(57)【要約】【課題】隣接した２つの機能層の境界部において良好な接合特性を得ることができる内燃機関のピストン及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係るピストンは、ピストンヘッド３の冠面３０に形成された機能層保持部３４に、第１機能材と第１バインダとが混合されてなる第１機能層としての断熱被膜層Ｃ１と、第２機能材と第２バインダとが混合されてなる第２機能層としての遮熱被膜層Ｃ２と、が隣接して設けられている。第１機能材は、本体部の金属材料よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が大きい材料からなり、第２機能材は、本体部よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が小さい材料からなり、第１バインダ及び第２バインダは、共に主成分が同じ金属材料からなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のピストンであって、
金属材料で形成され、ピストンヘッドと、前記ピストンヘッドに設けられたスカート部と、を有する本体部と、
前記ピストンヘッドのうち内燃機関の燃焼室側の面である冠面に設けられた機能層保持部と、
前記機能層保持部に設けられた第１機能層であって、第１機能材と第１バインダとを含み、前記第１機能材は前記本体部の金属材料よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が大きい材料であって、前記第１バインダは前記第１機能材を保持する金属材料のバインダであって、前記第１機能材と前記第１バインダとが混合されている第１機能層と、
前記機能層保持部に設けられた第２機能層であって、第２機能材と第２バインダとを含み、前記第２機能材は前記本体部よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が小さい材料であって、前記第２バインダは前記第２機能材を保持する金属材料のバインダであり、かつ主成分が前記第１バインダの主成分と同じ金属材料であって、前記第２機能材と前記第２バインダとが混合されており、前記第１機能層と隣接して設けられた第２機能層と、
を有することを特徴とするピストン。
【請求項２】
請求項１に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記第１バインダの主成分の金属材料は、前記第２バインダの主成分である金属材料とＩＳＯ、ＪＩＳ、ＡＩＳＩ、ＢＳ、又はＤＩＮにおいて同一の金属材料に分類されている金属材料であることを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項３】
請求項２に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記第１バインダの主成分の金属材料及び前記第２バインダの主成分の金属材料は、前記本体部の主成分の金属材料とＩＳＯ、ＪＩＳ、ＡＩＳＩ、ＢＳ、又はＤＩＮにおいて同一の金属材料に分類されている金属材料であることを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項４】
請求項１に記載の内燃機関のピストンにおいて、
前記第１機能層は、内燃機関のシリンダ内における前記本体部の移動方向における厚さが、前記第２機能層よりも大きいことを特徴とする内燃機関のピストン。
【請求項５】
内燃機関のピストンの製造方法であって、
ピストンは、
ピストンヘッドと前記ピストンヘッドに設けられたスカート部を有し、金属材料で形成された本体部と、
前記ピストンヘッドのうち内燃機関の燃焼室側の面である冠面に設けられた機能層保持部と、
前記機能層保持部に隣接して設けられた第１機能層及び第２機能層と、
を有し、
前記第１機能層は、第１機能材と第１バインダとを含み、前記第１機能材は前記本体部の金属材料よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が大きい材料であって、前記第１バインダは前記第１機能材を保持する金属材料のバインダであって、
前記第２機能層は、第２機能材と第２バインダとを含み、前記第２機能材は前記本体部よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が小さい材料であって、前記第２バインダは前記第２機能材を保持する金属材料のバインダであり、かつ主成分が前記第１バインダの主成分と同じ金属材料であって、
前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を前記機能層保持部に配置する配置工程と、
前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を前記機能層保持部に接合する接合工程と、
を有することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記接合工程は、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を同一の工程で前記機能層保持部に接合する工程であることを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の内燃機関のピストンの製造方法は、前記配置工程の前に行われ、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、の一方を焼結体に成形するプリフォーム成形工程を含み、
前記配置工程は、前記プリフォーム成形工程において成形された焼結体を前記機能層保持部に配置する工程を含むことを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記機能層保持部は、
前記冠面に形成された凹部と、
前記凹部を包囲するように形成された保持壁と、
を有することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記プリフォーム成形工程は、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方を、環状の焼結体に成形する工程であって、
前記配置工程は、
前記環状の焼結体を、前記機能層保持部に配置する工程と、
前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の他方を、前記環状の焼結体の内側に充填する工程と、
を含むことを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項１０】
請求項６に記載の内燃機関のピストンの製造方法は、前記配置工程の前に行われ、第３機能材と第３バインダの混合材を、第１の環状凹部及び第２の環状凹部を有する環状の焼結体に成形するプリフォーム成形工程を含み、
前記配置工程は、
前記環状の焼結体を、前記機能層保持部に配置する工程と、
前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方を、前記第１の環状凹部内に充填する工程と、
前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の他方を、前記第２の環状凹部内に充填する工程と、
を含むことを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項１１】
請求項７に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記機能層保持部は、前記焼結体を係合する係合部を有することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記プリフォーム成形工程は、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方を、内側に環状空間を有する環状の焼結体に成形する工程であって、
内燃機関のシリンダ内における前記本体部の移動方向において前記ピストンヘッドに対し冠面側を軸方向一方側、スカート部側を軸方向他方側としたとき、
前記環状の焼結体は、前記環状空間がアンダーカットを有するように、前記環状空間の内径が、前記軸方向一方側よりも前記軸方向他方側において大きく形成されていることを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方の空隙率は、他方の空隙率よりも小さいことを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項１４】
請求項７に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記配置工程は、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方が、焼結体の状態で行われると共に、他方が粉体の状態で行われ、
前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方である焼結体を、前記機能層保持部に配置した後、
前記焼結体を、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の他方である粉体で被覆するように配置する工程を含み、
前記接合工程は、前記焼結体と前記粉体の両方を焼結する工程であり、
前記接合工程の後に行われ、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方である前記焼結体が露出するように、前記第１機能層及び前記第２機能層を切削加工する工程をさらに含むことを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項１５】
請求項７に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記接合工程は、前記配置工程において配置された前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、に電極を当接させ、通電することで前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を焼結させる工程であって、
前記電極は凸形状を有し、
前記第１機能層又は前記第２機能層は、前記電極の凸形状に対応した凹形状を有することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項１６】
請求項６に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記配置工程は、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、の両方が粉体の状態で行われることを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項１７】
請求項１６に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材は、平均粒径がほぼ等しいことを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項１８】
請求項６に記載の内燃機関のピストンの製造方法は、
前記配置工程の前に行われ、前記機能層保持部に、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を分離する分離型を配置する分離型配置工程を有することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記機能層保持部は、前記分離型を保持する分離型保持溝を有することを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【請求項２０】
