JP2010105639A - 電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路基板と他の部材との電気的接続を周囲が高温となることなく、容易に行なうことができる電動パワーステアリング装置を提供する。
【解決手段】ステアリングホイール２に伝達された操舵トルクをステアリングシャフト３を介して転舵輪６に伝達するステアリング機構１に操舵補助力を付与する電動モータ１１と、該電動モータ１１に近接して配設され、当該電動モータを駆動制御する制御ユニット１２とを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記制御ユニット１２は、回路部品を実装した回路基板１６，１７を有し、該回路基板に形成された第１の端子部ＬＰ１〜ＬＰ３と当該回路基板以外の部材１１に形成された第２の端子部１１ｂ〜１１ｄａとに、フレキシブル導電部材Ｒ１をボンディングした。
【選択図】図２

Description

本発明は、ステアリングシャフトに操舵補助力を付与する電動モータを駆動制御するようにした電動パワーステアリング装置及びその組み立て方法に関する。

近年、車両の燃費向上や統合制御を行うという要求が高まり、小型車だけではなく、大きな操舵補助推力が必要となる大型車にも電動パワーステアリング装置が採用され始めている。操舵補助力を発生させる電動モータを大出力化するためにはモータ電流を増大させる必要があるが、それに伴い電動モータを駆動制御する制御ユニットと電動モータとを接続しているモータハーネスの配線損失が大きくなり、効率が低下してしまう。

このため、従来、電動パワーステアリング装置の電動モータを駆動制御する制御装置にパワーモジュール、導体モジュール及び制御モジュールとを備え、パワーモジュールの端子と、導体モジュールのパスバーを溶接により接続し、パワーモジュールの端子と、制御モジュールの端子を半田により接続するようにした電動パワーステアリング用制御装置および電動パワーステアリングシステムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００６−２１５５２号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の従来例にあっては、導体モジュールと制御モジュールとの接続は、導体モジュールに実装されたリードフレームを制御モジュールのスルーホールに挿入し、部分噴流による半田接合で接続するようにしているので、制御モジュールの接合部周辺が部分噴流による半田接合時の高温に晒されることにより、接合部周辺に電子部品を実装できないという未解決の課題がある。また、導体モジュール及び制御モジュール間を電気的に接続するためにリードフレームなどの接続部材が必要であり、コストが嵩むという未解決の課題もある。さらに、導体モジュールに実装されたリードフレームを制御モジュールのスルーホールに挿入するため、リードフレームの形状精度、導体モジュールへの実装精度に高精度が求められ、コストが嵩むという未解決の課題もある。

そこで、本発明は、上記従来例の未解決の課題に着目してなされたものであり、回路基板と他の部材との電気的接続を周囲が高温となることなく、容易に行なうことができる電動パワーステアリング装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１に係る電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールに伝達された操舵トルクをステアリングシャフトを介して転舵輪に伝達するステアリング機構に操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータに近接して配設され、当該電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、前記制御ユニットは、回路部品を実装した回路基板を有し、該回路基板に形成された第１の端子部と当該回路基板以外の部材に形成された第２の端子部とに、フレキシブル導電部材をボンディングしたことを特徴としている。

また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記第１の端子部が、前記回路基板の両面に形成されていることを特徴としている。
また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記第２の端子部がコネクタに形成されていることを特徴としている。
また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記第２の端子部が、前記電動モータに形成されていることを特徴としている。

また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記電動モータに形成された第２の端子部が、給電用端子部で構成されていることを特徴としている。
また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記電動モータに形成された第２の端子部は、給電用端子部とモータ回転角度信号用端子部とで構成されていることを特徴としている。

また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記回路基板は、所定間隔を保って配設された複数の基板を有し、一の基板に前記第１の端子部が形成され、他の基板に前記第２の端子部が形成されていることを特徴としている。
また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記一の基板及び他の基板の何れか一方に他方から突出する張出部が形成され、該張出部に第１の端子部又は第２の端子部が形成されていることを特徴としている。

また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記一の基板及び他の基板の何れか一方に前記フレキシブル導電部材を挿通する透孔が穿設されるとともに、該透孔に沿って前記第１の端子部が形成され、他方に透孔に対向する位置に前記第２の端子部が形成されていることを特徴としている。
また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記一の基板に前記電動モータの巻線に接続される大電流端子が形成され、他の基板に前記電動モータのモータ回転角度信号用端子部に接続される信号端子部が形成されていることを特徴としている。

