JP6364548B2 - 内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該バルブタイミング制御装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、吸気弁や排気弁の開閉タイミングを制御する内燃機関のバルブタイミング制御装置及び該バルブタイミング制御装置の製造方法に関する。

内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、本出願人が先に出願した以下の特許文献１に記載されているものが知られている。

この内燃機関のバルブタイミング制御装置は、電動モータの回転力を、減速機構を介してカムシャフトに伝達することによって、クランクシャフトと前記カムシャフトの相対回転位相を変換して吸気弁や排気弁の開閉タイミングを制御するようになっている。

そして、前記電動モータには、バッテリー電源の電流がカバー部材に設けられた一対の給電用ブラシが、給電プレートに設けられた内外二重の円環状の給電用スリップリングに摺接しつつ通電され、さらにここから切換用ブラシやコミュテータを介して通電されるようになっている。

特開２０１３−３６４０１号公報

しかしながら、前記公報記載のバルブタイミング制御装置にあっては、前記各給電用スリップリングの平坦状の摺接面や、該摺接面に摺接する前記各給電用ブラシの先端面に、駆動時における熱的影響などによって短時間のうちに酸化皮膜が形成され易く、この酸化被膜によって、通電時における各給電用スリップリングと各給電用ブラシとの間の電気抵抗が大きくなってしまうおそれがある。

この結果、前記各給電用ブラシから各給電用スリップリングへの通電量が制限されて前記電動モータの出力が低下し、バルブタイミングの制御応答性が低下すると共に、制御の不安定化を招くおそれがある。

本発明は、前記従来の技術的課題に鑑みて案出されたもので、給電用ブラシの先端面に形成された酸化皮膜、または給電用スリップリングの摺接面に形成された酸化皮膜の少なくとも一方を除去して電動モータの出力低下を抑制することのできる内燃機関のバルブタイミング制御装置を提供することを目的としている。

本願発明は、とりわけ、電動モータの前端側に軸方向から対向して配置されたカバー部材と、前記電動モータに設けられた円環状の給電用スリップリングと、前記カバー部材に設けられ、先端面が前記給電用スリップリングの摺接面に摺接しながら前記電動モータに給電する給電用ブラシと、前記給電用スリップリングの摺接面に形成された微小凹凸部または凹部と、を有することを特徴としている。

本発明によれば、給電用スリップリングと給電用ブラシとの間の電気抵抗の上昇を抑制して、バルブタイミングの制御応答性の低下や制御の不安定化を解消することができる。

本発明に係るバルブタイミング制御装置の第１実施形態を示す縦断面図である。 本実施形態における主要な構成部材を示す分解斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本実施形態に供される給電プレートの背面図である。 同給電プレートの正面図である。 本実施形態に供される内外二重のスリップリングの斜視図である。 Ａは本実施形態に供される内側の給電用スリップリングの正面図、ＢはＡのＣ−Ｃ線断面図である。 実験による車両の走行距離と電気抵抗との関係を示す折れ線グラフである。 Ａは第２実施形態に供される内側の給電用スリップリングの正面図、ＢはＡのＤ矢視図である。 Ａは第３実施形態に供される内側の給電用スリップリングの正面図、ＢはＡのＥ−Ｅ線断面図である。 Ａは第４実施形態に供される内側の給電用スリップリングの正面図、ＢはＡのＦ−Ｆ線断面図である。

以下、本発明に係る内燃機関のバルブタイミング制御装置の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態では、吸気弁側に適用したものであるが、排気弁側にも適用可能である。
〔第１実施形態〕
このバルブタイミング制御装置は、図１及び図２に示すように、内燃機関のクランクシャフトによって回転駆動する第１部材であるタイミングスプロケット１と、シリンダヘッド０１上に軸受０２を介して回転自在に支持され、前記タイミングスプロケット１から伝達された回転力によって回転する第２部材であるカムシャフト２と、タイミングスプロケット１の前方位置に配置されたカバー部材３と、タイミングスプロケット１とカムシャフト２の間に配置されて、機関運転状態に応じて両者１，２の相対回転位相を変更する位相変更機構４と、を備えている。

前記タイミングスプロケット１は、全体が鉄系金属によって環状一体に形成され、内周面が段差径状のスプロケット本体１ａと、該スプロケット本体１ａの外周に一体に設けられて、巻回された図外のタイミングチェーンを介してクランクシャフトからの回転力を受けるギア部１ｂと、前記スプロケット本体１ａの軸方向前端側に一体に設けられた内歯構成部５と、から構成されている。

また、このタイミングスプロケット１は、スプロケット本体１ａと前記カムシャフト２の前端部に設けられた後述する従動部材９の外周面との間に介装された１つの大径ボールベアリング７によって、従動部材９を介して前記カムシャフト２に相対回転自在に支持されている。

前記大径ボールベアリング７は、外輪７ａと、内輪７ｂ及び該両輪７ａ、７ｂの間に介装されたボール７ｃと、から構成され、前記外輪７ａがスプロケット本体１ａの内周側に固定されているのに対して内輪７ｂが従動部材９の外周側に固定されている。

前記内歯構成部５は、前記スプロケット本体１ａの前端部側に一体に設けられ、前方へ延出した円筒状に形成されていると共に、内周には波形状の複数の内歯５ａが形成されている。

また、前記内歯構成部５の前端側には、後述するモータハウジング１３が軸方向から突き当て状に配置されて複数のボルト８によって固定されている。

さらに、スプロケット本体１ａの内歯構成部５と反対側の後端部には、円環状の保持プレート６１が配置されている。この保持プレート６１は、金属板材によって一体に形成され、図１に示すように、外径が前記スプロケット本体１ａの外径とほぼ同一に設定されていると共に、内径が前記大径ボールベアリング７の外輪７ａの内径よりも小さい径に設定されている。

前記保持プレート６１の内周部６１ａは、前記外輪７ａの軸方向の外端面に当接配置されている。また、前記内周部６１ａの内周縁所定位置には、径方向内側、つまり中心軸方向に向かって突出したストッパ凸部６１ｂが一体に設けられている。

