１のその他の区分ｃ及びｄが同じ寸法に設計されるか又は前記区分ａ及び／又は前記区分ｂとは異なった寸法に設計される。

図３は、図１に対して９０°ずらした縦断面図を示しており、この図３によれば、図１に示した区分ａ及びｂに対して減少された壁厚を有する区分ｃ及びｄにおける接合ウエブ１１，１２の配置及び延在形状が明らかである。

図４には、ピストン１の、図３のIV−IV線に沿った断面図が示されていて、図２とは異なる接合ウエブ１１の延在形状が示されている。接合ウエブ１１は、ピストン１の軸線ｘに対してほぼ平行に延びる区分において、半径方向内方に向けられた、互いにずらして配置された複数の補強リブ１７ａ，１７ｂ，１７ｃを有しており、さらに接合ウエブ１１は、前記補強リブ１７ａ，１７ｂ，１７ｃとは反対側で半径方向外方に向けられた補強リブ１８ａ，１８ｂを有している。接合ウエブ１１の、前記補強リブ１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び１８ａ，１８ｂとは反対側に、互いにずらして配置された貫通開口１９ａ，１９ｂが設けられており、これらの貫通開口を介して例えば冷却通路１４から内部領域２０への冷却媒体交換が行われる。

図５に示したピストン１は、図１に示したピストン１とほぼ同じであるので、同じ部材には同じ符号を付けた。図１に示したピストン１との相違点は、図５に示した接合ゾーン４が、マルチ式オービタル摩擦溶接法を可能にする上下方向のオフセットｖを形成している、という点にある。オービタル溶接運動を実現するためには、フリースペースｓが必要となる。

図６に示したピストン２１は、図１に示したピストンと一部が同じであるので、同一の部材には同じ符号を付けた。一体的な燃焼室凹部２６を備えたピストン底部２５を有し、かつ外側で火炎ウエブ２７及びピストンリング領域２８を形成するピストン上部２２と、ピストンピン穴２９を包含するピストン下部２３とは、半径方向でずらして配置された２つの接合ウエブ対を介して支持されている。半径方向で内側の接合ウエブ３１，３２は接合ゾーン２４ａを形成し、半径方向で外側の接合ウエブ３３，３４は接合ゾーン２４ｂを形成している。マルチ式オービタル摩擦溶接によって、接合ウエブ３１，３２；３３，３４は、接合ゾーン２４ａ，２４ｂに素材結合（材料同士の結合）により結合され、この場合、接合ゾーン２４ａ，２４ｂはそれぞれ外側において小さい溶接隆起部３０ａ，３０ｂ，３０ｃを形成している。設計の多様性において、特に接合ウエブ３１，３２若しくは３３，３４の形状が、互いに向き合う区分ａ，ｂ若しくはｅ，ｆで互いに異なっているか又は同じ壁厚を有していてよい。また、半径方向で互いに間隔を保った接合ウエブ対間の壁厚が、異なっていてもよい。接合ゾーン２４ａ，２４ｂは、互いに上下方向のオフセットｈを有しており、この場合、接合ゾーン２４ｂは、ピストン頂部２５に対して、接合ゾーン２４ａよりも大きい間隔を保って配置されている。ピストン２１内には２つの冷却通路３５，３６が組み込まれており、これら２つの冷却通路３５，３６は、側方が接合ウエブによって仕切られている。外側の円環状に構成された冷却通路３５は、外側がピストンリング領域２８若しくは接合ウエブ３３，３４によって仕切られていて、内側が接合ウエブ３１，３２によって仕切られている。中央の冷却通路３６は、ほぼ燃焼室凹部２６の領域に亘って延在していて、溢流開口を形成する貫通孔３７を介して冷却通路３５に接続されている。

図７は、図６に対して９０°ずらした縦断面図により、ピストン２１、及び接合ウエブ３１，３２；３３，３４の形状を明確に示しており、この場合、区分ｃ、ｄ及びｇの壁厚が、少なくとも部分的に図６に示した前記区分ａ，ｂ，ｅ，ｆとは異なっている。

１ピストン、２ピストン上部（ピストンクラウン）、３ピストン下部（ピストンスカート部）、４接合ゾーン、５ピストン頂部、６燃焼室凹部、７火炎ウエブ、８ピストンリング領域、９ピストンピン穴、１０ピストン軸線、１１接合ウエブ、１２接合ウエブ、１３ａ溶接隆起部、１３ｂ溶接隆起部、１４冷却通路、１５環状ギャップ、１６補助エレメント、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ補強リブ、１８ａ，１８ｂ補強リブ、１９ａ，１９ｂ貫通開口、２０内側領域、２１ピストン、２２ピストン上部（ピストンクラウン部）、２３ピストン下部（ピストンスカート部）、２４ａ，２４ｂ接合ゾーン、２５ピストン頂部、２６燃焼室凹部、２７火炎ウエブ、２８ピストンリング領域、２９ピストンピン穴、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ溶接隆起部、３１，３２，３３，３４火炎ウエブ、３５，３６冷却通路、３７貫通孔、４７貫通部、ｓフリースペース、ｈ；ｖ上下方向のオフセット、ｙピストン１の軸線、ａ，ｂピストン１の軸線ｙに対してほぼ平行に、一定の範囲に亘って延びる区分、ｃ，ｄピストン中心点に対してほぼ同心的に配置された区分、ｘ軸線