また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記フレキシブル導電部材が、導電性リボン線で構成され、該導電性リボン線がレーザリボンボンディング装置によって前記第１の端子部及び第２の端子部に溶着されていることを特徴としている。
また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置は、前記制御ユニットは、前記回路基板を内装したケース体に配設された当該回路基板に電気的に接続されたモータ接続端子部を有し、該モータ接続端子部と前記電動モータの外部接続端子との間にフレキシブル導電部材をボンディングすることを特徴としている。

さらに、一の形態に係る電動パワーステアリング装置の組み立て方法は、ステアリングホイールに伝達された操舵トルクをステアリングシャフトを介して転舵輪に伝達するステアリング機構に操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータに近接して配設され、当該電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置の組み立て方法であって、前記制御ユニットは、回路部品を実装した回路基板と、該回路基板に形成された第１の端子部と電気的に接続する第２の端子部を有する他の部材とを備え、前記回路基板及び前記他の部材を支持部材に装着した後に、前記回路基板の第１の端子部と前記他の部材の第２の端子部との間に、フレキシブル導電部材をボンディングすることを特徴としている。

また、他の形態に係る電動パワーステアリング装置の組み立て方法は、ステアリングホイールに伝達された操舵トルクをステアリングシャフトを介して転舵輪に伝達するステアリング機構に操舵補助力を付与する電動モータと、該電動モータに近接して配設され、当該電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置の組み立て方法であって、前記制御ユニットは、回路部品を実装した回路基板を内装するケース体に当該回路基板に電気的に接続されたモータ用外部接続端子部が形成され、前記制御ユニットを前記電動モータのケースに装着した後に、前記モータ用外部接続端子部と、前記電動モータの外部接続端子部との間に、フレキシブル導電部材をボンディングすることを特徴としている。

本発明によれば、回路基板に形成した第１の端子部と、この第１の端子部を形成した回路基板以外の部材に形成した第２の端子部とに、フレキシブル導電部材をボンディングしたので、第１の端子部及び第２の端子部の周囲が高熱に晒されることがないとともに、高価なリードフレームを使用する必要がなく、さらに接続部材の精度を要求されることもなく、第１の端子部と第２の端子部とを容易に接続することができるという効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態を示す概略構成図、図２は制御ユニットを示す断面図、図３は制御ユニットのケース体を除いた平面図、図４はパワー基板の平面図、図５はレーザリボンボンディング装置の要部の側面図である。
図１において、１はステアリング機構であり、このステアリング機構１は、車両後方側端部にステアリングホイール２を装着し、車両の右側面側に配設されたステアリングシャフト３を回転自在に内装するステアリングコラム４を有する。

ステアリングシャフト３の車両前方側端部は、例えばラックアンドピニオン機構で構成されるステアリングギヤ機構５の車両の右側面側に配設されたピニオン軸５ａに接続され、ステアリングギヤ機構５のラック軸５ｂの両端が夫々タイロッド６を介して転舵輪７に連結されている。
また、ステアリングコラム４に、電動パワーステアリング装置９が装着されている。この電動パワーステアリング装置９は、ステアリングコラム４に、例えばウォーム歯車機構で構成される減速ギヤボックス１０が配設され、この減速ギヤボックス１０に、軸方向がステアリングコラム４の軸方向と直交され、右方向に延長された電動モータ１１が配設されている。この電動モータ１１は、ケース体１１ａの上面から三相給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄが突出されているとともに、内蔵するモータ回転角度を検出するレゾルバ（図示せず）の接続端子１１ｅ〜１１ｊが突出されている。

さらに、電動モータ１１のケース体１１ａの車両後方側に、電動モータ１１を駆動制御する制御ユニット１２が配設されている。
この制御ユニット１２は、図２に示すように、電動モータ１１のケース体１１ａに装着された支持部材としての方形板状のヒートシンク１５上に固定されたパワー基板１６と、ヒートシンク１５に形成された例えば３本の支柱１５ａの先端にねじ止めされてパワー基板１６に対して所定距離離間して配設された制御基板１７と、この制御基板１７に接続される外部接続用コネクタ１８と、全体を覆う例えば合成樹脂製のカバー１９とで構成されている。