このストッパ凸部６１ｂは、図４に示すように、ほぼ扇状に形成されて、先端縁６１ｃが後述するストッパ溝２ｂの円弧状内周面に沿った円弧状に形成されている。

前記スプロケット本体１ａ（内歯構成部５）及び保持プレート６１の各外周部には、前記ボルト８が挿通する６つのボルト挿通孔１ｃ、６１ｄが周方向のほぼ等間隔位置に貫通形成されている。前記６つのボルト８が、モータハウジング１３の後述する雌ねじ孔１３ｄに締結されることによって、前記タイミングスプロケット１と保持プレート６１及びモータハウジング１３が軸方向から共締め固定されている。

なお、前記スプロケット本体１ａと内歯構成部５は、後述する減速機構１２のケーシングとして構成されている。

前記カバー部材３は、図１及び図２に示すように、アルミニウム合金材よってカップ状に一体に形成されて、モータハウジング１３の前端部を覆うように軸方向から対向配置された膨出状のカバー本体３ａと、該カバー本体３ａの開口側の外周縁に一体に形成された円環状の取付フランジ３ｂと、から構成されている。前記カバー本体３ａは、外周部側に円筒壁３ｃが軸方向に沿って一体に形成されており、この円筒壁３ｃは、軸方向に短く形成されて内部に保持用孔３ｄが形成されている。

前記取付フランジ３ｂは、円周方向のほぼ等間隔位置に有する４つのボス部に形成されたボルト挿通孔３ｅが貫通形成されており、このボルト挿通孔３ｅに挿通するボルト５４によってカバー部材３全体が後述するチェーンカバー４９に固定されている。

また、前記カバー本体３ａの外周側の内周面と前記モータハウジング１３の外周面との間には、両者３ａ、１３間をシールする大径なオイルシール５０が介装されている。

前記チェーンカバー４９は、図１に示すように、前記シリンダヘッド０１と図外のシリンダブロックの前端側に前記タイミングスプロケット１に巻回された図外のチェーンを覆うよう上下方向に沿って配置固定されていると共に、前端側に一体に有する環状壁４９ａの円周方向の４箇所に前記ボルト５４が螺着する雌ねじ孔４９ｂがそれぞれ形成されている。

前記カムシャフト２は、外周に図外の吸気弁を開作動させる一気筒当たり２つの駆動カムを有していると共に、前端部にフランジ部２ａが一体に設けられている。また、カムシャフト２のフランジ部２ａ前端面から内部軸方向に沿って雌ねじ孔２ｃが形成されている。

前記フランジ部２ａは、図１に示すように、外径が後述する従動部材９の固定端部９ａの外径よりも僅かに大きく形成されて、各構成部品の組み付け後に、前端面の外周部が前記大径ボールベアリング７の内輪７ｂの軸方向外端面に当接配置されるようになっている。

また、前記フランジ部２ａの外周には、図４に示すように、前記保持プレート６１のストッパ凸部６１ｂが係入するストッパ凹溝２ｂが円周方向に沿って形成されている。このストッパ凹溝２ｂは、円周方向へ所定長さの円弧状に形成されて、この長さ範囲で回動したストッパ凸部６１ｂの両端縁が周方向の対向縁２ｃ、２ｄにそれぞれ当接することによって、タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の最大進角側あるいは最大遅角側の相対回転位置を規制するようになっている。

前記カムボルト１０は、図１に示すように、頭部１０ａの端面が小径ボールベアリング３７の内輪に対して軸方向から当接支持していると共に、軸部１０ｂの外周にカムシャフト２の雌ねじ孔２ｃに螺着する雄ねじ部１０ｃが形成されている。

前記従動部材９は、鉄系金属によって一体に形成され、図１に示すように、後端側(カムシャフト２側)に形成された円板状の固定端部９ａと、該固定端部９ａの内周前端面から軸方向へ突出した円筒部９ｂと、から主として構成されている。

前記固定端部９ａは、後端面が前記カムシャフト２のフランジ部２ａの前端面に当接配置されて、前記カムボルト１０の軸力によってフランジ部２ａに軸方向から圧接固定されている。また、この固定端部９ａの外周部には、後述する減速機構１２の一部を構成する複数のローラ４８を保持する円筒状の保持器３６が一体に設けられている。一方、前記円筒部９ｂは、図１に示すように、中央に前記カムボルト１０の軸部１０ｂが挿通される挿通孔９ｄが貫通形成されていると共に、外周に後述する小径ボールベアリング３７とニードルベアリング３８が軸方向に沿って並設されている。

前記位相変更機構４は、前記従動部材９の円筒部９ｂの前端側に配置された前記電動モータ１１と、該電動モータ１１の回転速度を減速して前記従動部材９を介してカムシャフト２に伝達する減速機構１２と、から主として構成されている。

前記電動モータ１１は、図１及び図２に示すように、ブラシ付きのＤＣモータであって、前記タイミングスプロケット１と一体に回転するヨークである前記モータハウジング１３と、該モータハウジング１３の内部に回転自在に設けられたモータ出力軸１４と、モータハウジング１３の内周面に固定されたステータである永久磁石１５と、を備えている。

前記モータハウジング１３は、図１に示すように、鉄系金属材によって有底筒状に形成されていると共に、前端部には、前端開口を封止状態に配置されたプレート部材である給電プレート１６が固定されている。

また、前記モータハウジング１３は、後端側に円板状の隔壁１３ａを有し、該隔壁１３ａのほぼ中央に後述する偏心軸部１９が挿通される大径な軸挿通孔１３ｂが形成されていると共に、該軸挿通孔１３ｂの孔縁にカバー部材３方向へ突出した円筒状の延出部１３ｃが一体に設けられている。また、前記隔壁１３ａの外周部側の後端面には、前記各ボルト８が螺着する６つの雌ねじ孔１３ｄが円周方向の等間隔位置に形成されている。