Claims

一体的な冷却通路型ピストンとして構成された、内燃機関のピストン（１）を製造するための方法であって、前記ピストン（１）がピストン上部（２）とピストン下部（３）とを有していて、これらのピストン上部（２）とピストン下部（３）とが、１つの共通の接合ゾーン（４）を形成する対応し合う接合ウエブ（１１，１２）を介して支持され、かつ摩擦溶接によって素材結合式に結合されている方法において、
回転対称的に又は回転非対称的に延在する、ピストン（１）の前記接合ウエブ（１１，１２）を、マルチ式オービタル摩擦溶接法を用いて接合することを特徴とする、内燃機関のピストン（１）を製造するための方法。
一体的な冷却通路型ピストンとして構成された、内燃機関のピストン（２１）を製造するための方法であって、前記ピストン（２１）がピストン上部（２２）とピストン下部（２３）とを有していて、これらのピストン上部（２２）とピストン下部（２３）とが、１つの共通の接合ゾーン（２４ａ，２４ｂ）を形成する対応し合う接合ウエブ（３１，３２，３３，３４）を介して支持され、かつ摩擦溶接によって素材結合式に接合されている方法において、
前記ピストン（２１）に、半径方向で互いに間隔を保って配置された回転対称的に又は回転非対称的に延在する、１つ又は少なくとも２つの接合ゾーン（２４ａ，２４ｂ）を設け、該接合ゾーンの接続ウエブ（３１，３２，３３，３４）を、マルチ式オービタル摩擦溶接法により接合することを特徴とする、内燃機関のピストン（２１）を製造するための方法。
摩擦溶接終了後に接合ゾーン（４；２４ａ，２４ｂ）に形成された溶接隆起部（１３ａ，１３ｂ；３０ａ，３０ｂ，３０ｃ）を残すか又は取り除く、請求項１又は２記載の方法。
ピストン（１）の冷却通路（１４）を摩擦溶接過程中に閉鎖する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
請求項１から４までのいずれか１項記載の方法に従って製造されたピストンにおいて、
接合ウエブ（１１，１２；３１，３２，３３，３４）の壁厚が、周方向で一定に構成されているか又は周方向で異なって構成されていることを特徴とする、ピストン。
ピストン（１）に環状に配置された接合ゾーン（４）が、上下方向のオフセット（ｖ）を有している、請求項５記載のピストン。
ピストン（２１）の、半径方向に互いにずらして配置された２つの接合ゾーン（２４ａ，２４ｂ）間に上下方向のオフセット（ｈ）が設けられている、請求項５又は６記載のピストン。
接合ウエブ（１１，１２；３１，３２，３３，３４）が環状に閉じて構成されている、請求項５から７までのいずれか１項記載のピストン。
少なくとも１つの接合ウエブ（１１，３１）が貫通開口（１９ａ，１９ｂ；３７）を有している、請求項５から８までのいずれか１項記載のピストン。
少なくとも１つの接合ウエブ（１１）が、半径方向で内方に、かつ／または半径方向で外方に向けられた補強リブ（１７ａ，１７ｂ，１７ｃ；１８ａ，１８ｂ）を有している、請求項５から９までのいずれか１項記載のピストン。
少なくとも１つの回転対称的に又は回転非対称的に延在する接合ゾーン（４，２４ａ，２４ｂ）が、ピストン軸線（１０）に対して垂直に延在している、請求項５から１０までのいずれか１項記載のピストン。
接合ゾーン（１１）の少なくとも１つの区分が部分的に、ピストン（１）の軸線（ｙ）に対してほぼ平行に向けられている、請求項５から１１までのいずれか１項記載のピストン。
接合ゾーン（４，２４ａ，２４ｂ）の位置が、マルチ式オービタル摩擦溶接において生じる垂直な圧力方向からずらされている、請求項５から１２までのいずれか１項記載のピストン。
マルチ式オービタル摩擦溶接の圧縮軸線が、互いに直交するように整列されているか、又は互いに直交する位置からずれた位置又は方向に互いに整列されている、請求項５から１３までのいずれか１項記載のピストン。
前記ピストン（２１）が、接合ウエブ（３１，３２）によって分離された外側の冷却通路（１４）と内側の冷却通路（２０）との組合せを有しており、少なくとも１つの接合ウエブ（３１）が溢流開口を形成する貫通孔（３７）を有している、請求項５から１４までのいずれか１項記載のピストン。
ピストン（１）の冷却通路（１４）が部分的に、別個の補助エレメント（１６）又はカバーエレメントによって閉鎖されている、請求項５から１５までのいずれか１項記載のピストン。
ピストン（１）内に形状結合式に及び／又は摩擦結合式に又は素材結合式に挿入された補助エレメント（１６）又はカバーエレメントが、少なくとも１つの貫通孔を有している、請求項５から１６までのいずれか１項記載のピストン。
ピストン半製品としてのピストン上部（２，２２）及びピストン下部（３，２３）が、互いに適合する材料、又は種々異なる材料より成っていて、主な合金エレメントとしてアルミニウム又は鋼が設けられている、請求項５から１７までのいずれか１項記載のピストン。
ピストン（１，２１）のピストン半製品として、鍛造され、かつ鋳造されているか又は鋳造プロセスによって製造されたピストン上部（２，２２）及びピストン下部（３，２３）が挿入されている、請求項５から１８までのいずれか１項記載のピストン。