ここで、パワー基板１６には、図４に示すように、電動モータ１１にモータ電流を供給するインバータ回路を構成する６つのＭＯＳ−ＦＥＴ等で構成されるスイッチング素子２１ａ〜２１ｆやリレー回路２２、ノイズ除去用コイル２３、電解コンデンサ２４等が実装されている。また、パワー基板１６には、電動モータ１１のバスバー１１ｂ〜１１ｄに電気的に接続される第１の端子部としての給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３が配設されているとともに、制御基板１７より車両前方側に張り出した張出部１６ａに、制御基板１７に電気的に接続される第１の端子部としての接続用ランドＬＰ４〜ＬＰ９が配設されている。

また、制御基板１７には、図３に示すように、ステアリングシャフト３に伝達される操舵トルクを検出するトルクセンサ（図示せず）からの検出信号に基づいて操舵トルクを演算するトルク演算用ＩＣ２５、電動モータ１１のモータ信号検出用ＡＳＩＣ２６、トルク演算用ＩＣ２５で演算された操舵トルクや外部接続用コネクタ１８から入力される車速検出信号に基づいて操舵補助電流指令値を演算し、演算した操舵補助電流指令値とモータ信号検出用ＡＳＩＣで検出した電動モータ１１のモータ電流検出値とに基づいて電流フィードバック制御を行なって電圧指令値を演算する例えばマイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ）で構成される演算処理装置２７、この演算処理装置２７から出力される電圧指令値が入力されて電圧指令値に基づいてスイッチング素子２１ａ〜２１ｆのゲートを駆動する例えばパルス幅変調回路で構成されるゲート駆動用ＩＣ２８等が実装されている。また、制御基板１７には、図３に示すように、外部接続用コネクタ１８に電気的に接続される第２の端子部としての電源用ランドＬＣ１，ＬＣ２及び第２の端子部としての信号用ランドＬＣ３〜ＬＣ５と、電動モータ１１に内蔵された第１の端子部としてのレゾルバの信号端子１１ｅ〜１１ｊと電気的に接続される第２の端子部としての信号用電極部材ＬＣ６〜ＬＣ１１と、後端部に形成されたパワー基板１６の接続用ランドＬＰ４〜ＬＰ９と電気的に接続される第２の端子部としての接続用ランドＬＣ１２〜ＬＣ１７とを備えている。

また、外部接続用コネクタ１８は、図３に示すように、バッテリ（図示せず）に接続する正負の電源ラインに接続される第２の端子部としての電源用電極端子Ｌ１及びＬ２と、例えばイグニッションラインとコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ）ラインに接続される第２の端子部としての信号用電極端子Ｌ３〜Ｌ５とを備えている。
そして、電動モータ１１のケース体１１ａにヒートシンク１５を取付け、このヒートシンク１５にパワー基板１６及び制御基板１７をその順に装着し、さらに外部接続用コネクタ１８を装着した状態で、パワー基板１６に形成された給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３と電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄとの間に、後述するレーザリボンボンディング装置３０によって、フレキシブル導電部材としてのリボン線Ｒ１がレーザボンディングされている。

同様に、パワー基板１６の接続用ランドＬＰ４〜ＬＰ９と制御基板１７の接続用ランドＬＣ１２〜ＬＣ１７との間に、レーザリボンボンディング装置３０によって、リボン線Ｒ２がレーザボンディングされている。
さらに、制御基板１７の電源用ランドＬＣ１，ＬＣ２と外部接続用コネクタ１８の電源用電極端子Ｌ１，Ｌ２との間に、レーザリボンボンディング装置３０によって、リボン線Ｒ３がボンディングされ、制御基板１７の信号用ランドＬＣ３〜ＬＣ５と外部接続用コネクタ１８の信号用電極端子Ｌ３〜Ｌ５との間に、レーザリボンボンディング装置によってリボン線Ｒ４がレーザボンディングされている。

さらにまた、制御基板１７の信号用電極部材ＬＣ６〜ＬＣ１１と電動モータ１１に内蔵されたレゾルバの信号端子１１ｅ〜１１ｊとの間に、レーザリボンボンディング装置によってリボン線Ｒ５がレーザボンディングされている。
そして、各ランド間のボンディング処理が終了して電動モータ１１、パワー基板１６、制御基板１７及び外部接続用コネクタ１８の電気的接続が終了すると、保護カバー１９を装着して、制御ユニット１２の組み立てが完了する。