請求項５に記載の内燃機関のピストンの製造方法において、
前記接合工程は、前記配置工程において配置された前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、に電極を当接させ、通電することで前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を焼結させる工程であることを特徴とする内燃機関のピストンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のピストン及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の内燃機関のピストンとしては、例えば以下の特許文献１に記載されたものが知られている。
【０００３】
この内燃機関のピストンには、冠部に、主成分が異なる金属材料により形成された熱容量の異なる２つの機能層（第１機能層及び第２機能層）が隣接して設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−６７８２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のピストンのように、主成分が異なる金属材料からなる前記２つの機能層を隣接して配置した場合、該両機能層の境界部において良好な接合特性が得られず、ピストンの耐久性の低下を招来してしまうおそれがあった。
【０００６】
そこで、本発明は、前記従来の内燃機関のピストンの技術的課題に鑑みて案出されたものであり、隣接した２つの機能層の境界部において良好な接合特性を得ることができる内燃機関のピストン及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る内燃機関のピストンは、その一態様として、ピストンヘッドの冠面に形成された機能層保持部に、本体部の金属材料よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が大きい材料からなる第１機能材と、該第１機能材を保持する金属材料からなる第１バインダとが混合されてなる第１機能層と、本体部よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が小さい材料からなる第２機能材と、該第２機能材を保持する金属材料からなり主成分が第１バインダの主成分と同じ金属材料からなる第２バインダとが混合されてなる第２機能層と、が隣接して設けられている。
【０００８】
また、前記内燃機関のピストンの製造方法の一態様としては、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材とを機能層保持部に配置する配置工程と、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材とを機能層保持部に接合する接合工程と、をもって製造することが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、隣接した２つの機能層の境界部において良好な接合特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る内燃機関のピストンがシリンダ内に収容された状態を示すシリンダの縦断面図である。
【図２】図１に示すピストン単体を表した図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図２に示すピストンの製造方法を示す断面図であって、（ａ）〜（ｃ）は配置工程、（ｄ）（ｅ）は接合工程、（ｆ）は機械加工工程を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る内燃機関のピストンがシリンダ内に収容された状態を示すシリンダの縦断面図である。
【図５】図４に示すピストン単体を表した図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】図５に示すピストンの製造方法を示す断面図であって、（ａ）〜（ｃ）は配置工程、（ｄ）（ｅ）は接合工程、（ｆ）は機械加工工程を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態の第１変形例に係るピストンを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】本発明の第２実施形態における第１変形例の他例に係るピストンを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＣ’−Ｃ’線断面図である。
【図９】本発明の第２実施形態の第２変形例に係るピストンを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１０】図９に示すピストンの製造方法を示す断面図であって、（ａ）〜（ｃ）は配置工程、（ｄ）（ｅ）は接合工程、（ｆ）は機械加工工程を示す断面図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る内燃機関のピストンを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ線断面図である。
【図１２】図１１に示すピストンの製造方法を示す断面図であって、（ａ）〜（ｄ）は配置工程、（ｅ）は接合工程、（ｆ）は機械加工工程を示す断面図である。
【図１３】本発明の第４実施形態に係る内燃機関のピストンを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＦ−Ｆ線断面図である。
【図１４】図１３に示すピストンの製造方法を示す断面図であって、（ａ）〜（ｄ）は配置工程、（ｅ）は接合工程、（ｆ）は機械加工工程を示す断面図である。
【図１５】本発明の第５実施形態に係る内燃機関のピストンを示す図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＧ−Ｇ線断面図である。
【図１６】図１５に示すピストンの製造方法を示す断面図であって、（ａ）〜（ｅ）は配置工程、（ｆ）は接合工程、（ｇ）は機械加工工程を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る内燃機関のピストン及びその製造方法の実施形態につき、図面に基づいて詳述する。なお、下記の実施形態では、当該ピストンを、従来と同様に、自動車用エンジンのピストンに適用したものを例示して説明する。なお、以下の説明では、ピストンの移動方向に平行な軸線をＺと、第１ピン孔４３ａ及び第２ピン孔４４ａの中心軸線に平行な軸線をＹと、前記両軸線Ｚ，Ｙに対して直交する軸線をＸとして説明する。さらには、ピストンの軸線Ｚに平行な方向を「軸方向」、ピストンの軸線Ｚ周りの方向を「周方向」として説明する。
【００１２】
〔第１実施形態〕
図１〜図３は、本発明に係るピストンの第１実施形態を示す。なお、本実施形態は、本発明に係る内燃機関のピストン及びその製造方法をいわゆるサイドインジェクション方式のエンジンに適用したものである。
【００１３】
（ピストンの構成）
図１は、エンジンＥＧ１のシリンダブロック２１における所定のシリンダ２０の軸方向に沿った断面図を示している。
【００１４】
図１に示すように、ピストン１１は、所定の金属材料、例えばＡｌ−Ｓｉ系のアルミニウム合金材料（ＡＣ８Ａ等）を鋳造することによりほぼ有蓋円筒状に形成されている。そして、このピストン１１は、内燃機関であるエンジンＥＧ１のシリンダブロック２１に貫通形成されるシリンダ２０内を軸方向に沿って移動（摺動）可能に設けられ、この摺接するシリンダ２０の周壁と共にシリンダ２０内に燃焼室Ｃを形成する。
【００１５】
なお、図１中において、符号２２は、シリンダブロック２１上に載置されるシリンダヘッドを示す。このシリンダヘッド２２の内部には、吸気バルブ２３が燃焼室Ｃ内に混合気を導入する吸気ポート２２ａを開閉可能に設けられると共に、排気バルブ２４が燃焼室Ｃ内のガスを排出する排気ポート２２ｂを開閉可能に設けられている。
【００１６】
また、エンジンＥＧ１はいわゆるサイドインジェクション方式を有し、シリンダヘッド２２には、燃焼室Ｃの外周側に臨むように燃料噴射弁であるインジェクタ２５が配置され、燃焼室Ｃのほぼ中央位置に臨むように点火プラグ２６が配置されている。
【００１７】
図２は、図１に示すピストン１１単体を示し、（ａ）はピストン１１を斜め上方（冠面３０側）から見た斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＡ−Ａ線に沿って切断したピストン１１の縦断面図を示している。
【００１８】
図２に示すように、ピストン１１は、シリンダ２０内に燃焼室Ｃを形成する冠部であるピストンヘッド３と、ピストンヘッド３に対して軸方向反対側に延設された筒部４と、を有する。なお、このピストンヘッド３と筒部４（特に後述する第１スカート部４１及び第２スカート部４２）とによって、本発明に係る本体部が構成されている。
【００１９】
ピストンヘッド３は、シリンダ２０内の燃焼室Ｃに面するほぼ平坦状の冠面３０を有する。そして、この冠面３０には、インジェクタ２５より燃料が噴射される吸気側の領域に、本発明の第１機能層に相当する断熱被膜層Ｃ１が設けられていて、該断熱被膜層Ｃ１によって冷却損失を抑制している。一方、冠面３０における軸線Ｚに対してインジェクタ２５と対称となる排気側の領域には、第２機能層に相当する遮熱被膜層Ｃ２が設けられ、該遮熱被膜層Ｃ２によってノッキングを抑制している。そして、この断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２とは相互に隣接して設けられていて、それぞれ外周側の一部が直接接合するかたちで設けられている。
【００２０】
断熱被膜層Ｃ１は、冠面３０上に筒部４側へ凹状に形成された機能層保持部３４のうち吸気側の領域に形成された第１機能層保持部３４１に、第１機能材と第１バインダとを混合してなる断熱材料Ｍ１が充填され、この断熱材料Ｍ１が後述するパルス通電法により焼結されることによって形成される。第１機能層保持部３４１は、その全域において一定の深さを有するほぼ円形凹状を呈し、冠面３０に形成された凹部３４１ａと、この凹部３４１ａを包囲するように形成された周壁としての保持壁３４１ｂと、を有する。また、第１機能材としては、本体部を構成する金属材料（本実施形態ではアルミニウム合金材料）よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が大きい材料、例えばジルコニアを用いる。一方、第１バインダには、第１機能材としてのジルコニアを保持する金属材料、例えば純アルミを用いる。
【００２１】
遮熱被膜層Ｃ２は、機能層保持部３４のうち排気側の領域に形成された第２機能層保持部３４２に、第２機能材と第２バインダとを混合してなる遮熱材料Ｍ２が充填され、この遮熱材料Ｍ２が後述するパルス通電法により焼結されることによって形成される。第２機能層保持部３４２は、前記第１機能層保持部３４１と同様に、その全域において一定の深さを有するほぼ円形凹状を呈し、冠面３０に形成された凹部３４２ａと、この凹部３４２ａを包囲するように形成された周壁としての保持壁３４２ｂと、を有する。また、第２機能材としては、本体部を構成する金属材料（本実施形態ではアルミニウム合金材料）よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が小さい材料、例えば多孔質シリカを用いる。一方、第２バインダには、第２機能材としての多孔質シリカを保持する金属材料であって主成分が第１バインダの主成分と同じ金属材料、例えば純アルミを用いる。
【００２２】
ここで、前述した「断熱被膜層Ｃ１を形成する第１バインダの主成分と遮熱被膜層Ｃ２を形成する第２バインダの主成分とが同じ金属材料である」とは、以下の定義に基づく。