前記モータ出力軸１４は、段差円筒状に形成されてアーマチュアとして機能し、軸方向のほぼ中央位置に形成された段差部１３ｃを介してカムシャフト２側の大径部１３ａと、カバー部材３側の小径部１３ｂと、から構成されている。

前記大径部１３ａは、外周に鉄心ロータ１７が固定されていると共に、軸方向の後端部に減速機構１２の一部を構成する偏心軸部１９が一体に設けられている。

一方、前記小径部１３ｂは、外周に円環部材２０が圧入固定されていると共に、該円環部材２０の外周面にコミュテータ２１が軸方向から圧入固定されて前記段差部１３ｃの外面によって軸方向の位置決めがなされている。前記円環部材２０は、その外径が前記大径部１３ａの外径とほぼ同一に設定されていると共に、軸方向の長さが小径部１３ｂよりも僅かに短く設定されている。

前記小径部１３ｂの内周面には、モータ出力軸１４や偏心軸部１９内に供給されて前記各ベアリング３７，３８を潤滑するための潤滑油の外部への漏洩を規制する栓体３９が圧入固定されている。

前記鉄心ロータ１７は、複数の磁極を持つ磁性材によって形成され、外周側がコイル１８のコイル線を巻回させるスロットを有するボビンとして構成されている。

一方、前記コミュテータ２１は、導電材によって円環状に形成されて、前記鉄心ロータ１７の極数と同数に分割された各セグメントに前記コイル１８の引き出されたコイル線の端末が電気的に接続されている。

前記永久磁石１５は、円周方向から４つに分割されて全体が円筒状に形成され、円周方向に複数の磁極を有していると共に、その軸方向の位置が前記鉄心ロータ１７の軸方向の中心に対して前記給電プレート１６側にオフセット配置されている。

前記給電プレート１６は、図１及び図５に示すように、鉄系金属材からなる円盤状の鉄系の金属プレート部１６ａと、該金属プレート部１６ａの外面のほぼ全体をモールドした樹脂部１６ｂと、から構成されている。

前記金属プレート部１６ａは、前記樹脂部１６ｂに覆われていない外周部１６ｃが前記モータハウジング１３の前端部内周に形成された円環状の凹溝にかしめによって位置決め固定されていると共に、中央部にはモータ出力軸１４の一端部などが挿通される軸挿通孔１６ｄが貫通形成されている。また、金属プレート部１６ａは、前記軸挿通孔１６ｄの内周縁に連続した所定の位置に図外の異形状の２つの保持孔が打ち抜きにより形成されている。

また、前記給電プレート１６には、前記金属プレート部１６ａの各保持孔の内側に径方向に沿って配置されて、前記樹脂部１６ｂの前端部に複数のリベット４０により固定された銅製の一対のブラシホルダ２３ａ、２３ｂと、該各ブラシホルダ２３ａ、２３ｂの内部に摺動自在に収容配置されて、コイルスプリング２４ａ、２４ｂのばね力で円弧状の各先端面が前記コミュテータ２１の外周面に径方向から弾接する整流子である一対の切換用ブラシ２５ａ、２５ｂと、を備えている。

また、前記樹脂部１６ｂの前端面側には、内外二重の給電用スリップリング３４，３５がモールド固定されている。この両スリップリング３４，３５は、前記樹脂部１６ｂから露出した摺接面である各前端面３４ａ、３５ａに後述する一対の給電用ブラシ３２、３３の各先端面が摺接するようになっている。前記各切換用ブラシ２５ａ、２５ｂと各スリップリング３４，３５は、ハーネス２７ａによって電気的に接続されている。

前記内周側の小径なスリップリング３４と外周側の大径なスリップリング３５は、図６及び図７に示すように、銅材からなる薄板をプレスによって円環状に打ち抜き形成されていると共に、それぞれの径方向の幅Ｗが所定のほぼ同一幅に形成されている。また、各スリップリング３４，３５は、それぞれの外周縁と内周縁に各８つの突出部３４ｂ、３４ｃ、３５ｂ、３５ｃが径方向に沿って突設されている。

前記各突出部３４ｂ，３４ｃ、３５ｂ，３５ｃは、正面から視てそれぞれがほぼ矩形状に形成されて、円周方向の等間隔位置に設けられていると共に、各前記各外周縁から後端面に沿って径方向に突設されている。したがって、各突出部３４ｂ、３４ｃ、３５ｂ、３５ｃは、各前端面３４ａ、３５ａから一段低い段差状に形成されている。

前記内周側スリップリング３４の内外周の各突出部３４ｂ、３４ｃと、外周側スリップリング３５の内外周の各突出部３５ｂ、３５ｃは、互いに周方向でオフセットした位置に設けられている。

この各突出部３４ｂ、３４ｃ、３５ｂ、３５ｃは、前記小径、大径スリップリング３４，３５が金属プレート部１６ａの前端部に樹脂部１６ｂによって各前端面３４ａ、３５ａが露出された状態でモールドされる際に、該樹脂部１６ｂの内部に完全に埋め込まれた状態でモールドされて各スリップリング３４，３５全体を給電プレート１６に強固に固定するようになっている。

また、前記各スリップリング３４，３５の各前記前端面３４ａ、３５ａには、機械切削による微小な凹凸部である複数の切削条痕３４ｄ、３５ｄが切削加工によって円環状に形成されている。この条痕３４ｄ、３５ｄの具体的な説明は後述する。

前記カバー部材３には、合成樹脂材によって一体的にモールドされた保持体２８が固定されている。この保持体２８は、図１、図２に示すように、側面視ほぼＬ字形状に折曲形成され、前記カバー本体３ａの保持用孔３ｄに挿入されるほぼ有底円筒状のブラシ保持部２８ａと、該ブラシ保持部２８ａと反対側に有するコネクタ部２８ｂと、前記ブラシ保持部２８ａの一側面に一体に突設されて、前記カバー本体３ａにボルト固定されるボス部２８ｃと、内部に一部が埋設された一対の給電用端子片３１、３１と、から主として構成されている。