ここで、電動モータ１１の三相給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄとパワー基板１６の給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３との間を接続するリボン線Ｒ１、レゾルバの信号端子１１ｅ及び１１ｆと制御基板１７の信号用ランドＰＣ６及びＰＣ７との間を接続するリボン線Ｒ２、外部接続用コネクタの電源用電極端子Ｌ１及びＬ２と制御基板１７の電源用ランドＬＣ１及びＬＣ２との間を接続するリボン線Ｒ３としては、幅２ｍｍで厚みが２００μｍのリボン線が適用され、その他の信号伝達用のリボン線Ｒ２〜Ｒ５としては、幅０．３８ｍｍで厚みが２５μｍのリボン線が適用され、両リボン線とも材質はＣｕ−Ｎｉクラッド材である。

また、レーザリボンボンディング装置３０は、その要部を図５に示すように、角度を任意に制御可能なツールヘッド３１の先端部に形成されたリボン導入部３２から導入されたリボン線３３をツール先端から導出し、その導出部に例えば波長１０６４ｎのレーザ光３４を集光させて照射することにより、ランドに接触させたリボン線３３の先端を溶着する構成を有し、リボン線３３を一方のランドに溶着した状態で、リボン線３３を導出しながらツールヘッド３１を移動させて他方のランドにリボン線３３を接触させ、この状態で再度レーザ光３４を照射することにより溶着し、溶着完了後にリボン線３３を切断することにより、一対のランド間へのリボン線３３のボンディングが完了する。

次に、上記第１の実施形態の動作を説明する。
制御ユニット１２を組み立てるには、図２に示すように、先ず、ヒートシンク１５上に必要に応じて熱伝導グリースを塗布し、この熱伝導グリース上にパワー基板１６を３本の支柱１５ａを挿通孔１６ｂ内に挿通させて載置し、このパワー基板１６をヒートシンク１５にねじ留め固定する。次いで、支柱１５ａ上に制御基板１７を載置してねじ留め固定する。これにより、パワー基板１６と制御基板１７とが所定間隔を保って平行にヒートシンク１５上に載置される。さらに、ヒートシンク１５に外部接続用コネクタ１８を装着する。このように、パワースイッチング素子２１ａ〜２１ｆ等の発熱素子を実装したパワー基板１６をヒートシンク１５上に配置するので、発熱をヒートシンクを介して電動モータ１１のケース体１１ａに放熱することができ、制御ユニット１２が過熱状態となることを防止することができる。

そして、パワー基板１６、制御基板１７及び外部接続用コネクタ１８を装着したヒートシンク１５を、電動モータ１１のケース体１１ａの給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄ及びレゾルバの信号端子１１ｅ〜１１ｊを突出させた上面に、これら給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄ及び信号端子１１ｅ〜１１ｊに側面が対向するように例えばねじ留めによって固定する。

この状態で、電動モータ１１のケース体１１ａをレーザリボンボンディング装置３０に位置決めしてセットすることにより、先ず、電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄとパワー基板１６の給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３との間に、比較的太いリボン線Ｒ１をボンディング処理する。このボンディング処理は、リボン線Ｒ１を例えば給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄに接触させた状態で、その接触部にレーザ光を集光させて照射することにより、給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄに溶着する。

次いで、リボン線Ｒ１を繰り出しながらツールヘッド３１を移動させて、リボン線Ｒ１をパワー基板１６の給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３に接触させ、この状態で、その接触部にレーザ光を集光させて照射することにより、リボン線Ｒ１の他端を給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３に溶着し、その後リボン線Ｒ１を溶断する。
このように、電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄとパワー基板１６の給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３との電気的接続を、リボン線Ｒ１をレーザリボンボンディング装置３０でレーザボンディング処理することにより行なうので、給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３上に接触されたリボン線Ｒ１にレーザ光が集光されて照射されることになり、加熱範囲が極めて狭い給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３上に限定され、周囲に熱の影響が及ぶことを確実に防止することができる。このため、パワー基板１６の給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３に近接させて回路部品を実装することができ、パワー基板の実装面積を有効に利用して実装密度を高めることができる。

しかも、給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄと給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３との間の電気的接続をリボン線Ｒ１で行なうので、従来例のようにリードフレームを使用する場合のようにスルーホールへ挿通の必要がなく、寸法精度の高いリードフレームを使用する必要がなく、この分コストを低減することができる。しかも、リードフレームの挿通工程やリードフレームを部分噴射で半田付けする工程を１回のレーザボンディング工程で行なうことができ、組み立て工数を低減することができる。