【００２３】
すなわち、前記第１バインダの主成分の金属材料は、前記第２バインダの主成分の金属材料とＩＳＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ：国際標準化機構）、ＪＩＳ（Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ：日本工業規格）、ＡＩＳＩ（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ：米国鉄鋼協会）、ＢＳ（Ｂｒｉｔｉｓｈ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ：英国規格協会）又はＤＩＮ（Ｄｅｕｔｓｃｈｅ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅ  Ｎｏｒｍｅｎ：ドイツ工業規格）において同一の金属材料に分類されている金属材料である。
【００２４】
さらに、前記第１バインダの主成分の金属材料及び第２バインダの主成分の金属材料と前記本体部の金属材料との関係についても、本実施形態のように、前記第１バインダの主成分の金属材料及び第２バインダの主成分の金属材料は、前記本体部の金属材料とＩＳＯ（国際標準化機構）、ＪＩＳ（日本工業規格）、ＡＩＳＩ（米国鉄鋼協会）、ＢＳ（英国規格協会）又はＤＩＮ（ドイツ工業規格）において同一の金属材料に分類されている金属材料（本実施形態では純アルミ）であることが望ましい。
【００２５】
以上のような構成から、断熱被膜層Ｃ１は、底面が第１機能層保持部３４１の凹部３４１ａに接合されると共に、外周側の一部が第１機能層保持部３４１の保持壁３４１ｂに、また外周側の残余の部分が遮熱被膜層Ｃ２の外周面に、それぞれ接合されている。一方、遮熱被膜層Ｃ２は、底面が第２機能層保持部３４２の凹部３４２ａに接合されると共に、外周側の一部が第２機能層保持部３４２の保持壁３４２ｂに、また外周側の残余の部分が断熱被膜層Ｃ１の外周面に、それぞれ接合されている。
【００２６】
また、ピストンヘッド３の外周側には、それぞれ断面ほぼ矩形状をなす３つリング溝３１〜３３が、周方向に沿って環状に切欠形成されている。そして、これら各リング溝３１〜３３には、それぞれ周方向に延びるほぼ環状の３つのピストンリングＲ１〜Ｒ３が取り付けられることで（図１参照）、このピストンリングＲ１〜Ｒ３によって燃焼室Ｃが気密にシールされている。
【００２７】
また、ピストンヘッド３の内部には、該ピストンヘッド３を冷却する流体としてのオイルが流れる通路であるクーリングチャンネル５が、周方向に延びるように、ほぼ円環状に形成されている。このクーリングチャンネル５は、冠面３０の軸方向反対側へ開口する図示外の複数の連通孔を介して外部と連通可能に構成されている。これにより、ピストン１１の筒部４側から図示外のオイルジェット装置により噴射されたオイルが前記複数の貫通孔のうち一部の貫通孔を介してクーリングチャンネル５に導入されると共に、残余の貫通孔を介してクーリングチャンネル５内のオイルが排出されるようになっている。
【００２８】
筒部４は、シリンダ２０の周壁に対し摺接可能に形成された１対のスカート部４１，４２と、該１対のスカート部４１，４２の周方向両端側にほぼ二面幅状に設けられ、図示外のピストンピンの支持に供する１対のピンボス部４３，４４とが、周方向に連続するようにほぼ筒状に一体に形成されている。１対のスカート部４１，４２は、軸線Ｘ方向に対向配置される第１スカート部４１及び第２スカート部４２によって構成される。同様に、１対のピンボス部４３，４４は、軸線Ｙ方向に対向配置される第１ピンボス部４３及び第２ピンボス部４４により構成されていて、第１スカート部４１及び第２スカート部４２よりも厚肉に形成されている。
【００２９】
また、第１ピンボス部４３及び第２ピンボス部４４には、前記図示外のピストンピンの端部を支持する１対のピン孔である第１ピン孔４３ａ及び第２ピン孔４４ａが、軸線Ｙ方向に沿って貫通形成されている。すなわち、第１ピン孔４３ａに、前記図示外のピストンピンの一端部が挿入されて支持されると共に、第２ピン孔４４ａに、前記図示外のピストンピンの他端部が挿入されて支持されるようになっている。
【００３０】
（ピストンの製造方法）
図３は、ピストン１１の製造方法を説明するピストン素材１０の縦断面図であって、（ａ）〜（ｃ）は配置工程、（ｄ）（ｅ）は接合工程、（ｆ）は機械加工工程を示している。
【００３１】
まず、鋳造によりピストン素材１０を成型した後（鋳造工程）、第１機能材と第１バインダとを混合してなる断熱材料Ｍ１を、いわゆるタブレット状に、円柱状の焼結体として予備成形する（プリフォーム成形工程）。このように、後述する配置工程の前に、断熱材料Ｍ１又は遮熱材料Ｍ２のうち少なくとも一方を予備成形しておくことが望ましい。
【００３２】
続いて、このプリフォーム成形工程後、図３（ａ）に示すように、前記予備成形した断熱材料Ｍ１の焼結体を第１機能層保持部３４１に嵌合させた後、図３（ｂ）に示すように、第２機能材と第２バインダとを混合してなる遮熱材料Ｍ２の粉体を第２機能層保持部３４２に充填する（配置工程）。このとき、当該配置工程では、図３（ｂ）に示すように、遮熱材料Ｍ２の粉体を第２機能層保持部３４２の容積よりも多く充填し、図３（ｃ）に示すように、スキージ６０により余剰となる遮熱材料Ｍ２を漉いて除去することで、遮熱材料Ｍ２を第２機能層保持部３４２全体に過不足なく充填する。
【００３３】
次に、図３（ｄ）に示すように、第１機能材と第１バインダの混合材である断熱材料Ｍ１と、第２機能材と第２バインダの混合材である遮熱材料Ｍ２とを、いわゆるパルス通電法により同時に焼結させることで、図３（ｅ）に示すように、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２を前記各機能層保持部３４１，３４２に接合する（接合工程）。
【００３４】
具体的には、前記断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２が充填された領域を、図３（ｄ）に示すように、それぞれパルス電源６３に接続された炭素電極からなる第１電極６１と第２電極６２とで挟み込み、当該両材料Ｍ１，Ｍ２を加圧した状態でパルス通電を行い、加熱することによって、焼結される。ここで、第１電極６１は、第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２に嵌合可能な凸形状を有し、この凸形状の第１電極６１によって加圧されることで、図３（ｅ）に示すように、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２が、第１電極６１の凸形状に対応した凹形状に形成される。
【００３５】
最後に、この接合工程の後、図３（ｆ）に示すように、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２に対し突出することとなった第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２の各保持壁３４１ｂ，３４２ｂを切削加工して冠面３０を平滑に形成する（機械加工工程）。さらに、この機械加工工程では、前記第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２の各保持壁３４１ｂ，３４２ｂの切削加工と併せて、前記各リング溝３１〜３３や、第１ピン孔４３ａ及び第２ピン孔４４ａを形成することにより、ピストン１１が完成する。
【００３６】
（本実施形態の作用効果）
内燃機関のピストンにおいては、適用する内燃機関の仕様（例えば燃料噴射位置など）によっては、第１機能層である断熱被膜層と第２機能層である遮熱被膜層とを隣接して配置することが望ましい場合がある。
【００３７】
しかしながら、前記従来のピストンのように、断熱被膜層と遮熱被膜層が、主成分が異なる金属材料により形成されていた場合には、両被膜層の境界部において良好な接合特性が得られず、ピストンの耐久性の低下を招来してしまうおそれがあった。
【００３８】
これに対し、本実施形態に係るピストン１１は、内燃機関のピストンであって、金属材料（本実施形態ではアルミニウム合金材料）で形成され、ピストンヘッド３と、ピストンヘッド３に設けられたスカート部である第１スカート部４１及び第２スカート部４２と、を有する本体部と、ピストンヘッド３のうち内燃機関であるエンジンＥＧ１の燃焼室Ｃ側の面である冠面３０に設けられた機能層保持部３４と、機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１）に設けられた第１機能層であって、第１機能材と第１バインダとを含み、第１機能材は本体部の金属材料よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が大きい材料（本実施形態ではジルコニア）であって、第１バインダは第１機能材を保持する金属材料のバインダ（本実施形態では純アルミ）であって、第１機能材と第１バインダとが混合されている第１機能層としての断熱被膜層Ｃ１と、機能層保持部３４（第２機能層保持部３４２）に設けられた第２機能層であって、第２機能材と第２バインダとを含み、第２機能材は本体部よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が小さい材料（本実施形態では多孔質シリカ）であって、第２バインダは第２機能材を保持する金属材料のバインダであって主成分が第１バインダの主成分と同じ金属材料（本実施形態では純アルミ）であって、第２機能材と第２バインダとが混合されており、第１機能層と隣接して設けられた第２機能層としての遮熱被膜層Ｃ２と、を有する。
【００３９】
このように、本実施形態に係るピストン１１では、冠面３０において、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２とが互いに隣接して設けられている。このため、当該複数の被膜層Ｃ１，Ｃ２のレイアウト性を向上させることができる。
【００４０】
しかも、その隣接する被膜層Ｃ１，Ｃ２同士は、それぞれバインダの主成分が同じ金属材料で形成されている。このため、両被膜層Ｃ１，Ｃ２の馴染みがよく、当該隣接する被膜層Ｃ１，Ｃ２同士による接合特性の良い境界部を得ることができる。
【００４１】
なお、前記ピストン１１の製造にあたっては、内燃機関のピストンの製造方法であって、ピストン１１は、ピストンヘッド３とピストンヘッド３に設けられたスカート部である第１スカート部４１及び第２スカート部４２を有し、金属材料（本実施形態ではアルミニウム合金材料）で形成された本体部と、ピストンヘッド３のうち内燃機関であるエンジンＥＧ１の燃焼室Ｃ側の面である冠面３０に設けられた機能層保持部３４と、機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１）に隣接して設けられた第１機能層としての断熱被膜層Ｃ１及び第２機能層としての遮熱被膜層Ｃ２と、を有し、断熱被膜層Ｃ１は、第１機能材と第１バインダとを含み、第１機能材は本体部の金属材料よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が大きい材料（本実施形態ではジルコニア）であって、第１バインダは第１機能材を保持する金属材料のバインダ（本実施形態では純アルミ）であって、遮熱被膜層Ｃ２は、第２機能材と第２バインダとを含み、第２機能材は本体部よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が小さい材料（本実施形態では多孔質シリカ）であって、第２バインダは第２機能材を保持する金属材料のバインダであって主成分が第１バインダの主成分と同じ金属材料（本実施形態では純アルミ）であって、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材と、を機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２）に配置する配置工程と、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材と、を機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２）に接合する接合工程と、を有する内燃機関のピストンの製造方法により行うことが望ましい。