前記ブラシ保持部２８ａは、図１及び図２に示すように、ほぼ水平方向（軸方向）に延設されて、内部の上下位置（モータハウジング１３の軸心に対して内外周側）に平行に形成された一対の角柱状の固定用孔内に一対の角筒状のブラシホルダ２９ａ、２９ｂがそれぞれ圧入固定されている。この各ブラシホルダ２９ａ、２９ｂの内部に給電用ブラシ３２、３３が軸方向へそれぞれ摺動自在に保持されている。

前記各ブラシホルダ２９ａ、２９ｂは、前後端に開口部が形成されて、前端側の開口部から前記各給電用ブラシ３２、３３の先端部が進退自在になっていると共に、各後端側の開口部を介して図外のピグテールハーネスの一端部が前記各給電用ブラシ３２、３３の後端に半田付けによって接続されている。

前記各給電用ブラシ３２、３３は、角柱状に形成されて所定の軸方向長さに設定されて、前記ブラシ保持部２８の各ブラシホルダ２９ａ、２９ｂの内部後端に設けられた一対のコイルばね４１ａ，４１ｂによって、平坦な各先端面が前記各給電用スリップリング３４，３５の前端面３４ａ、３５ａに軸方向からそれぞれ弾接するようになっている。

前記一対の給電用端子片３１，３１は、図１に示すように、一方側（下端側）の各端子３１ａ、３１ａが露出状態に配置され、他方側（上端側）の各端子３１ｂ、３１ｂが前記コネクタ部２８ｂの雌型嵌合溝２８ｄ内に突設されている。前記一方側の各端子３１ａ、３１ａは、図外の一対のピグテールハーネスの他端部が半田付けによって接続されている。

前記コネクタ部２８ｂは、上端部に図外の雄型端子が挿入される前述の嵌合溝２８ｄに臨む前記他方側端子３１ｂ、３１ｂが雄型端子を介して図外のコントロールユニットに電気的に接続されている。

前記モータ出力軸１４と偏心軸部１９は、前記従動部材９の円筒部９ｂの外周面に設けられた小径ボールベアリング３７と、該小径ボールベアリング３７の軸方向側部に配置された前記ニードルベアリング３８とによって回転自在に支持されている。

前記ニードルベアリング３８は、偏心軸部１９の内周面に圧入された円筒状のリテーナ３８ａと、該リテーナ３８ａの内部に回転自在に保持された複数の転動体であるニードルローラ３８ｂと、から構成されている。このニードルローラ３８ｂは、前記従動部材９の円筒部９ｂの外周面を転動している。

前記小径ボールベアリング３７は、内輪が前記従動部材９の円筒部９ｂの前端縁とカムボルト１０の頭部１０ａとの間に挟持状態に固定されている一方、外輪が前記偏心軸部１９の段差拡径状の内周面に圧入固定されていると共に、前記内周面に形成された段差縁に当接して軸方向の位置決めがなされている。

また、前記モータ出力軸１４(偏心軸部１９)の外周面と前記モータハウジング１３の延出部１３ｃの内周面との間には、減速機構１２の内部から電動モータ１１内への潤滑油のリークを阻止する小径なオイルシール４６が設けられている。

前記減速機構１２は、図１〜図３に示すように、偏心回転運動を行う前記偏心軸部１９と、該偏心軸部１９の外周に設けられた中径ボールベアリング４７と、該中径ボールベアリング４７の外周に設けられたローラ４８と、該ローラ４８を転動方向に保持しつつ径方向の移動を許容する保持器３６と、該保持器３６と一体の前記従動部材９と、から主として構成されている。

前記偏心軸部１９は、円筒状に形成されて、外周面に形成されたカム面１９ａの軸心Ｙがモータ出力軸１４の軸心Ｘから径方向へ僅かに偏心している。

前記保持器３６は、図１に示すように、前記固定端部９ａの外周部前端から前方へ断面ほぼＬ字形状に折曲されて、前記円筒部９ｂと同方向へ突出した有底円筒状に形成されている。

この保持器３６の筒状先端部３６ａは、前記雌ねじ孔１３ｄと前記延出部１３ｃとの間に形成された円環凹状の収容空間Ｓを介してモータハウジング１３の隔壁１３ａ方向へ延出している。また、前記筒状先端部３６ａの周方向のほぼ等間隔位置には、図１及び図２に示すように、前記複数のローラ４８をそれぞれ転動自在に保持するほぼ長方形状の複数のローラ保持孔３６ｂが周方向の等間隔位置に形成されている。このローラ保持孔３６ｂ（ローラ４８）は、その全体の数が前記内歯構成部５の内歯５ａの全体の歯数よりも少なくなっている。これによって、減速比を得るようになっている。

前記中径ボールベアリング４７は、前記ニードルベアリング３８の径方向位置で全体がほぼオーバーラップする状態に配置され、内輪４７ａと外輪４７ｂ及び該両輪４７ａ、４７ｂとの間に介装されたボール４７ｃとから構成されている。前記内輪４７ａは、前記偏心軸部１９の外周面に圧入固定されているのに対して、前記外輪４７ｂは、軸方向で固定されることなくフリーな状態になっている。つまり、この外輪４７ｂは、軸方向の電動モータ１１側の一端面がどの部位にも接触せず、また軸方向の他端面がこれに対向する保持器３６の後端面との間に微小な第１隙間Ｃが形成されてフリーな状態になっている。また、この外輪４７ｂの外周面には、前記各ローラ４８の外周面が転動自在に当接していると共に、この外輪４７ｂの外周側には、円環状の第２隙間Ｃ１が形成されて、この第２隙間Ｃ１によって中径ボールベアリング４７全体が前記偏心軸部１９の偏心回転に伴って径方向へ移動可能、つまり偏心動可能になっている。