その後、レゾルバの信号端子１１ｅ〜１１ｊと制御基板１７の信号端子ＰＣ６〜ＰＣ１１との間にリボン線Ｒ５をレーザリボンボンディング装置３０でレーザボンディングする。
次いで、レーザボンディング装置２０上での電動モータ１１の向きを代えて位置決めし、、パワー基板１６の接続用ランドＬＰ４〜ＬＰ９と制御基板１７の接続用ランドＬＣ１２〜ＬＣ１７との間にリボン線Ｒ２をレーザボンディングし、さらに電鍍をモータ１１の向きを代えて外部接続用コネクタ１８の電源用電極端子Ｌ１，Ｌ２及び信号用電極端子Ｌ３〜Ｌ５と制御基板１７の電源用ランドＬＣ１，ＬＣ２及び信号用ランドＬＣ３〜ＬＣ５との間にリボン線Ｒ３及びＲ４をレーザボンディングする。

これらのレーザボンディング処理でも、上述した給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄと給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３の場合と同様の作用効果を得ることができる。
その後、電動モータ１１及びパワー基板１６の電気的接続、電動モータ１１と制御基板１７との電気的接続、外部接続用コネクタ１８と制御基板１７との電気的接続及びパワー基板１６と制御基板１７との電気的接続が完了したら最後にカバー１９を装着することにより、制御ユニット１２の組み立てが完了する。

このように、上記第１の実施形態によると、回路基板として、パワー基板１６と他の部材である電動モータ１１との電気的接続、制御基板１７と他の部材である電動モータ１１に内蔵されたレゾルバ及び外部接続用コネクタとの電気的接続、さらにはパワー基板１６及び制御基板１７間の電気的接続を、リボン線をレーザボンディングすることにより行なうので、回路基板及び他の部材間の電気的接続を高精度のリードフレームを使用することなく行なうことができ、この分コストを低減することができるとともに、接続工数も低減することができる。さらに、レーザ光による加熱部分がリボン線の端部のみの極めて局部的であり、周囲が高温に晒されることがなく、リボン線を接続する端子部に近接して回路部品を実装することができ、回路基板の実装密度を向上させることができる。

なお、上記第１の実施形態においては、パワー基板１６及び制御基板１７の電気的接続を、パワー基板１６に形成した張出部１６ａに形成した接続用ランドＬＰ４〜ＬＰ９と制御基板１７の端部に形成した接続用ランドＬＣ１２〜ＬＣ１７とをリボン線Ｒ２で接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図６に示すように、制御基板１７の例えば中央部に長孔１７ａを形成し、パワー基板１６の長孔１７ａに対向する位置に接続用ランドＬＰ４〜ＬＰ９を形成し、さらに制御基板１７の長孔１７ａに沿った位置に接続用ランドＬＣ１２〜ＬＣ１７を形成し、接続用ランドＬＰ４〜ＬＰ９と接続用ランドＬＣ１２〜ＬＣ１７との間に、リボン線Ｒ２をレーザリボンボンディング装置３０でボンディングするようにしてもよい。

また、上記第１の実施形態においては、外部接続用コネクタ１８がヒートシンク１５に下側に向けて固定されている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図７に示すように、ヒートシンク１５の側板部１５ａの上端側に上向きに固定するようにしてもよい。この場合には、制御基板１７の裏面側に予め形成した電源用ランドＬＣ１′，ＬＣ２′及び信号用ランドＬＣ３′〜ＬＣ５′と外部接続用コネクタ１８の電源用電極端子Ｌ１，Ｌ２及び信号用電極端子ＬＣ３〜ＬＣ５との間に、リボン線Ｒ３及びＲ４をレーザリボンボンディング装置３０でボンディングする。このように、制御基板１７の表裏に外部接続用コネクタ１８の向きに応じた電源用ランドＬＣ１，ＬＣ２及び信号用ランドＬＣ３〜ＬＣ５と、電源用ランドＬＣ１′，ＬＣ２′及び信号用ランドＬＣ３′〜ＬＣ５′を形成しておくことにより、外部接続用コネクタ１８の装着向きによって制御基板１７を新たに設計する必要がない。