【００４２】
かかる製造方法によれば、冠面３０において、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２とが互いに隣接して設けられる。このため、当該複数の被膜層Ｃ１，Ｃ２のレイアウト性を向上させることができる。
【００４３】
しかも、その隣接する被膜層Ｃ１，Ｃ２同士は、それぞれバインダの主成分が同じ金属材料で形成される。このため、両被膜層Ｃ１，Ｃ２の馴染みがよく、当該隣接する被膜層Ｃ１，Ｃ２同士による接合特性の良い境界部を得ることができる。
【００４４】
また、本実施形態では、第１バインダの主成分の金属材料は、第２バインダの主成分である金属材料とＩＳＯ、ＪＩＳ、ＡＩＳＩ、ＢＳ、又はＤＩＮにおいて同一の金属材料に分類されている金属材料である。
【００４５】
このように、本実施形態に係るピストン１１では、第１バインダの主成分の金属材料と第２バインダの主成分である金属材料とが、標準化機構、工業規格等により同一種類の金属に分類されている。このため、隣接する断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２の馴染みがよく、これら両被膜層Ｃ１，Ｃ２の境界部において良好な接合特性を得ることができる。
【００４６】
また、本実施形態では、第１バインダの主成分の金属材料及び第２バインダの主成分の金属材料は、本体部の主成分の金属材料とＩＳＯ、ＪＩＳ、ＡＩＳＩ、ＢＳ、又はＤＩＮにおいて同一の金属材料に分類されている金属材料である。
【００４７】
このように、本実施形態に係るピストン１１では、第１バインダの主成分の金属材料と第２バインダの主成分である金属材料とが、本体部の主成分の金属材料と標準化機構、工業規格等により同一種類の金属に分類されている。このため、隣接する断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２と本体部の機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２）との馴染みがよく、前記両被膜層Ｃ１，Ｃ２と本体部の機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２）の境界部において良好な接合特性を得ることができる。
【００４８】
また、本実施形態に係るピストン１１の製造方法では、接合工程は、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材と、を同一の工程で機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２）に接合する工程である。なお、ここでいう「同一の工程」とは、同じ種類ではなく、同じタイミングを意味する。
【００４９】
このように、本実施形態に係るピストン１１の製造方法では、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２を同一の工程にて同時に接合する。これにより、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２とで接合条件の均一化を図ることができ、その結果、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２の間で良好な境界部を得ることができる。
【００５０】
また、本実施形態に係るピストン１１の製造方法では、配置工程の前に行われ、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材と、の一方を焼結体に成形するプリフォーム成形工程を含み、配置工程は、プリフォーム成形工程において成形された焼結体を機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２）に配置する工程を含む。
【００５１】
このように、本実施形態に係るピストン１１の製造方法では、断熱被膜層Ｃ１（断熱材料Ｍ１）と遮熱被膜層Ｃ２（遮熱材料Ｍ２）のうち少なくとも一方（本実施形態では断熱材料Ｍ１）が、焼結体として予備成形されている。このため、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２が共に粉体の場合に比べて、当該両被膜層Ｃ１，Ｃ２の境界部の形成が容易となるメリットがある。
【００５２】
また、本実施形態に係るピストン１１の製造方法では、機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２）は、冠面３０に形成された凹部３４１ａ，３４２ａと、凹部３４１ａ，３４２ａを包囲するように形成された保持壁３４１ｂ，３４２ｂと、を有する。
【００５３】
このように、本実施形態に係るピストン１１の製造方法では、機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２）が、冠面３０に形成された凹部３４１ａ，３４２ａにより構成されている。このため、当該凹部３４１ａ，３４２ａに設けられた保持壁３４１ｂ，３４２ｂによって、機能層保持部３４（第１機能層保持部３４１及び第２機能層保持部３４２）からの断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２の脱落を抑制することができ、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２の良好な接合に供される。
【００５４】
また、本実施形態に係るピストン１１の製造方法では、接合工程は、配置工程において配置された第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材と、に電極である第１電極６１を当接させ、通電することで第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材と、を焼結させる工程であって、第１電極６１は凸形状を有し、第１機能層である断熱被膜層Ｃ１又は第２機能層である遮熱被膜層Ｃ２は、第１電極６１の凸形状に対応した凹形状を有する。
【００５５】
このように、本実施形態に係るピストン１１の製造方法では、接合工程にて、凸形状の第１電極６１によって、断熱被膜層Ｃ１や遮熱被膜層Ｃ２が凹形状に形成される。これにより、機械加工レス、又は機械加工工数を削減しながら、凹形状の断熱被膜層Ｃ１ないし遮熱被膜層Ｃ２を得ることができる。
【００５６】
また、本実施形態に係るピストン１１の製造方法では、接合工程は、配置工程において配置された第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材と、に電極である第１電極６１を当接させ、通電することで第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材と、を焼結させる工程である。
【００５７】
このように、本実施形態に係るピストン１１の製造方法では、接合工程にて、第１機能材と第１バインダの混合材である断熱材料Ｍ１と、第２機能材と第２バインダの混合材である遮熱材料Ｍ２とに第１電極６１を当接させ、通電することによって、断熱材料Ｍ１と遮熱材料Ｍ２とを焼結させる。すなわち、単に通電させるのみで断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２を形成することができるため、材料を攪拌して熱を発生させる摩擦攪拌焼結に比べて、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２の境界を容易かつ良好に形成できるメリットがある。
【００５８】
〔第２実施形態〕
図４〜図６は、本発明に係るピストンの第２実施形態を示す。なお、本実施形態は、本発明に係る内燃機関のピストン及びその製造方法をいわゆるセンターインジェクション方式のエンジンＥＧ２に適用し、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２のレイアウトを変更したものである。したがって、その他の構成については前記第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
【００５９】
（ピストンの構成）
図４は、エンジンＥＧ２のシリンダブロック２１における所定のシリンダ２０の軸方向に沿った断面図を示している。
【００６０】
図４に示すように、本実施形態に係るピストン１２は、内燃機関であるエンジンＥＧ２のシリンダ２０内に、軸方向に沿って摺動可能に設けられている。そして、エンジンＥＧ２は、いわゆるセンターインジェクション方式を有し、シリンダヘッド２２には、燃焼室Ｃのほぼ中央位置に臨むように燃料噴射弁としてのインジェクタ２５が配置されると共に、燃焼室Ｃの外周側に臨むように点火プラグ２６が配置されている。
【００６１】
図５は、図４に示すピストン１２単体を示し、（ａ）はピストン１２を斜め上方（冠面３０側）から見た斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＢ−Ｂ線に沿って切断したピストン１２の縦断面図を示している。
【００６２】
図５に示すように、ピストン１２は、ピストンヘッド３の冠面３０に、ほぼ円形凹状に形成された機能層保持部３５を有する。この機能層保持部３５は、底面が平坦状の凹部３５ａとして構成されている。そして、この機能層保持部３５には、インジェクタ２５から燃料が噴射される領域に相当する内周側領域に、本発明の第１機能層に相当する断熱被膜層Ｃ１が設けられている。また、この断熱被膜層Ｃ１の外周側領域に、本発明の第２機能層に相当する遮熱被膜層Ｃ２が設けられている。
【００６３】
このように、本実施形態に係るピストン１２では、断熱被膜層Ｃ１の外周側に遮熱被膜層Ｃ２が隣接して設けられ、断熱被膜層Ｃ１の外周側が遮熱被膜層Ｃ２に直接接合するかたちで設けられている。より具体的には、ピストン１２では、断熱被膜層Ｃ１は、底面が機能層保持部３５の凹部３５ａに接合されると共に、外周側が遮熱被膜層Ｃ２の内周面に接合されている。一方、遮熱被膜層Ｃ２は、底面が機能層保持部３５の凹部３５ａに接合されると共に、外周側が機能層保持部３５の凹部３５ａの保持壁３５ｂに接合されている。
【００６４】
（ピストンの製造方法）
図６は、ピストン１２の製造方法を説明するピストン素材１０の縦断面図であって、（ａ）〜（ｃ）は配置工程、（ｄ）（ｅ）は接合工程、（ｆ）は機械加工工程を示している。
【００６５】
まず、鋳造によりピストン素材１０を成型した後（鋳造工程）、第１機能材と第１バインダとを混合してなる断熱材料Ｍ１を、いわゆるタブレット状に、円柱状の焼結体として予備成形する（プリフォーム成形工程）。このように、後述する配置工程の前に、断熱材料Ｍ１又は遮熱材料Ｍ２のうち少なくとも一方を予備成形しておくことが望ましい。
【００６６】
続いて、このプリフォーム成形工程後、図６（ａ）に示すように、前記予備成形した断熱材料Ｍ１の焼結体を機能層保持部３５の中央位置に配置した後、図６（ｂ）に示すように、第２機能材と第２バインダとを混合してなる遮熱材料Ｍ２の粉体を機能層保持部３５に充填する（配置工程）。ここで、当該配置工程では、図６（ｂ）に示すように、遮熱材料Ｍ２を充填する際に、当該遮熱材料Ｍ２の粉体を、断熱材料Ｍ１の焼結体を被覆するように充填し、図６（ｃ）に示すように、スキージ６０により余剰となる遮熱材料Ｍ２を漉いて除去することで、遮熱材料Ｍ２を機能層保持部３５の全体に過不足なく充填する。