前記各ローラ４８は、鉄系金属によって形成され、前記中径ボールベアリング４７の偏心動に伴って径方向へ移動しつつ前記内歯構成部５の内歯５ａに嵌入すると共に、保持器３６のローラ保持孔３６ｂの両側縁によって周方向にガイドされつつ径方向に揺動運動させるようになっている。

前記減速機構１２の内部には、潤滑油供給手段によって潤滑油が供給されるようになっている。この潤滑油供給手段によって、前記収容空間Ｓ内に潤滑油が供給されて滞留し、ここから中径ボールベアリング４７や各ローラ４８を潤滑すると共に、さらには偏心軸部１９とモータ出力軸１４の内部に流入してニードルベアリング３８や小径ボールベアリング３７などの可動部の潤滑に供されるようになっている。なお、前記収容空間Ｓ内に滞留した潤滑油は、前記小径オイルシール４６によってモータハウジング１３内へのリークが阻止されている。

前記コントロールユニットは、図外のクランク角センサやエアーフローメータ、水温センサ、アクセル開度センサなど各種のセンサ類から情報信号に基づいて現在の機関運転状態を検出し、これに基づいて機関制御を行うと共に、前記給電用ブラシ３２、３３や各スリップリング３４，３５、切換用ブラシ２５ａ、２５ｂ、コミュテータ２１などを介してコイル１８に通電してモータ出力軸１４の回転制御を行い、減速機構１２を介してカムシャフト２のタイミングスプロケット１に対する相対回転位相を制御するようになっている。

そして、前記各スリップリング３４，３５の前端面３４ａ、３５ａに施された前記各切削条痕３４ｄ、３５ｄは、旋盤の切削バイトによって形成されている。なお、以下では、両スリップリング３４，３５とも同じであるから、便宜上、図８Ａ、Ｂに示すように、内周側のスリップリング３４側について説明する。

前記切削条痕３４ｄは、後述する製造方法で説明するように、旋盤の切削バイトの刃先を突き当てて形成され、前記前端面３４ａの全周に渡って複数の円環状に形成されていると共に、それぞれが横断面ほぼ三角形状の凹凸波形状に形成されている。

また、この各条痕３４ｄは、面粗度（Ｒａ）で表すと、図８Ｂに示すように、各先端縁３４ｅから底縁３４ｆまでの深さＤが約０．４〜１．６μｍに設定されている。

この面粗度Ｒａの設定は、図９に示す車両の走行距離（ｋｍ）と電気抵抗(ｍΩ)との関係から本願の発明者が実験によって求めたもので、前記従来公報の技術のように、スリップリング３４を単にプレス加工によって形成したのみで、前端面３４ａに条痕を施さずに平坦状に形成されたもので走行距離を０〜約７万ｋｍとした場合(黒丸)と、前端面３４ａに切削加工を行って面粗度Ｒａを、深さＤが約０．４μｍとした場合(白抜き三角)と、約１．０μｍとした場合(黒四角)と、約１．６μｍとした場合(白抜き丸)で、走行距離を０〜約８万ｋｍまでとした場合、さらには、深さＤが約０．４μｍとして走行距離を約１４万ｋｍに延長した場合(黒三角)に分けて実験を行った。

この実験結果からすると、前記従来の技術(黒丸)では、車両の初期の走行時から電気抵抗が大きく、さらに走行距離が０〜３万ｋｍ、さらに７万ｋｍまでに至るにしたがって急激に電気抵抗が大きくなっていることが明らかである。これは、駆動中における前記給電プレート１６の周囲の熱的な影響など、つまり１５０℃以上の熱的影響などに起因して表面に酸化皮膜が形成されているからであると考えられる。

これに対して、切削条痕３４ｄを施して、面粗度Ｒａ(切削条痕３４ｄ、３５ｄ)の深さＤを約０．４μｍ〜１．６μｍに設定した場合(白抜き三角、黒四角、白抜き丸、黒三角)は、走行距離の長さに拘わらず、電気抵抗ｍΩが常に平均して低い値を示している。

このように、電気抵抗が低い値を示したのは、前記各給電用ブラシ３２，３３の先端面が各給電用スリップリング３４，３５の前端面３４ａ、３５ａに摺接した際に、表面の酸化皮膜が前記条痕３４ｄ、３５ｄによって除去されたことによるものである。

したがって、本実施形態では、面粗度Ｒａの深さ、つまり条痕３４ｄ、３５ｄの深さＤを約０．４μｍ〜１．６μｍに設定したものである。

なお、前記実験では、切削条痕３４ｄ、３５ｄの深さＤを０．４μｍ〜１．６μｍに設定した場合について行ったが、酸化皮膜を除去するために必要な条痕深さは必ずしも前記深さＤに限定されるものではなく、例えば０．２μｍ〜０．３μｍの深さや、１．６μｍ以上の深さＤであっても可能である。
〔バルブタイミング制御装置の製造方法〕
バルブタイミング制御装置の製造方法、特に、給電プレート１６側の製造方法としては、まず、前記金属プレート部１６ａを樹脂成形金型によって樹脂部１６ｂでモールドする際に、前記各給電用スリップリング３４，３５も予め樹脂成形金型内の所定位置に保持しておき、この状態で成形金型内に溶融樹脂を充填させることによって、金属プレート部１６ａと共に、前記給電用スリップリング３４，３５が前記各突出部３４ｂ〜３５ｃを介してモールド固定される。

その後、前記給電プレート１６全体を既存の旋盤機のチャックによって固定し、次に、この状態で、前記給電用スリップリング３４，３５の前端面３４ａ、３５ａに切削バイトの先端を当接させる。

続いて、前記各給電用スリップリング３４，３５の中心を軸心として前記給電プレート１６を回転させて、前記各前端面３４ａ、３５ａの表面に各切削条痕３４ｄ、３５ｄを円周方向に沿って形成する。