さらに、上記第１の実施形態においては、電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄ及びレゾルバの信号端子１１ｅ〜１１ｊとパワー基板１６の給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３及び制御基板１７の信号用電極部材ＬＣ６〜ＬＣ１１とをリボン線Ｒ１及びＲ５で直接接続する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、図８に示すように、ヒートシンク１５に中継端子を配設し、この中継端子３５の外部ランドＬＯ１〜ＬＯ３及びＬＯ４〜ＬＯ１１と電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄ及び信号端子１１ｅ〜１１ｊとの間にそれぞれリボン線Ｒ１及びＲ５をレーザリボンボンディング装置３０でレーザボンディングし、中継端子３５の内部ランドＬＩ１〜ＬＩ３及びＬＩ４〜ＬＩ１１とパワー基板１６の給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３及び制御基板１７の信号用電極部材ＬＣ６〜ＬＣ１１との間にそれぞれリボン線Ｒ６及びＲ７をレーザリボンボンディング装置３０でレーザボンディングすることにより、予め制御ユニット１２を組み立てた状態で、この制御ユニット１２の中継端子３５と電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄ及び信号端子１１ｅ〜１１ｊとの間にリボン線Ｒ６及びＲ７をレーザリボンボンディング装置３０でレーザボンディングするようにしてもよい。

次に、本発明の第２の実施形態を図９〜図１１を伴って説明する。
この第２の実施形態は、制御ユニット１２を前述した第１の実施形態のように電動モータ１１に装着する場合に代えて、制御ユニット１２を電動モータ１１と直列となるように減速ギヤボックス１０上に装着するようにしたものである。
すなわち、第２の実施形態では、図９及び図１０に示すように、減速ギヤボックス１０のトルクセンサ（図示せず）を内装するトルクセンサ収納部１０ａ上に、制御ユニット収納部１０ｂが一体に形成されている。この制御ユニット収納部１０ｂ内に、折り曲げ部４１でコ字状に連接されたパワー基板１６及び制御基板１７が装着されている。ここで、パワー基板１６及び制御基板１７間の電気的接続は、折り曲げ部４１に形成された配線パターン（図示せず）を介して行なわれる。

また、電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄ及びレゾルバの信号端子１１ｅ〜１１ｊが電動モータ１１の取付フランジ１１ｅから軸方向に突出されて、図１１に示すように、制御ユニット収納部１０ｂの内部におけるパワー基板１６及び制御基板１７間の空間部に延長されている。また、制御基板１７には、レゾルバの信号用端子１１ｅ〜１１ｊに対向する位置に切欠部１７ｂが形成され、この切欠部１７ｂに沿って信号用電極部材ＬＣ６〜ＬＣ１１が形成されている。そして、電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄとパワー基板１６の給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３との間にリボン線Ｒ１がレーザリボンボンディング装置３０によってレーザボンディングされている。また、レゾルバの信号用端子１１ｅ〜１１ｊと信号用電極部材ＬＣ６〜ＬＣ１１との間に、リボン線Ｒ５がレーザリボンボンディング装置３０によってレーザボンディングされている。

また、制御ユニット収納部１０ｂの電動モータ１１とは反対側の端部に外部接続用コネクタ１８が装着されている。この外部接続用コネクタ１８の電源用電極端子Ｌ１，Ｌ２とパワー基板１６に形成された電源用ランド（図示せず）との間に、リボン線Ｒ２がレーザリボンボンディング装置３０によってレーザボンディングされ、信号用電極端子ドＬ３〜Ｌ５と制御基板１７の信号用ランドＬＣ３〜ＬＣ５との間に、リボン線Ｒ３がレーザリボンボンディング装置３０によってレーザボンディングされている。

次に、上記第２の実施形態の動作を説明する。この第２の実施形態では、先ず、減速ギヤボックス１０に電動モータ１１を装着する。
次いで、減速ギヤボックス１０の制御ユニット収納部１０ｂに、先ず、外部接続用コネクタ１８を装着し、次いでパワー基板１６と制御基板１７とを折り曲げ部４１でＬ字状とした状態で、制御ユニット収納部１０ｂの底面にパワー基板１６を直接又は熱伝導グリースを介してねじ留め固定する。

このパワー基板１６を固定した状態で、レーザリボンボンディング装置３０で、電動モータ１１の給電用バスバー１１ｂ〜１１ｄとパワー基板１６の給電用電極部材ＬＰ１〜ＬＰ３との間にリボン線Ｒ１をレーザボンディングし、次いで、外部接続用コネクタ１８の電源用電極端子Ｌ１及びＬ２とパワー基板１６の電源用ランドＬＣ１及びＬＣ２との間にリボン線Ｒ３をレーザリボンボンディング装置３０でレーザボンディングする。