【００６７】
次に、図６（ｄ）に示すように、第１機能材と第１バインダの混合材である断熱材料Ｍ１と、第２機能材と第２バインダの混合材である遮熱材料Ｍ２とを、前記第１実施形態と同様に、いわゆるパルス通電法によって同時に焼結させる。これにより、図６（ｅ）に示すように、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２がそれぞれ機能層保持部３５に接合されると共に、当該両材料Ｍ１，Ｍ２同士が接合され、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２が形成される（接合工程）。
【００６８】
最後に、この接合工程の後、図６（ｆ）に示すように、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２に対し突出することとなった機能層保持部３５の保持壁３５ｂと共に、断熱被膜層Ｃ１の焼結体が露出するように前記両被膜層Ｃ１，Ｃ２を切削加工して冠面３０を平滑に形成する（機械加工工程）。さらに、この機械加工工程では、前記機能層保持部３５の保持壁３５ｂの切削加工と併せて、前記各リング溝３１〜３３や、第１ピン孔４３ａ及び第２ピン孔４４ａを形成することにより、ピストン１２が完成する。
【００６９】
（本実施形態の作用効果）
以上のように、本実施形態に係るピストン１２では、機能層保持部３５の内周側に断熱被膜層Ｃ１を形成し、この断熱被膜層Ｃ１の外周側に隣接して遮熱被膜層Ｃ２が形成されている。これにより、センターインジェクション方式のエンジンＥＧ２に適用した場合に、断熱被膜層Ｃ１によって冷却損失を抑制しつつ、遮熱被膜層Ｃ２によってノッキングを抑制することができる。
【００７０】
そして、本実施形態に係るピストン１２の製造方法では、配置工程は、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材の一方（本実施形態では断熱材料Ｍ１）が、焼結体の状態で行われると共に、他方が粉体の状態で行われ、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材の一方である焼結体を、機能層保持部３５に配置した後、焼結体を、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材と、の他方である粉体で被覆するように配置する工程を含み、接合工程は、焼結体と粉体の両方を焼結する工程であり、接合工程の後に行われ、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材と、の一方である焼結体が露出するように、第１機能層に相当する断熱被膜層Ｃ１及び第２機能層に相当する遮熱被膜層Ｃ２を切削加工する工程をさらに含む。
【００７１】
このように、本実施形態に係るピストン１２の製造方法では、一方（断熱材料Ｍ１）を焼結体として、他方（遮熱材料Ｍ２）を粉体として、粉体が焼結体を被覆するように配置すると共に、接合工程の後、焼結体が露出するように両被膜層Ｃ１，Ｃ２を切削加工する。
【００７２】
すなわち、一方（断熱材料Ｍ１）については、焼結体とすることによって、当該断熱材料Ｍ１の配置工程を簡略化することができる。また、他方（遮熱材料Ｍ２）については、粉体としつつも、焼結体を被覆するように配置することによって、当該遮熱材料Ｍ２の配置工程を簡略化することができる。すなわち、粉体については、焼結体を被覆するように多めに充填することによって、当該遮熱材料Ｍ２の配置工程を簡略化し、その後の切削加工をもって焼結体を露出させることによって、前記両被膜層Ｃ１，Ｃ２の適切な形成を担保している。換言すれば、本実施形態に係るピストン１２の製造方法では、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２の両方の配置工程の簡略化を図りつつ、両被膜層Ｃ１，Ｃ２を冠面３０に露出させた構造とすることができる。
【００７３】
以下、前記断熱被膜層Ｃ１の形態を変更してなる本発明に係る第２実施形態の他の変形例を示す。
【００７４】
＜第１変形例＞
図７は、本変形例に係るピストン１２ａを示し、（ａ）はピストン１２ａを斜め上方（冠面３０側）から見た斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＣ−Ｃ線に沿って切断したピストン１２ａの縦断面図を示している。
【００７５】
図７に示すように、ピストン１２ａでは、機能層保持部３５のほぼ中央位置に、断熱材料Ｍ１の焼結体が係合する凹状の係合部３５ｃが形成されている。この係合部３５ｃは、冠面３０の軸方向反対側に窪む凹状に形成されていて、断熱材料Ｍ１の焼結体の底部側と係合可能となっている。すなわち、断熱材料Ｍ１の焼結体の底部側が係合部３５ｃに挿入され係合することによって、当該断熱材料Ｍ１の焼結体の位置決めが行えるようになっている。
【００７６】
さらに、本実施形態では、前記凹状の係合部３５ｃが設けられていることにより、断熱被膜層Ｃ１の軸方向厚さＴ１が、遮熱被膜層Ｃ２の軸方向厚さＴ２よりも大きくなるように構成されている。
【００７７】
（本実施形態の作用効果）
以上のように、本実施形態に係るピストン１２では、第１機能層に相当する断熱被膜層Ｃ１は、内燃機関であるエンジンＥＧ２のシリンダ２０内における本体部の移動方向における厚さＴ１が、第２機能層に相当する遮熱被膜層Ｃ２よりも大きい。
【００７８】
このように、本実施形態に係るピストン１２では、前記第１実施形態と同様の作用効果が奏せられるのは勿論のこと、とりわけ断熱被膜層Ｃ１の厚さＴ１を充分に確保することで、良好な断熱性を確保しつつ、遮熱被膜層Ｃ２の厚さＴ２を断熱被膜層Ｃ１よりも小さくすることで、ノッキングの抑制を図ることができる。
【００７９】
また、本実施形態に係るピストン１２の製造方法では、機能層保持部３５は、焼結体を係合する係合部３５ｃを有する。
【００８０】
このように、本変形例では、機能層保持部３５の底部に、焼結体（断熱材料Ｍ１）が係合可能な係合部３５ｃが設けられている。すなわち、これにより、焼結体の位置決めを行うことが可能となって、当該焼結体の配置の精度を向上させることができる。
【００８１】
なお、本変形例では、前記係合部３５ｃの一例として、当該係合部３５ｃを凹状に形成したものを例示しているが、当該係合部３５ｃは、前記凹状のものに限定されるものではない。換言すれば、図８に示すように、係合部３５ｃを冠面３０側に突出する凸状に形成すると共に、焼結体（断熱材料Ｍ１）の底部に係合部３５ｃに対応する凹部Ｍ１ａを設けることにより、焼結体を係合可能に構成してもよい。
【００８２】
＜第２変形例＞
（ピストンの構成）
図９は、本変形例に係るピストン１２ｂを示し、（ａ）はピストン１２ｂを斜め上方（冠面３０側）から見た斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ線に沿って切断したピストン１２ｂの縦断面図を示している。
【００８３】
図９に示すように、ピストン１２ｂでは、断熱被膜層Ｃ１が、前記第２実施形態のような円柱状ではなく、円錐台状に形成されている。そして、前記第２実施形態と同様に、この断熱被膜層Ｃ１の外周側に遮熱被膜層Ｃ２が隣接して設けられ、断熱被膜層Ｃ１の外周側が遮熱被膜層Ｃ２に直接接合するかたちで設けられている。
【００８４】
すなわち、本変形例に係るピストン１２ｂでは、断熱被膜層Ｃ１は、底面が機能層保持部３５の凹部３５ａに接合されると共に、外周側が遮熱被膜層Ｃ２の円錐テーパ状の内周面に接合されている。一方、遮熱被膜層Ｃ２は、底面が機能層保持部３５の凹部３５ａに接合されると共に、外周側が機能層保持部３５の凹部３５ａの保持壁３５ｂに接合されている。
【００８５】
なお、本変形例では、遮熱被膜層Ｃ２（第２機能材と第２バインダの混合材からなる遮熱材料Ｍ２）が、断熱被膜層Ｃ１（第１機能材と第１バインダの混合材からなる断熱材料Ｍ１）よりも空隙率が小さくなるように設定されている。
【００８６】
また、本変形例に係る構成を採用するには、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２の成型性の観点から、後述するように、遮熱被膜層Ｃ２を、遮熱材料Ｍ２を予備成形した焼結体とし、断熱被膜層Ｃ１を、断熱材料Ｍ１の粉体として、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２を形成することが望ましい。
【００８７】
（ピストンの製造方法）
図１０は、ピストン１２ｂの製造方法を説明するピストン素材１０の縦断面図であって、（ａ）〜（ｃ）は配置工程、（ｄ）（ｅ）は接合工程、（ｆ）は機械加工工程を示している。
【００８８】
まず、鋳造によりピストン素材１０を成型した後（鋳造工程）、第２機能材と第２バインダとを混合してなる遮熱材料Ｍ２を、固形状に予備成形する（プリフォーム成形工程）。具体的には、遮熱材料Ｍ２を、内周側に内径が底面側（軸方向のスカート部４１，４２側）へ向かって拡大するほぼ円錐台状のアンダーカットを有する環状空間Ｓ（図１０（ｂ）参照）を形成可能な環状の焼結体として形成する。
【００８９】
続いて、このプリフォーム成形工程後、図１０（ａ）に示すように、前記予備成形した遮熱材料Ｍ２の焼結体を機能層保持部３５の外周側に配置した後、図１０（ｂ）に示すように、第１機能材と第１バインダの混合材からなる断熱材料Ｍ１の粉体を、遮熱材料Ｍ２の焼結体の中央開口から環状空間Ｓ内に充填する（配置工程）。ここで、当該配置工程では、図１０（ｂ）に示すように、断熱材料Ｍ１の粉体を遮熱材料Ｍ２の焼結体の頂面よりも高く充填し、図１０（ｃ）に示すように、スキージ６０によって余剰となる断熱材料Ｍ１を漉いて除去することで、断熱材料Ｍ１を前記環状空間Ｓ全体に過不足なく充填する。
【００９０】
次に、図１０（ｄ）に示すように、第１機能材と第１バインダの混合材である断熱材料Ｍ１と、第２機能材と第２バインダの混合材である遮熱材料Ｍ２とを、前記第２実施形態と同様に、いわゆるパルス通電法によって同時に焼結させる。これにより、図１０（ｅ）に示すように、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２がそれぞれ機能層保持部３５に接合されると共に、当該両材料Ｍ１，Ｍ２同士が接合され、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２が形成される（接合工程）。
【００９１】
最後に、この接合工程の後、図１０（ｆ）に示すように、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２に対し突出することとなった機能層保持部３５の保持壁３５ｂを切削加工して冠面３０を平滑に形成する（機械加工工程）。さらに、この機械加工工程では、前記機能層保持部３５の保持壁３５ｂの切削加工と併せて、前記各リング溝３１〜３３や、第１ピン孔４３ａ及び第２ピン孔４４ａを形成することにより、ピストン１２ｂが完成する。
【００９２】
（本実施形態の作用効果）
以上のように、本実施形態に係るピストン１２ｂの製造方法では、プリフォーム成形工程は、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材との一方を、内側に環状空間Ｓを有する環状の焼結体に成形する工程であって、内燃機関であるエンジンＥＧ２のシリンダ２０内における本体部の移動方向においてピストンヘッド３に対し冠面３０側を軸方向一方側、スカート部である第１スカート部４１及び第２スカート部４２側を軸方向他方側としたとき、環状の焼結体は、環状空間Ｓがアンダーカットを有するように、環状空間Ｓの内径が、軸方向一方側よりも軸方向他方側において大きく形成されている。
【００９３】
このように、本変形例に係るピストン１２ｂの製造方法では、プリフォーム成形工程において、各被膜層Ｃ１，Ｃ２を形成する材料の一方（本変形例では遮熱材料Ｍ２）を、内周側に内径が底面側（軸方向のスカート部４１，４２側）へ向かって拡大したアンダーカットを有する環状空間Ｓを形成可能な環状の焼結体として形成する。