その後、前記給電プレート１６を前記金属プレート部１６ａの外周部を、前記モータハウジング１３の前端部にかしめ固定する。

これによって、前記各給電用スリップリング３４，３５の給電プレート１６に対する固定と、各切削条痕３４ｄ、３５ｄの形成などの一連の作業が完了する。
〔本実施形態の作動〕
以下、本実施形態の作動について説明すると、まず、機関のクランクシャフトの回転駆動に伴ってタイミングチェーンを介してタイミングスプロケット１が回転して、その回転力がスプロケット本体１ａから内歯構成部５及びモータハウジング１３に伝達されて、該モータハウジング１３が同期回転する。一方、前記内歯構成部５の回転力が、各ローラ４８から保持器３６及び従動部材９を経由してカムシャフト２に伝達される。これによって、カムシャフト２のカムが吸気弁を開閉作動させる。

そして、機関始動後の所定の機関運転時には、前記コントロールユニットから各端子片３１，３１、各ピグテールハーネス及び給電用ブラシ３２、３３や各スリップリング３４，３５、さらに切換用ブラシ２５ａ、２５ｂ、コミュテータ２１などを介して電動モータ１１のコイル１８に通電される。これによって、モータ出力軸１４が回転駆動され、この回転力が減速機構１２を介してカムシャフト２に減速された回転力が伝達される。

すなわち、前記モータ出力軸１４の回転に伴い偏心軸部１９が偏心回転すると、各ローラ４８がモータ出力軸１４の１回転毎に保持器３６の各ローラ保持孔３６ｂで径方向へガイドされながら前記内歯構成部５の一つの内歯５ａを乗り越えて隣接する他の内歯５ａに転動しながら移動し、これを順次繰り返しながら円周方向へ転接する。この各ローラ４８の転接によって前記モータ出力軸１４の回転が減速されつつ前記従動部材９に回転力が伝達される。

これにより、カムシャフト２がタイミングスプロケット１に対して正逆相対回転して相対回転位相が変換されて、吸気弁の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側に変換制御されるのである。

前記タイミングスプロケット１に対するカムシャフト２の正逆相対回転の最大位置規制(角度位置規制)は、前記ストッパ凸部６１ｂの各側面が前記ストッパ凹溝２ｂの各対向面２ｃ、２ｄのいずれか一方に当接することによって行われる。

したがって、吸気弁の開閉タイミングが進角側あるいは遅角側へ最大に変換されて、機関の燃費や出力の向上が図れる。

そして、本実施形態では、前記各スリップリング３４，３５の各前端面３４ａ、３５ａに、深さＤが０．４μｍ〜１．６μｍの円環状の切削条痕３４ｄ、３５ｄを形成したことから、各給電用ブラシ３２，３３の先端面と前記角前端面３４ａ、３５ａとの接触面圧が高くなり、駆動中における各給電用ブラシ３２，３３の先端面が前記各前端面３４ａ、３５ａを摺接している間に、各前端面３４ａ、３５ａに熱的影響などに起因して形成されている酸化皮膜を効果的に除去することが可能になる。また、同時に前記各給電用ブラシ３２，３３の各先端面に形成された酸化皮膜も効果的に除去される。

これによって、前記各給電用ブラシ３２，３３と各給電用スリップリング３４，３５との間の電気抵抗の上昇が抑制されて、電動モータ１１の出力低下を回避できる。この結果、吸気弁のバルブタイミングの制御応答性の低下や制御の不安定化を解消することができる。

また、前記各給電用スリップリング３４，３５の前端面３４ａ、３５ａを切削加工することによって各前端面３４ａ、３５ａの平面度が高くなって、各給電用ブラシ３２，３３の先端面との摺動性が良好になり、給電性が向上すると共に、部分的な摩耗の発生を抑制できる。

また、前記各スリップリング３４，３５は、それぞれの突出部３４ｂ、３４ｃ、３５ｂ、３５ｃがそれぞれの段差部を利用して樹脂部１６ｂに埋め込まれた状態でモールドされていることから、全体が給電用プレート１６に強固に保持固定される。

このため、各スリップリング３４，３５の露出した各前端面３４ａ、３５ａに前記各給電用ブラシ３２、３３の先端部が摺動している場合に、この摺動圧接力により発生し易い各スリップリング３４，３５の自由な回転を規制することができるばかりか、前記樹脂部１６ｂから浮き上がって各スリップリング３４，３５の一部若しくは全部が脱落してしまうおそれがなくなる。つまり、各突出部３４ｃ〜３５ｄが、各スリップリング３４，３５の回転止めや浮き上がり抑制機能を発揮するのである。

この結果、この点でも、各スリップリング３４，３５の各前端面３４ａ、３５ａの平面度が常時安定かつ十分に確保されることから、給電性が向上する。

また、前記各スリップリング３４，３５の内外から対向する内外周縁に設けられた各突出部３４ｂ、３５ｃを周方向へ位相を互いにずらして(オフセット)配置したことから、両スプリング３４，３５の径方向の間隔を十分に小さくすることが可能になる。このため、たとえ、それぞれに突出部３４ｃ、３４ｄを設けていてもスリップリング３４，３５を含めた給電プレート１６の径方向の大きさを小さくすることができる。

また、金属プレート部１６ａは、外周部１６ｃを除く前後面側が樹脂部１６ｂ内に一体的にモールドされており、この樹脂部１６ｂに前記各スリップリング３４，３５やブラシホルダ２３ａ、２３ｂを一体的にモールド固定されていることから、それぞれの固定作業が容易になる。

また、前記金属プレート部１６ａの外周部１６ｃを露出させることによって、前記かしめ力を確保できることは勿論のこと、各給電用ブラシ３２、３３と各スリップリング３４，３５の摺動時に発生する熱を前記外周部１６ｃから放熱させることが可能になる。
〔第２実施形態〕
図１０Ａ，Ｂは第２実施形態に供される内周側の給電用スリップリング３４を示し、スリップリング３４の基本構成は第１実施形態と同じであるが、異なるところは、各前端面３４ａに円環状の複数の切削条痕３４ｄの他に、円周方向のほぼ６０度の角度位置に、凹部である６つの溝部３４ｇを径方向に沿ってそれぞれ形成したものである。