その後、制御基板１７を折り曲げ部４１でさらに折り曲げてパワー基板１６と平行にした状態でねじ留めして、制御ユニット収納部１０ｂ内に制御ユニット１２を固定する。次いで、レーザリボンボンディング装置３０で、外部接続用コネクタ１８の信号用電極端子Ｌ３〜Ｌ５と制御基板の信号用ランドＬＣ３〜ＬＣ５との間及び電動モータ１１に内蔵するレゾルバの信号端子１１ｅ〜１１ｊと制御基板１７の信号用電極部材ＬＣ６〜ＬＣ１１との間にそれぞれリボン線Ｒ３及びＲ５をレーザボンディングする。

その後、制御ユニット収納部１０ｂの開放面に図示しない保護カバーを装着することにより、制御ユニットの装着を完了する。
この第２の実施形態によると、制御ユニット１２が減速ギヤボックス１０に形成された制御ユニット収納部１０ｂに電動モータ１１と直列となるように配設されているので、電動モータ１１と制御ユニット１２の電気的接続を外部に端子を露出することなく行うことができるとともに、減速ギヤボックス１０に内蔵されたトルクセンサと制御基板１７との電気的接続を外部に信号線を露出することなく行なうことができる。しかも、制御ユニット１２のスイッチング素子等の発熱部を有するパワー基板１６を熱源とはならない熱容量の大きな減速ギヤボックス１０に直接固定することができ、大きな放熱効果を発揮することができる。さらに、制御ユニット１２を構成するパワー基板１６及び制御基板１７が折り曲げ部４１を介して連結されているので、基板間の接続を省略することができる。

また、第２の実施形態でも、制御ユニット収納部１０ｂにパワー基板１６及び制御基板１７が収納され、これら基板１６及び１７と電動モータ１１及び外部接続用コネクタ１８との電気的接続をレーザリボンボンディング装置３０でリボン線をボンディングすることにより行なうので、高精度に形成されたリードフレームを使用する必要がなく、制御ユニット１２の組み立てを容易に行なうことができるとともに、製造コストを低減することができる。

なお、上記第１及び第２の実施形態においては、本発明をコラムアシスト式の電動パワーステアリング装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、ピニオンアシスト式やラックアシスト式の電動パワーステアリング装置に本発明を適用しても上記と同様の効果が得られる。
また、上記実施形態においては、回路基板同士及び回路基板と他の部材との電気的接続をリボン線をレーザリボンボンディング装置でレーザボンディングする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、リボン線以外のフレキシブル導電部材をワイヤボンディング装置でワイヤボンディングするようにしてもよく、要は第１の端子部及び第２の端子部にフレキシブル導電部材を溶着するボンディング処理を行なうようにすれば良いものである。フレキシブル導電部材の材質も導電性を有しさえすれば任意の材質を適用することができる。

さらに、上記第１及び第２の実施形態においては、電動モータとしてブラシレス３相電動モータを適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、４相以上のブラシレス多相電動モータを適用することもでき、通常のブラシ付電動モータを適用することもできる。ブラシ付電動モータを適用する場合には、電動モータと制御ユニットとは２本の給電ラインで接続し、パワー基板１６に形成するインバータ回路に代えてＨブリッジ回路を適用すればよい。

本発明による電動パワーステアリング装置の第１の実施形態を示す概略構成図である。 制御ユニットを示す断面図である。 制御ユニットのケース体を除いた平面図である。 制御ユニットを構成するパワー基板の平面図である。 レーザリボンボンディング装置の要部の側面図である。 制御ユニットの変形例を示すケース体を除いた平面図である。 制御ユニットの他の変形例を示す断面図である。 制御ユニットの他の変形例を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す斜視図である。 第２の実施形態の正面図である。 図９の電動モータと制御ユニットの電気的接続部の拡大図である。