【００９４】
かかる構成とすることで、環状の焼結体からなる遮熱被膜層Ｃ２のアンダーカットによって、環状空間Ｓ内に設けられる断熱被膜層Ｃ１の脱落を抑制することができる。
【００９５】
また、本変形例に係るピストン１２ｂの製造方法では、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材の一方（本変形例では第２機能材と第２バインダの混合材からなる遮熱材料Ｍ２）の空隙率は、他方の空隙率よりも小さい。
【００９６】
一般的に、空隙率が高いほど脆くなる傾向にある。そこで、かかる空隙率の高い方の混合材である断熱材料Ｍ１からなる断熱被膜層Ｃ１を、遮熱材料Ｍ２からなる遮熱被膜層Ｃ２のアンダーカットを有する環状空間Ｓ内に保持させる構成とした。これにより、空隙率の高い材料（断熱材料Ｍ１）を使用しながら、かかる空隙率の高い断熱材料Ｍ１からなる断熱被膜層Ｃ１の破損や脱落を抑制することができる。
【００９７】
〔第３実施形態〕
図１１、図１２は、本発明に係るピストンの第３実施形態を示す。なお、本実施形態は、前記第２実施形態における断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２のレイアウトを変更したものである。したがって、その他の構成については前記第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
【００９８】
（ピストンの構成）
図１１は、本実施形態に係るピストン１３を示し、（ａ）はピストン１３を斜め上方（冠面３０側）から見た斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＥ−Ｅ線に沿って切断したピストン１３の縦断面図を示している。
【００９９】
図１１に示すように、ピストン１３では、ピストンヘッド３の冠面３０側の全体が非凹状となる平坦状の機能層保持部３６として形成されていて、この機能層保持部３６のほぼ中央位置に、本発明の第１機能層に相当する断熱被膜層Ｃ１が設けられている。また、この断熱被膜層Ｃ１の外周側領域に、本発明の第２機能層に相当する遮熱被膜層Ｃ２が設けられている。
【０１００】
このように、本実施形態に係るピストン１３では、断熱被膜層Ｃ１の外周側に遮熱被膜層Ｃ２が隣接して設けられ、断熱被膜層Ｃ１の外周面と遮熱被膜層Ｃ２の内周面とが直接接合するようになっている。より具体的には、ピストン１２においては、断熱被膜層Ｃ１は、底面が機能層保持部３６の表面３６ａに接合されると共に、外周側が遮熱被膜層Ｃ２の内周面に接合されている。一方、遮熱被膜層Ｃ２は、底面が機能層保持部３６の表面３６ａに接合されると共に、外周側が前記各スカート部４１，４２の外周面と面一となるように外部に露出している。
【０１０１】
（ピストンの製造方法）
図１２は、ピストン１３の製造方法を説明するピストン素材１０の縦断面図であって、（ａ）〜（ｄ）は配置工程、（ｅ）は接合工程、（ｆ）は機械加工工程を示している。
【０１０２】
まず、鋳造によりピストン素材１０を成型した後（鋳造工程）、第２機能材と第２バインダとを混合してなる前記遮熱材料Ｍ２を、環状の焼結体として予備成形する（プリフォーム成形工程）。
【０１０３】
続いて、このプリフォーム成形工程の後、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、前記予備成形した遮熱材料Ｍ２の焼結体を、機能層保持部３６の外周側に配置した後、図１２（ｃ）に示すように、第１機能材と第１バインダとを混合してなる断熱材料Ｍ１の粉体を、遮熱材料Ｍ２の焼結体の内周側の環状空間Ｓ内に充填する（配置工程）。ここで、当該配置工程では、図１２（ｃ）に示すように、断熱材料Ｍ１を充填する際に、断熱材料Ｍ１の粉体を遮熱材料Ｍ２の焼結体の頂面よりも高く充填し、図１２（ｄ）に示すように、スキージ６０により余剰となる断熱材料Ｍ１を漉いて除去することで、断熱材料Ｍ１を前記環状空間Ｓ全体に過不足なく充填する。
【０１０４】
次に、図１２（ｅ）に示すように、第１機能材と第１バインダの混合材である断熱材料Ｍ１と、第２機能材と第２バインダの混合材である遮熱材料Ｍ２とを、前記第２実施形態と同様に、いわゆるパルス通電法によって同時に焼結させる。これにより、断熱材料Ｍ１と遮熱材料Ｍ２がそれぞれ機能層保持部３６に接合されると共に、当該両材料Ｍ１，Ｍ２同士が接合され、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２が形成される（接合工程）。
【０１０５】
最後に、この接合工程の後、図１２（ｆ）に示すように、必要に応じて、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２の表面を切削加工して冠面３０を平滑に形成する（機械加工工程）。さらに、この機械加工工程では、前記断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２の表面の切削加工と併せて、前記各リング溝３１〜３３や、第１ピン孔４３ａ及び第２ピン孔４４ａを形成することにより、ピストン１３が完成する。
【０１０６】
（本実施形態の作用効果）
以上のように、本実施形態に係るピストン１３では、ピストンヘッド３の冠面３０が、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２のみで形成されている。これにより、前記第２実施形態と同様の作用効果が奏せられるのは勿論のこと、前記第２実施形態に対して、さらに前記各被膜層Ｃ１，Ｃ２のレイアウト性を向上させることができる。また、前記第２実施形態に比べて、遮熱被膜層Ｃ２の表面積を増大させることができるため、ノッキングをより効果的に抑制することができる。
【０１０７】
また、本実施形態に係るピストン１３の製造方法では、プリフォーム成形工程は、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材の一方（本実施形態では第２機能材と第２バインダの混合材からなる遮熱材料Ｍ２）を、環状の焼結体に成形する工程であって、配置工程は、環状の焼結体を、機能層保持部に配置する工程と、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材の他方を、環状の焼結体の内側に充填する工程と、を含む。
【０１０８】
このように、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２の一方の材料（本実施形態では遮熱材料Ｍ２）を環状の焼結体として予備成形したものを外周側に配置して、この焼結体の内周側に他方の材料（本実施形態では断熱材料Ｍ１）を充填する構成とした。
【０１０９】
かかる構成とすることで、焼結体とする遮熱材料Ｍ２については、定形性を有するため、形状の精度を向上できるうえに、機能層保持部３６に対する位置決め性も良好となり、遮熱被膜層Ｃ２の形状や配置の精度を向上させることができる。一方、粉体の断熱材料Ｍ１については、遮熱材料Ｍ２の焼結体を先に配置し、その後に当該焼結体の内周側に充填することにより、断熱被膜層Ｃ１の形状や配置の精度を向上させることができる。
【０１１０】
〔第４実施形態〕
図１３、図１４は、本発明に係るピストンの第４実施形態を示す。なお、本実施形態は、前記第１実施形態の構成に、さらに第３機能層としての高熱伝導被膜層Ｃ３を追加したものである。したがって、その他の構成については前記第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
【０１１１】
（ピストンの構成）
図１３は、本実施形態に係るピストン１４を示し、（ａ）はピストン１４を斜め上方（冠面３０側）から見た斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＦ−Ｆ線に沿って切断したピストン１４の縦断面図を示している。
【０１１２】
図１３に示すように、ピストン１４では、前記第１実施形態と同様に、インジェクタ２５の燃料が噴射される吸気側の領域に、本発明の第１機能層に相当する断熱被膜層Ｃ１が設けられ、この断熱被膜層Ｃ１によって冷却損失が抑制されている。一方、冠面３０における軸線Ｚに対してインジェクタ２５と対称となる排気側の領域には、第２機能層に相当する遮熱被膜層Ｃ２が設けられ、この遮熱被膜層Ｃ２によってノッキングが抑制されている。
【０１１３】
さらに、本実施形態では、ピストンヘッド３の冠面３０の外周側、すなわち機能層保持部３６における断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２の外周側の領域に、第３機能層としての高熱伝導被膜層Ｃ３が設けられている。この高熱伝導被膜層Ｃ３は、機能層保持部３６の外周側表面に、第３機能材と第３バインダとを混合してなる高熱伝導材料の焼結体を、前記パルス通電法により接合することにより形成される。また、高熱伝導被膜層Ｃ３の内周側には、隣接する一部が連通する２つの環状空間であって、断熱被膜層Ｃ１の収容に供する第１の環状凹部３７１と、遮熱被膜層Ｃ２の収容に供する第２の環状凹部３７２と、を有する。ここで、第３機能材としては、本体部を構成する金属材料（アルミニウム合金材料）よりも熱伝導率が高く、かつ比熱容量が小さい材料、例えば銅を用いる。一方、第３バインダには、第３機能材としての銅を保持する金属材料のバインダであって、主成分が第１バインダ及び第２バインダと同じ金属材料、例えば純アルミを用いる。
【０１１４】
以上のような構成から、断熱被膜層Ｃ１は、底面が機能層保持部３６の表面に接合されると共に、外周側の一部が第１の環状凹部３７１の周壁３７１ａに、外周側の残余の部分が隣接する遮熱被膜層Ｃ２の外周面に、それぞれ接合されている。また、遮熱被膜層Ｃ２は、底面が機能層保持部３６の表面に接合されると共に、外周側の一部が第２の環状凹部３７２の周壁３７２ａに、外周側の残余の部分が隣接する断熱被膜層Ｃ１の外周面に、それぞれ接合されている。そして、高熱伝導被膜層Ｃ３は、底面が機能層保持部３６の表面に接合されると共に、内周側の第１環状凹部３７１及び第２環状凹部３７２の周壁３７１ａ，３７２ａが断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２の外周面に接合されている。
【０１１５】
（ピストンの製造方法）
図１４は、ピストン１４の製造方法を説明するピストン素材１０の縦断面図であって、（ａ）〜（ｄ）は配置工程、（ｅ）は接合工程、（ｆ）は機械加工工程を示している。
【０１１６】
まず、鋳造によりピストン素材１０を成型した後（鋳造工程）、第３機能材と第３バインダとを混合してなる高熱伝導材料Ｍ３を、環状の焼結体として予備成形する（プリフォーム成形工程）。
【０１１７】
続いて、このプリフォーム成形工程の後、図１４（ａ）に示すように、予備成形した高熱伝導材料Ｍ３の焼結体を機能層保持部３６の表面の最外周側に配置する。その後、図１４（ｂ）に示すように、第１機能材と第１バインダとを混合してなる断熱材料Ｍ１の粉体を、高熱伝導材料Ｍ３の焼結体の第１の環状凹部３７１内に充填する。同様に、図１４（ｃ）に示すように、第２機能材と第２バインダとを混合してなる遮熱材料Ｍ２の粉体を、高熱伝導材料Ｍ３の焼結体の第２の環状凹部３７２内に充填する。ここで、当該配置工程では、図１４（ｂ）（ｃ）に示すように、断熱材料Ｍ１を充填する際に、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２の両粉体を高熱伝導材料Ｍ３の焼結体の頂面よりも高く充填し、図１４（ｄ）に示すように、スキージ６０により余剰となる断熱材料Ｍ１を漉いて除去することで、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２を前記各環状凹部３７１，３７２全体に過不足なく充填する。
【０１１８】