この各溝部３４ｇは、径方向に沿って細長く形成されて、横断面ほぼ矩形状に形成されている共に、平坦な底面から立ち上がった両側壁面の両外端縁(エッジ)３４ｈ、３４ｈが直角状に形成されている。なお、外周側の給電用スリップリング３５も同様な構成である。

したがって、この実施形態によれば、給電用ブラシ３２、３３の各先端面が給電用スリップリング３４，３５の前端面３４ａ、３５ａに摺動すると、それぞれの切削条痕３４ｄ、３５ｄによって表面の酸化皮膜が除去されることは第１実施形態と同様であるが、さらに前記給電用ブラシ３２，３３の先端面が前記各溝部３４ｇ(３５ｇ)の両外端縁３４ｈ(３５ｈ)に衝接して前端面３４ａ、３５ａの酸化皮膜の他に、前記各給電用ブラシ３２，３３の先端面の酸化皮膜も除去される。

したがって、給電用スリップリング３４，３５と給電用ブラシ３２，３３の両方向の酸化皮膜を効果的に除去することができるので、両者間の電気抵抗の上昇を一層抑制することが可能になる。この結果、電動モータ１１の出力低下を十分に抑制できる。

なお、この実施形態と以下の実施形態では、前記各突出部３４ｂ、３４ｃを図示せずに省略している。
〔第３実施形態〕
図１１Ａ，Ｂは第３実施形態を示し、この場合も便宜上、内側の給電用スリップリング３４のみを示しており、この実施形態では、第１、第２実施形態の円環状の切削条痕を廃止して、給電用スリップリング３４の前端面３４ａの円周方向の約６０度角度位置に、溝部である円形溝３４ｉを形成したものである。

前記各円形溝３４ｉは、小径な円形穴として形成されて、スリップリング３４の幅方向のほぼ中央位置に形成されていると共に、開口部の開口縁(エッジ)３４ｊが縦断面ほぼ直角状に形成されている。

なお、外側の給電用スリップリング３５にも同様な各円形溝が形成されている。

したがって、この実施形態では、給電用ブラシ３２，３３の先端面が給電用スリップリング３４，３５の前端面３４ａ、３５ａに摺動した際に、前記各先端面が前記各円形溝３４ｉの開口縁３４ｊに摺接しつつこの開口縁３４ｊの周辺から前記前端面３４ａ、３５ａの酸化皮膜を除去すると共に、給電用ブラシ３２，３３の各先端面の酸化皮膜も除去することができる。

この実施形態では、前記各給電用スリップリング３４，３５の前端面３４ａ、３５ａに単に円形溝３４ｉを形成するだけであるから、各給電用スリップリング３４，３５のプレス成形時に一緒に形成できるので、これらの形成作業が容易である。
〔第４実施形態〕
図１２Ａ、Ｂは第４実施形態を示し、この場合も便宜上、内側の給電用スリップリング３４のみを示しており、この実施形態では、第３実施形態の小径な円形溝に変えて、円周方向に沿った２連状の長溝３４ｋ、３４ｋとしたものである。

前記各長溝３４ｋ、３４ｋは、スリップリング３４の円周方向の６０度の角度位置に内外２つずつ配置形成され、その長さは比較的短く形成されていると共に、開口部の長手方向の前後孔縁３４ｌ、３４ｍが直角状に形成されている。

したがって、この実施形態も給電用ブラシ３２，３３が摺動する際に、各長溝３４ｋ、３４ｋの特に前後孔縁３４ｌ、３４ｍに摺接することによって酸化皮膜の除去が行われるため、前記各実施形態と同様な作用効果が得られると共に、各長溝３４ｋ、３４ｋをプレス成形時に一緒に形成できるので第３実施形態と同じく形成作業が容易である。

また、他の実施形態としては、前記溝部(凹部)として、円形穴や長溝ではなく、これらを貫通した貫通孔として形成することも可能である。

本発明は、前記各実施形態の構成に限定されるものではなく、前記凹部としては、酸化皮膜を効果的に除去できるものであれば様々の形状や数が考えられ、例えば、三角形や正方形などの多角形とすることも可能であり、また数も前端面３４ａ、３５ａにランダムに数多くちりばめることも可能である。

以上説明した実施形態に基づく内燃機関のバルブタイミング制御装置としては、例えば、以下に述べる態様のものが考えられる。

第１部材に対する第２部材の相対回転位相を変更することによって、機関弁の作動特性を可変にする内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
前記第１部材または第２部材のいずれか一方に設けられ、モータ出力軸を回転駆動することによって前記第１部材と第２部材の相対回転位相を変更する電動モータと、
前記電動モータに軸方向から対向して配置されたカバー部材と、
前記電動モータに設けられた円環状の給電用スリップリングと、
前記カバー部材に設けられ、先端面が前記給電用スリップリングの摺接面に摺接しながら前記電動モータに給電する給電用ブラシと、
前記給電用スリップリングの摺接面に形成された凹凸部または凹部と、
を有している。