符号の説明

１…ステアリング機構、２…ステアリングホイール、３…ステアリングシャフト、４…ステアリングコラム、５…ステアリングギヤ機構、６…タイロッド、７…転舵輪、９…電動パワーステアリング装置、１０…減速ギヤボックス、１１…電動モータ、１１ｂ〜１１ｄ…給電用バスバー、１１ｅ〜１１ｉ…信号端子、１２…制御ユニット、１５…ヒートシンク、１６…パワー基板、１７…制御基板、１８…外部接続用コネクタ、１９…保護カバー、Ｌ１，Ｌ２…電源用電極端子、Ｌ３〜Ｌ５…信号用電極端子、ＬＰ１〜ＬＰ３…給電用電極部材、ＬＰ４〜ＬＰ９…接続用ランド、２１ａ〜２１ｆ…パワースイッチング素子、２２…リレー回路、２３…コイル、２４…電解コンデンサ、ＬＣ１，ＬＣ２…電源用ランド、ＬＣ３〜ＬＣ５…信号用ランド、ＬＣ６〜ＬＣ１１…信号用電極部材、ＬＣ１２〜ＬＣ１７…接続用ランド、Ｒ１〜Ｒ５…リボン線、１０ｂ…制御ユニット収納部、３０…レーザリボンボンディング装置、４１…折り曲げ部

Claims (14)

1. ステアリングホイールに伝達された操舵トルクをステアリングシャフトを介して転舵輪に伝達するステアリング機構に操舵補助力を付与する電動モータと、
   該電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置であって、
   前記制御ユニットは、回路部品を実装した回路基板を有し、該回路基板に形成された第１の端子部と当該回路基板以外の部材に形成された第２の端子部とに、フレキシブル導電部材をボンディングしたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
2. 前記第１の端子部は、前記回路基板の両面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
3. 前記第２の端子部はコネクタに形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
4. 前記第２の端子部は、前記電動モータに形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電動パワーステアリング装置。
5. 前記電動モータに形成された第２の端子部は、給電用端子部で構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
6. 前記電動モータに形成された第２の端子部は、給電用端子部とモータ回転角度信号用端子部とで構成されていることを特徴とする請求項４に記載の電動パワーステアリング装置。
7. 前記回路基板は、所定間隔を保って配設された複数の基板を有し、一の基板に前記第１の端子部が形成され、他の基板に前記第２の端子部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電動パワーステアリング装置。
8. 前記一の基板及び他の基板の何れか一方に他方から突出する張出部が形成され、該張出部に第１の端子部又は第２の端子部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
9. 前記一の基板及び他の基板の何れか一方に前記フレキシブル導電部材を挿通する透孔が穿設されるとともに、該透孔に沿って前記第１の端子部が形成され、他方に透孔に対向する位置に前記第２の端子部が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電動パワーステアリング装置。
10. 前記一の基板に前記電動モータの巻線に接続される大電流端子が形成され、他の基板に前記電動モータのモータ回転角度信号用端子部に接続される信号端子部が形成されていることを特徴とする請求項７乃至９の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
11. 前記フレキシブル導電部材は、導電性リボン線で構成され、該導電性リボン線がレーザリボンボンディング装置によって前記第１の端子部及び第２の端子部に溶着されていることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
12. 前記制御ユニットは、前記回路基板を内装したケース体に配設された当該回路基板に電気的に接続されたモータ接続端子部を有し、該モータ接続端子部と前記電動モータの外部接続端子との間にフレキシブル導電部材をボンディングすることを特徴とする請求項１乃至１１の何れか１項に記載の電動パワーステアリング装置。
13. ステアリングホイールに伝達された操舵トルクをステアリングシャフトを介して転舵輪に伝達するステアリング機構に操舵補助力を付与する電動モータと、
    該電動モータに近接して配設され、当該電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置の組み立て方法であって、
    前記制御ユニットは、回路部品を実装した回路基板と、該回路基板に形成された第１の端子部と電気的に接続する第２の端子部を有する他の部材とを備え、
    前記回路基板及び前記他の部材を支持部材に装着した後に、前記回路基板の第１の端子部と前記他の部材の第２の端子部との間に、フレキシブル導電部材をボンディングすることを特徴とする電動パワーステアリング装置の組み立て方法。
14. ステアリングホイールに伝達された操舵トルクをステアリングシャフトを介して転舵輪に伝達するステアリング機構に操舵補助力を付与する電動モータと、
    該電動モータに近接して配設され、当該電動モータを駆動制御する制御ユニットとを備えた電動パワーステアリング装置の組み立て方法であって、
    前記制御ユニットは、回路部品を実装した回路基板を内装するケース体に当該回路基板に電気的に接続されたモータ用外部接続端子部が形成され、
    前記制御ユニットを前記電動モータのケースに装着した後に、前記モータ用外部接続端子部と、前記電動モータの外部接続端子部との間に、フレキシブル導電部材をボンディングすることを特徴とする電動パワーステアリング装置の組み立て方法。

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