次に、図１４（ｅ）に示すように、第１機能材と第１バインダの混合材である断熱材料Ｍ１と、第２機能材と第２バインダの混合材である遮熱材料Ｍ２と、第３機能材と第３バインダの混合材である高熱伝導材料Ｍ３とを、いわゆるパルス通電法によって同時に焼結させる。これにより、断熱材料Ｍ１、遮熱材料Ｍ２及び高熱伝導材料Ｍ３がそれぞれ機能層保持部３６に接合されると共に、当該各材料Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３同士が接合されて、断熱被膜層Ｃ１、遮熱被膜層Ｃ２及び高熱伝導被膜層Ｃ３が形成される（接合工程）。
【０１１９】
最後に、この接合工程の後、図１４（ｆ）に示すように、必要に応じて、断熱被膜層Ｃ１、遮熱被膜層Ｃ２及び高熱伝導被膜層Ｃ３の表面を切削加工し、冠面３０を平滑に形成する（機械加工工程）。さらに、この機械加工工程では、前記各被膜層Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の表面の切削加工と併せて、前記各リング溝３１〜３３や、第１ピン孔４３ａ及び第２ピン孔４４ａを形成することにより、ピストン１４が完成する。
【０１２０】
（本実施形態の作用効果）
以上のように、本実施形態に係るピストン１４では、プリフォーム成形工程は、第３機能材と第３バインダの混合材を、第１の環状凹部及び第２の環状凹部を有する環状の焼結体に成形する工程であって、配置工程は、環状の焼結体を、機能層保持部に配置する工程と、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材の一方（本実施形態では第１機能材と第１バインダの混合材からなる断熱材料Ｍ１）を、第１の環状凹部３７１内に充填する工程と、第１機能材と第１バインダの混合材と、第２機能材と第２バインダの混合材の他方を、第２の環状凹部３７２内に充填する工程と、を含む。
【０１２１】
このように、プリフォーム成形工程において、第３機能材と第３バインダの混合材を第１の環状凹部３７１及び第２の環状凹部３７２を有する環状の焼結体に成形した後、配置工程において、前記各被膜層Ｃ１，Ｃ２を形成する材料の一方（断熱材料Ｍ１）を環状の焼結体の第１の環状凹部３７１内に充填すると共に、前記各被膜層Ｃ１，Ｃ２を形成する材料の他方（遮熱材料Ｍ２）を環状の焼結体の第２の環状凹部３７２内に充填するようにした。
【０１２２】
こうして、先に枠体となる高熱伝導材料Ｍ３の焼結体を配置し、該焼結体の各環状凹部３７１，３７２に断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２を充填することによって、これら断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２の配置の精度を向上させることができる。また、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２が粉体である場合には、焼結体の前記各環状凹部３７１，３７２によって、形状の精度も向上させることができる。
【０１２３】
すなわち、本実施形態の構成とすることで、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２の複数の被膜層（機能層）を複数箇所に分離して配置する場合においても、その形状や配置の精度を向上させることができる。
【０１２４】
〔第５実施形態〕
図１５、図１６は、本発明に係るピストンの第５実施形態を示す。なお、本実施形態は、前記第２実施形態の構成に、さらに第３機能層としての高熱伝導被膜層Ｃ３を追加したものである。したがって、その他の構成については前記第２実施形態と同様であるため、第２実施形態と同じ構成については、同一の符号を付すことにより、その説明を省略する。
【０１２５】
（ピストンの構成）
図１５は、本実施形態に係るピストン１５を示し、（ａ）はピストン１５を斜め上方（冠面３０側）から見た斜視図、（ｂ）は同図（ａ）のＧ−Ｇ線に沿って切断したピストン１５の縦断面図を示している。
【０１２６】
図１５に示すように、ピストン１５では、前記第２実施形態と同様に、インジェクタ２５から燃料が噴射される内周側領域に、本発明の第１機能層に相当する断熱被膜層Ｃ１が設けられ、この断熱被膜層Ｃ１によって冷却損失が抑制されている。そして、この断熱被膜層Ｃ１の外周側領域に、本発明の第２機能層に相当する遮熱被膜層Ｃ２が設けられ、この遮熱被膜層Ｃ２によってノッキングが抑制されている。さらに、本実施形態では、ピストンヘッド３の冠面３０の外周側の領域、すなわち遮熱被膜層Ｃ２の外周側の領域が、第３機能層としての高熱伝導被膜層Ｃ３によって形成されている。
【０１２７】
以上のような構成から、断熱被膜層Ｃ１は、底面が機能層保持部３６の表面に接合されると共に、外周側が隣接する遮熱被膜層Ｃ２の内周面に接合されている。また、遮熱被膜層Ｃ２は、底面が機能層保持部３６の表面に接合されると共に、外周側が隣接する高熱伝導被膜層Ｃ３の内周面に接合されている。そして、高熱伝導被膜層Ｃ３は、機能層保持部３６の表面、及び遮熱被膜層Ｃ２の外周面に接合されている。
【０１２８】
また、本実施形態に係るピストン１５では、機能層保持部３６の表面に、後述する製造工程において用いる分離型６４（図１６（ｂ）参照）を保持するための円環状の分離型保持溝３６ｂが切欠形成されている。そして、この分離型保持溝３６ｂには、分離型６４を取り外した後に断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２が入り込むことによって、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２との境界部が形成される。
【０１２９】
なお、前記分離型保持溝３６ｂについては、後述する製造工程における分離型６４の使用に際して必須の構成ではない。すなわち、分離型保持溝３６ｂを設けることなく、分離型６４を平坦状の機能層保持部３６の表面に載置してもよい。かかる構成の採択は、ピストン１５の製造コストや断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２の位置精度など、ピストン１５の仕様に応じて自由に変更可能である。
【０１３０】
（ピストンの製造方法）
図１６は、ピストン１５の製造方法を説明するピストン素材１０の縦断面図であって、（ａ）〜（ｅ）は配置工程、（ｆ）は接合工程、（ｇ）は機械加工工程を示している。
【０１３１】
まず、鋳造によりピストン素材１０を成型した後（鋳造工程）、第３機能材と第３バインダとを混合してなる高熱伝導材料Ｍ３を、環状の焼結体として予備成形する（プリフォーム成形工程）。
【０１３２】
続いて、このプリフォーム成形工程の後、図１６（ａ）に示すように、予備成形した高熱伝導材料Ｍ３の焼結体を機能層保持部３６の表面の最外周側に配置する。その後、図１６（ｂ）に示すように、断熱材料Ｍ１と遮熱材料Ｍ２を分離するための円筒状の分離型６４を、機能層保持部３６の表面に切欠形成された分離型保持溝３６ｂに挿入して配置する（分離型配置工程）。
【０１３３】
続いて、図１６（ｃ）に示すように、分離型６４の内周側に、第１機能材と第１バインダとを混合してなる断熱材料Ｍ１の粉体を充填し、図１６（ｄ）に示すように、分離型６４の外周側に、第２機能材と第２バインダとを混合してなる遮熱材料Ｍ２の粉体を充填する（配置工程）。ここで、断熱材料Ｍ１と遮熱材料Ｍ２には、平均粒径がほぼ等しいものを用いることが望ましい。そして、図１６（ｅ）に示すように、両材料Ｍ１，Ｍ２の充填後に、分離型保持溝３６ｂから分離型６４を取り外すことで、断熱材料Ｍ１と遮熱材料Ｍ２との間に、両材料Ｍ１，Ｍ２の粉体同士が混合した境界部が形成される。
【０１３４】
次に、図１６（ｆ）に示すように、第１機能材と第１バインダの混合材である断熱材料Ｍ１と、第２機能材と第２バインダの混合材である遮熱材料Ｍ２と、第３機能材と第３バインダの混合材である高熱伝導材料Ｍ３とを、いわゆるパルス通電法によって同時に焼結させる。これにより、断熱材料Ｍ１、遮熱材料Ｍ２及び高熱伝導材料Ｍ３がそれぞれ機能層保持部３６に接合されると共に、当該各材料Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３同士が接合されて、断熱被膜層Ｃ１、遮熱被膜層Ｃ２及び高熱伝導被膜層Ｃ３が形成される（接合工程）。
【０１３５】
最後に、この接合工程の後、図１６（ｇ）に示すように、必要に応じて、断熱被膜層Ｃ１、遮熱被膜層Ｃ２及び高熱伝導被膜層Ｃ３の表面を切削加工し、冠面３０を平滑に形成する（機械加工工程）。さらに、この機械加工工程では、前記各被膜層Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３の表面の切削加工と併せて、前記各リング溝３１〜３３や、第１ピン孔４３ａ及び第２ピン孔４４ａを形成することにより、ピストン１５が完成する。
【０１３６】
（本実施形態の作用効果）
以上のように、本実施形態に係るピストン１５の製造方法では、配置工程は、第１機能材と第１バインダの混合材（本実施形態では断熱材料Ｍ１）と、第２機能材と第２バインダの混合材（本実施形態では遮熱材料Ｍ２）と、の両方が粉体の状態で行われる。
【０１３７】
このように、配置工程において、断熱材料Ｍ１と遮熱材料Ｍ２を共に粉体のまま配置することにより、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２との境界部で前記両材料Ｍ１，Ｍ２の粉体同士の混合が生じ、当該境界部における接合力を向上させることができる。
【０１３８】
また、本実施形態に係るピストン１５の製造方法では、第１機能材と第１バインダの混合材（本実施形態では断熱材料Ｍ１）と、第２機能材と第２バインダの混合材（本実施形態では遮熱材料Ｍ２）は、平均粒径がほぼ等しい。
【０１３９】
このように、断熱材料Ｍ１と遮熱材料Ｍ２の平均粒径をほぼ等しくすることで、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２の境界部における当該両材料Ｍ１，Ｍ２の馴染みがよく、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２の境界部における接合力をより効果的に向上させることができる。
【０１４０】
また、本実施形態に係るピストン１５の製造方法では、配置工程の前に行われ、機能層保持部３６に、第１機能材と第１バインダの混合材（本実施形態では断熱材料Ｍ１）と、第２機能材と第２バインダの混合材（本実施形態では遮熱材料Ｍ２）と、を分離する分離型６４を配置する分離型配置工程を有する。
【０１４１】
このように、配置工程の前に、断熱材料Ｍ１と遮熱材料Ｍ２を分離する分離型６４を配置することで、本実施形態のように前記両材料Ｍ１，Ｍ２が粉体の場合であっても、当該両材料Ｍ１，Ｍ２の間に容易に境界部を形成することができる。
【０１４２】
また、本実施形態に係るピストン１５の製造方法では、機能層保持部３６は、分離型６４を保持する分離型保持溝３６ｂを有する。
【０１４３】
このように、機能層保持部３６に分離型保持溝３６ｂが設けられていることで、機能層保持部３６における分離型６４の位置精度を向上させることが可能となり、その結果、断熱被膜層Ｃ１と遮熱被膜層Ｃ２の形状及び位置精度を向上させることができる。
【０１４４】
なお、本実施形態における前記分離型６４を用いる製造方法は、高熱伝導被膜層Ｃ３を有する形態に限定されるものではない。すなわち、前記分離型６４を用いた製造方法は、例えば前記第２実施形態のようなものにも適用することができ、これにより、共に粉末の材料Ｍ１，Ｍ２をもって断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２を形成することができる。
【０１４５】
本発明は前記実施形態の構成に限定されるものではなく、前述した本発明の作用効果を奏し得るような形態であれば、適用対象の仕様やコスト等に応じて自由に変更可能である。