別の好ましい態様として、前記凹凸部は、前記給電用スリップリングの摺接面に周方向に沿った切削条痕である。

さらに別の好ましい態様として、前記切削条痕は、前記給電用スリップリングの摺接面を旋盤によって切削加工することによって形成されている。

別の好ましい態様として、前記凹部は、前記給電用スリップリングの摺接面に形成された溝部である。

さらに別の好ましい態様として、前記溝部は、前記給電用スリップリングの摺接面に周方向に沿って形成されている。

別の好ましい態様として、前記溝部は、前記給電用スリップリングの摺接面に周方向へ沿って部分的に形成されている。

さらに、前記溝部は、前記給電用スリップリングの摺接面に径方向に沿って形成されている。

また、前記溝部は、給電用スリップリングをプレス成形によって形成する際に、同じプレス成形によって形成されている。

さらに好ましくは、前記凹部は、前記給電用スリップリングの摺接面に複数の溝部あるいは複数の貫通孔によって形成されている。

さらに好ましくは、前記凹部は、給電用スリップリングをプレス成形によって形成する際に、該プレス成形によって貫通孔として形成されている。

別の好ましい態様として、前記給電用スリップリングは、銅材からなる円環状の板材によって形成されている。

別の好ましい態様として、前記切削条痕は、前記給電用スリップリングの周方向に沿って形成されている。

別の好ましい態様として、前記切削条痕は、その面粗度がＲａ０．２μｍ以上である。

別の好ましい態様として、前記切削条痕は、その面粗度が１．６μｍ以下である。

別の好ましい態様として、バルブタイミング制御装置の製造方法に関し、クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、カムシャフトに固定されて、前記駆動回転体と相対回転可能な従動回転体と、前記駆動回転体に設けられて、モータ出力軸を回転することによって前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更する電動モータと、前記電動モータの前端側に軸方向から対向して設けられたカバー部材と、前記電動モータの前端側に設けられたプレート部材と、該プレート部材に固定されて、前記電動モータに通電する給電用スリップリングと、前記カバー部材に設けられ、先端面が前記給電用スリップリングに電気的に接触する給電用ブラシと、を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法であって、前記給電用スリップリングを、前記プレート部材を構成する樹脂材によってモールド固定する工程と、前記モールド固定された給電用スリップリングの前記給電用ブラシとの接触面を切削加工して該接触面に凹凸部を形成する工程と、前記接触面に凹凸部を形成した後に、前記プレート部材を前記電動モータの前端側に固定する工程と、を備えている。

別の好ましい態様として、前記給電用スリップリングの接触面を切削加工する工程は、前記プレート部材を予めチャックによって固定した後に、前記給電用スリップリングの中心を軸心として回転させながら前記接触面に切削バイトの刃先を当接させることによって行う。

別の好ましい態様として、前記電動モータは、円筒状のモータハウジングを有し、前記プレート部材は、前記モータハウジングに対して前記樹脂材の内部にモールド固定された芯金の外周部が固定されている。

Claims (17)

1. 第１部材に対する第２部材の相対回転位相を変更することによって、機関弁の作動特性を可変にする内燃機関のバルブタイミング制御装置であって、
   前記第１部材または第２部材のいずれか一方に設けられ、モータ出力軸を回転駆動することによって前記第１部材と第２部材の相対回転位相を変更する電動モータと、
   前記電動モータに軸方向から対向して配置されたカバー部材と、
   前記電動モータに設けられた円環状の給電用スリップリングと、
   前記カバー部材に設けられ、先端面が前記給電用スリップリングの摺接面に摺接しながら前記電動モータに給電する給電用ブラシと、
   前記給電用スリップリングの摺接面に形成された凹凸部または凹部と、
   を有することを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記凹凸部は、前記給電用スリップリングの摺接面に周方向に沿った切削条痕であることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
3. 請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記切削条痕は、前記給電用スリップリングの摺接面を旋盤によって切削加工することによって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記凹部は、前記給電用スリップリングの摺接面に形成された溝部であることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
5. 請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記溝部は、前記給電用スリップリングの摺接面に周方向に沿って形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
6. 請求項５に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記溝部は、前記給電用スリップリングの摺接面に周方向へ沿って部分的に形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
7. 請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記溝部は、前記給電用スリップリングの摺接面に径方向に沿って形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
8. 請求項４に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記溝部は、給電用スリップリングをプレス成形によって形成する際に、同じプレス成形によって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
9. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
   前記凹部は、前記給電用スリップリングの摺接面に複数の溝部あるいは複数の貫通孔によって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
10. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記凹部は、給電用スリップリングをプレス成形によって形成する際に、該プレス成形によって貫通孔として形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
11. 請求項１に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記給電用スリップリングは、銅材からなる円環状の板材によって形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
12. 請求項２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記切削条痕は、前記給電用スリップリングの周方向に沿って形成されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
13. 請求項１２に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記切削条痕は、その面粗度がＲａ０．２μｍ以上であることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
14. 請求項１３に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置において、
    前記切削条痕は、その面粗度が１．６μｍ以下であることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置。
15. クランクシャフトから回転力が伝達される駆動回転体と、
    カムシャフトに固定されて、前記駆動回転体と相対回転可能な従動回転体と、
    前記駆動回転体に設けられて、モータ出力軸を回転することによって前記駆動回転体と従動回転体の相対回転位相を変更する電動モータと、
    前記電動モータの前端側に軸方向から対向して設けられたカバー部材と、
    前記電動モータの前端側に設けられたプレート部材と、
    該プレート部材に固定されて、前記電動モータに通電する給電用スリップリングと、
    前記カバー部材に設けられ、先端面が前記給電用スリップリングに電気的に接触する給電用ブラシと、
    を備えた内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法であって、
    前記給電用スリップリングを、前記プレート部材を構成する樹脂材によってモールド固定する工程と、
    前記モールド固定された給電用スリップリングの前記給電用ブラシとの接触面を切削加工して該接触面に凹凸部を形成する工程と、
    前記接触面に凹凸部を形成した後に、前記プレート部材を前記電動モータの前端側に固定する工程と、
    を備えたことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法。
16. 請求項１５に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法において、
    前記給電用スリップリングの接触面を切削加工する工程は、前記プレート部材を予めチャックによって固定した後に、前記給電用スリップリングの中心を軸心として回転させながら前記接触面に切削バイトの刃先を当接させることによって行うことを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法。
17. 請求項１６に記載の内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法において、
    前記電動モータは、円筒状のモータハウジングを有し、
    前記プレート部材は、前記モータハウジングに対して前記樹脂材の内部にモールド固定された芯金の外周部が固定されていることを特徴とする内燃機関のバルブタイミング制御装置の製造方法。

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