【０１４６】
特に、前記各実施形態において、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２を形成するにあたっては、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２の接合前の状態は、焼結体であるか粉体であるかを問わない。すなわち、断熱材料Ｍ１及び遮熱材料Ｍ２については、いずれか一方を焼結体とし、他方を粉末とすることが可能であり、その他、いずれも焼結体のもの、又はいずれも粉末のものを用いることが可能である。これらは、断熱被膜層Ｃ１及び遮熱被膜層Ｃ２の接合性や成型性など、求める仕様に応じて自由に採択可能である。
【０１４７】
以上説明した実施形態に基づく内燃機関のピストンとしては、例えば以下に述べる態様のものが考えられる。
【０１４８】
すなわち、当該内燃機関のピストンは、その１つの態様において、内燃機関のピストンであって、金属材料で形成され、ピストンヘッドと、前記ピストンヘッドに設けられたスカート部と、を有する本体部と、前記ピストンヘッドのうち内燃機関の燃焼室側の面である冠面に設けられた機能層保持部と、前記機能層保持部に設けられた第１機能層であって、第１機能材と第１バインダとを含み、前記第１機能材は前記本体部の金属材料よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が大きい材料であって、前記第１バインダは前記第１機能材を保持する金属材料のバインダであって、前記第１機能材と前記第１バインダとが混合されている第１機能層と、前記機能層保持部に設けられた第２機能層であって、第２機能材と第２バインダとを含み、前記第２機能材は前記本体部よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が小さい材料であって、前記第２バインダは前記第２機能材を保持する金属材料のバインダであり、かつ主成分が前記第１バインダの主成分と同じ金属材料であって、前記第２機能材と前記第２バインダとが混合されており、前記第１機能層と隣接して設けられた第２機能層と、を有する。
【０１４９】
前記内燃機関のピストンの好ましい態様において、前記第１バインダの主成分の金属材料は、前記第２バインダの主成分である金属材料とＩＳＯ、ＪＩＳ、ＡＩＳＩ、ＢＳ、又はＤＩＮにおいて同一の金属材料に分類されている金属材料である。
【０１５０】
別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの態様のいずれかにおいて、前記第１バインダの主成分の金属材料及び前記第２バインダの主成分の金属材料は、前記本体部の主成分の金属材料とＩＳＯ、ＪＩＳ、ＡＩＳＩ、ＢＳ、又はＤＩＮにおいて同一の金属材料に分類されている金属材料である。
【０１５１】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの態様のいずれかにおいて、前記第１機能層は、内燃機関のシリンダ内における前記本体部の移動方向における厚さが、前記第２機能層よりも大きい。
【０１５２】
また、前述した実施形態に基づく内燃機関のピストンの製造方法としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。
【０１５３】
すなわち、当該内燃機関のピストンの製造方法は、その一態様として、内燃機関のピストンの製造方法であって、ピストンは、ピストンヘッドと前記ピストンヘッドに設けられたスカート部を有し、金属材料で形成された本体部と、前記ピストンヘッドのうち内燃機関の燃焼室側の面である冠面に設けられた機能層保持部と、前記機能層保持部に隣接して設けられた第１機能層及び第２機能層と、を有し、前記第１機能層は、第１機能材と第１バインダとを含み、前記第１機能材は前記本体部の金属材料よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が大きい材料であって、前記第１バインダは前記第１機能材を保持する金属材料のバインダであって、前記第２機能層は、第２機能材と第２バインダとを含み、前記第２機能材は前記本体部よりも熱伝導率が低く、かつ比熱容量が小さい材料であって、前記第２バインダは前記第２機能材を保持する金属材料のバインダであり、かつ主成分が前記第１バインダの主成分と同じ金属材料であって、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を前記機能層保持部に配置する配置工程と、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を前記機能層保持部に接合する接合工程と、を有する。
【０１５４】
前記内燃機関のピストンの製造方法の好ましい態様において、前記接合工程は、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を同一の工程で前記機能層保持部に接合する工程である。
【０１５５】
別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、当該内燃機関のピストンの製造方法は、前記配置工程の前に行われ、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、の一方を焼結体に成形するプリフォーム成形工程を含み、前記配置工程は、前記プリフォーム成形工程において成形された焼結体を前記機能層保持部に配置する工程を含む。
【０１５６】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記機能層保持部は、前記冠面に形成された凹部と、前記凹部を包囲するように形成された保持壁と、を有する。
【０１５７】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記プリフォーム成形工程は、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方を、環状の焼結体に成形する工程であって、前記配置工程は、前記環状の焼結体を、前記機能層保持部に配置する工程と、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の他方を、前記環状の焼結体の内側に充填する工程と、を含む。
【０１５８】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、当該内燃機関のピストンの製造方法は、前記配置工程の前に行われ、第３機能材と第３バインダの混合材を、第１の環状凹部及び第２の環状凹部を有する環状の焼結体に成形するプリフォーム成形工程を含み、前記配置工程は、前記環状の焼結体を、前記機能層保持部に配置する工程と、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方を、前記第１の環状凹部内に充填する工程と、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の他方を、前記第２の環状凹部内に充填する工程と、を含む。
【０１５９】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記機能層保持部は、前記焼結体を係合する係合部を有する。
【０１６０】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記プリフォーム成形工程は、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方を、内側に環状空間を有する環状の焼結体に成形する工程であって、内燃機関のシリンダ内における前記本体部の移動方向において前記ピストンヘッドに対し冠面側を軸方向一方側、スカート部側を軸方向他方側としたとき、前記環状の焼結体は、前記環状空間がアンダーカットを有するように、前記環状空間の内径が、前記軸方向一方側よりも前記軸方向他方側において大きく形成されている。
【０１６１】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方の空隙率は、他方の空隙率よりも小さい。
【０１６２】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記配置工程は、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方が、焼結体の状態で行われると共に、他方が粉体の状態で行われ、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方である焼結体を、前記機能層保持部に配置した後、前記焼結体を、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の他方である粉体で被覆するように配置する工程を含み、前記接合工程は、前記焼結体と前記粉体の両方を焼結する工程であり、前記接合工程の後に行われ、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材の一方である前記焼結体が露出するように、前記第１機能層及び前記第２機能層を切削加工する工程をさらに含む。
【０１６３】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記接合工程は、前記配置工程において配置された前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、に電極を当接させ、通電することで前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を焼結させる工程であって、前記電極は凸形状を有し、前記第１機能層又は前記第２機能層は、前記電極の凸形状に対応した凹形状を有する。
【０１６４】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記配置工程は、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、の両方が粉体の状態で行われる。
【０１６５】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材は、平均粒径がほぼ等しい。
【０１６６】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記配置工程の前に行われ、前記機能層保持部に、前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を分離する分離型を配置する分離型配置工程を有する。
【０１６７】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記機能層保持部は、前記分離型を保持する分離型保持溝を有する。
【０１６８】
さらに別の好ましい態様では、前記内燃機関のピストンの製造方法の態様のいずれかにおいて、前記接合工程は、前記配置工程において配置された前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、に電極を当接させ、通電することで前記第１機能材と前記第１バインダの混合材と、前記第２機能材と前記第２バインダの混合材と、を焼結させる工程である。
【符号の説明】
【０１６９】
１１〜１５…ピストン、２０…シリンダ、３…ピストンヘッド、３０…冠面、４１…第１スカート部（スカート部）、４２…第２スカート部（スカート部）、３４〜３６…機能層保持部、Ｃ１…断熱被膜層（第１機能層）、Ｃ２…遮熱被膜層（第２機能層）、Ｃ…燃焼室、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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